[发明专利]三维闪烁体光纤阵列X射线探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维闪烁体光纤阵列X射线探测器及其制备方法，制备方法包括：将甲基丙烯酸甲酯、引发剂和链转移剂混合后进行预聚反应，得到预聚物；向预聚物中加入脱模粉和闪烁体，得到闪烁体预聚物；对闪烁体预聚物依次进行真空处理和控温处理，得到PMMA预制棒；将PMMA预制棒与光固化胶一起进行拉丝处理，得到掺闪烁体塑料纤芯和内包层；于所述内包层外形成外包层，得到塑料光纤；将所述塑料光纤呈阵列设置，得到光纤层；于光纤层的两侧分别设置图像传感器和反射荧光层，得到三维闪烁体光纤阵列X射线探测器。制备得到的X射线探测器在不损失空间分辨率的前提下，可以增加闪烁体质量分数进而大大提高探测器的灵敏度，实现了超低剂量辐射的检测。

技术领域

本发明涉及X射线成像技术领域，尤其涉及一种三维闪烁体光纤阵列X射线探测器及其制备方法。

背景技术

实现低辐射剂量、高成像分辨率和高成像速度一直是数字辐射成像技术(Digitalradiography)的潜在市场需求和未来发展方向。近年来，X射线探测器越来越引起产学研领域工作者的极大兴趣，其在医疗成像(骨科、乳腺、牙科、胃肠道等检查)以及人体健康实时监测(血管和心脏造影等)等方面具有巨大的应用潜力。提高X射线探测器的量子探测效率是降低X射线辐射剂量的主要途径，成像分辨率和成像速度则取决于器件X射线转换层、光电转换层以及信号的读取放大层的材料性能以及探测器器件结构的优化。

对于X射线探测器，闪烁体是其核心部件，闪烁体的发光特性直接决定了探测系统的性能。闪烁体吸收高能粒子或高能射线并使其转换成可见光，闪烁体发射出的可见光，即荧光，被传感器如光电倍增管、光电二极管或CMOS器件接收，从而实现高能粒子或高能射线的探测。目前闪烁体的性能在高能物理实验、核物理实验、核武器实验诊断、核医学成像、宇宙射线探测和安检中扮演着非常重要的角色。然而，从闪烁体表面发射出来的闪烁光在空间的各个方向均匀发射，没有特定的取向，即呈朗伯型分布。这种各向同性的空间分布的发射不利于荧光的收集，降低了探测效率。同时，在现有的X射线探测器中，传感器(光电探测器件)往往距离闪烁体存在一定空间距离，这意味着，只有特定立体角内的闪烁光才能够最后到达传感器，而没有进入探测器中的闪烁光则被浪费，大大限制了探测系统效率的提升。并且，最终到达传感器的荧光因为空间扩散，与刚产生的荧光相比，信号强度和锐利程度都不可避免地降低，进而影响了探测器的整体空间分辨率、信噪比以及灵敏度。

近几年来，有关X射线探测器结构的设计与优化业界也有很多的研究，例如中国专利文献(CN 201611024811)、中国专利文献(CN 201510733438)以及中国专利文献(CN201810668677)都有这方面技术的公开。具体而言，中国专利文献(CN 201611024811)公开了一种X射线图像摄取装置，公开了将作为第一闪烁体的闪烁光纤面板与由碘化铯构成的柱状薄膜的第二闪烁体相结合应用于X射线图像摄取装置中，不过仍然存在结构复杂，效率低等不足，并没有从根本上解决信号串扰问题。中国专利文献(CN 201510733438)公开了一种X光探测用闪烁光纤阵列探测组件，以及中国专利文献(CN 201810668677)公开了一种塑料光纤芯层材料及其制备方法和应用，但均都未解决下层结构中玻璃光纤之间的信号串扰问题。

对于高质量的X射线探测器，如何在确保器件性能稳定性及使用寿命的前提下大幅度提高成像空间分辨率及灵敏度，并实现低剂量X射线辐照探测一直是困扰国内外产学研界的一个关键性问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种三维闪烁体光纤阵列X射线探测器及其制备方法，可以有效保证空间分辨率，解决光学信号串扰的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：