[发明专利]一种信号探测电路及探测器

说明书

本发明实施例公开了一种信号探测电路和探测器，涉及医学成像技术领域。该电路包括：晶体阵列模块，设置于靠近待检测端，用于将接收的γ光子转换为可见光；硅光电倍增管，与所述晶体阵列模块连接，用于将所述可见光转换为时间脉冲信号；TDC模块，由FPGA芯片搭建，与所述硅光电倍增管连接，用于根据所述时间脉冲信号，确定接收所述γ光子的时间位置信息。本发明实施例提供的一种信号探测电路和探测器，实现了同时处理上百个γ光子到达时间的计算能力，此外降低了光电转换芯片体积，提高抗磁场干扰能力。

技术领域

本发明实施例涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种信号探测电路及探测器。

背景技术

在实际应用中，正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)设备如图1所示，PET设备包括PET扫描环101，其中PET扫描环101通常由多个探测器(以正对的探测器A、探测器B做示意)围绕人体排列成环形构成，以捕获人体102内正电子湮没点103湮没后，产生的两个511keV、飞行方向相反的γ光子。

探测器中的时间数字转换电路会对上述两γ光子进行飞行时间测量，根据测量结果进行符合判断，然后根据满足符合关系的两γ光子，确定人体内正电子湮没点的位置。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：

现有的时间数字转换电路主要基于专用集成电路技术，如德国ACAM公司生产的TDC-GPX系列产品，该公司生产的最高端ASIC TDC产品具备I-Mode、G-Mode、R-Mode、M-Mode和General5种工作模式，最高支持8个通道81ps的时间分辨率，该产品使用配置复杂、价格昂贵、温度电压敏感。而实际医疗场所的环境温度多变，从而导致时间数字转换电路测量准确率低的问题。

此外，传统PET测量光子到达时间使用光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)进行光电转换，PMT采用多级倍增，但其量子效率低，仅在25％左右，且无法在磁场环境工作，体积庞大，制作工艺较为复杂。

发明内容

本发明实施例提供一种信号探测电路和探测器，以实现具备同时处理上百个γ光子到达时间的计算能力，此外降低了光电转换芯片体积，提高抗磁场干扰能力，进而解决上述问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号探测电路，该电路包括：

晶体阵列模块，设置于靠近待检测端，用于将接收的γ光子转换为可见光；

硅光电倍增管，与所述晶体阵列模块连接，用于将所述可见光转换为时间脉冲信号；

TDC模块，由FPGA芯片搭建，与所述硅光电倍增管连接，用于根据所述时间脉冲信号，确定接收所述γ光子的时间位置信息。

进一步的，所述信号探测电路包括：

电压比较器，与所述硅光电倍增管连接，用于将所述时间脉冲信号转换为时间矩形脉冲信号，以作为触发信号发送给所述TDC模块。

进一步的，所述信号探测电路，还包括：

前置放大器，所述电压比较器通过所述前置放大器与所述硅光电倍增管连接，用于放大所述时间脉冲信号，以提升信号检出率。

进一步的，所述电压比较器为阈值可调电压比较器，以提升电压比较器的灵活性。

进一步的，所述TDC单元包括：

双链TDC电路，由两条相同的单链TDC电路构成，时钟脉冲信号和所述触发信号经过所述两条单链TDC电路，输出第一TDC值和第二TDC值；

译码器，与所述双链TDC电路连接，用于根据所述第一TDC值和第二TDC值确定第三TDC值，以消除建立/保持时间对所述单链TDC电路中寄存器阵列的输出结果的影响。