闪烁体制造技术

本发明专利技术涉及用于X射线的改进闪烁体、发明专利技术性闪烁体的用途、包括本发明专利技术的闪烁体的X射线检测器以及生产改进闪烁体的方法的领域。闪烁体将X射线转换成可见光；高性能闪烁体通常由结晶材料制成。

Scintillator

The present invention relates to improved scintillators for X-ray, applications of inventive scintillators, X-ray detectors for scintillators of the present invention, and fields of methods for producing improved scintillators. Scintillators convert X-rays into visible light; high-performance scintillators are usually made of crystalline materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】闪烁体专利
本专利技术属于闪烁体领域。专利技术背景闪烁体将X射线转换成可见光。高性能闪烁体可由诸如CsI的结晶材料制成。光可由传感器检测，例如，所述传感器包括二极管阵列、照相底板和电荷耦合装置(CCD)板。因此形成的图像被称为射线照片。在闪烁体中，通常考虑两个主性能参数，即光输出性能和调制传递函数。调制传递函数(MTF)是成像系统或部件的空间频率响应。它是给定空间频率下相对于低频的对比度。MTF优选地尽可能高。在射线照片上，利用不同灰度值显示具有不同大小和不透明度的物体。MTF负责将不同大小的物体的对比度值(物体对比度)转换成图像中的对比度强度级(图像对比度)。对于一般成像，相关细节在0与2个循环/mm的范围内，这需要高MTF值。总的来说，MTF是检测器在给定空间频率下将输入信号的调制传递到其输出的能力。MTF是正确或有效的分辨率的有用测量，因为它考虑了在空间频率范围内的模糊量和对比度。在一个实例中，现有技术闪烁体生长在衬底上并具有柱结构。由于结晶限制，柱在顶部具有圆锥状形状。已经发现柱直径常常在柱的顶部处比在其底部(衬底侧)处大。每个柱被认为在某种程度上充当用于光的波导并且帮助维持图像的空间分辨率，例如，在CCD或二极管阵列检测器上。在闪烁体柱上，通常涂覆平整层以便覆盖(CsI)柱的顶部。已经发现平整层优选地不应渗透在柱之间。相信这会引起MTF降低，因为光可能离开柱并表现出空间串扰。问题是，当(对潮湿敏感的)闪烁材料暴露于湿空气时，闪烁体效率开始变化，并且图像质量在MTF和图像的噪声水平方面随着时间的推移降级。由于这个原因，闪烁层必须覆盖有密封(或阻挡)层。密封层的缺点是，在涂覆密封层时，难以维持空间分辨率(MTF)。通常在平整层的顶部上放置阻挡层。这个层在某种程度上防止湿气朝向平整层和闪烁体层渗透。现有技术阻挡层通常不是气密的，从而引起闪烁体例如在MTF和输出性能方面随着时间的推移降级。此外，阻挡层例如在均匀覆盖、均匀特性、层厚度等方面质量欠佳。这部分地是由于闪烁体(例如，柱状结构闪烁体材料)的固有复杂性。此外，现有技术阻挡层在高温和/或高吸湿性下欠佳，尤其是随着时间的推移，并且不是气密的，尤其是与改进的光学特性结合时。附带地，一些文献叙述了此类阻挡层。例如，DE102010041525A1叙述了在湿气方面稳定化的闪烁体。考虑到闪烁体材料的吸湿性质，通过所谓的原子层沉积技术保护所述材料不受湿气影响。这个层为通常用于闪烁体的高纵横比材料提供更为各向同性的覆盖。另外，EP1398648A2叙述了磷光体层与防潮保护层之间的中间层断裂的预防。在辐射转换衬底中，所述辐射转换衬底通过在辐射透射衬底上连续形成至少一个磷光体层和防潮保护层来构成，所述磷光体层由用于将辐射转换成光的卤化碱和发光激活剂组成，所述防潮保护层由第一等离子体聚合膜和第二等离子体聚合膜构成，所述第一等离子体聚合膜由硅烷化合物的单体形成，所述第二等离子体聚合膜由含氟不饱和烃的单体形成。EP2453263A2叙述了具有设置在阴极与衬底之间的混合光敏层的X射线检测器。混合光敏层具有若干闪烁体和本体异质结以通过本体异质结来执行间接的X射线转换，所述本体异质结被设计来吸收在闪烁体的闪烁辐射波长范围内的光，以便形成以电气方式检测的电子-空穴对。本体异质结包括可溶的并且可通过喷涂过程沉积的有机半导体材料。针对用于制造X射线检测器的方法，包括独立的权利要求。此外，WO2011/065302A1叙述了用于辊形闪烁体面板的支撑件；可通过具有高生产力的简单过程来生产并且具有改进的防潮性能的闪烁体面板；用于生产闪烁体面板的过程；以及装备有闪烁体面板的辐射图像检测器。用于辊形闪烁体面板的支撑件的特征在于包括基底材料和金属薄膜层，所述金属薄膜层具有1nm至500nm的厚度并且布置在基底材料上。闪烁体面板包括支撑件和布置在支撑件上的荧光层，并且闪烁体面板的特征在于荧光层的发光表面和侧表面以及支撑件的侧表面中的每一个覆盖有防潮保护膜。考虑到以上问题，存在对改进的闪烁体的需求，所述闪烁体在不危害功能和优点的情况下克服以上缺点中的一个或多个。专利技术概述本专利技术涉及根据权利要求1所述的用于X射线的改进闪烁体、根据权利要求2所述的闪烁体的用途、根据权利要求13所述的包括本专利技术的闪烁体的X射线检测器，以及根据权利要求14所述的生产改进闪烁体的方法。本专利技术涉及使用ALD(原子层沉积)来沉积两个或更多个非常薄的层，所述层在最多1000nm厚度范围内，也就是大约最多1000个原子层。应注意，术语“层”在这个方面涉及(半)连续沉积，所述沉积持续进行，直到获得具有物理厚度的层为止；沉积至少一个原子c.q.分子层，但通常沉积多个原子/分子层。然后停止所述过程，并且此后沉积下一个相当的物理层。下一个相当的层通常但不一定与先前层具有不同的组合物。然而，使用至少两种组合物；因此，至少一个后续层不同于紧靠在前面的层。在最终且最佳的情况下，每个后续层不同于每个先前层。换句话说，下一层的组合物相比于先前层的组合物可变化，并且在最终且最佳的情况下每次都变化。因此，在组合物(以及另外的特性)方面，形成异质的层堆叠。由于断续的过程，剖面图(诸如通过TEM)原则上将层堆叠展现为“独立的”层，所述层一个堆叠在另一个的顶部上。这不同于连续沉积的堆叠并且(如果将仅使用一种组合物)将不具有可见层(堆叠)。显然，本专利技术的层堆叠相比于例如通过类似或相同的现有技术所生长的较厚层具有不同的特性。因此，相比于现有的解决方案提供非常薄的层(堆叠)，其具有微米(>1,000nm)厚的阻挡层。在一个实例中，本专利技术的防潮层可由例如无机层的一个或多个单独ALD层构成，所述无机层诸如Al2O3、TiO2、SiN、SiO2和类似材料。本专利技术的层堆叠总的来说例如在气密性质、光学性质方面相比现有技术具有改进的特性。发现本专利技术的阻挡结构无针孔。还未发现本专利技术的阻挡层对闪烁体的特性(诸如MTF)有负面影响。本专利技术的ALD无机多层(纳米层压板)被认为是独特的。已经通过实验发现，层堆叠的厚度会影响MTF。已显示，平整层厚度、保护层厚度和位置距离都对闪烁体板的MTF有显著的(负面)影响。由于本专利技术的阻挡层提供良好的防潮性质，因此其他层(诸如平整层和保护层)的厚度可保持更小(更薄)，所述其他层也提供一些阻挡性质。因此，在本专利技术的阻挡层的情况下，总体性能例如在MTF方面更好。在ALD的顶部上，可沉积用于机械保护的额外层，诸如由派瑞林(Parylene)组成的层。派瑞林是通常用作防潮层和介电阻挡层的各种化学气相沉积(CVD)聚(对二甲苯)聚合物的商品名称。已经通过实验发现，保护层厚度对噪声功率频谱有影响(在质量测试之前和之后)。噪声功率频谱(NPS)被认为是用于理解图像中的噪声内容的有用度量；值越高越好。对于本专利技术的闪烁体的实例，6.0的值被认为是最小。可利用本专利技术以可靠且受控的方式实现这种值。在本专利技术的情况下，所涂覆层可以尽可能薄并且质量良好，从而维持性能并且提供在说明书全篇中提到的优点。以下描述原子层沉积(ALD)的一些一般方面。其涉及薄膜沉积技术，所述薄膜沉积技术基于气相化学过程的循序使用。大多数ALD反应使用两种化学品，通常称为前体。这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于X射线的改进闪烁体，其包括衬底板层(1)，闪烁体层(2)，以及第一防潮层(5)，其特征在于，所述第一防潮层具有10nm‑1000nm的厚度、是气密的并且具有高密度，并且在于所述第一防潮层包括各自单独地具有0.5nm‑100nm的厚度的两个或更多个层，或包括两个或更多个混合层，或其组合，其中至少一个后续层不同于先前层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于X射线的改进闪烁体，其包括衬底板层(1)，闪烁体层(2)，以及第一防潮层(5)，其特征在于，所述第一防潮层具有10nm-1000nm的厚度、是气密的并且具有高密度，并且在于所述第一防潮层包括各自单独地具有0.5nm-100nm的厚度的两个或更多个层，或包括两个或更多个混合层，或其组合，其中至少一个后续层不同于先前层。2.根据权利要求1所述的闪烁体，其中所述板层(1)选自铝板、光纤板和碳板。3.根据权利要求2所述的闪烁体，其中所述闪烁体材料选自结晶CsI和TlI，诸如掺杂的或未掺杂的CsI。4.根据权利要求1-3中任一项所述的闪烁体，其中所述闪烁材料是柱式结构。5.根据权利要求1-4中任一项所述的闪烁体，其中所述第一防潮层(5)包括3-50个层，并且其中所述第一防潮层具有20nm-500nm的厚度。6.根据权利要求1-5中任一项所述的闪烁体，其中所述闪烁体层覆盖有粘附层(3)。7.根据权利要求1-6中任一项所述的闪烁体，其还包括所述闪烁体层上的平整层(4)、第一保护层(6)、第二保护层(9)和第二防潮层(8)中的一个或多个，并且其中所述平整层所具有的厚度是所述闪烁体层的厚度的1-5％。8.根据权利要求1-7中任一项所述的闪烁体，其中所述第一防潮层(5)和任...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·吉利森，E·雅各布斯，N·多甘，
申请(专利权)人：万睿视影像有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US