[发明专利]具有复合树脂中的闪烁体的辐射敏感探测器

说明书

本申请通常涉及辐射敏感探测器。虽然特别应用于计算机断层摄影(CT)系统而描述本申请，但本申请还可以涉及其他医学和非医学成像应用。

计算机断层摄影(CT)系统包括电离辐射源和辐射敏感探测器，该电离辐射源围绕检查区域旋转并发射横穿检查区域的辐射，该辐射敏感探测器探测横穿检查区域的辐射。这样的探测器阵列可以包括具有多行和多列元素(探测器元件)的二维辐射感测探测器阵列。每个元素包括闪烁体元件，该闪烁体元件产生通过吸收x射线而被刺激的光，并且光耦合至光电传感器的相应的元件。闪烁体元件接收电离辐射并产生指示电离辐射的光，并且，光电传感器接收光并产生指示光的电信号。对信号进行重建以生成指示检查区域的体积图像数据。可以处理体积图像数据以生成指示检查区域的一个或多个图像。

通常，通过烧结闪烁体粉末或通过在高温和高压下结晶而制造闪烁体。遗憾地，这些过程可能是微妙的和昂贵的，并且产生要求繁琐的构建的脆性的闪烁体，以形成辐射敏感探测器的闪烁体像素的阵列。

还可以使用不包括烧结和结晶的技术。经由示例，Pham Gia等人(2005年的11月22日提交的美国专利7,265,357 B2)公开了包括粉状钆硫氧化物(Gd₂O₂S或GOS)和石蜡的混合物的闪烁体。遗憾地，GOS具有大约2.2的折射率(n)，而石蜡具有大约1.4至1.6的折射率。所以，这两种材料之间的折射率不匹配大于27％，这可能导致粒子边界处的相对大量的散射，从而降低光效率。

如果聚合物具有大于1.7的折射率，则Pham Gia等人的公开是可优选的。为此，Pham Gia等人将0.5％至2.0％之间的纳米粒子二氧化钛(TiO₂)与石蜡混合，以提高聚合物的折射率。将2.0％的TiO₂加至石蜡可以提高聚合物的折射率并且可以降低GOS和聚合物之间的折射率不匹配，从而不匹配可以不超过25％。然而，这样的不匹配仍然可能导致粒子边界处的相对大量的散射，从而降低光效率。增加另外的TiO₂可能导致提高的散射和浑浊。

本申请的各方面解决上面所提到的问题及其他。

根据一个方面，辐射敏感探测器包括光电传感器元件和光耦合至光电传感器元件的闪烁体。闪烁体包括粉状闪烁体和与粉状闪烁体混合的树脂。粉状闪烁体和树脂之间的折射率不匹配小于百分之七(7％)。

在另一方面，医学成像系统包括发射横穿检查区域的辐射源和探测横穿检查区域的辐射的探测器阵列。探测器阵列包括多个光电传感器元件和光耦合至多个光电传感器元件的闪烁体。闪烁体包括粉状闪烁体和与粉状闪烁体混合的树脂。粉状闪烁体和树脂之间的折射率不匹配小于百分之十(10％)。

在另一方面，辐射敏感探测器包括具有复合闪烁体材料的光纤叶片形式，复合闪烁体材料包括嵌入匹配的折射率的树脂的闪烁体粉末。在一个这样的实施例中，光纤叶片取向为垂直于入射的x射线辐射，从而以高的光谱分辨率探测入射的x射线辐射。在第二实施例中，该叶片取向为与入射的x射线辐射平行，从而以高的空间分辨率探测入射的x射线辐射。

在阅读并理解下列详细的说明书的基础上，本领域普通技术人员将意识到本发明的更进一步的方面。

本发明可以采取各种部件和部件的布置的形式，并且可以采取各种步骤和步骤的布置的形式。附图仅仅用于图解优选实施例的目的，不被解释为限制本发明。

图1图解示例的成像系统；

图2图解示例的闪烁体像素；

图3图解元素光效率的图表；

图4图解示例的方法；

图5图解示例的闪烁体；

图6图解示例的闪烁体晶片；

图7图解与具有高的空间分辨率的耦合的光电传感器的阵列连接的示例的闪烁体；

图8图解具有耦合的光电传感器的示例的多层光谱CT闪烁体。

关于图1，计算机断层摄影(CT)系统100包括旋转扫描架部分102，该旋转扫描架部分102围绕纵轴或z轴106的周围的检查区域104旋转。旋转扫描架部分102支撑诸如x射线管的x射线源108，x射线源108生成并发射横穿检查区域104的辐射。

辐射敏感探测器阵列110针对多个投影角或视图而探测源108所发射的辐射，从而遍及至少一百八十(180)度加上扇形角而获得投影。探测器阵列110生成指示所探测到的辐射的信号或投影数据。要意识到，探测器阵列110可以是在积分周期期间对指示所探测到的辐射的电流或电压进行积分的积分探测器或经由两个或更多能量窗而对所探测到的光子进行能量分解的计数探测器。