空间编码晶体阵列、探测器、方法、装置以及存储介质与流程

1.本技术涉及高能光子探测领域，具体而言，涉及一种空间编码晶体阵列、探测器、方法、装置、电子设备以及存储介质。


背景技术：

2.高能光子通常是指能量不低于100ev的光子，包括x射线、γ射线、α粒子、β粒子以及质子等。高能光子探测器对高能光子能量信息、时间信息、空间信息的分辨能力直接决定了探测系统的成像质量。高能光子探测器的工作原理如下：首先，高能光子与闪烁晶体相互作用将高能光子转换为可见光光子，可见光光子入射到与闪烁晶体耦合的光电转换器件中光电转换器件。光电转换器件将入射可见光转换为电信号，利用与光电转换器件匹配的电子学系统输出并采集数字信号。然后利用软件算法，即可从数字信号中计算高能光子的时间、能量、位置等信息。
3.基于探测系统对时间性能的要求，目前得到应用的高能光子探测器基本以闪烁晶体和光电转换器件为基本结构，其中，闪烁晶体包括lyso、bgo、yso，光电转换器件包括位敏型pmt、sipm、spad。
4.目前，常见的高能光子探测器包括以下几种结构：第一种是单层闪烁晶体阵列结构，其由多根晶体条组合成闪烁晶体阵列，晶体条之间和晶体条侧面与外界之间使用反光材料建立光学隔离，晶体条一端的光学面不覆盖反光材料，通过耦合剂与光电转换器件阵列耦合；第二种是单层闪烁晶体阵列 光导层结构，其在闪烁晶体阵列与光电转换器件阵列之间增加了一层对可见光光子透明的光导，可见光光子射出闪烁晶体后经过一个发散的过程再射入光电转换器件阵列；第三种是连续闪烁晶体结构，其由整块连续闪烁晶体作为闪烁体，闪烁晶体与外界之间使用反光材料建立光学隔离，闪烁晶体一段的光学面不覆盖反光材料，通过耦合剂与光电转换器件阵列耦合。
5.对于单层闪烁晶体阵列结构而言，其空间分辨率受制于单层阵列闪烁晶体和光电转换器件尺寸，没有获得光子二维空间分布的能力，无法获得高能光子的三维空间位置信息。
6.对于连续闪烁晶体结构而言，其边缘效应较为严重，因此限制了晶体的尺寸，同时给探测器校正带来困难。


技术实现要素：

7.本技术提出一种空间编码晶体阵列、方法、装置、探测器、电子设备以及存储介质，以解决上述至少一种问题。
8.根据本技术的一方面，提出一种空间编码晶体阵列，所述空间编码晶体阵列包括：阵列分布的多根闪烁晶体条以及隔离层，所述隔离层沿所述闪烁晶体条的深度方向设置并且介于相邻的闪烁晶体条之间，所述隔离层的空间分布满足预设的空间编码函数，所述隔离层的性质符合预设的空间编码性质。
9.根据一些实施例，所述空间编码函数为三维空间函数，所述三维空间函数的函数值在所述深度方向单调变化或不变化。
10.根据一些实施例，所述空间编码函数沿所述深度方向将所述空间编码晶体阵列分割为若干个区域，在每一个所述区域中所述隔离层间隔排列。
11.根据一些实施例，所述隔离层包括隔离带和透明带，所述空间编码函数满足：每个所述区域内的隔离带和透明带沿深度方向的高度相同，不同所述区域内的隔离带或透明带的间隔深度不完全相同。
12.根据一些实施例，所述隔离带采用完全不透光材料，所述透明带采用透光材料。
13.根据一些实施例，所述不透明材料包括esr(增强光谱反射膜)、聚酯薄膜、金属反射膜、一氧化钛涂层和/或硫酸钡涂层。
14.根据一些实施例，所述透明材料包括空气、光学耦合剂、无机玻璃和/或有机玻璃。
15.根据一些实施例，所述隔离层包括间隔设置的多个第一隔离带和第二隔离带。
16.根据一些实施例，每个所述区域内的所述第一隔离带和所述第二隔离带的深度间隔相同，不同所述区域内的所述第一隔离带和所述第二隔离带的间隔深度不完全相同。
17.根据一些实施例，所述第一隔离带和所述第二隔离带的折射率不同。
18.根据一些实施例，所述空间编码函数在投影平面上不变化或者满足数学单调性的变化。
19.根据一些实施例，所述空间编码性质包括反射率、吸收率、透射率、折射率中的一种或几种。
20.根据一些实施例，所述空间编码函数将所述探测器沿所述深度方向分割为若干个区域，在每一个所述区域中所述隔离层的空间编码性质不完全相同。
21.根据一些实施例，所述闪烁晶体阵列通过激光内雕连续闪烁晶体形成。
22.根据一些实施例，所述预设的空间编码性质包括：不同区域的相邻闪烁晶体条之间涂覆折射率不同的光学耦合剂或透明材料作为隔离层。
23.根据一些实施例，所述空间编码晶体阵列包括按照矩阵行列方向排列的多根闪烁晶体条，不同行或者列的所述闪烁晶体条与相邻行或者列的一根或者多根所述闪烁晶体条对应。
24.根据本技术的一方面，提供一种空间编码探测器，所述空间编码探测器包括如上所述的空间编码晶体阵列以及与所述空间编码晶体阵列耦合的光电转换器件阵列。
25.根据一些实施例，所述光电转换器件阵列获取入射可见光光子在投影平面上的二维空间分布。
26.根据一些实施例，所述光电转换器件阵列在所述空间编码晶体阵列深度方向的一端或两端耦合。
27.根据一些实施例，所述光电转换器件阵列和所述空间编码晶体阵列之间耦合有光导。
28.根据本技术的一方面，提供一种空间编码方法，所述空间编码方法包括：确定探测器中不同闪烁晶体条之间隔离层区域的空间编码函数；根据所述空间编码函数确定所述隔离层区域的空间编码性质，使得所述隔离层的不同区域的空间编码性质不同；根据所述空间编码函数和所述空间编码性质，改变所述隔离层不同区域的形状和性质，完成所述探测
器的空间编码。
29.根据一些实施例，所述确定探测器中不同闪烁晶体条之间隔离层区域的空间编码函数，包括：利用预设的三维空间函数确定所述隔离层区域的间隔深度，所述三维空间函数值在所述闪烁晶体的深度上单调变化或不变化。
30.根据一些实施例，所述确定探测器中不同闪烁晶体条之间隔离层区域的空间编码函数，包括：在不同的所述隔离层区域内采用不透明材料作为相邻闪烁晶体条之间的隔离层，相邻所述闪烁晶体条之间未覆盖不透明材料的区域采用透明材料作为隔离层，所述不透明材料和所述透明材料各自的间距满足所述空间编码函数。
31.根据一些实施例，所述不透明材料包括esr(增强光谱反射膜)、聚脂薄膜、金属反射膜、一氧化钛涂层和/或硫酸钡涂层。
32.根据一些实施例，所述透明材料包括空气、光学耦合剂、无机玻璃和/或有机玻璃。
33.根据一些实施例，所述确定所述隔离层区域的空间编码性质，包括：在不同的隔离层区域覆盖不同折射率的透明材料作为相邻所述闪烁晶体条之间的隔离层，以使得不同的所述隔离层区域的折射率不同。
34.根据一些实施例，所述确定所述隔离层区域的空间编码性质，包括：利用透明材料或光学耦合剂作为相邻所述闪烁晶体条之间的隔离层，以使得不同所述隔离层区域的折射率满足所述空间编码函数。
35.根据一些实施例，所述空间编码函数通过利用激光内雕连续闪烁晶体，以使得不同所述隔离层区域的空间编码性质和/或性质不同。
36.根据一些实施例，所述利用激光内雕连续闪烁晶体，包括：为不同的隔离层区域设置不同的激光参数，以使得所述隔离层区域的折射率与确定的折射率相同以及不同的隔离层区域的折射率不同。
37.根据一些实施例，所述激光参数包括激光照射功率、激光照射时间、激光波长和/或激光点阵密度。
38.根据一些实施例，所述隔离层不同区域的形状包括多边形阵列或圆形阵列。
39.根据本技术的一方面，提供一种空间编码装置，所述空间编码装置包括：编码函数确定单元，用于确定探测器中需要进行编码的隔离层区域以及所述隔离层区域的空间编码函数；编码性质确定单元，用于确定所述隔离层区域的空间编码性质，使得不同的所述隔离层区域的空间编码性质不同；编码实现单元，用于根据所述空间编码函数和所述空间编码性质改变隔离层区域的形状和/或编码性质，完成探测器的空间编码。
40.根据本技术的一方面，提供一种空间解码方法，用于如上所述的探测器，所述方法包括：计算与高能光子的沉积位置对应的统计量，该统计量反映了与高能光子的沉积位置对应的入射光子的二维空间分布；根据预先建立的空间编码对应关系表确定所述高能光子的沉积位置。
41.根据一些实施例，所述统计量包括拟合所得二维高斯函数的参数、平均位置、与所述平均位置之间的平均距离、行峰度系数、行偏度系数、列峰度系数和/或列偏度系数。
42.根据一些实施例，所述对应关系表利用蒙特卡洛仿真计算和/或预设的高能光子沉积位置受控情况下的实验结果得到。
43.根据本技术的一方面，提供一种空间解码方法，用于如上所述的探测器，所述方法
包括：获取光电转换器件阵列输出的脉冲信号；计算所述光电转换器件阵列各通道的能量；计算所述光电转换器件阵列的行和列的峰度系数和偏度系数；基于预先建立的查找表查找沉积位置坐标。
44.根据一些实施例，所述统计量包括拟合所得二维高斯函数的参数、平均位置、与平均位置之间的平均距离、行峰度系数、行偏度系数、列峰度系数和/或列偏度系数。
45.根据一些实施例，所述对应关系表利用蒙特卡洛仿真计算和/或预设的高能光子沉积位置受控情况下的实验结果得到。
46.根据本技术的一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上所述的空间编码方法或空间解码方法。
47.根据本技术的一方面，提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时，使得所述处理器实现如上所述的空间编码方法或空间解码方法。
48.根据本技术的一些示例实施例，通过在闪烁晶体条之间的不同区域形成空间编码的隔离层，从而形成不完全的光学隔离，能够保存可见光光子的空间分布信息，由于可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度和投影位置信息相关，从而可以从光电转换器件输出的电信号中获得高能光子的三维空间位置信息。另外，本技术具有成本低，硬件实现简单等特点。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
50.图1示出根据本技术示例实施例的一种空间编码探测器的俯视图。
51.图2示出根据本技术示例实施例的一种探测器中单根闪烁晶体条的空间编码的部分示意图。
52.图3示出根据本技术示例实施例的一种探测器中单根闪烁晶体条的另一种空间编码的部分示意图。
53.图4示出根据本技术示例实施例的一种探测器中高能光子沉积产生的可见光子扩散的侧视图。
54.图5示出根据本技术示例实施例的一种探测器空间编码的方法的流程图。
55.图6示出根据本技术示例实施例的一种空间编码装置。
56.图7示出根据本技术示例实施例的一种空间编码方法的流程图。
57.图8示出根据本技术示例实施例的另一种空间编码方法的流程图。
58.图9示出根据本技术示例实施例的一种电子设备。
具体实施方式
59.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示
相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
60.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或操作等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
61.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
62.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
63.下面将参照附图，对根据本技术的具体实施例进行详细说明。
64.图1示出根据本技术示例实施例的一种空间编码探测器的俯视图，该空间编码探测器包括闪烁晶体阵列及与闪烁晶体阵列耦合的光电转换器件阵列。如图1所示，闪烁晶体阵列包括a行b列的闪烁晶体条10，其中，a、b为大于或等于1的自然数，但a、b不同时为1。在相邻的两根闪烁晶体条10之间，按照本技术的示例实施例设置符合空间编码函数且具有空间编码性质的光学材料以形成隔离层20，从而使得高能光子在闪烁晶体阵列中沉积产生的可见光光子不再局限于一根闪烁晶体条，而是扩散到多根闪烁晶体条中，从而保存了可见光光子的空间分布信息。
65.本领域技术人员需要注意的是，在图1的实施例中，隔离层20的实际厚度越小，越有利于提高探测器的性能，隔离层20的具体厚度可以根据不同的工艺需求进行确定，在已知的工艺条件下，隔离层20的厚度可以实现几乎肉眼不可见，在图1的实施例中仅作为示例而非限制。
66.在图1所示的坐标系下，其中的z轴方向为闪烁晶体的深度方向，x轴和y轴方向为闪烁晶体条10的行或列的排列方向。为方便后续描述，令z＝0的平面为闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列的交界面；若闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列之间设置有光导，则z＝0的平面为闪烁晶体阵列和光导的交界面。
67.图2示出根据图1示例实施例的探测器中单根闪烁晶体条10的空间编码的部分示意图。下面结合图2，对根据本技术示例实施例的一种探测器的空间编码结构进行详细说明。
68.在图2的实施例中，单根闪烁晶体条10具有相对的顶端(图中未示出)和底端12，底端12所在的平面即为z＝0的平面，沿着z的方向将闪烁晶体条10的外表面分为若干个相同或者不同长度的区域a、b、
……
，此处的长度为沿z轴方向的距离。在每一个区域中，按照预设的空间编码函数在闪烁晶体条10的外表面设置隔离层20。
69.比如，在图2的实施例中，区域a为0＜z＜1mm的区域，在区域a内每隔0.1mm设置0.1mm宽的隔离带21，相邻的隔离带21之间的区域为透明带13；区域b为1mm＜z＜2mm的区
域，在区域b内每隔0.2mm设置0.1mm宽的隔离带21，相邻的隔离带21之间的区域为透明带13，以此类推，不透明的隔离带和透明带各自的间距满足空间编码函数，在图2中未示出的部分也按照该空间编码函数设置有隔离带21。需要注意的是，在闪烁晶体条10的任意一个侧面上，单独的透明带13和隔离带21均为矩形形状，闪烁晶体条10的顶面可以选择设置也可以选择不设置隔离带21，而底面12上通常不设置隔离带21以便于将可见光传导至光导或者光电转换器件阵列。
70.根据图2的示例设置完隔离带21后，再将多根闪烁晶体条10按照图1所示进行排列即可形成闪烁晶体阵列和隔离层20，相关工艺可以采用本领域中任何可以实现该排列以及隔离层分布的工艺，在此不再赘述。透明带13可以不填充任何物质或者填充对可见光光子传播基本无影响的透明材料，在此不再赘述。
71.根据本技术的一些实施例，隔离带21可以阻挡闪烁晶体条10内部的可见光光子，从而防止可见光光子穿透该闪烁晶体条10而进入邻近的闪烁晶体条10中，比如，隔离带21可以选择esr(增强光谱反射膜)、聚脂薄膜、金属反射膜、一氧化钛涂层和/或硫酸钡涂层。可见光光子仅可以通过透明带13传递到其它闪烁晶体条10中，比如，透明带13可以选择无机玻璃、有机玻璃。
72.需要进一步说明的是，在图2的实施例中，预设的空间编码函数优选地为三维空间函数，该三维空间函数的函数值在闪烁晶体的深度上(z方向)单调变化或不变化，以使得高能光子在投影平面，也即光电转换器件阵列光敏面上的二维空间分布的统计量与深度之间的相关性尽可能明显、线性程度尽可能好，从而使得最终还原的深度分辨率尽可能好。常见的统计量包括电子学系统采集数字信号的半高全宽、峰度系数等。三维空间函数描述了入射高能光子在投影平面上二维空间分布的统计量与反应深度之间的函数关系，从而决定了用于还原沉积位置的反函数。
73.根据一些实施例，三维空间函数值在投影平面上不变化或满足数学中单调性的变化，以使得边缘效应尽可能弱，即：使得描述高能光子在投影平面二维空间分布的统计量与深度之间的关系尽可能不随着高能光子沉积位置的变化而变化。
74.例如，定义占空比为在单位深度的隔离层中，覆盖的隔离材料的深度。假设闪烁晶体的深度为20mm，也即图1所示的z轴方向，将深度划分为20个1mm隔离层区域。每个隔离层区域覆盖的不透光材料的长度由定义的占空比三维空间函数确定，比如，l(x，y，z)＝(20-z)/20。由示例的占空比三维空间函数可知，当高能光子沉积在z较大的位置时，因为占空比低，所以可见光光子容易输运到闪烁晶体的其他部分中，使得光电转换器件的入射光在投影平面上的分布较为弥散，统计上可以假定其满足正态分布。
75.在此需要说明的是，占空比三维空间函数也可以定义在x轴或y轴方向上，在此不再赘述。
76.图3示出根据图1示例实施例的探测器中单根闪烁晶体条10的另一种空间编码的部分示意图。下面结合图3，对根据本技术示例实施例的一种探测器的空间编码结构进行详细说明，其中，图3的实施例与图2的实施例相比，相同或者相似的部件或部分的附图标记通过增加“'”进行标示。
77.在图3的实施例中，单根闪烁晶体条10'具有相对的顶端(图中未示出)和底端12'，底端12'所在的平面即为z＝0的平面，沿着z的方向将闪烁晶体条10'的外表面分为若干个
相同或者不同长度的区域a'、b'、
……
。在每一个区域中，按照预设的函数分布在闪烁晶体条10'的外表面设置隔离层20，比如，在图2的实施例中，区域a'为0＜z＜1mm的区域，在区域a'内设置第一隔离带21'和第二隔离带22'，其中，第一隔离带21'和第二隔离带22'均为0.1mm且间隔设置，第一隔离带21'和第二隔离带22'各自对可见光光子的折射率不同；区域b'为1mm＜z＜2mm的区域，在区域b'内也设置第一隔离带21'和第二隔离带22'，其中，第一隔离带21'为0.1mm，第二隔离带22'为0.2mm，第一隔离带21'和第二隔离带间隔设置，第一隔离带21'和第二隔离带22'各自对可见光光子的折射率与区域a'内对应相同，以此类推，在图3中未示出的部分也按照该函数分布设置有第一隔离带21'和第二隔离带22'。需要注意的是，在闪烁晶体条10的任意一个侧面上，单独的第一隔离带和第二隔离带均为矩形形状，闪烁晶体条10的顶面可以选择设置也可以选择不设置隔离带，而底面12上通常不设置隔离带以便于将可见光传导至光导或者光电转换器件阵列。
78.在图3的实施例中，隔离层区域内不同部分形成不同的空间编码性质，比如折射率，可以使得高能光子与闪烁晶体相互作用产生的可见光子能够在闪烁晶体中扩散开来，从而保存了可见光光子的空间分布信息。
79.根据本技术的一些示例实施例，利用预设的三维空间函数确定隔离层区域的折射率，其中，三维空间函数值优选地在闪烁晶体的深度上单调变化或不变化，以使得高能光子在投影平面，也即光电转换器件阵列光敏面上的二维空间分布的统计量与深度之间的相关性尽可能明显、线性程度尽可能好，从而使得最终还原的深度分辨率尽可能好。常见的统计量包括电子学系统采集数字信号的半高全宽、峰度系数等。三维空间函数描述了入射高能光子在投影平面上二维空间分布的统计量与反应深度之间的函数关系，从而决定了用于还原沉积位置的反函数。
80.根据一些实施例，三维空间函数值在投影平面上不变化或满足数学中单调性的变化，以使得边缘效应尽可能弱，即使得描述高能光子在投影平面二维空间分布的统计量与深度之间的关系尽可能不随着高能光子沉积位置的变化而变化。
81.根据本技术的另一些实施例，对于闪烁晶体为连续闪烁晶体的探测器，利用激光束照射连续闪烁晶体，可以形成阵列化或其他类型光学结构。利用激光束照射后的连续闪烁晶体，也称为激光内雕连续闪烁晶体。
82.根据本技术的一些示例实施例，可以利用激光内雕连续闪烁晶体，以使得隔离层区域内不同部分的折射率不同。比如，按照定义的三维空间函数，利用激光照射确定的隔离层区域，以产生具有不同折射率的隔离层区域。隔离层区域可为多边形阵列，例如，正方形阵列，或圆形阵列。
83.根据一些实施例，可以为不同的隔离层区域设置不同的激光参数，以使得该隔离层区域的折射率与确定的折射率相同以及不同的隔离层区域的折射率不同。例如，在图4所示的z轴方向上，也即，闪烁晶体的深度方向上，在0mm《z《1mm的区域内隔离层的折射率为1.0，在1mm《z《2mm的区域内隔离层的折射率为1.1，其他深度方向(如x轴或y轴)的折射率可以此类推，此处不再赘述。又例如，连续闪烁晶体的隔离层区域的折射率满足三维空间函数l(x，y，z)＝1 0.8
×
(20-z)/20，其中z＝0的平面是闪烁晶体和光电转换器件的交界面。
84.根据一些实施例，激光参数包括激光照射功率、激光照射时间、激光波长和/或激光点阵密度。
85.对于闪烁晶体为闪烁晶体阵列的探测器，根据本技术的一些示例实施例，利用光学耦合剂或透明材料作为闪烁晶体阵列中相邻晶体间的隔离层，以使得隔离层区域内不同部分的折射率不同。
86.根据一些实施例，在不同的隔离层区域内采取不同间隔长度并覆盖相同深度的不透明材料，例如，esr(增强光谱反射膜)、聚脂薄膜、金属反射膜、一氧化钛涂层和/或硫酸钡涂层，作为闪烁晶体阵列的相邻晶体间的隔离层，相邻晶体间的其他接触区域利用透明材料，例如无机玻璃、有机玻璃，作为隔离层，以使得不同的隔离层区域的折射率不同。例如，在0mm《z《1mm的区域内每隔0.1mm覆盖0.1mm的隔离层，在1mm《z《2mm的区域内每隔0.2mm覆盖0.1mm的隔离层，以此类推。
87.根据电动力学理论可知，高能光子在两侧折射率不同的界面上既能产生反射，又能产生透射。
88.以lyso晶体为例，lyso晶体的折射率约等于1.8。因此，在z较大时可见光光子透过隔离层进入到其他闪烁晶体条中的比例更大，表现为光电转换器件的入射光在投影平面上分布更加弥散，统计上可以假定这个分布符合正态分布。
89.在此需要说明的是，折射率三维空间函数也可以定义在x轴或y轴方向上，在此不再赘述。
90.根据图3所示的实施例，通过在闪烁晶体条之间的不同区域形成空间编码的隔离层，从而形成不完全的光学隔离，能够保存可见光光子的空间分布信息。由于可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度位置和投影位置信息相关，因此，可以利用可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度位置、投影位置信息之间的相关关系计算反应深度，从而确定高能光子的三维空间位置信息。例如，利用重心法计算入射光在投影平面上的位置，使用半高全宽法计算反应深度。
91.图4示出根据本技术示例实施例的一种高能光子产生的可见光子在闪烁晶体中扩散的侧视图。在图4的实施例中，当高能光子沉积在图示位置的闪烁晶体条10中时，可见光光子在闪烁晶体条10与隔离层20的交界处，既有一部分透过隔离层20进入到其他闪烁晶体条10中，又有一部分发生反射继续在原来的闪烁晶体条10中传播，由于沉积位置较高，可见光光子发生透射、折射的次数更多、比例更高，表现为光电转换器件70的入射光在投影平面60上分布更加弥散，从而可以根据投影平面60上的光分布反向确定高能光子的沉积位置。
92.本领域技术人员应当注意的是，在图1-图4的示例实施例中，闪烁晶体条10的形状为长方体形状，但在本技术中，闪烁晶体条10还可以为其它棱数不同的棱柱形状、圆柱形状或者其它不规则形状。
93.本领域技术人员还应当注意的是，在上述实施例中，闪烁晶体条10的排列是按照矩阵行列方向排列，还可以为非规则排列，包括：第一种、同一种规格的长方体闪烁晶体条阵列按照非规则方式排列，比如同一种规格的闪烁晶体条相互在x或者y方向上交错排列，同一根闪烁晶体条侧面的隔离带或者透明带可以对应临近的另一排的两跟闪烁晶体条，从而使得透过该隔离带或透明带的光可以入射至对应的两根闪烁晶体条内；第二种、不同规格的长方体闪烁晶体条按照非规则方式排列，比如两种规格的闪烁晶体条大小不同，相互在x或者y方向上交错排列，规格较大的闪烁晶体条侧面的隔离带或者透明带可以对应临近的另一排规格较小的两跟闪烁晶体条，从而使得透过该隔离带或透明带的光可以入射至对
应的两根闪烁晶体条内；第三种、闪烁晶体条的形状不完全相同，其排列方式也不完全规则，比如其中一部分闪烁晶体条为棱柱形状，另一部分为圆柱形状，二者相互交错排列。以上这些排列方式和形状，通过对应的对隔离层进行空间编码，同样可以在投影平面上获得对应的空间分布信息，在此不再赘述。
94.图5示出根据本技术示例实施例的一种探测器的空间编码方法的流程图。下面结合图5，对根据本技术示例实施例的一种探测器的空间编码方法进行详细说明。
95.在步骤s501，确定探测器中不同闪烁晶体条之间隔离层区域的空间编码函数，以便于后续步骤根据确定的空间编码函数改变探测器中可见光光子的传输路径。
96.在步骤s503，根据步骤s501确定的空间编码函数，确定该隔离层区域的编码性质，使得隔离层区域的不同位置处的性质不同，从而便于后续步骤根据该隔离层区域确定的编码性质，在不同的区域形成具有不同性质的隔离层，可以使得高能光子与闪烁晶体相互作用产生的可见光子能够在闪烁晶体中扩散开来，从而便于探测可见光光子的空间分布信息。
97.在步骤s505，根据步骤s501中确定的空间编码函数和步骤s503确定的编码性质，改变隔离层不同区域的形状和性质，以使得隔离层不同区域的形状符合空间编码函数，使得隔离层不同区域的性质符合确定的编码性质，从而完成探测器的空间编码。
98.根据本技术的一些示例实施例，上述步骤s501中的空间编码函数可以是预设的三维空间函数，其中，该三维空间函数值优选地在闪烁晶体条的深度上单调变化或不变化，以使得高能光子在投影平面，也即光电转换器件阵列的光敏面上的二维空间分布的统计量与深度之间的相关性尽可能明显、线性程度尽可能好，从而使得最终还原的深度分辨率尽可能好。常见的统计量包括电子学系统采集数字信号的半高全宽、峰度系数等。三维空间函数描述了入射光子在投影平面上二维空间分布的统计量与反应深度之间的函数关系，从而决定了用于还原沉积投影位置的反函数。
99.根据本技术的一些实施例，三维空间函数值在投影平面上不变化或满足数学中单调性的变化，以使得边缘效应尽可能弱，即：使得描述高能光子在投影平面二维空间分布的统计量与深度之间的关系尽可能不随着高能光子沉积位置的投影变化而变化。
100.例如，在图2所示的z轴方向上，也即，闪烁晶体的深度方向上，在0《z《1mm的区域内每隔0.1mm覆盖0.1mm的隔离层，在1mm《z《2mm的区域内每隔0.2mm覆盖0.1mm的隔离层，以此类推。
101.根据一些实施例，按照定义的三维空间函数，在不同的隔离层区域内覆盖不同深度的不透明材料，其他区域覆盖透明材料。
102.例如，定义占空比为单位长度的隔离层中覆盖的隔离材料的长度。假设闪烁晶体的深度为20mm，也即图2所示的z轴方向，将深度划分为20个1mm隔离层区域。每个隔离层区域覆盖的不透光材料的长度由定义的占空比三维空间函数确定，比如，l(x，y，z)＝(20-z)/20。
103.由示例的占空比三维空间函数可知，当高能光子沉积在z较大的位置时，因为占空比低，所以可见光光子容易输运到探测器的其他闪烁晶体条中，使得光电转换器件的入射光在投影平面上的分布较为弥散，统计上可以假定其满足正态分布。
104.在此需要说明的是，三维空间函数也可以定义在x轴或y轴方向上，在此不再赘述。
105.根据本技术的一些实施例，上述步骤s503中的编码性质可以是隔离层区域的反射率、吸收率、折射率、透射率中的一种或几种。
106.根据本技术的一些实施例，反射率可以通过在不同的隔离层区域内采取不同间隔深度覆盖相同深度的不透明材料实现，例如，采用esr(增强光谱反射膜)、聚脂薄膜、金属反射膜、一氧化钛涂层和/或硫酸钡涂层等不透明材料作为闪烁晶体阵列中相邻闪烁晶体条之间的隔离层，相邻闪烁晶体条之间的其他接触区域覆盖透明材料，例如空气、光学耦合剂、无机玻璃、有机玻璃，作为隔离层，以使得步骤s503中不同的隔离层区域的反射率不同。需要注意的是，在该实施例中，覆盖不透明材料后反射指可见光完全不能穿透隔离层区域，或者几乎完全不能穿透隔离层区域，比如超过90％的可见光被反射。
107.根据本技术的一些示例实施例，折射率可以通过在不同的隔离层区域覆盖不同折射率的透明材料实现，例如透明材料包括空气、光学耦合剂、无机玻璃和/或有机玻璃，作为闪烁晶体阵列中相邻闪烁晶体之间的隔离层，以使得隔离层区域的折射率与确定的折射率相同以及不同的隔离层区域的折射率不同。在该实施例中，折射指可见光大部分穿透隔离层区域进入相邻的闪烁晶体条，比如超过90％的可见光被折射，在折射过程中，往往有一部分光同时被反射。
108.例如，可以在0《z《1mm的区域内覆盖透明材料作为相邻闪烁晶体条之间的隔离层，使得隔离层的折射率为1.0，在1mm《z《2mm的区域内覆盖透明材料作为相邻闪烁晶体条之间的隔离层，使得隔离层的折射率为1.1，以此类推，完成折射率的空间编码。
109.根据一些实施例，在不同隔离层区域覆盖的透明材料的折射率与闪烁晶体的折射率均不同。根据电动力学理论可知，高能光子在两侧折射率不同的界面上既能产生反射，又能产生透射。
110.根据一些实施例，不同隔离层区域的折射率分布也可以满足三维空间函数，例如，隔离层区域的折射率满足三维空间函数l(x，y，z)＝1 0.8
×
(20-z)/20，其中z＝0的平面是闪烁晶体和光电转换器件的交界面。
111.根据电动力学理论可知，高能光子在两侧折射率不同的界面上既能产生反射，又能产生透射。两侧折射率差异越大，反射的比例越高。
112.以lyso晶体为例，lyso晶体的折射率约等于1.8。因此，在z较大时可见光光子透过隔离层进入到其他晶体条中的比例更大，表现为光电转换器件的入射光在投影平面上分布更加弥散，统计上可以假定这个分布符合正态分布。
113.在此需要说明的是，折射率三维空间函数也可以定义在x轴或y轴方向上，在此不再赘述。
114.对于闪烁晶体为连续闪烁晶体的探测器，利用激光束照射连续闪烁晶体，可形成阵列化或其他类型光学结构。利用激光束照射后的连续闪烁晶体，也称为激光内雕连续闪烁晶体。
115.根据本技术的一些示例实施例，根据步骤s501确定的空间编码函数和步骤s503确定的隔离层区域的编码性质，可以利用激光内雕连续闪烁晶体，以使得闪烁晶体和隔离层的形状与步骤s501中相同，使得隔离层的编码性质与步骤s503确定的编码性质相同。
116.根据一些实施例，按照定义的三维空间函数，利用激光照射步骤s501确定的隔离层区域，以产生具有不同折射率的隔离层区域。隔离层区域可为多边形阵列，例如，正方形
阵列，或圆形阵列。
117.根据一些实施例，为不同的隔离层区域设置不同的激光参数，以使得该隔离层区域的折射率与确定的折射率相同以及不同的隔离层区域的折射率不同。
118.例如，在图2所示的z轴方向上，也即，闪烁晶体的深度方向上，在0《z《1mm的区域内隔离层的折射率为1.0，在1mm《z《2mm的区域内隔离层的折射率为1.1，其他深度方向，如x轴或y轴的折射率可以此类推，此处不再赘述。
119.又例如，连续闪烁晶体的隔离层区域的折射率满足三维空间函数l(x，y，z)＝1 0.8
×
(20-z)/20，其中z＝0的平面是闪烁晶体和光电转换器件的交界面。
120.根据一些实施例，激光参数包括激光照射功率、激光照射时间、激光波长和/或激光点阵密度。
121.根据本技术的一些示例实施例，还可以利用光学耦合剂或透明材料作为闪烁晶体阵列中相邻闪烁晶体条之间的隔离层，以使得步骤s503确定的隔离层区域的折射率满足空间编码需求。
122.根据图5所示的实施例，通过在探测器中的不同隔离层区域形成不同的折射率，以形成不完全的光学隔离，从而保存了可见光光子的空间分布信息，且可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度位置、投影位置信息相关。因此，可以利用可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度位置、投影位置信息之间的相关关系计算反应深度，从而确定高能光子的三维空间位置信息。例如，利用重心法计算入射光在投影平面上的位置，使用半高全宽法计算反应深度。
123.图6示出根据本技术示例实施例的一种空间编码装置，所述空间编码装置包括编码函数确定单元601、编码性质确定单元603和编码实现单元605，其中，编码函数确定单元601用于确定探测器中需要进行编码的隔离层区域以及该隔离层区域的空间编码函数；编码性质确定单元603用于确定隔离层区域的编码性质，使得不同的隔离层区域的编码性质不同；编码实现单元605用于根据空间编码函数和编码性质改变隔离层区域的形状和/或编码性质，以使得隔离层不同区域的形状符合空间编码函数，使得隔离层不同区域的性质符合确定的编码性质，从而完成探测器的空间编码。
124.图7示出根据本技术示例实施例的一种空间编码的方法流程图。
125.在步骤s701，计算与高能光子的沉积位置对应的统计量。
126.根据本技术的一些示例实施例，高能光子在闪烁晶体条不同深度处沉积时，经过空间编码的隔离层作用，光电转换器件的入射光在投影平面上的分布不同，统计上可以假定其满足正态分布。
127.因此，可以利用二维高斯函数对闪烁晶体阵列上的各个闪烁晶体的能量进行拟合。例如，利用二维高斯函数对归一化后的闪烁晶体阵列上的各个闪烁晶体的能量进行拟合。步骤s701中计算的与高能光子的沉积位置对应的统计量为与各个闪烁晶体的归一化能量值对应的二维高斯函数。
128.在步骤s703，根据预先建立的空间编码对应关系表确定高能光子的沉积位置。
129.根据一些实施例，在执行步骤s703之前，还需要预先空间编码对应关系表，该空间编码关系对应表包括沉积位置和统计量的关系。例如，利用蒙特卡洛仿真建立高能光子沉积的坐标(x，y，z)与二维高斯函数的参数之间的关系。然后根据步骤s701计算的二维高斯
函数，以及预先建立的沉积位置和二维高斯函数的参数的关系表，确定高能光子沉积的坐标(x，y，z)。还可以通过预设的高能光子沉积位置受控情况下的实验结果获得，在此不再赘述。
130.根据图7所示的实施例，根据可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度信息相关关系，实现了从光电转换器件输出的电信号中获得高能光子的反应深度信息。相比于现有方案，本实施例具有成本低，且硬件复杂度不高等特点。
131.图8示出根据本技术示例实施例的另一种空间编码的方法流程图。下面针对图8，对根据本技术示例实施例的另一种空间编码的方法进行详细说明。
132.在步骤s801，获取光电转换器件阵列输出的脉冲信号。
133.根据一些实施例，光电转换器件阵列各个通道输出的脉冲信号，可以用多电压阈值采样或规则时间采样进行数字化。
134.在步骤s803，计算光电转换器件阵列各通道的能量。
135.根据一些实施例，根据脉冲信号的采样点数据，通过累加求和、拟合后积分或建立查找表的方式即可重建出电信号脉冲的积分值，该积分值中包含了各通道的能量，通过线性校正、非线性校正或建立查找表的方式可以重建出光电转换器件各通道的能量。
136.在步骤s805，计算光电转换器件阵列的行和列的峰度系数和偏度系数。
137.根据一些实施例，在获取峰度系数和偏度系数之前，需要首先根据各通道的能量获取能量最大的通道在空间中的位置坐标(x1，y1)。比如，输入各个通道的能量和各个通道在空间中的位置，即可得到各个通道中能量最大的通道在空间中的位置为(x1，y1)。
138.根据一些实施例，根据各个通道的能量和各个通道在空间中的位置，将同一行中各个通道能量进行加和，得到各行的通道总能量序列。同理，可得到各列的通道总能量序列。输入各行序号和总能量，即可计算行峰度系数和行偏度系数。同理，计算列峰度系数和列偏度系数。
139.在s807，基于预先建立的查找表查找沉积位置坐标。
140.根据一些实施例，通过蒙特卡洛仿真和/或实验，通过执行步骤s801～s805建立高能光子沉积位置(x，y，z)和(x1，y1)、平均位置、与平均位置之间的平均距离、行峰度系数、行偏度系数、列峰度系数、列偏度系数之间的查找表。
141.在步骤s807，基于建立的查找表，根据(x1，y1)、行峰度系数、行偏度系数、列峰度系数、列偏度系数和查找表，重建高能光子沉积位置坐标(x，y，z)。
142.根据图8所示的实施例，根据可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度信息、投影位置相关关系，实现了从光电转换器件输出的脉冲信号中获得高能光子的反应深度信息。相比于现有方案，本实施例具有成本低，且硬件复杂度不高等特点。
143.图9示出了根据本技术实施例的一种电子设备框图。图9示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
144.如图9所示，该电子设备以通用计算设备的形式表现。该电子设备的组件可以包括但不限于：至少一个处理器910、至少一个存储器920、连接不同系统组件(包括存储器920和处理器910)的总线930、显示单元940等。其中，存储器920存储有程序代码，程序代码可以被处理器910执行，使得处理器910执行本说明书描述的根据本技术各种示例性实施方式的方法。例如，处理器910可以执行如图5、图7或图8中所示的方法。
145.存储器920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)9201和/或高速缓存存储单元9202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)9203。
146.存储器920还可以包括具有一组(至少一个)程序模块9205的程序/实用工具9204，这样的程序模块9205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
147.总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
148.电子设备也可以与一个或多个外部设备900(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备交互的设备通信，和/或与使得该电子设备能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口950进行。而且，电子设备还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器960可以通过总线930与电子设备的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
149.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。根据本技术实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个计算机可读存储介质(可以是cd-rom、u盘、移动硬盘等)中或网络上，包括若干计算机程序指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本技术实施方式的上述方法。
150.软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
151.计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
152.可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如c语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算
设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
153.上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序指令，当上述一个或者多个程序指令被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现前述功能。
154.本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的多个模块可以合并为一个模块，也可以进一步将一个模块拆分成多个子模块。
155.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。根据本技术实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个计算机可读存储介质(可以是cd-rom、u盘、移动硬盘等)中或网络上，包括若干计算机程序指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本技术实施方式的上述方法。
156.软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
157.计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
158.可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如c语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
159.上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序指令，当上述一个或者多个程序指令被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现前述功能。
160.本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的多个模块可以合并为一个模块，也可以进一步将一个模块拆分成多个子模块。
161.根据本技术的一些示例实施例，通过在探测器中的不同区域对隔离层进行空间编码，以形成不完全的光学隔离，能够保存可见光光子的空间分布信息，由于可见光光子的空间分布信息和高能光子沉积的深度信息、投影位置相关，从而可以从光电转换器件输出的信号中获得高能光子的反应深度，从而确定其三维空间位置信息，且本技术具有成本低，且硬件实现简单等特点。
162.虽然本技术提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本技术实施例提供的执行顺序。
163.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
164.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本技术的思想，基于本技术的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本技术保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。