[發(fā)明專利]單光子發(fā)射斷層成像裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110288178.0 | 申請日: | 2021-03-17 |
| 公開(公告)號: | CN113057664B | 公開(公告)日: | 2022-10-25 |
| 發(fā)明(設計)人: | 馬天予;劉亞強;王學武;王忠 | 申請(專利權)人: | 清華大學 |
| 主分類號: | A61B6/03 | 分類號: | A61B6/03;G01T1/164;G01T1/202;G01T1/208 |
| 代理公司: | 中科專利商標代理有限責任公司 11021 | 代理人: | 任巖 |
| 地址: | 100084*** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 光子 發(fā)射 斷層 成像 裝置 | ||
1.一種單光子發(fā)射斷層成像裝置,其特征在于,包括:
多個探測器層,所述多個探測器層包括沿光子運動方向排布的至少兩個探測器層,所述至少兩個探測器層包括沿光子運動方向第一探測器層和第二探測器層,所述第一探測器層和/或第二探測器層包括閃爍晶體和反光結構;
所述閃爍晶體包括多個獨立的閃爍晶體條或多個拼接的閃爍晶體條,所述反光結構包括多個反光元件,多個反光元件設置在所述多個閃爍晶體條之間;其中,任一探測器層中閃爍晶體條之間的反光元件具有任意形狀、厚度和反光材料;其中,閃爍晶體條包括第一類型的閃爍晶體條和與之材質不同的第二類型的閃爍晶體條;
其中,通過反光結構的多個反光元件一方面實現(xiàn)了各種閃爍光傳輸路徑設計,提高了探測器的空間分辨能力和光收集效率;另一方面可以對伽馬光子進行一定的準直;從而實現(xiàn)所述第一探測器層用于對向所述第二探測器層運動的部分光子進行吸收,從而在第一探測器層中被探測、同時允許向所述第二探測器層運動的另一部分光子穿透第一探測器層,從而使第一探測器層起到對第二探測器層的準直效果;
其中,所述光子在所述第一探測器層中的穿透比例大于0.5%;所述多個探測器層中沿光子運動方向的最后一探測器層中存在至少一閃爍晶體條,從成像區(qū)域不同位置發(fā)出的所述光子在到達所述至少一閃爍晶體條前,所經(jīng)過的閃爍晶體條的數(shù)目、閃爍晶體條的長度、閃爍晶體材料、反光元件數(shù)目、反光元件厚度和反光元件材料至少其中之一不同;
其中,所述多個探測器層中的每個探測器層還包括:光電器件,所述光電器件包括硅光電倍增器件;
其中,光子穿過光電器件的概率:
P1=1-e-u1×l1,
其中,μ1為硅光電倍增器件衰減系數(shù),l1為在光電器件中的有效光行程;
光子只穿過第一類型的閃爍晶體條的概率:
P2=1-e-u2×l2,
其中,μ2為單根第一類型的閃爍晶體衰減系數(shù),l2為在第一類型的閃爍晶體條中的有效光行程;
光子同時穿過光電器件和反光元件的概率:
P3=1-e-u1×l3′-u4×l3″,
其中,l3’為在光電器件的有效光行程,l3”為在反光元件的有效光行程,μ4為反光元件的衰減系數(shù);
光子同時穿過光電器件、反光元件和第二類型的閃爍晶體條的概率:
P4=1-e-u1×l4′-u2×l4″-u4×l4″′,
其中,l4’為在光電器件中的有效光行程,l4”為在第二類型的閃爍晶體條中的有效光行程,l4”’為在反光元件的有效光行程。
2.根據(jù)權利要求1所述的單光子發(fā)射斷層成像裝置,其特征在于,所述光電器件還包括雪崩型光電二極管APD和光電倍增管PMT中至少之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的單光子發(fā)射斷層成像裝置,其特征在于,所述至少一閃爍晶體條之間通過反光元件連接,所述反光元件包括光耦合劑層、光導以及反光膜中至少之一。
4.根據(jù)權利要求1所述的單光子發(fā)射斷層成像裝置,其特征在于,
所述第二探測器層的閃爍晶體包括:
一個或多個閃爍晶體條;
所述第二探測器層的光電器件包括:
一個或多個硅光電倍增器件SiPM;
其中,所述第一探測器層和或第二探測器層中的一個或多個閃爍晶體條選擇性地與所述一個或多個硅光電倍增器件SiPM連接。
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