CN102551754A - 闪烁体、放射线检测装置和放射线成像装置 - Google Patents

闪烁体、放射线检测装置和放射线成像装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及闪烁体、放射线检测装置和放射线成像装置。闪烁体包括将放射线转换为光的闪烁体层，闪烁体层具有形成闪烁体层的轮廓的一部分的第一端部和形成该轮廓的另一部分的第二端部，其中，当从闪烁体层的中心观看时，第一端部和第二端部位于闪烁体层的相对侧，其中，从放射线转换为光的效率从第一端部向第二端部降低。

Description

闪烁体、放射线检测装置和放射线成像装置
技术领域
本发明涉及闪烁体(scintillator)、放射线检测装置和放射线成像装置。
背景技术
日本专利公开No.2005-214800涉及在夹着***的同时对其进行放射线照相(radiograph)的***放射线照相术(mammography)。该文献公开了一种放射线图像传感器，该放射线图像传感器包括具有二维布置的多个光电二极管的感光单元和置于感光单元上的闪烁体层。闪烁体层具有掺杂有铊(Tl)的碘化铯(CsI)的柱晶(columnarcrystal)结构。
***放射线照相术使用在组织之间展示出大的吸收差的低能X射线，以识别作为软组织的***中的病灶(focus)。组合钼X射线管与钼过滤器可产生与包含特征X射线的单色X射线类似的X射线。使用这样的X射线可获得具有高对比度的图像。
在***放射线照相术中，***被置于含有放射线图像传感器的放射线照相成像台上，并且在被压迫板(compression plate)下压的同时从上面用X射线照射。X射线被***吸收，但是不被***以外的任何部分吸收，并且入射到闪烁体。已入射到闪烁体上的X射线通过闪烁体被转换为光。置于闪烁体下的光电检测器然后对光进行光电转换。来自光电检测器的输出在***区域中水平(level)低并在***以外的区域中高。这导致光晕(halation)。光晕影响输出水平低的***区域的图像，从而导致白色模糊(white blur)和对比度的劣化。这可导致不能执行准确的诊断成像。
发明内容
本发明提供有效地改善***放射线照相术中的图像质量的技术。
本发明的第一方面提供一种包括将放射线转换为光的闪烁体层的闪烁体，闪烁体层具有形成闪烁体层的轮廓的一部分的第一端部和形成该轮廓的另一部分的第二端部，其中，当从闪烁体层的中心观看时，第一端部和第二端部位于闪烁体层的相对侧，其中，从放射线转换为光的效率从第一端部向第二端部降低。
本发明的第二方面提供一种放射线检测装置，包括：如本发明的第一方面限定的闪烁体；以及传感器面板，包含检测当放射线入射到闪烁体时由闪烁体的闪烁体层产生的光的光电转换器阵列。
本发明的第三方面提供一种放射线成像装置，包括：如本发明的第二方面限定的放射线检测装置；以及放射线源。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的优选实施例的放射线成像装置的基本布置的示图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的放射线检测装置的布置的示图；
图3是示出根据本发明的第一实施例的放射线检测装置的布置的示图；
图4是示意性地示出用于形成根据本发明的第一实施例的放射线检测装置中的闪烁体层的优选沉积装置的布置的示图；
图5是示意性地示出用于形成根据本发明的第一实施例的放射线检测装置中的闪烁体层的优选沉积装置的布置的示图；
图6是示出根据本发明的第二实施例的放射线检测装置的布置的示图；
图7是示出根据本发明的第二实施例的放射线检测装置的布置的示图；
图8是示意性地示出用于形成根据本发明的第二实施例的放射线检测装置中的闪烁体层的优选沉积装置的布置的示图；
图9A至图9C是示出根据本发明的第三实施例的放射线检测装置的布置的示图；以及
图10是示意性地示出闪烁体层的布置的示图。
具体实施方式
将参照图1描述根据本发明的优选实施例的放射线成像装置MG的基本布置和通过使用放射线成像装置MG将***20成像的方法。放射线成像装置MG包括放射线照相成像台(体)25、压迫板26和放射线源10。对象27的***20被置于放射线照相成像台25上，并且被压迫板26下压。放射线源10然后通过压迫板26用放射线(X射线)照射***20。透过***20的放射线入射到放射线照相成像台25。放射线照相成像台25含有放射线检测装置100。放射线检测装置100包含将放射线转换为光的闪烁体层23和检测由闪烁体层23转换的光的光电转换器阵列22。
例如可在诸如玻璃基板的基板21上形成光电转换器阵列22。如图10示意性地示出的那样，可以在光电转换器阵列22上在绝缘层29上形成闪烁体层23。保护层24可覆盖闪烁体层23。闪烁体层23可具有由许多柱晶90的聚集体(aggregate)制成的柱晶结构。可通过同时蒸发作为主剂(major agent)的碘化铯(CsI)和包含活化剂(activating agent)的碘化铊(TlI)形成闪烁体层23。闪烁体层23包含形成闪烁体层23的轮廓的一部分的第一端部E1和形成闪烁体层23的轮廓的另一部分的第二端部E2。注意，闪烁体层23的轮廓意味着闪烁体层23的表面中的最大表面(与基板21的主表面MS平行的表面)的轮廓。当从闪烁体层23的中心观看时，第一端部E1和第二端部E2位于相对侧。第一端部E1是对象27侧的端部。
从放射线转换为光的效率从第一端部E1向第二端部E2降低。从放射线转换为光的效率高意味着：当具有预定能量的放射线入射到闪烁体层23时，闪烁体层23产生具有大的能量的光。从放射线转换为光的效率低意味着：当具有预定能量的放射线入射到闪烁体层23时，闪烁体层23产生具有小的能量的光。被配置为从第一端部E1向第二端部E2降低从放射线转换为光的效率的布置可抑制由于在不透过***的情况下入射到放射线检测装置100的放射线所导致的光晕的产生。这使得可以获得具有高的对比度的图像。被配置为从第一端部E1向第二端部E2降低从放射线转换为光的效率的布置例如可以是效率具有逐渐的变化的布置。作为替代方案，被配置为从第一端部E1向第二端部E2降低从放射线转换为光的效率的布置可以是这样的布置：当第一端部E1和第二端部E2之间的区域被分成例如约5至10个的多个区域时，各区域的平均效率不同。
将参照图2和图3描述根据本发明的第一实施例的放射线检测装置100的布置。添加至图2所示的放射线检测装置100的闪烁体层23的灰度(gradation)中的深色指示大的厚度，而浅色指示小的厚度。图3是沿图2所示的放射线检测装置100的线B-B′获取的截面图。可通过例如同时蒸发作为主剂的碘化铯(CsI)和包含活化剂的碘化铊(TlI)形成闪烁体层23。在第一实施例中，闪烁体层23的厚度从第一端部E1向第二端部E2(沿由箭头A1指示的方向)减小，以实现从放射线转换为光的效率从第一端部E1向第二端部E2减小的布置。如图2和图3示意性地示出的那样，闪烁体层23的厚度可从第一端部E1向第二端部E2连续减小。作为替代方案，虽然图2和图3没有示出，但是，闪烁体层23的厚度可从第一端部E1向第二端部E2逐步减小。作为逐步改变闪烁体层23的厚度的方法，例如，存在使得遮蔽板在闪烁体层23的形成处理的时段的一部分期间遮蔽要形成闪烁体层23的区域的方法。
闪烁体层23可进一步包含形成闪烁体层23的轮廓的一部分的第三端部E3，该部分连接闪烁体层23的轮廓的第一端部E1与第二端部E2。从放射线转换为光的效率优选从第一端部E1向第三端部E3(沿由箭头A2指示的方向)降低。
图4示意性地示出用于形成根据本发明的第一实施例的放射线检测装置100的闪烁体层23的优选沉积装置31的布置。沉积装置31可包含支撑作为主剂的碘化铯(CsI)的舟皿(boat)32、支撑包含活化剂的碘化铊(TlI)的舟皿33、以及保持其上形成有光电转换器阵列22的一个或多个基板21的保持部分34。图5示意性地示出由保持部分34保持的基板21。保持部分34在保持基板21的同时绕旋转轴AX旋转。保持部分34保持各基板21，使得要形成第一端部E1的位置变得接近旋转轴AX，并且，要形成第二端部E2的位置变得远离旋转轴AX。随着保持部分34旋转，基板21旋转。舟皿32和33可被置于旋转轴AX附近。在旋转基板21的同时加热舟皿32和33将蒸发碘化铯(CsI)和碘化铊(TlI)并使蒸发的粒子飞散(scatter)。然后在各基板21上沉积它们以形成闪烁体层23。这形成其厚度从第一端部E1向第二端部E2连续地减小的闪烁体层23。另外，闪烁体层23的厚度可从第一端部E1向第三端部E3连续地减小。
通过沉积装置31形成的闪烁体层23的柱晶结构的各柱晶的直径d可从第一端部E1向第二端部E2减小。可以说，每单位面积的柱晶的密度从第一端部E1向第二端部E2降低。可通过从第一端部E1向第二端部E2降低沉积时的温度实现该布置。该布置有助于从放射线转换为光的效率从第一端部E1向第二端部E2降低的特性。
由通过沉积装置31形成的闪烁体层23的柱晶结构的各柱晶的轴方向sax与基板21的主表面MS的法线n所限定的角度α(参见图10)可从第二端部E2向第一端部E1增大。这是由于，由各柱晶的生长方向(即，各柱晶的轴方向sax)与基板21的主表面MS的法线n所限定的角度从第二端部E2向第一端部E1增大。当放射线从放射线源的阴极出射并在空间上展开(spread)时，该布置是有效的。由于从放射线源10出射的放射线的方向变得与闪烁体层23的各柱晶的轴方向几乎平行，并且，已入射到给定部分的放射线将入射到其它柱晶的可能性变低，因此，该角度有助于良好的分辨率特性。
将参照图6和图7描述根据本发明的第二实施例的放射线检测装置100的布置。图7是沿图6所示的放射线检测装置100的线B-B′获取的截面图。在该情况下，添加至图7所示的放射线检测装置100中的闪烁体层23的灰度中的深色指示活化剂(铊)与掺杂有活化剂(铊)的碘化铯的比率高，而浅色指示该比率低。可以说，添加至闪烁体层23的灰度指示闪烁体层中的活化剂的浓度之间的大小关系。第二实施例被配置为从第一端部E1向第二端部E2(沿由箭头A1指示的方向)增大活化剂(铊)与掺杂有活化剂的碘化铯的比率。活化剂的比率的范围是随着该比率增大而从放射线转换为光的效率降低的范围。例如，在从1.5mol％或更大至3.0mol％或更小的活化剂的浓度的范围中，活化剂的浓度越高，则从放射线转换为光的效率越低。这实现从放射线转换为光的效率从第一端部E1向第二端部E2降低的布置。如图7示意性地示出的那样，活化剂(铊)与掺杂有活化剂的碘化铯的比率可从第一端部E1向第二端部E2连续地增大。虽然没有示出，但是活化剂(铊)与掺杂有活化剂的碘化铯的比率可从第一端部E1向第二端部E2逐步增大。作为逐步改变活化剂与主剂的比率的方法，例如，存在使得遮蔽板在闪烁体层23的形成处理的时段的一部分期间遮蔽要形成闪烁体层23的区域的方法。
在该情况下，在其上形成有光电转换器阵列22的基板21上沉积碘化铯(CsI)和包含活化剂的碘化铊(TlI)之后，得到的结构可被退火。在该退火中，形成温度从第一端部E1向第二端部E2降低的温度分布对于形成从放射线转换为光的效率从第一端部E1向第二端部E2降低的布置是有利的。
从放射线转换为光的效率优选从第一端部E1向第三端部E3(沿由箭头A2指示的方向)降低。通过从第一端部E1向第三端部E3(沿由箭头A2指示的方向)增大活化剂与主剂的比率实现该布置。
图8示意性地示出用于形成根据第二实施例的放射线检测装置100的闪烁体层23的优选沉积装置35的布置。沉积装置35可包含支撑掺杂有活化剂(铊)的碘化铯(CsI)的多个舟皿32、支撑包含活化剂的碘化铊(TlI)的舟皿33、保持其上形成有光电转换器阵列22的一个或多个基板21的保持部分34。图5示意性地示出由保持部分34保持的基板21。在该情况下，可以布置该多个舟皿32，使得以均匀的厚度在基板21上沉积通过舟皿加热和蒸发的作为主剂的碘化铯(CsI)。舟皿33可被放置为形成使得对于闪烁体层的活化剂的比率从第一端部E1向第二端部E2增大的闪烁体层23。舟皿33可被放置为远离旋转轴AX，并优选位于旋转的基板21之外。
该实施例已例示了对于闪烁体层的活化剂的比率从第一端部E1向第二端部E2增大的闪烁体层23。但是，可以形成该比率从第一端部E1向第二端部E2降低的闪烁体层23。在该情况下，活化剂的浓度优选落入小于1.5mol％的范围之内。在该范围中，活化剂的浓度越低，则从放射线转换为光的效率越低。
在第一和第二实施例中，在基板21上形成的光电转换器阵列22上在绝缘层上生长闪烁体层23。但是，本发明不限于此，而是可以在单独地制造包含闪烁体层23的闪烁体与包含光电转换器阵列22的传感器面板(panel)之后将它们接合。也可通过单独地制造图9A示例性地示出的闪烁体(或者，也称为闪烁体面板)50和图9B示例性地示出的传感器面板60并然后将闪烁体50与传感器面板接合，来制造放射线检测装置100。图9C示例性地示出通过将闪烁体50与传感器面板60接合而制造的放射线检测装置100。
闪烁体50可包含例如闪烁体层23、支撑闪烁体层23的基板41、以及至少覆盖闪烁体层23的保护层43。闪烁体50还可包含反射光的反射层42。闪烁体层23的布置可遵从本发明的布置，例如，第一实施例或第二实施例的布置。反射层42被置于例如基板41与闪烁体层23之间，以防止光入射到闪烁体层23。传感器面板60可包含例如基板21、在基板21上形成的光电转换器阵列22、以及覆盖光电转换器阵列22的绝缘层29。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种包括将放射线转换为光的闪烁体层的闪烁体，所述闪烁体层具有形成所述闪烁体层的轮廓的一部分的第一端部和形成所述轮廓的另一部分的第二端部，其中，当从所述闪烁体层的中心观看时，第一端部和第二端部位于所述闪烁体层的相对侧，
其中，从放射线转换为光的效率从第一端部向第二端部降低。
2.根据权利要求1的闪烁体，其中，所述闪烁体层的厚度从第一端部向第二端部减小。
3.根据权利要求1的闪烁体，其中，所述闪烁体层包含主剂和活化剂，并且，所述活化剂与所述主剂的比率从第一端部向第二端部增大。
4.根据权利要求1的闪烁体，其中，所述闪烁体层形成在基板的主表面上并包含柱晶结构，并且，由所述柱晶结构的柱晶的轴方向和所述基板的所述主表面的法线所限定的角度从第二端部向第一端部增大。
5.根据权利要求1的闪烁体，其中，所述闪烁体层包含柱晶结构，并且，所述柱晶结构的柱晶的直径从第一端部向第二端部减小。
6.根据权利要求1的闪烁体，其中，所述闪烁体层还包含形成所述闪烁体层的所述轮廓的连接第一端部和第二端部的部分的第三端部，以及
从放射线转换为光的效率从第一端部向第三端部降低。
7.一种放射线检测装置，包括：
在权利要求1至6中的任一项中限定的闪烁体；以及
传感器面板，包含检测当放射线入射到所述闪烁体时由所述闪烁体的所述闪烁体层产生的光的光电转换器阵列。
8.一种放射线成像装置，包括：
在权利要求7中限定的放射线检测装置；以及
放射线源。
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