专利名称：用于辐射检测器的光导组件的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及用于辐射检测器的光导，并且更特别地涉及制造用于在医学成像或其它成像中使用的辐射检测器的光导的方法，以及由此产生的制品。
背景技术：
图1示出传统的例如可以用于正电子发射断层照相(PET)的基于闪烁体的辐射检测器。检测器2包含一组闪烁体晶体4，闪烁体晶体4经由个体光导6在光学上耦合到相应光电倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)或其它类型的光电传感器，例如，光电二极管、雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode, APD)、盖革模式雪崩光电二极管(Geiger ModeAPD)、娃光电倍增器(Silicon Photomultiplier, SiPM)、电子倍增电荷稱合装置(ElectronMultiplying Charge Coupled Device, EMCCD)、PIN 二极管等 8。闪烁体 4 可以由合适的晶体制成，例如错酸秘(Bismuth Germanate, BG0),娃酸镥(Lutetium Oxyorthosilicate,LS0)、氟化钡(Barium Fluoride, BaF2)等，当用高能伽玛光子撞击时,其发射可见光、紫外光或其它可检测的光，例如在PET诊断成像中检测到的511keV符合光子。如在图1中所示出的，当从点10 (例如，从已经注射了正电子发射或伽玛发射的放射性药物的患者的身体中)发射伽玛光子时，光子可在点12撞击闪烁体4并由闪烁体4停止(吸收)，其引起发射可检测的光(即，闪烁体将“闪烁”)。可以由光学玻璃、塑料或其它合适的材料制成的光导6将可检测的光传递到其相应光电传感器8。光电传感器在时间上收集这些闪烁“计数”，PET系统使用这些“计数”来在以后重建示出放射性药物遍及患者身体的分布和浓度的图像。如在图2中所图示的，个体光导6典型地是平截头体形状的(frustum-shaped)(即，类似于由平行于圆锥/锥体底面的平面截顶的圆锥或锥体)。(注意，在图2中示出的光导是从在图1中图示的定向颠倒定向的。)使此平截头体形状适应毗邻光导6的一个表面32的闪烁体4的大小和形状以及毗邻相反的表面28的光电传感器8的典型地更小的大小和形状。组装PET或其它闪烁检测器所遇到的一个困难是处置并安装大量个体光导6。例如，在单个3x4检测器模块中，需要处置并安装12个个体光导；由典型地用于PET系统中的大量模块与此相乘，很清楚处置并安装这样多的数量的个体光导是如何有挑战性。此外，存在着确保所有个体光导合适地并且一致地对准的附加的挑战。此外，由于重复地处置许多个体光导，存在着组装人员可能损坏或未对准光导的增加的可能性，因此潜在地损害闪烁计数率、一致性以及图像质量。因此，将希望提供制造和组装避免以上提到的缺点或使其最小化的用于PET/辐射检测器的光导的改进的方法。

发明内容
在本发明的一个实施例中，提供一种制作光导组件的方法，包含步骤:提供由透光材料制成的通常(generally)平截头体形状的光导的阵列；提供由不透明材料制成的互连的板条的光隔离框(optical isolation frame),其中布置板条并确定板条外形以对应地匹配光导与围绕光导阵列的外围的外部间隙之间的间隙；以及将光导阵列与光隔离框彼此接合，以便光隔离框中的板条放置在光导阵列中的对应间隙中。光导组件具有顶部平坦表面(top planar surface)和通常平行于该顶部表面的底部平坦表面(bottom planar surface),并且阵列中的每个光导具有第一主平坦表面以及第二主平坦表面，第一主平坦表面具有第一表面区域和在其周围的第一边缘，第二主平坦表面通常平行于第一表面并具有大于第一表面区域的第二表面区域，在第一和第二表面之间具有厚度T。光导阵列由顶部平坦表面、底部平坦表面以及光导周围的通常垂直地在顶部平坦表面和底部平坦表面之间延伸的外围边界来划界，其中通过将光导的第一和第二表面分别与顶部平坦表面和底部平坦表面共面地放置来布置光导，以便在邻近光导之间提供内部间隙。每个内部间隙具有通常三角形的或通常梯形的间隙外形以及如在邻近光导的第一边缘之间测量的间距S。围绕最外部光导的外围的外部间隙由顶部平坦表面的平面、最外部光导的外侧以及外围边界来限定。在本发明的另一实施例中，例如通过注射二次成型(injection over-molding),提供光导阵列的步骤或提供光隔离框的步骤可以与将阵列与框接合在一起的步骤同时进行。例如，可以注射成型光导阵列，并且然后可以将光隔离框注射二次成型到光导阵列上，或反之亦然，以便将光导阵列与光隔离框彼此接合。在本发明的又一实施例中，可以单独进行提供阵列和框的步骤，并且将阵列和框粘合在一起的步骤可以通过使用粘接剂、机械联锁或超声焊接来完成。在可以与任何上文的实施例组合的又一实施例中，在光导组件的底部平坦表面中可以形成一个或多个沟槽，其中每个沟槽沿着内部间隙中的相应的内部间隙延续并通常相对于内部间隙中的相应的内部间隙居中，并且其中每个沟槽延伸到至少到达光隔离框的深度。然后可以用反射材料覆盖或涂敷沟槽表面。代替使用沟槽或除使用沟槽以外，另一实施例包含沿着邻近光导之间的每个内部间隙在光导组件的底部平坦表面上放置不透明障碍物的步骤。在任何或所有以上实施例中，可以应用一个或多个以下的进一步描述。如沿着顶部平坦表面的平面所测量的外部间隙和对应板条的厚度可以是大约% S。大体上反射的层可以放置在光导与框板条之间，用于将光反射回光导。外围边界可与底部平坦表面的平面交叉以形成划定最外部光导的第二主平坦表面的外边缘的多边形。光隔离框可包括每个对应于相应内部间隙的一个或多个内部板条以及对应于外部间隙的一个或多个外部板条，其中每个内部板条具有通常等腰三角形的内部板条外形或通常等腰梯形的内部板条外形并且每个外部板条具有通常直角三角形的外部板条外形或通常半个梯形的外部板条外形。


图1是根据现有技术的基于闪烁体/光电传感器的辐射检测器的示意图。图2示出根据现有技术的两个平截头体形状的光导的透视图。图3-图5示出根据本发明的实施例的各种方法的流程图。图6示出根据本发明的实施例的光隔离框、光导阵列以及组装的光导组件的分解透视图。
图7示出根据本发明的实施例的光导组件的截面侧视图。图8示出根据本发明的实施例的光导组件的侧视图。图9示出根据本发明的实施例的光导阵列的侧视图。图10示出根据本发明的实施例的可以处理以形成光导阵列的透光材料的毛坯的侧视图。图11示出根据本发明的实施例的光隔离框的截面侧视图。图12示出根据本发明的实施例的可以接合在一起以形成光导组件的光隔离框和对应光导阵列。图13示出根据本发明的实施例的利用不透明障碍物的光导组件的截面侧视图。图14-图17示出图示沟槽和反射沟槽覆盖/涂敷/填充物的使用的本发明的各实施例的截面侧视图。图18示出根据本发明的各实施例的内部和外部板条/间隙外形。图19示出根据本发明的各实施例的光导组件的多个闪烁体侧视图。图20示出根据本发明的实施例的将多个光导组件铺设在一起的方法。图21-图22示出根据本发明的各实施例的具有浇口道(runner)的光导阵列的光电传感器侧视图。
具体实施例方式当结合附图阅读时，将更好地理解上文的概要以及本发明的某些实施例的下文的详细描述。应该理解各实施例不限于附图中所示出的布置和手段。为了辅助读者理解所公开的本发明的实施例，将本文所使用的所有参考标号连同它们表示的元件概括于以下:
2检测器 4闪烁体 6光导
8光电传感器(例如，PMT、APD等)
10伽玛光子的起始点 12伽玛光子的停止/闪烁点 14光导组件
16光导组件的顶部平坦表面(面向光电传感器)
18顶部平坦表面的平面
20光导组件的底部平坦表面(面向闪烁体)
22底部平坦表面的平面 24光导阵列 26个体光导
28第一主平坦表面(面向光电传感器)
30第一边缘(在第一表面/面向光电传感器的表面周围)
32第二主平坦表面(面向闪烁体)
34第二边缘(在第二表面/面向闪烁体的表面周围) 36个体光导的侧面
38外围边界(在外部光导周围)
40内部间隙
42等腰三角形外形(间隙/板条)
44等腰梯形外形(间隙/板条)
46直角三角形外形(间隙/板条)
48半梯形外形(间隙/板条)
50外部间隙 52光隔尚框 54内部板条 56内部板条的底面 58内部板条的侧面
60内部板条的顶端/脊线(ridgeline)
62内部板条的顶端/台(plateau)
64内部板条的突出的顶端 66外部板条 68外部板条的底面 70外部板条的内侧 72外部板条的外侧/框的外侧 74外部板条的顶端/脊线 76外部板条的顶端/台 78外部板条的突出的顶端 80沟槽
82沟槽的内壁/表面
84反射材料(覆盖/涂敷/填充物)
86不透明障碍物 88浇口道
90反射层/障碍物/表面 100-150方法步骤 D沟槽的深度
Ha内部/外部板条的实际高度(以及间隙的实际深度)
Hp内部/外部板条的突出高度(以及间隙的突出深度)
S在光电传感器/顶部侧的光导边缘之间的间距 T光导阵列/光导组件的厚度。现在参考附图，图3示出根据本发明的实施例的用于制作如在图6-图8中所图示的光导组件的方法。光导组件14具有顶部平坦表面16 (用于与光电传感器对接)和通常平行于顶部表面的底部平坦表面20 (用于与闪烁体对接)。图3的方法包含以下步骤:(100)提供由透光材料制成的通常平截头体形状的光导26的阵列24 ;(110)提供包含由不透明材料制成的互连的板条54/66的框的光隔离框52，其中布置板条并确定板条外形以在光导26和外部间隙50之间围绕光导阵列24的外围对应地匹配间隙40 ;以及(120)将光导阵列24和隔尚框52彼此接合以便隔尚框中的板条54/66放置在光导阵列中的与板条54/66对应的间隙40/50中。阵列24中的每个光导26具有第一主平坦表面28(当用于检测器时面向光电传感器)和第二主平坦表面32 (当用于检测器时面向闪烁体)，该第一主平坦表面28具有第一表面区域和在其周围的第一边缘30，该第二主平坦表面32通常平行于第一表面28并具有大于第一表面区域的第二表面区域。光导/阵列26/24的厚度T在第一和第二表面28/32之间测量。光导阵列24由顶部平坦表面16、底部平坦表面20以及在光导26周围的通常垂直地在顶部平坦表面和底部平坦表面16/20之间延伸的外围边界38，其中将光导26的第一和第二表面28/32分别与整个组件14的顶部平坦表面和底部平坦表面16/20共面地放置来布置该光导26，以便在邻近光导之间提供内部间隙40。由于光导26的通常平截头体形状的几何形状，每个内部间隙40具有通常三角形的或通常梯形的间隙外形，具有如在邻近光导26的第一边缘30之间所测量的间距S。围绕最外部光导26的外围的外部间隙50由顶部平坦表面16的平面18、最外部光导26的外侧36以及外围边界38来限定。应该注意到如本文所使用的，关于间隙和板条40/54的词语“内部”的使用指的是放置在邻近光导之间的间隙和板条，然而“外部”间隙和板条50/66指的是围绕光导阵列24的外围或周边并且未放置在邻近光导26之间的间隙和板条。此外，在一些光导组件14配置中，“内部”间隙或板条40/54不仅可以看作仅在两个邻近光导26之间延续，还可以看作沿着光导26的两个邻近行延续。例如，图6中的3x4框52在内部板条(仅)在两个邻近光导26之间的视角下可以看作具有17个内部板条，但在内部板条在光导26的两个邻近行之间的视角下框52也可以看作具有5个内部板条(可以说两个在X方向上延续，以及三个在y方向上延续)。“内部”和“外部”还可用于描述阵列24中的个体光导26。再次参考图6作为不例，所不出的阵列24具有两个内部光导26,其被10个外部光导26围绕。因此,一般而言，“内部”可以指朝着(例如，阵列的)中心或质心的元件、方向或定向，然而“外部”可以指从中心或质心向外的元件、方向或定向。因此，“最外部”光导26可以是在阵列24的外部外围上的光导。例如，在5x5 (非交错的)矩形阵列24中，可存在十六个“最外部”光导26,而在简单1x2阵列中，两个光导可在技术上被认为是“最外部”。如在图9中所示出的，光导26的阵列24在邻近光导26之间提供内部间隙40。(或，用另一方式来说，在顶部表面16中形成的内部沟槽40在其每侧限定个体光导26。)这些间隙40由它们的邻近光导的侧面36和由顶部平坦表面16的平面18来接合和限定，该平面18通常与光导26的第一(面向光电传感器的)表面28共面。外部间隙50 (在顶部表面16中在顶部部分25的周边的周围形成)通常由三个平面或表面来接合和限定:最外部光导26的外侧36、顶部平坦表面16的平面18以及外围边界38。阵列24的光导26可以彼此邻接(例如，以提供单个整体结构用于更简单的处置)，或它们可以在邻近光导26之间具有小的间隙或间距而非邻接。例如，光导26可以做成个体单元，并且然后可以用所希望的布置和其间的间距组装在一起。备选地，可以例如通过由注射成型或模具中的铸造来形成而同时制作这些光导26，其中它们用内建入模具设计的所希望的布置和间距形成，由此避免了后续处理的单独处置和布置(如将在以下进一步描述的)的需要。或者，可以机器加工、蚀刻或以其它方式处理透光材料的毛坯(例如图10中示出的矩形的块)以产生间隙40/50，由此提供光导阵列24。因此，阵列24可以由添加处理(例如，注射成型、铸造)、减去处理(例如，机器加工、蚀刻)或其组合而产生。制成光导/光导阵列26/24的透光材料可以是可将可检测的光从闪烁体传递到光电传感器的任何合适的材料。例如，透光材料可以是光学玻璃、硼娃玻璃、石英、塑料(例如，丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯)等。取决于由所选择的光电传感器可检测的波长，透光材料可显现在光学上透明(例如，如果该波长是可见光)或不透明(例如，如果该波长是不可见光，例如紫外线、红外线等)。图9-图10示出具有颠倒的通常三角形形状的外形的内部间隙40。在这些图中，每个光导26的第二(面向闪烁体的)表面32具有在此表面32周围的圆周或周边边缘34。对于通常截头圆锥光导26，此边缘34可通常是圆形的形式，然而对于通常截头锥体光导26，此边缘34可以是多边形(例如，通常矩形)的形式。如在图9-图10中图示的，每个内部间隙40 (如从表面28的平面所测量的)的深度可以精确地等于阵列24的厚度T，由此使邻近光导26的边缘34沿着具有零厚度的线遇见。然而，从实践的(例如，制造)角度，光导的边缘34可以是邻接的(B卩，内部间隙的深度将小于T，并且邻近光导将轻微地彼此“重叠”)或非邻接的(即，如由邻近光导26的侧面36突出的，突出的深度将大于T，并且邻近光导将轻微地从彼此分开)，如在以下进一步描述的那样。应该注意到，虽然内部间隙外形可以描述为是通常三角形的42或通常梯形的，但是在本发明的范围中每个外形的顶端(apex )可以是圆的或圆角的(而不是尖的或有角的)。此外，光导26的侧面36不必是直的，而可以是稍微斜的(drafted)、弯曲的或波状的，由此引起对应间隙40和板条54类似地具有匹配非直的外形或轮廓。此外，虽然截头圆锥和截头锥体形状在“通常平截头体形状”的特性化中适合，但是其它固体形状可以也适合，例如，在一端表面是矩形的或多边形的(例如，六边形的、三角形的等)并在另一端表面处转变为圆形的或椭圆的形状、具有圆的拐角而不是尖的/有角的拐角的形状等。因此，本文所使用的外形形状和描述应该理解为示范性的，而并不仅限于这些精确的形状和描述。在图11中示出的光隔离框52可以类似地由各种手段产生，尽管添加处理(例如注射成型或铸造)可以更有效率。用于光隔离框的材料和/或构造应该是这样的以便对光电传感器可检测的任何波长的光大体上不透明的或/和反射的。合适的材料包含用Ti02、MgO、Al2O3或BaSO4混合或涂敷的光学胶或塑料(例如聚四氟乙烯(PTFE))。还可希望在框52与光导26的对接表面之间添加大体上反射的障碍物或层90,以便将撞击光导的侧面36的任何光反射回光导的内部。可以在框52的外侧表面上(特别是在面向光导的表面58/70上)提供此反射障碍物90，或大体上整个框可以由反射材料制成；和/或还可以在光导自身的侧面36上提供反射障碍物或反射表面90。可以通过将反射塑料成型、反射环氧铸造、反射膜、箔、层、镀敷、涂敷等应用到适当的框/光导表面来提供反射表面90。(用于大体上反射的障碍物/层/表面90的合适的材料包含以下提到的用于反射材料84以及铬镀敷等的材料。)每个内部板条54具有通常三角形的外形或通常梯形的外形42/44，以便对应地匹配在邻近光导26之间形成的间隙40。在图11中示出的每个内部板条54具有底面56以及在顶端60汇聚的两个侧面58。尽管顶端60在由图11示出的二维视图中显现为点，但是在三维中此顶端60将显现为尖的脊线或边缘。每个外部板条66具有底面68、通常与底面68形成直角的外侧72以及从底面68倾斜到外侧72的末端以形成顶端或脊线74的内侧70。此处所图示的外部板条66的外形46是直角三角形，其实质上是内部板条外形的一半。备选地，外部板条外形48可以是半个梯形的形式。图18提供这些外形42/44/46/48的比较。图12示出对准的并准备好接合在一起的光隔离框52和光导阵列24。框52和阵列24可以(例如通过注射成型)单独地产生，并且然后通过使用粘接剂、框52和/或阵列24中形成的机械联锁(例如，接头、揿扭、棘爪等)、超声焊接或将框52与阵列24彼此接合的其它合适的方式连结在一起。备选地，提供阵列24的步骤100或提供框52的步骤110可以与将框和阵列接合在一起的步骤120组合。例如，可以通过将透光材料注射成型到模具中来形成阵列24。然后，模具可具有缩回以便提供间隙40/50的滑动动作并以缩回的模具的壁为界，并且注入第二 /不透明材料以填充间隙40/50，由此形成框52的板条54/66。这种双射成型或二次成型的方式引起框52和阵列24在它们的界面处熔化或接合在一起，由此提供完成的光导组件14。或者，可以首先在模具中注射成型框52，并且然后可以在框52上/中二次成型阵列24。备选地，代替在相同的模具中射出两个部分52/24，它们中的一个可以在第一模具中成型，并且然后转移到第二模具，在那里另一个部分在第一部分上/中二次成型。如以上所提到的，可以在框侧58/70、光导侧36或二者上提供可选的反射层90。可以通过应用反射膜/箔、铬或其它镀敷等而应用此层90，并且可以在框52和阵列24接合在一起之前的任何时间完成。当光导阵列24和光隔离框52已经如以上所描述的以及在附图中所图示的那样接合在一起时，提供了根据本发明的各实施例的光导组件14。此光导组件适于将可检测的光从多个闪烁体传递到多个光电传感器，用于在辐射检测器(例如在医学成像/诊断设备(如PET或SPECT) /核医学检测器)中使用。还可根据本发明的另一实施例进行由图5和图13图示的附加步骤。在提供阵列24、提供框52以及将它们接合在一起的步骤100/110/120之后，可以进行在组件14的底部(闪烁体侧)表面20上放置不透明障碍物/材料86的附加步骤150。障碍物86用于在邻近光导26之间提供附加光隔离，并且可以由大体上不透明的材料制成或涂敷有大体上不透明的材料。还可以有利地使障碍物86稍微可压缩或柔韧，以便光导组件14的底部表面20 (障碍物86依附在其上)可以相对闪烁体可密封地毗邻或适合。用于障碍物86的合适的材料包含聚四氟乙烯(PTFE)胶带，例如来自Dupont (E.1.du Pont de Nemours andCompany)的TEFLON牌胶带、其它可压缩的胶带、可压缩的胶、填缝剂等。障碍物86可以位于光导组件14的底部表面20上，沿着邻近光导26之间的每个内部间隙40或内部板条顶端60/62延续。障碍物86还可以放置在底部表面20上，沿着在光导组件14的外部外围或周边的每个外部间隙50或外部板条顶端74/76延续，其可以帮助使相邻/邻近光导组件14中的邻近光导26之间的光泄漏最小化(例如，当铺设组件14时)。障碍物86应该理想地跨每个间隙/顶端的整个长度延伸以便使光隔离最大化并且使邻近光导26之间的光泄漏最小化。如由图13所指示的，用在邻近外部板条66的外围上的不透明障碍物86可以小于用在邻近内部板条54的不透明障碍物(即，以大约在宽度上一半的量级，如跨底部表面20所测量的)。希望每个障碍物86尽可能窄，以便不干扰从闪烁体传递到光导26的光。图4和图14-图17图示可以根据本发明的另外的实施例进行的又一组附加步骤。在提供阵列24、提供框52以及将它们接合在一起的步骤100/110/120之后，该组附加步骤可包含130在邻近光导26之间的光导组件14的底部表面20上形成一个或多个沟槽80，以及140用反射材料84覆盖这些沟槽80的至少表面82。(如本文所使用的，“覆盖”还可意味着涂敷、阻挡、在光学上封闭等中的一个或多个，无论反射材料84是粘附于内表面82、插入/填塞进沟槽以阻挡表面82等。)每个沟槽80可沿着内部间隙40或内部板条/顶端54/60中的相应的一个延续(并通常相对于其居中)，并可延伸进底部表面20到至少到达隔离框52的相应板条54的深度D。反射沟槽80的目的是进一步使邻近光导26之间的光泄漏最小化，特别是在板条54/66的实际高度Ha小于或等于整个组件厚度T，并且为了将入射在沟槽80上的光反射回光导26并反射到光电传感器上的情况下。图14示出内部板条外形通常是三角形的并且Ha=T的布置。此处，在视图(a)，由于刚好到达组件14的底部表面20的内部板条顶端60的厚度很薄，因此存在着来自一个光导26的光可能泄漏进邻近光导的一些可能性。在视图(b)，已经在顶端60立刻形成进入组件14到深度D的沟槽80。大多数沟槽80已经形成进板条54，而不是形成进光导26，由此使在光导26自身中产生的光学干扰的量最小化。沟槽80可以通过研磨、蚀刻或其它合适的减去处理来形成，或它们可以在步骤100/110期间形成于板条和/或光导。尽管图14-图17仅图示了形成于内部板条54中的沟槽80，但是沟槽80也可以类似地形成于外部板条66。在视图(c)中，用反射材料84覆盖沟槽80的至少内表面82。更具体地，仅仅如不覆盖则光可能通过其在邻近光导26之间泄漏的那些内表面82是需要覆盖的表面82。可选地，可以填充整个沟槽80，并且反射填充物/材料84甚至可超过邻近底部表面20地向外凸出。合适的反射材料84包含反射膜，例如 TEFLON 牌箔、来自 3M (Minnesota Mining & Manufacturing C0.)的 VIKUITI 牌增光反射器(ESR)膜、Dupont 的 MYLAR 牌聚酯膜、Toray Industrys, Inc 的 LUMIRR0R 牌聚酯膜、以及其它反射材料。如在图4中所示出的，除步骤100-140以外，本发明的实施例还可包含如以上所描述的添加不透明障碍物/材料86到光导组件14的底部20的步骤150。图15在视图(d)示出内部板条外形是通常三角形的并且Ha〈T的布置。此处，光导26部分彼此邻接，并且整个光导阵列24是单个整体片(包含彼此邻接的多个光导26)。在视图(e)中，沟槽80形成到深度D，该深度D至少到达隔离框52的对应板条54 (S卩，D ^(T-Ha))。在视图(f)中，用反射材料84填充沟槽80和/或沟槽表面82。在图16-图17中，板条外形是通常梯形的。在图16的视图(g)中，板条的侧面突出到突出高度Hp，在此情况下其超过组件14的底部 表面20地延伸。在视图(h)中，沟槽80形成到延伸进板条顶端的深度D。在视图(i)中，用反射材料84填充沟槽80，并且还添加了不透明障碍物86。在图17的视图(j)中，板条外形的侧面突出到超过底部表面20的突出高度Hp，类似于图16的视图(g)。然而，不同于视图(g)，在视图(j)中板条顶端62—直延伸到底部表面20 (SP，Ha=T)。视图(k)和(I)分别示出沟槽的形成和填充。图19示出根据本发明的光导组件14的各实施例和配置。视图(m)到(r)示出各种底部或闪烁体侧视图，其中组件14的外围边界/侧壁38与底部平坦表面20的平面22交叉以形成通常划定最外部光导26的第二主平坦表面32的外边缘34的多边形。这可以被认为划定光导组件14的“足迹”(即，其中整个组件14的底部表面20与平面22重叠或共面)。在视图(m)、(n)以及(P)到(r)中，光导26在邻近光导之间具有小的间距或没有间距地尽可能紧地布置在一起，以使闪烁体覆盖最大化。在视图(ο)中，光导26已经彼此分开。在此情况下，外部板条的宽度(如在此视图中所看到的)将会是邻近光导之间的间距的宽度的近似一半，以便当光导组件14铺设在一起时，如在图20中所图示的，在所有邻近光导之间实现统一的间距，即使是在来自相邻组件14的邻近光导26之间。应该注意到尽管图19将所有光导26示出为具有通常圆形的底部/闪烁体侧面32 (即，截头圆锥)，但是光导26还可以是其它形状(例如，正方形、矩形)。当个体光导26如在视图(O)中所示出的彼此分开时，可能希望在邻近光导之间提供如在图21-图22中图示的一个或多个浇口道88。这些浇口道88可以由透光材料制成，并且实际上可以在提供光导阵列24的步骤100期间形成。例如，可以注射成型具有浇口道的光导阵列24，其中浇口道88形成于具有光导26的模具中作为相同步骤的部分。提供这样的浇口道88的网络的一个益处是阵列24可以处置为单个整体片，而不是多个独立片的集合。此外，一个或多个浇口道88可用作注射成型的浇口(gate)区域。这是有利的，因为具有直接开口到光导26中的一个的浇口可引起光导26被通常发生在浇口的缺陷封闭，由此潜在地损害光学透明度和光导26的有效性。代替地，可以在一个或多个浇口道88处放置浇口，因为那里的任何浇口缺陷不会直接影响光导26。图21图示截头圆锥光导的阵列24，其中一个浇口道88被邻近光导的每个对共享。图22示出截头锥体光导的阵列24，其中一个浇口道88由邻近光导的大多数对共享，但其中两个浇口道88由附图的右下角的一些对共享。一旦阵列24与光隔离框52接合，则可以进行在底部表面形成沟槽80到大体上延伸通过浇口道88的深度的可选步骤，并且然后用反射材料84覆盖/涂敷至少沟槽表面82。这将帮助保持浇口道88免受允许光通过其在邻近光导26之间泄漏。本发明的各实施例提供用于将光从多个闪烁体的每个传递到辐射检测器中的多个光电倍增管的相应的每个的方法和制品。各实施例的技术效果是提供了在光导组件14中提供多个光导26的方法，该方法比传统的方式更方便、更经济并且倾向于更少对准错误和处置损坏。以上描述旨在说明性的，而并不是限制性的。虽然本发明已经依据各具体实施例来描述，但本领域技术人员将意识到本发明可以利用在权利要求的精神和范围内的修改来实践。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，可以做出许多修改以将特定情况或材料适用于本发明的教导而不背离其范围。虽然本文所描述的材料的尺寸和类型旨在说明本发明，但它 们决不是限制而是示范性实施例。在回顾以上描述时，许多其它实施例将对本领域技术人员是明显的。因此，本发明的范围应该参考所附的权利要求连同此权利要求所赋予权利的等效的完整范围来确定。在所附的权利要求中，术语“包含”和“在其中”用作相应术语“包含”和“其中”的普通英语等效。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”等仅用作标签，而并不旨在对其对象施加数值或位置的要求。另夕卜，以下权利要求的限制不是以器件加功能的格式书写，并且不旨在基于美国专利法第112条第六段来解释，除非并且直到此权利要求限制明确地使用跟随着没有另外的结构的功能陈述的短语“用于…的器件”。如本文所使用的，以单数叙述并冠以词语“一”的元件或步骤应该理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地说明这样的排除。此外，对本发明的特定实施例或示例的任何提及并不旨在解释为排除也并入所叙述的特征的附加实施例或示例的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”或“具有”具有特定性质的元件或多个元件的实施例可包含不具有那个性质的附加的这样的元件。本书面描述使用示例来公开本发明，包含最佳模式，并且也使本领域技术人员能实践本发明，包含制造和使用其任何装置或系统，以及进行其任何方法。由以下的权利要求(包含所有等效)来限定本发明的范围。
权利要求
1.一种制作具有顶部平坦表面和通常平行于所述顶部表面的底部平坦表面光导组件的方法，包括步骤: a.提供由透光材料制成的通常平截头体形状的光导的阵列，每个光导具有第一主平坦表面、第二主平坦表面以及在所述第一和第二表面之间的厚度T，所述第一主平坦表面具有第一表面区域和在其周围的第一边缘，所述第二主平坦表面通常平行于所述第一表面并具有大于所述第一表面区域的第二表面区域，所述阵列由所述顶部平坦表面、所述底部平坦表面以及在所述光导周围通常垂直地在所述顶部平坦表面和所述底部平坦表面之间延伸的外围边界来划界，通过将所述光导的第一和第二表面分别与所述顶部平坦表面和所述底部平坦表面共面地放置来布置所述光导，以便在邻近光导之间提供内部间隙，其中每个内部间隙具有通常三角形的或通常梯形的间隙外形以及如在所述邻近光导的所述第一边缘之间所测量的间距S，以及其中围绕最外部光导的外围的外部间隙由所述顶部平坦表面的平面、所述最外部光导的外侧以及所述外围边界来限定； b.提供包含由不透明材料制成的互连的板条的框的光隔离框，其中布置所述板条并确定所述板条外形以对应地匹配所述光导阵列的所述内部间隙和外部间隙的相应布置和外形；以及 c.将所述光导阵列和所述光隔离框彼此接合以便所述光隔离框中的所述板条放置在所述光导阵列中的它们的对应间隙中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将大体上反射的层放置在所述光导和所述框板条之间用于将光反射回所述光导中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)或(b)与步骤(C)同时进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述同时的步骤由注射二次成型来进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中注射成型所述光导阵列和所述光隔离框中的第一个，并且然后将所述光导阵列和所述光隔离框中的另一个注射二次成型到所述第一个上，以便将所述光导阵列和所述光隔离框彼此接合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中单独进行步骤(a)和(b)，并且通过使用粘接剂、机械联锁或超声焊接来进行步骤(c )。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤: d.在所述光导组件的所述底部平坦表面中形成一个或多个沟槽，其中每个沟槽沿着所述内部间隙中的相应内部间隙延续并通常相对于所述内部间隙的相应内部间隙居中，并且其中每个沟槽延伸到至少到达所述光隔离框的深度；以及 e.用反射材料覆盖沟槽表面。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤: f.在邻近光导之间沿着每个内部间隙在所述光导组件的所述底部平坦表面上放置不透明障碍物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述外围边界与所述底部平坦表面的平面交叉以形成通常划定所述最外部光导的所述第二主平坦表面的外边缘的多边形。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述框包含每个对应于相应内部间隙的一个或多个内部板条和对应于所述外部间隙的一个或多个外部板条，其中每个内部板条具有通常等腰三角形的或通常等腰梯形的内部板条外形并且每个外部板条具有通常直角三角形的或通常半个梯形的外部板条外形。
11.一种制作具有顶部平坦表面和通常平行于所述顶部表面的底部平坦表面的光导组件的方法，包含步骤: a.提供由透光材料制成的通常截头圆锥和/或截头锥体光导的阵列，每个光导具有第一主平坦表面、第二主平坦表面以及在所述第一和第二表面之间的厚度T，所述第一主平坦表面具有第一表面区域和在其周围的第一边缘，所述第二主平坦表面通常平行于所述第一表面并具有大于所述第一表面区域的第二表面区域，所述阵列由所述顶部平坦表面、所述底部平坦表面以及在所述光导周围通常垂直地在所述顶部平坦表面和所述底部平坦表面之间延伸的外围边界来划界，通过将所述光导的第一和第二表面分别与所述顶部平坦表面和所述底部平坦表面共面地放置来布置所述光导，以便在邻近光导之间提供内部间隙，其中每个内部间隙具有通常等腰三角形的或通常等腰梯形的间隙外形以及如在所述邻近光导的第一边缘之间测量的间距S，并且其中围绕最外部光导的外围的外部间隙由所述顶部平坦表面的平面、所述最外部光导的外侧以及所述外围边界来限定； b.提供包含由不透明材料制成的互连的板条的框的光隔离框，其中布置所述板条并确定所述板条外形以对应地匹配所述光导阵列的所述内部间隙和外部间隙的相应布置和外形；其中所述框包含每个对应于相应内部间隙的一个或多个内部板条和对应于所述外部间隙的一个或多个外部板 条，其中每个内部板条具有通常等腰三角形的或通常等腰梯形的内部板条外形，并且每个外部板条具有通常直角三角形的或通常半个梯形的外部板条外形；以及 c.将所述光导阵列与所述光隔离框彼此接合以便将所述光隔离框中的所述板条放置在所述光导阵列中的它们的对应间隙中。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括步骤: d.在所述光导组件的所述底部平坦表面形成一个或多个沟槽，其中每个沟槽沿着所述内部间隙中的相应内部间隙延续并通常相对于所述内部间隙中的相应内部间隙居中，并且其中每个沟槽延伸到至少到达所述光隔离框的深度；以及 e.用反射材料覆盖沟槽表面。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括步骤: f.在邻近光导之间沿着每个内部间隙在所述光导组件的所述底部平坦表面上放置不透明障碍物。
14.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(a)或(b)与步骤(C)同时进行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中同时的步骤由注射二次成型来进行。
16.根据权利要求11所述的方法，其中注射成型所述光导阵列和所述光隔离框中的第一个，并且然后将所述光导阵列和所述光隔离框中的另一个注射二次成型到所述第一个上，以便将所述光导阵列和所述光隔离框彼此接合。
17.根据权利要求11所述的方法，其中单独进行步骤(a)和(b)，并且通过使用粘接剂、机械联锁或超声焊接来进行步骤(c )。
18.一种用于从多个闪烁体中的每个将光传递到辐射检测器中的多个光电传感器的相应的每个的光导组件，所述光导组件具有顶部平坦表面和通常平行于所述顶部表面的底部平坦表面，所述光导组件包含:由透光材料制成的通常平截头体形状的光导的阵列，每个光导具有第一主平坦表面、第二主平坦表面以及在所述第一和第二表面之间的厚度T，所述第一主平坦表面具有第一表面区域和在其周围的第一边缘，所述第二主平坦表面通常平行于所述第一表面并具有大于所述第一表面区域的第二表面区域，所述阵列由所述顶部平坦表面、所述底部平坦表面以及在所述光导周围通常垂直地在所述顶部平坦表面和所述底部平坦表面之间延伸的外围边界来划界，通过将所述光导的第一和第二表面分别与所述顶部平坦表面和所述底部平坦表面共面地放置来布置所述光导，以便在邻近光导之间提供内部间隙，其中每个内部间隙具有通常三角形的或通常梯形的间隙外形以及如在所述邻近光导的所述第一边缘之间所测量的间距S，以及其中围绕最外部光导的外围的外部间隙由所述顶部平坦表面的平面、所述最外部光导的外侧以及所述外围边界来限定；以及 包含由不透明材料制成的互连的板条的框的光隔离框，其中布置所述板条并确定所述板条外形以对应地匹配所述光导阵列的所述内部间隙和外部间隙的相应布置和外形；其中所述光导阵列和所述光隔离框彼此接合以便将所述光隔离框的所述板条放置在所述光导阵列中的它们的对应间隙中。
19.根据权利要求18所述的光导，其中大体上反射的层放置在所述光导和所述框板条之间用于将光反射回所述光导中。
20.根据权利要求18所述的光导，其中一个或多个沟槽形成于所述光导组件的所述底部平坦表面，其中每个沟槽沿着所述内部间隙中的相应内部间隙延续并通常相对于所述内部间隙中的相应内部间隙居中，其中每个沟槽延伸到至少到达所述光隔离框的深度，并且其中用反射材料 来覆盖沟槽表面。
全文摘要
本发明的名称是“用于辐射检测器的光导组件”。一种制作光导组件的方法，包含步骤提供由透光材料制成的通常平截头体形状的光导的阵列；提供由不透明材料制成的互连的板条的光隔离框，其中布置板条并确定板条外形以对应地匹配光导与围绕光导阵列的外围的外部间隙之间的间隙；以及将光导阵列与光隔离框彼此接合。
文档编号G01T1/20GK103185914SQ20121058144
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者C.金, D.麦克丹尼尔, G.麦克布鲁姆 申请人:通用电气公司