本發(fā)明涉及發(fā)射成像系統(tǒng)，具體地，涉及一種用于發(fā)射成像設(shè)備的檢測器以及包括該檢測器的發(fā)射成像設(shè)備。

背景技術(shù)：

包括正電子發(fā)射成像設(shè)備的發(fā)射成像設(shè)備已經(jīng)被用于醫(yī)療診斷。以正電子發(fā)射成像設(shè)備為例，其利用正電子同位素衰變產(chǎn)生出的正電子與人體內(nèi)負(fù)電子發(fā)生泯滅效應(yīng)的現(xiàn)象，通向人體內(nèi)注射帶有正電子同位素標(biāo)記的化合物，采用復(fù)合探測的方法，利用檢測器探測泯滅效應(yīng)所產(chǎn)生的γ光子。

該檢測器主要包括三部分，如圖1所示，即由離散的閃爍晶體組成的晶體矩陣110、玻璃光導(dǎo)層120和光電倍增管(pmt)矩陣130。每個閃爍晶體除了面向pmt矩陣130的面(即底面)之外都包覆有光反射材料。泯滅效應(yīng)產(chǎn)生的511kev的高能光子(即γ光子)在晶體矩陣110內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，被轉(zhuǎn)換為可見光子群。由于除了底面外都包覆有光反射材料，可見光子群只能從閃爍晶體的底面射出并穿過玻璃光導(dǎo)層120進(jìn)入pmt矩陣130。通過pmt矩陣130中，各pmt單元采集到的可見光信號的大小，用重心算法(angerlogic)，可以計(jì)算出γ光子在晶體矩陣110中的哪一個閃爍晶體內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)。這一過程稱為晶體解碼。這樣，可以得到人體內(nèi)同位素的分布信息，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行重建組合運(yùn)算，從而得到人體內(nèi)標(biāo)記化合物分布的三維斷層圖像。

如圖2a及圖2b所示，由于γ光子具有一定的衰減長度，其到達(dá)閃爍晶體210后不會馬上發(fā)生反應(yīng)，而是按照一定的衰減函數(shù)發(fā)生反應(yīng)，在某一定時間轉(zhuǎn)化為可見光子群。當(dāng)γ光子在非中心位置進(jìn)入閃爍晶體210內(nèi)，即以一定的角度進(jìn)入閃爍晶體210時，γ光子在發(fā)生反應(yīng)前進(jìn)入了另一個閃爍晶體210內(nèi)，此時計(jì)算出的反應(yīng)位置模擬出的γ光子產(chǎn)生位置和實(shí)際產(chǎn)生位置存在偏差，稱為反應(yīng)深度(depthofinteraction，doi)效應(yīng)。圖2a-2b分別為現(xiàn)有的平板式和環(huán)式正電子發(fā)射成像設(shè)備的截面圖。其中實(shí)線代表γ光子的實(shí)際飛行路徑，虛線代表發(fā)射成像設(shè)備根據(jù)探測的信號生成的響應(yīng)直線段。由此可見，深度效應(yīng)極大地影響了光傳感器在解碼過程中對γ光子產(chǎn)生位置和路徑判斷的準(zhǔn)確性，造成發(fā)射成像設(shè)備的空間分辨率下降。

現(xiàn)有的降低doi效應(yīng)的方法主要分為兩類，即硬件校正和軟件校正。硬件矯正包括閃爍晶體分層和在閃爍晶體陣列兩端耦合兩個光電轉(zhuǎn)換裝置。閃爍晶體分層由于晶體不連續(xù)，不同晶體材料的交界導(dǎo)致光子損失嚴(yán)重，降低系統(tǒng)靈敏度。而耦合兩個光電轉(zhuǎn)換裝置的不利之處在于檢測器的通道數(shù)量增加，導(dǎo)致采集信號強(qiáng)度減弱。軟件校正方法由于自身的局限性，發(fā)展受到限制。

因此，有必要提出一種用于發(fā)射成像設(shè)備的檢測器、以及包括該檢測器的發(fā)射成像設(shè)備，以獲取閃爍晶體的反應(yīng)深度信息，提高成像系統(tǒng)的空間分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于發(fā)射成像設(shè)備的檢測器，包括閃爍晶體陣列、第一光傳感器陣列以及第二光傳感器陣列。閃爍晶體陣列具有相對的第一端面和第二端面，所述閃爍晶體陣列包括多個閃爍晶體。第一光傳感器陣列耦合至所述閃爍晶體陣列的所述第一端面，所述第一光傳感器陣列包括多個光傳感器，所述第一光傳感器陣列的所述多個光傳感器中的至少一個分別耦合有多個所述閃爍晶體。第二光傳感器陣列耦合至所述閃爍晶體陣列的所述第二端面，所述第二光傳感器陣列包括多個光傳感器，所述第二光傳感器陣列的所述多個光傳感器中的至少一個分別耦合有多個所述閃爍晶體。其中，所述第一光傳感器陣列與所述第二光傳感器陣列錯位排列。

優(yōu)選地，所述多個閃爍晶體的未與所述光傳感器耦合的面均設(shè)置有光反射層，且所述面中與相鄰的光傳感器耦合的閃爍晶體相鄰的面的光反射層中設(shè)置有透光窗口。

優(yōu)選地，所述第一光傳感器陣列/所述第二光傳感器陣列中位于中心區(qū)域的m1×m2個光傳感器均耦合有n1×n2個閃爍晶體，其中m1、m2為正整數(shù)，n1和n2為大于等于2小于等于6的正整數(shù)，且n2大于等于n1。

優(yōu)選地，所述第一光傳感器陣列相對所述第二光傳感器陣列具有第一錯位方向和第二錯位方向，所述第一光傳感器陣列在所述第一錯位方向和所述第二錯位方向上相對所述第二光傳感器陣列分別錯位m個閃爍晶體距離和n個閃爍晶體距離，其中m為小于等于n1/2的正整數(shù)，n為小于等于n2/2的正整數(shù)。

優(yōu)選地，所述閃爍晶體陣列的尺寸小于或等于所述第二光傳感器陣列的尺寸。

優(yōu)選地，所述第一光傳感器陣列的尺寸小于所述閃爍晶體陣列的尺寸，所述閃爍晶體陣列的尺寸等于所述第二光傳感器陣列的尺寸，所述閃爍晶體的尺寸為x×y，所述閃爍晶體陣列大小為a×b，所述第一光傳感器陣列的所述光傳感器與所述第二光傳感器陣列的所述光電傳感器的尺寸皆為n2x×n1y，所述第二光傳感器陣列大小為c×d，所述第一光傳感器陣列大小為(c-1)×(d-1)，其中，c為a/n1的整數(shù),d為b/n2的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述第一光傳感器陣列的尺寸等于所述閃爍晶體陣列的尺寸，所述閃爍晶體陣列的尺寸小于所述第二光傳感器陣列的尺寸，所述閃爍晶體的尺寸為x×y，所述閃爍晶體陣列大小為a×b，所述第一光傳感器陣列的所述光傳感器與所述第二光傳感器陣列的所述光電傳感器的尺寸皆為n2x×n1y，所述第二光傳感器陣列大小為(c+1)×(d+1)，所述第一光傳感器陣列大小為c×d，其中，c為a/n1的整數(shù),d為b/n2的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述第一光傳感器陣列的尺寸等于所述閃爍晶體陣列的尺寸，所述閃爍晶體陣列的尺寸等于所述第二光傳感器陣列的尺寸，所述閃爍晶體的尺寸為x×y，所述閃爍晶體陣列大小為a×b，所述第二光傳感器陣列的所述光電傳感器的尺寸為n2x×n1y，所述第二光傳感器陣列大小為c×d，其中，c為a/n1的整數(shù),d為b/n2的整數(shù)，所述第一光傳感器陣列中的所述光傳感器包括位于中心區(qū)域的第一光傳感器和位于外圍區(qū)域的第二光傳感器，所述第一光傳感器的尺寸為n2x×n1y且構(gòu)成(c-1)×(d-1)陣列，所述第二光傳感器的尺寸為n4x×n3y，其中，n4為小于等于n2/2的正整數(shù)，n3為小于等于n1/2的正整數(shù)。

優(yōu)選地，所述多個閃爍晶體包括第一閃爍晶體，所述第一閃爍晶體具有與相鄰的光傳感器耦合的第一閃爍晶體相鄰的兩個面，所述透光窗口包括第一透光窗口和第二透光窗口，分別設(shè)置在所述第一閃爍晶體的所述兩個面的光反射層中，以允許光被相鄰的光傳感器接收。

優(yōu)選地，所述多個閃爍晶體包括第二閃爍晶體，所述第二閃爍晶體具有與相鄰的光傳感器耦合的閃爍晶體相鄰的一個面，所述第二閃爍晶體的所述一個面設(shè)置有所述透光窗口，以允許光被相鄰的光傳感器接收。

優(yōu)選地，所述多個閃爍晶體包括第三閃爍晶體，所述第三閃爍晶體具有耦合唯一性，所述第三閃爍晶體不與相鄰的光傳感器耦合的閃爍晶體相鄰，所述第三閃爍晶體位于所述閃爍晶體陣列的頂角處，和/或位于中間區(qū)域的光傳感器的中間區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種發(fā)射成像設(shè)備，所述發(fā)射成像設(shè)備包括如上所述的任一種檢測器。

在本發(fā)明提供的檢測器中，閃爍晶體陣列的兩端分別耦合有第一光傳感器陣列和第二光傳感器陣列，第一光傳感器陣列和第二光傳感器陣列中的單個光傳感器耦合多個離散晶體，第一光傳感器陣列與第二光傳感器陣列錯位排列可使每個散爍晶體具有光分布唯一性，γ光子衰減產(chǎn)生的可見光子傳播到相鄰晶體中被不同的光傳感器收集到，最終利用光傳感器收集到的能量的分布計(jì)算光子的反應(yīng)深度(doi)及位置，相對傳統(tǒng)的檢測器而言，本發(fā)明提供的檢測器對離散晶體的解碼能力具有較高提升，并具備以下優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單，不需要光導(dǎo)；(2)具備較高的doi解碼精度；(3)具備較高的位置解碼能力；(4)具備高性能的時間測量潛力。

在發(fā)明內(nèi)容中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，

圖1為現(xiàn)有的用于正電子發(fā)射成像設(shè)備的檢測器的示意圖；

圖2a和2b分別為現(xiàn)有的平板式和環(huán)式正電子發(fā)射成像設(shè)備的截面圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的耦合示意圖；

圖4a-圖4d為圖3所示的耦合方式的doi解碼的示意圖；

圖5a-圖5c為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖3的耦合方式)；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖3的耦合方式)；

圖7為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖3的耦合方式)；

圖8a-圖8c為根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的不同類型的閃爍晶體的示意圖；

圖9a-圖9b為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的耦合示意圖；

圖10a-圖10p為說明圖9a、圖9b所示的耦合方式的doi解碼的示意圖；

圖11為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖9a的耦合方式)；

圖12為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖9a的耦合方式)；

圖13為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖9a的耦合方式)；

圖14為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖9a的耦合方式)；

圖15a為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的“開窗”閃爍晶體布局示意圖；

圖15b為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的“開窗”閃爍晶體布局示意圖；

圖16a為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖；

圖16b為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖；

圖16c為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖；

圖16d為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，提供了大量的細(xì)節(jié)以便能夠徹底地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，如下描述僅涉及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明可以無需一個或多個這樣的細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。此外，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

本發(fā)明提供一種用于發(fā)射成像設(shè)備的檢測器，其包括閃爍晶體陣列、第一光傳感器陣列和第二光傳感器陣列。第一光傳感器陣列直接耦合至閃爍晶體陣列的頂端，第二光傳感器陣列直接耦合至閃爍晶體陣列的底端，第一光傳感器陣列、第二光傳感器陣列與閃爍晶體陣列之間無需光導(dǎo)層。示例性地，閃爍晶體陣列和第一光傳感器陣列/第二光傳感器陣列可以通過例如光學(xué)膠水的耦合劑、或者通過空氣耦合等方式直接耦合在一起。需要說明的是，此處的頂端和底端并不代表物理或絕對的頂與底，僅僅是用來區(qū)分閃爍晶體陣列的兩端。

閃爍晶體陣列包括多個閃爍晶體，這些閃爍晶體以陣列方式排布。閃爍晶體可以為活性鉈碘化鈉晶體、鍺酸鉍晶體、硅酸镥晶體、硅酸镥-釔晶體中的一種。與傳統(tǒng)方式類似地，多個閃爍晶體的未與第一光傳感器陣列/第二光傳感器陣列耦合的面均設(shè)置有光反射層。

光反射層可以在閃爍晶體上通過例如涂覆、鍍膜(例如噴涂或鍍銀膜)或粘貼反光材料的方式來形成。反光材料例如是esr(enhancedspecularreflector)反光片、杜邦公司生產(chǎn)的teflon(特氟龍)反光材料、或硫酸鋇等。此外，光反射層還可以是設(shè)置在相鄰的閃爍晶體之間的反光材料。相鄰的閃爍晶體公共同一光反射層。

第一光傳感器陣列和第二光傳感器陣列皆包括多個光傳感器，這些光傳感器以陣列方式排布。光傳感器可以為光電倍增管(pmt)、基于位置靈敏型光電倍增管(ps-pmt)和硅光電倍增管(sipm)的光傳感器等中的一種或多種。由于sipm的尺寸較小，并且通常為閃爍晶體的邊長的整數(shù)倍，因此優(yōu)選地采用sipm來形成第一光傳感器陣列和第二光傳感器陣列。第一光傳感器陣列/第二光傳感器陣列中的光傳感器中的一部分或全部對應(yīng)地耦合多個閃爍晶體。光傳感器的尺寸是閃爍晶體的尺寸的整數(shù)倍，以便單個光傳感器能夠耦合n1×n2個閃爍晶體組成的閃爍晶體陣列，其中n1和n2為正整數(shù)(本發(fā)明中，n1和n2皆為大于等于2小于等于6)，且n2大于等于n1。

本發(fā)明提供的檢測器，實(shí)質(zhì)是在閃爍晶體陣列兩端耦合兩個光電轉(zhuǎn)換裝置(第一光傳感器陣列和第二光傳感器陣列)，但不同于傳統(tǒng)方式的是，第一光傳感器陣列與第二光傳感器陣列錯位排列，具體錯位方式將在后續(xù)文中進(jìn)行描述。

圖3示出了本發(fā)明的一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的耦合示意圖。檢測器由單位尺寸為xmm×ymm的閃爍晶體和單位尺寸為2xmm×2ymm光傳感器構(gòu)成，下2×2光傳感器陣列，上層為單個傳感器，耦合4×4閃爍晶體陣列，即，本實(shí)施例中，單個光傳感器耦合4個閃爍晶體。需要說明的是：本發(fā)明并不限制單個光傳感器和閃爍晶體的類型及尺寸，不限制光傳感器陣列和閃爍晶體陣列的大??；且并不要求光傳感器的邊長一定為閃爍晶體邊長的2倍，在一定范圍內(nèi)略小于也是可以的，只需要保證組成陣列時，同方向上相鄰光傳感器的中心距為相鄰閃爍晶體中心距的2倍即可。

結(jié)合參閱圖4a-圖4d，閃爍晶體排布在光傳感器陣列的不同位置，光傳感器410、420、430、440構(gòu)成第二光傳感器陣列，第一光傳感器陣列包括光傳感器210。光傳感器410耦合閃爍晶體1.1、1.2、2.1、2.2下端面；光傳感器420耦合閃爍晶體1.3、1.4、2.3、2.4下端面；光傳感器430耦合閃爍晶體3.1、3.2、4.1、4.2下端面；光傳感器440耦合閃爍晶體3.3、3.4、4.3、4.4下端面。光傳感器210耦合閃爍晶體2.2、2.3、3.2、3.3的上端面，且第二光傳感器陣列的光傳感器410、420、430、440與第一光傳感器陣列的光傳感器210平行，即，上下兩層光傳感器平行。為了保證每一個閃爍晶體均具有耦合唯一性，即，對應(yīng)上下不同的光傳感器，第一光傳感器陣列與第二光傳感器陣列錯位排列，第一光傳感器陣列相對第二光傳感器陣列具有第一錯位方向x和第二錯位方向y，第一光傳感器陣列在第一錯位方向和第二錯位方向上相對第二光傳感器陣列分別錯位1個閃爍晶體距離。

按照圖3所示的排布方式，每一個閃爍晶體均具有耦合唯一性，即對應(yīng)上下不同的光傳感器。閃爍晶體2.2、2.3、3.2、3.3上端面同時耦合光傳感器210，但是下端面分別耦合光傳感器410、420、430、440。當(dāng)γ光子在閃爍晶體內(nèi)發(fā)生衰減產(chǎn)生可見光子群時，可見光子群經(jīng)反射膜反射，同時向上和向下傳播到耦合的sipm中，通過判斷sipm是否采集到能量即可對一次事件中γ光子的進(jìn)行位置解碼。

由于鍍制的反射層無法100％反射所有光子，閃爍晶體在生長及加工過程中的材料不均勻性等，可見光子群在傳播的過程中會有部分光子被吸收，導(dǎo)致傳感器接收到的能量低于γ光子衰變所產(chǎn)生可見光子群的總能量。當(dāng)反射膜的反射率及材料性質(zhì)確定時，γ光子的反應(yīng)位置離傳感器越遠(yuǎn)，傳播過程中被吸收的能量越多，傳感器接收到的能量越少。當(dāng)采用雙端耦合讀出的方式時，反應(yīng)位置靠近閃爍晶體下端時，下層光傳感器接收到的能量多，反應(yīng)位置靠近閃爍晶體上端時，上層光傳感器接收到的能量多。根據(jù)上下兩層傳感器接收到能量大小，判斷γ光子的反應(yīng)位置。具體來說：

閃爍晶體2.2：光傳感器410、210有信號，根據(jù)光傳感器410、210信號大小解碼反應(yīng)深度(如圖4a)；

閃爍晶體2.3：光傳感器420、210有信號，根據(jù)光傳感器420、210信號大小解碼反應(yīng)深度(如圖4b)；

閃爍晶體3.2：光傳感器430、210有信號，根據(jù)光傳感器430、210信號大小解碼反應(yīng)深度(如圖4c)；

閃爍晶體3.3：光傳感器440、210有信號，根據(jù)光傳感器440、210信號大小解碼反應(yīng)深度。

由于圖3所示布局中包括的相同類的閃爍晶體的doi解碼過程類似，因此僅選擇性地詳細(xì)介紹其中幾個閃爍晶體的doi解碼，閃爍晶體的doi解碼也可以參見表1。

表1：

由上可見，高能光子入射到不同位置的閃爍晶體上時，五個光傳感器210、410、420、430、440會輸出不同編碼的信號。通過比較五個光傳感器信號的有無和大小，可以準(zhǔn)確地算出高能光子入射到閃爍晶體中發(fā)生反應(yīng)的位置。

圖5a-圖5c示出了本發(fā)明的一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖3所示的耦合方式)。檢測器由單位尺寸為xmm×ymm的閃爍晶體和單位尺寸為2xmm×2ymm光傳感器構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)為12×12閃爍晶體陣列錯位耦合雙端光傳感器陣列。第二光傳感器陣列(也可叫下層光傳感器陣列)為6×6陣列，第一光傳感器陣列(也可叫上層光傳感器陣列)為5×5陣列。第一光傳感器陣列200與第二光傳感器陣列400錯位排列，第一光傳感器陣列200在第一錯位方向(x方向)和第二錯位方向(y方向上)上相對第二光傳感器陣列400分別錯位1個閃爍晶體距離。閃爍晶體陣列的每一根閃爍晶體都耦合不同的傳感器，即，每一個閃爍晶體均具有耦合唯一性。按照同樣的方法，可以構(gòu)建任何尺寸的陣列。

圖5a-圖5c所示實(shí)施例中，僅使用了唯一尺寸的光傳感器，閃爍晶體陣列300外圈的閃爍晶體只耦合了第二光傳感器陣列400，而并未耦合第一光傳感器陣列200。因此，閃爍晶體陣列300外圈的閃爍晶體只具有位置解碼功能，無法進(jìn)行反應(yīng)深度解碼。

雖然圖5a-圖5c僅僅示出的是12×12閃爍晶體陣列上端耦合5×5第一光傳感器陣列、下端耦合6×6第二光傳感器陣列的實(shí)施例，但同理可延伸至如下檢測器：上層光傳感器陣列尺寸小于閃爍晶體陣列尺寸，下層光傳感器陣列尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸。閃爍晶體尺寸為x×y，晶體陣列大小為m×n；光傳感器尺寸為2x×2y，下層光傳感器陣列大小為(m/2)×(n/2)，上層光傳感器陣列大小為(m/2-1)×(n/2-1)。該種結(jié)構(gòu)的檢測器由于最外圍一層閃爍晶體僅單端耦合，故閃爍晶體陣列中心的閃爍晶體可以同時實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼，外圍的閃爍晶體僅位置解碼。

圖6示出了本發(fā)明的又一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖3所示的耦合方式)。圖6示出的檢測器與圖5a所示的檢測器具有大致相同的結(jié)構(gòu)：僅采用一種尺寸的光傳感器。閃爍晶體尺寸為x×y，閃爍晶體陣列大小為m×n；光傳感器尺寸為2x×2y。所不同的是，邊緣處理方式有區(qū)別，體現(xiàn)在：上層光傳感器陣列200尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400尺寸大于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400大小為(m/2+1)×(n/2+1)，上層光傳感器陣列200大小為(m/2)×(n/2)。該實(shí)施例中，所有閃爍晶體均能實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼。

圖7示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例的閃爍晶體陣列與光傳感器陣列的布局示意圖(基于圖3所示的耦合方式)。圖7示出的檢測器與圖5a所示的檢測器具有大致相同的結(jié)構(gòu)：下層光傳感器陣列400尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，閃爍晶體尺寸為x×y，閃爍晶體陣列大小為m×n，光傳感器尺寸為2x×2y。所不同的是，邊緣處理方式有區(qū)別，體現(xiàn)在：上層光傳感器陣列200采用兩種尺寸的光傳感器(尺寸為2x×2y的光傳感器210和尺寸為x×y的光傳感器220)，上層光傳感器陣列200尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400大小為m/2×n/2，多個尺寸為2x×2y的光傳感器210構(gòu)成大小為(m/2-1)×(n/2-1)的陣列與閃爍晶體陣列中心耦合，尺寸為x×y的光傳感器220與閃爍晶體陣列外圍的一層閃爍晶體耦合。該實(shí)施例中，所有閃爍晶體均能實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼。

以上，給出的是單個光傳感器耦合4個閃爍晶體的實(shí)施例。同樣的，當(dāng)單個光傳感器耦合16個閃爍晶體時，通過上下兩層光傳感器陳列的光傳感器的錯位排列，可以對γ光子的反應(yīng)位置及深度進(jìn)行解碼。不同的是：當(dāng)單個光傳感器耦合4個閃爍晶體時，每個晶體上下兩端面耦合的光傳感器具有唯一性，但是單個光傳感器耦合16個閃爍晶體時，每4個晶體耦合同一對傳感器(不具有耦合唯一性)，此時，可通過在閃爍晶體鍍膜表面開設(shè)透光窗口(開設(shè)透光窗口的閃爍晶體簡稱“開窗”閃爍晶體)，引導(dǎo)可見光子傳播，從而對單個傳感器耦合16個閃爍晶體的檢測器結(jié)構(gòu)進(jìn)行位置解碼和深度解碼。

為了對單個傳感器耦合16個閃爍晶體的檢測器結(jié)構(gòu)進(jìn)行位置解碼和深度解碼，在閃爍晶體的鍍膜表面中、與相鄰的光傳感器耦合的閃爍晶體相鄰的面(即側(cè)面)的光反射層中開設(shè)有透光窗口，由此來引導(dǎo)高能光子(例如511kev的伽馬光子)在某閃爍晶體中發(fā)生作用后產(chǎn)生的能量較低的光子群(例如420nm的光子群)通過透光窗口進(jìn)入相鄰的閃爍晶體，進(jìn)而被相鄰的閃爍晶體所耦合的光傳感器采集。這樣，針對某個閃爍晶體，通過多個光傳感器檢測到的光分布就可以計(jì)算出高能光子在閃爍晶體陣列中的哪個閃爍晶體中發(fā)生了反應(yīng)(晶體位置解碼)，以及在該閃爍晶體中的反應(yīng)深度(doi解碼)。

根據(jù)閃爍晶體在陣列中的位置，可以大體上分成三種類型，即第一閃爍晶體、第二閃爍晶體和第三閃爍晶體。這三種閃爍晶體的主要區(qū)別在于是否包括透光窗口、以及透光窗口的數(shù)量。所述透光窗口均設(shè)置在閃爍晶體的與相鄰的光傳感器耦合的閃爍晶體相鄰的面的光反射層中。

圖8a示出了第一閃爍晶體i，該類閃爍晶體i在兩個相鄰的側(cè)面上均設(shè)置有透光窗口(由陰影線表示的區(qū)域)，即第一透光窗口312和第二透光窗口314。示例性地，如圖8a所示，第一透光窗口312可以靠近第一閃爍晶體i的頂端設(shè)置，第二透光窗口314可以靠近第一閃爍晶體i的底端設(shè)置。但是，本發(fā)明并不對第一透光窗口312和第二透光窗口314在高度方向上的位置進(jìn)行限制。此外，透光窗口的尺寸形狀也不受附圖所示的限制。第一閃爍晶體i通常設(shè)置在它所耦合的第二光傳感器陣列的光傳感器410的頂角處，并且具有與相鄰的光傳感器420、430耦合的閃爍晶體相鄰的兩個面，如圖9b所示。圖9b示出了2×2的光傳感器陣列，其包括光傳感器410、420、430和440。上文提到的“光傳感器的頂角”是指能夠與三個光傳感器相鄰的位置(如圖9a中閃爍晶體2.2、2.3、3.2、3.3所對應(yīng)地位置)。下文中還將提到光傳感器的邊緣和中心區(qū)域。所述“光傳感器的邊緣”是指僅能夠與一個光傳感器相鄰的位置(如圖9a中閃爍晶體1.2、1.3、2.1、2.4、3.1、3.4、4.2、4.3所對應(yīng)地位置)。所述“光傳感器的中心區(qū)域”是指不與任何光傳感器相鄰的位置(如圖9a中閃爍晶體1.1、1.4、4.1、4.4所對應(yīng)地位置)。

圖8b示出了第二閃爍晶體ii，該類閃爍晶體ii在一個面上設(shè)置有透光窗口322。透光窗口322可以如圖8b所示地靠近第二閃爍晶體ii的頂端設(shè)置，也可以設(shè)置在靠近底端的位置處，或中間位置處。但是優(yōu)選地，透光窗口322靠近第二閃爍晶體ii的頂端設(shè)置。由于光子群在閃爍晶體中大體自上而下地移動，透光窗口設(shè)置在上部可以提高在上部發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的光子群從透光窗口直接離開的概率，避免無法區(qū)分在上部和下部發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的光子群形成的光斑，以有利于doi解碼。第二閃爍晶體ii通常設(shè)置在它所耦合的第二光傳感器陣列的光傳感器的邊緣處，如圖9b所示。

圖8c示出了第三閃爍晶體iii，該類閃爍晶體iii的光反射層中不設(shè)置透光窗口。此類閃爍晶體iii通常設(shè)置在它所耦合的第二光傳感器陣列的光傳感器的不與任何光傳感器相鄰的位置處，如圖9b所示。此位置處的閃爍晶體即使設(shè)置透光窗口，穿過透光窗口的可見光子也僅僅被該閃爍晶體所耦合的光傳感器接收，這種情況進(jìn)行doi解碼的效率較低，因此被本發(fā)明的優(yōu)選方案排除在外。由于第三閃爍晶體iii不具有透光窗口，因此不具備doi解碼能力。

閃爍晶體陣列可以包括上述三種類型中的一種或多種。通過與光傳感器陣列配合使用，可以獲得具備doi解碼能力且結(jié)構(gòu)簡單(使用了較少的光傳感器)的檢測器。

下面將參照圖10a-圖10p介紹圖9a及圖9b所示布局中的各個閃爍晶體的doi解碼，由于此布局中包括的相同類的閃爍晶體的doi解碼過程類似，因此僅選擇性地詳細(xì)介紹其中幾個閃爍晶體的doi解碼，閃爍晶體的doi解碼也可以參見表2。

第一行第一列(如圖10a所示)采用第三閃爍晶體iii。當(dāng)γ光子入射到該第三閃爍晶體iii內(nèi)并發(fā)生衰減產(chǎn)生可見光子群時，可見光子群經(jīng)光反射層反射，傳播到該第三閃爍晶體iii耦合的光傳感器210、410中，由于該第三閃爍晶體iii并未開設(shè)透光窗口，理想中只有光傳感器210、410能接受到光信號，其余光傳感器420-440無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、410信號大小解碼反應(yīng)深度。

第一行第二列(如圖10b所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、410接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器420接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器420接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器410接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器420接受到的光信號相對較弱，而光傳感器430和440無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、410、420信號大小解碼反應(yīng)深度。

第一行第三列(如圖10c所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、420接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器410接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器410接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器420接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器410接受到的光信號相對較弱，而光傳感器430和440無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、410、420信號大小解碼反應(yīng)深度。

第一行第四列(如圖10d所示)采用第三閃爍晶體iii。當(dāng)γ光子入射到該第三閃爍晶體iii內(nèi)并發(fā)生衰減產(chǎn)生可見光子群時，可見光子群經(jīng)光反射層反射，傳播到該第三閃爍晶體iii耦合的光傳感器210、420中，由于該第三閃爍晶體iii并未開設(shè)透光窗口，理想中只有光傳感器210、420能接受到光信號，其余光傳感器420-440無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、420信號大小解碼反應(yīng)深度。

第二行第一列(如圖10e所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、410接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器430接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器430接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器410接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器430接受到的光信號相對較弱，而光傳感器420和440無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、410、430信號大小解碼反應(yīng)深度。

第二行第二列(如圖10f所示)采用第一閃爍晶體i，其具有與光傳感器420相鄰的側(cè)面和與光傳感器430相鄰的側(cè)面，在這兩個側(cè)面上分別開設(shè)第一透光窗口312和第二透光窗口314(見圖8a)，因此采用四個光傳感器為一組進(jìn)行深度解碼。具體地，當(dāng)γ光子在該第一閃爍晶體i內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第一閃爍晶體i中傳播，被光傳感器410、210接受，得到γ光子的二維位置。一部分可見光子通過第一透光窗口312射入到相鄰閃爍晶體內(nèi)，被光傳感器420接收；還有一部分可見光子通過第二透光窗口314入射到相鄰閃爍晶體內(nèi)，并被光傳感器430接收。γ光子的反應(yīng)位置越靠近窗口位置，光傳感器420和430上接收到的光子能量越多。因此光傳感器410接受到的光信號最強(qiáng)，光傳感器420和430能夠接受到的光信號相對較弱，光傳感器440無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、410、420、430信號大小解碼反應(yīng)深度。

第二行第三列(如圖10g所示)采用第一閃爍晶體i，其具有與光傳感器410相鄰的側(cè)面和與光傳感器440相鄰的側(cè)面，在這兩個側(cè)面上分別開設(shè)第一透光窗口312和第二透光窗口314(見圖8a)，因此采用四個光傳感器為一組進(jìn)行深度解碼。具體地，當(dāng)γ光子在該第一閃爍晶體i內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第一閃爍晶體i中傳播，被光傳感器420、210接受，得到γ光子的二維位置。一部分可見光子通過第一透光窗口312射入到相鄰閃爍晶體內(nèi)，被光傳感器410接收；還有一部分可見光子通過第二透光窗口314入射到相鄰閃爍晶體內(nèi)，并被光傳感器440接收。γ光子的反應(yīng)位置越靠近窗口位置，光傳感器410和440上接收到的光子能量越多。因此光傳感器420接受到的光信號最強(qiáng)，光傳感器410和440能夠接受到的光信號相對較弱，光傳感器430無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、410、420、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第二行第四列(如圖10h所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、420接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器440接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器440接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器420接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器440接受到的光信號相對較弱，而光傳感器410和430無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、420、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第三行第一列(如圖10i所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、430接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器410接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器410接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器430接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器410接受到的光信號相對較弱，而光傳感器420和440無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、410、430信號大小解碼反應(yīng)深度。

第三行第二列(如圖10j所示)采用第一閃爍晶體i，其具有與光傳感器410相鄰的側(cè)面和與光傳感器440相鄰的側(cè)面，在這兩個側(cè)面上分別開設(shè)第一透光窗口312和第二透光窗口314(見圖8a)，因此采用四個光傳感器為一組進(jìn)行深度解碼。具體地，當(dāng)γ光子在該第一閃爍晶體i內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第一閃爍晶體i中傳播，被光傳感器430、210接受，得到γ光子的二維位置。一部分可見光子通過第一透光窗口312射入到相鄰閃爍晶體內(nèi)，被光傳感器410接收；還有一部分可見光子通過第二透光窗口314入射到相鄰閃爍晶體內(nèi)，并被光傳感器440接收。γ光子的反應(yīng)位置越靠近窗口位置，光傳感器410和440上接收到的光子能量越多。因此光傳感器430接受到的光信號最強(qiáng)，光傳感器410和440能夠接受到的光信號相對較弱，光傳感器420無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、410、430、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第三行第三列(如圖10k所示)采用第一閃爍晶體i，其具有與光傳感器420相鄰的側(cè)面和與光傳感器430相鄰的側(cè)面，在這兩個側(cè)面上分別開設(shè)第一透光窗口312和第二透光窗口314(見圖8a)，因此采用四個光傳感器為一組進(jìn)行深度解碼。具體地，當(dāng)γ光子在該第一閃爍晶體i內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第一閃爍晶體i中傳播，被光傳感器440、210接受，得到γ光子的二維位置。一部分可見光子通過第一透光窗口312射入到相鄰閃爍晶體內(nèi)，被光傳感器420接收；還有一部分可見光子通過第二透光窗口314入射到相鄰閃爍晶體內(nèi)，并被光傳感器430接收。γ光子的反應(yīng)位置越靠近窗口位置，光傳感器420和430上接收到的光子能量越多。因此光傳感器440接受到的光信號最強(qiáng)，光傳感器420和430能夠接受到的光信號相對較弱，光傳感器410無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、420、430、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第三行第四列(如圖10l所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、440接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器420接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器420接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器440接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器420接受到的光信號相對較弱，而光傳感器410和430無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、420、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第四行第一列(如圖10m所示)采用第三閃爍晶體iii。當(dāng)γ光子入射到該第三閃爍晶體iii內(nèi)并發(fā)生衰減產(chǎn)生可見光子群時，可見光子群經(jīng)光反射層反射，傳播到該第三閃爍晶體iii耦合的光傳感器210、430中，由于該第三閃爍晶體iii并未開設(shè)透光窗口，理想中只有光傳感器210、430能接受到光信號，其余光傳感器410、420、440無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、430信號大小解碼反應(yīng)深度。

第四行第二列(如圖10n所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、430接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器440接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器440接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器430接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器440接受到的光信號相對較弱，而光傳感器410和420無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、430、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第四行第三列(如圖10o所示)采用第二閃爍晶體ii。第二閃爍晶體ii開設(shè)一個透光窗口，因此使用成對的光傳感器進(jìn)行解碼。當(dāng)γ光子在第二閃爍晶體ii內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時，多數(shù)的可見光子在該第二閃爍晶體ii中傳播被光傳感器210、440接受，得到γ光子發(fā)生反應(yīng)的二維位置。少部分可見光子通過透光窗口322(見圖8b)射入相鄰閃爍晶體中被光傳感器430接收，當(dāng)γ光子的反應(yīng)位置越靠近透光窗口，光傳感器430接收到的可見光子越多，并存在極限值。光傳感器440接收到的光信號相對較強(qiáng)，光傳感器430接受到的光信號相對較弱，而光傳感器410和420無信號。由此可以根據(jù)光傳感器210、430、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

第四行第四列(如圖10p所示)采用第三閃爍晶體iii。當(dāng)γ光子入射到該第三閃爍晶體iii內(nèi)并發(fā)生衰減產(chǎn)生可見光子群時，可見光子群經(jīng)光反射層反射，傳播到該第三閃爍晶體iii耦合的光傳感器210、440中，由于該第三閃爍晶體iii并未開設(shè)透光窗口，理想中只有光傳感器210、440能接受到光信號，其余光傳感器410-430無信號，由此可以根據(jù)光傳感器210、440信號大小解碼反應(yīng)深度。

由上可見，高能光子入射到不同位置的晶體上時，五個傳感器210、410、420、430、440會輸出不同編碼的信號。通過比較這五個傳感器信號的有無和大小，可以準(zhǔn)確地算出高能光子入射到晶體中發(fā)生反應(yīng)的位置。

每個閃爍晶體的doi解碼均以相鄰的光傳感器為組，通過比較該組內(nèi)光傳感器接收到的光信號強(qiáng)度進(jìn)行該閃爍晶體的doi解碼。因此，表2中所標(biāo)示的光信號強(qiáng)度均是針對同一閃爍晶體而言的，本發(fā)明不對不同的閃爍晶體之間的光信號強(qiáng)度進(jìn)行比對和討論。

表2：

上文給出的是一個光傳感器耦合4×4個閃爍晶體的實(shí)施例，實(shí)際上，一個光傳感器耦合4m×4n(m、n為大于等于2的整數(shù))閃爍晶體的結(jié)構(gòu)原理與此類似，在此就不多做贅述。檢測器邊緣的處理方式與一個傳感器耦合4個閃爍晶體的情況類似，有以下幾種方案。

如圖11所示，上層光傳感器陣列200尺寸小于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列尺寸400等于閃爍晶體陣列尺寸300。閃爍晶體尺寸為x×y，晶體陣列大小為m×n；光傳感器尺寸為4x×4y，下層光傳感器陣列大小為(m/4)×(n/4)，上層光傳感器陣列大小為(m/4-1)×(n/4-1)。該種結(jié)構(gòu)的檢測器由于最外圍一層閃爍晶體僅單端耦合，故閃爍晶體陣列中心的閃爍晶體可以同時實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼，外圍的閃爍晶體僅位置解碼。

圖12示出的檢測器與圖11所示的檢測器具有大致相同的結(jié)構(gòu)：僅采用一種尺寸的光傳感器。閃爍晶體尺寸為x×y，閃爍晶體陣列大小為m×n；光傳感器尺寸為4x×4y。所不同的是，邊緣處理方式有區(qū)別，體現(xiàn)在：上層光傳感器陣列200尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400尺寸大于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400大小為(m/4+1)×(n/4+1)，上層光傳感器陣列200大小為(m/4)×(n/4)。該實(shí)施例中，所有閃爍晶體均能實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼。

圖13示出的檢測器與圖11所示的檢測器具有大致相同的結(jié)構(gòu)：下層光傳感器陣列400尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，閃爍晶體尺寸為x×y，閃爍晶體陣列大小為m×n，光傳感器尺寸為4x×4y。所不同的是，邊緣處理方式有區(qū)別，體現(xiàn)在：上層光傳感器陣列200采用兩種尺寸的光傳感器(尺寸為2x×2y的光傳感器和尺寸為4x×4y的光傳感器)，上層光傳感器陣列200尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400大小為m/4×n/4，多個尺寸為4x×4y的光傳感器構(gòu)成大小為(m/4-1)×(n/4-1)的陣列與閃爍晶體陣列中心耦合，尺寸為2x×2y的光傳感器與閃爍晶體陣列外圍的一層閃爍晶體耦合。該實(shí)施例中，所有閃爍晶體均能實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼。

圖14示出的檢測器與圖11所示的檢測器具有大致相同的結(jié)構(gòu)：下層光傳感器陣列400尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，閃爍晶體尺寸為x×y，閃爍晶體陣列大小為m×n，光傳感器尺寸為4x×4y。所不同的是，邊緣處理方式有區(qū)別，體現(xiàn)在：上層光傳感器陣列200采用兩種尺寸的光傳感器(尺寸為x×y的光傳感器和尺寸為4x×4y的光傳感器)，上層光傳感器陣列200尺寸等于閃爍晶體陣列尺寸300，下層光傳感器陣列400大小為m/4×n/4，多個尺寸為4x×4y的光傳感器構(gòu)成大小為(m/4-1)×(n/4-1)的陣列與閃爍晶體陣列中心耦合，尺寸為x×y的光傳感器與閃爍晶體陣列外圍的一層閃爍晶體耦合。該實(shí)施例中，所有閃爍晶體均能實(shí)現(xiàn)位置解碼和深度解碼。

需要說明的是，在圖14示出的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)選擇的邊緣傳感器尺寸為x×y(此處的邊緣傳感器是指與閃爍晶體陣列外圍的一層閃爍晶體耦合的光傳感器)，邊緣傳感器與閃爍晶體一對一耦合，通過判斷傳感器的能量，可直接解碼γ光子的反應(yīng)位置。在圖13示出的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)選擇的邊緣傳感器尺寸為2x×2y時，由于邊緣單個傳感器耦合四個閃爍晶體，則處在邊緣的兩層晶體陣列同樣需要開設(shè)透光窗口以獲取更精確地位置解碼和深度解碼?！伴_窗”閃爍晶體的排布方式并不唯一，保證每個閃爍晶體具有光分布唯一性即可。圖15a及圖15b示出了兩種“開窗”閃爍晶體的排布方式，實(shí)際上，還有其他的排布方式也可以達(dá)到相近的效果，由于其原理類似，在此就不對其多做贅述。

在上文提供的雙端傳感器錯位排列結(jié)合晶體表面開設(shè)透光窗口實(shí)施例中，一個光傳感器耦合4×4個閃爍晶體。實(shí)際上，也可以耦合更多的閃爍晶體或者更少的閃爍晶體，例如耦合2×3(6個)，2×4(8個)，2×5(10個)，2×6(12個)，3×3(9個)，3×4(12個)，3×5(15個)，3×6(18個)，4×5(20個)，4×6(24個)，5×5(25個)，5×6(30個)，6×6(36個)閃爍晶體共15種組合方式。

圖16a至圖16d示出了幾個較為典型的組合方式。其中，圖16a示出的是單個光傳感器耦合2×3(6個)閃爍晶體，閃爍晶體尺寸為x×y，光傳感器尺寸為3x×2y，上下兩層光傳感器陣列在x方向上錯位x、在y方向錯位y，即，錯位一個閃爍晶體距離；圖16b示出的是單個光傳感器耦合3×3(9個)閃爍晶體，閃爍晶體尺寸為x×y，光傳感器尺寸為3x×3y，上下兩層光傳感器陣列在x方向上錯位x、在y方向錯位y，即，錯位一個閃爍晶體距離；圖16c示出的是單個光傳感器耦合4×5(20個)閃爍晶體，閃爍晶體尺寸為x×y，光傳感器尺寸為5x×4y，上下兩層光傳感器陣列在x方向上錯位2x、在y方向錯位2y，即，錯位2個閃爍晶體距離；圖16d示出的是單個光傳感器耦合6×6(36個)閃爍晶體，閃爍晶體尺寸為x×y，光傳感器尺寸為6x×6y，上下兩層光傳感器陣列在x方向上錯位3x、在y方向錯位3y，即，錯位3個閃爍晶體距離。單個光傳感器耦合的離散晶體數(shù)量不同，透光窗口的排布也不相同。并且，每一種組合方案對應(yīng)的透光窗口的排布并不是唯一的，圖16a至圖16b僅是列舉了其中的一種。

需要說明的是，無論是何種組合方式，檢測器邊緣的處理方式與一個傳感器耦合4個閃爍晶體的情況皆類似，在此就不一一贅述。

有關(guān)上下兩層光傳感器陣列的錯位設(shè)置，圖16a-圖16d分別示出了錯位一個閃爍晶體距離，兩個閃爍晶體距離和三個閃爍晶體距離的實(shí)施例。再一次參閱圖12，圖12示出的是單個光傳感器耦合4×4(16個)閃爍晶體，閃爍晶體尺寸為x×y，光傳感器尺寸為4x×4y，上下兩層光傳感器陣列在x方向上錯位2x、在y方向錯位2y，即，錯位兩個閃爍晶體距離。其余檢測器上下兩層光傳感器陣列錯位設(shè)置情況可參閱表3。

表3

從上述表2可以看出，當(dāng)單個光傳感器耦合n1×n2個閃爍晶體(n1和n2為大于等于2小于等于6的正整數(shù)，且n2大于等于n1)時，上下兩層光傳感器陣列在第一錯位方向和第二錯位方向上分別錯位m個閃爍晶體距離和n個閃爍晶體距離，其中m為小于等于n1/2的正整數(shù)，n為小于等于n2/2的正整數(shù)。

需要說明的是：文中并不要求光傳感器的邊長一定為閃爍晶體邊長的x倍，在一定范圍內(nèi)略小于也是可以的，只需要保證組成陣列時，同方向上相鄰光傳感器的中心距為相鄰閃爍晶體中心距的x倍即可。同樣的，文中提及的上下兩層傳感器陣列在x方向錯位x個閃爍晶體距離，在y方向錯位y個閃爍晶體距離，并不要求錯位的距離一定為閃爍晶體邊長的x倍或y倍，由于相鄰閃爍晶體之間有一定間隔用來填充反射材料，故錯位的距離略大于閃爍晶體邊長的x倍或y倍。

本發(fā)明的檢測器相對于傳統(tǒng)的單端或雙端的檢測器具有以下優(yōu)勢：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，不需要光導(dǎo)

傳統(tǒng)檢測器為了獲取更高的位置解碼精度，使用尺寸較小的閃爍晶體，光傳感器無法與晶體一一對應(yīng)耦合，因此在光傳感器與閃爍晶體間增加一層光導(dǎo)，可見光子穿過光導(dǎo)后被光傳感器接收到。而本發(fā)明利用光傳感器陣列的錯位及光學(xué)窗口的方法可以達(dá)到同樣的解碼精度，但是不需要額外的光導(dǎo)層，檢測器結(jié)構(gòu)基本沒有發(fā)生改變，減小增加結(jié)構(gòu)的誤差影響。

(2)具備較高的doi解碼精度

本發(fā)明在閃爍晶體鍍膜側(cè)面一定高度處開設(shè)透光窗口，γ光子的反應(yīng)深度離透光窗口越近，傳輸?shù)较噜忛W爍晶體的可見光子數(shù)越多，通過相鄰光傳感器接收能量的比值可以精確定位γ光子的反應(yīng)深度。同時，本發(fā)明保留了雙端測量反應(yīng)深度的功能，兩種方案相互校正可以得到一個較高的doi解碼精度。

(3)具備較高的位置解碼能力

本發(fā)明最高可擴(kuò)展到單個光傳感器耦合6×6(36個)閃爍晶體，當(dāng)光傳感器的大小為3mm時，相應(yīng)閃爍晶體尺寸低于0.5mm。因此，檢測器可以實(shí)現(xiàn)低于0.5mm的位置解碼精度，具備較高的位置解碼能力。

(4)具備高性能的時間測量潛力

傳統(tǒng)的雙端讀出檢測器通過晶體兩端傳感器接收到能量的差異解碼γ光子的反應(yīng)深度，當(dāng)晶體表面反射膜的反射率非常高時，可見光子在傳播過程中被吸收的較少，最終兩端傳感器信號差異不大，導(dǎo)致深度解碼精度較低。因此，傳統(tǒng)雙端讀出檢測器要求晶體側(cè)面鍍制的反射膜具有一個合適的反射率，使可見光子在傳播的過程中一部分被吸收。這造成了晶體的光輸出降低，檢測器時間性能較差。本發(fā)明的檢測器使用光學(xué)窗口輔助測量反應(yīng)深度，大部分光子被傳感器接收到，對檢測器時間分辨率的提升具有一定的幫助。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。