专利名称：用于改善闪烁探测器中光收集的反射器和光准直器布置的制作方法
用于改善闪烁探测器中光收集的反射器和光准直器布置
本申请涉及电磁辐射探测领域。本发明与核成像扫描期间探测伽马辐射相结合有
特别应用。然而，应当理解的是，本发明还应用于收集可见光的其他探测器，而并不限于前述应用。 在像素化的闪烁体/固态探测器中，闪烁体常常为直角棱镜。 一个面面对固态探测器，相反的面面对辐射源。为了使辐射收集效率最大化，这两个面尽可能大，即，将闪烁体紧密压在一起。将诸如反射材料的结构的厚度最小化。 —个大问题是可靠地收集产生出的光。固态探测器的光敏区域仅覆盖面对闪烁体的表面中的一小部分。因为闪烁体通常具有与固态探测器匹配的截面，所以光敏区域小于相邻的闪烁体面。 在直角棱镜形状闪烁体的五个面上使用带反射镜的表面。不过已经发现，利用具有漫反射特性的反射材料能实现更好的性能。漫反射器似乎比带反射镜的表面获得了改善的光子收集效率。直接附接到闪烁体的镜面反射器往往会使收集效率变差。
诸如聚四氟乙烯和Teflon 的聚合物可以是漫反射器。在典型的像素化PET探测器中，将闪烁体划分成小的像素。示范性像素尺度可以是4mmX4mmX25mm。每个像素的五个侧面上包裹有Teflon ,从耦合到光电探测器的第六侧面发射光。这种设置的一个缺点是Teflon 对所产生的光子具有较高透射率。这导致了闪烁体之间的光学串扰。光学串扰可能以几种方式劣化探测器的性能。首先，降低了用于识别闪烁晶体的逻辑的精确度。这导致错误识别晶体或闪烁体的概率更高，从而导致扫描器的空间分辨率降低。此外，如果在闪烁阵列边缘处的晶体中发生闪烁，则可能由于光子离开阵列并不被任何光电探测器探测到而丢失光子。这可能导致探测器阵列中边缘像素的能量分辨率降低。而且，可见光子散布在大面积上导致堆积的可能性增大。在高计数率下，这个问题更经常发生，闪烁脉冲交迭的概率增大。这可能导致空间分辨率、能量分辨率和时间分辨率的降低。
另一个问题在于，闪烁体通常大于其耦合到的光探测元件。工作在Geiger模式下的小型雪崩式光电二极管的阵列，例如硅光电倍增管(SiPM)的阵列，有可能取代先前的光电倍增管(PMT)。在飞行时间PET(TOF-PET)扫描器中，小到皮秒范围的严格计时是有价值的。SiPM的光敏区域仅是该面总面积的一小部分。其余的面对光反应迟钝或是无效空间。
SiPM之间这种无效空间的结果是闪烁体发射的一些光将不会被SiPM收集到。在4 X 4mm闪烁体耦合到光敏区域为2 X 2mm的4 X 4mm SiPM的范例中，收集效率降低到25 % 。四分之三的光输出损失掉。这种降低的探测效率使得空间分辨率、能量分辨率和时间分辨率劣化大约面积分数的平方根。 硅光电倍增管(SiPM)单元可以包括与熄灭电阻器串联的诸如雪崩式光电二极管(APD)的附带电子器件。存在附带电子器件实际上进一步减小了整个封装的光敏面积。光敏部分之间有很大距离，降低了探测器的总体有效性。敏感面积减小得越多，探测器能量分辨率和时间分辨率更差的概率越大。 本申请提供了一种新型改进方法和设备，以更高效地将产生的光完全引导到光探测元件的敏感部分，从而克服了上述问题和其他问题。
根据一个方面，提供了一种辐射探测器阵列。多个闪烁晶体响应于辐射发射可见 光脉冲。多个光电探测器均具有光敏区域，所述光敏区域具有光学地耦合到闪烁晶体的光 发射面的表面面积。第一漫反射层至少部分封装每个闪烁晶体。第一反射层漫反射闪烁晶 体产生的一部分光。第二镜面反射层将来自闪烁晶体且离开第一漫反射层的光反射回闪烁 晶体中。 根据另一方面，提供了一种辐射探测方法。在高能量光子撞击闪烁晶体时，闪烁晶
体发射可见光。利用至少部分围住闪烁晶体的第一漫反射层使可见光漫射。利用第二镜面
反射层将来自闪烁晶体且离开第一漫反射层的可见光反射回闪烁晶体中。允许可见光从闪
烁晶体的光发射面离开闪烁晶体。可见光被具有光接收面的光电探测器探测到。 根据另一方面，提供了一种辐射探测器阵列元件。闪烁晶体响应于高能量光子发
射可见光。第一漫反射层至少部分包封闪烁晶体并使可见光漫射。第二镜面反射层至少部
分包封闪烁晶体和第一反射层。第二反射层将离开第一漫反射层的可见光反射回闪烁晶体
中。光集中器光学地耦合到闪烁晶体的光发射面。光集中器传导从闪烁晶体的光发射面发
射的光。光电探测器具有光学地耦合到光集中器的光接收面。光接收面具有表面面积小于
闪烁晶体的光发射面的光敏区域。光电探测器探测由光集中器传导的可见光。 根据另一方面，提供了一种辐射探测器阵列元件。光电探测器具有第一截面的光
敏区域。闪烁晶体具有第二截面的光发射面，第二截面大于第一截面。光集中器具有第二
截面的光接收面，该光接收面光学地耦合到闪烁晶体的光发射面。集中器具有第一截面的
光释放面，该光释放面光学地耦合到光电探测器的光敏面。 —个优点是光收集效率增大。 另一个优点在于更可靠地探测辐射事件。 另一个优点在于能够使用不同尺寸的闪烁体和探测器。 另一个优点在于闪烁体之间的光学串扰降低。 另一个优点在于改善了探测器阵列边界上的光收集。 另一个优点在于实施容易。 另一个优点在于时间分辨率和能量分辨率提高。 在阅读并理解说明书的基础上，本领域的普通技术人员将会理解本发明的其他优 点。 本发明可以具体化成各种部件和部件布置以及各种步骤和步骤的排列。附图仅用 于图示说明优选实施例，不应视为限制本发明。
图1是根据本申请的核成像装置的示意图； 图2是探测器元件阵列的截面图，其中包封六个侧面中五个侧面上的闪烁体的第 一反射层包括探测器的非光敏元件上的第三反射层； 图3是若干探测器元件的截面图，其中包封六个侧面中三个侧面上的闪烁体的第 一反射层包括探测器的非光敏元件上的第三反射层； 图4是探测器元件阵列的截面图，其中包封六个侧面中五个侧面上的闪烁体的第 一反射层包括光集中元件； 图5是若干探测器元件的截面图，其中包封六个侧面中三个侧面上的闪烁体的第 一反射层包括光集中元件；
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图6是集中器材料的面积压縮与折射率关系的曲线图；
图7是探测器元件阵列另一个实施例的截面图，其中紧密地布置探测器；
图8是包括耦合到多个光集中器的单个闪烁晶体的探测器元件的截面图。
参考图l，诊断成像装置IO包括外壳12和受检者支撑14。外壳12之内装有探测 器阵列16。探测器阵列16包括多个单独的探测器元件18。尽管参考正电子发射层析摄影 (PET)扫描器描述一个具体实施例，应当理解，在诸如伽马射线望远镜的天体物理学、放射 照相、安保、工业以及诸如单光子发射计算断层摄影(SPECT)和x射线的其他医学应用中本 申请也有用处。通常，本申请可用于对x射线、伽马射线或其他具有高能量分辨率和高空间 分辨率的带电粒子成像中。布置阵列16，以便将探测器元件18与成像区域20相邻设置。 探测器阵列16可以是一圈探测器18、多圈探测器、一个或多个分立的平板式探测器等。在 正电子发射层析摄影(PET)中，在成像区域中由正电子湮没事件产生成对的伽马射线且其 沿相反方向行进。成对地探测到这些伽马射线，如果一个伽马射线到达探测器行进得比另 一个远，则探测之间有微小延迟(纳秒量级)。因此，在PET扫描器中，探测器阵列围绕着成 像区域。 在PET扫描开始之前，为受检者注射放射性药物。放射性药物包含耦合到标记分 子的放射性元素。标记分子与要成像的区域相关联，并且容易通过正常身体过程聚集在那 里。例如，迅速繁殖的癌细胞往往会消耗异常大量的能量来复制自身。因此，可以将放射性 药物链接到通常细胞通过新陈代谢而产生能量的诸如葡萄糖的分子，在这种区域中聚集并 表现为图像中的"热斑"。其他技术监测被标记分子在循环系统中的流动。
对于PET成像而言，所选的放射性同位素发射正电子。在生成两个相反方向的伽 马射线的湮没反应中湮没之前，正电子仅能够移动非常短的距离(毫米量级)。 一对伽马射 线以光速沿相反方向行进，撞击到相对的一对探测器上，进而界定出响应线(L0R)。
当伽马射线撞击探测器阵列16时，产生时间信号。触发处理器22监测每个探测 器18以发现能量尖峰，例如脉冲下方的积分面积，这是由放射药物产生的伽马射线的能量 特征。触发处理器22检查时钟23，并为每个探测到的伽马射线打上前沿接收标记的时间 标记。首先由事件证实处理器24使用时间标记来判定哪些伽马射线是一对，以界定响应线 (L0R)。因为伽马射线是以光速行进的，因此如果探测到的伽马射线相差超过几纳秒到达， 则它们就可能不是由相同湮没事件产生的，并丢弃它们。在飞行时间PET(TOF-PET)中计时 尤其重要，因为可以使用基本同时事件的微小差异进一步沿LOR定位湮灭事件。随着事件 的时间分辨率变得更精确，可以沿其LOR定位事件的精确度更高。在SPECT照相机中，通过 校准确定每个探测到的伽马射线的L0R或轨迹。 LOR存储在事件存储缓冲器26中，重建处理器28利用滤波反向投影或其他适当的 重建算法将LOR重建成受检者的图像表示。然后可以在显示装置30上为用户显示重建，打 印出来，并将重建保存下来供将来使用，等等。 参考图2，示出了探测器阵列16的一部分。在伽马射线32撞击探测器阵列16时， 与个别探测器元件18交互作用。首先，伽马射线32撞击闪烁体34。闪烁体34将伽马射线 32转换成包括多个电磁辐射光子的光脉冲或闪烁事件33。 一些光子透过闪烁体34的光发 射或释放面36并击中诸如SiPM的固态光电探测器38。闪烁体的光发射面36的表面面积 大于光电探测器38的光敏表面40，例如4X4mm2对2X2mm2。在基板42上承载光电探测器
738连同其相关联的电子器件，即非光敏电路元件。 在一个实施例中，光电探测器38为固态硅光电探测器(SiPM)，但应当理解的是， 光电二极管和其他光探测器也是可行的，当然可以预见到，它们是连续光导和更大面积的 PMT。在一个实施例中，使用铯掺杂正硅酸钇镥(LYSO)闪烁体产生蓝-绿波长范围内的可 见光。也可以预见到有其他闪烁体，例如鸨酸镉(CWO)、氧化铋锗(BGO)、正硅酸钆(GSO)、铯 掺杂正硅酸镥(LSO)、溴化镧、硫酸铅、氟化铈、铯掺杂氟化镧等。诸如BaF2或LaBr3的闪烁 体会发射波长更短，例如220nm到370nm范围内的电磁辐射。 仅有来自闪烁脉冲的一小部分光直接朝向光电探测器38。再次参考图2，第一漫 反射层44至少部分包封每个闪烁体34。第一反射层44可以是聚合物，例如聚四氟乙烯，以 及在一个实施例中例如为TeflonTM。也可以预见到有类似的光漫射材料，例如聚全氟乙烯丙 烯和全氟烷氧基聚合树脂。在第一反射层44在适当位置的情况下，将试图通过第一反射层 44从闪烁体34离开的光子漫反射回到闪烁体34中或漫射并离开第一反射层44。 Teflon 是用于第一反射层44的很好候选材料，因为它具有光漫射特征。利用漫反射，改善了光输 出，获得更好的时间分辨率和能量分辨率。对于漫反射器而言，反射角独立于入射角。根据 朗伯定律，反射光子束的强度正比于与表面法线所成角的余弦，这种关系导致不论入射光 子路径如何，反射光子的分布都集中在与反射表面正交的方向上，这种现象称之为前向集 中。最终结果是反射光的强度更大了。像其他漫反射器那样，Teflon 的薄涂层是部分透 射的，从而允许一部分光通过，进入相邻的闪烁体中。 希望更好的反射，以将尽可能多的闪烁光传导到耦合的光电探测器中。为此，第二 镜面反射层46部分包封闪烁体34和第一漫反射层44。为了紧凑些，第二反射层46在两个 表面上都是反射的，或者涂布在透明基板上。这包括，但不限于双面反射镜。在一个实施例 中，第二反射层46对可见光不透明，以防止光离开系统或进入其他闪烁体34。尽管对可见 光不透明，但应理解，第二反射层46对于伽马辐射仍然是基本透明的。第二反射层46也是 高反射的，因此将所有或几乎所有撞击第二反射层46的光都反射回闪烁体34。第二反射层 是镜面反射器，例如涂布铝的塑料箔或介质反射器，或抛光的金属层。在另一实施例中，使 用树脂粘合剂中嵌入的反射颗粒。也可以预见到有其他不透明的高反射材料。相对于闪烁 体34的尺寸，第二反射层较薄，大约为70 ii m。 在图2的实施例中，第一反射器44围住六个侧面中五个侧面上的闪烁体34。在另 一实施例中，如图3所示，第一或漫反射器44围住六个侧面中三个侧面上的闪烁体34(截 面图中示出了两个侧面)。两个或四个侧面也是可能的。在图示的实施例中，第二反射器 46包封每个闪烁体34，将闪烁光传导到闪烁体的第六面，即光发射面36。更高的光输出导 致光电探测器18上的光子噪声更少，实现更好的能量分辨率和时间分辨率，从而改善了探 测器元件18的总体探测特性。 透过薄漫反射层44的光在其透过的同时发生漫射。于是，透过漫反射层44从闪 烁体34到第二反射层46的光在被反射之前至少部分被漫射。第二反射层46反射的光在 透过漫反射层44返回闪烁体34时部分被漫射，并部分被漫反射回第二反射层46。因为到 达第二反射层46的光至少两次透过漫射层44，所以可以使用更薄的TeflonTM层。
为了制造该阵列，在相邻闪烁体34之间插入反射材料片。通过在非常薄，例如 70iim厚的聚合物片两面溅镀铝来形成每个片。然后将Teflon 片附着到图2中的两个铝层上以及图3中的一个铝层上。Teflon 层44越厚，漫射越大。但为了维持特定间距 (pitch)，反射层越厚，闪烁体34的截面越小，且伽马射线到光的总体转换效率越低。图3 的实施例是有利的，因为反射层更薄(相比于TeflonTM层的厚度)，因此转换效率更高。图 2的实施例是有利的，因为它使得漫反射表面最大化。 或者，可以将Teflon 附着到闪烁体34，可以将涂布有铝的聚合物层插入闪烁体 34之间。但因为Teflon 为多孔表面(具有气孔的纤维)，所以在Teflon 上溅镀薄铝涂 层不会生成带有反射镜的不透明表面。当然，可以用其他漫射材料和反射材料替代TeflonTM 和铝。在厚度不太重要的顶表面上，可以使用类似的构造。更厚的构造也是一种选择。
在图2和3的实施例中，闪烁体34的光发射面36的面积都比光电探测器的光接 收面40大。未离开闪烁体中直接耦合到探测器的部分的光可能会在光电探测器38支撑光 接收面40的非光敏部分中损失掉。为了确保一开始未击中光接收面40的光不会损失掉， 为光电探测器38的非光敏部分涂布支撑部件反射层48。将撞击反射层48的光反射回到闪 烁体34中，在闪烁体34那里进一步由漫反射层44和第二反射层46对光进行反射和漫射。 最终，一开始击中支撑部件反射层48的光将被反射到闪烁体之内附近，并到达光电探测器 40的光接收面。为闪烁体34的光发射面36和光电探测器40的光敏区域之间的界面涂布 非反射光学耦合凝胶或粘合剂，以使来自光敏区域40的反射最小化。也可以使用包括一层 或多层的介质堆叠的抗反射涂层。 在本实施例中，被反射到闪烁体34之内周围的光对所产生信号的能量分辨率有 贡献。然而，由于光需要花一些非零时间(皮秒量级)在闪烁体周围反射，因此不将其用于 计时。相反，使用来自闪烁脉冲未反射而直接撞击光电探测器38的光敏面40的光子来触 发计时指示器。于是，所有或几乎所有从任何给定闪烁产生的光以被探测到而结束。所产 生的光击中探测器40或反射表面。在一次或多次反射之后， 一开始未击中探测器40的光 最终在探测器40处终结。典型的装置具有大约50%的探测效率，增加支撑部件反射层48 能够将探测效率提高多达2倍。 支撑部件反射层48可以由一层或多层的介质堆叠制成。它还可以是金属涂层，或 金属涂层和介质堆叠的组合。 为非光敏电路部件施加支撑部件反射层48允许减小光敏面40的尺寸，因为闪烁 体产生的所有光最终都到达光敏面40。这提高了探测器38的时间分辨率，而不牺牲任何能 量分辨率，因为仍然探测到了整个闪烁。这对于模拟SiPM和数字SiPM都是成立的。
在另一实施例中，如图4和5所示，在闪烁体34和光电探测器38之间设置光集中 器50。光集中器50具有光接收面52和光发射或释放面54。集中器50的光接收面52光 学地耦合到闪烁体34的光发射面36。面52和36的表面面积和几何形状基本相同。因此， 任何通过面36离开闪烁体34的光都将进入集中器50。在闪烁体34和光集中器50之间 的界面处提供光学耦合凝胶或粘合剂。类似地，集中器50的光发射面54的表面面积和几 何形状与光电探测器38的光敏区域40基本相同，在该界面处提供光学耦合凝胶或粘合剂。 凝胶的折射率介于凝胶物理上所介于其间的材料的两个折射率之间，以使界面处的反射最 小化。在作为探测器的PMT使用标准Anger逻辑识别闪烁体的情况下，在闪烁体和PMT之 间会采用光导，例如连续光导或有间隙的光导。 集中器50将进入光接收面52的光传导到光发射面54而没有显著损失。相对于闪烁体34和光敏区域40的折射率选择集中器50的折射率，从而选择期望的压縮比。令闪 烁体34的折射率为&，集中器50的折射率为n2，光电探测器38的光敏区域的折射率为n3。 通常，《n2《n3。压縮率大约为(n2/ni)2。 如图4和5所示，某些实施例包括具有截头抛物线形截面的集中器50。在光进入 集中器50时，根据斯涅耳折射定律，将光束转换成窄锥形。于是，将闪烁体内部光线的90。 的角分布减小到S，其中S = arcsin(ni/n2) <90° 。从光收集理论可知，被称为介质抛 物线形集中器的3D结构将入射角为S 。、入射面积为ai的漫射光压縮到输出面积a。而没有 显著损失，输出面积a。取决于S。。 也可以预见到集中器50的其他形状，例如截棱锥，与抛物线不同，其具有直的或 平坦边缘。抛物线形集中器50具有最高效的光集中性质，但其他形状或取向当然也是可行 的。 于是，由于闪烁体34和光集中器50的折射率差异，将基本100%的闪烁体漫射光 压縮到更小区域中。在一个实施例中，利用硅集中器和LYS0闪烁体，光电探测器38的光接 收面40的表面面积大约为闪烁体34的光发射面36的表面面积的25%，光电探测器38可 以接收从闪烁体34发射的基本100%的漫射光。图6中示出了面积压縮与集中器50的折 射率(n2)的关系曲线。 现在参考图7，与图4和5的间隔阵列42相反，其示出了紧靠在一起的光敏区域 38的阵列。在图7的实施例中，设计每个光集中器50的形状以将光传导到其相应的光敏区 域38，尽管它们也可以是不同截面。在本实施例中，可以将光电探测器38的光敏元件紧靠 在一起，相关联的电子器件可以位于基板42上的别处。应当认识到，第一反射层44和第二 反射层46仍然存在，但图7中未示出，因为与闪烁体34相比它们非常薄。
在替代实施例中，如图8所示，探测器阵列包括多个探测器元件60。每个探测器 元件60包括单个闪烁晶体34，例如LYSO。多个光集中器50将闪烁晶体34耦合到光电探 测器38的光敏部分。在本实施例中，将一个闪烁体34耦合到包括光敏元件阵列的探测器。 像其他实施例那样，闪烁晶体34仍然被包围在第一反射层44和第二反射层46中。
已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读和理解说明书的前提下，其他人可以 想到各种修改和变型。只要修改和变型落入权利要求书或其等价要件的范围内，本发明意 在被视为包括所有这种修改和变型。
权利要求
一种辐射探测器阵列，包括响应于辐射发射光脉冲的多个闪烁晶体(34)，任选地为铯掺杂正硅酸钇镥(LYSO)；多个光电探测器(38)，任选地为硅光电倍增器(SiPM)，每个光电探测器(38)均具有光敏区域(40)，所述光敏区域具有光学地耦合到至少一个闪烁晶体(34)的光发射面(36)的至少一个光耦合元件；第一反射层(44)，任选地为聚四氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯和全氟烷氧基聚合树脂中的一个，其至少部分围住每个闪烁晶体(34)，所述第一反射层(44)漫反射由所述闪烁晶体(34)发射的光中入射到所述第一反射层(44)上的第一部分并透过所发射光中的第二部分；与所述第一反射层(44)相邻的第二反射层(46)，任选地为介质支撑上的镜面反射器，例如溅镀在聚酯薄膜上的铝或者由抛光的金属片制成的镜面反射器，用于将已经透过所述第一反射层(44)的光反射回所述第一反射层(44)和所述闪烁晶体(34)。
2. 根据权利要求l所述的辐射探测器阵列，其中，所述光发射面(36)的面积大于所述 光敏区域(40)，并且其中，所述至少一个光耦合元件包括多个光集中器元件(50)，所述光 集中器元件光学地耦合所述闪烁晶体(34)的所述光发射面(36)和所述光电探测器(38) 的所述光敏区域(40)。
3. 根据权利要求2所述的辐射探测器阵列，其中，所述集中器元件(50)至少部分是抛 物线形的。
4. 根据权利要求2所述的辐射探测器阵列，其中，所述光集中器元件(50)的折射率大 于所述闪烁晶体(34)的折射率，并且所述集中器元件(50)的折射率小于所述光敏区域(40)的折射率，并且任选地还包括每个闪烁体的光发射面(36)及其相关联的光集中器(50)之间的第一光耦合剂，所述 第一光耦合剂的折射率大于或等于所述闪烁体晶体(34)的折射率并小于或等于所述光集 中器(50)的折射率；以及每个集中器的光发射面(54)及其光敏区域(40)之间的第二光耦合剂，所述第二光耦 合剂的折射率大于或等于所述集中器(50)的折射率并小于或等于所述光敏区域(40)的折 射率。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的辐射探测器阵列，其中，所述闪烁晶体(34)为 具有六个侧面的晶体，所述第一反射层(44)在所述六个侧面中的至少三个侧面上、优选六 个侧面中的五个侧面上围住所述闪烁晶体(34)。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的辐射探测器阵列，其中，在所述第二反射层 (46)的两个面上都涂布聚合物膜，且所述第一反射层(44)设置于相邻的闪烁晶体(34)之 间。
7. 根据前述权利要求中的任一项所述的辐射探测器阵列，其中，所述光电探测器(38) 包括具有光敏区域(40)的SiPM，所述光敏区域(40)的面积大于所述光发射面(36)，并使 用标准的Anger逻辑来识别所述晶体(34)。
8. 根据前述权利要求中的任一项所述的辐射探测器阵列，其中，每个光电探测器(38) 均具有非光敏区域，还包括设置于每个光电探测器(38)的所述非光敏区域上的支撑部件反射层(48)，所述支撑 部件反射层(48)将入射到所述非光敏区域上的光反射回所述闪烁晶体(34)。
9. 一种辐射探测方法，包括 利用闪烁晶体(34)响应于高能量光子发射光；利用至少部分围住所述闪烁晶体(34)的漫反射层(44)使所述光漫射； 利用与所述漫反射层(44)相邻的第一不透明反射层(46)将透过所述漫反射层的光反 射回所述闪烁晶体(34);使所述光能够从所述闪烁晶体(34)的光发射面(36)离开所述闪烁晶体(34); 在具有光接收面(40)的光电探测器(38)处探测所述光。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括将所述闪烁晶体(34)的所述光发射面(36)光学地耦合到光集中器(50)的宽端； 将所述光集中器(50)的窄端光学地耦合到所述光电探测器(38)的所述光接收面 (40);利用所述光集中器(50)将从所述闪烁晶体(34)发射的光从所述闪烁晶体(34)的所 述光发射面的表面面积集中到所述光电探测器(38)的所述光接收面(40)的表面面积。
11. 根据权利要求10所述的方法，还包括选择所述光集中器(50)的折射率以大于或等于所述闪烁晶体(34)的折射率并小于或 等于所述光电探测器(38)的折射率。
12. 根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其中，所述漫射的步骤包括利用聚四 氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯和全氟烷氧基聚合树脂中的一个的层使所述光漫射。
13. 根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，还包括 为聚合物膜的两侧面涂布不透明反射涂层以形成所述不透明反射层(46); 为晶体表面和所述不透明反射层(46)中的一个涂布漫反射涂层(44)以界定所述漫反射层；以及在所述闪烁晶体(34)和相邻闪烁晶体的相邻面之间夹置所涂布的聚合物膜。
14. 根据权利要求9-13中的任一项所述的方法，还包括利用设置于所述光电探测器(38)的非光敏部分上的不透明支撑部件反射层(48)将被 允许离开所述闪烁晶体(34)并撞击所述非光敏部分的一部分光反射回所述闪烁晶体中。
15. —种包括多个探测元件的辐射探测器阵列，每个探测元件均包括闪烁晶体(34)，所述闪烁晶体响应于辐射发射光脉冲，并具有第一截面的光发射面 (36);多个光电探测器(38)，每个光电探测器(38)均具有第二截面的光敏区域(40)且额外 具有非光敏电子器件，所述光敏区域(40)光学地耦合到所述闪烁晶体(34)的所述光发射 面(36)中的一部分，所述第一截面大于所述第二截面；至少部分围住所述闪烁晶体(34)的第一反射层(44)，所述第一反射层(44)漫反射由 所述闪烁晶体(34)发射的光中入射到所述第一反射层(44)上的第一部分并透过所发射光 的第二部分；与所述第一反射层(44)相邻的第二反射层(46)，用于将已经透过所述第一反射层 (44)的光反射回所述第一反射层(44)和所述闪烁晶体(34);以及如下部件之一 涂布所述非光敏电子器件的支撑部件反射层(48)，其将入射在所述非光敏电子器件上 的光反射回所述闪烁晶体(34)中，以及多个光集中器(50)，每个光集中器(50)均将所述多个光电探测器(38)之一的所述光 敏区域(40)光学地耦合到所述闪烁晶体(34)的所述光发射面中的一部分。
全文摘要
在核成像中，在伽马射线撞击闪烁体时，生成可见光脉冲。该光被光电探测器探测到并由下游的电子器件进行处理。人们希望尽可能多地支配光脉冲，使其到达光电探测器。在探测器元件(18)中，第一反射层(44)部分地包封闪烁晶体(34)。第一反射层(44)使闪烁光漫射。第二反射层(46)和支撑部件反射层(48)防止光通过除闪烁体(34)的光发射面(36)之外的任何路线离开闪烁晶体(34)。在另一实施例中，光集中器(50)耦合到闪烁体(34)并将漫射光传导到光电探测器(38)的光敏部分。反射层(44，46，48)和集中器(50)确保全部或几乎全部由闪烁体(34)发射的光都被光电探测器(38)接收到。
文档编号G01T1/202GK101779145SQ200880103114
公开日2010年7月14日 申请日期2008年8月12日 优先权日2007年8月22日
发明者C·德根哈特, J·J·格里斯默, S·E·库克, V·舒尔茨 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司