CN104115032A - 具有在侧面上的特征的闪烁晶体、包括这样的闪烁晶体的辐射检测装置、以及形成这样的闪烁晶体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够发射闪烁光的闪烁晶体，所述闪烁晶体可以具有主体和沿着闪烁晶体的侧面从主体延伸的特征。特征可以具有不大于闪烁光的波长的2.5倍的尺寸。在实施例中，特征和主体可以具有基本相同的组分，并且在另一实施例中闪烁晶体可以在特征和主体之间无接口。可以通过去除闪烁晶体的部分沿着闪烁晶体的侧面形成特征。特别地，可以通过用研磨材料研磨闪烁晶体的表面形成特征。
Description
技术领域
本公开涉及具有在侧面上的特征的闪烁晶体，包括闪烁晶体的装置、例如辐射检测装置，以及形成闪烁晶体的方法。
背景技术
闪烁晶体可以用于医学成像和用于石油和天然气工业中的测井以及用于环境监测、安全应用和用于核物理分析和应用。特别地，当暴露于某些形式的辐射时闪烁晶体可以发射光子。光子可以传到检测器，所述检测器将被检测光子转换成电脉冲，所述电脉冲然后可以传输到分析设备。辐射检测装置的进一步改进是期望的。
附图说明
实施例通过例子被示出并且不在附图中被限制。
图1包括根据特定实施例的辐射检测装置的图示。
图2包括根据特定实施例的生产具有沿着侧面形成的特征的闪烁晶体的方法的图示。
图3、4和5包括根据特定实施例的闪烁晶体的横截面图的图示。
图6和7包括根据特定实施例的闪烁晶体的俯视图的图示。
熟练技术人员应当领会图中的元件为了简化和清楚而示出并且不必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件放大以帮助改善本发明的实施例的理解。相同附图标记在不同图中的使用指示相似或相同项。
具体实施方式
与附图组合的以下描述被提供以帮助理解本文中公开的教导。以下论述将集中于教导的具体实现方式和实施例。该集中被提供以帮助描述教导并且不应当被理解为对教导的范围或可应用性的限制。
当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的任何其它变型旨在涵盖非排他包括。例如，包括特征的列表的工艺、方法、制品或装置不必仅仅被限制到那些特征，而是可以包括为明确列出的其它特征或这样的工艺、方法、制品或装置固有的其它特征。此外，除非相反地明确说明，“或”表示兼或而不是异或。例如，条件A或B由以下的任何一个满足：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)并且B为真(或存在)，以及A和B都为真(或存在)。
“一”的使用用于描述本文中所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和赋予本公开的实施例的范围的一般意义。该描述应当被理解为包括一个或至少一个并且单数也包括复数，反之亦然，除非明确地它具有另外含义。
除非另外限定，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属的领域中的普通技术人员的通常理解相同的含义。材料、方法和例子仅仅是示例性的并且不旨在限制。在本文中未描述的范围内，关于具体材料和处理行动的许多细节是常规的并且可以在闪烁和辐射检测领域内的教科书和其它资源中找到。
图1包括根据特定实施例的辐射检测装置100的图示。辐射检测装置100可以包括医学成像装置、测井装置或安全检查装置。在实施例中，辐射检测装置100可以包括或者是计算机断层摄影(“CT”)装置、单正电子发射计算机断层摄影(“SPECT”)装置或正电子发射断层摄影(“PET”)装置、例如飞行时间PET装置的部件。
辐射检测装置100可以包括光电传感器101、光学接口103和闪烁装置105。光电传感器101可以是光电二极管、光电倍增管(“PMT”)、硅光电倍增管(“SiPM”)、雪崩光电二极管(“APD”)或包括光电阴极和电子传感器的混合PMT。在实施例中，光学接口103可以包括光耦合材料，例如有机聚合物或另一合适的光耦合材料。例如，光学接口103可以包括硅橡胶、环氧树脂、塑料或它们的任何组合。在另一实施例中，光学接口103包括布置在光电传感器101和闪烁装置105之间的窗口107。窗口107可以经由光耦合材料的第一层109和光耦合材料的第二层111光耦合到光电传感器101和闪烁装置105。在实施例中，窗口107包括石英、蓝宝石或氮氧化铝，例如。尽管光电传感器101、光学接口103和闪烁装置105示出为彼此分离，但是光电传感器101和闪烁装置105均可以适合于耦合到光学接口103，光学接口103布置在光电传感器101和闪烁装置105之间。在其它实施例中，光学接口103可以包括窗口107并且可以包括光耦合材料的一个或多个层，例如第一层109、第二层111或两者。另外，光学接口103可以包括窗口107并且不包括第一层109、第二层111或第一层109和第二层111两者。
闪烁装置105包括基本上由反射体115围绕的闪烁晶体113。在实施例中，闪烁晶体113可以包括NaI(Tl)，CsI(Tl或Na)，LaBr3(Ce)，CeBr3，SrI2(Eu)，LuSiO5(Y和/或Ce)，Cs2LiYCl6(Ce)，或以下类别中的那些闪烁体：卤化碱闪烁体、碱性卤化物闪烁体、镧系卤化物闪烁体或钾冰晶石闪烁体。另外，反射体115可以包括金属箔、聚四氟乙烯(PTFE)或能够反射由闪烁晶体113发射的光的另一合适的材料。反射体115基本上由减震部件117围绕。闪烁晶体113、反射体115和减震部件117容纳在壳体119内。壳体119可以包括接口到远离光电传感器101的闪烁晶体113的端部的稳定机构121，例如弹簧、弹性体、另一合适的稳定机构或它们的任何组合。稳定机构121可以适合于将侧向力、水平力或它们的任何组合施加到闪烁晶体113以稳定闪烁晶体113相对于辐射检测装置100的一个或多个其它特征的位置。在实施例中，辐射检测装置100可以包括比图1中所示的更多或更少的部件。例如，辐射检测装置100可以不包括稳定机构121或者辐射检测装置100可以包括多个稳定机构121，例如多个弹簧。在另一例子中，闪烁晶体113可以部分地由反射体115围绕。
当闪烁晶体113暴露于一种或多种形式的辐射时光电传感器101可以接收由闪烁晶体113发射的闪烁光的光子。当光电传感器101接收来自闪烁装置105的光子时，光电传感器101可以基于从闪烁装置105接收的光子的数量产生电脉冲。光电传感器101可以将电脉冲提供给电耦合到光电传感器101的电子装置123。电脉冲可以由电子装置123进行成形、数字化、分析或它们的任何组合以提供在光电传感器101处接收的光子的计数或其它信息。电子装置123可以包括放大器、前置放大器、鉴别器、模数信号转换器、光子计数器、另一电子部件或它们的任何组合。光电传感器101可以容纳在由能够保护光电传感器101、电子装置123或它们的组合的材料(例如金属、金属合金、其它材料或它们的任何组合)制造的管或外壳内。
在示例性实施例中，光子可以离开邻近光学接口103的闪烁晶体113的侧面125。特征(未在图1中示出并且随后在该说明书中更详细地描述)可以沿着闪烁晶体113的侧面125布置。特征可以从闪烁晶体113的主体延伸。另外，沟槽可以分离沿着侧面125布置的特征。特征和闪烁晶体113的主体可以具有基本上相同的组分，并且闪烁晶体113可以在特征和主体之间基本上无接口。在实施例中，可以通过去除闪烁晶体113的部分形成特征。在特定实施例中，可以经由研磨方法、光刻方法、湿法蚀刻方法、离子束、电子束或液体射流去除闪烁晶体113的部分。在另一实施例中，可以在将闪烁晶体113放置在闪烁装置105中之前去除闪烁晶体113的部分。
在实施例中，沿着闪烁晶体113的侧面125布置的特征可以具有不大于闪烁晶体113的闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸。在特定实施例中，闪烁晶体113的闪烁光的波长可以是闪烁光的波长的波谱的峰值波长。当在本文中使用时闪烁光的波长的波谱的峰值波长表示对应于闪烁光的最大发射的波长。在另一实施例中，闪烁晶体113的闪烁光的波长可以是在波谱的峰值波长的波长范围内的闪烁光的波长的波谱的另一波长。例如，闪烁光的波长可以是在对应于波谱的最大发射的波长的大约47％内、对应于波谱的最大发射的波长的大约39％内或对应于波谱的最大发射的波长的大约26％内。在闪烁光的波长的波谱包括多个峰值的情况下，闪烁光的波长可以表示闪烁光的峰值波长中的任何一个。在特定实施例中，尺寸可以包括长度、宽度、高度或半径。在附加实施例中，特征的一个或多个特征可以不大于闪烁晶体113的闪烁光的波长的大约2.5倍。闪烁晶体113的闪烁光的波长可以在大约250nm到大约600nm的范围内。
在实施例中，光学接口103的光耦合材料可以直接接触沿着侧面125形成的特征。在特定实施例中，特征的基本上所有暴露表面可以与光学接口103的光耦合材料直接接触。例如，特征的顶部和侧面可以与光耦合材料直接接触。在示例性实施例中，特征的顶部可以沿着基本相同的平面定位。另外，光学接口103的光耦合材料可以直接接触闪烁晶体113的主体。为了例示，光耦合材料可以布置在分离沿着侧面125形成的特征的沟槽中。在另一实施例中，光学接口103的光耦合材料可以在光电传感器101和闪烁晶体113之间是基本上无空隙的。
在实施例中，闪烁晶体113可以具有折射系数，并且光学接口103可以具有不同于闪烁晶体113的折射系统的一个或多个折射系数。例如，窗口107、光耦合材料的第一层109、光耦合材料的第二层111或它们的任何组合可以具有不同于闪烁晶体113的折射系数的折射系数。在特定实施例中，光学接口103的一个或多个折射系数可以具有比闪烁晶体113的折射系数低的折射系数。由于闪烁晶体113和光学接口103之间的折射系数的差异，当光子以小于临界角的角撞击侧面125时光子离开闪烁晶体113。当在本说明书中使用时，临界角被定义为这样的入射角，在所述入射角之上发生完全内反射。相对于垂直于闪烁晶体113和光学接口103之间的宏观边界的向量测量入射角。当在本说明书中使用时，当光子的入射角小于临界角时光子离开闪烁晶体113被称为经由透射离开闪烁晶体113。
当特征布置在闪烁晶体113的侧面125上时，光子也可以经由衍射离开闪烁晶体113。因此，在实施例中，由闪烁晶体113产生的光子的第一部分可以经由透射离开闪烁晶体113，并且由闪烁晶体113产生的光子的第二部分可以经由衍射离开闪烁晶体113。与具有不带有特征的基本平坦表面的闪烁晶体相比，当光子经由透射和衍射离开时光子可以以更快的速率离开闪烁晶体113。当光子以更快的速率离开闪烁晶体113时，辐射检测装置100可以允许辐射的更快检测，可能具有更高的信噪比。另外，当光子以更快的速率离开闪烁晶体113时，来自辐射检测装置100的数据可以用于产生图像，与使用具有不带有特征的基本平坦表面的闪烁晶体(其中光子仅仅经由透射离开)产生的图像相比，所述图像更亮并且具有改善的能量分辨率。
此外，当光子经由透射和衍射离开闪烁晶体113时离开闪烁晶体113的光子的总数量可以增加。在实施例中，在没有反射体、例如反射体115的情况下，闪烁光的光子的至少大约22％离开闪烁晶体113，闪烁光的光子的至少大约36％离开闪烁晶体113，或闪烁光的光子的至少大约49％离开闪烁晶体113。在另一实施例中，在没有反射体的情况下，闪烁光的光子的不大于大约45％离开闪烁晶体113，闪烁光的光子的不大于大约41％离开闪烁晶体113，或闪烁光的光子的不大于大约38％离开闪烁晶体113。使用没有反射体的常规闪烁晶体，闪烁光的光子的不大于20％离开闪烁晶体。而且，当反射体115邻近闪烁晶体113的一个或多个附加侧面时，闪烁光的光子的不大于大约92％离开闪烁晶体113，闪烁光的光子的不大于大约93％离开闪烁晶体113，或闪烁光的光子的不大于大约94％离开闪烁晶体113。使用由反射体围绕的常规闪烁晶体，闪烁光的光子的不大于90％离开闪烁晶体。
尽管在图1的辐射检测装置100的背景下描述了具有沿着侧面125布置的特征的闪烁晶体113，但是闪烁晶体113也可以在其它应用中使用的装置、例如激光装置或光学数据存储装置中使用。
图2包括根据特定实施例的生产具有沿着侧面形成的一个或多个特征的闪烁晶体210的方法的图示。形成沿着闪烁晶体的侧面的一个或多个特征可以通过允许光子经由透射和衍射从闪烁晶体201离开而改善光子离开闪烁晶体201的速率、离开闪烁晶体201的光子的数量或两者。闪烁晶体201可以与图1的闪烁晶体113相同或者闪烁晶体201可以不同于闪烁晶体113。
在图2的示例性实施例中，方法包括提供闪烁晶体201和研磨材料203。研磨材料203可以包括金刚石颗粒、氧化铝颗粒、碳化硅颗粒、比闪烁晶体201硬的另一合适材料或它们的任何组合。在特定实施例中，研磨材料203可以包括具有不大于大约1500nm、不大于大约1200nm、不大于大约900nm、不大于大约700nm或不大于大约500nm的尺寸的颗粒。在另一特定实施例中，研磨材料203可以包括具有不小于大约110nm、不小于大约200nm或不小于大约250nm的尺寸的颗粒。在附加实施例中，研磨材料203的颗粒可以以规则图案、例如栅格进行布置。在另一实施例中，研磨材料203的颗粒可以以不规则图案进行布置。
方法200也包括用研磨材料203研磨闪烁晶体201的至少一个表面，例如表面205。尽管图2指示将研磨材料203施加到闪烁晶体201的顶表面205，但是可以将研磨材料203施加到闪烁晶体201的任何表面。可以用手、用机器或两者将研磨材料203施加到闪烁晶体201的表面。在特定实施例中，研磨材料203可以由研磨方法施加到闪烁晶体201的表面。在实施例中，可以像素化闪烁晶体201，并且可以在闪烁晶体201的像素化之前或之后将研磨材料203施加到表面205。
用研磨材料203研磨表面205可以产生沿着闪烁晶体201的侧面布置的特征，例如特征207。在图2的示例性实施例中，特征207形成为使得特征207的顶侧由闪烁晶体201的表面205形成并且沟槽209形成于特征207之间。沟槽209的表面可以由闪烁晶体201的主体211形成。在实施例中，特征207和主体211是整体的并且具有基本相同的组分。另外，在特征207和主体211之间基本上没有接口。
在实施例中，可以通过在特定方向、例如第一方向213上将研磨材料203单次施加到表面205研磨闪烁晶体201。方法200也可以包括在不同于第一方向213的方向上单次施加研磨材料203。例如，方法可以包括在第一方向213上将研磨材料203施加到表面205并且在第二方向215上将研磨材料203施加到表面205。在特定实施例中，第二方向215可以正交于第一方向213。在另一实施例中，方法可以包括在不同方向上将研磨材料203多次施加到表面205。为了例示，方法可以包括在第一方向上将研磨材料203施加到闪烁晶体201的表面205，在从第一方向偏移大约60°的第二方向上将研磨材料203施加到表面205，并且在从第二方向偏移大约60°的第三方向上将研磨材料203施加到表面205。以该方式，方法可以产生布置在闪烁晶体201的表面205上的具有三角形的特征。
在实施例中，在将研磨材料203施加到表面205之前可以劈裂闪烁晶体201。在特定实施例中，可以沿着闪烁晶体201的劈裂平面劈裂闪烁晶体201。闪烁晶体201的劈裂表面可以是基本平面的。在示例性实施例中，表面205可以是闪烁晶体201的劈裂表面。因此，特征207的顶表面可以基本上沿着闪烁晶体201的劈裂平面布置。
图3、4和5包括根据特定实施例的闪烁晶体的横截面图的图示。特别地，图3、4和5包括具有沿着闪烁晶体300的侧面布置的特征301、303和305的闪烁晶体300的相应横截面图。特征301、303和305从闪烁晶体300的主体307延伸。特征301、303和305的每一个具有一个或多个尺寸，例如相应的高度和相应的宽度。在实施例中，宽度可以包括直径。特征301、303和305也可以具有未显示的相应的长度。在实施例中，特征301、303和305中的一个或多个的尺寸可以基本相同。例如，特征301、303和305中的一个或多个的高度、宽度、长度或它们的任何组合可以基本相同。在另一实施例中，特征301、303和305中的一个或多个的尺寸可以不同。在特定实施例中，闪烁晶体300可以是图1的闪烁晶体113、图2的闪烁晶体201或另一闪烁晶体。
在图3的示例性实施例中，特征301、303和305包括相应的高度309和相应的宽度311。在实施例中，特征301、303和305中的一个或多个的高度309和宽度311基本相同。另外，在一个实施例中，特征301、303和305之间的沟槽的深度可以基本相同。在特定实施例中，特征301、303和305之间的沟槽的深度可以与特征301、303和305的一个或多个尺寸、例如特征301、303和305的长度、宽度、高度或它们的任何组合基本相同。
在图4的示例性实施例中，特征301、303和305包括相应的高度313和相应的宽度315。在实施例中，特征301、303和305中的一个或多个的高度313和宽度315可以不同。例如，特征301的高度313不同于特征301的宽度315。在特定实施例中，特征301、303和305的相应的宽度中的一个或多个可以不同。为了例示，特征301的宽度可以不同于特征303的宽度。
在图5的示例性实施例中，特征301、303和305包括相应的高度317和相应的宽度319。另外，在图5的示例性实施例中，特征301、303和305不规则地成形并且特征301、303和305之间的沟槽也不规则地成形。在特定实施例中，特征301、303和305中的一个或多个的高度、宽度、长度、直径或它们的任何组合可以不同。在另一实施例中，特征301、303和305之间的沟槽的深度可以不同于特征301、303和305中的一个或多个的一个或多个尺寸，例如特征301、303和305的长度、宽度、高度或它们的任何组合。
特征301、303和305由空间侧向地围绕。特征301、303和305之间的沟槽可以由围绕特征301、303和305的空间形成。空间可以至少部分地由闪烁晶体300的特征和邻近该特征的一个或多个附加特征之间的相应的距离限定。在实施例中，闪烁晶体300的特征的至少一部分之间的相应的距离可以基本相同。在另一实施例中，闪烁晶体300的特征的至少一部分之间的相应的距离可以不同。在另一实施例中，闪烁晶体300的特征的至少一部分之间的相应的距离可以与闪烁晶体300的特征的一个或多个尺寸基本相同。例如，一些特征之间的相应的距离可以与特征的长度、宽度、高度或它们的任何组合基本相同。
在图3的示例性实施例中，围绕特征301、303和305的相应的空间可以至少部分地由距离321、距离323或两者限定。在该实施例中，距离321和323基本相同。在图4的示例性实施例中，围绕特征301、303和305的相应的空间可以至少部分地由距离325、距离327或两者限定。在该实施例中，距离325和327不同。另外，距离325与特征303的高度313和特征303的宽度315基本相同。尽管在图3中距离321和323基本相同并且在图4中距离325和327不同，但是与特征301、303和305中的一个或多个关联的其它距离可以与距离321、323、325或327相同或不同。例如，在图3和4中，特征303和邻近特征303并且布置在特征303之后或与特征303对角布置的附加特征(未显示)之间的距离可以不同于距离321、323、325或327。在图5的示例性实施例中，围绕特征301、303和305的相应的空间可以至少部分地由距离329、距离331或两者限定。在一个实施例中，距离329和331可以基本相同，而在另一实施例中，距离329和331可以不同。
可以沿着共同平面测量特征301、303和305之间的距离。另外，可以沿着一个或多个相应的共同平面测量特征301、303和305的尺寸，例如长度、宽度或它们的任何组合。此外，特征301、303和305之间的高度可以被测量作为两个平面之间的距离。例如，在图5的示例性实施例中，特征301、303和305的高度可以被测量作为第一平面333和第二平面335之间的距离。另外，在图5的示例性例子中，可以沿着表示特征301、303和305的宽度的平面、例如平面337测量特征301、303和305的宽度，并且可以沿着表示特征301、303和305之间的距离的平面、例如平面339测量特征301、303和305之间的距离。尽管不同平面在图5中被显示以用于测量特征301、303和305的高度；特征301、303和305的宽度，和特征301、303和305之间的距离，但是可以沿着相同平面测量一个或多个尺寸。
在实施例中，特征301、303和305的尺寸可以不大于闪烁晶体300的闪烁光的波长的大约2.5倍。另外，特征301、303和305之间的距离、例如距离321、323、325、327、329和331中的一个或多个可以不大于闪烁晶体300的闪烁光的波长的大约2.5倍。在特定实施例中，特征301、303和305的一个或多个尺寸、特征301、303和305之间的距离或两者可以是闪烁光的波长的大约0.25到0.75倍或闪烁光的波长的大约1.25到1.75倍。在另一实施例中，特征301、303和305的尺寸、特征301、303和305之间的距离或它们的任何组合可以不大于大约1200nm、不大于大约900nm或不大于大约300nm。在附加实施例中，特征301、303和305的尺寸、特征301、303和305之间的距离或它们的任何组合可以为至少大约110nm、至少大约150nm或至少大约200nm。
图6和7包括根据特定实施例的闪烁晶体400和402的俯视图的图示。在图6的示例性实施例中，闪烁晶体400包括沿着闪烁晶体400的侧面布置的多个特征401。特征401为方形并且以规则图案、例如栅格进行布置。与具有不以规则图案进行布置的特征401的闪烁晶体相比，以规则图案布置特征401可以由于衍射而增加在特定时期离开闪烁晶体400的光子的数量。在实施例中，特征401的尺寸、例如高度、宽度、长度或它们的任何组合可以基本相同。在另一实施例中，特征401的尺寸可以不同。另外，特征401之间的间隔可以在特定实施例中相同并且在另一实施例中不同。此外，在实施例中，特征401之间的间隔可以与特征401的一个或多个尺寸基本相同。在特定实施例中，特征401的尺寸、特征401之间的间隔或两者对应于闪烁晶体400的闪烁光的波长。在该实施例中，相对于不具有对应于闪烁晶体的闪烁光的波长的特征、特征之间的间隔或两者的闪烁晶体，由于衍射离开闪烁晶体400的光子的数量可以增加。
在示例性实施例中，可以通过在第一方向403上施加研磨材料并且然后在正交于第一方向403的第二方向405上施加研磨材料而形成闪烁晶体400的特征401的布置。在特定实施例中，研磨材料可以在第一方向403上施加一次并且在第二方向405上施加一次。也可以通过光刻方法、激光烧蚀、液体射流或它们的任何组合形成特征401的布置。
在图7的示例性实施例中，闪烁晶体402包括沿着闪烁晶体402的侧面布置的多个特征407。特征407为三角形并且具有一个或多个角，例如角409。在实施例中，特征407可以是等边三角形。在另一实施例中，特征407可以是等腰三角形。在特定实施例中，特征407的尺寸、例如底边、高度、斜边或它们的任何组合可以基本相同。在附加实施例中，特征407的尺寸可以不同。在示例性实施例中，可以通过在第一方向411上施加研磨材料，然后在第二方向413上施加研磨材料，并且随后在第三方向415上施加研磨材料，从而形成特征407的布置。在实施例中，第一方向411、第二方向413和第三方向415可以彼此偏移60。在另一实施例中，研磨材料可以在第一方向411上施加一次，在第二方向413上施加一次，并且在第三方向415上施加一次。也可以通过光刻方法、激光烧蚀、液体射流或它们的任何组合形成特征407的布置。
尽管图6示出闪烁晶体400具有带有方形的特征并且图7示出闪烁晶体402具有带有三角形的特征，但是本文中所述的闪烁晶体也可以包括具有其它形状的特征。例如，闪烁晶体可以包括沿着侧面布置的、具有矩形、菱形、平行四边形、圆柱形或它们的任何组合的形状的特征。本文中所述的闪烁晶体的特征也可以包括具有不同形状的组合的特征。另外，在图6和7中，当从俯视图观察特征时识别特征的形状，在其它实施例中，当从横截面图、从透视图、从另一视图或它们的任何组合观察特征时可以识别闪烁晶体的特征的形状。在实施例中，特征的形状和布置可以至少部分地取决于研磨材料施加到闪烁晶体的表面的方向、沿着闪烁晶体的表面在不同方向上施加研磨材料的次数或它们的任何组合。在附加实施例中，特征的形状和布置可以至少部分地取决于研磨材料的颗粒的布置、研磨材料的颗粒的形状或它们的任何组合。例如，具有以不规则图案布置的颗粒的研磨材料可以以不规则图案在闪烁晶体的侧面上产生特征，而在另一实施例中，具有以规则图案布置的颗粒的研磨材料可以以规则图案在闪烁晶体的侧面上产生特征。在另一实施例中，具有带有圆锥形的颗粒的研磨材料可以产生具有基本圆化的顶侧的特征，而具有带有立方形的颗粒的研磨材料可以产生具有基本平坦的顶表面的特征。
在另一实施例中，具有沿着侧面形成的特征的闪烁晶体可以在闪烁晶体的像素化阵列中使用。例如，闪烁晶体113、201、300、400和402中的一个或多个均可以是辐射检测装置的多个闪烁像素中的一个闪烁像素。因此，在特定实施例中，闪烁体阵列的像素可以包括沿着相应的像素的特定侧面形成的特征，其中特征从像素的主体延伸。另外，特征可以具有与像素的主体基本相同的组分并且像素可以在像素的特征和主体之间基本没有接口。在另一实施例中，像素的特征可以具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸。在又一实施例中，多个闪烁像素可以由闪烁晶体113、201、300、400和402中的一个或多个形成。
实施例可以根据如下面列出的任意一项或多项。
项1.一种能够发射闪烁光的闪烁晶体，其包括：
主体；
特征，所述特征沿着所述闪烁晶体的侧面从所述主体延伸，
其中：
所述特征具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸；
所述特征和所述主体具有基本相同的组分；并且
所述闪烁晶体在所述特征和所述主体之间无接口。
项2.一种辐射检测装置，其包括：
能够发射闪烁光的闪烁晶体，所述闪烁晶体包括：
主体；
特征，所述特征沿着所述闪烁晶体的侧面从所述主体延伸，
其中：
所述特征具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸；
所述特征和所述主体具有基本相同的组分；并且
所述闪烁晶体在所述特征和所述主体之间无接口；以及
光电传感器，所述光电传感器接收来自所述闪烁晶体的闪烁光。
项3.根据项2所述的辐射检测装置，其还包括光耦合材料，所述光耦合材料布置在所述闪烁晶体的所述侧面和所述光电传感器之间。
项4.根据项3所述的辐射检测装置，其中所述光耦合材料直接接触所述特征和所述主体。
项5.根据项4所述的辐射检测装置，其中所述光耦合材料在所述光电传感器和所述闪烁晶体之间基本没有空隙。
项6.根据项4所述的辐射检测装置，其中所述特征的基本所有暴露表面与所述光耦合材料直接接触。
项7.根据项3所述的辐射检测装置，其中所述光耦合材料包括有机聚合物。
项8.根据项7所述的辐射检测装置，其中所述有机聚合物包括硅橡胶、环氧树脂或它们的任何组合。
项9.根据项3所述的辐射检测装置，其还包括窗口，所述窗口布置在所述光耦合材料和所述光电传感器之间。
项10.根据项9所述的辐射检测装置，其中所述窗口包括石英或蓝宝石。
项11.根据项2至10中任一项所述的辐射检测装置，其中所述光电传感器包括光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增管、雪崩光电二极管、混合光电倍增管或它们的任何组合。
项12.根据项2至11中任一项所述的辐射检测装置，其还包括反射体，所述反射体沿着所述闪烁晶体的不同侧面布置。
项13.根据项2至12中任一项所述的辐射检测装置，其中所述闪烁晶体的所述侧面面对所述光电传感器。
项14.根据项2至13中任一项所述的辐射检测装置，其中所述辐射检测装置包括医学成像装置、测井装置或安全检查装置。
项15.根据项2至14中任一项所述的辐射检测装置，其中所述闪烁晶体是多个闪烁像素中的一个闪烁像素。
项16.根据项15所述的辐射检测装置，其中所述多个闪烁像素中的至少一个附加闪烁像素具有相应的主体和相应的特征，所述相应的特征沿着所述附加闪烁像素的侧面从所述相应的主体延伸，其中：
所述相应的特征具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸；
所述相应的特征和所述相应的主体具有基本相同的组分；并且
所述附加闪烁像素在所述相应的特征和所述相应的主体之间无接口。
项17.根据项2至14中任一项所述的闪烁晶体或辐射检测装置，其中所述闪烁晶体包括多个闪烁像素。
项18.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体或辐射检测装置，其中通过去除所述闪烁晶体的所述主体的部分沿着所述闪烁晶体的所述侧面形成所述特征。
项19.一种方法，其包括：
沿着闪烁晶体的侧面去除所述闪烁晶体的部分以形成特征，所述特征从所述闪烁晶体的主体延伸并且沿着所述闪烁晶体的所述侧面布置，其中所述特征具有不大于所述闪烁晶体的闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸。
项20.根据项19所述的方法，其中经由研磨方法、光刻、离子束、电子束、液体射流或它们的任何组合去除所述闪烁晶体的部分。
项21.根据项1至20中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述闪烁晶体还包括附加特征，所述附加特征沿着所述闪烁晶体的所述侧面从所述主体延伸。
项22.根据项21所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中以图案布置所述特征和所述附加特征。
项23.根据项22所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述图案是规则图案。
项24.根据项23所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述规则图案是栅格。
项25.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中从俯视图，所述特征具有包括方形、菱形、平行四边形、三角形、圆柱形或它们的任何组合的形状。
项26.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述尺寸包括长度、宽度、高度、半径、直径或它们的任何组合。
项27.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的高度不大于大约1500nm、不大于大约1200nm、不大于大约900nm、不大于大约700nm或不大于大约300nm。
项28.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的高度不小于大约110nm、不小于大约150nm或不小于大约200nm。
项29.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述尺寸是闪烁光的波长的大约0.25到0.75倍或闪烁光的波长的大约1.25到1.75倍。
项30.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中闪烁光的波长在大约250nm到大约600nm的范围内。
项31.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中在没有邻近所述闪烁晶体的多个附加侧面的反射体的情况下闪烁光的光子的不大于大约45％离开所述闪烁晶体。
项32.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中在没有邻近所述闪烁晶体的多个附加侧面的反射体的情况下闪烁光的光子的不小于大约22％离开所述闪烁晶体。
项33.根据项1至30中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中当所述闪烁晶体的一个或多个附加侧面邻近反射体时闪烁光的光子的大于大约92％离开所述闪烁晶体。
项34.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征由空间侧向地围绕。
项35.根据项34所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述空间至少部分地由所述特征的表面和邻近所述特征的所述闪烁晶体的一个或多个附加特征的每一个的表面之间的相应的距离限定。
项36.根据项35所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述相应的距离不大于所述闪烁晶体的闪烁光的波长的大约2.5倍。
项37.根据项35或36所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述相应的距离与所述特征的尺寸基本相同。
项38.根据项35所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的表面和所述一个或多个附加特征的每一个的表面之间的所述相应的距离基本相同。
项39.根据项35所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的表面和所述一个或多个附加特征的每一个的表面之间的所述相应的距离不同。
项40.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征和所述主体是整体的。
项41.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的顶表面和沿着所述闪烁晶体的所述侧面的多个附加特征的顶表面基本沿着所述闪烁晶体的劈裂平面布置。
项42.一种方法，其包括：
经由将研磨材料单次施加到闪烁晶体的至少一个表面研磨所述闪烁晶体。
项43.根据项42所述的方法，其中所述研磨材料包括金刚石颗粒、氧化铝颗粒、碳化硅颗粒或它们的任何组合。
项44.根据项42或43所述的方法，其中所述研磨材料包括具有不大于大约900nm、不大于大约700nm或不大于大约500nm的尺寸的颗粒。
项45.根据项42至44中任一项所述的方法，其中所述研磨材料包括具有不小于大约110nm、不小于大约200nm或不小于大约250nm的尺寸的颗粒。
项46.根据项42至45中任一项所述的方法，其中所述单次施加所述研磨材料是第一次施加所述研磨材料，并且所述方法还包括经由在不同于所述第一次施加的方向的方向上第二次施加所述研磨材料研磨所述闪烁晶体。
项47.根据项46所述的方法，其中所述第二次施加所述研磨材料在大致正交于所述第一次施加的方向的方向上。
项48.根据项46所述的方法，其中所述单次施加所述研磨材料是第一次施加所述研磨材料，并且所述方法还包括：
经由在从所述第一次施加的方向偏移大约60度的方向上第二次施加所述研磨材料研磨所述闪烁晶体；并且
经由在从所述第二次施加的方向偏移大约60度的方向上第三次施加所述研磨材料研磨所述闪烁晶体。
项49.根据项42至48中任一项所述的方法，其中用手、用机器或两者将所述研磨材料施加到所述闪烁晶体。
项50.根据项42至49中任一项所述的方法，其中通过研磨方法研磨所述闪烁晶体。
项51.根据项42至50中任一项所述的方法，其中沿着劈裂平面劈裂所述闪烁晶体。
项52.根据项51所述的方法，其中所述闪烁晶体的劈裂表面是基本平面的。
项53.根据项51或52所述的方法，其中在研磨所述闪烁晶体之前劈裂所述闪烁晶体。
项54.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中闪烁光的光子的第一部分由于衍射离开所述闪烁晶体并且闪烁光的光子的第二部分由于透射离开所述闪烁晶体。
项55.根据前述项中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述闪烁晶体包括NaI(Tl)，CsI(Tl或Na)，LaBr3(Ce)，CeBr3，SrI2(Eu)，LuSiO5(Y和/或Ce)，Cs2LiYCl6(Ce)，或以下类别中的那些闪烁体：卤化碱闪烁体、碱性卤化物闪烁体、镧系卤化物闪烁体或钾冰晶石闪烁体。
项56.一种正电子发射断层摄影装置，其包括根据项2至18中任一项所述的辐射检测装置。
项57.一种激光装置，其包括通过根据项1或19至55中任一项所述的方法制造的闪烁晶体或根据项1或19至55中任一项所述的闪烁晶体。
项58.一种光学数据存储装置，其包括通过根据项1或19至55中任一项所述的方法制造的闪烁晶体或根据项1或19至55中任一项所述的闪烁晶体。
应当注意并不需要上面在一般描述或例子中所述的所有活动，可以不需要特定活动的一部分，并且除了所述的活动以外可以执行一个或多个另外的活动。更进一步地，列出活动的顺序不必是执行它们的顺序。
为了清楚在独立实施例的背景下描述的某些特征也可以在单实施例中组合地被提供。相反地，为了简洁在单实施例的背景下描述的各种特征也可以独立地或以任何子组合被提供。此外，提及用范围描述的值包括范围内的每一个值。
上面关于特定实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案和可以导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何(一个或多个)特征不应当被理解为任何或所有权利要求的关键的、需要的或必要的特征。
本文中所述的实施例的说明书和图示旨在提供各实施例的结构的一般理解。说明书和图示不旨在用作使用本文中所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面描述。独立实施例也可以在单实施例中组合地被提供，并且相反地，为了简洁在单实施例的背景下描述的各种特征也可以独立地或以任何子组合被提供。此外，提及用范围描述的值包括范围内的每一个值。熟练技术人员仅仅在阅读该说明书之后可以显而易见许多其它实施例。其它实施例可以被使用并且从本公开导出，使得可以进行结构替代、逻辑替代或另一变化而不脱离本公开的范围。因此，本公开应当被认为是示例性的而不是限制性的。
Claims (58)
1.一种能够发射闪烁光的闪烁晶体，其包括：
主体；
特征，所述特征沿着所述闪烁晶体的侧面从所述主体延伸，其中：
所述特征具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸；
所述特征和所述主体具有基本相同的组分；并且
所述闪烁晶体在所述特征和所述主体之间无接口。
2.一种辐射检测装置，其包括：
能够发射闪烁光的闪烁晶体，所述闪烁晶体包括：
主体；
特征，所述特征沿着所述闪烁晶体的侧面从所述主体延伸，其中：
所述特征具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸；
所述特征和所述主体具有基本相同的组分；并且
所述闪烁晶体在所述特征和所述主体之间无接口；以及
光电传感器，所述光电传感器接收来自所述闪烁晶体的闪烁光。
3.根据权利要求2所述的辐射检测装置，其还包括光耦合材料，所述光耦合材料布置在所述闪烁晶体的所述侧面和所述光电传感器之间。
4.根据权利要求3所述的辐射检测装置，其中所述光耦合材料直接接触所述特征和所述主体。
5.根据权利要求4所述的辐射检测装置，其中所述光耦合材料在所述光电传感器和所述闪烁晶体之间基本没有空隙。
6.根据权利要求4所述的辐射检测装置，其中所述特征的基本所有暴露表面与所述光耦合材料直接接触。
7.根据权利要求3所述的辐射检测装置，其中所述光耦合材料包括有机聚合物。
8.根据权利要求7所述的辐射检测装置，其中所述有机聚合物包括硅橡胶、环氧树脂或它们的任何组合。
9.根据权利要求3所述的辐射检测装置，其还包括窗口，所述窗口布置在所述光耦合材料和所述光电传感器之间。
10.根据权利要求9所述的辐射检测装置，其中所述窗口包括石英、蓝宝石或氮氧化铝。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的辐射检测装置，其中所述光电传感器包括光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增管、雪崩光电二极管、混合光电倍增管或它们的任何组合。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的辐射检测装置，其还包括反射体，所述反射体沿着所述闪烁晶体的不同侧面布置。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的辐射检测装置，其中所述闪烁晶体的所述侧面面对所述光电传感器。
14.根据权利要求2至13中任一项所述的辐射检测装置，其中所述辐射检测装置包括医学成像装置、测井装置或安全检查装置。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的辐射检测装置，其中所述闪烁晶体是多个闪烁像素中的一个闪烁像素。
16.根据权利要求15所述的辐射检测装置，其中所述多个闪烁像素中的至少一个附加闪烁像素具有相应的主体和相应的特征，所述相应的特征沿着所述附加闪烁像素的侧面从所述相应的主体延伸，其中：
所述相应的特征具有不大于闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸；
所述相应的特征和所述相应的主体具有基本相同的组分；并且
所述附加闪烁像素在所述相应的特征和所述相应的主体之间无接口。
17.根据权利要求2至14中任一项所述的闪烁晶体或辐射检测装置，其中所述闪烁晶体包括多个闪烁像素。
18.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体或辐射检测装置，其中通过去除所述闪烁晶体的所述主体的部分沿着所述闪烁晶体的所述侧面形成所述特征。
19.一种方法，其包括：
沿着闪烁晶体的侧面去除所述闪烁晶体的部分以形成特征，所述特征从所述闪烁晶体的主体延伸并且沿着所述闪烁晶体的所述侧面布置，其中所述特征具有不大于所述闪烁晶体的闪烁光的波长的大约2.5倍的尺寸。
20.根据权利要求19所述的方法，其中经由研磨方法、光刻、离子束、电子束、液体射流或它们的任何组合去除所述闪烁晶体的部分。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述闪烁晶体还包括附加特征，所述附加特征沿着所述闪烁晶体的所述侧面从所述主体延伸。
22.根据权利要求21所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中以图案布置所述特征和所述附加特征。
23.根据权利要求22所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述图案是规则图案。
24.根据权利要求23所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述规则图案是栅格。
25.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中从俯视图，所述特征具有包括方形、菱形、平行四边形、三角形、圆柱形或它们的任何组合的形状。
26.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述尺寸包括长度、宽度、高度、半径、直径或它们的任何组合。
27.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的高度不大于大约1500nm、不大于大约1200nm、不大于大约900nm、不大于大约700nm或不大于大约300nm。
28.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的高度不小于大约110nm、不小于大约150nm或不小于大约200nm。
29.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述尺寸是闪烁光的波长的大约0.25到0.75倍或闪烁光的波长的大约1.25到1.75倍。
30.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中闪烁光的波长在大约250nm到大约600nm的范围内。
31.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中在没有邻近所述闪烁晶体的多个附加侧面的反射体的情况下闪烁光的光子的不大于大约45％离开所述闪烁晶体。
32.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中在没有邻近所述闪烁晶体的多个附加侧面的反射体的情况下闪烁光的光子的不小于大约22％离开所述闪烁晶体。
33.根据权利要求1至30中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中当所述闪烁晶体的一个或多个附加侧面邻近反射体时闪烁光的光子的大于大约92％离开所述闪烁晶体。
34.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征由空间侧向地围绕。
35.根据权利要求34所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述空间至少部分地由所述特征的表面和邻近所述特征的所述闪烁晶体的一个或多个附加特征的每一个的表面之间的相应的距离限定。
36.根据权利要求35所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述相应的距离不大于所述闪烁晶体的闪烁光的波长的大约2.5倍。
37.根据权利要求35或36所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述相应的距离与所述特征的尺寸基本相同。
38.根据权利要求35所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的表面和所述一个或多个附加特征的每一个的表面之间的所述相应的距离基本相同。
39.根据权利要求35所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的表面和所述一个或多个附加特征的每一个的表面之间的所述相应的距离不同。
40.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征和所述主体是整体的。
41.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述特征的顶表面和沿着所述闪烁晶体的所述侧面的多个附加特征的顶表面基本沿着所述闪烁晶体的劈裂平面布置。
42.一种方法，其包括：
经由将研磨材料单次施加到闪烁晶体的至少一个表面研磨所述闪烁晶体。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述研磨材料包括金刚石颗粒、氧化铝颗粒、碳化硅颗粒或它们的任何组合。
44.根据权利要求42或43所述的方法，其中所述研磨材料包括具有不大于大约900nm、不大于大约700nm或不大于大约500nm的尺寸的颗粒。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的方法，其中所述研磨材料包括具有不小于大约110nm、不小于大约200nm或不小于大约250nm的尺寸的颗粒。
46.根据权利要求42至45中任一项所述的方法，其中所述单次施加所述研磨材料是第一次施加所述研磨材料，并且所述方法还包括经由在不同于所述第一次施加的方向的方向上第二次施加所述研磨材料研磨所述闪烁晶体。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述第二次施加所述研磨材料在大致正交于所述第一次施加的方向的方向上。
48.根据权利要求46所述的方法，其中所述单次施加所述研磨材料是第一次施加所述研磨材料，并且所述方法还包括：
经由在从所述第一次施加的方向偏移大约60度的方向上第二次施加所述研磨材料研磨所述闪烁晶体；并且
经由在从所述第二次施加的方向偏移大约60度的方向上第三次施加所述研磨材料研磨所述闪烁晶体。
49.根据权利要求42至48中任一项所述的方法，其中用手、用机器或两者将所述研磨材料施加到所述闪烁晶体。
50.根据权利要求42至49中任一项所述的方法，其中通过研磨方法研磨所述闪烁晶体。
51.根据权利要求42至50中任一项所述的方法，其中沿着劈裂平面劈裂所述闪烁晶体。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述闪烁晶体的劈裂表面是基本平面的。
53.根据权利要求51或52所述的方法，其中在研磨所述闪烁晶体之前劈裂所述闪烁晶体。
54.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中闪烁光的光子的第一部分由于衍射离开所述闪烁晶体并且闪烁光的光子的第二部分由于透射离开所述闪烁晶体。
55.根据前述权利要求中任一项所述的闪烁晶体、辐射检测装置或方法，其中所述闪烁晶体包括NaI(Tl)，CsI(Tl或Na)，LaBr3(Ce)，CeBr3，SrI2(Eu)，LuSiO5(Y和/或Ce)，Cs2LiYCl6(Ce)，或以下类别中的那些闪烁体：卤化碱闪烁体、碱性卤化物闪烁体、镧系卤化物闪烁体或钾冰晶石闪烁体。
56.一种正电子发射断层摄影装置，其包括根据权利要求2至18中任一项所述的辐射检测装置。
57.一种激光装置，其包括通过根据权利要求1或19至55中任一项所述的方法制造的闪烁晶体或根据权利要求1或19至55中任一项所述的闪烁晶体。
58.一种光学数据存储装置，其包括通过根据权利要求1或19至55中任一项所述的方法制造的闪烁晶体或根据权利要求1或19至55中任一项所述的闪烁晶体。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |