CN1158538C - 用于x线检测器阵列的x线吸收、光反射介质 - Google Patents

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Abstract

一种用于一计算机断层摄影(CT)扫描仪的X线检测器系统，包括配置成一阵列的多个X线闪烁晶体。在相邻晶体之间的空间内配置一高密度、光反射、X线吸收介质。在一较佳实施例中，该介质包括五氧化钽和光学透明的环氧树脂的一混合物。

Description

用于X线检测器阵列的X线吸收、光反射介质
技术领域
本发明涉及用于计算机断层摄影(CT)扫描仪的X线检测器系统。
背景技术
CT扫描仪通常被用于获得除了通过耗费时间的人工检查外不能容易地被识别的，一病人或用于运输的行李或包裹的包装物内部的目标的内部组织结构的图象。X线以一扇形束被投射进待被扫描的目标，通过目标的X线由相对于X线源被配置在目标的另一侧上的一X线检测器系统检测。检测到的X线的强度与X线路径中的结构的密度成反比。从该X线强度数据可重构扫描平面的一图象。连续的扫描平面的重构图象可被集成以形成该目标的三维图象。
用于CT扫描仪的X线检测器系统通常包括多个响应于X线的闪烁晶体，对应的多个接收由这些晶体响应于X线辐射生成的光并将该光转换成电信号的光电二极管，和一用于将这些信号从这些二极管传送到一数据获取系统以从X线强度数据重构一图象的电缆或其他连接器。
为获得重构图象的最大精度和分辨率，在闪烁晶体内生成的光应被全部传送给对应的光电二极管，由吸收和漫射造成的损耗最小。因此CT扫描仪中的闪烁晶体通常被覆盖有一些类型的光反射介质，例如包含有钛氧化物的白色或轻度着色的涂料。
除了从一闪烁晶体阵列获得最大光输出外，还期望通过相邻晶体之间的空间实现最大X线吸收以使防止X线直接传到光电二极管并生成随机噪声。因此，这些晶体可附加地被覆盖有一X线吸收介质，例如氧化铅。然而，氧化铅在颜色上相对较暗且因此不反射光而吸收光。因此，使用其作为光反射介质减少了光反射介质的效率并导致显著的光损耗。
X线检测器阵列通常被装配有对应的反散射板阵列以减少进入闪烁晶体的散射的X线量。这些反散射板被校准以基本上平行于从X线源的焦点发射的X线束并通常被配置在相邻晶体之间的空间上。以此方式被定位，这些反散射板吸收散射的辐射且还屏蔽相邻晶体之间的空间，从而使传入光电二极管的X线最小。然而，在两维检测器阵列中，这些晶体被配置成多列和多行，且在垂直于扇形束的平面的方向上的相邻晶体之间的空间未通过反散射板被屏蔽且因此被暴露给X线。如果光反射和X线吸收介质被一起使用，如现有技术中所述，光吸收被增大且光反射被降低，如上所讨论的。因为在这些晶体之间的光反射和X线吸收介质通常远没有包括这些闪烁晶体的材料致密，至少一部分投射在相邻晶体之间的空间上的X线将可能通过这些晶体下方的光电二极管并生成随机噪声信号，这些随机噪声信号减少了扫描仪的灵敏度和重构图象的精度。
发明内容
因此提供一种使闪烁晶体的光输出最大同时防止X线传送入光电二极管的X线检测器系统是有利的。
根据本发明的一方面，提供有一种X线检测器系统，包括配置成一阵列的多个闪烁晶体；对应的多个光电二极管，该多个光电二极管被配置以使各光电二极管从一闪烁晶体接收光能量并生成一代表性的电信号；和一电连接器，用于将来自各光电二极管的电信号传送给一数据获取系统。其改进在于：该X线检测器系统还包括配置在相邻闪烁晶体之间的空间中光反射、X线吸收介质，该光反射、X线吸收介质包括五氧化钽。
在一实施例中，该光反射、X线吸收介质最好包括一光学透明的可固化载体和五氧化钽的混合物。在一较佳实施例中，该光学透明的可固化载体是一环氧树脂。
该混合物中该五氧化钽的量对该环氧树脂的量的重量比最好至少为1∶1。
这些闪烁晶体可被配置成任何类型的一维或两维阵列。
本发明的这些和其他目的及优点是部分地显见的且在以下的描述中是部分地显见的。因此本发明包括拥有在以下详细描述中，在发明保护范围中指出的范围中说明的构成、元件的组合及部件的配置的设备。
附图说明
为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地描述。
图1是一维X线检测器阵列的侧视图；
图2是两维X线检测器阵列的平面视图；及
图3是一典型的X线检测器阵列的放大截面视图。
这些附图中的类似元件用相同的参考数字表示。
具体实施方式
在图1和2中示出了典型的X线检测器系统。该X线检测器系统10包括被配置成一阵列的多个闪烁晶体12。图1的检测器系统是一维阵列，其中这些晶体在一单一行中被相互邻近地配置，而图2的检测器系统是各自晶体的一两维阵列。
在各晶体下面的是一对应的光电二极管14，在图3中示出。这些光电二极管14被配置在一支持基底16上以使它们接收来自闪烁晶体的光18并将该光转换成一电信号，该电信号经一电连接器20，经一电缆22或其他连接元件被传送给一数据获取系统(未示出)。多个反散射板24可被配置在这些闪烁晶体上方以准直X线并防止散射的辐射被投射到这些晶体上。
如图3所示，相邻晶体之间的空间最好被填充有一基本光反射、X线吸收介质26。该介质26最好是一基本上光学透明的可固化的载体，例如受光或受热可固化的环氧树脂，和可是白色粉末固体的五氧化钽，Ta2O5的混合物。该混合物最好包括通过毛细现象(capillary flow)或注射可被容易地施加到相邻检测器晶体之间的空隙间隔内的一白色、高反射的糊或浆。
使用五氧化钽相比于二氧化钛或氧化铅或两者一起的一显著优点是五氧化钽是高反射和高X线吸收的，因为它具有相对高的密度(8.2克/cm3)。而且，因为它具有相对高的反射性和密度，它可以相对高的浓度被使用，除了控制获得的混合物的粘性外，该浓度不需被限定。这样，采用五氧化钽可消除使用二氧化钛和氧化铅两者的要求，从而减少制做和劳动成本。
在一较佳实施例中，五氧化钽被与一至少大约1∶1重量比的光学透明环氧树脂混合，尽管高些或低些浓度的五氧化钽可被使用且被认为是在本
发明的范围内。
相比于二氧化钛或氧化铅或两者一起，使用五氧化钽作为相邻闪烁晶体之间的空间内的介质不仅具有优越的光反射性和X线吸收性，还具有几项优点。使用一可固化且光学透明的环氧树脂作为五氧化钽的载体对晶体阵列的结构支持和机械强度有贡献，特别在两维阵列中，而没有降低五氧化钽的反射性。更佳的光反射性和X线吸收性导致所获得信号中的噪声减少，且因此导致扫描仪的更大灵敏度和获得的信号的更大精确度。而且，五氧化钽的光谱反射性范围扩展到紫外线区以及可见光区。
因为在不超出在此公开的本发明的范围的前提下，可对以上设备作出某些改变，期望以上描述中包含的或附图中示出的所有内容应被解释为说明性的而非限定性的。

Claims (6)

1、一种X线检测器系统，包括配置成一阵列的多个闪烁晶体；对应的多个光电二极管，该多个光电二极管被配置以使各光电二极管从一闪烁晶体接收光能量并生成一代表性的电信号；和一电连接器，用于将来自各光电二极管的电信号传送给一数据获取系统，其特征在于，该X线检测器系统还包括配置在相邻闪烁晶体之间的空间中光反射、X线吸收介质，该光反射、X线吸收介质包括五氧化钽。
2、根据权利要求1的X线检测器系统，其中该光反射、X线吸收介质包括一光学透明的可固化载体和五氧化钽的混合物。
3、根据权利要求2的X线检测器系统，其中该光学透明的可固化载体是一环氧树脂。
4、根据权利要求3的X线检测器系统，其中所述混合物中该五氧化钽的量对该环氧树脂的量的重量比至少为1∶1。
5、根据权利要求1的X线检测器系统，其中这些闪烁晶体可被配置成一维阵列。
6、根据权利要求1的X线检测器系统，其中这些闪烁晶体可被配置成二维阵列。
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