闪烁晶体探测器介绍

闪烁晶体探测器

闪烁晶体是指在X射线等高能粒子的撞击下，能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的晶体。

人们利用闪烁材料的这种特性做成了测量各种射线的探测器，即当高能射线照射到探测器上后，闪烁材料便发出荧光，射线愈强，发出的荧光愈强，这荧光被光电转换系统接收并转变成电信号，经过电子线路处理后，便能在指示器上指示出来，因此人们将这种探测器比喻为看得见X射线和其他高能射线的”眼睛”。

探测器是CT 和PET/CT 的核心技术之一，目前广泛应用的是闪烁晶体探测器。闪烁晶体是探测器的基础，直接决定了CT、PET/CT 的成像质量、探测效率以及灵敏度等性能，是直接关系到探测器性能好坏的功能核心。

目前广泛应用于CT、PET/CT 的关键闪烁晶体包括:

镨铈共掺硫氧化钆（Gd2O2S：Pr，Ce，简称GOS）、

锗酸铋（BGO）、

掺铈硅酸镥（LSO ：Ce）

掺铈硅酸钇镥（LYSO ：Ce）

掺铈溴化镧（LaBr3：Ce）

掺铈钆镓铝石榴石（GAGG ：Ce）

核医学成像CT、PET/CT 用闪烁晶体成为当前国际上十分热门的课题，美国Crystal Photonics Inc.（CPI）和法国圣戈班（Saint-Gobain）等公司纷纷斥巨资进行研究。自国家“十二五”规划以来，在政策引导下，中低端医疗CT已开始出现国产设备的身影，并且已经向高端市场进军。但问题在于，虽然国产CT 已突破了算法、集成等一系列技术，但CT 设备所用的GOS 闪烁体探测器材料依然完全依赖进口。在PET 用LYSO：Ce 晶体方面，国际上美国CPI、美国CTI Molecular Imaging Inc.（CTI）和法国Saint-Gobain 三家LYSO ：Ce 晶体生产厂家每家都有上百台炉子进行生产，而国内在规模和产品质量等方面还无法与国际巨头竞争。研发满足医疗CT、PET/CT 探测器用的高性能闪烁材料，打造属于国产CT、PET/CT 探测器的“中国芯”已成为发展医用影像设备首要解决的关键问题。实现CT、PET/CT 闪烁晶体的国产化，将直接参与该晶体的国际竞争，大大提升国产闪烁晶体的国际地位，打破目前国际企业的垄断局面。

固体的无机闪烁体一般是指含有少量其它种晶体（激活剂）的无机盐晶体。虽然用纯无机盐晶体也可作为闪烁体，但加了激活剂后能明显提高发光效率。当闪烁体中原子的轨道电子从入射粒子接受大于其禁带宽度的能量时,便被激发跃迁至导带。然后,再经过一系列物理过程回到基态，根据退激的机制不同而发射出衰落时间很短的荧光（约 10纳秒）或是较长的磷光（约1纳秒或更长）。最常用的无机晶体是用铊激活的碘化钠晶体，即碘化钠（铊），最大可做到直径 500毫米以上。它有很高的发光效率和对γ射线的探测效率。其他无机晶体还有碘化铯（铊）、碘化锂（铕）、硫化锌（银）等，各有特点。新出现的有锗酸铋等。气体和液体的无机闪烁体，多用惰性气体及其液化态制成、如氙、氪、氩、氖、氦等。其中以氙的光输出最大而较多使用。

现已开发的无机闪烁体如下：NaI(Tl) .CsI. CsI(Na) .CsI(Tl) .LiF(Eu) .CaF2(Eu) .CdF2、BaF2.CeF3 .BGO(Bi3Ge4O12) .ZWO(ZnWO4) .CWO(CdWO)4 .PWO(PbWO4) .GSO:Ce(Gd2SiO2O5:Ce) .LAP:Ce(LaAlO3:Ce) .YAP:Ce（Y AlO3:Ce）.LSO:Ce(Lu2Si2O5:Ce)等。

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