輻射探測(cè)器和用于生產(chǎn)輻射探測(cè)器的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種輻射探測(cè)器裝置，包括由多個(gè)柱狀元件(125)形成的第一陣列(120)，其中所述柱狀元件(125)中的至少一個(gè)包括基底部分(126)和突出部分(127)，并且所述柱狀元件(125)中的至少一個(gè)包括閃爍材料，且所述柱狀元件(125)中的至少一個(gè)被構(gòu)造成通過(guò)輻射轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生光線；以及由多個(gè)光敏元件(135)形成的第二陣列(130)，其中所述光敏元件(135)中的至少一個(gè)被分配給所述柱狀元件(125)中的一個(gè)，并且所述光敏元件(135)中的至少一個(gè)被構(gòu)造成探測(cè)所產(chǎn)生的光線；以及讀出電子電路(150)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】輻射探測(cè)器和用于生產(chǎn)輻射探測(cè)器的方法專利
本專利技術(shù)涉及輻射探測(cè)器。具體而言，本專利技術(shù)涉及輻射探測(cè)器裝置、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)以及用于生產(chǎn)輻射探測(cè)器裝置的方法。
技術(shù)介紹
在平面X射線探測(cè)器領(lǐng)域中，當(dāng)使用厚閃爍體層時(shí)，獲得清晰的圖像(即，高或改善的光學(xué)傳遞函數(shù)或者高或改善的調(diào)制傳遞函數(shù))的方式是像素化(pixilation)。應(yīng)用最多的閃爍體是CsI：Tl，鉈摻雜的碘化銫，在熱蒸發(fā)沉積期間通過(guò)給予其針形狀的微柱狀結(jié)構(gòu)而被像素化，典型的尺寸是針直徑為7μm，并且針高度達(dá)到600μm。對(duì)于其它的閃爍體材料，通過(guò)采用反射材料將單獨(dú)的閃爍體像素分隔開而像素化是已知的，但是對(duì)于要求像素的高寬比為5或更大的平面X射線探測(cè)器應(yīng)用而言，這是不適用的。US20040042585A1涉及一種制造用于增強(qiáng)的成像傳感器的設(shè)備的方法，所述增強(qiáng)的成像傳感器包括用于X射線成像的像素化的微柱狀閃爍薄膜材料，所述像素化的微柱狀閃爍薄膜材料包括閃爍基底以及與所述閃爍基底接觸的微柱狀閃爍薄膜材料。US20100264318A1描述了用在X射線探測(cè)器中的閃爍體元件，所述閃爍體元件被成型以確保對(duì)由X射線光子攜帶的能量的最大吸收，并且提供了較高的位置分辨率。該文獻(xiàn)描述了這種閃爍體元件陣列和包括多個(gè)陣列的探測(cè)器系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)。US2011/0211668A1涉及一種用于輻射探測(cè)器的轉(zhuǎn)換器元件，其包括通過(guò)中間的分隔壁而至少部分地彼此分隔開的至少兩個(gè)轉(zhuǎn)換單元，所述分隔壁影響由入射的輻射產(chǎn)生的電信號(hào)的傳播。US20050089142A1描述了具有預(yù)定的屏蔽保護(hù)、光透射和光反射特性的閃爍體涂層。這些閃爍體包括：閃爍體材料，所述閃爍體材料包括沉積到其上的屏蔽涂層，其中所述屏蔽涂層：提供了對(duì)所述閃爍體材料的屏蔽保護(hù)，能夠經(jīng)由其透射光，并且能夠?qū)⒐夥瓷浠厮鲩W爍體材料內(nèi)。WO2013/015438A2描述了一種包括多個(gè)柱狀部分的閃爍體，所述柱狀部分以多個(gè)柱狀部分的端面相對(duì)于彼此部分地偏置的狀態(tài)被堆疊。US2014/0175295A1描述了一種閃爍體，包括閃爍體層和覆蓋層，所述閃爍體層包括多個(gè)被構(gòu)造成將輻射轉(zhuǎn)化為光的柱狀晶體，所述覆蓋層被構(gòu)造成覆蓋所述閃爍體層，其中所述閃爍體層包括突出部分。所述突出部分典型地是當(dāng)所述多個(gè)柱狀晶體生長(zhǎng)時(shí)由異常生長(zhǎng)而產(chǎn)生的異常生長(zhǎng)部分。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
可能存在改進(jìn)X射線探測(cè)器和閃爍體結(jié)構(gòu)的需求。這些需求通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題而被滿足。根據(jù)下面對(duì)示例性實(shí)施例的描述以及從屬權(quán)利要求，更進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見。本專利技術(shù)的一方面涉及一種輻射探測(cè)器裝置，包括：由多個(gè)單件式柱狀元件形成的第一陣列，所述柱狀元件包括基底部分和突出部分，所述柱狀元件包括被構(gòu)造成通過(guò)輻射轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生光線的閃爍材料，其中所述柱狀元件包括作為突出部分的沿著所述柱狀元件的縱向方向的階梯式移位部分；以及由多個(gè)光敏元件形成的第二陣列，所述光敏元件被分配給所述柱狀元件，并且所述光敏元件被構(gòu)造成檢測(cè)所產(chǎn)生的光線；以及讀出電子電路。本專利技術(shù)的另一方面涉及一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，包括根據(jù)第二方面或者根據(jù)第二方面的任何示例性實(shí)施例所述的裝置。本專利技術(shù)的另一方面涉及一種用于生產(chǎn)輻射探測(cè)器裝置的方法，尤其涉及一種增材制造方法，包括步驟：制備由多個(gè)單件式柱狀元件形成的第一陣列，其中所述柱狀元件包括突出部分，所述突出部分具有沿著所述柱狀元件的縱向方向的階梯式移位部分；制備由多個(gè)光敏元件形成的第二陣列；以及構(gòu)造包括所述第一陣列和所述第二陣列的閃爍體結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)是基于增材制造技術(shù)提供了用于制造柱狀閃爍體結(jié)構(gòu)的針狀結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的方法的事實(shí)。用于輻射探測(cè)器裝置的閃爍體結(jié)構(gòu)可通過(guò)增材制造方法生產(chǎn)。這些柱狀閃爍體結(jié)構(gòu)可以通過(guò)小型實(shí)體(例如通過(guò)噴墨打印產(chǎn)生的小液滴或者通過(guò)光刻方法產(chǎn)生的薄結(jié)構(gòu)層)的逐層連續(xù)沉積技術(shù)而制成。與包括突出部分的柱狀閃爍元件組合的這些技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)是閃爍體結(jié)構(gòu)對(duì)于入射輻射來(lái)說(shuō)具有大于90％的填充因子，在這種情況下，當(dāng)從上面看時(shí)，所述探測(cè)器能夠覆蓋整個(gè)表面。如本專利技術(shù)使用的，術(shù)語(yǔ)“填充因子”可以指圖像或輻射探測(cè)器的因子，并且代表探測(cè)器的光敏面積與其總面積的比率。本專利技術(shù)有利地提供了一種能夠被制成為針狀或柱狀結(jié)構(gòu)的閃爍體結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有非常高的效率以將由X射線或γ射線轉(zhuǎn)換活動(dòng)所產(chǎn)生的光引導(dǎo)至所述柱狀元件的底部，在所述底部光線將被附接在那里或者分配給那里的光敏元件檢測(cè)到。本專利技術(shù)有利地提供了：對(duì)于閃爍體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，除了CsI：Tl鉈摻雜的碘化銫之外的其它閃爍材料可被用在所述針狀結(jié)構(gòu)中，與厚(與采用這種閃爍材料但不具有柱形狀的其它層相比較厚)層組合產(chǎn)生了高(與采用這種閃爍材料但不具有柱形狀的其它傳感器相比較高)的光輸出，且具有高的圖像分辨率，以獲得輻射探測(cè)器的高的圖像質(zhì)量。本專利技術(shù)有利地允許提供能夠采用這些材料制造的閃爍體結(jié)構(gòu)，提供了改善的圖像質(zhì)量性能并且具有良好的抗?jié)裥浴：笳弑苊饬藦?fù)雜的防潮措施，當(dāng)采用吸水的CsI：Tl時(shí)，這些防潮措施是必要的。本專利技術(shù)進(jìn)一步有利地提供了新的閃爍體材料的用途，所述材料針對(duì)具體的應(yīng)用要求而優(yōu)化，諸如在升高的溫度下可靠性增加，或者抗機(jī)械摩擦的魯棒性增加。本專利技術(shù)有利地提供了一種能夠采用增材制造技術(shù)制造的閃爍體結(jié)構(gòu)，所述閃爍體結(jié)構(gòu)具有以針的形狀沉積的各種閃爍材料，諸如透明的石榴石，為了獲得高的量子探測(cè)效率(縮寫為DQE)，這是需要的，所述量子探測(cè)效率是與成像系統(tǒng)的圖像對(duì)比度和噪音性能有關(guān)的信號(hào)的組合效果的量度，通常被表示為特定頻率的函數(shù)。本專利技術(shù)有利地允許閃爍柱或閃爍體結(jié)構(gòu)的尺寸(例如總高度或?qū)挾?可很容易地被轉(zhuǎn)變到所述閃爍材料的特定的輻射衰減性能，以便對(duì)于具體的醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用來(lái)說(shuō)獲得預(yù)期的量子探測(cè)效率和預(yù)期的光學(xué)傳遞函數(shù)或調(diào)制傳遞函數(shù)。本專利技術(shù)有利地允許可以采用若干種技術(shù)來(lái)制造閃爍體結(jié)構(gòu)，例如采用燒結(jié)的閃爍體粒子或未加工相的閃爍體粒子逐層噴墨打印出針狀結(jié)構(gòu)且隨后進(jìn)行光子燒結(jié)、粒子在光敏粘合劑中的閃爍體的整層沉積、立體光刻術(shù)以及去除結(jié)構(gòu)周圍的材料。根據(jù)本專利技術(shù)，術(shù)語(yǔ)“縱橫比”可以被定義為如下：幾何形狀的縱橫比是其不同維度的尺寸之間的比率。例如，類似矩形的針結(jié)構(gòu)的縱橫比是其較長(zhǎng)邊與其較短邊的比率。根據(jù)本專利技術(shù)的一示例性實(shí)施例，可以通過(guò)制作包括兩個(gè)犧牲層的具有所需厚度的封閉層而進(jìn)一步制造所述閃爍體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本專利技術(shù)的一示例性實(shí)施例，所述柱狀元件中的至少一個(gè)包括作為閃爍材料的選自以下組的材料，所述組包括碘化銫或硫化鋅或碘化鈉或硅酸镥(lutetiumoxyorthosilicate)或鍺酸鉍或者任何其它的閃爍材料。尤其是，可使用閃爍材料如已知為GSO的硅酸釓(gadoliniumoxyorthosilicate)，其是用于核醫(yī)學(xué)成像和用于量熱學(xué)的一類無(wú)機(jī)閃爍晶體，或者也已知為L(zhǎng)YSO的硅酸釔镥(Lutetium-yttriumoxyorthorilicate)，其是一種主要用作閃爍體晶體的無(wú)機(jī)化合物。此外，可以使用無(wú)機(jī)閃爍體作為閃爍材料，例如堿金屬鹵化物，通常具有少量的活化劑雜質(zhì)，NaI(Tl)(鉈摻雜的碘化鈉)。其它的無(wú)機(jī)堿金屬鹵化物晶體例如是：CsI(Tl)，CsI(Na)，CsI(純)，CsF，KI(Tl)，LiI(Eu)。一些非堿金屬晶體可包括：BaF2，CaF2(Eu)，ZnS(Ag)，CaWO4，C本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種輻射探測(cè)器裝置(100)，包括：由多個(gè)單件式柱狀元件(125)形成的第一陣列(120)，所述柱狀元件包括基底部分(126)和突出部分(127)，所述柱狀元件(125)包括閃爍材料，所述閃爍材料被構(gòu)造成通過(guò)輻射轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生光線，其中，所述柱狀元件(125)包括作為突出部分(127)的沿著所述柱狀元件(125)的縱向方向(A)的階梯式移位部分(127)；由多個(gè)光敏元件(135)形成的第二陣列(130)，其中，所述光敏元件中的每一個(gè)被分配給所述柱狀元件(125)中的一個(gè)，并且所述光敏元件(135)被構(gòu)造成探測(cè)所產(chǎn)生的光線；以及讀出電子電路(150)。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2014.07.03 EP 14175582.71.一種輻射探測(cè)器裝置(100)，包括：由多個(gè)單件式柱狀元件(125)形成的第一陣列(120)，所述柱狀元件包括基底部分(126)和突出部分(127)，所述柱狀元件(125)包括閃爍材料，所述閃爍材料被構(gòu)造成通過(guò)輻射轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生光線，其中，所述柱狀元件(125)包括作為突出部分(127)的沿著所述柱狀元件(125)的縱向方向(A)的階梯式移位部分(127)；由多個(gè)光敏元件(135)形成的第二陣列(130)，其中，所述光敏元件中的每一個(gè)被分配給所述柱狀元件(125)中的一個(gè)，并且所述光敏元件(135)被構(gòu)造成探測(cè)所產(chǎn)生的光線；以及讀出電子電路(150)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射探測(cè)器裝置，其中，所述柱狀元件(125)中的至少一個(gè)包括作為所述閃爍材料的選自以下組的材料，所述組包括碘化銫或硫化鋅或碘化鈉或硅酸镥或鍺酸鉍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輻射探測(cè)器裝置，其中，由所述多個(gè)柱狀元件(125)形成的所述第一陣列(120)提供了所述裝置(100)的光敏面積與所述裝置(100)的總面積的比率作為分?jǐn)?shù)比率至少為0.9、優(yōu)選地至少為0.95、最優(yōu)選地為1.0。4.根據(jù)前述權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的輻射探測(cè)器裝置，其中，所述柱狀元件(125)中的至少一個(gè)的高度(H)適應(yīng)于所述柱狀元件(125)的所述閃爍材料的衰減系數(shù)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的輻射探測(cè)器裝置，其中，所述柱狀元件(125)中的至少一個(gè)的高度(H)適應(yīng)于電離輻射的被轉(zhuǎn)化為光線的能量。6.根據(jù)前述權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的輻射探測(cè)器裝置，其中，所述柱狀元件(1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：O·J·維默斯，J·W·M·雅各布斯，J·J·范厄凱爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：荷蘭,NL