[发明专利]快速辐射探测器

说明书

本申请涉及辐射探测器。本发明尤其适用于正电子发射断层摄影 (PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和受益于使用相对较高速 电离辐射探测器的其他系统。本发明还涉及受益于探测器部件改善的光谱 匹配的应用。

基于闪烁体的电离辐射探测器包括与光电探测器光学连通的闪烁体。 响应于被探测器接收到的辐射，闪烁体产生具有相对较低能量的光子。所 产生的光子又被光电探测器接收，光电探测器产生表示所接收辐射的电信 号。

闪烁探测器的性能受到各种因素影响，包括闪烁体和光电探测器的特 性。例如，一般希望闪烁体在将期望能量的被接收辐射转换成光子方面效 率相对较高。作为另一范例，在很多情况下闪烁体的速度可能会限制探测 器系统的最大计数速率和飞行时间探测器系统中的测量精度。

闪烁探测器的性能还受到闪烁体和光电探测器之间交互作用的影响。 例如，通常选择给定探测器系统中使用的闪烁体和光电探测器，使得光电 探测器对于闪烁体发射的波长(一个或多个)的光子较为敏感。不过，将 要认识到，可用的闪烁体材料和光电探测器的相对性能特性可能对于给定 应用而言不到最佳性能。

闪烁探测器获得广泛接受的一种应用是在正电子发射计算机断层摄影 (PET)系统中。例如，在医学中，医学专业人士在疾病诊断和治疗方面使 用来自PET扫描的信息。实际上，已经使PET扫描仪对诸如癌症和心脏病 的疾病诊断和治疗以及诸如分子成像和治疗的紧急领域中做出重要贡献， 且预计其继续会做出重要贡献。

在PET系统中，使用探测器探测引入患者解剖体内的放射性示踪剂衰 变导致的正电子湮没的符合511千电子伏(keV)γ射线特征。PET系统 常规上使用与诸如光电倍增管(PMT)的光电探测器光学连通的诸如锗酸 铋(BGO)或铊激活碘化钠(NaI：T1)的闪烁体。使用扫描期间探测到的 来自很多次湮没的信息来产生表示相关病理的图像。

近来，已经有了相对较快的闪烁体，例如铈激活的氧正硅酸镥(LSO) 和氧正硅酸镥钇(LYSO)。这些闪烁体通常具有大约30到70纳秒(ns) 量级的闪烁衰变时间，被用在飞行时间PET扫描仪中，测量符合511keV γ 射线的到达时间差异。再将这一额外的飞行信息时间用于估计各种正电子 湮没沿沿其相应的符合线的位置。可以将飞行时间扫描仪提供的额外位置 信息用于针对给定成像时间或示踪剂剂量产生质量相对较高的图像。

虽然如此，仍然有改进的空间。对于飞行时间PET扫描仪而言或在其 他飞行时间探测系统中，例如，常常希望提高飞行时间测量的精度。在对 计数速率敏感的应用中，在很多情况下可以使用相对更快的探测器来提高 最大计数速率。在其他情况下，可能希望改善闪烁体和光电探测器之间的 交互，或者在选择闪烁体和/或光电探测器方面提供额外的灵活性。

本申请的各个方面解决了这些问题和其他问题。

根据一个方面，一种设备包括闪烁体，所述闪烁体响应于接收的辐射 产生光子；波长移动器，所述波长移动器具有从闪烁体接收光子的第一主 表面。波长移动器产生波长比所接收光子相对更长的光子。该设备还包括 与波长移动器可操作地连通的波长选择性干涉滤波器以及与波长移动器的 第二主表面光学连通的光电探测器。光电探测器产生表示波长移动器产生 的光子的电信号。

根据另一方面，一种方法包括响应于接收的电离辐射产生第一光子； 响应于所述第一光子产生经波长移动的光子；沿所述波长移动器的方向反 射第一光子和经波长移动的光子中的至少一种；以及产生表示所述经波长 移动的光子的电信号。

根据另一方面，一种设备包括闪烁体，其具有少于大约20到25ns的发 光衰变时间；光电探测器；以及在光学上设置在闪烁体和光电探测器之间 的光谱匹配器。光谱匹配器减小闪烁体产生的光子和光电探测器的光谱灵 敏度之间的光谱失配。

在阅读并理解以下详细说明的基础上，本领域的普通技术人员将会理 解本发明的其他方面。

本发明可以具体化成各种组件和组件布置以及各种步骤和步骤的布 置。附图仅用于例示优选实施例，不应视为限制本发明。

图1是辐射探测器的截面图；

图2示出了辐射探测器；

图3示出了正电子发射断层摄影设备。