一种x射线探测器及其封装方法
【专利摘要】本发明公开了一种X射线探测器及其封装方法，该X射线探测器包括硅酸钇镥LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分，其中LYSO闪烁晶体是前后端面均为正方形的长方体，硅光电倍增管芯片呈正方形，LYSO闪烁晶体后端面与硅光电倍增管芯片的表面紧贴，硅光电倍增管芯片背面的多个管脚通过导线引出；LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面均采用铝箔进行封装；LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分整体采用热缩塑料管进行封装。利用本发明，实现了LYSO闪烁晶体探测器与硅光电倍增管的光耦合封装，进而既实现了两者的机械固定和光子耦合，同时又具有内外光子隔绝、对外界光屏蔽的有益效果。
【专利说明】
一种X射线探测器及其封装方法
技术领域
[0001]本发明涉及X射线探测技术领域，尤其是一种X射线探测器及其封装方法。
【背景技术】
[0002]在应用于X射线探测的闪烁探测器中，硅酸钇镥(LYSO)闪烁晶体具有高发光强度，响应快，不易潮解，被认为是综合性能最好的无机闪烁晶体。在与闪烁探测适配的光电转换器件中，娃光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM 或 Mult1-pixel PhotonCounter, MPPC)具有增益高，体积小，工作电压低，电磁不敏感特点，被认为是未来光电倍增管的发展方向。
[0003]由于探测器物理特性决定了内外光子必须严格隔绝，并且硅光电倍增和LYSO闪烁晶体后端面必须紧密相连，这直接决定了探测器的探测性能，所以，一直以来如何将LYSO闪烁晶体探测器与硅光电倍增管封装在一起，构成具有良好X射线探测能力的完整的一体化紧凑型射线探测器，是业界亟需解决的技术难题。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种X射线探测器及其封装方法，以实现LYSO闪烁晶体探测器与硅光电倍增管的光耦合封装，进而既实现两者的机械固定和光子耦合，同时又具有内外光子隔绝、对外界光屏蔽的有益效果。
[0006]( 二)技术方案
[0007]为达到上述目的，本发明提供了一种X射线探测器，该X射线探测器包括LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分，其中LYSO闪烁晶体是前后端面均为正方形的长方体，硅光电倍增管芯片呈正方形，LYSO闪烁晶体后端面与硅光电倍增管芯片的表面紧贴，硅光电倍增管芯片背面的多个管脚通过导线引出；LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面均采用铝箔进行封装；LYS0闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分整体采用热缩塑料管进行封装。
[0008]优选地，该LYSO闪烁晶体的尺寸为3mmX 3mmX Ilmm ;该硅光电倍增管芯片的尺寸为3mmX3mm ;该硅光电倍增管芯片硅光电倍增管芯片的背面具有多个管脚，各管脚连接有导线。
[0009]优选地，采用泰维克(tyvek)纸或增强型镜面反射膜(Enhanced SpecularReflector, ESR)来替换所述封装LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面所采用的铝箔。
[0010]为达到上述目的，本发明还提供了一种X射线探测器的封装方法，该方法包括:
[0011]步骤1:将LYSO闪烁晶体的后端面与硅光电倍增管芯片的表面紧贴；
[0012]步骤2:将LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面均采用铝箔进行封装，防止闪烁光漏出；
[0013]步骤3:将硅光电倍增管芯片背面的各管脚通过导线引出；
[0014]步骤4:将LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分整体采用热缩塑料管进行封装。
[0015]优选地，该LYSO闪烁晶体是前后端面均为正方形的长方体，其尺寸为3mmX 3mmXIlmm0
[0016]优选地，该娃光电倍增管芯片呈正方形，尺寸为3mmX 3mm ;该娃光电倍增管芯片的背面具有多个管脚，各管脚连接有导线。
[0017]优选地，采用泰维克(tyvek)纸或增强型镜面反射膜(Enhanced SpecularReflector,ESR)来替换步骤2中所述封装LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面所采用的铝箔。
[0018](三)有益效果
[0019]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0020]1、本发明提供的这种X射线探测器及其封装方法，实现了 LYSO闪烁晶体探测器与硅光电倍增管的光耦合封装，进而既实现了两者的机械固定和光子耦合，同时又具有内外光子隔绝、对外界光屏蔽的有益效果。
[0021]2、本发明提供的这种一体化紧凑型X射线探测器，具有结构紧凑、体积较小巧、可实现光屏蔽、光隔绝性能强、具有一定的内聚张力增加闪烁体与硅光电倍增管的结合力，有利于光子親合。
[0022]3、本发明提供的这种一体化紧凑型X射线探测器，封装后整体大小不超过5_X5_X25mm(不加引线)，既可以单个探测器独立使用，也有利于多个探测器组成阵列式探测系统。
【附图说明】
[0023]图1是依照本发明实施例的X射线探测器的结构示意图；
[0024]图2是图1所示X射线探测器中LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片的结构示意图；
[0025]图3是图1所示X射线探测器的内部结构示意图；
[0026]图4是依照本发明实施例的对图1所示的X射线探测器进行封装的方法流程图；
[0027]图5是使用图4所示的封装方法得到的X射线探测器测量得到的Csl37伽马放射源能谱；
[0028]图6是使用图4所示的封装方法得到的X射线探测器测量得到低通量下X射线信号;
[0029]图7是使用图4所示的封装方法得到的X射线探测器测量得到高通量下X射线信号。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0031]如图1所示，图1是依照本发明实施例的X射线探测器的结构示意图，该X射线探测器主要包括LYSO闪烁晶体I和硅光电倍增管芯片5两个部分，其中硅光电倍增管芯片5的光子耦合灵敏面4与LYSO闪烁晶体I后端面大小相契合，光子进入该光子耦合灵敏面4后才会进行放大，形成电信号，从而被探测到。焊盘6用以焊接硅光电倍增管芯片5与LYSO闪烁晶体1，附图标记7为硅光电倍增管的信号和供电导线。LYSO闪烁晶体I和硅光电倍增管芯片5如图2所示，LYSO闪烁晶体I是前后端面均为正方形的长方体，硅光电倍增管芯片5的端面呈正方形，LYSO闪烁晶体I后端面与硅光电倍增管芯片5的光子耦合灵敏面4紧贴，硅光电倍增管芯片5背面的多个管脚通过导线7引出；LYS0闪烁晶体I除后端面以外的其他表面均采用铝箔2进行封装；LYS0闪烁晶体I和硅光电倍增管芯片5两个部分整体采用热缩塑料管3进行封装。
[0032]进一步地，为了更加清楚的显示本发明实施例的X射线探测器的结构，图3示出了图1所示X射线探测器的内部结构示意图。图3中，X射线8照射到本发明提供的X射线探测器9后，激发LYSO闪烁晶体I发出光子，光子进入娃光电倍增管芯片5的光子親合灵敏面4后会进行放大，形成电信号，从而被探测到。
[0033]在本实施例中，该LYSO闪烁晶体的尺寸为3mmX3mmX Ilmm ;该硅光电倍增管芯片的尺寸为3mmX3mm ;该硅光电倍增管芯片硅光电倍增管芯片的背面具有多个管脚，各管脚连接有导线。
[0034]在实际应用中，LYSO闪烁晶体的尺寸和硅光电倍增管芯片的尺寸也可以采用其他任意尺寸，二者的尺寸能够相互适应即可。一般厂商的硅光电倍增管尺寸有ImmX 1mm、2mmX2mm、3mmX3mm以及6mmX6mm，LYSO闪烁晶体要保证后端面也为相应大小，以便于娃光电倍增管密切配合。
[0035]基于图1至图3所示的X射线探测器，图4是依照本发明实施例的对图1所示的X射线探测器进行封装的方法流程图，该方法包括:
[0036]步骤1:将LYSO闪烁晶体的后端面与硅光电倍增管芯片的表面紧贴；其中，该LYSO闪烁晶体是前后端面均为正方形的长方体，其尺寸优选地为3mmX3mmX Ilmm ;该娃光电倍增管芯片呈正方形，其尺寸优选地为3mmX 3mm。
[0037]步骤2:将LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面均采用铝箔进行封装，防止闪烁光漏出；在本步骤中，除采用铝箔以外，还可以采用泰维克(tyvek)纸或增强型镜面反射膜(Enhanced Specular Reflector，ESR)进行封装，同样可以防止闪烁光漏出；
[0038]步骤3:将硅光电倍增管芯片背面的各管脚通过导线引出；其中，该硅光电倍增管芯片的背面具有多个管脚，各管脚连接有导线；
[0039]步骤4:将LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分整体采用热缩塑料管进行封装。
[0040]利用本发明提供的这种X射线探测器及其封装方法，实现了 LYSO闪烁晶体探测器与硅光电倍增管的光耦合封装，进而既实现了两者的机械固定和光子耦合，同时又具有内外光子隔绝、对外界光屏蔽的有益效果。以下采用本发明提供的这种X射线探测器对CS137放射源的能谱进行测量，以及进行X射线探测，以验证通过采用这种方法封装的X射线探测器具有的优点。
[0041]实验一、Csl37放射源的能谱测量
[0042]将本发明提供的这种X射线探测器应用于Csl37放射源的测量，获得了良好的该放射源伽马射线能谱，如图5所示，该能谱与理论能谱相符合，证明了该探测器封装方法的可行性及成功应用。
[0043]实验二、X射线探测
[0044]将本发明提供的这种X射线探测器应用于X射线的测量，获得了各种通量下的X射线信号，图6为低通量下X射线信号脉冲信号，图7为高通量下信号脉冲高度堆积的信号。
[0045]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种X射线探测器，其特征在于，该X射线探测器包括硅酸钇镥LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分，其中LYSO闪烁晶体是前后端面均为正方形的长方体，硅光电倍增管芯片呈正方形，LYSO闪烁晶体后端面与硅光电倍增管芯片的表面紧贴，硅光电倍增管芯片背面的多个管脚通过导线引出；LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面均采用铝箔进行封装；LYS0闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分整体采用热缩塑料管进行封装。2.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，该LYSO闪烁晶体的尺寸为3mmX 3mmXIlmm03.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，该硅光电倍增管芯片的尺寸为3mmX 3mm04.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，该硅光电倍增管芯片硅光电倍增管芯片的背面具有多个管脚，各管脚连接有导线。5.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，采用泰维克(tyvek)纸或增强型镜面反射膜(Enhanced Specular Reflector，ESR)来替换所述封装LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面所采用的铝箔。6.一种权利要求1至5中任一项所述的X射线探测器的封装方法，其特征在于，该方法包括: 步骤1:将LYSO闪烁晶体的后端面与硅光电倍增管芯片的表面紧贴； 步骤2:将LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面均采用铝箔进行封装，防止闪烁光漏出； 步骤3:将硅光电倍增管芯片背面的各管脚通过导线引出； 步骤4:将LYSO闪烁晶体和硅光电倍增管芯片两个部分整体采用热缩塑料管进行封装。7.根据权利要求6所述的X射线探测器的封装方法，其特征在于，该LYSO闪烁晶体是前后端面均为正方形的长方体，其尺寸为3_X3_X 11mm。8.根据权利要求6所述的X射线探测器的封装方法，其特征在于，该硅光电倍增管芯片呈正方形，尺寸为3_X3mm。9.根据权利要求6所述的X射线探测器的封装方法，其特征在于，该硅光电倍增管芯片的背面具有多个管脚，各管脚连接有导线。10.根据权利要求6所述的X射线探测器的封装方法，其特征在于，采用泰维克(tyvek)纸或增强型镜面反射膜(Enhanced Specular Reflector，ESR)来替换步骤2中所述封装LYSO闪烁晶体除后端面以外的其他表面所采用的铝箔。
【文档编号】G01T1/20GK105988132SQ201510082280
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月15日
【发明人】阴泽杰, 曹靖, 蒋春雨, 杨青巍
【申请人】中国科学技术大学