[发明专利]基于闪烁体的二维位置探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及位置探测技术，尤其涉及一种基于闪烁体的二维位置探测系统。

背景技术

基于射线(如X射线、阿尔法射线、伽马射线、贝塔射线和中子等)的二维位置探测是利用射线束通过被测对象(例如不同形状的工件、人体的器官等)投影在探测器上，通过电子学读出装置和计算机数据采集和分析系统，使被测对象的内部结构的图像重现在显示屏幕上的一项综合性技术，已广泛应用于生命科学、医学、材料科学、工业、国防、交通、安检等领域。

目前基于射线的二维位置探测的一种方案是基于固体的二维位置探测，又称为基于闪烁体的二维位置探测。

基于闪烁体的二维位置探测的技术方案包括：射线入射到闪烁体，并与闪烁体发生相互作用，闪烁体产生能够被探测器探测到的光信号，探测器将光信号转换为电信号，然后就可以确定射线粒子入射到闪烁体上的位置。

基于闪烁体的二维位置探测的技术方案中，一种方案是利用光纤编码结合光电探测器实现，具体来说，射线入射到闪烁体上发光，在X方向上光被光纤收集并由光电探测器将光纤收集到的光信号转换成电信号，在Y方向上的光也被光纤收集并由光电探测器将光纤收集到的光信号转换成电信号，这样就能够分别根据从X方向和Y方向上探测到的电信号来确定射线入射到闪烁体上的位置。这种方案存在的问题是：需要用到大面积的光纤编码技术，导致二维位置探测方法复杂。

另一种方案是使用位置灵敏光电探测器与闪烁体耦合，位置灵敏光电探测器通常包括n个光电探测单元，可以分别读出位置灵敏光电探测器的每个光电探测单元输出的电信号，确定射线粒子入射到闪烁体上的位置。在这种方案中，通常将闪烁体切割成很小的尺寸，并将各小尺寸闪烁体用反射膜包装，在尽可能多的收集光信号的同时也防止闪烁光在各个小尺寸闪烁体上相互串扰。这样，每一个闪烁体代表一个像素，像素的大小决定了二维位置探测的位置分辨率(位置分辨率是指能够识别的两个相邻入射点的最小距离)。这种方案存在的问题是：将多块小尺寸的闪烁体与位置灵敏光电探测器耦合，二维位置探测的分辨率决定于闪烁体尺寸的大小，导致二维位置探测的位置分辨率不高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种基于闪烁体的二维位置探测系统，能够提高二维位置探测的位置分辨率，并且能够减小二维位置探测的复杂度。

本发明提供了一种基于闪烁体的二维位置探测系统，包括：

整块连续的闪烁体，用于接收射线粒子，与所述射线粒子相互作用，产生光信号，并使得光信号在传播过程中分散；

光电探测装置，包括n个光电探测单元，每一光电探测单元分别用于探测所述闪烁体发出的光信号，并将所述光信号转换成电信号；n为大于1的自然数；

二维位置探测处理装置，与所述光电探测装置连接，用于根据所述光电探测装置中各个光电探测单元转换成的电信号，确定所述闪烁体发出的光信号的分布重心，并将所述光信号的分布重心确定为所述射线粒子入射到所述闪烁体上的位置。

本发明提供的基于闪烁体的二维位置探测系统，用整块连续的闪烁体与射线粒子相互作用，使得产生的光信号在闪烁体中分散，进而形成具有一定轮廓和重心的光信号的分布，并由光电探测装置将光信号转化成电信号，再由二维位置探测处理装置根据光电探测装置产生的电信号确定闪烁体发出的光信号的分布重心，并将光信号的分布重心确定为射线粒子入射到闪烁体上的位置。这样，二维位置探测的位置分辨率不会受制于闪烁体的尺寸大小，从而提高了二维位置探测的位置分辨率，并且由于不涉及到光纤编码定位，因而减小了二维位置探测的复杂度。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1示例性示出本发明基于闪烁体的二维位置探测系统实施例一的结构示意图；

图2示例性示出本发明基于闪烁体的二维位置探测系统实施例二的结构示意图；

图3示例性示出本发明实施例中用到的多阳极光电倍增管H8500探测到的整块连续闪烁体发出的光信号的示意图；

图4示例性示出采用H8500探测到的多个小尺寸闪烁体组成的阵列中单个小尺寸闪烁体发出的光信号的示意图；

图5示例性示出根据重心法恢复出的各个入射点的水平方向分布和垂直方向分布的二维图；

图6示例性示出图5中各个入射点的水平方向的分布示意图；

图7和图8分别示例性示出图5中一个入射点的水平方向和垂直方向的分布图；