[发明专利]一种基于光学性能调制的电离辐射检测方法及系统

说明书

本发明公开一种基于光学性能调制的电离辐射检测方法及系统，包括：在包含电离辐射源的检测对象周围放置多对检测模块，每对检测模块位于检测对象的相对位置，每个检测模块包括一个电光晶体和一个探测器，电离辐射源所发出的辐射粒子进入检测对象后湮灭产生多对运动方向相反的γ光子；对每个电光晶体入射泵浦光，则泵浦光在电光晶体前后两个抛光的平行反射面反射，将前后两个反射面的反射光束聚焦产生干涉条纹，若γ光子到达电光晶体，电光晶体的折射率发生改变，则干涉条纹发生移动；探测器根据每对γ光子引起的对应两个干涉条纹发生移动的时间差反解出电离辐射源湮灭点的位置，进而对检测对象进行图像重建。本发明提高了PET检测效率。

技术领域

本发明涉及正电子发射型计算机断层显像(Positron Emission ComputedTomography，PET)电离辐射检测技术领域，更具体地，涉及一种基于光学性能调制的电离辐射检测方法及系统。

背景技术

在传统的PET系统中，时间分辨率主要受闪烁晶体的闪烁机制和其他物理性质的限制，通常在PET系统中，对于20mm长度的闪烁晶体的时间分辨率在200ps以上。图1为传统PET检测原理示意图，如图1所示，传统的PET探测模块由闪烁晶体和探测器组成。由电离辐射源湮灭产生的两个γ光子运动方向相反，两个运动方向夹角180°，射入闪烁晶体中并与闪烁晶体相互作用，在晶体内产生能量沉积并最终释放出可见光子，可见光子在晶体内继续传输，最终到达探测器并被转换为电信号，可见光子也可称为闪烁光。图2为传统PET检测结构示意图，其中，1为电离辐射源，2为γ光子，3为闪烁晶体，4为探测器。利用电离辐射源1湮灭产生的两个γ光子运动方向相反的特征，在包含电离辐射源的检测对象周围安放一圈探测器模块，如图2所示，探测器模块包括多对闪烁晶体3和探测器4，利用相对的一对探测器4的输出信号的时间差来反解出具体的电离辐射源湮灭的位置，进而对待检测对象进行图像得重建与图像处理。

传统的PET检测系统是基于闪烁光的产生而进行检测的，电离辐射湮灭产生的γ光子经过一系列的变化最终转换为闪烁光。因此在传统的PET探测模块中，检测的时间分辨率受闪烁晶体的闪烁机制的限制，这个探测的时间分辨率在10^-10-10^-9这个数量级范围内。因此，传统的PET系统的时间分辨率受闪烁晶体的闪烁机制的限制，时间分辨率较低，大大影响PET检测效率。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决传统的PET系统的时间分辨率受闪烁晶体的闪烁机制的限制，时间分辨率较低的技术问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于光学性能调制的电离辐射检测方法，包括：

在包含电离辐射源的检测对象周围放置多对检测模块，每对检测模块位于检测对象的相对位置，每个检测模块包括一个电光晶体和一个探测器，电离辐射源所发出的辐射粒子进入检测对象后湮灭产生多对运动方向相反的γ光子；对每个电光晶体入射泵浦光，则泵浦光在电光晶体前后两个抛光的平行反射面反射，将前后两个反射面的反射光束聚焦产生干涉条纹，若γ光子到达电光晶体，电光晶体的折射率发生改变，则干涉条纹发生移动；所述探测器根据每对γ光子引起的对应两个干涉条纹发生移动的时间差反解出电离辐射源湮灭点的位置，进而对检测对象进行图像重建。

可选地，所述探测器通过以下方法确定每对γ光子引起的对应两个干涉条纹发生移动的时间差：探测器检测所述干涉条纹中心的强度，当所述干涉条纹移动时，所述探测器检测到的干涉条纹中心的强度发生变化，每对γ光子引起的对应两个干涉条纹中心强度发生变化的时间差即为对应两个干涉条纹发生移动的时间差。

可选地，当γ光子到达电光晶体时，电光晶体内被激发产生电荷载流子并且在电荷载流子的作用下会出现局部电场，局部电场会改变经过前反射面入射到电光晶体的泵浦光的相位，进而使得干涉条纹移动。