CN105372693A - 一种晶体和光导的合成方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种晶体和光导的合成方法和模具，其中，所述方法包括：将晶体单元嵌入第一模具的孔阵列内，并使所述晶体单元的底部与所述孔阵列的底部齐平，其中，所述孔阵列的孔的内壁横截面尺寸与所述晶体单元的横截面尺寸相同，所述孔的孔壁的高度与对应的预设光导缝隙深度和晶体单元的长度之和相同；向所述第一模具内灌入液态的、具有粘性的光导材料，待所述液态的光导材料固化后，拆卸所述第一模具，以得到所述晶体单元与光导的合成块。本发明实现了提高晶体阵列加工精度的目的，从而提高了核探测器的性能。

Description

一种晶体和光导的合成方法及模具

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种晶体和光导的合成方法及模具。

背景技术

核医学设备是目前医学上常用的检测设备，例如，单电子发射计算机断层(SPECT)设备、正电子发射计算机断层(PET)设备等。核医学设备能够将含有放射性核素的药物在体内的分布形成图像，该图像可以反映人体代谢、组织功能和结构形态。

在核医学设备中，最为核心的部件为核探测器，该部件用于检测引入病患体内的放射性核素所发出的射线(例如γ射线)。常用的核医学设备探测器包括闪烁晶体阵列(以下简称晶体阵列)和光电检测器。其中，所述晶体阵列检测病患体内释放出的光子(例如γ光子)并将其转换成可见光，所述光电检测器用于将可见光转换成电信号，所述电信号用于计算被射线的光子撞击到的晶体单元所在的位置，以便形成位置散点图，形成被照射的人体的图像。

一般情况下，所述晶体阵列包括若干个晶体单元和光导，核探测器的空间分辨率、灵敏度等性能取决于所述晶体阵列的加工封装精度。参见图1(a)至图1(d)，现有技术在光导上刻深度不同的槽，以形成各个横截面为矩形的光导单元2，然后将晶体单元1通过粘合剂一一粘接在光导单元2上，所述晶体单元1的横截面和所述光导单元2的横截面的形状及尺寸均相同。最后在所述晶体单元1和所述光导的表面涂上一层反光层，以防止可见光在传输过程发生泄漏。

现有技术的晶体单元和光导单元在粘接过程中容易发生错位，即很难将晶体单元和光导单元做到完全对准不偏离粘接，从而导致光在晶体单元和光导单元之间传输的过程中发生光损耗，影响晶体阵列的加工精度，进而影响核探测器的性能。另外，所述光导单元是通过在一整块光导上刻槽形成，因此加工精度很难保证。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种晶体和光导的合成方法及模具，实现了提高晶体阵列加工精度的目的，从而提高了核探测器的性能。

本发明提供了一种晶体和光导的合成方法，所述方法包括：

将晶体单元嵌入第一模具的孔阵列内，并使所述晶体单元的底部与所述孔阵列的底部齐平，其中，所述孔阵列的孔的内壁横截面尺寸与所述晶体单元的横截面尺寸相同，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度；

向所述第一模具内灌入液态的、具有粘性的光导材料，待所述液态的光导材料固化后，拆卸所述第一模具，以得到所述晶体单元与光导的合成块。

优选的，在所述拆卸所述第一模具之后，所述方法还包括：

将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块，所述合成块的底部为与光电探测器接触的一面。

优选的，所述将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块包括：

将所述合成块倒置放入第二模具，所述第二模具的深度不小于所述合成块的高度；

向所述第二模具中灌入液态的反光材料，待所述反光材料固化后，拆卸所述第二模具，以得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块。

优选的，所述将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块包括：

从所述液态的反光材料中，取出部分浸入并粘有所述反光材料的合成块，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块。

优选的，所述光导材料为聚氨酯树脂、环氧树脂、聚苯乙烯其中的一种。

优选的，所述反光材料为二氧化钛、硫酸钡、三氧化二铝、氧化镁其中的一种与胶水的混合物。

优选的，所述第一模具和/或所述第二模具由金属、塑料、硅胶、乳胶其中一种制成。

优选的，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度包括：

所述孔的孔壁的高度与对应的预设光导缝隙深度和晶体单元的长度之和相同。

本发明还提供了一种晶体和光导的合成模具，所述模具包括孔阵列，所述孔阵列的孔的内壁横截面尺寸与晶体单元的横截面尺寸相同，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度，所述孔阵列的底部齐平。

优选的，所述模具由金属、塑料、硅胶、乳胶其中一种制成。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

本发明将晶体单元嵌入第一模具的孔阵列内，并使所述晶体单元的底部与所述孔阵列的底部齐平，向所述第一模具内灌入液态的、具有粘性的光导材料，待所述液态的光导材料固化后，拆卸所述第一模具，以得到所述晶体单元与光导的合成块。由于所述第一模具的孔自动将所述晶体单元和光导对准，不会发生偏移，因此提高了晶体阵列的加工精度，从而提升了核探测器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中晶体单元和光导粘接合成的示意图；

图2为晶体阵列的工作原理示意图；

图3为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例的流程图；

图4为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中第一模具的俯视图；

图5为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中晶体单元嵌入第一模具的孔阵列的纵剖面示意图；

图6为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中第一模具的立体示意图；

图7为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中第一模具中注入所述光导材料的示意图；

图8为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中合成块的示意图；

图9为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中合成块倒置放入第二模具的示意图；

图10为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中反光材料灌入所述第二模具后的示意图；

图11为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中具有凹槽的第二模具的示意图；

图12为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例中合成块嵌入具有凹槽的第二模具中的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在介绍晶体和光导的合成方法之前，首先介绍一下晶体阵列的工作原理。晶体阵列一般包括光导和多个晶体单元。当病患体内释放出的光子打到晶体单元上，晶体单元将所述光子转换为可见光后传输给由光导单元组成的光导，通过光导单元的分光作用，使得与光导连接的光电检测器检测到来自不同光导单元的可见光的能量，从而可以判断被光子击中的晶体单元的位置。

例如参见图2，光子1击中第一个晶体单元，所述第一个晶体单元将光子1转化为可见光后，可见光在所述第一个晶体单元内经过折射、反射，进入第一个光导单元。所述第一个光导单元由于刻槽很深，近乎达到光导底部，因此光导单元几乎全部被反光材料(图2中用长短不一的小细线表示)包裹，可见光几乎可以全部被光电探测器A探测到。光子2击中第六个晶体单元(从左起)，所述第六个晶体单元将光子2转化为可见光后，可见光在第六个晶体单元内经过折射、反射后进入第六个光导单元(从左起)，由于所述第六个光导单元刻槽很浅，只有一小部分覆盖有反光材料，因此会有部分可见光会传播到临近的光导单元(例如第四、五、七、八个光导单元)，光电探测器A会接收来自第四、五个光导单元全部输出的可见光以及第六个光导单元输出的部分可见光，光电探测器B接收来自第七、八个光导单元输出的全部可见光以及第六个光导单元输出的部分可见光。

假设当晶体单元以100％输出光能时，光电探测器输出的能量为500keV。那么第一个晶体单元输出的光能经过第一个光导单元全部被光电探测器A接收到，因此若光电探测器A输出的能量为500keV，那么就可以确定光子击中的是第一个晶体单元。假设第六个晶体单元输出的光能经过第六个光导单元以及周围的光导单元后，有55％的光能被光电探测器A接收，其余45％的光能被光电探测器B接收，因此，若所述光电探测器A输出的能量为275keV(500keV×55％)，或者所述光电探测器B输出的能量为225keV(500keV×45％)，那么可以确定光子击中的是第六个晶体单元。

综上所述，正是由于光电探测器对应的各个光导单元覆盖有不同量的反光材料，因此当光子打到不同的晶体单元，由于光导单元的分光作用使得光电探测器探测到的可见光的能量不同，根据光电探测器输出的能量就可以计算得到光子打到的晶体单元的位置。

从上述晶体阵列的工作原理可以看出，要想准确的获取光电探测器输出的能量，可见光在晶体单元和光导单元中传输的过程中应当尽可能的减少光损耗。在现有技术中，成形的晶体单元和光导单元以粘接的方式合成在一起，在粘接的过程中，晶体单元和光导单元容易发生错位，很难做到完全对准，因此可见光可能会在错位的地方溢出，发生光损耗，导致晶体阵列的加工精度较低，影响了光电探测器接收光能的准确性，进而影响核探测器的性能。由于晶体阵列往往包含很多个晶体单元，每个晶体单元都与光导单元进行粘接，加工起来非常繁琐。

为了克服该技术问题，本发明提供了一种晶体和光导的合成方法。参见图3，该图为本发明提供的一种晶体和光导的合成方法实施例的流程图。

本实施例提供的晶体和光导的合成方法包括如下步骤：

步骤S101：将晶体单元嵌入第一模具的孔阵列内，并使所述晶体单元的底部与所述孔阵列的底部齐平。

在本实施例中，采用第一模具对晶体单元和光导进行合成。所述第一模具具有孔阵列，所述孔阵列的底部齐平。所述孔阵列的孔的内壁横截面尺寸与所述晶体单元的横截面尺寸相同，以使所述晶体单元嵌入所述孔内后，晶体单元与孔的内壁之间没有缝隙。参见图4，该图为所述第一模具的俯视图，所述晶体单元的横截面为正方形，因此所述第一模具的孔的内壁横截面也为正方形，而且所述孔的内壁宽度与所述晶体单元的宽度相同。当然，在实际应用中，所述晶体单元的横截面还可以是长方形等形状，本发明不做具体限定。

所述孔阵列中相邻孔之间的孔壁的厚度要符合晶体阵列相邻晶体单元之间缝隙的要求。

参见图5，该图为所述晶体单元嵌入所述第一模具的孔阵列的纵剖面示意图。一个晶体单元嵌入一个孔，在所述晶体单元嵌入到所述孔阵列后，要保证所述晶体单元与所述孔阵列的底部齐平。所述第一模具的材料可以是金属，例如铁、铜、铝等，也可以是非金属，例如塑料、硅胶、乳胶、玻璃、陶瓷等，本发明不做具体限定。

步骤S102：向所述第一模具内灌入液态的、具有粘性的光导材料，待所述液态的光导材料固化后，拆卸所述第一模具，以得到所述晶体单元与光导的合成块。

在将所述晶体单元嵌入所述第一模具的孔阵列后，向所述第一模具内灌入液态的、具有粘性的光导材料。待所述光导材料固化后，所述光导和所述晶体单元合成在一起。由于所述孔具有孔壁，因此可以使得晶体单元和光导精准的粘接在一起，不会发生错位，提高了晶体阵列的加工精度，提升了光电探测器接收光能的准确性，进而优化了核探测器的性能。

为了可以使光导材料固化后实现分光，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度。具体的，孔的孔壁的高度与对应的预设光导缝隙深度和晶体单元的长度之和，即孔壁的高度有多高，固化后光导和晶体单元的缝隙深度就有多深。参见图6，该图为所述第一模具的立体示意图，从该图中可以看出，所述第一模具的孔阵列的孔壁呈四周高、中间低的布局。当然，这种布局并不构成对本发明的限定，本领域技术人员可以根据实际情况自行设计。参见图7，该图为所述第一模具中注入所述光导材料的示意图。所述光导材料可以是流动性较好、透明度较高、粘性较好的聚氨酯树脂、环氧树脂、聚苯乙烯等，本发明不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际产品要求选择流动率、折射率、透光率等满足要求的光导材料。

待所述液态的光导材料固化后，拆卸所述第一模具，由于所述光导材料具有粘性，因此可以得到所述晶体单元与光导的合成块。参见图8，该图为晶体单元与光导的合成块的示意图，由于所述晶体单元和光导通过所述第一模具合成，所述第一模具的孔自动将所述晶体单元和光导对准，不会发生偏移，因此提高了晶体阵列的加工精度，从而提升了核探测器的性能。

在实际应用中，为了防止可见光从晶体单元和光导泄漏，应当在晶体单元和光导的周围覆盖反光材料。具体的，将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块，所述合成块的底部为与光电探测器接触的一面。

在一种可能实现的方式中，参见图9，可以将所述合成块倒置放入第二模具，所述合成块倒置后，所述晶体单元和光导的缝隙的开口朝上。并且，所述第二模具的内壁与所述合成块之间留有缝隙，所述第二模具的深度不小于所述合成块的高度。向所述第二模具中灌入液态的反光材料，待所述反光材料固化后，拆卸所述第二模具，以得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块。

参见图10，该图为所述反光材料灌入所述第二模具后的示意图，从该图可以看出，所述晶体单元之间和光导缝隙，以及所述合成块与所述第二模具内壁之间的缝隙填充了所述反光材料。所述第二模具的材料可以是金属，例如铁、铜、铝等，也可以是非金属，例如塑料、硅胶、乳胶、玻璃、陶瓷等，本发明不做具体限定。

为了实现覆盖在每个晶体单元的反光材料的厚度均相同的目的，在实际应用中，可以在所述第二模具底部中央设置一个凹槽，参见图11和图12，当所述合成块嵌入该凹槽中后，所述合成块与所述第二模具的内壁之间的缝隙的宽度h与所述晶体单元之间的间隔宽度相同。但是，在向所述第二模具灌入液态的反光材料，且所述反光材料固化后，所述合成块与槽接触的地方是没有覆盖反光材料的，在实际应用中，可以采用涂刷、喷涂等方式将这些因与槽接触而没有覆盖反光材料的部分覆盖上反光材料，以保证所述合成块在工作的时候不漏光，也不被外界的光干扰。

为了实现合成块与所述第二模具的内壁之间的缝隙的宽度与所述晶体单元之间的间隔宽度相同的目的，除了在第二模具的底部中央设置凹槽这种方式，还可以在所述第二模具的四个内壁上分别设置有凸起，所述凸起的高度和所述晶体单元之间的间隔宽度相同，或者还可以采用其他本领域技术人员有能力想到的方式，本发明在此不进行限定。

此外，本发明不对覆盖在所述晶体单元周围的反光材料的厚度进行限定，以可以实现反射晶体单元中传播的光和阻挡外界的光进入晶体单元为准。

在另外一种可能实现的方式中，可以从所述液态的反光材料中，取出部分浸入并粘有所述反光材料的合成块，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块。

在实际应用中，还可以将所述合成块完全浸入所述液态的反光材料中，当取出所述合成块，并待所述反光材料固化后，可以将所述合成块底部的反光材料用打磨等方式除掉。

此外，当所述合成块从液态的反光材料中取出并固化后，所述反光材料层的厚度可能达不到遮光和反光的要求，这时可以将合成块再浸入所述反光材料中，然后取出、固化，反复几次，直到所述反光材料层的厚度达到要求。

在实际应用中，所述反光材料可以是二氧化钛、硫酸钡、三氧化二铝、氧化镁等其中的一种与胶水的混合物，本发明不做具体限定。为了实现良好的遮光和反光效果，所述液态的反光材料密度应当均匀。当所述液态的反光材料固化后，在所述合成块的表面(除底部)形成一层反光层，这样可见光无法从晶体单元和光导的遮光区域泄露，而是从光导的出光面(底部)全部传输到光电探测器内，在根据光电探测器输出的能量计算被光子击中的晶体单元的位置或进行符合计算等时更加准确，提高了核探测器的性能。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶体和光导的合成方法，其特征在于，所述方法包括：

将晶体单元嵌入第一模具的孔阵列内，并使所述晶体单元的底部与所述孔阵列的底部齐平，其中，所述孔阵列的孔的内壁横截面尺寸与所述晶体单元的横截面尺寸相同，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度；

向所述第一模具内灌入液态的、具有粘性的光导材料，待所述液态的光导材料固化后，拆卸所述第一模具，以得到所述晶体单元与光导的合成块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述拆卸所述第一模具之后，所述方法还包括：

将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块，所述合成块的底部为与光电探测器接触的一面。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块包括：

将所述合成块倒置放入第二模具，所述第二模具的深度不小于所述合成块的高度；

向所述第二模具中灌入液态的反光材料，待所述反光材料固化后，拆卸所述第二模具，以得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述晶体单元与光导的合成块的缝隙和四周覆盖液态的反光材料，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块包括：

从所述液态的反光材料中，取出部分浸入并粘有所述反光材料的合成块，待所述反光材料固化后，得到除了底部，其他表面覆盖反光层的合成块。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光导材料为聚氨酯树脂、环氧树脂、聚苯乙烯其中的一种。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光材料为二氧化钛、硫酸钡、三氧化二铝、氧化镁其中的一种与胶水的混合物。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一模具和/或所述第二模具由金属、塑料、硅胶、乳胶其中一种制成。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度包括：

所述孔的孔壁的高度与对应的预设光导缝隙深度和晶体单元的长度之和相同。

9.一种晶体和光导的合成模具，其特征在于，所述模具包括孔阵列，所述孔阵列的孔的内壁横截面尺寸与晶体单元的横截面尺寸相同，所述孔的孔壁的高度不小于所述晶体单元的高度，所述孔阵列的底部齐平。

10.根据权利要求9所述的模具，其特征在于，所述模具由金属、塑料、硅胶、乳胶其中一种制成。