[发明专利]一种多层耦合结构高分辨闪烁屏制造方法及其闪烁屏

说明书

一种多层耦合结构高分辨闪烁屏的制造方法及其闪烁屏，制造步骤为：1、计算闪烁屏厚度；2、计算最大分层数；3、当前分层数下计算各分层X射线吸收效率；4、计算第一闪烁层的全反射角、荧光探测效率、X射线转换因子；5、依次计算2～m层闪烁层耦合剂折射率；6、判断是否可以选型；若否转向步骤3或5。本发明与同等厚度单层闪烁屏相比，在使用相同介质耦合图像传感器的条件下，该闪烁屏能够实现更高的空间分辨率。

技术领域

本发明涉及辐射探测技术领域，特别是一种多层耦合结构高分辨闪烁屏制造方法及其闪烁屏。

背景技术

X射线平板探测器是X射线计算机层析成像(CT)系统的重要组成部分。随着微/纳米焦点射线源CT的广泛应用，对具有更高空间分辨率的X射线平板探测器的需求越来越迫切。

图像传感器选用CCD/CMOS的X射线平板探测器是目前实验室实现高空间分辨率X射线探测的首选。闪烁屏与CCD/CMOS可通过耦合剂直接耦合或经过光纤面板/光锥耦合，目前闪烁屏耦合CCD/CMOS型X射线平板探测器产品所能达到的实际空间分辨率远低于CCD/CMOS的空间分辨极限值，造成实际空间分辨率降低的原因是：X射线入射闪烁屏后，像元间的射线散射串扰与荧光串扰。对于管电压小于160kV的低能X射线源应用，相邻像元射线散射串扰较小，荧光串扰是主要因素，抑制荧光串扰是提高空间分辨率的最有效方法。由于像元尺寸太小，无法通过传统的在像元间增加反光隔离层的方法抑制离荧光串扰。

目前，通过光纤面板/光锥耦合的CCD/CMOS型X射线平板探测器在使用单晶材料闪烁屏时，提高空间分辨率有以下两种方法。其一是通过减小闪烁屏厚度来降低荧光串扰范围达到提高空间分辨率的目的，如安道尔公司使用20μm厚LYSO闪烁屏与6.5μm像元sCMOS图像传感器耦合，实现了30lp/mm(MTF10)空间分辨率的X射线探测；滨松公司使用10μm厚GOS闪烁屏与6.5μm像元sCMOS图像传感器耦合，实现了33lp/mm(MTF10)的X射线探测。但是，减小闪烁屏厚度会降低对射线的吸收转换，导致检测效率降低，如10μm厚GOS闪烁屏在管电压50kV的X射线照射下，闪烁屏射线能量沉积率不到10％，随着射线能量的提高，闪烁屏射线能量沉积率会更低。其二是减小光纤面板/光锥的数值孔径，以抑制荧光串扰、提高探测器空间分辨率。

采用减小光纤面板/光锥数值孔径的方法能有效提高探测器空间分辨率，但是会造成探测效率的大幅度较低。分析闪烁屏荧光对空间分辨率的作用可以发现，离CCD/CMOS越近的位置闪烁层射线沉积率相对较低，产生的荧光强度较低但串扰小；离CCD/CMOS越远的位置闪烁层射线沉积率相对较高，产生的荧光强度较大但串扰高。因此，如果能够仅抑制离CCD/CMOS较远闪烁层串扰荧光的吸收，则可以实现在提高探测器空间分辨率的同时减小探测效率的降低幅度。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种多层耦合结构高分辨闪烁屏的制造方法。

本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，所述闪烁屏包括有若干交替间隔连接的耦合层和闪烁层，所述与光输出面连接的第一层结构为耦合层，可与反光层连接的最后一层结构为闪烁层，所述耦合层由若干折射率低于闪烁屏的耦合剂组成，具体步骤如下：

1)计算闪烁屏厚度L＝-ln(1-η)/μ，式中η为闪烁屏的射线吸收效率，μ为材料的线衰减系数；

2)计算闪烁屏最大分层数m＝[L/L_min],，式中L_min为可获取加工工艺中闪烁层最小厚度；

3)在闪烁屏最大分层数条件下，计算各闪烁层的X射线吸收效率，其公式为：

其中，η_k为第k层闪烁层的X射线吸收效率；k为自CCD/CMOS向上的闪烁层分层位置；m为闪烁屏的最大分层数；