专利名称：用于射线成像装置的闪烁探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探测器，更为具体的，涉及一种用于射线成像装置的闪烁探测器。
背景技术：
射线成像技术是放射性射线(如X射线和Y射线等)作为媒介，获得以图像形式展现的检测对象的结构或功能信息，为相应行业提供各种对所观察对象进行诊断、检测和监测的技术手段，广泛应用于医疗卫生、公共安全和高端制造业等行业。探测器是射线成像设备的重要组成部分。用于探测放射性射线的探测器一般有气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器等类型，其中闪烁探测器的使用最为广泛。
闪烁探测器一般由闪烁体和光电探测器组成。闪烁体接收射线，与其发生作用并将之转化为闪烁光，光电探测器将接收到的闪烁光信号转化为易被识别和处理的电信号。闪烁体常见的形式为不同形状的独立闪烁体或由闪烁体单元组成的闪烁晶体阵列。闪烁探测器中闪烁光的产生、传输、探测过程是实现射线探测成像的关键过程。在大型射线成像设备中，为解决探测死区问题，一般会在闪烁晶体阵列与光电倍增管之间加一光导元件。如中国专利(CN1740819A)中所公开的射线成像装置的闪烁探测器中在光闪烁单元I和光电探测器2之间使用一光纤光导元件3，如图I所示，然而由于光纤光导元件3的制造工艺限制了光纤光导元件3两端面积不能相差很大，否则光纤光导元件3的透光均匀性变差，边缘与中间的透光率相差较大，从而降低位置分辨。且光纤光导元件的制作工艺及成本较大。又如日本专利(2007078567A)中涉及一种可实现高分辨、高图像质量的辐射探测器及其制备方法，其中光导元件3设计如图2所示，光导元件3将较大面积的闪烁晶体阵列I和四个分立的较小面积的光电探测器2，光导元件3的侧面为双斜度的平面。光导元件3与闪烁晶体阵列I耦合的一面插入多条光反射材料，其中靠近光导元件3的侧面的一条与耦合面成一定角度；光导元件3的另一面通过耦合材料与光电探测器2耦合。这样设计的光导元件3通过侧面和插入的反射材料，改变了闪烁光4在光导元件3中的传输路径，实现对闪烁晶体阵列I中不同晶体条的区分，并通过反光材料插入位置、插入角度及侧面倾斜角度的设计，改善光导边缘由于闪烁光传输分散带来的问题，提高了探测器的位置分辨。但是由于光导元件3侧面侧斜角度和插入反射材料角度受闪烁晶体单元I和光电探测器2的尺寸的限制，并且光导元件3在与光电探测器2耦合一端需要分设不同的传输区域，以与相应的光电探测器2耦合，由此导致光导元件3加工比较复杂，且这种光导元件设计受限于光电探测器2的使用，降低了探测系统的可靠性。由此，一种结构简单，性能可靠的射线成像装置的闪烁探测器成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于射线成像装置的闪烁探测器，包括
闪烁体阵列(1)，其用于接收放射性射线并发出闪烁光；光导元件(3)，具有接收面(31)和输出面(32)，所述的接收面连接至所述的闪烁体单元(1 )，其用于接收并传输该闪烁体发出的闪烁光；探测器(2)，其连接至所述光导元件(3)的输出面(32)，用于接收光导元件(2)传输的闪烁光；所述光导元件(3)的接收面(31)具有第一组切缝(311)，所述光导元件(3)的输出面(32)具有第二组切缝(321)，每组切缝包括四条切缝，四条切缝两两平行，并与其余两条切缝垂直，形成“井”字状；第一组切缝(311)与接收面(31)垂直，切向输出面(32)且并不贯穿；第二组切缝(321)与输出面(32)垂直，切向接收面(31)且并不贯穿；且每条切缝中填充了对闪烁光具有反射能力的材料。所述光导元件(3)为接收面(31)和输出面(32)相对且为形状相同的矩形，而四周面为形状相同矩形的六面体；或者，所述光导元件(3)为接收面(31)和输出面(32)相对且为形状相同、面积不同的矩形，而四周面为形状相同的梯形的棱台状六面体。第一组切缝(311)和第二组切缝(321)的深度介于光导元件(3)厚度的二分之一至三分之二之间。所述反射材料为漫反射材料或镜面反射材料。所述的反射材料与所述的光导元件(3)采用空气耦合或光学胶耦合。所述光导兀件(3)的侧面设置有反射材料。所述光导元件(3)侧面的反射材料与所述光导元件(3)采用光学胶耦合。所述光导元件(3)的接收面(31)的面积大于所述光导元件(3)的输出面(32)的面积。所述光导元件(3)的侧面为光滑平面。本发明通过光导元件的特殊设计，实现了将闪烁体阵列中各闪烁体单元所产生的闪烁光均匀分配至光电探测器各探测单元的目的，使探测器所得到的信号较好地保留了射线的位置信息，能量信息和事件信息；并且该设计结构简单，容易加工，有利于降低探测器和整机系统的成本。
图I为现有技术的一种闪烁探测器的结构示意图；图2为现有技术的另一闪烁探测器的结构示意图；图3a为本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的光导元件俯视示意图；图3b为本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的光导元件侧视示意具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的结构。参见图3a和图3b,其不出了本发明的光导兀件的一具体结构。图3a为光导兀件的俯视图，图3b为光导元件的侧视图。本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器具有闪烁体阵列I、光电探测器2以及光导元件3。闪烁体阵列I由多个闪烁体单元组成，用于接收放射性射线并发出闪烁光。光导元件3由光传导性能良好的材料构成，如有机玻璃、石英玻璃、光学玻璃等。光导元件3是上下端面(接收面31和输出面32)为形状相同的长方形(含正方形)、四周面为形状相同的长方形(含正方形)的六面体。或是上下端面为形状相同，面积不同的长方形(含正方形)、四周面为形状相同的梯形的棱台状六面体。光导元件3的接收面31与闪烁体单元I匹配，接收面31与闪烁体阵列的光输出面相连，且面积相同；光导元件3的输出面32与光电探测器2的接收面相连。光导元件3的接收面31具有第一组切缝311，输出面32上具有第二组切缝321，切缝311、切缝321都由四条切缝组成，四条切缝两两平行，并与其余两条切缝垂直，形成“井”字形状。接收面31的切缝311与接收面31垂直，切缝311切向输出面32，其深度介于光导元件3的厚度的二分之一至三分之二之间，且不贯穿；输出面32的切缝321与输出面32垂直，切缝321切向接收面31，其深度介于光导元件3的厚度的二分之一至三分之二之间，且不贯穿。光导元件3的侧面33为光滑平面。本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的光导元件3的接收面31上的切缝311中，形成的井字形的中心面积可以大于输出面32上的切缝321形成的井字形的中心面积，也可以小于输出面32上的切缝321形成的井字形的中心面积。本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的其他结构和作用与现有技术的结构·和作用以及其他结构与光导元件3之间的连接方式皆与现有技术相同，在此不再赘述。作为本发明的优选实施方式，如图3a所示，光导元件3的接收面31面积与闪烁体阵列的闪烁光输出面形状及面积相同，其上的切缝311 (图3a所示的实线构成的“井”字形状为接收面31上的切缝311 —端的面)和输出面32 (图3a所示的虚线321 —端的面)的切缝321深度同为光导元件厚度(光接收面31与光输出面32的距离)的二分之一至三分之二，切缝311的四条切缝深度同一尺寸，切缝321的四条切缝深度为同一尺寸。所有切缝填充有光反射材料。图3b上所示的切缝311、切缝321的高度则为切缝311、切缝321的深度，即在切缝311、切缝321中填充的光反射材料的深度。填充在切缝311和切缝321中的反射材料可以为漫反射材料、镜面反射材料。本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的光导元件3侧面可以采用光发射能力良好的材料增强器对闪烁光的反射能力。当闪烁体阵列I中各闪烁体单元所产生的闪烁光由光导元件3的接收面31入射后，经过填充在接收面31的井字形切缝311内的光反射材料与填充在输出面32的井字形切缝321内的光反射材料的反射,构成不同的光传输通道,使闪烁光在不同的光传输通道内被传送至输出面32，改变了闪烁光的传输路径的范围，实现了单一光导元件构成多个光传输路径，使闪烁体阵列I中不同闪烁体单元的产生光分配至光电探测器不同的探测单元，尤其是在光导元件3的边缘，即接收面31的切缝311和输出面32的切缝321构成的井字形的中心开口四周的8个区域，由于采用本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器，位于接收面31的井字形切缝311边缘的闪烁光自切缝311的外侧壁与光导元件3的内侧壁之间形成的光通道被传输，又自光导元件3的内侧壁与输出面32的切缝321的外侧面之间形成的光通道被传送至输出面32，从而克服光导元件3的边缘由于闪烁光传输分散而带来的闪烁体单元边缘的闪烁体难以分辨的缺陷。在实际操作中，结合本发明的探测器所测试的位置分辨散点图，测试的结果为探测器2的中心，即光导元件3的输出面32的井字形切缝321的井字形中心开口及井字形中心开口邻接的的四个区域的探测结果为散点均匀，基本未受影响，位于井字形中心开口的4个脚上的4各区域的探测结果为具有明显探测信号，且探测结果影响不大。整个光导元件测试的散点图上点位基本均匀，测试结果良好。本发明的用于射线成像装置的闪烁探测器的闪烁体单元I、光导元件3、光电探测器2可以分开设置进行组合，也可以组合成一个整体。本发明有如下的优点光导元件内部、侧面反射材料的选择，光导元件接收面和输出面反射材料插入位置的组合，通过比较简单的光导元件设计改善光导元件边缘的传输效率，提高探测器的位置分辨，且加工工艺简单。以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，本发明的特征并不局限于此，本发明的所有范围应以下述的范围为准，凡符合于本发明权利要求保护范围的精 神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或调整皆可涵盖在以下本发明的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种用于射线成像装置的闪烁探测器，其特征在于包括 闪烁体阵列(I)，其用于接收放射性射线并发出闪烁光； 光导元件(3)，具有接收面(31)和输出面(32)，所述的接收面连接至所述的闪烁体单元(1)，其用于接收并传输该闪烁体发出的闪烁光； 探测器(2)，其连接至所述光导元件(3)的输出面(32)，用于接收光导元件(2)传输的闪烁光； 所述光导元件(3)的接收面(31)具有第一组切缝(311)，所述光导元件(3)的输出面(32)具有第二组切缝(321)，每组切缝包括四条切缝，四条切缝两两平行，并与其余两条切缝垂直，形成“井”字状；第一组切缝(311)与接收面(31)垂直，切向输出面(32)且并不贯穿；第二组切缝(321)与输出面(32)垂直，切向接收面(31)且并不贯穿；且每条切缝中填充了对闪烁光具有反射能力的材料。
2.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光导元件(3)为接收面(31)和输出面(32)相对且为形状相同的矩形，而四周面为形状相同矩形的六面体；或者，所述光导元件(3)为接收面(31)和输出面(32)相对且为形状相同、面积不同的矩形，而四周面为形状相同的梯形的棱台状六面体。
3.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，第一组切缝(311)和第二组切缝(321)的深度介于光导元件(3)厚度的二分之一至三分之二之间。
4.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，所述反射材料为漫反射材料或镜面反射材料。
5.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，所述的反射材料与所述的光导元件(3)采用空气耦合或光学胶耦合。
6.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光导元件(3)的侧面设置有反射材料。
7.如权利要求6所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光导元件(3)侧面的反射材料与所述光导元件(3)采用光学胶耦合。
8.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光导元件(3)的接收面(31)的面积大于所述光导兀件(3)的输出面(32)的面积。
9.如权利要求I所述的闪烁探测器，其特征在于，所述光导元件(3)的侧面为光滑平面。
全文摘要
本发明公开了一种用于射线成像装置的闪烁探测器，包括闪烁体阵列，其用于接收放射性射线并发出闪烁光；光导元件，具有接收面和输出面，所述的接收面连接至的闪烁体单元，其用于接收并传输该闪烁体发出的闪烁光；探测器，其连接至所述光导元件的输出面，用于接收光导元件传输的闪烁光；光导元件的接收面和输出面具有形成“井”字形状的切缝，且每条切缝中填充了对闪烁光具有反射能力的材料。本发明通过比较简单的光导元件设计改善光导元件边缘的传输效率，提高探测器的位置分辨，且加工工艺简单。
文档编号G01T1/20GK102879798SQ201210397420
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者魏龙, 李婷, 李道武, 张天保, 刘军辉, 章志明, 马创新, 帅磊, 唐浩辉, 黄先超, 王英杰, 柴培, 刘彦韬, 张译文, 庄凯, 朱美玲, 王晓明, 姜小盼 申请人:中国科学院高能物理研究所