光電轉換器、探測器及掃描設備制造技術

一種光電轉換器，其包括硅光電倍增管陣列及與硅光電倍增管陣列耦合的光導，硅光電倍增管陣列為i×j個硅光電倍增管在水平面上拼接而成，i和j都是大于或等于2的整數。一種探測器，其包括閃爍晶體、電子學系統、光導、硅光電倍增管。一種掃描設備，其包括探測裝置和機架，所述探測裝置包括探測器，所述探測器包括所述的光電轉換器。本發明專利技術主要采用硅光電倍增管的光電轉換方案，因為硅光電倍增管體積小巧，排列緊實，適當尺寸與個數的硅光電倍增管搭配適合形狀的光導后，可搭建高空間分辨率的PET探測器，最終提高整個PET系統的空間分辨率，并且很適合搭建具有DOI和TOF性能的PET探測器，能用于PET/MRI、成本低廉。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及核醫學成像
，特別是涉及一種光電轉換器、具有該光電轉換器的探測器及具有該探測器的掃描設備。
技術介紹
正電子發射斷層成像(PositronEmissionTomography，以下簡稱PET)探測器是PET成像設備中的關鍵裝置，其主要功能是獲得PET系統中γ光子沉積時的位置、時間和能量信息。PET探測器的性能直接決定了整個PET成像系統的性能，為了提高系統成像性能，希望所使用的正電子發射斷層成像探測器具有高空間分辨率、好的時間分辨率、好的能量分辨率、高計數率等特性。PET探測器中光電轉換器的功能是將前端閃爍晶體輸出的閃爍光子轉化為對應的電脈沖，并進行倍增放大得到電子學系統可以處理的電脈沖信號。現有的PET探測器，其中光電轉換器件通常采用光電倍增管、雪崩光電二極管、位置敏感型光電倍增管。光電倍增管一般通過光電面將閃爍光子轉化為光電子，然后通過多個倍增極對光電子進行倍增，最后從陽極輸出電脈沖信號，光電倍增管增益一般為106左右。光電倍增管具有高增益、低噪聲、快的時間響應等優點，這造就了大部分的臨床PET光電轉換器件均選擇了光電倍增管。但其體積一般較大，這可能限制PET探測器的空間分辨率以及PET系統結構設計的靈活性；光電倍增管無法在磁場中正常工作，難以作為PET/MRI雙模成像系統的光電轉換器件。雪崩光電二極管首先通過光陰極將閃爍光子轉化為光電子，利用光電二極管的雪崩效應來對光電子進行倍增得到電脈沖信號，雪崩光電二極管可以在磁場中正常工作，在PET/MRI雙模成像中系統表現出一定的潛力。雪崩光電二極管體積較小，可以用來設計空間分辨率更好的PET探測器，已經有人通過雪崩光電二極管來設計對空間分辨率要求更高的小動物PET(MélanieBergeron，JulesCadorette,，Jean-Beaudoin，MartinD.Lepage，GhislainRobert，VitaliSelivanov，Marc-AndréTétrault，NicolasViscogliosi，JeffreyP.Norenberg，RéjeanFontaine，andRogerLecomte，“PerformanceEvaluationoftheLabPETAPD-BasedDigitalPETScanner，”IEEETRANSACTIONSONNUCLEARSCIENCE,VOL.56,NO.1,FEBRUARY2009)。但是雪崩光電二極管有著天然的缺陷，增益不夠高，大概104，噪聲較大，會影響PET探測器的性能。位置敏感型光電倍增管具備所有光電倍增管的優點，而且能夠實現較高的空間分辨率，有研究組已經通過位置敏感型光電倍增管實現了對空間分辨率要求更高的小動物PET(QingguoXie,YuanbaoChen,JunZhu,JingjingLiu,XiWang,XinChen,MingNiu,ZhongyiWu,DaomingXi,LuyaoWang,PengXiao,Chin-TuChen,Chien-MinKao“ImplementationofLYSO-PSPMTBlockDetectorwithanAll-DigitalDAQSystem,”inIEEETransactionsonNuclearScience,pp.1487-1494,2013)，并達到了較好的系統性能。但是位置敏感型光電倍增管價格十分昂貴，會增加PET系統的成本。近年來，一種成本低廉的硅光電倍增管引起了人們的注意，硅光電倍增管由運行在蓋革模式下的雪崩光電二極管微像素單元陣列組成，增益為106，該增益與光電倍增管媲美，噪聲較低，體積小，對磁場不敏感，且其時間性能良好，大量生產時價格低廉，適合用來搭建PET探測器(QingguoXie,RobertG.Wagner,GaryDrake,PatrickDeLurgio,YunDong,Chin-TuChen,Chien-MinKao,“PerformanceEvaluationofMulti-PixelPhotonCountersforPETImaging,”inConferenceRecordofthe2007IEEENuclearScienceSymposium,vol.2,pp.969-974,2007)。采用硅光電倍增管作為光電轉換器件，對比傳統體積較大光電倍增管，硅光電倍增管體積小巧，排列緊實，適合搭建高空間分辨率PET探測器，最終提高整個PET系統的空間分辨率；硅光電倍增管體積小巧，很方便搭建多種探測器結構，并且很適合搭建具有沉積深度(DepthofInteraction，簡稱DOI)探測能力的PET探測器，相對于體積較大的光電倍增管，大大提高了PET系統結構搭建的靈活性；硅光電倍增管具有良好的時間性能，可以搭建具有飛行時間(Time-of-Flight，簡稱TOF)能力的PET探測器，提高PET圖像質量；硅光電倍增管增益高，工作狀態不受磁場影響，是PET/MRI方案中核心光電轉換器件的最佳選擇。光電倍增管尤其是位置敏感型光電倍增管成本一直居高不下，硅光電倍增管大量生產時價格低廉，可大幅度降低PET系統的成本。硅光電倍增管具有與光電倍增管媲美的增益，又具有雪崩光電二極管體積小、對磁場的不敏感的優點，且其時間性能良好。硅光電倍增管兼具了光電倍增管和雪崩光電二極管的優點，如果正電子發射斷層成像探測器利用硅光電倍增管作為光電轉換器件并能夠較好的實現位置分辨，便可以基于硅光電倍增管設計并搭建空間分辨率更高的、具有DOI和TOF性能的、能用于PET/MRI的、成本低廉的正電子發射斷層成像探測器。因此，有必要提供一種新型的應用硅光電倍增管的光電轉換器，以克服現有技術中探測器的缺陷。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種空間分辨率更高的光電轉換器、具有該光電轉換器的探測器及具有該探測器的掃描設備。本專利技術一個目的在于提供一種空間分辨率更高的光電轉換器，其包括硅光電倍增管陣列，所述硅光電倍增管陣列為i×j個硅光電倍增管在水平面上拼接成，所述i為水平面上長度方向的硅光電倍增管個數，所述j為水平面上寬度方向的硅光電倍增管個數，所述i和j都是大于或等于2的整數。本專利技術另一個目的在于提供一種具有該光電轉換器的探測器，該探測器包括閃爍晶體、電子學系統，所述探測器具有所述的光電轉換器，所述閃爍晶體、光導、硅光電倍增管陣列依次按順序通過光學耦合劑進行耦合。...

【技術保護點】
一種光電轉換器，其特征在于：所述光電轉換器包括硅光電倍增管陣列，所述硅光電倍增管陣列為i×j個硅光電倍增管在水平面上拼接成，所述i為水平面上長度方向的硅光電倍增管個數，所述j為水平面上寬度方向的硅光電倍增管個數，所述i和j都是大于或等于2的整數。

【技術特征摘要】
1.一種光電轉換器，其特征在于：所述光電轉換器包括硅光電倍增管陣
列，所述硅光電倍增管陣列為i×j個硅光電倍增管在水平面上拼接成，所述i
為水平面上長度方向的硅光電倍增管個數，所述j為水平面上寬度方向的硅光
電倍增管個數，所述i和j都是大于或等于2的整數。
2.根據權利要求1所述的光電轉換器，其特征在于：所述光電轉換器還
包括與硅光電倍增管陣列耦合的光導。
3.根據權利要求2所述的光電轉換器，其特征在于：所述光導的形狀為
圓錐體或圓柱體或長方體或正方體或類錐形多面體。
4.根據權利要求2所述的光電轉換器，其特征在于：所述光導為光纖或
完全切割的透明元件或不完全切割的透明元件或連續的透明元件。
5.根據權利要求4所述的光電轉換器，其特征在于：所述透明元件的材
料為普通無機玻璃或有機玻璃或閃爍晶體。
6.根據權利要求2所述的光電轉換器，其特征在于：所述光導包括P層，
所述P的范圍在0至4層之間。
7.根據權利要求6所述的光電轉換器，其特征在于：所有所述光導加起
來的厚度范圍在0.1mm至50mm之間。
8.一種探測器，其包括閃爍晶體、電子學系統，其特征在于：所述探測
器具有權利要求1至7任一所述的光電轉換器，所述閃爍晶體、光導、硅光
電倍增管陣列依次按順序通過光學耦合劑進行耦合。
9.根據權利要求8所述的探測器，其特征在于：所述閃爍晶體為單個晶
體條組成的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝慶國，朱俊，牛明，王璐瑤，
申請(專利權)人：蘇州瑞派寧科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32