[实用新型]一种阵列晶体模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及正电子发射断层成像设备领域，尤其涉及一种阵列晶体模块。

背景技术

闪烁晶体是能够将X射线粒子、γ射线粒子转换成可见光光子的物质，常见的有BGO、NaI(T1)、CsI(T1)、LSO/LYSO、PWO等，它们通常具有对放射线吸收能力强、光输出量较大、输出光子数与所吸收的射线能量成线性关系等特性。

闪烁晶体常与光电转换器件组成探测器，应用于核医学、环境监测、海关安检，地质勘探等领域。这种探测器中，闪烁晶体吸收射线能量，并产生与该能量对应的一定数量的可见光光子，光电器件用于接受该批次光子并转换成电信号，后续电路通过对电信号的分析获取射线的能量、时间等信息。电信号的信噪比与光电器件接受到的光子数直接相关，也直接影响了探测器的性能。这类探测器在设计希望能够将闪烁晶体中所形成的光子都接受并转换为电信号，以提高探测器的性能。

在正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography，简称PET）中，更多的闪烁晶体输出光进入光电器件中，能够提高系统对γ光子能量信息的获取精度，从而提高成像质量。因此，寻求使闪烁晶体输出光尽可能进入光电器件的方法或者探测结构，对于提升PET系统性能有重要意义。

针对实际应用，光电转换器通常排布在一起，构成大探测面积的阵列光电转换面，目前常见的有硅光电倍增器、雪崩光电二极管、光电倍增器等。这类光电器件，光电接受面相对于整体表面要小，在构成阵列光电转换面时，探测面中存在光电探测死区，使得光电探测面不连续，部分区域无法接受光子。例如，图1中一3x3mm²有效工作区域100的硅光电倍增器，其整体封装表面200通常达到4x4mm²。当使用这一光电器件组成光电转换阵列时，所形成的阵列光电探测面是不连续的，之间隔有封装死区。因此，在设计针对此类光电转换阵列的探测器结构时，如果采用单个晶体对多个光电器件的耦合方式，会导致晶体条中形成的部分可见光光子到达封装死区而无法形成有效的电信号，进而带来探测器性能的下降。

有鉴于此，实际应用中通常将晶体条与光电器件一对一耦合，并排列构成阵列，通过检测光电器件的输出信号实现高能粒子的相关信息的获取。目前，针对上述使用情况阵列晶体的构成方式主要分为两种：

一种是采用与光电器件封装尺寸一致的晶体条构成阵列晶体。如图2所示，该阵列晶体中单根晶体条300的尺寸与单个光电器件400的整体尺寸保持一致，设有有效探测区域500。这种晶体忽略了光电探测器的探测死区，使得晶体中所形成的部分光子无法被光电器件所接受，性能有所下降。但这种探测器因晶体条与晶体条之间的间隙较小，用于探测高能粒子的闪烁晶体的体积较大，探测效率高。

另一种是使用与光电器件600的有效探测区域700相同尺寸的晶体条800耦合方式，如图3所示。该方式下晶体条的光输出面与光电器件有效探测区域700完美耦合，不存在光电器件探测死区带来的性能下降的问题。但晶体条与晶体条之间的间隔较大，用于探测高能粒子的闪烁晶体的体积较小，探测效率低。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的阵列晶体模块，以克服上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能在保证探测效率的前提下有效解决晶体光输出损失问题的阵列晶体模块。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种阵列晶体模块，用以与光电器件耦合，所述阵列晶体模块包括若干单元晶体条，所述阵列晶体模块的外观立体形状为锥形台或者为一多边体与锥形台的结合，所述锥形台用以与光电器件耦合，所述相邻两个单元晶体条的锥形台之间形成开口朝向光电器件的倒“V”型，所述锥形台包括与光电器件耦合的第一底面以及与第一底面相对的第一顶面，所述第一底面的面积小于第一顶面的面积。

优选的，在上述阵列晶体模块中，所述多边体为直四棱柱或六棱柱或三棱柱。

优选的，在上述阵列晶体模块中，当所述各单元晶体条的外观立体形状仅为锥形台时，所述第一顶面与第一底面相互平行。

优选的，在上述阵列晶体模块中，当所述各单元晶体条的外观立体形状为多边体与锥形台的结合时，所述多边体与锥形台为一体式结构。

优选的，在上述阵列晶体模块中，当所述各单元晶体条的外观立体形状为多边体与锥形台的结合时，所述单元晶体条由多边体晶体条与锥形台晶体条耦合而成。