[发明专利]石榴石闪烁体组分

说明书

本发明涉及由化学式(Lu_yGd_3‑y)(Ga_xAl_5‑x)O₁₂:Ce表示的陶瓷或多晶石榴石组分，其中，y＝1±0.5；其中，x＝3±0.25；并且其中，Ce在0.01mol％到0.7mol％的范围中。闪烁体组分应用于对电离辐射的灵敏的探测，并且例如可以被用在PET成像领域中对伽马光子的探测。

技术领域

本发明涉及用于在对电离辐射的探测中使用的石榴石闪烁体组分。本发明尤其应用于对伽马光子的探测并且可以在PET成像的领域中使用。

背景技术

在对电离辐射的探测中使用的闪烁体组分通过生成闪烁光的脉冲来对高能光子的接收做出响应。高能光子例如可以是X射线或伽马光子，并且所得到的光脉冲通常包括波长在红外到紫外光谱范围中的多个光学光子。闪烁光脉冲通常使用光学探测器来探测，光学探测器在其输出部生成电脉冲，所述电脉冲随后可以由电子电路进行处理。总体上，光学耦合到光学探测器的闪烁体组分可以被配置成接收来自例如PET或SPECT成像系统的成像区域的高能光子，其中光学探测器在本文中被称为电离辐射探测器。在这样的成像系统中，接收到的高能光子提供数据，以供随后重建成指示成像区域中的辐射衰减事件的图像。电离辐射探测器可以类似地用于探测穿过CT成像系统的成像区域的高能光子。

用于在这样的电离辐射探测器中使用的闪烁体组分的选择受制于由要在其中使用所述探测器的成像系统所强加的各种约束。PET成像系统可以被认为对这样的闪烁体组分强加了一些最为严格的限制，这归因于需要对每个个体伽马光子的接收精确计时并且需要确定其能量。对每个伽马光子的接收的计时在伽马光子的符合对的识别中是重要的，借助在窄时段内对其的探测，伽马光子的符合对被解释为已经由位于沿在其探测器之间的空间中的线(被称为响应线)上的辐射衰减事件生成。通过舍弃其中伽马光子中的一个已经经历能量改变散射的事件对，每个伽马光子的能量还可以被用于确认伽马光子的时间-符合对是否共享沿响应线的公共原点。每个均具有在预定窄范围之内的能量的伽马光子的符合对被解释为单个辐射衰减事件的产物。每个伽马光子的能量通常通过对光脉冲求积分来确定，或者通过对由每个伽马光子产生的闪烁光子的数量进行计数来确定。

这些要求表明其自身需要闪烁体组分具有高的光输出和短的衰减时间。高的光输出改善在光学探测器的输出部处的信噪比，并且短的衰减时间对于防止积聚是重要的。当来自伽马光子的闪烁光脉冲在时间上与由先前接收的伽马光子生成的闪烁光脉冲交叠时发生积聚。积聚使伽马光子探测器的计时精度以及确定每个伽马光子的能量的能力两者都降低。

闪烁体组分的光输出，以光子每MeV为单位，是对响应于接收到的高能光子产生的闪烁光子的数量的度量。高的光输出是通过使用具有强的光峰吸收的闪烁体组分来实现的。闪烁体组分的衰减时间通常是通过用两个时间常量来对闪烁光脉冲的衰减进行拟合来确定的。伴随有在初级衰减时段外推到无穷期间发射的总闪烁光的百分比的初级衰减常量对初始衰减进行建模，并且这跟随有次级衰减常量，次级衰减常量类似地伴随有在次级衰减时段外推到无穷期间发射的总闪烁光的百分比。因此，光输出，以及衰减时间，包括其初级和次级分量，是影响闪烁体组分的灵敏度的两个参数。

PET成像系统通常包括成像区域，围绕所述成像区域设置多个电离辐射探测器，或者更具体地，设置多个伽马辐射探测器，其结合计时电路被配置为对伽马光子的接收进行计时。伽马光子可以跟随在成像区域之内的放射性示踪剂的衰减而产生。在通常相对于彼此+/-3ns的时段内探测到的伽马光子对被认为是符合的，并且被解释为已经沿着在其两个伽马辐射探测器之间的响应线(LOR)生成。随后，多条响应线被用作数据而输入到重建处理器中，所述重建处理器执行重建算法以重建指示成像区域之内的放射性示踪剂分布的图像。