本發(fā)明涉及輻射探測領(lǐng)域，特別是涉及一種組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)及基于SiPM的具有該組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)的組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)及具有該組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)的輻射探測設(shè)備。

背景技術(shù)：
閃爍探測器是由閃爍晶體和光電器件組成的輻射探測器，為核物理研究、輻射測量、核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備研究提供了器件支持。閃爍晶體首先將x/γ射線轉(zhuǎn)換為可見光子，然后光電器件將可見光子轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，后端對電脈沖信號按幅度進(jìn)行分類計數(shù)獲得輻射信息。新型光電器件硅光電倍增管(SiliconPhotomultiplier，簡稱SiPM)具有體積小、增益大、無需高壓等特性，現(xiàn)閃爍探測器正逐漸使用SiPM替代傳統(tǒng)光電倍增管(Photo-MultiplierTubes，簡稱PMT)。現(xiàn)有閃爍探測器多使用單一種類閃爍晶體組成?；谠摻Y(jié)構(gòu)探測器，可實現(xiàn)x/γ輻射劑量儀等核測量儀器，但是，該種單一閃爍晶體結(jié)構(gòu)的閃爍探測器存在靈敏度和計數(shù)率線性范圍的矛盾。高靈敏度的探測器，在強(qiáng)輻射場下會產(chǎn)生高計數(shù)率電脈沖信號，一方會引起面堆積效應(yīng)引起信息丟失，一方面對于后端信號處理模塊的性能提出很高要求，極大的增加了使用難度和成本；SiPM由于雪崩恢復(fù)時間和像素個數(shù)限制，其動態(tài)范圍有限，很難對寬范圍光強(qiáng)有線性響應(yīng)。因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種新型結(jié)構(gòu)的組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)及基于SiPM的具有該組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)的組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)及具有該組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)的輻射探測設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的靈敏度和計數(shù)率線性度矛盾的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)及基于SiPM的具有該組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)的組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)及具有該組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)的輻射探測設(shè)備，可利用閃爍晶體參數(shù)差異解決靈敏度和計數(shù)率線性度矛盾并突破SiPM動態(tài)范圍有限的瓶頸。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種組合閃爍晶體，其包括至少一個A閃爍晶體模塊及一個B閃爍晶體模塊，所述A閃爍晶體模塊與B閃爍晶體模塊為性能不盡相同的閃爍晶體模塊，所述A閃爍晶體模塊包括至少一個閃爍晶體A，所述B閃爍晶體模塊包括至少一個閃爍晶體B，所述閃爍晶體A的靈敏度低于所述閃爍晶體B的靈敏度，所述閃爍晶體A的光輸出高于所述閃爍晶體B的光輸出，所述B閃爍晶體模塊設(shè)有用以接收射線的射線入射面，至少一個所述A閃爍晶體模塊排布于B閃爍晶體模塊的射線入射面的外側(cè)。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所述A閃爍晶體模塊包括若干個，若干所述A閃爍晶體模塊分別排布于B閃爍晶體模塊的每一側(cè)面外圍，且整體上若干所述A閃爍晶體模塊圍繞所有側(cè)面從側(cè)面外圍完全包裹住B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，該若干個A閃爍晶體模塊相對于B閃爍晶體模塊至少在一個方向上呈對稱排布。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，若干所述A閃爍晶體模塊以大于等于射線入射面面積的方式進(jìn)行排布并包裹B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所述A閃爍晶體模塊包括若干個，若干所述A閃爍晶體模塊分別排布于B閃爍晶體模塊的至少兩個側(cè)面外圍，且整體上若干所述A閃爍晶體模塊從側(cè)面外圍不完全包裹B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，該若干個A閃爍晶體模塊相對于B閃爍晶體模塊至少在一個方向上呈對稱排布。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，若干所述A閃爍晶體模塊以大于等于射線入射面面積的方式進(jìn)行排布并包裹B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述B閃爍晶體模塊包括與硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所述至少一個A閃爍晶體模塊排布于B閃爍晶體模塊其中一個側(cè)面的外側(cè)。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述至少一個A閃爍晶體模塊排布后與射線入射面對接的面的面積大于等于射線入射面的面積。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，至少一個A閃爍晶體模塊自B閃爍晶體模塊的射線入射面的相鄰處向外側(cè)排布。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：一種組合閃爍晶體，其包括X種不同性能的閃爍晶體，X≥3，該X種不同性能的閃爍晶體中第一種閃爍晶體的靈敏度高于其他種閃爍晶體的靈敏度，該X種不同性能的閃爍晶體中第一種閃爍晶體的光輸出低于其他種閃爍晶體的光輸出，所有第一種閃爍晶體形成一個整體結(jié)構(gòu)的B閃爍晶體模塊，所述B閃爍晶體模塊設(shè)有用以接收射線的射線入射面，其他種閃爍晶體排布于B閃爍晶體模塊的射線入射面的外側(cè)。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述其他種閃爍晶體相對B閃爍晶體模塊的排布方式滿足條件：沿著遠(yuǎn)離B閃爍晶體模塊的方向，靈敏度逐漸變低，而光輸出逐漸變高。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述其他種閃爍晶體中每種閃爍晶體為偶數(shù)個，該偶數(shù)個每種閃爍晶體以B閃爍晶體模塊為對稱點(diǎn)對稱排布于任意兩個對稱的B閃爍晶體模塊的射線入射面的外側(cè)。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，其他種閃爍晶體分別排布于B閃爍晶體模塊的每一側(cè)面外圍，且整體上所有其他種閃爍晶體圍繞所有側(cè)面從側(cè)面外圍完全包裹住B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述其他種閃爍晶體相對B閃爍晶體模塊的排布方式滿足條件：沿著遠(yuǎn)離B閃爍晶體模塊的方向，靈敏度逐漸變低，而光輸出逐漸變高。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所有其他種閃爍晶體相對于B閃爍晶體模塊至少在一個方向上呈對稱排布。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所有其他種閃爍晶體以大于等于射線入射面面積的方式進(jìn)行排布并包裹B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，其他種閃爍晶體分別排布于B閃爍晶體模塊的至少兩個側(cè)面外圍，且整體上所有其他種閃爍晶體從側(cè)面外圍不完全包裹B閃爍晶體模塊。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述其他種閃爍晶體相對B閃爍晶體模塊的排布方式滿足條件：沿著遠(yuǎn)離B閃爍晶體模塊的方向，靈敏度逐漸變低，而光輸出逐漸變高。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所有其他種閃爍晶體相對于B閃爍晶體模塊至少在一個方向上呈對稱排布。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所有其他種閃爍晶體包裹B閃爍晶體模塊的部分以大于等于射線入射面面積的方式進(jìn)行排布并包裹。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所有其他種閃爍晶體排布于B閃爍晶體模塊其中一個側(cè)面的外側(cè)。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所述其他種閃爍晶體相對B閃爍晶體模塊的排布方式滿足條件：沿著遠(yuǎn)離B閃爍晶體模塊的方向，靈敏度逐漸變低，而光輸出逐漸變高。上述的一種組合閃爍晶體，優(yōu)選地，所有其他種閃爍晶體排布后與射線入射面對接的面的面積大于等于射線入射面的面積。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：一種組合閃爍探測器，其包括硅光電倍增器件及信號處理模塊，所述組合閃爍探測器包括上述的組合閃爍晶體。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：一種輻射探測設(shè)備，其包括外殼及顯示器，所述輻射探測設(shè)備包括上述的組合閃爍探測器。以上技術(shù)方案相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明的組合閃爍晶體，其包括至少一個A閃爍晶體模塊及一個B閃爍晶體模塊，所述A閃爍晶體模塊與B閃爍晶體模塊為性能不盡相同的閃爍晶體模塊，所述A閃爍晶體模塊包括至少一個閃爍晶體A，所述B閃爍晶體模塊包括至少一個閃爍晶體B，所述閃爍晶體A的靈敏度低于所述閃爍晶體B的靈敏度，所述閃爍晶體A的光輸出高于所述閃爍晶體B的光輸出，所述B閃爍晶體模塊設(shè)有用以接收射線的射線入射面，至少一個所述A閃爍晶體模塊排布于B閃爍晶體模塊的射線入射面的外側(cè)。本技術(shù)方案通過選擇具有性能差異的閃爍晶體A與閃爍晶體B，利用閃爍晶體參數(shù)差異解決靈敏度和計數(shù)率線性度矛盾，通過合理的參數(shù)選擇，可以突破SiPM動態(tài)范圍有限的瓶頸，具體是通過選擇低靈敏度高光輸出的閃爍晶體A與高靈敏度低光輸出的閃爍晶體B，使得低能射線大量沉積于高光子效率的閃爍晶體A中，高能射線沉積于低光子效率的閃爍晶體B中，避免了產(chǎn)生過高光子量造成SiPM飽和，從而直接有效的解決SiPM配合閃爍晶體使用時動態(tài)范圍不足的問題，并有效的緩解了寬計數(shù)率范圍和高靈敏度需求的矛盾。2、所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所述A閃爍晶體模塊包括若干個，若干所述A閃爍晶體模塊分別排布于B閃爍晶體模塊的每一側(cè)面外圍，且整體上若干所述A閃爍晶體模塊圍繞所有側(cè)面從側(cè)面外圍完全包裹住B閃爍晶體模塊。本技術(shù)方案通過閃爍晶體A完全包裹B閃爍晶體模塊，一方面保證射線能可以從不同方向入射到組合閃爍晶體，另一方面完全包裹進(jìn)一步保證了射線沉積的效果，便于獲得有效且便于處理的信號數(shù)據(jù)。完全包裹，在晶體對稱排布的情況下，還能保證在各個方向上得到的響應(yīng)一致。3、該若干個A閃爍晶體模塊相對于B閃爍晶體模塊至少在一個方向上呈對稱排布。本技術(shù)方案通過對稱設(shè)置，可以在對稱兩側(cè)的方向上得到響應(yīng)一致。4、若干所述A閃爍晶體模塊以大于等于射線入射面面積的方式進(jìn)行排布并包裹B閃爍晶體模塊。本技術(shù)方案確保了所有低能射線大量沉積于高光子效率的閃爍晶體A中，所有高能射線沉積于低光子效率的閃爍晶體B中，確保直接有效的解決SiPM配合閃爍晶體使用時動態(tài)范圍不足的問題，并有效的緩解了寬計數(shù)率范圍和高靈敏度需求的矛盾。5、所述B閃爍晶體模塊包括與外部硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所述A閃爍晶體模塊包括若干個，若干所述A閃爍晶體模塊分別排布于B閃爍晶體模塊的至少兩個側(cè)面外圍，且整體上若干所述A閃爍晶體模塊從側(cè)面外圍不完全包裹B閃爍晶體模塊。本技術(shù)方案是為了在一些具體的應(yīng)用場合，并不需要對所有方向上進(jìn)行探測，那么通過閃爍晶體A不完全包裹B閃爍晶體模塊，可以縮減成本。6、所述B閃爍晶體模塊包括與硅光電倍增器件耦合的第一對接面、與第一對接面位置相對的第二對接面以及連接第一對接面及第二對接面的用以接收射線的若干個側(cè)面，若干所述側(cè)面為所述B閃爍晶體模塊的射線入射面，所述至少一個A閃爍晶體模塊排布于B閃爍晶體模塊其中一個側(cè)面的外側(cè)。本技術(shù)方案是為了在一些特殊的應(yīng)用場合，只需要在一個方向上進(jìn)行探測，那么僅僅需要將所有A閃爍晶體模塊排布于B閃爍晶體模塊其中一個側(cè)面的外側(cè)。7、一種組合閃爍晶體，其特征在于：其包括X種不同性能的閃爍晶體，X≥3，該X種不同性能的閃爍晶體中第一種閃爍晶體的靈敏度低于其他種閃爍晶體的靈敏度，該X種不同性能的閃爍晶體中第一種閃爍晶體的光輸出高于其他種閃爍晶體的光輸出，所有第一種閃爍晶體形成一個整體結(jié)構(gòu)的B閃爍晶體模塊，所述B閃爍晶體模塊設(shè)有用以接收射線的射線入射面，其他種閃爍晶體排布于B閃爍晶體模塊的射線入射面的外側(cè)。本技術(shù)方案通過選擇具有性能差異的三種或三種以上的閃爍晶體，利用閃爍晶體參數(shù)差異解決靈敏度和計數(shù)率線性度矛盾，通過合理的參數(shù)選擇，可以突破SiPM動態(tài)范圍有限的瓶頸，通過靈敏度及光輸出設(shè)置區(qū)分，使得低能射線大量沉積于高光子效率的其他種類的閃爍晶體中，高能射線沉積于低光子效率的閃爍晶體B中，避免了產(chǎn)生過高光子量造成SiPM飽和，從而直接有效的解決SiPM配合閃爍晶體使用時動態(tài)范圍不足的問題，并有效的緩解了寬計數(shù)率范圍和高靈敏度需求的矛盾。8、所述其他種閃爍晶體相對B閃爍晶體模塊的排布方式滿足條件：沿著遠(yuǎn)離B閃爍晶體模塊的方向，靈敏度逐漸變低，而光輸出逐漸變高。本技術(shù)方案參考只存在A、B兩種探測器的設(shè)計的要求，當(dāng)存在大于兩種探測器時，為了能夠更好的達(dá)成本發(fā)明的目的，秉承最外側(cè)的閃爍晶體相較于其內(nèi)側(cè)的閃爍晶體具有低靈敏度和高光輸出，當(dāng)存在多種閃爍晶體相對于B閃爍晶體模塊某個射線入射面疊加排布時，每相鄰兩層閃爍晶體直接堅持外層光輸出高于內(nèi)層，外層靈敏度低于內(nèi)層這個原則進(jìn)行排布。9、所述其他種閃爍晶體中每種閃爍晶體為偶數(shù)個，該偶數(shù)個每種閃爍晶體以B閃爍晶體模塊為對稱點(diǎn)對稱排布于任意兩個對稱的B閃爍晶體模塊的射線入射面的外側(cè)。本技術(shù)方案當(dāng)多種閃爍晶體本身呈偶數(shù)個，為了方便后期數(shù)據(jù)的分析處理，每種閃爍晶體采用相對B閃爍晶體模塊對稱的設(shè)置來排布。10、本發(fā)明的組合閃爍探測器，其包括硅光電倍增器件、信號處理模塊以及上述的組合閃爍晶體。通過該探測器使用組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)，使低能射線沉積于高光子效率晶體而高能射線沉積于低光子效率晶體，避免了產(chǎn)生過高光子量造成SiPM飽和，從而有效的解決SiPM配合閃爍晶體使用時動態(tài)范圍不足的問題，并有效的緩解了寬計數(shù)率范圍和高靈敏度需求的矛盾。11、本發(fā)明的輻射探測設(shè)備，其包括外殼、顯示器以及上述的組合閃爍探測器。通過該輻射探測設(shè)備使用具有組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)的組合閃爍探測器結(jié)構(gòu)，使低能射線沉積于高光子效率晶體而高能射線沉積于低光子效率晶體，避免了產(chǎn)生過高光子量造成SiPM飽和，從而有效的解決SiPM配合閃爍晶體使用時動態(tài)范圍不足的問題，并有效的緩解了寬計數(shù)率范圍和高靈敏度需求的矛盾。附圖說明圖1為本發(fā)明包括兩種類型閃爍晶體的組合閃爍探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明包括五種類型閃爍晶體的組合閃爍探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明包括三種類型閃爍晶體的組合閃爍探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明組合閃爍探測器光產(chǎn)額飽和曲線示意圖。具體實施方式本發(fā)明公開了一種組合閃爍晶體結(jié)構(gòu)，可利用閃爍晶體參數(shù)差異解決靈敏度和計數(shù)率線性度矛盾并突破SiPM動態(tài)范圍有限的瓶頸。本發(fā)明公開的組合閃爍晶體可以是包括兩種性能的閃爍晶體，也可以是...