[发明专利]具有单片闪烁体的多层探测器

说明书

计算机断层摄影(CT)探测器阵列(120)包括单片闪烁体(124)。单片闪烁体包括至少第一闪烁体区域(202)、第二闪烁体区域(206)以及位于它们之间的光学反射屏障(210)。该探测器阵列被配置为探测横穿检查区域并撞击单片闪烁体的X射线辐射并生成表示由第一闪烁体区域吸收的X射线辐射能量的第一投影数据和表示横穿第一闪烁体区域并由第二闪烁体区域吸收的X射线辐射能量的第二投影数据。

技术领域

下文主要涉及一种成像探测器，更具体地涉及一种具有单片闪烁体的多层探测器，并且以应用于多能量(光谱)计算机断层摄影(CT)的具体应用对其进行描述。

背景技术

光谱CT成像系统包括单个宽带源、多个源和/或kVp开关以发出X射线辐射。所发出的X射线辐射横穿检查区域，其中，对象或受检者位于该检查区域内。一种配置包括从该源越过该检查区域定位的多层探测器阵列，这多层探测器阵列探测横穿该检查区域并撞击在其上的X射线辐射。这多层探测器阵列包括多个探测器模块，每个探测器模块均具有在横向于入射辐射的方向上在一维或二维空间中延伸的多个探测器元件。探测器元件的X射线辐射接收表面在本文中也被称为像素。

利用双层配置，每个探测器元件均包括两层长方体形闪烁体(或闪烁体体素)和/或正方直角棱锥形闪烁体(或闪烁体体素)的截头锥体。这些层彼此堆叠并且该堆叠体在入射辐射的方向上延伸。第一层中的第一闪烁体接收并吸收第一预定能量范围的X射线辐射，并产生表示其的第一光辐射。大于第一预定能量范围的X射线辐射横穿该第一闪烁体并且被第二层中的第二闪烁体探测到，该第二层中的第二闪烁体接收并吸收该X射线辐射并产生表示其的第二光辐射。该光辐射由相应的光电传感器(例如光电二极管)探测到，这些光电传感器产生表示X射线辐射能量的电信号。

光电传感器可以竖向或水平配置加以设置。在竖向配置中，光电传感器被布置在闪烁体之间并占据探测器表面的接收X射线辐射的一部分。换句话说，被布置成阵列的光电传感器大致平行于入射辐射。在水平配置中，光电传感器被相对于X射线辐射放置在闪烁体的前面或后面。换句话说，被布置成阵列的光电传感器大致垂直于入射辐射。当被放置在X射线辐射和闪烁体的前面或其间时，有利的是，光电传感器对X射线辐射是透明的，使得X射线辐射穿过光电传感器且然后被闪烁体吸收。

每个探测器元件的每一层中的每个闪烁体通常在长方体的六个侧面中的五个侧面上涂覆有光学反射材料(例如，二氧化钛(TiO₂)、白色涂料等)，其中，第六侧面与对应的光电传感器相邻。在各层之间存在机械产生的物理分离部(例如，间隙)，并且将光学反射材料设置在该物理分离部中。该光学反射材料可减轻光在每一层和/或每一体素的闪烁体之间的串扰，提高探测效率，和/或将光引导至相应的光电传感器，在该光电传感器中，将光转换为电信号。

每个探测器元件的每一层的每个闪烁体已经被机械地制造(例如，利用锯、金属丝等)并且涂覆有光学反射材料，然后将闪烁体对准并堆叠。对准和堆叠过程可能是复杂的，且可能难以精确地对准和堆叠闪烁体。通常，第一层中的第一闪烁体的表面应与同一探测器元件的第二层中的第二闪烁体的对应表面对准并与之匹配，并且闪烁体应与每一层的对应光电传感器对准。不幸的是，不精确的对准和/或堆叠会导致探测效率低下和图像质量下降。

发明内容

本文中所述的多个方面解决了上述问题和其它问题。

下文描述了具有光学屏障的单片闪烁体的多层探测器的多个实施例。每个探测器元件包括单片闪烁体或单个闪烁体材料块，其中，光学反射屏障设置在单片闪烁体内及闪烁体区域之间。闪烁体区域被沿入射辐射的方向顺序设置。每个光学反射屏障均由激光诱生。在一些实施例中，单个物理闪烁体材料块(bulk)和由激光诱生的光学反射屏障延伸到单片闪烁体的1×N阵列，其中，N是整数。在一些实施例中，单个物理闪烁体材料块和光学反射屏障延伸到单片闪烁体的M×N阵列，其中，M和N是整数。在一些实施例中，每个光学反射屏障均包括由激光诱生的两个紧密间隔开的屏障。