包含多層涂層的x射線閃爍體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明總體上涉及x射線成像和一種x射線閃爍體，并且更具體地，涉及閃爍體和 像素化圖像傳感器共同用于捕捉x射線圖像的應用。本發明還涉及x射線探測器、x射線 成像系統、閃爍體模具、制造這種模具的方法以及制造閃爍體的方法。
【背景技術】
[0002] 一種常見的做法是與圖像傳感器相結合地使用閃爍體，以捕捉X射線圖像。在這 種設置中，圖像傳感器放在閃爍體的后面。然而，按照自然法則，閃爍體能夠僅僅吸收進入 閃爍體的表面的所有X射線光子的一部分。結果，重要的是，最佳探測器性能和圖像質量最 佳地使用在閃爍體內吸收的每個x射線光子攜帶的信息。在閃爍過程中，將x射線光子的 能量以能夠由圖像傳感器檢測到的、可見范圍內的波長傳輸至大量二次光子。由于在圖像 傳感器內生成的噪音，所以重要的是，構造閃爍體，以便盡可能增大到達圖像傳感器并且可 以由圖像傳感器檢測的二次光子。這產生具有良好的信噪比的x射線探測器。
[0003] 這是X射線成像的一般要求，以實現最佳可能的圖像質量，通常解釋為在高分辨 率（銳度）與高信噪比之間的平衡。這兩種圖像要求通常矛盾，從而高分辨率通常伴有降 低的信噪比，反之亦然。
[0004] 提出了各種技術，用于制造結構化閃爍體，該結構化閃爍體基于填充有閃爍材料 的孔隙的結構化基質或陣列，該材料會提供二次光子至底層的成像傳感器的光導。這些技 術均在一個或幾個方面受到限制：或是太大的橫向尺寸（切斷、切割）、形成界限清楚的窄 邊（激光燒蝕）的問題、或是相鄰像素（柱狀生長技術）之間的串擾或者漫長的加工時間 (對于大部分這些技術適用）。
[0005] 建議在孔隙壁部上沉積反射涂層，以提高光導并且減少串擾，但是考慮到所涉及 的制造工藝、窄孔幾何圖形以及材料，設計和產生可行且有效的解決方案，這通常絕非易 事。
[0006] 美國專利6, 744, 052總體上涉及結構化閃爍體的基本設計，還介紹了一種相當令 人滿意的解決方案，用于根據在閃爍體內嵌入的反射涂層，提供二次光子的光導。
[0007] 美國專利6, 344, 649涉及一種具有在陣列中布局的多個閃爍體部件的閃爍體。閃 爍體部件由多晶陶瓷閃爍體材料或單晶體閃爍材料制成。為了增大空間分辨率和信號強 度，在閃爍體部件之間的間隙填充有反射材料。
[0008] 美國專利6, 117, 236涉及一種像素化閃爍層，在該閃爍層內形成閃爍材料的高縱 橫比柱體。可以在主體內形成阱，并且填充有在溶劑/粘合劑內分散的閃爍材料。反射涂 層可以沉積在阱的表面之上，例如，通過鋁蒸發或電化學沉積。
[0009] 美國專利5, 519, 227涉及一種結構化閃爍屏幕，其中，使用激光燒蝕，微加工具有 界限清楚的空間幾何圖形和深度的像素化結構。在激光處理基板之后，"像素"由填隙物質 包圍，該填隙物質的折射率比基板的折射率更低，以允許每個像素用作單獨的光波導。
[0010] EP0, 534, 683涉及一種輻射成像器，其包括閃爍體部件的陣列，該陣列光學耦合 至光電探測器陣列。填隙壁部件分離鄰接的閃爍體部件。通過雙層反射結構提供一種將可 見光子反射回閃爍體部件內的解決方案，該雙層反射結構包括：更低光學指數的主要介電 層，用于在閃爍體部件和該介電層的界面上反射可見光子；以及補充光學反射層，用于允許 以大于臨界角的入射角撞擊介電層并且進入介電層的那些可見光子反射出補充光學反射 層。
[0011] WO2012/004703涉及一種閃爍體，其具有由隔離物隔開的所謂的閃爍體像素的陣 列。隔離物包括反射材料，該反射材料促進將像素產生的光引入光電傳感器陣列的相應光 敏區域中。
[0012] 然而，依然通常需要甚至更有效的解決方案，尤其用于提高信噪比而不降低圖像 分辨率（銳度）的目的。
【發明內容】
[0013] 本發明克服了現有技術的這些和其他缺點。
[0014] -個總體目標在于，通過在不降低圖像分辨率（銳度）的情況下提高信噪比，能夠 實現圖像質量提高的x射線成像。
[0015] -個具體目標在于，提供一種改進的x射線閃爍體。
[0016] -個具體目標還在于，提供一種改進的x射線探測器。
[0017] 另一個具體目標在于，提供一種改進的x射線成像系統。
[0018] 又一個具體目標在于，提供一種改進的閃爍體模具。
[0019] 又一個具體目標在于，提供一種制造改進的閃爍體模具的方法。
[0020] 一個具體目標還在于，提供一種制造閃爍體的方法。
[0021] 在第一方面，提供了一種x射線閃爍體，包括：孔隙基質，具有在基板內形成的多 個孔隙。每個孔隙至少部分由多層涂層覆蓋，該涂層至少包括反射層和保護層。該至少部 分涂覆的孔隙填充有閃爍材料，用于吸收x射線光子，以產生二次光子。該多層涂層的反射 層設置在閃爍材料與基板之間，用于反射二次光子，并且多層涂層的保護層設置在反射層 與閃爍材料之間，用于保護反射層，同時允許由反射層反射二次光子。
[0022] 這個結構的目的在于，保護反射層（也稱為反射器）不受到會降低或者甚至損壞 反射性能的機械和/或化學影響。在閃爍體的制造期間以及在制成的裝置的使用期間，可 能發生這種影響。所提出的閃爍體構造允許盡可能多的這些二次光子到達圖像傳感器，從 而有效地促進高信噪比和高質量的圖像。
[0023] 在第二方面，提供了一種x射線探測器，包括根據第一方面所述的x射線閃爍體。
[0024] 在第三方面，提供了一種x射線成像系統，包括根據第二方面所述的x射線探測 器。
[0025] 在第四方面，提供了一種閃爍體模具，包括孔隙基質，具有在基板內形成的多個孔 隙。孔隙中的每個至少部分由多層涂層覆蓋，該多層涂層至少包括反射層和保護層，并且多 層涂層的反射層比保護層更接近基板。
[0026] 通過這種方式，提供了一種閃爍體模具，其能夠抵抗用于給模具的孔隙填充閃爍 材料的后續熔融工藝，而不退化。
[0027] 在第五方面，提供了一種制造閃爍體模具的方法。該方法涉及：設置孔隙基質，具 有在基板內形成的多個孔隙；并且在孔隙的側壁和/或內端面的至少一部分上設置具有反 射和保護性能的多層涂層。多層涂層至少包括也稱為反射器的反射層以及用于保護反射器 的額外保護層，其中，反射層比保護層更接近基板。
[0028] 在第六方面，提供了一種制造閃爍體的方法。該方法涉及：設置根據第五方面的閃 爍體模具；然后，將閃爍材料熔入閃爍體模具的孔隙內。
[0029] 本發明在以下技術應用中尤其有用：醫學、牙科、工業、科學以及安全x射線應用。
[0030] 在閱讀以下詳細描述時，會理解本發明的其他優點。
【附圖說明】
[0031] 通過結合附圖參照以下描述，可以充分理解本發明及其進一步目標和優點，其 中：
[0032] 圖1是示出根據一個實施方式的閃爍體模具的一個實例的示意性橫截面。
[0033] 圖2是示出根據一個實施方式的x射線閃爍體的一個實例的示意性橫截面。
[0034] 圖3是示出根據一個實施方式的連同圖像傳感器配置的x射線閃爍體的一個實例 的示意性橫截面。
[0035] 圖4是示出根據一個特定的實施方式的與像素化圖像傳感器相結合的閃爍體的 一個實例的示意性橫截面。
[0036] 圖5是示出根據一個特定的實施方式的閃爍體的一個實例的示意性橫截面。
[0037] 圖6是示出根據一個特定的實施方式的在閃爍體內分開兩個相鄰的孔隙的側壁 的一個實例的示意性橫截面。
[0038] 圖7是示出x射線成像系統的可能配置的一個實例的示意性方框圖。
[0039] 圖8是示出用于制造閃爍體模具的方法的一個實例并且可選地將閃爍材料熔入 閃爍體模具的孔隙內以便提供制造閃爍體的方法的示意性流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 貫穿附圖，相同的參考數字用于相似或相應的部件。
[0041] 一個總體目標在于，通過在不降低圖像分辨率（銳度）的情況下提高信噪比，實現 圖像質量提高的X射線成像。
[0042] 一個目標在于，提供一種改進的x射線閃爍體、一種包括這種改進的閃爍體的x射 線探測器以及一種包括這種X射線探測器的X射線成像系統。
[0043] 一個目標還在于，提供一種改進的閃爍體模具以及一種制造這種閃爍體模具的方 法和一種制造閃爍體的方法。
[0044] 尤其地，期望按照以下方式構造閃爍體：在閃爍工藝中生成盡可能多的二次光子， 并且閃爍體構造允許盡可能多的這些二次光子到達圖像傳感器，從而有效地促進高信噪比 和高質量的圖像。
[0045]圖1是示出根據一個實施方式的閃爍體模具的一個實例的示意性橫截面。在這個 實例中，閃爍體模具5包括孔隙基質，具有形成在基板1內的多個孔隙。每個孔隙至少部分 由多層涂層覆蓋，該多層涂