用于成像设备的闪烁体、闪烁体模块、带有这种闪烁体的成像设备和制造闪烁体的方法技术

一种用于成像设备的闪烁体（２），包括一个由第一种材料制成的板（４），该第一种材料能根据入射辐射（Ｒ）发射光子（Ф）。所述闪烁体包括至少一个由第二种材料制成的块（５），该第二种材料能根据入射辐射（Ｒ）发射光子（Ф）。板（４）和块（５）由连接装置（６）在该板的侧面处组装，所述连接装置（６）能吸收所述板和块（４，５）发射的全部或部分光子（Ф）。此外还提出了具有这种闪烁体的模块和成像设备，以及一种制造闪烁体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于成像设备的闪烁体、一种闪烁体模块、一种带有这种闪烁体 的成像设备，以及一种制造闪烁体的方法。
技术介绍
射线照相成像设备(或射线照相成像器)通常用于对对象作X光照相或形成辐射 源的图像。因此应用于无损控制、对对象或放射源作X光照相及断层照相、Y照相、中子束 照相，以及应用于任何采用电离放射线X、0、Y、质子、中子等成像的技术。这些设备可以 满足多种需要，从医疗领域至天文学，以及运输包裹的安检。下文中将用放射(射线)(法文rayormement (rayon)) —词来表示所有可以形成 图像的电离放射X、0、Y、质子、中子等。同样，不论涉及哪种放射类型，都将使用放射成 像这一术语。通常，对对象进行放射照相时要将对象放在放射源和放射成像器之间。而对于放 射源成像来说，要将一个准直仪放在源与放射成像器之间才能实现。准直仪可以简化为一 个小尺寸的孔，从而源的图像形成在成像器上；准直仪也可以更加复杂(例如对多孔编码 光圈、孔隙等情况，或对半影成像的情况)，并且，为了重建源图像可能需要对获得的图像进 行数字处理。从不同角度采集源(或对象)的放射图像，再将从不同视角的数据进行数字合并 (称为断层照相技术)，即可重建源(或对象)的三维图像。例如单光子发射计算机断层成 像(法语 TEMP，或英语 SPECT，S卩“Single Photon Emission Computed Tomography”)就是 这种情况。自从发现X射线以来，射线成像已经有了显著的发展。在早期，射线胶片与增强屏 耦合，增强屏的功能是将射线转化成光，以便于记录在胶片上。逐渐地，胶片由感光的电子 传感器(例如CCD (英文“Charge Coupled Device”，意思是“电荷耦合器件”)、光电二极 管，等等)取代，增强屏由闪烁体取代。闪烁体与电子传感器之间的光耦合通常由透镜组或 光纤实现，并伴随图像尺寸的缩小和/或可能的光的放大。例如，专利US 6，031，892和US 6，285，739描述了一些采用闪烁体晶体、CCD传感器和光耦合器的设备。对这类射线成像设备而言，图像的质量主要取决于闪烁体、光耦合器、图像传感器 整体的空间分辨率和产生信号的光子流的级别。事实上，电离放射线向闪烁体输入能量，闪 烁体再以光的形式释放这些能量，这些能量然后被电子图像传感器检测到。因此，图像中的 噪声水平(以及因此的信噪比)主要取决于闪烁体的密度、构成闪烁体的材料的有效截面 (对涉及的电离放射线的类型和能量而言)、对于进入材料中的单位剂量的射线闪烁体发 射的光子数量(发光效率)、闪烁体对于其自己的光线的透明度、闪烁体与传感器之间的光 耦合、传感器自身的性能。4空间分辨率则直接与闪烁体的厚度相关。事实上，信号在闪烁体中的空间释放表 明了入射射线在其中的能量沉积的展开(射线与闪烁体相互作用产生的次级电子和光子 的漫射现象)。闪烁体越厚，能量沉积就展开越多。闪烁体厚度的增加会提高灵敏度及信噪 比，同时会降低空间分辨率。因此，难以制成灵敏度和分辨率同时都高的设备。对于穿透力 强的射线而言则更加困难，因为需要增加闪烁体厚度以便集取足够比例的入射射线和获得 良好的探测量子效率(DQE)。闪烁体可以分为两个主要系列有机或塑性闪烁体(例如磷屏)和闪烁体晶体 Csl、Nal、锗酸铋(通常称为BG0)、硅酸镥(LSO、LYS0)，等等。闪烁体晶体相对于有机闪烁体更具优势，因为在多数情况下，其密度和与射线相 互作用的有效截面都更大。为了获得给定的探测效率而需要的厚度就大大降低，空间分辨 率也就提高了。此外，有些晶体具有对放射成像非常有用的属性极短时的光线发射允许快 速重复的记录、极高的发光效率允许光耦合中的损耗。例如，专利申请FR 2 874021和EP 1 754 981描述了一些高性能的晶体。目前，这些高性能晶体(高密度、高发光效率，例如BG0、LS0、LYS0)的制造技术不 能生产尺寸满足通常应用的板(典型需求为300X300mm2，甚至400X400mm2)。例如，目前LYS0 和BG0分别可以制成尺寸达约60X60mm2和80X160mm2的(厚度达30甚至40mm)、发光效率 一致的、无重大缺陷的板。为了制作大尺寸的闪烁体(大于lOOXlOOmm2)，可以采用Csl或Nal晶体，Csl和 Nal晶体分别可以制成200X200mm2和400X400mm2的典型尺寸。然而，这种尺寸的Csl和Nal 晶体仍然存在许多缺陷，并且这些晶体或多或少都有些吸湿。此外，基于前述理由，采用Csl 或Nal晶体的成像设备比采用密度更高的晶体(例如BG0、LS0、LYS0)的成像设备的性能要差一些。专利US 7，057，187和专利申请FR 2625332描述了一些放射成像系统，这些放射 成像系统采用的闪烁体晶体(最好是Csl材料的)通过光学系统与CCD传感器耦合，用于 能量为1至lOOkeV的X射线。晶体的厚度分别为50 ym和1mm。限制闪烁体的厚度是为了 保持良好的空间分辨率，牺牲灵敏度。这种策略要么导致射线图像质量降低，要么导致曝光 时间增加以获得足够的探测统计值，要么导致源功率的增加。举例而言，这种策略对医疗应 用不利，在医疗应用中患者受到的剂量应该严格降至必要水平。这种策略还对包裹检查不 利，因为静止时间对系统的运行是决定性因素。Samant等作者在文献“基于高量子效率原型视频的射野影像系统(A high quantum efficiency prototype video based portal imagingsystem,见〈〈X 身寸线禾斗学技 术杂志》(Journal of X-ray Science andTechnology) 14(2006, pp. 161-175))” 中给出了 一个厚度12mm、表面积170X170mm2的Csl闪烁体实例，该闪烁体通过一个照相机镜头与(XD 耦合。该设备受到闪烁体可用尺寸的限制。此外，生产整块的、大尺寸的、没有任何瑕疵的 闪烁体晶体很困难。在所引用的实例中，晶体有20至30个瑕疵(气泡)，随机分布在闪烁 体块中。这些缺陷会使闪烁体产生的光线发生漫射，并在最终图像上产生(不利的)强度 尖峰。不过，对于生产小尺寸的和/或薄的闪烁器而言，可以选择没有任何缺陷的部分，从 上面切割晶体。为了制作大尺寸的闪烁体，现有的另一个方案是采用分割技术，通过该技术可以5得到良好的空间分辨率，同时在高能射线成像设备中保持足够的灵敏度。该技术通常用于 BGO、LSO、LYSO、BaF2等类型的闪烁器。根据该技术，接收射线的闪烁体的面被分成多个光学上相互隔离的小单元50(图 9)，因此每个小单元50都传输在其内部产生的光线(光子，通常在可见光范围内)。每个单 元形成一个光路，所有单元通过机械方法组装在一起形成闪烁体52(图8)。在实践中，各小单元50由不透明的壁分开，以便阻止每个单元内产生的光线到达 相邻单元。有时候，借助对闪烁体单元的侧面56 (与其它相似单元相邻的面)的处理，光线 被导向闪烁体的输出面54。这种处理通常能得到镜面反射(还要通过对各部分的侧面抛 光)，以便优化发光效率。事实上，图像采集(i^pri本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于成像设备的闪烁体（２），包括由能够根据入射辐射（Ｒ）发射光子（Φ）的第一种材料制成的板（４），所述闪烁体的特征在于包括至少一个由能够根据入射辐射（Ｒ）发射光子（Φ）的第二种材料制成的块（５），板（４）和块（５）由用于吸收所述板和块（４，５）发射的全部或部分光子（Φ）的连接装置（６）在该板的侧面处组装在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-10-10 0758202一种用于成像设备的闪烁体(2)，包括由能够根据入射辐射(R)发射光子(Φ)的第一种材料制成的板(4)，所述闪烁体的特征在于包括至少一个由能够根据入射辐射(R)发射光子(Φ)的第二种材料制成的块(5)，板(4)和块(5)由用于吸收所述板和块(4，5)发射的全部或部分光子(Φ)的连接装置(6)在该板的侧面处组装在一起。2.根据权利要求1的闪烁体，其中所述板的厚度小于所述板另外两个尺寸中每一个的 一半。3.根据权利要求1或2的闪烁体，其中第二种材料与第一种材料相同。4.根据权利要求1至3中任一项所述的闪烁体，其中第一种材料是晶体。5.根据权利要求4的闪烁体，其中第一种材料是一种密度大于5g/cm3的材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的闪烁体，其中连接装置在所述连接的厚度上具 有至少50%的吸收系数。7.根据权利要求6的闪烁体，其中连接装置在所述连接的厚度上具有至少90%的吸收 系数。8.根据权利要求1至7中任一项所述的闪烁体，其中连接装置包含一种在至少一部分 可见光谱中具备吸收能力的胶。9.根据权利要求8的闪烁体，其中具备吸收能力的胶包含一种着色添加剂。10.根据权利要求9的闪烁体，其中添加剂是胶体碳粉。11.根据权利要求1至10中任一项所述的闪烁体，其中所述块被制作成板的形状。12.—种闪烁体模块，包括根据权利要求1至11中任一项所述的闪烁体和结构件，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：D帕尔图什塞邦，I亚伯拉罕，
申请(专利权)人：原子能及能源替代委员会，
类型：发明
国别省市：FR[法国]