【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高能射线探测领域，具体涉及一种高能射线探测器及探测方法。
技术介绍
1、正电子发射断层成像、单光子发射断层成像、石油中子测井、高能物理和空间物理等应用中常常需要使用高能射线探测器来探测伽马射线、中子、质子、α粒子等粒子。
2、闪烁体是高能射线探测器的重要部件之一，其承担着将高能射线转换成可见光的职能。在高能射线探测应用中，通常仅以闪烁晶体作为闪烁体将高能射线转换成可见光。以正电子发射断层成像(pet)的应用场景为例，相比传统pet，飞行时间pet(tof-pet)以一定的时间分辨率额外获取了正电子湮灭产生的两个伽马光子到达两个探测器的时间差。凭借时间信息，tof-pet的图像信噪比、空间分辨率，均优于非tof-pet。然而，目前tof-pet常用的基于闪烁晶体(如lyso)的探测器在时间分辨率方面受到闪烁体内部物理过程的制约，理论时间分辨率约100ps，目前仅能达到约200ps，这限制了tof-pet图像的信噪比和空间分辨率。
3、因此，如何提供一种新的探测器结构来提升高能射线探测中的图像信噪比和空间分辨率，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请提出一种高能射线探测器及探测方法，以解决上述至少一种问题。
2、根据本申请的一方面，提出一种高能射线探测器，所述探测器包括由探测单元构成的阵列，所述探测单元包括闪烁体结构、光电转换器和信号读出路径；所述闪烁体结构包括至少一个闪烁晶体、至少一个介电体和至少一个切伦科夫闪
3、根据一些实施例，所述闪烁晶体、所述介电体和所述切伦科夫闪烁体沿预设方向叠放，所述预设方向与所述闪烁晶体的厚度方向平行或垂直；或，
4、所述闪烁晶体、所述介电体和所述切伦科夫闪烁体至少部分在第一方向上叠置且至少部分在与所述第一方向垂直的第二方向上叠置，所述第一方向与所述闪烁晶体的厚度方向平行或垂直。
5、根据一些实施例，当所述闪烁晶体、所述介电体或所述切伦科夫闪烁体中的任一一种的数量超过一个时，按照同种依次叠置或不同种交错叠置的方式排列。
6、根据一些实施例，所述光电转换器为超导纳米线单光子探测管。
7、根据一些实施例，所述闪烁体结构与所述光电转换器之间设置有光学耦合剂，所述光学耦合剂的折射率与所述闪烁晶体或所述切伦科夫闪烁体的折射率之间的差值小于预设值。
8、根据一些实施例，所述预设值趋近于零。
9、根据一些实施例，所述闪烁体结构外表面设有反射层。
10、根据一些实施例，所述闪烁晶体和所述切伦科夫闪烁体、所述闪烁晶体和所述介电体、所述切伦科夫闪烁体和所述介电体之间均设置有透光粘结剂，所述透光粘结剂的厚度为0.1-0.5mm。
11、根据一些实施例，所述探测器应用于正电子发射断层成像、单光子发射断层成像、石油中子测井、高能物理或空间物理探测。
12、根据本申请的一方面，提供一种高能射线的探测方法，所述探测方法包括：通过集中电路法、传输线法、谐振法、条纹相机或自由空间波法中的一种读出高能射线与介电体相互作用时造成的介电常数变化的电信号；通过光电转换器以电信号的形式读出高能射线与切伦科夫闪烁体和闪烁晶体分别产生的切伦科夫光和闪烁光信号；通过模拟-数字转换器将电信号转化为数字信号；通过上升时间甄别或恒比时间甄别获取高能射线的到达时间；通过数值积分、拟合积分、峰值采样或脉宽提取中的一种或多种方式获得高能射线的能量。
13、根据本申请的一些示例实施例，本申请提出的探测器及探测方法，将闪烁晶体、介电体和切伦科夫闪烁体进行联用。在探测时，一部分入射的高能射线在闪烁晶体中沉积，另一部分在介电体或切伦科夫闪烁体沉积，或在介电体和切伦科夫闪烁体中沉积。沉积在闪烁晶体中的高能射线能够为成像提供较高的能量分辨率，而沉积在介电体和切伦科夫闪烁体中的高能射线能够为成像提供较高的时间分辨率，两者联合构成异质探测数据，可以提供一定比例的高能量分辨率和高时间分辨率数据，从而可以在成像应用中提供更高的图像质量。
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1.一种高能射线探测器，其特征在于，所述高能射线探测器包括由探测单元构成的阵列，所述探测单元包括闪烁体结构、光电转换器和信号读出路径；
2.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述闪烁晶体、所述介电体和所述切伦科夫闪烁体沿预设方向叠放，所述预设方向与所述闪烁晶体的厚度方向平行或垂直；或，
3.根据权利要求1所述的所述的高能射线探测器，其特征在于，当所述闪烁晶体、所述介电体或所述切伦科夫闪烁体中的任一一种的数量超过一个时，按照同种依次叠置或不同种交错叠置的方式排列。
4.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述光电转换器为超导纳米线单光子探测管。
5.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述闪烁体结构与所述光电转换器之间设置有光学耦合剂，所述光学耦合剂的折射率与所述闪烁晶体或所述切伦科夫闪烁体的折射率之间的差值小于预设值。
6.根据权利要求5所述的高能射线探测器，其特征在于，所述预设值趋近于零。
7.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述闪烁体结构外表面设有反射
8.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述闪烁晶体和所述切伦科夫闪烁体、所述闪烁晶体和所述介电体、所述切伦科夫闪烁体和所述介电体之间均设置有透光粘结剂，所述透光粘结剂的厚度为0.1-0.5mm。
9.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述探测器应用于正电子发射断层成像、单光子发射断层成像、石油中子测井、高能物理或空间物理探测。
10.一种高能射线的探测方法，其特征在于，所述探测方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高能射线探测器，其特征在于，所述高能射线探测器包括由探测单元构成的阵列，所述探测单元包括闪烁体结构、光电转换器和信号读出路径；
2.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述闪烁晶体、所述介电体和所述切伦科夫闪烁体沿预设方向叠放，所述预设方向与所述闪烁晶体的厚度方向平行或垂直；或，
3.根据权利要求1所述的所述的高能射线探测器，其特征在于，当所述闪烁晶体、所述介电体或所述切伦科夫闪烁体中的任一一种的数量超过一个时，按照同种依次叠置或不同种交错叠置的方式排列。
4.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述光电转换器为超导纳米线单光子探测管。
5.根据权利要求1所述的高能射线探测器，其特征在于，所述闪烁体结构与所述光电转换器之间设置有光学耦合剂，...
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