包括光反射材料的射线探测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及射线探测器以及光反射材料在射线探测器中的应用。
【背景技术】
[0002] 射线探测器特别地使用在计算机体层（CT)扫描仪中并将特别参考其进行描述。但 是，本发明还可用于DF(衍射）和RF(射频）成像、X射线透视检查、放射线照相术、及用于 医疗和非医疗检查的其它检查系统。
[0003] 计算机体层（CT)成像通常采用X射线源，该X射线源产生横穿检查区域的X射线 束。安排在检查区域中的对象与横穿的X射线相互作用并吸收一部分X射线。包括探测器 元件阵列的二维射线探测器与X射线源相对设置以探测和测量所发射的X射线的强度。
[0004] 典型地，X射线源和射线探测器安装在旋转的台架的相对侧，从而获得对象的角形 范围的投射示图。在一些配置中，将X射线源安装在旋转台架上而将射线探测器安装在固 定台架上。在任一配置中，采用过滤的反投影或者另一种重建方法对投影示图进行重建以 产生对象或者其被选部分的三维图像表示。
[0005] 射线探测器可包括由成像元件(例如闪烁晶体）阵列组成的成像板，该成像元件响 应于X射线产生称为闪烁事件的光猝发。这样的射线探测器还可包括光电探测器阵列，例 如光电二极管阵列，其设置为观察闪烁晶体并产生表示闪烁事件的空间位置和强度的模拟 电信号。用于CT扫描仪和一般体格检查的成像板包括独立响应入射的X射线并产生电信 号的像素组件，所述电信号用于产生数字图像。在一些探测器中，闪烁体组件包括组装在一 起或者例如通过切削或者其它半导体制造技术从公共闪烁体板切割的单个晶体阵列。
[0006] 现在大多数CT制造商制作X射线探测器阵列，其中每个探测器包括一个或多个闪 烁体以及一个或多个光电二极管。该X射线探测器包括发光的晶体的或者陶瓷的X射线闪 烁体材料块，其由白色间隔装置或者隔离物相互隔开，并且粘贴到硅光电二极管阵列的前 表面上。由光反射材料制成的白色隔离物或者间隔装置通常包括为辐射硬度而选取的环氧 树脂，用二氧化钛填充物使其成为白色。光反射材料的功能是为了将X射线在闪烁体的本 体中被吸收时通过闪烁而产生的光向下反射进入光电探测元件的灵敏区中，以避免向上的 损失，或者侧向散射进相邻的探测器像素（detectorpixel)。
[0007] 探测器阵列可具有许多甚至数百的探测器像素、检测像素，并光学耦合至匹配的 硅光电二极管阵列并且并排设置在其上。该硅光电二极管阵列收集闪烁体发出的光并产生 电荷，所述电荷可被电子处理并用于显示在随后CT图像中的体素（voxel)特征。
[0008] 但是，在已知的X射线探测器阵列中存在着问题。随着X射线探测器阵列尺寸的 增加，具有高热膨胀系数（CTE)的硬环氧树脂和具有低CTE的易碎硅片之间的热膨胀问题 可能引起分层，特别是当组件受到极端温度时。这可能发生在冬天将扫描仪运送至医院的 过程中，这时会经历一 20°C以下的温度。
[0009] 另外，用该已知技术制作的白色隔离物或者间隔装置必须相当厚。白色反射层在 波长X下的效率由Kubelka和Munk的散射系数SA定义，该散射系数与层厚度d和漫反射 系数Ra相关，如它们的公知公式所定义：
通常，采用其折射率通常超过1. 5的环氧树脂可获得不比2000CHT1大很多的散射系 数。这意味着具有l〇〇ym厚度的隔离物将透射5%的光作为串扰。当期望减小检测像素尺 寸以改进CT图像的空间分辨率时这一点特别重要。
[0010] 另外，在阵列外侧边缘处的涂层也必须相当厚，其中用于涂层的空间受到限制。厚 度为50ym的涂层将失去入射在其上的9%的光。
[0011] 因此，本发明优选试图单独地或者以任何组合地减轻、缓和或者消除一个或多个 上述不足。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供一种现有技术的可替换方案。特别地，本发明的目的在于 提供解决现有技术的上述关于机械特性、像素间串扰和/或对相对厚的光反射材料或者隔 离物层的需要的问题的射线探测器。
[0013] 因此，在本发明的第一方面，期望通过提供射线探测器来实现上述目的以及若干 其它目的，该射线探测器包括： 一具有一个或多个光电探测元件的光电探测元件阵列； 一与该光电探测元件阵列相邻的一个或多成像元件； 一覆盖该一个或多个成像元件的侧面以及顶侧的光反射材料，其中至少一部分光反射 材料包括坚韧、易弯曲的树脂。
[0014] 该树脂的易弯曲性提供了良好的机械特性，并会允许树脂与硅片中的变化一致地 随温度而改变其尺寸，而不会对该硅片施加相当大的力。因此，可以允许探测器元件具有不 同的热膨胀而不会产生大的分层力。另外，该易弯曲性也将使得阵列的组件能够在光电探 测元件阵列上，即使二者中的任何一个不是绝对平坦的，因为它们可被压在一起而相符合。
[0015] 有利地，该光电探测元件阵列是半导体阵列，例如硅光电二极管。应当注意，成像 元件通常设置于并固定于光电探测元件阵列上相应的光电探测元件上。当用于探测射线 (例如从上面入射的X射线）时，"侧面"和"顶侧"应理解为是指成像元件的部分。侧面和 顶侧一起形成除了朝向光电探测元件的部分成像元件之外的成像元件的外围面。当从在光 电探测元件下面的位置的一侧观看射线探测器时，术语"侧面"和"顶侧"具有它们通常的 含义，即成像元件的顶侧为向上朝向入射射线(例如X射线)的侧面，而成像元件的侧面为面 向侧面的表面，即通常为垂直侧面。
[0016] "易弯曲树脂"意思是指因相对小的力而易弯曲的树脂，不像在这些条件下可能碎 裂的材料例如环氧树脂。本发明的树脂还是一种坚韧的树脂，意味着需要相当多能量破坏 树脂，即树脂具有相当尚的初性。
[0017] 典型地，该射线探测器为X-射线探测器。
[0018] 根据本发明的一个方面，坚韧的、易弯曲树脂具有的弹性模量小于2GPa，并优选地 小于lGPa。另外，该坚韧的、易弯曲树脂具有的韧性高于0.6J/m3。具有这些机械特性的坚 韧的、易弯曲树脂的优点在于其允许探测器元件的不同的热膨胀，而不会产生大的分层力。
[0019] 根据本发明的一个方面，该坚韧的、易弯曲的树脂具有低折射率。树脂的低折射率 会提高散射系数("白色")并因此和已知的环氧树脂相比较提高光反射材料的反射系数。由 此可获得具有散射系数超过4000CHT1的光反射材料，该系数是类似的环氧树脂的散射系 数的两倍。这相应地减小了对于给定隔离物厚度的阵列的检测像素之间的光学串扰，或者 仅仅以一半的隔离物厚度即可获得给定级别的光学串扰。因此，对于给定的串扰级别，可减 小隔离物厚度；该减小在辐照期间对于患者是有利的，因为较薄的隔离物减小了患者辐射 剂量，例如患者X射线剂量。
[0020] 高反射系数树脂用作光反射材料以及可能产生的反射材料厚度的减小在必须尽 可能紧密地靠在一起的瓦片状（tile)阵列边缘周围特别重要。必须非常仔细地控制每个 瓦片的外侧尺寸的容限（tolerance)，而光反射材料外层厚度的减小甚至减小数十微米可 能是重要的，因为其可促进更廉价制造技术并因而允许进行更廉价的医疗检查。
[0021] 根据本发明的另一个方面，光反射元件具有的低折射率小于1. 5,而优选地小于 1. 45。这样的低折射率值确保减轻甚至克服了如上所述的现有技术的问题，原因在于可能 获得具有散射系数超过4000cnT1的光反射材料，该值是类似的环氧树脂的散射系数的两 倍。已经证明具有1. 44的折射率的树脂有利。
[0022] 根据本发明的另一方面，包括具有低折射率的易弯曲树脂的光反射材料的所述部 分包括硅树脂或者热塑性含氟聚合物。合适的硅树脂的实例可以为Nu-SilLS- 6143 和ElastosilRT601，而合适的热塑性含氟聚合物的实例可以为PVDF。这些材料的实例具 有小于1. 45的折射率（即1. 43或者1.