一種光導及其制備方法、輻射探測器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種光導及其制備方法、輻射探測器，所述光導包括：入光面與出光面平行，所述入光面與探測器晶體陣列的出光面尺寸相等，所述出光面與探測器多個光電轉換器的面積和的尺寸相等；光導的所有表面都做了表面處理，光導上設置有填充了預設反光介質的多個切縫，所述切縫以光導入光面與出光面的中垂線為軸對稱分布，所述切縫將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，切縫處理后的光導將閃爍晶體輸出至光導的可見光在光信號傳輸的方向上，限制在一定的區域內，光導可以將閃爍晶體輸出的可見光精確的分光至探測器中的多個光電轉換器的有效接收區域內，減少入射到光電轉換器的器壁上的可見光，提高了探測器的分辨率。
【專利說明】一種光導及其制備方法、輻射探測器
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學探測【技術領域】，特別是涉及一種光導及其制備方法、輻射探測器。
【背景技術】
[0002]正電子發射型斷層顯像-計算機斷層掃描(Positron EmissionTomography-Computed Tomography, PET-CT)設備以及單光子發射計算機斷層成像(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT)設備都是當今典型的醫學影像設備。其中，探測器作為PET-CT或SPECT的核心部件，主要用于探測放射性核素衰變過程中所釋放出的正電子與電子湮滅后所產生的Y光子。
[0003]探測器主要包括閃爍晶體以及光電轉換器。閃爍晶體可以是單獨的大塊晶體，也可以是多個小塊晶格所組成的晶體陣列，主要用于將Y光子轉換成可見光。光電轉換器可以是光電倍增管或光電二極管等，主要用于將可見光轉換成電信號。PET-CT設備的工作原理:放射性核素衰變過程中釋放出正電子，正電子與電子湮滅產生一對能量相等并且方向相反的Y光子，Y光子進入閃爍晶體后，會使閃爍晶體發生電離，激發出可見光，投射到四個光電轉換器上的可見光轉換成電信號輸出。每個光電轉換器上所產生的電信號的強度與其所接收到的可見光的強度成正比，根據各個光電轉換器所輸出的電信號的強度獲得Y光子的能量以及Y光子入射到閃爍晶體的位置。
[0004]Y光子入射到閃爍晶體激發出可見光，可見光投射到四個光電轉換器上，當激發出的可見光光子精確的投射到四個光電轉換器時，各個光電轉換器所輸出的電信號可以精確反映光電轉換器應該接收到的可見光光子的數量，則探測器的分辨率就高。
[0005]現有的探測器中，閃爍晶體和光電轉換器直接耦合，閃爍晶體可見光的輸出面與光電轉換器可見光的接收面的面積相同。由于光電轉換器的器壁無法接收可見光的光子，從閃爍晶體投射到各個光電轉換器的器壁可見光的光子無法被接收，各個光電轉換器的有效受光區域受限，光電轉換器可接收到的可見光的光子減少，光電轉換器輸出的電信號減弱，所得的Y光子的能量以及Y光子入射到閃爍晶體的位置不精確，導致探測器的分辨率降低。
[0006]目前，本領域常用的提高探測器分辨率的方法是減小閃爍晶體的尺寸，閃爍晶體減少，生成可見光的閃爍晶體的最小晶格變小，會使閃爍晶體內各個晶格所激發的可見光產生串擾，增大了閃爍晶體分光的復雜度；并且，減小閃爍晶體的尺寸，會導致與原有閃爍晶體相比，減小尺寸的閃爍晶體邊緣位置激發的可見光會減弱，也會導致降低探測器分辨率。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明提供了一種光導及其制備方法、輻射探測器，無需減小閃爍晶體的尺寸即可提高探測器的分辨率。
[0008]一種用于輻射探測器的光導，所述光導包括:
[0009]入光面與出光面平行，所述入光面與探測器晶體陣列的出光面尺寸相等，所述出光面與探測器多個光電轉換器的面積和的尺寸相等；
[0010]光導的所有表面都做了表面處理，光導上設置有填充了預設反光介質的多個切縫，所述切縫以光導入光面與出光面的中垂線為軸對稱分布，所述切縫將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0011]可選的，所述光導還包括:
[0012]光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角為倒角，倒角外表面涂有預設的反光介質，所述倒角將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
[0013]可選的，
[0014]最靠近光導側面的四條切縫的切縫深度與光導的厚度相同，將光導切割為一個中心光導塊，四個邊緣光導塊以及四個頂角光導塊。
[0015]一種光導的制備方法，所述光導用于對探測器中閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，所述方法包括:
[0016]根據閃爍晶體的出光面確定光導入光面的尺寸，根據所有光電轉換器的入光面的和確定光導出光面的尺寸；
[0017]對確定尺寸后的光導的所有表面做表面處理；
[0018]利用光導的折射率以及預設的反光介質的反射率確定光導的分光比率；
[0019]利用所述分光比率確定光導的切縫參數，所述切縫參數包括切縫深度以及每兩條切縫之間的切縫距離；
[0020]利用所述切縫參數對表面處理后的光導進行切縫處理，并在切縫中填充預設的反光介質，使切縫處理后的光導將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0021]可選的，所述方法還包括:
[0022]對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個進行倒角處理，倒角外表面涂有預設的反光介質，使倒角處理后的光導將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
[0023]可選的，所述利用所述分光比率確定光導的切縫參數包括:
[0024]根據閃爍晶體的晶體尺寸、晶體反射率以及晶體折射率建立閃爍晶體模型，根據表面處理后的光導建立光導模型；
[0025]利用分光比率計算理論切縫參數，所述理論切縫參數包括理論切縫深度以及每兩個對稱切縫之間的理論切縫距離；
[0026]調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖；
[0027]獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第一預設值時的備選切縫參數作為切縫參數。
[0028]可選的，所述調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖包括:
[0029]調整理論切縫深度獲得多個備選切縫深度，模擬設置不同備選切縫深度，同一理論切縫距離的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖；
[0030]獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第二預設值時的備選切縫深度作為切縫深度；
[0031]調整理論切縫距離獲得多個備選切縫距離，模擬設置不同備選切縫距離，同一切縫深度的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0032]可選的，所述調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖包括:
[0033]調整理論切縫距離獲得多個備選切縫距離，模擬設置不同備選切縫距離，同一理論切縫深度的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖；
[0034]獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第三預設值時的備選切縫距離作為切縫距離；
[0035]調整理論切縫深度獲得多個備選切縫深度，模擬設置不同備選切縫深度，同一切縫距離的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0036]可選的，所述方法還包括:
[0037]模擬設置不同調制倒角參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖，所述倒角參數包括角度和弧面；
[0038]獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第四預設值時的倒角參數；
[0039]則對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角做倒角處理包括:
[0040]對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角利用所述倒角參數做倒角處理。
[0041]一種輻射探測器，所述探測器包括:
[0042]閃爍晶體、至少四個光電轉換器以及本發明所述的光導；
[0043]所述閃爍晶體為單獨的大塊晶體或由至少兩個小塊晶格所組成的晶體陣列，所述閃爍晶體與光導通過光學耦合介質直接耦合；
[0044]所述光導的入光面與所述閃爍晶體的出光面尺寸相同，所述光導的出光面與所述至少四個光電轉換器的入光面的和的尺寸相同，光導上設置有填充了預設反光介質的切縫；
[0045]所述光導與所述至少四個光電轉換器通過光學耦合介質直接耦合；
[0046]所述閃爍晶體用于激發出可見光，并將激發出的可見光輸出至光導；
[0047]所述光導用于將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光到至少四個光電轉換器；
[0048]至少四個光電轉換器，用于將所接收到的可見光轉換成電信號輸出。
[0049]由上述內容可知，本發明有如下有益效果:
[0050]本發明提供了一種光導及其制備方法、輻射探測器，所述光導包括:入光面與出光面平行，所述入光面與探測器晶體陣列的出光面尺寸相等，所述出光面與探測器多個光電轉換器的面積和的尺寸相等；光導的所有表面都做了表面處理，光導上設置有填充了預設反光介質的多個切縫，所述切縫以光導入光面與出光面的中垂線為軸對稱分布，所述切縫將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，切縫處理后的光導將閃爍晶體輸出至光導的可見光在光信號傳輸的方向上，限制在一定的區域內，光導可以將閃爍晶體輸出的可見光精確的分光至探測器中的多個光電轉換器的有效接收區域內，減少入射到光電轉換器的器壁上的可見光，提高了探測器的分辨率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0052]圖1為本發明一種用于輻射探測器的光導實施例一結構示意圖；
[0053]圖2為本發明光導的入光面二維方向上切縫實例示意圖；
[0054]圖3為本發明光導一維方向上切縫示意圖；
[0055]圖4為本發明一種光導的制備方法實施例二流程圖；
[0056]圖5為本發明一種光導的制備方法實施例三流程圖；
[0057]圖6為本發明一種光導的制備方法實施例四流程圖；
[0058]圖7為本發明不同備選切縫深度下的閃爍晶體位置圖；
[0059]圖8為本發明不同備選切縫距離下的閃爍晶體位置圖；
[0060]圖9為本發明不同倒角參數下的閃爍晶體位置圖；
[0061]圖10為本發明一種輻射探測器實施例四結構示意圖。
【具體實施方式】
[0062]本發明公開了一種光導制備方法和輻射探測器，制備設置有切縫的光導將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，提高探測器的分辨率。
[0063]下面結合附圖對本發明具體實施例進行詳細說明。
[0064]實施例一
[0065]圖1為本發明一種用于輻射探測器的光導實施例一結構示意圖，所述光導包括:
[0066]入光面101與出光面102平行，所述入光面101與探測器晶體陣列的出光面尺寸相等，所述出光面102與探測器多個光電轉換器的面積和的尺寸相等。
[0067]光導的入光面101用于接收探測器的晶體陣列輸出的可見光，將接收到的可見光進行分光后，從出光面102輸出至探測器的多個光電轉換器。光導的入光面101和出光面102的尺寸可以相等，也可以不相等。
[0068]光導的所有表面都做了表面處理，光導上設置有填充了預設反光介質的多個切縫103，所述切縫103以光導入光面與出光面的中垂線為軸對稱分布，所述切縫103將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0069]圖1所示的切縫103 —共有10條，其中過光導上表面和下表面中心點的兩條切縫的切縫深度為0，圖中只畫出其中切縫深度不為O的8條切縫，如圖2和圖3所示，最靠近光導側面的四條切縫的切縫深度與光導的厚度相同，將光導切割為一個中心光導塊201，四個邊緣光導塊202以及四個頂角光導塊203。
[0070]圖2為本發明光導的入光面二維方向上切縫實例示意圖。圖2所示的光導一維方向上的切縫有5條，其中與垂直于光導的入光面和出光面的中垂線重合的切縫的深度為Omm0
[0071]圖3為本發明光導一維方向上切縫示意圖，切縫301的切縫深度為3mm，切縫302的切縫深度為1.263mm，切縫303的切縫深度為0mm，切縫304的切縫深度為1.263mm，切縫305的切縫深度為3mm。切縫303與垂直于光導的入光面和出光面的中垂線重合，切縫301和切縫305以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心對稱分布，切縫302和切縫304以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心對稱分布，切縫301和切縫305的切縫深度相等，切縫302和切縫304的切縫深度相等。切縫301與切縫305的切縫距離為24.6mm,切縫302與切縫304的切縫距離為13.44mm。
[0072]其中，所述表面處理包括毛面處理或拋光處理，還可以對光導的側面涂不透光的介質。
[0073]可選的，所述光導還包括:
[0074]光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角為倒角，倒角外表面涂有預設的反光介質，所述倒角將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
[0075]所述預設反光介質包括聚四氟乙烯反射膜、氧化鎂或氧化鈦。除此以外，還可以采用硫酸鋇或ESR反光膜等其他的反光介質，這里不再一一贅述。
[0076]所述光導的材料包括環氧樹脂、丙烯酸樹脂、硅膠或聚氨酯。除此以外，還可以采用玻璃或聚甲基苯烯酸甲酯等材料，這里不再一一贅述。
[0077]由上述內容可知，本發明有如下有益效果:
[0078]入光面與出光面平行，所述入光面與探測器晶體陣列的出光面尺寸相等，所述出光面與探測器多個光電轉換器的面積和的尺寸相等；光導的所有表面都做了表面處理，光導上設置有填充了預設反光介質的多個切縫，所述切縫以光導入光面與出光面的中垂線為軸對稱分布，所述切縫將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，切縫處理后的光導將閃爍晶體輸出至光導的可見光在光信號傳輸的方向上，限制在一定的區域內，光導可以將閃爍晶體輸出的可見光精確的分光至探測器中的多個光電轉換器的有效接收區域內，減少入射到光電轉換器的器壁上的可見光，提高了探測器的分辨率。
[0079]實施例二
[0080]圖4為本發明一種光導的制備方法實施例二流程圖，所述光導用于對探測器中閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，所述方法包括:
[0081]步驟401:根據閃爍晶體的出光面確定光導入光面的尺寸，根據所有光電轉換器的入光面的和確定光導出光面的尺寸。
[0082]Y光子入射到閃爍晶體后激發出可見光，閃爍晶體將可見光傳輸至光導。可見光在閃爍晶體上射出的面為閃爍晶體的出光面，可見光在光導上入射的面為光導的入光面。閃爍晶體的出光面的尺寸與光導入光面的尺寸相等，這樣可以使從閃爍晶體出射的可見光全部入射到光導內。
[0083]可見光經過光導分光后，傳輸至探測器的多個光電轉換器中。一般情況下，探測器有四個光電轉換器，組成一個2X2的光電轉換器陣列，每個光電轉換器負責接收四分之一個光導出光面射出的可見光。也可以根據實際情況設置2X3或3X3等結構的光電轉換器陣列。光導出光面的尺寸與多個光電轉換器入光面的和的尺寸相等，這樣可以使從光導出射的可見光盡可能的被光電轉換器接收。
[0084]當閃爍晶體的出光面的尺寸與多個光電轉換器入光面的和的尺寸相等時，光導的入光面尺寸與出光面尺寸相等，此時，光導是一個長方體結構；若閃爍晶體出光面的尺寸大于多個光電轉換器入光面的和的尺寸時，光導的入光面尺寸大于出光面尺寸，此時，光導是一個四棱臺。
[0085]舉例說明，當閃爍晶體的尺寸為38mmX38mmX30mm的長方體時,若多個光電轉換器的入光面的和尺寸為38mmX 38mm,則光導的尺寸可以設置為38mmX 38mmX 3mm,光導沿著光傳輸的方向的厚度不用設置很厚，只要滿足對可見光的分光需求即可，以減少可見光在傳輸過程中的光損失，并且節省光導材料。
[0086]步驟402:對確定尺寸后的光導的所有表面做表面處理。
[0087]對光導的所有面的表面做表面處理，為了防止可見光入射到光導的表面發生全反射，一部分可見光無法從光導出射，導致光損失。對光導的所有表面做表面處理后，可見光入射到光導的各個表面為漫反射，從而可以使入射到光導的可見光輸出至光電轉換器。
[0088]步驟403:利用光導的折射率以及預設的反光介質的反射率確定光導的分光比率。
[0089]分光比率與光導的材質以及所采用的分光預設的反光介質的材質有關，光導的材質可以用光導的折射率描述，預設的反光介質的材質可以用預設的反光介質的反射率描述。分光比率用于描述光導對可見光的分光能力。分光比率越精確，則光導對可見光的分光能力越高。
[0090]步驟404:利用所述分光比率確定光導的切縫參數，所述切縫參數包括切縫深度以及每兩條切縫之間的切縫距離。
[0091]可以利用分光比率確定光導沿可見光的傳輸方向上的切縫深度，以及每兩條切縫之間的切縫距離。
[0092]光導上的切縫的個數，在一維方向上一般情況下為單數，其中一條切縫與垂直于光導的入光面和出光面的中垂線重合，其它的切縫以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心兩兩對稱分布。其中，以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心對稱的兩條切縫的切縫深度相同。每兩條切縫之間的切縫距離，一般情況下，指的是以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心對稱的兩條切縫之間的距離。
[0093]距離光導的入光面和出光面的中垂線為中心最遠的兩條對稱的切縫的深度與光導在光傳輸方向上的厚度相等，因此，距離光導的入光面和出光面的中垂線為中心最遠的兩條對稱的切縫將光導切割成9塊。也就是說，切縫至少將光導切割成9塊小光導，每塊小光導的各個表面做表面處理。
[0094]舉例說明:圖2為本發明光導的入光面二維方向上切縫實例示意圖，圖2所示的光導一維方向上的切縫有5條，其中與垂直于光導的入光面和出光面的中垂線重合的切縫的深度為Omm。
[0095]圖3為本發明光導一維方向上切縫示意圖，切縫301的切縫深度為3mm，切縫302的切縫深度為1.263mm，切縫303的切縫深度為0mm，切縫304的切縫深度為1.263mm，切縫305的切縫深度為3mm。切縫303與垂直于光導的入光面和出光面的中垂線重合，切縫301和切縫305以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心對稱分布，切縫302和切縫304以垂直于光導的入光面和出光面的中垂線為中心對稱分布，切縫301和切縫305的切縫深度相等，切縫302和切縫304的切縫深度相等。切縫301與切縫305的切縫距離為24.6mm,切縫302與切縫304的切縫距離為13.44mm。
[0096]利用分光比率確定切縫參數，可以根據分光比率計算出切縫參數，還可以采用模擬等方法對計算得到的切縫參數進一步的調整，得到優化的切縫參數。
[0097]步驟405:利用所述切縫參數對表面處理后的光導進行切縫處理，并在切縫中填充預設的反光介質，使切縫處理后的光導將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0098]利用確定好的切縫參數對光導進行切縫處理，并在切縫中填充預設的反光介質。其中，所述預設的反光介質包括:聚四氟乙烯反射膜、氧化鎂、氧化鈦、雙組份膠或硫酸鋇。這里需要說明的是，反光介質并不僅限于本實施例所給的上述幾種反光介質，還可以是加強鏡面反光膜(Enhanced Specular Reflector, ESR)等其他反光介質,這里不再--贅述。
[0099]進行切縫處理后的光導，可以將閃爍晶體激發出的可見光精確的分光至探測器中的多個光電轉換器。由于切縫中填充了反光介質，從閃爍晶體入射到光導后，會限制在入射位置所在的兩個切縫所限制的區域內進行傳輸，不會被折射或反射到其他的區域內傳輸；而且光導對可見光的分光會使輸出的可見光入射到光電轉換器的有效接收區域內，減少入射到光電轉換器的器壁上的可見光。因此，光導將可見光精確的分光至所應接收的光電轉換器。各個光電轉換器所接收到的可見光的比率精確度提高，可以精確的確定可見光在閃爍晶體所產生的位置，提高探測器的對符合事件的定位精度。
[0100]這里需要說明的是，步驟403和步驟404不限定非要在步驟401和步驟402之后執行，也可以先執行步驟403和步驟404，確定切縫參數，再執行步驟401和402。
[0101]實施例三
[0102]圖5為本發明一種光導的制備方法實施例三流程圖，實施例三與實施例二相比，對光導增加倒角處理，所述方法包括:
[0103]步驟501:根據閃爍晶體的出光面確定光導入光面的尺寸，根據所有光電轉換器的入光面的和確定光導出光面的尺寸。
[0104]所述光導用于對探測器中閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0105]步驟502:對確定尺寸后的光導的所有表面做表面處理。
[0106]步驟503:利用光導的折射率以及預設的反光介質的反射率確定光導的分光比率。
[0107]步驟504:利用所述分光比率確定光導的切縫參數。
[0108]所述切縫參數包括切縫深度以及每兩條切縫之間的切縫距離。
[0109]步驟505:利用所述切縫參數對表面處理后的光導進行切縫處理，并在切縫中填充預設的反光介質。
[0110]切縫處理后的光導將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0111]步驟501至步驟505與實施例二中步驟401至步驟405類似，參考實施例二中的描述，這里不再贅述。
[0112]步驟506:對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個進行倒角處理，倒角外表面涂反光介質。
[0113]進行倒角處理后的光導將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
[0114]對光導側面的四條邊緣線與光導的出光面所成的四個角進行倒角處理，采用預設的倒角參數，所述倒角參數包括倒角角度以及倒角弧面。光導做倒角處理后，可以將傳輸到光導邊角的光反射到光電轉換器的有效接收區域，可以提高邊角位置可見光的有效接收，提高探測精度。光導側面的四條邊緣線與出光面成四個角，可以根據實際需要對其中的任意一個或多個進行倒角處理。其中，倒角可以是圓錐形、三角形或圓弧形。
[0115]這里需要說明的是，步驟506不僅限于在步驟505之后執行，還可以在步驟502之后的任意一個步驟前執行。
[0116]由上述內容可知，本發明還有如下有益效果:
[0117]倒角處理后的光導可以將傳輸到光導邊角的光反射到光電轉換器的有效接收區域，可以提聞邊角位置可見光的有效接收，提聞探測精度。
[0118]實施例四
[0119]圖6為本發明一種光導的制備方法實施例四流程圖，實施例四與實施例二相比，采用模擬的方法利用所述分光比率確定光導的切縫參數，所述方法包括:
[0120]步驟601:根據閃爍晶體的出光面確定光導入光面的尺寸，根據所有光電轉換器的入光面的和確定光導出光面的尺寸。
[0121]步驟602:對確定尺寸后的光導的所有表面做表面處理。
[0122]步驟603:利用光導的折射率以及預設的反光介質的反射率確定光導的分光比率。
[0123]步驟601至步驟603與實施例二類似，參考實施例二的描述，這里不再贅述。
[0124]步驟604:根據閃爍晶體尺寸、晶體反射率以及晶體折射率建立閃爍晶體模型，根據表面處理后的光導建立光導模型。
[0125]根據實際的閃爍晶體的晶體尺寸設置閃爍晶體模型的尺寸，根據閃爍晶體所選擇的材質確定閃爍晶體模型中的晶體反射率以及晶體折射率。根據步驟601確定的光導的尺寸確定光導模型的尺寸，根據光導所選的材質確定光導模型的光導折射率與光導反射率。根據步驟602對光導進行表面處理的【具體實施方式】確定光導模型中的光導面的反射率。
[0126]閃爍晶體模型以及光導模型是根據實際的閃爍晶體以及光導所建立的物理模型。閃爍晶體模型模擬一個閃爍晶體陣列，由NXN個晶格組成，其中，N ^ 2。
[0127]步驟605:利用分光比率計算理論切縫參數。
[0128]所述理論切縫參數包括理論切縫深度以及每兩個對稱切縫之間的理論切縫距離。理論切縫深度是指根據分光比率計算得到的切縫在光的傳輸方向上的深度。理論切縫距離是指根據分光比率計算得到的每兩條對稱的切縫之間的相對距離。
[0129]分光比率可以計算出理論切縫參數，按照理論切縫參數對光導進行切縫處理，可以在一定程度上提聞光電轉換器對可見光的有效接收，在一定范圍內提聞探測器的探測精度。因此，需要根據所建立的閃爍晶體模型以及光導模型對理論切縫參數進行調整。
[0130]步驟606:調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0131]所述調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數有兩種可能的實施方式:
[0132]第一種可能的實施方式，先調整理論切縫深度，再調整理論切縫距離:
[0133]調整理論切縫深度獲得多個備選切縫深度，模擬設置不同備選切縫深度，同一理論切縫距離的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0134]先調整理論切縫深度，理論切縫距離不變，當模擬出的閃爍晶體的位置圖中，兩列晶格的距離比較近時，將兩列晶格對應的切縫調淺；相應的，兩列晶格的距離較遠時，將兩列晶格對應的切縫調深。
[0135]獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第二預設值時的備選切縫深度作為切縫深度。
[0136]閃爍晶體位置圖的位置解碼精度用于描述閃爍晶體位置圖的清晰度，技術人員可以根據實際情況具體設置第二預設閾值，按照實際需要選取閃爍晶體位置圖的清晰度高的即可。如圖7 (a)和圖7 (b)所示，不同備選切縫深度下的閃爍晶體位置圖，選取圖7 (b)的備選切縫深度作為切縫深度。
[0137]調整理論切縫距離獲得多個備選切縫距離，模擬設置不同備選切縫距離，同一切縫深度的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0138]確定好切縫深度后，保持切縫深度不變，調整理論切縫距離，兩列晶格的距離比較近時，調整兩列晶格對應的切縫遠離光導的中垂線；相應的，兩列晶格的距離較遠時，調整兩列晶格對應的切縫靠近光導的中垂線。
[0139]第二種可能的實施方式，先調整理論切縫距離，再調整理論切縫深度:
[0140]調整理論切縫距離獲得多個備選切縫距離，模擬設置不同備選切縫距離，同一理論切縫深度的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0141]先調整理論切縫距離，保持理論切縫深度不變，調整方法與第一種可能的實施方式類似，這里不再贅述。
[0142]獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第三預設值時的備選切縫距離作為切縫距離。
[0143]閃爍晶體位置圖的位置解碼精度用于描述閃爍晶體位置圖的清晰度，技術人員可以根據實際情況具體設置第三預設閾值，按照實際需要選取閃爍晶體位置圖的清晰度高的即可。如圖8 (a)和圖8 (b)所示，不同備選切縫距離下的閃爍晶體位置圖，選取圖8 (b)的備選切縫距離作為切縫距離。
[0144]調整理論切縫深度獲得多個備選切縫深度，模擬設置不同備選切縫深度，同一切縫距離的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
[0145]確定好切縫距離后，保持切縫距離不變，調整理論切縫深度，調整方法與第一種可能的實施方式類似，這里不再贅述。
[0146]步驟607:獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第一預設值時的備選切縫參數作為切縫參數。
[0147]閃爍晶體位置圖的位置解碼精度用于描述閃爍晶體位置圖的清晰度，技術人員可以根據實際情況具體設置第一預設閾值，按照實際需要選取閃爍晶體位置圖的清晰度高的即可，以所選取的閃爍晶體位置圖對應的備選切縫參數作為切縫參數。
[0148]步驟608:模擬設置不同調制倒角參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖，所述倒角參數包括角度和弧面，獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第四預設值時的倒角參數。
[0149]閃爍晶體位置圖的位置解碼精度用于描述閃爍晶體位置圖的清晰度，技術人員可以根據實際情況具體設置第四預設閾值，按照實際需要選取閃爍晶體位置圖的清晰度高的即可，獲取所選取的閃爍晶體位置圖對應的倒角參數。如圖9 (a)和圖9 (b)所示,不同倒角參數下的閃爍晶體位置圖，選取圖9 (b)所對應的倒角參數。
[0150]這里需要說明的是，步驟603至步驟608也可以在步驟601或步驟602之前執行，不僅限于在步驟602之后執行，并且，步驟608可以在步驟605之前執行，并不僅限于在步驟607之后執行。可選的，步驟608也可以選擇不執行。
[0151]步驟609:利用所述切縫參數對表面處理后的光導進行切縫處理，并在切縫中填充預設的反光介質，使切縫處理后的光導將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
[0152]步驟610:對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角利用所述倒角參數做倒角處理，倒角外表面涂反光介質，使倒角處理后的光導將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
[0153]步驟609與步驟610與實施例一類似，參考實施例一的描述，這里不再贅述。
[0154]步驟609和步驟610執行的順序不進行限定，也可以先執行步驟510，在執行步驟609。
[0155]由上述內容可知，本發明還有如下有益效果:
[0156]采用模擬的方法確定光導的切縫參數以及倒角參數，與實驗確定切縫參數以及倒角參數相比，減少了實驗材料的損耗，縮短了研發光導的時間，提高了實現光導的效率。
[0157]實施例五
[0158]圖10為本發明一種輻射探測器實施例五結構示意圖，所述探測器包括:
[0159]一種輻射探測器，其特征在于，所述探測器包括:
[0160]閃爍晶體1001、至少四個光電轉換器1002以及本發明實施例二至實施例四所述的方法制備的光導1003。
[0161]所述閃爍晶體1001為單獨的大塊晶體或由至少兩個小塊晶格所組成的晶體陣列，由至少兩個小塊晶格組成的晶體陣列需要做封裝處理，各個小塊晶格的側面需要涂反光介質。所述閃爍晶體1001與光導1003通過光學稱合介質直接I禹合。
[0162]所述光導1003的入光面與所述閃爍晶體1001的出光面尺寸相同,所述光導1003的出光面與所述至少四個光電轉換器1002的入光面的和的尺寸相同，光導上設置有填充了反光介質的切縫1004。光導1003的入光面與出光面都是四邊形，并且兩個面互相平行。
[0163]所述光導1003與所述至少四個光電轉換器1002通過光學耦合介質直接耦合。
[0164]其中，所述耦合介質包括硅油或環氧樹脂光學用膠。這里需要說明的是，耦合介質并不僅限于本實施例所給的上述幾種耦合介質，還可以是紫外固化光學用膠或硅凝膠等其他耦合介質，這里不再一一贅述。閃爍晶體1001與光導1003之間的耦合介質以及光導1003與光電轉換器之間的耦合介質可以相同，也可以不同。
[0165]所述閃爍晶體1001用于激發出可見光，并將激發出的可見光輸出至光導1003。
[0166]當閃爍晶體1001是NXN的晶體陣列時，閃爍晶體中的每一個晶格的各個表面都進行表面處理，以避免可見光在晶格中發生全反射，造成可見光損失。并且，對每個晶格的可見光傳輸方向的各個表面涂預設的反光介質，以防止各個晶格中所傳輸的可見光產生串擾，影響光導的分光精度。
[0167]所述閃爍晶體的材質包括鍺酸鉍(BGO)，硅酸釔镥(LYSO)，摻鈰硅酸镥(LS0)，硅酸釓(GS0)，碘化鈉(NaI)或(氟化鋇)BaF2。這里需要說明的是，閃爍晶體的材質并不僅限于上述幾種，還可以采用氟化銫(CsF) 等其他材質制備閃爍晶體，這里不再一一贅述。
[0168]所述光導1003用于將閃爍晶體1001所激發出的可見光分別分光到至少四個光電轉換器1002。
[0169]所述光導1003是利用實施例一至實施例三中所述的方法所制備的光導，光導1003上有利用切縫參數進行切縫處理后的切縫，切縫中填充了預設的反光介質。光導的各個表面進行表面處理，以避免可見光在光導中傳輸發生全反射，造成可見光的損失。其中，光導1003中的切縫，可以先切縫，再向切縫中填充反光材料；也可以是直接采用反光材料對光導進行切縫處理。
[0170]其中，切縫將光導至少分成9塊，I個中心光導塊，4個邊緣光導塊和4個邊角光導塊，中心光導塊的尺寸大于其余8個光導塊的尺寸。光導塊的個數小于晶體陣列中晶格的個數，并且每個光導塊的尺寸大于I個晶格的尺寸。
[0171]可選的，光導1003側面與出光面所成的四個角中，其中的任意一個或多個利用倒角參數進行倒角處理，倒角外表面涂有預設的反光介質。所述倒角的形狀包括圓錐形、三角形或圓弧形等。
[0172]其中，所述制備光導的材質包括環氧樹脂、丙烯酸樹脂、硅膠或聚氨酯。這里需要說明的是，制備光導的材質并不僅限于上述幾種材質，還可以采用玻璃或聚甲基苯烯酸甲酯等其他材質制備光導，這里不再一一贅述。
[0173]其中，所述預設的反光介質包括聚四氟乙烯反射膜、氧化鎂、氧化鈦、雙組份膠或硫酸鋇。這里需要說明的是，反光介質并不僅限于本實施例所給的上述幾種反光介質，還可以是加強鏡面反光膜(Enhanced Specular Reflector,ESR)等其他反光介質,這里不再--
贅述。切縫中所填充的預設的反光介質可以相同，也可以不同，可以根據實際情況具體選擇。
[0174]至少四個光電轉換器1002，用于將所接收到的可見光轉換成電信號輸出。
[0175]所述光電轉換器1002包括光電倍增管或發光二極管。這里需要說明的是，光電轉換器1002并不僅限于本實施例所給的上述幾種光電轉換器，還可以是半導體器件等其他光電轉換器，這里不再一一贅述。
[0176]由上述內容可知，本發明所提供的輻射探測器具有以下有益效果:
[0177]本發明所提供的輻射探測器中，閃爍晶體的出光面與光導的入光面耦合，光導的出光面與多個光電轉換器耦合，光導將閃爍晶體激發產生的可見光進行精確分光，使可見光盡可能的入射到光電轉換器的有效接收區域內被接收，減少了入射在光電轉換器的器壁上的可見光，提高了輻射探測器的探測精度。
[0178]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于輻射探測器的光導，其特征在于，所述光導包括: 入光面與出光面平行，所述入光面與探測器晶體陣列的出光面尺寸相等，所述出光面與探測器多個光電轉換器的面積和的尺寸相等； 光導的所有表面都做了表面處理，光導上設置有填充了預設反光介質的多個切縫，所述切縫以光導入光面與出光面的中垂線為軸對稱分布，所述切縫將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
2.根據權利要求1所述的光導，其特征在于，所述光導還包括: 光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角為倒角，倒角外表面涂有預設的反光介質，所述倒角將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
3.根據權利要求1所述的光導，其特征在于， 最靠近光導側面的四條切縫的切縫深度與光導的厚度相同，將光導切割為一個中心光導塊，四個邊緣光導塊以及四個頂角光導塊。
4.一種光導的制備方法，其特征在于，所述光導用于對探測器中閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器，所述方法包括: 根據閃爍晶體的出光面確定光導入光面的尺寸，根據所有光電轉換器的入光面的和確定光導出光面的尺寸； 對確定尺寸后的光導的所有表面做表面處理； 利用光導的折射率以及預設的反光介質的反射率確定光導的分光比率； 利用所述分光比率確定光導的切縫參數，所述切縫參數包括切縫深度以及每兩條切縫之間的切縫距離； 利用所述切縫參數對表面處理后的光導進行切縫處理，并在切縫中填充預設的反光介質，使切縫處理后的光導將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光至探測器中的多個光電轉換器。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個進行倒角處理，倒角外表面涂有預設的反光介質，使倒角處理后的光導將閃爍晶體邊緣所激發出的可見光反射至光電轉換器所接收。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述分光比率確定光導的切縫參數包括: 根據閃爍晶體的晶體尺寸、晶體反射率以及晶體折射率建立閃爍晶體模型，根據表面處理后的光導建立光導模型； 利用分光比率計算理論切縫參數，所述理論切縫參數包括理論切縫深度以及每兩個對稱切縫之間的理論切縫距離； 調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖； 獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第一預設值時的備選切縫參數作為切縫參數。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖包括: 調整理論切縫深度獲得多個備選切縫深度，模擬設置不同備選切縫深度，同一理論切縫距離的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖； 獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第二預設值時的備選切縫深度作為切縫深度； 調整理論切縫距離獲得多個備選切縫距離，模擬設置不同備選切縫距離，同一切縫深度的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述調整理論切縫參數獲得多個備選切縫參數，模擬設置不同調制切縫參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖包括: 調整理論切縫距離獲得多個備選切縫距離，模擬設置不同備選切縫距離，同一理論切縫深度的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖； 獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第三預設值時的備選切縫距離作為切縫距離； 調整理論切縫深度獲得多個備選切縫深度，模擬設置不同備選切縫深度，同一切縫距離的光導模型對閃爍晶體 模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖。
9.根據權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 模擬設置不同調制倒角參數的光導模型對閃爍晶體模型所輸出的可見光進行分光后所獲得的閃爍晶體的位置圖，所述倒角參數包括角度和弧面； 獲取閃爍晶體位置圖的位置解碼精度不小于第四預設值時的倒角參數； 則對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角做倒角處理包括: 對表面處理后的光導側面的邊緣線與光導出光面所成的四個角中的任意一個或多個角利用所述倒角參數做倒角處理。
10.一種輻射探測器，其特征在于，所述探測器包括: 閃爍晶體、至少四個光電轉換器以及利用權利要求1-5任意一項所述的光導； 所述閃爍晶體為單獨的大塊晶體或由至少兩個小塊晶格所組成的晶體陣列，所述閃爍晶體與光導通過光學耦合介質直接耦合； 所述光導的入光面與所述閃爍晶體的出光面尺寸相同，所述光導的出光面與所述至少四個光電轉換器的入光面的和的尺寸相同，光導上設置有填充了預設反光介質的切縫；所述光導與所述至少四個光電轉換器通過光學耦合介質直接耦合； 所述閃爍晶體用于激發出可見光，并將激發出的可見光輸出至光導； 所述光導用于將閃爍晶體所激發出的可見光分別分光到至少四個光電轉換器； 至少四個光電轉換器，用于將所接收到的可見光轉換成電信號輸出。
【文檔編號】G01T1/202GK104049270SQ201310598497
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】梁國棟, 吳國城, 徐寶偉, 付長青, 趙健 申請人:沈陽東軟醫療系統有限公司