[发明专利]一种实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构及成像设备

权利要求书

1.一种实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，由N层闪烁体叠加而成，N≥2，其中不同层闪烁体对X射线的吸收能力不同，每一层闪烁体对应于一个主吸收能量段；所述叠层闪烁体结构适配的X射线源的能谱等分为N个能量段，所述N层闪烁体中从X射线入射侧朝向出射侧顺序计数的第n层闪烁体的主吸收能量段为所述能谱中能量从低到高顺序计数的第n个能量段，每一层闪烁体对其主吸收能量段的吸收能量占该层闪烁体对X射线总吸收能量的50％以上；所述N层闪烁体中，沿X射线入射侧朝向出射侧的各层闪烁体发出的闪烁光中心波长逐层单调递减，且任意两层闪烁体发出的闪烁光光谱相互重叠面积应满足在同一成像设备中成像时的区分度要求。

2.如权利要求1所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，所述N层闪烁体的材料不同，各层闪烁体通过优化材料层的厚度来调整对不同能量段的吸收率。

3.如权利要求2所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，对各层闪烁体的材料层厚度进行优化时，沿X射线入射侧朝向出射侧的顺序依次对第1层到第N层闪烁体进行厚度计算；其中，计算任意第n层闪烁体的厚度时，利用朗伯比尔定律和第n层闪烁体材料对不同能量X射线的吸收系数曲线，计算出使得第n层闪烁体对第n个能量段X射线的吸收能量占该层闪烁体对X射线总吸收能量的50％以上。

4.如权利要求2所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，所述N优选为2～5。

5.如权利要求1所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，所述任意两层闪烁体发出的闪烁光光谱相互重叠面积在各自闪烁光光谱面积中的占比应小于20％。

6.如权利要求1～5任一所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，所述N＝2，从X射线入射侧朝向出射侧顺序计数，第1层闪烁体的材料为C₄H₁₂NMnCl₃，对应的主吸收能量段为0～30keV，对应发出的闪烁光为红光，第2层闪烁体材料为Cs₃Cu₂I₅，对应的主吸收能量段为30～60keV，对应发出的闪烁光为蓝光。

7.如权利要求1～5任一所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，所述N＝3，从X射线入射侧朝向出射侧顺序计数，第1层闪烁体的材料为C₄H₁₂NMnCl₃，对应的主吸收能量段为0～20keV，对应发出的闪烁光为红光，第2层闪烁体材料为(C₈H₂₀N)₂MnBr₄，对应的主吸收能量段为20～40keV，对应发出的闪烁光为绿光，第3层闪烁体材料为Cs₃Cu₂I₅，对应的主吸收能量段为40～60keV，对应发出的闪烁光为蓝光。

8.如权利要求1～5任一所述的实现X射线多能谱成像的叠层闪烁体结构，其特征在于，所述N＝4，从X射线入射侧朝向出射侧顺序计数，第1层闪烁体的材料为FAPbI₃，对应的主吸收能量段为0～15keV，对应发出的闪烁光为近红外光，第2层闪烁体材料为C₄H₁₂NMnCl₃，对应的主吸收能量段为15～30keV，对应发出的闪烁光为红光，第3层闪烁体材料为(C₈H₂₀N)₂MnBr₄，对应的主吸收能量段为30～45keV，对应发出的闪烁光为绿光，第4层闪烁体材料为Cs₃Cu₂I₅，对应的主吸收能量段为45～60keV，对应发出的闪烁光为蓝光。