用于成像应用的具有稳定光输出的辐射检测器的制造方法
【专利说明】用于成像应用的具有稳定光输出的福射检测器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年6月14日提交的，题为"用于成像应用的具有稳定光输出的福射 检测器"，申请号为61/835,072的美国临时申请的权益，通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
[0003] 本发明设及高能成像系统和高能光子检测器。
【背景技术】
[0004] 在各种应用(包括医学成像、地质勘探、国±安全、W及高能物理）中，闪烁材料与 光电检测器结合用W检测高能光子、电子和其它粒子，具有科学上和经济上的重要意义。在 福射检测器/成像设备中，闪烁材料(例如，姉渗杂的闪烁器)可W被使用。为了在运些应用 中将闪烁器的价值最大化，在运些闪烁器中特定的性质是期望的。通常，高闪烁光产额、快 速闪烁动力学（同时在衰减时间和上升时间上）、良好的能量分辨率、高程度的比例性、W及 对环境光曝光的相对不灵敏性是希望的。
[0005] 为此目的，期望获得一种没有或者相对没有可W阻止闪烁过程的电子/空穴陷阱 和其它缺陷的闪烁器成分，和/或减少闪烁器中不期望的陷阱和缺陷的效应。
【附图说明】
[0006] 图1说明了根据本发明的实施例的福射检测器。
[0007] 图2说明了根据本发明的实施例的福射检测器的特性。
[000引图3说明了根据本发明的实施例的福射检测器的特性。
[0009] 图4说明了根据本发明的实施例的福射检测器的特性。
【具体实施方式】
[0010] 图1说明了根据本发明的实施例的福射检测器100。
[0011] 根据实施例，福射检测器100可W包括闪烁器110、光源120W及一个或多个传感器 140。
[0012] 闪烁器110可包括能够将非可见福射(入射福射)转换为可见光（出射福射)的各种 闪烁材料。传感器140可W被放置在闪烁器110邻近，或者紧靠闪烁器110,使得任何转换的 可见光可W被传感器140检测或者测量。光源120可W被放置在闪烁器110邻近，或者紧靠闪 烁器110,使得来自光源120的光可W与闪烁器110中的缺陷相互作用，从而使由缺陷引起的 对非可见福射向可见光的转换的干扰最小化。
[0013] 闪烁器110可W是或者可W包括运样的材料，其当与电离福射相互作用时，具有可 W最终用于产生图像的可测量的响应。在一些实施例中，运样的材料为当被入射福射激发 时产生光的光子的闪烁材料。
[0014] 在传感器140处的测量的光的量可W被称为"光产额"，或者"光输出"，并且通常被 报告为相对于已知标准的值，或者是如光子数/MeV的绝对值。
[0015] 在一些实施例中，福射检测器100可适于用于多种福射检测应用，包括医学成像应 用，诸如正电子发射计算机断层扫描（PET)、飞行时间正电子发射计算机断层扫描（TOF-阳T)、X-射线计算机断层扫描(X-ray CT)或者单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、W及任 何其它多模态系统（PET-CT、阳T-MRI、阳TS阳CT)。
[0016] 光源120可W将闪烁器110的所有部分曝光于各种选定波长的光，W稳定任何长时 间的光输出漂移。该漂移可W由闪烁器110的闪烁材料中的缺陷引起。闪烁器110在特定波 长的光下的曝光可W在福射检测器100内部发生，W将闪烁器110内的缺陷维持在它们的饱 和能量状态。运些饱和的缺陷可W对闪烁过程具有显著较低的影响或者干扰。曝光可W在 福射检测器100的正常工作条件期间，也可W在校准期间或者空闲时间，连续地或者间歇 地，或者W脉冲方式进行。
[0017] 在一些实施例中，针对任何给定的应用，为了优化福射检测器100的性能，可W选 择或者调谐来自光源120的特定的光波长或者多波段/范围的波长、强度、W及曝光时间/持 续时间/频率。光源120的光波长、强度和曝光时间/持续时间/频率的选择可W在福射检测 器100的设计期间完成。可选地，光源120的光波长、强度和曝光时间/持续时间/频率的调谐 可W在操作或者校准期间动态完成，从而针对(诸如由环境条件引起的）性能变化进行调 节。调谐可W由控制光源120的控制器（未示出）控制，并且该调谐可W基于对福射检测器 100的性能测量结果来控制。
[0018] 福射检测器100可W进一步包括在闪烁器110和传感器140之间的滤光器130,其可 W滤除来自光源120的光，从而增加信号对比度。因为来自光源120的光可W透射通过闪烁 器110并到达传感器140,从而传感器140可W检测到来自光源120的光。检测到的来自光源 120的光通常被看做是噪音。为了允许传感器140检测来自闪烁器110中的闪烁过程的光，而 不检测(或者检测较少的）来自光源120的光，滤光器130可W滤除来自光源120的光。由于来 自光源120的光可W被调谐/选择为特定的波长，滤光器130可W类似地被调谐/选择为过 滤/阻挡该来自光源120的特定波长的光，使得来自光源120的光在通过滤光器130后并且到 达传感器140时被降低强度。
[0019] 在实施例中，来自光源120的光可W由福射检测器100外壳内的发光二极管化抓） 或者其它期望波长的光源生成，使得闪烁器110被曝光于来自光源120的光。或者闪烁器110 可W被憐光体或者其它材料包围，该憐光体或者其它材料当被闪烁器本身的正常发射激发 时W期望的波长发射光。曝光在持续时间和/或强度上应当足够使闪烁器110内的缺陷中屯、 饱和，使得缺陷中屯、基本上不能俘获载流子，并且闪烁过程可W基本上不受阻碍。
[0020] 光源120还可W包括光管、波导或者反射表面，其被设计为引导光至闪烁器110。
[0021] X-射线或者其它电离福射源可W实现为进入福射检测器100中的光源120的一部 分，和/或设计为X-射线生成器或者福射源的一部分。在目前公开的主题的特定实施例中， 福射源可从福射检测器100附近移除，或者与福射检测器100屏蔽，从而控制曝光时间W及 闪烁器110的体积所吸收的能量的量。
[0022] 在实施例中，福射检测器100可W在校准期间采用非可见福射(入射福射，如X-射 线)曝光闪烁器110的每个部分达一持续时间，W使闪烁器110中所有的缺陷饱和，并且随后 在操作阶段，相同的非可见福射(入射福射，如X-射线)可W穿过样品材料(例如生物材料） W生成非可见福射下的图像，其可W被具有饱和缺陷的福射检测器100检测或者测量。在校 准阶段期间，光源120可W引导或者导向具有相对均一强度的非可见福射(入射福射，如X-射线)至闪烁器110的每个部分。在操作阶段期间，光源120的非可见福射可W穿过样品材料 并且随后进入闪烁器110。
[0023] 在实施例中，闪烁器110可W是石恼石型的闪烁器，诸如(例如采用姉(Ce)渗杂的） 礼嫁石恼石晶体(通常被称为GGAG或者GAGG闪烁器）。在一些实施例中，目前公开的主题将 礼嫁石恼石晶体或陶瓷作为闪烁材料并入福射检测器100。然而，也可W使用其它材料。闪 烁材料的成分可W包括，但是不限于，6(136日3412〇12、6(136日2413〇12、6(136日1414〇12、^及其它变 种。运些闪烁器可W采用激活剂/渗杂剂(例如姉或者错)渗杂，同时可采用或者不采用共渗 杂物。
[0024] 为了根据目前公开的主题的运些嫁石恼石的潜能的初始评价，单晶形式的姉渗杂 Gd3Ga3Al2〇i2(GGAG)被用作闪烁器110中的示例材料。然而，目前公开的主题不限于该精确成 分，也不限于姉作为激活剂，也不限于单晶形式。相对于激活剂来说是异价的和等价的额外 的共渗杂物，都可W用于运些成分中。
[0025] 礼嫁石恼石是一类有希望的闪烁器110,具有高的密度和潜在优良的闪烁性质。然 而，具有石恼石或者巧铁矿结构的材料可W具有空位缺陷和反位缺陷，其可W对运些材料 的闪烁性质造成干扰。
[0026] 福射检测器，诸如用于成像应用的运些检测器，可W依赖于闪烁器在检测器的整 个使用寿命过程中一致的性能。成像装备的硬件、电子件W及软件被设计为预期闪烁器光 产额将在一个窄的范围内保持相对稳定，并且与该预期的偏差将导致降级的检测的信号或 者图像。
[0027] 然而，在单独的有晶格缺陷（包括空位或者反位缺陷）的晶体材料中，获得该所需 的一致的闪烁器性能可能是困难的或者不可能的。
[0028] 闪烁器110可W包括具有缺陷俘获中屯、的材料，使得被俘获的载流子的浓度随着 时间变化，因此其导致光输出依赖于时间，即光产额可W随着时间减少。运种减少的光产额 可W在医学成像设备中导致不稳定的和降级的闪烁器性能。
[0029] 因此，根