[发明专利]双端读出探测器的作用深度定位分辨率快速确定方法

说明书

本发明公开了一种双端读出探测器的作用深度定位分辨率的快速确定方法，利用非准直源照射探测器并采集一定数目的伽马光子事件，记录每一个伽马光子事件的晶体两端光电转换器件的输出，计算两端光电转换器件输出信号差异的统计分布，提取该统计分布的两个边界位置，利用非准直源测量数据测量探测器模块对对应能量射线源的能量分辨率，结合作用深度定位分辨率与上述参数之间的关系，快速计算出探测器模块的作用深度定位分辨率。与现有技术相比，本发明不依赖准直伽马源，将作用深度定位分辨率的相关因素表征为两端光电转换器件的输出差异的统计展宽程度，并最终与探测器模块对对应能量的伽马射线的能量分辨率建立相关关系，快速确定双端读出探测器的作用深度定位分辨率。

技术领域

本发明属于晶体探测器中物理参数的测定技术领域，具体而言，本发明涉及一种双端读出探测器的作用深度定位分辨率的快速确定方法。

背景技术

当前，射线作用深度(Depth-of-Interaction,DOI)探测器(DOI探测器)对于提升伽马成像系统的成像性能具有重要意义。例如在正电子发射断层扫描仪(PositronEmission Tomography,PET)中，利用射线作用深度探测器可以有效地降低视差效应(Parallax Effect)的影响，进而提高伽马成像系统的空间分辨率。在康普顿相机成像系统中，利用射线作用深度探测器可以提高获得的康普顿散射光子的散射方向的精度进而提升伽马源的方向定位信息的精确性。

在射线作用深度探测器中，双端读出晶体探测器是最重要的一种之一，其核心思想是伽马光子入射在闪烁晶体内沉积能量，产生闪烁光子，闪烁光子在晶体内部输运，最终到达晶体两端的光电转换器件，被转换为电信号输出。利用两端光电转换器件输出信号幅度或电流大小的差异获取伽马光子在晶体内的作用深度位置信息。其中，双端读出晶体探测器的作用深度定位分辨率很大程度上取决于射线作用于晶体不同深度位置处时晶体两端的光电转换器件的输出信号的差异程度，本质上该差异程度由闪烁光子在晶体内的输运过程决定，因此探测器的作用深度定位分辨率与晶体探测器中闪烁晶体的尺寸、表面处理方式(晶体侧表面的打磨程度(粗糙或者光滑程度)以及晶体侧表面的反射膜等)和光产额息息相关。

通常的双端读出晶体探测器从晶体两端读出信号，利用两端读出信号大小的差异来计算伽马光子在晶体内的作用深度信息，从而实现伽马光子的三维作用位置信息的获取。其构成例如是由像素化的LYSO晶体阵列在两端耦合SiPM阵列组成的双端读出晶体探测器。

对于双端输出探测器而言，作用深度定位分辨率是评估双端输出探测器设计方案优劣的关键评判指标之一。在实际的探测器方案设计优化中，往往需要快速测量探测器的作用深度定位分辨率以定量评判不同探测器的设计方案的优劣。但是，在现有的技术方案中，通常采用准直的伽马放射源照射探测器的一系列的深度位置同时记录两端光电转换器件的输出响应，进而获取作用深度位置随两端光电转换器件的输出响应的相关关系，基于该相关关系进一步根据不同作用深度位置处的两端的光电转换器件的输出响应的展宽程度定量评估探测器模块的作用深度定位分辨率。其中，现有利用准直源照射测试DOI分辨率的大致步骤如下：

1.用准直源去照射晶体探测器的一系列不同深度位置，获取在给定的深度位置处的探测器两端的输出响应S1和S2；

2.利用通过所测量的一系列的DOI位置的数据，利用线性拟合获取k和c的值，计算在每一个位置处的的展宽程度(即分布曲线的半高宽)，与k值相乘获取DOI分辨率的值。

由于需要用到准直放射源，作用深度定位分辨率的测量过程繁琐且耗时，不能快速给出不同双端读出探测器模块设计方案的优劣评判，而且容易引入准直误差而影响所计算的作用深度定位分辨率的精度。

发明内容