CN103065920B - 一种平板探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板探测器，该探测器由若干个完全相同的探测单元阵列组成，所述探测单元包括透明电极、光电阴极、介质薄膜、网格孔板和读出电极，所述光电阴极和介质薄膜上开有小孔，所述透明电极与光电阴极之间存在距离，保证产生的初始电子有足够的空间能漂移进入小孔，所述光电阴极、介质薄膜、网格孔板和读出电极自上而下依次连接，形成相对封闭的空间。本发明是一种结构简单，易于制作，同时探测性能良好的气体探测器，可实现紫外甚至可见光波段的探测。

Description

一种平板探测器

技术领域

本发明涉及探测器，具体涉及一种新型的平板式探测器。

背景技术

等离子体显示器（Plasma display panel，PDP）是一种利用气体放电而发光的平板显示器。它具有易于实现大屏幕，厚度薄，重量轻，寿命长等优点，因此受到电子工业界的广泛关注。除了显示图像，这种结构在其他方面的应用也在不断被研究和开发。平板探测器是其中一个非常具有发展前景的方向。

PDP在探测器方面具有不可忽视的优势和潜力。目前常见的待探测信号X射线或紫外射线的波长很短，传统基于ICCD的数字成像系统很难将其汇聚到一点。因此传统的数字成像系统很难实现这类射线的成像。精密探测器阵列是解决这一问题的有效工具。在所有阵列探测器中，平板探测器是最受关注和应用最为广泛的探测器之一。平板探测器具有体积小，质量轻，携带方便，便于实现大面积探测等优点。等离子显示器主要由均匀分布的单元阵列组成，并且每个单元可以独立工作，输出信号，是平板探测器的最佳候选者之一。与等离子体显示器原理类似的平板探测器得益于信号可以在这类平板探测器中被放大，即便是在辐射剂量很小的情况下，也可以得到高质量的画面。

目前绝大多数等离子体显示屏所采用的结构是三电极的表面放电型结构。在这种结构中，前基板上分布着相互平行的维持电极（X电极）和扫描电极（Y电极），两者一起被称为显示电极，寻址电极（A电极）则以与维持电极相垂直的方向平行设置于后基板的表面。在ACC-PDP显示中，在维持期，X电极和Y电极交替加上高压，使在寻址期积累了壁电荷的单元产生放电，从而实现图像的显示。

而由东南大学自主研发的荫罩式等离子体显示器（Shadow mask PDP,SM-PDP）是在前基板上的制作单根行电极（扫描电极，维持期的电压也加到该电极），寻址电极（列电极）则以与扫描电极相垂直的方向平行设置于后基板的表面，扫描电极和寻址电极相互正交。在SM-PDP显示中，维持期只在扫描电极上加正负交替的高压使寻址期积累了壁电荷的单元产生放电，从而实现图像显示。除此之外，SM-PDP另一个显著特征是荫罩结构代替了传统PDP中的障壁。研究表明SMPDP的结构具有长寿命，高效率，制作工艺简单等优点，是一种很有竞争力和发展潜力的结构。本发明的结构与SM-PDP类似，它除了继承SM-PDP制作工艺上的优点之外，在探测方面也具有非常显著的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对传统数字成像系统不适于波长较短的射线成像的问题，提供一种制作简单，适合于探测短波辐射的平板式探测器，可实现紫外甚至可见光波段的探测。

本发明采用的技术方案为：一种平板探测器，该探测器由若干个完全相同的探测单元阵列组成，所述探测单元包括透明电极、光电阴极、介质薄膜、网格孔板和读出电极，所述光电阴极和介质薄膜上开有小孔，所述透明电极与光电阴极之间存在距离，保证产生的初始电子有足够的空间能漂移进入小孔，所述光电阴极、介质薄膜、网格孔板和读出电极自上而下依次连接，形成相对封闭的空间。

作为优选，所述读出电极采用电阻式阳极，它由介质层和阳极组成，电阻式阳极可以与读出电极阵列形成电阻电容网络，实现信号读出。

所述的网格孔板分隔单元，网格孔板上小孔的长，宽，高，形状和孔板所使用的金属材料等均可调。作为优选，光电阴极和介质薄膜上的小孔具有相同的轴对称中心，小孔可以是圆柱形，单锥形或双锥形。小孔尺寸可调。所述的平板探测器的所有电极薄膜尺寸可调，工作时探测器内部充有工作气体，工作气体成分可调。

作为优选，所述透明电极可允许待探测信号以较高的透过率透过，具体实现可以是透明导电膜或金属网状电极。

有益效果：本发明采用反射式的光电阴极，很好的抑制了离子反馈，网格孔板的引入为进一步优化探测器性能提供了有效途径。与SM-PDP类似的结构使现存的SM-PDP制作工艺同样可应用于平板探测器的制备。这一事实很大程度上简化了平板探测器的制作过程，降低了生产成本。

附图说明

图1一种新型平板探测器的三维结构图；

图2一种新型平板探测器单个探测单元的三维结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1和2所示：本发明为封闭空间，由透明电极1，光电阴极3，介质薄膜4，网格孔板5，介质层6和阳极7组成。工作时空间内充有稀有气体或者稀有气体与淬灭气体的混合气体。首先需要在图1中透明电极1，光电阴极3，网格孔板5和阳极7上分别施加电压。网格孔板5，光电阴极3，透明电极1和阳极7上的电压依次升高。电极1的电位比光电阴极3电位略高。待探测射线由透明电极1上方射入，穿透电极1，到达光电阴极3。射线在光电阴极3表面激发出自由电子。自由电子在单元内电场的作用下穿过小孔2，进入网格孔板5包围的封闭空间，并且在封闭空间内被放大。在该发明中，网格孔板5一方面作为障壁，将每个单元隔离开。另一方面，网格孔板为金属时，其上可施加电压且电压可调，通过调节该电压，可以改变单元内的电场分布，根据需要优化探测性能。在网格孔板5与介质层6的交界处，极小空间内电位骤变，电场很强，光电反应产生的自由电子在此处与中性气体原子碰撞，反应更激烈，易于实现信号的探测。

初始电子和雪崩后的电子在电场的作用下向阳极7移动，最后到达介质层6，被读出电极读出。同时电离产生的离子向电子相反的方向漂移，一部分被网格孔板5收集，剩余的离子越过小孔，被透明电极1收集。平板探测器独特的结构可有效地抑制了离子反馈。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种平板探测器，其特征在于：该平板探测器由若干个完全相同的探测单元的阵列组成，所述探测单元包括透明电极、光电阴极、介质薄膜、网格孔板和读出电极，所述光电阴极和介质薄膜上开有小孔，所述透明电极与光电阴极之间存在距离，光电阴极表面激发出自由电子在单元内电场的作用下穿过小孔，进入网格孔板包围的封闭空间，所述光电阴极、介质薄膜、网格孔板和读出电极自上而下依次连接，形成相对封闭的空间；

所述网格孔板为金属网格孔板；

所述光电阴极和介质薄膜上的小孔具有相同的轴对称中心，小孔是圆柱形、单锥形或双锥形。