專利名稱：雙能x射線探測(cè)器及雙能x射線探測(cè)器陣列裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輻射成像系統(tǒng)探測(cè)器，尤其涉及應(yīng)用于X射線輻射成像系統(tǒng)中的 雙能X射線閃爍探測(cè)器，本實(shí)用新型屬于輻射檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)X射線穿透被檢物體之后，其能譜會(huì)發(fā)生變化，這些變化和被檢物體的材料組 成有關(guān)，因而測(cè)量這些變化就能實(shí)現(xiàn)被檢物體的材料識(shí)別。理論上直接測(cè)量X射線的能譜 是最理想的方案，但是這需要對(duì)X射線進(jìn)行單光子測(cè)量，而輻射成像系統(tǒng)中使用的X射線光 子密度很高，因此需要探測(cè)器和電子學(xué)系統(tǒng)有極快的響應(yīng)速度，比如測(cè)量108個(gè)光子/秒， 然而這按目前的測(cè)量技術(shù)尚難以實(shí)現(xiàn)。另外一種變通的辦法是測(cè)量與X射線能譜相關(guān)的一 些參數(shù)，通過這些參數(shù)間接了解能譜變化的規(guī)律。而雙能X射線探測(cè)器就是在這種背景下 產(chǎn)生的，其通過對(duì)探測(cè)器的高、低兩個(gè)輸出信號(hào)的對(duì)比間接了解X射線能譜中高能部分和 低能部分的相對(duì)比例，而這種高低能信號(hào)的相對(duì)比例在X射線穿透被檢物體前后的變化也 和被檢物體的材料組成相關(guān)。傳統(tǒng)的雙能X射線探測(cè)器是由高、低能兩個(gè)探測(cè)器組成的，其中低能探測(cè)器是由 一塊較薄的閃爍體和一個(gè)光電二極管組成，高能探測(cè)器是由一塊較厚的閃爍體和另一個(gè)光 電二極管組成。低能探測(cè)器布置在靠近被檢物體的一側(cè)，主要吸收X射線能譜中的低能部 分，高能探測(cè)器布置在低能探測(cè)器后邊，主要吸收X射線能譜中的高能部分。一般在低能探 測(cè)器和高能探測(cè)器之間還配置一個(gè)濾波片來進(jìn)一步吸收X射線能譜中的低能部分，從而使 得雙能探測(cè)器的高、低能信號(hào)更接近X射線能譜中的高、低能能譜比例。圖1是傳統(tǒng)技術(shù)的雙能X射線探測(cè)器的示意圖。X射線100首先進(jìn)入低能閃爍體 111并在其中沉積能量釋放出可見光，光電探測(cè)器件112將可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。沒有 和低能閃爍體發(fā)生作用的X射線穿過濾波片130以進(jìn)一步減少X射線能譜中的低能部分， 之后X射線在高能閃爍體121內(nèi)部全吸收，所釋放出的可見光在光電探測(cè)器件122中被轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)。這里低能閃爍體111和光電探測(cè)器件112組成低能探測(cè)器，高能閃爍體121 和光電探測(cè)器件122組成高能探測(cè)器。這種傳統(tǒng)的雙能X射線探測(cè)器的主要問題有其一，低能探測(cè)器閃爍體厚度的問 題。為了盡可能減少X射線能譜中高能部分的影響，低能探測(cè)器的閃爍體一般都很薄，比如 0. 2-0. 3mm，這種閃爍體薄片一般是由較厚的閃爍體加工得到的，而加工的精度會(huì)影響閃爍 體厚度的均勻性，進(jìn)而會(huì)影響低能探測(cè)器輸出的一致性。其二，低能探測(cè)器和濾波片的選擇 是針對(duì)某一個(gè)X射線能譜或特定的被檢物體質(zhì)量厚度區(qū)間設(shè)計(jì)的，這樣會(huì)對(duì)低能探測(cè)器和 濾波片對(duì)不同檢測(cè)類型的適用性有影響。其三，低能探測(cè)器和高能探測(cè)器是相互獨(dú)立的兩 個(gè)部分，低能探測(cè)器和高能探測(cè)器相對(duì)位置的裝配精度也會(huì)對(duì)材料識(shí)別的精度有影響。其 四，濾波片會(huì)吸收一部分的X射線，因此會(huì)影響探測(cè)器的探測(cè)效率，進(jìn)而會(huì)影響掃描圖像的 信噪比。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙能X射線探測(cè)器，利用這種雙能X射線探測(cè)器 能夠準(zhǔn)確測(cè)量穿透物體的X射線能譜中低能部分和高能部分的相對(duì)差別，進(jìn)而能夠可靠地 提供材料識(shí)別的依據(jù)。本實(shí)用新型的雙能探測(cè)器能夠改善已有技術(shù)探測(cè)器所存在的上述問題。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種便于制造和使用的線陣和面陣雙能X射 線探測(cè)器陣列裝置。本實(shí)用新型所提供的雙能X射線探測(cè)器，其在X射線的入射方向上依序包括第一 光電探測(cè)器件、閃爍體和第二光電探測(cè)器件，所述第一光電探測(cè)器件接近所述閃爍體的前 端面設(shè)置，所述第二光電探測(cè)器件接近所述閃爍體的后端面設(shè)置，所述X射線穿過所述第 一光電探測(cè)器件之后進(jìn)入所述閃爍體，所述閃爍體將入射到其中的X射線轉(zhuǎn)換成可見光， 所述第一光電探測(cè)器件和所述第二光電探測(cè)器件用于接收所述閃爍體發(fā)出的可見光并將 其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。優(yōu)選地，上述閃爍體可以由單一閃爍體材料整體構(gòu)成或者由兩個(gè)或兩個(gè)以上的子 閃爍體拼接或粘接而成。這兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體可以由相同的閃爍體材料構(gòu)成或者 由不同的閃爍體材料構(gòu)成。優(yōu)選地，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體中靠近X射線發(fā)射源的子閃爍體采用的 閃爍體材料的原子序數(shù)低于遠(yuǎn)離X射線發(fā)射源的子閃爍體采用的閃爍體材料的原子序數(shù)。 優(yōu)選地，上述第一光電探測(cè)器件和/或第二光電探測(cè)器件選自硅光電二極管、硅 光電二極管的一維和二維陣列、(XD、CMOS或SiPM。優(yōu)選地，所述第一光電探測(cè)器件與所述閃爍體的前端面接觸和/或所述第二光電 探測(cè)器件與所述閃爍體的后端面接觸。優(yōu)選地，所述第一光電探測(cè)器件粘接在所述閃爍體的前端面上和/或所述第二光 電探測(cè)器件粘接在所述閃爍體的后端面上。優(yōu)選地，所述閃爍體表面涂覆有反射層和/或所述閃爍體內(nèi)部具有散射顆粒。本實(shí)用新型還提供了一種雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其在X射線的入射方向上 依序包括第一光電探測(cè)器件陣列、閃爍體陣列和第二光電探測(cè)器件陣列，所述第一光電探 測(cè)器件陣列接近所述閃爍體陣列的前端面設(shè)置，所述第二光電探測(cè)器件陣列接近所述閃爍 體陣列的后端面設(shè)置，所述X射線穿過所述第一光電探測(cè)器件陣列之后進(jìn)入所述閃爍體陣 列，所述閃爍體陣列將入射到其中的X射線轉(zhuǎn)換成可見光，所述第一光電探測(cè)器件陣列和 所述第二光電探測(cè)器件陣列用于接收所述閃爍體陣列發(fā)出的可見光并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。優(yōu)選地，上述閃爍體陣列中的至少一個(gè)閃爍體由單一閃爍體材料整體構(gòu)成或者由 兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體拼接而成。這兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體由相同的閃爍體材料 構(gòu)成或者由不同的閃爍體材料構(gòu)成。優(yōu)選地，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體中靠近X射 線發(fā)射源的子閃爍體采用的閃爍體材料的原子序數(shù)低于遠(yuǎn)離X射線發(fā)射源的子閃爍體采 用的閃爍體材料的原子序數(shù)。優(yōu)選地，上述閃爍體材料選自Csl (Tl)、CdW04、GOS、ZnSe或YAG。優(yōu)選地，上述第一光電探測(cè)器件陣列和/或第二光電探測(cè)器件陣列中的各光電探 測(cè)器件選自硅光電二極管、硅光電二極管的一維和二維陣列、(XD、CMOS或SiPM。[0019]優(yōu)選地，上述雙能X射線探測(cè)器陣列裝置為一維或二維陣列。優(yōu)選地，所述第一光 電探測(cè)器件陣列與所述閃爍體陣列的前端面接觸和/或所述第二光電探測(cè)器件陣列與所 述閃爍體陣列的后端面接觸。優(yōu)選地，所述第一光電探測(cè)器件陣列粘接在所述閃爍體陣列的前端面上和/或所 述第二光電探測(cè)器件陣列粘接在所述閃爍體陣列的后端面上。優(yōu)選地，所述閃爍體陣列中的至少一個(gè)閃爍體表面涂覆有反射層和/或所述閃爍 體陣列中的至少一個(gè)閃爍體內(nèi)部具有散射顆粒。優(yōu)選地，所述第一光電探測(cè)器件陣列、所述 閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列中所具有的元器件數(shù)量均相同。優(yōu)選地，所述第一光電探測(cè)器件陣列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件 間的各相應(yīng)元器件均對(duì)準(zhǔn)。本實(shí)用新型提出的雙能X射線探測(cè)器在結(jié)構(gòu)上更緊湊而且更方便制造，利用這種 結(jié)構(gòu)能夠更容易地實(shí)現(xiàn)一維或二維的雙能探測(cè)器陣列。本實(shí)用新型所提供的雙能X射線探 測(cè)器及探測(cè)器陣列能夠解決傳統(tǒng)的雙能探測(cè)器所存在的低能探測(cè)器的設(shè)計(jì)和制造問題，有 利于提高對(duì)質(zhì)量厚度變化較大的物體的材料識(shí)別能力。

為了更加全面地理解本實(shí)用新型的特性和目的，以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行 詳細(xì)描述。圖1是傳統(tǒng)技術(shù)的雙能X射線探測(cè)器示意圖。圖2是不同能量的X射線能量沉積率隨閃爍體厚度變化的示意圖。圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例一的雙能X射線探測(cè)器示意圖。圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例二的雙能X射線探測(cè)器示意圖。圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例三的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
X射線和閃爍體相互作用通過光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)沉積能量，閃爍 體吸收能量后產(chǎn)生激發(fā)并在退激的過程中發(fā)出可見光，也稱閃爍光。光電探測(cè)器件將收集 到的閃爍光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。光電探測(cè)器件的信號(hào)輸出既和X射線的能量沉積有關(guān)，也 和閃爍光的光收集效率相關(guān)。閃爍光的收集效率又和光電探測(cè)器件與閃爍光發(fā)光地點(diǎn)的距 離有關(guān)，一般距離越近收集效率越高。對(duì)于不同能量的X射線，由于衰減系數(shù)的不同，在閃 爍體內(nèi)部能量沉積位置的統(tǒng)計(jì)分布也不同，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致閃爍體光的收集效率不同。相對(duì)于 高能X射線而言，一般低能X射線的衰減系數(shù)較大，能量沉積或閃爍光的發(fā)光點(diǎn)更靠近閃爍 體的前端(距離射線源較近的一端)，因此閃爍體前端的光電探測(cè)器件比閃爍體后端的光 電探測(cè)器件有更大的信號(hào)輸出。閃爍體前后端光電探測(cè)器件輸出信號(hào)的比例和入射X射線 能譜中低能部分和高能部分的比例相關(guān)。圖2是不同能量的X射線的能量沉積率隨閃爍體厚度的變化示意圖。圖中表示的 是從20KeV到3000KeV的X射線單能光子在0. 1到100mm的閃爍體中的能量沉積率的變 化。從圖中可以看出，在較薄的閃爍體中，相對(duì)較低能的X射線的能量沉積率大于相對(duì)較高 能的X射線的能量沉積率，這種物理特性是傳統(tǒng)技術(shù)雙能X射線探測(cè)器工作的理論根據(jù)。同
7樣根據(jù)這種閃爍體的物理特性，我們可以設(shè)計(jì)出如圖3所示的一種雙能X射線探測(cè)器。圖3示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例一的雙能X射線探測(cè)器示意圖。其中，X射線300 首先穿過光電探測(cè)器件301之后進(jìn)入閃爍體303，不同能量的X射線光子在閃爍體303內(nèi) 沉積能量并釋放出可見光，然后可見光信號(hào)同時(shí)被接近閃爍體303前端面的光電探測(cè)器件 301和接近后端面的光電探測(cè)器件302接收并分別轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。此處的光電探測(cè)器 件301和/或302可以與閃爍體303的相應(yīng)端面接觸也可以不接觸；優(yōu)選地，至少一個(gè)光電 探測(cè)器件與閃爍體303的相應(yīng)端面接觸；更優(yōu)選地，至少一個(gè)光電探測(cè)器件與閃爍體303的 相應(yīng)端面通過粘接方式接觸。此外，光電探測(cè)器件301和/或302可以與閃爍體303完全 對(duì)齊，也可以不對(duì)齊，當(dāng)不對(duì)齊時(shí)可以采用反射鏡等光學(xué)器件將閃爍體303釋放出的可見 光收集到相應(yīng)的光電探測(cè)器中。另外，光電探測(cè)器件301與302可以采用同種類型的探測(cè) 器件，也可以采用不同類型的探測(cè)器件。根據(jù)圖2中不同X射線光子能量沉積率隨閃爍體厚度的變化可知，進(jìn)入閃爍體的X 射線在閃爍體內(nèi)部沉積能量的位置是和X射線光子的能量相關(guān)的低能X射線光子趨向于 在更靠近入射端面的位置沉積能量，隨著X射線光子能量的增加，X射線在閃爍體內(nèi)沉積能 量的位置逐漸遠(yuǎn)離入射端面。X射線在閃爍體內(nèi)沉積能量后釋放出可見光波段的閃爍光，這 種閃爍光產(chǎn)生的位置和X射線沉積能量的位置是相近的，因此也和入射X射線的能量相關(guān)。X射線通過和閃爍體的相互作用激發(fā)的閃爍光和其他形式的發(fā)光并無本質(zhì)區(qū)別。 首先，閃爍光在發(fā)光位置是沒有方向性的，也就是說，閃爍光從發(fā)光點(diǎn)向外傳播可以指向任 意方向；其次，閃爍光在閃爍體內(nèi)部的傳播符合光的吸收、散射以及光的反射、折射等規(guī)律。 因此從光電探測(cè)器件的位置接收到的閃爍光信號(hào)是和閃爍光發(fā)光點(diǎn)到光電探測(cè)器件的位 置以及在閃爍體的界面上的光收集效率相關(guān)的。如果在閃爍體的兩個(gè)端面上設(shè)置光電探測(cè) 器件，其電信號(hào)的輸出的比值也就會(huì)和閃爍光發(fā)光點(diǎn)的位置相關(guān)。由于閃爍光發(fā)光點(diǎn)的位 置和入射X射線的能量相關(guān)，因此上述兩個(gè)光電探測(cè)器件的電信號(hào)輸出的比值也就和入射 X射線的能量相關(guān)。一般X射線是具有一定能譜結(jié)構(gòu)的多種能量X射線光子的組合，因此上述兩個(gè)光 電探測(cè)器件電信號(hào)輸出的比值反映的是入射X射線能譜中低能部分和高能部分的相對(duì)比 例。這種能譜高低能的相對(duì)比例反映在閃爍體內(nèi)部就是發(fā)光點(diǎn)位置的分布。為了使兩個(gè)光電探測(cè)器件能更有效地反映這種位置分布，可以通過調(diào)節(jié)閃爍光的 傳輸和收集效率來實(shí)現(xiàn)，例如，可以在閃爍體表面涂覆反射層和/或在閃爍體中添加散射 顆粒和/或在閃爍體中設(shè)置散射、折射界面等；總之，只要是可以提高兩個(gè)光電探測(cè)器件對(duì) 閃爍光的收集效率的方法都可以被應(yīng)用于此。根據(jù)本實(shí)用新型，閃爍體可以是由一個(gè)連續(xù)的閃爍體材料組成，如圖3所示。也可 以是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體拼接而成，如圖4所示。同時(shí)這種兩個(gè)或兩個(gè)以上的子 閃爍體既可以是由相同的閃爍體材料構(gòu)成，也可以分別由不同的閃爍體材料構(gòu)成。圖4示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例二的雙能X射線探測(cè)器的示意圖。其中的閃爍體 是由兩個(gè)子閃爍體403和404拼接或粘接而成，兩個(gè)子閃爍體之間的界面對(duì)分別來自兩個(gè) 子閃爍體的閃爍光起到散射或折射作用，使得閃爍光更容易被收集到和該子閃爍體相近的 光電探測(cè)器件中。兩個(gè)子閃爍體403和404也可以采用不同的閃爍體材料，比如靠近X射 線入射方向的子閃爍體403采用較低原子序數(shù)組成的材料而子閃爍體404采用較高原子序數(shù)組成的材料，這樣入射X射線能譜中的高能部分能夠更容易地沉積在雙能探測(cè)器的后 端，從而有利于高低能信號(hào)的分離。上述雙能X射線探測(cè)器的形式很容易被擴(kuò)展成一維或二維的雙能X射線探測(cè)器陣 列。如圖5所示，即是本實(shí)用新型的實(shí)施例三的二維雙能X射線探測(cè)器陣列。該雙能X射 線探測(cè)器陣列包括光電探測(cè)器件陣列501、閃爍體陣列503和光電探測(cè)器件陣列502。其中 光電探測(cè)器件陣列501和502分別接近閃爍體陣列503的前、后端面設(shè)置，此處的光電探測(cè) 器陣列501和/或502可以與閃爍體陣列503的相應(yīng)端面接觸，也可以不接觸；優(yōu)選地，至 少一個(gè)光電探測(cè)器陣列與閃爍體陣列503的相應(yīng)端面接觸；更優(yōu)選地，至少一個(gè)光電探測(cè) 器陣列與閃爍體陣列503的相應(yīng)端面通過粘接方式接觸。此外，光電探測(cè)器陣列501和/ 或502可以與閃爍體陣列503完全對(duì)齊，也可以不對(duì)齊，當(dāng)不對(duì)齊時(shí)可以采用反射鏡等光學(xué) 器件將閃爍體陣列503釋放出的可見光收集到相應(yīng)的光電探測(cè)器陣列中。另外，為了保證 探測(cè)結(jié)果的精確性，上述三個(gè)陣列中所包含的器件數(shù)量最好是相同的，即光電探測(cè)器陣列 501所具有的光電探測(cè)器數(shù)量與閃爍體陣列503中所具有的閃爍體數(shù)量以及光電探測(cè)器陣 列502中所具有的光電探測(cè)器數(shù)量最好是相同的。在工作過程中，X射線500首先穿過二維光電探測(cè)器件陣列501，然后在二維閃爍 體陣列503中沉積能量發(fā)出閃爍光，閃爍光分別被前端的二維光電探測(cè)器件陣列501和后 端的二維光電探測(cè)器件陣列502接收，從而形成兩組和入射X射線能譜的空間分布有關(guān)的 探測(cè)器輸出信號(hào)。本實(shí)施例中的二維閃爍體陣列中的各閃爍體既可以如實(shí)施例一中所述由一種連 續(xù)的閃爍體材料整體構(gòu)成，也可以如實(shí)施例二中所述由兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體拼接而 成，或者是部分閃爍體如實(shí)施例一中所述由一種連續(xù)的閃爍體材料整體構(gòu)成，而另一部分 閃爍體如實(shí)施例二中所述由兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體拼接而成；此外，閃爍體陣列中的 各閃爍體所采用的閃爍體材料可以相同，也可以不同。另外，本實(shí)施例中的光電探測(cè)器陣列 501和/或502中的各光電探測(cè)器可以是相同類型，也可以是不同類型。本實(shí)施例中的雙能X射線探測(cè)器陣列的形成方式可以是如上所述先分別形成光 電探測(cè)器件陣列501、閃爍體陣列503和光電探測(cè)器件陣列502，然后再將這三個(gè)陣列進(jìn)行 組合(例如粘接在一起或直接放置在一起)以構(gòu)造所述雙能X射線探測(cè)器陣列；也可以是 先單獨(dú)形成各個(gè)如實(shí)施例一或二所述的雙能X射線探測(cè)器，然后將各個(gè)雙能X射線探測(cè)器 進(jìn)行組合(例如粘接在一起或直接放置在一起)以構(gòu)造所述雙能X射線探測(cè)器陣列。本實(shí)用新型的雙能X射線探測(cè)器以及雙能X射線探測(cè)器陣列中的閃爍體材料可以 是(^1(!1)丄(1104、605、21^6、￥46等。其中G0S為閃爍陶瓷，其他幾種為閃爍晶體。對(duì)于包 括多個(gè)由不同材料的子閃爍體組成的閃爍體的雙能X射線探測(cè)器，靠近前端的子閃爍體可 以選用ZnSe、YAG閃爍晶體，因?yàn)槎叩脑有驍?shù)和密度都相對(duì)較小。上述第一光電探測(cè)器 件和第二光電探測(cè)器件可以是硅光電二極管、硅光電二極管的一維和二維陣列、(XD、CMOS、 SiPM等，其中(XD和CMOS主要用于二維雙能X射線探測(cè)器的構(gòu)造。綜上所述，本實(shí)用新型通過將傳統(tǒng)的低能探測(cè)器和高能探測(cè)器合并為一個(gè)雙能探 測(cè)裝置，即僅采用一個(gè)閃爍裝置來既實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的低能閃爍體的功能又實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的高能閃爍 體的功能，而使得本實(shí)用新型不再需要加工制作低能閃爍體薄片，繼而也就不會(huì)因加工精 度而影響到探測(cè)裝置的輸出結(jié)果；此外，由于本實(shí)用新型不再存在高能探測(cè)器、低能探測(cè)器這樣兩個(gè)互相獨(dú)立的部件，因此也就不會(huì)因?yàn)楦?、低能探測(cè)器的裝配精度而影響到材料識(shí) 別的精度；另外，由于本實(shí)用新型不再設(shè)置濾波片和獨(dú)立的低能探測(cè)器，所以本實(shí)用新型既 不會(huì)由于濾波片的存在而導(dǎo)致對(duì)探測(cè)器的探測(cè)效率產(chǎn)生影響，又無需再針對(duì)特定的X射線 能譜或特定的被檢物體質(zhì)量厚度區(qū)間來選擇特定的低能探測(cè)器和濾波片，因而大大拓寬了 雙能X射線探測(cè)裝置的適用范圍。 雖然已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例詳細(xì)地描述了本實(shí)用新型，但是應(yīng)該理解的是，前述實(shí) 施例僅僅是作為示例，而并不是為了限制本實(shí)用新型。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)其已有的專業(yè) 知識(shí)可以容易地想象到這些實(shí)施例的其他的變形和修改，其可以在不脫離本實(shí)用新型的精 神和范圍的情況下對(duì)本實(shí)用新型做出這些變形和修改，以獲得本實(shí)用新型的部分或所有優(yōu)點(diǎn).
權(quán)利要求一種雙能X射線探測(cè)器，其特征在于，所述雙能X射線探測(cè)器在X射線的入射方向上依序包括第一光電探測(cè)器件、閃爍體和第二光電探測(cè)器件，所述第一光電探測(cè)器件接近所述閃爍體的前端面設(shè)置，所述第二光電探測(cè)器件接近所述閃爍體的后端面設(shè)置，所述X射線穿過所述第一光電探測(cè)器件之后進(jìn)入所述閃爍體，所述閃爍體將入射到其中的X射線轉(zhuǎn)換成可見光，所述第一光電探測(cè)器件和所述第二光電探測(cè)器件同時(shí)接收所述閃爍體發(fā)出的可見光并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2.依照權(quán)利要求1的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述閃爍體由單一閃爍體材料整體構(gòu)成。
3.依照權(quán)利要求1的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述閃爍體由兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍 體拼接或粘接而成。
4.依照權(quán)利要求3的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體由相同 的閃爍體材料構(gòu)成。
5.依照權(quán)利要求3的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體由不同 的閃爍體材料構(gòu)成。
6.依照權(quán)利要求5的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體中靠近 X射線發(fā)射源的子閃爍體采用的閃爍體材料的原子序數(shù)低于遠(yuǎn)離X射線發(fā)射源的子閃爍體 采用的閃爍體材料的原子序數(shù)。
7.依照權(quán)利要求2、4、5或6的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述閃爍體材料選自CsI(Tl)、 CdTO4、GOS、ZnSe 或 YAG。
8.依照權(quán)利要求1-6之一的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述第一光電探測(cè)器件和/或第 二光電探測(cè)器件選自硅光電二極管、硅光電二極管的一維和二維陣列、(XD、CMOS或SiPM。
9.依照權(quán)利要求1-6之一的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述第一光電探測(cè)器件與所述閃 爍體的前端面接觸和/或所述第二光電探測(cè)器件與所述閃爍體的后端面接觸。
10.依照權(quán)利要求1-6之一的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述第一光電探測(cè)器件粘接在 所述閃爍體的前端面上和/或所述第二光電探測(cè)器件粘接在所述閃爍體的后端面上。
11.依照權(quán)利要求1-6之一的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述閃爍體表面涂覆有反射層 和/或所述閃爍體內(nèi)部具有散射顆粒。
12.依照權(quán)利要求9的雙能X射線探測(cè)器，其中，所述閃爍體表面涂覆有反射層和/或 所述閃爍體內(nèi)部具有散射顆粒。
13.一種雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其特征在于，所述雙能X射線探測(cè)器陣列裝置在 X射線的入射方向上依序包括第一光電探測(cè)器件陣列、閃爍體陣列和第二光電探測(cè)器件陣 列，所述第一光電探測(cè)器件陣列接近所述閃爍體陣列的前端面設(shè)置，所述第二光電探測(cè)器 件陣列接近所述閃爍體陣列的后端面設(shè)置，所述X射線穿過所述第一光電探測(cè)器件陣列之 后進(jìn)入所述閃爍體陣列，所述閃爍體陣列將入射到其中的X射線轉(zhuǎn)換成可見光，所述第一 光電探測(cè)器件陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列用于接收所述閃爍體陣列發(fā)出的可見光 并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
14.依照權(quán)利要求13的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述閃爍體陣列中的至少一 個(gè)閃爍體由單一閃爍體材料整體構(gòu)成。
15.依照權(quán)利要求13的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述閃爍體陣列中的至少一個(gè)閃爍體由兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體拼接或粘接而成。
16.依照權(quán)利要求15的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃 爍體由相同的閃爍體材料構(gòu)成。
17.依照權(quán)利要求15的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃 爍體由不同的閃爍體材料構(gòu)成。
18.依照權(quán)利要求17的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述兩個(gè)或兩個(gè)以上的子閃 爍體中靠近X射線發(fā)射源的子閃爍體采用的閃爍體材料的原子序數(shù)低于遠(yuǎn)離X射線發(fā)射源 的子閃爍體采用的閃爍體材料的原子序數(shù)。
19.依照權(quán)利要求14、16、17或18的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述閃爍體材 料選自 CsI (Tl)、CdWO4、GOS、ZnSe 或 YAG。
20.依照權(quán)利要求13-18之一的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè) 器件陣列和/或第二光電探測(cè)器件陣列中的各光電探測(cè)器件選自硅光電二極管、硅光電二 極管的一維和二維陣列、CCD、CMOS或SiPM。
21.依照權(quán)利要求13-18之一的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中所述雙能X射線探測(cè) 器陣列裝置為一維或二維陣列。
22.依照權(quán)利要求13-18之一的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè) 器件陣列與所述閃爍體陣列的前端面接觸和/或所述第二光電探測(cè)器件陣列與所述閃爍 體陣列的后端面接觸。
23.依照權(quán)利要求13-18之一的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè) 器件陣列粘接在所述閃爍體陣列的前端面上和/或所述第二光電探測(cè)器件陣列粘接在所 述閃爍體陣列的后端面上。
24.依照權(quán)利要求13-18之一的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述閃爍體陣列中 的至少一個(gè)閃爍體表面涂覆有反射層和/或所述閃爍體陣列中的至少一個(gè)閃爍體內(nèi)部具 有散射顆粒。
25.依照權(quán)利要求22的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述閃爍體陣列中的至少一 個(gè)閃爍體表面涂覆有反射層和/或所述閃爍體陣列中的至少一個(gè)閃爍體內(nèi)部具有散射顆粒。
26.依照權(quán)利要求13-18之一的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè) 器件陣列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列中所具有的元器件數(shù)量均相同。
27.依照權(quán)利要求26的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè)器件陣 列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件間的各相應(yīng)元器件均對(duì)準(zhǔn)。
28.依照權(quán)利要求23的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述閃爍體陣列中的至少一 個(gè)閃爍體表面涂覆有反射層和/或所述閃爍體陣列中的至少一個(gè)閃爍體內(nèi)部具有散射顆 粒。
29.依照權(quán)利要求22的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè)器件陣 列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列中所具有的元器件數(shù)量均相同。
30.依照權(quán)利要求23的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè)器件陣 列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列中所具有的元器件數(shù)量均相同。
31.依照權(quán)利要求24的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè)器件陣列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列中所具有的元器件數(shù)量均相同。
32.依照權(quán)利要求25的雙能X射線探測(cè)器陣列裝置，其中，所述第一光電探測(cè)器件陣 列、所述閃爍體陣列和所述第二光電探測(cè)器件陣列中所具有的元器件數(shù)量均相同。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種雙能X射線探測(cè)器，其在X射線的入射方向上依序包括第一光電探測(cè)器件、閃爍體和第二光電探測(cè)器件，第一光電探測(cè)器件和第二光電探測(cè)器件分別設(shè)置在閃爍體的前后兩個(gè)端面上，所述X射線穿過第一光電探測(cè)器件之后進(jìn)入閃爍體，所述閃爍體將入射到其中的X射線轉(zhuǎn)換成可見光，第一光電探測(cè)器件和第二光電探測(cè)器件用于接收閃爍體發(fā)出的可見光并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。利用這種雙能X射線探測(cè)器能夠測(cè)量穿透物體的X射線能譜中低能部分和高能部分的相對(duì)差別，進(jìn)而提供材料識(shí)別的依據(jù)。
文檔編號(hào)G01T1/16GK201555955SQ20092010904
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者姚楠, 張清軍, 李元景, 趙書清, 馬宵云 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司