CN111769177A - 一种x射线探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种x射线探测器及其制备方法，各光电导层相互连接成的转换层将各电极层分为正极和负极两部分，在x射线入射时产生的电子空穴对能够迅速的被电极收集，提高了探测效率。

Description

一种x射线探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及x射线技术领域，特别是涉及一种x射线探测器及其制备方法。
背景技术
x射线凭借自身优越的物理、化学以及生物特性，被广泛的应用在国防、医疗、无损检测、核电站及科学研究等领域。根据x射线探测器转换层的不同，可将x射线探测器分为直接型x射线探测器和间接型x射线探测器。直接型x射线探测器将x射线直接转换为电荷信号，并由点和采集电路对电荷进行采集，所用到的x射线转换层是由光电导材料组成，常用的光电导材料包括有机材料如：PCBM，P3HT等、无机材料如非晶硒(a-Se)、氧化铅(PbO)等，且厚度通常为100μm到800μm之间。目前所使用的普遍的直接型x射线探测器光电材料为非晶硒(a-Se)，但由于其工作电压高，所以存在着图像重像和滞后以及电压高引起的安全问题，并且其制造成本高昂，寿命短容易老化。
专利(CN 110308475 A)中，将闪烁体阵列层叠加并置于基板上，其中闪烁体阵列层包括从上依次层叠设置的第一感光层、闪烁体层和第二感光层。该法虽然具有多能探测的能力，但是该种方法制备过程复杂，且闪烁体层在光转化过程中存在光损失以及光散射，从而降低量子效率以及成像质量。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种x射线探测器及其制备方法，在x射线入射时产生的电子空穴对能够迅速的被电极收集，提高了探测效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种x射线探测器，包括：基板、M个光电导层和N个电极层，N为大于0的整数，M＝N+1或M＝N，n∈N；
所述光电导层和所述电极层依次交替叠层设置；
若所述第n光电导层为第一光电导层，则所述第n光电导层的一侧通过光电导块与所述基板连接，否则，所述第n光电导层的一侧通过光电导块与所述第n-1光电导层的一侧连接；
所述第n光电导层的另一侧通过光电导块与第n+1光电导层的一侧连接；
若所述第n光电导层为第一光电导层，则所述第n电极层位于所述第n光电导层和所述基板之间，否则，所述第n电极层位于所述第n-1光电导层和所述第n光电导层之间；
所述第n电极层的一侧与所述光电导块贴合，另一侧从所述第n-1光电导层和所述第n光电导层之间延伸出；所述电极层延伸出的部分到所述基板的正投影的空间区域内设置电极层材料。
可选地，所述电极层为纳米银浆。
可选地，所述光电导层为氧化铋胶体材料。
可选地，所述电极层的尺寸为长1厘米，宽5毫米，厚度为10～300纳米。
可选地，所述光电导层的尺寸为长5毫米，宽5毫米，厚度为20～300纳米。
本发明还提供了一种x射线探测器的制备方法，包括：
初始化n＝1，N为大于1的整数，M＝N-1或M＝N，n∈N；
判断n是否为1；
若是，在基板上沉积光电导块；
若否，第n-1光电导层一侧的下方覆盖有光电导块，在所述第n-1光电导层另一侧的上方沉积光电导块；
所述光电导块的一侧沉积与所述光电导块相同厚度的第n电极层，所述光电导块的另一侧沉积与所述光电导块相同厚度的电极块；
若n>M，则结束；
否则，在所述第n电极层上沉积第n光电导层，所述第n光电导层的一侧覆盖在光电导块上方；在所述第n光电导层的两侧分别沉积与所述第n光电导层厚度相同的电极块；
若n＝N，则结束；
否则，n＝n+1；返回步骤“判断n是否为1”。
可选地，所述电极层为纳米银浆。
可选地，所述光电导层为氧化铋胶体材料。
可选地，所述电极层的尺寸为长1厘米，宽5毫米，厚度为10～300纳米。
可选地，所述光电导层的尺寸为长5毫米，宽5毫米，厚度为20～300纳米。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种x射线探测器及其制备方法，各光电导层相互连接将各电极层分为正极和负极两部分，在x射线入射时产生的电子空穴对能够迅速的被电极收集，提高了探测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种x射线探测器正视图；
图2为本发明实施例一种x射线探测器分解图；
图3为本发明实施例一种x射线探测器立体图；
图4为本发明实施例一种x射线探测器的制作方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种x射线探测器及其制备方法，在x射线入射时产生的电子空穴对能够迅速的被电极收集，提高了探测效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3，本发明公开了一种x射线探测器，包括：基板1、4个光电导层3和4个电极层2，n∈N。
所述光电导层和所述电极层在基板1上依次交替叠层设置，第一次至第八层从下到上，共八层。
基板1上第一层从左到右依次为相同厚度的电极块6、光电导块5和第1电极层21，第一层上方为第二层，第二层从左到右依次为相同厚度的电极块6、第1光电导层31和电极块6，第二层左边的电极块6位于第一层左边的电极块6的正上方。第1光电导层31覆盖在第一层中光电导块5的上方，且第1光电导层31的左侧与第一层中光电导块5的左侧对齐，第二层右边的电极块6的右侧与第1电极层21的右侧对齐。
第二层上方为第三层，第三层从左到右依次为相同厚度的第2电极层22、光电导块5和电极块6，第1电极层22的左侧与第二层左边电极块6的左侧对齐，第三层的光电导块5的右侧与第1光电导层31右侧对齐，第三层右侧的电极块6位于第二层右侧的电极块6的正上方。
第四层和第六层与第二层的结构相同，第五层与第一层的结构相同，第七层与第三层的结构相同，第八层在第七次上设置第4电极34，第4电极34的左侧与第七层左侧电极块的右侧对齐，第4电极34的右侧与第七层光电导块5的右侧对齐。
各电极层、各电极层、各光电导块和各电极块为一个整体。
三个依次叠加的电极块6将第1电极层和第3电极层连接，并与第3电极层右侧上方的二个依次叠加的电极块6连接为一个整体电极，记为电极A。
三个依次叠加的电极块6将第2电极层和第4电极层连接，并与第2电极层左侧下方的二个依次叠加的电极块6连接为一个整体电极，记为电极B。
第1光电导层31、第2光电导层32、第3光电导层33、第4光电导层34以及连接各光电导层的光电导块5作为一个整体将电极A和电极B分开。电极A和电极B互为正负极。x射线从第八层上方入射时产生的电子空穴对能够迅速的被电极收集，从而降低了信号读取时间，进而解决图像重叠和滞后等问题，提高了x射线探测器的探测效率。
各电极层和各电极块为纳米银浆。光电导层和光电导块为氧化铋胶体材料。电极层的尺寸为长1厘米，宽5毫米，厚度为10纳米。光电导层的尺寸为长5毫米，宽5毫米，厚度为20纳米。
如图4所示，本发明还提供了一种x射线探测器的制备方法，包括：
步骤101：初始化n＝1，N为大于1的整数，n∈N。
步骤102：判断n是否为1。
若是，执行步骤103。
若否，执行步骤104。
步骤103：在基板上沉积光电导块。
步骤104：第n-1光电导层一侧的下方覆盖有光电导块，在所述第n-1光电导层另一侧的上方沉积光电导块。
步骤105：所述光电导块的一侧沉积与所述光电导块相同厚度的第n电极层，所述光电导块的另一侧沉积与所述光电导块相同厚度的电极块。
判断n是否大于M。
若n大于M，则执行步骤110：结束。
若n小于或等于M，则执行步骤107：在所述第n电极层上沉积第n光电导层，所述第n光电导层的一侧覆盖在光电导块上方；在所述第n光电导层的两侧分别沉积与所述第n光电导层厚度相同的电极块。
步骤108：判断n是否等于N。
若n等于N，则执行步骤110：结束。
否n不等于N，则执行步骤109：n＝n+1；返回步骤102。
其中，电极层的面积大小与形状可根据需求进行修改，本实施例中电极层的制备是采用丝网印刷技术在基板上直接图案化制备纳米银浆电极，尺寸为长1厘米，宽5毫米，厚度为10～300纳米。
采用丝网印刷技术在电极层上方印制长5毫米，宽5毫米，厚度为20～300纳米的氧化铋胶体材料，经过固化形成光电转换层。
电极层至少为2层，光电导层至少为1层。
x射线从上方入射时产生的电子空穴对能够迅速的被电极收集，从而降低了信号读取时间，进而解决图像重叠和滞后等问题。选用价格低廉且性能稳定的光电导材料作为转换层，再运用蒸镀、丝网印刷、喷墨打印、物理或化学气相沉积等制造工艺，从而降低了制造成本，放宽了x射线探测器工作条件。
多层光电导层使得在低剂量条件下依旧能够稳定探测到x射线，为直接型x射线探测器在乳腺x射线摄影，血管造影等低剂量医疗探测应用领域提供了可能性。
根据基板的选择可以将探测器优化为柔性x射线探测器，当基板选择柔性基板时，如基板材料选择聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺，使整个探测器具有柔性性能，可以更好的贴敷在弯曲曲面，为在复杂情况下x射线探测提供可能性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种x射线探测器，其特征在于，包括：基板、M个光电导层和N个电极层，N为大于1的整数，M＝N-1或M＝N，n∈N；
所述光电导层和所述电极层依次交替叠层设置；
若所述第n光电导层为第一光电导层，则所述第n光电导层的一侧通过光电导块与所述基板连接，否则，所述第n光电导层的一侧通过光电导块与所述第n-1光电导层的一侧连接；
所述第n光电导层的另一侧通过光电导块与第n+1光电导层的一侧连接；
若所述第n光电导层为第一光电导层，则所述第n电极层位于所述第n光电导层和所述基板之间，否则，所述第n电极层位于所述第n-1光电导层和所述第n光电导层之间；
所述第n电极层的一侧与所述光电导块贴合，另一侧从所述第n-1光电导层和所述第n光电导层之间延伸出；所述电极层延伸出的部分到所述基板的正投影的空间区域内设置电极层材料。
2.根据权利要求1所述的x射线探测器，其特征在于，所述电极层为纳米银浆。
3.根据权利要求1所述的x射线探测器，其特征在于，所述光电导层为氧化铋胶体材料。
4.根据权利要求1所述的x射线探测器，其特征在于，所述电极层的尺寸为长1厘米，宽5毫米，厚度为10～300纳米。
5.根据权利要求1所述的x射线探测器，其特征在于，所述光电导层的尺寸为长5毫米，宽5毫米，厚度为20～300纳米。
6.一种x射线探测器的制备方法，其特征在于，包括：
初始化n＝1，N为大于1的整数，M＝N-1或M＝N，n∈N；
判断n是否为1；
若是，在基板上沉积光电导块；
若否，第n-1光电导层一侧的下方覆盖有光电导块，在所述第n-1光电导层另一侧的上方沉积光电导块；
在所述光电导块的一侧沉积与所述光电导块相同厚度的第n电极层，所述光电导块的另一侧沉积与所述光电导块相同厚度的电极块；
若n>M，则结束；
否则，在所述第n电极层上沉积第n光电导层，所述第n光电导层的一侧覆盖在光电导块上方；在所述第n光电导层的两侧分别沉积与所述第n光电导层厚度相同的电极块；
若n＝N，则结束；
否则，n＝n+1；返回步骤“判断n是否为1”。
7.根据权利要求6所述的x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述电极层为纳米银浆。
8.根据权利要求6所述的x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述光电导层为氧化铋胶体材料。
9.根据权利要求6所述的x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述电极层的尺寸为长1厘米，宽5毫米，厚度为10～300纳米。
10.根据权利要求6所述的x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述光电导层的尺寸为长5毫米，宽5毫米，厚度为20～300纳米。
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