一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器制造技术

本发明专利技术提供一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，包括：控制模块，给出控制信号，确定信号发射与接收脉冲的时刻；信号发射模块，从各个方向发射激光脉冲到探测目标物体和产生伽马光子对；脉冲接收模块，接收激光发射模块从各个方向发射的激光脉冲探测到目标物体后产生的回波和探测伽马对发射模块产生的伽马光子对；显像模块，存储所述脉冲接收模块产生的闪烁脉冲信息，提取闪烁脉冲信息，得到探测目标物体的图像；机械支撑及转动模块，支撑系统模块，以一定频率实现激光发射模块的各向转动。本发明专利技术能使得待测目标物体的微小运动能够被识别并用于显像，有效的提高了系统的分辨性能，消除因物体的微小运动产生的误差，并显著的缩小了成像时间。

【技术实现步骤摘要】
一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器
本专利技术涉及可见光光子探测、光电信号处理以及数字显像领域，更具体地涉及一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器。
技术介绍
光子Radar(radiodetectionandranging)是以光子为信息载体的一种新型雷达。雷达可以对目标物体进行随时随地的探测并对探测到的目标进行，常用来探测军事武器，是组成现代军事技术的重要部分。优异的雷达性能可以使我们的军事武器处于制高点的地位，因此，我国在雷达
投入了巨量的资源，希望不断提升雷达性能。我们都知道，光具有“波粒二象性”，即光既具有波动特性，能像波一样向前传播，又具有粒子特性，能表现出粒子的特征。传统雷达以电子为载体，利用电磁波“波”的特性，发出电磁波，通过对产生信号的处理，利用回波来定位目标的具体位置、高度等信息。但是，技术的积累是有上限的，这个上限就是该项技术的基本原理。但是，传统雷达波有着很多的局限，这些局限就是其基本原理带来的，隐身飞机的出现就是传统雷达实失效的最好证明。除此以外，传统的雷达难以在大雾、下雨、雾霾等恶劣状况下使用，在云层等障碍物遮挡下，雷达也无法探测到目标。虽然最新的合成孔径雷达可以全天候工作且具有穿透能力，但是仍然无法克服精度较差、处理速度慢等缺点。因此，寻找新的技术，突破传统雷达的局限，成为了非常重要的工作。随着光子技术的发展，人们开始利用着手于利用丰富的光谱资源，以光子为信息载体，利用光的粒子性，能够更好、更快地产生和处理雷达宽带信号，可实现快速，且非常清晰的识别目标。正电子发射断层(PositronEmissionTomography，以下简称PET)是一种非侵入性的新型医学技术，能无创、定量、动态地评估动物或者人体活体内各种器官和组织的代谢水平、生化反应和功能活动，在疾病的早期检测、病理生理机制研究、疗效监测和预后评估等方面发挥着独特的作用。由于PET的这些独特作用，市场对PET的实际需求与日俱增。美国癌症学会官方期刊发表的《2018年全球癌症统计数据》报告显示，2018年全球有大约1810万癌症新发病例和960万癌症死亡病例。尽管需求不断增长，PET的仪器制造却一直存在巨大供应缺口。从人均PET安装台数上来看，2016年我国人口总数与PET数量比为13.68亿/300台，美国为3.19亿/5000台，我国至少还需要20000台PET才能和美国的人均占有量齐平。单台临床PET保守按照大约1500万来计算，PET的市场容量将达到3000亿元。如果将计算范围扩大到全球，那么PET将是一个典型的“万亿产业”。尽管有如此大的市场容量，我国的PET/CT等大型核医学医疗影像设备却基本上完全依赖进口，多年来一直被三大国际巨头GPS(美国GE、德国Siemens、荷兰Philips)的产品所垄断。进口设备价格昂贵，维修保养费用高，造成临床诊断费用居高不下，加重了患者的医疗负担。因此，研发我国具有自主知识产权的PET是亟待解决的重要任务。在PET中，通常利用闪烁探测器将光子的响应转换为相应的电脉冲信号，通过测量电脉冲信号的幅度(或积分值)大小的方式获取伽马光子的能量大小，通过计算电脉冲信号的到达时间之差来获取伽马光子对的时间信息。在现有技术中，由于光电倍增管(PhotomultiplierTube，以下简称PMT)具有放大倍数高，光电线性好，工作频率高，性能稳定等独特的优点，通常使用PMT作为其中的光电转换器件，PMT通过各倍增级(通常为8～13个)对探测到的光子进行一级一级的放大，在阳极可以产生超过106的典型增益，并且PMT的时间响应速度快，在计算系统的时间信息上很有优势。PMT由真空的玻璃管制成，非常易碎，需要人来手工制造，因此造价很高，且不易运输，另外，PMT的灵敏面积较大，基本难以小型化。随着在高能物理学领域的SiPM发展起来，开始探索将SiPM用于PET系统，其工作电压较PMT而言低得多，增益也能和PMT达到同一个数量级，结构简单小巧，时间响应也很快，价格相比于PMT较低，以及能与CMOS技术兼容，可实现更好的快速显像，且显著提高显像分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，从而解决现有技术中存在的性能局限，受环境影响大，成本高且显像速度慢的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，包括：控制模块100，信号发射模块200、脉冲接收模块300、显像模块400、机械支撑及转动模块500，其中，所述控制模块100，与信号发射模块200、脉冲接收模块300、显像模块400通信连接，用于给出控制信号，确定信号发射与接收脉冲的时刻；控制模块100包括控制信号模块110、双模时钟模块120；控制信号模块110，隶属于控制模块100，用于在外界条件准备充足时，给出信号使系统启动；双模时钟模块120，隶属于控制模块100，包括定时发送模块121和接收时间模块122，定时发送模块121，隶属于双模时钟模块120，用于在发射激光时产生一定时脉冲以记录激光发射时间；接收时间模块122，隶属于双模时钟模块120，用于记录SiPM及PET探测器接收信号的时刻；所述信号发射模块200，与脉冲接收模块300通信连接，用于从各个方向发射激光脉冲到探测目标物体和产生伽马光子对；信号发射模块200包括激光发射模块210、伽马对发射模块220；激光发射模块210，隶属于信号发射模块200，其中激光发射模块210输出给探测目标物体，产生回波后作用于脉冲接收模块300，包括激光定时模块211，激光器模块212、激光偏向模块213；激光定时模块211，隶属于激光发射模块210，用于产生特定频率的定时脉冲，以记录激光发射的时间间隔；激光器模块212，隶属于激光发射模块210，用于产生特定波段的激光脉冲并朝待测目标物体发射；激光偏向模块213，隶属于激光发射模块210，用于调节激光器的发射角度，使激光脉冲可以朝任意方向发射；伽马对发射模块220，隶属于信号发射模块200，其中伽马对发射模块220发射出伽马对后，被闪烁脉冲接收模块320探测，用于产生伽马光子对；伽马对发射模块220，包括同位素产生模块221，送药模块222、同位素注射模块223；同位素产生模块221，隶属于伽马对发射模块220，用于产生可以释放正电子的放射性同位素；送药模块222，隶属于伽马对发射模块220，用于对待测目标物体自动化地送入标记有放射性同位素的示踪剂药物，避免造成辐射损伤；同位素注射模块223，隶属于伽马对发射模块220，用于控制注入待测目标物体的示踪剂药物的剂量；脉冲接收模块300，与所述信号发射模块200通信连接，所述激光发射模块210产生的激光脉冲探测到目标物体后产生回波发送至所述脉冲接收模块300，伽马对发射模块220产生的伽马光子对被脉冲接收模块300所探测；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，其特征在于，所述仪器包括：/n控制模块，给出控制信号，确定信号发射与接收脉冲的时刻，所述控制模块包括控制信号模块、双模时钟模块；/n信号发射模块，从各个方向发射激光脉冲到探测目标物体和产生伽马光子对，所述信号发射模块包括激光发射模块、伽马对发射模块；/n脉冲接收模块，所述脉冲接收模块与信号发射模块通信连接，接收激光发射模块从各个方向发射的激光脉冲探测到目标物体后产生的回波和探测伽马对发射模块产生的伽马光子对，所述激光发射模块产生的激光脉冲探测到目标物体后产生回波发送至所述脉冲接收模块，伽马对发射模块产生的伽马光子对被脉冲接收模块所探测，所述脉冲接收模块包括反射脉冲接收模块和闪烁脉冲接收模块；/n显像模块，其与所述脉冲接收模块通信连接，存储所述脉冲接收模块产生的闪烁脉冲信息，提取闪烁脉冲信息，得到探测目标物体的图像，所述显像模块包括存储模块，脉冲预处理模块，信息提取模块，重建模块；/n机械支撑及转动模块，其与所述信号发射模块和脉冲接收模块机械连接，支撑系统，以一定频率实现激光发射模块的各向转动，所述机械支撑及转动模块包括机械支撑模块、转动模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，其特征在于，所述仪器包括：
控制模块，给出控制信号，确定信号发射与接收脉冲的时刻，所述控制模块包括控制信号模块、双模时钟模块；
信号发射模块，从各个方向发射激光脉冲到探测目标物体和产生伽马光子对，所述信号发射模块包括激光发射模块、伽马对发射模块；
脉冲接收模块，所述脉冲接收模块与信号发射模块通信连接，接收激光发射模块从各个方向发射的激光脉冲探测到目标物体后产生的回波和探测伽马对发射模块产生的伽马光子对，所述激光发射模块产生的激光脉冲探测到目标物体后产生回波发送至所述脉冲接收模块，伽马对发射模块产生的伽马光子对被脉冲接收模块所探测，所述脉冲接收模块包括反射脉冲接收模块和闪烁脉冲接收模块；
显像模块，其与所述脉冲接收模块通信连接，存储所述脉冲接收模块产生的闪烁脉冲信息，提取闪烁脉冲信息，得到探测目标物体的图像，所述显像模块包括存储模块，脉冲预处理模块，信息提取模块，重建模块；
机械支撑及转动模块，其与所述信号发射模块和脉冲接收模块机械连接，支撑系统，以一定频率实现激光发射模块的各向转动，所述机械支撑及转动模块包括机械支撑模块、转动模块。


2.根据权利要求1所述的一种光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，其特征在于，所述双模时钟模块包括定时发送模块和接收时间模块，定时发送信号采用频率为100M赫兹，占空比为50％的方波。


3.根据权利要求1所述的光子Radar/PET共用SiPM显像仪器，其特征在于，所述激光发射模块包括激光定时模块、激光器模块、激光偏向模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贞宙，邓玉姗，邓宏晟，王怡文，赖文升，韩春雷，洪伟毅，王玉皞，
申请(专利权)人：南昌华亮光电有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江西;36