专利名称：液体界面闪烁摄影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种闪烁摄影机，更确切地说，涉及一种采用液体光学耦合材料以使摄影机的闪烁晶体与其光电倍增器之间面接的摄影机。
背景技术：
例如为诊断目的，放射性核素辐射式闪烁摄影机，也称作安格摄影机(Anger camera)，被用来对躯体部位或器官(如脑或胸部)内的γ-射线放射性材料的分布进行成象。向病人引入一可穿透的辐射源，它一般含有标记有γ-射线放射性核素的药物(放射药物)，用以进入及沉积在被诊断检查(例如探测肿瘤)躯体的器官或部位中。该放射药物发出的γ-射线由摄影机接收和探测，确定每次探测射线衰变的位置，并通过公知技术由衰变的累计构成器官或其它躯体部位中放射性分布的图象。
闪烁摄影机一般采用铊放射化了的碘化钠NaI(Tl)光学连续晶体作为γ-射线能量传感器。γ-射线的能量由该晶体吸收，并转换为称作闪烁衰变(scintillation event)的光辐射，每次衰变具有的能量正比于所吸收的γ-射线的能量。在传统摄影机中，光由该晶体通过硅氧烷胶(silicone gel)界面透射至一光学透明的玻璃窗口，该硅氧烷胶界面填充在玻璃窗口和晶体之间的薄间隙中。此光学窗口构成将晶体密封的容器的一部分，使晶体与空气和湿气隔离，否则这些空气和湿气将使该晶体氧化并降低其光学清晰度。一个光电倍增(PM)管的阵列与该玻璃窗口光学耦合，典型地是通过光学耦合润滑脂进行耦合，以便使光传输至位于各光电倍增管的玻璃入射工作面内表面上的光电阴极上。这样，闪烁光衰变必须从NaI(Tl)晶体依次通过硅氧烷胶界面、玻璃窗口、硅氧烷润滑脂(silicone grease)界面，以及光电倍增器玻璃，才能射到光电倍增管内的光电阴极上。该光电阴极用来根据光电效应将光束转换成电子，而且该电子在光电倍增管中得以放大(倍增)。然后通过公知的模拟或数字方法将光电倍增管中在闪烁衰变附近产生的放大信号加以数学组合，以确定晶体中吸收γ-射线的位置及其能量。
闪烁衰变能级和位置的精确判定，需要闪烁光至光电倍增管高的传输效率。而且，由于从闪烁衰变的原点传输至光电倍增管阵列的光分布被用来通过计算确定位置，所以对其分布有负面影响的光散射或偏转会妨碍该位置的确定。例如，如果光从界面反射回来，并且在射到光电阴极之前有可能经过多次反射，则光电倍增管的接收信号中含有的位置信息就有可能受到损害。因此，通过减少其界面数目和尽可能接近地匹配其折射率，并且采用能增强通过界面至接收光电阴极的传输效率的装置来导引光束，从而减小在具有不同折射率的光学耦合材料界面处发生逆反射的几率，这一点是很重要的。
传统闪烁摄影机的设计受到若干光学限制，取决于晶体、玻璃和中间光学耦合材料的平面或弯曲的多层结构的刚性几何尺寸。更有甚者，光传输的最大困难产生在晶体朝向玻璃界面的表面处。晶体具有约1.85的折射率，而且玻璃的折射率一般约为1.54。目前采用折射率约为1.42的硅氧烷胶材料来耦合晶体和玻璃。硅氧烷胶具有良好的机械面接特性和透射率，但对于光通过该界面传输，其折射率与晶体和玻璃匹配较差。亦已采用过折射率更接近玻璃折射率的其它材料，但其机械耦合性能较差。由晶体以大于50度入射角射到硅氧烷胶界面上的光束发生内反射，返回晶体。此内反射在晶体的出射和入射面之间可重复多次，如同在一光导管中，除非晶体表面及其上的内反射充分弥散而改变了这些光线的方向，从而减小其后部分反射的入射角。在此过程中，由于光吸收及其由反射引起的弥散分布，使得透射光的通量减小，从而最终导致能量和位置分辨率的降低。
曲面摄影机，例如环形、弧形或半球形结构的摄影机，其另一方面的问题在于，晶体、硅氧烷胶耦合材料以及玻璃它们不合适的膨胀系数，会使得在温度升高或降低时每种物质膨胀和收缩的方向与其余物质相反。随着温度的升高，压力可能使玻璃和晶体破裂。随着温度下降，硅氧烷胶可能与玻璃或晶体脱离耦合，而且光不能由晶体传输至玻璃。因而，由传统方法制作的曲面摄影机可能会有有限的工作温度范围，例如在大约60°F至80°F之间。船运温度范围也受到限制，从而显著增加了运输成本。
再一个问题是，用于闪烁摄影机的晶体一般必须由单块光学连续晶体材料构成。否则光学不连续性会在不连续界面处引起逆反射，干扰光传输至光电倍增器的方向，使得不可能用一般闪烁照相方法成象。在某些例子中，例如曲面摄影机结构，采用光学连续单块晶体环制作环形晶体系统尤其昂贵。
发明概述因此，本发明目的之一在于提供一种液体界面的闪烁摄影机。
本发明的另一目的在于提供一种具有改善的光传输特性的液体界面闪烁摄影机。
本发明的另一目的在于提供一种具有改进的光采集效率和分布的液体界面闪烁摄影机。
本发明的另一目的在于提供一种具有改进的位置和能量分辨率的液体界面闪烁摄影机。
本发明的另一目的在于提供一种改进的液体界面闪烁摄影机，它消除了与传统闪烁摄影机有关的两个反射和折射边界。
本发明的另一目的在于提供一种改进的液体界面闪烁摄影机，其闪烁晶体中产生的光线在完全内反射之前传输的入射角大于传统闪烁摄影机。
本发明的另一目的在于提供一种改进的液体界面环形闪烁摄影机，与传统环形闪烁摄影机相比，其温度敏感性低得多，因而更加耐用，并能在一个更大温度范围内使用。
本发明的另一目的在于提供一种改进的具有多块闪烁晶体的液体界面环形闪烁摄影机。
本发明的另一目的在于提供一种改进的液体界面闪烁摄影机，其光电倍增器响应函数可通过光学反射板加以调节，以导引光的传输。
本发明的另一目的在于提供一种液体界面闪烁摄影机，其视场延伸至接近该闪烁摄影机的边缘。
本发明的另一目的在于提供这样一种液体界面闪烁摄影机，可靠近躯体(例如在检测悬垂乳房中的乳房肿瘤时的胸壁)进行层析X射线摄影成象。
本发明的另一目的在于提供这样一种液体界面闪烁摄影机，由于其改进的视场、分辨率和灵敏度，使得可以及早检测出小尺寸肿瘤。
本发明的另一目的在于提供这样一种液体界面闪烁摄影机，其具有液体光学耦合，因而不管在制造时还是长期使用都不会分离。
一个真正的高精确度且具有高的能量和空间分辨率的多用途闪烁摄影机，可以通过在闪烁晶体和光电倍增管之间用液体界面介质作为唯一的光学耦合取代传统闪烁摄影机中的玻璃窗和所有中间界面来实现，从而构成本发明。
本发明特征在于一种用于探测由源发出的辐射的摄影机。这种摄影机包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；还包括光感受装置，对该辐射探测装置起响应，以响应于该发射光而产生输出。还包括液体界面介质，用于将该发射光从辐射探测装置光学耦合到光感受装置。
在一最佳实施例中，辐射探测装置可以包括闪烁晶体。该闪烁晶体可以是平面型、环形的、弧形的或者半球形的。该闪烁晶体可以是单块的光学连续的闪烁晶体，也可以是分块的光学不连续的闪烁晶体。此外还可包括一隔离部件插在该闪烁晶体和液体界面介质之间，其限定含有该液体界面介质的第一腔室，以及含有闪烁晶体和一第二液体界面介质的第二腔室。该液体界面介质具有一第一折射率，而且第二液体界面介质具有不同于此第一折射率的第二折射率。该闪烁晶体可由NaI(Tl)制成。光感受装置可以包括至少一个光电倍增器。光感受装置可包括一光电倍增器阵列。此阵列可以是平面型、环形的或者六边形的。在辐射探测装置和光感受装置之间还可以包括一个密封的腔室，用于容纳该液体界面介质。该液体界面介质的折射率可介于光感受装置和辐射探测装置的折射率之间，即大约介于1.52和1.67之间。该液体界面介质可以把光直接从辐射探测装置耦合到光感受装置。此处还可以包括一扩展区域，用来容纳液体界面介质膨胀出来的部分。在邻近光感受装置的地方还可以包括多个光学反射面，该光学反射面延伸进液体界面介质，用来把辐射探测装置发射的光导引至光感受装置。这些光学反射面可以是弯曲的。每个反射面的宽度可以在延伸进液体界面介质时逐渐展宽。每个反射面的宽度可以在延伸进液体界面介质时逐渐展宽直到一预定点，然后从该预定点到末端逐渐减小。每个反射面可以包括大致为平面的末端，也可以包括带沟槽部分的末端。光学反射面还可以包括相对于光感受装置的纵轴以不同角度定向的第一和第二部分。光感受装置可以包括一光电倍增器阵列，而且光学反射面可以包括位于光电倍增器外围并靠近各光电倍增器边缘的外围反射板。光感受装置可以包括一光电倍增器阵列，光学反射面可包括跨过光电倍增器表面延伸的表面反射板。光感受装置可以包括一光电倍增器阵列，而且光学反射面可以包括位于光电倍增器周围且靠近各光电倍增器边缘的外围反射板和跨过光电倍增器表面延伸的表面反射板。表面反射板可以比外围反射板更长地延伸进液体界面介质中。光学反射面相对于光感受装置的纵轴被设置成锐角。光感受装置可包括具有多组光电倍增器的光电倍增器阵列，其中至少有一组含有的光电倍增器宽度比其它各组光电倍增器的宽度要小。此外，邻接辐射探测装置还可以包括准直装置，用来对辐射源发出的辐射进行限制和准直。该准直装置可以包括多个准直元件。
本发明特征还在于一种用于探测辐射源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机。该摄影机包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；以及光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置起响应，以响应于该发射光而产生电输出。还有液体界面介质，用来把发射光从辐射探测装置光学耦合到感光电倍增器阵列。具有多个位于光电倍增器外围并靠近每个光电倍增器边缘的外围反射板。
本发明附加特征在于一种用于探测由辐射源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机。该摄影机包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光，以及光电倍增器阵列，对该辐射探测装置起响应，以响应于该发射光而产生电输出。还有液体界面介质，用来把发射光从辐射探测装置光学耦合至光电倍增器阵列。具有多个跨过光电倍增器表面延伸的表面反射板。
本发明进一步特征在于一种用于探测由辐射源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机。该摄影机包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；以及光电倍增器阵列，对该辐射探测装置起响应，以响应于该发射光而产生电输出。还有液体界面介质，用来把发射光从辐射探测装置光学耦合到光电倍增器阵列。具有多个光学反射表面，包括位于光电倍增器外围并靠近每个光电倍增器边缘的外围反射板，和跨过光电倍增器表面延伸的表面反射板。
本发明特征还在于一种用于探测由辐射源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机。该摄影机包括一闪烁晶体，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；以及光电倍增器阵列，对该闪烁晶体起响应，以响应于该发射光而产生电输出。还有液体界面介质，用来把发射光从该闪烁晶体老学耦合到光电倍增器阵列。
本发明特征还在于一种用于探测由辐射源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，其包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光。并且具有光感受装置，对所述辐射探测装置起响应，以响应于该发射光而产生输出。具有液体界面介质用来将该发射光从辐射探测装置光学耦合到光感受装置。在靠近光感受装置处有多个反射面，这些反射面延伸进液体界面介质，以将发射光由辐射探测装置导引至光感受装置。这些光学反射面相对于光感受装置的纵轴成锐角定向。
本发明进一步特征在于一种用于探测由辐射源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，具有辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光。具有光感受装置，对该辐射探测装置起响应，以响应于该发射光而产生输出。具有液体界面介质，用于透射来自辐射探测装置的发射光。在液体界面介质和光感受装置之间插入有透明元件，以把透射光由液体界面介质耦合到光感受装置。
在一最佳实施例中，此透明元件可以是玻璃基板，而且玻璃基板可以是分块的。最佳实施例公开从下面对最佳实施例的描述以及附图中，本领域技术熟练人员将会想到其它的目的、特征和优点，其中
图1A是现有技术的带有光学连续晶体的二维闪烁摄影机的剖面图；图1B是图1A中现有技术摄影机的光电倍增器响应曲线图；图2A是根据本发明的一种带有光学连续晶体的二维平面液体界面闪烁摄影机的剖面图，图中表示出反射板对于从闪烁晶体至光电倍增管的光传输的作用；图2B是图2A中的摄影机在有和没有中心反射板时的光电倍增器的响应曲线图；图3A是根据本发明的一种带有分离的光学不连续晶体块的二维平面液体界面闪烁摄影机的剖面图，图中表示出在这些不连续晶体块的界面处的光反射效果；图3B是图3中摄影机沿着线3B-3B的顶视图，表明光电倍增器和各个晶体块的位置；图4是图2A和3A中闪烁摄影机的光电倍增管和反射板结构的三维视图；图5是现有技术的环形闪烁摄影机的顶视图；图6是图5中环形闪烁摄影机沿线6-6所取的剖面图；图7是根据本发明的环形液体界面闪烁摄影机的顶视平面图；图7A是具有分块晶体的环形液体界面闪烁摄影机的顶视平面图；图8是图7中环形摄影机沿线8-8所取的剖面图；图9是图7中摄影机的光电倍增管和反射板结构的三维视图；图10是根据本发明的包括准直元件的环形液体界面闪烁摄影机另一实施例的顶部平面图；图11A是图10中的摄影机沿线11A-11A所取的剖面图；图11B为图10中摄影机的光电倍增器响应曲线图；图12A为图7中环形液体界面闪烁摄影机的详细三维视图；图12B是图12A中摄影机一端密封装置的详图；图12C是图12A中摄影机另一端密封装置的详图；图12D是图12A中摄影机的外围密封装置之一的详图；图13是一个带有外围反射板的二维液体界面闪烁摄影机的剖面图，该摄影机通过在光电倍增器和液体界面之间增加一层玻璃界面得到改进；图14是具有不同形状的外围反射板插入其间的光电倍增管的剖面图；图15是一种替代的弧形晶体的三维视图；图16是一种替代的半球形晶体的三维视图17是六边形光电倍增管阵列的底平面图。
图1A是传统平面闪烁摄影机10的剖视图，在玻璃窗18之上有一光电倍增管12-16的矩形阵列。包括一层硅氧烷润滑脂20，作为光电倍增管和玻璃窗18表面之间的光学耦合剂。在玻璃窗18的相反表面上是一层透明的硅氧烷胶材料22，作为玻璃窗18和闪烁晶体24之间的光学耦合剂或者光学耦合界面。具有代表性的晶体是铊放射化了的碘化钠(NaI(Tl))晶体。晶体24封装在一气密容器26中，其中区域28内充满干燥气体。容器26的端部29和30可以镀覆光吸收材料，或者可使其做成反射的。这些部件装在摄影机壳体32中，该摄影机壳体32包括一不透明的γ-射线入射窗34，它允许由Xi点的源37放射出的由箭头36标注的γ-射线通过并由闪烁晶体24接收。入射窗34一般是铝窗并且制成高度内反射，但任何对γ-射线同样透明的材料都可以做成该入射窗。
由源37发出的γ-射线可以由闪烁晶体24在吸收点转换成闪烁发射光38，其中一部分闪烁光通过玻璃窗18并被两个或更多个光电倍增器12-16接收。光电倍增器把接收的光转换成电信号。超过预定阈值的那些信号随后通过公知技术加以数学组合，便可确定其闪烁衰变在该晶体中的γ射线吸收位置。大量闪烁衰变的成象便可由公知技术完成。
因而这种传统摄影机的结构在晶体和光电倍增器之间有四层反射和折射界面，即晶体24和硅氧烷胶22之间、硅氧烷胶22和玻璃窗18之间、玻璃窗18和硅氧烷润滑脂20之间，以及硅氧烷润滑脂20和光电倍增器12-16之间的界面。一般来说，光电倍增管12-16、光学耦合润滑脂20和玻璃窗18的折射率在范围1.46到1.53之间匹配得很好。但折射率为1.85的晶体24同折射率约为1.42的硅氧烷胶22和折射率约为1.53的玻璃窗18相比则匹配得很差。由晶体24上的闪烁衰变38入射到硅氧烷胶22表面的入射角φ大于50度时，就象反射光线40表明的那样，光会完全内反射回来，而且光线会沿着晶体路程不停地反射，直到一次或几次反射以后，由于入射面或硅氧烷界面上的散射使光线产生有利的偏转而降低了入射角为止。内部反射使闪烁衰变38来的光信号散射，通常会降低到达光电倍增器12-16的光分布，由此引起位置确定和图像分辨力的降低。
每一个光电倍增器12-16通过硅氧烷胶22、玻璃18和耦合润滑脂20从闪烁衰变38接收的光的总量，要受到界面传输特性、光电倍增器相对闪烁衰变的位置以及晶体24、玻璃窗18和硅氧烷胶界面22尺寸大小的约束。在摄影机设计中，光电倍增器12-16直接从闪烁发射衰变38接收的光的立体角是重要的参数，它和来自晶体24的底面更大散射的未被耦合进硅氧烷胶22的逆反射一起，基本上确定了光电倍增器的响应函数。在传统设计中，这些角度光的立体角是由玻璃、硅氧烷胶和晶体的几何结构确定的，不改变结构便无法改变这些角度，于是响应函数的性质在不改变摄影机结构的情况下无法更改。
图1B中的曲线12a-16a分别为光电倍增管12-16的响应曲线。这些曲线表示沿着X轴方向对于由垂直射向晶体的窄束辐射源引起的闪烁，作为辐射源沿X轴位置(cm)函数的平均响应(脉冲电荷)。光电倍增管中心间距离为5cm。光电倍增器中产生于闪烁光脉冲的电信号与接收到的光的总量成正比。对于同一入射点上的逐个衰变具有广泛的统计值。响应曲线的纵坐标表示与大量衰变引起的光电倍增器信号的平均电荷量成正比的数值，横坐标为闪烁衰变的X位置。曲线12a-16a是图1A中具有可反射光的晶体端面29和30的摄影机的响应曲线。
光电倍增管12和16的响应曲线在每个管的中心线附近达到最大值或者饱和，比如分别在X＝2.5cm和X＝22.5cm附近。42区和44区，一般稍大于管的半宽度，被看作是无效区域。在这些区域不可能利用响应函数来确定闪烁衰变的位置，因为在这些位置光电倍增器响应函数的斜率太小会导致不可接受的大的位置确定误差。这些无效区域使物体靠近闪烁摄影机10边缘的部分不能成象。
光电倍增器响应曲线12a-16a长提升的曲线尾部46a-f，主要产生于多重内部反射(例如图1A中光线40在晶体24中的反射)和容器26中端面29和30的逆反射。当光被内反射和由端面29和30反射时，其中大部分通过晶体散射掉了，从而使由光电倍增器响应函数确定位置的能力降低。
图2A为根据本发明的平面型液体闪烁摄影机50剖面图，去掉了图1A中摄影机的玻璃窗18，相应地，成排(组)的光电倍增器52-56直接通过液体界面介质60同闪烁晶体58耦合，介质60则包容在密封腔室62内。腔室62被位于闪烁晶体58两端的透明的硅橡胶密封装置63和64密封，以允许光透过并从壳体66的内壁65反射。密封装置67-72位于光电倍增器52-56之间。摄影机50还包括腔室74，一般内充干燥气体并位于闪烁晶体58和γ-射线入射窗75之间，而且入射窗75一般是铝制的，因为铝对γ-射线透明，比如对位于Xi处的辐射源78发出的由箭头76标明的射线透明。这些单元都包含在摄影机外壳66内。外壳66的内壁做成反射的。腔室74也可以充以液体介质，而且它的折射率不必和腔室62内包含的界面液体的的折射率相同。
液体界面介质60可以是任何折射率的任何液体，只要它对闪烁光透明并且不同NaI(Tl)晶体和摄影机的其它单元起化学反应。当介质60的折射率介于1.53和1.85之间时，可以得到优良的性能。优选的液体是有机硅氧烷化合物，其折射率在1.53和1.61之间，对闪烁光的传输特性总体来说优于玻璃。这其中的任何一种液体，都比图1A中现有技术的闪烁摄影机10中用的低折射率界面物质更适合耦合晶体和光电倍增器。其它液体，例如一些含碘或溴的有机化合物，具有接近1.80的折射率，但其传输特性不理想。例如一种含有溴萘的脂族烃，具有接近1.71的折射率，但是透光性约为玻璃的一半。这些化合物可用于只需用很薄一层耦合物质的场合，此时传输特性已不很重要了，比如用在很接近的两或多块晶体块之间的耦合或者铝入射窗75和晶体58之间很薄的腔室74中。
就象上面提到的那样，传统的闪烁摄影机一般使用折射率为1.42的硅氧烷胶作为耦合介质。在这种折射率下，发射的光入射到晶体内表面上的角度约大于50度时就会内部全反射，然而根据本发明，例如用折射率为1.61的介质，内部全反射只有到超过约60度时才发生。这表示可入射的立体角增加40％，因而在第一次入射时可由晶体透过的光子数提高40％，于是相比现有技术的摄影机就提高了位置分辨的精确度。而且在散射反射造成的出射以前，光在前进过程中内反射的次数显著减少，因为该散射光可被传输的入射角增大了。第二个影响还使响应曲线更加锐利，因而提高摄影机50的整体的位置分辨精确度。
摄影机50对外围反射板82-85可选可不选，该反射板一般由薄金属制成，具有通常为散射的光学反射面，而且与光电倍增管82-85的工作面垂直并延伸出管外而将光电倍增管光学分离开。这些反射板限制了每个管接收闪烁衰变发出的光的角度，它允许光电倍增管可上升或下降而不改变每个管接收光的角度；或者上升或下降反射板来改变每个光电倍增管接收光的角度，于是可改变其响应函数。摄影机50对表面反射板86-90也是可选可不选，在本例中，它们垂直于光电倍增管的表面伸展并通过管的中心而将管均分。这些表面反射板通常延伸进液体界面介质而且比外围反射板更靠近晶体58。但是表面反射板通常延伸和靠近晶体的程度可以调整，以改变光电倍增管的响应函数。就象下面将讨论的一样，表面反射板不必一定垂直于光电倍增管的表面，也不必一定通过管的中心缓伸展。而且，可以使用任何数量的表面反射板。
光电倍增器54从靠近光电倍增器54中心轴处的发光点92接收光的角度被外围反射板限制为Ω1，如图2A中所示。图中还表示从晶体沿光电倍增器55方向发射并照射到管的中心反射板89上的光的投影角Ω2。其中的一部分光通常通过散射反射被反射回管54，因此增加了管54接收光的总量，因而提高了光电倍增管54中心区响应函数的幅度。照射到光电倍增器53的反射板87上的光，具有同样的反馈机理。通过这种反馈机理，调整反射板87和89的长度，可以改变导向光电倍增器54的光总量。
摄影机50的响应作为X的函数简要表示于图2B中，光电倍增管在X轴方向上的中心距为5cm。曲线52a-56a分别对应于摄影机50未使用表面反射板86-90时光电倍增器52-56的响应。这些响应曲线比图1A中的传统闪烁摄影机10的响应曲线12a-16a高而且锐利，因为通过使用本发明的液体界面介质而改善了光的传输。因此，通过用液体介质取代玻璃窗和中间耦合材料，摄影机50的总体位置和能量分辨率得到提高。图中以虚线表示的响应曲线52a’-56a’，分别为图2A中摄影机50有表面反射板86-90时的响应曲线。有表面反射板时，响应变的更加锐利。即其曲线在其中心比如曲线54a’的点94处更高，并且曲线的尾部比如96和98迅速下降，因为它们同不使用表面反射板的响应曲线54a相比具有更陡的斜率。陡峭的响应曲线使摄影机50确定γ射线源位置的能力提高，因为响应曲线的斜率更高。也就是说，对于更陡峭的斜率，光电倍增器信号的一个给定的统计上可分辨的逐渐增长的变化，可被用来解决小距离问题。
图3A中另外一种平面摄影机100，其结构同图2A中的摄影机50类似，它用光学不连续的晶体块102-107代替图2A中摄影机50的光学连续的二维闪烁晶体58。块间的连接108-112沿光电倍增器52b1-56b1的轴线位于其二维的X、Y阵列上。因此，在图3A的剖视图中，该连接被表示为沿光电倍增器52b-56b的中心线的一维线段108-112。
图3B是图3A中摄影机100沿截面3B-3B的顶视图，表示光电倍增器和各块晶体的位置。光电倍增器53b1和53b2的纵向轴线53b1’和53b2’与晶体连接续线109相交；同样，光电倍增器54b1、54b2和55b1、55b2的纵向轴线54b1’、52b2’和55b1’、55b2’分别同110和111相交。分割晶体的线109、110和111与摄影机100的Y轴平行。然而也可以沿着平行于X轴的方向分割，尽管这不是本实施例的必须限定条件。晶体可以在一个方向上连续而在另一个方向上不连续，或者两个方向都不连续。在图3A所示本实施例中，晶体块间薄的间断点108-112和两个腔室62b和74b都充有相同的液体光学介质60b。
在界面液体折射率为1.61时，入射到晶体界面上的光线入射角大于60°会逆反射。例如图3A中光线120以60度或更大的角度入射到界面连接109上时全部内反射回去，以30°或更小的角度入射便会通过晶体104而折射进液体介质60b，然后照射到如果没有分断109它也会照射到的光电倍增器53b1上。这样，就光电倍增器信号而论，其响应函数不会因为晶体块109的有无而改变。同样，光线122以60°角入射在界面接续线109上也全内反射，然后以30°角入射到γ-射线入射窗75b的内反射表面上，被逆反射到晶体的前面再次折射进液体介质60b照射到光电倍增器53b1上。对于这个应用来说，连接表面108-112和在连接处的铝反射窗75b表面最好都应抛光，以减少使光散射的漫射和传输反射。设计正确的晶体和液体介质的厚度大小以及光电倍增器工作面宽度和反射面特性，实质上是使所有在界面上108-112内反射的所有光线都可以照射到中心在其上的光电倍增器上，从而为由公知技术分析X和Y位置提供正确的光电倍增器信号。这样，当在晶体周围使用同种液体界面材料时，光电倍增器的X响应函数(Y响应函数同样)将等于图2B中光学连续晶体的响应函数。
在甚至需要更高的折射率来耦合玻璃单元的应用中，例如晶体块102-107做得很厚或者光电倍增器和晶体间的距离显著增加时，一种透不过的隔离件124(以虚线表示，例如由聚乙烯或MYLAR或者其它一些材料如玻璃制成的膜板)可以插在晶体102-107和液体60b之间，位置在朝向光电倍增器的晶体界面之上或者相距很近，以将液体腔室62b与74b隔离。这样，具有高反射率的液体126可被用来耦合各块晶体并填充腔室74b。在这种应用中，高反射率和低透过性的材料可被容许，因为这种结构中只有很短的传输距离。此隔离膜板被保持定位，是靠保持腔室62b内的液体60b对隔板的压力比腔室74b内的液体126大。但是，对分块晶体摄影机中使用隔离膜板124带来的优点，必须同光从高折射率液体120穿过低折射率的隔板的损失相权衡，如同对传统摄影机权衡一样。
在传统的摄影机系统设计中，不连续的晶体一般由空气(折射率为1.00)隔离，结果是在晶体不连续点产生全内反射的入射角对晶体表面约为33°或更大一点。以这些反射角从晶体连接处108-112反射回来的光线散射进更远的光电倍增器，总起来可破坏连接界面附近的位置信息。即使用凝胶填充晶体间断面，约为1.42的折射率也太低，不能有效地减少光散射以弥补由于连接处光学不连续性导致的性能下降。另外，利用凝胶制成薄而牢固的连接非常困难，很多情况下不实用。
图4所示为图2A的二维摄影机50(图3A的100)的光电倍增管和反射板的三维结构图。在本图中，第二列光电倍增管中只有光电倍增量52之一可见。本图还画有表面反射板130和132，它们被配置在分别垂直于光电倍增器管52、53、54、55和56以及第二列的光电倍增管并从它们的中心延伸出来，而且分别垂直于表面反射板86-89。还有一外反射板134，被定位在两列光电倍增管之间，其与表面反射板130和132平行，并且垂直于表面反射板86-90定向。
图5所示的传统环形闪烁摄影机150，同图1A所示的传统平面闪烁摄影机10的光学结构方式一样。摄影机150包括一光电倍增器阵列152，它通过玻璃窗156光学耦合到环形闪烁晶体154上。在阵列152的玻璃和玻璃窗156之间是一层硅氧烷润滑脂158，而且在玻璃窗156和晶体154之间是一层硅氧烷胶160。还包括一个充有气体的腔室162，被定位在紧靠晶体邻接硅氧烷胶160面的另一面。还有一个入射窗164，一般由铝制成。这些单元都被装在摄影机外壳166内。被成象的物体放于园柱形成象室168。图6所示为沿着线6-6所取的环形摄影机150的剖视图。
图7中的液体界面环形摄影机170，包括一光电倍增器阵列171，它分三圈(组)装置在环形摄影机周围(图8)。第一圈的光电倍增管172-180为在该图中仅能看到的几个。光电倍增器阵列171的玻璃通过腔室188内的液体界面介质186耦合到光学连续闪烁晶体182上。还有一内充干燥气体的腔室190与闪烁晶体182邻接，而闪烁晶体182的另一表面与腔室188邻接。与腔室190邻接的还有铝窗192。这些单元都位于摄影机外壳194内。被成象的物体放于园柱形成象室196内。在液体介质腔室188内有外围反射板200-208，它们沿着光电倍增管边缘安装并将之分开。与光电倍增管180关联的外围反射板208在图7中没有画出，但在图9画出。除有外围反射板外，还包括表面反射板210-218。与光电倍增管180关联的表面反射板218，图7中没有画出，但在图9画出。
图7中摄影机170的晶体可以被分块的弧形晶体220-229替代，形成图7A中的摄影机170a。在此实施例中，液体介质186a充满腔室188a和190a。平面切割的块(未画出)可以替代弧形切割的块220-229。在这种情况下，平面块形成的多面体结构将取代摄影机170a的环形晶体结构。分块的环形或多面体晶体探测器结构，比光学连续环形晶体探测器结构制作起来容易而且便宜。
图8所示为沿图7中的线8-8所取的环形摄影机170的剖视图。在本图中，第一列的光电倍增管173和组成管的阵列171的另外两套管的173’和173”一同画出。此外还画出了图7同样看不见的光电倍增管230、230’和230”。在本图中还画出了密封装置232和234，它们密封了闪烁晶体182的两端而使液体室188和气体室190分离。外围反射板235和236同表面反射板237，238和239一样可见。图9是光电倍增器阵列171和反射板结构的局部三维视图。
图10为环形闪烁摄影机250，根据本发明这是图7所示环形摄影机的改进型号，它包括晶体251、总起来标志为252的反射板结构和光电倍增器阵列254，其包括延伸进容纳于腔室258中的液体界面介质256的外围和表面反射板。标注光电倍增管253以作参考。此外，在本实施例中无论如何还应包括一个准直系统，该系统包括三个平行的多孔准直块260a、260b和260c，限制来自辐射源的辐射并使之准直。每一个准直块包括多个相等孔径的通道262，由多个导向薄板263隔开。准直系统可由任何已知方法构成，例如授予本申请人的名称为“Multifeild Collimator System andMethod and Radionuclide Emission Tomography Camera Using Same”(“多区域准直系统和方法及使用此技术的放射性核素放射的层析X射线射影机”)的美国专利No.4,782,233所描述的方法，此专利在此全部引入作为参考。
图11A为沿图10中环形摄影机250中线11A-11A的所取剖视图，其与摄影机250的Z轴264横断。图中只表示光电倍增管阵列254的第一圈(组)中253和其它两圈(组)管中253a和253b。晶体251的两端被光学透明密封装置266和267密封。两个密封装置的外边缘是具反射的，并且密封装置266成一定角度，使它上面的入射光优先反射到光电倍增器253b。此外，在这个优选实施例中，还画出了倾斜的表面和外围反射板，它们一起由268标出，其包括外围反射板269和274以及位于外围反射板269和274之间的四个内表面反射板270-273。还有四个内表面反射板275-278，位于外围反射板274和壳体282的内壁280之间。这些倾斜的反射板与光电倍增管的纵轴成锐角定向。图10并没有表示出反射板是倾斜的。该实施例中的内表面反射板可以跨过光电倍增器表面在不同位置上伸出，而不只是象上面描写的那样通过中心线伸出。
尽管不是本公开的必要条件，所有的反射板都被画得等距离，而且除反射板278外都是等长的。反射板278延伸至靠近晶体251表面处。而且，在此最佳实施例中，包含光电倍增管253的那圈(组)光电倍增管的宽度只有包含管253a和253b的另外两圈(或组)光电倍增管的一半。比如，如果光电倍增管253a和253b的光电阴极面大小为5×5cm，那么光电倍增器253的光电阴极面尺寸为2.5×5cm。可以有一组以上的光电倍增器具有减小的宽度。
环形摄影机250被设计为能对与管253的外边缘相对应的晶体251的外边缘很近的物体成象，这主要是通过使用前缘较薄的光电倍增器253和具有倾斜的反射板完成的。
图11B为光电倍增管253、253a和253b的响应曲线，它们被标为253’、253a’和253b’。管253和253a的响应曲线交于Zi位置的点284，大约与外围反射板269延伸的端点一致。因此，如果反射板269的角度做得小一点，则交点Zi就向Z增加的方向移动，反之亦然。响应函数253’的斜率在交点处最大，并且随Z趋近零点(晶体端面)逐渐减小。通过倾斜的反射板269、管253的狭窄和前内表面279与外围反射板269形成的夹角(它沿光电倍增器253的方向偏斜)提供的降低Zi的曲线交点，可提高低Z值时的斜率。因为这种偏斜，从这些散射面反射回来的光线就被优先导向管253。因此，通过将响应函数延伸到接近晶体的边缘，摄影机前缘上的无效空间286同图1B中传统摄影机的无效空间42相比，可以做得更小。但是无效空间288相比图1B的无效空间44并没有减小。
大量的内部反射板用来平滑响应曲线253a’和253b’，否则便会由于反射板的不连续性和反射板倾斜而使它们突然受到不对称干扰。反射板278延伸得很靠近晶体251。因此，从角形端密封267反射回来的大部分光，将被长反射板278截获在出口上，以将光优先导向光电倍增器253b，使其响应函数253b’在靠近晶体的端密封267附近提高，并减小其它响应曲线的尾部。
图12A-12D为本发明的环形摄影机更细致的描述。图12A中，病人的头部300位于成象室196中，于是可以完成对大脑的成象，比如为了检查局部血液循环。摄影机170包括一个外罩194，内装壳体195、光电倍增器阵列171、闪烁晶体182和准直块302。还有腔室188，内含液体界面介质186。闪烁晶体182和腔室188被端部密封装置232和234所密封，图12B和12C分别表示该密封装置232和234的细节。还包括一个外围的密封装置304用来提供阵列171中光电倍增管之间的密封。图12D更详细地表示密封装置304。为清楚起见，外围和中心反射板没有画出。
还包括一个与膨胀室308相连的填充口306和排放口310。液体界面介质186通过位于腔室188最低点的填充口306提供给腔室188，以使膨胀室308被部分充满。
膨胀室308允许液体界面介质186膨胀和收缩，并且在固定其上的光电倍增管之间提供密封。膨胀室可缓解对于晶体182和阵列171中光电倍增管正常施加的压力。
图12B中的端部密封232包括光学端面密封环314和316。还包括一个O形圈318。图12C中的端部密封234包括光学端面密封环320和窗密封环322，还包括一个O形圈324。图12D所示为外围密封304的一部分。光电倍增器阵列171中的光电倍增器被压紧螺母326固定在其安装支架328上。还有一个压力套垫330，其包括两个O形圈332和334。还包括安装支架328和壳体195之间的密封垫336。
在某些情况下，例如结构方面的原因，在液体界面介质和光电倍增器之间在基本上不影响系统的光学特性的情况下插入一层透明介质是可行的。图13即为本用途设计的平面摄影机400的剖视图。在光电倍增器管402-406和腔室409中的液体界面介质408之间插入一层玻璃结构410，它通过耦合材料412耦合到管402-406上。该玻璃结构可以包括玻璃块414-418，由固体结构的反射材料420-423比如白环氧树脂连接，以便在其连接处反射光。这种玻璃结构410还可被用来密封腔室409以容纳液体介质408。这种结构使光电倍增管的移动更容易，例如比图2A中的摄影机50容易得多。此外，外围反射板425-428被用来将光导向玻璃与液体界面430，以使进入这个界面的光被传送到光电倍增器的光电阴极上。于是反射玻璃的连接面420-423就相当于反射板425-428的延伸。通过结构玻璃、光电倍增器玻璃和耦合材料412的折射率匹配，光从结构玻璃传到光电倍增器玻璃得以简化，在这种情况下，该组合光学上起的作用就象带有厚玻璃入射面的光电倍增器。
摄影机400还表示有改变成各种形状的外围反射板425-428，其中一或几种可被替代用于摄影机中。反射板425-426中每个的形状在向晶体延伸的过程中宽度逐渐变大。反射板427沿晶体方向从开始到预定点逐渐展宽，然后从预定点到终端又逐渐变窄。反射板425终端是钝的，反射板426的终端具有凹槽，而且反射板427的终端是锐利的或尖顶的。反射板425-427中每个反射板形状的好处是用来使到达反射板两侧的光434以很小的入射角反射向光电倍增管，从而提高光从液体408通过玻璃块414-418最后到达光电倍增管402-406的可能性，于是可提高其总体的响应函数。然而它们的不利影响是，其终端较宽会使光436弥散返回晶体434，从而可减小其邻近光电倍增管的响应函数的斜率，使反射板附近的空间分辨率降低。具有直而窄的侧面的薄的反射板428也画出来作为比较。尽管反射板428从它锐利的端面不会将光散射回晶体，但是对反射板428的入射角很小的光线438，再入射到液体-玻璃界面上时的入射角可能会超过传播进入玻璃的临界角，于是被逆反射回晶体。尽管对光电倍增器可用一种以上形状的反射板来改变摄影机不同区域的响应，然而一般来说，对所有光电倍增管均使用同种形状的反射板。
其它形状的反射板也可以使用，例如图14所示的位于光电倍增管452和454之间的双弯折反射板450。它包括两个与光电倍增管的纵轴以不同角度定向的表面451和453。图中还画出了位于光电倍增管454和458之间的曲面反射板456和位于光电倍增管458和462之间的双弯曲反射板460。
需要指出的是，尽管只描述了平面摄影机使用方形阵列和环形摄影机使用环形阵列的光电倍增器，然而本发明适用于各种形状的晶体、光电倍增器和/或光电倍增器阵列。例如，可以采用图15所示的弧形晶体470，图16所示的半球形晶体472，甚或地盘形(geodiscal)晶体。而且，可以使用各种结构的光电倍增器阵列，例如弧形晶体的弧形阵列或者图17中所示的六边形光电倍增器阵列474。
尽管只有本发明的专有特征在图中表示出来，而其它的特征没有在图中表示出来，但这仅为了每个专有特征可以方便的同本发明的其它所有特征相结合。
其它实施例对于本领域技术人员可以想到，并且在下列权利要求的保护范围内。
权利要求书按照条约第19条的修改1.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光感受装置，对上述辐射探测装置起响应，以响应于上述出射光而产生输出；一个腔室，其中由所述光感受装置限定一第一侧并且由所述辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧，和一液体界面介质，充满所述腔室，并且将所述辐射探测装置和所述光感受装置进行直接光学耦合。
2.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述辐射探测装置包括一闪烁晶体。
3.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为平面型。
4.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为环形的。
5.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为弧形的。
6.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为半球形的。
7.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体是单块的光学连续闪烁晶体。
8.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体是分块的光学不连续闪烁晶体。
11.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体由NaI(Tl)制成。
12.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括至少一个光电倍增器。
13.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括一光电倍增器阵列。
14.如权利要求13所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光电倍增器阵列为平面型。
15.如权利要求13所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光电倍增器阵列为环形的。
16.如权利要求13所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光电倍增器阵列为六边形的。
17.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个密封的腔室，位于所述辐射探测装置与所述光感受装置之间，用于容纳所述液体界面介质。
18.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述液体界面介质具有的折射率介于所述光感受装置与所述辐射探测装置的折射率之间。
19.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述液体界面介质具有的折射率在大约1.52和1.67之间。
21.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一扩展区域，用于容纳所述液体界面介质膨胀出来的部分。
22.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，在贴近所述光感受装置处还包括多个光学反射板，它们伸入所述液体界面介质，用于将来自所述辐射探测装置的所述发射光导引至所述光感受装置。
23.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光学反射板是弯曲的。
24.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中每个所述光学反射板随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽。
25.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中每个所述光学反射板随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽直至一预定点，然后从所述预定点到其末端逐渐减小。
26.如权利要求24所述的液体界面闪烁摄影机，其中每个所述光学反射板包括一大致为平面的末端。
27.如权利要求24所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个光学反射板包括一具有沟槽部分的末端。
28.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光学反射板包括相对于所述光感受装置纵轴以不同角度定向的第一部分和第二部分。
29.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括光电倍增器阵列，而且所述光学反射板包括位于所述光电倍增器外围并靠近各所述光电倍增器边缘的外围反射板。
30.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括光电倍增器阵列，而且所述光学反射板包括跨过所述光电倍增器表面延伸的表面反射板。
31.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括光电倍增器阵列，而且所述光学反射板包括位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘的外围反射板，和跨过所述光电倍增器表面延伸的表面反射板。
32.如权利要求31所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述表面反射板比所述外围反射板更长地延伸入所述液体界面介质中。
33.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光学反射面相对于所述光感受装置的纵轴设置为成锐角。
34.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括具有多组光电倍增器的一个光电倍增器阵列，其中至少有一组含有的光电倍增器宽度比其它各组光电倍增器的宽度要小。
35.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括位于与所述辐射探测装置邻接的准直装置，用于对所述辐射源发出的辐射进行限制和准直。
36.如权利要求35所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述准直装置包括多个准直元件。
38.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置起响应，以响应于所述发射光而产生电输出；一个腔室，其中由所述光感受装置限定一第一侧，并且由所述辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧；一液体界面介质，充满所述腔室，并且将所述辐射探测装置和所述光感受装置进行直接光学耦合，和多个表面反射板，跨过所述光电倍增器的表面延伸并延伸入所述液体界面介质趋于所述辐射探测装置末端处，以调节由所述光电倍增器接收的所述发射光的大小。
39.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置起响应，以响应于所述发射光而产生电输出；一个腔室，其中由所述光感受装置限定一第一侧，并且由所述辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧；一液体界面介质，充满所述腔室，并且将所述辐射探测装置和所述光感受装置进行直接光学耦合，和多个光学反射板，包括位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘的外围反射板，和跨过所述光电倍增器表面延伸的表面反射板，所述外围反射板和所述表面反射板延伸入所述液体界面介质趋于所述辐射探测装置末端处，以调节由所述光电倍增器接收的所述发射光的大小。
40.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括一闪烁晶体，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述发射光起响应；一个腔室，其中由所述光电倍增器阵列限定一第一侧，并且由所述闪烁晶体限定与所述第一侧相对的一第二侧，和一液体界面介质，充满所述腔室，并且将所述光电倍增器和所述闪烁晶体进行直接光学耦合。
41.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光感受装置，对上述辐射探测装置起响应，以响应于上述发射光而产生输出；一液体界面介质，用于将该发射光从所述辐射探测装置光学耦合至所述光感受装置，和多个光学反射面，靠近所述光感受装置并延伸入所述液体界面介质，用于将所述发射光从所述辐射探测装置导引至所述光感受装置；所述光学反射面相对于所述光感受装置纵轴成锐角定向。
43.如权利要求45所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述透明元件是一玻璃基板。
44.如权利要求43所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述玻璃基板是分块的。
45.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括多个闪烁晶体块，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光，所述这些闪烁晶体块是邻接的；光电倍增器阵列，对上述晶体块起响应，以响应于上述发射光而产生输出，所述每个光电倍增器大致以由邻接晶体块形成的不连续接点为中心；一个第一腔室，其中由所述光电倍增器阵列限定一第一侧，并且由一插入的隔离部件限定与所述第一侧相对的一第二侧；一第一液体界面介质，充满所述第一腔室，并且将所述光电倍增器和所述插入隔离部件进行直接光学耦合；一个第二腔室，与上述第一腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧，并且由所述多个闪烁晶体块限定与所述第一侧相对的一第二侧，所述多个闪烁晶体块与所述插入隔离部件相邻，和一第二液体界面介质，充满所述第二腔室以及所述不连续接点。
46.如权利要求45所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质具有第一折射率，而且所述第二液体界面介质具有不同于所述第一折射率的第二折射率。
47.如权利要求45所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质和所述第二液体界面介质具有相同的折射率。
48.如权利要求38所述的液体界面闪烁摄影机，还包括多个外围反射板，位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘，并且延伸入所述液体界面介质趋于所述辐射探测装置末端处。
49.如权利要求48所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述表面反射板比所述外围反射板更长地延伸入所述液体界面介质中。
50.如权利要求48所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述外围反射板是弯曲的。
51.如权利要求48所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽。
52.如权利要求48所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽直至一预定点，然后从所述预定点到其末端逐渐减小。
53.如权利要求48所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板包括一大致为平面的末端。
54.如权利要求48所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板包括一具有沟槽部分的末端。
55.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括一连续的环形辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置起响应，以响应于所述发射光而产生输出；一个环形腔室，其中由所述连续的环形辐射探测装置限定一第一侧并且由所述光电倍增器限定与所述第一侧相对的一第二侧，和一液体界面介质，充满所述腔室，并且将所述连续的环形辐射探测装置和所述光电倍增器进行直接光学耦合。
56.如权利要求55所述的液体界面闪烁摄影机，还包括多个表面反射板，跨过所述光电倍增器的表面延伸，并且延伸入所述液体界面介质趋于所述辐射探测装置末端处，以调节由所述光电倍增器接收的所述发射光的大小。
57.如权利要求56所述的液体界面闪烁摄影机，还包括多个外围反射板，位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘，并且延伸入所述液体界面介质中。
58.如权利要求57所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述表面反射板比所述外围反射板更长地延伸入所述液体界面介质中。
59.如权利要求57所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述外围反射板是弯曲的。
60.如权利要求57所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽。
61.如权利要求57所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽直至一预定点，然后从所述预定点到其末端逐渐减小。
62.如权利要求57所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板包括一大致为平面的末端。
63.如权利要求57所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个外围反射板包括一具有沟槽部分的末端。
64.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个第二腔室，与上述腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧，并且由所述辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧。
65.如权利要求64所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以气体。
66.如权利要求64所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以第二液体界面。
67.如权利要求38所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个第二腔室，与上述腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧，并且由所述辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧。
68.如权利要求67所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以气体。
69.如权利要求67所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以第二液体界面。
70.如权利要求69所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质具有第一折射率，而且所述第二液体界面介质具有不同于所述第一折射率的第二折射率。
71.如权利要求69所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质和所述第二液体界面介质具有相同的折射率。
72.如权利要求39所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个第二腔室，与上述腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧并且由所述辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧。
73.如权利要求72所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以气体。
74.如权利要求72所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以第二液体界面。
75.如权利要求40所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个第二腔室，与上述腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧并且由所述闪烁晶体限定与所述第一侧相对的一第二侧。
76.如权利要求75所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以气体。
77.如权利要求75所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以第二液体界面。
78.如权利要求77所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质具有第一折射率，而且所述第二液体界面介质具有不同于所述第一折射率的第二折射率。
79.如权利要求77所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质和所述第二液体界面介质具有相同的折射率。
80.如权利要求45所述的液体界面闪烁摄影机，其中多个表面反射板跨过所述光电倍增器表面延伸，并且多个外围反射板位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘，所述外围反射板和所述表面反射板延伸入所述液体界面介质趋于所述闪烁晶体块末端处，以调节由所述光电倍增器接收的所述发射光的大小。
81.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括多个闪烁晶体块，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光，所述这些闪烁晶体块是邻接的；光电倍增器阵列，对上述晶体块起响应，以响应于上述发射光而产生输出，所述每个光电倍增器大致以由邻接昌体块形成的不连续接点为中心；一个第一腔室，其中由所述光电倍增器阵列限定一第一侧，并且由所述多个闪烁晶体块限定与所述第一侧相对的一第二侧；一液体界面介质，充满所述第一腔室，用于将所述光电倍增器和所述晶体块进行直接光学耦合，和一个第二腔室，与上述第一腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧，并且由所述多个闪烁晶体块限定与所述第一侧相对的一第二侧，所述液体界面介质充满所述第二腔室以及所述不连续接点。
82.如权利要求81所述的液体界面闪烁摄影机，其中多个表面反射板跨过所述光电倍增器表面延伸，并且多个外围反射板位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘，所述外围反射板和所述表面反射板延伸入所述液体界面介质趋于所述闪烁晶体块末端处，以调节由所述光电倍增器接收的所述发射光的大小。
83.如权利要求81或82所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述多个闪烁晶体块形成一环形结构。
84.如权利要求55所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个第二腔室，与所述环形腔室相邻，其中由一入射窗口限定一第一侧，并且由所述环形辐射探测装置限定与所述第一侧相对的一第二侧。
85.如权利要求84所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以气体。
86.如权利要求84所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第二腔室充以第二液体界面。
87.如权利要求86所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质具有第一折射率，而且所述第二液体界面介质具有不同于所述第一折射率的第二折射率。
88.如权利要求86所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述第一液体界面介质和所述第二液体界面介质具有相同的折射率。
89.如权利要求45或80所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述多个闪烁晶体块形成一环形结构。
权利要求
1.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光感受装置，对上述辐射探测装置起响应，以响应于上述发射光而产生输出；以及一液体界面介质，用于将该发射光从所述辐射探测装置光学耦合至所述光感受装置。
2.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述辐射探测装置包括一闪烁晶体。
3.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为平面型。
4.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为环形的。
5.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为弧形的。
6.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体为半球形的。
7.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体是单块的光学连续闪烁晶体。
8.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体是分块的光学不连续闪烁晶体。
9.如权利要求8所述的液体界面闪烁摄影机，还包括插在上述闪烁晶体和上述液体界面介质之间的一隔离部件，它限定一含有上述液体界面介质的第一腔室，和一含有上述闪烁晶体和一种第二液体界面介质的第二腔室。
10.如权利要求9所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述液体界面介质具有第一折射率，而且所述第二液体界面介质具有不同于所述第一折射率的第二折射率。
11.如权利要求2所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述闪烁晶体由NaI(Tl)制成。
12.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括至少一个光电倍增器。
13.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括一个光电倍增器阵列。
14.如权利要求13所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光电倍增器阵列为平面型。
15.如权利要求13所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光电倍增器阵列为环形的。
16.如权利要求13所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光电倍增器阵列为六边形的。
17.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一个密封的腔室，位于所述辐射探测装置与所述光感受装置之间，用于容纳所述液体界面介质。
18.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述液体界面介质具有的折射率介于所述光感受装置与所述辐射探测装置的折射率之间。
19.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述液体界面介质具有的折射率在大约1.52和1.67之间。
20.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述液体界面介质将发射光从所述辐射探测装置直接耦合至所述光感受装置。
21.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括一扩展区域，用于容纳所述液体界面介质膨胀出来的部分。
22.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，在贴近所述光感受装置处还包括多个光学反射面，它们延伸入所述液体界面介质，用于将来自所述辐射探测装置的所述发射光导引至所述光感受装置。
23.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光学反射面是弯曲的。
24.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个光学反射面随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽。
25.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个光学反射面随着其向所述液体界面介质中的延伸逐渐展宽直至一预定点，然后从所述预定点到其末端逐渐减小。
26.如权利要求24所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个光学反射面包括一大致为平面的末端。
27.如权利要求24所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述每个光学反射面包括一具有沟槽部分的末端。
28.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光学反射面包括相对于所述光感受装置纵轴以不同角度定向的第一部分和第二部分。
29.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括光电倍增器阵列，而且所述光学反射面包括位于所述光电倍增器外围并靠近各所述光电倍增器边缘的外围反射板。
30.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括光电倍增器阵列，而且所述光学反射面包括跨过所述光电倍增器表面延伸的表面反射板。
31.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括光电倍增器阵列，而且所述光学反射面包括位于所述光电倍增器外围并靠近各所述光电倍增器边缘的外围反射板，和跨过所述光电倍增器表面延伸的表面反射板。
32.如权利要求31所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述表面反射板比所述外围反射板更长地延伸入所述液体界面介质中。
33.如权利要求22所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光学反射面相对于所述光感受装置的纵轴设置为成锐角。
34.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述光感受装置包括具有多组光电倍增器的一个光电倍增器阵列，其中至少有一组含有的光电倍增器宽度比其它各组光电倍增器的宽度要小。
35.如权利要求1所述的液体界面闪烁摄影机，还包括位于与所述辐射探测装置邻接的准直装置，用于对所述辐射源发出的辐射进行限制和准直。
36.如权利要求35所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述准直装置包括多个准直元件。
37.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置响应，以响应于所述发射光而产生电输出；一液体界面介质，用于将该发射光从所述辐射探测装置光学耦合至上述光电倍增器阵列，和多个外围反射板，位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘。
38.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置响应，以响应于所述发射光而产生电输出；一液体界面介质，用于将该发射光从所述辐射探测装置光学耦合至上述光电倍增器阵列，和多个表面反射板，跨过所述光电倍增器的表面延伸。
39.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述辐射探测装置起响应，以响应于所述发射光而产生电输出；一液体界面介质，用于将该发射光从所述辐射探测装置光学耦合至上述光电倍增器阵列，和多个光学反射面，包括位于所述光电倍增器外围并靠近所述各光电倍增器边缘的外围反射板，和跨过所述光电倍增器的表面延伸的表面反射板。
40.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括一闪烁晶体，用来响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光电倍增器阵列，对所述闪烁晶体起响应，以响应于所述发射光而产生电输出，和一液体界面介质，用于将该发射光从所述闪烁晶体光学耦合至上述光电倍增器阵列。
41.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用于响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光感受装置，对上述辐射探测装置起响应，以响应于上述发射光而产生输出；一液体界面介质，用于将该发射光从所述辐射探测装置光学耦合至所述光感受装置，和多个光学反射面，靠近所述光感受装置并延伸入所述液体界面介质，用于将所述发射光从所述辐射探测装置导引至所述光感受装置；所述光学反射面相对于所述光感受装置纵轴成锐角定向。
42.一种用于探测由源发出的辐射的液体界面闪烁摄影机，包括辐射探测装置，用于响应于从该辐射源吸收的辐射而发射出光；光感受装置，对所述辐射探测装置起响应，以响应于所述发射光而产生输出；一液体界面介质，用于透射来自所述辐射探测装置的发射光，和一透明元件，插在所述液体界面介质和所述光感受装置之间，以将所述透射光从所述液体界面介质耦合至所述光感受装置。
43.如权利要求42所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述透明元件是一玻璃基板。
44.如权利要求43所述的液体界面闪烁摄影机，其中所述玻璃基板是分块的。
全文摘要
一种用于探测由源(78)发出的辐射(76)的液体界面闪烁摄影机(50),包括:一个响应于从源(78)吸收的辐射而发射光(92)的辐射探测装置(58);响应于该辐射探测装置(58)以响应于发射光(92)而产生输出的光敏器件(52—56);和一液体界面介质(60),用于将发射光(92)从辐射探测装置(58)光学耦合至光敏器件(52—56)。
文档编号G01T1/202GK1202251SQ96198296
公开日1998年12月16日 申请日期1996年10月18日 优先权日1995年10月19日
发明者萨巴斯蒂安·金纳 申请人:数字闪烁图象公司