一种核探测器制造技术

本实用新型专利技术提供一种核探测器，包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，光电探测器的横截面积大于闪烁晶体条的横截面积，光导包括相对的顶面、底面和侧面，光导的顶面与闪烁晶体阵列耦合，光导的底面与光电探测器阵列耦合，光导的厚度介于0.1mm‑40mm之间；光导还具有设置于靠近所述光导的边缘处的切缝，切缝自光导的顶面向底面延伸，切缝的深度介于光导的厚度的0.1‑0.5倍之间。本实用新型专利技术能够实现核探测器的高空间分辨率，满足高空间分辨率PET探测器的需要，生产方便，制造便捷，成本低廉。

A nuclear detector

The utility model provides a nuclear detector, including a scintillation crystal array, optical and photoelectric detector array, a scintillation crystal array comprises a plurality of sequentially arranged closely and the size of the same crystal, the photoelectric detector array comprises a plurality of photoelectric detectors are arranged in order, the cross-sectional area of the cross section is larger than the photoelectric detector of scintillation crystal the optical area includes a top surface, a bottom surface and a side opposite the top surface of the optical coupling, optical and scintillation crystal array, and the bottom surface of the photoelectric detector array coupling between optical thickness between 0.1mm 40mm; optical has arranged on the edge of the light near the kerf, cut from the light guide top to bottom extends between the cutting depth and the thickness of the optical gap between 0.1 0.5 times. The utility model can realize the high spatial resolution of the nuclear detector, meet the needs of the PET detector with high spatial resolution, and make the production convenient, convenient to manufacture, and low in cost.

【技术实现步骤摘要】
一种核探测器
本技术涉及一种辐射探测设备，更具体地涉及一种核探测器。
技术介绍
在γ照相机、正电子发射计算机断层成像(简称PET，PositronEmissionTomography)系统、辐射探测仪和晶体性能检测装置等核探测设备中，核探测器的空间分辨率是体现核探测设备性能的一个重要指标。比如在PET系统中，空间分辨率体现了PET系统对细微组织的空间辨识能力，是PET系统中最为重要的两个指标之一，也同时是评价PET图像质量的重要指标之一。PET系统作为一种影像系统最根本的评价标准是重建图像的质量，高质量的重建图像要求有良好的分辨率，空间分辨率是过去十多年来PET系统开发中一直重点优化的对象。特别是在动物PET系统中，由于动物大小的原因，对系统成像空间分辨率的要求远高于临床PET系统。现有技术中通常将晶体条切细至小于2.0mm的核探测器称为高空间分辨率核探测器，目前的高空间分辨率核探测器通常采用以下几种设计方案：第一种，通过位置敏感型光电倍增管(简称PSPMT)耦合闪烁晶体阵列的方式实现高空间分辨率，位置敏感型光电倍增管具有增益高(106)、噪声低的特点，能够实现非常高的空间分辨率，已经有团队通过该耦合方式实现了空间分辨率要求很高的小动物PET系统(参考文献LuyaoWang,JunZhu,XiaoLiang,MingNiu,XiaokeWu,Chien-MinKao,HeejongKimandQingguoXie，“PerformanceevaluationoftheLHsystem-AlargeFOVsmall-animalPETsystem”，PhysicsinMedicineandBiology[J],2014)，达到了较好的系统性能。第二种，通过雪崩光电二极管阵列(简称APDarray)与相同尺寸的闪烁晶体阵列直接耦合的方式实现高空间分辨率，位置敏感型雪崩光电二极管体积小巧，正常工作时需求的电压不高，搭建PET探测器具有较强的灵活性，也可降低一部分系统集成工程难度，已有团队通过该耦合方式实现了较高空间分辨率的小动物PET探测器(参考文献BergeronM，CadoretteJ，BeaudoinJF，etal.PerformanceEvaluationoftheLabPETAPD-BasedDigitalPETScanner[J].IEEETransactionsonNuclearScience，2009，56(1):10-16)。第三种，通过硅光电倍增管阵列(简称SiPMarray)与相同尺寸的闪烁晶体阵列1:1直接耦合的方式来搭建PET探测器。硅光电倍增管增益为106，与光电倍增管媲美，噪声低，体积小巧，排列紧实，时间性能良好。使用SiPMarray搭建PET探测器时，前端探测器输出信号的信噪比高，探测器灵活性强，也可降低系统集成的工程难度。由于是半导体器件，具有大量生产时价格低廉的优势，尤其适合在PET这种探测器数量众多的仪器设备中。已有团队通过SiPM阵列和闪烁晶体阵列1:1直接耦合的方式实现了PET探测器的设计、生产，并且完成了系统集成，得到了2.5mm左右的PET系统空间分辨率(参考文献DaomingXi，JingjingLiu，YanzhaoLi，JunZhu，MingNiu，PengXiao，QingguoXie，"Investigationofcontinuousscintillator/SiPMdetectorforlocalextremelyhighspatialresolutionPET",inConferenceRecordofthe2011IEEENuclearScienceSymposiumandMedicalImagingConference[C],pp.4429-4432,2011)然而，上述的核探测器设计中还存在诸多不足之处，比如第一种基于PSPMT耦合阵列闪烁晶体的核探测器，首先，其光电倍增管十分昂贵，对于通道数成千上万的PET系统而言，使用的探测器数量相当多，设备成本太高；其次，光电倍增管本身体积较大，不利于灵活的搭建系统；再次，光电倍增管运行时一般需要一千伏左右的高压，这会增加PET系统集成时的工程难度。对于第二种通过APD阵列耦合阵列闪烁晶体的核探测器，由于雪崩光电二极管有着天然的缺陷，增益不够高，噪声也较大，会造成前端探测器产生的电脉冲信号的信噪比将低，影响电子学读出效果，最终降低PET探测器的性能。对于第三种通过硅光电倍增管阵列和相同尺寸的阵列闪烁晶体1:1直接耦合的方式组成的PET探测器，虽然其能够获得较好的能量分辨率和时间分辨率，但是在该耦合方式下其空间分辨率受限于硅光电倍增管的尺寸，难以通过切细阵列晶体中晶体条的尺寸进一步提高PET探测器的空间分辨率。综上所述，现有技术中基于PSPMT耦合阵列闪烁晶体的核探测器不仅成本太高，而且系统集成灵活度不高和工程难度较大，虽然在高空间分辨率的PET系统中可以采用，但付出的研发成本和生产成本都比较高。基于APD阵列耦合闪烁晶体阵列的核探测器，其雪崩光电二极管增益较低，信号的信噪比不好，会降低高空分辨率PET系统的性能。基于SiPM阵列1:1直接耦合闪烁晶体的PET探测器兼有上述两种方式的优点，但是受限于SiPM阵列中单颗SiPM的尺寸，难以获得晶体条切细至2mm以下的高空间分辨率核探测器。因此，针对上述技术问题，有必要提出一种成本低廉、系统集成灵活度高且空间分辨率更高的核探测器以克服上述缺陷。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种核探测器，从而解决现有技术中核探测器的成本高、系统集成灵活度低且空间分辨率不高的问题。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供一种核探测器，所述核探测器包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，所述闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，所述光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，所述光电探测器的横截面积大于所述闪烁晶体条的横截面积，所述光导包括相对的顶面、底面和侧面，所述光导的顶面与所述闪烁晶体阵列耦合，所述光导的底面与所述光电探测器阵列耦合，所述光导的厚度介于0.1mm-40mm之间；所述光导还具有切缝，所述切缝设置于靠近所述光导的边缘处，所述切缝自所述光导的顶面向所述光导的底面延伸，所述切缝的深度介于所述光导的厚度的0.1-0.5倍之间。根据本技术的一个实施例，所述光导呈长方体形状，所述切缝的延伸方向垂直于所述光导的所述顶面和所述底面。根据本技术的一个实施例，所述切缝距离所述光导的所述侧面的距离介于所述闪烁晶体条的宽度的1.1-1.9倍之间。根据本技术的一个实施例，所述光导呈锥形台形状，所述光导的顶面面积大于所述光导的底面面积，所述切缝的延伸方向平行于所述锥形台的侧面。根据本技术的一个实施例，所述切缝包括第一切缝和第二切缝，所述第一切缝距离所述光导的所述侧面的距离等于所述闪烁晶体条的宽度，所述第二切缝距离所述光导的所述侧面的距离等于所述闪烁晶体条的宽度的两倍，所述第一切缝的深度大于所述第二切缝的深度。根据本技术的一个实施例，所述切缝的数量介于1-40之间，所述切缝自所述光导的侧面向所述光导的中心依次分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核探测器，所述核探测器包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，所述闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，所述光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，所述光电探测器的横截面积大于所述闪烁晶体条的横截面积，所述光导包括相对的顶面、底面和侧面，所述光导的顶面与所述闪烁晶体阵列耦合，所述光导的底面与所述光电探测器阵列耦合，其特征在于，所述光导的厚度介于0.1mm‑40mm之间；所述光导还具有切缝，所述切缝设置于靠近所述光导的边缘处，所述切缝自所述光导的顶面向所述光导的底面延伸，所述切缝的深度介于所述光导的厚度的0.1‑0.5倍之间。

【技术特征摘要】
1.一种核探测器，所述核探测器包括闪烁晶体阵列、光导和光电探测器阵列，所述闪烁晶体阵列包括若干个依序紧密排列且尺寸相同的闪烁晶体条，所述光电探测器阵列包括若干个依序排列的光电探测器，所述光电探测器的横截面积大于所述闪烁晶体条的横截面积，所述光导包括相对的顶面、底面和侧面，所述光导的顶面与所述闪烁晶体阵列耦合，所述光导的底面与所述光电探测器阵列耦合，其特征在于，所述光导的厚度介于0.1mm-40mm之间；所述光导还具有切缝，所述切缝设置于靠近所述光导的边缘处，所述切缝自所述光导的顶面向所述光导的底面延伸，所述切缝的深度介于所述光导的厚度的0.1-0.5倍之间。2.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述光导呈长方体形状，所述切缝的延伸方向垂直于所述光导的所述顶面和所述底面。3.根据权利要求2所述的核探测器，其特征在于，所述切缝距离所述光导的所述侧面的距离介于所述闪烁晶体条的宽度的1.1-1.9倍之间。4.根据权利要求1所述的核探测器，其特征在于，所述光导呈锥形台形状，所述光导的顶面面积大于所述光导的底面面积，所述切缝的延伸方向平行于所述锥形台的侧面。5.根据权利要求2或4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛明，刘彤，华越轩，孙意成，谢庆国，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32