[发明专利]空间编码探测器、空间编码、解码方法、装置及存储介质

说明书

本申请提出一种空间编码探测器、空间编码、解码方法、装置及存储介质，空间编码探测器包括闪烁晶体阵列以及光电转换器，闪烁晶体阵列包括至少两根晶体条，其中至少两根晶体条具有不同的衰减时间；光电转换器与晶体阵列耦合；空间编码方法包括：建立闪烁晶体阵列的空间位置编码表；根据空间分辨率需求从空间位置编码表中选取对应规格的晶体条组成闪烁晶体阵列；根据预设编码顺序或者预设编码位置耦合闪烁晶体阵列与光电转换器。本申请通过将闪烁晶体阵列中的晶体条进行空间编码，能够通过衰减时间解码出额外空间信息，从而突破光电转换器件阵列对探测器空间分辨率的限制。

技术领域

本申请涉及射线探测领域，具体而言，涉及一种空间编码探测器、空间编码、解码方法、装置及存储介质。

背景技术

射线通常是指能量不低于100eV的光子束流，包括X射线、γ射线、α射线、β射线、中子射线以及质子射线等。射线探测器对射线能量信息、时间信息、空间信息的分辨能力直接决定了探测系统的成像质量。如图1所示，射线探测器的工作原理如下：首先，射线与闪烁晶体相互作用将射线转换为可见光光子，可见光光子在闪烁晶体内输运并入射到与闪烁晶体耦合的光电转换器件中。光电转换器件将入射可见光转换为电信号，利用与光电转换器件匹配的电子学系统采集并输出数字信号。然后利用软件算法，即可从数字信号中计算射线的时间、能量、位置等信息。

射线探测应用广泛，比如，正电子发射断层成像(Position EmissionTomography，简称PET)使用伽马射线探测器作为系统前端获取正电子湮灭事件的分布信息，从而辅助进行癌症诊疗、脑科学研究、心脏病学研究、重离子放疗监测等。

基于PET对时间性能的要求，目前得到应用的射线探测器基本以闪烁晶体和光电转换器件为基本结构，其中，闪烁晶体典型的有LYSO、BGO、YSO，光电转换器件包括位敏型PMT、SiPM、SPAD。

目前，常见的晶体探测器包括单层阵列单一衰减时间闪烁晶体阵列探测器、单层阵列闪烁晶体+光导层探测器、双端读出的单层单一衰减时间闪烁晶体探测器以及组合闪烁晶体阵列探测器。

单层阵列单一衰减时间闪烁晶体探测器是将多根衰减时间相同的晶体条组合成闪烁晶体阵列，晶体条之间和晶体条与外界之间使用反光材料，例如硫酸钡涂层或工艺反射膜建立完全光学隔离。晶体条一端的光学面不覆盖反光材料，通过硅脂等耦合剂与光电转换器件阵列耦合。

单层阵列闪烁晶体及光导层探测器是在闪烁晶体阵列与光电转换器件阵列之间增加了一层对可见光光子透明的介质，即光导。可见光光子射出闪烁晶体后经过一个发散的过程再射入光电转换器件阵列。

双端读出的单层单一衰减时间闪烁晶体探测器是在晶体条两端的光学面都不覆盖反光材料，通过硅脂等光学耦合剂与光电转换器阵列耦合。

组合闪烁晶体探测器是将多层闪烁晶体阵列和多层连续闪烁晶体耦合在一起，再与光电转换器件阵列耦合。

对于单层晶体阵列来说，在投影平面上的空间分辨率受制于光电转换器件尺寸。而组合闪烁晶体探测器又存在结构复杂、加工难度大及误码率高等问题。

发明内容

本申请提出一种空间编码探测器、空间编码、解码方法、装置、电子设备及存储介质，以解决探测器中光电转换器件尺寸对空间分辨率的限制问题。

根据本申请的一方面，提出一种空间编码探测器，包括：闪烁晶体阵列以及光电转换器，闪烁晶体阵列包括至少两根晶体条，其中至少两根所述晶体条具有不同的衰减时间；所述光电转换器与所述晶体阵列耦合。

根据一些实施例，所述闪烁晶体阵列中包括至少一个晶体单元，所述晶体单元中包括多根所述晶体条。

根据一些实施例，所述晶体单元中至少两根所述晶体条具有不同的衰减时间，或者所述晶体单元中至少一部分所述晶体条的衰减时间与至少一根所述晶体条的衰减时间不同。