稀土发光材料在CT探测器中的应用

近年来，在医疗器械方面又发展了计算机化的层析X射线摄影法（computed tomography，CT），对人进行断层透视。利用CT、X射线透过人体的大量断面测量，最终获得完整的三维图像。作为CT探测器，对X射线激发的荧光体提出了如下的要求：

（1）为了对X射线有良好的吸收，要求平均原子序数不小于50的元素组成荧光材料，或者密度不低于4g/cm3，材料在辐照作用下稳定性好。

（2）在光的发射性能方面要求材料的量子效率或转换效率高，光输出高，光谱匹配好（发射波长在500～800nm范围内），发光衰减快（小于0.1ms），余辉时间短（2ms内发光强度降至0.5%以下）。

（3）在光学性质方面，要求材料的透光率高，散射低。(www.xing528.com)

（4）在工艺性能方面，则要求无毒性，化学性质稳定，有一定的机械强度，易于加工，而且重现性好。

目前发现的可能作为CT探测器的一些荧光体中，NaI∶Tl和CsI∶Tl的发光效率最高，NaI∶Tl光输出高，发光衰减快，但由于其显著的长余辉和潮解性，而不宜用于CT；相比之下，CsI∶Tl适宜于CT，但也存在余辉较长等缺点。其他的如钨酸盐Cd WO4和Zn WO4及Bi4Ge3O12余辉长，辐射效率低。其中Cd WO4虽然有足够的光输出，但是它具有毒性，而且钨酸盐晶体性脆，易劈裂。后来，出现了两种稀土陶瓷荧光体（Y，Gd）2O3∶Eu3+和Gd2O2S∶Pr3+，Ce3+，F-，作为CT探测器荧光材料，性能较好。这两种稀土陶瓷荧光体均是加热等静压法制成的。（Y，Gd）2O3∶Eu3+的光输出、光谱匹配和工艺性能比很多单晶荧光体好，但余辉太长，原因是Eu3+的发光（5D0→7FJ）衰减时间长（约1ms）。Gd2O2S∶Pr3+，Ce3+，F-的余辉要短得多，这是由于Pr3+的3PJ→1D2→3HJ叫跃迁的发光衰减快。掺入Ce和F可以缩短余辉时间，尤其是F的掺入可使余辉减少约1个数量级。虽然目前作为CT探测器使用的荧光体不尽如人意，但稀土将为CT技术的进一步发展提供新型的理想荧光体。