X射线图像摄取装置的制作方法

本发明涉及一种辐射探测器技术领域，特别是涉及一种应用于X射线平板探测器中的X射线图像摄取装置。

背景技术：

随着医疗技术水平的发展，X射线平板探测器在临床上的普及率得到大大的提高。临床医生对探测器系统得到的图像的要求也越来越严苛。平板探测器替代以前的胶片暗盒和IP板成为主要放射检查成像部件。

而作为平板探测器的图像摄取部分在近几年业界也有很多的研究，例如中国专利文献(CN 102934173A)、美国专利文献(US 6635877B2)以及美国专利文献(US 5554850)都有这方面技术的公开。

具体而言，中国专利文献(CN 102934173A)与美国专利文献(US 6635877B2)都揭露了一种将碘化铯(Cerium iodide；CsI)闪烁器和光纤面板(Fiber Optical Plate；FOP)相结合而形成的闪烁体面板。其中，中国专利文献(CN 102934173A)是公开一种闪烁器面板，其通过在铝基板上生长柱状的碘化铯(CsI)闪烁器，然后使用两面胶带将碘化铯闪烁器倒扣到光纤面板(FOP)上而形成该闪烁器面板；而美国专利文献(US 6635877B2)则公开了包括具备透过光的光纤面板(FOP)、在该光纤面板上直接蒸镀形成的闪烁体、覆盖该闪烁体的第一层派瑞林膜、在该第一层派瑞林膜上形成的铝膜、以及在该铝膜上形成的第二层派瑞林膜的闪烁体面板。

前述两个专利文献中，直接参与将X射线转化为可见光的元件都只有碘化铯闪烁器，光纤面板只是充当可见光的光传导通道的作用，而碘化铯闪烁器的厚度设置通常是有一定范围的，通常为400～600μm，如果厚度超过这个范围值，虽然会提高探测器的灵敏度，但是空间分辨率反而会下降，因此这个范围值是可以均衡探测器的灵敏度和空间分辨率而设定的，但是此厚度下的碘化铯闪烁器并不能将X射线全部转化为可见光，仍有10～30％的X射线未被碘化铯闪烁器吸收，显然，极大降低了探测器的光输出与灵敏度；此外，被转化为可见光的部分是通过光纤面板进一步进行传导，而光纤面板(FOP)通常是由芯玻璃、光吸收玻璃、以及作为包层的皮玻璃等三种材料按照一定的配比熔结而成的，其中的芯玻璃的折射率大于包层皮玻璃的折射率，由于全反射，只有位于临界角以外的光才能在光纤中传输，所以这种将碘化铯闪烁器和光纤面板相结合的闪烁体面板，不可避免地会降低光的输出，进而降低探测器的灵敏度；再者，未被吸收的X射线到达探测器的传感器阵列表面，会对传感器造成辐射损伤，进而降低探测器寿命，同时，也会在探测器的硅基体中激发出空穴和电子对，空穴和电子对进入到探测器的光电二极管中，会引起电信号增强，在图像上显示为亮点，并且随机分布，增加了图像的噪声，这种X射线随机噪声对于CMOS平板探测器尤为明显。

此外，另一个美国专利文献(US 5554850)则是直接采用闪烁光纤面板(Fiber Optical Scintillation Plate；FOSP)作为闪烁体和光传输通道，但由于闪烁光纤面板基体密度低、作为闪烁光纤面板的组成成分——芯玻璃是非晶相，其作为闪烁体，与X射线产生的相互作用有限，相对于碘化铯材质的闪烁器，光产量较小，从而探测器的灵敏度也不会太高。

故，有必要提出一种克服现有技术种种缺失的X射线图像摄取装置，以解决现有技术中以碘化铯为闪烁体对X射线吸收不充分、以闪烁光纤面板为闪烁体光输出有限、结合碘化铯闪烁器和光纤面板的光输出和灵敏度降低等问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种X射线图像摄取装置，进而提高探测器的光输出和灵敏度。

本发明的另一目的在于提供一种X射线图像摄取装置，以避免因现有技术中存在X射线吸收不充分而直接到达探测器的传感器阵列表面，给传感器造成辐射损伤，进而降低传感器的使用寿命，同时也增加了X射线的随机噪声的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线图像摄取装置，其应用于X射线平板探测器中，所述X射线图像摄取装置包括壳体、设置于所述壳体底端的传感器阵列以及罩体，其特征在于，所述X射线图像摄取装置还包括：第一闪烁体，是通过粘结剂粘结固定在所述传感器阵列上，其中，所述第一闪烁体是闪烁光纤面板(Fiber Optical Scintillation Plate；FOSP)；第二闪烁体，是通过热蒸镀方式形成于所述第一闪烁体未与所述传感器阵列粘结的一侧而供所述X射线入射，并所述第二闪烁体并由多个柱状体构成；防水膜，是沉积到所述第二闪烁体的表面及所述各柱状体间的缝隙中；反射膜，是覆盖并包裹所述第二闪烁体的外围；以及缓冲层，是夹设于所述反射膜与所述罩体之间。

优选地，所述闪烁光纤面板由多根光纤扎成一束经过加热加压而形成的光纤板，且所述闪烁光纤面板的光纤是由芯玻璃、皮玻璃以及光吸收玻璃按照一定的配比熔结而成的，并所述芯玻璃掺杂有稀土发光离子。而该稀土发光离子可例如为铈离子或者铽离子。在本实施例中，该光纤的直径范围为6～25μm，且所述闪烁光纤面板的厚度范围为2～10mm。此外，该粘结剂可例如为光学透明胶(Optically Clear Adhesive；OCA)。而该第二闪烁体是由掺杂有铊离子的碘化铯构成的柱状薄膜。在本实施例中，该柱状薄膜的厚度范围为400～600μm。该防水膜是由聚对二甲苯薄膜构成的。该反射膜可例如为铝膜或者银膜，在本实施例中，该铝膜的厚度范围为100～150μm。该缓冲层可例如为泡棉。该传感器阵列可例如为非晶硅传感器阵列、CMOS传感器阵列或者CCD传感器阵列等。该罩体可例如为碳纤维板，且在本实施例中，该碳纤维板的厚度范围为1.0～1.5mm。

如上所述，本发明提出一种X射线图像摄取装置，主要是将作为第一闪烁体的闪烁光纤面板与由碘化铯构成的柱状薄膜的第二闪烁体相结合应用于X射线图像摄取装置中，由于闪烁光纤面板的引入，即可减少到达传感器阵列表面的X射线，提高了传感器的辐射寿命，并降低X射线产生的随机噪声；并且将比作为第一闪烁体的闪烁光纤面板光产量高的第二闪烁体作为X射线的初始入射面，而且经该第二闪烁体入射的X射线中部分未被吸收的X射线会进一步在该第一闪烁体中被吸收并转化为可见光，即可相对提高探测器的光输出和灵敏度。

附图说明

图1显示为本发明的X射线图像摄取装置的结构剖视图。

图2显示为应用本发明的X射线图像摄取装置吸收及转化X射线的原理示意图。

元件标号说明

1 壳体

2 传感器阵列

3 第一闪烁体

31 稀土发光离子

4 第二闪烁体

5 防水膜

6 反射膜

7 缓冲层

8 罩体

x1、x2、x1_a、x1_b X射线

v1、v2 可见光

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种X射线图像摄取装置，其应用于X射线平板探测器中，如图1所示，本发明的X射线图像摄取装置包括壳体1、设置于该壳体1底端的传感器阵列2、固定在该传感器阵列2上的第一闪烁体3、设置于该第一闪烁体3上的第二闪烁体4、防水膜5、反射膜6、缓冲层7以及罩体8。以下即配合图2对本发明的X射线图像摄取装置进行详细说明。

如图1所示，该壳体1可例如为铝合金材料，但不以此为限。

该传感器阵列2可例如为非晶硅传感器阵列、CMOS传感器阵列、或者CCD传感器阵列。

该第一闪烁体3是通过粘结剂粘结固定在该传感器阵列1上，其中，该第一闪烁体3是闪烁光纤面板。更详而言之，该闪烁光纤面板是由多根光纤扎成一束经过加热加压而形成的光纤板，且该闪烁光纤面板的光纤是由芯玻璃、皮玻璃以及光吸收玻璃按照一定的配比熔结而成的，并且该芯玻璃掺杂有如图2所示的稀土发光离子31，该稀土发光离子31可例如为铈离子或者铽离子，因该芯玻璃中掺杂有稀土发光离子即可将未被该第二闪烁体4吸收的X射线转化为可见光，进而提高探测器的光输出和灵敏度，同时也可以充当导光通道，防止邻近光束之间的串扰，以提高分辨率；此外，在本实施例中，该闪烁光纤面板的光纤的直径范围为6～25μm，且该闪烁光纤面板的厚度范围为2～10mm，该粘结剂可例如为光学透明胶。

该第二闪烁体4是通过热蒸镀方式形成于该第一闪烁体3未与该传感器阵列2粘结的一侧而供所述X射线入射，并该第二闪烁体4由多个柱状体构成。优选地，该第二闪烁体4是由掺杂有铊离子的碘化铯构成的柱状薄膜，而该柱状薄膜的厚度范围为400～600μm，但不以此为限，该第二闪烁体4也可以有掺杂有其他离子的碘化物构成的柱状薄膜。

该防水膜5是沉积到该第二闪烁体4的表面及所述各柱状体间的缝隙中。防水膜是由聚对二甲苯薄膜构成的，更详而言之，该防水膜5是采用气相沉积((Chemical Vapor Deposition；CVD)的方法将聚对二甲苯薄膜沉积到第二闪烁体4的表面及各柱状体间的缝隙中，以防止水气进入到该第二闪烁体4中使其潮解。

该反射膜6是覆盖并包裹该第二闪烁体4的外围。其中，该反射膜6可例如为铝膜或者银膜，其反射率通常高达90％以上，可以将第二闪烁体4所产生的可见光反射使其进入到第一闪烁体3中，优选地，该铝膜的厚度范围为100～150μm最佳。

该缓冲层7是夹设于该反射膜6与该罩体8之间，用以缓冲来自罩体8的压力。在本实施例中，该缓冲层7可例如为泡棉，但不以此为限，亦可例如为其他能起到缓冲作用的材质。

在本实施例中，该罩体8可例如为碳纤维板，兼具一定强度和韧性，且该碳纤维板的厚度范围为1.0～1.5mm。

为更详尽了解应用本发明如何利用该第二闪烁体4以及该第一闪烁体3实现对X射线的吸收与转化操作，以下配合图2进行说明，如图所示，X射线预先入射至该第二闪烁体4，大部分X射线x1是入射到该第二闪烁体4的各柱状体中，也有部分X射线x2入射到该第二闪烁体4的各柱状体之间(即填充有防水膜5的空间处)，显然，入射到该第二闪烁体4的各柱状体之间的X射线x2是无法被该第二闪烁体4所吸收的，而是直接进入到该第一闪烁体3中，入射到该第二闪烁体4的各柱状体中的X射线x1有很大一部分(有70％～90％的X射线)X射线x1_a会被吸收而转化为可见光v1，同时，也会有一小部分X射线x1_b未被该第二闪烁体4吸收，而直接进入到第一闪烁体3中，此时，在该第二闪烁体4中未被吸收的X射线x2和x1_b会在该第一闪烁体3中与该第一闪烁体3中的稀土发光离子31发生作用而转化为可见光v2，同时，经过该第二闪烁体4转化而来的可见光v1以及经过该第一闪烁体3转化而来的可见光v2都会经由该第一闪烁体3的导光通道的全反射作用而进入到该传感器阵列2的表面。如此，由于上述第一闪烁体3的引入，即可减少到达传感器阵列表面的X射线，提高了传感器的辐射寿命，并降低X射线产生的随机噪声；并且将未经第二闪烁体4吸收的X射线转换为可见光，提高了探测器的光输出和灵敏度；第一闪烁体3的光纤结构还起到导光作用，防止邻近光束的串扰，提高探测器的分辨率。

综上所述，本发明提供一种X射线图像摄取装置，主要是将作为第一闪烁体的闪烁光纤面板与由碘化铯构成的柱状薄膜的第二闪烁体相结合应用于X射线图像摄取装置中，X射线经过第二闪烁体后，大部分X射线被转化为可见光一，而未被第二闪烁体吸收的X射线进一步进入第一闪烁体，而与第一闪烁体作用转化为可见光二，最后，可见光一和可见光二都经过第一闪烁体的导光通道的全反射作用从而进入到传感器阵列表面，如此，由于上述第一闪烁体的引入，即可减少到达传感器阵列表面的X射线，提高了传感器的辐射寿命，并降低X射线产生的随机噪声；并且将未经第二闪烁体吸收的X射线转化为可见光，提高了探测器的光输出和灵敏度；第一闪烁体的光纤结构还起到导光作用，防止邻近光束的串扰，提高探测器的分辨率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。