專利名稱：錐形光導模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光導模塊的設計，主要應用于影像核醫學診斷、高能粒子探測等領域。
背景技術：
光導是指一種能夠把可見光光子從光子產生或到達的位置高質量的導向到需要接收光子的位置或部件的結構件。由于光導的導光能力非常強，能同時傳播大量信息，常用于光纜通訊、醫療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等許多方面。在γ相機、正電子發射斷層成像(Positron Emission Tomography，以下簡稱 PET)和計算機斷層成像(Computed Tomography,以下簡稱CT)等的關鍵部件中，通常希望采用大接收面積的閃爍晶體模塊來擴大閃爍晶體阻滯高能粒子的范圍，以增加單位時間內其接收的高能粒子數目，提高系統靈敏度，并減小數據采集缺失角度，提高圖像重建質量 (Sara St James, Yongfeng Yang, Spencer L Bowenj Jinyi Qi and Simon R Cherry, "Simulation study of spatial resolution and sensitivity for the tapered depth of interaction PET detectors for small animal imaging, ，， Physics in Medicine and Biology, vol. 55，pp. N63-N74, 2010)。然而，當閃爍晶體模塊與光電轉換器件耦合面的面積大于光電轉換器件有效探測面積時，部分閃爍晶體模塊由于與光電轉換器件的非有效探測面積耦合，使得其輸出的光信號不能有效地被光電轉換器件接收，造成數據采集缺失， 會降低系統靈敏度，并使得重建圖像的質量下降。為了解決該問題，通常利用光導纖維或者光錐將閃爍晶體模塊與光電轉換器件耦合，使得所有閃爍晶體模塊的輸出光信號能夠傳輸到光電轉換器件的有效探測面上。然而， 由于玻璃纖維過細，在與閃爍晶體耦合的時候，很多光子無法有效的進入玻璃纖維內；而且進入玻璃纖維內的光子也由于玻璃纖維過細，而在其中進行多次反射或折射而損失；同時， 高傳輸率的玻璃纖維造價過高，這些都限制了由玻璃纖維構成的光導無法在醫療儀器中應用。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種錐形光導模塊，該錐形光導模塊能夠有效解決大尺寸晶體模塊與光電轉換器件直接耦合所存在的數據采集缺失問題，從而提高系統靈敏度和圖像重建質量。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種錐形光導模塊，所述光導模塊外觀立體形狀為錐形臺，錐形臺的頂面與底面相互平行，頂面為矩形，頂面面積大于底面面積；在平行于頂面的橫截面上，所述光導模塊由陣列的mXn個玻璃條拼接粘合構成，其中，m為頂面長度方向的玻璃條個數，m大于或等于l，m為整數，η為頂面寬度方向的玻璃條個數，η大于或等于1，η為整數，m和η不同時為1，每個玻璃條的頂面與構成光導模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。[0007]進一步地，所述錐形臺的底面為矩形；在構成錐形光導模塊的mXn個玻璃條中， 每個玻璃條的頂面和底面均為矩形，且每個玻璃條的底面與構成錐形光導模塊的錐形臺的底面在同一平面上。再進一步地，所述玻璃條之間的頂面長度相等，頂面寬度相等，玻璃條之間的底面長度相等，底面寬度相等。再進一步地，所述玻璃條中間的sXt個玻璃條的底面長度等于頂面長度，底面寬度等于頂面寬度，s為頂面長度方向的玻璃條個數，s大于或等于1，同時小于或等于m，s為整數，t為頂面寬度方向的玻璃條個數，t大于或等于1，同時小于或等于n，t為整數，且s 和t不同時等于各自方向上玻璃條個數的最大值。再進一步地，在構成錐形光導模塊的頂面長度或/和頂面寬度方向上，玻璃條至少存在一對非平行相對側面，每一對非平行相對側面在空間形成夾角，玻璃條之間在同一方向上的夾角相等。更進一步地，所述錐形臺的底面為圓形、橢圓形，或除矩形外的其它多邊形。由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點和效果本實用新型通過設計一種實現大面積光導與光電轉換器件耦合的錐形光導模塊，能夠在不影響系統的能量分辨率和時間分辨率的情況下，提高醫學成像系統的靈敏度，減小數據采集缺失問題，提高系統的成像質量；該錐形光導模塊加工方法操作簡單、易實現，能夠高精度、準確地切割、加工獲得錐形光導模塊。
圖1為本實用新型錐形光導模塊形狀示意圖；圖2為本實用新型錐形光導模塊設計定義圖示；圖3為本實用新型錐形光導模塊的加工方法流程圖；圖4為本實用新型錐形光導模塊示意圖一；圖5為本實用新型錐形光導模塊示意圖二 ；圖6為本實用新型錐形光導模塊的加工方法示意圖。圖中，1、最高_A ；2、最高_B ；3、最高_C ；4、最高_D ；5、最高_長度；6、最高_寬度； 7、底部_A;8、底部_B ；9、底部_C;10、底部_D;11、底部_長度；12、底部_寬度；13、高度。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一錐形光導模塊如圖1 (a)所示一種錐形光導模塊，所述錐形光導模塊外觀立體形狀為錐形臺，錐形臺的頂面與底面相互平行，頂面和底面均為矩形，頂面面積大于底面面積。如圖2所示， 定義錐形光導模塊頂面長度為最高_長度5、寬度為最高_寬度6，底面長度為底部_長度 U、寬度為底部_寬度12，頂面與底面間距為高度13，最高_長度5、最高_寬度6、底部_長度11、底部_寬度12以及高度13均大于零。如圖4所示，錐形光導模塊由4X3個玻璃條組成的陣列構成，其中，4為在長度方向的玻璃條個數，3為在寬度方向的玻璃條個數。玻璃條之間拼接粘合構成一個整體，每個玻璃條的頂面和底面與構成錐形光導模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。每個玻璃條的頂面和底面均為矩形，且玻璃條之間的頂面長度相等，頂面寬度相等，玻璃條之間的底面長度相等，底面寬度相等。這樣，每個玻璃條頂面長度為C_ T.lij=最高_長度/m，頂面寬度為C_T_WU=最高_寬度/n，底面長度為C_B_1U=底部_長度/m，底面寬度為C_B_wu=底部_寬度/n，高度為高度，其中，i、j為玻璃條在長度和寬度方向上的序號，i=l，…，4，j=l，…，3。實施例二 錐形光導模塊如圖1 (b)所示一種錐形光導模塊，所述錐形光導模塊外觀立體形狀為錐形臺，錐形臺的頂面與底面相互平行，頂面和底面均為矩形，頂面面積大于底面面積。如圖2所示， 定義錐形光導模塊頂面長度為最高_長度5、寬度為最高_寬度6，底面長度為底部_長度 U、寬度為底部_寬度12，頂面與底面間距為高度13，最高_長度5、最高_寬度6、底部_長度11、底部_寬度12以及高度13均大于零。如圖5所示，錐形光導模塊由12X6個玻璃條組成的陣列構成，其中，12為在長度方向的玻璃條個數，6為在寬度方向的玻璃條個數。玻璃條之間拼接粘合構成一個整體，每個玻璃條的頂面和底面與構成光導模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。中間4X4個玻璃條的底面長度與寬度與其頂面的長度與寬度分別相等。 左側4X6和右側4X6個玻璃條均采用底面長度相等的設計方式。實施例三錐形光導模塊如圖1 (a)、(b)和圖6所示一種錐形光導模塊，所述錐形光導模塊外觀立體形狀為錐形臺，錐形臺的頂面與底面相互平行，頂面和底面均為矩形，頂面面積大于底面面積。 如圖2所示，順時針定義錐形光導模塊頂面四個頂點為最高_A1、最高_B2、最高_C3、最高_ D4，底面對應的四個頂點為底部_A7、底部_B8、底部_C9、底部_D10，其中，頂點最高_乂與底部_X構成錐形光導模塊的一條側棱，X=A, B、C、D，頂點最高_A1、最高_B2所在直線方向為長度方向，頂點最高_B2、最高_C3所在直線方向為寬度方向，錐形光導模塊頂面長度為最高_長度5、寬度為最高_寬度6，底面長度為底部_長度11、寬度為底部_寬度12，頂面與底面間距為高度13，最高_長度5、最高_寬度6、底部_長度11、底部_寬度12、heighl3 均大于零。錐形光導模塊由8X6個玻璃條組成的陣列構成，其中，8為在長度方向的玻璃條個數，6為在寬度方向的玻璃條個數。假定頂點最高_A1、底部_A7、底部_D10、最高_D4構成的錐形光導模塊側面與其相對的由頂點最高_B2、底部_B8、底部_C9、最高_C3構成的錐形光導模塊側面不平行，兩個側面的夾角為40°，每個玻璃條寬度方向上的底面/頂面邊所在的相對側面間的夾角均為5°。頂點最高_々1、底部_A7、底部_B8、最高_B2構成的錐形光導模塊側面與其相對的由頂點最高_D4、底部_D10、底部_C9、最高_C3構成的錐形光導模塊側面成夾角，兩個側面的夾角也為30°，每個玻璃條長度方向上的底面/頂面邊所在的相對側面間的夾角可以均為5°。所述錐形光導模塊的加工方法如下方法一如圖3和圖6所示，所述錐形光導模塊的加工方法包含以下步驟第一步，根據實施例三所述錐形光導模塊的具體尺寸，計算得到錐形光導模塊的非平行相對側面的夾角；并根據錐形光導模塊所含玻璃條的陣列數，計算出每個玻璃條的非平行相對側面的夾角和每個玻璃條的各面尺寸；第二步，對一批玻璃條胚進行加工得到所需的各個玻璃條，具體方法如下( 1)以玻璃條胚一個側面為基面，對其相對側面進行切割，使得該基面與其相對側面的夾角等于第一步中計算出的對應夾角值；(2)將加工得到的玻璃條按次序排成一列，使得相鄰玻璃條基面所在的側面相互耦合，然后對玻璃條列中各個玻璃條基面相鄰的兩個側面進行加工，使得該相對側面的夾角等于第一步中計算出的對應夾角值；；第三步，將第二步加工得到的各玻璃條列按次序組裝成玻璃條陣列，并根據錐形光導模塊的尺寸，對玻璃條陣列頂面和底面進行打磨，使其變成頂面與底面平行的光滑平面，從而獲得所需的錐形光導模塊。圖6由a、b、C、d、e、f六個圖構成，它是錐形光導模塊加工步驟圖，該加工步驟具體針對實施例三。錐形光導模塊中由頂點最高_A1、底部_A7、底部_D10、最高_D4構成的錐形光導模塊側面與其相對的由頂點最高_B2、底部_B8、底部_C9、最高_C3構成的錐形光導模塊的夾角為40°，由頂點最高_A1、底部_A7、底部_B8、最高_B2構成的錐形光導模塊側面與其相對的由頂點最高_C3、底部_C9、底部_D10、最高_D4構成的錐形光導模塊的夾角為 30°，玻璃條陣列數為8X6，則，每個玻璃條在長度方向平面上的夾角為40° /8=5°，在寬度方向平面上的夾角為30° /6=5°，如圖6 (b)所示，對一批玻璃條胚按照此尺寸加工，得到足夠數量的玻璃條；在長度方向上組裝8個已加工的玻璃條，組裝示意圖如圖6 (c)所示的扇形模塊；組裝6個如圖6 (c)所示的扇形模塊，并將這6個扇形模塊在寬度方向進行組裝，組裝示意圖如圖6 (d)所示的玻璃陣列；根據錐形光導模塊的尺寸，對組裝完成的玻璃陣列頂面和底面進行打磨，得到如圖6 (e)所示的錐形光導模塊。方法二如圖1和圖3所示，所述錐形光導模塊的加工加工時，先根據實施例中任意一項的技術方案加工得到底面為矩形的錐形光導模塊，然后通過后期打磨錐形光導模塊的側面獲得底面為圓形，或橢圓形，或除矩形外的其它多邊形的錐形光導模塊。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種錐形光導模塊，其特征在于所述錐形光導模塊外觀立體形狀為錐形臺，錐形臺的頂面與底面相互平行，頂面為矩形，頂面面積大于底面面積；在平行于頂面的橫截面上，所述光導模塊由陣列的mXn個玻璃條拼接粘合構成，其中，m為頂面長度方向的玻璃條個數，m大于或等于1，m為整數，η為頂面寬度方向的玻璃條個數，η大于或等于1，η為整數，m和η不同時為1，每個玻璃條的頂面與構成錐形光導模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。
2.根據權利要求1所述的錐形光導模塊，其特征在于所述錐形臺的底面為矩形；在構成錐形光導模塊的mXn個玻璃條中，每個玻璃條的頂面和底面均為矩形，且每個玻璃條的底面與構成錐形光導模塊的錐形臺的底面在同一平面上。
3.根據權利要求2所述的錐形光導模塊，其特征在于所述玻璃條之間的頂面長度相等，頂面寬度相等，玻璃條之間的底面長度相等，底面寬度相等。
4.根據權利要求2所述的錐形光導模塊，其特征在于所述玻璃條中間的sXt個玻璃條的底面長度等于頂面長度，底面寬度等于頂面寬度，s為頂面長度方向的玻璃條個數，s大于或等于1，同時小于或等于m，s為整數，t為頂面寬度方向的玻璃條個數，t大于或等于1，同時小于或等于n，t為整數，且s和t不同時等于各自方向上玻璃條個數的最大值。
5.根據權利要求2所述的錐形光導模塊，其特征在于在構成錐形光導模塊的頂面長度或/和頂面寬度方向上，玻璃條至少存在一對非平行相對側面，每一對非平行相對側面在空間形成夾角，玻璃條之間在同一方向上的夾角相等。
6.根據權利要求1所述的錐形光導模塊，其特征在于所述錐形臺的底面為圓形、橢圓形，或除矩形外的其它多邊形。
專利摘要本實用新型涉及一種錐形光導模塊，所述光導模塊外觀立體形狀為錐形臺，錐形臺的頂面與底面相互平行，頂面為矩形，頂面面積大于底面面積。所述光導模塊由m×n個玻璃條拼接粘合構成。本實用新型通過設計一種實現大面積閃爍晶體與光電轉換器件耦合的錐形光導模塊，能夠有效提高醫學成像系統的靈敏度，減小數據采集缺失問題，提高系統的成像質量。
文檔編號G02B6/00GK202330755SQ20112038162
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者劉晶晶, 朱俊, 王璐瑤, 謝慶國 申請人:武漢舊邦科技有限公司