CN111863849B - 一种x射线平板探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线平板探测器及其制备方法。方法包括:在第一通孔阵列表面沉积一层反射膜;在反射膜表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后仅将通孔外部反射膜暴露出来;刻蚀掉通孔外部反射膜,剥离通孔内部反射膜表面的光刻胶;将闪烁体填充至剥离光刻胶后的第一通孔阵列中,并在闪烁体表面涂敷一层耦合胶;在第二通孔阵列中填充一层电子传输层,一层光敏感层和一层空穴传输层;剥离基板,将空穴传输层沉积在TFT基板上,得到X射线平板探测器。本发明中X射线平板探测器中第一通孔阵列内表面沉积有反射膜,可以有效改善散射带来的信号串扰问题,消除散射光对空间分辨率的影响,提高图像分辨率。

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X射线成像技术领域,特别是涉及一种X射线平板探测器及其制备方法。
背景技术
X射线成像技术因其优异的特性而被广泛应用在医疗、无损检测、视频检测等众多领域。其核心部件是X射线平板探测器,将X射线转化成电信号并被记录成像。根据能量转换方式的不同分为直接型平板探测器(光电转换材料将入射X射线直接转化为电信号)和间接型平板探测器(先由闪烁体材料将入射X射线转化为可见光,再由感光单元进行常见的光探测)。
间接式数字X射线平板探测器的能量转换转化过程分为两步,一是闪烁体层将X射线转换为可见光(称为光光转换过程),二是使用常见的可见光探测手段进行探测,具有响应速度块,可探测剂量率低等优点。在光光转换过程中使用的闪烁体是一类吸收高能粒子或高能射线后转换为可见光的材料,在辐射探测领域发挥着十分重要的作用。其中碘化铯(CsI)系列闪烁体,因其与薄膜晶体管匹配时有良好的转换效率而被广泛应用在医疗器械等辐射探测领域。但是,由于闪烁体是透明的,在光光转换过程中可见光必然会发生散射,引起相邻像素点之间的信号串扰,影响空间分辨率。虽然现在可以通过将闪烁体晶体打磨成柱状,或是通过在闪烁体柱状表面喷涂反光层来降低散射,但不能完全消除散射光对空间分辨率的影响。此外,加工成柱状的闪烁体晶体也很难将尺寸控制在10μm以下。所以间接型X射线平板探测器的像素化难以进一步发展,图像分辨率无法进一步提高。除此之外,闪烁体材料还容易受到空气中的水分和氧气的影响,导致闪烁体潮解进而影响探测器的效率和灵敏性。
发明内容
本发明的目的是提供一种X射线平板探测器及其制备方法,可以消除散射光对空间分辨率的影响,提高图像分辨率。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种X射线平板探测器制备方法,包括:
在基板上沉积一层隔绝水氧的保护层;
在所述保护层表面旋涂光刻胶,经过曝光显影后得到第一通孔阵列;
在所述第一通孔阵列表面沉积一层反射膜,所述反射膜分为通孔内部反射膜和通孔外部反射膜;
在所述反射膜表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后仅将所述通孔外部反射膜暴露出来;
刻蚀掉所述通孔外部反射膜,剥离所述通孔内部反射膜表面的光刻胶;
将闪烁体填充至剥离光刻胶后的第一通孔阵列中,并在所述闪烁体表面涂敷一层光学耦合胶;
在所述耦合胶表面沉积一层透明电极;
在所述透明电极表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后得到第二通孔阵列,所述第二通孔阵列与所述第一通孔阵列排布方式相同;
在所述第二通孔阵列中填充一层电子传输层;
在所述电子传输层表面填充一层光敏感层;
在所述光敏感层表面填充一层空穴传输层;
剥离所述基板,将所述空穴传输层沉积在TFT基板上,得到X射线平板探测器。
优选地,所述第一通孔阵列中通孔的孔径为3-20μm,通孔间距为1-15μm。
优选地,所述基板为表面带有离型层的基板。
优选地,所述反射膜厚度为10-200μm,所述反射膜材料为铝、氧化铝、镁或氧化镁。
优选地,所述保护层材料为氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或聚乙烯。
优选地,所述透明电极材料为氧化铟锡,所述透明电极的厚度为10-90nm。
优选地,所述电子传输层材料为氧化钛、BCP、氧化锌或PVK。
优选地,所述光敏感层材料为钙钛矿材料、量子点材料或有机材料。
优选地,所述空穴传输层材料为PTAA、氧化镍或PEDOT:PSS。
一种X射线平板探测器,所述探测器根据上述任一种方法进行制备。
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:
本发明公开了一种X射线平板探测器及其制备方法。制备方法包括:在基板上沉积一层隔绝水氧的保护层;在保护层表面旋涂光刻胶,经过曝光显影后得到第一通孔阵列;在所述第一通孔阵列表面沉积一层反射膜;在反射膜表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后仅将通孔外部反射膜暴露出来;刻蚀掉通孔外部反射膜,剥离通孔内部反射膜表面的光刻胶;将闪烁体填充至剥离光刻胶后的第一通孔阵列中,并在闪烁体表面涂敷一层耦合胶;在耦合胶表面沉积一层透明电极;在透明电极表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后得到第二通孔阵列;在第二通孔阵列中填充一层电子传输层;在电子传输层表面填充一层光敏感层;在光敏感层表面填充一层空穴传输层;剥离基板,将空穴传输层沉积在TFT基板上,得到X射线平板探测器。本发明中X射线平板探测器中第一通孔阵列内表面沉积有反射膜,可以有效改善散射带来的信号串扰问题,消除散射光对空间分辨率的影响,提高图像分辨率。
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为本发明实施例提供的一种X射线平板探测器的结构图;
图2为本发明实施例提供的制备方法中沉积反射膜时的效果图;
图3为本发明实施例提供的制备方法中内壁带有反射膜的第一通孔阵列的效果图;
图4为本发明实施例提供的制备方法中涂敷光学耦合胶时的效果图;
图5为本发明实施例提供的制备方法中填充空穴传输层时的效果图。
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射线平板探测器及其制备方法,可以消除散射光对空间分辨率的影响,提高图像分辨率。
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。
实施例1
本实施例提供了一种X射线平板探测器制备方法,方法包括:
步骤101:在基板上沉积一层隔绝水氧的保护层。优选地,所述基板为表面带有离型层的基板,所述保护层材料为氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或聚乙烯。
步骤102:在所述保护层表面旋涂光刻胶,经过曝光显影后得到第一通孔阵列。优选地,所述第一通孔阵列中通孔的孔径为3-20μm,通孔间距为1-15μm。
步骤103:在所述第一通孔阵列表面沉积一层反射膜,所述反射膜分为通孔内部反射膜和通孔外部反射膜。优选地,所述反射膜厚度为10-200μm,所述反射膜材料为铝、氧化铝、镁或氧化镁。图2为本发明实施例提供的制备方法中沉积反射膜时的效果图。
步骤104:在所述反射膜表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后仅将所述通孔外部反射膜暴露出来。
步骤105:刻蚀掉所述通孔外部反射膜,剥离所述通孔内部反射膜表面的光刻胶。图3为本发明实施例提供的制备方法中内壁带有反射膜的第一通孔阵列的效果图。
步骤106:将闪烁体填充至剥离光刻胶后的第一通孔阵列中,并在所述闪烁体表面涂敷一层光学耦合胶。图4为本发明实施例提供的制备方法中涂敷光学耦合胶时的效果图。
步骤107:在所述耦合胶表面沉积一层透明电极。在本实施例中,透明电极作为公共电极。所述透明电极材料为氧化铟锡,厚度为10-90nm。优选地,所述透明电极的厚度为40nm。
步骤108:在所述透明电极表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后得到第二通孔阵列,所述第二通孔阵列与所述第一通孔阵列排布方式相同。
步骤109:在所述第二通孔阵列中填充一层电子传输层。在本实施例中,所述电子传输层材料为氧化钛、BCP(溴甲酚)、氧化锌或PVK(聚乙烯基咔唑)。
步骤110:在所述电子传输层表面填充一层光敏感层。在本实施例中,所述光敏感层材料为钙钛矿材料、量子点材料或有机材料。优选地,钙钛矿材料为MAPbBr3、CsPbBr3或CH3NH3PbI3,量子点材料为CdSe、Si或InP,有机材料为P3HT(聚(3-己基噻吩-2,5-二基))。
步骤111:在所述光敏感层表面填充一层空穴传输层。在本实施例中,所述空穴传输层材料为PTAA(聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺])、氧化镍或PEDOT:PSS(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))。图5为本发明实施例提供的制备方法中填充空穴传输层时的效果图。
步骤112:剥离所述基板,将所述空穴传输层沉积在TFT基板上,得到X射线平板探测器。具体为:剥离所述基板,得到闪烁体阵列。闪烁体阵列由透明电极、电子传输层、光敏感层、空穴传输层和第二通孔阵列组成。闪烁体阵列包括多个感光单元,每一第二通孔对应一感光单元。TFT基板包括一层TFT层和一层基板,TFT层设于基板上,TFT层包括多个TFT读取电路。将多个感光单元沉积在TFT基板上,每一感光单元对应一TFT读取电路,最终得到X射线平板探测器。图1为本发明实施例提供的一种X射线平板探测器的结构图。
实施例2
本实施例提供了一种X射线平板探测器,图1为本发明实施例提供的一种X射线平板探测器的结构图,所述探测器是由实施例1的制备方法进行制备的。
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:
(1)本发明中X射线平板探测器中第一通孔阵列内表面沉积有反射膜,可以有效改善散射带来的信号串扰问题,消除散射光对空间分辨率的影响,提高图像分辨率。
(2)本发明中通孔阵列的通孔面积小,可以有效提高X射线探测的利用率。
(3)本发明中使用了保护层与光刻胶,可共同保护闪烁体不受水氧侵害。
(4)本发明的制备方法不局限于数字X射线摄影使用,而且可以应用于其他类型的需要高能辐射探测上面,具有广泛的工业前景。
(5)本发明的X射线平板探测器,具有响应速度快,工作电压低等优点。
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。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
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 (9)

1.一种X射线平板探测器制备方法,其特征在于,包括:
在基板上沉积一层隔绝水氧的保护层;
在所述保护层表面旋涂光刻胶,经过曝光显影后得到第一通孔阵列;
在所述第一通孔阵列表面沉积一层反射膜,所述反射膜分为通孔内部反射膜和通孔外部反射膜;
在所述反射膜表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后仅将所述通孔外部反射膜暴露出来;
刻蚀掉所述通孔外部反射膜,剥离所述通孔内部反射膜表面的光刻胶;
将闪烁体填充至剥离光刻胶后的第一通孔阵列中,并在所述闪烁体表面涂敷一层光学耦合胶;
在所述耦合胶表面沉积一层透明电极;
在所述透明电极表面旋涂一层光刻胶,经过曝光显影后得到第二通孔阵列,所述第二通孔阵列与所述第一通孔阵列排布方式相同;
在所述第二通孔阵列中填充一层电子传输层;
在所述电子传输层表面填充一层光敏感层;
在所述光敏感层表面填充一层空穴传输层;
剥离所述基板,将所述空穴传输层沉积在TFT基板上,得到X射线平板探测器;
所述基板为表面带有离型层的基板。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一通孔阵列中通孔的孔径为3-20μm,通孔间距为1-15μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反射膜厚度为10-200μm,所述反射膜材料为铝、氧化铝、镁或氧化镁。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述保护层材料为氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述透明电极材料为氧化铟锡,所述透明电极的厚度为10-90nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述电子传输层材料为氧化钛、BCP、氧化锌或PVK。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述光敏感层材料为钙钛矿材料、量子点材料或有机材料。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述空穴传输层材料为PTAA、氧化镍或PEDOT:PSS。
9.一种X射线平板探测器,其特征在于,所述探测器根据权利要求1至8任一项权利要求的方法进行制备。
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