[发明专利]具有高探测量子效率的闪烁体阵列

说明书

本发明涉及用于辐射成像探测器的闪烁体阵列。还提供了用于制造闪烁体阵列的方法、辐射成像探测器以及医学成像系统。所述闪烁体阵列具有辐射接收面和相对的闪烁光输出面。所述闪烁体阵列包括多个闪烁体元件和分离器材料，所述分离器材料被设置在所述闪烁体元件之间。所述分离器材料包括分离器颗粒，所述分离器颗粒具有预定尺寸；并且所述分离器材料通过在闪烁体元件之间提供物理间隔来提供闪烁体元件的光学分离，所述间隔的宽度是由分离器颗粒尺寸来限定的。

技术领域

本发明涉及一种用于在辐射成像探测器中使用的闪烁体阵列。所述闪烁体阵列特别应用在医学成像系统中，诸如正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、X射线以及计算机断层摄影(CT)成像系统。

背景技术

闪烁体元件的阵列通常被用在辐射成像探测器中，以便探测电离辐射(诸如X射线和伽马辐射)并且由此对其进行成像。例如，这种所谓的“间接探测”方法被用在医学成像系统中，诸如正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)以及计算机断层摄影(CT)成像系统。选择这样的闪烁体元件的材料，以便响应于每个接收到的X射线或伽马量子而生成闪烁光的脉冲。随后，通过被光耦合到闪烁体元件的光探测器阵列来探测闪烁光。

在这些阵列中通常使用的闪烁体元件包括具有三维矩形形状的闪烁棒。入射的伽马光子通过面向图像的对象的矩形棒的表面接收，并且光探测器位于相对的表面处。闪烁体棒的侧面在阵列中彼此面对。在组装所述阵列时，需要避免在闪烁体元件的侧面之间的直接接触，因为这样的接触可能导致在阵列内的光透射增加，从而导致不明确的并且不稳定的光学属性。

为了避免直接接触，通常将辐射成像中的闪烁体阵列与在闪烁体元件之间的反射间隔层共同组装在一起。例如，在数字PET系统中，由单个LYSO晶体制成的闪烁棒可以被包裹在Teflon中，或者可以由Vikuiti薄片分隔开。额外的粘性层被用于确保粘附到棒上。然而，这些分隔层一起的厚度多达0.2mm，导致大量不能够探测到传入的伽马光子的空间。在具有4mm像素间距的PET探测器中，这是商用PET成像系统中常见的尺寸，这些分隔层所占据的空间导致探测量子效率(DQE)降低。

DQE是一种针对图像质量的量度，其描述了与理想探测器相比，成像系统如何有效地捕获信息。具有较高DQE的辐射成像探测器能够更好地探测小的、低对比度的物体。这在医学成像中尤为重要，其中，对这些特定类型的物体进行可视化的能力会比空间分辨率更为重要。

然而，在辐射成像探测器中，一直希望提高图像分辨率。对此的常规方案是减小阵列中的每个闪烁体的横向尺度。临床前PET和SPECT系统可以具有1mm或更小的闪烁体间距。尽管这可以提高空间分辨率的值，但是由于不能够使闪烁阵列中的反射间隔层更薄，因此这些配置遭受DQE的进一步损失。因此，对于这些系统，通过常规方案甚至降低了探测器的质量。

发明内容

本发明寻求提供一种用于辐射成像探测器的具有经改进的DQE的闪烁体阵列。根据所描述的发明的另外的优点对于本领域技术人员也将是显而易见的。在此提供了一种闪烁体阵列、一种用于制造所述闪烁体阵列的方法、一种辐射成像探测器以及一种医学成像系统。用于辐射成像探测器的闪烁体阵列具有用于接收辐射的辐射接收面和用于与光探测器阵列进行接口的相对的闪烁光输出面。所述闪烁体阵列包括多个闪烁体元件和分离器材料，所述分离器材料被设置在闪烁体元件之间。所述分离器材料包括分离器颗粒，所述分离器颗粒具有预定的尺寸；并且所述分离器材料被配置为通过在闪烁体元件之间提供物理间隔来提供对闪烁体元件的光学分离，所述间隔的宽度是由分离器颗粒尺寸来限定的。

在该上下文中，所述闪烁体元件的光学分离意味着在闪烁体元件中所生成的闪烁光子不能够轻易地从该闪烁体元件中传递出和进入到另一闪烁体元件中。当闪烁体元件被光学分离时，大多数生成的闪烁光子例如借助于全内反射被包含在生成其的所述闪烁体元件中。