專利名稱：雙能x射線陣列探測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輻射成像系統(tǒng)探測器，尤其涉及應用于X射線輻射成像系統(tǒng)中的雙能 X射線陣列探測器，本發(fā)明屬于輻射檢測技術領域。
背景技術：
X射線穿透被檢物體之后，其能譜會發(fā)生變化，這些變化和被檢物體的材料組成有 關。傳統(tǒng)的雙能X射線陣列探測器是由高、低能兩個探測器組成，其中每個探測器又包括一 個閃爍體陣列和一個光電二極管陣列。低能陣列探測器布置在靠近被檢物體的一側，主要 吸收X射線能譜中的低能部分，高能陣列探測器布置在低能陣列探測器后邊，主要吸收X射 線能譜中的高能部分。一般在低能陣列探測器和高能陣列探測器之間還配置一個濾波片來 進一步吸收X射線能譜中的低能部分。圖1是傳統(tǒng)技術的雙能X射線探測器的示意圖。X射線100首先進入低能閃爍體 111并在其中沉積能量釋放出可見光，光電探測器件112將可見光信號轉換成電信號。沒有 和低能閃爍體作用的X射線穿過濾波片130進一步減少X射線能譜中的低能部分，之后X 射線在高能閃爍體121內部被全吸收，所釋放出的可見光在光電探測器件122中被轉換成 電信號。這里低能閃爍體111和光電探測器件112組成低能探測器，高能閃爍體121和光 電探測器件122組成高能探測器。這種傳統(tǒng)的雙能X射線陣列探測器是由幾個部件裝配而成的，每個部件都需要獨 立的支撐機構進行安裝和結構定位，高、低能探測器對應的閃爍體陣列之間不容易準確對 位而且相距較遠，因此這種結構不利于做到雙能X射線陣列探測器中的高、低能通道在同 一射線位置采樣，進而會影響掃描系統(tǒng)的材料識別能力。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種便于制造和使用的雙能X射線陣列探測器，利用這種 雙能X射線陣列探測器能夠測量穿透物體的X射線能譜中低能部分和高能部分的相對差 別，進而提供材料識別的依據(jù)。同時本發(fā)明的雙能陣列探測器能夠改善上述已有技術的問題。根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供了一種雙能X射線陣列探測器，其在沿X射線的入射方 向上依序包括第一閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第一濾波片、PCB板、第二濾波片、第 二光電二極管陣列和第二閃爍體陣列，所述第一閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第一濾 波片、第二濾波片、第二光電二極管陣列和第二閃爍體陣列均集成在所述PCB板上。優(yōu)選地，所述雙能X射線陣列探測器在所述第一閃爍體陣列之前還包括準直器陣 列。優(yōu)選地，在所述PCB板上還集成有數(shù)據(jù)采集電路。優(yōu)選地，實現(xiàn)所述集成的方式為粘接或焊接。優(yōu)選地，所述各陣列中所包含的元器件數(shù)量均相同。
優(yōu)選地，所述各陣列間的相應元器件互相對準。優(yōu)選地，所述第一閃爍體陣列和第二閃爍體陣列由同一種閃爍體材料組成。優(yōu)選地，所述第一閃爍體陣列和第二閃爍體陣列由不同閃爍體材料組成。優(yōu)選地，所述閃爍體材料選自下述材料CsI (Tl)、CdffO4, GOS、ZnSe, YAG。優(yōu)選地，所述第一濾波片的材料為銅、銀或金，或者是含銅、銀或金的合金材料。優(yōu)選地，所述第二濾波片的材料為銅、銀或金，或者是含銅、銀或金的合金材料。優(yōu)選地，在所述第一閃爍體陣列中沉積能量的X射線光子的能量低于在所述第二 閃爍體陣列中沉積能量的χ射線光子的能量。本發(fā)明提出的雙能X射線陣列探測器將低能陣列探測器、濾波片和高能陣列探測 器集成在一個部件上，方便制造和使用。同時由于低能探測器陣列和高能探測器陣列對位 準確，所以有利于提高射線掃描系統(tǒng)對材料的識別能力。


為了更加全面地理解本發(fā)明的特性和目的，以下參照附圖對本發(fā)明進行詳細描 述。圖1是傳統(tǒng)技術的雙能X射線探測器示意圖。圖2是本發(fā)明的雙能X射線陣列探測器的實施例一的示意圖。圖3是本發(fā)明的雙能X射線陣列探測器的實施例二的示意圖。圖4是本發(fā)明的雙能X射線陣列探測器的實施例三的示意圖。
具體實施例方式圖2是本發(fā)明的雙能X射線陣列探測器的實施例一的示意圖。如圖中所示，201和 202分別是低能閃爍體陣列和高能閃爍體陣列，203和204分別是第一光電二極管陣列和第 二光電二極管陣列，205和206分別是第一濾波片和第二濾波片，207是PCB板。如圖所示， 上述低能閃爍體陣列201、高能閃爍體陣列202、第一光電二極管陣列203、第二光電二極管 陣列204、第一濾波片205和第二濾波片206通過粘接或焊接的方式集成在PCB板207上。當X射線200從低能閃爍體陣列201入射時，其先在低能閃爍體陣列內部沉積能 量激發(fā)出閃爍光，由第一光電二極管陣列203將此閃爍光信號轉換成低能探測器電信號。 之后X射線繼續(xù)穿過第一濾波片205、PCB板207、第二濾波片206和第二光電二極管陣列 204，最終進入高能閃爍體陣列202，并在閃爍體內部沉積能量釋放出閃爍光。由第二光電二 極管陣列204收集該閃爍光信號并將其轉換成高能探測器電信號。然后，上述高、低能探測 器電信號通過PCB板207上的電路和接插件輸出給后續(xù)的數(shù)據(jù)采集電路。圖3示出了本發(fā)明的實施例二，如圖3所示，上述雙能X射線陣列探測器還可以具 有準直器陣列308，該準直器陣列308位于低能閃爍體陣列301之前，其可以與低能閃爍體 陣列301粘接在一起，也可以放置在接近低能閃爍體陣列301的位置。圖3中的301和302 分別是低能閃爍體陣列和高能閃爍體陣列，303和304分別是第一光電二極管陣列和第二 光電二極管陣列，305和306分別是第一濾波片和第二濾波片，307是PCB板，308是由高原 子序數(shù)材料組成的準直器陣列。上述低能閃爍體陣列301、高能閃爍體陣列302、第一光電 二極管陣列303、第二光電二極管陣列304、第一濾波片305和第二濾波片306也通過粘接或焊接的方式集成在PCB板307上。在工作過程中，經(jīng)過被檢物體的X射線300首先入射 通過準直器陣列308，然后才進入低能閃爍體陣列301，以此來減少X射線300中的散射成 分。之后與實施例一類似，X射線在低能閃爍體陣列301內部沉積能量激發(fā)出閃爍光，由第 一光電二極管陣列303將此閃爍光信號轉換成低能探測器電信號。之后X射線繼續(xù)穿過第 一濾波片305、PCB板307、第二濾波片306和第二光電二極管陣列304，最終進入高能閃爍 體陣列302，并在閃爍體陣列內部沉積能量釋放出閃爍光。由第二光電二極管陣列304收集 該閃爍光信號并將其轉換成高能探測器電信號。然后，上述高、低能探測器電信號通過PCB 板307上的電路和接插件輸出給后續(xù)的數(shù)據(jù)采集電路。圖4示出了本發(fā)明的實施例三，其中401和402分別為低能探測器(其包括低能 閃爍體陣列、第一光電二極管陣列和第一濾波片)和高能探測器(其包括第二濾波片、第二 光電二極管陣列和高能閃爍體陣列)，407為PCB板，該PCB板上還包括數(shù)據(jù)采集電路409。 如圖4所示，經(jīng)過被檢物體的X射線400通過低能探測器401和高能探測器402分別轉換 成低能和高能輸出信號之后，這些電信號可以直接通過集成在PCB板407上的數(shù)據(jù)采集電 路409將信號進一步處理，或者直接轉換成數(shù)字信號輸出。上述高、低能閃爍體陣列可以由同一種閃爍體材料構成，也可以由不同的閃爍體 材料構成，此外，上述高能閃爍體陣列或低能閃爍體陣列內部的各閃爍體所采用的閃爍體 材料可以相同，也可以不同，所述閃爍體材料可以是CsI (Tl)，CdffO4, GOS, ZnSe, YAG等。上述第一濾波片和第二濾波片材料分別為銅、銀、金或含銅、銀、金的合金材料。為了保證探測結果的精確性，上述低能閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第二光 電二極管陣列、高能閃爍體陣列以及準直器陣列中所包含的元器件數(shù)量最好相等。優(yōu)選地， 上述低能閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第二光電二極管陣列、高能閃爍體陣列以及準 直器陣列間的對應元器件以互相對準的方式設置。雖然已經(jīng)結合特定實施例詳細地描述了本發(fā)明，但是應該理解的是，前述實施例 僅僅是作為示例，而并不是為了限制本發(fā)明。本領域技術人員根據(jù)其已有的專業(yè)知識可以 容易地想象到這些實施例的其他的變形和修改，其可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下對本發(fā)明做出這些變形和修改，以獲得本發(fā)明的部分或所有優(yōu)點。
權利要求
一種雙能X射線陣列探測器，其特征在于，該雙能X射線陣列探測器在沿X射線的入射方向上依序包括第一閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第一濾波片、PCB板、第二濾波片、第二光電二極管陣列和第二閃爍體陣列，所述第一閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第一濾波片、第二濾波片、第二光電二極管陣列和第二閃爍體陣列均集成在所述PCB板上。
2.依照權利要求1的雙能X射線陣列探測器，其中，所述雙能X射線陣列探測器在所述 第一閃爍體陣列之前還包括準直器陣列。
3.依照權利要求1或2的雙能X射線陣列探測器，其中，在所述PCB板上還集成有數(shù)據(jù) 采集電路。
4.依照權利要求1或3的雙能X射線陣列探測器，其中，實現(xiàn)所述集成的方式為焊接或 粘接。
5.依照權利要求1或2的雙能X射線陣列探測器，其中，所述各陣列中所包含的元器件 數(shù)量均相同。
6.依照權利要求5的雙能X射線陣列探測器，其中，所述各陣列間的相應元器件互相對準。
7.依照權利要求1、2或6的雙能X射線陣列探測器，其中，所述第一閃爍體陣列和第二 閃爍體陣列由同一種閃爍體材料組成。
8.依照權利要求1、2或6的雙能X射線陣列探測器，其中，所述第一閃爍體陣列和第二 閃爍體陣列由不同閃爍體材料組成。
9.依照權利要求7的雙能X射線陣列探測器，其中，所述閃爍體材料選自下述材料 CsI (Tl)、CdWO4、GOS、ZnSe、YAG。
10.依照權利要求8的雙能X射線陣列探測器，其中，所述不同閃爍體材料分別選自下 述材料CsI (Tl)、CdffO4, GOS、ZnSe, YAG。
11.依照權利要求1、2或6的雙能X射線陣列探測器，其中，所述第一濾波片和/或第 二濾波片的材料為銅、銀或金，或者是含銅、銀或金的合金材料。
12.依照權利要求1、2或6的雙能X射線陣列探測器，其中，在所述第一閃爍體陣列中 沉積能量的X射線光子的能量低于在所述第二閃爍體陣列中沉積能量的X射線光子的能 量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙能X射線陣列探測器，其在X射線入射方向分別包含第一閃爍體陣列、第一光電二極管陣列、第一濾波片、PCB板、第二濾波片、第二光電二極管陣列和第二閃爍體陣列，上述各功能器件集成為一個部件。利用這種雙能X射線陣列探測器能夠測量穿透物體的X射線能譜中低能部分和高能部分的相對差別，進而提供材料識別的依據(jù)。
文檔編號G01T1/202GK101937094SQ20091008862
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者代主得, 張清軍, 李元景, 趙書清 申請人:同方威視技術股份有限公司