基于SiPM的核医学成像平板探测器制造技术

本申请公开了一种基于SiPM的核医学成像平板探测器，包括多个探测模块，每个探测模块包括闪烁晶体阵列以及与闪烁晶体阵列耦合的硅光电倍增管阵列；闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，其探测γ射线并产生光信号；硅光电倍增管阵列包括多个硅光电倍增管，其将通过闪烁晶体阵列产生的光信号转换为电信号；以及处理电路模块，其接收并处理来自硅光电倍增管的电信号，从而产生作为探测结果的输出信号，其包括分立设置的无源处理电路模块和有源处理电路模块，无源处理电路模块引出硅光电倍增管阵列产生的电信号；有源处理电路模块接收并处理来自无源处理电路模块的电信号，并产生输出信号。所述平板探测器结构紧凑、性能好、稳定性强。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及探测
，尤其涉及一种基于SiPM的核医学成像平板探测器。
技术介绍
核医学成像是一种基于分子水平的非侵入式医学成像技术，其成像方式主要包括正电子发射成像PET(PositronEmissionComputedTomography)、单光子发射断层成像SPECT(Single-PhotonEmissionComputedTomography)和伽马相机(GammaCamera)。PET通过探测器对正电子示踪剂药物积聚浓度及位置信息的探测，利用图像重建技术获得图像信息，代表了目前核医学成像领域最高水平。SPECT或伽马相机利用准直器对单光子示踪剂药物进行信息的收集，以得到示踪剂分布信息，具有很高的精度。在上述两类成像过程中，探测器均是各自成像系统的核心，精确的探测数据获取是得到完整后期图像的基础。目前，双平板型核医学成像设备主要应用于全身SPECT或伽马相机、局部PET(乳腺)、局部伽马相机(乳腺、甲状腺、四肢等)，传统的双平板类成像核医学设备中，探测器多采用晶体阵列耦合位置灵敏型光电倍增管PS-PMT(PositionSensitivePhotomultiplierTube)方案，但由于PS-PMT的自身特性，使得它的应用受到一定的限制。例如，PS-PMT固有尺寸较大，使得探测器很难做到小型化；PS-PMT感光面有效视野小，各拼缝处存在较大探测死区，不利于做大面积拼接探测；PS-PMT对可见光特别敏感，遇曝光易损毁；对磁场敏感，在磁场中无法正常工作；并且PS-PMT的工作电压须维持在650V以上，不利于安全操作。现如今，硅光电倍增管SiPM(SiliconPhotomultiplier)作为一种近期兴起的光电转换器件，在核医学成像领域应用中的优势日益凸显。目前主流的SiPM，其厚度通常小于1mm，工作电压在30V左右，边缘死区小，稳定性好，一致性高，具有很强的抗外界干扰能力，可在强磁场中工作，遇曝光不会损坏。这些特性都使其越发成为新型探测器设计的首选。然而，由于SiPM温度效应明显，模拟电路板紧贴SiPM放置的方式易导致电路产生的大量热量通过板间热传导影响到SiPM稳定性，最终影响到探测器的性能；受SiPM自身结电容性能限制，若将阵列拼接过大，信号脉冲将随之展宽，在高计数率局部成像PET应用中易产生信号堆积，导致系统计数率性能下降；此外，模拟信号单端输出至数字电路部分，若屏蔽效果不够良好，易受到环境带来的干扰。故进行探测器设计时，由于SiPM明显的热效应以及单端输出的模拟信号易受外界环境干扰导致探测器性能不稳定的问题亟需解决。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，做出了本专利技术。根据本专利技术，提供了一种基于SiPM的核医学成像平板探测器，包括：多个探测模块，其按预定阵列排列，每个所述探测模块包括：闪烁晶体阵列以及与所述闪烁晶体阵列耦合的硅光电倍增管阵列；其中所述闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，其探测γ射线并产生光信号；所述硅光电倍增管阵列包括多个硅光电倍增管，其将通过所述闪烁晶体阵列产生的光信号转换为电信号；以及处理电路模块，其接收并处理来自所述硅光电倍增管的电信号，从而产生作为探测结果的输出信号，所述处理电路模块包括：分立设置的无源处理电路模块和有源处理电路模块，其中所述探测模块设置于所述无源处理电路模块的表面，所述无源处理电路模块引出所述硅光电倍增管阵列产生的电信号；并且所述有源处理电路模块与所述无源处理电路模块相连接，其接收并处理来自所述无源处理电路模块的电信号，并产生输出信号。本申请提供的基于SiPM的核医学成像平板探测器，其有源处理电路模块和无源处理电路模块为分立模块式设计，从而发热部分集中在离探测模块较远的有源处理电路模块中，使得热量不易通过热传导影响探测模块，进而提高了平板探测器的稳定性；并且分立模块式的设计能有效减少硅光电倍增管间的噪声干扰，有利于提高探测器的探测性能；使用硅光电倍增管作为光电转换器件，有效减小探测器的体积。本申请提供的平板探测器结构紧凑、性能较好、稳定性强且可有效抵抗外界共模干扰。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出本专利技术的实施例提供的平板探测器的立体示意图；图2示出本专利技术的实施例提供的平板探测器的探测模块的结构示意图；图3示出本专利技术的实施例提供的平板探测器的俯视图；图4示出本专利技术的实施例提供的平板探测器的侧视图；图5示出本专利技术的实施例提供的平板探测器的信号处理的框图；图6示出了本专利技术提供的平板探测器在PET探测模式下(18F，511keV)得到的散点图；图7示出了本专利技术提供的平板探测器在单光子探测模式下(99mTc，140keV)得到的散点图。附图标记：1-探测模块11-LYSO晶体阵列12-硅光电倍增管阵列13-光导层2-处理电路模块21-无源处理电路模块210-无源基板22-有源处理电路模块220-有源基板221-顶层222-中间层223-底层224-同轴线缆225-差分对线3-柔性连接器4-连接器5-电源线具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本专利技术提供了一种基于SiPM的核医学成像平板探测器，包括：多个探测模块，其按预定阵列排列，每个探测模块包括：闪烁晶体阵列以及与闪烁晶体阵列耦合的硅光电倍增管阵列；其中闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，其探测γ射线并产生光信号；硅光电倍增管阵列包括多个硅光电倍增管，其将通过闪烁晶体阵列产生的光信号转换为电信号；以及处理电路模块，其接收并处理来自硅光电倍增管的电信号，从而产生作为探测结果的输出信号，处理电路模块包括：分立设置的无源处理电路模块和有源处理电路模块，其中探测模块设置于无源处理电路模块的表面，无源处理电路模块引出硅光电倍增管阵列产生的电信号；并且有源处理电路模块与无源处理电路模块相连接，其接收并处理来自无源处理电路模块的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SiPM的核医学成像平板探测器，包括：多个探测模块，其按预定阵列排列，每个所述探测模块包括：闪烁晶体阵列以及与所述闪烁晶体阵列耦合的硅光电倍增管阵列；其中所述闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，其探测γ射线并产生光信号；所述硅光电倍增管阵列包括多个硅光电倍增管，其将通过所述闪烁晶体阵列产生的光信号转换为电信号；以及处理电路模块，其接收并处理来自所述硅光电倍增管的电信号，从而产生作为探测结果的输出信号，其特征在于，所述处理电路模块包括：分立设置的无源处理电路模块和有源处理电路模块，其中所述探测模块设置于所述无源处理电路模块的表面，所述无源处理电路模块引出所述硅光电倍增管阵列产生的电信号；并且所述有源处理电路模块与所述无源处理电路模块相连接，其接收并处理来自所述无源处理电路模块的电信号，并产生输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于SiPM的核医学成像平板探测器，包括：
多个探测模块，其按预定阵列排列，每个所述探测模块包括：闪
烁晶体阵列以及与所述闪烁晶体阵列耦合的硅光电倍增管阵列；其中
所述闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，其探测γ射线并产生光信
号；
所述硅光电倍增管阵列包括多个硅光电倍增管，其将通过所述闪
烁晶体阵列产生的光信号转换为电信号；以及
处理电路模块，其接收并处理来自所述硅光电倍增管的电信号，
从而产生作为探测结果的输出信号，
其特征在于，所述处理电路模块包括：分立设置的无源处理电路
模块和有源处理电路模块，其中
所述探测模块设置于所述无源处理电路模块的表面，所述无源处
理电路模块引出所述硅光电倍增管阵列产生的电信号；并且
所述有源处理电路模块与所述无源处理电路模块相连接，其接收
并处理来自所述无源处理电路模块的电信号，并产生输出信号。
2.根据权利要求1所述的基于SiPM的核医学成像平板探测器，
其特征在于，所述无源处理电路模块与所述有源处理电路模块形成在
分立的无源基板和有源基板上，所述无源基板和有源基板通过柔性连
接器连接。
3.根据权利要求2所述的基于SiPM的核医学成像平板探测器，
其特征在于，所述柔性连接器包括柔性PCB板或软性电路排线。
4.根据权利要求2所述的基于SiPM的核医学成像平板探测器，
其特征在于，所述无源处理电路模块和所述有源处理电路模块通过所
述柔性连接器平行叠置，并且通过位于两者之间的绝缘绝热层彼此分
隔开。
5.根据权利要求1所述的基于SiPM的核医学成像平板探测器，
其特征在于，所述无源处理电路模块与所述有源处理电路模块形成在
同一基板上的、彼此分隔开的部分上。
6.根据权利要求1所述的基于SiPM的核医学成像平板探测器，
其特征在于，所述探测模块还包括：
光导层，所述光导层设置并耦合于所述闪烁晶体阵列与所述硅光
电倍增管阵列之间。
7.根据权利要求6所述的基于SiPM的核医学成像平板探测器，
其特征在于，所述光导层的材质为K9玻璃；和/或，所述光导层的厚
度为1-3mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于SiPM的核医学成像平板
探测器，其特征在于，所述无源处理电路模块引出所述硅光电倍增管
所产生的快信号和阳极信号，并且所述有源处理电路模块处理所述快
信号和阳极信号，以产生包括定时信号和差分...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢贞瑞，黄先超，王英杰，章志明，李琳，李道武，唐浩辉，周魏，顾笑悦，王强，魏龙，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11