[发明专利]计算机X射线断层照相机

说明书

与本申请相关的申请，有由C.D.Greskovich等人提出、题目为“透明的多晶石榴石”、序列号为(RD-20.202)的申请，以及由V.G.Tsoukala等人提出、题目为“空穴-陷阱补偿的闪烁体材料”、序列号为(RD-20.194)的申请，其中每份申请并此同时提出，并且作为一个整体在这里合并引证。

本发明涉及固态发光闪烁体领域，更确切地说，涉及对于X射线敏感的固态发光闪烁体领域，该闪烁体适用于高速计算机X射线断层摄影术(CT)扫描系统，特别是医学CT系统。

发光材料在一个电磁波谱区内吸收能量，而在另一个电磁波谱区内则发射能量。以粉末形式存在的发光材料，通常称之为磷光体；而以透明固体形式存在的发光材料，通常称之为闪烁体。

大多数常用的磷光体，是在吸收电磁波谱中可见区之外的辐射时，发出波谱中可见区的辐射。因此，磷光体起着将人眼对其不敏感的电磁辐射转变为人眼对其敏感的电磁辐射的作用。大多数磷光体对于电磁波谱中比可见区能量更高的那部分电磁波谱响应。因此，有对紫外光(如在荧光灯中)、电子(如在阴极射线管中)和X射线(如在X射线照相术中)响应的粉末状磷光体。

发光材料可被区分为两大类，这就是自激活发光材料和掺杂激活发光材料。

自激活发光材料是这样一种发光材料，其中的纯结晶基质材料因吸收高能量的光子而将其电子提升到受激态，这些电子在从受激态回到较低能态时将发射出光子。自激活发光材料通常具有很宽的电磁波谱发射特性曲线，这是因为不论是处在受激态还是较低能态的电子都可以具有较宽的能量范围，从而就使任何给定的受激电子在从其受激态跃迁到较低能态时，可以发射出相当宽范围的能量，取决于该电子在辐射跃迁前后所具有的具体能量。

掺杂激活的发光材料通常是这样一种发光材料，其中的不发光基质材料是通过掺杂以激活剂物质改性的，其在基质材料中存在的浓度比较低，例如在约200ppm-1000ppm的范围之内。但是，某些磷光体需要有几个摩尔百分数的激活剂离子，以使光输出最优化。对于掺杂激活的发光材料来说，基质晶体能够吸收入射的光子，而且被吸收的能量可由激活剂离子来接纳或由晶格转递给激活剂离子。该激活剂离子的一个或多个电子被提升到较高的受激态。这些电子在返回其较低受激态的条件下，将发射出能够发光的光子。在许多通常使用的掺杂激活发光材料中，能够发射出(受激)发出光的电子是d或者f电子层的电子，它们的能级可以分别受到周围结晶场的明显影响，或者比较不受其影响。在那些激活剂离子很少受到局部结晶场影响的情况，所发射出来的受激发射光，基本上具有激活剂离子而不是基质材料的特征，而且所发光的波谱包括一个或者多个比较窄的发射峰。这同自激活发光材料具有更宽的发射波谱形成鲜明的对照。在那些激活剂离子的电子能量明显受到晶体结构影响的情况，所发光的波谱通常是一个类似于自激活发光材料的相当宽的波谱。掺杂激活的发光材料的未加激活物质的基质，通常有许多不同的用途。在其中某些用途中，基质材料可以包括其它能改变其性能的物质，甚至可以包括本身是发光激活剂的组分，只不过由于其赋予的是不发光特性，故被包括在该混合物之中。

大量存在着多种已知的磷光体，其中每种磷光体都有自己的一组特性，诸如通导延迟、效率、初始衰减时间、余辉、滞后、发光光谱、辐射损伤等等。发光材料的通导延迟，乃是在恒定强度的激励辐射下，从激励辐射对于发光材料的起始照射到发光输出达到其最大值之间的时间间隔。发光材料的效率，乃是被吸收的激励辐射能量作为受激发光发射出去的百分率。当激励辐射终止时，由闪烁体所发的光输出将按两步衰减。其中第一步是从满负荷的发光输出迅速地衰减至较低值(但通常不为零)，处在该值时的衰减梯度实质上已变至较低的衰减速率。这种低强度一般为长衰减时间的发(荧)光，被称之为余辉，通常是以其低于满强度值2％的强度值出现。初始的迅速衰减被称之为初始衰减或初始速率，而且要从激励辐射终止的时间开始，测量到发光输出下降到其满强度值的1/e时为止。

对于给定大小入射的激励辐射来说，如果所发光输出的大小取决于最近被发光材料吸收过的激励辐射的大小，则此发光材料具有滞后。发光材料的发光光谱，具有由该材料发射的所发光的光谱特性。