CN101762820A - 一种平板探测器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板探测器件，包含前基板，后基板，及气密封于前后基板之间的包含网格孔阵列的网格孔阵列板，所述的前基板包括前衬底玻璃板、在前衬底玻璃板上表面制作的第一电极组和在前衬底玻璃下表面蒸镀的薄膜，所述的后基板包括后衬底玻璃板、在后衬底玻璃板下表面制作的第二电极组和在后衬底玻璃上表面蒸镀的薄膜；在网格阵列板上涂覆有一层闪烁体材料。该探测器的结构和工艺简单，对辐射和磁场不敏感，因此对工作环境的要求不高，且成本低廉，是一种前景很好的X射线平板探测器。

Description

一种平板探测器件

技术领域

本发明涉及X射线探测领域，特别是一种应用于X射线探测的平板探测器，尤其涉及一种利用网格孔阵列板构成的平板装置进行X射线探测。

背景技术

X射线检测是发展医学影像、工业无损探伤、航空、航天以及工业设备制造技术中不可缺少的检测手段。自1987年Papin PJ首次报道可进行直接数字化摄影的平板探测器的研究后，探索各种不同类型、不同种类、不同工作机制的平板探测器成为近年来数字化X射线摄影技术的研究热点。目前数字化X射线摄影技术采用的探测器主要有电荷耦合器件探测器(Chargecoupled device，CCD)系统、直接转换式TFT平板探测器和间接转换式TFT平板探测器。就现行技术而言，CCD探测器仅仅是一项过渡技术，基于TFT的直接转换和间接转换式平板探测器是具有明显的优势。由于制作过程复杂，大面积使用非晶硒或非晶硅材料造价昂贵使得只有极少数医院能够采用X射线数字摄影技术。与屏片系统相比，基于平板探测器的DR系统具有更高的量子检测效率。目前临床应用的FPD主要有以非晶硒(a:SE)平板探测器为代表的直接转换型和以非晶硅(a:Si+CsI)为代表的间接转换型两种类型。前者X射线光子通过与非晶硒半导体作用直接产生正负离子对，后者X射线光子通过与碘化铯(CsI)作用产生荧光，荧光光子再与硅光电二极管阵列转换为可测量的电荷信号。非晶硒直接转化型平板探测器尽管分辨率高，但制作复杂，工作电压高；而非晶硅间接转换型平板探测器由于荧光体的扩散降低了图像的锐利度和空间分辨率。由于制作过程复杂，大面积使用非晶硒或非晶硅材料造价昂贵使得只有极少数医院能够采用X射线数字摄影技术。

发明内容

本发明目的是提供一种成本低、对工作环境要求低的X射线平板探测器。

本发明的技术方案是：

一种平板探测器件，包含前基板，后基板，及气密封于前后基板之间的包含网格孔阵列的网格孔阵列板，所述的前基板包括前衬底玻璃板、在前衬底玻璃板上表面制作的第一电极组和在前衬底玻璃下表面蒸镀的薄膜，所述的后基板包括后衬底玻璃板、在后衬底玻璃板下表面制作的第二电极组和在后衬底玻璃上表面蒸镀的薄膜；在网格阵列板上涂覆有一层闪烁体材料。

网格孔阵列板的网格孔为锥台形通孔，锥台形通孔的大底面位于网格孔阵列板的上表面，锥台形通孔的小底面(10)位于绝网格孔阵列板的下表面，网格阵列板4的厚度为50μm-5mm，锥台形通孔的大底面(9)的直径在50μm-5mm，锥台形通孔的小底面(10)的直径在50μm-5mm。

本发明所述的平板探测器包含，前基板，后基板，及置于前后基板之间的包含网格孔阵列的金属板或绝缘板。所述的前基板包括前衬底玻璃板，及在其上表面制作的第一电极组，和在前衬底玻璃下表面蒸镀的薄膜(氧化镁，氧化钙，或其它可提高二次电子发射系数的材料)。所述的后基板包括后衬底玻璃板，及在其下表面制作的第二电极组，和在后衬底玻璃上表面蒸镀的薄膜。置于前后基板之间是包含网格孔阵列的金属板或绝缘板，其材料可以为铁、含铁合金、其他金属合金或表面镀有导电材料膜的非金属材料，也可以是各种绝缘材料加工而成的网格孔阵列板。在后基板四周用用低熔点玻璃制作的封接框，并将其与前基板、网格孔板一起放进真空腔体内进行抽气，并充以一定气压的所需工作气体后进行气密封接，这就形成了本发明所提供的平板探测器件。

本发明还采用了以下技术措施：

(1)上述的平板探测器件中的前后玻璃板除了密封工作气体作为探测器的外围支撑外，还作为气体放电的介质阻挡。玻璃不易被放电击穿，起到了很好的保护作用。为了降低气体放电的工作电压和提高X射线的透过率，该玻璃的厚度不易过大，比较好的厚度范围在30-2000μm。

(2)电极制作在密封的探测器玻璃板之外，可以在玻璃板上制作Ag电极或Al电极等金属电极，也可采用ITO(铟锡氧化物半导体)薄膜或ZnO(氧化锌)薄膜等透明电极材料与玻璃基板装配形成平板探测器件。

(3)前后基板间的网格孔板，可以为玻璃等绝缘材料制作，也可以为铁、铁合金或其他导电材料制作。网格孔的排布，网格孔上开孔和下开孔的形状和大小可以为各种几何形状。比较好的是圆孔结构和各网格孔之间等间距分布。

(4)该平板探测器件的抽气、充气及封接在真空腔体内完成。

本发明提供的平板探测器件是利用气体中电子雪崩放大原理实现X射线探测的一种平板探测技术。该探测器的基本结构由前后两块平板玻璃构成，中间由网格孔阵列板隔离形成小的单元，四周用低熔点玻璃密封，中间充以气体，平板玻璃的外表面均有条状平行电极组，两组电极相互正交，每一对应的交叉点于障壁之间形成放电单元空间。电极间施加一定幅度的电压，就会引起由X射线照射产生的初始电子的雪崩放大，这些电子被阳极收集形成电流，该电流信息被读出保存，形成与入射X射线剂量成正比的图像。

这种探测器的结构简单，制作工艺简单，对辐射和磁场不敏感，因此对工作环境的要求不高，且成本低廉，是一种前景很好的X射线平板探测器。

本发明具有以下优点：

1、该探测器制造工艺简单，对辐射和磁场不敏感，因此对工作环境的要求不高，且成本低廉。

2、该探测器与传统的数字平板探测器相比，灵敏度更高，信噪比更高。

3、该平板探测器电极制作在外，且可与探测器的玻璃基板分离装配，制作更为灵活，电极结构调整方便。

附图说明

图1为本发明结构的平视图。

图2为本发明结构的俯视图。

图3为本发明工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1、2所示，本发明所述的平板探测器包含，前基板，后基板，及置于前后基板之间的包含网格孔阵列的网格孔阵列板4。所述的前基板包括前衬底玻璃板7，及在其上表面制作的第一电极组8，和在前衬底玻璃下表面蒸镀的薄膜6(氧化镁，氧化钙，或其它可提高二次电子发射系数的材料)。所述的后基板包括后衬底玻璃板2，及在其下表面制作的第二电极组1，和在后衬底玻璃上表面蒸镀的薄膜3。置于前后基板之间是包含网格孔阵列的金属板或绝缘板4，其材料可以为铁、含铁合金、其他金属合金或表面镀有导电材料膜的非金属材料，也可以是各种绝缘材料加工而成的网格孔阵列板。在后基板四周用用低熔点玻璃制作的封接框，并将其与前基板、网格孔板一起放进真空腔体内进行抽气，并充以一定气压的所需工作气体11后进行气密封接，形成独立的密封的平板探测器。工作气体可以是氦，氖，氩，氪，氙等多种惰性气体或它们的混合气体，甚至可加入二氧化碳等一些猝灭气体。网格孔阵列板4的上开孔9和下开孔10的形状可以为圆形，矩形，菱形等任意的几何形状，开孔的排列可以如图2所示长条型排布，也可以品字型排布。该平板探测器的工作原理如图3所示，首先，第一电极组和电流读出设备相连，第一电极组包含n根电极，则电流读出设备上包含n个电流读出信号装置。第二电极组包含m根电极，第二电极组在第一根至第m根电极上依次加上高压脉冲信号，则在第一电极组和第二电极组之间依次有电流通过，该电流信息被电流读出设备接收。并按照第二电极组高压脉冲信号的加载顺序，依次在数据存储设备上保存第一电极组第一根电极、第二根电极至第m根电极上的电流信息。则数据存储设备上保存了整个平板探测器上的电流信号的大小，该电流信号的大小是与入射的X射线剂量大小成正比的，如该X射线透过检测物体，则电流大小排成的阵列可成该检测物体的像。

如图1、图2所示，本发明的网格孔阵列板4上分布单锥台形通孔，单锥台形通孔的大底孔9位于网格孔阵列板的上表面，单锥台形通孔的小底孔10位于绝网格孔阵列板的下表面，网格阵列板4的厚度为50μm-5mm，单锥形通孔的大底孔9的直径在50μm-5mm，单锥形通孔的小底孔10的直径在50μm-5mm。

本发明的第一电极组1、第二电极组8由银、铜或铝材料通过蒸镀光刻工艺构成，也可由ITO(或ZnO)薄膜或玻璃构成。

如图1、图2所示，本发明的前衬底玻璃下表面蒸镀的薄膜6和后衬底玻璃上表面蒸镀的薄膜3，也可以蒸镀闪烁体材料形成薄膜，或者为降低成本减少工艺流程也可不蒸镀该层材料。

本实施例仅给出了部分具体的应用例子，但对于从事平板探测器的专利人员而言，还可根据以上启示设计出多种变形产品，这仍被认为涵盖于本发明之中。

Claims (10)

1.一种平板探测器件，包含前基板，后基板，及气密封于前后基板之间的包含网格孔阵列的网格孔阵列板(4)，所述的前基板包括前衬底玻璃板(7)、在前衬底玻璃板上表面制作的第一电极组(8)和在前衬底玻璃下表面蒸镀的薄膜(6)，所述的后基板包括后衬底玻璃板(2)、在后衬底玻璃板下表面制作的第二电极组(1)和在后衬底玻璃上表面蒸镀的薄膜(3)；在网格阵列板(4)上涂覆有一层闪烁体材料(5)。

2.根据权利要求1所述的平板探测器件，其特征在于网格孔阵列板(4)的网格孔为锥台形通孔，锥台形通孔的大底面(9)位于网格孔阵列板的上表面，锥台形通孔的小底面(10)位于网格孔阵列板的下表面，网格阵列板4的厚度为50μm-5mm，锥台形通孔的大底面(9)的直径在50μm-5mm，锥台形通孔的小底面(10)的直径在50μm-5mm。

3.根据权利要求2所述的平板探测器件，其特征在于：所述的锥台为圆锥台或者棱锥台。

4.根据权利要求1所述的平板探测器件，其特征在于前衬底玻璃板(7)的厚度为30-2000μm，后衬底玻璃板(2)的厚度为30-2000μm。

5.根据权利要求1所述的平板探测器件，其特征在于：所述的网格孔阵列板(4)为金属板或绝缘板。

6.根据权利要求5所述的平板探测器件，其特征在于：所述的金属板的材料为铁、铁合金、铜、铝，所述的绝缘板为玻璃、陶瓷或聚酰亚胺有机薄膜材料。

7.根据权利要求1所述的平板探测器件，其特征在于：所述的闪烁体5，为碘化铯CsI，钨酸锡CdWO或钨酸铅PbWO。

8.根据权利要求1所述的平板探测器件，其特征在于：所述的气密封的工作气体是氦，氖，氩，氪，氙的一种或它们的混合气体。

9.根据权利要求8所述的平板探测器件，其特征在于：在所述的的工作气体内还加入有二氧化碳CO₂，甲烷CH4，异丁烷C₄H₁₀。

10.根据权利要求1所述的平板探测器件，其特征在于：所述的第一电极组(1)由银、铜或铝材料通过蒸镀光刻工艺构成，或由铟锡氧化物半导体透明导电膜或氧化锌透明导电薄膜构成，所述的第二电极组(8)银、铜或铝材料通过蒸镀光刻工艺构成，或由铟锡氧化物半导体透明导电膜或氧化锌透明导电薄膜构成。

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