閃爍晶體探測器介紹

閃爍晶體探測器

閃爍晶體是指在X射線等高能粒子的撞擊下，能將高能粒子的動能轉變為光能而發出閃光的晶體。

人們利用閃爍材料的這種特性做成了測量各種射線的探測器，即當高能射線照射到探測器上后，閃爍材料便發出熒光，射線愈強，發出的熒光愈強，這熒光被光電轉換系統接收并轉變成電信號，經過電子線路處理后，便能在指示器上指示出來，因此人們將這種探測器比喻為看得見X射線和其他高能射線的”眼睛”。

探測器是CT 和PET/CT 的核心技術之一，目前廣泛應用的是閃爍晶體探測器。閃爍晶體是探測器的基礎，直接決定了CT、PET/CT 的成像質量、探測效率以及靈敏度等性能，是直接關系到探測器性能好壞的功能核心。

目前廣泛應用于CT、PET/CT 的關鍵閃爍晶體包括:

鐠鈰共摻硫氧化釓（Gd2O2S：Pr，Ce，簡稱GOS）、

鍺酸鉍（BGO）、

摻鈰硅酸镥（LSO ：Ce）

摻鈰硅酸釔镥（LYSO ：Ce）

摻鈰溴化鑭（LaBr3：Ce）

摻鈰釓鎵鋁石榴石（GAGG ：Ce）

核醫學成像CT、PET/CT 用閃爍晶體成為當前國際上十分熱門的課題，美國Crystal Photonics Inc.（CPI）和法國圣戈班（Saint-Gobain）等公司紛紛斥巨資進行研究。自國家“十二五”規劃以來，在政策引導下，中低端醫療CT已開始出現國產設備的身影，并且已經向高端市場進軍。但問題在于，雖然國產CT 已突破了算法、集成等一系列技術，但CT 設備所用的GOS 閃爍體探測器材料依然完全依賴進口。在PET 用LYSO：Ce 晶體方面，國際上美國CPI、美國CTI Molecular Imaging Inc.（CTI）和法國Saint-Gobain 三家LYSO ：Ce 晶體生產廠家每家都有上百臺爐子進行生產，而國內在規模和產品質量等方面還無法與國際巨頭競爭。研發滿足醫療CT、PET/CT 探測器用的高性能閃爍材料，打造屬于國產CT、PET/CT 探測器的“中國芯”已成為發展醫用影像設備首要解決的關鍵問題。實現CT、PET/CT 閃爍晶體的國產化，將直接參與該晶體的國際競爭，大大提升國產閃爍晶體的國際地位，打破目前國際企業的壟斷局面。

固體的無機閃爍體一般是指含有少量其它種晶體（激活劑）的無機鹽晶體。雖然用純無機鹽晶體也可作為閃爍體，但加了激活劑后能明顯提高發光效率。當閃爍體中原子的軌道電子從入射粒子接受大于其禁帶寬度的能量時,便被激發躍遷至導帶。然后,再經過一系列物理過程回到基態，根據退激的機制不同而發射出衰落時間很短的熒光（約 10納秒）或是較長的磷光（約1納秒或更長）。最常用的無機晶體是用鉈激活的碘化鈉晶體，即碘化鈉（鉈），最大可做到直徑 500毫米以上。它有很高的發光效率和對γ射線的探測效率。其他無機晶體還有碘化銫（鉈）、碘化鋰（銪）、硫化鋅（銀）等，各有特點。新出現的有鍺酸鉍等。氣體和液體的無機閃爍體，多用惰性氣體及其液化態制成、如氙、氪、氬、氖、氦等。其中以氙的光輸出最大而較多使用。

現已開發的無機閃爍體如下：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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