吸濕性閃爍體的保護(hù)的制作方法
【專利摘要】一種輻射探測(cè)器(100)包括與光電傳感器光學(xué)相通的閃爍體像素(102)的陣列。閃爍體像素(102)包括吸濕性閃爍體(104)以及一個(gè)或多個(gè)氣密蓋(106a，106b)。可以在氣密蓋(106a)和閃爍體(104)之間或在氣密蓋(106a，106b)之間設(shè)置干燥劑(124)。
【專利說明】吸濕性閃爍體的保護(hù)
[0001]本申請(qǐng)是2008年10月29日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?00880114997.6、名稱為“吸濕性閃爍體的保護(hù)”的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請(qǐng)涉及濕敏閃爍體的保護(hù)。

【背景技術(shù)】
[0003]在諸如高能物理、醫(yī)學(xué)成像、非破壞性測(cè)試的領(lǐng)域中的各種應(yīng)用及其他工業(yè)應(yīng)用、威脅檢測(cè)、油井鉆探和其他地質(zhì)勘探應(yīng)用依賴于探測(cè)諸如高能光子(例如X射線和伽馬射線)和粒子輻射(例如中子)的輻射的能力。這些和其他領(lǐng)域中的系統(tǒng)曾采用輻射探測(cè)器來探測(cè)感興趣的輻射，使用適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理電路來處理探測(cè)器信號(hào)以滿足應(yīng)用的要求。
[0004]在諸如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)和單光子發(fā)射斷層攝影(SPECT)的醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用中，例如，處理來自若干這種探測(cè)器的信號(hào)以生成表示患者體內(nèi)放射性化學(xué)藥品分布的圖像。這些圖像可能在諸如癌癥和心臟病的疾病診斷治療中發(fā)揮重要作用。
[0005]這些和其他系統(tǒng)中的探測(cè)器曾采用響應(yīng)于接收的輻射生成閃爍光子的閃爍體。與閃爍體光學(xué)相通的光電傳感器接收閃爍光子并生成對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)加以處理。
[0006]閃爍體可以在探測(cè)器性能中起到重要作用并因此在系統(tǒng)總體性能上起到重要作用。盡管精確的要求通常是面向具體應(yīng)用的，理想的閃爍體通常具有高的停止功率，產(chǎn)生高的光輸出，具有快速響應(yīng)和衰退時(shí)間，并且在機(jī)械和環(huán)境方面是魯棒的。
[0007]一類一直受到重視的閃爍體是通式為L(zhǎng)nX3的稀土鹵化物閃爍體，其中Ln表示稀土離子，且X是從氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)的組中選擇的。然而，不幸的是，這些材料對(duì)于潮濕是敏感的，暴露于潮濕可能會(huì)對(duì)閃爍體性能帶來負(fù)面影響。
[0008]因?yàn)橥ǔ？梢栽诙栊詺夥罩羞M(jìn)行閃爍體的生產(chǎn)和/或構(gòu)造，所以在制造過程期間這些材料的吸濕性通常不是重要缺點(diǎn)。然而，在運(yùn)輸和使用中，必須常常將閃爍體和使用它們的系統(tǒng)放在潮濕環(huán)境中。除非加以適當(dāng)保護(hù)，閃爍體的性能以及使用它的系統(tǒng)性能都可能不是最理想的。
[0009]本申請(qǐng)的各方面解決了這些問題等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)一個(gè)方面，一種設(shè)備包括閃爍體和蓋。蓋設(shè)置于閃爍體的表面上并氣密密封閃爍體。蓋包括金屬層。
[0011]根據(jù)另一個(gè)方面，在包括與光電傳感器光學(xué)相通的第一和第二閃爍體像素的福射探測(cè)器中，一種方法包括使用包括第一金屬層的第一蓋來氣密密封第一閃爍體像素，以及使用包括第二金屬層的第二蓋來氣密密封第二閃爍體像素。
[0012]根據(jù)另一個(gè)方面，一種方法包括向第一吸濕性閃爍體施加第一光學(xué)不透明氣密蓋以形成第一閃爍體組件，以及施加第二光學(xué)不透明氣密蓋以形成第二閃爍體組件。
[0013]根據(jù)另一個(gè)方面，一種輻射探測(cè)器包括像素化的閃爍體；設(shè)置于像素化閃爍體的至少第一像素上并氣密密封所述像素化閃爍體的至少第一像素的蓋，其中，蓋包括金屬層；以及與第一像素光學(xué)相通的光電傳感器。
[0014]在閱讀并理解說明書的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解本發(fā)明的更多方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明可以具體化成各種部件和部件的布置，并具體化成各種步驟和步驟的布置。附圖僅僅用于例示優(yōu)選實(shí)施例，不應(yīng)被視為限制本發(fā)明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，為了便于例示，這些附圖未必是成比例的。
[0016]圖1是輻射探測(cè)器的頂視圖；
[0017]圖2A、2B和2C描繪出沿圖1的線2_2的截面圖；
[0018]圖3描繪出輻射探測(cè)設(shè)備；
[0019]圖4描繪出方法；
[0020]圖5描繪出方法。

【具體實(shí)施方式】
[0021]參考圖1，輻射敏感探測(cè)器100包括布置成二維陣列的多個(gè)閃爍體像素102。各閃爍體像素102包括閃爍體104以及設(shè)置于閃爍體104表面上并氣密密封閃爍體104的蓋106。
[0022]閃爍體104包括諸如通式為L(zhǎng)nX3的(適當(dāng)摻雜)稀土鹵化物的吸濕性或濕敏閃爍體材料，其中Ln表示稀土離子，且X是從氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)的組中選擇的。不過，也可以預(yù)見到有其他吸濕性閃爍體材料，并可以基于面向具體應(yīng)用的要求進(jìn)行選擇。各閃爍體104具體化為六個(gè)(6)側(cè)面的矩形棱柱，每個(gè)的體積大約為0.5到1.0立方厘米(cm3)，不過也可以預(yù)見到有其他形狀和尺寸。
[0023]盡管被示為二維規(guī)則陣列，但可以將各閃爍體像素102配置為不規(guī)則陣列(例如，閃爍體104具有不同尺寸或相鄰行和/或列偏移像素102間距的一小部分)，配置為一維陣列，僅包括單個(gè)閃爍體像素102等。
[0024]圖2A描繪出探測(cè)器100的第一截面圖。如圖所示，探測(cè)器100包括與各閃爍體像素102光學(xué)相通的光電傳感器108，例如一個(gè)或多個(gè)光電倍增管(PMT)、光電二極管、硅光電倍增管(SiPM)、電荷耦合器件(CCD)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)光電傳感器等。一層諸如光學(xué)環(huán)氧樹脂的透光粘合劑114耦合閃爍體像素102的底面或光發(fā)射面110和光電傳感器108的頂面或光接收面112。
[0025]于是，在探測(cè)器100的頂面或輻射接收面118處接收的伽馬輻射或其他輻射116與閃爍體104交互以產(chǎn)生由光電傳感器108接收的閃爍光子120。在閃爍體像素102的(一個(gè)或多個(gè))側(cè)面或頂面是光學(xué)上反射的情況下，閃爍光子120可以在(一個(gè)或多個(gè))相應(yīng)面處被反射。另一方面，在一個(gè)或多個(gè)面是光學(xué)上吸收的情況下，可以在(一個(gè)或多個(gè))相應(yīng)面處吸收光子120。
[0026]在圖示的實(shí)施例中，氣密蓋106包括在各閃爍體像素102的六個(gè)(6)面中的五個(gè)
(5)上氣密密封這些閃爍體像素的金屬層。由相對(duì)防潮材料，例如聚合物、透光粘合劑、玻璃、石英等形成的透光窗口 122保護(hù)著光發(fā)射面110。圖示布置的特別優(yōu)點(diǎn)在于，閃爍體像素102基本被密封，由此會(huì)減少對(duì)制造過程的其余部分提出的環(huán)境約束?；蛘?，可以省略窗口 122，在這種情況下，由透光粘合劑114進(jìn)行光發(fā)射面110的氣密密封。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，蓋106包括重疊在各閃爍體104的每個(gè)的基本五個(gè)(5)側(cè)面周圍的防潮封皮(wrapper)。封皮可以包括其上沉積有薄金屬層的柔性聚合物襯底。一種用于封皮的適當(dāng)材料是在一面或兩面上涂布有一層鋁的薄聚酯膜，有時(shí)將這種材料稱為鍍鋁Mylar?。封皮還可以由薄金屬箔形成。一層粘合劑將封皮粘附到閃爍體104的表面，尤其是在可能暴露于潮濕的那些邊緣附近。
[0028]封皮還可以延伸以覆蓋閃爍體104的第六個(gè)面110。注意，為了實(shí)現(xiàn)閃爍體104和光電傳感器108之間的光透射，應(yīng)當(dāng)從覆蓋透光面110的襯底該部分省去金屬層。而且，這種布置會(huì)減少強(qiáng)加在制造過程上的環(huán)境約束。
[0029]在另一個(gè)實(shí)施例中，蓋106包括通過蒸鍍或沉淀施加于閃爍體104的(一個(gè)或多個(gè))表面的薄金屬層，同樣省去光發(fā)射面110的金屬層。對(duì)于較容易蒸鍍的諸如鋁或鋅的金屬而言，通過蒸鍍施加金屬層尤其有吸引力?？梢岳弥T如鎢或鎳的能夠以金屬羰基化合物(例如W(CO)6或Ni (CO)4)形式獲得的金屬執(zhí)行通過沉淀實(shí)現(xiàn)的施加。這些分子沉淀在閃爍體表面上并分解，留下薄金屬層。可以通過將閃爍體暴露于高溫，例如接近大約400開爾文(K)來加快該過程。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施例中，蓋106包括化學(xué)鈍化層。這種實(shí)施方式利用了以下事實(shí):稀土鹵化物在高溫下與水蒸汽和二氧化碳的混合物發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)性質(zhì)不活潑的稀土含氧碳酸鹽(例如，形式為(LnO)2CO3，其中Ln為稀土金屬)?？梢允褂盟玫幕瘜W(xué)鈍化層來氣密密封閃爍體的(一個(gè)或多個(gè))期望表面。
[0031]在又一些其他實(shí)施例中，利用雙配位基有機(jī)酸，例如酒石酸(例如溶解于水中)小心地處理稀土鹵化物。稀土鹵化物與這種溶液發(fā)生反應(yīng)，形成不溶于水的稀土酒石酸鹽?？梢詫⑼瑯拥倪^程用于其他酸，形成其他不溶于水的稀土鹽，例如硼酸。
[0032]由于以上材料通常是光學(xué)不透明的，因此這種布置也會(huì)減少安裝成陣列時(shí)的各像素102之間不希望出現(xiàn)的光學(xué)串?dāng)_。在金屬層是光學(xué)上反射的情況下，金屬層還可能會(huì)改善探測(cè)器的光學(xué)效率。
[0033]注意，在施加覆蓋106之前，還可以向閃爍體104的各面施加由諸如二氧化鈦(T12)的材料形成的散射層。同樣，通常省去光發(fā)射面110的散射層。
[0034]盡管蓋106提供了氣密密封，但是隨著時(shí)間的推移潮濕仍可能通過蓋106擴(kuò)散或者以其他方式在蓋106內(nèi)部找到其擴(kuò)散路線。于是，如圖2B所示，可以在蓋106和閃爍體104之間放置干燥劑124，輔助維持蓋106之內(nèi)的干燥狀態(tài)。這種布置尤其有益的是利用如上所述的封皮形成蓋106。適當(dāng)?shù)母稍飫?24包括氧化鈣(CaO)、五氧化二磷(P2O5)、氯化鈣(CaCl2)以及由諸如沸石的材料形成的分子篩。
[0035]在圖2C中給出了另一種備選方案。如圖所示，蓋106包括第一內(nèi)蓋106a和第二外蓋106b,干燥劑124位于其間。同樣，這種布置尤其適合于蓋層106a、106b由如上所述的封皮形成的實(shí)施方式。替換地或此外，干燥劑124可以位于內(nèi)層106a和閃爍體104之間。
[0036]還要注意，不必個(gè)別地覆蓋或重疊閃爍體像素102。于是，例如可以使用給定的蓋106來密封多個(gè)閃爍體像素102。
[0037]現(xiàn)在參考圖3，輻射探測(cè)設(shè)備300采用了一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器101,2，…，n。如圖所示，組裝探測(cè)器100以形成探測(cè)器組件302，其可以類似地形成更大系統(tǒng)的子組件。對(duì)于正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)而言，例如，通常圍繞檢查區(qū)域以大致圓形或其他環(huán)形布置來布置一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器組件302，使得輻射敏感面大致向內(nèi)面對(duì)檢查區(qū)域。
[0038]諸如一個(gè)或多個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)器、放大器、計(jì)時(shí)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等數(shù)據(jù)采集電路304調(diào)節(jié)并以其他方式采集由探測(cè)器100產(chǎn)生的信號(hào)。如將要認(rèn)識(shí)到的，數(shù)據(jù)采集電路304的性質(zhì)和功能通常取決于設(shè)備300。同樣，對(duì)于PET系統(tǒng)的范例，數(shù)據(jù)采集電路304可以包括符合探測(cè)、飛行時(shí)間測(cè)量、能量測(cè)量和相關(guān)電路。
[0039]數(shù)據(jù)處理器306進(jìn)一步處理所采集的數(shù)據(jù)，其性質(zhì)和功能同樣取決于設(shè)備300。同樣，對(duì)于PET系統(tǒng)的范例而言，數(shù)據(jù)處理器306可以包括重建器，重建器重建所采集的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生指示被檢查對(duì)象之內(nèi)的空間分布或放射性核素衰減的體積或圖像空間數(shù)據(jù)。
[0040]接口 308提供數(shù)據(jù)處理器306與人類用戶、系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)等之間的接口。同樣，對(duì)于PET系統(tǒng)的范例而言，接口 308可以通過人可察覺的形式提供圖像空間數(shù)據(jù)或在適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中為存儲(chǔ)而提供這些數(shù)據(jù)。
[0041 ] 現(xiàn)在將參考圖4描述操作。
[0042]在402，使用(一個(gè)或多個(gè))蓋106來氣密密封各閃爍體像素102的閃爍體104。于是，例如，包括第一金屬層的第一蓋氣密密封第一閃爍體的一些或全部表面，而包括第二金屬層的第二蓋氣密密封第二閃爍體的一些或全部表面。
[0043]在404，可以使用干燥劑124來維持蓋106內(nèi)部的干燥狀態(tài)。
[0044]在406，在探測(cè)器100的輻射接收面118接收輻射116。
[0045]在408，接收的輻射116與閃爍體104相互作用，產(chǎn)生閃爍光子120。
[0046]在410，取決于蓋106的光學(xué)特性，閃爍光子120可以被金屬層反射和/或吸收。
[0047]在412,由光電傳感器108探測(cè)閃爍光子120,并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。
[0048]在414，由數(shù)據(jù)采集電路304采集輸出信號(hào)。
[0049]在416，由數(shù)據(jù)處理器306處理采集的數(shù)據(jù)。
[0050]在418，經(jīng)由接口 308提供指示被處理數(shù)據(jù)的輸出。
[0051]現(xiàn)在將參考圖5描述制造的情況。
[0052]在502，利用已知技術(shù)，例如通過晶體生長(zhǎng)或燒結(jié)工藝制造適當(dāng)?shù)拈W爍體材料。在一個(gè)實(shí)施例中，閃爍體材料包括稀土鹵化物。
[0053]在504，處理閃爍體材料，例如形成用于像素化閃爍體陣列中的閃爍體104。在一種實(shí)施例中，如上所述,閃爍體具有大約0.5和1.0cm3之間的體積。
[0054]在506,將氣密蓋106施加于閃爍體104。在蓋106包括封皮的情況下,例如,可以逐個(gè)重疊各閃爍體104。或者，可以通過蒸鍍、沉淀、鈍化或其他適當(dāng)技術(shù)將蓋106施加到各像素。同樣取決于特定的實(shí)施方式，也可以施加光學(xué)窗口 122。
[0055]在508，組裝(一個(gè)或多個(gè))閃爍體像素102和(一個(gè)或多個(gè))適當(dāng)?shù)墓怆妭鞲衅?08以形成輻射探測(cè)器100。
[0056]在510，將一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器100組裝成探測(cè)器組件302。
[0057]在512，將一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器組件302組裝成輻射探測(cè)器系統(tǒng)300。
[0058]已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解說明書的情況下，其他人可以想到修改和變化。意在將本發(fā)明理解為包括所有這種修改和變化，只要它們落入權(quán)利要求書或其等價(jià)要件的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)備，包括: 第一閃爍體(104)； 第一蓋(106)， 其中，所述第一蓋包括第一外蓋(106b)、設(shè)置于所述第一外蓋和所述第一閃爍體之間的第一內(nèi)蓋(106a)，以及設(shè)置于所述第一外蓋和所述第一內(nèi)蓋之間的干燥劑(124)，其中，所述第一外蓋氣密密封所述干燥劑，其中，所述第一內(nèi)蓋設(shè)置于所述第一閃爍體的表面上并包括金屬層，并且其中，所述第一內(nèi)蓋氣密密封所述第一閃爍體，其中，通過蒸鍍或沉淀在所述第一閃爍體的所述表面上形成所述第一內(nèi)蓋的所述金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一內(nèi)蓋包括覆蓋所述第一閃爍體的至少一部分的封皮，其中，所述金屬層形成所述封皮的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述封皮包括柔性金屬化聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括設(shè)置于所述第一內(nèi)蓋內(nèi)部的干燥劑(124)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一內(nèi)蓋的所述金屬層包括形成于所述第一閃爍體的表面上的鈍化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一閃爍體包括稀土金屬且所述第一內(nèi)蓋的金屬層包括稀土含氧碳酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一閃爍體包括稀土金屬且所述第一內(nèi)蓋的金屬層包括稀土鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一內(nèi)蓋的金屬層包括稀土酒石酸鹽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括透光窗口(122)，其中，所述第一閃爍體、所述第一蓋和所述透光窗口形成第一閃爍體像素(102)，所述第一閃爍體像素(102)用于包括第二閃爍體像素以及與所述第一閃爍體像素和所述第二閃爍體像素光學(xué)相通的光電傳感器(108)的輻射探測(cè)器(100)中，其中，所述第一閃爍體像素包括面對(duì)所述第二閃爍體像素的第一側(cè)和面對(duì)所述光電傳感器的第二側(cè)(110)，其中，所述第一蓋的金屬層覆蓋所述第一側(cè)的至少一部分，且所述透光窗口覆蓋所述第二側(cè)的至少一部分；由此，在將所述第一閃爍體像素和所述第二閃爍體像素安裝在所述輻射探測(cè)器中時(shí)，由所述第一閃爍體產(chǎn)生的閃爍光子通過所述透光窗口以由所述光電傳感器探測(cè)，并由所述金屬層防止其到達(dá)所述第二閃爍體像素。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括多個(gè)閃爍體、多個(gè)蓋以及與所述多個(gè)閃爍體光學(xué)相通的光電傳感器，其中，所述多個(gè)蓋的每個(gè)蓋都設(shè)置于所述多個(gè)閃爍體的對(duì)應(yīng)一個(gè)上并氣密密封所述對(duì)應(yīng)一個(gè)閃爍體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一閃爍體和所述第一蓋形成成像設(shè)備(300)的一部分。
12.在一種包括與光電傳感器(108)光學(xué)相通的閃爍體像素(102)的輻射探測(cè)器(100)中，其中，所述閃爍體像素(102)至少包括第一閃爍體和第二閃爍體(104)，一種方法包括: 使用第一蓋(106)來氣密密封所述第一閃爍體，其中，所述第一蓋包括第一外蓋(106b)、設(shè)置于所述第一外蓋和所述第一閃爍體之間的第一內(nèi)蓋(106a)，以及設(shè)置于所述第一外蓋和所述第一內(nèi)蓋之間的干燥劑(124)，其中，所述第一外蓋氣密密封設(shè)置于所述第一外蓋和所述第一內(nèi)蓋之間的所述干燥劑，其中，所述第一內(nèi)蓋設(shè)置于所述第一閃爍體的表面上并包括第一金屬層，并且其中，所述第一內(nèi)蓋氣密密封所述第一閃爍體；以及 使用第二蓋來氣密密封所述第二閃爍體，其中，所述第二蓋包括第二外蓋、設(shè)置于所述第二外蓋和所述第二閃爍體之間的第二內(nèi)蓋，以及設(shè)置于所述第二外蓋和所述第二內(nèi)蓋之間的干燥劑，其中，所述第二外蓋氣密密封設(shè)置于所述第二外蓋和所述第二內(nèi)蓋之間的所述干燥劑，其中，所述第二內(nèi)蓋設(shè)置于所述第二閃爍體的表面上并包括第二金屬層，并且其中，所述第二內(nèi)蓋氣密密封所述第二閃爍體， 其中，通過蒸鍍或沉淀分別在所述第一閃爍體和所述第二閃爍體的所述表面上形成所述第一金屬層和所述第二金屬層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一金屬層設(shè)置于覆蓋所述第一閃爍體的至少一部分的第一聚合物襯底上，而所述第二金屬層設(shè)置于覆蓋所述第二閃爍體的至少一部分的第二聚合物襯底上。
【文檔編號(hào)】G01T1/20GK104330816SQ201410557635
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2007年11月9日
【發(fā)明者】C·R·龍達(dá), G·蔡特勒, H·施賴訥馬赫爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司