[发明专利]闪烁探测器

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，尤其是涉及一种闪烁探测器。

背景技术

闪烁探测器是高能射线探测常用得到探测器之一。闪烁探测器通常利用能够有效阻挡和吸收电磁波辐射并与电磁波辐射产生发光作用的闪烁晶体作为探测材料。当高能射线入射到闪烁晶体内，根据射线能量、晶体有效原子系数和密度的不同，与晶体发生不同比例的光电效应、康普顿散射效应及电子对效应，将能量沉积在闪烁晶体中，被激发的闪烁晶体退激发出闪烁光。利用光电探测器如光电倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)将位于可见光区或紫外光区的闪烁光经过光电转换和倍增，形成脉冲信号。脉冲信号强度反映了高能射线的能量；脉冲信号发生的时间反映了高能射线的入射时间；脉冲信号在多个光电倍增管中的强度分配反映了高能射线的入射位置等。闪烁探测器具有探测效率高，分辨时间短等特点，被广泛应用于核医学、安全检查、高能物理和宇宙射线探测的研究中。

图7是一种传统闪烁探测器。其中10’为多个晶体单元组成的闪烁晶体阵列，20’为多个PMT组成的光电探测阵列。传统的二维位置解码探测器是闪烁晶体阵列10’直接耦合光电探测阵列20’。其中PMT的尺寸通常比闪烁晶体阵列的晶体单元尺寸大很多，晶体单元的数量多于PMT的数量，利用PMT信号输出的大小，使用能量加权算法进行入射位置的定位，实现多晶体单元用少量的PMT读出并定位。

但是采用能量加权算法不能做到单个晶体单元像素的完全读出，各个晶体单元的响应存在交叠；而且需要对闪烁晶体阵列进行很复杂的分光设计，不同的闪烁晶体阵列需要专门设计不同的分光方案，保证每个晶体单元按不同比例的光分配到PMT阵列中，这种方案需要大量的PMT，分光设计非常复杂，探测精度低，成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种闪烁探测器，该闪烁探测器晶体单元的分光设计简单，探测精度高，成本低，所需的PMT和读出电路数量减少。

为了实现上述目的，根据本发明实施例提出一种闪烁探测器，包括：闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列包括M个晶体单元，所述M个晶体单元排列成预定的阵列且通过光学胶或硅油相连，所述M个晶体单元之间彼此隔光且每个所述晶体单元具有出光面；光电探测阵列，所述光电探测阵列包括N个光电探测单元，所述N个光电探测单元排列成预定的探测阵列；光纤组，所述光纤组由P×M根光纤组成，并将P×M根光纤的排列方案记录作为排列组合查找表，其中每P根光纤为一组，P根所述光纤的第一端与一个所述晶体单元耦合，P根所述光纤的第二端分别与P个光电探测单元耦合，P、N、M均为整数，1＜P＜N＜M且和解码模块，所述解码模块设定一个触发阈值，通过对N个光电探测单元信号读出，并与所述触发阈值比较，输出超过触发阈值的光电探测单元编号，并与所述排列组合查找表比对，从而定位射线入射位置。。

根据本发明实施例的该闪烁探测器，通过采用按照预定规则编排的光纤，减少了所需的PMT和读出电路数量，且使晶体单元分光设计简单，探测精度高，成本低，可以实现了传统上只有位置灵敏的昂贵探测器才可以实现的晶体单元的像素化读出，提高探测器的空间分辨率。

在本发明的一个实施例中，所述闪烁晶体阵列为六面体、环形或弧形。形状规则，便于组装探测器。

在本发明的一个实施例中，每个所述晶体单元由单个长方体形状的或梯形六面体形状的晶体块形成，或者由多个长方体形状的或梯形六面体形状的晶体块拼接而成。制造和加工方便，成本低，且能够紧凑排列组成规则形状的闪烁晶体阵列。

在本发明的一个实施例中，每个所述晶体单元的外表面上贴有反光膜、或涂上反光材料或镀有反光膜，且每个所述晶体单元的一个端面露出以作为所述出光面。

在本发明的一个实施例中，所述光纤为导光、不漏光的细软管形，横截面为圆形或多边形，所述光纤两端为等截面或不等截面。

在本发明的一个实施例中，所述光电探测单元为光电倍增管、多像素光子计数器、硅光电倍增管、血崩二极管、和电子倍增电感耦合器件中的一种。

在本发明的一个实施例中，所述晶体单元由选自下面材料之一或它们的组合构成：锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钆镥、硅酸钆、硅酸钇、氟化钡、碘化钠、碘化铯、钨酸铅、铝酸钇、溴化镧、氯化镧、钙钛镥铝、焦硅酸镥、铝酸镥和碘化镥。