CN104570041A - 光电检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光电检测器。根据一个实施例，一种光电检测器包括闪烁体层、光电检测层、抗反射构件、以及中间层。该闪烁体层被配置为将辐射转换为光。该光电检测层具有面对该闪烁体层的第一表面。该光电检测层包括像素区域，该像素区域包括配置为检测光的多个光电检测设备、以及围绕该像素区域的外围区域。该像素区域以及外围区域设置在该第一表面上。该抗反射构件设置在该闪烁体层和光电检测层之间，并且与该外围区域的至少一部分相对。该抗反射构件被配置为防止处于光电检测设备的敏感波长区域内的至少一部分光的反射。该中间层设置在该闪烁体层和光电检测层之间的该抗反射构件之外的区域内。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2013年10月23日申请的，日本专利申请号2013-220533，并要求该专利的优先权的权益；该专利的全部内容通过引用结合至此。
技术领域
本发明提供了一种光电检测器。在此描述的实施例一般涉及光电检测器。
背景技术
已知光电检测设备，诸如具有设置在其中的多个雪崩光电二极管(APD)的硅光电倍增管(SiPM)。通过在高于这些APD的击穿电压的高反向偏压条件下操作APD来以在所谓盖革(Geiger)模式的范围内驱动SiPM。在盖革模式的操作期间，APD的增益在105至106的范围内，这是非常高的，甚至可测量一个光子的微弱光。
进一步地，公开了将光电检测设备和将X-射线转换为光的闪烁体层组合在一起的设备，该光电检测设备使用各自包括多个APD的转换多个像素。光电检测设备和闪烁体的组合允许光子计数图像，具有的空间分辨率取决于将获得的该闪烁体的尺寸。例如，还已知一种通过使用光电检测设备和闪烁体的组合来检测X射线来用于获得计算机断层扫描(CT)图像的技术。
在现有技术中，然而，由在闪烁体和光电检测设备之间的层中的光子的多重反射，可能引起像素间的光学串扰。
发明内容
实施例的一个目的在于提供能够减少像素间的光学串扰的光电检测器。
根据一个实施例，一种光电检测器包括闪烁体层、光电检测层、抗反射构件、以及中间层。该闪烁体层配置为将辐射转换为光。该光电检测层具有面对该闪烁体层的第一表面。该光电检测层包括像素区域，该像素区域包括配置为检测光的多个光电检测设备、以及围绕该像素区域的外围区域。该像素区域以及外围区域设置在该第一表面上。该抗反射构件设置在该闪烁体层和光电检测层之间，并且与该外围区域的至少一部分相对。该抗反射构件被配置为防止处于光电检测设备的敏感波长区域内的至少一部分光的反射。该中间层设置在该闪烁体层和光电检测层之间的抗反射构件之外的区域内。
根据上面所描述的光电检测器，可减少像素间的光学串扰。
附图简述
图1是示出了一种光电检测器的示意图；
图2是沿图1中的A-A’得到的剖视图；
图3是用于解释现有技术的光电检测器中的光子运动的示意图；
图4是用于解释光电检测器中的光子运动的示意图；
图5是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图6是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图7是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图8是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图9是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图10是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图11是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图12是用于解释制造光电检测器的方法的示意图；
图13是示出了另一光电检测器的示意图；
图14是示出了又一光电检测器的示意图；
图15是示出了又一光电检测器的示意图；并且
图16是示出了又一光电检测器的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图对实施例的细节进行描述。图1是示出了光电检测器10的示例的示意图。图2是沿图1中的A-A’得到的剖视图。
光电检测器10包括光电检测层12、闪烁体层18、中间层25、反射构件22、以及抗反射构件20。
该闪烁体层18将辐射转换为光(光子P)。该闪烁体层18由闪烁体材料制成。当诸如X射线之类的辐射进入该闪烁体材料时，该闪烁体材料产生荧光(闪烁光)。在本实施例的描述中，该闪烁层18产生的荧光(闪烁光)将被称为光或光子P。取决于该光电检测器10的应用，酌情选择闪烁体材料。该闪烁体材料的示例包括Lu2SiO5：(Ce)、LaBr3：(Ce)、YAP(钇铝钙钛矿)：Ce、以及Lu(Y)AP：Ce，但该闪烁体材料不限于此。
该光电检测层12检测源自该闪烁体层18的转换的光。该光电检测层12是硅光电倍增管(SiPM)，具有设置在其中的作为光电检测设备的多个雪崩光电二极管(APD)14。
如图1所示出的，这些APD 14被设置为矩阵(参考图1中箭头X的方向和箭头Y的方向)。该光电检测层12具有其中多个像素区域各自是包括设置为矩阵的多个APD 14的一个像素(像素区域16)的结构。特定地，该光电检测层12包括像素区域16，每个像素区域包括检测光的多个APD 14，以及在面对该闪烁体层18的第一表面上围绕这些像素区域16的外围区域17。
图1示出了其中每个像素区域16包括设置在其中的25(5×5)个APD 14。然而，每个像素区域16中包括的APD 14的数量，仅是一个示例而不限于25个。
这些APD 14是已知的雪崩光电二极管。在本实施例中，在盖革模式下驱动这些APD 14。
如在图2中所示出的，该光电检测层12是电极层26、半导体衬底28、以及该像素区域16按此顺序层压的层压制品。
该中间层25设置在该闪烁体层18以及光电检测层12之间的该抗反射构件20(其细节将在后面描述)之外的区域内。在本实施例中，该中间层25是绝缘层30和粘合层24的层压制品。如上所述，该中间层25设置在该闪烁体层18以及光电检测层12之间的该抗反射构件20(其细节将在后面描述)之外的区域内。特定地，该中间层25可以是满足该条件的任意层，且可仅包括该粘合层24，或可以是还包括另一层的层压制品。如果该绝缘层30被用作构成该光电检测层12的层之一，例如，该绝缘层30就不对应于本实施例中的中间层25中包括的一层。
该粘合层24是用于粘合该闪烁体层18和绝缘层30的层。该粘合层24可以是如有如下功能的任意层：将从该闪烁体层18发射出的光传播到该光电检测层12、并且粘合该闪烁体层18和光电检测层12。
该绝缘层30设置在该光电检测层12和粘合层24之间。更特定地，该绝缘层30被放置为接触该光电检测层12和抗反射构件20(将在下文描述)面对着该闪烁体层18的表面。该绝缘层30由绝缘材料制成。该绝缘层30由将从该闪烁体层18发射出的光传播到该光电检测层12的绝缘材料制成。
该反射构件22是反射源自该闪烁体层18的转换产生的光子P的构件。该反射构件22可是由具有反射光子P的功能的材料制成的任何构件。
该反射构件22被放置为该闪烁体层18被分成与这些像素区域16相关的区域。该闪烁体层18因此由该反射构件22分成与这些像素区域16相关的区域。尽管在本实施例中，描述了其中该光电检测器10包括该反射构件22的实施例，但是该光电检测器10可具有不包括该反射构件22的结构。
本实施例中的该光电检测器10包括抗反射构件20。该抗反射构件20设置在该光电检测层12的面对着该闪烁体层18的表面上的这些像素区域16之间(下文也可被称为在像素之间)被提供。
该抗反射构件20设置在该闪烁体层18和光电检测层12之间，并且与该外围区域17的至少一部分相对。该抗反射构件20设置在面对着该闪烁体层18的表面上的这些像素区域16之间，并且与该外围区域17的至少一部分相对。该抗反射构件20防止处于这些光电检测设备的敏感波长区域内的至少一部分光的反射。
该光电检测层12的第一表面是包含这些像素区域16的光接收表面的平坦表面，并且与X方向和Y方向平行。在本实施例中，该光电检测层12的第一表面接触或横穿该抗反射构件20。
在图1所示出的示例中，该抗反射构件20在该光电检测层12的面对着该闪烁体层18的表面上是连续的，并且围绕这些像素区域16。进一步地，在图1和2所示出的示例中，该抗反射构件20具有与像素之间的距离相等的宽度。
如图2中所示出的，该抗反射构件20，优选地，设置在该光电检测层12面对着该闪烁体层18的表面上与该反射构件22相对的区域内。更特定地，与该粘合层24接触且与该光电检测层12相对的该反射构件22的表面22A，与该抗反射构件20互相相对。
在图2中所示出的示例中，该抗反射构件20与该光电检测层12的第一表面接触，且具有从该第一表面向该闪烁体层18突出的矩形形状。特定地，该光电检测层12的第一表面与该抗反射构件20接触，且由该中间层25覆盖。注意该抗反射构件20平行于该第一表面的剖面形状不限于矩形。
该抗反射构件20防止处于这些像素区域16中所包括的APD 14的敏感波长范围内的至少一部分光的反射。该抗反射构件20由SiN制成，例如。该抗反射构件20具有下述结构来展示反射处于这些APD 14的敏感波长范围内的光的功能。
例如，例如，该抗反射构件20和绝缘层30的材料被调整为使得该抗反射构件20的折射率，和位于该闪烁体层18一侧设置为与该抗反射构件20接触的层(图2中的绝缘层30)的折射率不同。作为调整这些材料以使该抗反射构件20的折射率和该绝缘层30的折射率相互不同的结果，可防止从该闪烁体层18传播通过该粘合层24及绝缘层30并到达抗反射构件20的光子P的反射。可取决于这些APD 14的敏感波长范围以及绝缘层30的折射率，通过适当地选择材料获得这样的抗反射构件20。
优选地，该抗反射构件20的折射率高于该绝缘层30。更优选地，该抗反射构件20的折射率高于位于该闪烁体层一侧上与该抗反射构件20接触的层(该绝缘层30)，并且低于与该抗反射构件20另一侧接触的层。
作为调整该抗反射构件20、绝缘层30、以及该光电检测层12与该抗反射构件20接触的各个区域的折射率以满足上述关系的结果，可有效防止到达该抗反射构件20的光子P的反射。取决于这些APD 14的敏感波长范围以及该绝缘层30和光电检测层12的材料，通过适当地选择材料可以获得，该抗反射构件20的折射率具有高于该绝缘层30，并低于该光电检测层12。
可选地，用于相消并干涉入射光的构件可用作抗反射构件20。在这种情况下，可调整该抗反射构件20的厚度(在图2中箭头H的方向的长度)和该抗反射构件20的材料以便相消并干涉入射光。
特定地，该抗反射构件20的厚度和材料可调整为具有入射到该抗反射构件20上的光的波长的1/4的光程。
例如，该抗反射构件20由SiN层在SiO层上的层压制品制成、或由SiN层制成。该SiN层的厚度之后可调整为使得入射到该抗反射构件20上的光被相消和干涉。特定地，当从该闪烁体层18入射到该抗反射构件20上的光的波长为400nm时，该抗反射构件20的厚度被调整为50nm、且其材料为具有2.0的折射率的SiN层，这样其光程将为100nm。
可选地，相消并干涉入射到该抗反射构件20上的光的衍射光栅或液晶可用作该抗反射构件20。
可选地，该抗反射构件20可由至少吸收处于这些APD 14的敏感波长范围内的光的构件制成。例如，在这种情况下，该抗反射构件20可具有分散在层中的吸收敏感波长范围内的光的色素或染料。黑色色素或黑色染料，例如，被用作该色素或染料。优选地，该色素的表面由绝缘材料覆盖。
使用不包括该抗反射构件20的现有技术光电检测器，由于光子P在位于该闪烁体层18和光电检测层12之间的中间层25中的多重反射，可造成像素之间的光学串扰。图3是用于解释现有技术的光电检测器100中的光子P的运动的示意图。
在该现有技术的光电检测器100中，该闪烁体层18设置在光电检测层120上，闪烁体层18和光电检测层120之间设置有诸如粘合层24之类的中间层25，该光电检测层26具有设置在每个像素区域16内的多个APD 14。该闪烁体层18由该反射构件22分成与这些像素区域16相关的区域。在该现有技术的光电检测器100中，然而，未提供根据本实施例的抗反射构件20(见图1和图2)。
在图3所示出的示例中，由该反射构件22的分离所获得的闪烁体层18A至18C，被设置为与该光电检测层120的像素区域16A至16C相关联。
该闪烁体层18将入射其上的辐射转换为光(光子P)。在图3所示出的示例中，与该像素区域16A相关的闪烁体层18A将入射其上的辐射转换为光子PA。与该像素区域16B相关的闪烁体层18B将入射其上的辐射转换为光子PB。与该像素区域16C相关的闪烁体层18C将入射其上的辐射转换为光子PC。
在本说明书中，这些像素区域16A至16C将被统称为像素区域16。在本说明书中，这些光子PA至PC将被统称为光子P。进一步地，在本说明书中，这些闪烁体层18A至18C将被统称为闪烁体层18。
当由与这些像素区域16(像素区域16A至16C)相关的闪烁体层18(闪烁体层18A至18C)生成的光子P(光子PA至PC)进入相关联的像素区域16(像素区域16A至16C)时，该光电检测层120能精确地计数像素区域16中的每个中的光子数量。
然而，从该闪烁体层18发射的光子P可，以设置这些像素区域16的方向传播通过该中间层25并到达另一像素区域16。更特定地，如图3所示出的，源自该闪烁体层18B的转换生成的光子PB可在该中间层25内经受多次反射，并传播到除相关联的像素区域16B之外的另一个像素区域16(邻近的像素区域16A或16C，例如)。换言之，在现有技术中，引起了光学串扰。
本说明书重新参考图2，其中本实施例的光电检测器10在该光电检测层12的面对着闪烁体层18的表面的像素之间包括抗反射构件20。作为包括该抗反射构件20的结果，可减少像素间的光学串扰。
图4是用于解释本实施例的光电检测器10中的光子P的运动的示意图。
该闪烁体层18将入射其上的辐射转换为光(光子P)。在图4所示出的实施例中，与该像素区域16A相关联的闪烁体层18A将入射其上的辐射转换为光子PA，类似于图3。与该像素区域16B相关联的闪烁体层18B将入射其上的辐射转换为光子PB。与该像素区域16C相关联的闪烁体层18C将入射其上的辐射转换为光子PC。
即使源自这些闪烁体层18A至18C的转换生成的光子P(光子PA至PC)传播穿过该中间层25，由设置在这些像素之间的抗反射构件20防止了在其中的反射。更特定地，如图4中所示出的，即使由该闪烁体层18B生成的光子PB以设置这些像素区域16的方向传播穿过该中间层25，当该光子PB到达设置在这些像素之间的该抗反射构件20时，其反射在该点处被防止。因此，在该相关联像素区域16周围的像素区域16中未检出光子P，并防止了光学串扰。
如上所述，在本实施例中的光电检测器10包括该抗反射构件20。作为结果，防止了源自该闪烁体层18A至18C的转换生成的光子P传播通过该中间层25，到达相关联的像素区域16之外的像素区域16。
接着，将描述制造本实施例的光电检测器10的方法。图5至12为解释性示意图，示出了制造该光电检测器10的方法的示例。图6至12是沿着图1和图5中的B-B’得到的剖视图。在图8至12中，由箭头D指示的区域对应像素区域16之间的区域。
图5是该光电检测器10的俯视图。在各像素区域16中设置的这些APD 14经由引线层36连接到输出焊盘(未示出)。在图5中，未示出除像素区域16、APD 14、以及引线层36外的组件。
通过向半导体衬底施加半导体制造工艺，一起形成APD 14。特定地，如图6中所示出的，首先设置N型半导体衬底28。随后，通过外延生长在该N型半导体衬底28上形成p-半导体层14A。植入杂质(例如硼)以使该P-半导体层的一部分变为p+半导体层14B。作为结果，在该N型半导体衬底28上形成了多个APD 14。例如，每个APD 14在设置这些APD 14的方向(箭头X的方向或箭头Y的方向)的长度为800μm。
随后，对这些APD 14执行器件隔离，以使这些APD 14不会彼此电干扰。通过植入杂质(例如磷)使这些APD 14之间的区域具有较深的沟槽隔离结构或沟道终止结构，可以实现设备隔离。作为设备隔离的结果，在这些APD 14之间形成沟道终止区域28A。
对于该设备隔离，在将在其上设置闪烁体层18的p-半导体层14A的表面上的每个都包括多个APD 14的像素区域16之间的区域被调整为由Si制成。特别地，在将在其上制造闪烁体层18的沟道终止区域28A的表面被调整为由Si制成。
随后，在其中形成这些APD 14的p-半导体层14A上形成绝缘层30A。随后，在该绝缘层30A中的APD 14之间的区域(以下称为非有源区)内形成与这些APD 14串联连接的淬火电阻器32。
这些淬火电阻器32位于由这些APD 14的P-N结放大的电荷路径上。因此，要求这些淬火电阻器32以盖革模式驱动这些APD 14。例如，当一个光子P入射并导致APD 14的盖革放电时，由该淬火电阻器32导致的电压下降终止放大操作。作为结果，通过该APD 14获得脉冲输出信号。在该光电检测层12中，各自APD 14都以这种方式操作。作为结果，在多个APD 14中导致盖革放电时，对于来自一个APD 14的输出信号，获得的输出信号具有的电荷数量或脉冲峰值比其中导致盖革放电的APD 14的大数倍。由于其中引起盖革放电的APD 14的数量，即，可从该输出信号中计数入射到该光电检测层12上的光子P的数量，因此可以一个接一个测量光子。
例如，对于这些淬火电阻器32，可使用多晶硅。
随后，通过蚀刻去除将在其中形成抗反射构件20和一抗反射构件21B(图6和7中未示出)的该绝缘层30A中的区域。作为结果，如图7中所示出的，将在其中形成抗反射构件20和抗反射构件21B，在该绝缘层30A中的区域(见图6)被去除，而保留了其中将要形成抗反射构件的区域外的区域(见绝缘层30B)。在图7中，由虚线S包围的区域实际上位于这些APD 14之间的非有源区内。因此，由虚线S包围的这些区域实际上位于图7中各APD 14与图7中邻近且在各APD 14之后的APD 14之间的非有源区内。上述情况也适用于图8至图12。
随后，在通过蚀刻暴露的p-半导体层14A和APD 14区域中形成该绝缘层30A(即，将在其中形成抗反射构件20和抗反射构件21B的区域)。随后，通过使用抗反射构件20的材料，在该绝缘层30A和绝缘层30B上形成抗反射层21(见图8)。例如，通过在氧化膜上层压氮化物膜形成抗反射层21。
随后，通过去除该抗反射层21中的其中要形成抗反射构件20和抗反射构件21B的区域外的区域，形成抗反射构件20和抗反射构件21B(见图9)。该抗反射构件20被设置在像素之间(见图9中的区域D)。例如，在其中设置APD 14的方向(箭头X的方向或箭头Y的方向)，该抗反射构件20的长度为200μm。该抗反射构件21B被设置在这些APD 14之间的非有源区内。
随后，在形成绝缘层30C，形成用于这些APD 14和淬火电阻器32之间传导的接触层34。然后形成引线层36A，且形成经由接触层34在该引线层36A和淬火电阻器32之间的传导。
随后，图案化图9中示出的引线层36A。作为结果，形成图10中所示出的引线层36。随后，在该引线层36和绝缘层30C上形成绝缘层30D。随后，如图11中所示的，在该N型半导体衬底28的后表面形成电极层26。该电极层26用作阴极电极。
随后，如图12中所示的，设置闪烁体层18。由反射构件22将该闪烁体层18分为与这些像素区域16相关联的区域。例如，在其中设置这些像素区域16A的方向(箭头X的方向或箭头Y的方向)中，该闪烁体层18由反射构件22所分成并且与各像素区域16相关联的这些闪烁体层18的区域的长度为900μm。此外，例如，该反射构件22与该抗反射构件20相对的表面宽度为100μm。随后，该闪烁体层18由反射构件22分成的与像素区域16相关联的区域，经由粘合层24连接到该绝缘层30(绝缘层30D、绝缘层30B、以及绝缘层30C)。例如，该粘合层24的厚度为50μm。用这种方法，产生了该光电检测器10。
如上所述，本实施例的光电检测器10包括位于该光电检测层12的面对着该闪烁体层18的表面上的像素之间的该抗反射构件20。作为结果，即使源自该闪烁体层18的转换生成的光子P，由于在该光电检测层12和闪烁体层18之间的中间层25中的多重反射，而以设置这些像素区域16的方向传播，当这些光子到达设置在像素之间的抗反射构件20时，防止了它们在那里的反射。因此，在相关像素区域16外围的像素区域16中，未检出光子P，并防止了光学串扰。
采用本实施例的光电检测器10，因此可减少由于光子P在该中间层25中的多重反射所导致的像素间的光学串扰。
进一步地，采用本实施例的光电检测器10，由于可以减少光学串扰，从各像素区域16输出的输出信号是根据入射到该闪烁体层18的与各像素区域16相关联的区域上的光子P的数量的信号。因此，可以明显改进该光电检测器10的光子测量的准确度。进一步地，通过将本实施例的光电检测器10应用于计算机断层扫描(CT)图像，可克服空间分辨率和能量分辨率的下降。
修改示例1
在上述实施例中，描述了其中该抗反射构件20是连续的，且围绕着该光电检测层12的面对着该闪烁体层18的表面上的这些像素区域16(见图1)的情况。该抗反射构件20仅需要设置在该光电检测层12的面对着该闪烁体层18的表面上的像素之间，且不限于图1中所示出的实施例。
图13是示出了本修改示例的一种光电检测器10A的示意图。如图13中所示出的，可在该光电检测层12的面对着该闪烁体层18的表面上的像素之间、在沿该表面的方向中以不连续方式来设置该抗反射构件20。除了在像素间的抗反射构件20的设置不同，该光电检测器10A与图1中所示的光电检测器10相同。
修改示例2
在图2所示出的示例中，描述了其中该抗反射构件20具有与像素之间距离相等的宽度的情况。然而，该抗反射构件20，可具有小于像素间距离的宽度。
图14是示出了本修改示例的一种光电检测器10B的示意图。如图14所示，该抗反射构件20可具有小于像素间距离(见图14中的宽度W5)的宽度(见图14中的宽度W4)。除了在像素间的该抗反射构件20的位置不同外，该光电检测器10A与图2所示的光电检测器10相同。
修改示例3
在图2所示的示例中，描述了其中在该光电检测器10的厚度方向(箭头H的方向)该抗反射构件20的位置和剖面形状使得该抗反射构件20包括对应这些APD 14的光接收表面的位置且使得剖面形状是从该位置向该闪烁体层18的矩形突起的情况。然而，在该光电检测器10的厚度的方向(见图2中箭头H的方向)该抗反射构件20的位置和剖面形状，可以是任何位置和形状，以使该抗反射构件20包括对应这些APD 14的光接收表面的区域，且不限于图2所示出的实施例。
图15是示出了本修改示例的一种光电检测器10C的示意图。如图15所示，在厚度方向(见图15中的箭头H的方向)该抗反射构件20可具有从该中间层25的一端到另一端连续的矩形形状。特定地，该抗反射构件20的厚度(见图15中在箭头H的方向的长度以及厚度H2)与该中间层25的厚度(见图14中的厚度H1)可彼此相等。因此，该光电检测层12的第一表面与该抗反射构件20接触，且该抗反射构件20穿过该中间层25。除了在厚度方向该抗反射构件20的位置和剖面形状不同外，该光电检测器10C与图2中示出的光电检测器10相同。
图16是示出了本修改示例的光电检测器10D的示意图。如图16所示，该光电检测器10D的抗反射构件20在厚度方向(见图16中的箭头H的方向)的位置和剖面形状使得该抗反射构件20包括对应这些APD 14的光接收表面的位置，且其剖面形状是同时向该闪烁体层18和向该闪烁体层18相反的方向延伸的矩形。特定地，该光电检测层12的第一表面横穿该抗反射构件20，并由该中间层25覆盖。除了在厚度方向该抗反射构件20的位置和剖面形状不同外，该光电检测器10D与图2中所示的光电检测器10相同。
根据上面要求的至少一个实施例的光电检测器，该光电检测器包括闪烁体层、光电检测层、抗反射构件、以及中间层。该闪烁体层被配置为将辐射转换为光。该光电检测层具有面对该闪烁体层的第一表面。该光电检测层包括像素区域和以及围绕该像素区域的外围区域，该像素区域包括配置为检测光的多个光电检测设备。该像素区域以及外围区域设置在该第一表面上。该抗反射构件设置在该闪烁体层和光电检测层之间，并且与该外围区域的至少一部分相对。该抗反射构件配置为防止处于这些光电检测设备的敏感波长区域内的至少一部分光的反射。该中间层设置在该闪烁体层和光电检测层之间的该抗反射构件之外的区域内。因此，可以减少像素间的光学串扰。
虽然已经描述了特定实施例，这些实施例仅以示例的方式提出，而非为了限制本发明的范围。实际上，在此描述的新颖实施例可以各种其他形式体现；进一步地，对在此描述的实施例的形式可进行各种省略、替换和变化，而不离开本发明的精神。附随的权利要求及其等同是为了覆盖这样的，将属于本发明的范围和精神的形式或修改。
Claims (11)
1.一种光电检测器，包括：
闪烁体层，被配置为将辐射转换为光；
光电检测层，具有面对所述闪烁体层的第一表面，所述光电检测层包括像素区域和围绕所述像素区域的外围区域，所述像素区域包括被配置为检测光的多个光电检测设备，所述像素区域以及所述外围区域设置在所述第一表面上；
抗反射构件，设置在所述闪烁体层和光电检测层之间，并且与所述外围区域的至少一部分相对，所述抗反射构件被配置为防止处于所述光电检测设备的敏感波长区域内的至少一部分光的反射；以及
中间层，设置在所述闪烁体层和光电检测层之间的所述抗反射构件外的区域内。
2.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于，所述第一表面与所述抗反射构件接触，或横穿所述抗反射构件。
3.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于，所述第一表面与所述抗反射构件接触，并由所述中间层覆盖。
4.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于
所述第一表面与所述抗反射构件接触，并且
所述抗反射构件穿过所述中间层。
5.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于
所述第一表面横穿所述抗反射构件，并且
所述抗反射构件由所述中间层覆盖。
6.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于
所述中间层包括设置为在所述闪烁体层的一侧与所述抗反射构件接触的绝缘层，并且
所述抗反射构件具有与所述绝缘层不同的折射率。
7.如权利要求6所述的光电检测器，其特征在于，所述抗反射构件具有高于所述绝缘层的折射率。
8.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于，所述抗反射构件相消并干涉入射到所述抗反射构件上的光。
9.如权利要求8所述的光电检测器，其特征在于，所述抗反射构件具有的光程为入射到所述抗反射构件上的光波长的1/4。
10.如权利要求1所述的光电检测器，其特征在于，所述抗反射构件吸收处于所述光电检测设备的敏感波长区域内的至少一部分光。
11.如权利要求1至10中任一的光电检测器，其特征在于
由反射构件将所述闪烁体层分为分别对应像素的区域，并且
所述抗反射构件设置在所述光电检测层的面对所述闪烁体层的表面上、与所述反射构件相对的区域内。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106324653A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 通用电气公司 | 具有堆叠的阻挡层的辐射检测器及形成其的方法 |
| CN109342465A (zh) * | 2016-06-06 | 2019-02-15 | 泰拉派德系统股份有限公司 | 具有光电二极管的集成闪烁体网格 |
| CN109360333A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 深圳市航天电机系统有限公司 | 基于自动售货机的驱动响应结构及工作方法 |
| CN110783159A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-11 | 北方夜视技术股份有限公司 | 一种低背景反射扫描变像管及其制作方法 |
| CN111628033A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 湖北京邦科技有限公司 | 光电探测装置的制造方法 |
| CN112864268A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 中国科学院半导体研究所 | 增强紫外波段响应度的硅雪崩光电二极管及其制备方法 |
| TWI742089B (zh) * | 2016-06-08 | 2021-10-11 | 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司 | 光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法 |
| CN115144888A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 西门子医疗有限公司 | 具有无死区的对接的吸收体拼块的辐射检测器 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6162595B2 (ja) * | 2013-12-19 | 2017-07-12 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
| US20160033659A1 (en) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Board Of Trustees Of Northern Illinois University | High performance computing for three dimensional proton computed tomography |
| US9419046B2 (en) * | 2015-01-21 | 2016-08-16 | Terapede Systems Inc. | Integrated scintillator grid with photodiodes |
| US9754992B2 (en) * | 2015-01-21 | 2017-09-05 | Terapede Systems Inc. | Integrated scintillator grid with photodiodes |
| JP6944464B2 (ja) * | 2016-11-11 | 2021-10-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
| JP2018084485A (ja) * | 2016-11-24 | 2018-05-31 | コニカミノルタ株式会社 | 放射線画像撮影装置 |
| JP6878338B2 (ja) | 2018-03-14 | 2021-05-26 | 株式会社東芝 | 受光装置および受光装置の製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430298A (en) * | 1994-06-21 | 1995-07-04 | General Electric Company | CT array with improved photosensor linearity and reduced crosstalk |
| US5786599A (en) * | 1996-10-30 | 1998-07-28 | Regents Of The University Of Michigan | Enhanced spatial resolution scintillation detectors |
| US6393092B1 (en) * | 1999-07-15 | 2002-05-21 | Hitachi Medical Corporation | X-ray detection device and X-ray CT apparatus |
| US20090314947A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-24 | Array Optronix, Inc. | Radiation Detector with Isolated Pixels Photosensitive Array for CT and Other Imaging Applications |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5122905A (en) * | 1989-06-20 | 1992-06-16 | The Dow Chemical Company | Relective polymeric body |
| US5844291A (en) * | 1996-12-20 | 1998-12-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Wide wavelength range high efficiency avalanche light detector with negative feedback |
| EP1915640B1 (en) * | 2005-07-19 | 2013-09-25 | Milabs B.V. | Radiation detection apparatus |
| JP2013044723A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Fujifilm Corp | 放射線検出器、放射線検出器の製造方法、及び放射線画像撮影装置 |
| US9494697B2 (en) * | 2012-02-28 | 2016-11-15 | Carestream Health, Inc. | Digital radiographic imaging arrays including patterned anti-static protective coating with systems and methods for using the same |
-
2013
- 2013-10-23 JP JP2013220533A patent/JP2015081863A/ja not_active Abandoned
-
2014
- 2014-08-14 EP EP20140181009 patent/EP2866055A1/en not_active Withdrawn
- 2014-09-04 US US14/476,844 patent/US20150108358A1/en not_active Abandoned
- 2014-09-04 CN CN201410448591.9A patent/CN104570041A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430298A (en) * | 1994-06-21 | 1995-07-04 | General Electric Company | CT array with improved photosensor linearity and reduced crosstalk |
| US5786599A (en) * | 1996-10-30 | 1998-07-28 | Regents Of The University Of Michigan | Enhanced spatial resolution scintillation detectors |
| US6393092B1 (en) * | 1999-07-15 | 2002-05-21 | Hitachi Medical Corporation | X-ray detection device and X-ray CT apparatus |
| US20090314947A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-24 | Array Optronix, Inc. | Radiation Detector with Isolated Pixels Photosensitive Array for CT and Other Imaging Applications |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106324653A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 通用电气公司 | 具有堆叠的阻挡层的辐射检测器及形成其的方法 |
| CN109342465A (zh) * | 2016-06-06 | 2019-02-15 | 泰拉派德系统股份有限公司 | 具有光电二极管的集成闪烁体网格 |
| CN109342465B (zh) * | 2016-06-06 | 2023-02-17 | 泰拉派德系统股份有限公司 | 具有光电二极管的集成闪烁体网格 |
| TWI742089B (zh) * | 2016-06-08 | 2021-10-11 | 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司 | 光檢測單元、光檢測裝置及光檢測單元之製造方法 |
| CN109360333A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 深圳市航天电机系统有限公司 | 基于自动售货机的驱动响应结构及工作方法 |
| CN110783159A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-11 | 北方夜视技术股份有限公司 | 一种低背景反射扫描变像管及其制作方法 |
| CN112864268A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 中国科学院半导体研究所 | 增强紫外波段响应度的硅雪崩光电二极管及其制备方法 |
| CN111628033A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 湖北京邦科技有限公司 | 光电探测装置的制造方法 |
| CN111628033B (zh) * | 2020-05-28 | 2023-10-10 | 湖北京邦科技有限公司 | 光电探测装置的制造方法 |
| CN115144888A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 西门子医疗有限公司 | 具有无死区的对接的吸收体拼块的辐射检测器 |
Also Published As
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|---|---|
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