CN108562927A - 检测器和具有该检测器的发射成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测器及具有该检测器的发射成像设备。检测器包括多层闪烁晶体以及多排光传感器阵列。多层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，m为闪烁晶体的长，n为闪烁晶体的宽，h为闪烁晶体的高，A为闪烁晶体的层数；每排光传感器阵列包括多个光传感器，多排光传感器阵列耦合至多层连续晶体阵列的侧面，且，一排光传感器阵列耦合于多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。本发明检测器具备高性能的时间测量潜力。

Description

检测器和具有该检测器的发射成像设备

技术领域

本发明涉及发射成像系统，具体地，涉及一种用于发射成像设备的检测器以及包括该检测器的发射成像设备。

背景技术

传统正电子发射成像系统中的探测器模块通常为上下层结构。第一层是由离散闪烁晶体组成的晶体矩阵，晶体之间用反光材料粘合在一起。晶体矩阵除底面以外的五个面都用反光材料包裹在一起。第二层为光电传感器阵列，光电传感器阵列与晶体阵列上端面耦合。正电子湮灭产生的511keV的γ光子，在第一层的晶体矩阵中的某一晶体条内发生反应，被转换为可见光子群。由于晶体条除底面外的五面都被反光片覆盖，可见光子群仅能从晶体条的底面射出，进入传感器矩阵。通过传感器矩阵中各传感器采集到的可见光信号的大小，用重心算法(Anger Logic)，可以计算出高能光子在晶体矩阵中的哪一个晶体条内发生的反应，这一过程称为晶体解码。这种情况下，只能计算γ光子的反应位置，但是具体在晶体中的反应深度无法计算。

深度效应是影响光电探测器在解码过程中对γ光子位置和路径判断的准确性。如图1A及图1B所示，由于γ光子具有一定的衰减长度，其到达闪烁晶体210后不会马上发生反应，而是按照一定的衰减函数发生反应，在某一定时间转化为可见光子群。当γ光子在非中心位置进入闪烁晶体210内，即以一定的角度进入闪烁晶体210时，γ光子在发生反应前进入了另一个闪烁晶体210内，此时计算出的反应位置模拟出的γ光子产生位置和实际产生位置存在偏差，称为反应深度(Depth Of Interaction，DOI)效应。图1A-1B分别为现有的平板式和环式正电子发射成像设备的截面图。其中实线代表γ光子的实际飞行路径，虚线代表发射成像设备根据探测的信号生成的响应直线段。由此可见，深度效应极大地影响了光传感器在解码过程中对γ光子产生位置和路径判断的准确性，造成发射成像设备的空间分辨率下降。

现有的降低DOI效应的方法主要分为两类，即硬件校正和软件校正。硬件矫正包括在闪烁晶体阵列两端耦合两个光电转换装置。耦合两个光电转换装置的不利之处在于检测器的通道数量增加，导致采集信号强度减弱。软件校正方法由于自身的局限性，发展受到限制。

因此，有必要提出一种用于发射成像设备的检测器、以及包括该检测器的发射成像设备，以获取闪烁晶体的反应深度信息，提高成像系统的空间分辨率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于发射成像设备的检测器，包括多层闪烁晶体以及多排光传感器阵列。所述多层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，所述多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，m为所述闪烁晶体的长，n为所述闪烁晶体的宽，h为所述闪烁晶体的高，A为所述闪烁晶体的层数。每排所述光传感器阵列包括多个光传感器，所述多排光传感器阵列耦合至所述多层连续晶体阵列的所述侧面，且，一排所述光传感器阵列耦合于所述多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。

优选地，所述光传感器活性区域尺寸为pⅹq，所述尺寸p＝Nⅹh,其中N为自然数，当N＝1时，一排所述光传感器阵列耦合一层所述闪烁晶体，且每层所述闪烁晶体的至少一个侧面上耦合有一排所述光传感器阵列；当N≧2时，一排所述光传感器阵列耦合N层所述闪烁晶体，且所述多层连续晶体阵列的至少两对相邻侧面上耦合的光传感器阵列错位排列。

优选地，p＝2ⅹh，其中一所述侧面定义为第一侧面，与所述第一侧面相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面、第四侧面，与所述第一侧面相对的侧面定义为第三侧面，所述第一侧面从最下层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A为偶数时，所述第一侧面耦合A/2排光传感器阵列，当A为奇数时，所述第一侧面耦合(A-1)/2排光传感器阵列；所述第二侧面从最下层往上数的第二层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A为偶数时，所述第二侧面耦合(A-2)/2排光传感器阵列，当A为奇数时，所述第二侧面耦合(A-1)/2排光传感器阵列。

优选地，所述第三侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第一侧面与所述光传感器阵列的耦合方式，所述第四侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第二侧面与所述光传感器阵列的耦合方式。

优选地，所述第三侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第二侧面与所述光传感器阵列的耦合方式，所述第四侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第一侧面与所述光传感器阵列的耦合方式。

优选地，p＝3ⅹh，其中一所述侧面定义为第一侧面，与所述第一侧面相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面、第四侧面，与所述第一侧面相对的侧面定义为第三侧面，所述第一侧面从最下层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除3可以除尽时，所述第一侧面耦合A/3排光传感器阵列，当A除3余1时，所述第一侧面耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，所述第一侧面耦合(A-2)/3排光传感器阵列；所述第二侧面从最下层往上数的第二层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除3可以除尽时，所述第二侧面耦合(A-3)/3排光传感器阵列，当A除3余1时，所述第二侧面耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，所述第二侧面耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

优选地，所述第三侧面从最下层往上数的第三层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除3可以除尽时，所述第三侧面耦合(A-3)/3排光传感器阵列，当A除3余1时，所述第三侧面耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，所述第三侧面耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

优选地，p＝4ⅹh，其中一所述侧面定义为第一侧面，与所述第一侧面相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面、第四侧面，与所述第一侧面相对的侧面定义为第三侧面，所述第一侧面从最下层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第一侧面耦合A/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第一侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第一侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第一侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列；所述第二侧面从最下层往上数的第二层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第二侧面耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第二侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第二侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第二侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

优选地，所述第三侧面从最下层往上数的第三层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第三侧面耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第三侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第三侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第三侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

优选地，所述第四侧面从最下层往上数的第四层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第四侧面耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第四侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第四侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第四侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

根据本发明的另一个方面，还提供一种发射成像设备，包括如上述的检测器。

在本发明提供的检测器中，多层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，光传感器阵列耦合至多层连续晶体阵列的侧面，通过侧面读出光传感器阵列的能量分布计算γ光子的反应位置以及反应深度，相对于传统顶面读出的检测器而言，具有如下优点：(1)结构简单，不需要光导；(2)具备DOI解码能力；(3)具备高性能的时间测量潜力。

在发明内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1A和1B分别为现有的平板式和环式正电子发射成像设备的截面图；

图2为本发明一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图3a为本发明另一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图3b为本发明另一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图3c为本发明另一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图4a为本发明又一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图4b为本发明又一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图4c为本发明又一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图5a为本发明再一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图5b为本发明再一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图6a为本发明再一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图；

图6b为本发明再一实施例的用于发射成像设备的检测器的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅涉及本发明的较佳实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本发明提供一种基于多层闪烁晶体的高能光子检测器，该检测器由多个离散光传感器阵列和多层闪烁晶体组成。与传统检测器结构不同的是，本发明中，光传感器阵列直接与多层闪烁晶体的侧面耦合，多层闪烁晶体直接上下“堆叠”在一起，通过侧面读出光传感器阵列的能量分布计算γ光子的反应位置以及反应深度。

以下结合多个实施例，详细介绍本发明的用于发射成像设备的检测器。

第一实施例

以三层闪烁晶体为例，详细介绍一排光传感器阵列耦合一层闪烁晶体的检测器。

结合参阅图2，检测器包括三层闪烁晶体11、12、13和多排光传感器阵列a1、a2、a3、a4……、c3、c4，三层闪烁晶体从下到上定义为11层、12层、13层。

单层闪烁晶体的尺寸为m×n×h(m为闪烁晶体的长，n为闪烁晶体的宽，h为闪烁晶体的高，m＞3h且n＞3h)，三层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，A为闪烁晶体的层数(对图2的检测器而言，A＝3)。闪烁晶体的六个面可以为粗糙面(漫反射面)也可以为镜面(镜面反射面)，本发明不做限制。

每排光传感器阵列包括多个光传感器，多排光传感器阵列耦合至多层连续晶体阵列的侧面，且，一排光传感器阵列耦合于多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。每个光传感器活性区域尺寸为p×q，其中边长p与单层闪烁晶体的高h的值相近，即，p＝h。

如图2所示，三层闪烁晶体11、12、13依次堆叠构成一个三层连续晶体阵列，连续晶体阵列的上下底面包裹反射材料,单层闪烁晶体之间可以：1.直接耦合(空气耦合，没有其他任何耦合介质)；2.光学胶水耦合；3.通过高反射率的隔光材料耦合。耦合方式本发明不做限制。多个光传感器组成一个三层的光传感器阵列，光传感器阵列的边长与三层连续晶体阵列的边长相近，四个光传感器阵列分别与三层连续晶体阵列的四个侧面耦合，通过空气或者光学胶水耦合，本发明不做限制。

需要说明的是：

(a)虽然图2示出的是三层闪烁晶体堆叠的实施例，但实际应用中，并不限制闪烁晶体的层数及闪烁晶体的种类。

(b)不限制单层闪烁晶体的具体尺寸。

(c)不限制多层连续晶体阵列的上下底面包裹的反射材料和隔光材料的类型，常用的有硫酸钡，ESR，特氟龙等。

(d)不限制光学胶水的类型和性质，可以为热熔胶，也可以为透明度较高的永久胶水，要求胶水的折射率低于闪烁晶体的折射率。

如图2所示，当伽马光子在某层闪烁晶体中反应变为可见光子群，由于单层闪烁晶体之间为胶水或者空气(折射率小于晶体)耦合有出现全内反射现象(光从光密介质射到光疏介质会发生全反射现象)，大部分闪烁光子将被顶部和底部表面反射，只有小部分入射角小于全反射临界角的闪烁光子有机会传播到其他层的闪烁晶体中。三层闪烁晶体从下到上依次为11层、12层、13层，多排光传感器阵列依次为a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4、c1、c2、c3、c4。a1、a2、a3、a4排光传感器为a层光传感器，b1、b2、b3、b4为b层光传感器，c1、c2、c3、c4为c层光传感器。Ea、Eb、Ec分别表示a层、b层、c层光传感器阵列的能量和。通过比较一次γ事件中，每一层光电传感器的能量的大小，即可计算γ光子的反应深度。

当伽马光子在11层闪烁晶体中反应时,a层光传感器的能量Ea>Eb且Ea>Ec。

当伽马光子在12层闪烁晶体中反应时,b层光传感器的能量Eb>Ea且Ec>Ec。

当伽马光子在13层闪烁晶体中反应时,c层光传感器的能量Ec>Ea且Ec>Eb。

同样地，当γ光子在11层闪烁晶体中反应，反应位置不一样时：

(1)a1,a2,a3,a4排光传感器阵列接收到的可见光子的能量和不一样(反应位置越靠近某排光传感器阵列，该排光传感器阵列接收到的能量越多)。

(2)a1,a2,a3,a4排光传感器阵列上的能量分布不一样。

通过上述能量的差异性，利用传统的重心算法，或者智能算法(算经网络，机器学习等)可以计算得到γ光子在该层闪烁晶体中的反应位置。具体算法，本发明不做限制。

图2所示实施例中，一排光传感器阵列耦合一层闪烁晶体，每个层闪烁晶体的四个侧面都耦合有一排光传感器阵列。但是需要指出的是，每个层闪烁晶体的四个侧面并不一定都要耦合光传感器阵列，保证一层闪烁晶体中最少有一个侧面耦合有一排光传感器阵列即可(如图3a和图3b)。此外，图2所示实施例中，光传感器阵列的边长等于闪烁晶体的侧面边长，但是光传感器阵列的边长略小于闪烁晶体的侧面边长也是可以的(如图3c)。

第二实施例

第一实施例中，示出的一排光传感器阵列耦合一层闪烁晶体的检测器，在实际应用中，检测器还可以是一排光传感器阵列耦合两层闪烁晶体，下文将详细介绍一排光传感器阵列错位耦合二层闪烁晶体的检测器。

参阅图4a，以三层闪烁晶体为例，检测器包括三层闪烁晶体11、12、13和四排光传感器阵列b1、b2、b3、b4，，三层闪烁晶体从下到上定义为11层、12层、13层。

单层闪烁晶体的尺寸为m×n×h(m为闪烁晶体的长，n为闪烁晶体的宽，h为闪烁晶体的高，m＞3h且n＞3h)，三层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，A为闪烁晶体的层数(对图4a的检测器而言，A＝3)。闪烁晶体的六个面可以为粗糙面(漫反射面)也可以为镜面(镜面反射面)，本发明不做限制。

每排光传感器阵列包括多个光传感器，多排光传感器阵列耦合至多层连续晶体阵列的侧面，且，一排光传感器阵列耦合于多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。每个光传感器活性区域尺寸为p×q,其中边长p与单层闪烁晶体的高h的两倍相近，即，p＝2×h，一排光传感器阵列耦合两层闪烁晶体。

三层闪烁晶体从下到上依次为11层、12层、13层，光传感器阵列依次为b1、b2、b3、b4。光传感器阵列b1和b4与11、12层闪烁晶体耦合，且光传感器阵列b1和b4相邻；光传感器阵列b2和b3与12、13层闪烁晶体耦合，且光传感器阵列b2和b3相邻。通过判断每一排光传感器的分布，可以计算得到γ光子的反应深度。

当伽马光子在11层闪烁晶体中反应时,光传感器阵列b1和b4有能量，通过b1和b4上能量分布可以计算得到伽马光子在11层闪烁晶体中反应位置。

当伽马光子在12层闪烁晶体中反应时,光传感器阵列b1、b2、b3、b4有能量，通过光传感器阵列b1、b2、b3、b4上能量分布可以计算得到伽马光子在12层闪烁晶体中反应位置。

当伽马光子在13层闪烁晶体中反应时,光传感器阵列b2和b3有能量。通过光传感器阵列b2和b3上能量分布可以计算得到伽马光子在13层闪烁晶体中反应位置。

虽然图4a仅仅给出了三层闪烁晶体构成的探测器，在实际应用中，其构造原理对四层闪烁晶体、五层闪烁晶体同样适用。

如图4b所示，四层闪烁晶体时，光传感器阵列a1，d1和11、12层闪烁晶体耦合，光传感器阵列a2，d2和13，14层闪烁晶体耦合，光传感器阵列b1，c1和12，13层闪烁晶体耦合。

如图4c所示，五层闪烁晶体时，光传感器阵列a1，d1和11、12层闪烁晶体耦合，光传感器阵列a2，d2和13、14层闪烁晶体耦合，光传感器阵列b1，c1和12、13层闪烁晶体耦合，光传感器阵列b2，c2和14、15层闪烁晶体耦合。

针对多层(层数为A)闪烁晶体构成的检测器，定义其中多层连续晶体阵列的一侧面定义为第一侧面s1，与第一侧面s1相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面s2、第四侧面s4，与第一侧面s1相对的侧面定义为第三侧面s3，其中第一侧面s1与第二侧面s2、第四侧面s4相邻，与第三侧面s3相对。光传感器阵列的耦合方式及步骤为：

第一侧面s1，第一侧面s1从最下层(11层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至排到顶层为止。当A为偶数时，第一侧面耦合A/2排光传感器阵列，当A为奇数时，第一侧面耦合(A-1)/2排光传感器阵列。

第二侧面s2，第二侧面s2从最下层往上数的第二层(12层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至排到顶层为止。当A为偶数时，第二侧面耦合(A-2)/2排光传感器阵列，当A为奇数时，第二侧面耦合(A-1)/2排光传感器阵列。

第三侧面s3，第三侧面s3与光传感器阵列的耦合方式相同于第一侧面s1与光传感器阵列的耦合方式；或者，第三侧面s3与光传感器阵列的耦合方式相同于第二侧面s2与光传感器阵列的耦合方式。

第四侧面s4，当第三侧面s3与光传感器阵列的耦合方式相同于第一侧面s1与光传感器阵列的耦合方式时，第四侧面s4与光传感器阵列的耦合方式相同于第二侧面s2与光传感器阵列的耦合方式。当第三侧面s3与光传感器阵列的耦合方式相同于第二侧面s2与光传感器阵列的耦合方式时，第四侧面s4与光传感器阵列的耦合方式相同于第一侧面s1与光传感器阵列的耦合方式。

四个侧面中，没有耦合到光传感器阵列的区域，可以用尺寸更小的光传感器填充，也可以不填充，本发明不做限制。

第三实施例

第二实施例中，示出的一排光传感器阵列耦合两层闪烁晶体的检测器，在实际应用中，检测器还可以是一排光传感器阵列耦合三层闪烁晶体，下文将详细介绍一排光传感器阵列错位耦合三层闪烁晶体的检测器。

如图5a和图5b所示，其展示了一排光传感器阵列错位耦合三层闪烁晶体的检测器结构，其中，图5a所示为五层闪烁晶体的检测器，图5b所示为八层闪烁晶体的检测器。五层闪烁晶体时，光传感器阵列a1和11、12、13层闪烁晶体耦合，光传感器阵列b1和12、13、14层闪烁晶体耦合。八层闪烁晶体时，两排光传感器阵列a1、a2分别和11、12、13层闪烁晶体、14、15、16层闪烁晶体耦合，两排光传感器阵列b1、b2分别和12、13、14层闪烁晶体、15、16、17层闪烁晶体耦合。

总结而言，单个光传感器的边长p与单层闪烁晶体的高h的三倍相近，即，p＝3ⅹh，一排光传感器阵列耦合三层闪烁晶体。假定闪烁晶体层数为A(A为正整数，且A≥5)，从下到上依次为11,12,13,14,15层…。定义多层连续晶体阵列的四个侧面依次为第一侧面s1，第二侧面s2，第三侧面s3，第四侧面s4，其中第一侧面s1与第二侧面s2、第四侧面s4相邻，与第三侧面s3相对。光传感器阵列的耦合方式及步骤为：

第一侧面s1，从11层(最下层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至耦合到顶层为止。当A除3可以除尽时，第一侧面s1耦合A/3排光传感器阵列，当A除3余1时，第一侧面s1耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，第一侧面s1耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

第二侧面s2，从最下层往上数的第二层(即，12层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至耦合到顶层为止。当A除3可以除尽时，第二侧面s2耦合(A-3)/3排光传感器阵列，当A除3余1时，第二侧面s2耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，第二侧面s2耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

第三侧面s3，从最下层往上数的第三层(即，13层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至耦合到顶层为止。当A除3可以除尽时，第三侧面s3耦合(A-3)/3排光传感器阵列，当A除3余1时，第三侧面s3耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，第三侧面s3耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

第四侧面s4，光传感器阵列的耦合方式不限制，也可以不耦合光传感器阵列。

四个侧面中，没有耦合到光传感器阵列的区域，可以用尺寸更小的光传感器阵列填充，也可以不填充，本发明不做限制。

第四实施例

第三实施例中，示出的一排光传感器阵列耦合三层闪烁晶体的检测器，在实际应用中，检测器还可以是一排光传感器阵列耦合四层闪烁晶体，下文将详细介绍一排光传感器阵列错位耦合四层闪烁晶体的检测器。

如图6a和图6b所示，其展示了一排光传感器阵列错位耦合四层闪烁晶体的检测器结构，其中，图6a所示为八层闪烁晶体的检测器，图6b所示为十层闪烁晶体的检测器。

如图6a所示，八层闪烁晶体时，第一侧面s1耦合有两排光传感器阵列a1、a2(图中未标示)，其中光传感器阵列a1与11、12、13、14层闪烁晶体耦合，光传感器阵列a2与15、16、17、18层闪烁晶体耦合。第二侧面s2耦合有一排光传感器阵列b1，光传感器阵列b1与12、13、14、15层闪烁晶体耦合。第三侧面s3耦合有一排光传感器阵列c1，光传感器阵列c1与13、14、15、16层闪烁晶体耦合。第四侧面s4耦合有一排光传感器阵列d1(图中未示出)，光传感器阵列d1与14、15、16、17层闪烁晶体耦合。

如图6b所示，十层闪烁晶体时，第一侧面s1耦合有两排光传感器阵列a1、a2(图中未标示)，其中光传感器阵列a1与11、12、13、14层闪烁晶体耦合，光传感器阵列a2与15、16、17、18层闪烁晶体耦合。第二侧面s2耦合有两排光传感器阵列b1、b2，光传感器阵列b1与12、13、14、15层闪烁晶体耦合，光传感器阵列b2与16、17、18、19层闪烁晶体耦合。第三侧面s3耦合有两排光传感器阵列c1、c2，光传感器阵列c1与13、14、15、16层闪烁晶体耦合，光传感器阵列c2与17、18、19、110层闪烁晶体耦合。第四侧面s4耦合有一排光传感器阵列d1，光传感器阵列d1与14、15、16、17层闪烁晶体耦合。

总结而言，单个光传感器的边长p与单层闪烁晶体的高h的四倍相近，即，p＝4ⅹh，一排光传感器阵列耦合四层闪烁晶体。假定闪烁晶体层数为A(A为正整数，且A≥6)，从下到上依次为11,12,13,14,15层…。定义多层连续晶体阵列的四个侧面依次为第一侧面s1，第二侧面s2，第三侧面s3，第四侧面s4，其中第一侧面s1与第二侧面s2、第四侧面s4相邻，与第三侧面s3相对。光传感器阵列的耦合方式及步骤为：

第一侧面s1，从最下层(11层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至排到顶层为止。当A除4可以除尽时，第一侧面s1耦合A/4排光传感器阵列，当A除4余1时，第一侧面s1耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，第一侧面s1耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，第一侧面s2耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

第二侧面s2，从最下层往上数的第二层(12层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至排到顶层为止。当A除4可以除尽时，第二侧面s2耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，第二侧面s2耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，第二侧面s2耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，第二侧面s2耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

第三侧面s3，从最下层往上数的第三层(13层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至排到顶层为止。当A除4可以除尽时，第三侧面s3耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，第三侧面s3耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，第三侧面s3耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，第三侧面s3耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

第四侧面s4，从最下层往上数的第四层(14层)闪烁晶体开始，从下往上耦合光传感器阵列，直至排到顶层为止。当A除4可以除尽时，第四侧面s4耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，第四侧面s4耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，第四侧面s4耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，第四侧面s4耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

四个侧面中，没有耦合到光传感器阵列的区域，可以用尺寸更小的光传感器阵列填充，也可以不填充，本发明不做限制。

根据本发明的另一个方面，还提供一种正电子发射成像设备，包括如上述的检测器。

相对于传统的高能光子检测器而言，本发明的检测器具有以下优势：

(1)具备较高的DOI解码精度

传统探测器为多个晶体阵列对应一个光传感器阵列，本发明采用侧面读出的方式，单个闪烁晶体对应多个光传感器阵列，在单层晶体的上下表面涂有反射层和胶层，反射层的存在使单层闪烁晶体内部产生的光子只会被该层闪烁晶体所耦合的光传感器所检测到，从而提高了DOI精度。

(2)具备较高的位置解码能力

当闪烁晶体厚度为3mm时，光传感器大小为6mm的7层探测器，采用错位排布，侧面读出的方案，使用100通道的信号读出版得到的解码精度为x-y位置解码分辨率达到3mm，DOI精度达到3mm，若采用3mm的光传感器构建的7层探测器，预计在x-y的解码精度达到1.5mm，DOI解码精度1.5mm左右。但是1.5mm厚的闪烁晶体对加工工艺会有一定要求。

(3)具备高性能的时间测量潜力

本发明中DOI直接由每一层闪烁晶体的厚度(即闪烁晶体的高h)决定，故具有较强的DOI解码能力，同时具备2mm的水平解码分辨率，水平解码分辨率有望达到0.8mm，同时本发明具有较高的时间分辨率潜力。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (11)

1.一种用于发射成像设备的检测器，其特征在于，包括：

多层闪烁晶体，所述多层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，所述多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，m为所述闪烁晶体的长，n为所述闪烁晶体的宽，h为所述闪烁晶体的高，A为所述闪烁晶体的层数；以及

多排光传感器阵列，每排所述光传感器阵列包括多个光传感器，所述多排光传感器阵列耦合至所述多层连续晶体阵列的所述侧面，且，一排所述光传感器阵列耦合于所述多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。

2.根据权利要求1所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，所述光传感器活性区域尺寸为pⅹq，所述尺寸p＝Nⅹh,其中N为自然数，当N＝1时，一排所述光传感器阵列耦合一层所述闪烁晶体，且每层所述闪烁晶体的至少一个侧面上耦合有一排所述光传感器阵列；当N≧2时，一排所述光传感器阵列耦合N层所述闪烁晶体，且所述多层连续晶体阵列的至少两对相邻侧面上耦合的光传感器阵列错位排列。

3.根据权利要求2所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，p＝2ⅹh，其中一所述侧面定义为第一侧面，与所述第一侧面相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面、第四侧面，与所述第一侧面相对的侧面定义为第三侧面，所述第一侧面从最下层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A为偶数时，所述第一侧面耦合A/2排光传感器阵列，当A为奇数时，所述第一侧面耦合(A-1)/2排光传感器阵列；所述第二侧面从最下层往上数的第二层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A为偶数时，所述第二侧面耦合(A-2)/2排光传感器阵列，当A为奇数时，所述第二侧面耦合(A-1)/2排光传感器阵列。

4.根据权利要求3所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，所述第三侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第一侧面与所述光传感器阵列的耦合方式，所述第四侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第二侧面与所述光传感器阵列的耦合方式。

5.根据权利要求3所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，所述第三侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第二侧面与所述光传感器阵列的耦合方式，所述第四侧面与所述光传感器阵列的耦合方式相同于所述第一侧面与所述光传感器阵列的耦合方式。

6.根据权利要求2所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，p＝3ⅹh，其中一所述侧面定义为第一侧面，与所述第一侧面相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面、第四侧面，与所述第一侧面相对的侧面定义为第三侧面，所述第一侧面从最下层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除3可以除尽时，所述第一侧面耦合A/3排光传感器阵列，当A除3余1时，所述第一侧面耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，所述第一侧面耦合(A-2)/3排光传感器阵列；所述第二侧面从最下层往上数的第二层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除3可以除尽时，所述第二侧面耦合(A-3)/3排光传感器阵列，当A除3余1时，所述第二侧面耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，所述第二侧面耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

7.根据权利要求6所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，所述第三侧面从最下层往上数的第三层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除3可以除尽时，所述第三侧面耦合(A-3)/3排光传感器阵列，当A除3余1时，所述第三侧面耦合(A-1)/3排光传感器阵列，当A除3余2时，所述第三侧面耦合(A-2)/3排光传感器阵列。

8.根据权利要求2所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，p＝4ⅹh，其中一所述侧面定义为第一侧面，与所述第一侧面相邻的两所述侧面分别定义为第二侧面、第四侧面，与所述第一侧面相对的侧面定义为第三侧面，所述第一侧面从最下层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第一侧面耦合A/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第一侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第一侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第一侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列；所述第二侧面从最下层往上数的第二层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第二侧面耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第二侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第二侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第二侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

9.根据权利要求8所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，所述第三侧面从最下层往上数的第三层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第三侧面耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第三侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第三侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第三侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

10.根据权利要求8所述的用于发射成像设备的检测器，其特征在于，所述第四侧面从最下层往上数的第四层所述闪烁晶体开始，从下往上耦合所述光传感器阵列，当A除4可以除尽时，所述第四侧面耦合(A-4)/4排光传感器阵列，当A除4余1时，所述第四侧面耦合(A-1)/4排光传感器阵列，当A除4余2时，所述第四侧面耦合(A-2)/4排光传感器阵列，当A除4余3时，所述第四侧面耦合(A-3)/4排光传感器阵列。

11.一种发射成像设备，其特征在于，所述发射成像设备包括如权利要求1-10中任一项所述的检测器。