[发明专利]包含多层涂层的X射线闪烁体

说明书

提供了一种x射线闪烁体(10)，包括孔隙基质，该孔隙基质具有形成在基板(1)内的多个孔隙。每个孔隙至少部分由多层涂层覆盖，该多层涂层至少包括反射层(2)和保护层(3)。至少部分涂覆的孔隙填充有闪烁材料(4)，用于吸收x射线光子，以产生二次光子，优选地具有在可见范围内的波长。多层涂层的反射层(2)设置在闪烁材料(4)与基板(1)之间，用于反射二次光子，并且多层涂层的保护层(3)设置在反射层(2)与闪烁材料(4)之间，用于保护反射层，同时允许由反射层反射二次光子。

技术领域

本发明总体上涉及x射线成像和一种x射线闪烁体，并且更具体地，涉及闪烁体和像素化图像传感器共同用于捕捉x射线图像的应用。本发明还涉及x射线探测器、x射线成像系统、闪烁体模具、制造这种模具的方法以及制造闪烁体的方法。

背景技术

一种常见的做法是与图像传感器相结合地使用闪烁体，以捕捉x射线图像。在这种设置中，图像传感器放在闪烁体的后面。然而，按照自然法则，闪烁体能够仅仅吸收进入闪烁体的表面的所有x射线光子的一部分。结果，重要的是，最佳探测器性能和图像质量最佳地使用在闪烁体内吸收的每个x射线光子携带的信息。在闪烁过程中，将x射线光子的能量以能够由图像传感器检测到的、可见范围内的波长传输至大量二次光子。由于在图像传感器内生成的噪音，所以重要的是，构造闪烁体，以便尽可能增大到达图像传感器并且可以由图像传感器检测的二次光子。这产生具有良好的信噪比的x射线探测器。

这是x射线成像的一般要求，以实现最佳可能的图像质量，通常解释为在高分辨率(锐度)与高信噪比之间的平衡。这两种图像要求通常矛盾，从而高分辨率通常伴有降低的信噪比，反之亦然。

提出了各种技术，用于制造结构化闪烁体，该结构化闪烁体基于填充有闪烁材料的孔隙的结构化基质或阵列，该材料会提供二次光子至底层的成像传感器的光导。这些技术均在一个或几个方面受到限制：或是太大的横向尺寸(切断、切割)、形成界限清楚的窄边(激光烧蚀)的问题、或是相邻像素(柱状生长技术)之间的串扰或者漫长的加工时间(对于大部分这些技术适用)。

建议在孔隙壁部上沉积反射涂层，以提高光导并且减少串扰，但是考虑到所涉及的制造工艺、窄孔几何图形以及材料，设计和产生可行且有效的解决方案，这通常绝非易事。

美国专利6,744,052总体上涉及结构化闪烁体的基本设计，还介绍了一种相当令人满意的解决方案，用于根据在闪烁体内嵌入的反射涂层，提供二次光子的光导。

美国专利6,344,649涉及一种具有在阵列中布局的多个闪烁体部件的闪烁体。闪烁体部件由多晶陶瓷闪烁体材料或单晶体闪烁材料制成。为了增大空间分辨率和信号强度，在闪烁体部件之间的间隙填充有反射材料。

美国专利6,117,236涉及一种像素化闪烁层，在该闪烁层内形成闪烁材料的高纵横比柱体。可以在主体内形成阱，并且填充有在溶剂/粘合剂内分散的闪烁材料。反射涂层可以沉积在阱的表面之上，例如，通过铝蒸发或电化学沉积。

美国专利5,519,227涉及一种结构化闪烁屏幕，其中，使用激光烧蚀，微加工具有界限清楚的空间几何图形和深度的像素化结构。在激光处理基板之后，“像素”由填隙物质包围，该填隙物质的折射率比基板的折射率更低，以允许每个像素用作单独的光波导。

EP 0,534,683涉及一种辐射成像器，其包括闪烁体部件的阵列，该阵列光学耦合至光电探测器阵列。填隙壁部件分离邻接的闪烁体部件。通过双层反射结构提供一种将可见光子反射回闪烁体部件内的解决方案，该双层反射结构包括：更低光学指数的主要介电层，用于在闪烁体部件和该介电层的界面上反射可见光子；以及补充光学反射层，用于允许以大于临界角的入射角撞击介电层并且进入介电层的那些可见光子反射出补充光学反射层。

WO 2012/004703涉及一种闪烁体，其具有由隔离物隔开的所谓的闪烁体像素的阵列。隔离物包括反射材料，该反射材料促进将像素产生的光引入光电传感器阵列的相应光敏区域中。