包含多层涂层的x射线闪烁体的制作方法
包含多层涂层的x射线闪烁体的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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）。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] EP0, 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。
[0011] WO2012/004703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。
[0012] 然而，依然通常需要甚至更有效的解决方案，尤其用于提高信噪比而不降低图像 分辨率（锐度）的目的。
【发明内容】
[0013] 本发明克服了现有技术的这些和其他缺点。
[0014] -个总体目标在于，通过在不降低图像分辨率（锐度）的情况下提高信噪比，能够 实现图像质量提高的x射线成像。
[0015] -个具体目标在于，提供一种改进的x射线闪烁体。
[0016] -个具体目标还在于，提供一种改进的x射线探测器。
[0017] 另一个具体目标在于，提供一种改进的x射线成像系统。
[0018] 又一个具体目标在于，提供一种改进的闪烁体模具。
[0019] 又一个具体目标在于，提供一种制造改进的闪烁体模具的方法。
[0020] 一个具体目标还在于，提供一种制造闪烁体的方法。
[0021] 在第一方面，提供了一种x射线闪烁体，包括：孔隙基质，具有在基板内形成的多 个孔隙。每个孔隙至少部分由多层涂层覆盖，该涂层至少包括反射层和保护层。该至少部 分涂覆的孔隙填充有闪烁材料，用于吸收x射线光子，以产生二次光子。该多层涂层的反射 层设置在闪烁材料与基板之间，用于反射二次光子，并且多层涂层的保护层设置在反射层 与闪烁材料之间，用于保护反射层，同时允许由反射层反射二次光子。
[0022] 这个结构的目的在于，保护反射层（也称为反射器）不受到会降低或者甚至损坏 反射性能的机械和/或化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可 能发生这种影响。所提出的闪烁体构造允许尽可能多的这些二次光子到达图像传感器，从 而有效地促进高信噪比和高质量的图像。
[0023] 在第二方面，提供了一种x射线探测器，包括根据第一方面所述的x射线闪烁体。
[0024] 在第三方面，提供了一种x射线成像系统，包括根据第二方面所述的x射线探测 器。
[0025] 在第四方面，提供了一种闪烁体模具，包括孔隙基质，具有在基板内形成的多个孔 隙。孔隙中的每个至少部分由多层涂层覆盖，该多层涂层至少包括反射层和保护层，并且多 层涂层的反射层比保护层更接近基板。
[0026] 通过这种方式，提供了一种闪烁体模具，其能够抵抗用于给模具的孔隙填充闪烁 材料的后续熔融工艺，而不退化。
[0027] 在第五方面，提供了一种制造闪烁体模具的方法。该方法涉及：设置孔隙基质，具 有在基板内形成的多个孔隙；并且在孔隙的侧壁和/或内端面的至少一部分上设置具有反 射和保护性能的多层涂层。多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护反射器 的额外保护层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0028] 在第六方面，提供了一种制造闪烁体的方法。该方法涉及：设置根据第五方面的闪 烁体模具；然后，将闪烁材料熔入闪烁体模具的孔隙内。
[0029] 本发明在以下技术应用中尤其有用：医学、牙科、工业、科学以及安全x射线应用。
[0030] 在阅读以下详细描述时，会理解本发明的其他优点。
【附图说明】
[0031] 通过结合附图参照以下描述，可以充分理解本发明及其进一步目标和优点，其 中：
[0032] 图1是示出根据一个实施方式的闪烁体模具的一个实例的示意性横截面。
[0033] 图2是示出根据一个实施方式的x射线闪烁体的一个实例的示意性横截面。
[0034] 图3是示出根据一个实施方式的连同图像传感器配置的x射线闪烁体的一个实例 的示意性横截面。
[0035] 图4是示出根据一个特定的实施方式的与像素化图像传感器相结合的闪烁体的 一个实例的示意性横截面。
[0036] 图5是示出根据一个特定的实施方式的闪烁体的一个实例的示意性横截面。
[0037] 图6是示出根据一个特定的实施方式的在闪烁体内分开两个相邻的孔隙的侧壁 的一个实例的示意性横截面。
[0038] 图7是示出x射线成像系统的可能配置的一个实例的示意性方框图。
[0039] 图8是示出用于制造闪烁体模具的方法的一个实例并且可选地将闪烁材料熔入 闪烁体模具的孔隙内以便提供制造闪烁体的方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0040] 贯穿附图，相同的参考数字用于相似或相应的部件。
[0041] 一个总体目标在于，通过在不降低图像分辨率（锐度）的情况下提高信噪比，实现 图像质量提高的X射线成像。
[0042] 一个目标在于，提供一种改进的x射线闪烁体、一种包括这种改进的闪烁体的x射 线探测器以及一种包括这种X射线探测器的X射线成像系统。
[0043] 一个目标还在于，提供一种改进的闪烁体模具以及一种制造这种闪烁体模具的方 法和一种制造闪烁体的方法。
[0044] 尤其地，期望按照以下方式构造闪烁体：在闪烁工艺中生成尽可能多的二次光子， 并且闪烁体构造允许尽可能多的这些二次光子到达图像传感器，从而有效地促进高信噪比 和高质量的图像。
[0045]图1是示出根据一个实施方式的闪烁体模具的一个实例的示意性横截面。在这个 实例中，闪烁体模具5包括孔隙基质，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,并且多层涂层的反射层2比保 护层3更接近基板1。
[0046] 应理解的是，图1到图3仅仅是示意图，其中，某些部件不必成比例，以便更清晰地 示出总体结构的不同部分。
[0047] 通过这种方式，提供了一种闪烁体模具5,其能够抵抗用于给模具的孔隙填充闪烁 材料的后续熔融工艺，而不使其退化。保护层2被设计为保护反射层不受到会降低甚至损 坏反射性能的机械和/或化学影响，同时允许由反射层反射二次光子。
[0048] 图2是示出根据一个实施方式的x射线闪烁体的一个实例的示意性横截面。在这 个实例中，x射线闪烁体包括孔隙基质，具有形成在基板1内的多个孔隙。每个孔隙至少部 分由多层涂层涂覆或覆盖，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2,同时允许由反射层反 射二次光子。
[0049] 也称为反射器的反射层2因此适合于反射二次光子，并且保护层3适合于保护反 射器，同时允许由反射器反射二次光子。
[0050] 虽然孔隙显示为完全涂覆，但是应理解的是，任一个孔隙可以由多层涂层部分涂 覆或覆盖。
[0051] 作为一个实例，多层涂层位于孔隙的至少一部分侧壁6和/或内端面7上。优选 地，多层涂层覆盖孔隙的侧壁6和内端面7。
[0052] 所提出的闪烁体构造允许尽可能多的这种二次光子到达图像传感器，从而有效地 促进高信噪比和高质量的图像。
[0053] 图3是示出根据一个实施方式的连同图像传感器配置的x射线闪烁体的一个实例 的示意性横截面。优选地，闪烁体10的孔隙与图像传感器20的像素21对准，用于高探测 器性能。然后，填充有闪烁材料的、至少被部分涂覆的孔隙用作光导，每个孔隙将二次光子 引入像素化图像传感器20的一个或多个像素21中。在孔隙与像素之间不需要具有一对一 映射。在图3中显示的实例中可以看出，填充的孔隙的开口端优选地朝着像素化图像传感 器导向，并且被设置为与像素相邻或者至少紧邻像素。
[0054] 换言之，根据一个实例，提供了一种闪烁体，包括：在孔隙的侧壁并且优选地也在 内端面上的嵌入反射器，该反射器用于朝着相关的图像传感器反射二次光子；以及额外的 保护层，位于反射器之上或顶部。保护层被配置为保护反射器，同时依然允许由反射器反射 二次光子。
[0055] 这个结构的目的在于，保护反射器不受到会降低甚至损坏反射性能的机械和/或 化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可能发生这种影响。
[0056] 通过实例的方式，反射器包括一个或多个金属层和/或一个或多个介电层。
[0057] 保护层可以包括一个或多个层。例如，保护层包括一个或多个介电层。作为一个 实例，保护层可以由多层构成，以提供不造成相消干扰的光学性能。还能够在保护层上提供 一个额外表面层，以给闪烁材料提供强化学结合。
[0058] 在反射器由多个介电层构成的情况下，例如，这些层最通常具有四分之一波长厚 度以及不同的/交替的折射率，给二次光子的波长造成相长干扰，从而造成高反射率。
[0059] 还可以在可选的底层（其然后设置在基板与反射器之间）与保护层（其设置在反 射器与闪烁材料之间）之间设置反射器。优选地，底层是介电层或者具有良好的机械粘附 性和温度稳定性。换言之，多层涂层可选地包括设置在基板与反射器之间的底层，并且反射 层设置在底层与保护层之间。
[0060] 本发明提供了捕捉高分辨率和高信噪比的x射线图像的能力。
[0061] 现在，参照一些示例性和非限制性实施方式，描述本发明。
[0062] 图4示出了在用于x射线成像的典型配置中的示例性闪烁体和图像传感器。图4 是结构化闪烁体和像素化图像传感器的实例的横截面，显示了在闪烁材料中进入x射线光 子的吸收以及二次光子的生成。嵌入的反射和保护涂层覆盖孔隙的侧面和内端面。
[0063] 闪烁体吸收x射线光子，并且对于每个这种x射线光子，发射光子爆发，这些光子 通常具有在可见范围内的波长，从而生成光敏图像传感器（例如，电荷耦合装置（CCD)或 CMOS成像传感器（CIS))能够捕捉的光图像。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。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能够由图像传感器检测 的二次光子。
[0064] 在图4中例证的闪烁体的基本结构由孔隙基质限定，该孔隙基质具有形成在基板 内的多个孔隙或洞，其中，孔隙填充有闪烁材料。通过实例方式，使用商用硅加工方法，可以 高精度地在硅（Si)内蚀刻孔隙。通常通过熔融工艺将孔隙填充有闪烁材料。随后，在凝固 阶段中，闪烁材料通常在孔隙内部结晶。换言之，在完成的闪烁体内，填充的孔隙通常包括 凝固的、熔融的闪烁材料。可以使用任何合适的闪烁材料，例如，碘化铯Csl或掺铊Csl。
[0065] 在一个特定的实例中，所提出的闪烁体包括：在孔隙壁和/或内端面上的嵌入反 射涂层（称为反射器），该反射器用于朝着相关的图像传感器反射二次光子；以及额外的保 护层，位于反射器的顶部。保护层被配置为保护反射器，同时依然允许由反射器光反射二次 光子。
[0066] 从某种意义上说，所提出的技术介绍了一种具有反射和保护性能的多层涂层，在 闪烁材料熔入孔隙内之前，在至少一部分孔隙壁和/或内端面上设置该多层涂层。
[0067] 例如，多层涂层至少包括反射层（S卩，反射器）和额外的保护层。
[0068] 优选地，反射和保护多层涂层覆盖孔隙的侧壁和内端面。这使得x射线探测器具 有良好的信噪比。
[0069] 反射层和保护层可以被视为叠加层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0070] 通过这种方式，多层涂层⑴提供良好的反射率，（ii)抵抗闪烁材料的熔融温度， 并且（iii)为反射器提供保护远离机械和/或化学退化。
[0071] 换言之，所提出的技术允许具有嵌入的反射和保护多层涂层的孔隙基质构造成抵 抗用于给孔隙填充闪烁材料的熔融工艺，而不退化。结果是具有高光输出并且从而具有高 信噪比的结构化闪烁体。
[0072] 通常，可选择保护层的厚度，以避免二次光子的相消干扰。
[0073] 在一个优选的实例中，保护层对二次光子没有任何显著的光学影响。换言之，保护 层对于二次光子基本上是光学不活跃。
[0074] 例如，保护层的厚度优选地小于闪烁体的特征光发射的波长的一半。作为一个实 例，该厚度优选地小于200nm。
[0075] 在特殊情况下，保护层的厚度甚至可以小于50nm。
[0076] 对于保护层的某些选择，还能够选择保护层的厚度大于闪烁体的特征光发射的波 长的3/4。
[0077] 在这种情况下，保护层可以相对于二次光子在光学上活跃。
[0078] 通过实例方式，对于某些材料，保护层的厚度可以小于50nm或大于300nm〇
[0079] 捕捉的x射线图像的噪音特性可以解释为信噪比（SNR)，因此，受到保护的嵌入式 反射器可以被视为闪烁体的以及从而x射线成像系统的SNR改进特征。
[0080] 图5示出了结构化闪烁体的一个示例性横截面，显示了对着在内端面和/或侧壁 上涂覆的嵌入式反射和保护涂层反射二次光子的方式。尤其地，图5显示了在闪烁材料中 进入的x射线光子的吸收以及二次光子的生成。在这个实例中，嵌入的涂层覆盖孔隙的侧 壁，并且还优选地覆盖内端面。
[0081] 图6示出了在结构化闪烁体的两个孔隙之间的壁部的一个示例性横截面，在这个 实例中，结构化闪烁体包括硅芯，其具有包括反射和保护性能的嵌入式多层涂层。在这个实 例中，多层涂层包括在可选的底层（在基板与反射器之间）与保护顶层（在反射器与闪烁 材料之间）之间的反射器。优选地，壁部的两侧由反射和保护涂层覆盖，该涂层包括可选的 底层、反射器以及保护层。应理解的是，在两个孔隙之间的壁部具有两侧，并且从孔隙的角 度来看，它们限定两个不同的侧壁。
[0082] 反射层（S卩，反射器）转而可以由一个或多个金属层或一个或多个介电层构成。在 反射器由多个介电层构成的情况下，例如，这些层最通常具有四分之一波长厚度以及不同 的或高（"H"）和低（"L"）交替的折射率（HL、HLH、HLHL...)，给二次光子的波长造成相 长干扰，从而造成高反射率。
[0083] 这个结构的目的在于，保护反射器不受到会降低甚至损坏反射性能的机械和/或 化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可能发生这种影响。
[0084] 在一个示例性嵌入式反射器内 ，可选的底层（如果有的话）可以包括具有良好的 机械粘合性的一层或多层氧化物、氮化物和/或硅化物。反射器可以包括一个或多个金属 层或一个或多个介电层。在金属反射器的情况下，这可以包括具有良好的反射率和充分的 热稳定性的一层或多层金属。在介质堆栈型反射器的情况下，作为一个实例，介电层最通常 具有四分之一波长厚度以及不同的或高（"H"）和低（"L"）交替的折射率。保护层可以 包括一层或多层，例如，由透明的氧化物、氮化物和/或硅化物构成，其厚度选择为避免二 次光子的相消干扰。在以下表格中概述几个非限制性实例。
[0085]
[0086] 图7是示出x射线成像装置或系统的典型设置的示意性方框图，包括闪烁体10、 图像传感器20(A)、用于读出和控制的电路30(B)、用于图像处理的电路40(C)以及计算机 50(D)。在右边显示可能的装置配置，其中，连字符表示在装置之间的分离。如图所 示，具有很多不同的可能的装置配置。
[0087] 闪烁体10被配置为用于吸收x射线光子并且发射具有在可见范围内的波长的光 子，从而生成光图像。图像传感器20设置为与闪烁体10相结合并且被配置为用于捕捉光 图像。
[0088] 如上所述，构造闪烁体10。图像传感器20优选地是具有多个像素的像素化图像传 感器。如果从具有成本效益的角度来看可能的话，那么闪烁体10的孔隙可以（例如）与图 像传感器的一个或多个像素对准，用于优化的探测器性能。在孔隙与像素之间不需要具有 理想的一对一映射。例如，孔隙和像素在横截面中可以具有不同的几何图形。
[0089] 还应理解的是，电路20和30 (A和B)可以整合。或者，电路30和40 (B和C)可以 整合，或者所有电路20、30以及40 (A、B以及C)可以整合。还能够在计算机50(D)内整合 电路30和/或40 (B和/或C)。在电路⑶与计算机50⑶之间可选地具有直接链路"L"。 在图4中，双向箭头表示双向或单向通信。
[0090] 闪烁体10和图像传感器20限定X射线探测器。
[0091 ] 因此，本发明提供了一种x射线闪烁体以及制造这种x射线闪烁体的相应方法。本 发明还提供了一种改进的闪烁体模具以及制造这种闪烁体模具的相应方法。
[0092] 图8是示出用于制造闪烁体模具的方法的一个实例并且可选地将闪烁材料熔入 闪烁体模具的孔隙内以便提供制造闪烁体的方法的示意性流程图。
[0093] 制造闪烁体模具的方法涉及：在步骤S1中，设置孔隙基质，具有形成在基板内的 多个孔隙，并且在步骤S2中，在孔隙的至少一部分孔隙壁部和/或内端面上设置具有反射 和保护性能的多层涂层。多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护反射器的 额外保护层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0094] 在制造闪烁体的方法中，扩展上述方法，将闪烁材料熔入闪烁体模具的孔隙内，如 步骤S3所示。一旦闪烁材料成为固体，闪烁体就准备使用。
[0095] 优选地，选择闪烁材料，用于吸收x射线光子，以产生具有在可见范围内的波长的 二次光子。多层涂层的反射层设置在闪烁材料与基板之间，用于反射二次光子，并且多层涂 层的保护层设置在反射层与闪烁材料之间，用于保护反射层，同时允许由反射层反射二次 光子。
[0096] 换言之，制造闪烁体的方法包括以下步骤：设置具有多个孔隙的孔隙基质；在将 闪烁材料熔入孔隙内时，将孔隙基质用作模具；并且在将闪烁材料熔入孔隙内之前，在孔隙 的至少一部分孔隙壁部和/或内端面上设置具有反射和保护性能的多层涂层。
[0097] 通过实例方式，设置多层涂层的步骤包括以下步骤：在孔隙壁部和/或内端面上 涂覆可选的底层以及称为发射器的反射涂层；并且在反射器的顶部上涂覆额外保护层。保 护层被配置为保护反射器，同时允许由反射器光反射二次光子。
[0098] 上面描述的实施方式要理解为本发明的几个说明性实例。本领域的技术人员会理 解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以对实施方式进行各种修改、组合以及变更。 尤其地，在技术上可能的情况下，在不同的实施方式中的不同部分解决方案可以在其他配 置中组合。
【主权项】
1. 一种X射线闪烁体（10)，包括孔隙基质，所述孔隙基质具有形成在基板（1)内的多 个孔隙，其中，每个所述孔隙至少部分由多层涂层覆盖，所述多层涂层至少包括反射层（2) 和保护层（3)， 其中，至少部分涂覆的所述孔隙填充有用于吸收X射线光子以产生二次光子的闪烁材 料⑷， 其中，所述多层涂层的所述反射层（2)布置在所述闪烁材料（4)与所述基板（1)之间， 用于反射所述二次光子，以及 其中，所述多层涂层的所述保护层（3)布置在所述反射层（2)与所述闪烁材料（4)之 间，用于保护所述反射层（2)，同时允许由所述反射层反射所述二次光子。2. 根据权利要求1所述的X射线闪烁体，其中，所述多层涂层设置在所述孔隙的至少一 部分侧壁（6)和/或内端面（7)上。3. 根据权利要求2所述的X射线闪烁体，其中，所述多层涂层覆盖所述孔隙的所述侧壁 (6)和所述内端面（7)。4. 根据权利要求1到3中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述多层涂层进一步包括 布置在所述基板（1)与所述反射层（2)之间的底层，并且所述反射层布置在所述底层与所 述保护层之间。5. 根据权利要求1到4中任一项所述的X射线闪烁体，其中，选择所述保护层（3)的厚 度，以避免二次光子的相消干扰。6. 根据权利要求1到5中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)对于所述 二次光子在光学上不活跃。7. 根据权利要求6所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)的厚度优选地小于所述 闪烁体的特征光发射的波长的一半。8. 根据权利要求1到5中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)对于所述 二次光子在光学上活跃。9. 根据权利要求8所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)的厚度大于所述闪烁体 的特征光发射的波长的3/4。10. 根据权利要求1到9中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述反射层（2)包括一 个或多个金属层和/或一个或多个介电层。11. 根据权利要求10所述的X射线闪烁体，其中，所述反射层（2)由多个介电层构成， 并且所述介电层具有四分之一波长厚度以及高低交替的折射率。12. 根据权利要求1到11中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)包括一 个或多个层。13. 根据权利要求12所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)包括一个或多个介电 层。14. 一种X射线探测器（25)，包括根据权利要求1到13中任一项所述的X射线闪烁体 (IO)015. -种X射线成像系统（100)，包括根据权利要求14所述的X射线探测器（25)。16. -种闪烁体模具（5)，包括孔隙基质，所述孔隙基质具有形成在基板（1)内的多个 孔隙，其中，每个所述孔隙至少部分由多层涂层覆盖，所述多层涂层至少包括反射层（2)和 保护层（3)， 其中，所述多层涂层的所述反射层（2)比所述保护层（3)更接近所述基板（1)。17. -种制造闪烁体模具的方法，包括以下步骤： 设置孔隙基质（SI)，所述孔隙基质具有形成在基板（1)内的多个孔隙， 在所述孔隙的至少一部分侧壁和/或内端面上设置多层涂层（S2)， 其中，所述多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护所述反射器的额外 保护层，并且所述反射层比所述保护层更接近所述基板。18. -种制造闪烁体的方法，包括以下步骤： 根据权利要求17所述的方法，设置闪烁体模具（S1，S2);以及 将闪烁材料熔入所述闪烁体模具的所述孔隙内（S3)。19. 根据权利要求18所述的方法，其中，选择所述闪烁材料，用于吸收X射线光子，以产 生具有在可见范围内的波长的二次光子， 其中，所述多层涂层的所述反射层布置在所述闪烁材料与所述基板之间，用于反射所 述二次光子，以及 其中，所述多层涂层的所述保护层布置在所述反射层与所述闪烁材料之间，用于保护 所述反射层，同时允许由所述反射层反射所述二次光子。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G01T1/20
【公开号】CN104903745
【申请号】CN201380069426
【发明人】奥洛夫·斯韦诺纽斯, 安娜·萨尔霍尔姆, 彼得·诺林
【申请人】斯基恩特-X公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月13日
【公告号】EP2943808A1, US20150338529, WO2014109691A1
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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）。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] EP0, 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。
[0011] WO2012/004703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。
[0012] 然而，依然通常需要甚至更有效的解决方案，尤其用于提高信噪比而不降低图像 分辨率（锐度）的目的。
【发明内容】
[0013] 本发明克服了现有技术的这些和其他缺点。
[0014] -个总体目标在于，通过在不降低图像分辨率（锐度）的情况下提高信噪比，能够 实现图像质量提高的x射线成像。
[0015] -个具体目标在于，提供一种改进的x射线闪烁体。
[0016] -个具体目标还在于，提供一种改进的x射线探测器。
[0017] 另一个具体目标在于，提供一种改进的x射线成像系统。
[0018] 又一个具体目标在于，提供一种改进的闪烁体模具。
[0019] 又一个具体目标在于，提供一种制造改进的闪烁体模具的方法。
[0020] 一个具体目标还在于，提供一种制造闪烁体的方法。
[0021] 在第一方面，提供了一种x射线闪烁体，包括：孔隙基质，具有在基板内形成的多 个孔隙。每个孔隙至少部分由多层涂层覆盖，该涂层至少包括反射层和保护层。该至少部 分涂覆的孔隙填充有闪烁材料，用于吸收x射线光子，以产生二次光子。该多层涂层的反射 层设置在闪烁材料与基板之间，用于反射二次光子，并且多层涂层的保护层设置在反射层 与闪烁材料之间，用于保护反射层，同时允许由反射层反射二次光子。
[0022] 这个结构的目的在于，保护反射层（也称为反射器）不受到会降低或者甚至损坏 反射性能的机械和/或化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可 能发生这种影响。所提出的闪烁体构造允许尽可能多的这些二次光子到达图像传感器，从 而有效地促进高信噪比和高质量的图像。
[0023] 在第二方面，提供了一种x射线探测器，包括根据第一方面所述的x射线闪烁体。
[0024] 在第三方面，提供了一种x射线成像系统，包括根据第二方面所述的x射线探测 器。
[0025] 在第四方面，提供了一种闪烁体模具，包括孔隙基质，具有在基板内形成的多个孔 隙。孔隙中的每个至少部分由多层涂层覆盖，该多层涂层至少包括反射层和保护层，并且多 层涂层的反射层比保护层更接近基板。
[0026] 通过这种方式，提供了一种闪烁体模具，其能够抵抗用于给模具的孔隙填充闪烁 材料的后续熔融工艺，而不退化。
[0027] 在第五方面，提供了一种制造闪烁体模具的方法。该方法涉及：设置孔隙基质，具 有在基板内形成的多个孔隙；并且在孔隙的侧壁和/或内端面的至少一部分上设置具有反 射和保护性能的多层涂层。多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护反射器 的额外保护层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0028] 在第六方面，提供了一种制造闪烁体的方法。该方法涉及：设置根据第五方面的闪 烁体模具；然后，将闪烁材料熔入闪烁体模具的孔隙内。
[0029] 本发明在以下技术应用中尤其有用：医学、牙科、工业、科学以及安全x射线应用。
[0030] 在阅读以下详细描述时，会理解本发明的其他优点。
【附图说明】
[0031] 通过结合附图参照以下描述，可以充分理解本发明及其进一步目标和优点，其 中：
[0032] 图1是示出根据一个实施方式的闪烁体模具的一个实例的示意性横截面。
[0033] 图2是示出根据一个实施方式的x射线闪烁体的一个实例的示意性横截面。
[0034] 图3是示出根据一个实施方式的连同图像传感器配置的x射线闪烁体的一个实例 的示意性横截面。
[0035] 图4是示出根据一个特定的实施方式的与像素化图像传感器相结合的闪烁体的 一个实例的示意性横截面。
[0036] 图5是示出根据一个特定的实施方式的闪烁体的一个实例的示意性横截面。
[0037] 图6是示出根据一个特定的实施方式的在闪烁体内分开两个相邻的孔隙的侧壁 的一个实例的示意性横截面。
[0038] 图7是示出x射线成像系统的可能配置的一个实例的示意性方框图。
[0039] 图8是示出用于制造闪烁体模具的方法的一个实例并且可选地将闪烁材料熔入 闪烁体模具的孔隙内以便提供制造闪烁体的方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0040] 贯穿附图，相同的参考数字用于相似或相应的部件。
[0041] 一个总体目标在于，通过在不降低图像分辨率（锐度）的情况下提高信噪比，实现 图像质量提高的X射线成像。
[0042] 一个目标在于，提供一种改进的x射线闪烁体、一种包括这种改进的闪烁体的x射 线探测器以及一种包括这种X射线探测器的X射线成像系统。
[0043] 一个目标还在于，提供一种改进的闪烁体模具以及一种制造这种闪烁体模具的方 法和一种制造闪烁体的方法。
[0044] 尤其地，期望按照以下方式构造闪烁体：在闪烁工艺中生成尽可能多的二次光子， 并且闪烁体构造允许尽可能多的这些二次光子到达图像传感器，从而有效地促进高信噪比 和高质量的图像。
[0045]图1是示出根据一个实施方式的闪烁体模具的一个实例的示意性横截面。在这个 实例中，闪烁体模具5包括孔隙基质，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,并且多层涂层的反射层2比保 护层3更接近基板1。
[0046] 应理解的是，图1到图3仅仅是示意图，其中，某些部件不必成比例，以便更清晰地 示出总体结构的不同部分。
[0047] 通过这种方式，提供了一种闪烁体模具5,其能够抵抗用于给模具的孔隙填充闪烁 材料的后续熔融工艺，而不使其退化。保护层2被设计为保护反射层不受到会降低甚至损 坏反射性能的机械和/或化学影响，同时允许由反射层反射二次光子。
[0048] 图2是示出根据一个实施方式的x射线闪烁体的一个实例的示意性横截面。在这 个实例中，x射线闪烁体包括孔隙基质，具有形成在基板1内的多个孔隙。每个孔隙至少部 分由多层涂层涂覆或覆盖，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2,同时允许由反射层反 射二次光子。
[0049] 也称为反射器的反射层2因此适合于反射二次光子，并且保护层3适合于保护反 射器，同时允许由反射器反射二次光子。
[0050] 虽然孔隙显示为完全涂覆，但是应理解的是，任一个孔隙可以由多层涂层部分涂 覆或覆盖。
[0051] 作为一个实例，多层涂层位于孔隙的至少一部分侧壁6和/或内端面7上。优选 地，多层涂层覆盖孔隙的侧壁6和内端面7。
[0052] 所提出的闪烁体构造允许尽可能多的这种二次光子到达图像传感器，从而有效地 促进高信噪比和高质量的图像。
[0053] 图3是示出根据一个实施方式的连同图像传感器配置的x射线闪烁体的一个实例 的示意性横截面。优选地，闪烁体10的孔隙与图像传感器20的像素21对准，用于高探测 器性能。然后，填充有闪烁材料的、至少被部分涂覆的孔隙用作光导，每个孔隙将二次光子 引入像素化图像传感器20的一个或多个像素21中。在孔隙与像素之间不需要具有一对一 映射。在图3中显示的实例中可以看出，填充的孔隙的开口端优选地朝着像素化图像传感 器导向，并且被设置为与像素相邻或者至少紧邻像素。
[0054] 换言之，根据一个实例，提供了一种闪烁体，包括：在孔隙的侧壁并且优选地也在 内端面上的嵌入反射器，该反射器用于朝着相关的图像传感器反射二次光子；以及额外的 保护层，位于反射器之上或顶部。保护层被配置为保护反射器，同时依然允许由反射器反射 二次光子。
[0055] 这个结构的目的在于，保护反射器不受到会降低甚至损坏反射性能的机械和/或 化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可能发生这种影响。
[0056] 通过实例的方式，反射器包括一个或多个金属层和/或一个或多个介电层。
[0057] 保护层可以包括一个或多个层。例如，保护层包括一个或多个介电层。作为一个 实例，保护层可以由多层构成，以提供不造成相消干扰的光学性能。还能够在保护层上提供 一个额外表面层，以给闪烁材料提供强化学结合。
[0058] 在反射器由多个介电层构成的情况下，例如，这些层最通常具有四分之一波长厚 度以及不同的/交替的折射率，给二次光子的波长造成相长干扰，从而造成高反射率。
[0059] 还可以在可选的底层（其然后设置在基板与反射器之间）与保护层（其设置在反 射器与闪烁材料之间）之间设置反射器。优选地，底层是介电层或者具有良好的机械粘附 性和温度稳定性。换言之，多层涂层可选地包括设置在基板与反射器之间的底层，并且反射 层设置在底层与保护层之间。
[0060] 本发明提供了捕捉高分辨率和高信噪比的x射线图像的能力。
[0061] 现在，参照一些示例性和非限制性实施方式，描述本发明。
[0062] 图4示出了在用于x射线成像的典型配置中的示例性闪烁体和图像传感器。图4 是结构化闪烁体和像素化图像传感器的实例的横截面，显示了在闪烁材料中进入x射线光 子的吸收以及二次光子的生成。嵌入的反射和保护涂层覆盖孔隙的侧面和内端面。
[0063] 闪烁体吸收x射线光子，并且对于每个这种x射线光子，发射光子爆发，这些光子 通常具有在可见范围内的波长，从而生成光敏图像传感器（例如，电荷耦合装置（CCD)或 CMOS成像传感器（CIS))能够捕捉的光图像。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。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能够由图像传感器检测 的二次光子。
[0064] 在图4中例证的闪烁体的基本结构由孔隙基质限定，该孔隙基质具有形成在基板 内的多个孔隙或洞，其中，孔隙填充有闪烁材料。通过实例方式，使用商用硅加工方法，可以 高精度地在硅（Si)内蚀刻孔隙。通常通过熔融工艺将孔隙填充有闪烁材料。随后，在凝固 阶段中，闪烁材料通常在孔隙内部结晶。换言之，在完成的闪烁体内，填充的孔隙通常包括 凝固的、熔融的闪烁材料。可以使用任何合适的闪烁材料，例如，碘化铯Csl或掺铊Csl。
[0065] 在一个特定的实例中，所提出的闪烁体包括：在孔隙壁和/或内端面上的嵌入反 射涂层（称为反射器），该反射器用于朝着相关的图像传感器反射二次光子；以及额外的保 护层，位于反射器的顶部。保护层被配置为保护反射器，同时依然允许由反射器光反射二次 光子。
[0066] 从某种意义上说，所提出的技术介绍了一种具有反射和保护性能的多层涂层，在 闪烁材料熔入孔隙内之前，在至少一部分孔隙壁和/或内端面上设置该多层涂层。
[0067] 例如，多层涂层至少包括反射层（S卩，反射器）和额外的保护层。
[0068] 优选地，反射和保护多层涂层覆盖孔隙的侧壁和内端面。这使得x射线探测器具 有良好的信噪比。
[0069] 反射层和保护层可以被视为叠加层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0070] 通过这种方式，多层涂层⑴提供良好的反射率，（ii)抵抗闪烁材料的熔融温度， 并且（iii)为反射器提供保护远离机械和/或化学退化。
[0071] 换言之，所提出的技术允许具有嵌入的反射和保护多层涂层的孔隙基质构造成抵 抗用于给孔隙填充闪烁材料的熔融工艺，而不退化。结果是具有高光输出并且从而具有高 信噪比的结构化闪烁体。
[0072] 通常，可选择保护层的厚度，以避免二次光子的相消干扰。
[0073] 在一个优选的实例中，保护层对二次光子没有任何显著的光学影响。换言之，保护 层对于二次光子基本上是光学不活跃。
[0074] 例如，保护层的厚度优选地小于闪烁体的特征光发射的波长的一半。作为一个实 例，该厚度优选地小于200nm。
[0075] 在特殊情况下，保护层的厚度甚至可以小于50nm。
[0076] 对于保护层的某些选择，还能够选择保护层的厚度大于闪烁体的特征光发射的波 长的3/4。
[0077] 在这种情况下，保护层可以相对于二次光子在光学上活跃。
[0078] 通过实例方式，对于某些材料，保护层的厚度可以小于50nm或大于300nm〇
[0079] 捕捉的x射线图像的噪音特性可以解释为信噪比（SNR)，因此，受到保护的嵌入式 反射器可以被视为闪烁体的以及从而x射线成像系统的SNR改进特征。
[0080] 图5示出了结构化闪烁体的一个示例性横截面，显示了对着在内端面和/或侧壁 上涂覆的嵌入式反射和保护涂层反射二次光子的方式。尤其地，图5显示了在闪烁材料中 进入的x射线光子的吸收以及二次光子的生成。在这个实例中，嵌入的涂层覆盖孔隙的侧 壁，并且还优选地覆盖内端面。
[0081] 图6示出了在结构化闪烁体的两个孔隙之间的壁部的一个示例性横截面，在这个 实例中，结构化闪烁体包括硅芯，其具有包括反射和保护性能的嵌入式多层涂层。在这个实 例中，多层涂层包括在可选的底层（在基板与反射器之间）与保护顶层（在反射器与闪烁 材料之间）之间的反射器。优选地，壁部的两侧由反射和保护涂层覆盖，该涂层包括可选的 底层、反射器以及保护层。应理解的是，在两个孔隙之间的壁部具有两侧，并且从孔隙的角 度来看，它们限定两个不同的侧壁。
[0082] 反射层（S卩，反射器）转而可以由一个或多个金属层或一个或多个介电层构成。在 反射器由多个介电层构成的情况下，例如，这些层最通常具有四分之一波长厚度以及不同 的或高（"H"）和低（"L"）交替的折射率（HL、HLH、HLHL...)，给二次光子的波长造成相 长干扰，从而造成高反射率。
[0083] 这个结构的目的在于，保护反射器不受到会降低甚至损坏反射性能的机械和/或 化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可能发生这种影响。
[0084] 在一个示例性嵌入式反射器内 ，可选的底层（如果有的话）可以包括具有良好的 机械粘合性的一层或多层氧化物、氮化物和/或硅化物。反射器可以包括一个或多个金属 层或一个或多个介电层。在金属反射器的情况下，这可以包括具有良好的反射率和充分的 热稳定性的一层或多层金属。在介质堆栈型反射器的情况下，作为一个实例，介电层最通常 具有四分之一波长厚度以及不同的或高（"H"）和低（"L"）交替的折射率。保护层可以 包括一层或多层，例如，由透明的氧化物、氮化物和/或硅化物构成，其厚度选择为避免二 次光子的相消干扰。在以下表格中概述几个非限制性实例。
[0085]
[0086] 图7是示出x射线成像装置或系统的典型设置的示意性方框图，包括闪烁体10、 图像传感器20(A)、用于读出和控制的电路30(B)、用于图像处理的电路40(C)以及计算机 50(D)。在右边显示可能的装置配置，其中，连字符表示在装置之间的分离。如图所 示，具有很多不同的可能的装置配置。
[0087] 闪烁体10被配置为用于吸收x射线光子并且发射具有在可见范围内的波长的光 子，从而生成光图像。图像传感器20设置为与闪烁体10相结合并且被配置为用于捕捉光 图像。
[0088] 如上所述，构造闪烁体10。图像传感器20优选地是具有多个像素的像素化图像传 感器。如果从具有成本效益的角度来看可能的话，那么闪烁体10的孔隙可以（例如）与图 像传感器的一个或多个像素对准，用于优化的探测器性能。在孔隙与像素之间不需要具有 理想的一对一映射。例如，孔隙和像素在横截面中可以具有不同的几何图形。
[0089] 还应理解的是，电路20和30 (A和B)可以整合。或者，电路30和40 (B和C)可以 整合，或者所有电路20、30以及40 (A、B以及C)可以整合。还能够在计算机50(D)内整合 电路30和/或40 (B和/或C)。在电路⑶与计算机50⑶之间可选地具有直接链路"L"。 在图4中，双向箭头表示双向或单向通信。
[0090] 闪烁体10和图像传感器20限定X射线探测器。
[0091 ] 因此，本发明提供了一种x射线闪烁体以及制造这种x射线闪烁体的相应方法。本 发明还提供了一种改进的闪烁体模具以及制造这种闪烁体模具的相应方法。
[0092] 图8是示出用于制造闪烁体模具的方法的一个实例并且可选地将闪烁材料熔入 闪烁体模具的孔隙内以便提供制造闪烁体的方法的示意性流程图。
[0093] 制造闪烁体模具的方法涉及：在步骤S1中，设置孔隙基质，具有形成在基板内的 多个孔隙，并且在步骤S2中，在孔隙的至少一部分孔隙壁部和/或内端面上设置具有反射 和保护性能的多层涂层。多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护反射器的 额外保护层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0094] 在制造闪烁体的方法中，扩展上述方法，将闪烁材料熔入闪烁体模具的孔隙内，如 步骤S3所示。一旦闪烁材料成为固体，闪烁体就准备使用。
[0095] 优选地，选择闪烁材料，用于吸收x射线光子，以产生具有在可见范围内的波长的 二次光子。多层涂层的反射层设置在闪烁材料与基板之间，用于反射二次光子，并且多层涂 层的保护层设置在反射层与闪烁材料之间，用于保护反射层，同时允许由反射层反射二次 光子。
[0096] 换言之，制造闪烁体的方法包括以下步骤：设置具有多个孔隙的孔隙基质；在将 闪烁材料熔入孔隙内时，将孔隙基质用作模具；并且在将闪烁材料熔入孔隙内之前，在孔隙 的至少一部分孔隙壁部和/或内端面上设置具有反射和保护性能的多层涂层。
[0097] 通过实例方式，设置多层涂层的步骤包括以下步骤：在孔隙壁部和/或内端面上 涂覆可选的底层以及称为发射器的反射涂层；并且在反射器的顶部上涂覆额外保护层。保 护层被配置为保护反射器，同时允许由反射器光反射二次光子。
[0098] 上面描述的实施方式要理解为本发明的几个说明性实例。本领域的技术人员会理 解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以对实施方式进行各种修改、组合以及变更。 尤其地，在技术上可能的情况下，在不同的实施方式中的不同部分解决方案可以在其他配 置中组合。
【主权项】
1. 一种X射线闪烁体（10)，包括孔隙基质，所述孔隙基质具有形成在基板（1)内的多 个孔隙，其中，每个所述孔隙至少部分由多层涂层覆盖，所述多层涂层至少包括反射层（2) 和保护层（3)， 其中，至少部分涂覆的所述孔隙填充有用于吸收X射线光子以产生二次光子的闪烁材 料⑷， 其中，所述多层涂层的所述反射层（2)布置在所述闪烁材料（4)与所述基板（1)之间， 用于反射所述二次光子，以及 其中，所述多层涂层的所述保护层（3)布置在所述反射层（2)与所述闪烁材料（4)之 间，用于保护所述反射层（2)，同时允许由所述反射层反射所述二次光子。2. 根据权利要求1所述的X射线闪烁体，其中，所述多层涂层设置在所述孔隙的至少一 部分侧壁（6)和/或内端面（7)上。3. 根据权利要求2所述的X射线闪烁体，其中，所述多层涂层覆盖所述孔隙的所述侧壁 (6)和所述内端面（7)。4. 根据权利要求1到3中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述多层涂层进一步包括 布置在所述基板（1)与所述反射层（2)之间的底层，并且所述反射层布置在所述底层与所 述保护层之间。5. 根据权利要求1到4中任一项所述的X射线闪烁体，其中，选择所述保护层（3)的厚 度，以避免二次光子的相消干扰。6. 根据权利要求1到5中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)对于所述 二次光子在光学上不活跃。7. 根据权利要求6所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)的厚度优选地小于所述 闪烁体的特征光发射的波长的一半。8. 根据权利要求1到5中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)对于所述 二次光子在光学上活跃。9. 根据权利要求8所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)的厚度大于所述闪烁体 的特征光发射的波长的3/4。10. 根据权利要求1到9中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述反射层（2)包括一 个或多个金属层和/或一个或多个介电层。11. 根据权利要求10所述的X射线闪烁体，其中，所述反射层（2)由多个介电层构成， 并且所述介电层具有四分之一波长厚度以及高低交替的折射率。12. 根据权利要求1到11中任一项所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)包括一 个或多个层。13. 根据权利要求12所述的X射线闪烁体，其中，所述保护层（3)包括一个或多个介电 层。14. 一种X射线探测器（25)，包括根据权利要求1到13中任一项所述的X射线闪烁体 (IO)015. -种X射线成像系统（100)，包括根据权利要求14所述的X射线探测器（25)。16. -种闪烁体模具（5)，包括孔隙基质，所述孔隙基质具有形成在基板（1)内的多个 孔隙，其中，每个所述孔隙至少部分由多层涂层覆盖，所述多层涂层至少包括反射层（2)和 保护层（3)， 其中，所述多层涂层的所述反射层（2)比所述保护层（3)更接近所述基板（1)。17. -种制造闪烁体模具的方法，包括以下步骤： 设置孔隙基质（SI)，所述孔隙基质具有形成在基板（1)内的多个孔隙， 在所述孔隙的至少一部分侧壁和/或内端面上设置多层涂层（S2)， 其中，所述多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护所述反射器的额外 保护层，并且所述反射层比所述保护层更接近所述基板。18. -种制造闪烁体的方法，包括以下步骤： 根据权利要求17所述的方法，设置闪烁体模具（S1，S2);以及 将闪烁材料熔入所述闪烁体模具的所述孔隙内（S3)。19. 根据权利要求18所述的方法，其中，选择所述闪烁材料，用于吸收X射线光子，以产 生具有在可见范围内的波长的二次光子， 其中，所述多层涂层的所述反射层布置在所述闪烁材料与所述基板之间，用于反射所 述二次光子，以及 其中，所述多层涂层的所述保护层布置在所述反射层与所述闪烁材料之间，用于保护 所述反射层，同时允许由所述反射层反射所述二次光子。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G01T1/20
【公开号】CN104903745
【申请号】CN201380069426
【发明人】奥洛夫·斯韦诺纽斯, 安娜·萨尔霍尔姆, 彼得·诺林
【申请人】斯基恩特-X公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月13日
【公告号】EP2943808A1, US20150338529, WO2014109691A1
最新回复(0)