具有增大填充因子的多层像素化闪烁体的制作方法

本发明涉及一种辐射探测器、包括辐射探测器的成像系统以及用于制造辐射探测器的方法。根据本发明的辐射探测器包括第一和第二闪烁体结构，其中，第二闪烁体结构与第一闪烁体结构的闪烁体像素之间的间隙交叠。

背景技术：

诸如医学x射线成像系统、用于安全应用的成像系统以及用于非破坏性测试的成像系统的多个成像系统利用具有闪烁体结构的辐射探测器，其中，该闪烁体结构包括多个闪烁体像素。闪烁体像素是闪烁体材料的小块，其由间隙间隔开。闪烁体像素吸收辐射并以光的形式发射吸收能量的至少一部分。辐射可以例如是x射线或伽马射线。可以由包括多个光敏传感器像素的读出传感器阵列来探测发射的光。光敏传感器像素可以例如是光电二极管。闪烁体像素之间的间隙可以填充有反射材料，以防止光在相邻的闪烁体像素之间传播。因此，闪烁体像素之间的间隙内的反射器材料减少了光的散布并增加了辐射探测器的空间分辨率。

闪烁体像素之间间隙的所需宽度取决于间隙内反射器材料的类型。如果闪烁体像素之间的间隙填充有空气，则由闪烁体材料和空气之间的折射率的差异实现光学分离。在这种情况下，闪烁体像素之间的间隙可以很小，但是闪烁体像素之间的光学分离很差。可以借助于例如由银或铝制成的薄膜反射器实现改进的光学分离。在这种情况下，闪烁体像素之间的间隙能够很小，但薄膜反射器不提供完整的(100％)反射率。此外，薄膜反射器材料与闪烁体材料的化学反应能够使反射性能恶化。闪烁体像素之间的间隙可以备选地填充有反射性粘合剂中颗粒材料，其可包括例如tio2或sio2颗粒。这样的反射性粘合剂中颗粒材料是有利的，因为如果闪烁体像素之间的间隙的宽度高于0.05mm，优选地0.1mm，则它们可以提供几乎完全(100％)的反射率。

读出传感器阵列的光敏传感器像素可以具有平行于读出传感器阵列的表面的0.05至2mm的尺寸。闪烁体结构的闪烁体像素优选具有与闪烁体结构的表面平行的相似尺寸，以获得高空间分辨率能力。对于小的闪烁体像素，闪烁体像素之间的间隙面积成为闪烁体结构总面积的显著分数。换句话说，对于闪烁体像素之间的间隙的固定宽度，较小的闪烁体像素尺寸导致减小的闪烁体填充因子。这导致辐射吸收的减少，以及对应地，光输出的减少。在本文中，闪烁体填充因子被定义为闪烁体结构被闪烁体材料覆盖的面积分数。因此，闪烁体填充因子是闪烁体结构对辐射敏感的面积分数。

技术实现要素：

因此，能够需要提供一种具有高空间分辨率能力和高闪烁体填充因子的基于闪烁体的辐射探测器。高闪烁体填充因子对应于入射在辐射探测器上的辐射的高吸收，这导致了高的光输出。

本发明的问题通过独立权利要求的主题解决，其中，在从属权利要求中并入了其他实施例。应当注意，以下描述的本发明的方面类似地适用于辐射探测器、包括辐射探测器的成像系统以及用于制造辐射探测器的方法。

根据本发明，提出了一种辐射探测器。辐射探测器包括读出传感器阵列、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层。读出传感器阵列包括多个光敏传感器像素。第一闪烁体结构包括由间隙间隔开的多个第一闪烁体像素。第一闪烁体结构和第二闪烁体结构光学耦合并布置在涂层和读出传感器阵列之间。第二闪烁体结构至少部分地与第一闪烁体结构的第一闪烁体像素之间的间隙交叠。第二闪烁体结构包括由间隙间隔开的多个第二闪烁体像素，并且至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠。

辐射探测器可以用在诸如医学x射线成像系统、用于非破坏性测试的成像系统或用于安全应用的成像系统的成像系统内。第一闪烁体结构包括多个第一闪烁体像素。第一闪烁体像素是由间隙间隔开的闪烁体材料块。第一闪烁体像素之间的间隙优选地彼此连接，使得这些间隙形成连接的网格。第一闪烁体像素可以布置在平面层中。此外，第一闪烁体像素可以布置在规则的二维网格上。例如，第一闪烁体像素可以形成均匀的矩形或六边形阵列。第一闪烁体像素也可以布置在非平面层中。第一闪烁体像素可以对例如x射线或伽马射线敏感。因此，第一闪烁体像素可以被配置为吸收诸如x射线或伽马射线的辐射并且以光的形式发射吸收能量的至少一部分。

第一闪烁体像素之间的间隙至少部分地将这些像素光学地分开。另外，第一闪烁体像素之间的间隙可以包括反光材料。因此，第一闪烁体像素之间的间隙被配置为防止由第一闪烁体像素之一发射的光传播到相邻的第一闪烁体像素。

发射的光可以由读出传感器阵列的光敏传感器像素探测。光敏传感器像素可以借助于光电二极管来实现。可以将光敏传感器像素布置在平面层中，并且可以将该平面层布置成与第一闪烁体像素的平面层平行。光敏传感器像素可以形成均匀的矩形阵列，但是其他阵列几何结构也是可能的。例如，光敏传感器像素可以备选地形成均匀的六边形阵列。光敏传感器像素也能够布置在非平面层中。例如，第一闪烁体像素和光敏传感器像素可以布置在同心的非平面层中。光敏传感器像素的几何结构可以与第一闪烁体像素的几何结构相同或相似。备选地，光敏传感器像素的几何结构可以与第一闪烁体像素的几何结构不同。

第一闪烁体像素之间的间隙的宽度优选地足以在第一闪烁体像素之间提供良好的光学分离，其中，第一闪烁体像素之间的间隙的宽度是相邻的第一闪烁体像素之间的距离。因此，间隙的宽度平行于第一闪烁体像素被布置的层的表面被测量。第一闪烁体像素之间的间隙可以例如填充有可以包括tio2或sio2颗粒的反射性粘合剂中颗粒材料。如果像素之间的间隙的宽度高于0.5mm，优选地高于1mm，则此类反射性粘合剂中颗粒材料可以在第一闪烁体像素之间提供几乎全部的光学分离。

为了实现良好的空间分辨率能力，第一闪烁体像素应当具有平行于第一闪烁体像素被布置的层的表面的小尺寸。例如，第一闪烁体像素可以具有0.2至0.5mm的尺寸。注意，本发明不应受限于第一闪烁体像素的尺寸或第一闪烁体像素之间的间隙的宽度的这种量度。

第一闪烁体像素之间的间隙对辐射不敏感。假设第一闪烁体像素之间的间隙的固定宽度，减小第一闪烁体像素的尺寸导致第一闪烁体结构的填充因子的减小，即，第一闪烁体结构吸收入射到辐射探测器上的辐射的较小分数。为了实现更高的闪烁体填充因子，提供了第二闪烁体结构。注意，在这种情况下，闪烁体填充因子是指第一和第二闪烁体结构的组合的填充因子。

第二闪烁体结构至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠。第二闪烁体结构光学耦合到第一闪烁体结构，使得由第二闪烁体结构发射的光可以传播至第一闪烁体像素。第二闪烁体结构被引入以探测辐射，否则辐射可能落到第一闪烁体像素之间的间隙上。因此，第二闪烁体结构导致增加的辐射吸收和增加的光输出。同时，第二闪烁体结构能够导致图像失真，因为会落到第一闪烁体像素之间的间隙上的辐射不一定导致由最接近间隙的光敏传感器像素探测到光。代替地，第二闪烁体结构将该辐射转换成光，并将光馈送到与间隙相邻的第一闪烁体像素。因此，可以由距最靠近第一闪烁体像素之间的间隙的光敏传感器像素更远的光敏传感器像素探测到光。取决于光是被均匀地还是不均匀地馈送到与该间隙相邻的第一闪烁体像素中，图像失真可以分别是无偏的或偏置的。例如，光能够总是被馈送到与间隙相邻的一个第一闪烁体像素中，从而导致偏置的图像失真。备选地，光可以以相等的概率被馈送到与间隙相邻的第一闪烁体像素中，从而导致无偏的图像失真。

第一闪烁体像素和第二闪烁体像素可以由不同的材料制成。例如，第一闪烁体像素可以由陶瓷闪烁体材料制成，而第二闪烁体像素可以由粘合剂中颗粒闪烁体材料制成。可以借助于增材制造将这种粘合剂中颗粒闪烁体材料安装到第一闪烁体结构上。

该涂层可以是反光涂层或吸光涂层。第一或第二闪烁体结构的闪烁体材料吸收辐射并在任意方向上发射光。反射涂层可以适合于反射光，所述光能够已经由闪烁体材料在背离读出传感器阵列的方向上发射，朝向读出传感器阵列返回，使得可以对其进行探测。相反，吸收涂层可以适于吸收光，所述光已经由闪烁体材料在背离读出传感器阵列的方向上发射，使得光不能传播到远距离的光敏传感器像素。

第一闪烁体结构和第二闪烁体结构布置在涂层和读出传感器阵列之间。更具体地，读出传感器阵列、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层可以以这种顺序布置。备选地，排序可以是读出传感器阵列、第二闪烁体结构、第一闪烁体结构和涂层。辐射探测器部件的这两种布置将在下面进一步详细描述。

第二闪烁体结构包括由间隙间隔开的多个第二闪烁体像素。优选地，第二闪烁体结构的第二闪烁体像素之间的间隙被连接，使得它们形成连接的网格。第二闪烁体像素之间的间隙可以光学间隔第二闪烁体像素，使得由第二闪烁体像素之一发射的光不能传播到相邻的第二闪烁体像素中。另外，第二闪烁体像素之间的间隙可以至少部分地填充有光学反射器材料。第一闪烁体像素和第二闪烁体像素之间的间隙可以填充有相同的光学反射器材料。备选地，第一闪烁体像素和第二闪烁体像素之间的间隙可以填充有不同的光学反射器材料。

至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠。至少一个第二闪烁体像素被配置为在被辐照时将光馈送到第一闪烁体像素中。另外，至少一个第二闪烁体像素光学耦合到第一闪烁体像素。至少一个第二闪烁体像素至少部分地交叠第一闪烁体像素之间的间隙，以提供闪烁体填充因子的增加。在示例性实施例中，第一闪烁体像素之间的间隙可以填充有空气。然后，通过空气和第一闪烁体像素的材料之间的折射率差异来实现第一闪烁体像素的光学分离。在这种情况下，闪烁体像素之间的间隙可以很小，但是第一闪烁体像素之间的光学分离是差的。

在另一个示例性实施例中，第一闪烁体结构的第一闪烁体像素之间的间隙至少部分地填充有光学反射器材料。例如，第一闪烁体像素之间的间隙可以填充有例如由银或铝制成的薄膜反射器。在这种情况下，第一闪烁体像素之间的间隙可以是窄的，但是薄膜反射器可以仅提供光的部分反射。此外，薄膜反射器材料与闪烁体材料的化学反应能够使反射性能恶化。

备选地，闪烁体像素之间的间隙可以填充有反射性的粘合剂中颗粒材料，其可包括例如tio2或sio2颗粒。这样的反射性的粘合剂中颗粒材料是有利的，因为如果闪烁体像素之间的间隙的宽度高于0.05mm，优选地高于0.1mm，则它们可以提供几乎全部的光学分离。

在另一个示例性实施例中，第一闪烁体结构包括陶瓷闪烁体材料，并且第二闪烁体结构包括粘合剂中颗粒闪烁体材料。可以通过借助于增材制造将第二闪烁体结构安装到第一闪烁体结构上来制造具有在第一闪烁体结构中的陶瓷闪烁体材料和在第二闪烁体结构中的粘合剂中颗粒闪烁体材料的辐射探测器。

在另一个示例性实施例中，第一闪烁体结构和第二闪烁体结构两者可以包括陶瓷闪烁体材料。在另一个示例性实施例中，第一闪烁体结构和第二闪烁体结构都可以包括粘合剂中颗粒闪烁体材料。在另一个示例性实施例中，第一闪烁体结构可以包括粘合剂中颗粒闪烁体材料，并且第二闪烁体结构可以包括陶瓷闪烁体材料。

在另一个示例性实施例中，涂层是反光层。如上所述，第一和第二闪烁体结构的闪烁体材料吸收辐射并以光的形式发射吸收能量的至少一部分。由此，光在任意方向上发射。反光涂层优选地适于反射光，所述光能够已经由闪烁体材料在背离读出传感器阵列的方向上发射，朝着读出传感器阵列返回，使得可以对其进行探测。

在另一个示例性的实施例中，涂层是光吸收层。光吸收涂层优选地适于吸收光，所述光能够已经由闪烁体材料在背离读出传感器阵列的方向上发射，使得该光不能传播到远距离的光敏传感器像素。

在另一个示例性实施例中，读出传感器阵列、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层以这种顺序布置。优选地可以布置根据该实施例的辐射探测器，使得辐射首先落到涂层上。辐射可以传播通过涂层，并且可以由第一和第二闪烁体结构的闪烁体材料吸收。第一和第二闪烁体结构的闪烁体材料可以发射光，所述光可以由读出传感器阵列的光敏传感器像素探测到。在根据该实施例的包括辐射源和辐射探测器的成像系统中，辐射探测器的读出传感器阵列优选地指向辐射源。

在另一个示例性实施例中，读出传感器阵列、第二闪烁体结构、第一闪烁体结构和涂层以这种顺序布置。可以优选地布置根据本实施例的辐射探测器，使得辐射首先落到读出传感器阵列上。辐射可以传播通过读出传感器阵列，并且可以由第一和第二闪烁体结构的闪烁体材料吸收。第一闪烁体结构和第二闪烁体结构的闪烁体材料可以发射光，所述光可以由读出传感器阵列探测到。在根据该实施例的包括辐射源和辐射探测器的成像系统中，读出传感器阵列优选地被定向为远离辐射源。

在另一示例性实施例中，至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠，并且至少一个第二闪烁体像素被配置为在被辐照时将光馈送到恰好一个第一闪烁体像素中。另外，至少一个第二闪烁体像素光学耦合到恰好一个第一闪烁体像素。至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙中的至少一个交叠，以提供闪烁体填充因子的增加。为了防止由至少一个第二闪烁体像素发射的光传播到除了光学耦合的恰好一个第一闪烁体像素以外的其他任何地方，至少一个第二闪烁体像素可以由反光材料包围，除了光学耦合到恰好一个第一闪烁体像素。特别地，至少一个第二闪烁体像素的光反射性周围防止了由该像素发射的光传播到其他第二闪烁体像素和一个以上的第一闪烁体像素。为了改进至少一个第二闪烁体像素与除了恰好一个光学耦合的第一闪烁体像素以外的第一闪烁体像素的光学分离，可以倾斜至少一个第二闪烁体像素。倾斜可以被配置为使得除了恰好一个光学耦合的第一闪烁体像素之外，其导致到相邻的第一闪烁体像素的更大间隙。至少一个第二闪烁体像素到恰好一个第一闪烁体像素的光学耦合可以提供高的空间分辨率能力，但是也可能导致偏置的光学传递函数。

在另一个示例性实施例中，至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠，并且至少一个第二闪烁体像素相对于由第一闪烁体结构形成的层倾斜以增加至少一个第二闪烁体像素与第一闪烁体像素之间的间隙，所述第一闪烁体像素未光学耦合到至少一个第二闪烁体像素。换句话说，使至少一个第二闪烁体像素倾斜以改进至少一个第二闪烁体像素与未光学耦合到至少一个第二闪烁体像素的第一闪烁体像素的光学分离。倾斜可以被配置为使得其导致与未光学耦合到至少一个第二闪烁体像素的相邻的第一闪烁体像素的更大的间隙。至少一个第二闪烁体像素可以光学耦合到一个第一闪烁体像素。备选地，至少一个第二闪烁体像素可以光学耦合到两个或更多个第一闪烁体像素，例如，到根据均匀线性阵列布置的两个或更多个第一闪烁体像素。在另一示例性实施例中，至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠，并且至少一个第二闪烁体像素被配置为在被辐照时将光馈送到一个以上的第一闪烁体像素中。另外，至少一个第二闪烁体像素可以光学耦合到一个以上的第一闪烁体像素。至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙中的至少一个交叠，以增加闪烁体填充因子。从制造的角度来看，将至少一个第二闪烁体像素光学耦合到一个以上的第一闪烁体像素能够是优选的。此外，这可以提供无偏的光学传递函数。同时，与将至少一个第二闪烁体像素光学耦合到恰好一个第一闪烁体像素相比，将至少一个第二闪烁体像素光学耦合到一个以上的第一闪烁体像素能够导致较差的空间分辨率能力。

在另一个示例性实施例中，至少一个第二闪烁体像素至少部分地交叠第一闪烁体像素之间的间隙，并且至少一个第二闪烁体像素光学地耦合到恰好两个第一闪烁体像素。因此，至少一个第二闪烁体像素被配置为在被辐照时将光馈送到恰好两个第一闪烁体像素中。至少一个第二闪烁体像素至少部分地交叠第一闪烁体像素之间的间隙，以提供闪烁体填充因子的增加。从制造的角度来看，将至少一个第二闪烁体像素光学耦合到两个闪烁体像素能够是优选的。此外，这可以提供无偏的光学传递函数。

在示例性实施例中，至少一个第二闪烁体像素不延伸到光学地耦合到至少一个第二闪烁体像素的恰好两个第一闪烁体像素之间的间隙中。为了耦合到恰好两个第一闪烁体像素，至少一个第二闪烁体像素与这些第一闪烁体像素交叠。例如，至少一个第二闪烁体像素可以经由平面与恰好两个第一闪烁体像素分离。在该示例中，由至少一个第二闪烁体像素发射的光的波向量需要具有正交于该平面的分量，以便从至少一个第二闪烁体像素朝向光学耦合的第一闪烁体像素传播。在与至少一个第二闪烁体像素与恰好两个第一闪烁体像素之间的平面正交的该方向上进一步传播能够导致光线入射在读出传感器阵列上，其在该阵列上被探测到。因此，由至少一个第二闪烁体像素发射的光经由第一闪烁体像素传播到其他第二闪烁体像素的概率可能是低的，所述第一闪烁体像素光学耦合到至少一个第二闪烁体像素。这导致辐射探测器的高分辨率能力。

在示例性实施例中，至少一个第二闪烁体像素包括斜表面部分，该斜表面部分相对于由第一闪烁体结构形成的层倾斜以将来自至少一个第二闪烁体像素内部的光朝向第一闪烁体像素反射，所述第一闪烁体像素光学耦合到至少一个第二闪烁体像素。因此，至少一个第二闪烁体像素的斜表面部分被配置为将由至少一个第二闪烁体像素发射的光导向光学耦合的第一闪烁体像素。至少一个第二闪烁体像素的斜表面部分可以是平面的，并且斜表面部分可以接触第一闪烁体像素的表面，所述第一闪烁体像素光学耦合到至少一个第二闪烁体像素。当从至少一个第二闪烁体像素的内部查看时，至少一个第二闪烁体像素的斜表面部分与光学耦合的第一闪烁体像素的表面之间的角度小于90°并且通常可以在从30°到60°的范围内。至少一个第二闪烁体像素可以包括一个以上的斜表面部分，所述斜表面部分相对于由所述第一闪烁体结构形成的层倾斜以将来自所述至少一个第二闪烁体像素内部的光朝向光学耦合到至少一个第二闪烁体像素的一个或多个第一闪烁体像素反射。

在另一个示例性实施例中，辐射探测器还包括由薄的柔性聚合物箔或玻璃制成的衬底。

在另一个示例性实施例中，辐射探测器具有平面形状。

在另一个示例性实施例中，辐射探测器具有非平面形状。具有非平面形状的辐射探测器可以例如用在计算机断层摄影(ct)系统中。

根据本发明，还提出一种成像系统，其包括根据本发明的辐射探测器。特别地，成像系统可以是医学x射线成像系统、用于安全应用的成像系统或用于非破坏性测试的成像系统。

在示例性实施例中，成像系统还包括辐射源，并且辐射探测器的读出传感器阵列指向辐射源。在该实施例中，辐射探测器的读出传感器阵列、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层可以以这种顺序布置。此外，可以布置辐射探测器，使得来自辐射源的辐射首先落到涂层上。辐射可以传播通过涂层，并且可以由第一和第二闪烁体结构的闪烁体材料吸收。第一和第二闪烁体结构的闪烁体材料可以发射光，所述光可以由读出传感器阵列的光敏传感器像素探测到。

在另一个示例性实施例中，辐射探测器的读出传感器阵列被定向为背离辐射源。在该实施例中，读出传感器阵列、第二闪烁体结构、第一闪烁体结构和涂层可以以这种顺序布置。此外，可以布置辐射探测器，使得来自辐射源的辐射首先落到读出传感器阵列上。辐射可以传播通过读出传感器阵列，并且可以由第二和第一闪烁体结构的闪烁体材料吸收。第二和第一闪烁体结构的闪烁体材料可以发射光，所述光可以由读出传感器阵列探测到。

根据本发明，还提出了一种用于制造辐射探测器的方法。所述方法包括组装读出传感器阵列、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层，其中，读出传感器阵列包括多个光敏传感器像素，第一闪烁体结构包括由间隙间隔开的多个第一闪烁体像素，第二闪烁体结构光学耦合到第一闪烁体结构，第一闪烁体结构和第二闪烁体结构被布置在涂层和读出传感器阵列之间，第二闪烁体结构至少部分地与第一闪烁体结构的第一闪烁体像素之间的间隙交叠，第二闪烁体结构包括由间隙间隔开的多个第二闪烁体像素，并且至少一个第二闪烁体像素至少部分地与第一闪烁体像素之间的间隙交叠。

在示例性实施例中，用于制造辐射探测器的方法包括：借助于增材制造将第二闪烁体结构安装在第一闪烁体结构上，其中，第二闪烁体结构包括粘合剂中颗粒闪烁体材料。

应当理解，根据本发明的辐射探测器、成像系统和用于制造辐射探测器的方法具有相似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所限定的。

根据下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例：

图1示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器的实施例。

图2示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器的另一实施例。

图3示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器的另一实施例。

图4示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器的另一实施例。

图5示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器的另一实施例。

图6示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器的另一实施例。

图7示出了具有高闪烁体填充因子的辐射探测器的另一示例。

具体实施方式

图1示意性地并且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器10的实施例。更具体地，图1示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图1所描绘的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器10包括读出传感器阵列16、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层12。辐射探测器10的第一闪烁体结构包括通过间隙15a、15b和15c隔开的多个第一闪烁体像素14a、14b、14c和14d。第一闪烁体像素14a、14b、14c和14d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙15a、15b和15c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器10的第二闪烁体结构包括第二闪烁体像素13a、13b和13c。第二闪烁体像素13a、13b和13c分别光学耦合到第一闪烁体像素14b、14c和14d。因此，光可以在第一和第二闪烁体像素之间传播。第二闪烁体像素13a、13b和13c分别与第一闪烁体像素之间的间隙15a、15b和15c交叠。因此，第二闪烁体像素13a、13b和13c吸收辐射，否则辐射能够分别落到间隙15a、15b和15c上。第一闪烁体像素之间的间隙对辐射不敏感。因此，第二闪烁体像素导致增加的辐射吸收，这对应于增加的闪烁体填充因子。

第二闪烁体像素可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。特别地，第二闪烁体像素可以包括与第一闪烁体像素不同的闪烁体材料。例如，第一闪烁体像素可以包括陶瓷闪烁体材料，并且第二闪烁体像素可以借助于使用粘合剂中颗粒闪烁体材料的增材制造而安装到第一闪烁体结构上。

还示出了方向11，辐射从该方向入射在辐射探测器10上。辐射首先传播通过涂层12。然后，辐射可以在第一闪烁体像素14a、14b、14c或14d或第二闪烁体像素13a、13b或13c中转换为光。由闪烁体材料发射的光可以由读出传感器阵列16探测到，读出传感器阵列16包括多个光敏传感器像素。

闪烁体材料通常在任意方向上发射光。涂层12可以是反光涂层或光吸收涂层。反射涂层12可以适于反射光，所述光已经由闪烁体材料在远离读出传感器阵列16的方向上发射，朝着读出传感器阵列16返回，使得可以对其进行探测。相反，吸收涂层12可以适于吸收光，所述光能够已经由闪烁体材料在远离读出传感器阵列16的方向上发射，使得其不能传播到远距离的光敏传感器像素。

图1的第二闪烁体结构可以导致偏置光学传递函数。例如，将落在第一闪烁体像素14a和14b之间的间隙15a上的辐射不一定导致由最接近间隙15a的光敏传感器像素对光的探测。替代地，第二闪烁体像素13a可以吸收辐射并且将光发射到第一闪烁体像素14b中。因此，可以由距最靠近第一闪烁体像素14a和14b之间的间隙15a的光敏传感器像素更远的光敏传感器像素探测到光。

图2示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器20的另一实施例。更具体地，图2示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图2所描绘的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器20与图1所描绘的辐射探测器10具有多个相似之处。具体而言，辐射探测器20包括读出传感器阵列26、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层22。辐射探测器20的第一闪烁体结构包括被间隙25a、25b和25c隔开的多个第一闪烁体像素24a、24b、24c和24d。第一闪烁体像素24a、24b、24c和24d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙25a、25b和25c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器20的第二闪烁体结构包括第二闪烁体像素23a、23b和23c。第二闪烁体像素23a、23b和23c分别光学耦合到第一闪烁体像素24b、24c和24d，使得光可以在这些第一闪烁体像素与第二闪烁体像素之间传播。第二闪烁体像素23a、23b和23c分别与第一闪烁体像素之间的间隙25a、25b和25c交叠。因此，第二闪烁体像素23a、23b和23c实现增加的闪烁体填充因子。

还示出了方向21，辐射从该方向入射在辐射探测器20上。辐射首先传播通过涂层22。然后，辐射可以在第一闪烁体像素24a、24b、24c或24d或第二闪烁体像素23a、23b或23c中转换为光。由第一或第二闪烁体结构的闪烁体材料发射的光可以由读出传感器阵列26探测，该读出传感器阵列包括多个光敏传感器像素。

第二闪烁体像素23a、23b和23c的表面分别包括斜表面部分27a、27b和27c，斜表面部分相对于由第一闪烁体结构形成的层倾斜。斜表面部分27a、27b和27倾斜以增加光被朝向第一闪烁体像素反射的概率。斜表面部分27a、27b和27c与由第一闪烁体结构形成的层之间的角度通常可以在30°至60°的范围内，但是其他角度也是可能的。

图3示意性且示例性地图示了根据本发明的辐射探测器30的另一实施例。更具体地，图3示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图3所描绘的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器30与图1所描绘的辐射探测器10具有多个相似之处。具体地，辐射探测器30包括读出传感器阵列36、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层32。辐射探测器30的第一闪烁体结构包括被间隙35a、35b和35c隔开的多个第一闪烁体像素34a、34b、34c和34d。第一闪烁体像素34a、34b、34c和34d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙35a、35b和35c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器30的第二闪烁体结构包括第二闪烁体像素33a、33b和33c。第二闪烁体像素33a、33b和33c分别光学耦合到第一闪烁体像素34b、34c和34d，使得光可以在第一闪烁体像素和第二闪烁体像素之间传播。第二闪烁体像素33a、33b和33c分别与第一闪烁体像素之间的间隙35a、35b和35c交叠。因此，第二闪烁体像素33a、33b和33c实现增加的闪烁体填充因子。

还示出了方向31，辐射从该方向入射在辐射探测器30上。辐射首先传播通过涂层32。然后，辐射可以在第一闪烁体像素或第二闪烁体像素中转换为光。由闪烁体像素发射的光可以由读出传感器阵列36探测到，读出传感器阵列36包括多个光敏传感器像素。

图3图示了第二闪烁体像素33a、33b和33c相对于由第一闪烁体结构形成的层倾斜。使第二闪烁体像素倾斜以分别增大第二闪烁体像素33a、33b和33c与第一闪烁体像素34a、34b和34c之间的间隙。这些闪烁体像素之间的间隙填充有涂层36的材料，这导致第二闪烁体像素33a、33b和33c分别与第一闪烁体像素34a、34b和34c的改进光学分离。因此，例如第二闪烁体像素33a的倾斜确保了由该像素的闪烁体材料发射的光不传播到第一闪烁体像素34a。第二闪烁体像素中每个与恰好一个第一闪烁体像素的光学耦合提供了高的空间分辨率能力，但其也可能导致图像失真。

图4示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器40的另一实施例。更具体地说，图4示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图4所描绘的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器40与图1所描绘的辐射探测器10具有多个相似之处。具体而言，辐射探测器40包括读出传感器阵列46、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层42。辐射探测器40的第一闪烁体结构包括由间隙45a、45b和45c隔开的多个第一闪烁体像素44a、44b、44c和44d。第一闪烁体像素44a、44b、44c和44d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙45a、45b和45c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器40的第二闪烁体结构包括第二闪烁体像素43a、43b和43c。第二闪烁体像素43a、43b和43c光学耦合到第一闪烁体像素，使得光可以在第一闪烁体像素和第二闪烁体像素之间传播。第二闪烁体像素43a、43b和43c分别与第一闪烁体像素之间的间隙45a、45b和45c交叠。因此，第二闪烁体像素43a、43b和43c实现增加的闪烁体填充因子。

还示出了方向41，辐射从该方向入射到辐射探测器40上。辐射首先传播通过涂层42。然后，辐射可以在第一闪烁体像素或第二闪烁体像素中转换为光。由闪烁体像素发射的光可以由包括多个光敏传感器像素的读出传感器阵列46探测到。

第二闪烁体像素43a、43b和43c中的每个光学耦合到两个相邻的第一闪烁体像素。例如，第二闪烁体像素43a光学耦合到第一闪烁体像素44a和44b。类似地，第二闪烁体像素43b光学耦合到第一闪烁体像素44b和44c。此外，第二闪烁体像素43c光学耦合到第一闪烁体像素44c和44d。将第二闪烁体像素光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可以促进辐射探测器的简化制造。此外，如果以相同的概率将光从第二闪烁体像素中的每个馈送到与第二闪烁体像素相邻的第一闪烁体像素中，则将第二闪烁体像素中的每个光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可以提供无偏的图像失真。同时，与将第二闪烁体像素中的每个光学耦合到相邻的第一闪烁体像素中的恰好一个相比，将第二闪烁体像素光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可能导致降低的空间分辨率能力。

图5示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器50的另一实施例。更具体地说，图5示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图5所描绘的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器50与图1所描绘的辐射探测器10具有多个相似之处。具体而言，辐射探测器50包括读出传感器阵列56、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层52。辐射探测器50的第一闪烁体结构包括被间隙55a、55b和55c隔开的多个第一闪烁体像素54a、54b、54c和54d。第一闪烁体像素54a、54b、54c和54d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙55a、55b和55c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器50的第二闪烁体结构包括第二闪烁体像素53a、53b和53c。第二闪烁体像素53a、53b和53c中的每个光学耦合到两个第一闪烁体像素，使得光可以在第一闪烁体像素和第二闪烁体像素之间传播。例如，第二闪烁体像素53a光学耦合到第一闪烁体像素54a和54b。类似地，第二闪烁体像素53b光学耦合到第一闪烁体像素54b和54c。此外，第二闪烁体像素53c光学耦合到第一闪烁体像素54c和54d。将第二闪烁体像素光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可以促进辐射探测器的简化制造。此外，如果以相同的概率将光从第二闪烁体像素中每个馈送到与第二闪烁体像素相邻的第一闪烁体像素中，则将第二闪烁体像素中每个光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可以提供无偏的图像失真。

第二闪烁体像素53a、53b和53c分别与第一闪烁体像素之间的间隙55a、55b和55c交叠。因此，第二闪烁体像素53a、53b和53c实现增加的闪烁体填充因子。

还示出了方向51，辐射从该方向入射在辐射探测器50上。辐射首先传播通过涂层52。然后，可以在第一闪烁体像素或第二闪烁体像素中将辐射转换为光。由闪烁体像素发射的光可以由包括多个光敏传感器像素的读出传感器阵列56来探测。

图5的第二闪烁体像素53a、53b和53c不延伸到第一闪烁体像素之间的间隙55a、55b和55c中，而图4的第二闪烁体像素43a、43b和43c延伸到第一闪烁体像素44a、44b、44c和44d之间的间隙中。第二闪烁体像素53a、3b和53c中的每个与两个第一闪烁体像素交叠，使得光可以从第二闪烁体像素传播到第一闪烁体像素。图5中的第一和第二闪烁体像素的布置防止光可以在平行于读出传感器阵列的层中传播。为此，与图4所图示的实施例相比，由图5所图示的实施例可以提供具有提高的分辨能力的辐射探测器。

图6示意性且示例性地示出了根据本发明的辐射探测器60的另一实施例。更具体地说，图6示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图6所描绘的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器60与图1所描绘的辐射探测器10具有多个相似之处。具体而言，辐射探测器60包括读出传感器阵列66、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构和涂层62。辐射探测器60的第一闪烁体结构包括被间隙65a、65b和65c隔开的多个第一闪烁体像素64a、64b、64c和64d。第一闪烁体像素64a、64b、64c和64d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙65a、65b和65c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器60的第二闪烁体结构包括第二闪烁体像素63a、63b和63c。第二闪烁体像素63a、63b和63c中的每个与两个第一闪烁体像素交叠，使得光可以在第一闪烁体像素和第二闪烁体像素之间传播。例如，第二闪烁体像素63a光学耦合到第一闪烁体像素64a和64b。类似地，第二闪烁体像素63b光学耦合到第一闪烁体像素64b和64c。此外，第二闪烁体像素63c光学耦合到第一闪烁体像素64c和64d。将第二闪烁体像素光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可以促进辐射探测器的简化制造。此外，如果以相同的概率将光从第二闪烁体像素中每个馈送到与第二闪烁体像素相邻的第一闪烁体像素中，则将第二闪烁体像素中每个光学耦合到相邻的第一闪烁体像素可以提供无偏的图像失真。

第二闪烁体像素63a、63b和63c分别与第一闪烁体像素之间的间隙65a、65b和65c交叠。因此，第二闪烁体像素63a、63b和63c实现增加的闪烁体填充因子。

图6的第二闪烁体像素63a、63b和63c没有延伸到第一闪烁体像素之间的间隙65a、65b和65c中。图6中的第一闪烁体像素和第二闪烁体像素的布置防止光可以在平行于读出传感器阵列的层中传播，这可以导致具有良好分辨能力的辐射探测器。

还示出了方向61，辐射从该方向入射到辐射探测器60上。辐射首先传播通过涂层62。然后，辐射可以在第一闪烁体像素或第二闪烁体像素中转换为光。由闪烁体像素发射的光可以由包括多个光敏传感器像素的读出传感器阵列66探测。

第二闪烁体像素63a、63b和63c的表面包括斜表面部分67a至67f，该斜表面部分相对于由第一闪烁体结构形成的层倾斜，以将来自第二闪烁体像素内部的光朝向光学耦合的第一闪烁体像素反射。例如，斜表面部分67c被配置为将第二闪烁体像素63b发射的光朝向光学耦合的第一闪烁体像素64b引导。在由图6所图示的实施例中，斜表面部分67a至67f是平面的，并且斜表面部分接触第一闪烁体像素64a至64d的表面。斜表面部分67a至67f与光学耦合的第一闪烁体像素64a至64d的表面之间的角度当从第二闪烁体像素内部观察时小于90°并且通常可以在30°至60°的范围内。图7示意性地示出了具有高填充因子的另一示例辐射探测器。更具体地说，图7示出了包括少量闪烁体像素的辐射探测器的截面。技术人员理解，可以通过继续图7所示的结构来获得具有大量闪烁体像素的辐射探测器。

辐射探测器70包括读出传感器阵列76、第一闪烁体结构、第二闪烁体结构73和涂层72。辐射探测器70的第一闪烁体结构包括由间隙75a、75b和75c隔开的多个第一闪烁体像素74a、74b、74c和74d。第一闪烁体像素74a、74b、4c和74d可以包括陶瓷闪烁体材料或粘合剂中颗粒闪烁体材料。第一闪烁体像素之间的间隙75a、75b和75c可以至少部分地填充有反射材料，使得光不能在第一闪烁体像素之间传播。

辐射探测器70的第二闪烁体结构73是非像素化的平板闪烁体。第二闪烁体结构73光学耦合到第一闪烁体像素，使得光可以在第一闪烁体像素和第二闪烁体结构73之间传播。第二闪烁体结构73与第一闪烁体像素之间的间隙75a、75b和75c交叠。因此，第二闪烁体结构73实现增加的闪烁体填充因子。

图7示出了读出传感器阵列、第二闪烁体结构、第一闪烁体结构和涂层以该顺序布置。还示出了方向71，辐射从该方向入射在辐射探测器70上。辐射首先传播通过读出传感器阵列76。然后，辐射可以在第一闪烁体像素或第二闪烁体结构中转换为光。发射的光可以由包括多个光敏传感器像素的读出传感器阵列76探测。在根据图7的包括辐射源和辐射探测器的成像系统中，读出传感器阵列优选地被定向为远离辐射源。

非像素化的第二闪烁体结构可以易于制造。同时，非像素化的第二闪烁体结构会导致降低的空间分辨率能力，因为光能够传播通过整个非像素化的第二闪烁体结构。

必须注意，参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体地，参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而参考装置类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将理解，除非另外通知，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题有关的特征之间的任何组合也被认为是在本申请中公开的。但是，可以组合所有特征，以提供超过特征的简单加和的协同效果。

尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这样的示出和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。