三维位置灵敏闪烁探测器和闪烁成像探测器

本发明涉及探测器，尤其涉及三维位置灵敏闪烁探测器和闪烁成像探测器。

背景技术：

1、有闪烁晶体阵列和光电转换元件组成的闪烁成像探测器由于其在时间响应、位置分辨率、探测效率等性能上有效出色的表现，被广泛的应用在不同场合。目前常规的设计方案是由闪烁晶体阵列与硅光电倍增器(sipm)阵列耦合，进而得到以制造大面积阵列的闪烁成像探测器，例如seiichi yamamoto等人2013年在《nuclear instruments and methodsin physics research section a：accelerators，spectrometers，detectors andassociated equipment》(期刊《物理学研究中的核仪器与核方法a节：加速器、光谱仪、探测器和相关设备》)中发表的development of ultrahigh resolution si-pm-based petsystem using 0.32mm pixel scintillators(用于0.32mm像素闪烁体的超高分辨率硅光电倍增管正电子发射扫描系统的研制)论文，但是其中的sipm的尺寸却限制了闪烁成像深测器的空间分辨率，大量的读出通道使得读出电子学成本增高，降低了可靠性。

2、为了解决读出通道多的问题，有人提出了光导和编码电路与来实现位置分辨率功能，例如ch.w.lerche等人2003年在nuclear science symposium(核科学研讨会)的会议记录中的depth of interaction measurement in gamma ray imaging detectors withcontinuous scintillation crystals(具有连续闪烁晶体的伽马射线成像探测器中相互作用深度的测量)记载所示，虽达到了设计目标，但位置分辨率降低，后期解码难度增加，时间特性变差。在实际应用中为了有效的阻止射线穿透晶体以提高灵敏度，要求闪烁晶体需要由一定的厚度，这便带来了弊端。其中的正电子发射断层扫描仪(position emissiontomography，pet)的成像会引入视差效应(parallax effect)，导致图像分辨率降低以及分辨率不均匀。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种三维位置灵敏闪烁探测器和闪烁成像探测器，以消除或改善现有技术中存在的一个或多个缺陷。

2、本发明的一个方面提供了一种三维位置灵敏闪烁探测器，包括：单位元件；

3、每个所述单位元件均包括：闪烁晶体和两个分别耦合于所述闪烁晶体相对的两端的一维位置灵敏硅光电倍增器，且两个所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的受光面相对设置且分别与所述闪烁晶体的两端相接；各个所述受光面上均设有电极结构，且每个所述电极结构均包含有互相平行的多个正面电极；两个所述一维位置灵敏硅光电倍增器的受光面上的电极结构之间相互垂直。

4、在本发明的一些实施例中，所述单位元件有多个，且各个所述单位元件之间依次排列以组成三维位置灵敏闪烁探测器阵列。

5、在本发明的一些实施例中，各个所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的电极结构之间依次平行排列。

6、在本发明的一些实施例中，各个所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的正面电极的设置结构相同；且每一行所述单位元件按照同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的正面电极并排拼接。

7、在本发明的一些实施例中，每一行所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器中并排拼接的所述正面电极并联，引入所述三维位置灵敏闪烁探测器阵列的同一个读出通道。

8、在本发明的一些实施例中，相邻的两行所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器中相邻的正面电极共同引入所述三维位置灵敏闪烁探测器阵列的同一个读出通道。

9、在本发明的一些实施例中，所述正面电极包括金属块引出电极和与该金属块引出电极相接的金属条。

10、在本发明的一些实施例中，所述闪烁晶体为条状闪烁晶体、片状闪烁晶体或块状闪烁晶体。

11、在本发明的一些实施例中，所述单位元件的三维位置包括：垂直于所述一维位置灵敏硅光电倍增器的方向的位置；以及，在平行于所述一维位置灵敏硅光电倍增器的平面中，分别垂直于两个所述一维位置灵敏硅光电中电极结构的方向的位置。

12、本发明的另一方面提供了一种闪烁成像探测器，包括上述三维位置灵敏闪烁探测器，以及连接于所述一维位置灵敏硅光电倍增器的成像单元；所述成像单元用于根据所述三维位置灵敏闪烁探测器测得的三维位置信息进行成像。

13、本发明的三维位置灵敏闪烁探测器和闪烁成像探测器，通过耦合于闪烁晶体相对的两端的正面电极平行设置的一维位置灵敏硅光电倍增器，能够在制造大面积阵列的闪烁成像探测器的同时，大幅减少三维位置灵敏闪烁探测器的读出通道数量，降低读出电子学成本；且能够保证各个位置的空间分辨率均匀，从而提升成像效果。

14、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

15、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，包括：单位元件；

2.根据权利要求1所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，所述单位元件有多个，且各个所述单位元件之间依次排列以组成三维位置灵敏闪烁探测器阵列。

3.根据权利要求2所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，各个所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的电极结构之间依次平行排列。

4.根据权利要求2所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，各个所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的正面电极的设置结构相同；且每一行所述单位元件按照同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的正面电极并排拼接。

5.根据权利要求4所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，每一行所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器中并排拼接的所述正面电极并联，引入所述三维位置灵敏闪烁探测器阵列的同一个读出通道。

6.根据权利要求5所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，相邻的两行所述单位元件同一端的所述一维位置灵敏硅光电倍增器中相邻的正面电极共同引入所述三维位置灵敏闪烁探测器阵列的同一个读出通道。

7.根据权利要求1所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，所述正面电极包括金属块引出电极和与该金属块引出电极相接的金属条。

8.根据权利要求1所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，所述闪烁晶体为条状闪烁晶体、片状闪烁晶体或块状闪烁晶体。

9.根据权利要求1所述的三维位置灵敏闪烁探测器，其特征在于，所述单位元件的三维位置包括：

10.一种闪烁成像探测器，其特征在于，包括如权利要求1到9任一项所述的三维位置灵敏闪烁探测器，以及连接于所述一维位置灵敏硅光电倍增器的成像单元；

技术总结
本发明提供一种三维位置灵敏闪烁探测器和闪烁成像探测器，每个所述单位元件均包括：闪烁晶体和两个分别耦合于所述闪烁晶体相对的两端的一维位置灵敏硅光电倍增器，且两个所述一维位置灵敏硅光电倍增器上的受光面相对设置且分别与所述闪烁晶体的两端相接；各个所述受光面上均设有电极结构，且每个所述电极结构均包含有互相平行的多个正面电极；两个所述一维位置灵敏硅光电倍增器的受光面上的电极结构之间相互垂直。本发明能够在制造大面积阵列的闪烁成像探测器的同时，大幅减少三维位置灵敏闪烁探测器的读出通道数量，降低读出电子学成本；且能够保证各个位置的空间分辨率均匀，从而提升成像效果。

技术研发人员：韩德俊,邵洋
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15