用于辐射探测器的闪烁体阵列及其制造方法技术

一种象素化闪烁体阵列（５３），其应用于成像系统（１０）的辐射探测器（１８），包括：在阵列中并排排列的多个闪烁体象元（５０）。闪烁体象元与邻近的闪烁体象元以间隙（５２）隔开。每个闪烁体象元包括：顶部表面（６２），多个侧面（６４）；及覆盖每个闪烁体象元的顶部表面和侧面的第一层（６８），第一层由平滑涂层形成；由反射金属涂层形成的第二层（７０）覆盖第一层，及由阻隔涂层形成的并覆盖第二层的第三层（７２）。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及在CT成像及其它辐射成像系统中用于探测辐射的方法和装置，更具体地涉及具有增强反射率的闪烁体阵列。
技术介绍
在至少一些计算机断层(CT)成像系统的结构中，x射线源投射出扇形束，扇形束被校准在笛卡尔坐标系的X-Y平面内，其通常称作“成像平面”。X射线束穿过被成像的物体，比如病人。该束在被该物体衰减后照射在辐射探测器的阵列上。该探测器阵列接收的衰减束辐射的强度由病人对x射线束的衰减决定。阵列的每个探测器元件在该探测器位置处产生单独的电信号，该信号是在探测器位置对束衰减的测量。分别获得全部探测器的衰减的测量产生了一发射轮廓。在一些已知的CT系统中，X射线源和探测器阵列与台架一起在成像平面内绕被成像的物体转动，因此x射线束与物体交叉处的角度不断地变化。X射线源通常包括x射线管，其在焦点处发射x射线束。X射线探测器通常包括用于校准在探测器处接收的x射线束的校准器，邻近该校准器的闪烁体，以及邻近该闪烁体的光电探测器。一行或多行闪烁体单元或闪烁体象元设置在探测器阵列中，探测器阵列被设置为从重构物体的一个或多个图像切片中获得投影数据。一已知的探测器阵列包括闪烁体单元的二维阵列，每一个闪烁体单元具有相关联的光电探测器。为了更容易处理，环氧材料可用于浇铸闪烁体单元以使其成为具有规定尺寸的块。为使反射率最大化并防止邻近的探测器单元之间串扰，该浇铸反射器混合物包括具有高折射系数的材料，比如TiO2。因此，通过照射x射线在闪烁材料中产生的光被限定于产生光的探测器单元。然而，该环氧树脂、TiO2不吸收、尤其是它们的混合物也不吸收x射线。因此，该光电探测器和该浇铸反射器混合物自身都被保护免于照射x射线引起的损害。在一已知的浇铸反射器混合物中，小量的铬氧化物掺在该浇铸反射器混合物中以进一步减少单元间的串扰。然而，由于产生的可见光的被吸收部分从不能通过光电探测器检测，该材料的掺入减小了该探测器的效率。通过吸收经过象素间浇铸壁透射的光，铬用于减少串扰。该掺杂物使反射率从98％显著地减小到82％，因此，导致很低的光输出。铬的引入能减少60％或更高量的光输出。同时也限制了减少串扰的能力。更新的CT应用需要越来越高的清晰度，这意味着新设计将需要更小的象素。由于在表面上损失光的相对机会更高，当象素尺寸变得更小时光输出进一步减少。当象素尺寸减少50％时，光输出将减少20％到25％。由于低信噪比，低光输出能引起图象质量问题。
技术实现思路
一方面，提供用于成像系统的辐射探测器的象素化(pixilated)闪烁体阵列。该闪烁体阵列包括并排排列在阵列中的多个闪烁体象元。该闪烁体象元与邻近的闪烁体象元以间隙分开。每一个闪烁体象元包括顶层表面、多个侧面和覆盖每个闪烁体象元的顶层表面和侧面的第一层。该第一层由平滑涂层组成。由反射金属涂层组成的第二层覆盖第一层，并且由阻隔涂层组成的第三层覆盖第二层。另一方面，一种计算机断层成像系统，其包括旋转台架；在该旋转台架上的探测器阵列；和与该探测器阵列相对的在旋转台架上的辐射源，配置其以将辐射束穿过物体导向探测器阵列。该探测器阵列包括光耦合到多个二极管的闪烁体阵列。该闪烁体阵列包括并排排列在阵列中的多个闪烁体象元。该闪烁体象元与邻近的闪烁体象元以间隙分开。每个闪烁体象元包括顶层表面、多个侧面和覆盖每个闪烁体象元的顶层表面和侧面的第一层。该第一层由平滑涂层组成。由反射金属涂层组成的第二层覆盖第一层，并且由阻隔涂层组成的第三层覆盖第二层。另一方面，提供了一种制造闪烁体阵列的方法。该方法包括提供象素化闪烁体包装初成品，该闪烁体包装初成品包括并排排列在阵列中的以间隙分隔的多个闪烁体象元，每个象素具有顶层表面和多个侧面。该方法还包括把平滑涂层施加到每个闪烁体象元的顶层表面和侧面以形成平滑层；把反射金属涂层施加到平滑层顶部以形成反射金属层；并且把阻隔涂层施加到反射金属层顶部以形成阻隔层。附图说明图1是CT成像系统的示意性视图；图2是图1中所示系统的示意方块图；图3是图2中所示的探测器阵列的断面图解； 图4是象素化闪烁体包装初成品的透视图解；图5是图4中所示的闪烁体包装初成品的闪烁体象元的断面图解。具体实施例方式下面将具体描述用于成像系统的辐射探测器的象素化闪烁体阵列。该闪烁体阵列包括闪烁体阵列的象素顶部和侧面上的聚合物平滑涂层。该平滑涂层具有低于1.5的低折射率，并且可提高淀积在阵列象素的顶部和侧面上的平滑涂层顶部的反射金属涂层的粘附力和反射系数。阻隔涂层施加在反射金属涂层的顶部并且提供对反射涂层的保护，其增加了该闪烁体阵列的耐久力。象素化闪烁体阵列的设计提供超过当前商用的闪烁体阵列约50％到100％之间的输出增长。下面描述关于计算机断层(CT)成像系统的象素化闪烁体阵列。然而，该象素化闪烁体阵列也能用于其它成像系统，包括使用辐射源而不是x射线源的成像系统，比如，γ射线源。现在转到附图，参考附图1和2，计算机断层(CT)成像系统10被示为，其包括代表“第三代”CT扫描器的台架12。台架12具有朝着台架12对面的探测器阵列18投射x射线束16的x射线源14。探测器阵列18由一起检测穿过物体比如病人22的投射x射线的探测器元件20组成。每个探测器元件20产生象征照射x射线束强度的电信号，并且在光束穿过物体或病人22时光束衰减。在扫描获得x射线投影数据期间，台架12和其上的元件相对于旋转中心24旋转。在一个实施例中，如图2中所示，探测器元件20排成一行以致于在扫描时获得对应的单个图像切片的投影数据。在另一个实施例中，探测器元件20排成多个平行行，因此，在扫描时可同时获得对应于多个平行切片的投影数据。台架12的旋转和x射线源14的操作通过CT系统10的控制机构26管理。控制机构26包括提供电力和时间信号给x射线源14的x射线控制器28；台架发动机控制器30，其控制旋转速度和台架12的位置。在控制机构26中的数据获得系统(DAS)32从探测器元件20采样模拟数据，并转化该数据为数字信号以用于后序处理。图象重构器34从DAS 32接收采样的并数字化的x射线数据并且执行高速图象重构。该重构图象作为输出施加到在大容量存储装置38中存储该图象的计算机36。计算机36还通过具有键盘的控制台40从操作者接收命令和扫描参数。关联的阴极射线管显示器42允许操作者从计算机36观察该重构的图象和其它数据。计算机36使用操作者提供的命令和参数提供控制信号和信息给DAS 32、x射线控制器28和台架发动机控制器30。另外，计算机36操作控制机动工作台46以定位病人22于台架12中的工作台发动机控制器44。具体地，工作台46移动病人22的部分通过台架开口48。如上所述，阵列18的每个探测器元件20产生独立的为在探测器位置处光束衰减的测量的电信号。具体地，参考附图3，每个x射线探测器元件20包括闪烁体元件50，相邻的闪烁体元件50的侧面通过非闪烁间隙52隔开。闪烁体元件50在这里还作为闪烁体象元50并排列在阵列53中。另外，尽管图3描述了经由探测器元件20的行的横断面，图3想代表线性的和二维的(比如矩形的)探测器元件20的阵列。当用x射线透过时，闪烁体元件50转化至少x射线能量的一部分为能被位于邻近闪烁体元件50的光电探测器54检测到的光。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于成像系统（１０）的辐射探测器（１８）的象素化闪烁体阵列（５３），其中所述的闪烁体阵列包括：　　　　多个闪烁体象元（５０），在阵列中并排排列，所述的闪烁体象元与邻近的闪烁体象元以间隙（５２）隔开，每个所述的闪烁体象元包括：　　　　顶部表面（６２）和多个侧面（６４）；　　　　第一层（６８），覆盖每个所述闪烁体象元的所述顶部表面和所述侧面，所述第一层由平滑涂层形成；　　　　第二层（７０），覆盖所述第一层，所述第二层由反射金属涂层形成；及　　　　第三层（７２），覆盖所述第二层，所述第三层由阻隔涂层形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DG姆利纳，H蒋，RL哈特，C魏，JA埃切韦里，
申请(专利权)人：GE医疗系统环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]