Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле



Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле
Чувствительный к излучению детектор со сцинтиллятором в композиционной смоле

 


Владельцы патента RU 2487373:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение в целом относится к чувствительным к излучению детекторам. Чувствительный к излучению детектор, включает фотосенсорный элемент (122) и сцинтиллятор (116), оптически соединенный с фотосенсорным элементом (122), при этом сцинтиллятор (116) включает в себя порошковый сцинтиллятор и смолу, смешанную с порошковым сцинтиллятором, причем смола включает одно из полиэнисульфида, полимера на основе серы или поликарбодиимида, при этом несогласованность показателей преломления между порошковым сцинтиллятором и смолой составляет менее 7%. Технический результат - повышение эффективности света. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение в целом относится к чувствительным к излучению детекторам. Несмотря на приведенное ниже описание его конкретного применения в системе компьютерной томографии (СТ), оно также относится к другим медицинским и немедицинским формирователям изображений.

Система компьютерной томографии (СТ) включает источник ионизирующего излучения, который вращается и испускает излучение, пересекающее исследуемый участок, и чувствительный к излучению детектор, который обнаруживает излучение, пересекающее исследуемый участок. Матрица такого детектора может включать двухмерную матрицу чувствительного к излучению детектора с множеством рядов и колонок дикселей (элементов детектора). Каждый диксель включает элемент сцинтиллятора, излучающий свет, стимулированный поглощением рентгеновских лучей, и оптически соединен с соответствующим элементом фоточувствительной матрицы. Элементы сцинтиллятора принимают ионизирующее излучение и вырабатывают индикационный свет, а фотосенсоры принимают свет и вырабатывают индикационные электрические сигналы. Такие сигналы восстанавливают с целью генерирования данных об объемном изображении, индикационных для исследуемого участка. Данные об объемном изображении могут быть обработаны для генерирования одного или более изображений, индикационных для исследуемого участка.

Традиционно сцинтилляторы могут быть получены в результате спекания сцинтилляционного порошка или кристаллизации при высоких температурах и давлении. К сожалению, осуществление таких процессов, которые являются непростыми и дорогостоящими, обеспечивает получение хрупких сцинтилляторов, требующих кропотливого структурирования для формирования матрицы пикселей сцинтилляторов для чувствительного к излучению детектора.

Могут быть также использованы методы, не включающие спекание и кристаллизацию. Например, Pham Gia и другие (патент US 7265357 В2, поданный 22 ноября 2005 г.) описывают сцинтиллятор, включающий смесь порошкового оксисульфида гадолиния (Gd2O2S или GOS) и парафинового воска. К сожалению, GOS имеет показатель (n) преломления, составляющий приблизительно 2,2, а парафиновый воск имеет показатель преломления, составляющий приблизительно от 1,4 до 1,6. Следовательно, несогласованность показателей преломления между этими двумя материалами составляет более 27%, что может привести к относительно сильному рассеянию на границах частиц, снижая тем самым эффективность света.

Pham Gia и другие отмечают, что полимер предпочтительно должен иметь показатель преломления, составляющий более 1,7. Для этого Pham Gia и другие смешивают от 0,5% до 2,0% наночастиц диоксида титана (TiO2) с парафиновым воском с целью повышения показателя преломления полимера. Добавление 2,0% TiO2 к парафиновому воску способно повысить показатель преломления полимера и способно уменьшить несогласованность показателей преломления между GOS и полимером таким образом, что такая несогласованность составит не более 25%. Однако такая несогласованность может, тем не менее, привести к относительно сильному рассеянию на границах частиц, что снижает эффективность света. Добавление дополнительно TiO2 может привести к увеличению рассеяния и мутности.

Аспекты данной заявки направлены на решение вышеупомянутых и других задач.

Согласно одному аспекту чувствительный к излучению детектор включает фотосенсорный элемент и сцинтиллятор, оптически соединенный с фотосенсорным элементом. Сцинтиллятор включает порошковый сцинтиллятор и смолу, смешанную с порошковым сцинтиллятором. Несогласованность показателей преломления между порошковым сцинтиллятором и смолой составляет менее семи процентов (7%).

Согласно другому аспекту система формирования медицинского изображения включает источник излучения, который испускает излучение, пересекающее исследуемый участок, и матрицу детектора, которая обнаруживает излучение, пересекающее исследуемый участок. Матрица детектора включает множество фотосенсорных элементов и сцинтиллятор, оптически соединенный с множеством фотосенсорных элементов. Сцинтиллятор включает порошковый сцинтиллятор и смолу, смешанную с порошковым сцинтиллятором. Несогласованность показателей преломления между порошковым сцинтиллятором и смолой составляет менее десяти процентов (10%).

Согласно другому аспекту чувствительный к излучению детектор включает тонкую волоконно-оптическую пластинку с композиционным сцинтилляционным материалом, содержащим сцинтилляционный порошок, включенный в смолу с согласованным показателем преломления. Согласно одному такому варианту осуществления тонкие волоконно-оптические пластинки ориентированы перпендикулярно падающему рентгеновскому излучению для обнаружения падающего рентгеновского излучения с высокой спектральной разрешающей способностью. Согласно второму варианту осуществления упомянутые тонкие пластинки ориентированы параллельно падающему рентгеновскому излучению для обнаружения падающего рентгеновского излучения с высокой пространственной разрешающей способностью.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения станут очевидными для рядовых специалистов в данной области техники после прочтения и понимания следующего подробного описания.

Настоящее изобретение может быть реализовано в различных компонентах и компоновке компонентов, а также на различных этапах и при различной компоновке этапов. Чертежи предназначены только для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение.

На фиг.1 показана иллюстративная система формирования изображения.

На фиг.2 показан иллюстративный пиксель сцинтиллятора.

На фиг.3 проиллюстрирован график эффективности света дикселя.

На фиг.4 представлен пример способа.

На фиг.5 показан иллюстративный сцинтиллятор.

На фиг.6 показана иллюстративная пластина сцинтиллятора.

На фиг.7 показан иллюстративный сцинтиллятор в связи с матрицей соединенных фотосенсоров, имеющих высокую пространственную разрешающую способность.

На фиг.8 показан иллюстративный многослойный спектральный сцинтиллятор для СТ с соединенными фотосенсорами.

Проиллюстрированная на фиг.1 система 100 компьютерной томографии (СТ) включает поворотную часть 102 гентри, вращающуюся над исследуемым участком 104 вокруг продольной оси или z-оси 106. На вращающейся части 102 гентри установлен источник 108 рентгеновского излучения, такой как рентгеновская трубка, генерирующая и испускающая излучение, пересекающее исследуемый участок 104.

Матрица 110 чувствительного к излучению детектора обнаруживает излучение, испускаемое источником 108 под множеством углов проекции или видов таким образом, чтобы получить проекции, по меньшей мере, в диапазоне ста восьмидесяти (180) градусов плюс веерный угол. Матрица 110 детектора генерирует сигнал или проекционные данные, индикационные для обнаруженного излучения. Следует отметить, что матрица 110 детектора может представлять собой интегрирующий детектор, который интегрирует электрический ток или напряжение, индикационное для обнаруженного излучения, на протяжении периода интеграции, или счетный детектор, энергетически разрешающий обнаруженные фотоны через два или более энергетических окон.

Проиллюстрированная матрица 110 детектора включает множество рядов 112 и колонок 114 пикселей 116 сцинтиллятора, соединенных с соответствующими рядами 118 и колонками 120 фотосенсорных элементов 122. Заполнитель 124 находится, по меньшей мере, между пикселями 116 сцинтиллятора. Согласно одному неограничивающему примеру матрица 110 детектора может включать шестнадцать (16) рядов из шестнадцати (16) дикселей, включая пиксели 116 сцинтиллятора и соответствующие фотосенсорные элементы 122, составляющие матрицу 110 детектора с двумястами пятьюдесятью шестью (256) дикселями. Может быть также использовано другое количество дикселей. Кроме того, может быть использован один пиксель сцинтиллятора с множеством фотосенсорных элементов или наоборот.

Излучение достигает пикселей 116 сцинтиллятора, вырабатывающих индикационный свет, принимаемый фотосенсорами 122. Каждый из фотосенсоров 122, которые могут включать фотодиоды, фотоэлементы или т.п., вырабатывает сигнал, индикационный для света, получаемого от соответствующего пикселя 116 сцинтиллятора. Подразумевается, что указание количества, размера, формы, расстояния между пикселями 116 сцинтиллятора и таких же параметров фотосенсорных дикселей 122 в проиллюстрированной матрице 110 детектора служит для разъяснения, а не ограничения.

Как более подробно описано ниже, пиксели 116 сцинтиллятора включают композиционный материал, такой как смесь порошкового сцинтиллятора и смолы, в которой порошковый сцинтиллятор и смола имеют по существу совпадающие показатели преломления, в результате чего композит имеет относительно более высокую эффективность света по сравнению со смесями с большей несогласованностью показателей преломления. Например, несогласованность показателей преломления может составлять менее десяти процентов (10%), даже менее семи процентов (7%), а эффективность света может составлять более пятидесяти процентов (50%). Такой композит может быть сформирован в результате диспергирования порошкового сцинтиллятора в смоле без спекания порошка или формирования больших кристаллов посредством кристаллизации.

Реконструктор 126 восстанавливает проекционные данные, генерируемые матрицей 110 детектора, с целью генерирования данных об объемном изображении. Данные об объемном изображении являются индикационными для объектов, находящихся на исследуемом участке 104.

Компьютер служит пультом 128 для оператора. Пульт 128 включает устройство вывода, удобное для восприятия человеком, такое как монитор или дисплей, и устройство ввода, такое как клавиатура и “мышь”. Резидент для программного обеспечения на пульте позволяет оператору контролировать и взаимодействовать со сканером 100, например, через графический интерфейс для пользователя (GUI).

Опора 130 для объекта, такая как кушетка, удерживает пациента или другой объект на исследуемом участке 104. Опора 130 для объекта является подвижной, для того чтобы направлять объект относительно исследуемого участка 104 при осуществлении процедуры сканирования.

На фиг.2 показан иллюстративный элемент 116 сцинтиллятора. Проиллюстрированный элемент 116 сцинтиллятора имеет высоту “Н”, составляющую приблизительно три (3) миллиметра (мм), ширину “W”, составляющую приблизительно один (1) мм, и длину “L”, составляющую приблизительно один (1) мм. Проиллюстрированный элемент 116 сцинтиллятора включает композит из порошкового сцинтиллятора и смолы, такой как эписульфид или полиэписульфид. Композит включает около семидесяти (70) процентов по массе соответствующего сцинтиллятора. Как описано в патенте US 4958080, примеры подходящего сцинтиллятора включают монокристаллический LYSO (Lu1,8Y0,2SiO5:Cex) или LSO (Ce2xLu2(1-x)SiO5). Примеры соответствующих эписульфидов включают эписульфиды, описанные в патенте US 6534589. Порошковый сцинтиллятор имеет показатель (n) преломления, составляющий приблизительно 1,81, а смола имеет показатель преломления, составляющий приблизительно 1,71. Как таковая, несогласованность показателей преломления составляет приблизительно пять с половиной процентов (5,5%). Эффективность светового выхода проиллюстрированного элемента 116 сцинтиллятора составляет более пятидесяти (50) процентов. Иначе говоря, более пятидесяти (50) процентов оптических фотонов, испускаемых сцинтилляцией от порошка, исходят от основы элемента сцинтиллятора для того, чтобы быть уловленными фотосенсором. На фиг.3 изображен график, показывающий эффективность светового выхода для дикселя данной геометрии, включающего смесь LYSO (n=1,81) и смолы, в зависимости от показателя преломления смолы.

Фиг.4 показывает пример способа формирования проиллюстрированных элементов 116 сцинтиллятора. На этапе 402 получают соответствующее количество смолы и порошкового сцинтиллятора. В одном примере такое получение включает получение приблизительно двух с половиной (2,5) граммов (г) смолы и приблизительно полутора (1,5) г порошка LYSO. На этапе 404 смолу и порошковый сцинтиллятор подвергают обработке. В качестве примера, порошковый сцинтиллятор и смолу подвергают дегазации. Такая дегазация может включать раздельную дегазацию порошкового сцинтиллятора и смолы при комнатной температуре (около двадцати (20) градусов по Цельсию) в вакууме под давлением, составляющим менее трехсот (300) торр. На этапе 406 после приблизительно тридцати (30) минут или более дегазации порошковый сцинтиллятор добавляют к смоле. Согласно одному варианту осуществления порошковый сцинтиллятор добавляют к смоле в вакууме.

На этапе 408 порошковый сцинтиллятор и смолу смешивают. Согласно одному варианту порошковый сцинтиллятор и смолу смешивают при помощи роторной шаровой мельницы, например, в течение ночи, либо при помощи высокоскоростного центробежного смесителя, такого как Synergy Devices Speedmixer, в течение нескольких минут. На этапе 410 смесь обрабатывают. В качестве примера, как описано в патенте US 6531532, смесь может быть подвергнута дегазации в течение двух (2) часов при комнатной температуре в вакууме, составляющем 300 торр или более. На этапе 412 смесь заливают в форму из стекла, политетрафторэтилена (ПТФЭ), другого синтетического фторполимера или иного материала, соответствующую желаемому размеру пластины. На этапе 414 смесь обрабатывают. Например, смесь может быть подвергнута нагреванию в течение приблизительно пятнадцати (15) минут при тридцати (30) градусах по Цельсию в вакууме.

На этапе 416 смесь отверждают в течение приблизительно сорока восьми (48) часов при девяноста (90) градусах по Цельсию. На этапе 418 пластину отжигают охлаждением со скоростью, составляющей двадцать (20) градусов по Цельсию в час, до комнатной температуры, получая пластину сцинтиллятора. Согласно одному примеру ширина пластины может составлять около восемнадцати (18) мм, длина - двадцать пять (25) мм, а высота - три с половиной (3,5) мм. На этапе 420 пластину разрезают на кристаллы, используя прецизионную дисковую пилу или т.п., для формирования элементов сцинтиллятора соответствующего размера. Например, как показано на фиг.2, согласно одному варианту получаемые элементы 116 имеют высоту (Н) около трех (3) мм, ширину (W) - один (1) мм и длину (L) - один (1) мм. Согласно другому примеру получаемые диксели имеют высоту около полутора (1,5) мм, ширину - один (1) мм и длину - один (1) мм. Каждый диксель способен поглощать около девяноста восьми процентов (98%) падающего излучения. Могут быть также использованы и другие размеры. Зазоры между элементами сцинтиллятора могут быть заполнены отражательным заполняющим соединением, таким как соединение, включающее микрочастицы (0,3 µ) диоксида титана (TiO2) в эпоксидной смоле.

Далее следует описание вариантов.

Согласно другому варианту осуществления увлажняющий агент, такой как поверхностно-активное вещество, включая, но не ограничиваясь перечисленным, стеариновую кислоту, олеиновую кислоту или жирную кислоту, аминамиды и т.п., может быть добавлен к смеси порошкового сцинтиллятора/смолы, что способствует диспергированию порошкового сцинтиллятора в смоле.

Кроме того, в смесь порошкового сцинтиллятора/смолы может быть включен восстановитель, такой как LiAlH4, NaBH4, для смягчения окрашивания, которое может возникать из-за индуцируемого излучением формирования небольших молекул, таких как Н2О, HCl или т.п., в сцинтилляторе.

В вышеописанных примерах порошковый сцинтиллятор включает LYSO. Согласно другому варианту осуществления Lu может быть частично или полностью замещен скандием (Sc), что может привести к меньшей плотности материала сцинтиллятора. В одном случае получаемый материал сцинтиллятора может иметь более низкий показатель преломления по сравнению с LYSO и может улучшить эффективность улавливания света.

Согласно другим вариантам осуществления могут быть использованы другие материалы для сцинтиллятора. Например, один или более следующих материалов могут быть использованы дополнительно или в качестве альтернативы: легированный таллием иодид цезия (CsI(Tl))(n=1,79), легированный таллием иодид натрия (NaI(Tl))(n=1,85), легированный натрием иодид цезия (CsI(Na))(n=1,84), другие щелочные галоиды, LSO, гранаты (общих формул X3Y2(ZO4)3), где Х представляет собой двухвалентный, а Z представляет собой четырехвалентный ион металла, или X3Y2(ZO4)3, в которой все ионы металла являются трехвалентными (~1,7<n<~1,9), и/или другие материалы для сцинтиллятора. Несмотря на то, что CsI(Tl) является гигроскопичным и поэтому имеет ограниченное применение в своем монокристаллическом виде, он может быть введен в композиционный материал, причем смола уплотняет его и делает недоступным для воздействия атмосферной влаги.

Примеры подходящих гранатов включают, но не ограничиваются перечисленным, гранаты, легированные Се3+ или Pr3+, которые в целом представляют собой быстрые эмиттеры, отличающиеся тем, что они имеют время распада, составляющее менее ста (100) наносекунд, такие как Y3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce, Gd3Al5O12:Ce, (Lu,Y,Gd)3Al5O12:Ce, (Lu,Y,Gd3)Ga5O12:Ce, (Lu,Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, (Ca)3(Sc,Al)2Si3O12:Ce, Y3(Sc,Al)5O12:Ce, Lu3(Sc,Al)5O12:Ce, (Lu,Y)3(Sc,Al)5O12:Ce, (Lu,Y)3(Sc,Al,Ga)5O12:Ce, Y3Al5O12:Pr, Lu3Al5O12:Pr, (Lu,Y)3Al5O12:Pr и гранаты, легированные Nd3+ или Er3+.

Другие подходящие соединения включают соединения лантанида (Ln=Sc, Y, La, Gd, Lu), такие как LnI3:Ce, LnBr3:Ce, LnCl3:Ce, Ln2SiO5:Ce, Ln2Si2O7:Ce, RbLn2Br7:Ce, M2LnH5:Ce (M=Li, Na, K, Cs, Rb, a H=F, Cl). Другие подходящие соединения включают соответствующие легированные Pr3+ материалы. Другие подходящие соединения включают другие материалы, такие как SrS:Ce или CaS:Ce, на которые, кроме того, может быть нанесено тонкое конформное защитное покрытие, например, из Al2O3, SiO2 или т.п., имеющие комбинации таких же решеток основного вещества и покрытий решеток основного вещества, легированных Eu2+. Другие подходящие порошковые сцинтилляторы включают ион активатора, время распада с эмиссией которого составляет менее десяти (10) микрон (µ). Подходящие ионы активатора включают, но не ограничиваются перечисленным, Се3+, Nd3+, Pr3+, Eu2+, Er3+, Tl+. Кроме того, порошковый сцинтиллятор может включать тонкое конформное защитное покрытие.

Согласно другим вариантам осуществления могут быть использованы другие смолы. Например, согласно другому варианту осуществления смола включает эписульфид, такой как эписульфид, описанный в патенте US 6534589 В1. Согласно другому варианту осуществления смола включает эписульфид, такой как эписульфид Essilor, описанный в патенте US 6891017. Согласно другому варианту осуществления смола включает эпоксидную смолу с добавкой, такую как описана в патенте US 7274024 В2. Согласно другому варианту осуществления смола включает полимер, содержащий серу, такой как описан в патенте US 7091307 В2. Согласно другому варианту осуществления смола включает поликарбодиимид, такой как описан в публикации патента US 2006/0022356 А17.

На фиг.5 проиллюстрирован вариант осуществления, согласно которому композит 500 сцинтиллятора, такой как описанный выше композит сцинтиллятора, используют в связи с матрицей 502 сцинтиллятора с антирассеивающей решеткой 504. Антирассеивающая решетка 504 включает антирассеивающие пластины, которые могут быть изготовлены из относительно тонкостенного металла. Согласно проиллюстрированному примеру композит 500 сцинтиллятора заливают в промежутки 506 между разделителями 508 до полимеризации. Разделители 508 могут быть покрыты отражающим материалом, таким как тонкий слой белой краски или другой отражающий материал. Такой слой может быть нанесен погружением. В качестве альтернативы, на них может быть нанесено покрытые из алюминия, серебра или другое яркое металлическое покрытие.

На фиг.6 проиллюстрирован вариант осуществления, согласно которому композит сцинтиллятора, такой как описанный выше композит сцинтиллятора, используют для формирования “сцинтилляционных оптико-волоконных” волокон, тонких пластинок или листов 602. Согласно данному примеру композит сцинтиллятора вначале отливают, прокатывают или экструдируют для формирования листов 602, например, толщиной в сто (100) микрон, до полимеризации. Листы 602 могут быть покрыты пленкой 604 с низким показателем преломления (например, n=1,4). Толщина такой пленки 604 может составлять менее двух (2) микрон. Пленка может быть нанесена погружением, выпариванием или другим методом, обеспечивающим получение “флуоресцентных оптико-волоконных” тонкопластинчатых элементов.

На фиг.7 проиллюстрирован вариант осуществления, согласно которому листы 602 используют в связи с матрицей 702 сцинтиллятора, соединенной с матрицей 704 фотодиода. В данном примере листы 602 расположены над фотодиодами 706. Десять (10) листов 602 с покрытиями, каждый из которых имеет толщину около девяносто (90) микрон, размещают между пластинами 708 решетки, при этом наборы из пяти (5) листов установлены на одной линии над соответствующими фотодиодами 706. Такая конструкция сцинтиллятора способна обеспечить подачу света в каждый фотодиод шириной в половину (0,5) мм. В том случае, если в таком варианте выполнения сканера СТ с высокой разрешающей способностью активные участки фотодиодов 706 достаточно малы, разрешающая способность сканера СТ ограничена только размером фокального пятна. Согласно альтернативному варианту осуществления могут быть использованы цифровые элементы для подсчета фотонов. В таком случае для разделения каналов при высоких скоростях подсчета могут быть использованы внутренние переключатели.

На фиг.8 проиллюстрирован вариант осуществления, согласно которому листы 602 используют в спектральной конструкции СТ. Как показано на фиг.8, рентгеновские лучи падают вниз сверху, как изображено на фигуре, где множество листов 602 расположены параллельно один другому и перпендикулярно направлению падающего излучения. При такой конструкции листы 602 подают оптическую мощность латерально на ряды фотодиодов, которые могут быть аналоговыми или цифровыми. Более конкретно, падающее излучение поглощается рядом, состоящим, например, из тридцати листов 602 композиционных сцинтилляторов, каждый из которых имеет толщину, например, сто (100) микрон, уложенных вертикально, для того, чтобы обеспечить нужную силу сопротивления при остановке. Испускаемый флуоресцентный свет ограничивается “волоконной” оптикой, направляющей свет в сторону в виде воронки на чувствительные участки матрицы фотодиодов 802, высота каждого из которых может составлять 100 микрон или более.

Согласно проиллюстрированному варианту использования в спектральном СТ, фотодиоды 802 представляют собой многопиксельные матрицы для подсчета фотонов, лавинное действие Гейгера которых инициируется отдельными падающими фотонами. Образующиеся сигналы обрабатываются при помощи схемы 804 подсчета импульсов и выводятся через считывающую электронику 806. Укладывание в виде платформы обеспечивает достаточную площадь для большого числа диодов напротив каждого сцинтиллятора, что, в свою очередь, обеспечивает широкий динамический диапазон (максимальная скорость подсчета/минимальная скорость подсчета). Согласно одному варианту осуществления длина латерального проецируемого оптического канала внутри каждого листа 602 сцинтиллятора составляет один (1) мм или менее, что обеспечивает существенную степень несогласованности показателей преломления между порошком и пластичной смолой матрицы без существенных световых потерь.

Настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления. После прочтения и понимания изложенного выше подробного описания для специалистов в данной области техники станут очевидными возможные модификации и изменения. Предполагается, что настоящее изобретение включает все подобные модификации и изменения при условии, что они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

1. Чувствительный к излучению детектор, включающий:
фотосенсорный элемент (122); и
сцинтиллятор (116), оптически соединенный с фотосенсорным элементом (122), при этом сцинтиллятор (116) включает:
порошковый сцинтиллятор; и
смолу, смешанную с порошковым сцинтиллятором, причем смола включает одно из полиэписульфида, полимера на основе серы или поликарбодиимида, при этом несогласованность показателей преломления между порошковым сцинтиллятором и смолой составляет менее 7%.

2. Детектор по п.1, в котором порошковый сцинтиллятор включает LYSO.

3. Детектор по п.1, в котором смола включает эластичную матрицу.

4. Детектор по п.1, в котором порошковый сцинтиллятор включает материал, выбранный из группы, состоящей из: Gd3Al5O12:Ce, (Y, Gd)3Al5O12:Ce, (Lu, Y, Gd3)Ga5O12:Се, (Lu, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Се, (Са)3(Sc,Al)2Si3O12:Ce, Y3(Sc, Al)5O12:Ce, Lu3(Sc, Al)5O12:Ce, (Lu, Y)3(Sc, Al)5O12:Ce, (Lu, Y)3(Sc, Al, Ga)5O12:Ce, Y3Al5O12:Pr, Lu3Al5O12:Pr и (Lu, Y)3Al5O12:Pr.

5. Детектор по п.1, в котором порошковый сцинтиллятор включает материал, выбранный из группы, состоящей из граната, легированного Nd3+, и граната, легированного Er3+.

6. Детектор по п.1, в котором порошковый сцинтиллятор включает материал, выбранный из группы, состоящей из: LnI3:Се, LnBr3:Се, LnCl3:Се, Ln2SiO5:Ce, Ln2Si2O7:Ce, RbLn2Br7:Ce, M2LnH5:Ce и соответствующих солей, легированных Pr3+.

7. Детектор по п.1, в котором порошковый сцинтиллятор включает материал, выбранный из группы, состоящей из: SrS:Ce, SrS:Ce с покрытием из Al2O3; SrS:Ce с покрытием из SiO2, CaS:Ce, CaS:Ce с покрытием из Al2O3; CaS:Ce с покрытием из SiO2 и комбинаций таких же решеток основного вещества и покрытий решеток основного вещества, легированных Eu2+.

8. Детектор по п.1, в котором порошковый сцинтиллятор (116) включает множество пикселей (116) сцинтиллятора, при этом каждый пиксель (116) сцинтиллятора соответствует одному из множества фотосенсорных элементов (122).

9. Детектор по п.1, при этом детектор представляет собой интегрирующий детектор.

10. Система формирования медицинского изображения, включающая:
источник (108) излучения, испускающий излучение, пересекающее исследуемый участок;
матрицу (110) детектора, обнаруживающую излучение, пересекающее исследуемый участок, при этом матрица (110) детектора включает:
множество фотосенсорных элементов (122); и
сцинтиллятор (116), оптически соединенный с множеством фотосенсорных элементов (122), при этом сцинтиллятор (116) включает:
порошковый сцинтиллятор, включающий ион активатора, время распада с эмиссией которого составляет менее 10 нс; и
смолу, смешанную с порошковым сцинтиллятором, причем несогласованность показателей преломления между порошковым сцинтиллятором и смолой составляет менее 10%.

11. Система по п.10, в которой ион активатора представляет собой один из: Се3+, Nd3+, Pr3+, Eu2+, Er3+, Tl+.

12. Система по п.10, в которой порошковый сцинтиллятор включает тонкое конформное защитное покрытие.

13. Система по п.10, в которой порошковый сцинтиллятор включает LYSO, а смола включает, по меньшей мере, одно из эписульфида, поликарбодиимида или полимера на основе серы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к детектору излучения и использованию светоотражающего материала в детекторе излучения. .

Изобретение относится к области радиационных детекторов и более конкретно - к радиационному детектору, который содержит сцинтиллятор. .

Изобретение относится к области техники обнаружения электромагнитного излучения, а более конкретно к обнаружению гамма-излучения в ходе сканирования с радионуклидной визуализацией.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к диагностике излучения различных импульсных источников гамма-излучения. .

Изобретение относится к области медицинской рентгенографии, в частности к детектору для обследования представляющего интерес объекта, к аппарату для обследования, и к способу изготовления такого детектора.

Изобретение относится к области дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения с помощью термолюминесцентных детекторов при решении задач персональной дозиметрии, особо при определении дозозатрат персонала рентгеновских кабинетов и обслуживающего персонала мобильных комплексов радиационного контроля, задач радиоэкологического мониторинга в зонах с повышенным радиационным фоном, особо на территориях хвостохранилищ отработанных урановых руд или других радиоактивных материалов и отходов.

Изобретение относится к области создания пластмассовых сцинтилляторов с повышенным средним атомным номером. .

Изобретение относится к области «сцинтилляционная техника», прежде всего к эффективным быстродействующим сцинтилляционным детекторам, предназначенным для регистрации гамма и рентгеновских квантов, в приборах для экспресс-диагностики в медицине, промышленности, космической технике, научных исследованиях.

Изобретение относится к области нейтронных детекторов, а именно сцинтилляционных нейтронных детекторов для дозиметрического контроля поверхностного загрязнения персонала, радиационных портальных мониторов и систем контроля радиационной обстановки

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, прежде всего к эффективным, быстродействующим сцинтилляционным детекторам. Описан способ получения прозрачной керамики, заключающийся в том, что предварительно в металлический порошкообразный цинк добавляют металлический порошкообразный магний, далее газофазным методом проводят синтез порошка для получения гранул в форме тетраподов и имеющих трехмерную наноструктуру, содержащую оксид магния в количестве 0,5-2,3 мас.%, затем полученную смесь подвергают горячему прессованию при температуре 1100-1200°C и давлении 100-200 МПа. Технический результат - увеличение светового выхода и уменьшение энергетических потерь. 2 ил., 3 пр.

Использование: для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих контроль, в промышленности. Сущность изобретения заключается в получении сцинтилляционного материала, представляющего собой керамику на основе ZnO с содержанием легирующей примеси в виде Се или LiF. Способ получения прозрачной легированной сцинтилляционной ZnO-керамики включает холодное прессование (брикетирование) исходного порошка при давлении 12-25 МПа, обработку брикета в вакууме при температуре 600-800°С и последующее одноосное горячее прессование при температуре 900-1100°С и давлении 100-200 МПа. Исходный материал имеет в основе ZnO, легированный Се в количестве 0,002-0,08 вес.% или LiF в количестве 0,004-0,1 вес.%. Сцинтиллятор включает рабочее тело, выполненное на основе легированной прозрачной ZnO-керамики в форме пластины, одно из оснований которого служит для приема ионизирующего излучения, а другое - для соединения с фотоприемником, при этом рабочее тело обеспечивает время высвечивания быстрой компоненты не более 100 нс. Технический результат: улучшение характеристик по прозрачности и кинетике люминесценции прозрачной сцинтилляционной керамики на основе ZnO. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение может быть использовано при детектировании ионизирующего излучения и для создания источников белого света на основе нитридных гетеропереходов. Предложена гибкая (самонесущая) поликарбонатная пленка, наполненная неорганическими люминофорами из твердых растворов алюминатов и силикатов редкоземельных элементов. Пленка формируется методом литья из раствора суспензии поликарбоната и люминофора в хлорированных алифатических растворителях и содержит поликарбонат от 10 до 14% массовых, неорганический люминофор со структурой граната 4-8% массовых, пластификатор на основе акрило-нитрил-стирольной композиции 0,08-0,8%, поверхностно-активное вещество полиоксимоноолеат 0,5-2% и растворитель на основе хлорированных алифатических растворителей из группы метиленхлорида и\или хлороформа, дополняя ее состав до 100%. Изобретение обеспечивает возможность создания полимерной люминесцентной гибкой самонесущей поликарбонатной пленки, пригодной для использования в сцинтилляторах, в которых контактирование осуществляется механическим закреплением, а также в полупроводниковых осветительных структурах, в которых осуществляется адгезионное закрепление пленки, имеющей оптический контакт с гетероструктурой. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиографическими методами и может быть использовано в производственных и полевых условиях для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, на железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, а также в научных исследованиях. Техническим результатом изобретения является повышение пространственного разрешения экрана-преобразователя до десятков микрометров, не зависящего от длины экрана-преобразователя и энергии излучения, уменьшение вклада в сцинтилляционный сигнал рассеянного излучения и тем самым увеличение контраста радиографического изображения, и одновременно получение изображений в различных участках спектра. Технический результат достигается тем, что в экране-преобразователе однокоординатные сцинтилляционные детекторы последовательно расположены в направлении распространения просвечивающего излучения, перекрывая сечение просвечивающего пучка, выходы однокоординатных сцинтилляционных детекторов объединены на фотоприемном устройстве так, что повторяют форму перекрываемого сечения, соединены последовательно. 5 ил.

Изобретение относится, в частности, к системам построения ядерных изображений, в особенности, включающим в себя гигроскопические сцинтилляционные кристаллы и т.п. Ядерный детектор для системы построения ядерных изображений включает в себя герметично запечатываемую оболочку (50) детектора, множество сцинтилляционных кристаллов (32), размещенных в оболочке (50) детектора, множество датчиков (34), присоединенных к сцинтилляционным кристаллам (32), уплотнительный слой (51), который герметично запечатывает сцинтилляционные кристаллы (32) и датчики (34) в оболочке (50) детектора, и проводник (60), проходящий от каждого датчика (34), причем проводники (60) подключены к шине, проходящей через уплотнительный слой (51), для передачи собранной информации для обработки. Технический результат - поддержание целостности гигроскопического кристалла. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к спектральной компьютерной визуализации. Система визуализации содержит стационарный гентри, поворотный гентри, установленный на стационарном гентри, рентгеновскую трубку, закрепленную на поворотном гентри, которая поворачивается и испускает полихроматическое излучение, пересекающее область исследования. Излучение имеет среднее напряжение испускания, которое поочередно переключается между, по меньшей мере, двумя разными средними напряжениями испускания в течение процедуры визуализации. Двухслойная детекторная матрица с энергетическим разрешением в режиме счета фотонов регистрирует излучение, пересекающее область исследования., и регистрирует излучение в, по меньшей мере, двух разных диапазонах напряжений. Детекторная матрица выполнена с возможностью формирования выходных сигналов с энергетическим разрешением, в зависимости как от напряжения испускания, так и от диапазона напряжений. Блок реконструкции выполняет спектральную реконструкцию выходных сигналов с энергетическим разрешением. Способ оперирования системой содержит этапы, на которых переключают спектр испускания излучения, в течение процедуры визуализации, устанавливают набор энергетических порогов согласованно с переключением спектра испускания, регистрируют испускаемое излучение и идентифицируют энергию зарегистрированного излучения по набору энергетических порогов. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств компьютерной визуализации. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к детектору спектральной визуализации. Одномерный многоэлементный фотодетектор (120), содержащий матрицу фотодиодов (122), включающую в себя первый верхний ряд фотодиодных пикселей и второй нижний ряд фотодиодных пикселей, при этом матрица фотодиодов (122) является частью фотодетектора (120), причем фотодетектор (120) является двухсторонним; матрица сцинтилляторов (126), включающая в себя первый верхний ряд и второй нижний ряд сцинтилляторных пикселей, причем первый верхний и второй нижний ряды сцинтилляторных пикселей соответственно оптически связаны с первым верхним и вторым нижним рядами фотодиодных пикселей; считывающее электронное устройство (124), при этом считывающее электронное устройство (124) является частью фотодетектора (120), и электрические соединения (512), которые осуществляют взаимосвязь фотодиодных пикселей и считывающего электронного устройства (124). Технический результат - снижение шума в сигналах, идущих между элементами устройства. 13 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к детекторам радиационного излучения. Узел (20) детектора радиационного излучения содержит сцинтилляционный детектор (22) радиационного излучения, предназначенный для генерации светового сигнала, являющегося функцией регистрируемого радиационного излучения. Для приема светового сигнала от сцинтилляционного детектора и генерации электрического сигнала, являющегося функцией полученного светового сигнала, предусмотрен фотоприемник (40), выполненный с возможностью функционального соединения с указанным сцинтилляционным детектором (22). Кожух (44) фотоприемника (40) выполнен с возможностью электрического соединения с указанным фотоприемником (40). По меньшей мере один из элементов, кожух (44) или фотоприемник (40), выполнен с возможностью электрического подключения к электроду источника питания, в результате чего при электрическом соединении кожух фотоприемника и сам фотоприемник имеют по существу одинаковый электрический потенциал. Технический результат - снижение помех в электрическом сигнале фотоэлектронного умножителя и узле детектора радиационного излучения. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх