专利名称：具有非像素化的闪烁体阵列的ct检测器阵列的制作方法
背景技术：
一般地本发明涉及诊断成像，更具体地说，本发明涉及并入在CT成像系统的检测器阵列中的非像素化的(non-pixilated)闪烁体阵列。更具体地说，本发明涉及由多个陶瓷或单晶纤维形成的闪烁体阵列以及形成该陶瓷或单晶闪烁体纤维的方法和设备。
通常，在计算机断层(CT)成像系统中，X-射线源朝对象或目标(比如患者或行李物品)发射扇形束。在下文中，术语“对象”和“目标”包括能够成像的任何东西。在通过对象衰减之后，束撞击在辐射检测器的阵列上。在检测器阵列上所接收的被衰减的束辐射的强度通常取决于由对象对X-射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元件产生表示由每个检测器元件所接收的被衰减的束的单独的电信号。将该电信号传输到最终产生图像的数据分析处理系统。
一般地，X-射线源和检测器阵列绕在成像平面内的台架和绕对象旋转。X-射线源通常包括X-射线管，X-射线管在焦点上发射X-射线束。X-射线检测器通常包括对在检测器上所接收的X-射线束进行准直的准直器、将X-射线转换为在准直器附近的光能的闪烁体和从附近的闪烁体接收光能并从其中产生电信号的光电二极管。
通常，闪烁体阵列的每个闪烁体将X-射线转换为光能。每个闪烁体发亮并由此将光能释放到其附近的光电二极管。每个光电二极管检测光能并产生对应的电信号。光电二极管的输出然后被传输到数据处理系统以进行图像重构。
光电二极管阵列的每个光电二极管对准以与闪烁体阵列的闪烁体对应。公知的CT检测器具有像素化(pixilated)的闪烁体阵列，该闪烁体阵列在整个闪烁体阵列中在尺度上理想地相等。因为在光电二极管和闪烁体之间存在一对一的关系，因此必须要求每个闪烁体与每个光电二极管精确地对准。由于在产生在闪烁体像素之间的反射器元件并将单件或多件准直器组件耦合到闪烁体阵列时要求的精度的结果，这种精确变得非常重要。因为在每个像素化的结构之间非常难以形成细小的通道或槽，因此使用更厚的反射器板或壁来分离每个闪烁体。这就导致降低了有效闪烁体的表面面积并减小了量子检测效率或剂量使用。反射体保护材料比如钨吸收X-射线，由此增加数据采集所要求的辐射剂量。此外，对失准的技术要求通常限于维持可接收的图像质量。此外，较高的分辨率应用要求较小的闪烁体单元，这种闪烁体单元难以形成为像素化的布局。
已经开发了大量的制造技术来实现所需的精度。这些技术包括使用十分公知的半导体制造过程发展陶瓷晶片，并通过精确控制的切割和研磨，形成闪烁体阵列或部件。使用精确的切割和研磨处理和设备，可以处理部件以发展一系列的像素化的结构。然而，如上文所述，像素化的结构必须精确地对准以使在随后的制造的过程中使在闪烁体、光电二极管和准直器组件之间的失准最小。然而，较小的失准可能造成串扰、X-射线产生的噪声和对光电二极管的辐射损害。如果失准太严重，闪烁体部件必须被舍弃掉，由此增加制造成本、劳力、时间和废品。
因此，理想的是设计一种制造用于高分辨率CT成像的闪烁体阵列的设备和方法，这种设备和方法具有对闪烁体阵列与光电二极管阵列和/或准直器组件的对准减小的灵敏度。
发明概述本发明涉及CT检测器的非像素化的闪烁体阵列以及制造这种非像素化闪烁体阵列的设备和方法，这种闪烁体阵列克服了前述的缺陷。该闪烁体阵列包括彼此平行对准的多个陶瓷或单晶纤维。该纤维具有均匀的或非均匀的截面直径。该纤维设置在闪烁体阵列或部件中，并具有设置在相邻的纤维之间的相对较小的反射体材料。结果，该部件具有非常高的剂量效率。此外，每个纤维被设计成以非常低的散射损失将光导出到光电二极管。在这点上，闪烁体阵列具有相对较高的光输出，但串扰较低。可以控制纤维尺寸(截面直径)以便为更高的分辨率应用而制造更小的纤维。此外，因为可以控制纤维尺寸在整个闪烁体阵列内一致并且纤维彼此平行对准，所以闪烁体阵列整体上是均匀的。因此，不需要与光电二极管或准直器组件的精确的对准。
因此，根据本发明的一方面，CT检测器阵列包括被构造成准直所投影的X-射线的多个准直器元件以及由一旦接收到X-射线就发亮的材料形成的非像素化的闪烁体部件。CT检测器阵列进一步包括光学地耦合到非像素化的闪烁体部件并被构造成检测来自闪烁体部件的亮度和输出与其对应的电信号的光电二极管阵列。
根据本发明的另一方面，提供一种包括闪烁体元件的非像素化阵列的CT检测器阵列，该CT检测器阵列被构造成一旦接收到高频电磁能量就发亮并耦合到光检测元件阵列，该光检测元件阵列被构造成检测闪烁体元件阵列的亮度并输出一般表示由闪烁体元件阵列所接收的高频电磁能量的多个电信号。该检测器阵列通过如下的方式形成产生闪烁体材料的多个单晶纤维并以粘性材料浇铸多个晶体纤维。该检测器阵列进一步通过以粘性材料固化多个晶体纤维以形成固化的部件并将固化的部件切割成指定的尺度而形成。
根据本发明的另一方面，一种制造具有非像素化闪烁体元件的CT检测器阵列的方法包括如下的步骤生成闪烁体从其中生长的基材，并从该基材中拉闪烁体材料棒。该方法进一步包括切割该棒以形成多个闪烁体纤维并将多个闪烁体纤维排列成闪烁体束。该闪烁体束然后被切片成许多的闪烁体部件，将反射体涂层应用到该许多的闪烁体部件。
通过下文的详细描述和附图将会清楚本发明的各种其它的特征、目的和优点。
附图概述附图示出了实施本发明的一个优选实施例。
在附图中附

图1所示为CT成像系统的视图。
附图2所示为在附图1中所示的系统的方块示意图。
附图3所示为CT系统检测器阵列的一个实施例的透视图。
附图4所示为检测器的一个实施例的透视图。
附图5所示为在附图4中四切片模式的检测器的各种结构。
附图6所示为根据本发明的闪烁体部件的顶视图。
附图7所示为说明制造附图6的闪烁体部件的一种技术的步骤的流程图。
附图8所示为能够实施附图7的技术的设备的示意表示。
附图9所示为说明制造附图6的闪烁体部件的另一种技术的步骤的流程图。
附图10所示为实施附图9的步骤的一种设备的示意图。
附图11所示为实施附图9的步骤的另一种设备的示意图。
附图12所示为用于非侵入式行李检测系统的CT系统的视图。
优选实施例的详细描述根据四切片的计算机断层(CT)系统描述本发明的操作环境。然而，本领域的普通技术人员应该理解的是本发明可等效地应用于单片层或其它的多片层结构中。此外，本发明根据X-射线的检测和转换描述。然而，本领域普通技术人员将会进一步理解到本发明可等效地用于其它的高频电磁能量的检测和转换。本发明虽然根据“第三代”CT扫描器描述，但它可等效地应用于其它的CT系统。
参考附图1和2，所示的计算机断层(CT)成像系统10包括代表“第三代”CT扫描器的台架12。台架12具有朝在台架12的相对侧上的检测器阵列18投影X-射线束16的X-射线源14。检测器阵列18由多个检测器20形成，多个检测器20一起感测穿过医疗患者22的投影的X-射线。每个检测器20产生代表辐射的X-射线束以及由此在它通过患者22时被衰减的束的强度的电信号。在采集X-射线投影数据的扫描中，台架12和安装在其上的部件绕旋转中心24旋转。
台架12的旋转和X-射线源14的操作由CT系统10的控制机构26控制。控制机构26包括将功率和时序信号提供给X-射线源14的X-射线控制器28和控制台架12的旋转速度和位置的台架马达控制器30。在控制机构26中的数据采集系统(DAS)32从检测器20采样模拟数据并将该数据转换为数字信号以便随后处理。图像重构器34从DAS 32接收采样并数字化的X-射线数据并执行高速重构。经重构的图像作为输入应用到计算机36，计算机36将该图像存储在大容量存储设备38中。
计算机36也通过具有键盘的操作台40从操作员接收命令和扫描参数。关联的阴极射线管显示器42允许操作员观看来自计算机36的所重构的图像和其它的数据。操作员数送的命令和参数由计算机36使用以将控制信号和信息提供给DAS 32、X-射线控制器28和台架马达控制器30。此外，计算机36操作床的马达控制器44，该床的马达控制器44控制带有马达的床46以对患者22和台架12进行定位。具体地说，床46将患者22的部分移动通过台架开口48。
如附图3和4所示，检测器阵列18包括形成闪烁体阵列56的单闪烁体纤维57。准直器组件59设置在闪烁体阵列56之上以在X-射线束16撞击到闪烁体阵列56之前对其进行准直。在一个实施例中，准直器组件与闪烁体阵列的顶部或X-射线接收表面形成为一体。
在附图3所示的一个实施例中，检测器阵列18包括57个检测器20，每个检测器20具有16×16的阵列尺寸。结果，阵列18具有16行和912列(16×57个检测器)，这些检测器允许在台架12的每一次旋转中收集同时产生的数据片层。
开关阵列80和82(附图4)是耦合在闪烁体阵列56和DAS 32之间的多维半导体阵列。开关80和82包括作为多维阵列设置的场效应晶体管(FET)(未示)。FET阵列包括连接到每个相应的光电二极管60的多个电引线和通过柔性电接口84电连接到DAS 32的多个输出引线。具体地说，大约一半的光电二极管输出电连接到开关80，而另一半的光电二极管输出电连接到开关82。此外，薄反射体层(未示)可以设置在每个单闪烁体纤维57之间以减小从相邻的闪烁体散射的光。每个检测器20通过安装支架79固定到检测器框架77(附图3)。
开关阵列80和82进一步包括能够根据所需数量的片层和每个片层的片层分辨率启动、停止或组合光电二极管输出的解码器(未示)。在一个实施例中，正如本领域大家所熟悉，解码器是一个解码器芯片或FET控制器。解码器包括耦合到开关阵列80和82和DAS32的多个输出和控制线。在定义为16片层模式的一个实施例中，解码器启动开关阵列80和82以使光电二极管阵列52的所有的行被激活，得到16个同时产生的数据片层以用于DAS 32进行的处理。当然，也可以使用许多其它的片层组合。例如，解码器也可以从其它的片层模式中选择，包括一个、两个和四个片层模式。
如附图5所示，通过发送适当的解码器指令，开关阵列80和82可以被构造成四片层模式以使数据从一行或多行光电二极管阵列52的四个片层中收集。根据开关阵列80和82的具体配置，光电二极管60的各种组合可以被使能、停止或组合以使片层厚度可以包括一行、两行、三行或四行的闪烁体阵列元件57。其它的实例包括单片层模式和两片层模式，该单片层模式包括从1.25毫米厚至20毫米厚的范围内的一个片层，两片层模式包括从1.25毫米到10毫米厚的范围内的两个片层。除了这些所描述的模式之外的其它模式都可以考虑。
现在参考附图6，所示为根据本发明构造的闪烁体部件的顶视图。闪烁体部件86由在空间上填充部件的多个单晶或陶瓷纤维88形成。如下文更详细地描述，多种技术都可用于生成纤维88。每个闪烁体纤维在形状上圆柱形并被构造成将在一旦接收到X-射线或γ-射线就产生的光朝光电二极管聚焦，如参考附图3-4所讨论。在一个实施例中，闪烁体纤维具有均匀的截面直径。这样，在整个部件86中闪烁体尺寸是均匀的。这种均匀性的某些优点将在下文中更详细地解释。在另一实施例中，纤维可以被产生并设置成使在部件内截面直径不相同。这种非均匀性可能适合于某些应用或对于某些应用是优选的。此外，将非均匀的元件并入部件86可以允许将更多的纤维装配在部件内。更多的闪烁体元件或纤维装配在部件内增加了包装效率，由此也可以改善剂量效率。即，增加在固定的空间内的闪烁单元的数量就减小了在固定的空间内的非闪烁表面面积的数量。因此，在固定的空间使用的更多的闪烁材料增加了在该固定空间内的X-射线或λ-射线的数量。如下文更详细地描述，本发明允许形成更小的闪烁元件或纤维，这些元件或纤维允许在单闪烁体部件或阵列内更多的闪烁体材料。在进一步的实施例中，纤维生长成具有均匀的直径但非圆形的截面形状或者产生成具有非均匀的直径和非圆形的截面。
附图6示出了闪烁体部件，但也示出了加工完成的闪烁体阵列。即，在附图6中的部件86可以被切割或切块以形成用于CT检测器单元的闪烁体阵列。在部件内在纤维尺寸上具有均匀性的实施例中，在精确的位置上切割或切块部件并不是关键的。即，整个部件是均匀的；因此从部件上切割下来的任何分部或部分将也是均匀的。结果，均匀的部件86可以被构造并任意地切块以使与CT检测器或其它的检测器组件所需的尺寸要求相匹配。通过制造可以被切割或切块以形成更小的并且也是均匀的部分的均匀部件，可以产生单个制造组件或过程，在其中从均匀的部件中切割适当尺寸的闪烁体阵列而不是单独且独立地制造每个不同尺寸的阵列或部件。在闪烁体制造过程中的这种流水线和一致性减小了制造成本、工具加工、时间、劳力等。
仍然参考附图6，因为每个闪烁体纤维88可以被构造成具有恒定的截面直径，由此在整个部件86内形成了均匀性。准直器组件和光电二极管阵列与所得的闪烁体阵列的对准更不严格。即，与光电二极管不同，由部件86产生的闪烁体阵列不被像素化。闪烁体纤维的非像素化取向和布置避免了通常与光电二极管与闪烁体阵列的对准相关的对准问题。此外，也可以减轻通常与准直器组件栅格相关的对准关系。
如上文所述，闪烁体纤维可以是陶瓷纤维或单晶纤维。陶瓷纤维通常使用采用有机粘合剂(binder)挤压法形成。然而，粘合剂通常很难烧尽并且在结构中相对容易产生裂隙。此外，有机粘合剂的残留物可能造成闪烁体的性能严重降低，这不利地影响了光输出、辐射损害阻止和余辉。标准的挤压法利用完全粉末处理，其中用于形成闪烁体的每种化学制品以粉末的形式放置。然而，粉末的尺寸极大地影响闪烁体纤维的密度和它的烧结能力。因此，根据本发明的一个实施例，单陶瓷纤维的制造过程已经发展，这种制造过程易于控制、避免通常与挤压相关联的单独的粉末过程的缺陷。
现在参考附图7，所示为闪烁体制造过程。应用这种过程或技术，所形成的陶瓷纤维的粒度尺寸小于通常由挤压所提供的粒度尺寸，该挤压产生接近100％的部件密度。技术100在102以溶解用于形成在104中的前体溶液的化学制品。所选择的化学制品取决于要形成的闪烁体系统的类型。例如，在一个系统中，起始化学制品包括具有适合的比例的醋酸镥水合物(＞99.99％)(Lu(O2CCH3)3xH2O)、醋酸铽水合物(＞99.99％)(Tb(O2CCH3)3xH2O)、硝酸铈(＞99.99％)(Ce(NO3)36H2O)和甲酸铝水合物(＞99.99)(Al(O2CH3)33H2O)。例如，适合的比例可以通过如下的化学计算式定义Lu0.8Tb2.17Ce0.03Al5O12。在本领域的普通技术人员容易认识到其它的组合比例也是可以的，比如在美国申请号10/316151(以引用参考的方式结合在本申请中并共同地转让给本申请的受让人)中所讨论的那样。这种起始化合物然后溶解在热蒸馏水104中以形成前体溶液。加入一定量的甲酸、乙二醇和异丁酸以稳定溶液。可替换的是，起始材料或化学制品都是硝酸盐。硝酸盐然后溶解在蒸馏水中。然后将乙二醇和醋酸或者柠檬酸加入到溶解的溶液中。
一旦产生了前体溶液，将该溶液在大约60至80℃加热以干燥水并增加聚合粘性。在充分干燥之后，溶液变为具有适合的粘性的半透明的(可取的是透明的)的凝胶体。从这个凝胶体中在108中从该凝胶体中拉前体纤维。前体纤维(如下文所讨论)将形成用于多个陶瓷闪烁体纤维的基础。凝胶体材料的拉制或拉伸的纤维将在大约100至150℃的干燥炉中干燥110以将溶剂干燥。经干燥的纤维然后拉进温度梯度熔炉中以在112中煅烧。在熔炉中的第一阶段在大约400℃至1100℃中高温分解。该纤维被转换为石榴石结构的陶瓷相。
一旦陶瓷纤维形成了，然后经过在114中以在1650和1775℃，优选大约1700℃之间的温度的烧结阶段以便得到完全致密和所需的粒度生长。在熔炉中执行的最后阶段是热退火。应该注意的是，高温分解、烧结和退火步骤可以在大气控制的三种分离的熔炉中完成。然后切割最后的退火的纤维，得到多个均匀形状的陶瓷闪烁体纤维。一般地，纤维的尺寸为1-10微米。然后在116中将该纤维在模子中对准。该模子被设计成紧密地包裹每个彼此平行的纤维对准。该模子也在空间上界定了所得的闪烁体部件。以具有反射体材料(比如氧化钛(TiO2))装载的粘性材料浇铸闪烁体纤维束。反射体材料是具有较低粘性的抗辐射环氧树脂。因为纤维在模子内紧密地排列，在每个纤维之间的间隙很微小。然而，这些非常小的间隙被反射体材料填充以便于改善朝光电二极管阵列的光发射并减小在相邻的闪烁体纤维之间的串扰。
在以粘性材料浇铸纤维束之后，在120中将束固化以形成反射涂敷的闪烁体纤维的闪烁体部件。固化的部件然后在122切块以形成具有均匀地对准的闪烁体纤维的多个闪烁体阵列。可取的是，沿着垂直于纤维的纵向轴线的线切割部件。然后在124中将光学反射材料层比如反射带涂敷在每个闪烁体阵列的一个表面上。该表面也可以被抛光并以反射材料比如铝、银、金等进行溅射涂敷。在光学反射层应用之后，如果需要的话，形成许多的均匀尺寸的闪烁体阵列或部件并在126中结束该过程。
在另一实施例中，用于产生前体溶液的起始材料或化学制品包括Y2O3、Gd2O3、Eu2O3(所有的都大于99.99％)和Pr(NO3)3xH2O(＞99.99％)。应用本实施例，所需的比例的氧化物将混合在一起并溶解在硝酸中。然后，将硝酸镨加入到该溶液中。将一定量的乙二醇(ethyleneglycol)和硝酸加入以形成透明的溶液。在大约60-80℃加热该溶液以便聚合。一旦溶液变为透明凝胶体并且该粘性适合的话，从凝胶体中拉纤维。其余的制造过程类似于上文根据Lu-Tb-Al-O-Ce系统描述的过程，仅仅在温度和大气压上不同。根据这种系统的合成物的一个实例是(Y1.67Gd0.33Eu0.1)O2Pr。
附图8所示为实施在上文根据附图7详细描述的纤维生长步骤的系统。系统128包括坩埚132或能够容纳前述的起始材料的其它的容器并将起始溶液溶解成前体溶液。然后通过加热器(未示)加热坩埚以在坩埚内形成前体凝胶体。然后前体纤维134被从凝胶体中拉或牵出并输入到干燥炉136中。通过拉试剂138将前体纤维134拉入干燥炉。经干燥的纤维140然后通过拉伸工具142输入到煅烧和烧结炉144中。一旦纤维140烧结并退火，拉伸工具146从烧结炉144中取出退火纤维148。如上文所讨论，退火的纤维或棒然后被切割以形成用于形成闪烁体阵列的多个闪烁体纤维。
本发明也考虑发展的多个单晶纤维以由具有作为晶相的石榴石的结晶系统中形成闪烁体阵列。每个单晶纤维作为闪烁体元件操作并被构造成将光导出到光电二极管或其它的光检测元件。与先前描述的陶瓷纤维类似，单晶纤维可以平行对准并捆绑在一起以形成类似于在附图6中所示的闪烁体部件或阵列。此外，单晶纤维可以具有均匀或共同的截面直径，其中所得的闪烁体部件将是均匀的。可替换的是，不同的截面直径的纤维可以生长并组合成单闪烁体部件以使部件密度和剂量效率最大。在附图6所示的实施例中，每个纤维具有圆形截面；然而，也可以考虑其它的截面形状，它们也在本发明的范围内。
单晶纤维高度透明并具有非常低的杂质。这种透明性改善了对应的光电二极管阵列的效率。此外，因为结晶过程是能够消除许多不希望的杂质的纯化过程，因此可以使每个晶体纤维的余辉最小。在一个实施例中，单晶闪烁体由(LuxTb1-x-yCey)3Al5O12(LuTAG)。“X”从0.5至1.5的范围，“y”从0.01至0.15的范围。由于Tb3Al5O12的不一致地熔化，因此加入Lu以稳定柘榴石结构。Ce作为闪烁体活化剂加入。石榴石相是单晶纤维透明的关键。此外，为生长抗裂纤维优选在一致的熔化合成物上操作。
现在参考附图9，所示为产生包括单晶纤维的闪烁体部件的技术的过程映射图或步骤。技术150在152开始，将所使用的原材料的混合物作为闪烁体晶体生长的基础。在一个实施例中，原材料包括Tb4O7(＞99.99％)、Lu2O3(＞99.99％)、Al2O3(＞99.99％)和CeO2(＞99.99％)。粉末氧化物通过球磨机与乙醇或蒸馏水混合，然后在152干燥。然后将混合物在154中在大约1800至1900℃下熔化在钼或铱坩埚中。使用搅拌以使熔化均匀。一旦均匀熔化，在156中将种子纤维放入该熔体中。从该种子纤维中，在158中拉制单晶棒或纤维。经拉制的纤维然后在160中在预定的温度下即1500℃进行退火。在退火后，在162中切割或切块单晶闪烁体材料棒。在162中的切割将闪烁体材料的单棒包裹成具有共同的且均匀的直径的许多单晶纤维。可取的是，每个纤维具有共同的长度。
然后在164中在模子中排列所得的纤维。模子在空间上将闪烁体部件界定为由单晶纤维形成并且也紧密地组装纤维的作用。为增加在模子内的纤维的数量，可以使用某些具有不同直径的纤维。如上文所述，增加在闪烁体阵列内的闪烁体元件的数量将增加闪烁体阵列的量子检测效率(QDE)。在166中，对准的纤维以用于将纤维彼此机械地粘性成单结构或组件的反射粘性材料浇铸。粘性材料将相邻的纤维彼此机械地结合，但也涂以反射材料比如TiO2以减小在闪烁体元件之间的串扰发射。然后在168中固化浇铸纤维束并随后在170切割以形成许多的闪烁体部件170。可取的是，部件沿垂直于纤维的纵向轴线的线切割。在172中光学反射材料层比如反射带然后被涂敷在每个闪烁体阵列的一个表面上。该表面也可以被抛光并以反射材料比如铝、银、金等溅射涂敷。在光学反射层应用之后，如果需要的话，大量的均匀尺寸的闪烁体阵列或部件形成并在174中该过程结束。如果纤维生长成在尺寸和形状上是均匀的，则每个所得的部件的阵列将在尺寸和形状上将也是均匀的。
现在参考附图10和11，考虑多种方法来从熔化物中拉晶体纤维。一种方法上拉，类似于在附图10中所示的十分公知的Czochralski法。另一种方法是下拉法，比如在附图11中所示的方法。对于附图10的上拉法或技术，起始材料178在坩埚180中混合。种子纤维放置在坩埚中并用于晶体的生长。种子纤维具有公知的晶体取向(通常为{111}方向)。从种子纤维中，使用拉伸工具184拉晶体棒或纤维182。然后根据Czochralski法处理(即加热、烧结、退火等)经拉制的纤维186。
对于在附图11中示意性地示出的下拉法188，起始材料190放置在其底部加工有孔的坩埚190中。孔的直径大约为0.2至0.8毫米，它取决于所需的纤维直径。拉的速率大约为1-10毫米/分钟。种子纤维用于开始晶体生长。种子纤维具有公知的晶体取向(通常{111}方向)。坩埚192首先加热到在合成物的熔化温度之上的大约50至100℃，然后该温度降低到在该熔化温度之上的大约20℃并保持在该温度水平。种子纤维然后被慢慢插入到熔体中。在一小部分的种子(通常几毫米)在熔体中时，拉制开始。晶体生长194通过在氩气气氛下通过工具196拉制以防止坩埚192氧化。然后将所得的纤维198切割成一定长度并在受控制的气氛下退火[通常为具有一定的氧气(O2)部分压力的氩气气氛]。退火温度大约为1500℃。
现在参考附图12，行李/包裹检查系统200包括其中具有开口204的可旋转的台架202，通过该开口行李或包裹物品216可以通过。可旋转的台架202容纳高频电磁能量源206以及具有闪烁体阵列的检测器组件208，该闪烁体阵列包括类似于在附图6中所示的闪烁体单元的闪烁体单元。也提供传送系统210，该传送系统210包括由结构214支撑以便能够自动并连续地输送行李或包裹物品通过该开口以被扫描的传送带212。通过传送带212将目标送入开口，然后采集成像数据，传送带212以控制的且连续的方式从开口204中送出行李216。结果，邮件检查者、行李处理者以及其它的安全员可以非侵入式地检查行李216中的爆炸物、刀具、枪支、走私物等物品。
因此，根据本发明的一个实施例，CT检测器阵列包括多个被构造成对所投影的X-射线进行准直的多个准直器元件以及由一旦接收到X-射线就发亮的材料形成的非像素化的闪烁体部件。CT检测器阵列进一步包括光学地耦合到非像素化的闪烁体部件并被构造成从闪烁体部件中检测亮度并输出相对应的电信号的光电二极管阵列。
根据本发明的另一实施例，提供一种包括闪烁体元件非像素化阵列的CT检测器阵列，该CT检测器阵列被构造成一旦接收到高频电磁能量就发亮并耦合到光检测元件阵列，该光检测元件阵列被构造成检测闪烁体元件阵列的亮度并输出一般表示由闪烁体元件阵列所接收的高频电磁能量的多个电信号。该检测器阵列通过如下的方式形成产生多个闪烁体材料的多个单晶纤维并以粘性材料浇铸多个晶体纤维。该检测器阵列进一步通过固化粘性材料的多个晶体纤维以形成固化的部件并将固化的部件切割成指定的尺寸而形成。
根据本发明的另一实施例，一种制造具有非像素化闪烁体元件的CT检测器阵列的方法包括如下的步骤产生闪烁体从其中生长的基材，并从该基材中拉闪烁体材料棒。该方法进一步包括切割该棒以形成多个闪烁体纤维并将多个闪烁体纤维排列成闪烁体束。该闪烁体束然后被切片成许多的闪烁体部件，将反射体涂层施加到该许多的闪烁体部件。
根据优选实施例已经描述了本发明，但应该认识到除了这些直接表述的实施例之外其它等效的、可替换的以及改进方式都是可以是，并且都在附加的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种CT检测器阵列(18)，包括被构造成对投影在其上X-射线(16)进行准直的多个准直器元件(59)；由一旦接收到X-射线就发亮的材料形成的非像素化的闪烁体部件(86)；和光学地耦合到非像素化的闪烁体部件(86)并被构造成检测闪烁体部件(86)的亮度并输出与其相应的电信号的光电二极管阵列(52)。
2.权利要求1的CT检测器阵列(18)，其中非像素化的闪烁体部件(86)包括多个圆柱形纤维。
3.权利要求2的CT检测器阵列(18)，其中多个圆柱形纤维具有均匀的直径。
4.权利要求2的CT检测器阵列(18)，其中多个均匀地间隔的纤维(88)彼此相对平行地排列。
5.权利要求2的CT检测器阵列(18)，其中每个均匀间隔的纤维(88)是单晶纤维。
6.权利要求5的CT检测器阵列(18)，其中每个单晶纤维包括Lu、Tb、Al和O。
7.权利要求6的CT检测器阵列(18)，其中每个单晶纤维进一步包括Ce。
8.权利要求1的CT检测器阵列(18)并入在CT成像系统(10)的可旋转台架(12)中。
9.权利要求1的CT检测器阵列(18)通过如下步骤形成产生闪烁体材料(164)的多个单晶纤维；以粘性材料(166)浇铸多个晶体纤维；固化多个晶体纤维和粘性材料以形成固化的部件(168)；和将该固化的部件切割成指定的尺度(170)。
10.权利要求9的CT检测器阵列(18)，其中产生的步骤进一步包括从Tb4O7、Lu2O3、Al2O3和CeO2的混合物中生长多个单晶纤维的步骤。
全文摘要
本发明涉及用于CT检测器(10)的非像素化的闪烁体阵列(56)以及制造该闪烁体阵列的设备和方法。闪烁体阵列(56)包括彼此平行地对准的多个陶瓷纤维(88)或单晶纤维。结果，部件(86)具有较高的剂量效率。此外，每个纤维(88)被设计成以非常低的散射损失将光导出到光电二极管(60)。纤维(88)尺寸(截面直径)可以被控制成使得可以制造更小的纤维(88)以便用于更高的分辨率应用。此外，因为纤维(88)尺寸可被控制成在整个闪烁体阵列(56)中一致并且纤维(88)彼此平行对准，因此闪烁体阵列(56)整体上是均匀的。因此，不需要与光电二极管阵列(52)或准直器组件(59)精确对准。
文档编号G01T1/00GK1541621SQ20041004341
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月30日 优先权日2003年4月30日
发明者H·蒋, D·M·霍夫曼, J·S·瓦图利, H 蒋, 瓦图利, 霍夫曼 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司