激活的發(fā)光組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請一般涉及成像領(lǐng)域，并且更具體地涉及在成像系統(tǒng)中使用的發(fā)光組合物。 本申請的主題用于多種成像系統(tǒng)，包括例如計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)成像系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷 層掃描（PET)成像系統(tǒng)以及單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（SPECT)系統(tǒng)。它也可以與其它成 像系統(tǒng)結(jié)合使用，例如作為X射線增感屏的一部分。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光組合物的作用是利用入射的高能輻射光子（例如：X射線或γ射線）的能量， 并且將這種能量轉(zhuǎn)化成二次輻射光子（例如，紫外光），其可以更容易地通過諸如光電二極 管或光電倍增管的光電檢測器來測量。每一次這樣的轉(zhuǎn)化被稱為閃爍事件。光電檢測器產(chǎn) 生表示二次輻射強(qiáng)度的電信號(hào)。在典型的應(yīng)用中，成像檢測器陣列包括多個(gè)像素，每個(gè)像素 由光學(xué)耦合到光電檢測器的閃爍發(fā)光組合物的一個(gè)或多個(gè)塊形成。
[0003]閃爍發(fā)光組合物材料的性能取決于所述材料的許多特性，包括例如其阻止本領(lǐng) (stopping power)、亮度以及衰減時(shí)間。自從威廉?康拉德·倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)X射線以 來，一直都有尋找與開發(fā)有效地將高能光子轉(zhuǎn)換成低能光子的材料的需求。已經(jīng)對多種這 類閃爍材料進(jìn)行了研究和使用。X射線探測常用的閃爍發(fā)光組合物包括：例如Ce 3+摻雜的 無機(jī)主體基質(zhì)，例如Lu2Si05、LuP(V^ Lu 2Si207，所有這些具有高密度，其提供相對于入射X 射線輻射有利的高阻止本領(lǐng)。
[0004] 然而，新的發(fā)光組合物仍然被高度關(guān)注，尤其是如果它們的密度或光輸出高，或者 如果它們的增長和衰減時(shí)間很短。特別是關(guān)于衰減時(shí)間，發(fā)光組合物的衰減時(shí)間相應(yīng)于二 次閃爍光余輝下降回落到幾乎為零或某個(gè)其它的最小值所花費(fèi)的時(shí)間。一般而言，期望減 少發(fā)光組合物的衰減時(shí)間。較短的衰減時(shí)間導(dǎo)致較短的成像時(shí)間以及成像數(shù)據(jù)的較高分辨 率。同樣地，具有較窄波長光譜的余輝優(yōu)先于具有較寬的波長光譜的余輝。較小的余輝是 有利的，因?yàn)樗黾恿丝梢栽诮o定時(shí)間周期中檢測到的閃爍事件的數(shù)量，并且還增加了檢 測器的時(shí)間分辨率。由于這些以及其它原因，衰減時(shí)間是各種發(fā)光組合物的必要性能數(shù)值， 并且衰減時(shí)間的縮短產(chǎn)生了應(yīng)用的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開涉及由Ce3+激活的發(fā)光組合物，并且特別涉及Ce 3+在紫外線范圍內(nèi)顯示發(fā) 射的發(fā)光組合物。本文中定義的"紫外"線對應(yīng)于大約280nm與大約400nm之間的波長的 光。這些發(fā)光組合物包括例如閃爍組合物，其中Ce 3+位于施加低晶體場分裂并且與激活劑 具有低共價(jià)相互作用的晶格位置上。典型的實(shí)例是氟化物、硫酸鹽與磷酸鹽，特別是以下氟 化物：
[0006] A (Y1 x yLuxLay) F4,
[0007] A(Yj x yLuxLay) 3F10,
[0008] BaCa (Y1 x yLuxLay)芯。，和
[0009] Ba (Y1 x yLuxLay) 2FS，
[0010] 其中A = Li、Na、K、Rb、Cs或其固溶體組合。本公開還涉及這些發(fā)光合物的一種 或多種作為CT成像掃描儀、或PET或SPECT成像掃描儀的陶瓷或單晶轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。本公 開還涉及一種或多種這些發(fā)光組合物在X射線增強(qiáng)屏的發(fā)光粉層中的應(yīng)用。
[0011] -旦閱讀了優(yōu)選實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，許多額 外的優(yōu)點(diǎn)和益處將變得顯而易見。本發(fā)明可以以多種化學(xué)組合物、多種組分以及組分的設(shè) 置，以及多種方法操作與方法操作的設(shè)置實(shí)施。附圖僅用于說明優(yōu)選實(shí)施方案的目的，而不 應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。
[0012] 圖1是X射線檢測器單元100的示意性橫截面圖，未按比例繪制；
[0013] 圖2顯示KYF4 = Ce ( P = 3. 53g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的KYF4S照物比 較；
[0014] 圖3顯示KYF4 = Ce的發(fā)射光譜302、激發(fā)光譜304以及反射光譜306 ;
[0015] 圖4顯示1^?4{6在26511111激發(fā)（4卜5(1)下的衰減曲線，在32711111處監(jiān)測 ；
[0016] 圖5顯示KY3F1。: Ce ( P = 4. 27g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的KY3F1。參照物 比較；
[0017] 圖6顯示KY3F1。: Ce的發(fā)射光譜602、激發(fā)光譜604以及反射光譜606 ;
[0018] 圖7顯示KY3F1。: Ce在265nm激發(fā)（4f-5d)下的衰減曲線，在377nm處監(jiān)測；
[0019] 圖8顯示KLaF4 = Ce ( P = 4. 46g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的KLaF4參照物 比較；
[0020] 圖9顯示KLaF4:Ce的發(fā)射光譜902、激發(fā)光譜904與反射光譜906 ;
[0021] 圖10顯示KLaF4 = Ce在265nm激發(fā)（4f-5d)下的衰減曲線，在317nm處監(jiān)測；
[0022] 圖11顯示KLuF4 = Ce ( P = 4. 80g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的KLuF4參照物 比較；
[0023] 圖12顯示KLuF4 = Ce的發(fā)射光譜202、激發(fā)光譜204與反射光譜206 ;
[0024] 圖13顯示此沾4:〇6在26511111激發(fā)（4卜5(1)下的衰減曲線，在31211111處監(jiān)測 ；
[0025] 圖14顯示NaYF4 = Ce ( P = 4. 30g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的NaYF4參照物 比較；
[0026] 圖15顯示NaYF4:Ce的發(fā)射光譜502、激發(fā)光譜504與反射光譜506 ;
[0027] 圖16顯示似￥?4義6在26511111激發(fā)（4卜5(1)下的衰減曲線，在29511111處監(jiān)測 ；
[0028] 圖17顯示NaLuF4 = Ce ( P = 5. 70g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的NaYF4參照 物比較；
[0029] 圖18顯示NaLuF4 = Ce的兩個(gè)發(fā)射光譜802a和802b、激發(fā)光譜804與反射光譜 806 ；
[0030] 圖19顯示似1^4:〇6在26511111激發(fā)（4卜5(1)下的衰減曲線，在32〇11111處監(jiān)測 ；
[0031] 圖20顯示RbLaF4 = Ce ( P = 4. 94g/cm3)的X射線衍射圖，與未摻雜的RbLaF4參照 物比較；
[0032] 圖21顯示RbLaF4 = Ce的發(fā)射光譜102、激發(fā)光譜104與反射光譜106 ;并且
[0033] 圖22顯示RbLaF4 = Ce在265nm激發(fā)（4f-5d)下的衰減曲線，在310nm處監(jiān)測。
[0034] 圖1說明單元100的第一示例性實(shí)施方案，其檢測入射的高能輻射50。所述輻射 檢測器單元100可以在例如計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)成像設(shè)備中被使用。CT是在許多不同環(huán) 境中使用的成像模式，包括醫(yī)學(xué)成像。CT成像系統(tǒng)通常采用X射線源（未示出）以產(chǎn)生穿 過檢查區(qū)域的X射線50。置于檢查區(qū)域中的受試者與穿過的X射線50的一部分相互作用 并將其吸收。X射線輻射檢測器100的陣列被設(shè)置成正對X射線源，以檢測并測量所透射的 X射線50的強(qiáng)度。所述輻射檢測器陣列一般包括多個(gè)檢測器100,其中每個(gè)檢測器100對 應(yīng)于一個(gè)成像像素。
[0035] 在替代性的實(shí)施例中，所述輻射檢測器單元100可以在正電子發(fā)射斷層掃描 (PET)成像設(shè)備中使用。PET是在許多不同環(huán)境中使用的成像模式，包括醫(yī)學(xué)成像。在PET 中，待成像的受試者通常攝取放射性藥物，其被配置為行進(jìn)到受試者的待成像區(qū)域。放射性 藥物發(fā)射出γ射線50,其通過并且離開受試者并被圍繞受試者而設(shè)置的用于檢測并且測 量發(fā)射的γ射線50的強(qiáng)度的γ射線輻射檢測器100陣列所檢測。輻射檢測器陣列一般 包括多個(gè)檢測器100,其中每個(gè)檢測器100對應(yīng)于一個(gè)成像像素。
[0036] 不管特定的成像設(shè)備，輻射檢測器100以基本上相同的方式操作。輻射檢測器100 與入射輻射50相互作用，以產(chǎn)生代表被檢測器100接收到的輻射50的強(qiáng)度與光譜的電子 信號(hào)。然后，電子信號(hào)可以被電子處理，以產(chǎn)生接受調(diào)查的受試者的二維或三維圖像。圖1 本質(zhì)上是示意性的，主要用于說明，而不是作為符合所示元件比例的確切描述。因此，如圖 所示的相對于其它元件尺寸的給定元件的尺寸未必反映人們在實(shí)際輻射檢測器單元會(huì)發(fā) 現(xiàn)的相對尺寸。例如，在實(shí)際的輻射檢測器單元中，反射器材料22相對于閃爍體10的尺寸 將比圖中所示的薄得多。
[0037] 輻射檢測器單元100包括閃爍發(fā)光組合物10,從圖1中的透視圖來看，其具