КОМПОНОВКА ОТРАЖАТЕЛЯ И КОЛЛИМАТОРА СВЕТА ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО НАКОПЛЕНИЯ СВЕТА В СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ ДЕТЕКТОРАХ

1. Решетка детекторов излучения, содержащая:
- множество сцинтилляционных кристаллов (34), при необходимости из легированного цезием лютецие-иттриевого ортосиликата (LYSO), которые испускают вспышки света в ответ на излучение;
- множество фотодетекторов (38), при необходимости кремниевых фотоумножителей (SiPM), при этом каждый фотодетектор (38) имеет светочувствительную область (40), оптически связанную с помощью по меньшей мере одного элемента оптической связи со светоизлучающей поверхностью (36) по меньшей мере одного сцинтилляционного кристалла (34);
- первый отражающий слой (44), при необходимости одного из политетрафторэтилена, фторированного пропилена этилена и перфторалкокси-полимерной смолы, по меньшей мере частично окружающий каждый сцинтилляционный кристалл (34), при этом первый отражающий слой (44) диффузно отражает первую часть света, испускаемого сцинтилляционным кристаллом (34) и падающего на первый отражающий слой (44), и пропускает вторую часть излучаемого света;
- второй отражающий слой (46), при необходимости зеркальный отражатель на диэлектрической основе, например алюминий, напыленный на майлар, или зеркальный отражатель, изготовленный из полированного металлического листа, рядом с первым отражающим слоем (44) для отражения света, который прошел через первый отражающий слой (44), обратно в направлении первого отражающего слоя (44) и сцинтилляционного кристалла (34).
2. Решетка детекторов излучения по п.1, в которой светоизлучающие поверхности (36) имеют большую площадь, чем светочувствительные области (40), и в которой по меньшей мере один элемент оптической связи включает в себя множество элементов (50) концентратора света, которые оптически связывают светоизлучающие поверхности (36) сцинтилляционных кристаллов (34) и светочувствительные области (40) фотодетекторов (38).
3. Решетка детекторов излучения по п.2, в которой элементы (50) концентратора являются по меньшей мере частично параболическими.
4. Решетка детекторов излучения по п.2, в которой элементы (50) концентратора света имеют показатели преломления, превышающие показатели преломления сцинтилляционных кристаллов (34), и
- показатели преломления элементов (50) концентратора меньше показателей преломления светочувствительных областей (40), и при необходимости дополнительно включающая в себя:
- первое средство оптической связи между каждой светоизлучающей поверхностью сцинтиллятора (36) и соответствующим концентратором (50) света, при этом первое средство оптической связи имеет показатель преломления, превышающий или равный показателю преломления кристалла (34) сцинтиллятора и меньший или равный показателю преломления концентратора (50) света; и
- второе средство оптической связи между каждой светоизлучающей поверхностью (54) концентратора и ее светочувствительной областью (40), при этом второе средство оптической связи имеет показатель преломления, превышающий или равный показателю преломления концентратора (50) и меньший или равный показателю преломления светочувствительной области (40).
5. Решетка детекторов излучения по любому из предшествующих пунктов, в которой сцинтилляционный кристалл (34) является шестигранным кристаллом, и первый отражающий слой (44) окружает сцинтилляционный кристалл (34) по меньшей мере с трех из этих шести граней, а предпочтительно с пяти из шести граней.
6. Решетка детекторов излучения по п.1, в которой полимерная пленка наносится на обе поверхности второго отражающего слоя (46), и первый отражающий слой (44) располагается между смежными сцинтилляционными кристаллами (34).
7. Решетка детекторов излучения по п.1, в которой фотодетекторы (38) включают в себя SiPM со светочувствительными областями (40), которые имеют большую площадь, чем светоизлучающие поверхности (36), и стандартная логическая схема Ангера используется для того, чтобы идентифицировать кристаллы (34).
8. Решетка детекторов излучения по п.1, в которой каждый фотодетектор (38) имеет несветочувствительную область, дополнительно включающая в себя:
- отражающий слой (48) опорного компонента, расположенный на несветочувствительной области каждого фотодетектора (38), который отражает свет, падающий на несветочувствительные области, обратно в направлении сцинтилляционного кристалла (34).
9. Способ обнаружения излучения, содержащий этапы, на которых:
- испускают свет с помощью сцинтилляционного кристалла (34) в ответ на фотон высокой энергии;
- рассеивают свет с помощью диффузно отражающего слоя (44), который по меньшей мере частично окружает сцинтилляционный кристалл (34);
- отражают свет, который прошел через диффузно отражающий слой, обратно в направлении сцинтилляционного кристалла (34) с помощью первого непрозрачного отражающего слоя (46), расположенного рядом с диффузно отражающим слоем (44);
- позволяют свету выходить из сцинтилляционного кристалла (34) из светоизлучающей поверхности (36) сцинтилляционного кристалла (34);
- обнаруживают свет в фотодетекторе (38), который имеет светоприемную (40) поверхность.
10. Способ по п.9, при этом способ дополнительно включает в себя этапы, на которых:
- оптически связывают светоизлучающую поверхность (36) сцинтилляционного кристалла (34) с широким концом концентратора (50) света;
- оптически связывают узкий конец концентратора (50) света со светоприемной поверхностью (40) фотодетектора (38);
- концентрируют свет, испускаемый из сцинтилляционного кристалла (34), с помощью концентратора (50) света от области поверхности светоизлучающей поверхности сцинтилляционного кристалла (34) к области поверхности светоприемной поверхности (40) фотодетектора (38).
11. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
- выбирают показатель преломления концентратора (50) света так, чтобы он был большим или равным показателю преломления сцинтилляционного кристалла (34) и был меньшим или равным показателю преломления фотодетектора (38).
12. Способ по любому из пп.9-11, в котором этап рассеяния включает в себя этап, на котором рассеивают свет с помощью слоя из одного из политетрафторэтилена, фторированного этиленпропилена и перфторалкокси-полимерной смолы.
13. Способ по п.9, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
- наносят на две стороны полимерной пленки непрозрачное отражающее покрытие, формируя непрозрачный отражающий слой (46);
- наносят на одну из кристаллических поверхностей и непрозрачный отражающий слой (46) диффузно отражающее покрытие (44), формируя диффузно отражающий слой; и
- прослаивают полимерную пленку с покрытием между смежными гранями сцинтилляционного кристалла (34) и смежным сцинтилляционным кристаллом.
14. Способ по п.9, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
- отражают часть света, которой позволяют выходить из сцинтилляционного кристалла (34), который попадает на несветочувствительную часть фотодетектора (38), обратно в сцинтилляционный кристалл с помощью непрозрачного отражающего слоя (48) опорного компонента, расположенного на несветочувствительной части.
15. Решетка детекторов излучения, которая включает в себя множество элементов обнаружения, причем каждый элемент обнаружения содержит:
- сцинтилляционный кристалл (34), который испускает вспышки света в ответ на излучение и имеет светоизлучающую поверхность (36) с первым поперечным сечением;
- множество фотодетекторов (38), при этом каждый фотодетектор (38) имеет светочувствительную область (40) со вторым поперечным сечением и дополнительно несветочувствительное электронное оборудование, причем светочувствительная область (40) оптически связана с частью светоизлучающей поверхности (36) сцинтилляционного кристалла (34), при этом первое поперечное сечение больше второго поперечного сечения;
- первый отражающий слой (44), по меньшей мере частично окружающий сцинтилляционный кристалл (34), при этом первый отражающий слой (44) диффузно отражает первую часть света, испускаемого сцинтилляционным кристаллом (34) и падающего на первый отражающий слой (44), и пропускает вторую часть излучаемого света;
- второй отражающий слой (46) рядом с первым отражающим слоем (44) для отражения света, который прошел через первый отражающий слой (44), обратно в направлении первого отражающего слоя (44) и сцинтилляционного кристалла (34); и одно из
- отражающего слоя (48) опорного компонента, покрывающего несветочувствительное электронное оборудование, которое отражает свет, падающий на несветочувствительное электронное оборудование, обратно в сцинтилляционный кристалл (34), и
- множество концентраторов (50) света, причем каждый концентратор (50) света оптически связывает светочувствительную область (40) одного из множества фотодетекторов (38) с частью светоизлучающей поверхности сцинтилляционного кристалла (34).