一种锥形闪烁晶体模块及其加工方法技术

一种锥形闪烁晶体模块及其加工方法，所述闪烁晶体模块外观立体形状为锥形台，锥形台的顶面与底面相互平行，顶面为矩形，顶面面积大于底面面积。所述闪烁晶体模块m×n个晶体条拼接粘合构成。该加工方法根据锥形闪烁晶体模块的尺寸和所含晶体条的阵列数，计算各个晶体条的尺寸，通过对一批晶体条胚体加工得到的晶体条组装、打磨，并加工为所需的锥形闪烁晶体模块。本发明专利技术通过设计一种与光电转换器件直接耦合的锥形闪烁晶体模块，能够在不影响系统的能量分辨率和时间分辨率的情况下，提高医学成像系统的灵敏度，减小数据采集缺失问题，提高系统的成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及闪烁晶体模块的设计方法和加工方法，主要应用于影像核医学诊断、 工业在线无损检测以及高能粒子探测等领域。
技术介绍
闪烁晶体指一大类能够将X射线、Y射线或其它高能粒子转化成可见光的晶体材 料。作为Y相机、正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，以下简称PET) 和计算机断层成像(Computed Tomography,以下简称CT)等的关键部件，闪烁晶体能够将 高能粒子，如Y射线、X射线转化为低能可见光光子并传输到与其耦合的光电转换器件上 转换为电信号，电信号通过后端电路处理得到系统所需信息，最终重建得到图像。因此，闪 烁晶体的类型、尺寸等参数以及闪烁晶体与光电转换器件的耦合方式，直接决定了系统的 空间分辨率以及系统灵敏度等性能(C. Eijk, "Inorganic scintillators in medical imaging, ” Physics in Medicine and Biology, vol. 47, pp. R85-R106, 2002 ；R. Pani, MN Cinti, F. De Notaristefani, R. Pellegrini and P. Bennati, “Imaging performance of LaCl3:Ce scintillation crystals in SPECT, ” IEEE Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference record, vol. 4, pp.2293-2287, 2004),如 高原子序数、高密度的闪烁晶体能够更加有效的阻滞高能粒子，从而提高系统灵敏度；高光 输出的闪烁晶体能够提高电信号的信噪比，使得后端处理电路能够获取更加准确的能量信 息、时间信息和位置信息等。在实际应用中，通常希望采用大接收面积的闪烁晶体模块来扩大闪烁晶体阻滞高 能粒子的范围，以增加单位时间内其接收的高能粒子数目，提高系统灵敏度，并减小数据 采集缺失角度，提高图像重建质量(Sara St James, Yongfeng Yang, Spencer L Bowen, Jinyi Qi and Simon R Cherry, "Simulation study of spatial resolution and sensitivity for the tapered depth of interaction PET detectors for small animal imaging,，，Physics in Medicine and Biology, vol. 55, pp. N63-N74, 2010)。然而，当 闪烁晶体模块与光电转换器件耦合面的面积大于光电转换器件有效探测面积时，部分闪烁 晶体模块由于与光电转换器件的非有效探测面积耦合，使得其输出的光信号不能有效地被 光电转换器件接收，造成数据采集缺失，会降低系统灵敏度，并使得重建图像的质量下降。为了解决该问题，通常利用光导纤维或者光锥将闪烁晶体模块与光电转换器件耦 合，使得所有闪烁晶体模块的输出光信号能够传输到光电转换器件的有效探测面上。然而， 当闪烁晶体模块输出的光信号通过光导纤维或光锥后，光信号的能量信息会由于传输过程 中的衰减而损失，同时造成时间信息恶化，进而影响系统成像质量(Chatziioarmou. Α.， Shao. Y. , Doshi. N. , Meadors. K. , Silverman. R. , Cherry. S. , "Evaluation of optical fiber bundles for coupling a small LSO crystal array to a multi-channel PMT, ” IEEE Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference record, vol. 3， pp. 1483-1487， 1999)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该锥形闪烁晶体模 块能够有效解决无光导纤维或光锥传导时大尺寸闪烁晶体模块与光电转换器件直接耦合 所存在的数据采集缺失问题，从而提高系统灵敏度和图像重建质量，同时该模块有潜力通 过一定的计算方法得到高能粒子在闪烁晶体模块中发生能量沉积产生可见光的深度位置 信息，能够进一步提高系统的图像重建质量；该加工方法能够对闪烁晶体实现高精度切割 和加工，克服现有不规则形状闪烁晶体模块的加工难问题，获得高精度的锥形闪烁晶体模 块。为达到上述目的，本专利技术采用的第一种技术方案是一种锥形闪烁晶体模块，所述 闪烁晶体模块外观立体形状为锥形台，锥形台的顶面与底面相互平行，顶面为矩形，顶面面 积大于底面面积；在平行于顶面的横截面上，所述闪烁晶体模块由阵列的mXn个晶体条拼 接粘合构成，其中，m为顶面长度方向的晶体条个数，m大于或等于1，m为整数，η为顶面宽 度方向的晶体条个数，η大于或等于1，η为整数，m和η不同时为1，每个晶体条的顶面与构 成闪烁晶体模块的锥形台的顶面在同一平面上。为达到上述目的，本专利技术采用的第二种技术方案是一种锥形闪烁晶体模块的加 工方法，该加工方法可以分三大步骤实现(1)根据所需锥形闪烁晶体模块的具体尺寸，计算得到锥形闪烁晶体模块的非平行相 对侧面的夹角，并根据锥形闪烁晶体模块所含晶体条的数目，计算出每个晶体条的非平行 相对侧面的夹角和每个晶体条的各面尺寸；(2)对各个晶体条胚进行加工，得到晶体条或晶体条列；(3)对加工得到的晶体条或晶体条列进行组装并加工得到所需锥形闪烁晶体模块。为达到上述目的，本专利技术采用的第三种技术方案是一种锥形闪烁晶体模块的加 工方法，先根据本专利技术中第二种技术方案加工得到底面为矩形的锥形闪烁晶体模块，然后 通过后期打磨锥形闪烁晶体模块的侧面获得底面为圆形，或椭圆形，或其它不规则形状的 锥形闪烁晶体模块。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，所述锥形台的底面为矩形；在构成锥形闪烁晶体模块的mXn个晶体条 中，每个晶体条的顶面和底面均为矩形，每个晶体条的底面与构成闪烁晶体模块的锥形台 的底面在同一平面上。2、上述方案中，所述晶体条之间的顶面长度相等，顶面宽度相等，晶体条之间的底 面长度相等，底面宽度相等。3、上述方案中，所述晶体条之间的顶面长度相等，顶面宽度相等，中间的sXt个 晶体条的底面长度等于顶面长度，底面宽度等于顶面宽度，s为顶面长度方向的晶体条个 数，s大于或等于1，同时小于或等于m，s为整数，t为顶面宽度方向的晶体条个数，t大于 或等于1，同时小于或等于n，t为整数，且s和t不同时等于各自方向上晶体条个数的最大值。4、上述方案中，在构成锥形闪烁晶体模块的顶面长度或/和顶面宽度方向上，晶 体条至少存在一对非平行相对侧面，每一对非平行相对侧面在空间形成夹角，晶体条之间在同一方向上的夹角相等。5、上述方案中，所述锥形台的底面为圆形，或椭圆形，或除矩形外的其它多边形。6、上述方案中，“每个晶体条的顶面和底面均为矩形”的意思是指晶体条的立体形 状为棱台或棱柱。7本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种锥形闪烁晶体模块，其特征在于：所述锥形闪烁晶体模块外观立体形状为锥形台，锥形台的顶面与底面相互平行，顶面为矩形，顶面面积大于底面面积；在平行于顶面的横截面上，所述闪烁晶体模块由阵列的ｍ×ｎ个晶体条拼接粘合构成，其中，ｍ为顶面长度方向的晶体条个数，ｍ大于或等于１，ｍ为整数，ｎ为顶面宽度方向的晶体条个数，ｎ大于或等于１，ｎ为整数，ｍ和ｎ不同时为１，每个晶体条的顶面与构成锥形闪烁晶体模块的锥形台的顶面在同一平面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢庆国，朱俊，刘晶晶，郭宁，吴永成，
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：32