[發明專利]使用波長偏移光纖耦合閃爍檢測器進行X射線檢查

有效

• 申請號: 201380016922.5
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN104204854B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: A.阿羅德澤羅;J.卡勒拉梅;D-C.丁卡;R.蘇德;L.格洛德津斯;M.羅梅爾;P.羅斯希爾德;J.舒伯特
• 申請（專利權）人: 美國科技工程公司
• 主分類號: G01T1/20
• 分類號: G01T1/20;G01V5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 高巍

相關申請的交叉引用

本申請要求提交于2012年2月14日的序列號為第61/598,521號和第61/598,576號的兩項美國臨時專利申請，以及提交于2012年3月6日的序列號為第61/607,066號的美國臨時專利申請的優先權，在此結合其全文作為參考。

技術領域

本發明涉及光纖耦合閃爍檢測器并涉及它們的制造方法，并涉及利用光纖耦合閃爍檢測器有效檢測x射線的x射線檢查系統和方法。

背景技術

輻射和粒子的光纖耦合閃爍檢測器已經被使用了過去的超過30年的時光。在一些情況下，閃爍體是像素化的，包括離散的閃爍體元件，而在其它情況下，則采用其它的手段(例如正交交叉耦合光纖)以便提供空間分辨率。第6,078,052號(授予DiFilippo)以及第7,326,9933號(授予Katagiri等人)的美國專利提供了光纖耦合閃爍檢測器的示例，在此結合其二者的內容作為參考。由DiFilippo和Katagiri等人說明的檢測器采用了波長偏移光纖(WSF)，使得由光纖的芯材再發射的光可以較低衰減被傳導至部署在方便的位置處的光檢測器，其通常遠離閃爍體本身?？臻g分辨率在例如中子成像的應用中具有特殊價值?？臻g分辨率在費米大區域太空望遠鏡(Fermi Large Area Space Telescope)(以前稱為GLAST)的應用中也是極為重要的，在其中高效分段的閃爍檢測器采用了WSF讀出器以用于檢測高能宇宙射線，正如在Moiseev等人的High Efficiency plastic scintillator detector with wavelength-shifting fiber readout for the GLAST Large Area Telescope,Nucl.Instr.Meth.Phys.Res.A，vol.538，pp.372-81(2007)，中所說明的，在此結合其內容作為參考。

由于在迄今為止已經采用了光纖耦合閃爍體檢測器的背景下，所有已知的光纖耦合閃爍體檢測器已經計算由粒子(光子或塊狀粒子)與閃爍體的獨立的相互作用所產生的脈沖，從而能夠基于由閃爍體再發射的光的累積流量確定由入射粒子沉積的能量。

但是，x射線反向散射檢查系統的檢測要求與現有光纖耦合發光檢測器所提出的要求完全不同。反向散射x射線檢查系統已經被使用了超過25年以用于檢測在行李、集裝箱、車輛，以及個人的內部所隱藏的有機物質。由于大量的有機物質優選地散射x射線(通過康普頓(Compton)散射)而不是吸收它們，這些物質在反向散射成像中顯現為更為明亮的物體。只要入射x射線被散射到所有方向上，則對靈敏度的要求遠超過空間分辨率，并且在大多數散射應用中，并不關心檢測器空間分辨率，這是因為分辨率是由入射光束而不是通過檢測來控制的。

在圖1A的側橫截面以及圖1B中的正橫截面中所示出的類型的“傳統”閃爍檢測器100的情況下，由x射線散射系統造成的大面積和高靈敏度的特定檢測要求尤其難以滿足。在第5,302,817號美國專利(授予Yokota)中說明了這樣的檢測器的示例，在此結合其內容作為參考。典型地，在不透光的盒子102中使用閃爍屏幕103作為襯底，其中入射的x射線輻射101被轉換成閃爍光，其通常具有UV、可見光，或更長的波長，是電磁(EM)頻譜的部分。大型光電陰極區域的光電倍增管(PMT)105被連接以經由孔口108接收閃爍光。這里存在一個問題：屏幕內發出的閃爍光分量將由屏發射至封閉空間中。剩余的閃爍光于屏幕材料中被損耗。閃爍屏幕103被設計成使所發射的光的分量最大化，這等于是保證了屏幕103和填充檢測器空間的介質(一般為空氣)之間的界面具有較大的傳輸系數T。但是，在圖1A和圖1B中所描繪的這種傳統的反向散射檢測器中，閃光屏幕103還應起到良好的反射器的作用，因為閃爍光，一旦被發射到盒子102的空間中，一般需要多次反射，直到其到達光電檢測器105。因此，屏幕表面的反射系數R也應該較大，但是，由于T和R的總和被限制成統一數，所以T和R二者不能同時被最大化，而必須做出折衷。結果，傳統的反向散射檢測器的光收集效率固有地較低，僅有被收集到光電檢測器中的光所產生的閃爍的百分之幾。