检测电离粒子的轨迹的检测器的制造方法_2

文档序号:9476098阅读:来源:国知局
-检测器还优选地包括:
[0034] 0第二成像仪,所述第二成像仪能够检测来自闪烁体的每个光子;
[0035] 0第二微透镜阵列,所述第二阵列中的每个微透镜均布置成通过将闪烁体中发射 的光子聚焦在第二成像仪上而产生粒子轨迹的图像;
[0036]-第二微透镜阵列和第二成像仪优选地平行于闪烁体的第二检测面延伸,W便提 高检测器沿着垂直于基准面的方向的空间分辨率;
[0037]-每个微透镜均优选地具有方形网眼;
[0038]-每个微透镜的尺寸优选地介于0. 5mm和5mm之间。
[0039]-每个微透镜均优选地具有介于0. 2和0. 3之间的数值孔径,W便不会限制在良好 状态下聚焦的光子的数量。
[0040] 根据本发明的用于检测电离粒子轨迹的检测器使得能够看见因高能光子(诸如X 或者伽马光子)的交互作用而可能导致产生的带电粒子(诸如,a粒子、离子、光子、电子) 的粒子轨迹。实际上,因此能够通过体视法产生闪烁体中的电离粒子轨迹的=维图像,而同 时又不必依赖大量测量通道。
[0041] 根据另一个实施例,用于检测粒子轨迹的检测器可W是伽马照相机。运种伽马照 相机非常敏感并具有良好的空间分辨率,所述伽马照相机的敏感度是现有技术伽马照相机 的敏感度的大约100倍。
[0042] 在用于检测粒子轨迹的检测器伽马照相机的情形中,用于检测粒子轨迹的检测器 优选地包括编码掩膜,所述编码掩膜布置在伽马光子源和闪烁体之间。使用微透镜阵列使 得能够在与源相距短距离(小于Im)的位置处使用编码掩膜,运自身使得能够显著增加到 达闪烁体的伽马光子的数量并且因此能够提高照相机的敏感度。
【附图说明】
[0043] 从W下参照附图的详细描述中,本发明的其它特征和优势将变得更加清晰,其图 解了:
[0044]图1是根据本发明的第一实施例的用于检测粒子轨迹的检测器的示意图;
[0045] 图2是根据本发明的第二实施例的用于检测粒子轨迹的检测器的示意图;
[0046] 图3是根据本发明的第S实施例的伽马照相机的示意图。
[0047] 为了更加清晰,在所有附图中相同或者相似的元件用相同的附图标记表示。
【具体实施方式】 W48] 图1示出了根据本发明的第一实施例的用于检测电离粒子轨迹的检测器1。在该 第一实施例中,检测器1是轨迹检测器,所述轨迹检测器使得能够看见因闪烁体中的电离 粒子通过而产生的闪烁轨迹。在此"电离粒子"指的是诸如中子、离子或者电子的带电粒子, 所述粒子是与诸如X光子或丫光子的高能光子交互作用而产生的。 W例用于检测电离粒子1的轨迹的检测器包括闪烁体2。闪烁体2是闪烁介质,即,其 由当待监测的电离粒子通过其中时通常能够通过巧光发射光子的材料形成。因此,一般来 说,电离粒子在闪烁材料2中产生至少一种交互作用14。运种交互作用释放大量光子,称作 闪烁光子15,由光学联接到闪烁体2的成像仪5监测所述闪烁光子15。电离粒子能够不止 一次地在闪烁体中交互作用。尽管运些交互作用在一段时间内相继发生,但是它们的时间 间隔如此之小,W至于能够认为交互作用同时发生。因此,由检测器1检测到的电离粒子在 检测器中产生至少一种或者多种交互作用14。在检测器中发生交互作用的一组地点构成粒 子在检测器中的轨迹。轨迹可W是一次性(单个交互作用点)或者具有直线或者无规律曲 线的形式,所述直线或者无规律曲线连接不同的交互作用点。
[0050] 为闪烁体2选择的材料必须尽可能地闪烁,即,每损失一个能量单位产生尽可能 最大量的光子,即,优选地每keV至少5个光子。闪烁材料优选地对于其产生的光非常透明 并且没有外壳。
[0051] 根据不同实施例和待测粒子,可W选择不同的闪烁材料。实际上,基于待检测粒子 的类型、待测量的参数、要求的精度W及待检测的粒子的通量或者替代地环境来选择闪烁 材料。
[0052] 根据优选实施例,所选择的闪烁材料是塑料闪烁体。实际上,塑料闪烁体具有不吸 潮的优势,使得它们不需要外壳包覆它们,所述任何外壳均能够使得带电粒子偏离。而且, 可W生产非常大体积的塑料闪烁材料,运使得能够生产大尺寸的产品。而且,塑料闪烁体对 于它们产生的光非常透明。最后,它们产生的沉积在轨迹中的每keV能量产生大约10个光 子。对于伽马照相机而言,诸如化I或者LaB。的闪烁晶体(无机材料)是优选的。
[0053] 闪烁体优选地具有平行六面体形状,但是可W设想其它形状,诸如,二十面体,原 因在于存在越多的面,微透镜的数值孔径的约束就越少。闪烁体优选地包括主检测面3,所 述主检测面3沿着限定了方向X和y的基准面(X,y)延伸。方向Z定义为垂直于基准面 (X,y)。
[0054] 粒子检测器1还包括成像仪5。成像仪5能够检测由闪烁体2发射的各光子。为 此,成像仪必须具有小于1mm,有利地小于200ym的空间分辨率。而且,为了避免轨迹叠加, 成像仪的读取时间必须比两个相继粒子之间的平均时间短。该平均时间取决于检测器的尺 寸和粒子通量。对于每秒100个光子的通量而言,需要大约毫秒数量级的读取时间。对于 更大的1000倍的通量而言,读取时间将达到微秒数量级。成像仪5优选地包括基本检测器 6的矩阵,每个基本检测器6均能够在其接收光子的情形下发射电流。每个基本检测器6均 具有优选地小于或者等于50ym的尺寸。每个基本检测器因此形成一个像素。而且,成像 仪包括用于数字读取基本检测器的系统,运使得其能够识别哪个基本检测器接收了光子。
[0055] 每个基本检测器(或者像素)优选地是光电倍增器,诸如例如雪崩光电二极管或 者娃光电倍增器SiPM。在情形中该情形中,成像仪5因此由光电倍增器的矩阵形成。在雪 崩光电二极管的情形中,电压施加到雪崩光电二极管中的每一个,使得雪崩光电二极管W 饱和模式或者盖革(Geiger)模式运行。而且,每个雪崩光电二极管6均具有优选地小于或 者等于50ym的尺寸,使得每个雪崩光电二极管均形成一个像素。因此,如果雪崩光电二极 管中的一个接收光子,则其产生运样的脉冲,所述脉冲使得能够识别数字图像中的对应像 素。因此,成像仪使得能够W非常良好的空间分辨率了解单个光子到达的空间的区域。而 且,雪崩光电二极管具有非常快速的优势,即,具有纳秒数量级的反应时间并且消耗非常少 的电能。由此形成的成像仪5沿着平行于基准面(x,y)的平面延伸。
[0056] 根据另一个实施例,成像仪5还可W由CMOS或者CCD构成。
[0057] 粒子检测器还包括第一微透镜阵列4。每个微透镜7均布置成:将在闪烁体中发 射的光子聚焦在成像仪5的平面中,并且不受在闪烁体中发射运些光子的深度Z的影响W 良好的空间分辨率实施运样的操作。通过将成像仪放置成靠近微透镜的焦面来优化空间分 辨率,距离焦点位置的距离被作为闪烁体的深度的函数进行优化。
[0058] 将成像仪放置在微透镜的焦点距离处的事实将导致聚焦可见光子,所述可见光子 的入射角正交于支撑微透镜7的平面。运导致已知为"无限"的聚焦,运使得能够产生轨迹 的鲜明图像,在与微透镜相距甚远距离的位置处产生所述轨迹,所
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