[发明专利]一种复合晶体、伽玛射线探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测成像技术领域，涉及一种探测器，尤其涉及一种复合晶体、伽玛射线探测器及其制备方法。

背景技术

传统的伽玛射线探测器通常以一种闪烁晶体作为探测材料，以光电倍增管等光电转化器件作为信号放大器，统称为闪烁探测器。当伽玛射线入射到闪烁晶体内并被闪烁晶体吸收时，闪烁晶体会释放出极其微弱的闪烁光。在可见光区或紫外光区的闪烁光通过光收集部件(即光导)能尽量多地射到光电倍增管的光敏层上进行光电转换，并经多级放大后最终在输出端形成电脉冲信号。通过检测电脉冲信号即可获得伽玛射线的全部信息。这种传统的闪烁探测器具有高效率、高信噪比和响应时间快等特点，被广泛应用于高能物理、宇宙射线探测及核医学的研究中，是当今辐射探测技术领域中不可或缺的手段。

传统的探测器需要使用独立的光导材料将闪烁晶体阵列和光电倍增管耦合在一起，如图1a所示：在制作传统探测器时，首先将单根的闪烁晶体组装成一个规整的闪烁晶体阵列1，单根晶体与单根晶体之间用反光材料进行填充，然后用特别的光耦合剂与一整块尺寸合适，一定厚度并且透光性能优异的大块光导片2粘贴，最后在光导片的出光面与光电倍增管3(PMT)进行粘贴，这样就完成了闪烁晶体与光电倍增管的耦合，加上处理光电倍增管信号的相关电路即形成了完整的伽玛射线探测器。这种耦合方法在工艺实现上较为简单，但是由于光导片的分光作用有限，导致探测器空间分辨率不高。

为了提高传统探测器的分辨率，一些探测器选用了较为复杂的指状刻槽光导片，如图1b所示。在制作指状刻槽光导片2’时需要达到三个要求：1)刻槽位置精确，即槽的位置与晶体阵列中的反光层材料位置一致；2)每一条槽要选择合适的深度以实现闪烁光的智能分光；3)每一条刻槽都要求完整，即不能在刻槽时产生崩边和裂痕，并在槽内填充反光材料。实现闪烁晶体阵列和指状刻槽光导片粘贴无偏差对接要求晶体阵列的组装和刻槽的切割非常精确，增加了工艺上的难度。这种耦合方法增加了光导的分光作用，但是工艺实现较难。

另外还有一些探测器利用闪烁晶体本身作为光导，如图1c所示的指状刻槽的闪烁晶体阵列1’。这种探测器具有很强的分光能力，同时也不存在图1b中的对位问题，但在该类探测器中，闪烁晶体底部区域分光受到限制，进而造成探测器整体分辨率下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合晶体及其制备方法，该复合晶体在保持工艺简单的同时又可以提高了光导的分光能力；

此外，本发明还提供一种伽玛射线探测器及其制备方法，该伽玛射线探测器具有极高的工艺稳定性，且实现了闪烁光在光导内部的智能化引导。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种复合晶体，包括闪烁晶体和光导材料，闪烁晶体和光导材料之间通过胶合剂粘贴在一起，且闪烁晶体和光导材料的位置对准不偏离。所述胶合剂为光学水泥。

一种复合晶体的制备方法，包括以下步骤：

步骤A1，清洗闪烁晶体和光导材料，确保表面洁净；

步骤A2，用胶合剂将闪烁晶体和光导材料胶合在一起，胶合时要确保胶合处无气泡，并且闪烁晶体和光导材料的位置对准不偏离；所述胶合剂为光学水泥；

步骤A3，根据胶合剂的固化特性，选择合适的固化条件，对胶合的闪烁晶体和光导材料进行固化处理，形成复合晶体。

一种由复合晶体制作的伽玛射线探测器，所述伽玛射线探测器包括复合晶体阵列和光电倍增管；所述复合晶体阵列通过光耦合剂与光电倍增管耦合在一起；所述复合晶体阵列包括多个单根复合晶体，所述单根复合晶体之间填充有长短不一的反光层；所述单根复合晶体通过切磨抛处理复合晶体获得。所述复合晶体包括闪烁晶体和光导材料，闪烁晶体和光导材料之间通过胶合剂粘贴在一起，且闪烁晶体和光导材料的位置对准不偏离。所述胶合剂为光学水泥。

一种伽玛射线探测器的制备方法，包括以下步骤：

步骤B1，清洗闪烁晶体和光导材料，确保表面洁净；

步骤B2，用胶合剂将闪烁晶体和光导材料胶合在一起，胶合时要确保胶合处无气泡，并且闪烁晶体和光导材料的位置对准不偏离；所述胶合剂为光学水泥；

步骤B3，根据胶合剂的固化特性，选择合适的固化条件，对胶合的闪烁晶体和光导材料进行固化处理，形成复合晶体；

步骤B4，将复合晶体切割成合适尺寸的单根复合晶体；

步骤B5，在单根的复合晶体之间加入长短不一的反光层，形成复合晶体阵列；

步骤B6，将复合晶体阵列通过光耦合剂和光电倍增管耦合。