CN108387949B

CN108387949B - 柔性双能探测器模块及基于其的探测器及探测设备

Info

Publication number: CN108387949B
Application number: CN201810129515.XA
Authority: CN
Inventors: 欧阳纯方; 方志强; 王�锋
Original assignee: Iray Technology Co Ltd
Current assignee: Iray Technology Co Ltd
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2038-02-08
Also published as: CN108387949A

Abstract

本发明提供一种柔性双能探测器模块及基于其的探测器及探测设备，探测器模块包括：第一闪烁体层；第一柔性PD阵列，贴置于第一闪烁体层一表面，包括若干个呈阵列排布的第一柔性PD单元，第一柔性PD阵列与第一闪烁体层构成低能探测结构；第二闪烁体层，位于低能探测结构一侧；第二柔性PD阵列，贴置于第二闪烁体层一表面，包括若干个呈阵列排布的第二柔性PD单元，第二柔性PD阵列与第二闪烁体层构成高能探测结构；第二柔性PD阵列及第一柔性PD阵列基于同一柔性基底制备。通过上述方案，将高能探测结构和低能探测结构合二为一，简化读出电路的设计和连接，基于柔性PD阵列，各PD模块对位和调节简单，无需将探测器模块化即可让每个PD单元吸收几乎等量射线。

Description

柔性双能探测器模块及基于其的探测器及探测设备

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，特别是涉及一种柔性双能探测器模块及基于其的探测器及探测设备。

背景技术

X射线辐射成像利用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射线的强度来成像。传统的双能X射线阵列探测器由高、低能两个探测器组成，其中，每个探测器包括一个闪烁体层和一个光电二极(PD)管阵列。靠近X射线源的为低能探测器，主要吸收低能X射线，高能探测器位于低能探测器后边，主要吸收X射线能谱中的高能部分。

现有技术中，沿着X射线方向，高、低能阵列探测器PD像素单元是重叠的，要求精确对位，对来自同一方向的X射线同时成像，分别读出，经信号处理合成成像，识别被检物体材料和外形尺寸等。然而，高、低双能探测器分别固定于各自PCB基板上，并与主PCB板连接，每个基板需要独立的支撑和结构定位装置，难以做到精确对位，从而影响探测器的分辨识别能力。

另外，从球管射出的X射线经过准直器形成扇形出射束，为了尽可能使每一个PD单元接受垂直入射的X射线，长条形的高、低能探测器被分成小的PD阵列模块，每个模块包含一定数量的线阵列PD单元。具体的，依次调节PD阵列模块位置和倾斜度，使之成弧线排列，各PD模块中心尽量与入射的X射线垂直。然而，由于PD模块不能太小，那样将增加各模块对位和缝隙衔接的难度，各模块的调节将变得很复杂，PD模块也不能太大，否则中心和两端PD接收的X射线强度差异显著，增加图像后期处理难度。

因此，提供一种柔性双能探测器模块，以及基于所述柔性双能探测器模块的探测器及探测设备，以解决现有技术中的上述技术问题实属必要。

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双能探测器模块及基于其的探测器、探测设备，用于解决现有技术中读出电路设计和连接复杂，各探测结构PD阵列对位和调节难，难以保证各PD单元吸收等量吸收射线以及探测器模块设置不灵活等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种柔性双能探测器模块，所述柔性双能探测器模块包括：

第一闪烁体层，用于将低能射线转换成可见光；

第一柔性PD阵列，贴置于所述第一闪烁体层一表面，用于吸收所述第一闪烁体层转换的可见光并将其转换成电信号，所述第一柔性PD阵列包括若干个呈阵列排布的第一柔性PD单元，且所述第一柔性PD阵列与所述第一闪烁体层构成低能探测结构；

第二闪烁体层，位于所述低能探测结构远离射线源的一侧，所述第二闪烁体层用于将高能射线转换成可见光；

第二柔性PD阵列，贴置于所述第二闪烁体层一表面，用于吸收所述第二闪烁体层转换的可见光并将其转换成电信号，所述第二柔性PD阵列包括若干个呈阵列排布的第二柔性PD单元，且所述第二柔性PD阵列与所述第二闪烁体层构成高能探测结构；

其中，所述第二柔性PD阵列及所述第一柔性PD阵列基于同一柔性基底制备，所述第一柔性PD单元及所述第二柔性PD单元均设置于所述柔性基底上，且所述低能探测结构及所述高能探测结构沿所述射线源的射线发射方向依次排布且对应设置。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性基底包括透明且可弯曲的薄膜基底，所述薄膜基底选自于PI基底、PET基底及玻璃基底中的至少一者。

作为本发明的一种优选方案，所述第一柔性PD单元与所述第二柔性PD单元具有相同的结构，均包括依次设置于所述柔性基底表面的透明的下电极、中间活性层以及透明的上电极。

作为本发明的一种优选方案，所述下电极包括透明ITO薄膜电极；所述上电极包括透明ITO薄膜电极；所述中间活性层包括无机材料活性层及有机材料活性层中的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的下表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的下表面；或者所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的下表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的上表面；或者所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的下表面；或者所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的上表面。

作为本发明的一种优选方案，所述第一闪烁体层的材料选自于Tl掺杂的CsI、CdWO4、GOS及ZnSe构成的群组中的至少一种；所述第二闪烁体层的材料选自于Tl掺杂的CsI、CdWO4、GOS及ZnSe构成的群组中的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层的材料及厚度中至少一者不同。

作为本发明的一种优选方案，所述低能探测结构与所述高能探测结构之间还设置有一低能射线滤波片。

作为本发明的一种优选方案，所述低能探测结构、所述低能射线滤波片及所述高能探测结构依次贴置设置。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性双能探测器模块还包括一PCB板，且所述PCB板上设置有一连接结构，所述第一柔性PD阵列及所述第二柔性PD阵列与所述连接结构电连接，以将所述第一柔性PD阵列及所述第二PD柔性阵列转换的电信号引出。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性双能探测器模块还包括一柔性电路板，所述PCB板上设置有数据读出电路及所述处理电路，其中，所述第一柔性PD阵列及所述第二柔性PD阵列之间通过线路相连接，并通过所述柔性电路板与所述连接结构相连接，以实现与所述读出电路及所述处理电路的电连接。

本发明还提供一种柔性双能探测器，所述柔性双能探测器包括一个如上述任意一项方案所述的柔性双能探测器模块。

本发明还提供一种柔性双能探测器，所述柔性双能探测器包括至少两个如上述任意一项方案所述的柔性双能探测器模块，且各所述柔性双能线阵探测模块无缝拼接在一起。

本发明还提供一种柔性双能探测设备，所述柔性双能探测设备包括如上述任意一项方案所述的柔性双能探测器。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性双能探测设备还包括支撑臂架、传送装置及射线源，用于作为辐射成像检测，其中，所述柔性双能探测器设置于所述支撑臂架上，待测物置于所述传送装置上并随所述传送装置移动，所述射线源发射的射线经由所述待测物并自所述低能探测结构射向所述高能探测结构，以对所述待测物进行检测。

如上所述，本发明的柔性双能探测器模块、探测器及探测设备，具有以下有益效果：

本发明提供一种柔性双能探测器模块以及基于该模块的探测器和探测设备，本发明将传统的高能探测结构和低能探测结构合二为一，简化了读出电路的设计和连接，并基于柔性PD阵列的设计，利用柔性探测器轻薄、可弯曲的特性，使得各PD模块对位和调节变得简单，另外，将柔性探测器模块固定在与X射线源等距离的弧线上，无需将线阵探测器模块化即可让每个PD单元吸收几乎等量的X射线，获得均匀而高质量的图像，简化后期处理，显著提高双能X射线探测器的材料识别能力，进一步，选择透明电极材料制作柔性PD阵列，闪烁体层可根据需要位于PD阵列之上或之下，使双能探测器系统设计更灵活。

附图说明

图1显示为本发明实施例一提供的柔性双能探测器模块的结构示意图。

图2显示为本发明实施例一提供的第一PD阵列的结构示意图。

图3显示为本发明实施例一提供的另一柔性双能探测器模块的结构示意图。

图4显示为本发明实施例一提供的再一柔性双能探测器模块的结构示意图。

图5显示为本发明实施例一提供的又一柔性双能探测器模块的结构示意图。

图6显示为本发明实施例二提供的一柔性双能探测器的结构示意图。

图7显示为本发明实施例二提供的另一柔性双能探测器的结构示意图。

图8显示为本发明实施例三提供的一种柔性双能探测设备的结构示意图。

元件标号说明

10 柔性双能探测器模块

11 低能探测结构

12 高能探测结构

20 柔性双能探测器

30 柔性双能探测设备

31 支撑架臂

32 传送装置

33 射线源

34 待测物

35 采集模块

36 显示模块

100 第一柔性PD阵列

101 柔性基底

102 第一柔性PD单元

102a 上电极

102b 中间活性层

102c 下电极

200 第一闪烁体层

300 第二柔性PD阵列

400 第二闪烁体层

500 第二柔性PD阵列

600 PCB板

601 连接结构

700 柔性线路板

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。

实施例一：

请参阅图1至图8。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，虽图示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形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

如图1～5所示，本发明提供一种柔性双能探测器模块10，所述柔性双能探测器模块包括：

第一闪烁体层200，用于将低能射线转换成可见光；

第一柔性PD阵列100，贴置于所述第一闪烁体层200一表面，用于吸收所述第一闪烁体层200转换的可见光并将其转换成电信号，所述第一柔性PD阵列100包括若干个呈阵列排布的第一柔性PD单元102，且所述第一柔性PD阵列100与所述第一闪烁体层200构成低能探测结构11；

第二闪烁体层400，位于所述低能探测结构11远离射线源的一侧，所述第二闪烁体层400用于将高能射线转换成可见光；

第二柔性PD阵列300，贴置于所述第二闪烁体层400一表面，用于吸收所述第二闪烁体层400转换的可见光并将其转换成电信号，所述第二柔性PD阵列300包括若干个呈阵列排布的第二柔性PD单元，且所述第二柔性PD阵列300与所述第二闪烁体层400构成高能探测结构12；

其中，所述第二柔性PD阵列300及所述第一柔性PD阵列100基于同一柔性基底101制备，所述第一柔性PD单元及所述第二柔性PD单元均设置于所述柔性基底101上，且所述低能探测结构11与所述高能探测结构12沿所述射线发射源的射线发射方向依次排布且对应设置。

具体的，本发明提供一种柔性双能探测器模块10，特别是一种柔性双能线阵探测器模块，沿射线(如X射线)的入射方向，依次是低能探测结构、高能探测结构，其中，靠近X射线源的低能探测结构11主要吸收低能X射线，第一闪烁体层200将低能X射线转换成可见光，经第一PD阵列100吸收产生光生载流子，远离X射线源的高能探测结构12主要吸收高能X射线，第二闪烁体层400将低能X射线转换成可见光，经第二PD阵列300吸收产生光生载流子，最后，经过PCB板上的模数转换、放大电路处理后成像，利用穿透物体的X射线能谱中高能和低能部分的相对差异，提供材料识别的依据。

需要说明的是，本发明中，所述第二柔性PD阵列300及所述第一柔性PD阵列100基于同一柔性基底101制备，也就是说，二者属于一体结构，在所述柔性基底101上，按照实际需求制备第一柔性PD单元102(如第一柔性PD阵列100包括64个第一柔性PD单元102)以及第二柔性PD单元(图中未示出，可参考第一柔性PD单元的设置，如第二柔性PD阵列包括64个第二柔性PD单元)，由于所述柔性基底101为柔性基底，可以弯曲，因此，可以通过弯曲(如弯折180°)所述柔性基底的方式，将所述第一柔性PD单元与所述第二柔性PD单元沿射线入射方向对应设置，这里的“对应设置”包括：第一柔性PD单元与第二柔性PD单元的排布完全相同，各个PD单元一一对应设置，从而使得所述第二柔性PD阵列300与所述第一柔性PD阵列100一一对应，使得低能探测结构11与高能探测结构12一一对应设置，从而实现了高、低能探测结构的精准对位。

另外，在本示例中，所述第一柔性PD阵列100可以是线阵列，可以是面阵列，即所述第一柔性PD单元102在所述柔性基底101上可以呈线性排布，可以呈面阵列排布；同理，所述第二柔性PD阵列300及所述第二柔性PD单元可进行相同设置。当然，各所述第一柔性PD单元之间具有间距，且相邻单元之间的间距尽量小，以提高探测精度。

作为示例，所述柔性基底101包括透明且可弯曲的薄膜基底，所述薄膜基底选自于PI(Polyimide，聚酰亚胺)基底、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)基底及玻璃基底中的至少一者。

具体的，本示例中，设置所述柔性基底101为透明基底，当然，也可以是非透明基底，只要可以实现探测功能即可，其中，透明且可弯曲的薄膜基底可以为上述任意一种基底构成，当然也可以是两种及两种以上的叠层结构，当然，其构成材料还可以是本领域普通技术人员所熟知的任意材料，并不以此为限。

作为示例，所述第一柔性PD单元102与所述第二柔性PD单元具有相同的结构，均包括依次设置于所述柔性基底101表面的透明的下电极102c、中间活性层102b以及透明的上电极102a。

作为示例，所述下电极102c包括透明ITO薄膜电极；所述上电极102a包括透明ITO薄膜电极；所述中间活性层102b包括无机材料活性层及有机材料活性层中的至少一种。

具体的，本示例提供一种所述第一柔性PD单元102及所述第二柔性PD单元的结构，如图2所示，其中，二者的结构可以相同也可以不同，优选地，所述第一柔性PD单元及所述第二柔性PD单元具有相同的结构，其中，所述上电极102a及所述下电极102c可以是透明材料，也可以是非透明材料，当所述上电极及所述下电极均选择透明材料时，可以选择透明ITO(氧化铟锡)，也可以是其他透明电极材料，在此并不具体限制。另外，所述中间活性层101的材料可以是掺杂的无机材料(比如Si、a-Si)或有机材料(比如P₃HT，3-己基噻吩的聚合物以及PCBM，富勒烯衍生物二者的混合物)，但并不以此为限。

需要说明的是，本示例中选择透明的柔性基底材料以及透明的电极材料，因而，使得第一闪烁体层200及第二闪烁体层400发出的光，均可以分别被第一柔性PD阵列100及第二柔性PD阵列300所吸收，因此，第一闪烁体层便可根据需要方便地置于第一柔性PD阵列上面或下面，第二闪烁体层便可根据需要方便地置于第二柔性PD阵列上面或下面，闪烁体吸收的X射线产生的可见光都能被PD阵列吸收，使得双能X射线阵列探测器系统设计更加灵活，其各种设置的实施方式如图1及图3～5所示，即；

作为示例，所述第一柔性PD阵列100设置于所述第一闪烁体层200的下表面，所述第二柔性PD阵列300设置于所述第二闪烁体层400的下表面，如图3所示；

作为示例，所述第一柔性PD阵列100设置于所述第一闪烁体层200的下表面，所述第二柔性PD阵列300设置于所述第二闪烁体层400的上表面，如图1所示；

作为示例，所述第一柔性PD阵列100设置于所述第一闪烁体层400的上表面，所述第二柔性PD阵列300设置于所述第二闪烁体层400的下表面，如图4所示；

作为示例，所述第一柔性PD阵列100设置于所述第一闪烁体层400的上表面，所述第二柔性PD阵列300设置于所述第二闪烁体层400的上表面，如图5所示。

作为示例，所述第一闪烁体层200的材料选自于Tl掺杂的CsI、CdWO₄、GOS及ZnSe构成的群组中的至少一种；所述第二闪烁体层400的材料选自于Tl掺杂的CsI、CdWO₄、GOS及ZnSe构成的群组中的至少一种。

作为示例，所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层的材料及厚度中至少一者不同。

具体的，本示例提供了一种双能射线探测模块的闪烁体层的构成，其中，可以设置第一闪烁体层200与第二闪烁体层400的材料相同而厚度不同，当然，也可以是二者的厚度相同但材料不同，也可以是二者均不相同，以获得高能探测结构与低能探测结构的不同的吸收，如在本示例中，选择二者具有相同的厚度，但材料不同，GOS(Gd₂O₂S:Tb)作为第一闪烁体层，进行低能吸收；CsI晶体作为第二闪烁体层，进行高能吸收。

作为示例，所述低能探测结构11与所述高能探测结构12之间还设置有一低能射线滤波片500。

作为示例，所述低能探测结构11、所述低能射线滤波片500及所述高能探测结构12依次贴置设置。

具体的，所述低能探测结构11与所述高能探测结构12之间还设置有一低能射线滤波片500，所述低能滤波片500可为Cu、Ag、Au或者他们的合金材料，所述低能射线滤波片500用来进一步吸收经过低能探测器后的低能X射线，以防止低能X射线对高能X射线收集的图像质量造成影响。

另外，所述低能探测结构11、所述低能射线滤波片500及所述高能探测结构12三者中的相邻两者之间可以具有间距，也可以相互贴置，依据实际情况设定，贴置设置的方式如图5所示，具有间距的设置方式如图1、3、4所示，本示例中选择为贴置设置，从而可以进一步保证高低能探测结构对位的精确性，提高探测器精度。

作为示例，所述柔性双能探测器模块还包括一PCB板600，且所述PCB板600上设置有一连接结构601，所述第一柔性PD阵列100及所述第二柔性PD阵列300与所述连接结构601电连接，以将所述第一柔性PD阵列100及所述第二PD柔性阵列300转换的电信号引出。

作为示例，所述柔性双能探测器模块还包括一柔性电路板700，所述PCB板600上设置有数据读出电路及所述处理电路，其中，所述第一柔性PD阵列100及所述第二柔性PD阵列300之间通过线路相连接，并通过所述柔性电路板700与所述连接结构601相连接，以实现与所述读出电路及所述处理电路的电连接。

需要说明的是，本示例中，所述第一柔性PD阵列100及所述第二柔性PD阵列300基于同一所述柔性基底制备，并且，二者之间可以通过线路相连接，相当于将传统双能射线探测器的高能探测结构和低能探测结构合二为一，这样，无需像现有技术中那样，将高能探测结构和低能探测结构分别引出至各自的PCB板上，再引出至主PCB板上，采用本发明的设计，可以将合二为一的高、低能探测结构引出至一个PCB板上即可，从而简化了读出电路的设计以及读出接口的设计。优选地，通过连接结构601引出至PCB板上，连接结构可以是任意的连接焊垫或者插接件等，可以电连接引出即可，从而，经PD吸收产生光生载流子，经过所述PCB板上的读出电路及处理电路，进行模数转换、放大电路处理后成像。另外，可以通过柔性电路板(FPC)700将所述第一柔性PD阵列100及所述第二柔性PD阵列300与所述连接结构601电连接，当然，也可以是通过其他电连接方式实现电性连接，如通过金属线连接，在此并不做具体限制。

需要说明的是，上述各示例中，高能射线(高能探测结构所吸收的射线)与低能射线(低能探测结构所吸收的射线)是指相对而言的概念，而并非将射线的能量局限于具体值，譬如，在一些小型设备中，所谓“高能射线”是指能量不低于160keV的射线，所谓“低能射线”是指能量低于40keV的射线，而在一些大型设备中，所谓“高能射线”是指能量不低于6MeV的射线，所谓“低能射线”是指能量低于3MeV的射线；所谓“高能探测结构”可以捕获高能射线，所谓“低能探测结构”是指可以捕获低能射线。

实施例二：

如图6所示，本发明还提供一种柔性双能探测器20，所述柔性双能探测器包括一个如实施例一中任意一项方案所述的柔性双能探测器模块10。

具体的，本示例如图6所示，提供一种基于实施例一所述的柔性双能探测器模块10，本示例仅包括一个所述柔性双能探测器模块10，所述柔性双能探测器模块10的结构参照实施例一，其中，所述第一柔性PD阵列、所述第一闪烁体层、所述第二柔性PD阵列以及所述第二闪烁体层的长度以及弧度等均可依据柔性双能探测器本身的需求而设定，将所有的PD单元(第一柔性PD单元、第二柔性PD单元)设计在同一所述柔性基底上，由于弯曲性能良好，无需分成多个PD模块，无需拼接，每个PD单元接受到大致相同的X射线照射，便可获得均匀高质量的图像，大大简化了探测器系统设计和图像后期处理。

如图7所示，本发明还提供另外一种柔性双能探测器20，所述柔性双能探测器包括至少两个如实施例一中任意一项方案所述的柔性双能探测器模块10，各所述柔性双能线阵探测模块10(图7中的虚线框所示)无缝拼接在一起。

具体的，本示例如图7所示，提供一种基于实施例一所述的柔性双能探测器模块10，本示例仅包括至少两个所述柔性双能探测器模块10，所述柔性双能探测器模块10的结构参照

实施例一，本示例中，若干个所述探测器模块20无缝拼接在一起，若干个所述探测器模块20拼接后的所述探测器30的形状呈弧形，另外，所述探测器模块20的数量依据柔性双能探测器本身的需求而设定，本示例的柔性基底弯曲使得所述探测器可以得到精确的对位，可获得均匀高质量的图像，大大简化了探测器系统设计和图像后期处理。

实施例三：

如图8所示，本发明提供一种柔性双能探测设备30，所述柔性双能探测设备包括如实施例二中任意一项方案所述的柔性双能探测器20，所述柔性双能探测器20的具体结构具体请参阅实施例二，此处不再累述。

作为示例，所述柔性双能探测设备还包括支撑臂架31、传送装置32及射线源33，用于作为辐射成像检测，其中，所述柔性双能探测器20设置于所述支撑臂架31上，待测物34置于所述传送装置32上并随所述传送装置32移动，所述射线源33发射的射线经由所述待测物34并自所述低能探测结构11射向所述高能探测结构12，以对所述待测物进行检测。

具体的，该示例提供的探测设备可以是辐射成像检测设备，所述辐射成像检测设备可以包括小型物品检测设备、大型集装箱检测设备、工业无损检测设备等等，如图8所示，示例一种安检设备，待测物34经传送装置(如传送带)32传送，以被检测，接收X射线扫描成像，其中，所述柔性双能探测器20设置于所述支撑臂架31(如安检机)上，另外，与探测器20相连接的还有数据采集35及显示模块36，最终得到待测物34的信息，另外，所述支撑臂架32可以为其他形状的支撑架，以实际设备设定，所述辐射成像检测设备具有的探测信号的能力大幅提升，得到的图像的质量更高的优点。

然而，在其他示例中，所述探测设备30还可以为任意一种需要探测器模块沿弧形排列的探测设备，譬如红外探测设备、可见光探测设备、激光测试设备等等，当然，本发明的探测设备还可以实现电子计算机断层扫描的功能，使得得到的图像的分辨率有大幅的提升。

总之，本发明了一种柔性PD线阵探测器，将高、低双能探测器合二为一，简化了读出电路的设计和读出接口设计；柔性PD线阵列可弯曲的特性，使得高、低能PD单元对位更容易，简化了各PD模块之间的衔接和调节；进一步地，采用整块的PD线阵探测器成弧形分布，无需分割成小的PD模块，即可实现每个PD单元接受到大致相同的X射线照射，获得均匀高质的图像，大大简化了探测器系统设计和图像后期处理；更优的，选择透明电极材料制作柔性PD阵列，闪烁体层可根据需要位于PD阵列之上或之下，使双能探测器系统设计更灵活。

综上所述，本发明提供一种柔性双能探测器模块及基于其的探测器、探测设备，所述柔性双能探测器模块包括：第一闪烁体层，用于将低能射线转换成可见光；第一柔性PD阵列，贴置于所述第一闪烁体层一表面，用于吸收所述第一闪烁体层转换的可见光并将其转换成电信号，所述第一柔性PD阵列包括若干个呈阵列排布的第一柔性PD单元，且所述第一柔性PD阵列与所述第一闪烁体层构成低能探测结构；第二闪烁体层，位于所述低能探测结构远离射线源的一侧，所述第二闪烁体层用于将高能射线转换成可见光；第二柔性PD阵列，贴置于所述第二闪烁体层一表面，用于吸收所述第二闪烁体层转换的可见光并将其转换成电信号，所述第二柔性PD阵列包括若干个呈阵列排布的第二柔性PD单元，且所述第二柔性PD阵列与所述第二闪烁体层构成高能探测结构；其中，所述第二柔性PD阵列及所述第一柔性PD阵列基于同一柔性基底制备，所述第一柔性PD单元及所述第二柔性PD单元均设置于所述柔性基底上，且所述低能探测结构及所述高能探测结构沿所述射线源的射线发射方向依次排布且对应设置，通过上述技术方案，本发明提供一种柔性双能探测器模块以及基于该模块的探测器和探测设备，本发明将传统的高能探测结构和低能探测结构合二为一，简化了读出电路的设计和连接，并基于柔性PD阵列的设计，利用柔性探测器轻薄、可弯曲的特性，使得各PD模块对位和调节变得简单，另外，将柔性探测器模块固定在与X射线源等距离的弧线上，无需将线阵探测器模块化即可让每个PD单元吸收几乎等量的X射线，获得均匀而高质量的图像，简化后期处理，显著提高双能X射线探测器的材料识别能力，进一步，选择透明电极材料制作柔性PD阵列，闪烁体层可根据需要位于PD阵列之上或之下，使双能探测器系统设计更灵活。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

1.一种柔性双能探测器模块，其特征在于，所述柔性双能探测器模块包括：

第一闪烁体层，用于将低能射线转换成可见光；

其中，所述第二柔性PD阵列及所述第一柔性PD阵列基于同一柔性基底制备，所述第一柔性PD单元及所述第二柔性PD单元均设置于所述柔性基底上，所述低能探测结构及所述高能探测结构沿所述射线源的射线发射方向依次排布且对应设置，且所述柔性基底弯曲设置。

2.根据权利要求1所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述柔性基底包括透明且可弯曲的薄膜基底，所述薄膜基底选自于PI基底、PET基底及玻璃基底中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述第一柔性PD单元与所述第二柔性PD单元具有相同的结构，均包括依次设置于所述柔性基底表面的透明的下电极、中间活性层以及透明的上电极。

4.根据权利要求3所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述下电极包括透明ITO薄膜电极；所述上电极包括透明ITO薄膜电极；所述中间活性层包括无机材料活性层及有机材料活性层中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的下表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的下表面；或者所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的下表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的上表面；或者所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的下表面；或者所述第一柔性PD阵列设置于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二柔性PD阵列设置于所述第二闪烁体层的上表面。

6.根据权利要求1所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述第一闪烁体层的材料选自于Tl掺杂的CsI、CdWO₄、GOS及ZnSe构成的群组中的至少一种；所述第二闪烁体层的材料选自于Tl掺杂的CsI、CdWO₄、GOS及ZnSe构成的群组中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层的材料及厚度中至少一者不同。

8.根据权利要求1所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述低能探测结构与所述高能探测结构之间还设置有一低能射线滤波片。

9.根据权利要求8所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述低能探测结构、所述低能射线滤波片及所述高能探测结构依次贴置设置。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述柔性双能探测器模块还包括一PCB板，且所述PCB板上设置有一连接结构，其中，所述第一柔性PD阵列及所述第二柔性PD阵列与所述连接结构电连接，以将所述第一柔性PD阵列及所述第二柔性PD阵列转换的电信号引出。

11.根据权利要求10所述的柔性双能探测器模块，其特征在于，所述柔性双能探测器模块还包括一柔性电路板，所述PCB板上设置有数据读出电路及处理电路，其中，所述第一柔性PD阵列及所述第二柔性PD阵列之间通过线路相连接，并通过所述柔性电路板与所述连接结构相连接，以实现与所述读出电路及所述处理电路的电连接。

12.一种柔性双能探测器，其特征在于，所述柔性双能探测器包括一个如权利要求1～10中任意一项所述的柔性双能探测器模块。

13.一种柔性双能探测器，其特征在于，所述柔性双能探测器包括至少两个如权利要求1～10中任一项所述的柔性双能探测器模块，且各所述柔性双能探测器模块无缝拼接在一起。

14.一种柔性双能探测设备，其特征在于，所述柔性双能探测设备包括如权利要求12或13所述的柔性双能探测器。

15.根据权利要求14所述的柔性双能探测设备，其特征在于，所述柔性双能探测设备还包括支撑臂架、传送装置及射线源，用于作为辐射成像检测，其中，所述柔性双能探测器设置于所述支撑臂架上，待测物置于所述传送装置上并随所述传送装置移动，所述射线源发射的射线经由所述待测物并自所述低能探测结构射向所述高能探测结构，以对所述待测物进行检测。