专利名称：一种x射线相机及其制造方法
一种χ射线相机及其制造方法技术领域
本发明属于X射线成像技术领域，主要涉及一种高分辨率X射线相机及其制造方法，尤其涉及到光锥耦合CCD或CMOS相机及其制造方法。
背景技术：
自从1895年德国物理学家伦琴发现X射线以来，X射线摄影和动态成像在医学及工业影像领域得到广泛的应用。随着CCD和CMOS器件的质量不断攀升和在工业领域的广泛应用，高分辨率、数字化并可实现远程诊断的X射线CXD或CMOS相机为医疗成像和工业无损探测提供了强有力的技术保障，并有可能代替传统X射线成像设备。医疗成像领域把 X射线转换成数字影像的设备称为DR (Digital Radiography)，它是各类数字化X射线摄影技术的总称，包括如
图1所示的三大类。其中以碘化铯为转换材料，以光锥(简称F0T)或光学纤维面板(简称光纤面板或F0P)为导光介质，而以CCD或CMOS为信号转换材料的DR 系统，近年来发展迅速，即采用光锥为衬底，在其一端制作X射线转换材料，另一端与CCD或 CMOS相机直接耦合或者与图像增强的C⑶或CM0S(IC⑶或ICMOQ相机耦合，以制作高分辨率X射线CCD相机，由于采用了针状结构的碘化铯发光闪烁体，它能有效吸收X射线，并使发光光谱与CCD的响应光谱接近，提高了 X射线的利用率，通过物理和技术手段减少了光散射效应，提高了图像的锐利度和清晰度，因而可广泛应用于医疗方面的牙科检查、口腔周视检测、乳腺和肠胃检查以及工业领域的精密构件的无损检测、电子线路或集成电路检测等领域。
日本的滨松光子株式会社，曾在纤维单丝直径为6 μ m的FOP或FOT上蒸镀针状 CsI(Tl)闪烁晶体，尔后制作有机薄膜，以保护该闪烁体不被潮解，其中为了获得更高的分辨率，须以牺牲部分转换效率为代价的F0P+CsI(Tl)转换屏，当CsI (Tl)的厚度为150 μ m 时，其相对输出亮度为105%，获得了 22Lp/mm的分辨率，而当CsI (Tl)的厚度为600 μ m时， 其相对输出亮度为180%，分辨率则降到13Lp/mm，表1为其标准产品的相关技术指标。
表1 日本的滨松光子株式会社的几种产品的技术指标
权利要求
1.一种X射线相机，由光锥与CCD或CMOS相机耦合而成，光锥的另一端依次镀有针状 CsI晶体、防潮膜、铝膜或氮化硅膜，所述光锥是由高折射率芯玻璃棒和低折射率皮玻璃管拉制后形成的微细玻璃纤维构成的阵列，其特征在于所述光锥的每一根微细玻璃纤维的外边缘都包有黑色玻璃皮料，包皮的厚度是微细玻璃纤维直径的1/8 1/5。
2.根据权利要求1所述的X射线相机，其特征在于所述针状CsI晶体厚度为150 1000 μ HIo
3.根据权利要求1所述的X射线相机，其特征在于所述针状CsI晶体厚度为300 600 μ m0
4.一种制造权利要求1所述的X射线相机的方法，包括如下步骤(1)将制作纤维光学面板用的高折射率芯料棒套在低折射率的皮料玻璃管中，再将它们套在外包皮玻璃管中，所述外包皮管玻璃是膨胀系数和其它热物理性能与所述芯料玻璃和皮料玻璃相匹配的在可见光区透过率< 的黑色玻璃，三者之间的间隙< 0. 4mm，三者的尺寸按最终成品的要求，事先根据计算或工艺经验设计好；按照制作纤维光学面板的工艺，即经过拉单丝、在六角模内排单丝和插黑丝构成复丝棒、拉复丝、排复丝、拉二次复丝、 排屏、压屏、切片、滚圆等工艺，制作出纤维阵列圆柱体；(2)按照预定的大小头比例，拉制出光锥；(3)将小头加工到需要耦合的CCD或CMOS相机芯片感光面大小相同的尺寸，并将大小头研磨、抛光；(4)将上述加工好的光锥，置于真空镀膜机中，按照蒸镀针状CsI晶体的工艺镀膜，并监控膜层厚度，当厚度达到规定要求后，停止镀膜，取出；(5)按照电子元器件制作防潮膜的工艺，在上述已镀的CsI晶体上制作防潮膜，注意保护小头，确保其不被蒸镀到防潮膜；(6)采用磁控溅射工艺，在防潮膜上蒸镀铝膜或氮化硅膜，膜厚90nm 500nm；(7)在超净间内揭开CCD或CMOS相机芯片上的玻璃窗口，并在上述光锥小头端面涂上光学耦合胶，按照光锥与CCD的耦合工艺，将上述光锥耦合到上述芯片的感光面上，固化后，用结构胶进一步粘牢，完成制造全过程。
5.根据权利要求4所述的制造X射线相机的方法，其特征在于将所述步骤(1)中的外包皮玻璃管换成同种尺寸的铅硅酸盐玻璃管，该玻璃的膨胀系数和其它热物理性能与所述芯料玻璃和皮料玻璃相匹配，按照上述步骤(1) C3)完成后，采用能够黑化到透过率 ^ 的氢还原工艺，将所述玻璃烧黑，尔后执行步骤(4) (7)的相应步骤。
6.根据权利要求5所述的制造X射线相机的方法，其特征在于将所述作为外包皮玻璃管的铅硅酸盐玻璃管换成在膨胀系数和其它热物理性能相同的中铅或高铅硅酸盐玻璃管，尔后执行后序的工艺步骤。
7.根据权利要求5所述的制造X射线相机的方法，其特征在于将所述作为外包皮玻璃管的铅硅酸盐玻璃管换成在膨胀系数和其它热物理性能相同的微通道皮料玻璃管，尔后执行后序的工艺步骤。
8.根据权利要求5至7中任何一项所述的制造X射线相机的方法，其特征在于在执行步骤(1)之前，采用能够黑化到透过率< 的氢还原工艺，将所述外包皮玻璃管烧黑， 随后完成步骤(1) (7)的全过程。
9.根据权利要求5至7中任何一项所述的制造X射线相机的方法，其特征在于在执行步骤(1)中，采用能够黑化到透过率< 的氢还原工艺，将所述单丝烧黑，随后执行后序的工艺步骤。
10.根据权利要求5至7中任何一项所述的制造X射线相机的方法，其特征在于在执行步骤(1)中，采用能够黑化到透过率< 的氢还原工艺，将所述复丝烧黑，随后执行后序的工艺步骤。
全文摘要
本发明公开了一种X射线相机及其制造方法，它是由光锥与CCD或CMOS相机耦合而成，光锥的大头依次为针状CsI晶体、防潮膜、铝膜或氮化硅膜；所述光锥是在普通光锥的高折射率芯料套上低折射率皮料的基础上，再套上热物理性能与之匹配的黑料玻璃或铅硅酸盐玻璃套管，按照制造纤维光学面板的前道工艺制作出纤维阵列圆柱体，尔后按照大小头的比例拉制出光锥，其中用铅硅酸盐玻璃套管制作的光锥需氢还原处理；在上述光锥的大头依次制作出针状CsI晶体、防潮膜、铝膜或氮化硅薄膜后，将光锥的小头与所述相机的感光面通过光学胶耦合。由此制作的X射线相机最小像素达5μm、分辨率在30lp/mm以上，MTF好。
文档编号G03B42/02GK102547150SQ20121003424
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者付在伟, 刘术林, 衡月昆, 钱森 申请人:中国科学院高能物理研究所