[發(fā)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

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710257152.3
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN107193034A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)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;G01T3/06;G01T5/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 高巍

本案是申請?zhí)枮?01380016922.5，申請日為2013年2月4日，題目為“使用波長偏移光纖耦合閃爍檢測器進行X射線檢查”的申請的分案。

技術領域

本發(fā)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(tǒng)和方法。

背景技術

輻射和粒子的光纖耦合閃爍檢測器已經(jīng)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(fā)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。空間分辨率在例如中子成像的應用中具有特殊價值。空間分辨率在費米大區(qū)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(jīng)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(jīng)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(chǎn)生的脈沖，從而能夠基于由閃爍體再發(fā)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(tǒng)的檢測要求與現(xiàn)有光纖耦合發(fā)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(tǒng)已經(jīng)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(yōu)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(xiàn)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(shù)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(tǒng)”閃爍檢測器100的情況下，由x射線散射系統(tǒng)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(qū)域的光電倍增管(PMT)105被連接以經(jīng)由孔口108接收閃爍光。這里存在一個問題：屏幕內發(fā)出的閃爍光分量將由屏發(fā)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(fā)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(shù)T。但是，在圖1A和圖1B中所描繪的這種傳統(tǒng)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(fā)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(shù)R也應該較大，但是，由于T和R的總和被限制成統(tǒng)一數(shù)，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(tǒng)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(chǎn)生的閃爍的百分之幾。