探测器和发射成像设备的制作方法

1.本发明涉及发射成像设备的技术领域，具体地，涉及一种探测器和发射成像设备。


背景技术：

2.随着科学技术水平的不断提高，人们处理复杂病症的手段越来越多。计算机断层成像技术是人们在核医学影像设备领域的重大突破。发射型计算机断层成像(emission computed tomography，以下简称ect)亦称放射性核素计算机断层成像，是一种能显示放射性核素在人体内各层面的分布及立体分布影像的显像技术。ect可以检测器官的新陈代谢和血流状态，是一种动态的、功能性的成像技术。目前，正电子发射断层成像(positron emission computed tomography，以下简称pet)是较为常用的ect技术。
3.现有的pet技术中通常采用窗口法或者双端法来获取反应深度信息(depth of interaction，以下简称doi)。在窗口法中，探测器在远离光电传感器的一端设置了透光窗口，当某一闪烁晶体检测到γ光子时，产生的可见光可以传递至该闪烁晶体所耦合的光电传感器，其中部分可见光可以通过透光窗口传递到相邻的另一个光电传感器，反应位置越远离该闪烁晶体所耦合的光电传感器，相邻的另一个光电传感器检测到的可见光越多，根据这两个光电传感器检测到可见光的比例，就可以计算doi。在双端法中，探测器的两端均设置有光电传感器，当某一闪烁晶体检测到γ光子时，产生的可见光可以传递至该闪烁晶体两端所耦合的两个光电传感器上，根据闪烁晶体上检测到γ光子的位置不同，这两个光电传感器检测到的可见光的比例也会不同，其中，更加靠近闪烁晶体检测到γ光子位置处的光电传感器上会检测到更多的可见光，由此可以计算doi。
4.现有的双端法计算doi的设计中，闪烁晶体的侧面需要铺满反光层，而现有的窗口法计算doi的设计中，闪烁晶体的侧面需要设置有透光窗口，这样的两种设计是相互矛盾的。另外，一方面对于窗口法而言，闪烁晶体检测到γ光子的位置靠近两端时，产生的可见光传递至两个光电传感器的距离几乎相等，这样由两个光电传感器检测到可见光的比例计算所得的doi精度较差；另一方面对于双端法而言，闪烁晶体检测到γ光子的位置位于中间深度部分时，产生的可见光传递至两个光电传感器的距离几乎相等，这样由两个光电传感器检测到可见光的比例计算所得的doi精度较差。


技术实现要素：

5.为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种探测器。探测器包括多个闪烁晶体，多个闪烁晶体形成晶体阵列，晶体阵列具有第一端和第二端，闪烁晶体具有位于第一端与第二端之间的侧面；多个第一光电传感器，多个第一光电传感器形成第一传感器阵列，第一传感器阵列耦合至第一端；以及多个第二光电传感器，多个第二光电传感器形成第二传感器阵列，第二传感器阵列耦合至第二端；其中，侧面包括位于相邻两个第一光电传感器之间的第一侧面和位于相邻两个第二光电传感器之间的第二侧面，第一侧面在远离第一端位置设置有第一透光窗口，第二侧面在远离第二端位置设置
有第二透光窗口。
6.本发明提供的探测器，可以同时利用窗口法和双端法来计算出闪烁晶体的doi信息，计算结果可以相互参考，其中，所得反应位置靠近闪烁晶体的中部区域时，窗口法计算所得的doi信息具有更强的参考意义，而所得反应位置靠近闪烁晶体的两端区域时，双端法计算所得的doi信息具有更强的参考意义，这样可以使得拟合获得的最终结果具有更高的精度，而且克服了反应位置靠近闪烁晶体两端位置处时，利用窗口法计算doi信息的精度低的问题，以及克服了反应位置靠近闪烁晶体中部区域处时，利用双端法计算doi信息的精度低的问题。这样的探测器相较于单独使用窗口法或双端法计算闪烁晶体的doi，可以更高精度地计算闪烁晶体的doi信息，具有更高的空间分辨率，探测效果更好。
7.示例性地，闪烁晶体尺寸为x
×
y，第一光电传感器的尺寸为4x
×
4y。本发明提供的探测器中第一光电传感器和闪烁晶体的尺寸比例可以为1：4，由此可以使用更小尺寸的闪烁晶体，进而整体装置可以具有更小的尺寸以应用于小动物pet探测。
8.示例性地，第二光电传感器的尺寸为4x
×
4y。这样，第一光电传感器和第二光电传感器以及闪烁晶体都可以具有较小的尺寸，进一步使得整体装置可以具有更小的尺寸，这样的探测器应用于小动物pet探测时效果更好。
9.示例性地，晶体阵列的大小为a1
×
b1，第一传感器阵列的大小为a2
×
b2，a2＝a1，b2＝b1，以使晶体阵列在第一端被第一传感器阵列完全覆盖。这样的探测器，可以确保每个受到γ光子撞击的闪烁晶体所产生的可见光，至少能被一个第一光电传感器检测，这样可以避免γ光子撞击闪烁晶体的事件不被检测的情况，提升了探测器的探测效率。
10.示例性地，第二传感器阵列的大小为a3
×
b3，a3＜a1，b3＜b1，以使晶体阵列在第二端分成被第二传感器阵列覆盖的中部区和未被第二传感器阵列覆盖的周围区，侧面包括有位于中部区与周围区之间的第三侧面，第三侧面在远离第二端位置设置有第三透光窗口。探测器在需要扩大探测范围时，只需要补接一些第二光电传感器，就可以使得能实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体更多，此时第三透光窗口可以起到和第二透光窗口一样的作用，从而扩大了探测器的探测范围。
11.示例性地，闪烁晶体尺寸为x
×
y，晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，周围区的外缘与中部区的外缘在第一方向上的距离为2x，周围区的外缘与中部区的外缘在第二方向上的距离为2y。这样的探测器更加规整，多个探测器可以拼接以实现更大的探测范围。
12.示例性地，第二传感器阵列的大小为a4
×
b4，a4＞a1，b4＞b1，以使第二传感器阵列具有覆盖晶体阵列的覆盖区和超出在晶体阵列外的超出区。超出区的设计，可以确保第二传感器阵列已经完全覆盖了晶体阵列的第二端，从而在第一传感器阵列也覆盖了晶体阵列的第一端的情况下，可以确保每一个闪烁晶体都可以实现双端法计算doi，因此提高了探测器对于计算doi的精度。
13.示例性地，闪烁晶体尺寸为x
×
y，晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，超出区的外缘与覆盖区的外缘在第一方向上的距离为2x，超出区的外缘与覆盖区的外缘在第二方向上的距离为2y。这样的探测器更加规整，多个第二光电传感器具有相同的形状和尺寸，结构简单，便于生产。
14.示例性地，第二传感器阵列的大小为a5
×
b5，a5＜a1，b5＞b1，以使晶体阵列在第
二端至少具有被第二传感器阵列覆盖的中部区和未被第二传感器阵列覆盖的周围区，侧面包括有位于中部区与周围区之间的第三侧面，第三侧面在远离第二端位置设置有第三透光窗口。探测器在需要扩大探测范围时，只需要补接一些第二光电传感器，就可以使得能实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体更多，此时第三透光窗口可以起到和第二透光窗口一样的作用，从而扩大了探测器的探测范围。
15.示例性地，闪烁晶体尺寸为x
×
y，晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，周围区的外缘与中部区的外缘在第一方向上的距离为2x；且第二传感器阵列在第二方向上具有超出在晶体阵列外的超出区，超出区的外缘与中部区的外缘在第二方向上的距离为2y。这样的探测器在第二方向上有更多闪烁晶体可以实现窗口法和双端法计算doi，由此提升了探测器的探测效果。
16.示例性地，第一光电传感器与第二光电传感器错位设置。这样设计可以避免同一个侧面上设置有多个透光窗口，多个透光窗口在用于窗口法计算doi时会互相干扰。由此，这样的探测器使用起来数据处理更加方便，探测效果好。
17.示例性地，晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，第一光电传感器相对第二光电传感器在第一方向和/或第二方向上错开两个闪烁晶体。这样可以实现第一光电传感器和第二光电传感器相对闪烁晶体在第一方向和第二方向上的尺寸比例都是1：4，可以同时实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体在所有闪烁晶体中所占的比例更大，由此，这样的探测器探测效果更好。
18.根据本发明的另一个方面，还提供一种发射成像设备。发射成像设备包括处理器模块和如上文所述中的任一种探测器，多个第一光电传感器及多个第二光电传感器分别与处理器模块电连接。这样的发射成像设备中，由于探测器可以高精度地计算doi，因此整体设备探测结果具有更高的精度。
19.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。
20.以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
附图说明
21.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，
22.图1为根据本发明的一个示例性实施例的发射成像设备的示意图；
23.图2为根据本发明的一个示例性实施例的探测器的剖视图；
24.图3为根据本发明的一个示例性实施例的探测器的俯视图；
25.图4为图3所示的探测器的仰视图；
26.图5为根据本发明的一个示例性实施例的探测器的俯视图；
27.图6为图5所示的探测器的仰视图；
28.图7为根据本发明的一个示例性实施例的探测器的俯视图；以及
29.图8为图7所示的探测器的仰视图。
30.其中，上述附图包括以下附图标记：
31.10、探测器；100、第一传感器阵列；110、第一光电传感器；200、第二传感器阵列；210、第二光电传感器；220、超出区；230、覆盖区；300、晶体阵列；310、第一端；320、第二端；330、闪烁晶体；331、第一侧面；332、第二侧面；333、第三侧面；334、第一透光窗口；335、第二透光窗口；336、第三透光窗口；337、反光层；340、中部区；350、周围区；20、发射成像设备；400、处理器模块；30、探测环。
具体实施方式
32.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，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，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详细描述。
33.根据本发明的一个方面，提供了一种探测器，探测器可以包括多个闪烁晶体、多个第一光电传感器和多个第二光电传感器，其中，多个闪烁晶体可以形成晶体阵列、多个第一光电传感器可以形成第一传感器阵列以及多个第二光电传感器可以形成第二传感器阵列。闪烁晶体指的是在γ光子的撞击下，能将高能粒子的能量转化为光能的晶体。闪烁晶体可以是硅酸钇镥闪烁晶体(lyso晶体)、锗酸铋闪烁晶体(bgo晶体)、掺铈硅酸镥闪烁晶体(lso晶体)、硅酸钆闪烁晶体(gso晶体)、碘化钠闪烁晶体(nai晶体)或其他多种材料的晶体。多个闪烁晶体可以密贴排列形成晶体阵列，形成的晶体阵列整体可以呈矩形、圆形或梯形等各种形状。第一光电传感器和第二光电传感器可以分别为现有的或者未来可能出现的各种类型，例如光电倍增管(pmt)、硅光电倍增管(sipm)等等。多个第一光电传感器可以密贴排列形成第一传感器阵列，形成的第一传感器阵列整体可以呈矩形、圆形或梯形等各种形状。多个第二光电传感器可以密贴排列形成第二传感器阵列，形成的第二传感器阵列整体可以呈矩形、圆形或梯形等各种形状。对于第一光电传感器、第一传感器阵列、第二光电传感器以及第二传感器阵列在下文还将进行详细的描述。
34.根据本发明的另一个方面，提供了一种发射成像设备。参阅图1，发射成像设备20可以包括处理器模块400和如下文所述中的任一种探测器10，多个第一光电传感器110及多个第二光电传感器210可以分别与处理器模块400电连接。发射成像设备20可以包括探测环30。图1示出了探测环30的放大图。探测环30上可以排列有多个如下文所述中的任一种探测器10。通常情况下，形成一个探测环30的多个探测器10大体上具有相同的结构。但是本技术并不排除不同的探测器来形成一个探测环30的实施例。沿着垂直于纸面的方向，可以紧密地排布有多个探测环30。这些探测环30包围的检测空间可以容纳待测对象。典型地，该检测空间可以大体上呈圆柱状。当然，本技术并不排除该检测空间具有其他形状的实施例。多个探测器10可以成对地设置，成对的探测器10在pet成像下可以发挥作用。这样的发射成像设备20中，由于探测器10可以高精度地计算doi，因此整体设备探测结果具有更高的精度。
35.参阅图2，晶体阵列300可以具有第一端310和第二端320。第一端310可以是探测器10在检测时距离待检测生物较近的一端，此时第二端320可以是晶体阵列300上距离待检测生物较远的另一端。将晶体阵列300翻转，第二端320也可以是探测器10在检测时距离待检测生物较近的一端，此时第一端310可以是晶体阵列300上距离待检测生物较远的另一端。值得注意的是，这里的第一端310和第二端320并不特指，而是仅作为对晶体阵列300的两端
的区分。为便于描述，下文均以晶体阵列300在图示z-z方向上靠近上部的一端为第一端310，且晶体阵列300在图示z-z方向上靠近下部的另一端为第二端320进行说明。
36.闪烁晶体330可以具有位于第一端310与第二端320之间的侧面。闪烁晶体330通常为长方体，这样的闪烁晶体330在第一端310和第二端320之间有四个侧面。闪烁晶体330中未与第一光电传感器110或第二光电传感器210耦合的面上可以设置有反光层337，由于闪烁晶体330的侧面为未与第一光电传感器110或第二光电传感器210耦合的面，闪烁晶体330中的每个的侧面都可以覆盖有朝向对应的闪烁晶体330的内部反光的反光层337。设置反光层337可以防止闪烁晶体330受到γ光子撞击时产生的闪烁光对相邻闪烁晶体330造成影响。对单个闪烁晶体330的闪烁光进行探测时，反光层337可以提高探测的准确性。反光层337可以采用喷涂、镀膜(例如喷涂或镀银膜)或粘贴反光材料(例如esr反光片)形成的。作为高效反光片，esr(enhanced specular reflector)在整个可见光光谱范围内的反射率都在98％以上，高于目前其他种类的反射片。esr本身由高分子薄膜层组成，是更加绿色环保的反射片材料。esr反光片的厚度在40微米左右，例如38微米。
37.多个第一光电传感器110可以形成第一传感器阵列100，第一传感器阵列100可以耦合至第一端310。多个第二光电传感器210可以形成第二传感器阵列200，第二传感器阵列200可以耦合至第二端320。耦合指的是闪烁光信号可以在第一传感器阵列100和/或第二传感器阵列200与闪烁晶体330之间传递。第一光电传感器110和第二光电传感器210可以接收经过闪烁晶体330传递出的闪烁光信号，进而可以将闪烁光信号转换为电信号，电信号可以用于后端的处理器进行数据处理，经过数据处理可以得到直观图像。多个第一光电传感器110可以具有相同的尺寸和形状，也可以具有不同的尺寸和形状，多个第一光电传感器110可以是密贴排列形成第一传感器阵列100的，也可以是彼此之间具有间隙的。多个第二光电传感器210与多个第一光电传感器110类似，在此不作赘述。第一传感器阵列100耦合至第一端310，第二传感器阵列200耦合至第二端320，晶体阵列300中至少有一部分闪烁晶体330同时耦合有第一光电传感器110和第二光电传感器210，这一部分闪烁晶体330在受到γ光子撞击时产生可见光，可见光可以被所耦合的第一光电传感器110和第二光电传感器210检测，根据第一光电传感器110和第二光电传感器210检测到的可见光的比例，可以计算出受到γ光子撞击的闪烁晶体330的doi信息。由此，这样的探测器10可以实现双端法计算doi。
38.以一个耦合有第一光电传感器110的闪烁晶体330为例，该闪烁晶体330相邻的闪烁晶体330中，存在一个耦合有另一个第一光电传感器110的闪烁晶体330，这两个闪烁晶体330分别耦合的第一光电传感器110也是彼此相邻的，这两个闪烁晶体330中相对的侧面即为第一侧面331。也就是说，侧面可以包括位于相邻两个第一光电传感器110之间的第一侧面331。第一侧面331在远离第一端310位置可以设置有第一透光窗口334。以图2中所标记的iii号闪烁晶体330和iv号闪烁晶体330为例，iii号闪烁晶体330受到γ光子撞击时，可以产生可见光，可见光会被iii号闪烁晶体330所耦合的第一光电传感器110检测到，其中部分可见光会通过第一透光窗口334到达iv号闪烁晶体330，从而这部分可见光会被iv号闪烁晶体330所耦合的第一光电传感器110检测到，根据这两个第一光电传感器110检测到的可见光的比例，可以计算出iii号闪烁晶体330的doi信息。由此，这样的探测器10可以通过第一透光窗口334实现窗口法计算doi。另一方面，iii号闪烁晶体330同时耦合有第一光电传感器110和第二光电传感器210，在iii号闪烁晶体330受到γ光子撞击时，产生的可见光可以被
所耦合的第一光电传感器110和第二光电传感器210检测到，根据第一光电传感器110和第二光电传感器210所检测到的可见光的比例，可以利用双端法计算出iii号闪烁晶体330的doi信息。
39.以一个耦合有第二光电传感器210的闪烁晶体330为例，该闪烁晶体330相邻的闪烁晶体330中，存在一个耦合有另一个第二光电传感器210的闪烁晶体330，这两个闪烁晶体330分别耦合的第二光电传感器210也是彼此相邻的，这两个闪烁晶体330中相对的侧面即为第二侧面332。也就是说，侧面可以包括位于相邻两个第二光电传感器210之间的第二侧面332。第二侧面332在远离第二端320位置可以设置有第二透光窗口335。以图2中所标记的i号闪烁晶体330和ii号闪烁晶体330为例，i号闪烁晶体330受到γ光子撞击时，可以产生可见光，可见光会被i号闪烁晶体330所耦合的第二光电传感器210检测到，其中部分可见光会通过第二透光窗口335到达ii号闪烁晶体330，从而这部分可见光会被ii号闪烁晶体330所耦合的第二光电传感器210检测到，根据这两个第二光电传感器210检测到的可见光的比例，可以计算出i号闪烁晶体330的doi信息。由此，这样的探测器10可以通过第二透光窗口335实现窗口法计算doi。另一方面，i号闪烁晶体330同时耦合有第一光电传感器110和第二光电传感器210，在i号闪烁晶体330受到γ光子撞击时，产生的可见光可以被所耦合的第一光电传感器110和第二光电传感器210检测到，根据第一光电传感器110和第二光电传感器210所检测到的可见光的比例，可以利用双端法计算出i号闪烁晶体330的doi信息。
40.上述i号闪烁晶体330、ii号闪烁晶体330、iii号闪烁晶体330和iv号闪烁晶体330仅作为示例以便于说明，能够同时实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体330并不局限于此。另外，本发明对于晶体阵列300、第一传感器阵列100和第二传感器阵列200的排布不作具体限定，可以理解的是，第一传感器阵列100、第二传感器阵列200和晶体阵列300之间仍然可以有其他各种位置关系。
41.本发明提供的探测器10，可以同时利用窗口法和双端法来计算出闪烁晶体330的doi信息，计算结果可以相互参考，其中，所得反应位置靠近闪烁晶体330的中部区域时，窗口法计算所得的doi信息具有更强的参考意义，而所得反应位置靠近闪烁晶体330的两端区域时，双端法计算所得的doi信息具有更强的参考意义，这样可以使得拟合获得的最终结果具有更高的精度，而且克服了反应位置靠近闪烁晶体330两端位置处时，利用窗口法计算doi信息的精度低的问题，以及克服了反应位置靠近闪烁晶体330中部区域处时，利用双端法计算doi信息的精度低的问题。这样的探测器10相较于单独使用窗口法或双端法计算闪烁晶体330的doi，可以更高精度地计算闪烁晶体330的doi信息，具有更高的空间分辨率，探测效果更好。
42.以下结合多个实施例对本发明的探测器10进行详细介绍。
43.如图2、图3和图4所示，本发明的一个实施例中，晶体阵列300为12
×
12阵列，每个闪烁晶体330尺寸可以为x
×
y。第一传感器阵列100为3
×
3阵列，每个第一光电传感器110的尺寸可以为4x
×
4y。第二传感器阵列200为2
×
2阵列，第二光电传感器210的尺寸也可以为4x
×
4y。第一传感器阵列100刚好覆盖晶体阵列300的第一端310，第二传感器阵列200覆盖在晶体阵列300的第二端320的中部区340。在图示x-x方向上，第二传感器阵列200的边缘与晶体阵列300的边缘间隔两列闪烁晶体330。在图示y-y方向上，第二传感器阵列200的边缘与晶体阵列300的边缘间隔两行闪烁晶体330。这样，晶体阵列300的中部区340为8
×
8阵列，
中部区340的闪烁晶体330的两端都耦合有光电传感器，即中部区340的闪烁晶体330可以实现双端法计算doi。参阅图3，由于第一传感器阵列100完全覆盖了晶体阵列300的第一端310，所有第一透光窗口334均能用于计算doi，也就是说，所有第一透光窗口334两侧的闪烁晶体330均能实现窗口法计算doi。另一方面，参阅图4，第二传感器阵列200只覆盖了晶体阵列300的第二端320的中部区340，只有位于中部区340的第二透光窗口335可以用于计算doi，也就是说，位于中部区340的第二透光窗口335两侧的闪烁晶体330可以实现窗口法计算doi。
44.如图5和图6所示，本发明的一个实施例中，晶体阵列300为12
×
12阵列，每个闪烁晶体330尺寸可以为x
×
y。第一传感器阵列100为3
×
3阵列，每个第一光电传感器110的尺寸可以为4x
×
4y。第二传感器阵列200为4
×
4阵列，第二光电传感器210的尺寸也可以为4x
×
4y。第一传感器阵列100刚好覆盖晶体阵列300的第一端310。第二传感器阵列200覆盖在晶体阵列300的第二端320，并且第二传感器阵列200具有覆盖在晶体阵列300的第二端320上的覆盖区230和超出在晶体阵列300之外的超出区220。在图示x-x方向上，第二传感器阵列200的边缘与晶体阵列300的边缘间隔两列闪烁晶体330。在图示y-y方向上，第二传感器阵列200的边缘超出晶体阵列300的边缘两行闪烁晶体330的距离。这样，晶体阵列300的所有闪烁晶体330均可以实现双端法计算doi。参阅图5，由于第一传感器阵列100完全覆盖了晶体阵列300的第一端310，所有第一透光窗口334均能用于计算doi，也就是说，所有第一透光窗口334两侧的闪烁晶体330均能实现窗口法计算doi。另一方面，参阅图6，第二传感器阵列200也完全覆盖了晶体阵列300的第二端320，所有第二透光窗口335均能用于计算doi，也就是说，所有第二透光窗口335两侧的闪烁晶体330均能实现窗口法计算doi。
45.如图7和图8所示，本发明的一个实施例中，晶体阵列300为12
×
12阵列，每个闪烁晶体330尺寸可以为x
×
y。第一传感器阵列100为3
×
3阵列，每个第一光电传感器110的尺寸可以为4x
×
4y。第二传感器阵列200为4
×
2矩形阵列，第二光电传感器210的尺寸也可以为4x
×
4y。第一传感器阵列100刚好覆盖晶体阵列300的第一端310。第二传感器阵列200在图示x-x方向上覆盖在晶体阵列300的第二端320的中部区340，亦即晶体阵列300在图示x-x方向上具有耦合有第二光电传感器210的中部区340和未耦合有第二光电传感器210的周围区350。第二传感器阵列200在图示y-y方向上具有覆盖在晶体阵列300上的部分和超出在晶体阵列300之外的超出区220。在图示x-x方向上，第二传感器阵列200的边缘与晶体阵列300的边缘间隔两列闪烁晶体330。在图示y-y方向上，第二传感器阵列200的边缘超出晶体阵列300的边缘两行闪烁晶体330的距离。中部区340的闪烁晶体330的两端均耦合有光电传感器，因此中部区340的闪烁晶体330均可以通过双端法计算doi。参阅图7，由于第一传感器阵列100完全覆盖了晶体阵列300的第一端310，所有第一透光窗口334均能用于计算doi，也就是说，所有第一透光窗口334两侧的闪烁晶体330均能实现窗口法计算doi。参阅图8，第二传感器阵列200在图示x-x方向上只覆盖了晶体阵列300的第二端320的中部区340，只有位于中部区340的第二透光窗口335可以用于计算doi，也就是说，位于中部区340的第二透光窗口335两侧的闪烁晶体330可以实现窗口法计算doi。
46.结合参阅图3、图5和图7，本发明给出的三个实施例中，闪烁晶体330尺寸可以为x
×
y，第一光电传感器110的尺寸可以为4x
×
4y。所说的尺寸为图示x-x方向和图示y-y方向上的尺寸。如图所示，一个第一光电传感器110上可以耦合有十六个闪烁晶体330，在x-x方
向上和y-y方向上，第一光电传感器110和闪烁晶体330的尺寸比例均为1：4。在用于对小动物进行探测时，需要探测器的整体尺寸较小，实际上需要使用较小尺寸的闪烁晶体和光电传感器。而对于利用窗口法计算doi，现有的探测器装置中，光电传感器与闪烁晶体按照图示布置，在图示x-x方向上和y-y方向上，一个光电传感器最多耦合有四个闪烁晶体，即在x-x方向上和y-y方向上，光电传感器和闪烁晶体的尺寸比例最小为1：2，否则，光电传感器耦合的闪烁晶体中至少有一部分无法实现窗口法计算doi，又会导致整体装置的空间分辨率降低。由于光电传感器工艺和成本的限制，在使用了现有技术中最小尺寸的光电传感器时，如果光电传感器和闪烁晶体尺寸比例为1：2，闪烁晶体的尺寸仍然较大。本发明提供的探测器10中第一光电传感器110和闪烁晶体330的尺寸比例可以为1：4，由此可以使用更小尺寸的闪烁晶体330，进而整体装置可以具有更小的尺寸以应用于小动物pet探测。
47.与之类似地，参阅图4、图6和图8，第二光电传感器210的尺寸也可以为4x
×
4y。所说的尺寸为图示x-x方向和图示y-y方向上的尺寸。如图所示，一个第二光电传感器210上可以耦合有十六个闪烁晶体330，在x-x方向上和y-y方向上，第二光电传感器210和闪烁晶体330的尺寸比例均为1：4。这样，第一光电传感器110和第二光电传感器210以及闪烁晶体330都可以具有较小的尺寸，进一步使得整体装置可以具有更小的尺寸，这样的探测器10应用于小动物pet探测时效果更好。
48.再一次结合参阅图3、图5和图7，晶体阵列300的大小可以为a1
×
b1，第一传感器阵列100的大小可以为a2
×
b2，a2＝a1，b2＝b1，在晶体阵列300为12
×
12阵列、每个闪烁晶体330尺寸为x
×
y、第一传感器阵列100为3
×
3阵列、每个第一光电传感器110的尺寸为4x
×
4y的情况下，a2＝a1＝12x，b2＝b1＝12y，以使晶体阵列300在第一端310可以被第一传感器阵列100完全覆盖。第一传感器阵列100可以刚好覆盖晶体阵列300的第一端310。值得注意的是，这里对于第一光电传感器110的具体形状和尺寸、闪烁晶体330的具体形状和尺寸以及第一光电传感器110与闪烁晶体330的尺寸比例并不限定。这样的探测器10，可以确保每个受到γ光子撞击的闪烁晶体330所产生的可见光，至少能被一个第一光电传感器110检测，这样可以避免γ光子撞击闪烁晶体330的事件不被检测的情况，提升了探测器10的探测效率。
49.参阅图4，第二传感器阵列200的大小可以为a3
×
b3，a3＜a1，b3＜b1，在晶体阵列300为12
×
12阵列、每个闪烁晶体330尺寸为x
×
y、第二传感器阵列200为2
×
2阵列，第二光电传感器210的尺寸为4x
×
4y的情况下，a1＝12x，b1＝12y，a3＝8x，b3＝8y，以使晶体阵列300在第二端320可以分成被第二传感器阵列200覆盖的中部区340和未被第二传感器阵列200覆盖的周围区350。参阅图2，侧面可以包括有位于中部区340与周围区350之间的第三侧面333，第三侧面333可以在远离第二端320位置设置有第三透光窗口336。在晶体阵列300上的其他位置处也可以设置有第三透光窗口336。探测器10在需要扩大探测范围时，只需要补接一些第二光电传感器210，就可以使得能实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体330更多，此时第三透光窗口336可以起到和第二透光窗口335一样的作用，从而扩大了探测器10的探测范围。
50.再次参阅图4，闪烁晶体330尺寸可以为x
×
y，晶体阵列300可以具有相互垂直的第一方向(即图示x-x方向)和第二方向(即图示y-y方向)，周围区350的外缘与中部区340的外缘在第一方向上的距离可以为2x，周围区350的外缘与中部区340的外缘在第二方向上的距
离可以为2y。为便于描述，下文所提到的第一方向即图示x-x方向，所提到的第二方向即图示y-y方向。具体地，闪烁晶体330呈多行多列排布，晶体阵列300呈正方形排布，第二传感器阵列200耦合至晶体阵列300的第二端320的中部区340，中部区340与周围区350在x-x方向与y-y方向上均间隔两行或两列闪烁晶体330。这样的探测器10更加规整，多个探测器10可以拼接以实现更大的探测范围。
51.参阅图5和图6，晶体阵列300的大小可以为a1
×
b1，第一传感器阵列100的大小可以为a2
×
b2，a2＝a1，b2＝b1，以使晶体阵列300在第一端310可以被第一传感器阵列100完全覆盖。第二传感器阵列200的大小可以为a4
×
b4，a4＞a1，b4＞b1，在晶体阵列300为12
×
12阵列、每个闪烁晶体330尺寸为x
×
y、第二传感器阵列200为4
×
4阵列，第二光电传感器210的尺寸为4x
×
4y的情况下，a1＝12x，b1＝12y，a4＝16x，b4＝16y，以使第二传感器阵列200可以具有覆盖晶体阵列300的覆盖区230和超出在晶体阵列300外的超出区220。覆盖区230可以具有与晶体阵列300的第二端320相同的尺寸和形状，超出区220可以具有各种形状和尺寸。覆盖区230和超出区220只是为便于描述而在第二传感器阵列200上作出的分区，实际上位于超出区220和覆盖区230的第二光电传感器210并不因为所处位置而具有特殊限定，多个第二光电传感器210无论处于超出区220还是覆盖区230，仍然可以是相同的光电传感器，也可以是不同的光电传感器。超出区220的设计，可以确保第二传感器阵列200已经完全覆盖了晶体阵列300的第二端320，从而在第一传感器阵列100也覆盖了晶体阵列300的第一端310的情况下，可以确保每一个闪烁晶体330都可以实现双端法计算doi，因此提高了探测器10对于计算doi的精度。
52.进一步地，闪烁晶体330尺寸可以为x
×
y，晶体阵列300可以具有相互垂直的第一方向(即图示x-x方向)和第二方向(即图示y-y方向)，超出区220的外缘与覆盖区230的外缘在所述第一方向上的距离可以为2x，超出区220的外缘与覆盖区230的外缘在第二方向上的距离可以为2y。具体地，闪烁晶体330呈多行多列排布，晶体阵列300呈正方形排布，第二传感器阵列200耦合至晶体阵列300的第二端320，超出区220与覆盖区230在x-x方向与y-y方向上均间隔两行或两列闪烁晶体330。这样的探测器10更加规整，多个第二光电传感器210具有相同的形状和尺寸，结构简单，便于生产。
53.结合参阅图2、图7和图8，第二传感器阵列200的大小可以为a5
×
b5，a5＜a1，b5＞b1，，在晶体阵列300为12
×
12阵列、每个闪烁晶体330尺寸为x
×
y、第二传感器阵列200为2
×
4阵列，第二光电传感器210的尺寸为4x
×
4y的情况下，a1＝12x，b1＝12y，a5＝8x，b5＝16y，以使晶体阵列300在第二端320可以至少具有被第二传感器阵列200覆盖的中部区340和未被第二传感器阵列200覆盖的周围区350，侧面可以包括有位于中部区340与周围区350之间的第三侧面333，第三侧面333在远离第二端320位置可以设置有第三透光窗口336。探测器10在需要扩大探测范围时，只需要补接一些第二光电传感器210，就可以使得能实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体330更多，此时第三透光窗口336可以起到和第二透光窗口335一样的作用，从而扩大了探测器10的探测范围。
54.再次结合参阅图2、图7和图8，闪烁晶体330尺寸为x
×
y，晶体阵列300可以具有相互垂直的第一方向和第二方向，周围区350的外缘与中部区340的外缘在第一方向上的距离可以为2x；且第二传感器阵列200在第二方向上可以具有超出在晶体阵列300外的超出区220，超出区220的外缘与中部区340的外缘在第二方向上的距离可以为2y。具体地，闪烁晶
体330呈多行多列排布，晶体阵列300呈正方形排布，周围区350的外缘与中部区340的外缘间隔有两列闪烁晶体330；超出区220的外缘与中部区340的外缘间隔有两行闪烁晶体330。这样的探测器10在第二方向(即图示y-y方向)上有更多闪烁晶体330可以实现窗口法和双端法计算doi，由此提升了探测器10的探测效果。而且这样的探测器10可以符合一些实际情况的需要。图示实施例中，第二传感器阵列200在第二方向上具有超出在晶体阵列300外的超出区220，而晶体阵列300在第一方向上具有不与第二光电传感器210耦合的周围区350，但是值得注意的是，在其他实施例中，也可以是第二传感器阵列200在第一方向上具有超出在晶体阵列300外的超出区220，而晶体阵列300在第二方向上具有不与第二光电传感器210耦合的周围区350，本领域技术人员可以根据实际情况的需要设计第二传感器阵列200与晶体阵列300的相对位置的具体排布。
55.本发明给出的几个实施例中，第一光电传感器110与第二光电传感器210错位设置。第一光电传感器110与第二光电传感器210错位设置时，可以确保一个侧面上至多有一个透光窗口，例如一个第一侧面331上至多有一个第一透光窗口334。这样设计可以避免同一个侧面上设置有多个透光窗口，多个透光窗口在用于窗口法计算doi时会互相干扰。由此，这样的探测器10使用起来数据处理更加方便，探测效果好。
56.以上给出的几个实施例中，晶体阵列300可以具有相互垂直的第一方向(即图示x-x方向)和第二方向(即图示y-y方向)，第一光电传感器110相对第二光电传感器210在第一方向和/或第二方向上可以错开两个所述闪烁晶体330。具体地，闪烁晶体330呈多行多列排布，晶体阵列300呈正方形排布，第一光电传感器110与第二光电传感器210在x-x方向与y-y方向上均间隔两行或两列闪烁晶体330。这样可以实现第一光电传感器110和第二光电传感器210相对闪烁晶体330在第一方向和第二方向上的尺寸比例都是1：4，可以同时实现窗口法和双端法计算doi的闪烁晶体330在所有闪烁晶体330中所占的比例更大，由此，这样的探测器10探测效果更好。
57.需要说明的是，虽然上述几个实施例中，第一传感器阵列100与第二传感器阵列200均为错位排布，在未示出的实施例中，第一传感器阵列100和第二传感器阵列200也可以是不错位排布的。这种情况下，存在一个闪烁晶体330的一个侧面上可以设置有两个透光窗口的情况，例如，一个闪烁晶体330的两端耦合有第一光电传感器110和第二光电传感器210，并且该闪烁晶体330同时位于第一光电传感器110和第二光电传感器210的边缘，即该闪烁晶体330上位于相邻两个第一光电传感器110之间的第一侧面331和位于相邻两个第二光电传感器210之间的第二侧面332为同一个侧面。此时，第一侧面331上远离第一端310的位置处设置有第一透光窗口334，第二侧面332上远离第二端320的位置处设置有第二透光窗口335，亦即在这个同一个侧面上，同时设置有第一透光窗口334和第二透光窗口335。这样的闪烁晶体330也可以同时实现窗口法和双端法计算doi。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
59.为了便于描述，在这里可以使用区域相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的区域位置关系。应当理解的是，区域相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。
60.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。
61.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
62.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。

技术特征：
1.一种探测器，其特征在于，包括：多个闪烁晶体，多个所述闪烁晶体形成晶体阵列，所述晶体阵列具有第一端和第二端，所述闪烁晶体具有位于所述第一端与所述第二端之间的侧面；多个第一光电传感器，多个所述第一光电传感器形成第一传感器阵列，所述第一传感器阵列耦合至所述第一端；以及多个第二光电传感器，多个所述第二光电传感器形成第二传感器阵列，所述第二传感器阵列耦合至所述第二端；其中，所述侧面包括位于相邻两个所述第一光电传感器之间的第一侧面和位于相邻两个所述第二光电传感器之间的第二侧面，所述第一侧面在远离所述第一端位置设置有第一透光窗口，所述第二侧面在远离所述第二端位置设置有第二透光窗口。2.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述闪烁晶体尺寸为x
×
y，所述第一光电传感器的尺寸为4x
×
4y。3.根据权利要求2所述的探测器，其特征在于，所述第二光电传感器的尺寸为4x
×
4y。4.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述晶体阵列的大小为a1
×
b1，所述第一传感器阵列的大小为a2
×
b2，a2＝a1，b2＝b1，以使所述晶体阵列在所述第一端被所述第一传感器阵列完全覆盖。5.根据权利要求4所述的探测器，其特征在于，所述第二传感器阵列的大小为a3
×
b3，a3＜a1，b3＜b1，以使所述晶体阵列在所述第二端分成被所述第二传感器阵列覆盖的中部区和未被所述第二传感器阵列覆盖的周围区，所述侧面包括有位于所述中部区与所述周围区之间的第三侧面，所述第三侧面在远离所述第二端位置设置有第三透光窗口。6.根据权利要求5所述的探测器，其特征在于，所述闪烁晶体尺寸为x
×
y，所述晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述周围区的外缘与所述中部区的外缘在所述第一方向上的距离为2x，所述周围区的外缘与所述中部区的外缘在所述第二方向上的距离为2y。7.根据权利要求4所述的探测器，其特征在于，所述第二传感器阵列的大小为a4
×
b4，a4＞a1，b4＞b1，以使所述第二传感器阵列具有覆盖所述晶体阵列的覆盖区和超出在所述晶体阵列外的超出区。8.根据权利要求7所述的探测器，其特征在于，所述闪烁晶体尺寸为x
×
y，所述晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述超出区的外缘与所述覆盖区的外缘在所述第一方向上的距离为2x，所述超出区的外缘与所述覆盖区的外缘在所述第二方向上的距离为2y。9.根据权利要求4所述的探测器，其特征在于，所述第二传感器阵列的大小为a5
×
b5，a5＜a1，b5＞b1，以使所述晶体阵列在所述第二端至少具有被所述第二传感器阵列覆盖的中部区和未被所述第二传感器阵列覆盖的周围区，所述侧面包括有位于所述中部区与所述周围区之间的第三侧面，所述第三侧面在远离所述第二端位置设置有第三透光窗口。10.根据权利要求9所述的探测器，其特征在于，所述闪烁晶体尺寸为x
×
y，所述晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述周围区的外缘与所述中部区的外缘在所述第一方向上的距离为2x；且所述第二传感器阵列在所述第二方向上具有超出在所述晶体阵列外的超出区，所述超出区的外缘与所述中部区的外缘在所述第二方向上的距离为2y。
11.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述第一光电传感器与所述第二光电传感器错位设置。12.根据权利要求11所述的探测器，其特征在于，所述晶体阵列具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述第一光电传感器相对所述第二光电传感器在所述第一方向和/或所述第二方向上错开两个所述闪烁晶体。13.一种发射成像设备，其特征在于，包括处理器模块和如权利要求1-12中任一项所述的探测器，多个所述第一光电传感器及多个所述第二光电传感器分别与所述处理器模块电连接。

技术总结
本发明提供一种探测器和发射成像设备。探测器包括多个闪烁晶体，多个闪烁晶体形成晶体阵列，晶体阵列具有第一端和第二端，闪烁晶体具有位于第一端与第二端之间的侧面；多个第一光电传感器，多个第一光电传感器形成第一传感器阵列，第一传感器阵列耦合至第一端；以及多个第二光电传感器，多个第二光电传感器形成第二传感器阵列，第二传感器阵列耦合至第二端；其中，侧面包括位于相邻两个第一光电传感器之间的第一侧面和位于相邻两个第二光电传感器之间的第二侧面，第一侧面在远离第一端位置设置有第一透光窗口，第二侧面在远离第二端位置设置有第二透光窗口。该探测器可以同时利用窗口法和双端法来更高精度地计算DOI，空间分辨率更高。率更高。率更高。


技术研发人员：于昕 张恒 朱志良 张义彬 谢思维 曾家旸 彭旗宇
受保护的技术使用者：深圳湾实验室
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/7/22