CN101937094B - 双能x射线阵列探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双能X射线阵列探测器，其在X射线入射方向分别包含第一闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第一滤波片、PCB板、第二滤波片、第二光电二极管阵列和第二闪烁体阵列，上述各功能器件集成为一个部件。利用这种双能X射线阵列探测器能够测量穿透物体的X射线能谱中低能部分和高能部分的相对差别，进而提供材料识别的依据。

Description

双能X射线阵列探测器
技术领域
本发明涉及辐射成像系统探测器，尤其涉及应用于X射线辐射成像系统中的双能X射线阵列探测器，本发明属于辐射检测技术领域。
背景技术
X射线穿透被检物体之后，其能谱会发生变化，这些变化和被检物体的材料组成有关。传统的双能X射线阵列探测器是由高、低能两个探测器组成，其中每个探测器又包括一个闪烁体阵列和一个光电二极管阵列。低能阵列探测器布置在靠近被检物体的一侧，主要吸收X射线能谱中的低能部分，高能阵列探测器布置在低能阵列探测器后边，主要吸收X射线能谱中的高能部分。一般在低能阵列探测器和高能阵列探测器之间还配置一个滤波片来进一步吸收X射线能谱中的低能部分。
图1是传统技术的双能X射线探测器的示意图。X射线100首先进入低能闪烁体111并在其中沉积能量释放出可见光，光电探测器件112将可见光信号转换成电信号。没有和低能闪烁体作用的X射线穿过滤波片130进一步减少X射线能谱中的低能部分，之后X射线在高能闪烁体121内部被全吸收，所释放出的可见光在光电探测器件122中被转换成电信号。这里低能闪烁体111和光电探测器件112组成低能探测器，高能闪烁体121和光电探测器件122组成高能探测器。
这种传统的双能X射线阵列探测器是由几个部件装配而成的，每个部件都需要独立的支撑机构进行安装和结构定位，高、低能探测器对应的闪烁体阵列之间不容易准确对位而且相距较远，因此这种结构不利于做到双能X射线阵列探测器中的高、低能通道在同一射线位置采样，进而会影响扫描系统的材料识别能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于制造和使用的双能X射线阵列探测器，利用这种双能X射线阵列探测器能够测量穿透物体的X射线能谱中低能部分和高能部分的相对差别，进而提供材料识别的依据。同时本发明的双能阵列探测器能够改善上述已有技术的问题。
根据上述目的，本发明提供了一种双能X射线阵列探测器，其在沿X射线的入射方向上依序包括第一闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第一滤波片、PCB板、第二滤波片、第二光电二极管阵列和第二闪烁体阵列，所述第一闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第一滤波片、第二滤波片、第二光电二极管阵列和第二闪烁体阵列均集成在所述PCB板上。
优选地，所述双能X射线阵列探测器在所述第一闪烁体阵列之前还包括准直器阵列。
优选地，在所述PCB板上还集成有数据采集电路。
优选地，实现所述集成的方式为粘接或焊接。
优选地，所述各阵列中所包含的元器件数量均相同。
优选地，所述各阵列间的相应元器件互相对准。
优选地，所述第一闪烁体阵列和第二闪烁体阵列由同一种闪烁体材料组成。
优选地，所述第一闪烁体阵列和第二闪烁体阵列由不同闪烁体材料组成。
优选地，所述闪烁体材料选自下述材料：CsI(T1)、CdWO4、GOS、ZnSe、YAG。
优选地，所述第一滤波片的材料为铜、银或金，或者是含铜、银或金的合金材料。
优选地，所述第二滤波片的材料为铜、银或金，或者是含铜、银或金的合金材料。
优选地，在所述第一闪烁体阵列中沉积能量的X射线光子的能量低于在所述第二闪烁体阵列中沉积能量的X射线光子的能量。
本发明提出的双能X射线阵列探测器将低能阵列探测器、滤波片和高能阵列探测器集成在一个部件上，方便制造和使用。同时由于低能探测器阵列和高能探测器阵列对位准确，所以有利于提高射线扫描系统对材料的识别能力。
附图说明
为了更加全面地理解本发明的特性和目的，以下参照附图对本发明进行详细描述。
图1是传统技术的双能X射线探测器示意图。
图2是本发明的双能X射线阵列探测器的实施例一的示意图。
图3是本发明的双能X射线阵列探测器的实施例二的示意图。
图4是本发明的双能X射线阵列探测器的实施例三的示意图。
具体实施方式
图2是本发明的双能X射线阵列探测器的实施例一的示意图。如图中所示，201和202分别是低能闪烁体阵列和高能闪烁体阵列，203和204分别是第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列，205和206分别是第一滤波片和第二滤波片，207是PCB板。如图所示，上述低能闪烁体阵列201、高能闪烁体阵列202、第一光电二极管阵列203、第二光电二极管阵列204、第一滤波片205和第二滤波片206通过粘接或焊接的方式集成在PCB板207上。
当X射线200从低能闪烁体阵列201入射时，其先在低能闪烁体阵列内部沉积能量激发出闪烁光，由第一光电二极管阵列203将此闪烁光信号转换成低能探测器电信号。之后X射线继续穿过第一滤波片205、PCB板207、第二滤波片206和第二光电二极管阵列204，最终进入高能闪烁体阵列202，并在闪烁体内部沉积能量释放出闪烁光。由第二光电二极管阵列204收集该闪烁光信号并将其转换成高能探测器电信号。然后，上述高、低能探测器电信号通过PCB板207上的电路和接插件输出给后续的数据采集电路。
图3示出了本发明的实施例二，如图3所示，上述双能X射线阵列探测器还可以具有准直器阵列308，该准直器阵列308位于低能闪烁体阵列301之前，其可以与低能闪烁体阵列301粘接在一起，也可以放置在接近低能闪烁体阵列301的位置。图3中的301和302分别是低能闪烁体阵列和高能闪烁体阵列，303和304分别是第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列，305和306分别是第一滤波片和第二滤波片，307是PCB板，308是由高原子序数材料组成的准直器阵列。上述低能闪烁体阵列301、高能闪烁体阵列302、第一光电二极管阵列303、第二光电二极管阵列304、第一滤波片305和第二滤波片306也通过粘接或焊接的方式集成在PCB板307上。在工作过程中，经过被检物体的X射线300首先入射通过准直器阵列308，然后才进入低能闪烁体阵列301，以此来减少X射线300中的散射成分。之后与实施例一类似，X射线在低能闪烁体阵列301内部沉积能量激发出闪烁光，由第一光电二极管阵列303将此闪烁光信号转换成低能探测器电信号。之后X射线继续穿过第一滤波片305、PCB板307、第二滤波片306和第二光电二极管阵列304，最终进入高能闪烁体阵列302，并在闪烁体阵列内部沉积能量释放出闪烁光。由第二光电二极管阵列304收集该闪烁光信号并将其转换成高能探测器电信号。然后，上述高、低能探测器电信号通过PCB板307上的电路和接插件输出给后续的数据采集电路。
图4示出了本发明的实施例三，其中401和402分别为低能探测器(其包括低能闪烁体阵列、第一光电二极管阵列和第一滤波片)和高能探测器(其包括第二滤波片、第二光电二极管阵列和高能闪烁体阵列)，407为PCB板，该PCB板上还包括数据采集电路409。如图4所示，经过被检物体的X射线400通过低能探测器401和高能探测器402分别转换成低能和高能输出信号之后，这些电信号可以直接通过集成在PCB板407上的数据采集电路409将信号进一步处理，或者直接转换成数字信号输出。
上述高、低能闪烁体阵列可以由同一种闪烁体材料构成，也可以由不同的闪烁体材料构成，此外，上述高能闪烁体阵列或低能闪烁体阵列内部的各闪烁体所采用的闪烁体材料可以相同，也可以不同，所述闪烁体材料可以是CsI(T1)，CdWO4，GOS，ZnSe，YAG等。
上述第一滤波片和第二滤波片材料分别为铜、银、金或含铜、银、金的合金材料。
为了保证探测结果的精确性，上述低能闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、高能闪烁体阵列以及准直器阵列中所包含的元器件数量最好相等。优选地，上述低能闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、高能闪烁体阵列以及准直器阵列间的对应元器件以互相对准的方式设置。
虽然已经结合特定实施例详细地描述了本发明，但是应该理解的是，前述实施例仅仅是作为示例，而并不是为了限制本发明。本领域技术人员根据其已有的专业知识可以容易地想象到这些实施例的其他的变形和修改，其可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出这些变形和修改，以获得本发明的部分或所有优点。

Claims (9)

1.一种双能X射线阵列探测器，其特征在于，该双能X射线阵列探测器在沿X射线的入射方向上依序包括第一闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第一滤波片、PCB板、第二滤波片、第二光电二极管阵列和第二闪烁体阵列，所述第一闪烁体阵列、第一光电二极管阵列、第一滤波片、第二滤波片、第二光电二极管阵列和第二闪烁体阵列均集成在所述PCB板上；其中，所述各阵列间的相应元器件互相对准，并且所述各阵列中所包含的元器件数量均相同，所述双能X射线阵列探测器在所述第一闪烁体阵列之前还包括准直器阵列。
2.依照权利要求1的双能X射线阵列探测器，其中，在所述PCB板上还集成有数据采集电路。
3.依照权利要求2的双能X射线阵列探测器，其中，实现所述集成的方式为焊接或粘接。
4.依照权利要求1的双能X射线阵列探测器，其中，所述第一闪烁体阵列和第二闪烁体阵列由同一种闪烁体材料组成。
5.依照权利要求1的双能X射线阵列探测器，其中，所述第一闪烁体阵列和第二闪烁体阵列由不同闪烁体材料组成。
6.依照权利要求4的双能X射线阵列探测器，其中，所述闪烁体材料选自下述材料：CsI(T1)、CdWO4、GOS、ZnSe、YAG。
7.依照权利要求5的双能X射线阵列探测器，其中，所述不同闪烁体材料分别选自下述材料：CsI(T1)、CdWO4、GOS、ZnSe、YAG。
8.依照权利要求1的双能X射线阵列探测器，其中，所述第一滤波片和/或第二滤波片的材料为铜、银或金，或者是含铜、银或金的合金材料。
9.依照权利要求1的双能X射线阵列探测器，其中，在所述第一闪烁体阵列中沉积能量的X射线光子的能量低于在所述第二闪烁体阵列中沉积能量的X射线光子的能量。
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