辐射成像系统 |
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| 申请号 | CN201280038351.0 | 申请日 | 2012-08-02 | 公开(公告)号 | CN103826540B | 公开(公告)日 | 2016-05-25 |
| 申请人 | 株式会社福微视; | 发明人 | 张铉晳; | ||||
| 摘要 | 公开了一种 辐射 成像系统，其包含：辐射转换器层；位于辐射转换器层上的顶部 电极 ；和电耦合至辐射转换器层的 像素 单元阵列，其中所述辐射转换器层包含：有机基质，其包含电荷传递材料(CTM)；和用于吸收辐射的闪烁粒子，其被分散在有机基质中，其中闪烁粒子与电荷产生材料(CGM) 接触 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种辐射成像系统，其包含： |
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| 说明书全文 | 辐射成像系统【技术领域】 [0001] 本发明涉及辐射成像系统。更具体地说，本发明涉及使用新型组合物作为辐射转换器层的辐射成像系统，所述辐射转换器层吸收辐射然后产生与吸收的辐射成比例的电荷。【背景技术】 [0002] 传统的医疗诊断程序将X-射线图像图案记录在卤化银膜上。这些系统引导最初一致图案的探询X-射线辐射穿过待研究的患者，采用X-射线辐射强化屏截取随后的X-射线辐射的成像调制(image-wise modulated)图案，在卤化银膜中记录强化后的图案，并采用化学方法将此潜在的辐射图案转换为永久可视的图像，称为射线照片。 [0003] 还已经通过使用辐射感应材料层直接以电荷的成像调制图案捕获射线照相图像来生产射线照片。依据入射X-射线辐射的强度，使用规则排列的分立固态辐射传感器阵列来量化在像素化区域内由X-射线辐射通过电学方法或光学方法产生的电荷。于1994年6月7日颁发给Lee等人且转让给杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and company)的美国专利号5,319,206描述了一种系统，该系统使用光导材料层以形成成像调制区域分布的电子-空穴对，所述电子-空穴对随后被诸如薄膜晶体管的电感器件转换成对应的模拟像素(图片元素)值。美国专利号5,262,649(Antonuk等人)描述了一种系统，该系统使用磷光体或闪烁材料层以形成成像调制分布的光子，所述光子随后被诸如非晶硅光电二极管的光感器件转换成对应的成像调制分布的电荷。这些固态系统具有用于重复曝露于X-射线辐射且无需消耗和化学加工卤化银膜的优点。 [0004] 在使用光导材料如硒的系统如美国专利号5,319,206所描述的现有技术(图1)中，在暴露于成像调制X-射线辐射前，对顶部电极(上电极)1施加电位以提供适当的电场。在暴露于X-射线辐射10的过程中，响应于X-射线辐射的成像调制图案的强度，在光导层3中产生电子-空穴对(以-和+表示)，这些电子-空穴对通过高压电源12提供的施加偏压电场分开。电子-空穴对沿着电场线以相反方向向光导层3的相对表面移动。在X-射线辐射暴露后，电荷图像被储存在TFT阵列7A的储存电容器8中。然后该图像电荷被正交阵列的薄膜晶体管7和电荷积分放大器6读取。这种类型的直接转换系统具有独特的优点：几乎不受x-射线转换光导层的厚度的影响而维持高空间分辨率。然而，目前仅有极少数直接转换光导体可被用于商业产品。最受欢迎且技术成熟的材料是非晶硒，其对x-射线产生的电子和空穴均具有优良的电荷传递特性。然而，硒的原子数为34，其仅在低能量范围内(通常低于30Kev)具有良好的x-射线吸收。对于更高能量的x-射线，硒的吸收系数变得越来越小，因而需要越来越厚的硒层来捕获足够的x-射线。由于制造良好成像质量的非晶硒的复杂度与难度是硒厚度的强函数，目前成功的x-射线成像产品局限于较低能量x-射线应用，如乳房X-射线照相术、低能量x-射线结晶学、低能量非破坏性测试。 [0005] 在使用磷光体或闪烁材料层以形成成像调制分布的光子，所述光子随后被诸如非晶硅光电二极管的光感器件转换成对应的成像调制分布的电荷的系统中，被吸收的x-射线所产生的闪烁可以在被光感成像器件探测到之前经过多次散射并因而扩散。对于较高的x-射线吸收系数，可以选择含有较高原子序数的分子如钆(原子序数64)、铯(原子重量133)、碘(53)、镧(57)、铽(57)、钡(56)等的磷光体类型。然而因为闪烁的散射，这种类型的间接转换x-射线探测器具有高点扩散函数，导致与直接转换类型如硒相比具有较低的空间分辨率。 [0006] 因而需要设计一种辐射成像系统，其在大的辐射能量范围内具有足够的辐射吸收，且不论辐射吸收介质的厚度都能保持高空间分辨率。【发明内容】 [0007] 一个实施方案涉及一种辐射成像系统，其包含：辐射转换器层；位于辐射转换器层上的顶部电极；以及电耦合至辐射转换器层的像素单元阵列；其中所述辐射转换器层包含：有机基质，其包含电荷传递材料(CTM)；和用于吸收辐射的闪烁粒子，其被分散在有机基质中，其中闪烁粒子与电荷产生材料(CGM)接触。 [0008] 与闪烁粒子接触的电荷产生材料(CGM)可以以与有机基质中的电荷传递材料(CTM)形成的混合物形式存在。 [0009] 闪烁粒子在部分或全部表面可以涂覆有电荷产生材料(CGM)。 [0010] 涂覆到闪烁粒子上的电荷产生材料的厚度可以足以吸收超过约20%的由闪烁粒子发出的闪烁光。 [0011] 闪烁粒子可以包括但不限于硫氧化钆(GOS)、碘化铯(CsI)、碘化钠(NaI)、锗酸铋(BGO)、硫化锌(ZnS)、钨酸镉(CdWO4或CWO)、LYSO(Lu1.8Y0.2SiO5(Ce))等。 [0012] 闪烁粒子可以掺杂有掺杂物，所述掺杂物包括铕(Eu)、铽(Tb)、镨(Pr)和锂(Li)及它们的组合。 [0013] 经掺杂的闪烁粒子的发射光谱可以在CGM材料的吸收光谱范围内。 [0014] 电荷产生材料可以包括但不限于喹啉类、卟啉类、喹吖啶酮类、二溴蒽嵌蒽醌(dibromo anthanthrone)颜料、方酸菁(squalilium)染料、二萘嵌苯二胺(perylene diamines)、紫环酮二胺(perinone diamines)、多核芳香醌、吡喃鎓盐、硫代吡喃鎓盐、偶氮颜料、三苯基甲烷类染料、硒、氧钒酞菁、氯铝酞菁、铜酞菁、氧钛酞菁、氯镓酞菁、羟基镓酞菁、镁酞菁、无金属酞菁、靛蓝类颜料。这些电荷产生材料可以单独使用或者以其中的两种或更多种的组合使用。 [0015] 电荷传递材料可以包括但不限于4,4’-TPD(三苯胺二聚体)、9-二氰基亚甲基-2,4,7-三硝基芴、N,N'-二(萘-1-基)-N,N'-二(4-甲基-苯基)-联苯胺、N,N'-二(萘-2-基)-N,N'-二(3-甲基-苯基)-联苯胺、4,4'-(1,2-乙二亚基)-双(2,6-二甲基-2,5-环己二烯-1-酮)、2-(1,1-二甲基乙基)-4-[3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲基-4-氧代-2,5-环己二烯-1-亚基]-6-甲基-2,5-环己二烯-1-酮、N,N'-二(萘-1-基)-N,N'-二(3-甲基-苯基)-联苯胺、聚(3-辛基噻吩-2,5-二基)、聚(3-癸基噻吩-2,5-二基)、N-联苯基-N-苯基-N-(3-甲基苯基)-胺、4-N,N-双(4-甲基苯基)-氨基-苯甲醛-N,N-二苯基腙、对二苯基氨基苯甲醛-N-苯基-甲基-腙、N,N'-二苯基-N,N'-双(3-羟基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N,N'N'-四(4-甲基苯基)-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺、4,4'-(3,4-二甲基苯基氮烷二基)双(4,1-亚苯基)二甲醇、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-双(4-正丁基苯基)-1,1'-三联苯-4,4-二胺。这些电荷传递材料可以单独使用或者以其中的两种或更多种的组合使用。 [0016] CGM与CTM的重量比可以为约1:99至约95:5。 [0017] 闪烁粒子的平均直径可以在约1至约100μm的范围内。 [0018] 闪烁粒子在有机基质中的体积百分比可以为约10vol%至约95vol%。 [0020] 辐射转换器层的厚度可以为约5μm至约2000μm。 [0021] 辐射成像系统还可以包含位于辐射转换器层和顶部电极之间的电荷注入阻挡层(charge injection blocking layer)。 [0022] 像素单元阵列可以包含电荷收集电极，其用于收集辐射转换器层的像素区域中的电荷信号；连接至电荷收集电极的信号储存电容器，其用于储存电荷收集电极所收集的电荷信号；以及连接至电荷收集电极的晶体管，其用于将电荷收集电极上的电荷信号转换成电压信号，并将电压信号传输至信号线。 [0024] 根据结合附图对以下实施方案进行的详细说明，本发明的上述特征和其他特征将变得显而易见： [0025] 图1是示出根据示例性实施方案的辐射转换器层的示意图。 [0026] 图2是示出根据另一示例性实施方案的辐射转换器层的示意图。 [0027] 图3是示出根据示例性实施方案的辐射成像系统的示意图。 [0028] 图4是实施例中所用的实验装置的示意图。 [0029] 图5是实施例中当施加1,000伏特的正偏压时的示波器信号。 [0030] 图6是实施例中当施加1,000伏特的负偏压时的示波器信号。 [0031] 【最佳实施方式】 [0032] 在下文在本发明的以下详细说明中将更全面地说明本发明，其中描述了本发明的一些实施方案但不是所有的实施方案。事实上，本发明可以以许多不同的形式呈现，且不应当解释为局限于本文所述的实施方案；而提供这些实施方案是为了使本发明的发明内容满足适用的法律规定。 [0033] 在下文参照附图更全面地描述示例实施方案；然而，示例实施方案可以以不同形式呈现，且不应当被解释为局限于本文所述的实施方案。而提供这些实施方案是为了使本发明的发明内容透彻和完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。 [0034] 在附图中，为了清楚说明起见，可以将层和区域的尺寸放大。还将理解当层或元件被称为在另一层或基板“上”时，其可以直接位于另一层或基板上，或者也可以存在中间层。而且，将理解当层被称为在另一层“下”时，其可以直接位于下方，或者也可以存在一层或多层中间层。此外，还将理解当层被称为在两层“之间”时，其可以是位于两层之间的唯一层，或者也可以存在一层或多层中间层。在整个附图中，相同的参考数字表示相同的元件。 [0035] 为了简明起见，对本领域技术人员而言是显然的细节的描述将被省略。 [0036] 一个实施方案涉及一种辐射成像系统。该辐射成像系统包含：辐射转换器层；位于辐射转换器层上的顶部电极；以及电耦合至辐射转换器层的像素单元阵列；其中所述辐射转换器层包含有机基质以及用于吸收辐射的闪烁粒子。 [0037] 闪烁粒子被分散在有机基质中。 [0038] 闪烁粒子与电荷产生材料(CGM)接触。例如，闪烁粒子在部分或全部表面可以涂覆有电荷产生材料(CGM)。 [0039] 本文所用术语"接触"是指形成闪烁粒子和电荷产生材料(CGM)互相紧密接触的状态。在一个实施方案中，闪烁粒子的全部表面可以被电荷产生材料(CGM)包围。在另一个实施方案中，闪烁粒子可以部分地涂覆有电荷产生材料(CGM)。在另一个实施方案中，闪烁粒子可以与电荷产生材料(CGM)接触，该电荷产生材料以与有机基质中的电荷传递材料(CTM)形成的混合物形式存在。 [0040] 闪烁粒子可以被分散在连续相的有机基质中。 [0041] 图1是示出根据示例性实施方案的辐射转换器层的示意图。如图1中所示，闪烁粒子10可以被分散在有机基质20中。 [0042] 图2是示出根据另一示例性实施方案的辐射转换器层的示意图。如图2中所示，涂覆有电荷产生材料(CGM)21的闪烁粒子10可以被分散在有机基质20中。 [0043] 闪烁粒子吸收辐射并产生强度与所吸收的能量成比例的光脉冲。具有高原子序数的闪烁粒子将更适合用于有效吸收较高能量的辐射。 [0044] 闪烁粒子可以包括但不限于硫氧化钆(GOS)、碘化铯(CsI)、碘化钠(NaI)、锗酸铋(BGO)、硫化锌(ZnS)、钨酸镉(CdWO4或CWO)、LYSO(Lu1.8Y0.2SiO5(Ce))。这些闪烁粒子可以单独使用或者以其中的两种或更多种的组合使用。其中，硫氧化钆(GOS)是优选的。 [0045] 闪烁粒子的尺寸可以小于辐射成像探测器的像素尺寸。例如，闪烁粒子的平均直径可以在约1至约100μm的范围内，例如约3至约50μm。在该范围内，辐射成像系统可以具有良好的分辨率和低噪声。 [0046] 在一种实施方式中，闪烁粒子可以掺杂有掺杂物。掺杂物可以包括但不限于铕(Eu)、铽(Tb)、镨(Pr)和锂(Li)。这些掺杂物可以单独使用或者以其中的两种或更多种的组合使用。每种闪烁粒子的闪烁光谱在不同掺杂下可以是不同的，可以选择适当类型来匹配电荷产生材料的吸收光谱。例如，经掺杂的闪烁粒子的发射光谱可以在电荷产生材料(CGM)的吸收光谱范围内。在一种实施方式中，当闪烁粒子是硫氧化钆(GOS)且电荷产生材料(CGM)是基于酞菁的化合物时，掺杂物可以选自Eu，因为Eu掺杂的闪烁体的发射光谱与基于酞菁的电荷产生材料(CGM)的吸收光谱相匹配。 [0047] 有机基质可以是包含电荷传递材料(CTM)的有机光导体(OPC)材料。在一个实施方案中，有机基质可以仅为电荷传递材料(CTM)。在其它实施方案中，有机基质可以为电荷产生材料(CGM)与电荷传递材料(CTM)的混合物。 [0048] 电荷产生材料(CGM)可以与有机基质中的电荷传递材料(CGM)电接触。 [0049] 当将电荷产生材料涂覆到闪烁粒子上时，涂覆到闪烁粒子上的电荷产生材料的厚度可以足以吸收超过约20%、优选30%或更多的由闪烁粒子发出的闪烁光。 [0050] 电荷产生材料可以包括但不限于喹啉类、卟啉类、喹吖啶酮类、二溴蒽嵌蒽醌颜料、方酸菁染料、二萘嵌苯二胺、紫环酮二胺、多核芳香醌、吡喃鎓盐、硫代吡喃鎓盐、偶氮颜料、三苯基甲烷类染料、硒、氧钒酞菁、氯铝酞菁、铜酞菁、氧钛酞菁、氯镓酞菁、羟基镓酞菁、镁酞菁、无金属酞菁、靛蓝类颜料。这些电荷产生材料可以单独使用或者以其中的两种或更多种的组合使用。例如，2,9-二苄基-蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10-四酮、酞菁铁(II)复合物、8,9,18,19-四氯-双苯并咪唑并(2,1-a:1',2'-b')蒽并(2,1, 9-def:6,5,10,d'e'f')二异喹啉-6,16-二酮(8,9,18,19-Tetrachloro-bisbenzimidazo(2,1-a:1',2'-b')anthra(2,1,9-def:6,5,10,d'e'f')diisoquinoline-6,16-dione)(与顺式异构体的混合物)、5,10,15,20-四苯基卟啉氧化钒(IV)、2,9-二(十三烷-7-基)-蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10-四酮、2,9-二(戊烷-3-基)蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10-四酮、2,9-二苄基-5,6,12,13-四氯-蒽并(2,1, 9-def:6,5,10-d'e'f')二异喹啉-1,3,8,10-四酮、2,9-二丙基-蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10-四酮、2,9-二甲基-蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10-四酮、2,9-二苄基-5,6,12,13-四氯-蒽并(2,1,9-def:6,5,10-d'e'f')二异喹啉-1,3,8,10-四酮、酞菁铅复合物、氧化钛(IV)酞菁、在96%1,3-二氧戊环中含有2%BM5(聚乙烯醇缩丁醛)粘合剂的2%分散液、1-(4-二甲基氨基苯基)-3-(4-二甲基亚铵环己-2, 5-二烯-1-亚基)-2-氧代环丁烯-4-酸酯(1-(4-Dimethylaminophenyl)-3-(4- dimethylimmoniumcyclohexa-2,5-dien-1-ylidene)-2-oxocyclobuten-4-olate)、铟(III)酞菁氯化物、1-(2,5-二甲基-吡咯-3-基)-3-(2,5-二甲基-吡咯鎓-3-亚基)-环丁烯- 2-酮-4-酸酯、1-(1-苄基-喹啉-4-亚基甲基)-3-(1-苄基-喹啉鎓-4-基-亚甲基)-2-氧代-环丁烯-4-酸酯、5,10,15,20-四苯基卟啉(无金属)、1-(4-二甲基氨基-2-羟基-苯基)-3-(4-二甲基亚铵-2-羟基-环己-2,5-二烯-1-亚基)-2-氧代-环丁烯-4-酸酯、双苯并咪唑并[2,1-a:2',1'-a']蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-10,21-二酮(与顺式异构体的混合物)、氧化钛(IV)酞菁、5,10,15,20-四苯基卟啉钴(II)、1-(3,5-二甲基-4-乙基-吡咯-2-基)-3-(3,5-二甲基-4-乙基-吡咯鎓-2-亚基)-环丁烯-2-酮-4-酸酯、双咪唑并[2,1-a:2',1']蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-二酮(与顺式异构体的混合物)、2,9-二(2-甲氧基乙基)-蒽并[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10-四酮、氯化铁(III)四苯基卟啉、甘菊环鎓(Azulenylium)、二氢-3-[2-羟基-3-(5-异丙基-3,8-二甲基- 1-甘菊环基)-4-氧代-2-环丁烯-1-亚基]-7-异丙基-1,4-二甲基氢氧化物等。 [0051] 电荷传递材料可以包括但不限于4,4’-TPD(三苯胺二聚体)、9-二氰基亚甲基-2,4,7-三硝基芴、N,N'-二(萘-1-基)-N,N'-二(4-甲基-苯基)-联苯胺、N,N'-二(萘-2-基)-N,N'-二(3-甲基-苯基)-联苯胺、4,4'-(1,2-乙二亚基)-双(2,6-二甲基-2,5-环己二烯-1-酮)、2-(1,1-二甲基乙基)-4-[3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲基-4-氧代-2,5-环己二烯-1-亚基]-6-甲基-2,5-环己二烯-1-酮、N,N'-二(萘-1-基)-N,N'-二(3-甲基-苯基)-联苯胺、聚(3-辛基噻吩-2,5-二基)、聚(3-癸基噻吩-2,5-二基)、N-联苯基-N-苯基-N-(3-甲基苯基)-胺、4-N,N-双(4-甲基苯基)-氨基-苯甲醛-N,N-二苯基腙、对二苯基氨基苯甲醛-N-苯基-甲基-腙、N,N'-二苯基-N,N'-双(3-羟基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N,N'N'-四(4-甲基苯基)-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺、4,4'-(3,4-二甲基苯基氮烷二基)双(4,1-亚苯基)二甲醇、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-双(4-正丁基苯基)-1,1'-三联苯-4,4-二胺。这些电荷传递材料可以单独使用或者以其中的两种或更多种的组合使用。 [0052] CGM与CTM的重量比可以为约1:99至约95:5，例如约10:90至约80:20。在该范围内，辐射成像系统可以具有良好的分辨率和低噪声。 [0053] 闪烁粒子在有机基质中的体积百分比可以为约10vol%至约95vol%，例如约15vol%至约80vol%。在该范围内，辐射成像系统可以具有良好的分辨率和低噪声。例如，闪烁粒子在有机基质中的体积百分比可以为约20vol%至约65vol%。 [0054] 图3是示出根据示例性实施方案的辐射成像系统的示意图。辐射成像系统包含前述层100；位于辐射转换器层上的顶部电极300；以及电耦合至辐射转换器层的像素单元阵列。 [0055] 辐射可以是选自X-射线、γ-射线以及电离辐射中的至少一种。电离辐射可以包括所有穿透材料并在闪烁材料中产生光的辐射。例如，电离辐射可以包括α-射线、β-射线、中子等。 [0056] 辐射转换器层100可以通过如下方法来制备：混合有机基质与闪烁粒子以制备组合物，并将组合物涂布到图像电荷收集器件上。 [0057] 在一个实施方案中，组合物可以通过如下方法来制备：将电荷产生材料(CGM)涂覆到闪烁粒子的表面上；以及将涂覆有电荷产生材料的闪烁粒子分散到包含电荷传递材料(CTM)的有机基质中。 [0058] 在另一个实施方案中，组合物可以通过如下方法来制备：混合电荷产生材料(CGM)和电荷传递材料(CTM)以制备有机基质；以及将闪烁粒子分散到有机基质中。 [0059] 可以向有机基质中加入粘合剂树脂。粘合剂树脂的实例可以包括但不限于基于苯乙烯的树脂、聚烯烃、基于丙烯酰基的树脂、乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚碳酸酯树脂、硅酮树脂、三聚氰胺树脂等。 [0060] 粘合剂树脂可以被溶剂如芳香族溶剂、醇、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲基乙基酮、环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、四氢呋喃、1,4-二氧杂环己烷、吡啶、二乙胺等溶解。 [0061] 对于将闪烁粒子分散在有机基质中的分散，可以使用超声分散装置、球磨机、砂磨机和均质混合机(homomixer)。 [0062] 层100的厚度可以为约5μm至约2000μm，例如约10μm至约1000μm。层100可以被沉积在图像电荷收集器件的顶部上。 [0063] 辐射成像系统还可以包含位于辐射转换器层与顶部电极之间的电荷注入阻挡层200。 [0064] 像素单元阵列可以包含电荷收集电极500，其用于收集辐射转换器层的像素区域中的电荷信号；连接至电荷收集电极的信号储存电容器700，其用于储存电荷收集电极收集的电荷信号；和连接至电荷收集电极的晶体管800，其用于将电荷收集电极上的电荷信号转换为电压信号并将电压信号传输至信号线。 [0065] 在一个实施方案中，可以从可商购获得的薄膜晶体管面板(panel)开始制备辐射成像系统，该薄膜晶体管面板包含基板600、信号储存电容器700、晶体管800和电荷放大器900。可商购获得的用于液晶显示器的面板可以是构建薄膜晶体管面板的便捷起始点。电荷收集电极500可以形成在薄膜晶体管面板上。在电荷收集电极500的表面上方，可以施加电子阻挡层400。电子阻挡层400可以优选由氧化铝提供。可以在电子阻挡层10上方涂覆包含本发明的辐射转换器层100。可以在辐射转换器层100上形成电荷注入阻挡层200和顶部电极300。 [0066] 当闪烁粒子吸收辐射时，产生的闪烁光可以被紧邻的CGM材料吸收并且可以局部地(locally)转化成电荷。在偏压施加电场下，这些电荷被基质中的CTM材料分开和传递到顶部和底部界面，并被如薄膜晶体管(TFT)阵列的成像系统的像素电极收集。 [0067] 还可以对闪烁衰减时间和余辉性质进行选择以匹配成像系统的要求，如成像帧速率、图像积分时间等。在一个实施方案中，基于酞菁的CGM材料的光吸收系数可以匹配铕掺杂的GOS的闪烁光谱。闪烁光可以被周围在非常短距离(如0.01～10微米)内的CGM材料吸收。CGM可以在辐射被吸收且紧邻闪烁粒子的地方产生电荷。 [0068] 常规闪烁成像探测器的闪烁光在光到达光电二极管的电荷装置之前需要经过通常为数百微米的长距离。沿着这种长光学路径，常规闪烁成像探测器的闪烁光可以在闪烁材料内部经过多次散射，从而导致图像清晰度降低。 [0069] 另一方面，本发明的层可以在光被大量散射之前局部地将闪烁光转换成电荷。然后通过CTM材料中的电场将电荷引导至各自的图像电荷电极，从而能够保持高空间图像分辨率。由本发明的辐射成像探测器获得的图像质量可以与直接转换半导体(如硒)产生的图像质量相当。除了高图像空间质量之外，本发明的层的辐射吸收效率可以从具有不同原子序数和粒径的大量闪烁材料进行选择。 [0070] 可以将本发明的层涂覆到电荷读出系统(如薄膜晶体管(TFT))上以形成辐射转换器层，该辐射转换器层类似于1994年6月7日颁布给Lee等人的美国专利号5,319,206中描述的TFT阵列，通过引用将该专利以其全部内容并入本文。然后可以在辐射转换器层上沉积上电极。可以在上电极和TFT电流返回平面之间施加偏压，在辐射转换器层中产生均匀电场。在成像过程中，穿过物体(如人体)的碰撞辐射可以被辐射转换器层吸收，产生强度与吸收的辐射能量的强度成比例的光。这种闪烁光的大多数被周围的CGM吸收，反过来可以产生与闪烁强度成比例的电子-空穴对的电荷。在偏压电极产生的电场下，一种极性的电荷被驱动到TFT中的电荷收集器，而相反极性的电荷被驱动到偏压电极。这种结构可以类似于直接转换辐射成像探测器如US5,319,206描述的具有电荷转换硒层的硒探测器。因为大多数光可以被CGM涂层吸收或在紧邻闪烁材料的地方被吸收，在该过程中通过吸收辐射产生的电荷可以就位于(very local to)辐射吸收材料的位置。采用偏压电场，这些电荷可以被直接驱动到直接位于辐射与扩散相互作用点下的电荷收集像素，该相互作用点不大于可以比TFT像素尺寸小得多的闪烁粒子的尺寸。与仅使用GOS或碘化铯闪烁材料的间接转换探测器不同，极少量的闪烁光可以扩散到辐射相互作用点之外，从而可以保持类似于直接转换探测器(如TFT上的硒)的空间分辨率。 [0071] 参照以下实施例和制备实施例可以更详细地说明本发明的细节内容。本领域技术人员可以很容易认识到和了解未包括在本文中的实施方案，因此，省略了这些实施方案的说明。实施例 [0072] 将二氯甲烷和甲苯以10:1的重量比混合以制备溶液。然后将2%重量的作为CGM的具有化学式1的氧钛酞菁、2%重量的作为CTM的具有化学式2的4,4’-TPD(三苯胺二聚体)、2%重量的聚碳酸酯聚合物加入到溶液中以获得混合物。CGM、CTM和聚碳酸酯的重量比为1:1:1。将20g直径为4μm的铕掺杂的GOS粉末加入到4ml CGM/CTM混合物和0.54ml甲苯中以制备组合物。然后用厚度为500μm的刮片将组合物涂覆到铟锡氧化物(ITO)底部电极上。在50℃的温度下固化48小时后，将导电顶部电极涂覆于组合物的顶面。向样品的顶部电极施加偏压，并将ITO底部电极连接至与高压电源形成回路的负载电阻器R。如图4中所示，将示波器探针连接于负载电阻器R。 [0073] [化学式1] [0074] [0075] [化学式2] [0076] [0077] 当暴露于来自70KVP、100mA和20毫秒的源的x-射线时，在图5中示出当施加1,000伏特的正偏压时的示波器信号。图6示出当施加1,000伏特的负偏压时的示波器信号。当使用二维薄膜晶体管(TFT)阵列代替ITO玻璃时，x-射线暴露所产生的电荷信号将被每个个体像素元件收集，并形成x-射线图像。 [0078] 在本文中公开了示例实施方案，虽然应用了特定术语，但仅以广义和说明性意义使用和解释这些术语，且不用于限制的目的。因此，本领域技术人员将会理解在不背离如以下权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行诸多改变。 |
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