LYSO∶Ce闪烁晶体的研究进展

顾 鹏，王鹏刚，官伟明，郑 丽，周 燕

(1.眉山博雅新材料有限公司，眉山 620000；2.西南石油大学南充校区，南充 637000)

0 引 言

PET/CT(positron emission tomography/computed tomography)是一种将PET(功能代谢显像)和CT(解剖结构显像)有机结合的新型影像设备。随着核医学、生物学研究和临床疾病诊断等不断发展，为适应社会需求，PET/CT探测设备也在不断改良，其关键部件——闪烁晶体也在不断更新迭代。近年来卤化物、硅酸盐、钨酸盐、磷酸盐等闪烁晶体相继得以发展。表1列出了部分闪烁晶体以及对应的闪烁参数。

自从Melcher发现Ce∶LSO(Ce∶Lu2SiO5)晶体具有优异的闪烁性能后，经过几十年的发展目前已在医用闪烁晶体领域占据着重要地位，成为医疗成像PET的新宠[1]。美国CTI、日本HITACHI、德国SIEMENS、俄罗斯RAMET等科研机构和医疗企业都加大了对LSO的研究力度。但LSO晶体也有其自身的不足，如晶体闪烁性能波动大[2-3]、高熔点(2 000～2 150 ℃)、价格昂贵且176Lu本身为放射性元素而制约了其规模化应用[4]。

表1 一些常见闪烁晶体参数Table 1 Parameters of some common scintillation crystals

2000年，美国阿拉莫斯实验室利用提拉技术(Czochralski，Cz)成功生长了Ce∶Lu1.8Y0.2SiO5晶体且掺杂浓度为0.05%(原子数分数)。结果显示LYSO的闪烁特性可与LSO晶体匹敌，且可有效降低晶体熔点和原料成本并实现高浓度掺杂[5]。证明了LYSO晶体取代LSO晶体的可行性，至此揭开了LYSO∶Ce晶体研究与应用的序幕。2005年，中国科学院上海光学精密机械研究所采用中频感应提拉技术生长出尺寸为φ60 mm×110 mm的LYSO晶体并研究了晶体的光学特性，结果显示由于Ce3+周围的晶体场减弱，导致LYSO晶体的吸收边向短波方向偏移且发射谱表现出典型的双峰结构[6]。2013年，王佳等[7]通过优化温场结构，提出固-液界面附近形成较大的温度梯度，远离界面的位置具有较小的温度梯度，获得了晶体尺寸达φ60 mm×280 mm的Ce∶LYSO晶体。……