专利名称：多元件x射线辐射探测器、用于其的稀土x射线发光体和用于将多元件闪烁器和探测器形 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理能量范围为5keV至200keV的X射线辐射的成像和可视表示的技术的X射线工程以及医学诊断。特别地，本发明可用于控制和监测活体中的病理变化的医学。已知为放射学的医学领域追溯到XX世纪初，德国物理学家C. Rontgen(伦琴)发现了以他命名的穿透辐射。 本发明也能够适用于主要任务为揭示主病理的病人的动态流预防检查。本发明也可以用于牙颌区域的X射线检查的牙科中。本发明可以扮演的另一重要角色是在哺乳动物学领域用于妇女的乳房检查。除了医学以外，本发明可用于各种机械学领域中的探伤和无损检查系统，例如管道的焊接检查。本发明对于流质量控制可能是唯一途径的技术的全面武装的军需品的质量控制特别重要。本发明可以用于铁路、航空以及海运中带维度的货物的海关监管。对于无损质量控制和诊断的需求部分解释了本发明可能用途的广泛范围，并且是包括具有用于信息读取、计算机处理和存档的矩阵型半导体系统的闪烁器的当前技术水平的材料的不平常的组合。毫无疑问，本发明涉及先进的技术。
背景技术：
19世纪20年代制造了第一台X射线设备，并且其包括X射线发射源和辐射接收器。从那时起，X射线发射源没有发生大的变化真空装置的高能加速电子束轰击由钨(W)钥(Mo)或一些时候由铜(Cu)制造的金属对阴极。对形成的冲击X射线辐射进行滤波以使其成为单色的，并且然后通过辐射可穿透型的特殊材料(诸如铍箔)逃逸出该装置。产生的X射线束具有数毫米至数十厘米的直径。将需要检查的不可穿透的结构或物体放入到该束中。长期以来，对于束中X射线量子密度的变化进行可视成像的唯一方法是通过基于银卤化物的感光乳胶探测器。但是由于探测层的相对较低的密度(2-3g/cm3)和银卤化物对X射线辐射的低灵敏度，该方法需要X射线辐射的高曝光，因此限制了医学用途。针对显著降低对于X射线检查的病人的曝光剂量的第一种技术方案是X射线增感屏。这些屏允许量子能量的物理偏移。屏基本是暴露于X射线时受辐射的物质-X射线发光材料的薄层。屏通常制造为包括前和后屏以及感光膜的盒的形式。前屏具有X射线发光材料的较薄层，而后屏则致力于几乎完全终止X射线辐射。长期以来，增感屏中X射线发光材料中的主要材料是钨酸钙(CaWO4tl，其特征为高重力密度和中等能量转换效率(6. 0-8.0% ))。这些参数用作X射线发光材料的最佳化合物的参考。对于这些化合物的基本的要求如下-平均原子序数N超过40原子单位；-重力密度超过4.5g/cm3 ;
-X射线发光材料发射的能效> 6% ；-背辉光(backglow)小于 1*10 3 秒；-辐射的光谱最大值\> 400nm。基于X射线辐射与(在医学X射线诊断中的)活组织之间的或者X射线辐射与(X射线探伤中的)复杂系统和结构的部分之间的直接相互作用的放射学允许在光感膜或半透屏中的以下成像特征-分辨率1-0.6mm姆线对；
-暗或亮场与背景之间的比率的对比度低于30%；-尺寸为650-800u m的极小细节的成像；-后辉光周期大约I 10_3秒。应当注意，即使对于在(I. 0至10伦琴单位每胃肠道的检查)技术水平时的技术来说，病人的辐射应力也是过量的[I]。在40-70年代的X射线诊断的低特征使基于其它物理原理的诊断的新方法的开发成为必要；因此，在1964年[2]，提出了第一台X射线电光图像转换系统(EOIC)，其控制X射线辐射至可见光的主转换(转导)并且进一歩多重增强以及将光信号转换为小画框电视图像[2]。第一 EOIC的换能器是基于诸如水可溶的碘酸铯的卤化物发光材料，其使得装备的制造技术显著复杂。同时，开发了快速X射线光伦琴射线照相术的方法，其涉及通过大孔径透镜系统将在大的半透明发光屏上形成的图像投影至感光胶片上。该方法对于在短时期内需要检查的病人的应用来说比较方便。光伦琴射线照相术仅能发现大的病灶。从70年代中期开始，稀土 X射线发光材料的时代开始了，首先是主氧硫化物(Y202STb, Gd2O2S = Tb),然后是溴氧化物(LaOBr)。以下总结这个时期的材料和屏发展的主要成就和挑战[5]。用于放射学的材料的快速发展时期带来重要的科学結果，特别是，对X射线发光矩阵的化学键合的需求调节，以及实现了具有在X射线或伽马射线辐射(例如22%的Y202STb)下的可见光能输出效率的良好的实验結果，这铺设了通往新的知识水平的道路。La2O3-La2O2S-LaOBriTb中的比较表明在先前几乎完全具有离子键合的发光矩阵中的共价型键合中的显著影响。在X射线发光材料的最优參数的以下表格中可以总结研究结果以及某些概括。表I
权利要求
1.一种多元件X射线探测器，包括板式多元件闪烁器，所述板式多元件闪烁器将落到所述闪烁器的外表面上的X射线转换为可见光；以及光电探测器矩阵，所述光电探测器矩阵与所述闪烁器的发射表面光学接触并且将所述闪烁器的内表面上发射的光辐射转换为电信号； 所述多元件X射线探测器的主要特征在于 所述多元件闪烁器组合定位于由X射线吸收和光反射金属制成的网格的单元中的异相发光元件的离散集，且所述网格具有每个特定发光元件的间隔、横截面和互连厚度的几何尺寸，并且与光电探测器矩阵的动作相符；所述金属网格的后侧具有反射层，而其前表面具有与发光探测器成元件到元件接触的多元件半导体矩阵；这些接触的元件由能量为30至140keV的X射线辐射同时激发。
2.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，所述金属网格由原子序数在N=24至N = 74之间的元素制成，其中所述网格尺寸为每lmm2-4、20-40或40-60匝。
3.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，所述X射线敏感层是包括通过由原子序数为24至74的元素制成的金属网格的单元来设置的X射线发光层的多元件马赛克。
4.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，其后表面涂覆有2000A至6000A厚的双层反射膜，而在所述探测器上具有小于1000A厚的金属银层，所述金属银层外涂覆有小于5000A厚的反射铝层。
5.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，所述网格匝电涂覆有小于2000A厚的反射银层。
6.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，金属编织的、缠绕的或电沉积的网格片用于产生所述探测器的X射线敏感层的单元式多元件结构，其特征为大于48% (基本地，大于61 % )的“真实横截面”以及每Imm网格片长度大于3条线。
7.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，使用由不锈钢、镍或青铜制成且具有低于64. 5%的“真实横截面”的编织网格片，或使用由钨线制成且具有低于85%的“真实横截面”的缠绕的网格片，用于金属网格。
8.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，其X射线敏感层由折射率为η=I. 59至I. 60的聚碳酸酯提供的分散介质制成，其封装包括折射率η = 2. 2的稀土 X射线发光颗粒的所述分散介质。
9.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，利用模铸的生产方法，该生产方法包括在光电探测器矩阵的表面上的聚合物粘结剂的溶液中分布X射线发光液体悬浮物，所述聚合物粘结剂是分子量为M = 10000-15000碳单位，溶解在诸如二氯甲烷的低沸点溶剂中的聚碳酸酯；Χ射线发光粉末占到所述聚合物的质量的20至56%。
10.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，由多层非晶硅或多晶硅通过光刻工艺和化学蚀刻制成探测器矩阵。
11.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，X射线敏感层直接应用于其上固定有金属网格片的所述光电探测器矩阵上，使得所述光电探测器的光学中心正好定位于每个网格单元的“真实横截面”的中心。
12.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，X射线敏感层应用于由X射线可穿透材料制成且其上固定有金属网格片的分离板上；所述网格附着于所述光电探测器矩阵，且所述网格的单元边保持X射线发光，以使得光电探测器的光学中心正好定位于每个网格单元的“真实横截面”的中心。
13.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，其中，其对比度大于50%且分辨率大于每I毫米4线对。
14.如权利要求I所述的多元件X射线探测器，具有稀土元素的活性化合物，其中，其异相离散发光元件包含由多配体硫氧化物元素获得的稀土发光的单晶微观颗粒，硫氧化物元素诸如钆、镥、铕、镝、铋和铼，并且在它们的盐基中，以卤素部分地取代氧，并且以氮部分地取代硫，从而具有以下化学计量结构式 (Σ Me) 202-X( Σ Hal)x/2N_3x/2S1+y 其中Σ Me = Gd和/或Lu和/或Dy和/或Eu和/或Bi和/或Re,Hal = F-1 和 / 或 CF1 和 / 或 Br4 和 / 或 Γ1，O. 01 < χ ^ O. 08,0. 001 ^ y ^ O. 01， 并且，所述发光的颗粒成形为以20至65%的比率涂覆有分散相的聚合物粘结剂的三维多边形。
15.一种用于如权利要求I所述的多元件X射线探测器的如权利要求14所述的X射线发光材料的生产工艺，通过稀土组成物的共沉积以及随后在稀土离子和d-shell离子(Bi、Re、Br-1和Γ)熔融化合物中的热处理，其中合成是两个阶段的；第一阶段通过在温度为T=400°C至T = 700°C下稀土元素、Bi和Re的初始共沉积的氧化物与铵卤化物之间反应1_4小时来产生阳离子亚族元素的卤氧化物，随后在温度为T = 800°C至T= 1200°C下以I : I至I : 3的分子比在熔融硫族化物中二次热处理2-8小时，随后以水或矿物酸溶液滤取出最终产物。
全文摘要
本发明涉及X射线技术和医学诊断，并且能够用于进行各种物品和管道系统的伽玛探伤。该技术导致所产生的整体图像的对比度增大。多元件X射线辐射探测器包括以异相发光元件的离散集形式的平的多元件闪烁器，异相发光元件设置在由吸收X射线辐射并反射光的金属制成的网格的单元中，网格的增量尺寸对应于光接收器矩阵的增量尺寸。形成多元件发光闪烁器的金属网格由原子序数从N＝26(铁)到N＝74(钨)的元素制成，其具有镀银线圈，并且将闪烁器元件彼此光学分开。网格的线圈的直径从0.06mm到0.16mm，并且网格的有效横截面的面积在45％至82％之间。闪烁器包括基于附加铋和铼以及氟、氯、溴和碘的钆-镥-铕的多配体氧硫化物的X射线发光体。以两个阶段进行合成工艺。在第一阶段中，通过将稀土元素Bi和Re的初始共沉淀氧化物与铵卤化物反应形成组成阳离子亚族的元素的卤氧化物。所得到的产物然后在碱性硫族化物熔体中经受重复的热处理。
文档编号G01T1/20GK102763004SQ201080046176
公开日2012年10月31日 申请日期2010年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者N·P·索斯金, V·N·乌拉休科 申请人:“Stc-Mt”有限责任公司, 科学生产商业公司爱达尔股份有限公司