專利名稱：射線檢測儀、其制造方法和射線ct裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射線檢測儀，具體涉及一種用于計(jì)算斷層分析(CT)裝置的射線檢測儀，該裝置使用射線，如X-射線，γ-射線，等等。
背景技術(shù)：
圖8顯示使用射線檢測儀的射線CT裝置的示意圖。受檢體51安置在CT裝置的中心。射線源52(例如X-射線管)設(shè)置在繞受檢體51轉(zhuǎn)動(dòng)的臺(tái)架50的外周側(cè)位置，多個(gè)射線檢測器8安置在與射線源52相對(duì)的位置，受檢體51在它們之間。從射線源52以扇形發(fā)散的射線53穿過受檢體51，同時(shí)由受檢體51的各個(gè)部分吸收，并到達(dá)射線檢測儀8。對(duì)于受檢體51的各個(gè)部分，對(duì)射線53的吸收彼此各不相同，因此到達(dá)射線檢測儀8的射線53的強(qiáng)度依受檢體51的各個(gè)部分而各不均一。通過射線檢測儀8來檢測這種不均一的強(qiáng)度，并作為射線檢測儀8的輸出值輸出，因此可得到受檢體51的明暗圖像。當(dāng)繞受檢體51轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，射線源52和射線檢測儀8執(zhí)行類似于如上所述的測定。如此得到的測定值經(jīng)合成和重建，從而可能形成CT圖像，該圖像是受檢體51的截面圖。


圖1和圖6每一副都描述了射線檢測儀的結(jié)構(gòu)。圖1A和圖6A都顯示了射線檢測儀的透視圖，為便于說明切掉部分光反射材料。圖1B和圖6B分別顯示了沿圖1A中的1B-1B線的截面圖和沿圖6A中的6B-6B線的截面圖。圖1中的射線檢測儀100一般稱為單陣列，其中在將光轉(zhuǎn)化為電的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120上，設(shè)置閃爍器130將射線轉(zhuǎn)化為光，閃爍器除其與半導(dǎo)體光電檢測元件接觸的表面外的表面由光反射材料140覆蓋。在圖6中所描述的射線檢測儀600一般稱為多陣列，其中閃爍器430以隔柵的形式設(shè)置，該結(jié)構(gòu)是這樣的插入到閃爍器430位置之間的射線屏蔽板550在光反射材料640部分之內(nèi)。圖6所描述的結(jié)構(gòu)，其中射線屏蔽板550只在一個(gè)方向上設(shè)置，也就是成行或成列，但是也可能成為這種射線屏蔽板以兩種方向設(shè)置的結(jié)構(gòu)，即同時(shí)成行和成列。此外，單陣列型射線檢測儀包含或不包含射線屏蔽板，這也可是多陣列型射線檢測儀的情況。順便提及，圖1和6中，還有其他圖中，同樣的部件由同樣的附圖標(biāo)記表示。
將射線轉(zhuǎn)化為光的閃爍器130、430由以下物質(zhì)組成CdWO4、Bi4Ge3O12、Gd2O2SPr(Ce，F(xiàn))，等等；這些物質(zhì)在射線入射時(shí)發(fā)射可見光。這樣發(fā)射的可見光由固定到閃爍器一個(gè)側(cè)表面上的半導(dǎo)體光電檢測元件接收，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在圖1和6中，和在其他圖中，半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120作為板層來描述；構(gòu)成半導(dǎo)體光電監(jiān)測元件陣列一層板的內(nèi)部由多個(gè)光電檢測元件組成，這些元件分別面向結(jié)合在其上的多個(gè)閃爍器。如果入射在閃爍器上的射線穿過閃爍器，并再次成為鄰近閃爍器的入射線，分辨率則下降。關(guān)于這一點(diǎn)，如圖6所示，由重金屬如Mo、W、Pb，等等制成的射線屏蔽板550可以設(shè)置在閃爍器之間，以避免射線在閃爍器之間穿過。
而且，由閃爍器130或430產(chǎn)生的可見光在整個(gè)立體角內(nèi)沿所有方向發(fā)散，因此必須有效引導(dǎo)可見光進(jìn)入與閃爍器結(jié)合的半導(dǎo)體光電檢測元件。因而，除面向半導(dǎo)體光電檢測元件陣列的表面之外，閃爍器130或430的外周面分別由高反射率光反射材料140或640覆蓋。閃爍器的外周面可以由作為光反射材料的白色涂層材料覆蓋，或者由Mo或類似物質(zhì)制成并由白色涂層材料覆蓋的射線屏蔽板可以插入到閃爍器之間。至于白色涂層材料，常常使用通過將環(huán)氧樹脂與氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉛(PbO)、鉛白(ZnS)，等等物質(zhì)混合或揉和而制成的材料。
當(dāng)形成CT圖像時(shí)，在射線源52和射線檢測器8環(huán)繞受檢體51旋轉(zhuǎn)一周的過程中，到射線檢測器上的射線量大約為1倫琴。而且，對(duì)作為受檢體51的人得到的CT圖像平均需要40次旋轉(zhuǎn)，因而假設(shè)是一周5個(gè)工作日，一天測定10個(gè)人，到達(dá)射線檢測器的射量大約為5年500000倫琴。這樣，即使射線檢測儀暴露于大量射線中，射線檢測儀8也需要在執(zhí)行包括輸出等操作中不衰變。
然而，現(xiàn)在所使用的射線檢測儀由于被輻射逐漸降低了輸出電流，并且對(duì)于累計(jì)500000倫琴，與起始輸出相比，輸出電流減少了將近10％。因?yàn)檩敵鲭娏鳒p少了10％或更多，導(dǎo)致射線CT裝置的分辨率衰減，因而不能得到良好的CT圖像，需要替換射線檢測儀，這產(chǎn)生了大量成本。
導(dǎo)致射線檢測器輸出衰減的因素包括半導(dǎo)體光電檢測元件損耗和閃爍器本身發(fā)光強(qiáng)度衰減退；然而，已發(fā)現(xiàn)最重要的因素是由輻射引起的在形成于閃爍器表面的光反射材料中光反射率的顯著衰減。進(jìn)一步的詳細(xì)介紹已披露了構(gòu)成最重要因素的是在光反射材料中的反射率衰減和在粘接材料中的透光率衰減，其中粘接材料將閃爍器和半導(dǎo)體檢測元件連接在一起。環(huán)氧樹脂主要用于將閃爍器和半導(dǎo)體光電檢測元件連接在一起的粘接材料中，并且也用于光反射材料中，并且產(chǎn)生了環(huán)氧樹脂由于輻射而損耗的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種射線檢測儀，該射線檢測儀由于輻射而造成的輸出電流衰減小，并且使用壽命長。
本發(fā)明的另一目的是提供一種裝有射線檢測儀的射線CT裝置，該射線檢測儀的輻射造成的輸出衰減小并且使用壽命長。
本發(fā)明的射線檢測儀的結(jié)構(gòu)為多個(gè)層疊的閃爍器和半導(dǎo)體光電檢測元件并排設(shè)置，在閃爍器周圍有光反射材料(除其面向半導(dǎo)體光電檢測元件的表面)，光反射材料由包含聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末的混合物制成。
聚酯樹脂是透明的，以便于使光線通過，因而不能獨(dú)自作為光反射材料。這樣，必須在其中混合白色金紅石型氧化鈦粉末。作為聚酯樹脂，可以使用飽和聚酯樹脂或不飽和聚酯樹脂。由于聚酯樹脂具有小于100ps的粘度適于與金紅石型氧化鈦粉末混合，聚酯樹脂其不揮發(fā)性成份的重量含量為30-60％對(duì)本發(fā)明是適宜的，而具有更高不揮發(fā)物含量的聚酯樹脂粘度大于100ps時(shí)，導(dǎo)致與金紅石型氧化鈦的不均均一混合。在常溫下為液態(tài)的聚酯樹脂通過與固化劑(例如甲乙酮過氧化物)和固化助劑(例如，辛烯酸鈷和環(huán)烷酸鈷)混合，并在大約80℃下加熱而固化。聚酯樹脂的不揮發(fā)物含量作為在80℃9個(gè)小時(shí)得到的固化聚酯與液態(tài)聚酯的重量比(％)來測定。優(yōu)選的，使用容易消泡的聚酯樹脂(例如，容易消泡的不飽和聚酯樹脂，PolySetNR2172APT，由日立化學(xué)有限公司制造，等等)，該樹脂在加熱和固化時(shí)，可以容易地釋放含在樹脂中的空氣。因?yàn)樵诰酆衔镏?，聚酯由于輻射的損耗低，因此使用聚酯。
優(yōu)選的，本發(fā)明的光反射材料含0.25-3重量份的金紅石型氧化鈦粉末和1重量份的聚酯樹脂。
光反射材料中聚酯樹脂與金紅石型氧化鈦之間的重量比需要根據(jù)目標(biāo)反射率而變化；相對(duì)含量為1份的聚酯樹脂，可以通過使金紅石型氧化鈦粉末的含量為0.25份或更多，而使得在420-700nm光波長范圍中對(duì)光的光反射率為93.5％或更多。而且，即使在500000倫琴輻射后，光反射材料的光反射率變化可以小于一個(gè)點(diǎn)，其光反射率可以是93％或更高。當(dāng)光反射金紅石型氧化鈦粉末的重量比增加時(shí)，光反射材料的光放射率可能增加；當(dāng)重量比超過3時(shí)，光反射率飽和，因而通過使金紅石型氧化鈦粉末的重量比進(jìn)一步增大，不能得到光反射率的改進(jìn)效果。而且，當(dāng)金紅石型氧化鈦粉末的重量比大于4時(shí)，聚酯樹脂的粘性衰減，光反射材料從閃爍器和從射線屏蔽板上剝落。這樣，優(yōu)選的混合比為3或更小。在本說明書中，術(shù)語“點(diǎn)”指給定百分比數(shù)值之間的差，例如，當(dāng)由于輻射使光反射率從98.5％衰減至96.0％時(shí)，稱衰減為降低了2.5個(gè)點(diǎn)。
至于在本發(fā)明的光反射材料中所使用的金紅石型氧化鈦粉末，優(yōu)選的，其平均顆粒尺寸范圍從0.15μm至1μm。
優(yōu)選的，金紅石型氧化鈦的平均顆粒尺寸范圍從0.15μm至1μm。小于0.15μm的平均顆粒尺寸是不適宜的，因?yàn)榫哂羞@種平均顆粒尺寸時(shí)，光反射材料的光反射率衰減低至92％。相反，已證實(shí)當(dāng)平均顆粒尺寸大于1μm時(shí)，光反射材料的光反射率衰減低至92％。當(dāng)使用平均顆粒尺寸范圍從0.15μm至1μm的金紅石型氧化鈦時(shí)，可能得到93.5％或更大的光反射率。輻射500000倫琴之前和之后的光反射率差為0.5點(diǎn)的量級(jí)，甚至可以在500000倫琴照射之后確保獲得大于93％的光反射率。
至于用于本發(fā)明光反射材料的金紅石型氧化鈦粉末，金紅石型氧化鈦粉末的表面覆蓋著Al2O3和SiO2中的至少一種；優(yōu)選的，光反射材料含有Al2O3和SiO2，其總含量相對(duì)于氧化鈦、Al2O3、SiO2的總量為1-15wt％，該光反射材料所含的氧化鈦含量范圍為從99至85wt％。
具有上述組成范圍之外的組成時(shí)，光反射材料所顯示的光反射率小于90％。上述組成范圍內(nèi)，在500000倫琴輻射之前和之后，光反射材料的光反射率衰減可壓至小于一個(gè)點(diǎn)，從而甚至在輻射后光反射率也可以達(dá)到93％或更大的值。
聚酯樹脂包括分子量各不相同的各種類型，一些是飽和的，而一些是不飽和的。除高起始透光率外，甚至在500000倫琴輻射后也需要保持較高透光率。優(yōu)選的，選擇對(duì)波長區(qū)域?yàn)?20-700nm的光的起始透光率高的聚酯樹脂，其中對(duì)波長區(qū)域?yàn)?20-700nm的光，在至少500000倫琴輻射前后，透光率衰減小于一個(gè)點(diǎn)。
使用聚酯樹脂作為樹脂，適宜地選擇平均顆粒尺寸、混合重量比、對(duì)與聚酯樹脂混合的金紅石型氧化鈦的表面處理；這樣，在500000倫琴輻射前后射線檢測儀輸出的差異可以壓至小于10％，因此射線檢測儀的工作壽命可以延長；從而，可以降低射線檢測儀的更換頻率，因而意味著降低了維護(hù)費(fèi)用。
優(yōu)選的，在本發(fā)明的射線檢測儀中，至少將閃爍器和半導(dǎo)體光電檢測元件通過聚酯樹脂彼此連接。對(duì)于閃爍器和光反射材料之間的結(jié)合位部分和對(duì)于射線屏蔽板和半導(dǎo)體光電檢測元件之間的結(jié)合部分，都不必須使用聚酯樹脂1，因?yàn)榧词菇Y(jié)合樹脂在這些部分中性質(zhì)上經(jīng)歷改變，這種改變也不會(huì)較大影響半導(dǎo)體光電檢測元件的輸出；然而，為裝配射線檢測器的目的，也方便地將聚酯樹脂用于這些結(jié)合部位。
本發(fā)明的射線檢測儀根據(jù)包括以下步驟的方法制成，其步驟為提供具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列，和閃爍器塊；在閃爍器塊上，從閃爍器塊的頂面(一面)向閃爍塊的底面(與上述一面相對(duì)的面)機(jī)械加工多個(gè)平行的槽，在底面上剩下沒有機(jī)械加工的閃爍器塊厚度部分，形成多個(gè)閃爍器，閃爍器由多個(gè)槽分割，但通過具有閃爍器塊厚度部分的閃爍塊的未斷開部分彼此連接；除底面，用揉有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂涂覆閃爍器塊的外周面(包括上述頂面)，用揉有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂充滿已形成的多個(gè)槽中，并且固化聚酯樹脂，以便于在閃爍器的外周面上和閃爍器之間形成光反射材料；從閃爍器塊的底面磨削和/或拋光閃爍器塊，以除去上述閃爍塊的未斷開部分，以便在多個(gè)閃爍器和圍繞其的光反射材料的同一水平，與上述頂面相對(duì)的面上形成表面；和通過聚酯將具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列結(jié)合到由多個(gè)閃爍器和圍繞其的光反射材料在同一水平而形成的表面上，以便于每個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件面向每一個(gè)閃爍器的拋光端面，這些光閃爍器位于在同一水平形成的表面中。
在本發(fā)明中，當(dāng)制造在閃爍器之間具有射線屏蔽板的射線檢測儀時(shí)，在對(duì)上述方法中的閃爍器塊的多個(gè)槽進(jìn)行機(jī)械加工的步驟后，將射線屏蔽板插入槽中。
當(dāng)使用含少量不揮發(fā)物含量的聚酯樹脂時(shí)，有時(shí)在閃爍塊中形成的多個(gè)槽不能由光反射材料充滿。關(guān)于這一點(diǎn)，已模壓到白色薄片狀(預(yù)先揉和氧化鈦粉末等物質(zhì)的聚酯樹脂)的薄膜可以與聚酯樹脂和氧化鈦粉末的混合物一起使用。例如，可以使用雙軸延展聚酯膜，可從Toray工業(yè)有限公司商業(yè)取得，其商品名為Lumirror。將白色聚酯片插入形成于閃爍器塊中的槽中，然后通過混合金紅石型氧化鈦和聚酯樹脂而形成的光反射材料填充于閃爍器和白色聚酯片之間，進(jìn)行固化。白色的聚酯片不會(huì)由于熱而造成的體積減小，允許光反射材料的可靠的填充。
本發(fā)明的射線檢測儀也可以通過包括以下步驟的方法制成提供具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列，和多個(gè)閃爍器，每一個(gè)閃爍器的厚度大致與在已經(jīng)制成的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列中的每一半導(dǎo)體光電檢測元件的寬度相同；用揉和有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂，在與厚度方向平行的方向涂覆多個(gè)閃爍器的每一個(gè)的一個(gè)表面，層疊多個(gè)閃爍器，并固化聚酯樹脂；機(jī)械加工層疊閃爍器的一面，使多個(gè)閃爍器和插入到期間的混合物層，具有在同一水平上的表面，其中混合物層由聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末組成；除上述機(jī)械加工表面，用揉和有金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂覆蓋層疊閃爍器的外周面，并且固化樹脂以形成光反射材料；和通過聚酯將具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列結(jié)合到機(jī)械加工到同一水平的表面上，因而每一半導(dǎo)體光電檢測元件面向閃爍器的每一機(jī)械加工端面。
在本發(fā)明中，在閃爍器之間具有射線屏蔽板的射線檢測儀可以通過包含以下步驟的另一制造方法制造提供具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列，多個(gè)閃爍器，和多個(gè)射線屏蔽板，其中每一閃爍器的厚度大致與半導(dǎo)體光電檢測元件陣列中每一半導(dǎo)體檢測元件的寬度相同；沿多個(gè)閃爍器中每一個(gè)的厚度方向，用揉和有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂涂覆多個(gè)閃爍器的每一個(gè)的兩個(gè)表面，交替層疊閃爍器和射線屏蔽板，并且固化聚酯樹脂；機(jī)械加工層疊閃爍器體的一個(gè)側(cè)面，使多個(gè)閃爍器、插入到其間的射線屏蔽板、和混合物層具有在同一水平上的表面，其中混合物層由聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末組成；除上述機(jī)械加工表面，用揉和有金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂覆蓋層疊閃爍器的外周面，并且固化樹脂以形成光反射材料；和通過聚酯樹脂將具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列結(jié)合到在機(jī)械加工到同一水平的表面上，因而每一半導(dǎo)體光電檢測元件面向閃爍器的每一機(jī)械加工端面。
附圖簡述圖1A是射線檢測儀的透視圖，為便于說明切掉部分反射材料，圖1B是沿圖1A中的1B-1B線的射線檢測器的截面圖；圖2A至2F是描述如圖1中所示的射線檢測儀的制造過程的圖；圖3是用于評(píng)價(jià)本發(fā)明的射線檢測儀中所使用的光反射材料的光反射率的試驗(yàn)樣本的透視圖；圖4A是另一示例的射線檢測儀的透視圖，為便于描述將光反射材料部分切掉，圖4B是沿圖4A中的4B-4B線的射線檢測儀的截面圖；圖5A也是另一示例的射線檢測儀的透視圖，為便于描述將光反射材料部分切掉，圖5B是沿圖5A中的5B-5B線的射線檢測儀的截面圖；圖6A也是另一示例的射線檢測儀的透視圖，為便于描述將光反射材料部分切掉，圖6B是沿圖6A中的6B-6B線的射線檢測儀的截面圖；圖7A到7H是描述如圖6中所示的射線檢測儀的制造過程的圖；和圖8是描述射線CT裝置的圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的射線檢測儀的透視圖，為便于說明將反射材料部分切掉，圖1B是沿圖1A中的1B-1B線的射線檢測器的截面圖。為揭示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖1A的雙點(diǎn)劃線部分剝?nèi)チ斯夥瓷洳牧?。在射線檢測器100中，多個(gè)矩形平面型閃爍器130成行以規(guī)則間隔設(shè)置在半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120上，該陣列將光轉(zhuǎn)化為電。在圖中，半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120作為單個(gè)物體描述，但其內(nèi)部實(shí)際由多個(gè)分別面向多閃爍器的光電元件組成。在圖1中，為便于說明，閃爍器的數(shù)量假設(shè)為4，但實(shí)際設(shè)置8-24個(gè)閃爍器。除面向半導(dǎo)體光電檢測元件的閃爍器130表面，閃爍器130的外周面由光反射材料覆蓋，該材料由含金紅石型氧化鈦聚酯樹脂組成。
本發(fā)明的射線檢測儀100的制造下面參照?qǐng)D2描述。閃爍器薄片，也就是閃爍器塊110用粘接蠟(在圖中未示出)連接到機(jī)械加工架105上(參見圖2A)。使用周緣切片機(jī)(circumference，slicer)，以齒梳形式在閃爍器薄片上從閃爍器薄片的頂面(一個(gè)面)向底面(與上述一面相對(duì)的另一面)切出多個(gè)平行槽，以形成由多個(gè)槽隔離的多個(gè)閃爍器130(參見圖2B)。齒梳形式槽深度為閃爍器薄片厚度的大約90％的量級(jí)，閃爍器薄片的部分115，具有大約10％厚度用于將多個(gè)閃爍器連接到一起；閃爍器可以完全斷開，但在本實(shí)施例中，保留結(jié)構(gòu)上的彼此連接。除閃爍薄片的底面(與機(jī)械加工架105連接的表面)，揉和金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂用于涂覆以齒梳形式機(jī)械加工的閃爍器薄片的外周面，并將這種聚酯樹脂填充到所形成的多個(gè)槽中；然后在空氣中于80℃將閃爍器薄片加熱3小時(shí)，以固化樹脂，并形成光反射材料140(參見附圖2C)。在閃爍器薄片110周圍設(shè)置保護(hù)層，因而揉和金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂不會(huì)流出；保護(hù)層在圖中未示出。將揉和金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂涂覆在齒梳形式閃爍薄片的外周面上，并充滿其槽。然后，為使液態(tài)聚酯樹脂固化，將薄片放在由聚氯乙烯制成的坩堝中，將坩堝繞其軸以大約1000rpm旋轉(zhuǎn)，并以大約2000rpm公轉(zhuǎn)，而坩堝的內(nèi)部達(dá)到3×10-3MPa或更小的真空度，這樣使聚酯樹脂消泡。閃爍器薄片和光反射材料的結(jié)合體從機(jī)械加工架105上分離(參見圖2D)。將齒梳形式閃爍器薄片的連接部分115從其底面向上至2E-2E水平面上進(jìn)行磨削和拋光以除去閃爍器薄片的非斷開部分115，并將閃爍器分成單獨(dú)的通道；然后，對(duì)多個(gè)光閃爍器和圍繞在其周圍的光反射材料140都進(jìn)行同一水平面的機(jī)械加工(參見圖2E)。通過聚酯樹脂將半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120結(jié)合到同一水平面上，該面在多個(gè)閃爍器和圍繞其的光反射材料140上形成，以上面所述的同一水平面的方式，使半導(dǎo)體光電檢測元件分別面向閃爍器130，這樣制造射線檢測儀100(參見圖2F)。
通過使用如圖3中所示的試驗(yàn)樣本，評(píng)價(jià)本發(fā)明所使用的光反射材料的光反射率。通過將光反射材料34涂覆到20mm×30mm×1mm(厚度)的鉬板32上加熱于80℃在空氣中進(jìn)行固化3小時(shí)，制備厚度為0.05mm的試驗(yàn)樣本30。從試驗(yàn)樣本30的光反射材料34所反射的光強(qiáng)度(波長512nm)與入射到光反射材料34上的光強(qiáng)度之比而得到光反射率。通過改變光反射材料中聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末混合比率、所使用的金紅石型氧化鈦粉末的平均顆粒尺寸、和加入到金紅石型氧化鈦中的Al2O3和SiO2量，在分光光度計(jì)上測定相應(yīng)于500000倫琴輻射前后它們對(duì)光反射率的影響和光反射率差。
首先，在下面解釋光反射材料之中聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末之間的混合比率。關(guān)于試驗(yàn)樣本30的光反射材料34，將金紅石型氧化鈦粉末通過用分別為1wt％的Al2O3和SiO2精細(xì)粉末施加于金紅石型氧化鈦顆粒(平均顆粒尺寸0.3μm)的表面進(jìn)行處理，將這種金紅石型氧化鈦粉末和聚酯樹脂混合在一起，金紅石型氧化鈦與聚酯樹脂的混合重量比從0變化至6.0。表1顯示在重量上成為一體的金紅石型氧化鈦與聚酯樹脂的重量比率、相應(yīng)于500000倫琴的輻射前后光反射率及其差、以及鉬(Mo)板32與光反射材料34之間的粘附力。當(dāng)金紅石型氧化鈦與聚酯樹脂的重量比率增加時(shí)，輻射前后的光反射率也增加。當(dāng)金紅石型氧化鈦的重量比率為0.25或更多時(shí)，甚至在相應(yīng)于500000倫琴輻射后光反射率為93.5％或更多，而且輻射前后的光反射率差為0.6點(diǎn)或更小。然而，當(dāng)金紅石型氧化鈦與聚酯樹脂的重量比率超過4.0時(shí)，粘附特性衰減，光反射材料從鉬板上剝落，因此最優(yōu)的重量比率范圍為0.25-3。
表1

下面，改變用于光反射材料的金紅石型氧化鈦粉末的平均顆粒尺寸，研究光反射率和它們的差異。如表2所示，金紅石型氧化鈦粉末的平均顆粒尺寸從0.1μm變化至2.0μm。用分別占1wt％的Al2O3和SiO2精細(xì)粉末對(duì)金紅石型氧化鈦粉末進(jìn)行表面涂覆處理。用聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末的混合物制備圖3中所示的試驗(yàn)樣本30，其中該混合物具有固定重量比1。在分光光度計(jì)上測定對(duì)應(yīng)于500000倫琴輻射前后，試驗(yàn)樣本30的光反射材料的光反射率(波長512nm)。表2顯示了金紅石型氧化鈦的平均顆粒尺寸、光反射率、和對(duì)應(yīng)于500000倫琴輻射前后光反射率差。在所有樣品中(樣品11至19)，輻射前后光反射率差為0.5點(diǎn)或更小。而且，當(dāng)金紅石型氧化鈦的平均顆粒尺寸范圍在0.15μm-1.0μm之間時(shí)，甚至在輻射后，光反射率大于93％。從此事實(shí)中，發(fā)現(xiàn)金紅石型氧化鈦的最優(yōu)平均顆粒尺寸落入0.15μm-1μm范圍內(nèi)。
表2

接下來，在下面說明金紅石型氧化鈦粉末的表面處理。表3中所示的樣品20-41，將進(jìn)行了經(jīng)Al2O3和SiO2表面涂覆處理的金紅石型氧化鈦粉末(總含量為0-20wt％)與聚酯樹脂揉和在一起制備試驗(yàn)樣本30。金紅石型氧化鈦粉末與聚酯樹脂的混合重量比固定為1。在分光光度計(jì)上測定對(duì)應(yīng)于500000倫琴輻射前后，試驗(yàn)樣本30的光反射材料的光反射率(波長512nm)。對(duì)于如表3所示的樣品21-35，輻射后光反射率為93％或更多，輻射前后光反射率差為0.5點(diǎn)或更少。然而，在含總重量為16wt％或更多的Al2O3和SiO2的樣品36-41中，光反射率為91％或更小，而在含總重量為20wt％的Al2O3和SiO2的樣品39-41中，輻射前后光反射率差相當(dāng)大。如可從這些結(jié)果中所看到的，最優(yōu)為，Al2O3或SiO2各自的含量為1wt％或更多，并且所含Al2O3和SiO2的總含量為15wt％或更少。
表3

注在表3中，Al2O3+SiO2的標(biāo)題項(xiàng)下非零值指Al2O3和SiO2的總含量，它們表示未確定Al2O3和SiO2的各自含量。
在上述試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，本發(fā)明如圖1所示的射線檢測儀使用了光反射材料，該光反射材料由1份重量的聚酯樹脂和0.25-3份重量的金紅石型氧化鈦粉末(平均顆粒尺寸為0.15-1μm)組成，其中氧化鈦粉末經(jīng)總含量為1wt％-15wt％的Al2O3和/或SiO2表面處理。甚至在相應(yīng)于500000倫琴輻射后，射線檢測儀可能的輸出差異為10％或更小，因而可以延長射線檢測儀的工作壽命。
圖4至圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的射線檢測儀400、500和600。關(guān)于圖4中所示的射線檢測儀400，圖4A是去除了部分光反射材料的透視圖，圖4B是沿圖4A中的線4B-4B的射線檢測儀的截面圖。為揭示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖4A的雙點(diǎn)劃線部分剝?nèi)チ斯夥瓷洳牧?。在圖4中所示的射線檢測儀400中，在半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120上，縱向和橫向都設(shè)置了多個(gè)近似正方形(平面中)的閃爍器430，并且除面向半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120外的表面，閃爍器430由光反射材料440覆蓋，光反射材料由含有金紅石型氧化鈦粉末的聚酯樹脂組成。在該圖中，所示的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120作為單個(gè)物體；然而實(shí)際上半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120由多個(gè)面向各自閃爍器的多個(gè)元件組成。由于射線檢測器400的制造可以參見圖2所述的射線檢測儀100的制造方法中看出，此處省略了射線檢測器400的制造方法的描述。
關(guān)于圖5中所示的射線檢測儀500，圖5A是去除了部分光反射材料的透視圖，圖5B是沿圖5A中的線5B-5B的射線檢測儀的截面圖。為揭示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖5A的雙點(diǎn)劃線部分剝?nèi)チ斯夥瓷洳牧?。在圖5所示的射線檢測儀500中，半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120上，橫向成行設(shè)置了多個(gè)矩形(平面中)的閃爍器130，并且除面向半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120外的表面，閃爍器130由光反射材料540覆蓋，光反射材料由含有金紅石型氧化鈦粉末的聚酯樹脂組成。在該圖中，所示的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120作為單個(gè)物體；然而實(shí)際上半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120由多個(gè)面向各自閃爍器的多個(gè)元件組成。射線屏蔽板550設(shè)置在相鄰的閃爍器130之間，和閃爍器130的兩端的端面上；光反射材料540充滿每個(gè)射線屏蔽板550和離它最近的相鄰閃爍器130之間。由于射線檢測器400的制造可以參見圖2所述的射線檢測儀100的制造方法看出，此處省略了射線檢測器500的制造方法的描述。
關(guān)于圖6中所示的射線檢測儀600，圖6A是去除了部分光反射材料的透視圖，圖6B是沿圖6A中的線6B-6B的射線檢測儀的截面圖。為揭示內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖6A的雙點(diǎn)劃線部分剝?nèi)チ斯夥瓷洳牧?。在圖6中所示的射線檢測儀600中，半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120上，縱向和橫向都設(shè)置了多個(gè)近似正方形(平面中)的閃爍器430，并且除面向半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120外的表面，閃爍器430由光反射材料640覆蓋，光反射材料由含有金紅石型氧化鈦粉末的聚酯樹脂組成。在該圖中，所示的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120作為單個(gè)物體；然而實(shí)際上半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120由多個(gè)面向各自閃爍器的多個(gè)元件組成。射線屏蔽板550設(shè)置在相鄰的閃爍器430之間，和閃爍器430的兩端的端面上；光反射材料640充滿每個(gè)射線屏蔽板550和相鄰閃爍器430之間。
在圖6中所示的具有射線屏蔽板550的多陣列型射線檢測儀600的制造參照?qǐng)D7在下面描述。閃爍器薄片，也就是閃爍器塊610用粘接蠟(在圖中未示出)連接到機(jī)械加工架605上(參見圖7A)。用周緣切片機(jī)，以格柵形式在閃爍器薄片上，從閃爍器薄片的頂面(一個(gè)面)向底面(與上述一面相對(duì)的另一面)切出多個(gè)平行的主槽，以形成由多個(gè)槽612縱橫都隔離的多個(gè)閃爍器430，其中槽設(shè)置成彼此在縱橫方向上都平行(參見圖7B)。格柵形式的槽深度為閃爍器薄片厚度的大約90％時(shí)量級(jí)，閃爍器薄片的部分615具有大約10％厚度用于將多個(gè)閃爍器430連接，閃爍器可以完全切斷，但在本實(shí)施例中，保留結(jié)構(gòu)上的彼此連接。將閃爍器薄片610的端部開槽以為放入射線屏蔽板550提供空間。而且，在以格柵式機(jī)械加工的閃爍器薄片上，將用于插入射線屏蔽板550的次級(jí)槽614在以一個(gè)方向(縱向或橫向地)設(shè)置的主槽612的底部進(jìn)行機(jī)械加工。使次級(jí)槽614的槽寬等于或稍大于將要插入的射線屏蔽板的厚度，從而可固定在次級(jí)槽614中，而不會(huì)掉落(參見圖7C)。射線屏蔽板550插入到次級(jí)槽614中(參見圖7D)。如果可能容易地從次級(jí)槽614中取出射線屏蔽板550，射線屏蔽板可以用速干膠固定到次級(jí)槽614中。關(guān)于這一點(diǎn)，優(yōu)選的以如下方式應(yīng)用速干膠速干膠不溢出主槽612的底面。除閃爍器薄片的底面(與機(jī)械加工架605連接的表面)，使用揉和了金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂來涂覆閃爍器薄片的外周面，并將這種聚酯樹脂充滿到所形成的槽中，來涂覆射線屏蔽板；然后，在空氣中于80℃將閃爍器薄片加熱3小時(shí)，以固化樹脂，并形成光反射材料640(參見附圖7E)。在閃爍器薄片610周圍設(shè)置保護(hù)層，因而揉和金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂不會(huì)流出；保護(hù)層在圖中未示出。將揉和金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂涂覆在閃爍器薄片的外周面上，并充滿其槽。然后，為使液態(tài)聚酯樹脂固化，將薄片放在由聚氯乙烯制成的坩堝中，將坩堝繞其軸以大約1000rpm旋轉(zhuǎn)，并以大約2000rpm公轉(zhuǎn)，而坩堝的內(nèi)部達(dá)到3×10-3MPa或更小的真空度，這樣使聚酯樹脂消泡。閃爍器薄片和光反射材料的結(jié)合體從機(jī)械加工架605上分離(參見圖7F)。將閃爍器薄片與架的連接部分從其底面向上至7G-7G水平面上進(jìn)行磨削和拋光，以除去閃爍器薄片的非斷開部分615，并將閃爍器分成單獨(dú)的通道；在多個(gè)閃爍器、多射線屏蔽片和圍繞其的光反射材料上，對(duì)同一水平面進(jìn)行機(jī)械加工(參見圖7G)。用聚酯樹脂將半導(dǎo)體光電檢測元件陣列120結(jié)合到同一水平面上，該面形成在多個(gè)閃爍器、多射線屏蔽板和光反射材料上，用上面所述的同一水平面的方式，使半導(dǎo)體光電檢測元件分別面向各自閃爍器。這樣制造射線檢測儀600(參見圖7H)。
如上所述，由于在本發(fā)明的射線檢測器中，使用揉和了金紅石型氧化鈦粉末的混合聚酯樹脂而制備成的光反射材料，甚至由于強(qiáng)輻射而造成的光反射材料的反射率衰減也很小；而且，由于閃爍器和半導(dǎo)體光電檢測元件彼此通過聚酯樹脂連接，由于強(qiáng)輻射而造成的樹脂的透光率衰減也很??；這樣，可以使射線檢測儀的輸出減少變小，因而可以實(shí)現(xiàn)延長射線檢測器的操作壽命。從而，意味著延長射線CT裝置的操作壽命。
權(quán)利要求
1.一種射線檢測儀，包括具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列；多個(gè)閃爍器設(shè)置并固定到位于半導(dǎo)體光電檢測元件陣列上的各自的半導(dǎo)體光電檢測元件上；和光反射材料，該材料由聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末的混合物組成，除閃爍器面向半導(dǎo)體光電檢測元件陣列的表面外，用該材料覆蓋閃爍器的外周面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線檢測儀，其中光反射材料是含有0.25-3重量份的金紅石型氧化鈦粉末和1重量份聚酯樹脂的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線檢測儀，其中金紅石型氧化鈦粉末的平均顆粒尺寸范圍為0.15μm-1μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射線檢測儀，其中金紅石型氧化鈦粉末的平均顆粒尺寸范圍為0.15μm-1μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射線檢測儀，其中金紅石型氧化鈦粉末是一種混合物，其中氧化鈦粉末的含量為85-99wt％，和總含量為1-15wt％的Al2O3和SiO2粉末中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射線檢測儀，其中金紅石型氧化鈦粉末是一種混合物，其中氧化鈦粉末的含量為85-99wt％，和總含量為1-15wt％的Al2O3和SiO2粉末中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的射線檢測儀，其中閃爍器通過聚酯樹脂連接到半導(dǎo)體光電檢測元件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射線檢測儀，其中閃爍器通過聚酯樹脂連接到半導(dǎo)體光電檢測元件上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射線檢測儀，其中500000倫琴輻射前后，光反射材料對(duì)于420-700nm波長區(qū)的光的反射率差在1個(gè)點(diǎn)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射線檢測儀，其中500000倫琴輻射前后，光反射材料對(duì)于420-700nm波長區(qū)的光的反射率差在1個(gè)點(diǎn)內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射線檢測儀，其中500000倫琴輻射前后，光反射材料對(duì)于420-700nm波長區(qū)的光的反射率差在1個(gè)點(diǎn)內(nèi)。
12.一種帶有射線檢測儀的射線CT裝置，該射線檢測儀包括具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列；多個(gè)閃爍器設(shè)置并通過聚酯樹脂結(jié)合到半導(dǎo)體光電檢測元件陣列的各自的半導(dǎo)體光電檢測元件上；和光反射材料，除閃爍器面向半導(dǎo)體光電檢測元件陣列的表面外，該材料覆蓋閃爍器的外周面，該材料由1重量份聚酯樹脂和0.25-3份氧化鈦粉末的混合物組成，氧化鈦粉末具有0.15-1μm平均顆粒尺寸范圍，并含有含量為85-99wt％的金紅石型氧化鈦粉末和總含量為1-15wt％的Al2O3和SiO2粉末中的至少一種。
13.制造射線檢測儀的方法，包括以下步驟提供具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列，和閃爍器塊；在閃爍器塊上，從閃爍器塊的一面向閃爍塊的相對(duì)面機(jī)械加工多個(gè)平行的槽，在所述相對(duì)面上剩下沒有機(jī)械加工的閃爍器塊厚度一部分，以形成多個(gè)閃爍器，多個(gè)閃爍器由所述多個(gè)槽分割，但通過閃爍塊厚度的非斷開部分彼此連接；除所述相對(duì)面，用揉有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂涂覆閃爍器塊的外周面，用液態(tài)聚酯樹脂充滿已形成的多個(gè)槽，并且固化聚酯樹脂，以便于在閃爍器的外周面上和閃爍器之間形成光反射材料；從閃爍器塊的相對(duì)面磨削和/或拋光閃爍器塊，以除去閃爍器塊的未斷開部分，以便在多個(gè)閃爍器和圍繞其的光反射材料的同一水平上，在與所述一面相對(duì)的表面上形成表面；和通過聚酯樹脂將具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列結(jié)合到在多個(gè)閃爍器和圍繞其的光反射材料上在同一水平形成的表面上，使得每個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件面向每一位于在同一水平上形成的表面中的閃爍器拋光端面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的射線檢測儀的制造方法，進(jìn)一步包括該步驟在機(jī)械加工多個(gè)閃爍器塊上的槽之后，將射線屏蔽板插入到槽中。
15.一種制造射線檢測儀的方法，包括以下步驟提供具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列，和多個(gè)閃爍器，每一個(gè)閃爍器的厚度大致與在半導(dǎo)體光電檢測元件陣列中的每一半導(dǎo)體檢測元件的寬度相同；用揉和有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂，在與厚度方向平行的方向上涂覆每一個(gè)多個(gè)閃爍器的一個(gè)表面，層疊該多個(gè)閃爍器，并固化聚酯樹脂；機(jī)械加工層疊閃爍器的一個(gè)側(cè)面，因而多個(gè)閃爍器和插入到其間的混合物層，具有在同一水平上的表面，其中混合物層由聚酯樹脂和金紅石型氧化鈦粉末組成；除機(jī)械加工表面，用揉和有金紅石型氧化鈦的液態(tài)聚酯樹脂覆蓋層疊閃爍器的外周面，并且固化樹脂以形成光反射材料；和通過聚酯樹脂將具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列結(jié)合到在同一水平的機(jī)械加工的表面上，使得每一半導(dǎo)體光電檢測元件面向閃爍器的每一機(jī)械加工端面。
16.一種制造射線檢測儀的方法，包括以下步驟提供具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列，多個(gè)閃爍器，和多個(gè)射線屏蔽板，其中每一閃爍器的厚度大致與半導(dǎo)體光電檢測元件陣列中的每一半導(dǎo)體檢測元件的寬度相同；沿每一個(gè)多個(gè)閃爍器的厚度方向，用揉和有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂涂覆每一個(gè)多個(gè)閃爍器中的兩個(gè)表面，交替層疊閃爍器和射線屏蔽板，并且固化聚酯樹脂；機(jī)械加工層疊閃爍器的一個(gè)側(cè)面，使多個(gè)閃爍器、插入到其間的射線屏蔽板、和混合物層具有在同一水平上的表面，其中所述混合物層由聚酯樹脂和金紅型氧化鈦粉末組成；除機(jī)械加工表面，用揉和有金紅石型氧化鈦粉末的液態(tài)聚酯樹脂涂覆層疊閃爍器的外周面，并且固化樹脂以形成光反射材料；和通過聚酯樹脂將具有多個(gè)半導(dǎo)體光電檢測元件的半導(dǎo)體光電檢測元件陣列結(jié)合到在同一水平的經(jīng)機(jī)械加工的表面上，因而每一半導(dǎo)體光電檢測元件面向閃爍器的每一機(jī)械加工端面。
全文摘要
由于輻射，使射線檢測儀中的樹脂經(jīng)歷了性質(zhì)變化。這種性質(zhì)變化包括樹脂的光反射率和透光率衰減。樹脂性質(zhì)變化所導(dǎo)致的一種后果是檢測器的輸出電流降低，并影響了檢測儀的操作壽命。提供了一種射線檢測儀和CT裝置，它們甚至在大量輻射下，檢測儀的輸出電流衰減很小，并且工作壽命長。使用金紅石型氧化鈦粉末和聚酯樹脂的固化混合物用于覆蓋閃爍器的光反射材料。并且，使用聚酯樹脂來將閃爍器和半導(dǎo)體光電檢測元件結(jié)合到一起。
文檔編號(hào)G01T1/00GK1447131SQ0310820
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者角田健一, 松井進(jìn) 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社