CN101002108A - 闪烁器和防散射滤线栅结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种闪烁器系统的制作，该闪烁器系统包括防散射滤线栅(20)和闪烁器单元结构。第一工艺步骤中，在闪烁晶体(10)的顶面中切割矩形图形的狭缝(11，12)。然后将防散射滤线栅(20)的一端插入到所述狭缝并使用胶固定在那里。最后，顶层(厚度d)从闪烁晶体(10)分离，得到所需的闪烁器系统。

Description

闪烁器和防散射滤线栅结构
本发明涉及一种制作闪烁器系统的方法，该系统包括分离的闪烁器单元结构和防散射滤线栅(Anti-Scatter-Grid)。而且，本发明包括这种闪烁器系统和一种X射线检测器。
例如，X射线检测器在CT(Computed Tomography，计算机断层)、PET(Positron Emission Tomography，正电子发射断层)、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography，单光子发射计算机断层)、核成像等的医学成像装置中使用。所谓的间接转换类型的X射线检测器包含闪烁器，该闪烁器将入射的X射线转换成另一能量的二次辐射，例如转换成可见光子。然后该二次辐射可以被合适的传感器单元，例如被光电传感器检测。而且，已知使用防散射滤线栅(ASG)以改善检测器的成像质量。ASG由强烈吸收入射辐射的材料制备，其中，栅格包括一般彼此平行布置或聚焦到辐射源的直线通道。ASG仅允许与所述通道对准的射线通过，从而在ASG之后提供用于传感器单元的确定的视线(line of sight)。
从US 6553092B1中获知一种X射线检测器，它包括两个不同闪烁材料的连续层。该文献所描述的一些实施例中，外部闪烁层包括硒化锌，且包括其表面上的平行凹槽以抑制串扰和提供一维防散射滤线栅板的安装槽(mounting slot)。下面的闪烁层包括覆盖了反射涂层的分离的立方体单元以避免在闪烁器中产生的可见光子的串扰。
基于这种情形，本发明的一个目的是提供用于检测器的闪烁器系统，可以使用合理的成本实现高图像质量。
通过根据权利要求1的制作方法、根据权利要求8或9的闪烁器系统以及通过权利要求10的X射线检测器实现该目的。在从属权利要求中公开了优选实施例。
根据第一方面，本发明提供一种制作闪烁器系统的方法，该系统包括分离的闪烁器单元的(多部分)结构和防散射滤线栅。该方法至少包括以下步骤：
a)在闪烁晶体中切割出狭缝，其中执行切割，使得晶体不分割成若干块。这意味着具有狭缝的闪烁晶体保持可以作为一片处理的完整物体。
b)向上述狭缝插入辐射吸收材料板，其中优选地每个狭缝中插入一块板。闪烁晶体尤其可以包括将X射线转换成可见光子的材料，且所述板可以包括强烈吸收X射线的材料。这样，所述板将在它们的最终结构中组成防散射滤线栅。而且，狭缝优选地是直线的且板优选地是平坦的，当然也可以是更复杂的曲面形式。
c)最终切割闪烁晶体，从而得到分离闪烁器单元的所需结构。这意味着该最终(多步)切割将原先一片闪烁器晶体分割成多个不同的片或“闪烁器单元”。
使用上述方法可以获得整体地包括多个闪烁器单元和防散射滤线栅的闪烁器系统。所述闪烁器系统具有若干优点。首先，由于闪烁晶体可以作为一片物体进行处理，直到步骤c中的最终切割完成，因此方便了所述系统的制作。其次，防散射滤线栅的板和闪烁单元以高精度“自动地”彼此对准，这改善了使用这种闪烁系统可以获得的图像质量。而且，不同的闪烁器单元可以通过板彼此完全分离，得到了其中闪烁器单元之间的串扰被抑制的结构。
本方法的又一开发方案中，在插入板之前，即，在步骤a)和b)之间，狭缝和/或板至少部分地涂覆胶。例如这种涂层可以通过将闪烁晶体和/或板至少部分地浸入液体胶中完成。然后当将吸收材料板和闪烁晶体放置在一起时，胶使吸收材料板固定到闪烁晶体。在步骤c)中的最终切割步骤之后，胶使分离的闪烁单元固定到板，这样提供整个闪烁器系统的粘合。优选地，在步骤b)中板已经插入到狭缝之后和发生步骤c)的最终切割之前实施胶的固化。
根据上述实施例的另一开发方案，胶对于某些光谱的电磁辐射是反射性的(至少在它的固化状态)。例如这种反射性可以通过向常规胶或粘合剂添加具有适当反射属性的颗粒获得。优选地，胶对于在闪烁晶体中产生的二次辐射种类是反射性的，例如，对于X射线敏感闪烁晶体产生的可见光子是反射性的。由于胶的反射性，防止了一个闪烁器单元中产生的光子进入到相邻的单元。这样抑制了串扰，而没有损失检测过程的光子，这改善了器件的灵敏度。
原则上，在步骤a)中可以任意地在闪烁晶体中切割狭缝，只要它们不使闪烁晶体分割成多个块即可。例如沿两个或多个不同的方向在闪烁晶体中切割狭缝。优选实施例中，闪烁晶体具有一个平坦表面，所有的狭缝都是在该表面中切割。例如，闪烁晶体可以具有圆柱或立方形式，其一个平坦表面通过垂直狭缝在步骤a)中构造。
根据另一实施例，以规则图形切割狭缝，尤其以第一方向中平行的狭缝和与第一方向垂直的第二方向中的平行狭缝的矩形图形来切割狭缝。
通过步骤c)中的最终切割获得的闪烁器单元优选地是立方体单元。这种情况，单元的两个相对面可以分别用于初次辐射(例如X射线)的进入和产生的二次辐射(例如可见光子)的发射。立方体的剩余表面可以与吸收材料的板接触，所述吸收材料的板防止了相邻闪烁器单元之间的串扰。
根据另一优选实施例，吸收材料的板至少部分涂覆有对于某种光谱的电磁辐射具有反射性的材料。例如板可以具有将光子反射回相邻闪烁器单元的白色涂层，产生如上述反射胶相同的有利效果。
本发明还包括一种闪烁器系统，具有分离闪烁器单元的结构和防散射滤线栅，其中至少一些闪烁器单元完全放置在防散射滤线栅通道的内部。该防散射滤线栅可以是一维的或优选是二维的。闪烁器单元一般从通道的一端在通道长度的一(小)部分上延伸。
根据上述闪烁器系统的又一开发方案，闪烁器单元源于相同的、单个闪烁晶体，且以相对位置放置，该相对位置与它们在所述晶体中的相对位置相同。这种闪烁器系统尤其可以由上述类型的方法制备。
最后，本发明包括一种X射线检测器，具有
-例如光电二极管、光电单元等的光电传感器(像素)的阵列。
-所述阵列上布置的上述类型的闪烁器系统。优选地，光电传感器和闪烁器单元对准，使得每个闪烁器单元下仅具有一个光电传感器。
上述闪烁器系统和X射线检测器依赖于上面所述方法的特征。闪烁器系统和X射线检测器的更多细节上的信息、改进和优点，参考所述方法的描述。
从此后描述的(多个)实施例中本发明的这些和其他方面将显而易见，并且将参考此后描述的(多个)实施例对本发明的这些和其他方面进行阐述。
下面，借助于附图通过实例描述本发明，附图中：
图1示出了在所述晶体一个表面中切割狭缝之后闪烁晶体和防散射滤线栅(ASG)的透视图；
图2示出了在向狭缝插入ASG之后图1的部件；
图3示出了第一最终切割之后图2的部件；
图4示出了另一最终切割之后图3的部件。
在X射线检测器的常规制作过程中，检测器芯片上的光电传感器或像素阵列、闪烁器单元的结构以及一维或二维防散射滤线栅必须组装起来且使其彼此分别对准。该步骤很费力，且易于从不同的对准步骤积累容差。因此，下面描述了替代的制造方法，它较为容易且对对准容差不太苛刻。
提出的闪烁器系统的制作从准备闪烁晶体和ASG开始。晶体可以包括任意合适的闪烁材料，例如，CdWO4或GOS(Gd2O2S)，且它尤其可以是具有平坦且平行的顶面和底面的圆柱形式。这些表面之一，例如顶面，可选地通过抛光或类似步骤准备。然后通过在第一方向切割平行狭缝和在正交的第二方向切割平行狭缝以矩形图形构造所述表面。这一切割的结果可以在图1中看到，图1示出了圆柱形闪烁晶体10，在其顶面的垂直方向中具有狭缝11、12。例如可以使用具有高精确度的锯子(刀片或金属丝)向该表面切割深度d(例如10μm到5mm)形成狭缝。狭缝11、12的容差在几微米内，狭缝的宽度一般为10到20μm。
图1还示出了预先制作的二维防散射滤线栅20，它包括与第一方向正交的第二方向中的平行板22相交的第一方向的平行板21的矩形图形。板21、22由强烈吸收X射线的材料制备，一般是原子量Z＞50的重金属，例如钨(W)或钼(Mo)。
ASG 20中的金属板21、22的间距对应于闪烁晶体10的表面中狭缝11、12的间距，而狭缝11、12的宽度等于(或略大于)板21、22的厚度。因此，ASG 20的下端可以插入到狭缝，如图2所示。在完成插入之前，结构化的闪烁晶体10(至少在其结构化的顶面上)使用反射胶涂覆，例如，这可以通过浸渍涂覆过程完成。另外或备选地，ASG20的下端也可以具有胶的涂层。在向闪烁晶体10的狭缝插入ASG 20之后，胶必须固化，例如，这可以通过紫外辐射或在熔炉工艺中通过热来启动和/或加速。
在固化胶之后，ASG 20永久地固定在闪烁晶体10上。接下来的工艺步骤中，通过与顶面平行的切割，使厚度d的层从闪烁晶体10分离，得到ASG 20和闪烁单元盘状结构13的组合，如图3所示。
最后，在ASG 20的矩形基底上凸出的闪烁器盘部分被切割。图4示出了所得的闪烁器系统，它包括二维防散射滤线栅20，该二维防散射滤线栅整体地与位于ASG 20的板之间的分离的立方体闪烁单元15的矩形结构14相结合。在最终切割之后，为了其计划的用途，闪烁器结构14的底面可以可选地进行进一步处理(例如抛光)。
尽管上面描述了闪烁器系统的优选制作方法，本发明一般包括如图4所示的类似任意闪烁器系统，其中分离的闪烁器单元15布置在(一维或二维)ASG的通道中，而与其制作方法无关。这种闪烁器系统可以作为单个、一块物体进行处理且不需要闪烁器单元15和ASG 20之间额外的对准。这种闪烁器系统可以用在所有需要防散射滤线栅和闪烁器的设备中，例如，用在用于X射线CT或用于核医学的检测器中。而且，图4所示的若干闪烁器系统可以并排布置以覆盖任意大的面积。
最后指出，本申请中，术语“包括”不排除其他元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况，单个处理器或其他单元可以实现若干器件的功能。而且，权利要求书中的附图标记不应理解成限制了它们的范围。

Claims (10)

1.一种闪烁器系统的制作方法，该闪烁器系统包括分离的闪烁器单元(15)的结构(14)和防散射滤线栅(20)，该方法包括以下步骤：
a)在没有将闪烁晶体(10)分割成多块的情况下，在闪烁晶体(10)中切割狭缝(11，12)；
b)向狭缝(11，12)插入辐射吸收材料的板(21，22)；
c)最终切割闪烁晶体(10)，从而得到分离闪烁器单元(15)的所需结构(14)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在向狭缝插入板之前，狭缝(11，12)和/或板(21，22)至少部分地涂覆胶，其中优选地在步骤c)中最终切割之前固化所述胶。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述胶是反射性的。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于闪烁晶体(10)具有至少一个在其中切割狭缝(11，12)的平坦表面。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于狭缝(11，12)以规则图形切割，优选地以矩形图形切割。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于步骤c)中的最终切割从闪烁晶体(10)中分离了立方体单元(15)。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于所述板(21，22)至少部分地涂覆有反射材料。
8.一种闪烁器系统，包括分离闪烁器单元(15)的结构和防散射滤线栅(20)，其中至少一些闪烁器单元(15)完全位于防散射滤线栅(20)的通道内部。
9.根据权利要求8的闪烁器系统，其特征在于闪烁器单元(15)源于相同的闪烁晶体(10)，且以相对位置放置，该相对位置与它们在所述晶体中的相对位置相同。
10.一种X射线检测器，包括：
光电传感器的阵列；
布置在所述阵列顶部上的根据权利要求8或9的闪烁器系统。
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