光电转换器、探测器及扫描设备制造技术

一种光电转换器，其包括硅光电倍增管阵列及与硅光电倍增管阵列耦合的光导，硅光电倍增管阵列为i×j个硅光电倍增管在水平面上拼接而成，i和j都是大于或等于2的整数。一种探测器，其包括闪烁晶体、电子学系统、光导、硅光电倍增管。一种扫描设备，其包括探测装置和机架，所述探测装置包括探测器，所述探测器包括所述的光电转换器。本发明专利技术主要采用硅光电倍增管的光电转换方案，因为硅光电倍增管体积小巧，排列紧实，适当尺寸与个数的硅光电倍增管搭配适合形状的光导后，可搭建高空间分辨率的PET探测器，最终提高整个PET系统的空间分辨率，并且很适合搭建具有DOI和TOF性能的PET探测器，能用于PET/MRI、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核医学成像
，特别是涉及一种光电转换器、具有该光电转换器的探测器及具有该探测器的扫描设备。
技术介绍
正电子发射断层成像(PositronEmissionTomography，以下简称PET)探测器是PET成像设备中的关键装置，其主要功能是获得PET系统中γ光子沉积时的位置、时间和能量信息。PET探测器的性能直接决定了整个PET成像系统的性能，为了提高系统成像性能，希望所使用的正电子发射断层成像探测器具有高空间分辨率、好的时间分辨率、好的能量分辨率、高计数率等特性。PET探测器中光电转换器的功能是将前端闪烁晶体输出的闪烁光子转化为对应的电脉冲，并进行倍增放大得到电子学系统可以处理的电脉冲信号。现有的PET探测器，其中光电转换器件通常采用光电倍增管、雪崩光电二极管、位置敏感型光电倍增管。光电倍增管一般通过光电面将闪烁光子转化为光电子，然后通过多个倍增极对光电子进行倍增，最后从阳极输出电脉冲信号，光电倍增管增益一般为106左右。光电倍增管具有高增益、低噪声、快的时间响应等优点，这造就了大部分的临床PET光电转换器件均选择了光电倍增管。但其体积一般较大，这可能限制PET探测器的空间分辨率以及PET系统结构设计的灵活性；光电倍增管无法在磁场中正常工作，难以作为PET/MRI双模成像系统的光电转换器件。雪崩光电二极管首先通过光阴极将闪烁光子转化为光电子，利用光电二极管的雪崩效应来对光电子进行倍增得到电脉冲信号，雪崩光电二极管可以在磁场中正常工作，在PET/MRI双模成像中系统表现出一定的潜力。雪崩光电二极管体积较小，可以用来设计空间分辨率更好的PET探测器，已经有人通过雪崩光电二极管来设计对空间分辨率要求更高的小动物PET(MélanieBergeron，JulesCadorette,，Jean-Beaudoin，MartinD.Lepage，GhislainRobert，VitaliSelivanov，Marc-AndréTétrault，NicolasViscogliosi，JeffreyP.Norenberg，RéjeanFontaine，andRogerLecomte，“PerformanceEvaluationoftheLabPETAPD-BasedDigitalPETScanner，”IEEETRANSACTIONSONNUCLEARSCIENCE,VOL.56,NO.1,FEBRUARY2009)。但是雪崩光电二极管有着天然的缺陷，增益不够高，大概104，噪声较大，会影响PET探测器的性能。位置敏感型光电倍增管具备所有光电倍增管的优点，而且能够实现较高的空间分辨率，有研究组已经通过位置敏感型光电倍增管实现了对空间分辨率要求更高的小动物PET(QingguoXie,YuanbaoChen,JunZhu,JingjingLiu,XiWang,XinChen,MingNiu,ZhongyiWu,DaomingXi,LuyaoWang,PengXiao,Chin-TuChen,Chien-MinKao“ImplementationofLYSO-PSPMTBlockDetectorwithanAll-DigitalDAQSystem,”inIEEETransactionsonNuclearScience,pp.1487-1494,2013)，并达到了较好的系统性能。但是位置敏感型光电倍增管价格十分昂贵，会增加PET系统的成本。近年来，一种成本低廉的硅光电倍增管引起了人们的注意，硅光电倍增管由运行在盖革模式下的雪崩光电二极管微像素单元阵列组成，增益为106，该增益与光电倍增管媲美，噪声较低，体积小，对磁场不敏感，且其时间性能良好，大量生产时价格低廉，适合用来搭建PET探测器(QingguoXie,RobertG.Wagner,GaryDrake,PatrickDeLurgio,YunDong,Chin-TuChen,Chien-MinKao,“PerformanceEvaluationofMulti-PixelPhotonCountersforPETImaging,”inConferenceRecordofthe2007IEEENuclearScienceSymposium,vol.2,pp.969-974,2007)。采用硅光电倍增管作为光电转换器件，对比传统体积较大光电倍增管，硅光电倍增管体积小巧，排列紧实，适合搭建高空间分辨率PET探测器，最终提高整个PET系统的空间分辨率；硅光电倍增管体积小巧，很方便搭建多种探测器结构，并且很适合搭建具有沉积深度(DepthofInteraction，简称DOI)探测能力的PET探测器，相对于体积较大的光电倍增管，大大提高了PET系统结构搭建的灵活性；硅光电倍增管具有良好的时间性能，可以搭建具有飞行时间(Time-of-Flight，简称TOF)能力的PET探测器，提高PET图像质量；硅光电倍增管增益高，工作状态不受磁场影响，是PET/MRI方案中核心光电转换器件的最佳选择。光电倍增管尤其是位置敏感型光电倍增管成本一直居高不下，硅光电倍增管大量生产时价格低廉，可大幅度降低PET系统的成本。硅光电倍增管具有与光电倍增管媲美的增益，又具有雪崩光电二极管体积小、对磁场的不敏感的优点，且其时间性能良好。硅光电倍增管兼具了光电倍增管和雪崩光电二极管的优点，如果正电子发射断层成像探测器利用硅光电倍增管作为光电转换器件并能够较好的实现位置分辨，便可以基于硅光电倍增管设计并搭建空间分辨率更高的、具有DOI和TOF性能的、能用于PET/MRI的、成本低廉的正电子发射断层成像探测器。因此，有必要提供一种新型的应用硅光电倍增管的光电转换器，以克服现有技术中探测器的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种空间分辨率更高的光电转换器、具有该光电转换器的探测器及具有该探测器的扫描设备。本专利技术一个目的在于提供一种空间分辨率更高的光电转换器，其包括硅光电倍增管阵列，所述硅光电倍增管阵列为i×j个硅光电倍增管在水平面上拼接成，所述i为水平面上长度方向的硅光电倍增管个数，所述j为水平面上宽度方向的硅光电倍增管个数，所述i和j都是大于或等于2的整数。本专利技术另一个目的在于提供一种具有该光电转换器的探测器，该探测器包括闪烁晶体、电子学系统，所述探测器具有所述的光电转换器，所述闪烁晶体、光导、硅光电倍增管阵列依次按顺序通过光学耦合剂进行耦合。...

【技术保护点】
一种光电转换器，其特征在于：所述光电转换器包括硅光电倍增管阵列，所述硅光电倍增管阵列为i×j个硅光电倍增管在水平面上拼接成，所述i为水平面上长度方向的硅光电倍增管个数，所述j为水平面上宽度方向的硅光电倍增管个数，所述i和j都是大于或等于2的整数。

【技术特征摘要】
1.一种光电转换器，其特征在于：所述光电转换器包括硅光电倍增管阵
列，所述硅光电倍增管阵列为i×j个硅光电倍增管在水平面上拼接成，所述i
为水平面上长度方向的硅光电倍增管个数，所述j为水平面上宽度方向的硅光
电倍增管个数，所述i和j都是大于或等于2的整数。
2.根据权利要求1所述的光电转换器，其特征在于：所述光电转换器还
包括与硅光电倍增管阵列耦合的光导。
3.根据权利要求2所述的光电转换器，其特征在于：所述光导的形状为
圆锥体或圆柱体或长方体或正方体或类锥形多面体。
4.根据权利要求2所述的光电转换器，其特征在于：所述光导为光纤或
完全切割的透明元件或不完全切割的透明元件或连续的透明元件。
5.根据权利要求4所述的光电转换器，其特征在于：所述透明元件的材
料为普通无机玻璃或有机玻璃或闪烁晶体。
6.根据权利要求2所述的光电转换器，其特征在于：所述光导包括P层，
所述P的范围在0至4层之间。
7.根据权利要求6所述的光电转换器，其特征在于：所有所述光导加起
来的厚度范围在0.1mm至50mm之间。
8.一种探测器，其包括闪烁晶体、电子学系统，其特征在于：所述探测
器具有权利要求1至7任一所述的光电转换器，所述闪烁晶体、光导、硅光
电倍增管阵列依次按顺序通过光学耦合剂进行耦合。
9.根据权利要求8所述的探测器，其特征在于：所述闪烁晶体为单个晶
体条组成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢庆国，朱俊，牛明，王璐瑶，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32