用于Ｘ射线成像的转换装置及其制造方法和Ｘ射线探测器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于Ｘ射线成像的转换装置及其制造方法和Ｘ射线探测器，在闪烁体朝向Ｘ射线的表面上覆盖具有二维或者三维空间结构的光子晶体，该光子晶体能够对闪烁体产生的朝向光子晶体的可见光进行反射，将闪烁体的可见光输出强度提高１００％以上，从而提高了成像亮度和成像分辨率，另外，由于光子晶体可以控制可见光反射的方向，例如使可见光按照垂直于闪烁体表面的方向反射，一定程度上也降低了像素之间的干扰程度，并且，光子晶体的制造方法和材料成本较低，且无毒性，适合于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及χ射线成像技术，特别涉及一种用于χ射线成像的转换装置及其制造 方法和X射线探测器。
技术介绍
X射线被广泛的应用于各种领域，诸如高分辨率的医学成像可以包括数字式的 血管造影成像、X断层摄影术等，特别是骨密度检测、放射治疗射野成像和其它利用X射线 的非破坏性检测。对于医学成像，由于X射线对被检测者健康的影响，通常采用的X射线强 度较弱，如何在较弱强度的X射线条件下实现低干扰、高分辨率和快速图像获取，是主要的 实现目标。通常，X射线探测器主要包括转换装置和成像装置两部分，如图1所示。现有技 术中，转换装置由闪烁体构成，X射线经过被检测者照射在闪烁体表面，闪烁体吸收X射线 并相应产生可见光。成像装置利用探测到的可见光进行成像，该成像装置可以采用胶片成 像方式、显示器成像方式或者数字成像方式等。闪烁体通常由诸如Gd202S、碘化铯(CsI)等稀土金属氧化物构成，由于X射线经 过被检测者后，射入闪烁体的方向各异，即闪烁体会接收到来自各方向的X射线，由于X射 线的散射和衍射等影响，会使得X射线的通量较小，且相邻X射线由于方向不同会造成成 像后相邻像素之间产生干扰，造成转换装置的模量传递函数(MTF，Modulation Transfer Function)和检出光子效率(DQE，Detective Quantum Efficiency)较低，其中，MTF可以表 征成像的分辨率，DQE可以表征像素之间的干扰程度。为了提高X射线探测器的成像分辨率以及降低像素之间的干扰，目前存在一种方 式，采用一种新的半导体材料作为转换装置，例如硒化镉(CdSe)，这种新的半导体材料能够 直接将X射线转换为电信号，从而大大提高了转换装置的MTF和DQE，但是，由于这种新的半 导体材料具有毒性且成本较高，并不适合于推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于X射线成像的转换装置和X射线探测器，以便于 提高成像分辨率以及降低像素之间的干扰，且易于推广应用。—种用于X射线成像的转换装置，该转换装置包括闪烁体以及光子晶体；所述光子晶体具有二维或者三维空间结构，且覆盖在所述闪烁体朝向X射线的表 面上。其中，所述光子晶体包括构成周期性排列的晶格的第一种材料，以及在该晶格的 空穴中填充的第二种材料；所述第一种材料和第二种材料均具有二维或者三维空间结构，且第一种材料和第 二种材料之间的折射率差值满足预设的差值条件。具体地，所述差值条件为折射率差值在0. 01至2之间。 所述光子晶体的空间结构和能带隙使得所述光子晶体对所述闪烁体产生的朝向 光子晶体的可见光进行反射，并控制对可见光的反射方向。其中，所述光子晶体被旋涂在所述闪烁体朝向X射线的表面上，或者，所述光子晶 体被喷涂在所述闪烁体朝向X射线的表面上，或者，所述光子晶体被采用溶液沉积的方式 覆盖在所述闪烁体朝向X射线的表面上。一种X射线探测器，该X射线探测器包含上述转换装置以及成像装置；其中，所述成像装置用于利用从所述转换装置传播来的可见光进行成像。所述成像装置中的传感器阵列朝向闪烁体的表面上被覆盖具有柱形结构的荧光 材料。一种用于X射线成像的转换装置的制造方法，该方法包括在闪烁体朝向X射线的表面上覆盖具有二维或者三维空间结构的光子晶体。具体地，采用具有二维或者三维空间结构的第一种材料构成周期性排列的晶格， 在所述晶格的空穴中填充具有二维或者三维空间结构的第二种材料，从而构成所述光子晶 体；其中，第一种材料和第二种材料之间的折射率差值满足预设的差值条件。较优地，所述差值条件为折射率差值在0. 01至2之间。通过控制所述第一种材料的和第二种材料的排列方式和调整所述光子晶体的能 带隙，使得所述光子晶体对所述闪烁体产生的朝向光子晶体的可见光进行反射，并控制对 可见光的反射方向。具体地，可以将所述光子晶体旋涂在所述闪烁体朝向X射线的表面上；或者，将所 述光子晶体喷涂在所述闪烁体朝向X射线的表面上；或者，采用溶液沉积的方式将所述光 子晶体覆盖在所述闪烁体朝向X射线的表面上。由以上描述可以看出，在闪烁体朝向X射线的表面上覆盖具有二维或者三维空间 结构的光子晶体，该光子晶体能够对朝向光子晶体方向的可见光进行反射，即将闪烁体产 生的朝向光子晶体方向的可见光反射回来，将闪烁体的可见光输出强度提高100%以上，从 而提高了成像亮度和成像分辨率。更优地，可以通过调整光子晶体的空间结构和调控光子晶体的能带隙，对闪烁体 产生的朝向光子晶体的可见光进行反射之外，还能够控制对可见光的反射方向，例如可以 控制对可见光的反射方向为垂直射向成像装置表面，从而增强垂直方向上的可见光，一方 面提高成像分辨率，一定程度上也降低了像素之间的干扰程度，并且，光子晶体的制造方法 和材料成本较低，且无毒性，适合于推广应用。附图说明图1为现有技术中X射线探测器的组成示意图。图2为本专利技术实施例提供的转换装置示意图。图3为本专利技术实施例提供的X射线探测器的组成示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对专利技术进行详细描述。为了提高X射线探测器中转换装置的MTF和DQE，事实上是提高闪烁体发出可见光 的效率，在本专利技术中，可以在闪烁体朝向X射线的表面覆盖具有至少二维空间结构的光子 晶体。通过调整光子晶体的空间结构和调节光子晶体的能带隙，能够对闪烁体发出的可见 光进行反射，并控制对可见光的反射方向。例如如果光子晶体具有与闪烁体产生的可见光 频率相匹配的能带隙，调整光子晶体的空间结构使其将朝向光子晶体的可见光反射为垂直 于闪烁体表面的方向。也就是说，对于闪烁体吸收X射线产生的可见光，朝向光子晶体方向 的可见光能够被光子晶体反射回来，使得这部分原本传播不到成像装置的可见光也能够被 反射后传播至成像装置，从而将闪烁体输出至成像装置的可见光强度提高100%以上。图2为本专利技术实施例提供的转换装置示意图，如图2所示，该转换装置包括闪烁 体以及覆盖在该闪烁体朝向X射线的表面上的光子晶体，其中，该光子晶体具有二维或者 三维空间结构，经过该光子晶体对可见光的反射作用，能够增加传输至成像装置的可见光。 由于光子晶体是具有周期性介电结构的晶体，晶体内部原子的周期性排列会形成 能带结构，能带与能带之间的带隙称为能带隙，落在能带隙中的电磁波将无法继续传播。基 于这一原理，专利技术人想到可以通过具有与闪烁体产生的可见光频率相匹配的能带隙的光子 晶体来反射闪烁体发出的可见光，从而增强闪烁体传输至成像装置的可见光输出强度。如果光子晶体只在一个方向上存在周期性结构，那么能带隙只能出现在这个方向 上，如果在两个甚至三个方向上都存在周期性结构，那么会可以在更多方向上出现能带隙， 从而更加全方位地对传输至光子晶体表面的可见光方向进行调整。具体地，可以采用两种不同折射率的材料形成具有周期性空间结构的光子晶体。 本专利技术提供的光子晶体可以由两种具有二维或者三维空间结构的材料构成，其中，第一种 材料构成周期性排列的晶格，在第一种材料所构成晶格的空穴中填充第二种材料，第一种 材料和第二种材料的折射率差值满足预设的差值条件，通常选择折射率相差较大的两种材 料，例如，预设的差值条件可以选择在0. 01至2之间。另外，通过调整第二种材料所填充的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于Ｘ射线成像的转换装置，该转换装置包括：闪烁体以及光子晶体；所述光子晶体具有二维或者三维空间结构，且覆盖在所述闪烁体朝向Ｘ射线的表面上。

【技术特征摘要】
1.一种用于X射线成像的转换装置，该转换装置包括闪烁体以及光子晶体；所述光子晶体具有二维或者三维空间结构，且覆盖在所述闪烁体朝向X射线的表面上。2.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述光子晶体包括构成周期性排列 的晶格的第一种材料，以及在该晶格的空穴中填充的第二种材料；其中，所述第一种材料和第二种材料均具有二维或者三维空间结构，且第一种材料和 第二种材料之间的折射率差值满足预设的差值条件。3.根据权利要求2所述的转换装置，其特征在于，所述差值条件为折射率差值在0.01 至2之间。4.根据权利要求1至3任一权项所述的转换装置，其特征在于，所述光子晶体的空间结 构和能带隙使得所述光子晶体对所述闪烁体产生的朝向光子晶体的可见光进行反射，并控 制对可见光的反射方向。5.根据权利要求1至3任一权项所述的转换装置，其特征在于，所述光子晶体被旋涂在 所述闪烁体朝向X射线的表面上，或者，所述光子晶体被喷涂在所述闪烁体朝向X射线的表 面上，或者，所述光子晶体被采用溶液沉积的方式覆盖在所述闪烁体朝向X射线的表面上。6.一种X射线探测器，该X射线探测器包含如权利要求1、2或3所述的转换装置以及 成像装置；其中，所述成像装置用于利用从所述转换装置传播来的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹雷，曹佃松，任丽荣，杜光伟，许晓东，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]