专利名称：X射线探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗X射线数字成像装置，尤其是X射线探测器。
背景技术：
在工业及医疗行业中X射线探测器被广泛的应用，作为X射线探测器必不可少的闪烁体部分也越来越重要。对于一些新型的医用闪烁体，制备单晶时十分困难，发展多晶陶瓷闪烁体是目前最重要的研究方向，多晶陶瓷闪烁体具有成本低、加工性能好，易于进行性能裁剪等优点，是目前医用闪烁体的首选。在新的X射线诊断用探测器中，人们正在研发采用有源矩阵的平面探测器。在这种平面探测器中，利用闪烁层将探测到的X射线变换为可见光或荧光，再通过非晶硅光电二极管等光电变换元件将这一荧光变换成信号电荷，进而将信号电荷转换为数字信号而输出图像。作为闪烁层常用的材料通常有掺杂钠的碘化铯(CsI:Na)、掺杂铊的碘化铯 (CsI:TL)、碘化钠(NaI)、硫氧化钆(Gd202S)等。通过利用切割等在闪烁层上形成沟槽或如同形成柱状结构地堆积材料形成闪烁层，从而能提高图像分辨率特性。例如日本东芝株式会社公布的申请号200780000935. 8的专利《闪烁屏及放射线探测器》中的内容。该专利所公布的探测器11的特点是，包括闪烁屏12，该闪烁屏具有能透过放射线的支持底板16、呈平面状地设置在所述支持底板上、并使可见光反射的光反射材料粒子18分散的光反射材料分散膜17、以及设置在所述光反射材料分散膜17上，使所射入的放射线变换成可见光的闪烁层19 ；以及光电变换元件13，该光电变换元件13设置在和所述闪烁屏12的支持底板16相反一侧的表面，并且将由所述闪烁层19变换的可见光变换成电信号。但是，上述的探测器结构也存在一些缺点1.光反射材料分散膜的反射率较低。2.闪烁层激发的可见光入射到光电变换元件的光线角度发散，影响到图像的分辨率特性。鉴于此，实有必要设计一种新的X射线探测器以解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种闪烁屏及采用该闪烁屏的放射线探测器， 用于提高图像分辨率。为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案X射线探测器，其包括闪烁屏以及光电转换单元(8)，所述闪烁屏包括能透过X射线的基板(1)、附着在基板上的高反射率的反射层O)、附着在所述反射层(2)上用于保护将X射线转换为可见光的闪烁层(4)的阻隔层(3)以及充盈于闪烁层中的防潮物(5)；所述闪烁层(4)和光电转换单元之间设有至少一组纵横垂直交错的棱镜膜(6、7)。
作为本发明的优选方案之一，所述棱镜膜(6、7)下表面设有至少一层高透光率防反射膜(10)。作为本发明的优选方案之一，所述基板(1)材质为玻璃、碳纤维板、玻璃纤维板、 有机物薄膜中的一种，其对X射线吸收小于5%，该基板厚度为0. 2-3mm。作为本发明的优选方案之一，所述高反射率的反射层(2)材质为金属膜层；该层对可见光的反射率大于90% ；该反射层厚度小于2微米。作为本发明的优选方案之一，所述阻隔层( 为无机物膜层，其对可见光的透射率大于92%。作为本发明的优选方案之一，所述闪烁层(4)为GOS闪烁体或柱状结构的碘化铯晶体。作为本发明的优选方案之一，所述防潮物(5)为有机物薄膜，该层对可见光的透射率大于92%。作为本发明的优选方案之一，所述棱镜膜上棱镜的顶角角度θ为90度，平均间距 I为50微米，棱镜膜底部的厚度T为5mil。作为本发明的优选方案之一，所述高透光率防反射膜(10)使用的膜料包括为 Ta2O5, TiO2, Ti3O5, ZrO2, SiO2 或 MgF2 膜。作为本发明的优选方案之一，所述棱镜膜和防潮物( 之间、纵横垂直交错的棱镜膜之间、棱镜膜和光电转换单元(8)之间采用光学级的高透明的硅胶粘结。本发明改良闪烁体探测器的结构，在闪烁体和TFT阵列之间加入2层纵横垂直交错的BEF(棱镜膜)，使得闪烁体到光电转换单元(包括TFT阵列)的入射光线更加准直，从而提高闪烁体探测器的图像分辨率。另外，本发明中选用下表面光滑的棱镜膜，并且在其光滑的下表面附着多层宽带增透膜，提高棱镜膜的可见光透射率。最后，本发明将现有的光反射材料分散膜替换为高反射率的反射层，可以充当BEF 的反射镜，提高闪烁层的出光量从而提高探测器的亮度。
图1是现有的放射线探测器的剖视图； 图2是本发明X射线探测器结构示意图3是本发明X射线探测器中BEF下表面附加AR膜层结构示意图； 图4是本发明X射线探测器中BEF示意图； 图如是现有的X射线探测器中的光线发散示意图； 图恥是本发明X射线探测器中的光线发散示意图； 图6是本发明X射线探测器中纵横棱镜膜光线发射示意图。 元件符号说明
4放射线探测器11闪烁屏12光电变换元件13支持底板16光反射材料分散膜17光反射材料粒子18闪烁层19沟槽部20防潮有机膜21光电二极管24TFT阵列底板25基板1反射层2阻隔层3闪烁层4防潮有机物5棱镜膜(纵向)6棱镜膜(横向)7光电转换单元8棱镜膜8AR膜10
具体实施例方式以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图2所示，X射线探测器，其包括 闪烁屏以及光电转换单元8，所述闪烁屏包括能透过X射线的基板1、附着在基板上的高反射率的反射层2、附着在所述反射层2上用于保护将X射线转换为可见光的闪烁层4的阻隔层3以及充盈于闪烁层4中的防潮物5 ；所述闪烁层4和光电转换单元之间设有至少一组纵横垂直交错的棱镜膜。基板1用于反射层的附着，其表面平整光滑。材质可以是玻璃、碳纤维板、玻璃纤维板、有机物薄膜等，对X射线无吸收或吸收很小(小于5% )，厚度优选为0. 2-3mm。反射层2的材质首选金属膜层，如铝、银等。该层对可见光的反射率大于90%。膜层可以通过真空热蒸发、磁控溅射、纳米喷涂等方法施工，膜层厚度小于2微米。该反射层可以把闪烁层转换的可见光反射回TFT阵列，也可以把BEF的反射光再次反射回BEF，起到 BEF结构中的反射板作用。阻隔层3首选无机物膜层，如Si02、MgF2等。在反射层和闪烁层之间起阻隔作用， 防止反射层和闪烁层发生化学反应，同时使得闪烁层和反射层之间具有很好的附着力。该层对可见光有很好的透射率(大于92% )，厚度IOOnm左右。闪烁层4附着在阻隔层表面，受到X射线的照射后把X射线转换为可见光。该闪烁层首选GOS闪烁体，次之可以制备为柱状结构的碘化铯晶体。防潮物5首选有机物，用于保护闪烁层免遭水汽的破坏。使用有机物薄膜，如聚对二甲苯、热熔树脂等。该层对可见光有很好的透射率(92%)。光电转换单元8包括TFT阵列基板，所述TFT阵列基板为光电变换元件的基板，将闪烁层4转换的可见光转换为电信号进而输出图像。棱镜膜和防潮有机物、两层棱镜膜之间、棱镜膜和TFT阵列基板之间用光学级的高透明的硅胶粘结。
横向放置的一片棱镜膜6和纵向放置的一片棱镜膜7构成一组纵横垂直交错的棱镜膜。棱镜膜(BEF，Brightness Enhancement Film)是一种利用精密的显微复制技术，形成特殊的棱镜结构，可以管理光的角度以到达增亮的效果。BEF利用其特殊的棱镜结构管理，将光线集中在士35°的范围内，以提高中心视角的辉度。本发明中的2层棱镜膜垂直交错堆叠。棱镜膜的规格选择90/50，5T的品种，如图4所示，棱镜的顶角角度90度，棱镜的平均间距是50微米，棱镜的厚度5mil (lmil = 25微米)，棱镜的下表面光滑。每层棱镜膜 9的下表面附着多层增透膜10，如图3所示的那样，提高棱镜膜的可见光透射率。多层增透膜10使用的膜料包括Ta205 Τ 02 Τ 305 Zr02 Si02 MgF2等材料，薄膜的沉积方法有真空热蒸发、磁控溅射、溶胶-凝胶法等。可以提高棱镜膜的可见光透射率3%左右。如图fe所示，在没有采用棱镜膜的情况下，出射光线非常发散。但是如图恥所示， 采用棱镜膜的光线发射较为集中，增加了中心士35°的范围内的光线的射出。如图6的示意图所示，本发明中水平方向的BEF可以减少上下方向的倾斜光线的射出，垂直方向的BEF可以减少左右方向的倾斜光线的射出。两层纵横垂直交错的棱镜膜 BEF可以减少上下和左右方向的倾斜光线的射出，增加中心士35°的范围内的光线的射出从而提高中心视角的辉度。由于闪烁体尤其是GOS晶体内部光线散射较大，某个位置激发的可见光最好全部笔直的传播到下方的TFT像素上，如果散射到相邻的TFT像素，则会降低TFT的空间分辨率。采用本发明的方案可以把闪烁层激发的可见光更加准直的输入到TFT阵列基板上，提高闪烁屏的图像分辨率特性。上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。 熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.X射线探测器，其特征在于所述X射线探测器包括闪烁屏以及光电转换单元(8)， 所述闪烁屏包括能透过X射线的基板(1)、附着在基板上的高反射率的反射层O)、附着在所述反射层(2)上用于保护将X射线转换为可见光的闪烁层(4)的阻隔层(3)以及充盈于闪烁层中的防潮物(5)；所述闪烁层(4)和光电转换单元之间设有至少一组纵横垂直交错的棱镜膜(6、7)。
2.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述棱镜膜(6、7)下表面设有至少一层高透光率防反射膜(10)。
3.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述基板(1)材质为玻璃、碳纤维板、玻璃纤维板、有机物薄膜中的一种，其对X射线吸收小于5%，该基板厚度为0. 2-3mm。
4.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述高反射率的反射层(2)材质为金属膜层；该层对可见光的反射率大于90% ；该反射层厚度小于2微米。
5.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述阻隔层(3)为无机物膜层，其对可见光的透射率大于92%。
6.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述闪烁层(4)为GOS闪烁体或柱状结构的碘化铯晶体。
7.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述防潮物(5)为有机物薄膜，该层对可见光的透射率大于92%。
8.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述棱镜膜上棱镜的顶角角度θ 为90度，平均间距I为50微米，棱镜膜底部的厚度T为5mil。
9.如权利要求2所述的X射线探测器，其特征在于所述高透光率防反射膜(10)使用的膜料包括为 Ta2O5, TiO2, Ti3O5, ZrO2, SiO2 或 MgF2 膜。
10.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于所述棱镜膜和防潮物(5)之间、 纵横垂直交错的棱镜膜之间、棱镜膜和光电转换单元(8)之间采用光学级的高透明的硅胶粘结。
全文摘要
本发明公开一种X射线探测器，其包括闪烁屏以及光电转换单元(8)，所述闪烁屏包括能透过X射线的基板(1)、附着在基板上的高反射率的反射层(2)、附着在所述反射层(2)上用于保护将X射线转换为可见光的闪烁层(4)的阻隔层(3)以及充盈于闪烁层(4)中的防潮物(5)；所述闪烁层(4)和光电转换单元之间设有至少一组纵横垂直交错的棱镜膜(6、7)。本发明X射线探测器可以把闪烁层激发的可见光更加准直的输入到TFT阵列基板上，提高闪烁屏的图像分辨率特性。
文档编号G02B1/11GK102354696SQ201110206150
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者张辉, 邱承彬 申请人:上海奕瑞光电子科技有限公司