CN106653778B - 辐射探测器组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种辐射探测器组件及其制造方法，辐射探测器组件包括一基体以及外封装层，其中所述基体包括闪烁体、光敏器件及内封装层：闪烁体两端分别具有入射面和出光面，所述入射面以及闪烁体的外周面上设有反射层；光敏器件包括光敏面及封装外壳，所述光敏面与所述出光面通过光学胶相耦合；内封装层粘结于所述反射层的外表面并密封包裹所述闪烁体与光学器件的耦合部位，外封装层化学沉积于基体外表面。本发明辐射探测器组件，延长了水分子扩散至光敏器件与出光面的耦合部位所需的路径长度，防止水分子造成的光学胶与器件分离的问题，提高了辐射探测器组件在高温高湿环境条件下的可靠性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有闪烁体的辐射探测器组件，本发明还涉及一种该辐射探测器组件的制造方法。
背景技术
在目前各类辐射探测器中，闪烁体固体探测器是应用广泛且需求量大的类型，具有体积紧凑，探测效率高等特点。在闪烁体固体探测器中，由闪烁体(碘化铯、钨酸镉等)和光敏器件(光电二极管、光电倍增管等)组成的探测器组件是其核心部件，也是影响探测器性能指标的最主要的部分；一般而言，闪烁体探测器的探测原理是由闪烁体吸收入射的射线能量，并将该能量转化为等比例的闪烁光(光谱范围一般在近红外到近紫外区间)；闪烁光由光敏器件吸收并转换为电信号，并将该信号传输至探测器的读出电路做进一步处理。
目前典型的探测器组件是由闪烁体和光敏器件通过光学胶耦合而成，耦合的部位在闪烁体的出光面和光敏器件的感光面之间；光学胶具有较高的光学折射率，可以减小从闪烁体到光敏器件之间光路上折射率的变化，进而提高闪烁光的传输效率；另外，光学胶还具有一定的粘结强度和硬度，可以固定闪烁体和光敏器件使两者的相对位置不发生变化。
在大部分探测器的工作环境中(温度-25℃至40℃，湿度0％至60％)，探测器组件的性能表现稳定；但在高温高湿的工作环境中(温度70℃以上，湿度80％以上)，可观察到探测器组件的灵敏度(最主要的性能指标)会随着时间增加而逐渐降低，其原因是在高温高湿环境下，空气中的水分子密度大且具有较高动能，渗透闪烁体和光敏器件之间的光学胶体到达粘结面，使胶体与器件之间的粘结强度降低，进而使胶体与器件分离；分离后的胶体和器件之间形成折射率变化较大的光路，导致闪烁光的传输效率降低。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够在高温高湿环境中工作的辐射探测器组件。
本发明的另外一个目的在于提供辐射探测器组件的制造方法。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一个方面，一种辐射探测器组件，包括一基体以及化学沉积于所述基体外表面的外封装层，其中所述基体包括闪烁、光敏器件及内封装层：闪烁体两端分别具有入射面和出光面，所述入射面以及闪烁体的外周面上设有反射层；光敏器件包括光敏面及封装外壳，所述光敏面与所述出光面通过光学胶相耦合；内封装层粘结于所述反射层的外表面并密封包裹所述闪烁体与光学器件的耦合部位。
根据本发明的一实施方式，所述内封装层包括至少一金属膜层和/或有机物膜层。
根据本发明的一实施方式，所述内封装层的厚度小于0.1毫米，和/或所述外封装层的厚度不低于10微米。
根据本发明的一实施方式，所述外封装层为低压化学沉积而成的有机薄膜。
根据本发明的一实施方式，所述闪烁体为横截面呈矩形的长方体。
根据本发明的一实施方式，所述内封装层在所述闪烁体上围合成一个突出于所述出光面的围堰，光学胶位于所述围堰内，所述光敏器件位于光学胶内，且所述光敏器件的光敏面与出光面贴合，所述光学胶的水平面覆盖光敏器件的封装外壳并与围堰顶部平齐。
根据本发明的另一个方面，一种辐射探测器组件的制造方法，包括如下步骤：
形成一基体，其中该基体包括闪烁体、光敏器件及内封装层；闪烁体两端分别具有入射面和出光面，所述入射面以及闪烁体的外周面上设有反射层；所述光敏器件与所述闪烁体的出光面通过光学胶相耦合；内封装层粘结于所述反射层的外表面并密封包裹所述闪烁体与光敏器件的耦合部位；
在所述基体的外表面通过化学沉积的方法形成一外封装层。
根据本发明的一实施方式，根据本发明的一实施方式，所述内封装层包括至少一金属膜层和/或有机物膜层。
根据本发明的一实施方式，形成所述基体时，首先所述内封装层在所述闪烁体上围合成一个突出于所述出光面的围堰，然后使所述闪烁体呈竖立状态，以使出光面位于入射面的上方，在所述围堰内加入光学胶，并将所述光敏器件置入光学胶内，使光敏器件的光敏面与出光面贴合，所述光学胶的水平面覆盖光敏器件的封装外壳并与围堰顶部平齐。
根据本发明的一实施方式，形成所述外封装层时，在基体外表面通过低压化学沉积为成有机薄膜。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
本发明辐射探测器组件，其利用内封装层对光敏器件和闪烁体相耦合的部位进行初次密封，然后利用外封装层进一步密封并填堵各个部件的微小缝隙，能够抑制水分子在闪烁体侧面的渗透，延长了水分子扩散至光敏器件与出光面的耦合部位所需的路径长度，防止水分子在高温作用下由于具有较高动能而渗透至闪烁体、光敏器件与光学胶的粘接面造成的光学胶与器件分离的问题，提高了辐射探测器组件在高温高湿(温度70℃以上，湿度80％以上)环境条件下的可靠性和使用寿命，保证了辐射探测器组件能够在高温高湿的环境中长期可靠稳定的工作。本发明的内封装层和外封装层的厚度较小，几乎不增加辐射探测器组件的重量，也不会影响探测结果。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本发明一实施方式的探测器组件的结构示意图；
图2是图1的闪烁体的示意图；
图3是图2的右视图；
图4是图1中的闪烁体与内封装层结合时的示意图；
图5是图1中的基体的示意图。
图中：1、闪烁体；2、反射层；3、入射面；4、出光面；5、内封装层；6、光学胶；7、光敏器件；8、外封装层；10、基体。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
实施方式一
如图1至图5所示，本发明实施方式公开了一种辐射探测器组件，该组件包括一基体10以及化学沉积于基体10的外表面上的外封装层8。
如图1至图4所示，本实施方式的基体10包括闪烁体1、光敏器件7以及内封装层5。该闪烁体1可为横截面呈矩形的长方体。在闪烁体1的两端分别为入射面3和出光面4。在闪烁体1的入射面以及闪烁体1的外周面上设有反射层2。在检测时，射线由入射面3进入闪烁体1内，闪烁体1受到射线作用而发出的光从出光面4射出。
光敏器件7与该闪烁体1的出光面4通过光学胶6相耦合。该内封装层5粘结于反射层2的外表面上，并且能够密封包裹该闪烁体1与光敏器件7的耦合部位。该内封装层5可选用水汽透过率低的材料以减少水分子渗透的几率，其包括至少一金属膜层和/或有机物膜层，根据需要可以选择一层、两层甚至更多层。选用金属膜层时，可以选用锡膜、铝膜或铜膜等，但不以此为限。该内封装层的厚度一般可小于0.1毫米。
该内封装层5粘结于反射层的外表面时，可以仅仅粘结于靠近出光面的部分区域上，也可以粘结在整个反射层的外表面上。内封装层5稍微突出于出光面4并形成一个环形的围堰，闪烁体1竖立起来后，该围堰内可以滴入适量的光学胶6。光敏器件7置入光学胶6中，该光敏器件7的光敏面与出光面贴合，光学胶6的水平面覆盖该光敏器件的封装外壳并与围堰顶部平齐。光学胶6凝固后即可将光敏器件7和闪烁体1固定。应当指出的是，内封装层5与光敏器件7与闪烁体1连接的先后顺序并不限制，也可先将光敏器件7耦合于闪烁体1，再粘结内封装层5。
外封装层8可为低压化学沉积(LPCVD)而成的致密的有机薄膜。该外封装层8的厚度不低于10微米。
本发明的辐射探测器组件，其利用内封装层5对光敏器件7和闪烁体1相耦合的部位进行初次密封，然后利用外封装层进一步密封并填堵各个部件的微小缝隙，能够抑制水分子在闪烁体侧面的渗透，延长了水分子扩散至光敏器件与出光面的耦合部位所需的路径长度，防止水分子在高温作用下由于具有较高动能而渗透至闪烁体、光敏器件与光学胶的粘接面造成的光学胶与器件分离的问题，提高了辐射探测器组件在高温高湿(温度70℃以上，湿度80％以上)环境条件下的可靠性和使用寿命，保证了辐射探测器组件能够在高温高湿的环境中长期可靠稳定的工作。进一步而言，通过利用内封装层5在出光面处形成围堰，并利用光学胶覆盖光敏器件的外壳，还进一步避免了水分子从光敏器件外壳处的渗透，进一步提高了可靠性。本发明的内封装层和外封装层的厚度较小，内封装层厚度小于0.1毫米，外封装层厚度不低于10微米，几乎不增加辐射探测器组件的重量，也不会影响探测结果。
实施方式二
请结合图1至图5，本实施方式公开了实施方式一所公开的辐射探测器组件的制造方法。该制造方法包括如下步骤。
形成一基体10，该基体10包括闪烁体1、光敏器件7及内封装层5；闪烁体1两端分别具有入射面3和出光面4，入射面3以及闪烁体1的外周面上设有反射层2；光敏器件7与闪烁体1的出光面4通过光学胶6相耦合；内封装层5粘结于反射层2的外表面并密封包裹闪烁体1与光敏器件7的耦合部位。
其中，内封装层5可以包括至少一金属膜层和/有机物膜层。在本实施方式中，形成该基体10时，首先如图4及图5所示，该内封装层5在闪烁体1上围合成一个突出于出光面4的围堰，然后使所述闪烁体呈竖立状态，以使出光面4位于入射面3的上方，在所述围堰内加入光学胶6，并将光敏器件7置入光学胶6内，使光敏器件7的光敏面与出光面4贴合，光学胶6的水平面覆盖光敏器件7的封装外壳并与围堰顶部平齐。
在基体10的外表面再通过化学沉积的方法形成一外封装层8。在形成该外封装层8时，是在基体的外表面通过低压化学沉积为一层致密的厚度不低于10微米的有机薄膜。在化学沉积的过程中，该光敏器件7的信号接口可以实施适当的保护措施，避免有机薄膜堵塞信号接口。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
Claims (8)
1.一种辐射探测器组件，其特征在于，包括一基体以及外封装层，所述基体包括：
闪烁体，两端分别具有入射面和出光面，所述入射面以及闪烁体的外周面上设有反射层；
光敏器件，包括光敏面及封装外壳，所述光敏面与所述出光面通过光学胶相耦合；
内封装层，粘结于所述反射层的外表面并密封包裹所述闪烁体与光敏器件的耦合部位，所述内封装层密封包裹所述光敏器件；
所述外封装层化学沉积于所述基体外表面，并包裹所述基体的全部外表面，
所述内封装层在所述闪烁体上围合成一个突出于所述出光面的围堰，光学胶位于所述围堰内，所述光敏器件位于光学胶内，且所述光敏器件的光敏面与出光面贴合，所述光学胶的水平面覆盖光敏器件的封装外壳并与围堰顶部平齐。
2.根据权利要求1所述的辐射探测器组件，其特征在于，所述内封装层包括至少一金属膜层和/或有机物膜层。
3.根据权利要求1所述的辐射探测器组件，其特征在于，所述内封装层的厚度小于0.1毫米，和/或所述外封装层的厚度不低于10微米。
4.根据权利要求1所述的辐射探测器组件，其特征在于，所述外封装层为低压化学沉积而成的有机薄膜。
5.根据权利要求1所述的辐射探测器组件，其特征在于，所述闪烁体为横截面呈矩形的长方体。
6.一种辐射探测器组件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
形成一基体，其中该基体包括闪烁体、光敏器件及内封装层；闪烁体两端分别具有入射面和出光面，所述入射面以及闪烁体的外周面上设有反射层；所述光敏器件与所述闪烁体的出光面通过光学胶相耦合；内封装层粘结于所述反射层的外表面并密封包裹所述闪烁体与光敏器件的耦合部位；
在所述基体的外表面通过化学沉积的方法形成一外封装层；
其中，形成所述基体时，首先所述内封装层在所述闪烁体上围合成一个突出于所述出光面的围堰，然后使所述闪烁体呈竖立状态，以使出光面位于入射面的上方，在所述围堰内加入光学胶，并将所述光敏器件置入光学胶内，使光敏器件的光敏面与出光面贴合，所述光学胶的水平面覆盖光敏器件的封装外壳并与围堰顶部平齐。
7.根据权利要求6所述的辐射探测器组件的制造方法，其特征在于，所述内封装层包括至少一金属膜层和/或有机物膜层。
8.根据权利要求7所述的辐射探测器组件的制造方法，其特征在于，形成所述外封装层时，在基体外表面通过低压化学沉积为成有机薄膜。
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