包含多层涂层的x射线闪烁体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及x射线成像和一种x射线闪烁体，并且更具体地，涉及闪烁体和 像素化图像传感器共同用于捕捉x射线图像的应用。本发明还涉及x射线探测器、x射线 成像系统、闪烁体模具、制造这种模具的方法以及制造闪烁体的方法。
【背景技术】
[0002] 一种常见的做法是与图像传感器相结合地使用闪烁体，以捕捉X射线图像。在这 种设置中，图像传感器放在闪烁体的后面。然而，按照自然法则，闪烁体能够仅仅吸收进入 闪烁体的表面的所有X射线光子的一部分。结果，重要的是，最佳探测器性能和图像质量最 佳地使用在闪烁体内吸收的每个x射线光子携带的信息。在闪烁过程中，将x射线光子的 能量以能够由图像传感器检测到的、可见范围内的波长传输至大量二次光子。由于在图像 传感器内生成的噪音，所以重要的是，构造闪烁体，以便尽可能增大到达图像传感器并且可 以由图像传感器检测的二次光子。这产生具有良好的信噪比的x射线探测器。
[0003] 这是X射线成像的一般要求，以实现最佳可能的图像质量，通常解释为在高分辨 率（锐度）与高信噪比之间的平衡。这两种图像要求通常矛盾，从而高分辨率通常伴有降 低的信噪比，反之亦然。
[0004] 提出了各种技术，用于制造结构化闪烁体，该结构化闪烁体基于填充有闪烁材料 的孔隙的结构化基质或阵列，该材料会提供二次光子至底层的成像传感器的光导。这些技 术均在一个或几个方面受到限制：或是太大的横向尺寸（切断、切割）、形成界限清楚的窄 边（激光烧蚀）的问题、或是相邻像素（柱状生长技术）之间的串扰或者漫长的加工时间 (对于大部分这些技术适用）。
[0005] 建议在孔隙壁部上沉积反射涂层，以提高光导并且减少串扰，但是考虑到所涉及 的制造工艺、窄孔几何图形以及材料，设计和产生可行且有效的解决方案，这通常绝非易 事。
[0006] 美国专利6, 744, 052总体上涉及结构化闪烁体的基本设计，还介绍了一种相当令 人满意的解决方案，用于根据在闪烁体内嵌入的反射涂层，提供二次光子的光导。
[0007] 美国专利6, 344, 649涉及一种具有在阵列中布局的多个闪烁体部件的闪烁体。闪 烁体部件由多晶陶瓷闪烁体材料或单晶体闪烁材料制成。为了增大空间分辨率和信号强 度，在闪烁体部件之间的间隙填充有反射材料。
[0008] 美国专利6, 117, 236涉及一种像素化闪烁层，在该闪烁层内形成闪烁材料的高纵 横比柱体。可以在主体内形成阱，并且填充有在溶剂/粘合剂内分散的闪烁材料。反射涂 层可以沉积在阱的表面之上，例如，通过铝蒸发或电化学沉积。
[0009] 美国专利5, 519, 227涉及一种结构化闪烁屏幕，其中，使用激光烧蚀，微加工具有 界限清楚的空间几何图形和深度的像素化结构。在激光处理基板之后，"像素"由填隙物质 包围，该填隙物质的折射率比基板的折射率更低，以允许每个像素用作单独的光波导。
[0010] EP0, 534, 683涉及一种辐射成像器，其包括闪烁体部件的阵列，该阵列光学耦合 至光电探测器阵列。填隙壁部件分离邻接的闪烁体部件。通过双层反射结构提供一种将可 见光子反射回闪烁体部件内的解决方案，该双层反射结构包括：更低光学指数的主要介电 层，用于在闪烁体部件和该介电层的界面上反射可见光子；以及补充光学反射层，用于允许 以大于临界角的入射角撞击介电层并且进入介电层的那些可见光子反射出补充光学反射 层。
[0011] WO2012/004703涉及一种闪烁体，其具有由隔离物隔开的所谓的闪烁体像素的阵 列。隔离物包括反射材料，该反射材料促进将像素产生的光引入光电传感器阵列的相应光 敏区域中。
[0012] 然而，依然通常需要甚至更有效的解决方案，尤其用于提高信噪比而不降低图像 分辨率（锐度）的目的。
【发明内容】
[0013] 本发明克服了现有技术的这些和其他缺点。
[0014] -个总体目标在于，通过在不降低图像分辨率（锐度）的情况下提高信噪比，能够 实现图像质量提高的x射线成像。
[0015] -个具体目标在于，提供一种改进的x射线闪烁体。
[0016] -个具体目标还在于，提供一种改进的x射线探测器。
[0017] 另一个具体目标在于，提供一种改进的x射线成像系统。
[0018] 又一个具体目标在于，提供一种改进的闪烁体模具。
[0019] 又一个具体目标在于，提供一种制造改进的闪烁体模具的方法。
[0020] 一个具体目标还在于，提供一种制造闪烁体的方法。
[0021] 在第一方面，提供了一种x射线闪烁体，包括：孔隙基质，具有在基板内形成的多 个孔隙。每个孔隙至少部分由多层涂层覆盖，该涂层至少包括反射层和保护层。该至少部 分涂覆的孔隙填充有闪烁材料，用于吸收x射线光子，以产生二次光子。该多层涂层的反射 层设置在闪烁材料与基板之间，用于反射二次光子，并且多层涂层的保护层设置在反射层 与闪烁材料之间，用于保护反射层，同时允许由反射层反射二次光子。
[0022] 这个结构的目的在于，保护反射层（也称为反射器）不受到会降低或者甚至损坏 反射性能的机械和/或化学影响。在闪烁体的制造期间以及在制成的装置的使用期间，可 能发生这种影响。所提出的闪烁体构造允许尽可能多的这些二次光子到达图像传感器，从 而有效地促进高信噪比和高质量的图像。
[0023] 在第二方面，提供了一种x射线探测器，包括根据第一方面所述的x射线闪烁体。
[0024] 在第三方面，提供了一种x射线成像系统，包括根据第二方面所述的x射线探测 器。
[0025] 在第四方面，提供了一种闪烁体模具，包括孔隙基质，具有在基板内形成的多个孔 隙。孔隙中的每个至少部分由多层涂层覆盖，该多层涂层至少包括反射层和保护层，并且多 层涂层的反射层比保护层更接近基板。
[0026] 通过这种方式，提供了一种闪烁体模具，其能够抵抗用于给模具的孔隙填充闪烁 材料的后续熔融工艺，而不退化。
[0027] 在第五方面，提供了一种制造闪烁体模具的方法。该方法涉及：设置孔隙基质，具 有在基板内形成的多个孔隙；并且在孔隙的侧壁和/或内端面的至少一部分上设置具有反 射和保护性能的多层涂层。多层涂层至少包括也称为反射器的反射层以及用于保护反射器 的额外保护层，其中，反射层比保护层更接近基板。
[0028] 在第六方面，提供了一种制造闪烁体的方法。该方法涉及：设置根据第五方面的闪 烁体模具；然后，将闪烁材料熔入闪烁体模具的孔隙内。
[0029] 本发明在以下技术应用中尤其有用：医学、牙科、工业、科学以及安全x射线应用。
[0030] 在阅读以下详细描述时，会理解本发明的其他优点。
【附图说明】
[0031] 通过结合附图参照以下描述，可以充分理解本发明及其进一步目标和优点，其 中：
[0032] 图1是示出根据一个实施方式的闪烁体模具的一个实例的示意性横截面。
[0033] 图2是示出根据一个实施方式的x射线闪烁体的一个实例的示意性横截面。
[0034] 图3是示出根据一个实施方式的连同图像传感器配置的x射线闪烁体的一个实例 的示意性横截面。
[0035] 图4是示出根据一个特定的实施方式的与像素化图像传感器相结合的闪烁体的 一个实例的示意性横截面。
[0036] 图5是示出根据一个特定的实施方式的闪烁体的一个实例的示意性横截面。
[0037] 图6是示出根据一个特定的实施方式的在闪烁体内分开两个相邻的孔隙的侧壁 的一个实例的示意性横截面。
[0038] 图7是示出x射线成像系统的可能配置的一个实例的示意性方框图。
[0039] 图8是示出用于制造闪烁体模具的方法的一个实例并且可选地将闪烁材料熔入 闪烁体模具的孔隙内以便提供制造闪烁体的方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0040] 贯穿附图，相同的参考数字用于相似或相应的部件。
[0041] 一个总体目标在于，通过在不降低图像分辨率（锐度）的情况下提高信噪比，实现 图像质量提高的X射线成像。
[0042] 一个目标在于，提供一种改进的x射线闪烁体、一种包括这种改进的闪烁体的x射 线探测器以及一种包括这种X射线探测器的X射线成像系统。
[0043] 一个目标还在于，提供一种改进的闪烁体模具以及一种制造这种闪烁体模具的方 法和一种制造闪烁体的方法。
[0044] 尤其地，期望按照以下方式构造闪烁体：在闪烁工艺中生成尽可能多的二次光子， 并且闪烁体构造允许尽可能多的这些二次光子到达图像传感器，从而有效地促进高信噪比 和高质量的图像。
[0045]图1是示出根据一个实施方式的闪烁体模具的一个实例的示意性横截面。在这个 实例中，闪烁体模具5包括孔隙基质，具有形成在基板1内的多个孔隙。每个孔隙至少部分 由多层涂层覆盖，该多层涂