CN111081728A - X射线平板探测器及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种X射线平板探测器及制备方法，X射线平板探测器包括TFT基底、CsI:Tl闪烁体层以及光选择层，通过光选择层，使得CsI:Tl闪烁体层与光选择层的第一表面相接触，TFT基底与光选择层的第二表面相接触，从而通过光选择层对由CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小TFT基底的余辉，从而减小X射线平板探测器的余辉。

Description

X射线平板探测器及制备方法
技术领域
本发明属于平板探测器领域，涉及一种X射线平板探测器及制备方法。
背景技术
X射线的探测与成像使人类能够探知物体内部信息，X射线平板探测器概括地说是一种采用半导体技术将X射线能量转换为电信号，产生X射线图像的检测器。随着社会的发展和科学技术的进步，X射线平板探测器在医学影像领域、工业探伤领域都有着极其重要的地位。
闪烁体是一种能够将高能粒子(如质子、中子、电子等)或高能射线(如X射线、γ射线等)的能量转化为紫外或可见光的材料，在科学研究和日常生活中有着广泛应用。碘化铯(CsI)系列闪烁体，为无色透明的立方晶体，并且密度大、平均原子序数高，对X射线和γ射线均具有较高的探测效率，在与薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)匹配时，具有良好的转换效率。因此CsI系列闪烁体被广泛应用在间接型X射线平板探测器中，其中，掺铊(Tl)的CsI闪烁体，即铊激活碘化铯(CsI:Tl)，由于均匀性好、抗辐照、自身放射性本底小、余辉小、与TFT配合使用时，具有体积小，电压低及抗磁场干扰等优点，成为目前应用最广泛的X射线平板探测器的闪烁体材料。
然而，CsI:Tl闪烁体材料存在余辉现象，而TFT基底在受到CsI:Tl发出的荧光照射后，也存在余辉现象，二者的余辉相加，则成为X射线平板探测器的余辉，其中，余辉对X射线平板探测器的性能会产生负面影响，因此提供一种新型的X射线平板探测器及制备方法，以设法减小X射线平板探测器的余辉现象，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X射线平板探测器及制备方法，用于解决现有技术中X射线平板探测器的余辉的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线平板探测器，所述X射线平板探测器包括TFT基底、CsI:Tl闪烁体层，以及：
光选择层，所述光选择层包括第一表面及相对的第二表面，所述CsI:Tl闪烁体层与所述第一表面相接触，所述TFT基底与所述第二表面相接触；通过所述光选择层对由所述CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小所述TFT基底的余辉。
可选地，所述光选择层对所述荧光进行选择的方式包括吸收及反射中的一种或组合。
可选地，所述荧光包括蓝光、紫光及近紫外光中的一种或组合。
可选地，所述光选择层包括PVC膜、PET膜及PE膜中的一种或组合。
可选地，所述光选择层的厚度为微米量级，包括5μm～20μm。
可选地，所述X射线平板探测器还包括位于所述CsI:Tl闪烁体层上方的封装层，所述封装层包括铝膜。
可选地，所述TFT基底包括硅基TFT、玻璃基TFT及柔性基TFT中的一种。
本发明还提供一种X射线平板探测器的制备方法，包括以下步骤：
提供TFT基底；
形成光选择层，所述光选择层包括与所述TFT基底的上表面相接触的第二表面及与所述第二表面相对的第一表面；
形成CsI:Tl闪烁体层，所述CsI:Tl闪烁体层与所述第一表面相接触；通过所述光选择层对由所述CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小所述TFT基底的余辉。
可选地，制备所述光选择层的方法包括贴膜法、旋涂法及模塑法中的一种或组合。
可选地，所述光选择层对所述荧光进行选择的方式包括吸收及反射中的一种或组合。
可选地，所述荧光包括蓝光、紫光及近紫外光中的一种或组合。
可选地，所述光选择层包括PVC膜、PET膜及PE膜中的一种或组合。
如上所述，本发明的X射线平板探测器及制备方法，通过在TFT基底与CsI:Tl闪烁体层之间制备光选择层，使得CsI:Tl闪烁体层与光选择层的第一表面相接触，TFT基底与光选择层的第二表面相接触，从而通过光选择层对由CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小TFT基底的余辉，从而减小X射线平板探测器的余辉。
附图说明
图1显示为本发明中X射线平板探测器的制备工艺流程图。
图2显示为本发明中制备的X射线平板探测器的结构示意图。
图3显示为本发明中制备的X射线平板探测器TFT基底的余辉性能图。
元件标号说明
110 TFT基底
120 PVC膜
130 CsI:Tl闪烁体层
140 铝膜
A、B 余辉曲线
具体实施方式
光电效应是指价带的电子在受到入射光子的激发后，会跃迁进入导带，而导带上的这些被激发的电子又会在跃迁回到价带时，以放出光子的形式来释放能量的现象。在某些陶瓷和半导体材质中，被激发的电子从导带跃迁回到价带时，释放的光子波长刚好在可见光波段，这样的材料被称为荧光材料。如果荧光材料中包含一些微量杂质，且这些杂质的能级位于导带内，相当于陷阱能级，从而当从价带被激发的电子进入导带后，会掉入这些陷阱能级，因为这些被陷阱能级所捕获的激发电子必须首先脱离陷阱能级才能跃迁回到价带，所以它们被入射光子激发后，需要延迟一段时间才会发光，这就是所谓的余辉现象。
X射线平板探测器中，在X射线的辐照下，CsI:T1闪烁体层的发光波长范围在350nm～900nm，峰值波长(WLP，光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长)在560nm左右；相比，在X射线的辐照下，硫氧化钆(Gd2O2S，GOS)闪烁体层的发光波长较为单一，波峰在540nm左右，其它波长处的发光强度远小于波峰强度。经发明人研究分析，GOS闪烁体层所发荧光在照射TFT基底后所产生的余辉远小于CsI:T1闪烁体层所发荧光在照射TFT基底后所产生的余辉。出现该差异的原因之一是GOS闪烁体层在蓝光、紫光及近紫外光波段的发光强度远小于CsI:T1闪烁体层。
基于上述分析，本发明提供一种新型的X射线平板探测器及制备方法，通过吸收或反射蓝光、紫光，以及近紫外光，以阻止或减少CsI:T1薄膜发出的蓝光、紫光及近紫外光照射到TFT基底，从而减小TFT基底的余辉，以减小X射线平板探测器的余辉。
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～图3。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2，本发明提供一种X射线平板探测器，所述X射线平板探测器包括TFT基底110、CsI:Tl闪烁体层130，以及光选择层。其中，所述光选择层包括第一表面及相对的第二表面，所述CsI:Tl闪烁体层130与所述第一表面相接触，所述TFT基底110与所述第二表面相接触；通过所述光选择层对由所述CsI:Tl闪烁体层130所产生的荧光进行选择，以减小所述TFT基底110的余辉。
本发明通过在所述TFT基底110与所述CsI:Tl闪烁体层130之间制备所述光选择层，以减小所述TFT基底110的余辉，从而减小所述X射线平板探测器的余辉。
作为示例，所述荧光包括蓝光、紫光及近紫外光中的一种或组合；所述光选择层对所述荧光进行选择的方式包括吸收及反射中的一种或组合。
具体的，当X射线辐照所述CsI:T1闪烁体层130时，通过所述CsI:T1闪烁体层130可将接收到的所述X射线转化成为发光波长范围在350nm～900nm的荧光，包括大于770nm的红外光、770nm～622nm的红光、622nm～597nm的橙光、597nm～577nm的黄光、577nm～492nm的绿光、492nm～455nm的蓝光、455nm～390nm的紫色以及小于390nm的近紫外光，峰值波长(WLP)在560nm左右。其中，所述光选择层为透光的材质，且所述光选择层可对所述荧光中的蓝光、紫光及近紫外光中的至少一种进行选择，包括以吸收、反射或吸收与反射相结合的方式，通过该作用，使得被作用光到达所述TFT基底110上的强度减小，从而减小所述TFT基底110的余辉，以减小所述X射线平板探测器的余辉。
作为示例，所述光选择层包括PVC膜120、PET膜及PE膜中的一种或组合。
具体的，通过调节所述光选择层的种类，可对所述蓝光、紫光及近紫外光中的至少一种进行吸收、反射或吸收与反射相结合，从而减小所述TFT基底110的余辉。其中，所述光选择层可仅为1层，如所述PVC膜120、PET膜及PE膜中的一种，或为由所述PVC膜120、PET膜及PE膜中的任意2层，或由其3层进行堆叠，以形成具有堆叠结构的所述光选择层。本实施例中，以所述PVC膜120作为示例，但所述光选择层的种类并非局限于此。
作为示例，所述光选择层的厚度为微米量级，包括5μm～20μm，如根据需要，所述光选择层的厚度可为10μm、15μm等。本实施例中，所述光选择层选自厚度为10μm的PVC膜120，但所述光选择层的厚度并非局限于此。
作为示例，所述X射线平板探测器还包括位于所述CsI:Tl闪烁体层130上方的封装层，所述封装层包括铝膜140。
具体的，通过所述封装层可对所述X射线平板探测器进行保护，以避免外界物质，如水蒸气等，对所述X射线平板探测器中的元件的损伤，如所述CsI:T1闪烁体层130以及所述TFT基底110等。再者，所述封装层是可允许X射线的射入，且可对由所述CsI:T1闪烁体层130所产生的所述荧光进行反射的材质，以避免所述荧光的损失，提高所述X射线平板探测器的性能。本实施例中，所述封装层采用所述铝膜140，但所述封装层的材质并非局限于此，所述封装层的厚度此处不作限制。
作为示例，所述TFT基底110包括硅基TFT、玻璃基TFT及柔性基TFT中的一种。
具体的，所述TFT基底110为制备有TFT，即薄膜晶体管的基底，所述TFT基底110可包括硅基TFT、玻璃基TFT及柔性基TFT中的一种，其中，所述柔性基TFT可包括如PI柔性基TFT等。所述TFT基底110可拥有数百万乃致数千万个像素单元，每个像素单元即为一个所述TFT，且所述TFT以阵列排布。所述TFT接收透过所述光选择层的所述荧光，并将接收到的所述荧光进行光电转换，以产生电信号，并通过所述TFT进行电信号的传输，以完成光电转换。
如图1，本发明还提供一种X射线平板探测器的制备方法，该方法可用以制备上述X射线平板探测器，但上述X射线平板探测器的制备方法，并非局限于此。本实施例中，仅以制备上述X射线平板探测器作为示例，进行说明，因此有关所述X射线平板探测器的结构可参阅图2，此处不作赘述。
本发明中，在制备所述X射线平板探测器时，可包括以下步骤：
提供TFT基底110；
形成光选择层，所述光选择层包括与所述TFT基底110的上表面相接触的第二表面及与所述第二表面相对的第一表面；
形成CsI:Tl闪烁体层130，所述CsI:Tl闪烁体层130与所述第一表面相接触；通过所述光选择层对由所述CsI:Tl闪烁体层130所产生的荧光进行选择，以减小所述TFT基底110的余辉。
作为示例，制备所述光选择层的方法包括贴膜法、旋涂法及模塑法中的一种或组合。
作为示例，所述光选择层对所述荧光进行选择的方式包括吸收及反射中的一种或组合，所述荧光包括蓝光、紫光及近紫外光中的一种或组合；所述光选择层包括PVC膜120、PET膜及PE膜中的一种或组合。
具体的，所述TFT基底110为制备有TFT，即薄膜晶体管的基底，所述TFT基底110可包括硅基TFT、玻璃基TFT及柔性基TFT中的一种，其中，所述柔性基TFT可包括如PI柔性基TFT等，具体制备此处不作限制；所述光选择层的制备方法可采用贴膜法、旋涂法及模塑法中的一种或组合，以于所述TFT基底110的表面制备所述光选择层，具体制备方法可根据需要进行选择；所述CsI:Tl闪烁体层130的制备方法可采用镀膜法，如蒸发镀膜，但并非局限于此。
如图3，为进一步说明本发明中的所述X射线平板探测器的性能，以下通过具体的示例进行比对说明，需要说明的是，实例中有关所述X射线平板探测器的材质及厚度的选择仅作为示例，并非局限于实施例，具体的：
对比例1：
1-1、提供TFT基底，厚度采用0.7mm；
1-2、于所述TFT基底上放置一片厚度为500μm的CsI:Tl闪烁体薄膜；
1-3、选用某一剂量的X射线，辐照所述CsI:Tl闪烁体薄膜，使其灰度约为39000cnt；
1-4、在辐照1min后，快速移开所述CsI:Tl闪烁体薄膜，此时所述TFT基底依然发光，即为所述TFT基底的余辉，记录其灰度值随时间的变化，如图3中的A曲线。
实施例2：
2-1、提供1-1中的所述TFT基底，厚度采用0.7mm；
2-2、于所述TFT基底上放置一片厚度为10μm的PVC薄膜；
2-3、于所述PVC薄膜上放置1-2中的厚度为500μm的所述CsI:Tl闪烁体薄膜；
2-4、重复1-3及1-4的步骤，记录所述TFT基底的灰度值随时间的变化，如图3中的B曲线。
由图3可知，在A曲线中，初始值为2085cnt；B曲线中，初始值为842cnt；因此，使用本发明制备的所述X射线平板探测器，可使所述TFT基底的余辉减小到原来的40％，从而通过所述光选择层可有效减小所述TFT基底的余辉，以减小所述X射线平板探测器的余辉。
综上所述，本发明的X射线平板探测器及制备方法，通过在TFT基底与CsI:Tl闪烁体层之间制备光选择层，使得CsI:Tl闪烁体层与光选择层的第一表面相接触，TFT基底与光选择层的第二表面相接触，从而通过光选择层对由CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小TFT基底的余辉，从而减小X射线平板探测器的余辉。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
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 (12)

1.一种X射线平板探测器，其特征在于，所述X射线平板探测器包括TFT基底、CsI:Tl闪烁体层，以及：
光选择层，所述光选择层包括第一表面及相对的第二表面，所述CsI:Tl闪烁体层与所述第一表面相接触，所述TFT基底与所述第二表面相接触；通过所述光选择层对由所述CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小所述TFT基底的余辉。
2.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于：所述光选择层对所述荧光进行选择的方式包括吸收及反射中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于：所述荧光包括蓝光、紫光及近紫外光中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于：所述光选择层包括PVC膜、PET膜及PE膜中的一种或组合。
5.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于：所述光选择层的厚度为微米量级，包括5μm～20μm。
6.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于：所述X射线平板探测器还包括位于所述CsI:Tl闪烁体层上方的封装层，所述封装层包括铝膜。
7.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于：所述TFT基底包括硅基TFT、玻璃基TFT及柔性基TFT中的一种。
8.一种X射线平板探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供TFT基底；
形成光选择层，所述光选择层包括与所述TFT基底的上表面相接触的第二表面及与所述第二表面相对的第一表面；
形成CsI:Tl闪烁体层，所述CsI:Tl闪烁体层与所述第一表面相接触；通过所述光选择层对由所述CsI:Tl闪烁体层所产生的荧光进行选择，以减小所述TFT基底的余辉。
9.根据权利要求8所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：制备所述光选择层的方法包括贴膜法、旋涂法及模塑法中的一种或组合。
10.根据权利要求8所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：所述光选择层对所述荧光进行选择的方式包括吸收及反射中的一种或组合。
11.根据权利要求8所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：所述荧光包括蓝光、紫光及近紫外光中的一种或组合。
12.根据权利要求8所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：所述光选择层包括PVC膜、PET膜及PE膜中的一种或组合。
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