輻射成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種輻射成像系統(tǒng)，其包含：輻射轉(zhuǎn)換器層；位于輻射轉(zhuǎn)換器層上的頂部電極；和電耦合至輻射轉(zhuǎn)換器層的像素單元陣列，其中所述輻射轉(zhuǎn)換器層包含：有機基質(zhì)，其包含電荷傳遞材料(CTM)；和用于吸收輻射的閃爍粒子，其被分散在有機基質(zhì)中，其中閃爍粒子與電荷產(chǎn)生材料(CGM)接觸。
【專利說明】輻射成像系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及輻射成像系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及使用新型組合物作為輻射轉(zhuǎn)換器層的輻射成像系統(tǒng)，所述輻射轉(zhuǎn)換器層吸收輻射然后產(chǎn)生與吸收的輻射成比例的電荷。
【【背景技術(shù)】】
[0002]傳統(tǒng)的醫(yī)療診斷程序?qū)-射線圖像圖案記錄在鹵化銀膜上。這些系統(tǒng)引導(dǎo)最初一致圖案的探詢X-射線輻射穿過待研究的患者，采用X-射線輻射強化屏截取隨后的X-射線福射的成像調(diào)制(image-wise modulated)圖案,在鹵化銀膜中記錄強化后的圖案,并采用化學(xué)方法將此潛在的輻射圖案轉(zhuǎn)換為永久可視的圖像，稱為射線照片。
[0003]還已經(jīng)通過使用輻射感應(yīng)材料層直接以電荷的成像調(diào)制圖案捕獲射線照相圖像來生產(chǎn)射線照片。依據(jù)入射X-射線輻射的強度，使用規(guī)則排列的分立固態(tài)輻射傳感器陣列來量化在像素化區(qū)域內(nèi)由X-射線輻射通過電學(xué)方法或光學(xué)方法產(chǎn)生的電荷。于1994年6月7日頒發(fā)給Lee等人且轉(zhuǎn)讓給杜邦公司(E.1.du Pont de Nemours and company)的美國專利號5，319，206描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用光導(dǎo)材料層以形成成像調(diào)制區(qū)域分布的電子-空穴對，所述電子-空穴對隨后被諸如薄膜晶體管的電感器件轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬像素(圖片元素)值。美國專利號5，262，649 (Antonuk等人)描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用磷光體或閃爍材料層以形成成像調(diào)制分布的光子，所述光子隨后被諸如非晶硅光電二極管的光感器件轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的成像調(diào)制分布的電荷。這些固態(tài)系統(tǒng)具有用于重復(fù)曝露于X-射線輻射且無需消耗和化學(xué)加工鹵化銀膜的優(yōu)點。
[0004]在使用光導(dǎo)材料如`硒的系統(tǒng)如美國專利號5，319，206所描述的現(xiàn)有技術(shù)(圖1)中，在暴露于成像調(diào)制X-射線輻射前，對頂部電極(上電極)I施加電位以提供適當(dāng)?shù)碾妶?。在暴露于X-射線輻射10的過程中，響應(yīng)于X-射線輻射的成像調(diào)制圖案的強度，在光導(dǎo)層3中產(chǎn)生電子-空穴對(以-和+表示)，這些電子-空穴對通過高壓電源12提供的施加偏壓電場分開。電子-空穴對沿著電場線以相反方向向光導(dǎo)層3的相對表面移動。在X-射線輻射暴露后，電荷圖像被儲存在TFT陣列7A的儲存電容器8中。然后該圖像電荷被正交陣列的薄膜晶體管7和電荷積分放大器6讀取。這種類型的直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)點:幾乎不受X-射線轉(zhuǎn)換光導(dǎo)層的厚度的影響而維持高空間分辨率。然而，目前僅有極少數(shù)直接轉(zhuǎn)換光導(dǎo)體可被用于商業(yè)產(chǎn)品。最受歡迎且技術(shù)成熟的材料是非晶硒，其對X-射線產(chǎn)生的電子和空穴均具有優(yōu)良的電荷傳遞特性。然而，硒的原子數(shù)為34，其僅在低能量范圍內(nèi)(通常低于30Kev)具有良好的X-射線吸收。對于更高能量的X-射線，硒的吸收系數(shù)變得越來越小，因而需要越來越厚的硒層來捕獲足夠的X-射線。由于制造良好成像質(zhì)量的非晶硒的復(fù)雜度與難度是硒厚度的強函數(shù)，目前成功的X-射線成像產(chǎn)品局限于較低能量X-射線應(yīng)用，如乳房X-射線照相術(shù)、低能量X-射線結(jié)晶學(xué)、低能量非破壞性測試。
[0005]在使用磷光體或閃爍材料層以形成成像調(diào)制分布的光子，所述光子隨后被諸如非晶硅光電二極管的光感器件轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的成像調(diào)制分布的電荷的系統(tǒng)中，被吸收的X-射線所產(chǎn)生的閃爍可以在被光感成像器件探測到之前經(jīng)過多次散射并因而擴散。對于較高的X-射線吸收系數(shù)，可以選擇含有較高原子序數(shù)的分子如釓(原子序數(shù)64)、銫(原子重量133)、碘(53)、鑭(57)、鋱(57)、鋇(56)等的磷光體類型。然而因為閃爍的散射，這種類型的間接轉(zhuǎn)換X-射線探測器具有高點擴散函數(shù)，導(dǎo)致與直接轉(zhuǎn)換類型如硒相比具有較低的空間分辨率。
[0006]因而需要設(shè)計一種輻射成像系統(tǒng)，其在大的輻射能量范圍內(nèi)具有足夠的輻射吸收，且不論輻射吸收介質(zhì)的厚度都能保持高空間分辨率。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007]—個實施方案涉及一種福射成像系統(tǒng)，其包含:福射轉(zhuǎn)換器層；位于福射轉(zhuǎn)換器層上的頂部電極；以及電耦合至輻射轉(zhuǎn)換器層的像素單元陣列；其中所述輻射轉(zhuǎn)換器層包含:有機基質(zhì)，其包含電荷傳遞材料(CTM);和用于吸收輻射的閃爍粒子，其被分散在有機基質(zhì)中，其中閃爍粒子與電荷產(chǎn)生材料(CGM)接觸。
[0008]與閃爍粒子接觸的電荷產(chǎn)生材料(CGM)可以以與有機基質(zhì)中的電荷傳遞材料(CTM)形成的混合物形式存在。
[0009]閃爍粒子在部分或全部表面可以涂覆有電荷產(chǎn)生材料(CGM)。
[0010]涂覆到閃爍粒子上的電荷產(chǎn)生材料的厚度可以足以吸收超過約20%的由閃爍粒子發(fā)出的閃爍光。
[0011]閃爍粒子可以包括但不限于硫氧化釓(GOS)、碘化銫(CsI)、碘化鈉(NaI)、鍺酸鉍(BGO)、硫化鋅(ZnS)、鎢酸鎘(CdffO4 或 CffO)、LYSO(Lu1.J0 2SiO5(Ce))等。
[0012]閃爍粒子可以摻`雜有摻雜物，所述摻雜物包括銪(Eu)、鋱(Tb)、鐠(Pr)和鋰(Li)及它們的組合。
[0013]經(jīng)摻雜的閃爍粒子的發(fā)射光譜可以在CGM材料的吸收光譜范圍內(nèi)。
[0014]電荷產(chǎn)生材料可以包括但不限于喹啉類、葉啉類、喹吖啶酮類、二溴蒽嵌蒽醌(dibromo anthanthrone)顏料、方酸菁(squalilium)染料、二萘嵌苯二胺(perylenediamines)、紫環(huán)酮二胺(perinone diamines)、多核芳香醌、批喃鐵鹽、硫代批喃鐵鹽、偶氮顏料、三苯基甲烷類染料、硒、氧釩酞菁、氯鋁酞菁、銅酞菁、氧鈦酞菁、氯鎵酞菁、羥基鎵酞菁、鎂酞菁、無金屬酞菁、靛藍類顏料。這些電荷產(chǎn)生材料可以單獨使用或者以其中的兩種或更多種的組合使用。
[0015]電荷傳遞材料可以包括但不限于4，4’ -TPD(三苯胺二聚體)、9_ 二氰基亞甲基_2，4，7-三硝基芴、N，N’ - 二(萘-1-基)-N，N’ - 二(4-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、N，N’ - 二(萘-2-基)-N，N’-二(3-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、4，4’-(1，2-乙二亞基)-雙(2，6-二甲基-2，5-環(huán)己二烯-1-酮)、2-(1，1-二甲基乙基)-4-[3-(1，1-二甲基乙基)_5_甲基_4_氧代-2，5-環(huán)己二烯-1-亞基]-6-甲基-2，5-環(huán)己二烯-1-酮、N，N’ - 二(萘-1-基)-N，N’ -二(3-甲基-苯基)_聯(lián)苯胺、聚(3-羊基噻吩-2，5- 二基)、聚(3-癸基噻吩_2，5- 二基)、N-聯(lián)苯基-N-苯基-N- (3-甲基苯基)-胺、4-N, N-雙(4-甲基苯基)-氨基-苯甲醛-N，N- 二苯基腙、對二苯基氨基苯甲醛-N-苯基-甲基-腙、N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-羥基苯基)_1，I’-聯(lián)苯 _4，4’-二胺、N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)_1，I’-聯(lián)苯-4，4’-二胺、N，N, N’ N’ -四(4-甲基苯基)-(I, I’ -聯(lián)苯)_4，4’ -二胺、4，4’ -(3，4-二甲基苯基氮烷二基)雙(4，1-亞苯基)二甲醇、N，N’-雙(3-甲基苯基)-N，N’-雙(4-正丁基苯基)-1，1’-三聯(lián)苯-4，4-二胺。這些電荷傳遞材料可以單獨使用或者以其中的兩種或更多種的組合使用。
[0016]CGM與CTM的重量比可以為約1:99至約95:5。
[0017]閃爍粒子的平均直徑可以在約I至約100 μ m的范圍內(nèi)。
[0018]閃爍粒子在有機基質(zhì)中的體積百分比可以為約10vol%至約95vol%。
[0019]輻射可以是選自X-射線、Y-射線和電離輻射中的至少一種。
[0020]福射轉(zhuǎn)換器層的厚度可以為約5 μ m至約2000 μ m。
[0021]輻射成像系統(tǒng)還可以包含位于輻射轉(zhuǎn)換器層和頂部電極之間的電荷注入阻擋層(charge injection blocking layer)。
[0022]像素單元陣列可以包含電荷收集電極，其用于收集輻射轉(zhuǎn)換器層的像素區(qū)域中的電荷信號；連接至電荷收集電極的信號儲存電容器，其用于儲存電荷收集電極所收集的電荷信號；以及連接至電荷收集電極的晶體管，其用于將電荷收集電極上的電荷信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并將電壓信號傳輸至信號線。
[0023]閃爍粒子的尺寸可以小于輻射成像探測器的像素尺寸。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0024]根據(jù)結(jié)合附圖對以下實施方案進行的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述特征和其他特征將變得顯而易見:
[0025]圖1是示出根據(jù)示例性實施方案的輻射轉(zhuǎn)換器層的示意圖。
[0026]圖2是示出根據(jù)另一示例性實施方案的輻射轉(zhuǎn)換器層的示意圖。
[0027]圖3是示出根據(jù)示例性實施方案的輻射成像系統(tǒng)的示意圖。
[0028]圖4是實施例中所用的實驗裝置的示意圖。
[0029]圖5是實施例中當(dāng)施加1，000伏特的正偏壓時的示波器信號。
[0030]圖6是實施例中當(dāng)施加1，000伏特的負(fù)偏壓時的示波器信號。
[0031]【最佳實施方式】
[0032]在下文在本發(fā)明的以下詳細(xì)說明中將更全面地說明本發(fā)明，其中描述了本發(fā)明的一些實施方案但不是所有的實施方案。事實上，本發(fā)明可以以許多不同的形式呈現(xiàn)，且不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于本文所述的實施方案；而提供這些實施方案是為了使本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
滿足適用的法律規(guī)定。
[0033]在下文參照附圖更全面地描述示例實施方案；然而，示例實施方案可以以不同形式呈現(xiàn)，且不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文所述的實施方案。而提供這些實施方案是為了使本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
透徹和完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。
[0034]在附圖中，為了清楚說明起見，可以將層和區(qū)域的尺寸放大。還將理解當(dāng)層或元件被稱為在另一層或基板“上”時，其可以直接位于另一層或基板上，或者也可以存在中間層。而且，將理解當(dāng)層被稱為在另一層“下”時，其可以直接位于下方，或者也可以存在一層或多層中間層。此外，還將理解當(dāng)層被稱為在兩層“之間”時，其可以是位于兩層之間的唯一層，或者也可以存在一層或多層中間層。在整個附圖中，相同的參考數(shù)字表示相同的元件。
[0035]為了簡明起見，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯然的細(xì)節(jié)的描述將被省略。[0036]一個實施方案涉及一種輻射成像系統(tǒng)。該輻射成像系統(tǒng)包含:輻射轉(zhuǎn)換器層；位于輻射轉(zhuǎn)換器層上的頂部電極；以及電耦合至輻射轉(zhuǎn)換器層的像素單元陣列；其中所述輻射轉(zhuǎn)換器層包含有機基質(zhì)以及用于吸收輻射的閃爍粒子。
[0037]閃爍粒子被分散在有機基質(zhì)中。
[0038]閃爍粒子與電荷產(chǎn)生材料(CGM)接觸。例如，閃爍粒子在部分或全部表面可以涂覆有電荷產(chǎn)生材料(CGM)。
[0039]本文所用術(shù)語〃接觸〃是指形成閃爍粒子和電荷產(chǎn)生材料(CGM)互相緊密接觸的狀態(tài)。在一個實施方案中，閃爍粒子的全部表面可以被電荷產(chǎn)生材料(CGM)包圍。在另一個實施方案中，閃爍粒子可以部分地涂覆有電荷產(chǎn)生材料(CGM)。在另一個實施方案中，閃爍粒子可以與電荷產(chǎn)生材料(CGM)接觸，該電荷產(chǎn)生材料以與有機基質(zhì)中的電荷傳遞材料(CTM)形成的混合物形式存在。
[0040]閃爍粒子可以被分散在連續(xù)相的有機基質(zhì)中。
[0041]圖1是示出根據(jù)示例性實施方案的輻射轉(zhuǎn)換器層的示意圖。如圖1中所示，閃爍粒子10可以被分散在有機基質(zhì)20中。
[0042]圖2是示出根據(jù)另一示例性實施方案的輻射轉(zhuǎn)換器層的示意圖。如圖2中所示，涂覆有電荷產(chǎn)生材料(CGM) 21的閃爍粒子10可以被分散在有機基質(zhì)20中。
[0043]閃爍粒子吸收輻射并產(chǎn)生強度與所吸收的能量成比例的光脈沖。具有高原子序數(shù)的閃爍粒子將更適合用于有效吸收較高能量的輻射。
[0044]閃爍粒子可以包括但不限于硫氧化釓(GOS)、碘化銫(CsI)、碘化鈉(NaI)、鍺酸鉍(BGO)、硫化鋅(ZnS)、鎢酸鎘(CdW)4 或 CTO)、LYSO (Lu1.8YQ.2Si O5 (Ce))。這些閃爍粒子可以單獨使用或者以其中的兩種或更多種的`組合使用。其中，硫氧化釓(GOS)是優(yōu)選的。
[0045]閃爍粒子的尺寸可以小于輻射成像探測器的像素尺寸。例如，閃爍粒子的平均直徑可以在約I至約100 μ m的范圍內(nèi)，例如約3至約50 μ m。在該范圍內(nèi)，輻射成像系統(tǒng)可以具有良好的分辨率和低噪聲。
[0046]在一種實施方式中，閃爍粒子可以摻雜有摻雜物。摻雜物可以包括但不限于銪(Eu)、鋱(Tb)、鐠(Pr)和鋰(Li)。這些摻雜物可以單獨使用或者以其中的兩種或更多種的組合使用。每種閃爍粒子的閃爍光譜在不同摻雜下可以是不同的，可以選擇適當(dāng)類型來匹配電荷產(chǎn)生材料的吸收光譜。例如，經(jīng)摻雜的閃爍粒子的發(fā)射光譜可以在電荷產(chǎn)生材料(CGM)的吸收光譜范圍內(nèi)。在一種實施方式中，當(dāng)閃爍粒子是硫氧化釓(GOS)且電荷產(chǎn)生材料(CGM)是基于酞菁的化合物時，摻雜物可以選自Eu，因為Eu摻雜的閃爍體的發(fā)射光譜與基于酞菁的電荷產(chǎn)生材料(CGM)的吸收光譜相匹配。
[0047]有機基質(zhì)可以是包含電荷傳遞材料(CTM)的有機光導(dǎo)體(OPC)材料。在一個實施方案中，有機基質(zhì)可以僅為電荷傳遞材料(CTM)。在其它實施方案中，有機基質(zhì)可以為電荷產(chǎn)生材料(CGM)與電荷傳遞材料(CTM)的混合物。
[0048]電荷產(chǎn)生材料(CGM)可以與有機基質(zhì)中的電荷傳遞材料(CGM)電接觸。
[0049]當(dāng)將電荷產(chǎn)生材料涂覆到閃爍粒子上時，涂覆到閃爍粒子上的電荷產(chǎn)生材料的厚度可以足以吸收超過約20%、優(yōu)選30%或更多的由閃爍粒子發(fā)出的閃爍光。
[0050]電荷產(chǎn)生材料可以包括但不限于喹啉類、葉啉類、喹吖啶酮類、二溴蒽嵌蒽醌顏料、方酸菁染料、二萘嵌苯二胺、紫環(huán)酮二胺、多核芳香醌、吡喃鎗鹽、硫代吡喃鎗鹽、偶氮顏料、三苯基甲烷類染料、硒、氧釩酞菁、氯鋁酞菁、銅酞菁、氧鈦酞菁、氯鎵酞菁、羥基鎵酞菁、鎂酞菁、無金屬酞菁、靛藍類顏料。這些電荷產(chǎn)生材料可以單獨使用或者以其中的兩種或更多種的組合使用。例如，2，9-二芐基-蒽并[2，l,9-def:6, 5, 10_d，e，f，]二異喹啉-1，3，8，10-四酮、酞菁鐵(II)復(fù)合物、8，9，18，19-四氯-雙苯并咪唑并(2，l-a:l，，2，-b，)蒽并(2，I, 9-def:6, 5，10，d’ e’ f') 二異喹啉-6，16-二酮(8,9，18，19-Tetrachloro-bisbenzimidazo (2，l_a:1’，2’ -b’)anthra (2, I, 9~def: 6, 5, 10, d' e' f')diisoquinoline-6, 16-dione)(與順式異構(gòu)體的混合物)、5，10, 15, 20-四苯基卟啉氧化鑰；(IV)、2，9-二(十三烷-7-基)-蒽并[2，l,9-def:6, 5，10_d’ e’ f’] 二異喹啉_1，3，8，10-四酮、2，9-二 (戊烷-3-基)蒽并[2，l,9-def:6, 5, 10_d，e，f，] 二異喹啉-1，3，8，10-四酮、2，9-二芐基-5，6，12，13-四氯-蒽并(2，I, 9-def:6, 5，10_d’ e’ f') 二異喹啉-1，3，8，10-四酮、2，9- 二丙基-蒽并[2，1，9-def:6, 5，10_d’ e’ f’ ] 二異喹啉-1，3，8，10-四酮、2，9-二甲基-蒽并[2，l,9-def:6, 5, 10_d，e，f，] 二異喹啉-1，3，8，10-四酮、2，9-二芐基-5，6，12，13-四氯-蒽并(2，l,9-def:6, 5，10_d’ e’ f') 二異喹啉-1,3，8，10-四酮、酞菁鉛復(fù)合物、氧化鈦(IV)酞菁、在96%1，3_ 二氧戊環(huán)中含有2%BM5(聚乙烯醇縮丁醛)粘合劑的2%分散液、1-(4- 二甲基氨基苯基)-3- (4- 二甲基亞銨環(huán)己-2，5- 二烯-1-亞基)-2-氧代環(huán)丁烯 ~4~ 酸酯(1-(4-Dimethylaminophenyl)-3-(4-dimethylimmoniumcyclohexa-2，5-dien-l-ylidene)-2-oxocyclobuten-4_olate)、銦(III)酞菁氯化物、1-(2，5_ 二甲基-吡咯-3-基)-3- (2，5- 二甲基-吡咯鎗-3-亞基)-環(huán)丁烯-2-酮-4-酸酯、1- (1-芐基-喹啉-4-亞基甲基)-3-(1-芐基-喹啉鎗-4-基-亞甲基)-2-氧代-環(huán)丁烯-4-酸酯、5，10，15，20-四苯基卟啉(無金屬)、1-(4-二甲基氨基-2-羥基-苯基)-3-(4-二甲基亞銨-2-羥基-環(huán)己-2，5- 二烯-1-亞基)-2-氧代-環(huán)丁烯-4-酸酯、雙苯并咪唑并[2，l-a:2’，l’-a’]蒽并[2，l,9-def:6, 5，10_d’ e’ f' ] 二異喹啉-10，21-二酮(與順式異構(gòu)體的混合物)、氧化鈦(IV)酞菁、5，10，15，20-四苯基卟啉鈷(ΙΙ)、1-(3，5-二甲基-4-乙基-吡咯-2-基)-3-(3, 5- 二甲基-4-乙基-吡咯鎗-2-亞基)_環(huán)丁烯-2-酮-4-酸酯、雙咪唑并[2，l-a:2，，I，]蒽并[2，l,9-def:6, 5, 10_d’e’f’] 二異喹啉-二酮(與順式異構(gòu)體的混合物)、 ，9-二 (2-甲氧基乙基)_蒽并[2，l,9-def:6, 5, 10_d’e’f’] 二異喹啉-1，3，8，10-四酮、氯化鐵(III)四苯基卟啉、甘菊環(huán)鐵(Azulenylium)、二氫-3-[2-輕基-3-(5-異丙基-3，8- 二甲基-1-甘菊環(huán)基)-4-氧代-2-環(huán)丁烯-1-亞基]-7-異丙基-1，4- 二甲基氫氧化物等。
[0051]電荷傳遞材料可以包括但不限于4，4’ -TPD(三苯胺二聚體)、9_ 二氰基亞甲基_2，4，7-三硝基芴、N，N’ - 二(萘-1-基)-N，N’ - 二(4-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、N，N’ - 二(萘-2-基)-N，N’-二(3-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、4，4’-(1，2-乙二亞基)-雙(2，6-二甲基-2，5-環(huán)己二烯-1-酮)、2-(1，1-二甲基乙基)-4-[3-(1，1-二甲基乙基)_5_甲基_4_氧代-2，5-環(huán)己二烯-1-亞基]-6-甲基-2，5-環(huán)己二烯-1-酮、N，N’ -二(萘_1_基)-N，N’ -二(3-甲基-苯基)_聯(lián)苯胺、聚(3-羊基噻吩-2，5- 二基)、聚(3-癸基噻吩_2，5- 二基)、N-聯(lián)苯基-N-苯基-N- (3-甲基苯基)-胺、4-N, N-雙(4-甲基苯基)-氨基-苯甲醛-N，N- 二苯基腙、對二苯基氨基苯甲醛-N-苯基-甲基-腙、N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-羥基苯基)_1，I’-聯(lián)苯 _4，4’-二胺、N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-1，I’-聯(lián)苯-4，4’-二胺、N，N, N’ N’ -四(4-甲基苯基)-(I, I’ -聯(lián)苯)_4，4’ -二胺、4，4’ -(3，4-二甲基苯基氮烷二基)雙(4，1-亞苯基)二甲醇、N，N’-雙(3-甲基苯基)-N，N’-雙(4-正丁基苯基)-1，I’-三聯(lián)苯-4，4-二胺。這些電荷傳遞材料可以單獨使用或者以其中的兩種或更多種的組合使用。
[0052]CGM與CTM的重量比可以為約1:99至約95:5，例如約10:90至約80:20。在該范
圍內(nèi)，輻射成像系統(tǒng)可以具有良好的分辨率和低噪聲。
[0053]閃爍粒子在有機基質(zhì)中的體積百分比可以為約10vol%至約95vol%，例如約15vol%至約80vol%。在該范圍內(nèi)，輻射成像系統(tǒng)可以具有良好的分辨率和低噪聲。例如，閃爍粒子在有機基質(zhì)中的體積百分比可以為約20vol%至約65vol%。
[0054]圖3是示出根據(jù)示例性實施方案的輻射成像系統(tǒng)的示意圖。輻射成像系統(tǒng)包含前述層100 ;位于輻射轉(zhuǎn)換器層上的頂部電極300 ;以及電耦合至輻射轉(zhuǎn)換器層的像素單元陣列。
[0055]輻射可以是選自X-射線、Y-射線以及電離輻射中的至少一種。電離輻射可以包括所有穿透材料并在閃爍材料中產(chǎn)生光的輻射。例如，電離輻射可以包括^1-射線、0-射線、中子等。
[0056]輻射轉(zhuǎn)換器層100可以通過如下方法來制備:混合有機基質(zhì)與閃爍粒子以制備組合物，并將組合物涂布到圖像電荷收集器件上。
[0057]在一個實施方案中，組合物可以通過如下方法來制備:將電荷產(chǎn)生材料(CGM)涂覆到閃爍粒子的表面上；以及將涂覆有電荷產(chǎn)生材料的閃爍粒子分散到包含電荷傳遞材料(CTM)的有機基質(zhì)中。
[0058]在另一個實施方案中，組合物可以通過如下方法來制備:混合電荷產(chǎn)生材料(CGM)和電荷傳遞材料(CTM)以制備有機基質(zhì)；以及將閃爍粒子分散到有機基質(zhì)中。
[0059]可以向有機基質(zhì)中加入粘合劑樹脂。粘合劑樹脂的實例可以包括但不限于基于苯乙烯的樹脂、聚烯烴、基于丙烯?；臉渲?、乙酸乙烯酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、酚樹月旨、聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、硅酮樹脂、三聚氰胺樹脂等。
[0060]粘合劑樹脂可以被溶劑如芳香族溶劑、醇、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、甲基乙基酮、環(huán)己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、四氫呋喃、1，4- 二氧雜環(huán)己烷、吡啶、二乙胺等溶解。
[0061]對于將閃爍粒子分散在有機基質(zhì)中的分散，可以使用超聲分散裝置、球磨機、砂磨機和均質(zhì)混合機(homomixer)。
[0062]層100的厚度可以為約5μπι至約2000μπι，例如約ΙΟμ--至約ΙΟΟΟμπι。層100
可以被沉積在圖像電荷收集器件的頂部上。
[0063]輻射成像系統(tǒng)還可以包含位于輻射轉(zhuǎn)換器層與頂部電極之間的電荷注入阻擋層200。
[0064]像素單元陣列可以包含電荷收集電極500，其用于收集輻射轉(zhuǎn)換器層的像素區(qū)域中的電荷信號；連接至電荷收集電極的信號儲存電容器700，其用于儲存電荷收集電極收集的電荷信號；和連接至電荷收集電極的晶體管800，其用于將電荷收集電極上的電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并將電壓信號傳輸至信號線。
[0065]在一個實施方案中，可以從可商購獲得的薄膜晶體管面板(panel)開始制備輻射成像系統(tǒng)，該薄膜晶體管面板包含基板600、信號儲存電容器700、晶體管800和電荷放大器900?？缮藤彨@得的用于液晶顯示器的面板可以是構(gòu)建薄膜晶體管面板的便捷起始點。電荷收集電極500可以形成在薄膜晶體管面板上。在電荷收集電極500的表面上方，可以施加電子阻擋層400。電子阻擋層400可以優(yōu)選由氧化鋁提供?？梢栽陔娮幼钃鯇?0上方涂覆包含本發(fā)明的輻射轉(zhuǎn)換器層100?？梢栽谳椛滢D(zhuǎn)換器層100上形成電荷注入阻擋層200和頂部電極300。
[0066]當(dāng)閃爍粒子吸收輻射時，產(chǎn)生的閃爍光可以被緊鄰的CGM材料吸收并且可以局部地(locally)轉(zhuǎn)化成電荷。在偏壓施加電場下，這些電荷被基質(zhì)中的CTM材料分開和傳遞到頂部和底部界面，并被如薄膜晶體管(TFT)陣列的成像系統(tǒng)的像素電極收集。
[0067]還可以對閃爍衰減時間和余輝性質(zhì)進行選擇以匹配成像系統(tǒng)的要求，如成像幀速率、圖像積分時間等。在一個實施方案中，基于酞菁的CGM材料的光吸收系數(shù)可以匹配銪摻雜的GOS的閃爍光譜。閃爍光可以被周圍在非常短距離(如0.01~10微米)內(nèi)的CGM材料吸收。CGM可以在輻射被吸收且緊鄰閃爍粒子的地方產(chǎn)生電荷。
[0068]常規(guī)閃爍成像探測器的閃爍光在光到達光電二極管的電荷裝置之前需要經(jīng)過通常為數(shù)百微米的長距離。沿著這種長光學(xué)路徑，常規(guī)閃爍成像探測器的閃爍光可以在閃爍材料內(nèi)部經(jīng)過多次散射，從而導(dǎo)致圖像清晰度降低。
[0069]另一方面，本發(fā)明的層可以在光被大量散射之前局部地將閃爍光轉(zhuǎn)換成電荷。然后通過CTM材料中的電場將電荷引導(dǎo)至各自的圖像電荷電極，從而能夠保持高空間圖像分辨率。由本發(fā)明的輻射成像探測器獲得的圖像質(zhì)量可以與直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體(如硒)產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相當(dāng)。除了高圖像空間質(zhì)量之外，本發(fā)明的層的輻射吸收效率可以從具有不同原子序數(shù)和粒徑的大量閃爍材料進行選擇。
[0070]可以將本發(fā)明的層涂覆到電荷讀出系統(tǒng)(如薄膜晶體管(TFT))上以形成輻射轉(zhuǎn)換器層，該輻射轉(zhuǎn)換器層類似于1994年6月7日頒布給Lee等人的美國專利號5，319，206中描述的TFT陣列，通過引`用將該專利以其全部內(nèi)容并入本文。然后可以在輻射轉(zhuǎn)換器層上沉積上電極。可以在上電極和TFT電流返回平面之間施加偏壓，在輻射轉(zhuǎn)換器層中產(chǎn)生均勻電場。在成像過程中，穿過物體(如人體)的碰撞輻射可以被輻射轉(zhuǎn)換器層吸收，產(chǎn)生強度與吸收的輻射能量的強度成比例的光。這種閃爍光的大多數(shù)被周圍的CGM吸收，反過來可以產(chǎn)生與閃爍強度成比例的電子-空穴對的電荷。在偏壓電極產(chǎn)生的電場下，一種極性的電荷被驅(qū)動到TFT中的電荷收集器，而相反極性的電荷被驅(qū)動到偏壓電極。這種結(jié)構(gòu)可以類似于直接轉(zhuǎn)換輻射成像探測器如US5，319，206描述的具有電荷轉(zhuǎn)換硒層的硒探測器。因為大多數(shù)光可以被CGM涂層吸收或在緊鄰閃爍材料的地方被吸收，在該過程中通過吸收輻射產(chǎn)生的電荷可以就位于(very local to)輻射吸收材料的位置。采用偏壓電場，這些電荷可以被直接驅(qū)動到直接位于輻射與擴散相互作用點下的電荷收集像素，該相互作用點不大于可以比TFT像素尺寸小得多的閃爍粒子的尺寸。與僅使用GOS或碘化銫閃爍材料的間接轉(zhuǎn)換探測器不同，極少量的閃爍光可以擴散到輻射相互作用點之外，從而可以保持類似于直接轉(zhuǎn)換探測器(如TFT上的硒)的空間分辨率。
[0071]參照以下實施例和制備實施例可以更詳細(xì)地說明本發(fā)明的細(xì)節(jié)內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易認(rèn)識到和了解未包括在本文中的實施方案，因此，省略了這些實施方案的說明。實施例
[0072]將二氯甲烷和甲苯以10:1的重量比混合以制備溶液。然后將2%重量的作為CGM的具有化學(xué)式I的氧鈦酞菁、2%重量的作為CTM的具有化學(xué)式2的4，4’-TPD (三苯胺二聚體)、2%重量的聚碳酸酯聚合物加入到溶液中以獲得混合物。CGM、CTM和聚碳酸酯的重量比% l:l:lo將20g直徑為4 μ m的銪摻雜的GOS粉末加入到4ml CGM/CTM混合物和0.54ml甲苯中以制備組合物。然后用厚度為500 μ m的刮片將組合物涂覆到銦錫氧化物(ITO)底部電極上。在50°C的溫度下固化48小時后，將導(dǎo)電頂部電極涂覆于組合物的頂面。向樣品的頂部電極施加偏壓，并將ITO底部電極連接至與高壓電源形成回路的負(fù)載電阻器R。如圖4中所示，將示波器探針連接于負(fù)載電阻器R。
[0073][化學(xué)式I]
【權(quán)利要求】
1.一種福射成像系統(tǒng),其包含: a)輻射轉(zhuǎn)換器層； b)位于輻射轉(zhuǎn)換器層上的頂部電極；和 c)電耦合至輻射轉(zhuǎn)換器層的像素單元陣列， 其中，所述輻射轉(zhuǎn)換器層包含:有機基質(zhì)，其包含電荷傳遞材料(CTM);和用于吸收輻射的閃爍粒子，其被分散在有機基質(zhì)中，其中閃爍粒子與電荷產(chǎn)生材料(CGM)接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中與閃爍粒子接觸的電荷產(chǎn)生材料(CGM)是以與有機基質(zhì)中的電荷傳遞材料(CTM)形成的混合物形式存在。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中閃爍粒子在部分或全部表面涂覆有電荷產(chǎn)生材料(CGM)。
4.如權(quán)利要求3所述的輻射成像系統(tǒng)，其中涂覆到閃爍粒子上的電荷產(chǎn)生材料的厚度足以吸收超過約20%的由閃爍粒子發(fā)出的閃爍光。
5.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中閃爍粒子包括硫氧化釓(GOS)、碘化銫(CsI)、碘化鈉(NaI)、鍺酸鉍(BGO)、硫化鋅(ZnS)、鎢酸鎘(CdWO4或CW0)、LYSO (Lu1.8Y0.2Si05 (Ce))中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中閃爍粒子摻雜有摻雜物，所述摻雜物包括銪、鋱(Tb)、鐠(Pr)和鋰(Li)中的至少一種。
7.如權(quán)利要求7所述的輻射成像系統(tǒng)，其中經(jīng)摻雜的閃爍粒子的發(fā)射光譜在CGM材料的吸收光譜范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中電荷產(chǎn)生材料是以下材料中的至少一種:氧鈦酞菁、喹啉類、葉啉類、喹吖啶酮類、二溴蒽嵌蒽醌顏料、方酸菁染料、二萘嵌苯二胺、紫環(huán)酮二胺、多核芳香醌、吡喃鎗鹽、硫代吡喃鎗鹽、偶氮顏料、三苯基甲烷類染料、硒、氧釩酞菁、氯鋁酞菁、銅酞菁、氧鈦酞菁、氯鎵酞菁、羥基鎵酞菁、鎂酞菁、無金屬酞菁、靛藍類顏料和它們的組合。
9.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中電荷傳遞材料是以下材料中的至少一種:4，4’ -TPD (三苯胺二聚體)、9_ 二氰基亞甲基-2，4，7-三硝基芴、N，N’ - 二(萘-1-基)-N，N’-二(4-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、N，N’-二(萘-2-基)-N，N’-二(3-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、4，4’ -(1，2-乙二亞基)_雙(2，6- 二甲基-2，5-環(huán)己二烯-1-酮)、2-(1, 1-二甲基乙基)-4-[3-(1，1-二甲基乙基)-5-甲基-4-氧代_2，5-環(huán)己二烯-1-亞基]-6-甲基-2，5-環(huán)己二烯-1-酮、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二(3-甲基-苯基)-聯(lián)苯胺、聚(3-羊基喔吩-2，5_ 二基)、聚(3_癸基喔吩_2，5_ 二基)、N-聯(lián)苯基-N-苯基-N-(3-甲基苯基)-胺、4-N，N-雙(4-甲基苯基)-氨基-苯甲醛-N，N-二苯基腙、對二苯基氨基苯甲醛-N-苯基-甲基-腙、N，N’- 二苯基-N，N’-雙(3-羥基苯基)-1，1'-聯(lián)苯-4，4’ - 二胺、N，N’ - 二苯基-N，N’ -雙(3-甲基苯基)-1，I’ -聯(lián)苯-4，4’ - 二胺、N, N, N’ N’ -四(4-甲基苯基)-(1，I’ -聯(lián)苯)-4，4’ -二胺、4，4’ -(3，4-二甲基苯基氮烷二基)雙(4，1-亞苯基)二甲醇、N，N’-雙(3-甲基苯基)-N，N’-雙(4-正丁基苯基1)_1，I’-三聯(lián)苯-4，4- 二胺及它們的組合。
10.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中CGM與CTM的重量比為約1:99至約95:5。
11.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中閃爍粒子的平均直徑在約I至約IOOym的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中閃爍粒子在有機基質(zhì)中的體積百分比為約 10vol% 至約 95vol%。
13.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中輻射是選自X-射線、Y-射線和電離輻射中的至少一種。
14.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中輻射轉(zhuǎn)換器層的厚度為約5μπι至約2000 μ m。
15.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其還包含位于輻射轉(zhuǎn)換器層和頂部電極之間的電荷注入阻擋層。
16.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中像素單元陣列包含電荷收集電極，其用于收集輻射轉(zhuǎn)換器層的像素區(qū)域中的電荷信號；連接至電荷收集電極的信號儲存電容器，其用于儲存電荷收集電極所收集的電荷信號；和連接至電荷收集電極的晶體管，其用于將電荷收集電極上的電荷信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并將電壓信號傳輸至信號線。
17.如權(quán)利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其中閃爍粒子的尺寸小于輻射成像探測器的像素尺 寸。
【文檔編號】A61B6/12GK103826540SQ201280038351
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月2日
【發(fā)明者】張鉉晳 申請人:株式會社福微視