一種x射線探測器及其封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種X射線探測器及其封裝方法，該X射線探測器包括硅酸釔镥LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分，其中LYSO閃爍晶體是前后端面均為正方形的長方體，硅光電倍增管芯片呈正方形，LYSO閃爍晶體后端面與硅光電倍增管芯片的表面緊貼，硅光電倍增管芯片背面的多個管腳通過導(dǎo)線引出；LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面均采用鋁箔進行封裝；LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分整體采用熱縮塑料管進行封裝。利用本發(fā)明，實現(xiàn)了LYSO閃爍晶體探測器與硅光電倍增管的光耦合封裝，進而既實現(xiàn)了兩者的機械固定和光子耦合，同時又具有內(nèi)外光子隔絕、對外界光屏蔽的有益效果。
【專利說明】
一種X射線探測器及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及X射線探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種X射線探測器及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在應(yīng)用于X射線探測的閃爍探測器中，硅酸釔镥(LYSO)閃爍晶體具有高發(fā)光強度，響應(yīng)快，不易潮解，被認(rèn)為是綜合性能最好的無機閃爍晶體。在與閃爍探測適配的光電轉(zhuǎn)換器件中，娃光電倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM 或 Mult1-pixel PhotonCounter, MPPC)具有增益高，體積小，工作電壓低，電磁不敏感特點，被認(rèn)為是未來光電倍增管的發(fā)展方向。
[0003]由于探測器物理特性決定了內(nèi)外光子必須嚴(yán)格隔絕，并且硅光電倍增和LYSO閃爍晶體后端面必須緊密相連，這直接決定了探測器的探測性能，所以，一直以來如何將LYSO閃爍晶體探測器與硅光電倍增管封裝在一起，構(gòu)成具有良好X射線探測能力的完整的一體化緊湊型射線探測器，是業(yè)界亟需解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種X射線探測器及其封裝方法，以實現(xiàn)LYSO閃爍晶體探測器與硅光電倍增管的光耦合封裝，進而既實現(xiàn)兩者的機械固定和光子耦合，同時又具有內(nèi)外光子隔絕、對外界光屏蔽的有益效果。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種X射線探測器，該X射線探測器包括LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分，其中LYSO閃爍晶體是前后端面均為正方形的長方體，硅光電倍增管芯片呈正方形，LYSO閃爍晶體后端面與硅光電倍增管芯片的表面緊貼，硅光電倍增管芯片背面的多個管腳通過導(dǎo)線引出；LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面均采用鋁箔進行封裝；LYS0閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分整體采用熱縮塑料管進行封裝。
[0008]優(yōu)選地，該LYSO閃爍晶體的尺寸為3mmX 3mmX Ilmm ;該硅光電倍增管芯片的尺寸為3mmX3mm ;該硅光電倍增管芯片硅光電倍增管芯片的背面具有多個管腳，各管腳連接有導(dǎo)線。
[0009]優(yōu)選地，采用泰維克(tyvek)紙或增強型鏡面反射膜(Enhanced SpecularReflector, ESR)來替換所述封裝LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面所采用的鋁箔。
[0010]為達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種X射線探測器的封裝方法，該方法包括:
[0011]步驟1:將LYSO閃爍晶體的后端面與硅光電倍增管芯片的表面緊貼；
[0012]步驟2:將LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面均采用鋁箔進行封裝，防止閃爍光漏出；
[0013]步驟3:將硅光電倍增管芯片背面的各管腳通過導(dǎo)線引出；
[0014]步驟4:將LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分整體采用熱縮塑料管進行封裝。
[0015]優(yōu)選地，該LYSO閃爍晶體是前后端面均為正方形的長方體，其尺寸為3mmX 3mmXIlmm0
[0016]優(yōu)選地，該娃光電倍增管芯片呈正方形，尺寸為3mmX 3mm ;該娃光電倍增管芯片的背面具有多個管腳，各管腳連接有導(dǎo)線。
[0017]優(yōu)選地，采用泰維克(tyvek)紙或增強型鏡面反射膜(Enhanced SpecularReflector,ESR)來替換步驟2中所述封裝LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面所采用的鋁箔。
[0018](三)有益效果
[0019]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明提供的這種X射線探測器及其封裝方法，實現(xiàn)了 LYSO閃爍晶體探測器與硅光電倍增管的光耦合封裝，進而既實現(xiàn)了兩者的機械固定和光子耦合，同時又具有內(nèi)外光子隔絕、對外界光屏蔽的有益效果。
[0021]2、本發(fā)明提供的這種一體化緊湊型X射線探測器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小巧、可實現(xiàn)光屏蔽、光隔絕性能強、具有一定的內(nèi)聚張力增加閃爍體與硅光電倍增管的結(jié)合力，有利于光子親合。
[0022]3、本發(fā)明提供的這種一體化緊湊型X射線探測器，封裝后整體大小不超過5_X5_X25mm(不加引線)，既可以單個探測器獨立使用，也有利于多個探測器組成陣列式探測系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0023]圖1是依照本發(fā)明實施例的X射線探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1所示X射線探測器中LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是圖1所示X射線探測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是依照本發(fā)明實施例的對圖1所示的X射線探測器進行封裝的方法流程圖；
[0027]圖5是使用圖4所示的封裝方法得到的X射線探測器測量得到的Csl37伽馬放射源能譜；
[0028]圖6是使用圖4所示的封裝方法得到的X射線探測器測量得到低通量下X射線信號;
[0029]圖7是使用圖4所示的封裝方法得到的X射線探測器測量得到高通量下X射線信號。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。
[0031]如圖1所示，圖1是依照本發(fā)明實施例的X射線探測器的結(jié)構(gòu)示意圖，該X射線探測器主要包括LYSO閃爍晶體I和硅光電倍增管芯片5兩個部分，其中硅光電倍增管芯片5的光子耦合靈敏面4與LYSO閃爍晶體I后端面大小相契合，光子進入該光子耦合靈敏面4后才會進行放大，形成電信號，從而被探測到。焊盤6用以焊接硅光電倍增管芯片5與LYSO閃爍晶體1，附圖標(biāo)記7為硅光電倍增管的信號和供電導(dǎo)線。LYSO閃爍晶體I和硅光電倍增管芯片5如圖2所示，LYSO閃爍晶體I是前后端面均為正方形的長方體，硅光電倍增管芯片5的端面呈正方形，LYSO閃爍晶體I后端面與硅光電倍增管芯片5的光子耦合靈敏面4緊貼，硅光電倍增管芯片5背面的多個管腳通過導(dǎo)線7引出；LYS0閃爍晶體I除后端面以外的其他表面均采用鋁箔2進行封裝；LYS0閃爍晶體I和硅光電倍增管芯片5兩個部分整體采用熱縮塑料管3進行封裝。
[0032]進一步地，為了更加清楚的顯示本發(fā)明實施例的X射線探測器的結(jié)構(gòu)，圖3示出了圖1所示X射線探測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中，X射線8照射到本發(fā)明提供的X射線探測器9后，激發(fā)LYSO閃爍晶體I發(fā)出光子，光子進入娃光電倍增管芯片5的光子親合靈敏面4后會進行放大，形成電信號，從而被探測到。
[0033]在本實施例中，該LYSO閃爍晶體的尺寸為3mmX3mmX Ilmm ;該硅光電倍增管芯片的尺寸為3mmX3mm ;該硅光電倍增管芯片硅光電倍增管芯片的背面具有多個管腳，各管腳連接有導(dǎo)線。
[0034]在實際應(yīng)用中，LYSO閃爍晶體的尺寸和硅光電倍增管芯片的尺寸也可以采用其他任意尺寸，二者的尺寸能夠相互適應(yīng)即可。一般廠商的硅光電倍增管尺寸有ImmX 1mm、2mmX2mm、3mmX3mm以及6mmX6mm，LYSO閃爍晶體要保證后端面也為相應(yīng)大小，以便于娃光電倍增管密切配合。
[0035]基于圖1至圖3所示的X射線探測器，圖4是依照本發(fā)明實施例的對圖1所示的X射線探測器進行封裝的方法流程圖，該方法包括:
[0036]步驟1:將LYSO閃爍晶體的后端面與硅光電倍增管芯片的表面緊貼；其中，該LYSO閃爍晶體是前后端面均為正方形的長方體，其尺寸優(yōu)選地為3mmX3mmX Ilmm ;該娃光電倍增管芯片呈正方形，其尺寸優(yōu)選地為3mmX 3mm。
[0037]步驟2:將LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面均采用鋁箔進行封裝，防止閃爍光漏出；在本步驟中，除采用鋁箔以外，還可以采用泰維克(tyvek)紙或增強型鏡面反射膜(Enhanced Specular Reflector，ESR)進行封裝，同樣可以防止閃爍光漏出；
[0038]步驟3:將硅光電倍增管芯片背面的各管腳通過導(dǎo)線引出；其中，該硅光電倍增管芯片的背面具有多個管腳，各管腳連接有導(dǎo)線；
[0039]步驟4:將LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分整體采用熱縮塑料管進行封裝。
[0040]利用本發(fā)明提供的這種X射線探測器及其封裝方法，實現(xiàn)了 LYSO閃爍晶體探測器與硅光電倍增管的光耦合封裝，進而既實現(xiàn)了兩者的機械固定和光子耦合，同時又具有內(nèi)外光子隔絕、對外界光屏蔽的有益效果。以下采用本發(fā)明提供的這種X射線探測器對CS137放射源的能譜進行測量，以及進行X射線探測，以驗證通過采用這種方法封裝的X射線探測器具有的優(yōu)點。
[0041]實驗一、Csl37放射源的能譜測量
[0042]將本發(fā)明提供的這種X射線探測器應(yīng)用于Csl37放射源的測量，獲得了良好的該放射源伽馬射線能譜，如圖5所示，該能譜與理論能譜相符合，證明了該探測器封裝方法的可行性及成功應(yīng)用。
[0043]實驗二、X射線探測
[0044]將本發(fā)明提供的這種X射線探測器應(yīng)用于X射線的測量，獲得了各種通量下的X射線信號，圖6為低通量下X射線信號脈沖信號，圖7為高通量下信號脈沖高度堆積的信號。
[0045]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種X射線探測器，其特征在于，該X射線探測器包括硅酸釔镥LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分，其中LYSO閃爍晶體是前后端面均為正方形的長方體，硅光電倍增管芯片呈正方形，LYSO閃爍晶體后端面與硅光電倍增管芯片的表面緊貼，硅光電倍增管芯片背面的多個管腳通過導(dǎo)線引出；LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面均采用鋁箔進行封裝；LYS0閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分整體采用熱縮塑料管進行封裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線探測器，其特征在于，該LYSO閃爍晶體的尺寸為3mmX 3mmXIlmm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線探測器，其特征在于，該硅光電倍增管芯片的尺寸為3mmX 3mm04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線探測器，其特征在于，該硅光電倍增管芯片硅光電倍增管芯片的背面具有多個管腳，各管腳連接有導(dǎo)線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線探測器，其特征在于，采用泰維克(tyvek)紙或增強型鏡面反射膜(Enhanced Specular Reflector，ESR)來替換所述封裝LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面所采用的鋁箔。6.一種權(quán)利要求1至5中任一項所述的X射線探測器的封裝方法，其特征在于，該方法包括: 步驟1:將LYSO閃爍晶體的后端面與硅光電倍增管芯片的表面緊貼； 步驟2:將LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面均采用鋁箔進行封裝，防止閃爍光漏出； 步驟3:將硅光電倍增管芯片背面的各管腳通過導(dǎo)線引出； 步驟4:將LYSO閃爍晶體和硅光電倍增管芯片兩個部分整體采用熱縮塑料管進行封裝。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線探測器的封裝方法，其特征在于，該LYSO閃爍晶體是前后端面均為正方形的長方體，其尺寸為3_X3_X 11mm。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線探測器的封裝方法，其特征在于，該硅光電倍增管芯片呈正方形，尺寸為3_X3mm。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線探測器的封裝方法，其特征在于，該硅光電倍增管芯片的背面具有多個管腳，各管腳連接有導(dǎo)線。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線探測器的封裝方法，其特征在于，采用泰維克(tyvek)紙或增強型鏡面反射膜(Enhanced Specular Reflector，ESR)來替換步驟2中所述封裝LYSO閃爍晶體除后端面以外的其他表面所采用的鋁箔。
【文檔編號】G01T1/20GK105988132SQ201510082280
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月15日
【發(fā)明人】陰澤杰, 曹靖, 蔣春雨, 楊青巍
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)