CN109581466A - 一种线阵探测器探测模组 - Google Patents

一种线阵探测器探测模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种线阵探测器探测模组，包括第一闪烁体层；第一非晶硅光电二极管阵列，贴置于第一闪烁体层一表面，包括第一玻璃基底和第一非晶硅光电二极管单元；第二闪烁体层；第二非晶硅光电二极管阵列，贴置于第二闪烁体层一表面，包括第二玻璃基底和第二非晶硅光电二极管单元；固定柱，穿过第一玻璃基底和第二玻璃基底，用于将低能探测器和高能探测器固定于探测主板上，第一、第二非晶硅光电二极管单元分别通过柔性电路板电连至探测主板。本发明是基于非晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组，光电二极管可集成于一块玻璃基底上，避免拼接连接处产生坏点影响图像质量的问题，另外，通过固定柱将双能探测器固定在探测主板上，提高了结构的稳定性。

Description

一种线阵探测器探测模组
技术领域
本发明属于数字化电子技术领域，涉及一种线阵探测器探测模组，特别是涉及一种基于非晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组。
背景技术
在目前的安检机、线阵探测器领域，市面上所采用的解决方案基本上都是基于单晶硅光电二极管的探测器探测模组，探测模组由高能探测器和低能探测器两组组成，低能探测器在前高能探测器在后，低能探测器布置在靠近被检测物体的一侧，衰减后的X射线首先被低能探测器探测到，随后经过一过滤片过滤，进一步吸收X射线能谱中的低能部分，剩下的高能信号在高能探测器上响应。
如图1和图2所示为现有常规的线阵探测器探测模组的结构示意图。X射线首先进入低能闪烁体阵列11A并在其中沉积能量释放出可见光，低能单晶硅光电二极管阵列12A将可见光信号转换成电信号。没有和低能闪烁体阵列11A作用的X射线穿过过滤片13A进一步减少X射线能谱中的低能部分，之后X射线在高能闪烁体阵列14A内部被全吸收，所释放出的可见光在高能单晶硅光电二极管阵列15A中被转换成电信号。这里低能闪烁体阵列11A和低能单晶硅光电二极管阵列12A组成低能探测器，高能闪烁体阵列14A和高能单晶硅光电二极管阵列15A组成高能探测器。
现有的线阵探测器探测模组中，受限于单晶硅二极管的生产工艺，多个光电二极管无法集成在一块大尺寸的玻璃上，因此，一个探测模组的64个通道光电二极管(PD)需要由4个16通道的光电二极管拼接而成，连接处易产生坏点影响图像质量，且过滤片之间易产生间隙影响过滤效果。
另外，单晶硅光电二极管阵列12A、15A与探测主板17A之间采用排针16A实现电性连接和支撑作用，但是，这种结构的可靠性和稳定性较低。而且，一旦在使用过程中单晶硅光电二极管阵列出现故障需要更换的话，会比较麻烦。
因此，提供一种新型的线阵探测器探测模组是本领域技术人员需要解决的课题。
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线阵探测器探测模组，用于解决现有技术中基于单晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组的结构稳定性较差、过滤效果和图像质量差等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线阵探测器探测模组，所述线阵探测器探测模组至少包括：
第一闪烁体层，用于将低能射线转换成可见光；
第一非晶硅光电二极管阵列，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，所述第一非晶硅光电二极管阵列包括第一玻璃基底和制备于所述第一玻璃基底表面的若干个呈阵列排布的第一非晶硅光电二极管单元，所述第一闪烁体层和所述第一非晶硅光电二极管阵列构成低能探测器；
第二闪烁体层，位于所述低能探测器远离射线源的一侧，所述第二闪烁体层用于将高能射线转换成可见光；
第二非晶硅光电二极管阵列，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，所述第二非晶硅光电二极管阵列包括第二玻璃基底和制备于所述第二玻璃基底表面的若干个呈阵列排布的第二非晶硅光电二极管单元，所述第二闪烁体层和所述第二非晶硅光电二极管阵列构成高能探测器；
固定柱，穿过所述第一玻璃基底和所述第二玻璃基底，用于将所述低能探测器和所述高能探测器固定于探测主板上。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述固定柱包括六角铜柱。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述线阵探测器探测模组还包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，所述第一柔性电路板电性连接于所述第一非晶硅光电二极管单元和所述探测主板之间；所述第二柔性电路板电性连接于所述第二非晶硅光电二极管单元和所述探测主板之间。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述探测主板为PCB板，所述探测主板上还设置有数据读出电路和处理电路，所述第一非晶硅光电二极管单元和所述第二非晶硅光电二极管单元分别通过所述第一柔性电路板和所述第二柔性电路板与所述读出电路和处理电路电连接。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述低能探测器和所述高能探测器之间设置有一低能射线滤波片。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述低能射线滤波片贴置于所述第一非晶硅光电二极管阵列和所述第二闪烁体层之间。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述低能射线滤波片的材料包括铜、银及铜银合金中的一种。
作为本发明线阵探测器探测模组的一种优化的方案，所述第一闪烁体层及所述第二闪烁体层包括GOS陶瓷闪烁体层、NaI闪烁体层、CsI闪烁体层、LaBr3闪烁体层及CdWO4闪烁体层中的一种。
如上所述，本发明的线阵探测器探测模组，具有以下有益效果：
1、本发明是基于非晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组，其中，高、低能探测器中的非晶硅光电二极管可以分别集成于一整块成本较低的玻璃基底上，避免现有技术中单晶硅二极管模块需要拼接而造成的接处易产生坏点，影响图像质量的问题。
2、本发明通过固定柱将高、低能探测器固定在探测主板上，相比现有技术中依靠排针固定的方式，本发明所采用的固定结构的稳定性和可靠性更高。
3、本发明采用柔性电路板分别将高、低能探测器的非晶硅光电二极管电连至探测主板，相比现有技术中依靠排针的电连方式，本发明所采用的连接结构的灵活性更高。
4、本发明采用非拼接的整块过滤片来过滤低能射线，其过滤效果更好。
附图说明
图1为现有技术的基于单晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组的立体示意图。
图2为现有技术的基于单晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组的侧视图。
图3为本发明基于非晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组的立体示意图。
图4为本发明基于非晶硅光电二极管的线阵探测器探测模组的侧视图。
图5为本发明第一非晶硅光电二极管阵列的结构示意图。
图6为本发明第二非晶硅光电二极管阵列的结构示意图。
元件标号说明
11A 低能闪烁体阵列
12A 低能单晶硅光电二极管阵列
13A 过滤片
14A 高能闪烁体阵列
15A 高能单晶硅光电二极管阵列
16A 排针
17A 探测主板
1 低能探测器
11 第一闪烁体层
12 第一非晶硅光电二极管阵列
121 第一玻璃基底
122 第一非晶硅光电二极管单元
2 高能探测器
21 第二闪烁体层
22 第二非晶硅光电二极管阵列
221 第二玻璃基底
222 第二非晶硅光电二极管单元
3 固定柱
4 第一柔性电路板
5 第二柔性电路板
6 探测主板
7 低能射线滤波片
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。
如图3～图6所示，本发明提供一种线阵探测器探测模组，所述线阵探测器探测模组至少包括：
第一闪烁体层11，用于将低能射线转换成可见光；
第一非晶硅光电二极管阵列12，贴置于所述第一闪烁体层11一表面，用于吸收所述第一闪烁体层11转换的可见光并将其转换成电信号，所述第一非晶硅光电二极管阵列12包括第一玻璃基底121和制备于所述第一玻璃基底121表面的若干个呈阵列排布的第一非晶硅光电二极管单元122，所述第一闪烁体层11和所述第一非晶硅光电二极管阵列12构成低能探测器1；
第二闪烁体层21，位于所述低能探测器1远离射线源(未予以图示)的一侧，所述第二闪烁体层21用于将高能射线转换成可见光；
第二非晶硅光电二极管阵列22，贴置于所述第二闪烁体层21一表面，用于吸收所述第二闪烁体层21转换的可见光并将其转换成电信号，所述第二非晶硅光电二极管阵列22包括第二玻璃基底221和制备于所述第二玻璃基底221表面的若干个呈阵列排布的第二非晶硅光电二极管单元222，所述第二闪烁体层21和所述第二非晶硅光电二极管阵列22构成高能探测器2；
固定柱3，穿过所述第一玻璃基底121和所述第二玻璃基底221，用于将所述低能探测器1和所述高能探测器2固定于探测主板6上。
具体的，本发明提供一种线阵探测器探测模块，特别是一种基于非晶硅光电二极管的线阵探测器探测模块，沿射线(如X射线)的入射方向，依次是低能探测器1、高能探测器2，其中，靠近X射线源的低能探测器1主要吸收低能X射线，第一闪烁体层11将低能X射线转换成可见光，经第一非晶硅光电二极管阵列12吸收产生光生载流子，远离X射线源的高能探测器2主要吸收高能X射线，第二闪烁体层21将高能X射线转换成可见光，经第二非晶硅光电二极管阵列22吸收产生光生载流子，最后，经过探测主板6上的相关电路及插接件等进行数据采集、转换和传输。
作为示例，所述固定柱3包括六角铜柱，当然，还可以是其他适合的固定结构，只要能将所述第一玻璃基底121和第二玻璃基底221稳固地固定于探测主板6上即可。本实施例中，在所述第一玻璃基底121和第二玻璃基底221的四个角上分别设置固定孔，并且所述第一玻璃基底121和第二玻璃基底221上的固定孔一一对应，之后，每一对相对应的固定孔用一个六角铜柱连接，并在两端采用螺母拧紧。通过六角铜柱来固定所述第一玻璃基底121和第二玻璃基底221，安装方便且结构稳固。
作为示例，所述线阵探测器探测模组还包括第一柔性电路板4和第二柔性电路板5，所述第一柔性电路板4电性连接于所述第一非晶硅光电二极管单元122和所述探测主板6之间；所述第二柔性电路板5电性连接于所述第二非晶硅光电二极管单元222和所述探测主板6之间。
进一步地，所述探测主板6为PCB板，所述探测主板6上还设置有数据读出电路和处理电路(未予以图示)，所述第一非晶硅光电二极管单元122和所述第二非晶硅光电二极管单元222分别通过所述第一柔性电路板4和所述第二柔性电路板5与所述读出电路和处理电路电连接。更进一步地，所述第一柔性电路板4和所述第二柔性电路板5可以通过连接焊垫或者插接件等电连接引出至所述探测主板6上的所述读出电路和处理电路。相比现有技术中依靠排针的电连方式，本发明所采用的电连接结构的灵活性更高。
作为示例，所述低能探测器1与所述高能探测器2之间还设置有一低能射线滤波片7。作为示例，所述低能探测器1、所述低能射线滤波片7及所述高能探测器2依次贴置设置。作为优选的方案，所述低能射线滤波片7贴置于所述第一非晶硅光电二极管阵列12和所述第二闪烁体层21之间。
作为示例，所述低能射线滤波片7可为铜、银或者铜银合金材料。本实施例中，所述低能射线滤波片7优选为铜片。所述低能射线滤波片7用来进一步吸收经过低能探测器1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。
本发明中，由于非晶硅光电二极管阵列可以制作在一整块玻璃上，因此，低能射线滤波片也可以制作成一整块无间隙的结构，这样对低能射线的过滤效果更好。
作为示例，所述第一闪烁体层11及所述第二闪烁体层21包括GOS陶瓷闪烁体层、NaI闪烁体层、CsI闪烁体层、LaBr3闪烁体层及CdWO4闪烁体层中的一种。
需要说明的是，上述各示例中，高能射线(高能探测器所吸收的射线)与低能射线(低能探测器所吸收的射线)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“高能探测器”可以捕获高能射线，所谓“低能探测器”是指可以捕获低能射线。
总之，本发明中作为载体的光电二极管模块采用的是非晶硅玻璃，非晶硅光电二极管的生产工艺成熟，可将64通道的光电二极管集成在一整块玻璃上，光电二极管模块通过柔性电路板(FPC)与探测主板相连，四角上用六角铜柱固定，结构稳定性加强，可靠性高。
综上所述，本发明提供一种线阵探测器探测模组，包括第一闪烁体层；第一非晶硅光电二极管阵列，贴置于第一闪烁体层一表面，包括第一玻璃基底和第一非晶硅光电二极管单元；第二闪烁体层；第二非晶硅光电二极管阵列，贴置于第二闪烁体层一表面，包括第二玻璃基底和第二非晶硅光电二极管单元；固定柱，穿过第一玻璃基底和第二玻璃基底，用于将低能探测器和高能探测器固定于探测主板上，第一、第二非晶硅光电二极管单元分别通过柔性电路板电连至探测主板。本发明是基于非晶硅光电二极管的探测模组，光电二极管可以集成于一块玻璃基底上，避免了拼接连接处产生坏点影响图像质量的问题，另外，通过固定柱将双能探测器固定在探测主板上，提高了结构的稳定性。
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 (8)

1.一种线阵探测器探测模组，其特征在于，所述线阵探测器探测模组至少包括：
第一闪烁体层，用于将低能射线转换成可见光；
第一非晶硅光电二极管阵列，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，所述第一非晶硅光电二极管阵列包括第一玻璃基底和制备于所述第一玻璃基底表面的若干个呈阵列排布的第一非晶硅光电二极管单元，所述第一闪烁体层和所述第一非晶硅光电二极管阵列构成低能探测器；
第二闪烁体层，位于所述低能探测器远离射线源的一侧，所述第二闪烁体层用于将高能射线转换成可见光；
第二非晶硅光电二极管阵列，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，所述第二非晶硅光电二极管阵列包括第二玻璃基底和制备于所述第二玻璃基底表面的若干个呈阵列排布的第二非晶硅光电二极管单元，所述第二闪烁体层和所述第二非晶硅光电二极管阵列构成高能探测器；
固定柱，穿过所述第一玻璃基底和所述第二玻璃基底，用于将所述低能探测器和所述高能探测器固定于探测主板上。
2.根据权利要求1所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述固定柱包括六角铜柱。
3.根据权利要求1所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述线阵探测器探测模组还包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，所述第一柔性电路板电性连接于所述第一非晶硅光电二极管单元和所述探测主板之间；所述第二柔性电路板电性连接于所述第二非晶硅光电二极管单元和所述探测主板之间。
4.根据权利要求3所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述探测主板为PCB板，所述探测主板上还设置有数据读出电路和处理电路，所述第一非晶硅光电二极管单元和所述第二非晶硅光电二极管单元分别通过所述第一柔性电路板和所述第二柔性电路板与所述读出电路和处理电路电连接。
5.根据权利要求1所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述低能探测器和所述高能探测器之间设置有一低能射线滤波片。
6.根据权利要求5所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述低能射线滤波片贴置于所述第一非晶硅光电二极管阵列和所述第二闪烁体层之间。
7.根据权利要求5所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述低能射线滤波片的材料包括铜、银及铜银合金中的一种。
8.根据权利要求1所述的线阵探测器探测模组，其特征在于：所述第一闪烁体层及所述第二闪烁体层包括GOS陶瓷闪烁体层、NaI闪烁体层、CsI闪烁体层、LaBr3闪烁体层及CdWO4闪烁体层中的一种。
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