CN1168419C - 制造计算机x射线层析照相系统的闪烁体的方法 - Google Patents

制造计算机x射线层析照相系统的闪烁体的方法 Download PDF

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Abstract

本申请描述了一种用一个内径锯制造闪烁体(20)的方法。该内径锯包括一个具有金刚石包层的内周切割边缘的刀片。在一个实施例中，堆叠多个闪烁体并用ID锯切割它们以形成多个第一条(110)。把这些第一条(110)放入一个夹具中以产生间隙(28)，用一种浇注反射材料(114)填充该间隙(28)。然后用ID锯沿90°方向把第一条(110)切成片以产生第二条(118)。把第二条(118)放入一个夹具中并间隔开以产生类似第一间隙(28)的第二间隙(32)。类似于第一间隙(28)，用一种浇注反射材料(114)填入第二间隙(32)中以形成闪烁体阵列。所述方法使处理操作次数最少，因此节省了时间。

Description

制造计算机X射线层析照相系统的闪烁体的方法
本发明一般涉及计算机X射线层析照相(CT)成像，尤其涉及与CT系统共同使用的检测器。
在至少一些计算机X射线层析照相(CT)成像系统配置中，一个X射线源投射一个扇形光束，该扇形光束受到准直从而位于笛卡尔坐标系的X-Y平面中，通常把它称作“成像平面”。该X射线光束穿过象病人这样的成像的物体。在由该物体衰减之后，该光束照射到辐射检测器的一个阵列上。在检测器阵列上接收到的该衰减光束辐射的强度取决于物体对X射线光束的衰减。该阵列的每个检测元件产生一个单独的电信号，该信号是检测位置处光束衰减的测量结果。分别取得来自所有检测器的衰减测量结果以产生一个传输曲线。
在已知的第三代CT系统中，用一个台架使X射线源和检测器阵列绕待成像物体在成像平面内旋转以使X射线光束与该物体相交的角度均匀改变。X射线源通常包括X射线管，这些X射线管把X射线光束射在焦点处。X射线检测器通常包括一个用来准直该检测器上接收到的X射线光束的准直仪、一个与准直仪相邻的闪烁体和与闪烁体相邻的光电二极管。
多片CT系统常用来在析照相期间获得数目增加的薄片的数据。已知的多片CT系统通常包括一般叫作3D(3维)检测器的检测器。对于这种3D检测器来说，多个检测器单元形成按列和行排列的分开的通道。
一个3D检测器的闪烁体可以包含尺寸约为1×2×3mm的闪烁元件，在相邻元件之间有例如近0.004英寸的仅几密耳的窄间隙。由于各元件尺寸小并且极接近，出现各种问题。例如，一个射在一个闪烁元件上的信号可被不适当地向上反射或反射到相邻元件上造成分辨率降低。
一般用精确的切割锯通过蚀刻或激光切割来切割闪烁体。这样的切割是提供期望的尺寸所必须的。切割闪烁体最一般的方法是用金刚石锯的外径(OD)。一个OD锯在刀片的外周上包一层金刚石以切割像陶瓷这样的材料。为了保持用于精确切割的刀片硬度，采用例如从10000到30000rpm这样非常高的速度。但是，如果间隙的厚宽比约大于10，则在一个陶瓷闪烁体中切割例如4密耳的间隙就会很困难。尤其是，OD锯经常对具有厚宽比大于10的闪烁体进行不精确切割。另外，如果一次只切割一个闪烁体，则对于每个三维阵列需要许多处理操作。这些方法很耗时也很昂贵。
希望提供一种用来提高3D检测器的闪烁体的切割精确度的方法。还希望提供一种使产生闪烁体所需处理操作的次数最少的方法。
这些和其它目的可以通过一种制造闪烁体的方法实现，该方法包括一次就精确地切割许多陶瓷闪烁体的步骤。采用该方法，即使这些陶瓷闪烁体为几英寸厚并且有大于10的厚宽比也可以以相当快的速度切割陶瓷闪烁体。尤其是，在一个实施例中，用一种内径(ID)锯切割闪烁元件。该ID锯含一个具有带金刚石包层的内周切割边缘的刀片。由于能够把该刀片的外表面拉伸到一个很高的应力，所以该刀片比OD刀片硬得多。这种拉伸使得即使刀片在作很深的切割也能精确地切割。
在一个具体的实施例中，用ID金刚石锯沿第一方向切割闪烁体的一个叠层以产生第一条叠层。在把第一条叠层分为各个第一条之后，把第一条固定在一个夹具中，条间间隙为4密耳。在用一种浇注反射材料填充这些间隙之后，沿与第一切割方向成90°的方向用ID锯刀片内周切割边缘切割浇注的第一条以形成第二条叠层。在把第二条叠层分为第二条之后，然后把第二条放入一个夹具中，第二条之间有间隙，把一种浇注的反射材料放入这些间隙中，把这些条抛光到最终尺寸作为成品阵列。
上述方法便于制造具有更高精度的闪烁体。另外，切割和浇注更大量的闪烁材料使小像素或小阵列的处理次数最少，因此节省了时间。
图1是一个具有多个闪烁元件的闪烁体的立体图。
图2是闪烁薄片一个叠层的立体图。
图3是图2中所示薄片的一条叠层的立体图。
图4是图3中所示薄片的第一条在分开后的立体图。
图5是各阵列的一个叠层的立体图。
图6是在最终浇注之前一个阵列的立体图。
图1是包括多个闪烁元件24的闪烁体20的立体图，多个闪烁元件24排布为一个具有第一间隙28和第二间隙32的一个阵列。闪烁元件24由多晶陶瓷闪烁体或单晶闪烁材料加工而成。当一束X射线光束照射在闪烁元件24上时，闪烁元件24产生一个光输出信号。把该光输出信号光耦合到一个光电二极管阵列上。该阵列中的每个光电二极管产生一个单独的衰减信号，分别取得来自所有光电二极管的信号以产生一个传输曲线。
在制造闪烁体20中，参照图2与3，用一种低熔点粘合剂、可融粘合剂、或其它暂时粘合剂把闪烁体薄片100暂时粘在一起(图中未示)以形成一个叠层104。用一个内径(ID)锯刀片(图中未示)的内周切割边缘把叠层104切成第一条叠层108。ID锯是本领域中人们所熟知的。但是，迄今为止，这种ID锯并未用在制造闪烁体中。ID锯刀片切割叠层104能比OD锯刀片更精确，因为能把ID锯刀片在外径上拉伸到使该刀片更硬的高应力。在切割之后，使暂时粘合剂的粘合力消失，把第一条叠层108分为第一条110。
参见图4和5，第一条110排布在阵列112中并固定在一个夹具上(图中未示)以使第一条110相互间隔开以形成第一间隙28。间隙28的宽度范围一般从0.5密耳到6密耳。在一个实施例中，间隙28约为4密耳宽并且具有高达30的厚宽比。然后用一种浇注反射材料114填充间隙28，这种材料114例如是二氧化钛(TiO2)和一种可浇注聚合物。在固化之后，叠加多个阵列112然后用ID锯内周切割边缘垂直于第一次切割方向切割它们，从而产生第二条叠层116。然后把第二条叠层116分为第二条118。把第二条118排布为一个阵列并固定于一个夹具中以使第二条118相互间隔开以形成第二间隙32。在一个实施例中，间隙32在宽度上与间隙28相等。
参见图6，然后用与用来填充间隙28的材料相类似的浇注反射材料114填充间隙32。在固化之后，把该阵列与夹具分开并绕该阵列的周边浇注反射材料114。在最终抛光之后，完成了具有尺寸约1×2×3mm的元件24的成品闪烁体20。在其它不同的实施例中，元件的尺寸与上述那些尺寸不同。
在另一个不同的实施例中，把一个闪烁体(图中未示)制作得类似于闪烁体20。但是，并不把第一条叠层分开为第一条110。而是把第一条叠层排布为一个阵列并固定在一个夹具上以使第一条叠层相互间隔开以形成第一间隙。第一间隙与间隙28类似并用一种与材料114类似的浇注反射材料填充该第一间隙。在固化之后，用ID锯内周边切割边缘垂直于第一切割方向切割第一条叠层以产生第二条叠层。然后把第二条叠层排列成一个阵列并固定在一个夹具中(图中未示)以使第二条叠层相互间隔开以形成与第二间隙32类似的第二间隙。
然后用与用来填充第一间隙的材料类似的浇注反射材料填充第二间隙。在该材料固化之后，把该阵列与夹具分开并绕该阵列的周边浇注与材料114类似的一种反射材料。然后用ID锯刀片的切割边缘沿每个薄片的厚度方向切割该闪烁体阵列以便从该闪烁体阵列中产生多个闪烁体。在最终抛光之后，完成了具有尺寸约为1×2×3mm的元件的成品闪烁体。在其它不同的实施例中，元件的尺寸不同于上述那些的尺寸。
上述方法便于制造三维闪烁体。另外，所述方法改善了切割三维闪烁体的定位精确度，因此节省了时间并减少了浪费。
根据本发明各种实施例的上述说明，显然达到了本发明的目的。虽然已详细描述和说明了本发明，但是很显然，这些只是说明和实例，而并不能当作限定。因此，本发明的实质与范围将仅由所附的权利要求书的范围所限定。

Claims (19)

1、一种用内径锯制造计算机X射线层析照相系统的闪烁体的方法，该内径锯含一个具有一个内周切割边缘的刀片，所述方法包括以下步骤：
粘结多个闪烁体以形成一个叠层；
用所述内径锯切割边缘把该叠层切成多个第一条叠层。
2、一种按照权利要求1的方法，其中用一种低熔点粘合剂把闪烁体暂时粘结在一起。
3、一种按照权利要求1的方法，其中闪烁体是多晶陶瓷闪烁体。
4、一种按照权利要求1的方法，其中闪烁体是单晶闪烁体。
5、一种按照权利要求1的方法，其中还包括以下步骤：
把第一条叠层分为第一条；
把第一条放入一个夹具中，所述第一条由间隙相互间隔；
把所述第一条粘结为第一条阵列；和
把一种反射材料浇注在所述第一条表面上并注入所述间隙中。
6、一种按照权利要求5的方法，其中把第一条切为所需尺寸的阵列包括以下步骤：
用内径锯切割边缘把第一条阵列切为多个第二条；
把第二条放入一个夹具中，所述第二条由第二间隙相互间隔；和
把一种反射材料浇注在所述第二条表面上并注入第二间隙中。
7、一种按照权利要求5的方法，其中把第一条切为所需尺寸的阵列包括以下步骤：
把多个第一条阵列堆叠为第二叠层；
用内径锯切割边缘把所述第二叠层切为多个第二条叠层；
把所述第二条叠层分为多个第二条；
把所述第二条放入一个夹具中，所述第二条由第二间隙相互间隔；和
把一种反射材料浇注在所述第二条表面上并注入第二间隙中。
8、一种按照权利要求5的方法，其中所述所需尺寸阵列含具有X×Y×Z尺寸的闪烁元件，这里X为1mm，Y为3mm，Z为2mm。
9、一种按照权利要求1的方法，还包括以下步骤：
把所述第一条叠层放入一个夹具中；
把所述第一条叠层间隔为一个阵列；和
把一种反射材料浇注在所述第一条叠层的表面上。
10、一种按照权利要求9的方法，其中把所述条间隔为一个阵列，产生出多个间隙。
11.一种按照权利要求10的方法，其中该间隙的厚度在0.5和6密耳之间的范围内。
12、一种用内径锯制造计算机X射线层析照相系统的闪烁体的方法，该内径锯含一个具有一个内周切割边缘的刀片，所述方法包括以下步骤：
粘结多个闪烁体片以形成一个叠层；
用所述内径锯切割边缘把该叠层切成多个第一条叠层；
用一个夹具分开所述第一条叠层；
浇注一种反射材料以形成一个阵列；
用所述内径锯切割边缘把第一条叠层切为多个第二条叠层；
用一个夹具分开所述第二条叠层；
浇注一种反射材料以形成一个阵列；
将该阵列切割成多个闪烁体；以及
将一种反射材料浇注到每一个闪烁体的周围。
13、一种按照权利要求12的方法，还包括在用该夹具分开该第一条叠层之后，将一种反射材料浇注到该第一条叠层的表面上的步骤。
14、一种按照权利要求12的方法，还包括在用该夹具分开该第二条叠层之后，将一种反射材料浇注到该第二条叠层的表面上的步骤。
15、一种按照权利要求12的方法，其中用该夹具分开该第一条叠层产生多个间隙。
16.一种按照权利要求15的方法，其中该间隙的厚度在0.5和6密耳之间的范围内。
17、一种按照权利要求15的方法，其中该叠层的厚度大于该间隙宽度的10倍。
18、一种按照权利要求12的方法，其中用该夹具分开该第二条产生多个第二间隙。
19.一种按照权利要求18的方法，其中该第二间隙的厚度在0.5和6密耳之间的范围内。
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