CN117777890A - 一种抗串扰反射填料、抗串扰灌封胶、医疗ct闪烁体陶瓷面阵 - Google Patents

Abstract

本发明属于辐射探测及医疗CT技术领域，具体涉及一种抗串扰反射填料、抗串扰灌封胶、医疗CT闪烁体陶瓷面阵。本发明的抗串扰反射填料，包括光吸收填料、光反射填料和硅烷偶联剂；所述光吸收填料、光反射填料共同经所述硅烷偶联剂表面处理得到。光反射填料选自R‑103、R‑104、R‑960、R‑902+钛白粉中的一种或几种，且光吸收填料选自氧化铝、二氧化锆、二氧化硅微珠中的一种或几种。在此基础上本发明还提供了抗串扰灌封胶和医疗CT闪烁体陶瓷面阵，具有优异的抗串扰性能。

Description

一种抗串扰反射填料、抗串扰灌封胶、医疗CT闪烁体陶瓷面阵

技术领域

本发明属于辐射探测及医疗CT技术领域，具体涉及一种抗串扰反射填料、抗串扰灌封胶、医疗CT闪烁体陶瓷面阵。

背景技术

医疗CT用闪烁体陶瓷面阵是X射线计算机断层扫描仪（X-CT）的核心部件，其原理是将高能射线转换为可见光信号，与检测器阵列、光电转换器配合使用，得到图像。

为了追求图像分辨率，需要尽可能地在闪烁体面阵设计中降低闪烁体单像素大小，同时尽可能降低反射层的厚度。然而，过薄的像素间反射层会导致单像素间光信号的透过，也就是信号串扰，降低图像质量。所以，如何提高反射层抗串扰能力，又不损失光反射能力等其他参数性能，是提高闪烁体陶瓷面阵图像质量的关键。

发明内容

为了抑制闪烁体陶瓷面阵像素之间的串扰，提高闪烁体陶瓷面阵图像，本发明提供一种抗串扰反射填料，进一步将该抗串扰反射填料与环氧树脂混合可制得抗串扰反射灌封胶，该灌封胶可用于灌封CT用闪烁体陶瓷面阵，显著降低串扰值，实测的像素间串扰可低于5%。

在实验中发明人发现，使用氧化铝、二氧化锆、二氧化硅微珠等光吸收填料与特定粒径范围的二氧化钛反射粒子按一定比例偶联配合后与透明环氧树脂混合制得的灌封胶，能够显著提高CT用闪烁体陶瓷面阵的抗串扰能力，并保持原有的光输出强度。其中，反射填料选自科慕公司生产的R-103、R-104、R-960、R-902+钛白粉中的一种或几种，提供光反射与散射。CT用闪烁体陶瓷面阵大多采用硫氧化钆陶瓷，发光主峰在512nm附近。本发明的反射填料为一定粒径范围内的球形二氧化钛粉末，对次波长散射反射能力较强。考虑到陶瓷面阵反射层较薄，为了降低光信号在反射层间的透过，加入能阻挡光信号但不降低陶瓷像素与反射层接触面的光信号反射的填料，这样既有较好的反射能力又能填补反射粒子间的空隙，使散射光无法继续传播。另外，光吸收填料选自氧化铝、二氧化锆、二氧化硅微珠中的一种或几种，与光反射填料配合共同抑制管线串扰。

基于此，本发明提供一种抗串扰反射填料、抗串扰灌封胶、医疗CT闪烁体陶瓷面阵。

本发明的抗串扰反射填料，包括光吸收填料、光反射填料和硅烷偶联剂；所述光吸收填料、光反射填料共同经所述硅烷偶联剂表面处理得到。

进一步地，所述光反射填料选自R-103、R-104、R-960、R-902+钛白粉中的一种或几种，且所述光吸收填料选自氧化铝、二氧化锆、二氧化硅微珠中的一种或几种。

进一步地，抗串扰反射填料采用以下方案制得：将光反射填料和光吸收填料中所涉组分的粉体原料干燥至水的质量含量为3%~5%；将硅烷偶联剂配制成质量含量为18%~25%的乙醇溶液；将经干燥的光反射填料所涉组分和经干燥的光吸收填料所涉组分混合，边搅拌边加入硅烷偶联剂的乙醇溶液，控制硅烷偶联剂的乙醇溶液的用量为粉体原料总质量的1.5~3.0%；然后经加热干燥，得到所述的抗串扰反射填料。

作为抗串扰反射填料的一种优选方案：

粉体原料以干燥后的质量计，由以下组分构成：60质量份的R-104、25质量份的R-960、15质量份的二氧化硅；

硅烷偶联剂KH560，用量为粉体原料总质量的0.4%。

作为抗串扰反射填料的另一种优选方案：

粉体原料以干燥后的质量计，由以下组分构成：50质量份的R-104、30质量份的R-902+、20质量份的二氧化锆；

硅烷偶联剂KH560，用量为粉体原料总质量的0.4%。

本发明的抗串扰灌封胶，按质量百分比计量，包括40%~60%的环氧树脂，还包括40%~60%的上述抗串扰反射填料。

进一步地，抗串扰灌封胶通过以下方法制备得到：将环氧树脂与抗串扰反射填料加入到真空行星混胶机罐内，在真空状态下混胶2.5min~4.0min，获得均匀的胶料，即所述的抗串扰灌封胶。

本发明还提供一种医疗CT闪烁体陶瓷面阵，包括闪烁体阵列，其由在平面上呈阵列分布的多个立方体状的GOS闪烁陶瓷组成；在相邻GOS闪烁陶瓷之间形成有间隙，在间隙内填充有抗串扰灌封胶，并且在闪烁体阵列的一个表面上也覆盖有抗串扰灌封胶，闪烁体阵列上剩余的一个未封胶的表面暴露用于与光电转换器件耦合。

进一步地，GOS闪烁陶瓷的长度和宽度均为0.9mm，高度为1.6mm；相邻GOS闪烁陶瓷之间的间隙的宽度为0.1mm，闪烁体阵列其中一个表面覆盖抗串扰灌封胶的胶层厚度为0.3mm。

有益效果

本发明提供的抗串扰反射填料和抗串扰灌封胶，适用于CT陶瓷闪烁体面阵，使陶瓷像素间形成优异的抗串扰性能。

本发明提供的抗串扰反射填料和抗串扰灌封胶，反射填料在环氧树脂中保持合理的反射与散射间距，吸收填料则在粒子间填充，阻挡后续散射造成的信号串扰，且封装后光输出性能高。

附图说明

图1所示为各实施例抗串扰反射灌封胶中原料粉体的组成。

图2所示为闪烁陶瓷面阵测试的示意图。

图3所示为烁陶瓷面阵按上测试点位的编号。

图4所示为实施例1的样品的串扰值测试结果。

图5所示为实施例2的样品的串扰值测试结果。

图6所示为各实施例样品串扰值的平均值。

图7所示为实施例7、8与国外竞品在X方向的串扰对比。

图8所示为实施例7、8与国外竞品在Y方向的串扰对比。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。

实施例1~8

GOS闪烁体陶瓷面阵按照以下制作流程制得。

步骤S1

GOS陶瓷片基材以松香加热粘贴于固定玻璃基板上。使用的闪烁体基材为GOS陶瓷片，长度为35mm，宽度为22mm，厚度为2.2mm。

步骤S2

使用精密划片机进行表面切割开槽，开槽深度1.8mm。从陶瓷片基材边缘向内1mm处，平行于长边35mm方向开20条槽。开槽宽度0.1mm，间距 0.9mm。

步骤S3

将GOS陶瓷片基材和玻璃基板整体旋转90°，沿平行于短边22mm方向等距开33条槽。开槽宽度0.1mm，间距 0.9mm。

步骤S4

将开槽后的GOS陶瓷片基材使用无水乙醇超声波清洗3分钟，60℃真空烘干，等离子Plasma清洗5分钟后备用。

步骤S5

配制抗串扰反射灌封胶，在真空行星混胶机罐内按照质量比1:1加入环氧树脂和填料，真空混胶约3分钟，即得所述的抗串扰反射灌封胶。

步骤S6

将陶瓷片基材与玻璃基板四周围上高温胶带，将步骤5所得的灌封胶缓缓滴入GOS陶瓷片基材表面沟槽中使其填充满所述沟槽，并再填充1mm厚度，抽真空脱泡10分钟。

步骤S7

将填充好灌封胶的GOS陶瓷片基材放入烘箱中80℃加热20h后升温至100℃加热20h，停止加热自然冷却后取出。

步骤S8

撕下四周的高温胶带，将玻璃基板固定到磨床上，将胶层打磨至厚度为0.3mm；加热融化松香，取下带反射层的陶瓷片基材，在磨床上打磨去除多余未灌胶晶体约0.5mm，露出带有棋盘槽的反射层表面，使整体厚度变为1.6mm。再使用精密划片机切除四周多余晶体，即得到CT用闪烁陶瓷面阵，像素规格为32×16。

实施例1至实施例8的操作步骤基本相同，区别仅在于配制抗串扰反射灌封胶所用的填料，具体参照图1中的配方量实施。

在步骤S5中，配制抗串扰反射灌封胶所用的填料按照以下步骤制备。根据图1所示的原料种类准备原料粉体，将各原料粉体放入烘箱中60℃烘烤，直至将各原料中的含水量调节至3%~5%。然后将KH560偶联剂与乙醇配制为质量比1:4的均匀溶液。按照图1所示的配方比例向粉体混合机加入干燥后的反射填料粉体与光吸收填料粉体，开始混合的同时均匀喷入调配好的偶联剂乙醇混合液，用量为粉体总重量2%。混合20分钟后倒出，100℃真空干燥12h即得填料。

性能测试

如图2所示，采用X射线管发出初始X射线，经过射线准直器准直后得到直射X射线，射线经过钨板中的孔阵列照射闪烁陶瓷面阵，测试其串扰值。在图2中，A表示X射线管，B表示初始X射线，C表示准直器，D表示直射X射线，E表示钨板，F表示闪烁陶瓷面阵。钨板孔径0.3mm，按照3×5阵列排布。辐照条件：X射线135kV-1.5mA-SID 32cm，照射时间1s。

按照上述方法对实施例1~8的闪烁陶瓷面阵和国外采购样品a和b分别进行测试。样品a和b均采购自国外知名公司，代表了当前业内所能达到的最佳抗串扰水平，其采用的闪烁体与本发明采用的为相同的闪烁陶瓷，其采用的灌封胶的配方及制备工艺对外保密，目前无完整的公开资料。

每一闪烁陶瓷面阵按照如图3所示的测试点位记录X和Y方向上的串扰值。例如实施例1的测试结果如图4所示，实施例2的测试结果如图5所示。根据测试结果，求得每一测试样品的所有测试点位的串扰值的平均值，结果如图6所示

结果表明，本发明实施例1~8的医疗CT用闪烁陶瓷面阵整体上具有优良的耐辐照性能，可以实现以较低的成本满足医疗CT闪烁陶瓷面阵的使用要求。尤其是实施例7和实施例8的样品，其抗串扰性能优于国外对比样品a和对比样品b。实施例7、实施例8、样品a和样品b各测试点位在X方向和Y方向上抗串扰值的详细对比如图7和图8所示。

以上实施方式是示例性的，其目的是说明本发明的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗串扰反射填料，其特征在于：包括光吸收填料、光反射填料和硅烷偶联剂；所述光吸收填料、光反射填料共同经所述硅烷偶联剂表面处理得到。

2.根据权利要求1所述的抗串扰反射填料，其特征在于：所述光反射填料为球形二氧化钛粉末。

3.根据权利要求1所述的抗串扰反射填料，其特征在于：所述光反射填料选自R-103、R-104、R-960、R-902+钛白粉中的一种或几种，且所述光吸收填料选自氧化铝、二氧化锆、二氧化硅微珠中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的抗串扰反射填料，其特征在于：所述抗串扰反射填料采用以下方案制得：

将光反射填料和光吸收填料中所涉组分的粉体原料干燥至水的质量含量为3%~5%；将硅烷偶联剂配制成质量含量为18%~25%的乙醇溶液；将经干燥的光反射填料所涉组分和经干燥的光吸收填料所涉组分混合，边搅拌边加入硅烷偶联剂的乙醇溶液，控制硅烷偶联剂的乙醇溶液的用量为粉体原料总质量的1.5~3.0%；然后经加热干燥，得到所述的抗串扰反射填料。

5.根据权利要求4所述的抗串扰反射填料，其特征在于：

所述粉体原料以干燥后的质量计，由以下组分构成：60质量份的R-104、25质量份的R-960、15质量份的二氧化硅；

所述硅烷偶联剂KH560，用量为粉体原料总质量的0.4%。

6.根据权利要求4所述的抗串扰反射填料，其特征在于：

所述粉体原料以干燥后的质量计，由以下组分构成：50质量份的R-104、30质量份的R-902+、20质量份的二氧化锆；

所述硅烷偶联剂KH560，用量为粉体原料总质量的0.4%。

7.一种抗串扰灌封胶，其特征在于：按质量百分比计量，包括40%~60%的环氧树脂，还包括40%~60%的权利要求1至6任一项所述的抗串扰反射填料。

8.根据权利要求7所述的抗串扰灌封胶，其特征在于：所述抗串扰灌封胶通过以下方法制备得到：将环氧树脂与抗串扰反射填料加入到真空行星混胶机罐内，在真空状态下混胶2.5min~4.0min，获得均匀的胶料，即所述的抗串扰灌封胶。

9.一种医疗CT闪烁体陶瓷面阵，其特征在于：包括闪烁体阵列，其由在平面上呈阵列分布的多个立方体状的GOS闪烁陶瓷组成；在相邻GOS闪烁陶瓷之间形成有间隙，在间隙内填充有抗串扰灌封胶，并且在闪烁体阵列的一个表面上也覆盖有抗串扰灌封胶，闪烁体阵列上剩余的一个未封胶的表面暴露用于与光电转换器件耦合；所述抗串扰灌封胶为权利要求7或8所述的抗串扰灌封胶。

10.根据权利要求9所述的医疗CT闪烁体陶瓷面阵，其特征在于：GOS闪烁陶瓷的长度和宽度均为0.9mm，高度为1.6mm；相邻GOS闪烁陶瓷之间的间隙的宽度为0.1mm，闪烁体阵列其中一个表面覆盖抗串扰灌封胶的胶层厚度为0.3mm。