CN102110698B - 闪烁体板、放射线成像装置和系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及闪烁体板、放射线成像装置和系统及其制造方法。闪烁体板包含基板和闪烁体层。基板包含具有被设置有凸凹的表面的第一板、以及以与第一板的凸凹对向的关系被固定到第一板的平坦的第二板。闪烁体层被设置在第二板的反向地离开第一板侧的表面上。

Description

闪烁体板、放射线成像装置和系统及其制造方法

技术领域

本发明涉及闪烁体板(scintillator panel)、使用闪烁体板的放射线(radiation)成像装置、闪烁体板和放射线成像装置的制造方法、以及放射线成像系统。

背景技术

在一种已知的闪烁体板中，依次相继地层叠铝基板、铝氧化膜(alumite)层、金属层和保护膜，并且，在保护层上形成用于将放射线图像转换成电信号的转换部分(参见USP 2008/0308736)。

并且，在一种已知的X射线图像管中，输入屏幕包含输入基板，在将基板压制成具有基本上球形(凹形)表面的形状之后，通过用研磨在凹形表面上或在凹形表面中形成平均落差(level difference)在0.3μm至4.0μm的范围中的凸凹(irregularities)(凸部/凹部)来制备该输入基板，并且输入屏幕还包含在输入基板的凹形表面上形成的荧光材料层(参见WO 98/012731)。

上述的已知的闪烁体板具有这样的问题：当铝基板被减薄以减少基板对于放射线的吸收时，由于铝基板的弯曲，因此闪烁体层更易于剥离。

由于输入屏幕为具有基本上球形表面的形状，因此，上述的已知的X射线图像管的输入屏幕不能被应用于平面放射线成像装置。

发明内容

为了解决相关技术中的上述问题，本发明的各方面提供一种可防止在基板上形成的闪烁体层的剥离的闪烁体板和放射线成像装置。

根据本发明的各方面，提供一种包括基板和闪烁体层的闪烁体板。基板包含具有被设置有凸凹的表面的第一板、以及以与第一板的凸凹对向(confronting)的关系被固定到第一板的平坦的第二板。闪烁体层被设置在第二板的反向地离开第一板侧的表面上。

并且，根据本发明的各方面，提供一种制造闪烁体板的方法，该方法包括以下步骤：形成具有被设置有凸凹的表面的第一板；以与第一板的凸凹对向的关系将平坦的第二板固定到第一板；以及在第二板的反向地离开第一板侧的表面上形成闪烁体层。

利用根据本发明的各方面，提供可抑制闪烁体层的剥离并具有高可靠性的闪烁体板和放射线成像装置。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的各方面的闪烁体板的透视图。

图2A是根据本发明第一实施例的闪烁体板的平面图，并且图2B和图2C各是其部分剖开的前视图。

图3A和图3B分别是根据本发明第二实施例的闪烁体板的平面图和部分剖开的前视图。

图4A和图4B各是根据本发明第三实施例的闪烁体板的平面图。

图5A至图5G是示出本发明的根据第一实施例的闪烁体板和根据第四实施例的放射线成像装置的接连制造步骤的前视图，这些图中的一些被部分剖开。

图6示出根据本发明第五实施例的放射线成像系统的配置。

具体实施方式

以下将参照图1至图5描述本发明的实施例。

图1是根据本发明的各方面的闪烁体板的透视图。附图标记1表示基板，该基板包含具有凸凹(波纹形)表面的第一板1a和具有平坦表面的第二板1b。闪烁体保护层3被设置在闪烁体层2上，该闪烁体层2被设置在基板1的第二板1b的反向地离开第一板1a侧的表面上。闪烁体层2被设置在基板1之下，以位于基板1和闪烁体保护层3之间。

具有凸凹表面的第一板1a包含凸凹(凸部/凹部)，以增大基板1的强度。凸凹可为条带、突起物(protrusions)、格子、蜂窝等的形状。并且，凸凹可为从平坦表面部分的一个表面或两个表面凸起的形式。例如可通过将模具(die)压靠在平板上而形成凸凹的压纹(embossing)、注射成型(injection molding)、或者通过例如喷射或气相沉积在具有凸凹的模具之上涂敷材料并然后使涂敷的材料从模具剥去的方法，形成凸凹。具有凸凹表面的第一板1a由金属、碳纤维、陶瓷或树脂制成。金属的例子包含Al、Ag、Au、Cu、Ni、Cr、Ti、Pt、Fe和Rh。并且，金属可以是选自上述元素之中的单一金属、或合金(例如，铁的情况下的不锈钢)。树脂的典型例子包含环氧树脂、硅酮树脂(silicone resin)、聚酰亚胺、聚对二甲苯(polyparaxylylene)(以下简写为“parilene”)、丙烯酸类(acryl)和聚脲(polyurea)。

具有平坦表面的第二板1b用作用于使得其上要形成闪烁体层2的表面(区域)平坦的部件。因此，第二板1b在与要形成闪烁体层2的区域对应的区域中具有平坦表面。第二板1b还用作用于反射从闪烁体层2发射的光的部件。出于这种原因，第二板1b的与闪烁体层2相邻侧的表面可具有高的反射率。例如，可以使用镜面磨削(mirrorfinishing)以将高反射率给予第二板1b的与闪烁体层2相邻侧的表面。为了较容易的固定，平坦的第二板1b的位于面对第一板1a的区域可具有平坦表面。具有平坦表面的第二板1b的材料选自Ag、Al、Au、Cu、Ni、Cr、Pt、Ti、Rh、Mo、W、C和Si以及这些元素的合金、氮化物和氧化物之中。也可通过用诸如Al、Ag、Au、Cu、Ni、Cr、Ti、Pt、Rh等的具有高反射率的材料电镀由上述材料之一制成的平板的表面，形成第二板1b。作为替代方案，也可使用诸如环氧树脂、热熔性树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂、parilene、丙烯酸类或聚脲的树脂作为第二板1b的材料。通过将例如由铝制成的金属板和树脂层叠成分层结构而形成的复合材料是可进一步使用的。在使用复合材料的情况下，可通过将铝箔(即，铝的薄板)接合到树脂上或通过用气相沉积在树脂上形成铝的薄膜，获得第二板1b。当通过使用薄金属板形成基板1时，从提供令人满意的强度和令人满意的放射线透射率的观点，基板1的总厚度可以为大于或等于100μm且小于或等于200μm。当通过使用通过气相沉积涂敷的金属薄膜形成基板1时，例如，金属部分的总厚度可以被保持大于或等于0.01μm且小于或等于100μm，这可能是从增大放射线透射率的观点而提供的。因此，其上入射放射线的基板的金属部分的总厚度可以在大于或等于0.01μm且小于或等于200μm的范围中。

具有凸凹表面的第一板1a和具有平坦表面的第二板1b被相互固定，以构成基板1。为了增大强度，尽管没有示出，但是，基板1可进一步包含具有平坦表面的第三基板(该第三基板被设置在第一板1a的反向地离开第二板1b侧的表面上)，以提供具有凸凹表面的第一板1a被夹在两个平板之间的结构。第一板1a和第二板1b可通过诸如焊接(welding)、硬钎焊(brazing)或软钎焊(soldering)的液相接合或者通过诸如扩散接合、压力接合或超声接合的固相接合而相互接合。可作为使用被施加到第一板1a和第二板1b之间的有机或无机粘接剂的间接接合，进一步执行使两金属或金属和树脂相互固定的方法。当使用固相接合时，从使第二板1b的要形成闪烁体层2侧的表面的变形最小化的观点，可以提供各为一种类型的压力接合的超声焊接或表面激活接合。考虑到反射特性和成本，可通过使用两个铝板执行固相接合。用于接合中的粘接剂可以是诸如环氧树脂、热熔性树脂、硅酮树脂或聚酰亚胺树脂的有机粘接剂，或者包含例如氧化铝、硅石(silica)或氧化锆作为主要成分的无机粘接剂。不管使用什么类型的方法，由于要求基板1可耐受在形成闪烁体层2的过程中施加的热，因此，基板1可具有耐受高于或等于180℃且低于或等于240℃的温度的耐热性。在一种情况下，就耐热性而言，温度的下限为高于或等于200℃。

闪烁体层2被设置在基板1的第二板1b的反向地离开第一板1a侧的表面上。闪烁体层2可由例如掺杂有铊的碘化铯(CsI:Tl)、掺杂有Na的碘化铯(CsI:Na)或掺杂有铊的碘化钠(NaI:Tl)的柱状晶体(columnar crystal)制成。

闪烁体保护层3用作用于保护闪烁体层2免受外部水分(moisture)等的影响的部件。并且，闪烁体保护层3需要是透明的，使得传感器板可检测从闪烁体层2发射的光。闪烁体保护层3由诸如环氧树脂、热熔性树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺、parilene、丙烯酸类和聚脲的有机树脂制成。作为替代方案，闪烁体保护层3可具有其中相互层叠树脂和诸如硅氧化物、硅氮化物或ITO的无机材料的结构，以降低对于水分的透过率。要注意，当闪烁体层2可高度地耐受水分并且具有从实践观点而言没有问题的程度的潮解性时，闪烁体保护层3可被省掉。

通过使用作为具有足够强度的第一板1a和具有平坦表面的第二板1b的组合的基板1，上述的闪烁体板有利地具有轻重量和高强度。因此，在基板上形成的闪烁体层的剥离可被抑制。并且，由于可以减小基板的厚度，因此，可以在要获得具有相同强度的基板时减少基板的放射线吸收，并且减少放射线剂量。

上述的闪烁体板可与传感器板组合以构成放射线成像装置，并且，放射线成像装置可进一步与图像处理系统等组合。结果，可以提供令人满意的图像。

第一实施例

图2A是根据本发明第一实施例的闪烁体板的平面图，并且图2B和图2C各是其部分剖开的前视图。

闪烁体板包含基板1和闪烁体层2。基板1具有条带形状的凸凹。更具体而言，如图2A至图2C所示，基板1的第一板1a具有条带状凸部。条带状凸部以5mm的节距(pitch)被布置，并且各凸部具有3mm的宽度。基板1的第二板1b具有平坦表面。第一板1a和第二板1b各由具有100μm的厚度的铝制成，并且通过使用由聚酰亚胺树脂制成的有机粘接剂(未示出)被相互固定。由于第一板1a具有条带状凸部在其一侧凸起的结构，因此，第一板1a在具有平坦表面的另一侧被固定到第二板1b。因此，第一板1a和第二板1b之间的接触面积增大，以给出具有较高强度水平的结构。具有400μm的厚度的闪烁体层2被设置在第二板1b的反向地离开第一板1a侧的表面上。闪烁体层2被具有20μm的厚度并由基于烯烃(olefin)的热熔树脂制成的闪烁体保护层3覆盖。闪烁体保护层3被设置在比闪烁体层2宽的区域之上，使得闪烁体保护层3与基板1的在闪烁体层2周围的周边表面、即与第二板1b的周边表面接触。要注意，图2B和图2C中的每一个中的闪烁体层2和闪烁体保护层3在截面中被示出，并且，如图1所示，闪烁体层2完全被闪烁体保护层3覆盖。

利用图2B所示的基板1的结构，强度增大并且在大的程度上避免基板1挠曲(flexing)，由此可以防止闪烁体层2的剥离。并且，利用如图2C所示的第一板1a被夹在第二板1b和第三板1c之间的基板1的结构，基板1的强度进一步增大，并且，可进一步降低闪烁体层2的剥离的可能性。

根据第一实施例，如上面描述的那样，可以获得可防止闪烁体层2被剥离的闪烁体板。并且，可以获得这样的闪烁体板：其中，由于包含第一板1a和第二板1b的基板1的总厚度为200μm，因此，可以减小基板厚度，并且可使基板对于放射线的吸收保持在低水平的剂量。

第二实施例

图3A和图3B分别是根据第二实施例的闪烁体板的平面图和部分剖开的前视图。

第二实施例的闪烁体板的结构与图2A至图2C所示的第一实施例的闪烁体板的结构的不同之处在于：条带状凸部具有在基板的边缘处形成的开口。

如图3A和图3B所示，条带状凸部中的每一个沿其长度方向的一端延伸直到基板1的边缘，以形成开口OP。在图3B中，闪烁体层2和闪烁体保护层3如图2B和图2C那样在截面中被示出。

利用第二实施例的上述结构，可以获得这样的制造过程的优点：当真空沉积装置的内部在真空沉积闪烁体层2的步骤中被抽空(evacuate)时，存在于第一板1a的凸部和第二板1b之间的气体可通过开口OP被顺利地清除出去(purge out)。当然，第二实施例的闪烁体板也具有与用第一实施例获得的有利效果相同的有利效果。

第三实施例

图4A和图4B各是根据第三实施例的闪烁体板的平面图。

第三实施例的闪烁体板的结构与第一和第二实施例的闪烁体板的结构的不同之处在于：基板1具有突起物形式的凸部。并且，第一板1a和第二板1b中的每一个具有50μm的厚度。

图4A示出凸部各像球的一部分那样凸起的结构，图4B示出凸部各以椭圆状凸起的结构。

利用图4A和图4B所示的闪烁体板，基板1的强度增大，并且在大的程度上避免基板1挠曲，由此可以防止闪烁体层2的剥离。另外，可以获得这样的闪烁体板：其中，由于包含第一板1a和第二板1b的基板1的总厚度为100μm，因此，可以减小基板厚度，并且可使基板对于放射线的吸收保持在低水平的剂量。

第四实施例

图5A至图5G是示出本发明的图2B所示的根据第一实施例的闪烁体板和根据第四实施例的放射线成像装置的制造方法的接连步骤的前视图，这些图中的一些被部分剖开。

首先，制备由铝制成并具有100μm的厚度的薄板10(图5A)。

接下来，铝板10被压纹以形成条带状凸部，由此形成第一板11a(图5B)。

接下来，通过浸渍方法用聚酰亚胺液体完全涂敷第二板11b。在将第二板11b放置在第一板11a上之后，聚酰亚胺液体在200℃或更高的温度的气氛中被硬化(cured)，由此形成基板11(图5C)。

接下来，通过真空气相沉积在第二板11b的反向地离开第一板11a侧的表面上形成厚度为400μm的闪烁体层2。闪烁体层2由CsI:Tl制成，并且，通过将CsI和Tl置于熔化锅(坩埚)中并通过加热熔化锅来实施真空气相沉积(图5D)。可通过固定与基板11上的条带状凸部的长度方向垂直地延伸的基板11的至少两个边，减少可能在真空沉积装置中实施的真空气相沉积期间导致的基板11的变形。由此，可以以设计的膜厚形成闪烁体层2。

接下来，由基于烯烃的热熔树脂制成的闪烁体保护层3被形成为覆盖闪烁体层2(图5E)。通过在加热下将闪烁体保护层3的周边部分压接到第二板11b，闪烁体保护层3和第二板11b切实地(positively)相互接合。通过上述的步骤完成闪烁体板。

接下来，通过使用粘接剂5将闪烁体板固定到传感器板4。此时，闪烁体板的基板11沿与条带状凸部的长度方向垂直的方向从其一端到另一端逐渐地与传感器板4接合(图5F)。传感器板4包含基板4b和其中排列许多包含光电转换元件和开关元件的像素的像素区域4a。当使闪烁体板与传感器板4接合时，通过利用闪烁体板的沿与条带状凸部的长度方向垂直的方向延伸的边具有比沿条带状凸部的长度方向延伸的边高的挠曲特性的事实，减少气泡的出现。换句话说，通过使闪烁体板从其一端到另一端与传感器板4逐渐接合，防止在其间的接触区域中产生气泡。因此，可通过利用挠曲特性取决于闪烁体板的边而不同的事实，增大产量。挠曲特性取决于边而不同的闪烁体板不仅可被实现为图2A和图2B所示的闪烁体板，而且可被实现为图4B所示的闪烁体板。换句话说，可通过形成闪烁体板使得第一板11a包含多个没有凸部的区域(所述区域沿与第一板11a的一个边平行的方向相互分隔开)，获得挠曲特性的这种差异。可由此获得图5G所示的放射线成像装置。要注意，在图5D至图5G中，闪烁体层2、闪烁体保护层3和传感器板4在截面中被示出。

虽然已作为例子关于通过对铝板进行压纹来形成第一板11a上的凸部的情况描述了第四实施例，但是，板材料可以是树脂等，并且，可通过注射成型来形成凸部。虽然第二板11b由薄铝板形成，但是，它可由包含树脂和通过气相沉积在树脂上形成的例如铝薄膜的金属薄膜的复合材料制成。使用金属薄膜与使用例如铝箔的铝薄板的情况相比在减小厚度方面是有利的，并由此增大放射线透射率。并且，虽然第一板11a和第二板11b通过使用粘接剂被相互接合，但是，可通过使用诸如压力接合或超声接合的固相接合使它们接合。

第五实施例

图6示出根据本发明的各方面的放射线(X射线)成像装置对于X射线诊断系统(放射线成像系统)的应用例子。由X射线管6050(放射线源)产生的X射线6060通过患者或被检查者6061的胸部6062，并进入包含安装于其处的闪烁体的图像传感器6040(放射线成像装置)。入射的X射线包含关于患者6061的身体内部的信息。闪烁体在X射线入射时发光，并且，发射的光被光电转换以获得电信息。电信息被转换成数字信号，该数字信号通过图像处理器6070(即信号处理单元)经受图像处理，使得可在控制室中的显示器6080(即显示单元)上观察该信息。放射线成像系统至少包含放射线成像装置和用于处理来自放射线成像装置的信号的信号处理单元。

获得的信息可通过例如电话线6090的传送处理单元被传输到远程位置，使得可在安装在例如不同地方处的医生室中的显示器6081(即显示单元)上显示该信息，或者可将该信息存储于例如光盘的记录单元中。因此，远程位置处的医生可基于显示或存储的信息进行诊断。并且，可通过用作记录单元的胶片处理器6100将信息记录于胶片6110(即记录介质)上。作为替代方案，也可通过用作另一记录单元的激光打印机在纸上打印该信息。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。随附的权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (10)

1.一种闪烁体板，包括：

基板，所述基板包含第一板和平坦的第二板，第一板具有被设置有凸凹的表面，第二板以与第一板的凸凹对向的关系被固定到第一板；以及

闪烁体层，所述闪烁体层被设置在第二板的在反向地离开第一板的一侧的表面上，

其中，第一板具有与所述被设置有凸凹的表面相反的平坦表面，第二板被固定到第一板的所述平坦表面。

2.根据权利要求1的闪烁体板，其中，所述基板的第一板由选自金属、陶瓷和树脂之中的至少一种类型的材料制成，并且，所述基板的第二板由选自Al、Ag、Au、Cu、Ni、Cr、Ti、Pt、Fe和Rh之中的一种类型的金属或其合金制成。

3.根据权利要求2的闪烁体板，其中，所述基板的第一板由包含Al的金属制成，并且，第一板和第二板的各自金属部分的总厚度大于或等于0.01μm且小于或等于200μm。

4.根据权利要求1的闪烁体板，其中，所述凸凹具有选自条带、突起物、格子和蜂窝的形状之中的至少一种形状。

5.根据权利要求1的闪烁体板，其中，所述闪烁体层由选自各具有柱状晶体的CsI:Tl、CsI:Na和NaI:Tl之中的材料制成。

6.一种放射线成像装置，包括：

根据权利要求1的闪烁体板；以及

传感器板，所述传感器板具有其中排列各包含光电转换元件的多个像素的像素区域。

7.一种放射线成像系统，包括：

根据权利要求6的放射线成像装置；以及

信号处理单元，所述信号处理单元被配置为处理来自所述放射线成像装置的信号。

8.一种制造闪烁体板的方法，所述方法包括以下步骤：

形成具有被设置有凸凹的表面和与所述表面相反的平坦表面的第一板；

以与第一板的凸凹对向的关系将平坦的第二板固定到第一板的所述平坦表面；以及

在第二板的在反向地离开第一板的一侧的表面上形成闪烁体层。

9.根据权利要求8的制造闪烁体板的方法，其中，通过从压纹、注射成型以及在具有凸凹的模具之上涂敷树脂或金属材料中选择的至少一种方法在第一板上形成凸凹。

10.一种制造放射线成像装置的方法，所述方法包括以下步骤：

将通过根据权利要求8的方法形成的闪烁体板接合到传感器板，所述传感器板具有其中排列各包含光电转换元件的多个像素的像素区域。

Images