CN102466808B - 非晶硅碘化铯数字x射线平板探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，属于数字X射线平板探测器领域。其中，该非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，包括：玻璃基板；设置在所述玻璃基板上的非晶硅薄膜晶体管阵列；设置在所述非晶硅薄膜晶体管阵列上的针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列，用于将X射线转换为可见光；所述非晶硅薄膜晶体管阵列用于将所述可见光转换为电荷信号，并读取所述电荷信号。本发明的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器能够提高数字X射线平板探测器的图像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字伦琴X射线平板探测器，具体地涉及一种非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器。
背景技术
目前在国内外市场上流通的X射线平板探测器都是基于非晶硅薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)阵列检测技术发展起来的。从原理上分不外乎为两种类型：一种是间接能量转换型，如西门子、菲利浦、GE，PerkinElmer公司的产品，一种是直接能量转换型，如HOLOGIC公司产品。由于间接能量转换型具有转换效率高、动态范围广、空间分辨率高、环境适应性强等优点，所以是目前X射线平板探测器市场的主流。
间接数字化平板探测器亦分两步完成工作：第一步，X射线经过闪烁晶体(碘化铯或磷)产生可见光；第二步，可见光经具有光电二极管作用的非晶硅层(a-Si)转变为电荷，再由具有门控作用的薄膜晶体管(TFT)收集。每一个非晶硅薄膜晶体管(a-Si+TFT)单元即代表一个像素点(Pixel)。经过几十年的发展，TFT技术已很成熟，空间分辨率很高，成本也大幅度降低。
但是由于X射线需经闪烁体进行可见光转换并要有效传输，闪烁体是透明的，产生的可见光必然会有光的散射，X射线在一个像素点产生的可见光会在相邻的非晶硅薄膜晶体管(a-Si+TFT)单元产生影响，这样必然会造成X射线平板探测器图像质量的下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，能够提高数字X射线平板探测器的图像质量。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，包括：
玻璃基板；
设置在所述玻璃基板上的非晶硅薄膜晶体管阵列；
设置在所述非晶硅薄膜晶体管阵列上的针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列，用于将X射线转换为可见光；
所述非晶硅薄膜晶体管阵列用于将所述可见光转换为电荷信号，并读取所述电荷信号。
其中，所述非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器还包括：
用于密封和填充所述非晶硅薄膜晶体管阵列和所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列中的非活性区的环氧树脂体；
设置在所述碘化铯闪烁晶体阵列上的石墨表面层；
设置在所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列和所述石墨表面层之间的漫反射层，用于防止所述碘化铯闪烁晶体阵列产生的可见光向外辐射。
其中，所述非晶硅薄膜晶体管阵列包括：
硅光电二极管，用于将所述可见光转换为电荷信号，
薄膜晶体管，用于读取所述电荷信号。
其中，所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列具体用于将X射线转换为波长560纳米的可见光。
其中，所述碘化铯闪烁晶体中包含有铊原子，用于提高所述碘化铯闪烁晶体将X射线转换为可见光的效率。
其中，所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列中单个晶体的大小为3-50微米，所述碘化铯闪烁晶体阵列的厚度为500-1000微米。
其中，所述玻璃基板的厚度为1-2毫米。
其中，所述薄膜晶体管为P-I-N型结构，厚度为1-2微米，储存电容为1-50pf。
其中，所述硅光电二极管由P型Si和N型Si组成，两者的厚度分别为2000埃和500埃。
其中，所述环氧树脂体的填充因子为30％-70％。
其中，所述漫反射层的厚度为2-5微米。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，将碘化铯闪烁晶体制作成针状排列在非晶硅薄膜晶体管阵列，由于针状的碘化铯闪烁晶体之间相对独立，因此能够减少光的漫散射，进而减少伪影，提高数字X射线平板探测器的图像质量。
附图说明
图1为本发明的实施例非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器的结构示意图；
图2为本发明的实施例针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列示意图；
图3为本发明的实施例非晶硅薄膜晶体管阵列的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例针对现有技术中X射线平板探测器图像质量不高的问题，提供一种非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，能够提高数字X射线平板探测器的图像质量。
本发明提供一种非晶硅碘化铯(CsI)数字X射线平板探测器，如图1所示，本实施例包括：玻璃基板6，设置在玻璃基板6上的非晶硅薄膜晶体管阵列4，设置在非晶硅薄膜晶体管阵列4上的针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列3，其中，碘化铯闪烁晶体阵列3将X射线转换为可见光，非晶硅薄膜晶体管阵列4将可见光转换为电荷信号，并读取电荷信号，之后外部的处理系统通过对电荷信号的分析、处理就可以得到X射线平板探测器的探测结果。
进一步地，如图1所示，本实施例的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器还包括：石墨表面层1，设置在碘化铯闪烁晶体阵列3和石墨表面层1之间的漫反射层2，用于密封和填充碘化铯闪烁晶体阵列3中的非活性区的环氧树脂体5，其中，漫反射层2可以防止碘化铯闪烁晶体阵列3产生的可见光向外辐射。
其中，玻璃基板6的厚度可以为1-2毫米，用于将非晶硅薄膜晶体管(a-Si+TFT)阵列4沉积在其上。非晶硅薄膜晶体管阵列4厚度可以为1-2微米，如图1所示，包括薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)7和硅光电二极管8，硅光电二极管8将碘化铯闪烁晶体阵列3产生的可见光转换为电荷信号，薄膜晶体管7起到门开关的作用读取该电荷信号。其中，非晶硅薄膜晶体管是P-I-N型结构，采用液晶显示平板工艺制作，由P型Si(P-SiNx)和N型Si(n+a-Si)形成光电二极管8，两者厚度分别为2000埃和500埃，P-I-N型晶体管的储存电容为1-50pf，每一个非晶硅薄膜晶体管(a-Si+TFT)单元代表一个像素点(Pixel)。
图2所示为针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列，碘化铯闪烁晶体阵列3包括多个独立的针状碘化铯闪烁晶体，所述的针状具体可以是圆柱体形状或接近于圆柱体的形状。针状的针状碘化铯闪烁晶体的一端可垂直植入在非晶硅薄膜晶体管阵列4上，另一端背离所述非晶硅薄膜晶体管阵列，靠近非晶硅薄膜晶体管阵列4的一端可以为圆柱体形状或接近于圆柱体的形状，背离非晶硅薄膜晶体管阵列4的一端逐渐变尖。碘化铯闪烁晶体阵列3具体将X射线转换为波长560纳米的可见光，本实施例中，碘化铯闪烁晶体3中可以包含有铊原子，能够提高碘化铯闪烁晶体将X射线转换为可见光的效率。具体地，独立的针状碘化铯闪烁晶体大小为3-50微米，碘化铯闪烁晶体阵列3的厚度为500-1000微米，碘化铯闪烁晶体阵列的厚度越大，吸收高能X射线的效率越高。本实施例中，针状的碘化铯闪烁晶体之间相对独立，因此能够减少光的漫散射，进而减少伪影，提高数字X射线平板探测器的图像质量。
图3所示为一个具体的实施例中非晶硅薄膜晶体管的结构示意图，其中，31为300埃厚的SiNx，32为200埃厚的钝化型P-SiNx，33为透明电极膜(ITO)，厚度500埃，材料为铟锡合金，34为a-Si沟道，是500埃非晶硅，35为500埃厚的N型非晶a-Si，36为金属层1，材料可以为Mo/Al/Mo合金，厚度为150/2500/500埃，37为门电极层，材料可以为g-SiNx，厚度为500埃，38为绝缘层，材料可以为SiOx 1750埃或SiOx 1750，39为金属层2，材料可以为MoW合金，厚度为2350±235埃。
如图1所示，在非晶硅薄膜晶体管阵列4、针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列3、石墨表面层1之间用环氧树脂密封和填充，对于大的Pixels(1024×1024以上)，填充因子为70％左右，对于小的Pixels，填充因子为30％左右。其中，填充因子的计算公式如下：
填充因子＝非晶硅薄膜晶体管阵列和碘化铯闪烁晶体阵列中的活性区的面积/非晶硅薄膜晶体管阵列和碘化铯闪烁晶体阵列中的活性区的面积+非活性区的面积。
本实施例的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，将碘化铯闪烁晶体制作成针状排列在非晶硅薄膜晶体管阵列上，由于针状的碘化铯闪烁晶体之间相对独立，因此能够减少光的漫散射，进而减少伪影，提高数字X射线平板探测器的图像质量。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，其特征在于，包括：
玻璃基板；
设置在所述玻璃基板上的非晶硅薄膜晶体管阵列；
设置在所述非晶硅薄膜晶体管阵列上的针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列，用于将X射线转换为可见光；
用于密封和填充所述非晶硅薄膜晶体管阵列和所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列中的非活性区的环氧树脂体；
设置在所述碘化铯闪烁晶体阵列上的石墨表面层；以及
设置在所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列和所述石墨表面层之间的漫反射层，用于防止所述碘化铯闪烁晶体阵列产生的可见光向外辐射，
其中，所述非晶硅薄膜晶体管阵列包括：硅光电二极管，用于将所述可见光转换为电荷信号；和薄膜晶体管，用于读取所述电荷信号，
所述薄膜晶体管为P-I-N型结构，厚度为1-2微米，储存电容为1-50pf，所述硅光电二极管由P型Si和N型Si组成，两者的厚度分别为2000埃和500埃，
所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列中单个晶体的大小为3-50微米，所述碘化铯闪烁晶体阵列的厚度为500-1000微米，所述漫反射层的厚度为2-5微米。
2.根据权利要求1所述的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，其特征在于，所述针状排列的碘化铯闪烁晶体阵列具体用于将X射线转换为波长560纳米的可见光。
3.根据权利要求1所述的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，其特征在于，所述碘化铯闪烁晶体中包含有铊原子，用于提高所述碘化铯闪烁晶体将X射线转换为可见光的效率。
4.根据权利要求1所述的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，其特征在于，所述玻璃基板的厚度为1-2毫米。
5.根据权利要求2所述的非晶硅碘化铯数字X射线平板探测器，其特征在于，所述环氧树脂体的填充因子为30％-70％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
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Effective date of registration: 20170228 Granted publication date: 20140618 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140618 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |