專利名稱：錐形光導(dǎo)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光導(dǎo)模塊的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于影像核醫(yī)學(xué)診斷、高能粒子探測等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光導(dǎo)是指一種能夠把可見光光子從光子產(chǎn)生或到達(dá)的位置高質(zhì)量的導(dǎo)向到需要接收光子的位置或部件的結(jié)構(gòu)件。由于光導(dǎo)的導(dǎo)光能力非常強(qiáng)，能同時(shí)傳播大量信息，常用于光纜通訊、醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等許多方面。在γ相機(jī)、正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography，以下簡稱 PET)和計(jì)算機(jī)斷層成像(Computed Tomography,以下簡稱CT)等的關(guān)鍵部件中，通常希望采用大接收面積的閃爍晶體模塊來擴(kuò)大閃爍晶體阻滯高能粒子的范圍，以增加單位時(shí)間內(nèi)其接收的高能粒子數(shù)目，提高系統(tǒng)靈敏度，并減小數(shù)據(jù)采集缺失角度，提高圖像重建質(zhì)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(dāng)閃爍晶體模塊與光電轉(zhuǎn)換器件耦合面的面積大于光電轉(zhuǎn)換器件有效探測面積時(shí)，部分閃爍晶體模塊由于與光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器件接收，造成數(shù)據(jù)采集缺失， 會(huì)降低系統(tǒng)靈敏度，并使得重建圖像的質(zhì)量下降。為了解決該問題，通常利用光導(dǎo)纖維或者光錐將閃爍晶體模塊與光電轉(zhuǎn)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?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器件的有效探測面上。然而， 由于玻璃纖維過細(xì)，在與閃爍晶體耦合的時(shí)候，很多光子無法有效的進(jìn)入玻璃纖維內(nèi)；而且進(jìn)入玻璃纖維內(nèi)的光子也由于玻璃纖維過細(xì)，而在其中進(jìn)行多次反射或折射而損失；同時(shí)， 高傳輸率的玻璃纖維造價(jià)過高，這些都限制了由玻璃纖維構(gòu)成的光導(dǎo)無法在醫(yī)療儀器中應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種錐形光導(dǎo)模塊，該錐形光導(dǎo)模塊能夠有效解決大尺寸晶體模塊與光電轉(zhuǎn)換器件直接耦合所存在的數(shù)據(jù)采集缺失問題，從而提高系統(tǒng)靈敏度和圖像重建質(zhì)量。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種錐形光導(dǎo)模塊，所述光導(dǎo)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(dǎo)模塊由陣列的mXn個(gè)玻璃條拼接粘合構(gòu)成，其中，m為頂面長度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，m大于或等于l，m為整數(shù)，η為頂面寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，η大于或等于1，η為整數(shù)，m和η不同時(shí)為1，每個(gè)玻璃條的頂面與構(gòu)成光導(dǎo)模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。[0007]進(jìn)一步地，所述錐形臺的底面為矩形；在構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的mXn個(gè)玻璃條中， 每個(gè)玻璃條的頂面和底面均為矩形，且每個(gè)玻璃條的底面與構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的錐形臺的底面在同一平面上。再進(jìn)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(jìn)一步地，所述玻璃條中間的sXt個(gè)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(gè)數(shù)，s大于或等于1，同時(shí)小于或等于m，s為整數(shù)，t為頂面寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，t大于或等于1，同時(shí)小于或等于n，t為整數(shù)，且s 和t不同時(shí)等于各自方向上玻璃條個(gè)數(shù)的最大值。再進(jìn)一步地，在構(gòu)成錐形光導(dǎo)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(cè)面，每一對非平行相對側(cè)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(jìn)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(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)大面積光導(dǎo)與光電轉(zhuǎn)換器件耦合的錐形光導(dǎo)模塊，能夠在不影響系統(tǒng)的能量分辨率和時(shí)間分辨率的情況下，提高醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的靈敏度，減小數(shù)據(jù)采集缺失問題，提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量；該錐形光導(dǎo)模塊加工方法操作簡單、易實(shí)現(xiàn)，能夠高精度、準(zhǔn)確地切割、加工獲得錐形光導(dǎo)模塊。
圖1為本實(shí)用新型錐形光導(dǎo)模塊形狀示意圖；圖2為本實(shí)用新型錐形光導(dǎo)模塊設(shè)計(jì)定義圖示；圖3為本實(shí)用新型錐形光導(dǎo)模塊的加工方法流程圖；圖4為本實(shí)用新型錐形光導(dǎo)模塊示意圖一；圖5為本實(shí)用新型錐形光導(dǎo)模塊示意圖二 ；圖6為本實(shí)用新型錐形光導(dǎo)模塊的加工方法示意圖。圖中，1、最高_(dá)A ；2、最高_(dá)B ；3、最高_(dá)C ；4、最高_(dá)D ；5、最高_(dá)長度；6、最高_(dá)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一錐形光導(dǎo)模塊如圖1 (a)所示一種錐形光導(dǎo)模塊，所述錐形光導(dǎo)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(dǎo)模塊頂面長度為最高_(dá)長度5、寬度為最高_(dá)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_(dá)長度5、最高_(dá)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(dǎo)模塊由4X3個(gè)玻璃條組成的陣列構(gòu)成，其中，4為在長度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，3為在寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)。玻璃條之間拼接粘合構(gòu)成一個(gè)整體，每個(gè)玻璃條的頂面和底面與構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。每個(gè)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(gè)玻璃條頂面長度為C_ T.lij=最高_(dá)長度/m，頂面寬度為C_T_WU=最高_(dá)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(shí)施例二 錐形光導(dǎo)模塊如圖1 (b)所示一種錐形光導(dǎo)模塊，所述錐形光導(dǎo)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(dǎo)模塊頂面長度為最高_(dá)長度5、寬度為最高_(dá)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_(dá)長度5、最高_(dá)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(dǎo)模塊由12X6個(gè)玻璃條組成的陣列構(gòu)成，其中，12為在長度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，6為在寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)。玻璃條之間拼接粘合構(gòu)成一個(gè)整體，每個(gè)玻璃條的頂面和底面與構(gòu)成光導(dǎo)模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。中間4X4個(gè)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(cè)4X6和右側(cè)4X6個(gè)玻璃條均采用底面長度相等的設(shè)計(jì)方式。實(shí)施例三錐形光導(dǎo)模塊如圖1 (a)、(b)和圖6所示一種錐形光導(dǎo)模塊，所述錐形光導(dǎo)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(shí)針定義錐形光導(dǎo)模塊頂面四個(gè)頂點(diǎn)為最高_(dá)A1、最高_(dá)B2、最高_(dá)C3、最高_(dá) D4，底面對應(yīng)的四個(gè)頂點(diǎn)為底部_A7、底部_B8、底部_C9、底部_D10，其中，頂點(diǎn)最高_(dá)乂與底部_X構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的一條側(cè)棱，X=A, B、C、D，頂點(diǎn)最高_(dá)A1、最高_(dá)B2所在直線方向?yàn)殚L度方向，頂點(diǎn)最高_(dá)B2、最高_(dá)C3所在直線方向?yàn)閷挾确较?，錐形光導(dǎo)模塊頂面長度為最高_(dá)長度5、寬度為最高_(dá)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_(dá)長度5、最高_(dá)寬度6、底部_長度11、底部_寬度12、heighl3 均大于零。錐形光導(dǎo)模塊由8X6個(gè)玻璃條組成的陣列構(gòu)成，其中，8為在長度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，6為在寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)。假定頂點(diǎn)最高_(dá)A1、底部_A7、底部_D10、最高_(dá)D4構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊側(cè)面與其相對的由頂點(diǎn)最高_(dá)B2、底部_B8、底部_C9、最高_(dá)C3構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊側(cè)面不平行，兩個(gè)側(cè)面的夾角為40°，每個(gè)玻璃條寬度方向上的底面/頂面邊所在的相對側(cè)面間的夾角均為5°。頂點(diǎn)最高_(dá)々1、底部_A7、底部_B8、最高_(dá)B2構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊側(cè)面與其相對的由頂點(diǎn)最高_(dá)D4、底部_D10、底部_C9、最高_(dá)C3構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊側(cè)面成夾角，兩個(gè)側(cè)面的夾角也為30°，每個(gè)玻璃條長度方向上的底面/頂面邊所在的相對側(cè)面間的夾角可以均為5°。所述錐形光導(dǎo)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(dǎo)模塊的加工方法包含以下步驟第一步，根據(jù)實(shí)施例三所述錐形光導(dǎo)模塊的具體尺寸，計(jì)算得到錐形光導(dǎo)模塊的非平行相對側(cè)面的夾角；并根據(jù)錐形光導(dǎo)模塊所含玻璃條的陣列數(shù)，計(jì)算出每個(gè)玻璃條的非平行相對側(cè)面的夾角和每個(gè)玻璃條的各面尺寸；第二步，對一批玻璃條胚進(jìn)行加工得到所需的各個(gè)玻璃條，具體方法如下( 1)以玻璃條胚一個(gè)側(cè)面為基面，對其相對側(cè)面進(jìn)行切割，使得該基面與其相對側(cè)面的夾角等于第一步中計(jì)算出的對應(yīng)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(cè)面相互耦合，然后對玻璃條列中各個(gè)玻璃條基面相鄰的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行加工，使得該相對側(cè)面的夾角等于第一步中計(jì)算出的對應(yīng)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(jù)錐形光導(dǎo)模塊的尺寸，對玻璃條陣列頂面和底面進(jìn)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(dǎo)模塊。圖6由a、b、C、d、e、f六個(gè)圖構(gòu)成，它是錐形光導(dǎo)模塊加工步驟圖，該加工步驟具體針對實(shí)施例三。錐形光導(dǎo)模塊中由頂點(diǎn)最高_(dá)A1、底部_A7、底部_D10、最高_(dá)D4構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊側(cè)面與其相對的由頂點(diǎn)最高_(dá)B2、底部_B8、底部_C9、最高_(dá)C3構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊的夾角為40°，由頂點(diǎn)最高_(dá)A1、底部_A7、底部_B8、最高_(dá)B2構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊側(cè)面與其相對的由頂點(diǎn)最高_(dá)C3、底部_C9、底部_D10、最高_(dá)D4構(gòu)成的錐形光導(dǎo)模塊的夾角為 30°，玻璃條陣列數(shù)為8X6，則，每個(gè)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(shù)量的玻璃條；在長度方向上組裝8個(gè)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(gè)如圖6 (c)所示的扇形模塊，并將這6個(gè)扇形模塊在寬度方向進(jìn)行組裝，組裝示意圖如圖6 (d)所示的玻璃陣列；根據(jù)錐形光導(dǎo)模塊的尺寸，對組裝完成的玻璃陣列頂面和底面進(jìn)行打磨，得到如圖6 (e)所示的錐形光導(dǎo)模塊。方法二如圖1和圖3所示，所述錐形光導(dǎo)模塊的加工加工時(shí)，先根據(jù)實(shí)施例中任意一項(xiàng)的技術(shù)方案加工得到底面為矩形的錐形光導(dǎo)模塊，然后通過后期打磨錐形光導(dǎo)模塊的側(cè)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(dǎo)模塊。上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種錐形光導(dǎo)模塊，其特征在于所述錐形光導(dǎo)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(dǎo)模塊由陣列的mXn個(gè)玻璃條拼接粘合構(gòu)成，其中，m為頂面長度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，m大于或等于1，m為整數(shù)，η為頂面寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，η大于或等于1，η為整數(shù)，m和η不同時(shí)為1，每個(gè)玻璃條的頂面與構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的錐形臺的頂面在同一平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形光導(dǎo)模塊，其特征在于所述錐形臺的底面為矩形；在構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的mXn個(gè)玻璃條中，每個(gè)玻璃條的頂面和底面均為矩形，且每個(gè)玻璃條的底面與構(gòu)成錐形光導(dǎo)模塊的錐形臺的底面在同一平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錐形光導(dǎo)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(jù)權(quán)利要求2所述的錐形光導(dǎo)模塊，其特征在于所述玻璃條中間的sXt個(gè)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(gè)數(shù)，s大于或等于1，同時(shí)小于或等于m，s為整數(shù)，t為頂面寬度方向的玻璃條個(gè)數(shù)，t大于或等于1，同時(shí)小于或等于n，t為整數(shù)，且s和t不同時(shí)等于各自方向上玻璃條個(gè)數(shù)的最大值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錐形光導(dǎo)模塊，其特征在于在構(gòu)成錐形光導(dǎo)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(cè)面，每一對非平行相對側(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的錐形光導(dǎo)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(shí)用新型涉及一種錐形光導(dǎo)模塊，所述光導(dǎo)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(dǎo)模塊由m×n個(gè)玻璃條拼接粘合構(gòu)成。本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)大面積閃爍晶體與光電轉(zhuǎn)換器件耦合的錐形光導(dǎo)模塊，能夠有效提高醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的靈敏度，減小數(shù)據(jù)采集缺失問題，提高系統(tǒng)的成像質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)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