Гамма-камера

 

ГАММА-КАМЕРА, содержащая плоский сцинтилляционный кристалл, матрицу ФЭУ и систему обработки сигналов , причем кристалл одной поверхностью оптически сочленен с фотокатодами ФЭУ, выходы каждого из которых соединены с системой обработки сигналов , отличающаяся тем, что, с целью улучшения пространственного разрешения, на поверхности кристалла , противоположной поверхности сочленения с ФЭУ, выполнены проточки под центрами каждого ФЭУ, оси симмет-5 рии которых совпадают с осями симметрии ФЭУ, а поверхности проточек выполнены в виде поверхности тел вращения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G О1 Т 5/08

OllH0AHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3636063/18-25 (22) 19.08.83 (46) 30.12.89.Бюл, У 48 .(72) В.С.Федоровский, С.Н.Федорченко и С.Д.Калашников (53) 621.387,464 (088.8) (56) Патент США Ф 4109150, кл. 250-368, опублик. 1978, Патеыт США В 4143271, кл. 250-368, опублик.. 1979. (54)(57) ГАММА-,КАМЕРА, содержащая плоский сцинтилляционный кристалл, матрицу ФЭУ и систему обработки сигИзобретение относится к устройст.вам для визуализации объектов, содержащих излучатели гамма-квантов, и может быть использовано в ядерном приборостроении и приборах ядерной ме;. дицины, Известна сцинтнлляционная гаммакамера, содержащая сцинтилляционный кристалл, матрицу фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), оптически сопряженных со сцинтилляционнйм кристал-. лом через плоский прозрачный. световод с нанесенными на него отражающими масками и электронный блок, .определяющий местоположение.сцинтилляции.

Недостатком известного устройства является то, что нанесенные на по верхности световода плоские отражающие маски снижают общий светосбор, Наиболее близким к изобретению :.: является гамма-камера, содержащая

„,SU„„ 1 122122

2 налов, причем кристалл одной поверхностью оптически сочленен с фотокатодами ФЗУ, выходы каждого из которых соединены с системой обработки сигналов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения пространственного разрешения, на поверхности кристалла, противоположной поверхности сочленения с ФЭУ, выполнены проточки под центрами каждого ФЭУ, оси симмет рии которых совпадают с осями симметрии ФЭУ, а поверхности проточек выполнены в виде поверхности тел вращения..йлоский сцинтилляционный кристалл, матрицу ФЭУ и систему обработки сигналов, причем кристалл одной поверхностью через световод,содержащий конические проточки, оптически сочленен с фотокатодами ФЭУ, щыходы каждого из которых соединены с системой обработки .сигналов, При этом на границах кони ческих проточек происходйт преломление света, что позволяет изменять количество попадающих на фотокатод

ФЭУ фотонов света в зависимости от. местоположения сцинтилляции, а также от формы и материала заполнения проточки, что, в свою очередь, позволяет более гибко формировать зависимость амплитуды сигнала ФЭУ от положения сцинтилляции относительно оси

ФЭУ, а именно увеличивать крутизну этой зависимости, и тем самым улучшать линейность иэображения гаммакамеры, 1.122122

Недостаток данной гамма-камеры заключается в том, что увеличение крутизны зависимости амплитуды сигнала ФЭУ от местоположения сцинтилляции достигается при одновременном уменьшении количества света, попадающего на фотокатод, что уменьшает общий светосбор, и следовательно, ухудшает энергетическое разрешение, а так как пространственное разрешение пропорционально энергетическому, это приводит к частичному ухудшению пространственного разрешения, Целью изобретения является улучшение пространственного разрешения.

Эта цель достигается тем, что в гамма-камере, содержащей плоский сцинтилляционный кристалл, матрицу ФЭУ. и систему обработки сигнаl

- лов, кристалл одной пов ерхностью. оптически сочленен с фотокатодами ФЭУ, выходы каждого из которых соединены с системой обработки сигналов, на:. поверхности кристалла, противоположной поверхности сочленения с ФЭУ, выполнены проточки под центрами каж- дого ФЭУ оси симметрии которых совпадают с осями симметрии ФЭУ, а поверхности проточек выполнены в ви30 де поверхности тел вращения, причем профиль поверхности вращения определяется конструкцией используемого детектора и рассчитывается, исходя из требований предъявляемых к детектор

35 ру

Сущность изобретения заключается в том, что гамма-кванты попадают в кристалл со стороны поверхности с проточками и при низких энергиях поглощаются вблизи поверхности кристалла.

При поглощении кванта в кристалле образуется световая вспышка. Количество света (фотонов), попадающее на фотокатоды кажцого 3, пропорционально телесному углу Ы,, под которым ФЭУ телесный угол, а следовательно, количество фотонов, от световой вспьппки уменьшается и амплитуд сигнала ФЭУ уменьшается, Ьависимость амплитуды А сигнала ФЭУ от положения

Х световой вспышки относительно оси

ФЭУ, являющаяся амплитудно-пространственной характеристикой ФЭУ (АПХ)> имеет нелинейный характер.

При наличии конических проточек в кристалле под центрами ФЭУ при изменении положения источника излучения относительно центра ФЭУ телесный угол eL под которым ФЭУ "видит" све-, товспышку, будет изменяться не только потому, что изменяется расстояние

Х от оси центра ФЭУ (Q), но блаФфдаря проточкам и оТ изменения расстояния по оси Е ФЭУ (о,). При этом изменение телесного угла, а следоватЕльно, амплитуда сигнала ФЭУ, из-за различного расстояния по оси Z в несколько раз больше, чем его изменение из-за различного расстояния Х от оси центра ФЭУ, На фиг,1 дана схема предлагаемого устройства.

Сцинтилляционный кристалл 1 сопряжен с поверхностью световода 2, на противоположной поверхности которого установлена матрица ФЭУ 3. Выходы ФЭУ подключены к системе обра ботки сигналов 4 ° На поверхности кристалла 1, противоположной сопрягаемой со световодом, выполнены конические проточки 5, Устройство работает следующим образом, Гамма-кванты от коллимированного моноэнергетического источника попада ют в кристалл 1 со стороны плоскости, противоположной сопряженной со световодом 2. С помощью матрицы ФЭУ и системы обработки сигналов определяется местоположение сцинтилляции, причем благодаря проточкам в кристалле определяется с лучшим разрешением, чем при наличии проточек в световоде.

На фиг. 2 представлены АПХ ФЭУ, сопряженных со световодом, в котором выполнены проточки (кривая

6-АПХ первого ФЭУ, кривая 7-АПХ второго ФЭУ, кривая 8-АПХ (ФЭУ1-ФЭУ2)).

На фиг.З представлены АПХ ФЭУ, сопряженных со световодом беэ проточек, но с проточками в кристалле, максимальная глубина которых 5 мм (кривая 9-АЛХ первого ФЭУ, кривая

10 — АПХ второго ФЭУ, - а кривая

11-АПХ вЂ” ФЭУ 2), При сравнении фиг,2 и 3 видно, dA.. что крутизна АПХ () на фиг,3 в

2,5 раза выше, чем на фиг,2, т,е, изменение амплитуды ФЭУ при одинаковом изменении расстояния от оси центра ФЭУ до световспышки в 2,5

R к

Фиа .Э.Э

Раестолнив от центра ФэУ, ив

ФЬЮ

5 раза больше, Но известно, что пространственное разрешение т.е. улучшается примерно обратно пропорционально крутизне АПХ вЂ” ——

dA

Выбор глубины и формы профиля про точки позволяет оптимальным образом активно формировать АПХ в области, близкой к центру ФЭУ, причем осуществлять это без потери света, как зто имеет место в устройстве-прототипе, крутизна АПХ которого в обласt

22122 6 ти, близкой к центру ФЭУ, минимальна.

Увеличение крутизны зависимости амплитуды сигнала ФЭУ от расстояния от оси центра ФЭУ позволяет существенно улучшить пространственное разрешение гамма-камеры, В качестве базового объекта выбрана гамма-камера ГКС-.1 ° имешщая пространственное разрешение 10 мм.

Заявленное решение позволило получить пространственное разрешение

4 мм в области центра ФЭУ.

Для данной гамма-камеры наличие световода: в детекторе не являетсяобязательным, поэтому возможно улучшение пространственного разрешения в отсут.ствии световода, 1122122

f,2 — 08 — f,0

Редактор Л,Письман Техред Л.Олийнык

Корректор О,Кравцова

Заказ 749

Тираж 353

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 — 12

1 Г 3 Ф 5

Росстаяние олч уентра фау см

ФРГ. 3