专利名称:杆状固体闪烁器的反光被覆层的制作方法本发明涉及到杆状固体闪烁器，更具体地说，涉及到杆状固体闪烁器的被覆层，这种被覆层被用来改善闪烁器的光输出。虽然本发明有着更为广泛的用途，但为具体起见，将就计算机X射线断层扫描(CT)装置的场合来描述本发明。在计算机X射线断层扫描术中使用一有穿透力的辐射束，使之穿过要研究的物体并落在一闪烁检测器阵列上。每一闪烁检测器包括一种当穿透辐射打于其上时能发光的材料以及一个能产生与接收光有关的电信号的光检测器。从闪烁检测器阵列来的电信号经计算机处理，以形成被研究物体这一部分的图象。当被研究物体是有生命的人体的一部分时，因为提高闪烁检测器的灵敏度就可用降低了的辐照量来完成给定的研究，所以闪烁检测器的灵敏度特别重要。早期用气体和光电倍增管的闪烁检测器已经让位于用固体光检测器的固体闪烁器。现代的固体闪烁检测器。诸如在美国专利第4，491，732号和第4，525，628号中所述的那样(这些专利所披露的内容在此处用作为背景参考资料)，使用一种合适的单晶或多晶闪烁材料制成的平行六面体杆，此闪烁材料与一光检测器诸如光电二极管，正-本-负(PIN)二极管或光敏电阻有着光的耦合。在参考专利中叙述了几种适合用作闪烁杆和光检测器的材料，个别已被使用的材料对本发明不起限制作用。这些在检测器阵列中的杆状闪烁器互相紧密地排列在一起，成为一个用以接收辐照的面，称为“前表面”。为了检测在一个杆状闪烁器中发射出的光，这些光被传送到一个称为“后表面”的与前表面相对的面。光发射可以发生在被辐照体积内的任何地方，而光可向任何方向传播。结果，发射光有很大的可能性向着不是后表面的其它面进行。杆状闪烁器通常是透明的，在专利中，例如在美国专利第4，535，243号、3，857，036号、4，110，621号中，所示出的一种促使辐照光到达后表面的技术包括在杆状闪烁器的一些面上设置镜面反射器。因而，照射在任何一个镜面上的光被反射回杆内。最后，一些反射光到达后表面并被检测出。在此过程中，发生了几类损失，使得光输出低于所希量。首先，在靠近反光镜面法线方向入射的光在到达后表面以前要经过多次反射。良好的反光体，例如银，只能反射95%的入射光，而其余的光均被吸收。因此，每次反射约损失5%的光。经过杆表面多次反射后，剩下的光极微。此外，实用的闪烁器材料并不是理想透明的。结果，光线在杆的一些面之间反射，每次通过杆的渡越过程中会被吸收掉一些。一种减少在杆状闪烁器内反射次数的技术是用一种漫反射器，例如二氧化钛涂层，来代替反光镜面。如众所周知，二氧化钛起着光散射器而不是光反射的作用。例如，射到二氧化钛上的光线通常是以余弦分布再发射出去。因此，撞击能量有大得多的部分以浅的角度被导回杆内，此浅角度对于使光能以较少的次数与其它面相互作用即可到达后表面是有效的。漫射器依靠高折射率粒子对光的散射而不是反射。因而，要把大部分的光返转回杆状闪烁器内，就需要相对厚的被覆层。还有，现代的闪烁器阵列中的杆状闪烁器是紧密地排列的，相互之间没有分隔器，而是把闪烁杆表面的被覆层制成基本上是不透明的来抑制杆状闪烁器之间的相互光学干扰。这样做也需要一相对厚的在0.0014英寸量级的涂层。用不透明材料，例如金属，制成的被覆层可以改善不透明度。涂层厚度的均匀性对阵列的性能是很关键的。为了获得均匀的厚度，在应用此不透明层以前，用磨料以手工来完成此涂层。这种手工损伤是很化时间的，而且有损伤产品的危险，从而增大了报废率。本发明的一个目的是要提供一种杆状闪烁器和一种克服现有技术缺点的被覆层。
本发明的另一个目的是要提供一种有着改进了导光到收集面性能，用于杆状闪烁器的被覆层。
本发明更进一步的目的是要提供一种用于被覆闪烁器的薄膜，这种薄膜改进了杆状闪烁器的光输出。
本发明更进一步的目的是要提供一种把杆状闪烁器进行可反光的被覆的方法。
简要地说，本发明提供了一种用于被覆在杆状闪烁检测器外面的多层膜。此被覆层包括一用于粘贴在闪烁杆外表面上的压敏胶粘层，此压敏胶粘层中包含有一定量的光漫射材料。一透明塑料层把胶粘层和镜面反光层分开。在该镜面反光层的顶部设置有一保护层。光漫射材料和镜面反光层一起把光留驻在杆内，把光以随机的方向导入杆内，阻断相邻杆之间光的相互干扰。由单片薄膜构成的预制件可用来覆盖杆的五个面。
根据本发明的一种实施方案提供了一种用于闪烁杆的被覆层，它包括一用于粘贴到闪烁杆表面上去的胶粘层，一在此胶粘层外面的镜面反光层以及一在此镜面反光层外面的保护层;此胶粘层包括含有一定量的光漫射材料在内，基本上为透明的胶粘物质。
根据本发明的一个特征所提供的用于被覆闪烁杆的反光薄膜包括一用于粘贴到闪烁杆表面上去的胶粘层，一在此胶粘层外面的镜面反光层，一在此镜面反光层外面的保护层以及在胶粘层内面的脱离层，此胶粘层包括含有一定量光漫反射物质在内，基本上为透明的胶粘物质。
根据本发明更进一步的特征提供了一种用于闪烁检测器的闪烁杆，它包括一以固体闪烁材料制成、基本上为平行六面体的杆;在此杆至少一表面上的-反光被覆层，该反光被覆层包括一胶粘层，此胶粘层含有一定量的光漫射物质在内并粘着在至少一表面上;一在此胶粘层外表面上的透明塑料层;一在此透明塑料层外表面上的镜面反光层。
根据本发明的更进一步的特征提供了一种用于闪烁杆反光层的预制件，它包括一多层膜，此多层膜具有一含有一定量光漫射物质的胶粘层，在此胶粘层上的透明塑料层，一在此透明塑料层上的镜面反光层，一在此镜面反光层上的保护层。此多层膜的形状与闪烁杆的至少两个相邻的表面吻合。
根据本发明更进一步的特征提供了一种在一闪烁杆表面设置一反光层的方法，此方法包括把一定量的光漫反射材料混合入一种透明的压敏胶内，把此压敏胶涂敷在一透明的塑料层上，在此透明塑料层和一保护层之间形成一镜面反光层，把压敏胶一面粘贴在闪烁杆的一面上。
在结合附图阅读下面描述后，上述和其它本发明的目的、特征和优点将变得十分明显。在这些附图中，同样的参考数号表示同一元件。
图1是运用闪烁检测器阵列的计算机X射线断层扫描机的示意图。
图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线所取的断面图。
图3是图1阵列一部分的透视图，为揭示细节起见略去了某些部件。
图4是取自图2中Ⅳ-Ⅳ方向、表示具有镜面反光被覆层的杆状闪烁器的端示图，图中还示出了多次反射光线。
图5是相应于图4中所示闪烁杆的端视图，图中示出了光从一个面上的漫反射。
图6是沿图2的Ⅵ-Ⅵ线所取闪烁杆和反光被覆层的断面图。
图7是用于杆状闪烁器包括有一脱离层的反光薄膜的断面图。
图8是一闪烁杆和用以被覆此闪烁杆五个面的反光薄膜预制件的透视图。
参阅图1，图中的数号10概括地表示一个可应用本发明的计算机X射线断层扫描成象系统。X射线源12和瞄准器14一起形成一扇形的射线束，此束在射向闪烁检测器阵列20的途中穿过患者窗孔18，在此窗孔中的患者22有选择地吸收通过此孔的X射线，从而改变了闪烁检测器阵列20中一些个别闪烁检测器的输出。X射线源12和闪烁检测器阵列20两者中至少之一要围绕着患者22转动，以产生大量的数据点。闪烁检测器阵列20中的所有闪烁器的输出加到计算机24，在其中用熟知的方法来分析这些大量的数据点，以合成出一幅显示于显示器件25上，例如阴极射线管上的图象。
现参阅图2，图中示出了闪烁检测器阵列20中的单个闪烁器小室26。支座28和30包含许多沟槽，每一相向的沟槽对内容纳一块射束准直隔板34的两端，射束准直隔板34是由致密材料，例如钨，所制成的。支撑板36包括附着在它前表面上的检测二极管38以及在检测二极管38前部并与之对准的杆状闪烁器40。
现参阅图3，为清楚起见，支座38没有图出，一些邻接的杆状闪烁器40和伴随着它们的检测二极管38紧密地叠置在支撑板36上，以形成一检测器组件42。每一射束准直隔板34与一对邻接的杆状闪烁器40之间的界面对齐。每一对相邻的射束准直隔板34限定出一个检测器通道44。
由图2中以平行的箭头标出的X射线通过检测器通道44射到闪烁器40的前表面46，光从杆状闪烁器40内部发射出来，穿过它的后表面48到达检测二极管38。前表面46和后表面48之间的距离要相当大，以不但保证杆状闪烁器与辐射线有充分的相互作用，而且吸收足够百分率的X射线来保护检测二极管38。因而，从前表面46附近发出的光在被检测前，必须设法在杆状闪烁器40中通过相当大的距离。
现参阅图4的杆状闪烁器40的顶视图，图中对侧壁52被镜面反光层所覆盖的情况下作了解说，一个从位置50处发出且在侧壁52一个面的法线方向附近射向此面的光量子被镜象地反射向侧壁52的另一相对面，以基本上相同的入射角打在此相对面上。如此众多的反射导致如下结果当光到达后表面、传送至检测二极管38之前，每次反射的损失和沿途的吸收基本上耗尽了所有的光。
图5示出了一种与图4类似的结构，只是侧壁52上不用镜面反光装置，而是设置了一种漫反射装置。从位置50处射到侧壁52上的光，大体上以随机的方向被再发射出去。结果，漫反射光有着较大的到达后表面的几率。
在现有技术中，在杆状闪烁器的五个侧面上涂覆有漫反射层。为了在它的外表面(此表面紧挨着检测器组件42中的下一个杆状闪烁器40)中实现98%的光衰减，涂层要足够厚且含有足够多的折射粒子。通常包括不透明的涂层或金属包层，以阻断光向外传送到邻接的杆状闪烁器40，减轻了光的相互干扰。
现参阅图6，反光薄膜54配置在一个表面上，例如杆状闪烁器40的侧壁52上。反光薄膜54包括一胶粘层56，胶粘层56包括小重量百分比的光漫射粒子，例如二氧化钛。胶粘层56上配置有具有适当低折射率的透明塑料层58。在透明层58之上的镜面反光层60把任何已经穿过胶粘层56和透明层58的光向侧壁52反射回去。保护层62位于镜面反光层60的顶部。当把杆状闪烁器40组装成检测器组件42时，保护层62的外表面紧挨着相邻杆状闪烁器40上的反光薄膜54的相应外表面(未示出)。
胶粘层56是混合有光漫射粒子的任何合适的透明压敏胶。在此较佳实施方案中，胶粘层56是一层透明的聚丙烯压敏胶，胶中均匀地调配有重量百分比约为百分之十到三十的二氧化钛。此二氧化钛含量不足以把通过它的光完全衰减掉。因而有赖于镜面反光层60把通过胶粘层56的光向侧壁52反射回去。
在胶粘层56中二氧化钛的最大含量受制于二氧化钛对胶粘层56粘性的影响。当在胶粘层56的原材料中加入更多的二氧化钛时，混合物变得更为粘稠，更不易散开成一均匀的薄层。此外，胶的粘性或胶着在侧壁52上的能力会下降。我们已经发现胶粘层56中的重量百分数从约10%到30%，最好约20%，是较优选值。此优选值可给出足够的光漫射并保持其机械性能。胶粘层56的厚度最好为0.0005英寸，公差约在10%以内。胶粘层56的厚度与它的二氧化钛含量百分比可以折衷考虑，以获得类似的结果。
透明层58是一透明的塑料层，而最好为透明的聚丙烯材料，这种聚丙烯材料的折射率至少要象用来作胶粘层56中粘结剂的塑料的折射率那样低。透明层58的厚度最好约为0.0001英寸，公差约在10%以内。透明层58的折射率增强了镜面反光层的作用。
可以用任何常用的技术来使用胶粘层56和透明层58。例如，下面任一种方法均合用滚动涂覆、刮浆、丝网印刷、火焰喷涂、液体喷涂、烧结、蒸发沉积、旋转涂覆，粉末涂覆。所选用的涂覆工艺过程必须要能产生有着所需均匀性的薄层。
镜面反光层60的材料以金属为宜，最好是银。可以用金或铝，但可能减小光输出。
保护层62的材料最好是聚酯，其厚度约为0.0005英寸，公差约在10%以内。
反光薄膜54的总厚度约为0.0011英寸，公差约为10%。这是比用现有技术方法可得到的为薄的层，且改进了均匀性和重复性。还有，相邻杆状闪烁器40之间实质上完全没有光的相互干扰。
在本发明的实施方案中，镜面反光层60是覆盖在透明层58的表面上的，这样一种产品是市场上可以买到的，并且可以满意地工作。然而，我们已发现，当反光膜54围绕着杆状闪烁器40的一些转角包裹时，设置在弯曲处外表面的镜面反光层60会在这些转角的附近开裂，从而降低了反光能力。
在一个改进的实施方案中，在把透明层58和胶粘层覆到镜面反光层60上之前，以常用的方法，例如用溅散的方法，把镜面反光层60涂覆在保护层62的内表面。在使用这种结构后，镜面反光层60就处于这些转角处弯曲部分的内侧，从而避免了开裂。
如众所周知的那样，当在一个抛光表面外侧的折射率小于此面内侧材料的折射率时，低掠(大入射角)的入射光会在此抛光面处发生全内反射。因此，可以把侧壁抛光，以改善光输出。
现参考图7，直到做好使用准备、打算用于杆状闪烁器40为止，胶粘层56的表面一直覆盖以常用的脱离层66，以防止灰尘并使之不致由此丧失粘性。脱离层66可以是例如一种以硅材料处理过的纸，以防止和胶粘层56粘得太牢。
现参阅图8，反光膜54可以切成与要粘上去的杆状闪烁器40的五个面吻合的预制件68。预制件68每一端的凹槽被切成只剩下一个突片70。预制件68的主体围绕着前表面46和两侧壁52而包裹，而两个突片70弯曲过去粘牢在杆状闪烁器40的两端面72上。另一种办法是不要突片70，而单独处理两个端面72，例如，粘上单独的反光膜54的小片。端面72也可用现有技术中涂一层材料的方法来处理，这是因为厚度和均匀性在这些位置处不太重要，而在相邻的杆状闪烁器40的端面之间也不存在光的相互干扰问题。
使用“胶粘层56”这样的称呼不应排除在此层中使用压敏胶以外的材料。举例来说，胶粘层56可以包括一种能固化的物质，这种能固化的物质可以用任何常用的方法固化，使之固着支杆状闪烁器40上。此外，也可以用一过渡层来提供所需的附着力。根据前面披露的内容，在这些变通方案中应该使用有适当光学性质的材料。
我们已经参照附图描述了本发明的一些较佳实施方案。要明白的是本发明并不限于这些明确的实施方案，而所属领域内的专业人员可以完成各种各样的变动与改型，而没有脱离如所附
权利要求
1.一种用于闪烁杆的反光被覆层，它包括用于附着在所述闪烁杆表面的胶粘层，所述胶粘层包括一种实质上透明的胶粘材料，所述透明的胶粘材料含有预定量的光漫射物质；在所述胶粘层外面的镜面反光层；在所述镜面反光层外面的保护层。
2.一种根据权利要求
1的反光被覆层，其中，所述镜面反光层覆盖在所述保护层的内面。
3.一种根据权利要求
1的反光被覆层，它还包括在所述胶粘层和所述镜面反光层之间的透明层。
4.一种根据权利要求
3的反光被覆层，其中，所述镜面反光层覆盖在所述保护层内面。
5.一种根据权利要求
3的反光被覆层，其中，所述镜面反光层覆盖在所述透明层的外面。
6.一种根据权利要求
1的反光被覆层，其中，所述透明材料是一种胶粘材料，而所述胶粘材料的折射率实质上低于所述闪烁杆的折射率。
7.一种根据权利要求
6的反光被覆层，它还包括在所述胶粘层和所述镜面反光层之间的透明层，所述胶粘材料和所述透明层的折射率均低于所述闪烁杆的折射率。
8.一种根据权利要求
1的反光被覆层，其中，所述预定量是在所述胶粘层重量的百分之十到百分之三十之间。
9.一种根据权利要求
1的反光被覆层，其中，所述镜面反光层的材料是银。
10.一种根据权利要求
1的反光被覆层，其中，所述透明材料是一种压敏胶。
11.一种根据权利要求
1的反光被覆层，其中，所述透明材料是一种可固化材料，所述可固化材料能固化成与所述闪烁杆的所述表面相连结。

一种用于被覆在杆状闪烁检测器外面的多层膜包括一含有一定百分数的光漫射物质的压胶粘层，此胶粘层用来粘贴在杆的外表面。一透明塑料层把胶粘层与镜面反光层隔开。在此镜面反光层的顶部设置有一保护层。光漫射物质和镜面反光层一起把光留驻在杆内，把光导至杆内的随机方向并阻止相邻杆之间光的相互干扰。由一单片多层膜构成的一个预制件可用来被覆杆的五个表面。