一种光导及其制备方法、辐射探测器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光导及其制备方法、辐射探测器，所述光导包括：入光面与出光面平行，所述入光面与探测器晶体阵列的出光面尺寸相等，所述出光面与探测器多个光电转换器的面积和的尺寸相等；光导的所有表面都做了表面处理，光导上设置有填充了预设反光介质的多个切缝，所述切缝以光导入光面与出光面的中垂线为轴对称分布，所述切缝将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，切缝处理后的光导将闪烁晶体输出至光导的可见光在光信号传输的方向上，限制在一定的区域内，光导可以将闪烁晶体输出的可见光精确的分光至探测器中的多个光电转换器的有效接收区域内，减少入射到光电转换器的器壁上的可见光，提高了探测器的分辨率。
【专利说明】一种光导及其制备方法、辐射探测器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学探测【技术领域】，特别是涉及一种光导及其制备方法、辐射探测器。
【背景技术】
[0002]正电子发射型断层显像-计算机断层扫描(Positron EmissionTomography-Computed Tomography, PET-CT)设备以及单光子发射计算机断层成像(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)设备都是当今典型的医学影像设备。其中，探测器作为PET-CT或SPECT的核心部件，主要用于探测放射性核素衰变过程中所释放出的正电子与电子湮灭后所产生的Y光子。
[0003]探测器主要包括闪烁晶体以及光电转换器。闪烁晶体可以是单独的大块晶体，也可以是多个小块晶格所组成的晶体阵列，主要用于将Y光子转换成可见光。光电转换器可以是光电倍增管或光电二极管等，主要用于将可见光转换成电信号。PET-CT设备的工作原理:放射性核素衰变过程中释放出正电子，正电子与电子湮灭产生一对能量相等并且方向相反的Y光子，Y光子进入闪烁晶体后，会使闪烁晶体发生电离，激发出可见光，投射到四个光电转换器上的可见光转换成电信号输出。每个光电转换器上所产生的电信号的强度与其所接收到的可见光的强度成正比，根据各个光电转换器所输出的电信号的强度获得Y光子的能量以及Y光子入射到闪烁晶体的位置。
[0004]Y光子入射到闪烁晶体激发出可见光，可见光投射到四个光电转换器上，当激发出的可见光光子精确的投射到四个光电转换器时，各个光电转换器所输出的电信号可以精确反映光电转换器应该接收到的可见光光子的数量，则探测器的分辨率就高。
[0005]现有的探测器中，闪烁晶体和光电转换器直接耦合，闪烁晶体可见光的输出面与光电转换器可见光的接收面的面积相同。由于光电转换器的器壁无法接收可见光的光子，从闪烁晶体投射到各个光电转换器的器壁可见光的光子无法被接收，各个光电转换器的有效受光区域受限，光电转换器可接收到的可见光的光子减少，光电转换器输出的电信号减弱，所得的Y光子的能量以及Y光子入射到闪烁晶体的位置不精确，导致探测器的分辨率降低。
[0006]目前，本领域常用的提高探测器分辨率的方法是减小闪烁晶体的尺寸，闪烁晶体减少，生成可见光的闪烁晶体的最小晶格变小，会使闪烁晶体内各个晶格所激发的可见光产生串扰，增大了闪烁晶体分光的复杂度；并且，减小闪烁晶体的尺寸，会导致与原有闪烁晶体相比，减小尺寸的闪烁晶体边缘位置激发的可见光会减弱，也会导致降低探测器分辨率。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提供了一种光导及其制备方法、辐射探测器，无需减小闪烁晶体的尺寸即可提高探测器的分辨率。
[0008]一种用于辐射探测器的光导，所述光导包括:
[0009]入光面与出光面平行，所述入光面与探测器晶体阵列的出光面尺寸相等，所述出光面与探测器多个光电转换器的面积和的尺寸相等；
[0010]光导的所有表面都做了表面处理，光导上设置有填充了预设反光介质的多个切缝，所述切缝以光导入光面与出光面的中垂线为轴对称分布，所述切缝将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0011]可选的，所述光导还包括:
[0012]光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角为倒角，倒角外表面涂有预设的反光介质，所述倒角将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
[0013]可选的，
[0014]最靠近光导侧面的四条切缝的切缝深度与光导的厚度相同，将光导切割为一个中心光导块，四个边缘光导块以及四个顶角光导块。
[0015]一种光导的制备方法，所述光导用于对探测器中闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，所述方法包括:
[0016]根据闪烁晶体的出光面确定光导入光面的尺寸，根据所有光电转换器的入光面的和确定光导出光面的尺寸；
[0017]对确定尺寸后的光导的所有表面做表面处理；
[0018]利用光导的折射率以及预设的反光介质的反射率确定光导的分光比率；
[0019]利用所述分光比率确定光导的切缝参数，所述切缝参数包括切缝深度以及每两条切缝之间的切缝距离；
[0020]利用所述切缝参数对表面处理后的光导进行切缝处理，并在切缝中填充预设的反光介质，使切缝处理后的光导将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0021]可选的，所述方法还包括:
[0022]对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个进行倒角处理，倒角外表面涂有预设的反光介质，使倒角处理后的光导将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
[0023]可选的，所述利用所述分光比率确定光导的切缝参数包括:
[0024]根据闪烁晶体的晶体尺寸、晶体反射率以及晶体折射率建立闪烁晶体模型，根据表面处理后的光导建立光导模型；
[0025]利用分光比率计算理论切缝参数，所述理论切缝参数包括理论切缝深度以及每两个对称切缝之间的理论切缝距离；
[0026]调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图；
[0027]获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第一预设值时的备选切缝参数作为切缝参数。
[0028]可选的，所述调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图包括:
[0029]调整理论切缝深度获得多个备选切缝深度，模拟设置不同备选切缝深度，同一理论切缝距离的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图；
[0030]获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第二预设值时的备选切缝深度作为切缝深度；
[0031]调整理论切缝距离获得多个备选切缝距离，模拟设置不同备选切缝距离，同一切缝深度的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0032]可选的，所述调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图包括:
[0033]调整理论切缝距离获得多个备选切缝距离，模拟设置不同备选切缝距离，同一理论切缝深度的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图；
[0034]获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第三预设值时的备选切缝距离作为切缝距离；
[0035]调整理论切缝深度获得多个备选切缝深度，模拟设置不同备选切缝深度，同一切缝距离的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0036]可选的，所述方法还包括:
[0037]模拟设置不同调制倒角参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图，所述倒角参数包括角度和弧面；
[0038]获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第四预设值时的倒角参数；
[0039]则对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角做倒角处理包括:
[0040]对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角利用所述倒角参数做倒角处理。
[0041]一种辐射探测器，所述探测器包括:
[0042]闪烁晶体、至少四个光电转换器以及本发明所述的光导；
[0043]所述闪烁晶体为单独的大块晶体或由至少两个小块晶格所组成的晶体阵列，所述闪烁晶体与光导通过光学耦合介质直接耦合；
[0044]所述光导的入光面与所述闪烁晶体的出光面尺寸相同，所述光导的出光面与所述至少四个光电转换器的入光面的和的尺寸相同，光导上设置有填充了预设反光介质的切缝；
[0045]所述光导与所述至少四个光电转换器通过光学耦合介质直接耦合；
[0046]所述闪烁晶体用于激发出可见光，并将激发出的可见光输出至光导；
[0047]所述光导用于将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光到至少四个光电转换器；
[0048]至少四个光电转换器，用于将所接收到的可见光转换成电信号输出。
[0049]由上述内容可知，本发明有如下有益效果:
[0050]本发明提供了一种光导及其制备方法、辐射探测器，所述光导包括:入光面与出光面平行，所述入光面与探测器晶体阵列的出光面尺寸相等，所述出光面与探测器多个光电转换器的面积和的尺寸相等；光导的所有表面都做了表面处理，光导上设置有填充了预设反光介质的多个切缝，所述切缝以光导入光面与出光面的中垂线为轴对称分布，所述切缝将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，切缝处理后的光导将闪烁晶体输出至光导的可见光在光信号传输的方向上，限制在一定的区域内，光导可以将闪烁晶体输出的可见光精确的分光至探测器中的多个光电转换器的有效接收区域内，减少入射到光电转换器的器壁上的可见光，提高了探测器的分辨率。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052]图1为本发明一种用于辐射探测器的光导实施例一结构示意图；
[0053]图2为本发明光导的入光面二维方向上切缝实例示意图；
[0054]图3为本发明光导一维方向上切缝示意图；
[0055]图4为本发明一种光导的制备方法实施例二流程图；
[0056]图5为本发明一种光导的制备方法实施例三流程图；
[0057]图6为本发明一种光导的制备方法实施例四流程图；
[0058]图7为本发明不同备选切缝深度下的闪烁晶体位置图；
[0059]图8为本发明不同备选切缝距离下的闪烁晶体位置图；
[0060]图9为本发明不同倒角参数下的闪烁晶体位置图；
[0061]图10为本发明一种辐射探测器实施例四结构示意图。
【具体实施方式】
[0062]本发明公开了一种光导制备方法和辐射探测器，制备设置有切缝的光导将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，提高探测器的分辨率。
[0063]下面结合附图对本发明具体实施例进行详细说明。
[0064]实施例一
[0065]图1为本发明一种用于辐射探测器的光导实施例一结构示意图，所述光导包括:
[0066]入光面101与出光面102平行，所述入光面101与探测器晶体阵列的出光面尺寸相等，所述出光面102与探测器多个光电转换器的面积和的尺寸相等。
[0067]光导的入光面101用于接收探测器的晶体阵列输出的可见光，将接收到的可见光进行分光后，从出光面102输出至探测器的多个光电转换器。光导的入光面101和出光面102的尺寸可以相等，也可以不相等。
[0068]光导的所有表面都做了表面处理，光导上设置有填充了预设反光介质的多个切缝103，所述切缝103以光导入光面与出光面的中垂线为轴对称分布，所述切缝103将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0069]图1所示的切缝103 —共有10条，其中过光导上表面和下表面中心点的两条切缝的切缝深度为0，图中只画出其中切缝深度不为O的8条切缝，如图2和图3所示，最靠近光导侧面的四条切缝的切缝深度与光导的厚度相同，将光导切割为一个中心光导块201，四个边缘光导块202以及四个顶角光导块203。
[0070]图2为本发明光导的入光面二维方向上切缝实例示意图。图2所示的光导一维方向上的切缝有5条，其中与垂直于光导的入光面和出光面的中垂线重合的切缝的深度为Omm0
[0071]图3为本发明光导一维方向上切缝示意图，切缝301的切缝深度为3mm，切缝302的切缝深度为1.263mm，切缝303的切缝深度为0mm，切缝304的切缝深度为1.263mm，切缝305的切缝深度为3mm。切缝303与垂直于光导的入光面和出光面的中垂线重合，切缝301和切缝305以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心对称分布，切缝302和切缝304以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心对称分布，切缝301和切缝305的切缝深度相等，切缝302和切缝304的切缝深度相等。切缝301与切缝305的切缝距离为24.6mm,切缝302与切缝304的切缝距离为13.44mm。
[0072]其中，所述表面处理包括毛面处理或抛光处理，还可以对光导的侧面涂不透光的介质。
[0073]可选的，所述光导还包括:
[0074]光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角为倒角，倒角外表面涂有预设的反光介质，所述倒角将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
[0075]所述预设反光介质包括聚四氟乙烯反射膜、氧化镁或氧化钛。除此以外，还可以采用硫酸钡或ESR反光膜等其他的反光介质，这里不再一一赘述。
[0076]所述光导的材料包括环氧树脂、丙烯酸树脂、硅胶或聚氨酯。除此以外，还可以采用玻璃或聚甲基苯烯酸甲酯等材料，这里不再一一赘述。
[0077]由上述内容可知，本发明有如下有益效果:
[0078]入光面与出光面平行，所述入光面与探测器晶体阵列的出光面尺寸相等，所述出光面与探测器多个光电转换器的面积和的尺寸相等；光导的所有表面都做了表面处理，光导上设置有填充了预设反光介质的多个切缝，所述切缝以光导入光面与出光面的中垂线为轴对称分布，所述切缝将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，切缝处理后的光导将闪烁晶体输出至光导的可见光在光信号传输的方向上，限制在一定的区域内，光导可以将闪烁晶体输出的可见光精确的分光至探测器中的多个光电转换器的有效接收区域内，减少入射到光电转换器的器壁上的可见光，提高了探测器的分辨率。
[0079]实施例二
[0080]图4为本发明一种光导的制备方法实施例二流程图，所述光导用于对探测器中闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，所述方法包括:
[0081]步骤401:根据闪烁晶体的出光面确定光导入光面的尺寸，根据所有光电转换器的入光面的和确定光导出光面的尺寸。
[0082]Y光子入射到闪烁晶体后激发出可见光，闪烁晶体将可见光传输至光导。可见光在闪烁晶体上射出的面为闪烁晶体的出光面，可见光在光导上入射的面为光导的入光面。闪烁晶体的出光面的尺寸与光导入光面的尺寸相等，这样可以使从闪烁晶体出射的可见光全部入射到光导内。
[0083]可见光经过光导分光后，传输至探测器的多个光电转换器中。一般情况下，探测器有四个光电转换器，组成一个2X2的光电转换器阵列，每个光电转换器负责接收四分之一个光导出光面射出的可见光。也可以根据实际情况设置2X3或3X3等结构的光电转换器阵列。光导出光面的尺寸与多个光电转换器入光面的和的尺寸相等，这样可以使从光导出射的可见光尽可能的被光电转换器接收。
[0084]当闪烁晶体的出光面的尺寸与多个光电转换器入光面的和的尺寸相等时，光导的入光面尺寸与出光面尺寸相等，此时，光导是一个长方体结构；若闪烁晶体出光面的尺寸大于多个光电转换器入光面的和的尺寸时，光导的入光面尺寸大于出光面尺寸，此时，光导是一个四棱台。
[0085]举例说明，当闪烁晶体的尺寸为38mmX38mmX30mm的长方体时,若多个光电转换器的入光面的和尺寸为38mmX 38mm,则光导的尺寸可以设置为38mmX 38mmX 3mm,光导沿着光传输的方向的厚度不用设置很厚，只要满足对可见光的分光需求即可，以减少可见光在传输过程中的光损失，并且节省光导材料。
[0086]步骤402:对确定尺寸后的光导的所有表面做表面处理。
[0087]对光导的所有面的表面做表面处理，为了防止可见光入射到光导的表面发生全反射，一部分可见光无法从光导出射，导致光损失。对光导的所有表面做表面处理后，可见光入射到光导的各个表面为漫反射，从而可以使入射到光导的可见光输出至光电转换器。
[0088]步骤403:利用光导的折射率以及预设的反光介质的反射率确定光导的分光比率。
[0089]分光比率与光导的材质以及所采用的分光预设的反光介质的材质有关，光导的材质可以用光导的折射率描述，预设的反光介质的材质可以用预设的反光介质的反射率描述。分光比率用于描述光导对可见光的分光能力。分光比率越精确，则光导对可见光的分光能力越高。
[0090]步骤404:利用所述分光比率确定光导的切缝参数，所述切缝参数包括切缝深度以及每两条切缝之间的切缝距离。
[0091]可以利用分光比率确定光导沿可见光的传输方向上的切缝深度，以及每两条切缝之间的切缝距离。
[0092]光导上的切缝的个数，在一维方向上一般情况下为单数，其中一条切缝与垂直于光导的入光面和出光面的中垂线重合，其它的切缝以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心两两对称分布。其中，以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心对称的两条切缝的切缝深度相同。每两条切缝之间的切缝距离，一般情况下，指的是以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心对称的两条切缝之间的距离。
[0093]距离光导的入光面和出光面的中垂线为中心最远的两条对称的切缝的深度与光导在光传输方向上的厚度相等，因此，距离光导的入光面和出光面的中垂线为中心最远的两条对称的切缝将光导切割成9块。也就是说，切缝至少将光导切割成9块小光导，每块小光导的各个表面做表面处理。
[0094]举例说明:图2为本发明光导的入光面二维方向上切缝实例示意图，图2所示的光导一维方向上的切缝有5条，其中与垂直于光导的入光面和出光面的中垂线重合的切缝的深度为Omm。
[0095]图3为本发明光导一维方向上切缝示意图，切缝301的切缝深度为3mm，切缝302的切缝深度为1.263mm，切缝303的切缝深度为0mm，切缝304的切缝深度为1.263mm，切缝305的切缝深度为3mm。切缝303与垂直于光导的入光面和出光面的中垂线重合，切缝301和切缝305以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心对称分布，切缝302和切缝304以垂直于光导的入光面和出光面的中垂线为中心对称分布，切缝301和切缝305的切缝深度相等，切缝302和切缝304的切缝深度相等。切缝301与切缝305的切缝距离为24.6mm,切缝302与切缝304的切缝距离为13.44mm。
[0096]利用分光比率确定切缝参数，可以根据分光比率计算出切缝参数，还可以采用模拟等方法对计算得到的切缝参数进一步的调整，得到优化的切缝参数。
[0097]步骤405:利用所述切缝参数对表面处理后的光导进行切缝处理，并在切缝中填充预设的反光介质，使切缝处理后的光导将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0098]利用确定好的切缝参数对光导进行切缝处理，并在切缝中填充预设的反光介质。其中，所述预设的反光介质包括:聚四氟乙烯反射膜、氧化镁、氧化钛、双组份胶或硫酸钡。这里需要说明的是，反光介质并不仅限于本实施例所给的上述几种反光介质，还可以是加强镜面反光膜(Enhanced Specular Reflector, ESR)等其他反光介质,这里不再--赘述。
[0099]进行切缝处理后的光导，可以将闪烁晶体激发出的可见光精确的分光至探测器中的多个光电转换器。由于切缝中填充了反光介质，从闪烁晶体入射到光导后，会限制在入射位置所在的两个切缝所限制的区域内进行传输，不会被折射或反射到其他的区域内传输；而且光导对可见光的分光会使输出的可见光入射到光电转换器的有效接收区域内，减少入射到光电转换器的器壁上的可见光。因此，光导将可见光精确的分光至所应接收的光电转换器。各个光电转换器所接收到的可见光的比率精确度提高，可以精确的确定可见光在闪烁晶体所产生的位置，提高探测器的对符合事件的定位精度。
[0100]这里需要说明的是，步骤403和步骤404不限定非要在步骤401和步骤402之后执行，也可以先执行步骤403和步骤404，确定切缝参数，再执行步骤401和402。
[0101]实施例三
[0102]图5为本发明一种光导的制备方法实施例三流程图，实施例三与实施例二相比，对光导增加倒角处理，所述方法包括:
[0103]步骤501:根据闪烁晶体的出光面确定光导入光面的尺寸，根据所有光电转换器的入光面的和确定光导出光面的尺寸。
[0104]所述光导用于对探测器中闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0105]步骤502:对确定尺寸后的光导的所有表面做表面处理。
[0106]步骤503:利用光导的折射率以及预设的反光介质的反射率确定光导的分光比率。
[0107]步骤504:利用所述分光比率确定光导的切缝参数。
[0108]所述切缝参数包括切缝深度以及每两条切缝之间的切缝距离。
[0109]步骤505:利用所述切缝参数对表面处理后的光导进行切缝处理，并在切缝中填充预设的反光介质。
[0110]切缝处理后的光导将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0111]步骤501至步骤505与实施例二中步骤401至步骤405类似，参考实施例二中的描述，这里不再赘述。
[0112]步骤506:对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个进行倒角处理，倒角外表面涂反光介质。
[0113]进行倒角处理后的光导将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
[0114]对光导侧面的四条边缘线与光导的出光面所成的四个角进行倒角处理，采用预设的倒角参数，所述倒角参数包括倒角角度以及倒角弧面。光导做倒角处理后，可以将传输到光导边角的光反射到光电转换器的有效接收区域，可以提高边角位置可见光的有效接收，提高探测精度。光导侧面的四条边缘线与出光面成四个角，可以根据实际需要对其中的任意一个或多个进行倒角处理。其中，倒角可以是圆锥形、三角形或圆弧形。
[0115]这里需要说明的是，步骤506不仅限于在步骤505之后执行，还可以在步骤502之后的任意一个步骤前执行。
[0116]由上述内容可知，本发明还有如下有益效果:
[0117]倒角处理后的光导可以将传输到光导边角的光反射到光电转换器的有效接收区域，可以提闻边角位置可见光的有效接收，提闻探测精度。
[0118]实施例四
[0119]图6为本发明一种光导的制备方法实施例四流程图，实施例四与实施例二相比，采用模拟的方法利用所述分光比率确定光导的切缝参数，所述方法包括:
[0120]步骤601:根据闪烁晶体的出光面确定光导入光面的尺寸，根据所有光电转换器的入光面的和确定光导出光面的尺寸。
[0121]步骤602:对确定尺寸后的光导的所有表面做表面处理。
[0122]步骤603:利用光导的折射率以及预设的反光介质的反射率确定光导的分光比率。
[0123]步骤601至步骤603与实施例二类似，参考实施例二的描述，这里不再赘述。
[0124]步骤604:根据闪烁晶体尺寸、晶体反射率以及晶体折射率建立闪烁晶体模型，根据表面处理后的光导建立光导模型。
[0125]根据实际的闪烁晶体的晶体尺寸设置闪烁晶体模型的尺寸，根据闪烁晶体所选择的材质确定闪烁晶体模型中的晶体反射率以及晶体折射率。根据步骤601确定的光导的尺寸确定光导模型的尺寸，根据光导所选的材质确定光导模型的光导折射率与光导反射率。根据步骤602对光导进行表面处理的【具体实施方式】确定光导模型中的光导面的反射率。
[0126]闪烁晶体模型以及光导模型是根据实际的闪烁晶体以及光导所建立的物理模型。闪烁晶体模型模拟一个闪烁晶体阵列，由NXN个晶格组成，其中，N ^ 2。
[0127]步骤605:利用分光比率计算理论切缝参数。
[0128]所述理论切缝参数包括理论切缝深度以及每两个对称切缝之间的理论切缝距离。理论切缝深度是指根据分光比率计算得到的切缝在光的传输方向上的深度。理论切缝距离是指根据分光比率计算得到的每两条对称的切缝之间的相对距离。
[0129]分光比率可以计算出理论切缝参数，按照理论切缝参数对光导进行切缝处理，可以在一定程度上提闻光电转换器对可见光的有效接收，在一定范围内提闻探测器的探测精度。因此，需要根据所建立的闪烁晶体模型以及光导模型对理论切缝参数进行调整。
[0130]步骤606:调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0131]所述调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数有两种可能的实施方式:
[0132]第一种可能的实施方式，先调整理论切缝深度，再调整理论切缝距离:
[0133]调整理论切缝深度获得多个备选切缝深度，模拟设置不同备选切缝深度，同一理论切缝距离的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0134]先调整理论切缝深度，理论切缝距离不变，当模拟出的闪烁晶体的位置图中，两列晶格的距离比较近时，将两列晶格对应的切缝调浅；相应的，两列晶格的距离较远时，将两列晶格对应的切缝调深。
[0135]获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第二预设值时的备选切缝深度作为切缝深度。
[0136]闪烁晶体位置图的位置解码精度用于描述闪烁晶体位置图的清晰度，技术人员可以根据实际情况具体设置第二预设阈值，按照实际需要选取闪烁晶体位置图的清晰度高的即可。如图7 (a)和图7 (b)所示，不同备选切缝深度下的闪烁晶体位置图，选取图7 (b)的备选切缝深度作为切缝深度。
[0137]调整理论切缝距离获得多个备选切缝距离，模拟设置不同备选切缝距离，同一切缝深度的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0138]确定好切缝深度后，保持切缝深度不变，调整理论切缝距离，两列晶格的距离比较近时，调整两列晶格对应的切缝远离光导的中垂线；相应的，两列晶格的距离较远时，调整两列晶格对应的切缝靠近光导的中垂线。
[0139]第二种可能的实施方式，先调整理论切缝距离，再调整理论切缝深度:
[0140]调整理论切缝距离获得多个备选切缝距离，模拟设置不同备选切缝距离，同一理论切缝深度的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0141]先调整理论切缝距离，保持理论切缝深度不变，调整方法与第一种可能的实施方式类似，这里不再赘述。
[0142]获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第三预设值时的备选切缝距离作为切缝距离。
[0143]闪烁晶体位置图的位置解码精度用于描述闪烁晶体位置图的清晰度，技术人员可以根据实际情况具体设置第三预设阈值，按照实际需要选取闪烁晶体位置图的清晰度高的即可。如图8 (a)和图8 (b)所示，不同备选切缝距离下的闪烁晶体位置图，选取图8 (b)的备选切缝距离作为切缝距离。
[0144]调整理论切缝深度获得多个备选切缝深度，模拟设置不同备选切缝深度，同一切缝距离的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
[0145]确定好切缝距离后，保持切缝距离不变，调整理论切缝深度，调整方法与第一种可能的实施方式类似，这里不再赘述。
[0146]步骤607:获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第一预设值时的备选切缝参数作为切缝参数。
[0147]闪烁晶体位置图的位置解码精度用于描述闪烁晶体位置图的清晰度，技术人员可以根据实际情况具体设置第一预设阈值，按照实际需要选取闪烁晶体位置图的清晰度高的即可，以所选取的闪烁晶体位置图对应的备选切缝参数作为切缝参数。
[0148]步骤608:模拟设置不同调制倒角参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图，所述倒角参数包括角度和弧面，获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第四预设值时的倒角参数。
[0149]闪烁晶体位置图的位置解码精度用于描述闪烁晶体位置图的清晰度，技术人员可以根据实际情况具体设置第四预设阈值，按照实际需要选取闪烁晶体位置图的清晰度高的即可，获取所选取的闪烁晶体位置图对应的倒角参数。如图9 (a)和图9 (b)所示,不同倒角参数下的闪烁晶体位置图，选取图9 (b)所对应的倒角参数。
[0150]这里需要说明的是，步骤603至步骤608也可以在步骤601或步骤602之前执行，不仅限于在步骤602之后执行，并且，步骤608可以在步骤605之前执行，并不仅限于在步骤607之后执行。可选的，步骤608也可以选择不执行。
[0151]步骤609:利用所述切缝参数对表面处理后的光导进行切缝处理，并在切缝中填充预设的反光介质，使切缝处理后的光导将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
[0152]步骤610:对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角利用所述倒角参数做倒角处理，倒角外表面涂反光介质，使倒角处理后的光导将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
[0153]步骤609与步骤610与实施例一类似，参考实施例一的描述，这里不再赘述。
[0154]步骤609和步骤610执行的顺序不进行限定，也可以先执行步骤510，在执行步骤609。
[0155]由上述内容可知，本发明还有如下有益效果:
[0156]采用模拟的方法确定光导的切缝参数以及倒角参数，与实验确定切缝参数以及倒角参数相比，减少了实验材料的损耗，缩短了研发光导的时间，提高了实现光导的效率。
[0157]实施例五
[0158]图10为本发明一种辐射探测器实施例五结构示意图，所述探测器包括:
[0159]一种辐射探测器，其特征在于，所述探测器包括:
[0160]闪烁晶体1001、至少四个光电转换器1002以及本发明实施例二至实施例四所述的方法制备的光导1003。
[0161]所述闪烁晶体1001为单独的大块晶体或由至少两个小块晶格所组成的晶体阵列，由至少两个小块晶格组成的晶体阵列需要做封装处理，各个小块晶格的侧面需要涂反光介质。所述闪烁晶体1001与光导1003通过光学稱合介质直接I禹合。
[0162]所述光导1003的入光面与所述闪烁晶体1001的出光面尺寸相同,所述光导1003的出光面与所述至少四个光电转换器1002的入光面的和的尺寸相同，光导上设置有填充了反光介质的切缝1004。光导1003的入光面与出光面都是四边形，并且两个面互相平行。
[0163]所述光导1003与所述至少四个光电转换器1002通过光学耦合介质直接耦合。
[0164]其中，所述耦合介质包括硅油或环氧树脂光学用胶。这里需要说明的是，耦合介质并不仅限于本实施例所给的上述几种耦合介质，还可以是紫外固化光学用胶或硅凝胶等其他耦合介质，这里不再一一赘述。闪烁晶体1001与光导1003之间的耦合介质以及光导1003与光电转换器之间的耦合介质可以相同，也可以不同。
[0165]所述闪烁晶体1001用于激发出可见光，并将激发出的可见光输出至光导1003。
[0166]当闪烁晶体1001是NXN的晶体阵列时，闪烁晶体中的每一个晶格的各个表面都进行表面处理，以避免可见光在晶格中发生全反射，造成可见光损失。并且，对每个晶格的可见光传输方向的各个表面涂预设的反光介质，以防止各个晶格中所传输的可见光产生串扰，影响光导的分光精度。
[0167]所述闪烁晶体的材质包括锗酸铋(BGO)，硅酸钇镥(LYSO)，掺铈硅酸镥(LS0)，硅酸钆(GS0)，碘化钠(NaI)或(氟化钡)BaF2。这里需要说明的是，闪烁晶体的材质并不仅限于上述几种，还可以采用氟化铯(CsF) 等其他材质制备闪烁晶体，这里不再一一赘述。
[0168]所述光导1003用于将闪烁晶体1001所激发出的可见光分别分光到至少四个光电转换器1002。
[0169]所述光导1003是利用实施例一至实施例三中所述的方法所制备的光导，光导1003上有利用切缝参数进行切缝处理后的切缝，切缝中填充了预设的反光介质。光导的各个表面进行表面处理，以避免可见光在光导中传输发生全反射，造成可见光的损失。其中，光导1003中的切缝，可以先切缝，再向切缝中填充反光材料；也可以是直接采用反光材料对光导进行切缝处理。
[0170]其中，切缝将光导至少分成9块，I个中心光导块，4个边缘光导块和4个边角光导块，中心光导块的尺寸大于其余8个光导块的尺寸。光导块的个数小于晶体阵列中晶格的个数，并且每个光导块的尺寸大于I个晶格的尺寸。
[0171]可选的，光导1003侧面与出光面所成的四个角中，其中的任意一个或多个利用倒角参数进行倒角处理，倒角外表面涂有预设的反光介质。所述倒角的形状包括圆锥形、三角形或圆弧形等。
[0172]其中，所述制备光导的材质包括环氧树脂、丙烯酸树脂、硅胶或聚氨酯。这里需要说明的是，制备光导的材质并不仅限于上述几种材质，还可以采用玻璃或聚甲基苯烯酸甲酯等其他材质制备光导，这里不再一一赘述。
[0173]其中，所述预设的反光介质包括聚四氟乙烯反射膜、氧化镁、氧化钛、双组份胶或硫酸钡。这里需要说明的是，反光介质并不仅限于本实施例所给的上述几种反光介质，还可以是加强镜面反光膜(Enhanced Specular Reflector,ESR)等其他反光介质,这里不再--
赘述。切缝中所填充的预设的反光介质可以相同，也可以不同，可以根据实际情况具体选择。
[0174]至少四个光电转换器1002，用于将所接收到的可见光转换成电信号输出。
[0175]所述光电转换器1002包括光电倍增管或发光二极管。这里需要说明的是，光电转换器1002并不仅限于本实施例所给的上述几种光电转换器，还可以是半导体器件等其他光电转换器，这里不再一一赘述。
[0176]由上述内容可知，本发明所提供的辐射探测器具有以下有益效果:
[0177]本发明所提供的辐射探测器中，闪烁晶体的出光面与光导的入光面耦合，光导的出光面与多个光电转换器耦合，光导将闪烁晶体激发产生的可见光进行精确分光，使可见光尽可能的入射到光电转换器的有效接收区域内被接收，减少了入射在光电转换器的器壁上的可见光，提高了辐射探测器的探测精度。
[0178]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于辐射探测器的光导，其特征在于，所述光导包括: 入光面与出光面平行，所述入光面与探测器晶体阵列的出光面尺寸相等，所述出光面与探测器多个光电转换器的面积和的尺寸相等； 光导的所有表面都做了表面处理，光导上设置有填充了预设反光介质的多个切缝，所述切缝以光导入光面与出光面的中垂线为轴对称分布，所述切缝将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
2.根据权利要求1所述的光导，其特征在于，所述光导还包括: 光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角为倒角，倒角外表面涂有预设的反光介质，所述倒角将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
3.根据权利要求1所述的光导，其特征在于， 最靠近光导侧面的四条切缝的切缝深度与光导的厚度相同，将光导切割为一个中心光导块，四个边缘光导块以及四个顶角光导块。
4.一种光导的制备方法，其特征在于，所述光导用于对探测器中闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器，所述方法包括: 根据闪烁晶体的出光面确定光导入光面的尺寸，根据所有光电转换器的入光面的和确定光导出光面的尺寸； 对确定尺寸后的光导的所有表面做表面处理； 利用光导的折射率以及预设的反光介质的反射率确定光导的分光比率； 利用所述分光比率确定光导的切缝参数，所述切缝参数包括切缝深度以及每两条切缝之间的切缝距离； 利用所述切缝参数对表面处理后的光导进行切缝处理，并在切缝中填充预设的反光介质，使切缝处理后的光导将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光至探测器中的多个光电转换器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个进行倒角处理，倒角外表面涂有预设的反光介质，使倒角处理后的光导将闪烁晶体边缘所激发出的可见光反射至光电转换器所接收。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述分光比率确定光导的切缝参数包括: 根据闪烁晶体的晶体尺寸、晶体反射率以及晶体折射率建立闪烁晶体模型，根据表面处理后的光导建立光导模型； 利用分光比率计算理论切缝参数，所述理论切缝参数包括理论切缝深度以及每两个对称切缝之间的理论切缝距离； 调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图； 获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第一预设值时的备选切缝参数作为切缝参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图包括: 调整理论切缝深度获得多个备选切缝深度，模拟设置不同备选切缝深度，同一理论切缝距离的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图； 获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第二预设值时的备选切缝深度作为切缝深度； 调整理论切缝距离获得多个备选切缝距离，模拟设置不同备选切缝距离，同一切缝深度的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整理论切缝参数获得多个备选切缝参数，模拟设置不同调制切缝参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图包括: 调整理论切缝距离获得多个备选切缝距离，模拟设置不同备选切缝距离，同一理论切缝深度的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图； 获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第三预设值时的备选切缝距离作为切缝距离； 调整理论切缝深度获得多个备选切缝深度，模拟设置不同备选切缝深度，同一切缝距离的光导模型对闪烁晶体 模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 模拟设置不同调制倒角参数的光导模型对闪烁晶体模型所输出的可见光进行分光后所获得的闪烁晶体的位置图，所述倒角参数包括角度和弧面； 获取闪烁晶体位置图的位置解码精度不小于第四预设值时的倒角参数； 则对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角做倒角处理包括: 对表面处理后的光导侧面的边缘线与光导出光面所成的四个角中的任意一个或多个角利用所述倒角参数做倒角处理。
10.一种辐射探测器，其特征在于，所述探测器包括: 闪烁晶体、至少四个光电转换器以及利用权利要求1-5任意一项所述的光导； 所述闪烁晶体为单独的大块晶体或由至少两个小块晶格所组成的晶体阵列，所述闪烁晶体与光导通过光学耦合介质直接耦合； 所述光导的入光面与所述闪烁晶体的出光面尺寸相同，所述光导的出光面与所述至少四个光电转换器的入光面的和的尺寸相同，光导上设置有填充了预设反光介质的切缝；所述光导与所述至少四个光电转换器通过光学耦合介质直接耦合； 所述闪烁晶体用于激发出可见光，并将激发出的可见光输出至光导； 所述光导用于将闪烁晶体所激发出的可见光分别分光到至少四个光电转换器； 至少四个光电转换器，用于将所接收到的可见光转换成电信号输出。
【文档编号】G01T1/202GK104049270SQ201310598497
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】梁国栋, 吴国城, 徐宝伟, 付长青, 赵健 申请人:沈阳东软医疗系统有限公司