专利名称：用于产生具有银(Ag)基间隙的闪烁体阵列的方法
用于产生具有银(Ag)基间隙的闪烁体阵列的方法技术领域
本发明基本涉及闪烁体，具体而言涉及一种产生具有沿着闪烁体阵列的至少一个方向的银(Ag)基间隙的闪烁体阵列的方法。该闪烁体阵列能够用于诸如计算机断层摄影 (CT)、X射线和/或其他成像模态的各种成像模态。
背景技术：
计算机断层摄影(CT)系统包括围绕检查区域旋转并且发射辐射穿透该检查区域的辐射源，以及探测穿透该检查区域的辐射的辐射敏感探测器阵列。该探测器阵列已包括耦合至光电传感器阵列的闪烁体阵列。该闪烁体阵列接收辐射并且将其转换为指示该辐射的光，而光电传感器阵列接收该光并且产生指示其的电信号。能够将该信号重建以生成指示置于该检查区域中被扫描的对象或受试者的体积图像数据。
常规闪烁体阵列已经包括由反射间隙隔离的闪烁体探测器像元(dixel)的阵列。用于特定探测器像元的间隙将该探测器像元中产生的光引导至光电传感器阵列的对应光接收区域并且减少探测器像元间的(光学)串扰。传统上，如此间隙由通过将二氧化钛 (TiO2)颜料散布在适当的环氧树脂中形成的白散射合成材料组成。能够通过降低探测器像元尺寸来增加探测器阵列的空间分辨率，但是然后通常期望按比例降低白间隙的厚度，从而保持该探测器阵列的辐射QDE (量子探测效率)。不幸的是，较薄的TiO2基间隙相对于较厚的TiO2基间隙具有较低的反射率，并且这将降低辐射吸收效率并增加探测器像元间的串扰。
由明亮的银(Ag)生成的非常薄的隔膜能够提供足够的反射率并且充分降低探测器像元间的串扰。该隔膜能够通过如下方式形成在平的闪烁体阵列的平滑的表面上即在该表面上印刷纳米微粒银墨水，之后使墨水退火，退火使其表面平滑，移除斑点 (stippling)并形成具有高反射率的明亮涂层。然后，能够将多个这种阵列堆积粘合成块状，然后将其切片成具有非常薄的银间隙的阵列。但是，上述过程不是很适合于GOS(Gd2C)2S 或者氧硫化钆)闪烁体，因为切片过程引起GOS闪烁体表面层的机械损伤。能够通过在 7000C (摄氏度)以上的温度使切片退火来修复该损伤。不幸的是，这样的温度将损坏并破坏将阵列保持在一起的胶水。发明内容
本发明的各方面解决了上述问题及其他问题。
根据一方面，一种方法包括获得多个氧硫化钆的二维阵列。阵列具有在探测器像元的行或列之间延伸的较宽宽度的非银基间隙(spacer)和在探测器像元的行或列中的另一个之间延伸的较窄宽度的非银基间隙。该方法还包括向该阵列的顶部表面或底部表面中的至少一个施加银涂层。该方法还包括通过利用相邻层之间的基本相等的粘合剂薄层重叠地堆积涂有银的阵列，来形成堆栈。该方法还包括经由较宽的非银基间隙将该堆栈进行切片，从而形成闪烁体探测器像元的二维阵列，其具有沿着该阵列至少一个方向的银基间隙。
在另一方面，一种方法包括利用相邻层之间的基本相等的粘合剂薄层重叠地堆积涂有银的阵列。该粘合剂经得住上至850°C的温度。该方法还包括将堆栈基本垂直于阵列进行切片。该方法还包括机械地平整和平滑堆栈切片并向其施加明亮的银涂层。该方法还包括利用相邻层之间的基本相等的高温粘合剂薄层重叠地堆积涂有银的切片。该方法还包括将涂有银的堆栈基本垂直于涂有银的切片进行切片，以形成闪烁体的二维阵列，其具有沿着该阵列的探测器像元的行和列延伸的银基间隙。该方法还包括在700-850°C的范围的温度下使该阵列退火。
在另一方面，一种方法包括获得多个氧硫化钆的二维阵列。该阵列含有具有在探测器像元的行或列之间延伸的第一较宽宽度的第一非银基间隙和具有在探测器像元的行或列中的另一个之间延伸的第二较窄宽度的第二非银基间隙。该方法还包括移除在该阵列的外表面上的任何反射材料。该方法还包括机械平整和平滑该阵列的顶部表面和底部表面。该方法还包括向该阵列的至少一个侧面施加银涂层，并且使该银涂层干燥并退火，从而形成明亮的银涂层。该方法还包括利用相邻层之间的基本相等的粘合剂层重叠地堆积涂有银的阵列。该方法还包括将该堆栈压缩到预定厚度。该方法还包括在经压缩的堆栈的侧面挤出过剩的粘合剂，留下非常薄的粘合剂层。该方法还包括使该粘合剂固化。该方法还包括经由较宽的反射间隙将该堆栈进行切片。该方法还包括移除在切片的切割侧面上的残留的非银间隙，从而形成闪烁体探测器像元的二维阵列，其具有在该闪烁体探测器像元的二维阵列的各层之间的银基间隙。
本领域技术人员在阅读并理解说明书后将能领会本发明的另外方面。
本发明能够实现为各种部件和各种组件的布置，以及各种步骤和各种步骤的安排。附图仅用于说明优选实施例，而不应解释为限制本发明。
图I示出了带有包括二维探测器阵列的示例成像系统，该阵列具有沿着闪烁体阵列的至少一个方向的银基间隙。
图2和图3示出了用于产生具有沿着一个方向的银基间隙的二维闪烁体阵列的方法。
图4至图10示出了用于产生具有沿着多个方向的银基间隙的二维闪烁体阵列的方法。
具体实施方式
图I示出了成像系统100，例如计算机断层摄影(CT)系统，其包括固定机架部分 102和旋转机架部分104。旋转机架部分104由固定机架部分102可旋转地支撑并且被配置成关于纵轴或z轴周围的检查区域106旋转。旋转机架部分104支撑X射线源108，例如 X射线管，其随着旋转机架部分104关于检查区域106旋转并且发射穿透检查区域106的辐射。
辐射敏感探测器阵列110包括多个闪烁体阵列112，每个闪烁体阵列光耦合至光电传感器阵列114。每个闪烁体阵列112探测穿透检查区域106的辐射并且产生指示所探测的辐射的光信号，而光电传感器阵列114接收光并且产生指示光的并且因此指示所探测的辐射的信号。在所图示出的实施例中，闪烁体阵列112包括多个行116的闪烁体探测器像元118。探测器像元118的各行116由间隙120隔离，并且沿着每行116的各个探测器像元118由间隙122隔离。间隙120和122包括反射材料。相对于间隙120和/或122不包括反射材料的配置，该反射材料促进将由探测器像元118产生的光引向光电传感器阵列 114的对应的光感测区域，和/或降低探测器像元间的(光学)串扰。适当的反射材料可以包括但不局限于白色的散射复合物，例如散布在透明树脂中的TiO2粉末，并且可以包括明亮的反射镜(miiror)，以及例如形成在光滑表面上的银(Ag)。
在一个实施例中，探测器阵列110被配置为高分辨率探测器并具有相对小的闪烁体探测器像元118。非限制性示例的探测器像元118的几何结构大约是O. 75至I. 25mm乘以O. 75至I. 25mm乘以I. 3至2. Omm的厚度，例如O. 70mm乘以I. Imm乘以I. 3至2. Omm的厚度。当然，本文也预见到了包括更大和更小体积的其他几何结构、非立方体的几何结构等。在所图示出的实施例中，间隙120或122中的至少一个包括银，而(一个或多个)银基间隙具有在约10至75微米的范围、例如20至50微米或其他范围的宽度。非限制性示例的间隙包括厚度约为O. 5微米至5微米、例如O. 8至I. 3微米的明亮的银。在只有间隙120 或122中的一个包括银的情况下，非银基间隙120或122具有约65至135微米的范围、例如75至125微米或其他范围的宽度。
重建器124重建由探测器阵列110产生的信号并且产生指示检查区域106中的对象或受试者的体积图像数据。适当的重建算法包括但不局限于高分辨率重建算法。诸如床的支撑物126支撑检查区域106中的患者或对象。支撑物126可移动以便能够关于检查区域106在X、y和z方向上导引对象或受试者。
计算机充当操作者控制台128。控制台128包括例如监视器或显示器的人类可读输出设备，以及诸如键盘和鼠标的输入设备。驻留在控制台上的软件允许操作者控制扫描器100并与之交互，例如，从而允许操作者选择高分辨率扫描协议或其他扫描协议。
图2和图3示出了用于产生具有沿着阵列的一个方向的银基间隙的二维(2D)闪烁体阵列212的方法。
在202，获得具有在一个方向上的相对较宽的白色反射(例如，白树脂)间隙和另一方向上的相对较窄的反射间隙的退火的GOS阵列。该阵列能够利用任何公知的技术或其他技术产生。
图3 (A)示出了这种阵列302的示例，该阵列具有宽度在约100至400微米范围的宽间隙304和宽度在约70至125微米范围的窄间隙306。
回到图2，在204，如果退火的GOS阵列包括白反射体的顶层，该顶层能够被移除。
在206，平整该阵列的顶部和底部，并且任选地使其平滑。平整能够通过抛光或其他技术来实现。在所图示出的示例中，该阵列被平整到约±10微米。
在208，该阵列被涂上银涂层。能够通过真空溅射来施加这样的涂层，但最好使用纳米微粒银墨水来施加这样的涂层。这种墨水的非限制性示例包括但不局限于韩国的 Advanced Nano Products Co. Ltd的产品，银纳米糊DGP (具有5至IOnm的纳米颗粒直径)，和韩国的Inktec Co. Ltd的产品，包含10%Ag的TEC-C0-010。能够将阵列喷涂上底漆 (primer)、干燥，即喷涂上纳米微粒银墨水，然后干燥，例如在130°C下干燥五(5)分钟。
在210，使该银涂层退火。例如，在一种实例中，在烤箱中以约150至200°C的范围的温度，例如约175°C使银涂层退火。在另一实例中，在室温下使银涂层退火。Alien等人的 “Electrical sintering of nanoparticle structures，，Nanotechnology 19,2008, 175201中描述了利用感应加热的适当室温退火，或可以利用微波加热。利用感应加热和/ 或微波加热可能帮助平滑银涂层，而无需将该阵列暴露在可能损伤或扭曲粘合剂或损害银的高温。
在212，利用相邻层之间的基本相等的液态胶层重叠地堆积多个涂有银的阵列。无需为此目的使用光学透明胶。该堆栈可包括2、4、16、32、128，和/或其他数量的阵列。
在214，将该堆栈压缩到预定厚度。例如，能够将该堆栈压缩到所需的标称厚度，其中公差约为±20微米。过剩的胶将被挤出该侧面。
在216，使胶固化，例如，允许在室温下进行。
在218，将堆栈沿着较宽的反射间隙进行切片。能够使用各种切割设备，例如高速圆盘锯(rotary saw)、线状锯、多线锯,和/或其他切割设备。
图3 (B)示出了圆盘锯308切穿具有银涂层312的阵列302的堆栈310的较宽间隙304的方法。
回到图2，在220，移除切片的(一个或多个)切割侧面上的任何残留间隙。这能够通过抛磨、刮削，或其他方法实现，而不损坏GOS的表面。
在222，能够利用反射银和/或白树脂涂覆每个切片的顶部表面。
图3 (C)示出具有沿第一方向的银间隙312和沿第二方向的白树脂反射间隙306 的切片314，第二方向大体上垂直于第一方向。对于所图示的切片，银基间隙具有约25至 50微米的范围的宽度，其中银自身约为I微米厚，并且白树脂间隙具有约75至125微米的范围的宽度。阵列314的几何量子探测效率大于80%，例如是88%，并且可以高达90%。
图4至图10示出了用于产生具有沿阵列的多个方向的银基间隙的二维(2D)闪烁体阵列212的方法。
在400，获得 GOS 块。
在402，将该块切片为薄片。能够利用微电子硅技术、具有装满水钻的切削液的圆盘锯、线状锯、多线锯和/或其他技术将该块进行切片。在一个实施例中，切片约为Imm厚或其他厚度。
在404，平整该阵列的表面。这能够通过磨削或其他方式实现。在一个实例中，将表面磨削至小于5微米，这可有助于确保薄的胶线。
在406，将经平整的表面进行抛光。这能够促进确保平滑的反射表面。
在408，为抛光的表面涂上银。在一个实例中，这包括如本文所述地利用纳米微粒银喷涂表面。通过利用硅酸盐上釉“片”或利用稀释的美国华盛顿的Minco UK Ltd的产品 Fortafix Autostic FC4为该阵列的顶部和底部上釉，并且之后使其干燥并加热到上釉温度，能够减轻Gd2O2S中过剩自由的S使银的氧化(这能够使银变黑)。该“片”应当被稀释到足以能够丢开任何过剩。否则，该“片”能够在上釉后进行磨削，以减小厚度并避免过量的阵列间间隔。
在410，使涂层干燥并退火。例如，能够在100°C至160°C的范围的温度下，例如在 140°C、130°C等温度下使该涂层干燥五(5)分钟左右。这能够促进在该阵列的顶部面和底部面上形成明亮的反射银涂层。
图5示出了经涂覆的阵列502的示例，其包括具有银基涂层506的阵列504。
回到图4，在412，堆积镀银的阵列以形成具有通过粘合剂层将相邻阵列隔离的块。适当的粘合剂是能够经得住GOS退火温度的粘合剂，例如能够经得住上至850°C的温度而不被损坏或损伤的粘合剂。例如，粘合剂可以是娃酸盐粘合剂，例如单组分Fortafix Autostic FC4、双组分Fortafix TC2 (Minco UK Ltd.的产品)、氧化错基粘合剂,或其他粘合剂。
一些陶瓷胶合剂不能很好地与光滑的银涂层粘合，因而当利用如此胶合剂时，可以利用TEOS喷雾生成硅酸盐连接层，并在1100°C下使其干燥并上釉。上釉过程亦能够使 GOS退火，修复由于切片和抛光造成的表面损伤，并且上釉的不透层将阻止GOS中硫化物对 Ag涂层的后续氧化。
在414，将该堆栈压缩到大约预定的高度。例如，在一个实施例中，将堆栈压缩到预定高度左右、约±20微米。
在416，移除在边缘挤出的过剩的粘合剂。能够手动、通过喷气擦拭，和/或其他方式移除该粘合剂。
在418，使粘合剂固定。在一个实例中，将粘合剂加热到约50至90°C的范围的温度，例如75°C。长时间加热粘合剂足以使得过剩的湿气通过粘合剂线向外扩散。这可能耗时数小时至数天，或其他持续时间。
在420，在粘合剂含有过剩湿气时使其干燥并硬化。这能够通过将堆栈缓慢地加热到约300°C并烘烤数小时来实现。
在422，形成阵列块。这能够通过将堆栈烘烤至700°C至900°C来实现，这将牢固并固定釉料，釉料将使镀银的阵列一起“灌装”在强(相当脆)的陶瓷块中。
在424，将固态块切割成切片。能够利用微电子硅技术、具有装满水钻的切削液的圆盘锯、线状锯、多线锯和/或其他技术切割切片。在一个实施例中，根据CT图像所要求的空间分辨率，切片约为Imm厚或其他厚度。
图6示出了利用圆盘锯604切割块602的示例，并且图7示出了切割切片702的示例。
回到图4，在426，平整每个切片的表面。例如，能够将表面磨削以使其平整到小于 10 μ，从而确保薄的胶线。
在428，使经平整的切片平滑。这能够通过抛光实现。
在430，给切片涂上银。例如，能够将切片嗔涂上纳米微粒银，如本文所述。
在432，使银涂层退火。例如，能够使经涂覆的切片干燥数分钟，如本文所述。
图8示出了经退火的涂有银的切片802的示例。
回到图4，在434，将镀银的切片堆积并固定以形成块。该块可以包括4、6、32等切片，这些切片由最低厚度的高温粘合剂层隔离。
在436，将该块进行切片。在此实施例中，切片约为I至2mm厚。能够使用用微电子硅技术切割该切片、使用利用装满钻的切削液的圆盘锯和线状锯对该切片进行切割。
图9示出了利用圆盘锯604切割块902的示例。
在438，对切片的顶部表面和底部表面进行平整和平滑。
在440，使切片退火。例如，在一种实例中，在惰性环境、真空等中在700至850°C下使切片退火。这可以修复对GOS造成的机械损伤，而不损伤纳米微粒银层。
在442，涂覆切片的顶部表面。在一种实例中，给顶部涂上白反射环氧树脂层。在另一种实例中，对顶部进行平滑并涂上明亮的银层。
图10示出了得到的闪烁体阵列1002的示例。所示出的闪烁体阵列1002约为O. 75 至I. 25mm乘以O. 75至I. 25mm乘以I. 3至2mm的厚度(这取决于CT图像所要求的空间分辨率)，并带有约25至50微米宽的银基隔离物。
已经参考优选实施例描述了本发明。本领域技术人员在阅读并理解说明书后能够设计出修改和变型。本发明旨在被解释为包括所有的这些修改和变型，只要它们落在权利要求书或其等价物的范围内。
权利要求
1.一种方法，包括 获得多个氧硫化钆的二维阵列，其中，阵列具有在探测器像元的行或列之间延伸的较宽宽度的非银基间隙，和在探测器像元的行或列中的另一个之间延伸的较窄宽度的非银基间隙； 向所述阵列的顶部表面或底部表面中的至少一个施加银涂层； 通过利用相邻层之间的基本相等的粘合剂层重叠地堆积涂有银的阵列，来形成堆栈；以及 经由所述较宽的非银基间隙将所述堆栈进行切片，从而形成闪烁体探测器像元的二维阵列，其具有沿着所述阵列的至少一个方向的银基间隙。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括 从具有沿所述阵列的至少一个方向的银基间隙的闪烁体探测器像元的所述阵列移除残留的较宽宽度的非银基间隙。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括 向具有沿所述阵列的至少一个方向的银基间隙的闪烁体探测器像元的所述阵列的顶部表面施加反射涂层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述反射涂层是白树脂或银基涂层之一。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，还包括 在施加所述银涂层之前，将氧硫化钆的所述二维阵列的顶部表面和底部表面进行平整并平滑，其中所述二维阵列具有在探测器像元的行或列之间延伸的较宽宽度的非银基间隙和在探测器像元的行或列中的另一个之间延伸的较窄宽度的非银基间隙。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，还包括 在固化所述粘合剂并将所述堆栈进行切片之前，将所述堆栈压缩到预定厚度。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中，所述切片不会造成对所述阵列的表面损伤。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的方法，其中，所述银基间隙具有在15至60微米的范围中的宽度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述银基间隙具有在25至50微米的范围中的宽度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述阵列具有沿与所述银基间隙的方向基本垂直的方向的非银基间隙。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述非银基间隙具有在约70至125微米的范围中的宽度。
12.根据权利要求I至11中任一项所述的方法，还包括 将所述阵列与成像系统的辐射敏感探测器阵列的光电传感器阵列进行光学耦合。
13.—种方法,包括 利用相邻层之间的基本相等的粘合剂层重叠地堆积氧硫化钆闪烁体的涂有银的薄片，其中，所述粘合剂经得住上至850°C的温度； 将所述堆栈基本垂直于所述薄片进行切片； 使所述堆栈的切片进行平滑并对其施加银涂层；利用相邻阵列之间的基本相等的粘合剂层重叠地堆积涂有银的阵列； 将涂有银的堆栈基本垂直于涂有银的切片进行切片，从而形成闪烁体的二维阵列，其具有沿所述阵列的探测器像元的行和列延伸的银基间隙；以及在700至850°C的范围的温度下使所述阵列退火。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括 向经退火的阵列的顶部侧面施加反射涂层。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其中，所述阵列包括闪烁体探测器像元，其具有约0. 8至I. 25mm乘以0. 8至I. 25mm的尺寸乘以I. 3至2. Omm的厚度。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述阵列具有大于89%的X射线吸收效率。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂包括高温陶瓷胶。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂包括高温硅酸盐粘合剂。
19.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂包括高温氧化锆粘合剂。
20.—种方法,包括 获得多个氧硫化钆的二维阵列，其中，所述阵列含有具有在探测器像元的行或列之间延伸的第一较宽宽度的第一非银基间隙和具有在探测器像元的行或列中的另一个之间延伸的第二较窄宽度的第二非银基间隙； 移除在所述阵列的外表面上的任何反射材料； 将经退火的阵列的顶部表面和底部表面进行平整并平滑； 向所述阵列的至少一个侧面施加银涂层； 使所述银涂层干燥并退火； 利用相邻层之间的基本相等的粘合剂层重叠地堆积涂有银的阵列； 将所述堆栈压缩到预定厚度； 在经压缩的堆栈的侧面挤出过剩的粘合剂； 使所述粘合剂固化； 经由较宽的反射间隙将所述堆栈进行切片；以及 移除所述切片的切割侧面上的残留的非银基间隙，从而形成闪烁体探测器像元的二维阵列，其具有在闪烁体探测器像元的所述二维阵列的各层之间的银基间隙。
21.—种CT扫描仪，包括根据上述权利要求中任一项形成的探测器阵列。
全文摘要
一种方法包括获得多个氧硫化钆的二维阵列。阵列具有在探测器像元的行或列之间延伸的较宽宽度的非银基间隙(304)，和在探测器像元的行或列中的另一个之间延伸的较窄宽度的非银基间隙(306)。该方法还包括向该阵列的顶部表面或底部表面中的至少一个施加银涂层(312)。该方法还包括通过利用相邻阵列之间的基本相等的粘合剂层重叠地(附图3B)堆积涂有银的阵列，来形成堆栈。该方法还包括经由较宽的非银基间隙将该堆栈进行切片，从而形成闪烁体探测器像元的二维阵列(314)，其具有沿所述阵列的至少一个方向的银基间隙(312)。
文档编号G01T1/20GK102985845SQ201180032905
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年7月6日
发明者S·莱韦内 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司