CN108010928A - 一种柔性x射线传感器闪烁体层的直接生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，所述生长方法至少包括：首先，提供表面制备有像素阵列层的柔性基底层；然后，将所述表面制备有像素阵列层的柔性基底层固定于腔体顶部的平面支架或者曲面支架上，通过加热腔体底部CsI源，在所述像素阵列层表面沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI闪烁体层包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层；最后，在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层。通过本发明直接生长方法可以在柔性基底层上直接生长CsI闪烁体层，并且在传感器弯曲时，CsI层可以保持完好不开裂，甚至在大角度、多次弯曲下CsI能保持性能不退化，具有良好的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及平板探测器技术领域，特别是涉及一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法。
背景技术
X射线摄影术利用X射线短波长、易穿透的性质，不同物质对X射线吸收不同的特点，通过探测透过物体的X射线的强度成像。平板探测器(FPD：flat panel detector)作为X射线成像系统的核心部件，负责将X射线转化成电信号并记录成像，可通过显示器适时观察。
一般来说，FPD包括闪烁体(scintillator)、像素阵列(array)、控制模块、信号处理模块和通信模块。闪烁体吸收X光转化为可见光；array在控制模块驱动下，吸收闪烁体产生的可见光转化为电信号；信号处理模块将电信号放大并通过模数转换生成数字信号，通过校正、补偿后成像，通信模块负责探测器与X射线源、主机、显示设备等交换信息。
现有的X射线成像传感器(sensor)主要为非晶硅(a-Si)传感器。这是一种在700um左右的玻璃基底上经高温成膜、光刻、刻蚀等工艺步骤生长薄膜晶体管(TFT)和光电二极管(PD)，形成像素单元的光电转换传感器(sensor)。新型的柔性a-Si X射线传感器使用柔性基底材料替代硬而脆的玻璃，具有轻薄、可弯曲、不易碎耐用的优点，在移动医疗诊治、工业无损检测(NDT)和简易爆炸装置探测(c-IED)领域有非常重要的应用。
常用于X射线转换的闪烁体有粉末状的硫氧化钆(GOS)和晶状的碘化铯(CsI)两种。相比GOS，CsI具有更好的图像分辨力MTF和量子探测效率DQE，这意味着在同样剂量的X光照射下具有更清晰的图像和更高的灵敏度。CsI晶体通过真空热蒸发的方法生长在平面基板表面。随着柔性传感器技术的成熟，柔性传感器都要求其上的CsI晶体能随之弯曲，同时保持性能稳定可靠。CsI厚度一般为几百微米，多次的、大角度的弯折容易导致CsI龟裂，影响成像。因此，迫切需要在柔性基板上生长CsI闪烁体，并要求在传感器弯曲时，CsI层保持完好不开裂，甚至在大角度、多次弯曲下CsI保持性能不退化，具有良好的可靠性。
另外，现有技术中，一般采用间接生长方式，即先将CsI闪烁体层生长到基板上完成封装，再将封装好的CsI闪烁体层贴合到像素阵列表面。这种方法所获得的传感器，在所述闪烁体层和像素阵列之间具有其他膜层，这些额外的膜层将对CsI闪烁体层吸收X光产生的可见光进行反射、散射和吸收，导致图像分辨力和量子转换效率低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，可以在柔性基板上生长CsI闪烁体层，并且在传感器弯曲时，CsI层保持完好不开裂，甚至在大角度、多次弯曲下CsI保持性能不退化，具有良好的可靠性。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，所述生长方法至少包括：
1-1)提供表面制备有像素阵列层的柔性基底层；
1-2)将所述表面制备有像素阵列层的柔性基底层固定于腔体顶部的平面支架上，通过加热腔体底部中央的CsI源，在所述像素阵列层表面沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI闪烁体层包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层；
1-3)在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤1-1)中，先提供一玻璃基底，然后在所述玻璃基底表面涂覆所述柔性基底层，再在所述柔性基底层表面生长所述像素阵列层；在所述步骤1-3)之后将所述玻璃基底与所述柔性基底层分离。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤1-1)中所述像素阵列层包括中间有源区和外围焊垫区，在所述步骤1-1)和步骤1-2)之间还包括将外接柔性电路板键合至所述外围焊垫区的步骤。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤1-2)中，采用真空热蒸发工艺沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI碎晶层的厚度为所述CsI闪烁体层厚度的1/10。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤1-3)中，在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层，具体包括：首先在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁沉积一层派瑞林涂层，然后在所述派瑞林涂层表面覆盖Al/PET复合膜，并利用铜箔将所述Al/PET复合膜的周边压合密封。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤1-3)中形成密封的防潮层之后，在所述柔性基底层上与所述像素阵列层相对的另一表面贴保护膜。
本发明另外再提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，所述生长方法至少包括：
2-1)提供表面制备有像素阵列层的柔性基底层；
2-2)将所述表面制备有像素阵列层的柔性基底层固定于腔体顶部的曲面支架上，通过加热腔体底部的至少两个CsI源，在所述像素阵列层表面沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI闪烁体层包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层；
2-3)在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤2-1)中，先提供一玻璃基底，然后在所述玻璃基底表面涂覆所述柔性基底层，再在所述柔性基底层表面生长所述像素阵列层，之后将所述玻璃基底与所述柔性基底层分离。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤2-1)中所述像素阵列层包括中间有源区和外围焊垫区，在所述步骤2-1)和步骤2-2)之间还包括将外接柔性电路板键合至所述外围焊垫区的步骤。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤2-1)中，在所述柔性基底层上与所述像素阵列层相对的另一表面贴保护膜。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤2-2)中，采用真空热蒸发工艺沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI碎晶层的厚度为所述CsI闪烁体层厚度的1/10。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤2-2)中，所述至少两个CsI源相对于所述曲面支架的中心轴线呈均匀分布，并且每个所述CsI源的轴线沿着所述曲面支架的法线方向。
作为本发明柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法的一种优化的方案，所述步骤2-3)中，在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层，具体包括：首先在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁沉积一层派瑞林涂层，然后在所述派瑞林涂层表面覆盖Al/PET复合膜，并利用铜箔将所述Al/PET复合膜的周边压合密封。
如上所述，本发明的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，具有以下有益效果：
1、本发明的CsI蒸镀工艺，与柔性X射线传感器工艺兼容，在柔性基底上直接蒸镀CsI闪烁体层，使大规模量产CsI屏柔性传感器成为可能。
2、对小角度弯曲需求的柔性传感器，可以采用平面生长和封装工艺，适用于平面探测器和小角度曲面探测器的组装。
3、对大角度弯曲的曲面探测器，为保证CsI晶体弯曲时不发生龟裂，将柔性传感器固定在曲面支架上进行蒸镀，支架的弯曲程度根据探测器的弯曲要求制定，通过改进蒸镀腔内CsI源的位置可以保证CsI厚度均匀性。
4、通过改进生长和封装工艺，比如控制CsI碎晶层和柱晶层的厚度，采用沉积派瑞林涂层，Al/PET复合膜压合的封装方法，提高柔性CsI的可靠性，使其在多次、大角度弯曲下保持性能稳定。
5、CsI直接生长在柔性基底层表面，产生的可见光可以无阻挡地被像素阵列层中的二极管(PD)吸收，从而可以获得更好的图像分辨力和高的量子转换效率。
附图说明
图1为实施例一中步骤1-2)的腔室示意图。
图2为实施例一中步骤1-2)获得的结构示意图。
图3为实施例一中步骤1-3)获得的结构示意图。
图4为实施例一中贴保护膜的结构示意图。
图5为本发明柔性X射线传感器结构示意图。
图6为图5中沿LL方向的剖视图。
图7为本发明弯转角定义示意图。
图8实施例二中步骤2-2)的腔室示意图。
图9为实施例二中步骤2-2)获得的结构示意图。
图10为实施例二中步骤2-3)获得的结构示意图。
元件标号说明
11、21 柔性基底层
12、22 像素阵列层
121、221 中间有源区
122、222 外围焊垫区
13 平面支架
23 曲面支架
14、24 CsI源
15、25 CsI闪烁体层
16、26 防潮层
17 玻璃基底
18、28 柔性电路板
19、29 保护膜
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1～图4所示，本实施例提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，本方法为平面生长和封装工艺，主要应用于平面探测器和小角度弯曲的曲面探测器。所述生长方法至少包括如下步骤：
首先执行步骤1-1)，提供表面制备有像素阵列层12的柔性基底层11。
作为示例，先提供一玻璃基底17，然后在所述玻璃基底17表面涂覆所述柔性基底层11，再在所述柔性基底层11表面生长所述像素阵列层12，即，自下而上依次为玻璃基底17、柔性基底层11、像素阵列层12。
需要说明的是，所述玻璃基底17主要是为了方便平面生长工艺的进行，所述玻璃基底17的厚度为500～1000μm，在后续所述步骤1-3)制备形成防潮层16完成封装之后，需要将所述玻璃基底17与所述柔性基底层11分离取下。
作为示例，所述柔性基底层11的材质可以是聚酰亚胺(PI)，当然，在其他实施例中，所述柔性基底层11也可以是其他适合用作X射线传感器的柔性材料，例如聚乙烯醇(PVA)材料、耐高温的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料等等。所述柔性基底层11的厚度为10～20μm。
作为示例，如图5和6所示，所述像素阵列层12包括中间有源区121和外围焊垫区122，所述中间有源区121(Active Area，AA)主要包括薄膜晶体管(TFT)和光电二极管(PD)，所述薄膜晶体管为开关器件，所述光电二极管用来将产生的可见光转变为电信号，所述外围焊垫区122(Pad Area，PA)设置在所述中间有源区121的外围，用于将所述中间有源区121的信号外接至柔性电路板18(FPC)，因此，在本步骤制备像素阵列层12之后、下一步制备CsI闪烁体层15之前，需要通过键合(Bonding)工艺将外接柔性电路板18键合至所述外围焊垫区122，所述柔性电路板18分别与驱动电路、数据读取电路(未予以图示)相连，在驱动电路的时序控制下，依次读取每个像素的电信号，经模数转换成数字信号成像。
然后执行步骤1-2)，如图1所示，将所述表面制备有像素阵列层12的柔性基底层11固定于腔体顶部的平面支架13上，通过加热腔体底部中央的CsI源14，在所述像素阵列层12表面沉积形成CsI闪烁体层15，所述CsI闪烁体层15包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层。
在进行本步骤之前，将所述步骤1-1)所获得的结构进行清洗，吹干，然后送入真空蒸发机台腔室，采用真空热蒸发工艺沉积形成CsI闪烁体层15。
如图1所示，所述CsI源14位于腔体底部中央，加热后源材料可以挥发。将所述步骤1-1)中表面制备有像素阵列层12的柔性基底层11固定于腔体顶部的平面支架13上，所述像素阵列层12朝下面对所述CsI源14。为了得到厚度均匀的CsI闪烁体层15，支架13以一定的速度旋转，通过加热挥发CsI源14材料，在所述像素阵列层12上沉积形成CsI闪烁体层15，如图2所示。刚开始CsI沉积形成不规则的晶体小颗粒，称之为碎晶层，随着温度升高，CsI继续生长形成垂直于像素阵列层表面的柱状晶体。CsI闪烁体层15的厚度通过沉积时间控制，碎晶层的厚度通过控制生长温度实现。为了增强CsI闪烁体层15的附着，降低从玻璃基底17取下后柔性传感器弯曲所致CsI闪烁体层15龟裂的风险，需要控制升温过程，通过缓慢升温来增加碎晶层的厚度。由于过厚的碎晶层对光的散射增加，降低光电转换的效率，因此碎晶层不宜过厚，比如控制在总厚度的1/10左右。优选地，所述CsI碎晶层的厚度为所述CsI闪烁体层15厚度的1/10。
通过本实施例的直接生长方法，在CsI闪烁体层15与像素阵列层12之间无其他膜层，CsI闪烁体层15吸收X光产生的可见光子能够最快地、无阻挡地被像素阵列层12中的光电二极管吸收，减少了其他额外的膜层对光的反射、散射和吸收，抑制了不同像素间的光串扰(crosstalk)，可以获得更好的图像分辨力和高的量子转换效率。
最后执行步骤1-3)，在所述CsI闪烁体层15的表面及侧壁形成密封的防潮层16。
由于CsI闪烁体层15容易潮解氧化，生长完成后应立即对所述CsI闪烁体层15进行封装，如图3所示。为了防止CsI闪烁体层15龟裂，先用化学气相沉积(CVD)方法沉积一层派瑞林涂层(Parylene)紧密覆盖CsI闪烁体层15(包括覆盖所述CsI闪烁体层15的表面及侧壁)；然后用Al/PET复合膜覆盖Parylene贴合，Al/PET复合膜周边采用铜箔压合密封，铜箔和Al/PET复合膜用有机胶粘合，封装完成。所述派瑞林涂层厚度可根据需要选择，从几百纳米到几微米。
需要说明的是，附图3中仅仅展示了防潮层16这一总的结构，其中的派瑞林涂层、Al/PET复合膜以及用于压合密封的铜箔并没有一一展示出。
完成所述CsI闪烁体层15生长和封装后，利用LLO(Laser-lift-off)的方法将柔性基底层11与硬的玻璃基底17分离。如图3所示，利用一定能量的激光从玻璃基底17面入射，被靠近玻璃基底17侧的柔性基底层11表面吸收炭化，随之与玻璃基底17分离，得到可弯曲的柔性传感器结构。为防止刮伤损坏像素阵列层12及其他结构，需要贴上保护膜19保护柔性传感器。如图4所示，在所述柔性基底层11上与所述像素阵列层12相对的另一表面(或称底面)贴保护膜19。所述保护膜19可以是PET膜、Al/PET复合膜等，在此不限。
通过对所述CsI闪烁体层15进行封装，一方面可以防潮氧化，另一方面可以提高柔性CsI的可靠性，使其在多次、大角度弯曲下保持性能稳定。
完成步骤1-3)之后，获得的柔性X射线传感器的结构如图4～6所示，其中图5中虚线显示为中间有源区121(AA)，包括由薄膜晶体管和光电二极管组成的像素阵列(array)。AA区周围是PA(pad area)区(外围焊垫区122)，通过键合(bonding)与外接电路相连。如图5所示，键合在所述柔性X射线传感器两边的为柔性电路板18(FPC)，分别与驱动电路、数据读取电路相连，在驱动电路的时序控制下，依次读取每个像素的电信号，经模数转换成数字信号成像。与玻璃基a-Si传感器不同，本实施例的柔性传感器可弯曲，探测器表面将与被探测物体紧密贴合，实现更清晰的成像。而且柔性传感器不易破碎、抗摔，具有高可靠性。
如图6所示为沿着图5的虚线LL的剖面图。其中，中间为有源区121，周边为焊垫区122，焊垫区122上有键合好的柔性电路板18。最下面为保护膜19，像素阵列层12上面是封装好的CsI闪烁体层15，相对于现有采用粉末状的GOS作为闪烁体层，本实施例中，采用CsI闪烁体具有更好的图像分辨力MTF和量子探测效率DQE，CsI越来越多的取代GOS用于X射线探测器。
总之，新一代柔性X射线传感器具有轻薄、可弯曲、抗摔耐用的特性，要求其上的闪烁体层能随之弯曲，有一定的韧性，不易开裂，具有高可靠性。针对柔性传感器的应用，本实施例通过CsI平面生长工艺，在柔性传感器上直接生长CsI晶体，满足了平面探测器和小角度曲面探测器的应用。
实施例二
如图8～图10所示，本实施例提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，本方法为曲面生长和封装工艺，主要应用于大角度弯曲的曲面探测器。所述生长方法至少包括如下步骤：
首先执行步骤2-1)，提供表面制备有像素阵列层22的柔性基底层21。
作为示例，先提供一玻璃基底，然后在所述玻璃基底表面涂覆所述柔性基底层21，再在所述柔性基底层21表面生长所述像素阵列层22，即，自下而上依次为玻璃基底、柔性基底层21、像素阵列层22。
所述玻璃基底的厚度为500～1000μm，制备形成所述像素阵列层22之后，需要将所述玻璃基底与所述柔性基底层21分离，以便进行下一步的CsI闪烁体层25生长时，柔性基底层21可以弯曲置于曲面支架23上。
作为示例，利用LLO(Laser-lift-off)的方法将柔性基底层21与硬的玻璃基底分离。利用一定能量的激光从玻璃面入射，被靠近玻璃基底侧的柔性基底层表面吸收炭化，随之与玻璃基底分离，得到可弯曲的柔性传感器结构。为防止曲面支架等部件刮伤损坏像素阵列层及其他结构，取下玻璃基底后，需要贴上保护膜29保护柔性传感器。如图9所示，在所述柔性基底层21上与所述像素阵列层22相对的另一表面(或称底面)贴保护膜29。所述保护膜29可以是PET膜、Al/PET复合膜等，在此不限。
作为示例，所述柔性基底层21的材质可以是聚酰亚胺(PI)，当然，在其他实施例中，所述柔性基底层21也可以是其他适合用作X射线传感器的柔性材料，例如聚乙烯醇(PVA)材料、耐高温的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料等等。所述柔性基底层21的厚度为10～20μm。
作为示例，所述像素阵列层22包括中间有源区和外围焊垫区，所述中间有源区(ActiveArea，AA)主要包括薄膜晶体管(TFT)和光电二极管(PD)，所述薄膜晶体管为开关器件，所述光电二极管用来将产生的可见光转变为电信号，所述外围焊垫区(Pad Area，PA)设置在所述中间有源区的外围，用于将所述中间有源区的信号外接至柔性电路板28(FPC)，如图9和图10所示，因此，在本步骤制备像素阵列层22之后、下一步制备CsI闪烁体层25之前，可以通过键合(Bonding)工艺将外接柔性电路板28键合至所述外围焊垫区，所述柔性电路板28分别与驱动电路、数据读取电路(未予以图示)相连，在驱动电路的时序控制下，依次读取每个像素的电信号，经模数转换成数字信号成像。
然后执行步骤2-2)，将所述表面制备有像素阵列层22的柔性基底层21固定于腔体顶部的曲面支架23上，通过加热腔体底部的至少两个CsI源24，在所述像素阵列层22表面沉积形成CsI闪烁体层25，所述CsI闪烁体层25包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层。
在进行本步骤之前，将所述步骤2-1)所获得的结构进行清洗，吹干，然后送入真空蒸发机台腔室，采用真空热蒸发工艺沉积形成CsI闪烁体层25。
如图8所示，所述至少两个CsI源24位于腔体底部，加热可以使源材料挥发。将所述步骤2-2)中表面制备有像素阵列层22的柔性基底层21固定于腔体顶部的曲面支架23上，所述像素阵列层22朝下面对所述至少两个CsI源24，通过加热挥发CsI材料，在所述像素阵列层22上沉积形成CsI闪烁体层25，如图9所示。作为示例，所述至少两个CsI源24倾斜地固定在所述腔室的底部。为了得到厚度均匀的CsI闪烁体层25，优选地，所述至少两个CsI源24相对于所述曲面支架23的中心轴线呈均匀分布，并且每个所述CsI源24的轴线沿着所述曲面支架23的法线方向。
刚开始CsI沉积形成不规则的晶体小颗粒，称之为碎晶层，随着温度升高，CsI继续生长形成垂直于像素阵列层表面的柱状晶体。CsI闪烁体层的厚度通过沉积时间控制，碎晶层的厚度通过控制生长温度实现。为了增强CsI闪烁体层的附着，降低柔性传感器弯曲所致CsI闪烁体层龟裂的风险，我们控制升温过程，通过缓慢升温来增加碎晶层的厚度。由于过厚的碎晶层对光的散射增加，降低光电转换的效率，因此碎晶层不宜过厚，比如控制在总厚度的1/10左右。优选地，所述CsI碎晶层的厚度为所述CsI闪烁体层厚度的1/10。
通过本实施例的直接生长方法，使得CsI闪烁体层25与像素阵列层22之间无其他膜层，CsI闪烁体层25吸收X光产生的可见光子能够最快地、无阻挡地被像素阵列层22中的光电二极管吸收，减少了其他额外的膜层对光的反射、散射和吸收，抑制了不同像素间的光串扰(crosstalk)，可以获得更好的图像分辨力和高的量子转换效率。
最后执行步骤2-3)，在所述CsI闪烁体层25的表面及侧壁形成密封的防潮层26。
由于CsI闪烁体层25容易潮解氧化，生长完成后应立即对所述CsI闪烁体层25进行封装，如图10所示。为了防止CsI闪烁体层25龟裂，先用化学气相沉积(CVD)方法沉积一层派瑞林涂层(Parylene)紧密覆盖CsI闪烁体层25(包括覆盖所述CsI闪烁体层的表面及侧壁)；然后用Al/PET复合膜覆盖Parylene贴合，Al/PET复合膜周边采用铜箔压合密封，铜箔和Al/PET复合膜用有机胶粘合，封装完成。所述派瑞林涂层厚度可根据需要选择，从几百纳米到几微米。
需要说明的是，附图10中仅仅展示了防潮层26这一总的结构，其中的派瑞林涂层、Al/PET复合膜以及用于压合密封的铜箔并没有一一展示出。
通过对所述CsI闪烁体层25进行封装，一方面可以防潮氧化，另一方面可以提高柔性CsI的可靠性，使其在多次、大角度弯曲下保持性能稳定。
相比实施例一的平面工艺，本实施例的曲面生长工艺，在控制膜层厚度和均匀性方面更具挑战。然而，对需要大角度弯曲的曲面探测器设计，将CsI蒸镀到弯曲的像素阵列层上十分必要。
总之，新一代柔性X射线传感器具有轻薄、可弯曲、抗摔耐用的特性，要求其上的闪烁体层能随之弯曲，有一定的韧性，不易开裂，具有高可靠性。针对柔性传感器的应用，本实施例通过CsI平面生长工艺，在柔性传感器上直接生长CsI晶体，满足了大角度平面探测器的应用。
再需要说明的是，柔性传感器可以任意弯曲，对于平面或小角度弯曲的曲面探测器，比如当弯转角α小于90°时，优选采用实施例一提供的平面生长工艺。对需要大角度弯曲的曲面探测器(比如α大于90°)，为保证传感器大角度弯曲时性能稳定可靠，优选采用实施例二提供的曲面生长工艺。所述弯转角α的定义如图7所示，实线为平面传感器，上、下虚线为传感器分别往上或者往下弯曲时的状态。这里，传感器弯曲的角度(弯转角)的大小并无严格的界限，以α＝90°区分，只是一个经验值。容易理解，弯曲角度越大，越是优选地采用曲面生长。
综上所述，本发明提供一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，所述生长方法至少包括：首先，提供表面制备有像素阵列层的柔性基底层；然后，将所述表面制备有像素阵列层的柔性基底层固定于腔体顶部的平面支架或者曲面支架上，通过加热腔体底部CsI源，在所述像素阵列层表面沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI闪烁体层包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层；最后，在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层。通过本发明直接生长刚刚可以在柔性基底层上直接生长CsI闪烁体层，并且在传感器弯曲时，CsI层可以保持完好不开裂，甚至在大角度、多次弯曲下CsI保持性能不退化，具有良好的可靠性。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (13)
1.一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于，所述生长方法至少包括：
1-1)提供表面制备有像素阵列层的柔性基底层；
1-2)将所述表面制备有像素阵列层的柔性基底层固定于腔体顶部的平面支架上，通过加热腔体底部中央的CsI源，在所述像素阵列层表面沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI闪烁体层包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层；
1-3)在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层。
2.根据权利要求1所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤1-1)中，先提供一玻璃基底，然后在所述玻璃基底表面涂覆所述柔性基底层，再在所述柔性基底层表面生长所述像素阵列层；在所述步骤1-3)之后将所述玻璃基底与所述柔性基底层分离。
3.根据权利要求1所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤1-1)中，所述像素阵列层包括中间有源区和外围焊垫区，在所述步骤1-1)和步骤1-2)之间还包括将外接柔性电路板键合至所述外围焊垫区的步骤。
4.根据权利要求1所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤1-2)中，采用真空热蒸发工艺沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI碎晶层的厚度为所述CsI闪烁体层厚度的1/10。
5.根据权利要求1所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤1-3)中，在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层，具体包括：首先在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁沉积一层派瑞林涂层，然后在所述派瑞林涂层表面覆盖Al/PET复合膜，并利用铜箔将所述Al/PET复合膜的周边压合密封。
6.根据权利要求1所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤1-3)中形成密封的防潮层之后，在所述柔性基底层上与所述像素阵列层相对的另一表面贴保护膜。
7.一种柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于，所述生长方法至少包括：
2-1)提供表面制备有像素阵列层的柔性基底层；
2-2)将所述表面制备有像素阵列层的柔性基底层固定于腔体顶部的曲面支架上，通过加热腔体底部的至少两个CsI源，在所述像素阵列层表面沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI闪烁体层包括依次形成的CsI碎晶层和CsI柱状晶体层；
2-3)在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层。
8.根据权利要求7所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤2-1)中，先提供一玻璃基底，然后在所述玻璃基底表面涂覆所述柔性基底层，再在所述柔性基底层表面生长所述像素阵列层，之后将所述玻璃基底与所述柔性基底层分离。
9.根据权利要求7所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤2-1)中，所述像素阵列层包括中间有源区和外围焊垫区，在所述步骤2-1)和步骤2-2)之间还包括将外接柔性电路板键合至所述外围焊垫区的步骤。
10.根据权利要求7所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤2-1)中，在所述柔性基底层上与所述像素阵列层相对的另一表面贴保护膜。
11.根据权利要求7所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤2-2)中，采用真空热蒸发工艺沉积形成CsI闪烁体层，所述CsI碎晶层的厚度为所述CsI闪烁体层厚度的1/10。
12.根据权利要求7所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤2-2)中，所述至少两个CsI源相对于所述曲面支架的中心轴线呈均匀分布，并且每个所述CsI源的轴线沿着所述曲面支架的法线方向。
13.根据权利要求7所述的柔性X射线传感器闪烁体层的直接生长方法，其特征在于：所述步骤2-3)中，在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁形成密封的防潮层，具体包括：首先在所述CsI闪烁体层的表面及侧壁沉积一层派瑞林涂层，然后在所述派瑞林涂层表面覆盖Al/PET复合膜，并利用铜箔将所述Al/PET复合膜的周边压合密封。
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