CN109713001B

CN109713001B - 一种x射线平板探测器及其制备方法

Info

Publication number: CN109713001B
Application number: CN201811454893.1A
Authority: CN
Inventors: 杨华
Original assignee: Shanghai Yirui Optoelectronics Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yirui Optoelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: CN109713001A

Abstract

本发明提供了一种X射线平板探测器及其制备方法。X射线平板探测器包括：基底，该基板包括非封装区域以及包围所述非封装区域的封装区域；反射层，涂覆于所述基板下表面；Frit封装层，形成于与基板的封装区域对应的所述反射层上；闪烁体层，形成于与基板非封装区域对应的所述反射层上；黏胶层，覆盖于所述可见光传感器表面；可见光传感器，位于所述Frit封装层上，与所述基板平行设置；其中，所述Frit封装层将所述闪烁体层封装在所述基板与所述可见光传感器组成的密闭腔体内。通过Frit封装闪烁体层，改善X射线平板探测器的封装密封性，提高在高温高湿环境条件下的可靠性和延长寿命。

Description

一种X射线平板探测器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种X射线探测器，尤其涉及一种采用Frit封装闪烁体的X射线平板探测器及其制备方法。

背景技术

平板探测器数字成像是20世纪90年代后期发展起来的新型射线无损检测技术。作为目前最先进的数字化成像技术，平板探测器有许多优点，例如无边缘几何畸变、存储方便可靠、动态范围及成像面积大、灵敏度和分辨率高、两字检测效率高、系统噪声小、应用灵活和实时成像等。它是目前唯一可以取代传统胶片照相的技术，近年来逐步在工业无损探伤领域中得到应用。

X射线平板探测器，通常包含可见光传感器及闪烁体层，其中闪烁体层是将X射线转换为可见光，从而被可见光传感器响应。闪烁体层通常采用的是掺铊碘化铯，然而碘化铯极易吸收空气中的水汽而潮解，碘化铯潮解后降低探测器的空间分辨率，造成图像模糊。因此，如何有效的封装碘化铯对于X射线平板探测器的图像至关重要。

本发明针对现有技术的不足，提出了一种采用Frit封装碘化铯闪烁体的X射线平板探测器及其制备方法。

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出了一种X射线探测器及其制备方法，通过Frit封装闪烁体能够改善X射线平板探测器的封装密封性，提高在高温高湿环境条件下的可靠性和延长寿命。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一X射线平板探测器，平板探测器包括：基板，该基板包括非封装区域以及包围所述非封装区域的封装区域；反射层，涂覆覆盖于所述基板下表面；Frit封装层，形成于与基板的封装区域对应的所述反射层上；闪烁体层，形成于与基板非封装区域对应的所述反射层上；黏胶层，覆盖于与基板非封装区域对应的所述可见光传感器表面；可见光传感器，位于所述Frit封装层上，与所述基板平行设置；其中，所述Frit封装层将所述闪烁体层封装在所述基板与所述可见光传感器组成的密闭腔体内。

可选地，所述Frit封装层的材料包括玻璃料及其相应溶剂，玻璃料包含但不限于氧化锆、氧化钛、三氧化钼、二氧化硅、氧化锌和氧化铝中的任意一种或多种，相应溶剂包含但不限于乙醇、异丙醇的一种或多种。

可选地，所述基板的材料包括但不限于玻璃，所述基板厚度大于等于0.3mm小于等于0.5mm。

可选地,所述反射层的可选材料包括但不限于铝、银，反射层的厚度大于等于100nm小于等于500nm。

可选地，所述闪烁体层的材料包括但不限于碘化铯CsI、碘化铯掺铊CsI(TI)、碘化铯掺钠CsI(Na)中的任意一种。

可选地，所述黏胶层的材料包括但不限于光学透明薄膜，厚度大于等于25μm小于等于50μm。

可选地，所述可见光传感器包括但不限于非晶硅传感器、CMOS传感器、CCD传感器中的任意一种。

本发明还提供了如上述任意一项所述的X射线探测器的制备方法，其制备方法至少包括如下步骤：

1)提供一设有非封装区域以及包围所述非封装区域的基板，在所述基板上镀反射膜，形成反射层；

2)在与基板的封装区域对应的所述反射层表面涂覆Frit胶，形成Frit封装层；

3)在与基板非封装区域对应的所述反射层表面制备闪烁体层；

4)提供一可见光传感器，在与基板非封装区域对应的所述可见光传感器的表面形成黏胶层；

5)将所述基板覆盖有所述闪烁体层的一面与所述可见光传感器覆盖有所述黏胶层的一面进行贴合；

6)通过激光烧结基板的封装区域，将所述镀有闪烁体的基板与表面覆盖有黏胶层的可见光传感器进行熔接密封，最终得到所述的X射线平板探测器。

可选地，该制备方法还包括对Firt封装层进行预烧结的步骤。

可选地，所述Frit封装层的制备方法包括但不限于丝网印刷法。

可选地，所述激光烧结的气氛包括但不限于氧气、氮气、大气或真空；其中，大气湿度小于等于10％。

如上所述，本发明用于解决现有闪烁体易潮解，从而造成图像模糊的问题，通过Frit封装闪烁体层改善X射线平板探测器的封装密封性，提高在高温高湿环境条件下的可靠性和延长寿命

附图说明

图1显示为现有技术的封装结构的剖面示意图。

图2显示为另一现有技术的封装结构的剖面示意图。

图3显示为本发明中基板及基板的封装区域与非封装区域的俯视示意图。

图4显示为本发明中形成于基板表面的反射层的剖面示意图。

图5显示为本发明中在与基板封装区域所对应的反射层上形成Frit封装层的剖面示意图。

图6显示为本发明中在与基板非封装区域所对应的反射层上形成闪烁体层的剖面示意图。

图7显示为本发明中可见光传感器以及形成于可见光传感器表面的黏胶层的剖面示意图。

图8显示为本发明中将基板覆盖有所述闪烁体层的一面与可见光传感器覆盖有所述黏胶层的一面进行贴合的剖面示意图。

图9显示为本发明中通过激光烧结基板封装区域，将镀有闪烁体层的基板与表面覆盖有黏胶层的可见光传感器进行熔接密封，最终得到X射线平板探测器的剖面示意图。

图10显示为本发明中激光扫描路径的示意图。

图11显示为本发明中Frit封装层预烧结的升温曲线的示意图。

图12显示为本发明中X射线平板探测器的工作原理示意图。

元件标号说明

1＇闪烁体

2＇聚对二甲苯层

3＇ SiO₂膜层

4＇聚对二甲苯层

5＇密封胶

6＇闪烁体

7＇防水薄膜

11 基板

12 反射层

13 Frit封装层

14 闪烁体层

15 黏胶层

16 可见光传感器

17 激光头

111 非封装区域

112 封装区域

h 闪烁体层厚度

具体实施方式

在现有技术中，如图1所示，闪烁体的封装方式一般通过CVD法在闪烁体1＇表面镀一层厚为10μm的聚对二甲苯层2＇，然后溅射一层200nm SiO₂膜层3＇，最后形成一层10μm的聚对二甲苯层4＇。在此技术中，至少需要三次镀膜来完成封装，存在流程复杂，生产成本高的问题。此外，如图2所示，现有技术中还有一种封装方式是在闪烁体6＇的四周边缘放置密封胶5＇，在闪烁体6＇上方覆盖防水薄膜7＇，密封胶的材料一般选用环氧树脂、丁基胶。此种技术的阻水、防水能力一般，强度较差。

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。

请参阅图1至图12。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。

实施例一

如图3～12所示，本实施例提供一种采用Frit封装闪烁体的X射线平板探测器及其制备方法。

如图9所示，本发明提供了一种X射线平板探测器。X射线平板探测器包括基板11、反射层12、Frit封装层13、闪烁体层14、黏胶层15、可见光传感器16。具体的，所述基板设有非封装区域111以及包围非封装区域的封装区域112，所述反射层12沉积在基板11上，所述Frit封装层13形成于与基板封装区域112对应的反射层12上；所述闪烁体层13形成于与基板非封装区域111对应的反射层12上；所述黏胶层15覆盖于与所述基板非封装区域对应的可见光传感器16表面；所述可见光传感器16，位于所述Frit封装层上，与所述基板11平行设置。其中，Frit封装层将闪烁体层封装在基板与所述可见光传感器组成的密闭腔体内。

下面通过X射线平板探测器的制备过程进一步说明本实施例的技术方案。

如图3所示，进行步骤1)提供一基板11，基板11设有非封装区域111以及包围非封装区域的封装区域112。

具体的，步骤1)中，所述基板11为玻璃基板，作为闪烁体蒸镀的载体。

如图4所示，进行步骤2)，在基板11上形成反射层12。

具体的，步骤2)中，反射层12的材料包括但不限于铝、银，反射层12的厚度大于等于100nm小于等于500nm。反射层用于反射闪烁体产生的可见光，使可见光传入到可见光传感器。

如图5所示，进行步骤3)，在基板的封装区域112涂覆Frit胶，形成Frit封装层13。

可选地，Frit封装层的材料包括玻璃料及其相应溶剂，玻璃料包含但不限于氧化锆、氧化钛、三氧化钼、二氧化硅、氧化锌和氧化铝中的任意一种或多种，相应溶剂包含但不限于乙醇、异丙醇的一种或多种。

具体的，步骤3)中，采用丝网印刷法将Frit胶涂覆在基板的封装区域112上，形成Frit封装层13。

如图6所示，进行步骤4)，在与基板非封装区域111对应的反射层上形成闪烁体层14。

可选地，所述闪烁体层14的材料包括但不限于碘化铯CsI、碘化铯掺铊CsI(TI)或碘化铯掺钠CsI(Na)中的任意一种。

具体的，步骤4)中，选用碘化铯掺铊CsI(TI)作为闪烁体层14,闪烁体层14的厚度h大于等于100μm小于等于800μm。闪烁体将X射线转换为可见光。

可选地，闪烁体层14的制备方法包括但不限于热蒸镀法。

具体的，步骤4)中，采用热蒸镀法制备闪烁体层14。

如图7所示，进行步骤5)，提供一可见光传感器16，在与基板非封装区域所对应的可见光传感器16表面制备黏胶层15。

可选地，可见光传感器16包括但不限于非晶硅传感器、CMOS传感器、CCD传感器中的任意一种。

可选地，黏胶层15的材料包括但不限于光学透明薄膜。

具体的，步骤5)中，黏胶层15选用光学透明薄膜，厚度大于等于25μm小于等于50μm。黏胶层对闪烁体层起到缓冲和光传导的作用。

如图8所示，进行步骤6)，将基板11覆盖有闪烁体层14的一面与可见光传感器16覆盖有黏胶层15的一面进行贴合。

如图9所示，进行步骤7)，通过激光器17扫描基板的封装区域112，将镀有闪烁体的基板11与表面覆盖有黏胶层的可见光传感器16进行熔接密封，最终得到所述的X射线平板探测器。

具体的，激光扫描的路径如图10所示，根据实际情况，激光沿着扫描路径扫描一圈或多圈。在本实施例中，激光沿着扫描路径扫描两圈，使Frit封装层熔化更彻底，更有利于Frit封装层与基板和可见光传感器的粘结。

可选地，激光烧结的氛围包括但不限于氧气、氮气、大气或真空；其中，大气湿度≤10％。

具体的，步骤7)中，在氧气氛围下进行激光烧结。

此外，步骤3)中，还包括对Frit封装层13进行预烧结的步骤。

具体的，步骤3)中，形成Frit封装层13后，对Frit封装层进行预烧结。预烧结的升温曲线如图11所示。以每分钟5～8℃的速度升温至150～250℃并保温30分钟，用于Frit封装层中有机物脱碳处理，再以每分钟5～8℃的升温速度至400～500℃保温30分钟，用于Frit封装层13的致密化。随后自然冷却至室温。采用阶梯式烧结方式，使Frit封装层中的有机材料充分挥发，并使Frit封装层13与基板11相粘结，以便进行后续的贴合、激光烧结工艺。

该X射线平板探测器的工作原理如图12所示。X射线穿过基板和反射层进入到闪烁体层中，闪烁体层将X射线转换为可见光束，产生的可见光束以及被反射层反射的可见光束，经黏胶层进入所述可见光传感器，从而产生相应的电荷信号而被读出。

通过本实施例能够改善X射线平板探测器的封装密封性，提高在高温高湿环境条件下的可靠性并延长寿命。

实施例二

本实施例与实施例一技术方案基本相同，不同之处在于本实施例中还包括多次涂覆Frit封装层—预烧结的步骤。

具体的，涂覆Frit封装层后，进行预烧结，待到冷却至室温后，再涂覆Frit封装层，再预烧结。如上，重复一次或多次涂覆Frit封装层—预烧结的步骤，能够得到不同厚度的Frit封装层。采用这种方法，也有利于Frit封装层中有机物分解产生的气体顺利排出。

通过本实施例能够改善X射线平板探测器的封装密封性，提高在高温高湿环境下的可靠性并延长寿命。

综上，本发明的X射线平板探测器及其制备方法，通过改善X射线平板探测器的封装密封性，解决闪烁体易潮解影响图像质量的问题，提高X射线平板探测器的可靠性和延长X射线平板探测器寿命。

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X射线平板探测器的制备方法，其特征在于，该制备方法至少包括如下步骤：

1）提供一设有非封装区域以及包围所述非封装区域的封装区域的基板，在所述基板上镀反射膜，形成反射层；

2）在与基板的封装区域对应的所述反射层表面涂覆Frit胶，形成Frit封装层；

对所述Frit封装层进行预烧结，使所述Frit封装层与所述基板相粘结；

所述预烧结的升温曲线包括：升温至150～250℃并保温，用于Frit封装层中有机物脱碳处理；再升温至400～500℃保温，用于Frit封装层的致密化；随后自然冷却至室温；

3）在与基板非封装区域对应的所述反射层表面制备闪烁体层；

4）提供一可见光传感器，在与基板非封装区域对应的所述可见光传感器的表面形成黏胶层；

5）将所述基板覆盖有所述闪烁体层的一面与所述可见光传感器覆盖有所述黏胶层的一面进行贴合；

6）通过激光烧结基板的封装区域，将形成有所述闪烁体层的所述基板与表面覆盖有黏胶层的可见光传感器进行熔接密封，最终得到所述的X射线平板探测器。

2.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于，所述Frit封装层的制备方法包括但不限于丝网印刷法。

3.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于，所述激光烧结的气氛包括但不限于氧气、氮气、大气或真空；其中，大气的湿度小于等于10%。

4.一种采用如权利要求1-3中任一项所述的X射线平板探测器的制备方法制备得到的一种X射线平板探测器，所述X射线平板探测器包括：

基板，该基板包括非封装区域以及包围所述非封装区域的封装区域；

反射层，涂覆于所述基板下表面；

Frit封装层，形成于与基板的封装区域对应的所述反射层上；

闪烁体层，形成于与基板非封装区域对应的所述反射层上；

黏胶层，覆盖于与基板非封装区域对应的可见光传感器表面；

可见光传感器，位于所述Frit封装层上，与所述基板平行设置；

其中，所述Frit封装层将所述闪烁体层封装在所述基板与所述可见光传感器组成的密闭腔体内。

5.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述Frit封装层的材料包括玻璃料及其相应溶剂，玻璃料包含但不限于氧化锆、氧化钛、三氧化钼、二氧化硅、氧化锌和氧化铝中的任意一种或多种，相应溶剂包含但不限于乙醇、异丙醇的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述基板的材料包括但不限于玻璃，所述基板的厚度大于等于0.3mm小于等于0.5mm。

7.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于, 所述反射层的材料包括铝及银中的任意一种，所述反射层的厚度大于等于100nm小于等于500nm。

8.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述闪烁体层的材料包括但不限于碘化铯CsI、碘化铯掺铊CsI(TI)、碘化铯掺钠CsI(Na)中的任意一种。

9.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述闪烁体层的厚度大于等于100μm小于等于800μm。

10.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述黏胶层的材料包括但不限于光学透明薄膜，厚度大于等于25μm小于等于50μm。

11.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述可见光传感器包括但不限于非晶硅传感器、CMOS传感器、CCD传感器中的任意一种。