專利名稱：用于射線成像裝置的閃爍探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測器，更為具體的，涉及一種用于射線成像裝置的閃爍探測器。
背景技術(shù)：
射線成像技術(shù)是放射性射線(如X射線和Y射線等)作為媒介，獲得以圖像形式展現(xiàn)的檢測對象的結(jié)構(gòu)或功能信息，為相應(yīng)行業(yè)提供各種對所觀察對象進行診斷、檢測和監(jiān)測的技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、公共安全和高端制造業(yè)等行業(yè)。探測器是射線成像設(shè)備的重要組成部分。用于探測放射性射線的探測器一般有氣體探測器、閃爍探測器、半導(dǎo)體探測器等類型，其中閃爍探測器的使用最為廣泛。
閃爍探測器一般由閃爍體和光電探測器組成。閃爍體接收射線，與其發(fā)生作用并將之轉(zhuǎn)化為閃爍光，光電探測器將接收到的閃爍光信號轉(zhuǎn)化為易被識別和處理的電信號。閃爍體常見的形式為不同形狀的獨立閃爍體或由閃爍體單元組成的閃爍晶體陣列。閃爍探測器中閃爍光的產(chǎn)生、傳輸、探測過程是實現(xiàn)射線探測成像的關(guān)鍵過程。在大型射線成像設(shè)備中，為解決探測死區(qū)問題，一般會在閃爍晶體陣列與光電倍增管之間加一光導(dǎo)元件。如中國專利(CN1740819A)中所公開的射線成像裝置的閃爍探測器中在光閃爍單元I和光電探測器2之間使用一光纖光導(dǎo)元件3，如圖I所示，然而由于光纖光導(dǎo)元件3的制造工藝限制了光纖光導(dǎo)元件3兩端面積不能相差很大，否則光纖光導(dǎo)元件3的透光均勻性變差，邊緣與中間的透光率相差較大，從而降低位置分辨。且光纖光導(dǎo)元件的制作工藝及成本較大。又如日本專利(2007078567A)中涉及一種可實現(xiàn)高分辨、高圖像質(zhì)量的輻射探測器及其制備方法，其中光導(dǎo)元件3設(shè)計如圖2所示，光導(dǎo)元件3將較大面積的閃爍晶體陣列I和四個分立的較小面積的光電探測器2，光導(dǎo)元件3的側(cè)面為雙斜度的平面。光導(dǎo)元件3與閃爍晶體陣列I耦合的一面插入多條光反射材料，其中靠近光導(dǎo)元件3的側(cè)面的一條與耦合面成一定角度；光導(dǎo)元件3的另一面通過耦合材料與光電探測器2耦合。這樣設(shè)計的光導(dǎo)元件3通過側(cè)面和插入的反射材料，改變了閃爍光4在光導(dǎo)元件3中的傳輸路徑，實現(xiàn)對閃爍晶體陣列I中不同晶體條的區(qū)分，并通過反光材料插入位置、插入角度及側(cè)面傾斜角度的設(shè)計，改善光導(dǎo)邊緣由于閃爍光傳輸分散帶來的問題，提高了探測器的位置分辨。但是由于光導(dǎo)元件3側(cè)面?zhèn)刃苯嵌群筒迦敕瓷洳牧辖嵌仁荛W爍晶體單元I和光電探測器2的尺寸的限制，并且光導(dǎo)元件3在與光電探測器2耦合一端需要分設(shè)不同的傳輸區(qū)域，以與相應(yīng)的光電探測器2耦合，由此導(dǎo)致光導(dǎo)元件3加工比較復(fù)雜，且這種光導(dǎo)元件設(shè)計受限于光電探測器2的使用，降低了探測系統(tǒng)的可靠性。由此，一種結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠的射線成像裝置的閃爍探測器成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于射線成像裝置的閃爍探測器，包括
閃爍體陣列(1)，其用于接收放射性射線并發(fā)出閃爍光；光導(dǎo)元件(3)，具有接收面(31)和輸出面(32)，所述的接收面連接至所述的閃爍體單元(1 )，其用于接收并傳輸該閃爍體發(fā)出的閃爍光；探測器(2)，其連接至所述光導(dǎo)元件(3)的輸出面(32)，用于接收光導(dǎo)元件(2)傳輸?shù)拈W爍光；所述光導(dǎo)元件(3)的接收面(31)具有第一組切縫(311)，所述光導(dǎo)元件(3)的輸出面(32)具有第二組切縫(321)，每組切縫包括四條切縫，四條切縫兩兩平行，并與其余兩條切縫垂直，形成“井”字狀；第一組切縫(311)與接收面(31)垂直，切向輸出面(32)且并不貫穿；第二組切縫(321)與輸出面(32)垂直，切向接收面(31)且并不貫穿；且每條切縫中填充了對閃爍光具有反射能力的材料。所述光導(dǎo)元件(3)為接收面(31)和輸出面(32)相對且為形狀相同的矩形，而四周面為形狀相同矩形的六面體；或者，所述光導(dǎo)元件(3)為接收面(31)和輸出面(32)相對且為形狀相同、面積不同的矩形，而四周面為形狀相同的梯形的棱臺狀六面體。第一組切縫(311)和第二組切縫(321)的深度介于光導(dǎo)元件(3)厚度的二分之一至三分之二之間。所述反射材料為漫反射材料或鏡面反射材料。所述的反射材料與所述的光導(dǎo)元件(3)采用空氣耦合或光學(xué)膠耦合。所述光導(dǎo)兀件(3)的側(cè)面設(shè)置有反射材料。所述光導(dǎo)元件(3)側(cè)面的反射材料與所述光導(dǎo)元件(3)采用光學(xué)膠耦合。所述光導(dǎo)元件(3)的接收面(31)的面積大于所述光導(dǎo)元件(3)的輸出面(32)的面積。所述光導(dǎo)元件(3)的側(cè)面為光滑平面。本發(fā)明通過光導(dǎo)元件的特殊設(shè)計，實現(xiàn)了將閃爍體陣列中各閃爍體單元所產(chǎn)生的閃爍光均勻分配至光電探測器各探測單元的目的，使探測器所得到的信號較好地保留了射線的位置信息，能量信息和事件信息；并且該設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，有利于降低探測器和整機系統(tǒng)的成本。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的一種閃爍探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的另一閃爍探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的光導(dǎo)元件俯視示意圖；圖3b為本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的光導(dǎo)元件側(cè)視示意具體實施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的結(jié)構(gòu)。參見圖3a和圖3b,其不出了本發(fā)明的光導(dǎo)兀件的一具體結(jié)構(gòu)。圖3a為光導(dǎo)兀件的俯視圖，圖3b為光導(dǎo)元件的側(cè)視圖。本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器具有閃爍體陣列I、光電探測器2以及光導(dǎo)元件3。閃爍體陣列I由多個閃爍體單元組成，用于接收放射性射線并發(fā)出閃爍光。光導(dǎo)元件3由光傳導(dǎo)性能良好的材料構(gòu)成，如有機玻璃、石英玻璃、光學(xué)玻璃等。光導(dǎo)元件3是上下端面(接收面31和輸出面32)為形狀相同的長方形(含正方形)、四周面為形狀相同的長方形(含正方形)的六面體。或是上下端面為形狀相同，面積不同的長方形(含正方形)、四周面為形狀相同的梯形的棱臺狀六面體。光導(dǎo)元件3的接收面31與閃爍體單元I匹配，接收面31與閃爍體陣列的光輸出面相連，且面積相同；光導(dǎo)元件3的輸出面32與光電探測器2的接收面相連。光導(dǎo)元件3的接收面31具有第一組切縫311，輸出面32上具有第二組切縫321，切縫311、切縫321都由四條切縫組成，四條切縫兩兩平行，并與其余兩條切縫垂直，形成“井”字形狀。接收面31的切縫311與接收面31垂直，切縫311切向輸出面32，其深度介于光導(dǎo)元件3的厚度的二分之一至三分之二之間，且不貫穿；輸出面32的切縫321與輸出面32垂直，切縫321切向接收面31，其深度介于光導(dǎo)元件3的厚度的二分之一至三分之二之間，且不貫穿。光導(dǎo)元件3的側(cè)面33為光滑平面。本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的光導(dǎo)元件3的接收面31上的切縫311中，形成的井字形的中心面積可以大于輸出面32上的切縫321形成的井字形的中心面積，也可以小于輸出面32上的切縫321形成的井字形的中心面積。本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的其他結(jié)構(gòu)和作用與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)·和作用以及其他結(jié)構(gòu)與光導(dǎo)元件3之間的連接方式皆與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖3a所示，光導(dǎo)元件3的接收面31面積與閃爍體陣列的閃爍光輸出面形狀及面積相同，其上的切縫311 (圖3a所示的實線構(gòu)成的“井”字形狀為接收面31上的切縫311 —端的面)和輸出面32 (圖3a所示的虛線321 —端的面)的切縫321深度同為光導(dǎo)元件厚度(光接收面31與光輸出面32的距離)的二分之一至三分之二，切縫311的四條切縫深度同一尺寸，切縫321的四條切縫深度為同一尺寸。所有切縫填充有光反射材料。圖3b上所示的切縫311、切縫321的高度則為切縫311、切縫321的深度，即在切縫311、切縫321中填充的光反射材料的深度。填充在切縫311和切縫321中的反射材料可以為漫反射材料、鏡面反射材料。本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的光導(dǎo)元件3側(cè)面可以采用光發(fā)射能力良好的材料增強器對閃爍光的反射能力。當(dāng)閃爍體陣列I中各閃爍體單元所產(chǎn)生的閃爍光由光導(dǎo)元件3的接收面31入射后，經(jīng)過填充在接收面31的井字形切縫311內(nèi)的光反射材料與填充在輸出面32的井字形切縫321內(nèi)的光反射材料的反射,構(gòu)成不同的光傳輸通道,使閃爍光在不同的光傳輸通道內(nèi)被傳送至輸出面32，改變了閃爍光的傳輸路徑的范圍，實現(xiàn)了單一光導(dǎo)元件構(gòu)成多個光傳輸路徑，使閃爍體陣列I中不同閃爍體單元的產(chǎn)生光分配至光電探測器不同的探測單元，尤其是在光導(dǎo)元件3的邊緣，即接收面31的切縫311和輸出面32的切縫321構(gòu)成的井字形的中心開口四周的8個區(qū)域，由于采用本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器，位于接收面31的井字形切縫311邊緣的閃爍光自切縫311的外側(cè)壁與光導(dǎo)元件3的內(nèi)側(cè)壁之間形成的光通道被傳輸，又自光導(dǎo)元件3的內(nèi)側(cè)壁與輸出面32的切縫321的外側(cè)面之間形成的光通道被傳送至輸出面32，從而克服光導(dǎo)元件3的邊緣由于閃爍光傳輸分散而帶來的閃爍體單元邊緣的閃爍體難以分辨的缺陷。在實際操作中，結(jié)合本發(fā)明的探測器所測試的位置分辨散點圖，測試的結(jié)果為探測器2的中心，即光導(dǎo)元件3的輸出面32的井字形切縫321的井字形中心開口及井字形中心開口鄰接的的四個區(qū)域的探測結(jié)果為散點均勻，基本未受影響，位于井字形中心開口的4個腳上的4各區(qū)域的探測結(jié)果為具有明顯探測信號，且探測結(jié)果影響不大。整個光導(dǎo)元件測試的散點圖上點位基本均勻，測試結(jié)果良好。本發(fā)明的用于射線成像裝置的閃爍探測器的閃爍體單元I、光導(dǎo)元件3、光電探測器2可以分開設(shè)置進行組合，也可以組合成一個整體。本發(fā)明有如下的優(yōu)點光導(dǎo)元件內(nèi)部、側(cè)面反射材料的選擇，光導(dǎo)元件接收面和輸出面反射材料插入位置的組合，通過比較簡單的光導(dǎo)元件設(shè)計改善光導(dǎo)元件邊緣的傳輸效率，提高探測器的位置分辨，且加工工藝簡單。以上所述，僅為本發(fā)明較佳具體實施例的詳細說明與圖式，本發(fā)明的特征并不局限于此，本發(fā)明的所有范圍應(yīng)以下述的范圍為準(zhǔn)，凡符合于本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的精 神與其類似變化的實施例，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的范疇中，任何熟悉該項技藝者在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或調(diào)整皆可涵蓋在以下本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于射線成像裝置的閃爍探測器，其特征在于包括 閃爍體陣列(I)，其用于接收放射性射線并發(fā)出閃爍光； 光導(dǎo)元件(3)，具有接收面(31)和輸出面(32)，所述的接收面連接至所述的閃爍體單元(1)，其用于接收并傳輸該閃爍體發(fā)出的閃爍光； 探測器(2)，其連接至所述光導(dǎo)元件(3)的輸出面(32)，用于接收光導(dǎo)元件(2)傳輸?shù)拈W爍光； 所述光導(dǎo)元件(3)的接收面(31)具有第一組切縫(311)，所述光導(dǎo)元件(3)的輸出面(32)具有第二組切縫(321)，每組切縫包括四條切縫，四條切縫兩兩平行，并與其余兩條切縫垂直，形成“井”字狀；第一組切縫(311)與接收面(31)垂直，切向輸出面(32)且并不貫穿；第二組切縫(321)與輸出面(32)垂直，切向接收面(31)且并不貫穿；且每條切縫中填充了對閃爍光具有反射能力的材料。
2.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，所述光導(dǎo)元件(3)為接收面(31)和輸出面(32)相對且為形狀相同的矩形，而四周面為形狀相同矩形的六面體；或者，所述光導(dǎo)元件(3)為接收面(31)和輸出面(32)相對且為形狀相同、面積不同的矩形，而四周面為形狀相同的梯形的棱臺狀六面體。
3.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，第一組切縫(311)和第二組切縫(321)的深度介于光導(dǎo)元件(3)厚度的二分之一至三分之二之間。
4.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，所述反射材料為漫反射材料或鏡面反射材料。
5.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，所述的反射材料與所述的光導(dǎo)元件(3)采用空氣耦合或光學(xué)膠耦合。
6.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，所述光導(dǎo)元件(3)的側(cè)面設(shè)置有反射材料。
7.如權(quán)利要求6所述的閃爍探測器，其特征在于，所述光導(dǎo)元件(3)側(cè)面的反射材料與所述光導(dǎo)元件(3)采用光學(xué)膠耦合。
8.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，所述光導(dǎo)元件(3)的接收面(31)的面積大于所述光導(dǎo)兀件(3)的輸出面(32)的面積。
9.如權(quán)利要求I所述的閃爍探測器，其特征在于，所述光導(dǎo)元件(3)的側(cè)面為光滑平面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于射線成像裝置的閃爍探測器，包括閃爍體陣列，其用于接收放射性射線并發(fā)出閃爍光；光導(dǎo)元件，具有接收面和輸出面，所述的接收面連接至的閃爍體單元，其用于接收并傳輸該閃爍體發(fā)出的閃爍光；探測器，其連接至所述光導(dǎo)元件的輸出面，用于接收光導(dǎo)元件傳輸?shù)拈W爍光；光導(dǎo)元件的接收面和輸出面具有形成“井”字形狀的切縫，且每條切縫中填充了對閃爍光具有反射能力的材料。本發(fā)明通過比較簡單的光導(dǎo)元件設(shè)計改善光導(dǎo)元件邊緣的傳輸效率，提高探測器的位置分辨，且加工工藝簡單。
文檔編號G01T1/20GK102879798SQ201210397420
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者魏龍, 李婷, 李道武, 張?zhí)毂? 劉軍輝, 章志明, 馬創(chuàng)新, 帥磊, 唐浩輝, 黃先超, 王英杰, 柴培, 劉彥韜, 張譯文, 莊凱, 朱美玲, 王曉明, 姜小盼 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所