CN101223258B - 射线转换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射线转换器，其中，衬底上设置有一种由复数个针状晶体构成的发光体层，所述晶体由掺杂有T1的CsI构成。根据本发明，为了调节使发射谱获得较小值，T1含量的范围为200ppm至2000ppm。

Description

射线转换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种射线转换器，在该射线转换器中，在衬底上设置有一种由复数个针状晶体构成的发光体层，其中，所述晶体包括掺杂有Tl的CsI。此外，本发明还涉及一种制造这种射线转换器的方法，其中，通过将CsI和TlI从气态沉积到衬底上而制成所述发光体层。
背景技术
射线转换器应用于医疗成像诊断领域。射线转换器主要在X射线图像放大器、X射线检测器和X射线摄影装置中用作增感屏，此外还用于存储发光材料成像系统和摄像机中。这种射线转换器用闪烁体层或发光体层吸收高能射线，再将其转换成光。借助光电二极管或CCD检测这部分光，并通过连接在后面的电子设备对其进行分析。
在用碱性卤化物(例如CsI:Tl)制备发光体层的情况下，根据现有技术所产生的光的发射峰位通常在540nm至560nm的范围内。但与此不同的是，光电二极管和CCD的最高感光度的范围是500nm至520nm。这会引起光输出的损失，必须通过非期望地增大射线剂量才能补偿这部分光输出损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点。为此，本发明提供一种射线转换器，将这种射线转换器与传统的光敏传感器结合使用，可以改善光输出。此外，本发明还提供一种制造这种射线转换器的方法。
这个目的通过下述的射线转换器、制造射线转换器的方法而达成。一种射线转换器，在所述射线转换器中，在衬底上设置有一种由复数个针状晶体构成的发光体层，其中，所述晶体包括掺杂有Tl的CsI，Tl含量的范围为200ppm至2000ppm。一种制造所述的射线转换器的方法，其中，通过将CsI和TlI从气态沉积到衬底上而制成所述发光体层，TlI的量被确定为使得所沉积的发光体层中的铊含量的范围为200ppm至2000ppm。
根据本发明的需要，铊含量的范围为200ppm至2000ppm。本发明出人意料地发现，如果使用本发明所建议的较少含量的铊，就可使发射峰位朝较小值方向移动。如果将本发明所提供的射线转换器与传统的光敏传感器结合使用，就可实现光输出的改善。
CsI有利地含有一种用作共掺杂剂的碱金属。这种碱金属可选自下列组：K、Na、Rb。已经证实，特别有利的碱金属含量为0.1wt％至10.0wt％。使用本发明所建议的共掺杂剂可使发光体层的发射峰位进一步朝较小值方向移动。
针状晶体中沿基本垂直于衬底表面的晶体z轴的Tl浓度与Tl的平均浓度之间相差不超过50％，是合理的。结果表明，通过使Tl尽可能均匀地分布在CsI晶格中，可以促进发射峰位朝较小值方向移动。
借助本发明所建议的措施，可使发光体层的发射峰位处于500nm至520nm的范围内。通过上述参数的变化，可使发射峰位很自然地与所用光敏传感器的感光度峰位相匹配。
根据本发明的进一步要求，本发明建议，制备本发明的射线转换器时，TlI的用量被确定为使得所沉积的发光体层中的铊含量的范围为200ppm至2000ppm。TlI的用量与选定的相应气相沉积条件有关。本领域技术人员可以在其知识技能范围内根据具体选定的气相沉积条件确定TlI用量。
与现有技术不同的是，特别有利的做法是同时对CsI、TlI和可能存在的共掺杂剂进行气相沉积，使其从气态沉积到衬底上。借此可使铊特别均匀地分布在CsI晶格中，从而出人意料地促使发射峰位朝较小值方向移动。为能同时对CsI和TlI进行气相沉积，可将CsI和TlI布置在气化设备两个独立的源中。也可将这两种物质混合起来，再从单个源进行气化。
同样地，用作共掺杂剂的碱性卤化物可从一个独立的源进行气化，也可与CsI和/或TlI混合在一起，再从单个源进行气化。
有关本发明的方法的实施方式请参见发光体层的实施方式，后者也可转用于本发明的方法。
附图说明
下面借助附图对本发明的示例性实施例进行详细说明，其中：
图1为掺杂有铊的第一CsI层的发射谱；
图2为掺杂有铊和钾的第二CsI层的发射谱；以及
图3为图1和图2所示的发射谱与符合现有技术的第三CsI:Tl层的发射谱的对比图。
具体实施方式
图1显示的是一种掺杂有铊的CsI层的发射谱。CsI:Tl层的制备以传统方式通过气相沉积而实现，但是在其中同时对CsI和TlI进行气相沉积。在所制成的层中，Tl含量平均约为1500ppm。Tl特别均匀地包含在针状CsI晶体中。晶体z轴(基本垂直于衬底表面)上的Tl含量与Tl的平均浓度之间相差不超过50％。
如图1所示，通过这种方式制成的层的发射峰位大约在530nm的范围内。
用传统方法对发射谱进行分析。如图1所示，发射谱由三个单峰组成，它们的峰位分别大致位于400nm、480nm和560nm。
图2显示的是第二CsI层的发射谱，这种CsI层中掺杂的铊含量与图1所示的层中的铊含量相同。与图1所示的层不同的是，制备图2所示的层时使用了共掺杂剂KI，其用量使得制成的晶体中所混合入的钾含量约为0.5wt％。
从图2可以明显看出，所添加的一种用作共掺杂剂的碱金属(特别是钾)使480nm的范围内的波峰变高，而峰位位于560nm的波峰变小。整体而言，通过这种措施可使发射峰位移动到500nm的范围内。
当碱金属共掺杂剂的含量超过0.5wt％时，合理的做法是在200℃至300℃的温度条件下在空气、惰性气体或真空中对所制成的层进行退火约40至80分钟。借助这一措施可以减小峰位位于560nm的波峰，从而使发射峰位朝较小值方向移动。
图3再次显示了图1所示的第一层、图2所示的第二层和符合现有技术的第三层的发射谱的对比图。从图3中可以清楚看出，掺杂有铊和钾的第二层具有一个500nm范围内的发射峰位，其非常适合与传统光敏传感器结合使用。

Claims (8)

1.一种射线转换器，在所述射线转换器中，在衬底上设置有一种由复数个针状晶体构成的发光体层，其中，所述晶体包括掺杂有Tl的CsI，
其特征在于，
发光体层中的Tl含量的范围为200ppm至2000ppm；
所述CsI含有用作共掺杂剂的一种碱金属，所述发光体层中的碱金属的含量为0.1wt％至10.0wt％。
2.根据权利要求1所述的射线转换器，其中，所述碱金属选自下列组：K、Na、Rb。
3.根据权利要求1所述的射线转换器，其中，所述针状晶体中沿基本垂直于衬底表面的晶体z轴的Tl浓度与Tl的平均浓度之间相差不超过50％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的射线转换器，其中，所述发光体层的发射峰位处于500nm至520nm的范围内。
5.一种制造如前述权利要求中任一项所述的射线转换器的方法，其中，通过将CsI和TlI从气态沉积到衬底上而制成所述发光体层，
其特征在于，
TlI的量被确定为使得所沉积的发光体层中的铊含量的范围为200ppm至2000ppm；
进一步将一种气化的用作共掺杂剂的碱性卤化物沉积到所述衬底上；碱性卤化物的量被确定为使得所沉积的发光体层中的碱金属含量的范围为0.1wt％至10.0wt％。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述碱性卤化物选自下列组：卤化钾、卤化钠、卤化铷。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，将一种碱性碘化物用作碱性卤化物。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述CsI、TlI和可能存在的共掺杂剂同时被气化，并从气态沉积到所述衬底上。
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