PMT

蝿(二)光电倍增管(PMT)

PMT 是一种应用非常广泛的光电转换器件。它的作用是把晶体受y 射线照射后产生的 闪烁光按比例地转换并放大成电信号(图5.3. 1. 10) ，其放大倍数高达106 -10 9 ，因此，十

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芅

分微弱的光都能测定。它主要由光阴极、电子聚焦系统、多级倍增极和阳极组成。整个系统

袈封闭在抽成真空的玻壳内。光阴极是将一些光敏材料喷在管子端窗内侧制成的。光阴极的作

肆用是将闪烁体发射的光子通过光电效应转换成低能光电子。倍增极是将光敏材料蒸涂在镰片

螁上制成的。倍增极上有多个倍增级数，每个倍增级上加有依次递增的电压。由光阴极发射的

芃电子，经电子聚焦系统聚焦和加速，到达第一级倍增极。通过第二次电子发射产生更多的电

芀子，再往前逐级倍增，以达到足够的电子。对于倍增极的要求是，二次发射系数要大，将倍

蒆增的二次电子有效地送到下一级。阳极通常是由镍、钼等材料制成。它的作用是收集倍增后的电子并通过输出电路形成电脉冲信号，此信号再由电子仪器加以记录和分析。

蒂光电倍增管的性能取决于光阴极材料的光谱响应、光电转换效率、放大倍数和噪音脉冲

肀等参数，并与管子的制造工艺和使用时间有关。各光电倍增管的性能参数彼此应当一致，工

莈作电压要稳，防止输出脉冲幅度漂移，否则将对整机的均匀性、分辨力和线性度等造成严重

袅影响。另外，在晶体和光电倍增管之间还有一\光导\结构。它主要是起光桐合作用，将晶体

节受γ射线照射后产生的闪烁光有效地传送到光电倍增管的光阴极上。但随着设备技术的提高，晶体和光电倍增管之间无需用光导来进行光藕合。综上所述，从γ 射线到 电信号的转换输出分两步进行。第a 步在晶体内进行，在那里y 射线被晶体吸收，然后发射出可见光，这一过程称为闪烁。第二步是用光电倍增管探测闪烁事件发生的光，把可见光打进光阴极后，PMT 产生一个小的阳极电流，并将放大成电信号。

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肁PET 探头由于是环形组成，所以它们的晶体形状和光电倍增管的排列与SPECT 是完全

不一样。SPECT 是大面积整块晶体，光电倍增管按晶体形状组成一定的排列。为了改善γ

照相机的固有空间分辨力，而采用薄型晶体，因当晶体厚度较大，r 射线能量低时， r 射线作用于晶体所产生的闪烁光在到达光电倍增管之前，可能部分地被晶体自身吸收，或在晶体内遭受多次散射，这两个过程均会影响定位电路测定晶体中相互作用点的精确度。因为灵敏度和分辨力本是一对矛盾，一般地讲，晶体越大，灵敏度越高，但分辨力下降。如果晶体设计较小，分辨力较好，但其灵敏度可能就下降。所以晶体的材料选择和尺寸设汁是一个非常关键而重要的因素，制作中既要照顾到灵敏度，又要提高分辨力。这也是PET 之所以把晶体设计成小而多的原因o PET 将4 个一组的光电倍增管和分割成多块一组的BGO 晶体组成一个探测器单元。通过这样一个形状组合， r 事件位置的探测，可以通过检测每个PMT 所接受的光子量来完成。因为PET 是精选晶体材料并采用正电子潭没的511keV 高能y 射线，故被晶体自身吸收和散射都很少，从而它的定位准确性远离于SPECT。

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