專(zhuān)利名稱(chēng)：晶體面陣的制作方法以及晶體探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體探測(cè)器，更具體地說(shuō)，是涉及晶體探測(cè)器中使用的晶體面陣的制作方法。
背景技術(shù)：
目前,大多數(shù)醫(yī)療和科研機(jī)構(gòu)使用的CT(Computed Tomography,計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù))、PET (Positron Emission Computed Tomography,正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù))和SPECT (Single-Photon Emission Computed Tomography,單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù))等技術(shù)的探測(cè)器大多采用的是晶體面陣式。晶體探測(cè)器實(shí)際上是由數(shù)千甚至上萬(wàn)根晶體，通過(guò)光學(xué)耦合劑、涂料、粘貼劑、反光劑進(jìn)行晶體間處理，從而拼接在一起，例如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布號(hào)CN101856272A所公開(kāi)的那樣。圖1A和圖1B示出將多個(gè)晶體條11拼接成晶體面陣10的拼接過(guò)程。在拼接初步成型后，晶體面陣10 —般為規(guī)則的長(zhǎng)方或立方形狀。為增加探測(cè)的立體角，如圖1C所示，在拼接后還通過(guò)研磨加工達(dá)成預(yù)定設(shè)計(jì)角度，將晶體面陣磨削為具有傾斜面，例如圖1C所示的包括傾斜面的楔形面12。傾斜面12由晶體探測(cè)器和光放大裝置(未顯示)的位置關(guān)系確定。最后，探測(cè)器中的光學(xué)放大器具通過(guò)各種不同的方式耦合在這個(gè)研磨加工形成的楔形平面上。這種磨削加工的過(guò)程存在的問(wèn)題是，磨削掉的部分無(wú)法再度利用，造成大量材料浪費(fèi)，同時(shí)也提高了對(duì)晶體材料的尺寸要求。其次，晶體屬于易碎材料，加工過(guò)程速度慢、時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)生斷裂、崩邊的幾率大，加工風(fēng)險(xiǎn)大。再者，需要大量的人力和耗材，不適合進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。晶體面陣的另一種制作方式是通過(guò)光學(xué)膠水修補(bǔ)。即把奇數(shù)個(gè)晶體單元21組合而成的階梯狀分布的晶體面陣20，如圖2A所示。然后通過(guò)光學(xué)膠水22填充，固化成一定角度，其截面為圖2B所示的楔形平面。這種方法仍然存在問(wèn)題，例如光學(xué)膠水在使用中對(duì)環(huán)境、溫度、濕度以及固化等環(huán)節(jié)技術(shù)要求特別高，在生產(chǎn)中需要大量的人力和物力，這種方法不適合大規(guī)模生產(chǎn)。其次，由于大量的使用光學(xué)膠水，增加了光在傳輸過(guò)程中的損耗，大幅度降低此類(lèi)晶體面陣的效率。另外，這一方法僅適用于由奇數(shù)個(gè)晶體條拼接而成的晶體面陣，有相當(dāng)應(yīng)用局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種晶體面陣的制作方法，以克服現(xiàn)有方法中的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提出一種晶體面陣的制作方法，包括以下步驟:首先將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣，其中沿晶體面陣的第一方向排列的多個(gè)晶體單元的高度預(yù)先根據(jù)一傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體單元中至少有部分晶體單元之間的高度不相等。之后對(duì)晶體面陣進(jìn)行去除加工，以形成所述傾斜面。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣的步驟可以包括:提供多個(gè)晶體條，其中沿上述的第一方向排列的多個(gè)晶體條之間的高度預(yù)先根據(jù)上述的傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體條中至少有部分晶體條之間的高度不相等，并且沿垂直于該第一方向的第二方向排列的多個(gè)晶體條之間的高度相等；之后沿第一方向和第二方向?qū)⒍鄠€(gè)晶體條拼接成晶體面陣。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣的步驟可以包括:提供多個(gè)第一晶體片，其中沿上述的第一方向排列的多個(gè)第一晶體片的高度是預(yù)先根據(jù)上述的傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體片中至少有部分晶體片之間的高度不相等；接著，從第一方向?qū)⒍鄠€(gè)第一晶體片拼接成初步的晶體面陣；之后，沿第一方向?qū)Τ醪降木w面陣進(jìn)行切割以獲得多個(gè)第二晶體片，該第二晶體片包括多個(gè)晶體條；再?gòu)牡诙较蚱唇拥诙w片以獲得最終的晶體面陣。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，對(duì)上述的晶體面陣進(jìn)行去除加工的步驟是在沿第一方向?qū)Τ醪降木w面陣進(jìn)行切割以獲得多個(gè)第二晶體片的步驟之前完成。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，對(duì)上述晶體面陣進(jìn)行去除加工的步驟是在從第二方向拼接第二晶體片以獲得最終的晶體面陣之后完成。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，沿第一方向排列的兩相鄰晶體單元之間的高度差由傾斜面相對(duì)于沿第一方向的基準(zhǔn)線的角度和晶體單元沿所述第一方向的寬度確定。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，沿第一方向排列的兩相鄰晶體單元之間形成的階梯轉(zhuǎn)折點(diǎn)相連接形成的直線相對(duì)于沿第一方向的基準(zhǔn)線的角度，與傾斜面相對(duì)于所述基準(zhǔn)線的角度相等。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，去除加工包括磨削、切割以及/或者切削。本發(fā)明還提出一種晶體探測(cè)器，包括依據(jù)上述的制作方法制作的晶體面陣。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以大幅度減少加工去除的晶體量，提聞晶體利用率。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中:圖1A-1C是一種現(xiàn)有晶體面陣的制作方法流程。圖2A-2B是另一種現(xiàn)有晶體面陣的制作方法流程。圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的預(yù)先規(guī)劃的晶體面陣的縱截面的整體示意圖。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的預(yù)先規(guī)劃的晶體面陣沿X方向的晶體單元分割示意圖。圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的晶體面陣的制作方法流程圖。圖6A-6C是本發(fā)明一實(shí)施例的晶體面陣的制作方法的簡(jiǎn)要過(guò)程示意圖。圖7A-7C是本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體面陣的制作過(guò)程示意圖。圖8A-8E是本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體面的制作過(guò)程示意圖。圖9A-9E是本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體面陣的制作過(guò)程示意圖。圖10示出圖4B中晶體單元所形成的階梯轉(zhuǎn)折點(diǎn)。圖11示出圖4C的多個(gè)晶體條經(jīng)研磨后所形成的局部表面。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶體面陣的制作方法的晶體條磨削量。圖13示出現(xiàn)有晶體面陣的制作方法的晶體條磨削量。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面的實(shí)施例將要描述PET探測(cè)器中的晶體面陣的制作過(guò)程，尤其是制作過(guò)程中的拼接、去除加工方法。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，晶體面陣的各部分是由閃爍晶體，例如LYSO (硅酸釔镥晶體)，LSO (硅酸镥晶體)，NaI (碘化鈉晶體)，CsI (碘化銫晶體)，BGO(鍺酸鉍晶體)制成。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，晶體面陣可以選擇其他晶體材料。
本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)需要在晶體面陣上進(jìn)行去除加工形成諸如楔形面這樣的傾斜面的場(chǎng)合。一般而言，晶體面陣的主體呈棱柱，例如四棱柱。晶體面陣在一個(gè)端部具有一傾斜面。傾斜面由晶體探測(cè)器和光放大裝置(未顯示)的位置關(guān)系確定。也就是說(shuō)，傾斜面是預(yù)先確定的。圖3示出具有傾斜面32的晶體面陣30的縱截面。與傳統(tǒng)的直接在晶體面陣的平整面上磨削或者切割傾斜面的方法不同的是，本發(fā)明的實(shí)施例是在已經(jīng)形成了高度差的不平整面上進(jìn)行磨削或切割等加工形成傾斜面。尤其是，組成晶體面陣30的各個(gè)晶體單元的高度(即晶體單元在傾斜面?zhèn)鹊捻斆嫦鄬?duì)于水平底面33的長(zhǎng)度)預(yù)先根據(jù)傾斜面32的輪廓來(lái)確定。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的預(yù)先根據(jù)傾斜面32規(guī)劃的晶體面陣沿第一方向(圖中為X方向)的晶體單元的分割示意圖。如圖4所示，各個(gè)晶體單元31的高度沿著傾斜面32變化。具體地說(shuō)，對(duì)于由同一傾斜面32預(yù)先規(guī)劃的多個(gè)晶體單元31，沿第一方向排列的各個(gè)晶體單元31的高度不完全相等，也就是說(shuō)，多個(gè)晶體單元31中至少有部分晶體單元31之間的高度不相等。在此，仍然可能有部分晶體單元31之間的高度相等。在此，各晶體單元31的高度是依據(jù)所在位置處的晶體面陣30的最大高度而定，這一位置的晶體面陣30的最大高度又由傾斜面32來(lái)確定。例如，位于傾斜面32的最聞點(diǎn)的晶體單兀31a具有依其所在位置的最大聞度而定的高度；相比之下，位于傾斜面32的最低點(diǎn)的晶體單元31b具有其所在位置的最小高度而定的高度。傾斜面32由晶體探測(cè)器和光放大裝置(未顯示)的位置關(guān)系確定。相鄰的兩個(gè)晶體單元31間的高度差h是由傾斜面32相對(duì)于沿X方向的基準(zhǔn)線的角度9和各晶體單元31的沿X方向的寬度d確定。容易理解，有h = d tg 0 (I)另外，為了后續(xù)制作的方便，各個(gè)晶體單元31的長(zhǎng)度(垂直于紙面方向)可以相等，且等于晶體面陣30的長(zhǎng)度。各個(gè)晶體單元31的寬度d也可以均相等，且等于晶體面陣30沿X方向的尺寸除以陣列數(shù)。但是，這些僅作為示例而非限制。例如，各個(gè)晶體單元31的寬度d可以存在差異。圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的晶體面陣的制作方法流程圖。參照?qǐng)D5所示，此方法包括以下步驟:首先在步驟51，將多個(gè)晶體單元31拼接成晶體面陣30。例如，利用光學(xué)耦合劑、涂料、粘貼劑、反光劑進(jìn)行晶體間處理，從而拼接在一起，拼接的過(guò)程如圖6A-6B所示。在此，沿著晶體面陣31的X方向排列的多個(gè)晶體單元31中，至少有一部分晶體單元31的高度不相等。這些不相等的高度是根據(jù)晶體面陣30的傾斜面來(lái)預(yù)先規(guī)劃。例如，當(dāng)如圖4所示在晶體面陣30的X方向上分割出多個(gè)晶體單元31后，即同時(shí)確定了各個(gè)晶體單元31的高度和相鄰晶體單元31之間的高度差。圖10進(jìn)一步示出圖6A中晶體單元31因高度差而形成的一些階梯轉(zhuǎn)折點(diǎn)。如圖10所示，各階梯轉(zhuǎn)折點(diǎn)，例如轉(zhuǎn)折點(diǎn)A、B相連接形成的直線相對(duì)于沿X方向的基準(zhǔn)線X的角度，等于傾斜面32相對(duì)于基準(zhǔn)線X的角度，均為0。然后在步驟52，對(duì)整個(gè)晶體面陣30進(jìn)行研磨磨削，以精確形成傾斜面32，如圖6C所示。圖11示出傾斜面32的局部表面，其表明最終的傾斜面32相對(duì)于基準(zhǔn)線X的角度為
9 O盡管上述的實(shí)施例描述對(duì)在晶體面陣30上形成傾斜面32的去除加工的工藝是磨肖IJ，但是可以理解，本發(fā)明仍可以使用其他的工藝來(lái)在晶體面陣30上去除加工形成傾斜面30，例如切割或者切削。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在步驟51中用來(lái)拼接成晶體面陣30的晶體單元31的形狀可以有多種。例如，在本發(fā)明一實(shí)施例中，晶體單元可以是晶體條。晶體條被定義為需要從行和列兩個(gè)方向拼接成晶體面陣的晶體單元。晶體條由對(duì)切割相應(yīng)的晶體形成的晶體片進(jìn)行切割形成。在一實(shí)施例中，晶體條的長(zhǎng)度和寬度基本上相等，盡管這并非作為限制。在這樣的實(shí)施例中，例如，如圖7A-7C所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體面陣70制作過(guò)程，其中使用晶體條71來(lái)拼接晶體面陣70。如圖7A所示，提供多個(gè)晶體條71，這些晶體條71中沿第一方向(圖中為X方向)排列成一行的多個(gè)晶體條71之間傾斜面的高度是預(yù)先根據(jù)一個(gè)傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體條71中至少有部分晶體條71之間的高度不相等，而沿垂直于第一方向的第二方向(圖中為垂直于紙面的Y方向)排列成一列的多個(gè)晶體條71之間高度相等。接著如圖7B所示，多個(gè)晶體條71從X和Y兩個(gè)方向，拼接成晶體面陣70。最后如圖7C所示，對(duì)拼接完成的晶體面陣70進(jìn)行加工，以形成傾斜面72。晶體單元31還可以是晶體片。在一實(shí)施例中，晶體片沿Y方向的長(zhǎng)度與最終的晶體面陣在Y方向的尺寸相等。圖8A-8E示出本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體面陣制作過(guò)程，其中使用晶體片來(lái)拼接晶體面陣。如圖8A所示，提供多個(gè)第一晶體片81 (第一晶體片81可以由相應(yīng)的晶體切割獲得)，這些沿X方向排列的多個(gè)第一晶體片81的高度預(yù)先根據(jù)傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體片81中至少有部分晶體片之間的高度不相等。然后如圖SB所示，從X方向?qū)⒍鄠€(gè)第一晶體片81拼接成初步的晶體面陣82。接著，如圖8C所示，沿X方向?qū)Τ醪降木w面陣82進(jìn)行切割以獲得多個(gè)第二晶體片83，每一第二晶體片83包括多個(gè)晶體條84。之后，如圖8D所示，從Y方向拼接多個(gè)第二晶體片83以獲得最終的晶體面陣80。最后如圖SE所示，對(duì)拼接完成的晶體面陣80進(jìn)行加工，以形成傾斜面85。在使用晶體片拼接晶體面陣的實(shí)施例中，對(duì)晶體面陣進(jìn)行研磨加工以形成傾斜面的步驟52可以選擇合適執(zhí)行時(shí)機(jī)。例如在圖8A-8E所示實(shí)施例中，步驟52可以在形成最終的晶體面陣80之后進(jìn)行，在另一實(shí)施例中，也可以在形成初步的晶體面陣之后就進(jìn)行。圖9A-9E示出本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體面陣制作過(guò)程。如圖9A所示，提供多個(gè)第一晶體片91，這些沿X方向排列的多個(gè)第一晶體片的高度是預(yù)先根據(jù)傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體片91中至少有部分晶體片之間的高度不相等。然后如圖9B所示，從X方向?qū)⒍鄠€(gè)第一晶體片91拼接成初步的晶體面陣92。之后如圖9C所示，對(duì)初步的晶體面陣92進(jìn)行加工，以形成傾斜面95。接著，如圖9D所示，沿X方向?qū)Τ醪降木w面陣92進(jìn)行切割以獲得多個(gè)第二晶體片93，每一第二晶體片93包括多個(gè)晶體條94。最后，如圖9E所示，從Y方向拼接多個(gè)第二晶體片93以獲得最終的晶體面陣90?？梢?jiàn)在本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)晶體面陣進(jìn)行研磨加工以形成傾斜面的步驟52可以插入到使用晶體片拼接晶體面陣的過(guò)程中，且最早可以在形成第一次拼接出晶體面陣(例如形成初步的晶體面陣)之后就進(jìn)行。圖12和圖13以對(duì)比的方式示出現(xiàn)有磨削加工的晶體面陣制作方法和本發(fā)明上述實(shí)施例的方法在材料磨削量上的區(qū)別。在現(xiàn)有晶體面陣的制作方法中，需要大幅度磨削(如圖13所示)以降低部分晶體條的高度，磨削量較大。相比之下，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶體面陣的制作方法中，只需將每一晶體條或晶體片頂端的三角形部分磨去，如圖12所示磨削量顯著降低。本發(fā)明的上述實(shí)施例根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)切割生產(chǎn)不同尺寸晶體條，通過(guò)組裝不同尺寸的晶體條形成初步成型的晶體面陣，然后通過(guò)研磨來(lái)微調(diào)初步成型的晶體面陣，從而達(dá)到滿足設(shè)計(jì)尺寸和形狀的要求。相對(duì)于已有的制作方法，本發(fā)明的實(shí)施例有以下優(yōu)勢(shì):1.使用不同的晶體單元尺寸提高了原材料利用率，降低了對(duì)閃爍晶體原材料尺寸要求。2.組裝后已經(jīng)初步形成設(shè)計(jì)的角度，大幅減少磨削量，可以節(jié)省材料；3.采取研磨加工來(lái)微細(xì)調(diào)節(jié)探測(cè)器系統(tǒng)尺寸，減少磨削時(shí)間，降低加工風(fēng)險(xiǎn)、提高加工速度。4.晶體加工的陣列數(shù)可以是奇偶任意的。基于以上優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明可以在大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中顯著降低成本、提高生產(chǎn)速度。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種晶體面陣的制作方法，包括: 將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣，其中沿所述晶體面陣的第一方向排列的多個(gè)晶體單元的高度預(yù)先根據(jù)傾斜面規(guī)劃，從而使所述多個(gè)晶體單元中至少有部分晶體單元之間的高度不相等； 對(duì)所述晶體面陣進(jìn)行去除加工，以形成所述傾斜面。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣的步驟包括: 提供多個(gè)晶體條，其中沿所述第一方向排列的多個(gè)晶體條之間的高度預(yù)先根據(jù)所述傾斜面規(guī)劃，從而使所述多個(gè)晶體條中至少有部分晶體條之間的高度不相等，并且沿垂直于所述第一方向的第二方向排列的多個(gè)晶體條之間的高度相等； 沿所述第一方向和所述第二方向?qū)⒍鄠€(gè)所述晶體條拼接成所述晶體面陣。
3.如權(quán)利要求1所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣的步驟包括: 提供多個(gè)第一晶體片，其中沿所述第一方向排列的多個(gè)第一晶體片的高度是預(yù)先根據(jù)所述傾斜面規(guī)劃，從而使所述多個(gè)晶體片中至少有部分晶體片之間的高度不相等； 從所述第一方向?qū)⒍鄠€(gè)第一晶體片拼接成初步的晶體面陣； 沿所述第一方向?qū)λ龀醪降木w面陣進(jìn)行切割以獲得多個(gè)第二晶體片，所述第二晶體片包括多個(gè)晶體條；以及 從所述第二方向拼接所述第二晶體片以獲得最終的晶體面陣。
4.如權(quán)利要求3所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，對(duì)所述晶體面陣進(jìn)行去除加工的步驟是在沿所述第一方向?qū)λ龀醪降木w面陣進(jìn)行切割以獲得多個(gè)第二晶體片的步驟之前完成。
5.如權(quán)利要求3所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，對(duì)所述晶體面陣進(jìn)行去除加工的步驟是在從所述第二方向拼接所述第二晶體片以獲得最終的晶體面陣之后完成。
6.如權(quán)利要求1所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，沿所述第一方向排列的兩相鄰晶體單元之間的高度差由所述傾斜面相對(duì)于沿所述第一方向的基準(zhǔn)線的角度和所述晶體單元沿所述第一方向的寬度確定。
7.如權(quán)利要求1所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，沿所述第一方向排列的兩相鄰晶體單元之間形成的階梯轉(zhuǎn)折點(diǎn)相連接形成的直線相對(duì)于沿所述第一方向的基準(zhǔn)線的角度，與所述傾斜面相對(duì)于所述基準(zhǔn)線的角度相等。
8.如權(quán)利要求1所述的晶體面陣的制作方法，其特征在于，所述去除加工包括磨削、切割以及/或者切削。
9.一種晶體探測(cè)器，包括依據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的制作方法制作的晶體面陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶體面陣的制作方法，用以減少晶體面陣制作過(guò)程中去除的晶體量。該制作方法包括以下步驟首先將多個(gè)晶體單元拼接成晶體面陣，其中沿晶體面陣的第一方向排列的多個(gè)晶體單元的高度預(yù)先根據(jù)一傾斜面規(guī)劃，從而使多個(gè)晶體單元中至少有部分晶體單元之間的高度不相等。之后對(duì)晶體面陣進(jìn)行去除加工，以形成所述傾斜面。
文檔編號(hào)B28D5/00GK103158203SQ201110425488
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者趙太澤, 劉士濤, 孟慶照 申請(qǐng)人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司