Device for the detection of gamma rays based on segmented metascintillator block detectors

Abstract

[EN] The invention relates to a device for the detection of gamma rays to be used primarily in a PET scanner, based on a scintillator heterostructure combining the high stopping power of scintillators commonly used in PET scanners (such as L(Y)SO, BGO, etc.) and fast scintillators based on polymers loaded with fast emitting dyes or nanocrystals, or thin layers of nanocrystals or multiple quantum well structures. While the metascintillator block is read out in the monolithic or semi-monolithic arrangement, the fast scintillator is segmented so that it is read out by less photodetectors. The particular arrangement of this detector module allows combining all the important features of a high-performance Time-of-Flight PET (TOFPET) detector module, i.e. a high photoelectric detection efficiency for the gamma rays, a precise 3D information (including the depth of interaction DOI) of the gamma ray conversion in the module, good energy resolution and superior timing resolution.

[FR] L'invention concerne un dispositif de détection de rayons gamma à utiliser principalement dans un scanner de TEP, faisant appel à une hétérostructure de scintillateurs combinant le pouvoir d'arrêt élevé de scintillateurs couramment utilisés dans des scanners de TEP (tels que L(Y)SO, BGO, etc.) et de scintillateurs rapides à base de polymères chargés de colorants ou de nanocristaux à émission rapide, ou de couches minces de nanocristaux ou de structures à puits quantiques multiples. Pendant la lecture du bloc métascintillateur de la disposition monolithique ou semi-monolithique, le scintillateur rapide est segmenté de façon à être lu par moins de photodétecteurs. La disposition particulière de ce module détecteur permet de combiner toutes les caractéristiques importantes d'un module détecteur de TEP à temps de vol (TOFPET) de haute performance, c'est-à-dire une efficacité de détection photoélectrique élevée des rayons gamma, des informations 3D précises (y compris la profondeur d'interaction DOI) de la conversion des rayons gamma dans le module, une bonne résolution énergétique et une meilleure résolution temporelle.