[发明专利]闪烁体及其制造方法

说明书

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2008年1月24日；申请号：200880009906.2(PCT/US2008/051917)；发明名称：“闪烁体及其制造方法”。

背景技术

本发明一般涉及用于制造闪烁检测器的闪烁材料。本发明的一个实施方案涉及包括金属氧化物、金属卤氧化物、金属硫氧化物或金属卤化物的纳米尺寸颗粒的闪烁材料及其制造方法。本发明的另一实施方案涉及含金属卤化物的纳米尺寸颗粒的闪烁材料及其制造方法。本发明的又一实施方案涉及含金属卤氧化物或金属硫氧化物的纳米尺寸颗粒的闪烁材料及其制造方法。

闪烁体是将高能辐射如X射线或γ射线转化成可见光的材料。闪烁体被广泛用于检测和非侵入式成像技术，如用于医学和扫描应用的成像系统。在这些系统中，高能光子典型地穿过进行成像的人或对象并，在成像体积的另一侧，撞击与光检测装置相联的闪烁体。闪烁体典型地响应所述高能光子冲击而产生光学光子。所述光学光子随后可通过所述光检测装置测量和定量，由此提供对入射在所述检测器上的高能辐射的数量和位置的替代测量。另外，闪烁体可用在用于检测以其它方式可能难以检出的放射性对象如违禁物品或污染物的系统中。

对于非侵入式成像技术，闪烁体的一个最重要的应用就是用在利用数字检测和存储系统产生射线照相图像的医疗设备中。例如，在现有的数字X射线成像系统如CT扫描器中，辐射从辐射源射向受检者，典型地为医疗诊断应用中的患者。一部分所述辐射穿过患者并撞击检测器。检测器的表面将所述辐射转化成能被感应到的光子。所述检测器被分成离散图像装置的矩阵，或像素，并根据撞击每个像素的辐射的数量或强度编码输出信号。由于当辐射穿过患者时辐射强度被改变，所以基于所述输出信号重构的图像提供与通过传统感光胶片技术得到的那些类似的患者组织投影。

另一种基于高能辐射的成像系统是正电子发射断层扫描(positron emission tomography，PET)，其通常使用具有多个典型呈环形阵列排列的像素的闪烁体基检测器。每个所述像素构成一个与光电倍增管联在一起的闪烁装置。在PET中，用放射性同位素对具有期望生物活性或亲合力的化学示踪剂化合物作了标记，其中所述放射性同位素通过发射正电子而衰变。随后，发射的正电子与电子相互作用，放出两个511keV的光子(γ射线)。所述两个γ射线同时发出并在相反方向上传播，穿过周围的组织，离开患者身体，被所述检测器吸收和记录。通过测量所述两个光子到达检测器上的两个点的微小时差，就可以计算出所述正电子在所述对象内部的位置。这种时差测量的限制高度取决于闪烁体材料的阻止能力、光输出和衰变时间。

在CT和PET中，为产生精确的图像即好的空间分辨率都要求小的像素尺寸。为避免在各个发光模块中产生的光发生像素间污染，闪烁体由被切成小段或切成小片的单晶或透明陶瓷成像板制成。所述小段和各个元件之间的校准反射体一起使用以在物理上尽可能多地保持很多光射向各个检测器。所述切片工艺限制了各个像素的尺寸，因为像素尺寸越小生产成本和加工难度就会越高。

对于要求更小像素间距的系统，例如在数字射线照相系统中，使用了磷光体如CsI针和光纤闪烁体(FOS)面板。然而，这些闪烁体满足不了CT系统的更严格的发光要求。基于CsI的闪烁体衰变时间长，导致容易洗去图像的余辉。此外，基于FOS板的检测器不具有精确成像所需的高转化效率。

与用于成像应用的复杂闪烁体相比，用于检测放射性违禁物品或污染物的闪烁体通常只是由聚噻吩或聚苯胺之类的材料制成的简单塑料膜。不过，这些系统并非特别专用于涉及的辐射种类，常常可能发生误报。

因此，存在对能够易于形成具有在CT和PET应用中所需的小像素尺寸的材料并同时提供透明度和定制的发光性能的新型闪烁体的需要。

发明内容

在一个实施方案中，本发明技术提供包括塑料基质的闪烁体，其中所述塑料基质含有嵌入的闪烁材料纳米尺寸颗粒。在各种方面，所述纳米尺寸颗粒可以由金属氧化物、金属卤氧化物、金属硫氧化物、金属卤化物或其组合制成。

在另一实施方案中，本发明技术提供包括含有嵌入的闪烁材料纳米尺寸颗粒的塑料基质的闪烁检测系统。一或多个光电检测器附着在所述塑料基质上，并经构造以检测在所述塑料基质中产生的光子。

在另一实施方案中，本发明技术提供包括闪烁检测系统和经构造以对所述闪烁检测系统产生的信号进行分析的信号处理系统的辐射检测和分析系统。所述闪烁检测系统由包括塑料基质的闪烁体和附着的光检测装置制成，其中所述塑料基质含有嵌入的闪烁材料纳米尺寸颗粒，所述光检测装置经构造以响应所述闪烁体产生的光子而产生信号。