[实用新型]一种新型自锁结构的PET探测器

说明书

本实用新型涉及电子信息领域，特别是涉及一种新型自锁结构的PET探测器。探测器由闪烁晶体、光电倍增管和探测器电子学三个模块组成，其中闪烁晶体模块是本实用新型的核心模块。闪烁晶体模块由包括A晶体条、B晶体条、C晶体条、D晶体条、E晶体条和F晶体条六个晶体条模块，六块晶体条模块均对应有不同形状的槽口，所述ABCDEF六个晶体条模块按照唯一顺序拼装形成相互卡接的自锁结构。本实用新型的目的是借助榫卯结构使晶体条模块与晶体条模块之间不需要胶水和粘合剂就可以相互卡接，形成内部严丝合缝的晶体阵列。这种晶体阵列富有弹性，结构紧凑，从而降低制作PET探测器的成本和系统复杂度。

技术领域

本实用新型涉及电子信息和医疗器械技术领域，特别是涉及一种新型自锁结构的PET探测器。

背景技术

正电子发射断层成像(Position Emission Tomography，PET)是一种非侵入式的活体造影方法，能无创、定量、动态地评估人体内各种器官的代谢水平、生化反应、功能活动和灌注，代表了当前医学成像领域的尖端技术，是灵敏度最高的临床功能影像设备。探测器是整个PET中的主要部分，探测器由闪烁晶体、光电转换装置和读出电子学组成，其中闪烁晶体探测器是PET探测器系统的核心，其性能好坏决定探测器的性能好坏。

现有PET探测器技术中闪烁晶体的工作过程为：生物体或者假体在被注射放射性核素示踪剂后，其放射性核素与体内的电子发生湮灭反应生成伽马光子射线。随后PET探测器的闪烁晶体接收伽马光子，当伽马光子被闪烁晶体阻挡在晶体内沉积能量后，晶体原子会吸收能量并被激发到高能级，并以一定的发光衰减时间(Decay Time)退激同时各向同性地发射闪烁光子。所发射闪烁光子的个数与晶体的光产额(Light Yield，单位能量沉积产生的闪烁光子个数)和伽马光子所沉积能量相关。所产生闪烁光子的光谱与晶体材料特性相关，但通常可认为晶体本身对其所发射闪烁光透明。闪烁光子在晶体内输运到达耦合了光敏探测器件的晶体面并以一定的概率(取决于光敏器件的光探测效率(PhotonDetection Efficiency,PDE))被光敏探测器件探测完成光电转换过程并最终形成输出电信号。理想的晶体材料应具有足够高的密度、余辉时间短、光输出量高、能量分辨率好以及生产成本低等特点。高的密度、高原子序数能有效提高γ射线探测效率；余辉时间短能更好地完善时间匹配，减少随机计数；光输出量高可使每个光电探测器晶体数目增多；好的能量分辨率能减低图像散射，使图像更为清晰。而这些性能就探测器晶体而言又是相互制约的。但是目前使用的PET探测器其中的晶体阵列都是用胶水和粘合剂将晶体粘在一起形成的，这样的晶体阵列中不仅存在缝隙，而且成本高，工艺更复杂，步骤更多。

为了解决闪烁晶体存在的这些结构问题，从而获得更好的闪烁光子转换率，本申请结合了古代中国建筑、家具及其它器械的主要结构技术——榫卯结构，即在两个构件上采用凹凸部位相结合的一种连接方式。榫卯是在两个木构件上所采用的一种凹凸结合的连接方式。凸出部分叫榫；凹进部分叫卯，榫和卯咬合，起到连接作用。这是中国古代建筑、家具及其它木制器械的主要结构方式。榫卯结构是榫和卯的结合，是木件之间多与少、高与低、长与短之间的巧妙组合，可有效地限制木件向各个方向的扭动。最基本的榫卯结构由两个构件组成，其中一个的榫头插入另一个的卯眼中，使两个构件连接并固定。虽然每个构件都比较单薄，但是它整体上却能承受巨大的压力。这种结构不在于个体的强大，而是互相结合，互相支撑。利用这种结构可以免除胶水和粘合剂。

名词解释：

SiPM：硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，国际上简称SiPM)，HAMAMATSU根据原理叫做MPPC(multi-pixel photon counter)是一种新型的光电探测器件，由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成，具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。它发明于二十世纪九十年代末，广泛应用于高能物理及核医学(PET)等领域，最近几年来在核医学领域发展迅速，被广泛认为是可以未来极微弱光探测器的发展方向。