[發明專利]三維閃爍體光纖陣列X射線探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010101606.X
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111338178B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王宗朋;杜碧;何可;陳明;楊春雷
• 申請（專利權）人: 深圳市安健科技股份有限公司
• 主分類號: G03B42/02
• 分類號: G03B42/02;B29D11/00
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 歐陽燕明

本發明公開了一種三維閃爍體光纖陣列X射線探測器及其制備方法，制備方法包括：將甲基丙烯酸甲酯、引發劑和鏈轉移劑混合后進行預聚反應，得到預聚物；向預聚物中加入脫模粉和閃爍體，得到閃爍體預聚物；對閃爍體預聚物依次進行真空處理和控溫處理，得到PMMA預制棒；將PMMA預制棒與光固化膠一起進行拉絲處理，得到摻閃爍體塑料纖芯和內包層；于所述內包層外形成外包層，得到塑料光纖；將所述塑料光纖呈陣列設置，得到光纖層；于光纖層的兩側分別設置圖像傳感器和反射熒光層，得到三維閃爍體光纖陣列X射線探測器。制備得到的X射線探測器在不損失空間分辨率的前提下，可以增加閃爍體質量分數進而大大提高探測器的靈敏度，實現了超低劑量輻射的檢測。

技術領域

本發明涉及X射線成像技術領域，尤其涉及一種三維閃爍體光纖陣列X射線探測器及其制備方法。

背景技術

實現低輻射劑量、高成像分辨率和高成像速度一直是數字輻射成像技術(Digitalradiography)的潛在市場需求和未來發展方向。近年來，X射線探測器越來越引起產學研領域工作者的極大興趣，其在醫療成像(骨科、乳腺、牙科、胃腸道等檢查)以及人體健康實時監測(血管和心臟造影等)等方面具有巨大的應用潛力。提高X射線探測器的量子探測效率是降低X射線輻射劑量的主要途徑，成像分辨率和成像速度則取決于器件X射線轉換層、光電轉換層以及信號的讀取放大層的材料性能以及探測器器件結構的優化。

對于X射線探測器，閃爍體是其核心部件，閃爍體的發光特性直接決定了探測系統的性能。閃爍體吸收高能粒子或高能射線并使其轉換成可見光，閃爍體發射出的可見光，即熒光，被傳感器如光電倍增管、光電二極管或CMOS器件接收，從而實現高能粒子或高能射線的探測。目前閃爍體的性能在高能物理實驗、核物理實驗、核武器實驗診斷、核醫學成像、宇宙射線探測和安檢中扮演著非常重要的角色。然而，從閃爍體表面發射出來的閃爍光在空間的各個方向均勻發射，沒有特定的取向，即呈朗伯型分布。這種各向同性的空間分布的發射不利于熒光的收集，降低了探測效率。同時，在現有的X射線探測器中，傳感器(光電探測器件)往往距離閃爍體存在一定空間距離，這意味著，只有特定立體角內的閃爍光才能夠最后到達傳感器，而沒有進入探測器中的閃爍光則被浪費，大大限制了探測系統效率的提升。并且，最終到達傳感器的熒光因為空間擴散，與剛產生的熒光相比，信號強度和銳利程度都不可避免地降低，進而影響了探測器的整體空間分辨率、信噪比以及靈敏度。

近幾年來，有關X射線探測器結構的設計與優化業界也有很多的研究，例如中國專利文獻(CN 201611024811)、中國專利文獻(CN 201510733438)以及中國專利文獻(CN201810668677)都有這方面技術的公開。具體而言，中國專利文獻(CN 201611024811)公開了一種X射線圖像攝取裝置，公開了將作為第一閃爍體的閃爍光纖面板與由碘化銫構成的柱狀薄膜的第二閃爍體相結合應用于X射線圖像攝取裝置中，不過仍然存在結構復雜，效率低等不足，并沒有從根本上解決信號串擾問題。中國專利文獻(CN 201510733438)公開了一種X光探測用閃爍光纖陣列探測組件，以及中國專利文獻(CN 201810668677)公開了一種塑料光纖芯層材料及其制備方法和應用，但均都未解決下層結構中玻璃光纖之間的信號串擾問題。

對于高質量的X射線探測器，如何在確保器件性能穩定性及使用壽命的前提下大幅度提高成像空間分辨率及靈敏度，并實現低劑量X射線輻照探測一直是困擾國內外產學研界的一個關鍵性問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種三維閃爍體光纖陣列X射線探測器及其制備方法，可以有效保證空間分辨率，解決光學信號串擾的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：