CN112117290B - 射线探测器基板及射线探测器 - Google Patents

射线探测器基板及射线探测器 Download PDF

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Abstract

本公开实施例公开了一种射线探测器基板及射线探测器，涉及光电检测技术领域，用于提高对射线的探测能力。射线探测器基板，包括衬底、光电探测器、调光部、第一闪烁体层及第二闪烁体层。光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器；调光部包括第一调光部和第二调光部。第二闪烁体层被配置为，将射线中的一部分射线转换为第一辐射荧光并使另一部分射线透过第二闪烁体层。第一闪烁体层被配置为，将另一部分射线转换为第二辐射荧光。第一调光部被配置为，反射第二辐射荧光并使第一辐射荧光透过被第一光电探测器探测。第二调光部被配置为，反射第一辐射荧光并使第二辐射荧光透过被第二光电探测器探测。本公开提供的射线探测器基板用于探测射线。

Description

射线探测器基板及射线探测器
技术领域
本公开涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种射线探测器基板及射线探测器。
背景技术
数字化摄影(Digital Radiography，简称DR)，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字化摄影技术的主要方向。数字化摄影的技术核心是射线探测器(例如为X射线探测器)，射线探测器是一种精密和贵重的设备，对成像质量起着决定性的作用。
射线探测器在无损检测、医学检测以及安检等领域内得到了较为广泛的应用。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种射线探测器基板及射线探测器，用于提高射线探测器基板对双能射线的探测能力，并提高射线探测器的稳定性和使用寿命。
为达到上述目的，本公开实施例提供了如下技术方案：
本公开实施例的第一方面，提供一种射线探测器基板。所述射线探测器基板，包括：衬底；位于所述衬底一侧的多个光电探测器；分别位于所述多个光电探测器远离所述衬底一侧的多个调光部；位于所述多个调光部远离所述衬底一侧的第一闪烁体层；以及，位于所述第一闪烁体层远离所述衬底一侧的第二闪烁体层。所述多个光电探测器包括多个第一光电探测器和多个第二光电探测器所述多个调光部包括位于每个第一光电探测器远离所述衬底一侧的第一调光部，和位于每个第二光电探测器远离所述衬底一侧的第二调光部。其中，所述第二闪烁体层被配置为，将入射至所述第二闪烁体层的射线中的一部分射线转换为第一辐射荧光，并使另一部分射线透过所述第二闪烁体层射向所述第一闪烁体层。所述第一闪烁体层被配置为，将透过所述第二闪烁体层的所述另一部分射线转换为第二辐射荧光，并使所述第一辐射荧光和所述第二辐射荧光射向所述多个调光部。所述一部分射线的平均能量小于所述另一部分射线的平均能量，所述第一辐射荧光的波长大于所述第二辐射荧光的波长。所述第一调光部被配置为，反射所述第二辐射荧光，并使所述第一辐射荧光透过，被所述第一光电探测器探测。所述第二调光部被配置为，反射所述第一辐射荧光，并使所述第二辐射荧光透过，被所述第二光电探测器探测。
本公开的一些实施例所提供的射线探测器基板，通过在每个光电探测器远离衬底的一侧设置调光部，并在多个调光部远离衬底的一侧依次设置第一闪烁体层和第二闪烁体层，可以利用第一闪烁体层和第二闪烁体层分别转换得到不同波长的辐射荧光，利用调光部中的第一调光部和第二调光部分别透过不同波长范围的辐射荧光，反射其他波长范围的辐射荧光，进而可以利用光电探测器3分别对不同波长的辐射荧光探测，实现了对双能X射线的探测。
而且，本公开所提供的射线探测器基板为一个整体的结构，而不是由完全独立的两个或多个结构进行装配而成，这样可以降低因相对位置或装配精度等因素对双能X射线的探测能力的影响，使得本公开提供的射线探测器基板具有良好的双能X射线的探测能力。
此外，本公开对射线探测器基板的整体结构进行了改善，且结构较为简单、便于制备，相比于相关技术，可以避免出现高能X射线穿过低能X射线探测器的情况，进而可以避免出现相关技术中低能X射线探测器的稳定性和使用寿命较低的问题。
在一些实施例中，每个调光部包括至少一层第一调光层，以及至少一层第二调光层。所述调光部所包括的所有所述第一调光层和所有所述第二调光层中，最靠近所述衬底的膜层为所述第一调光层。所述第一调光层的折射率小于所述第二调光层的折射率。
在一些实施例中，所述第一调光部中的第一调光层的厚度与所述第二调光部中的第一调光层的厚度相等或大致相等。所述第一调光部中的第二调光层的厚度小于所述第二调光部中的第二调光层的厚度。
在一些实施例中，所述射线探测器基板具有多个探测区。每个探测区内设置有呈阵列状排布的至少两个光电探测器；所述至少两个光电探测器包括至少一个第一光电探测器和至少一个第二光电探测器。
在一些实施例中，所述第一闪烁体层的材料包括第一钙钛矿材料，所述第二闪烁体层的材料包括第二钙钛矿材料。
在一些实施例中，所述第一钙钛矿材料中的卤离子和所述第二钙钛矿材料中的卤离子不同，以使得所述第一辐射荧光的光谱和所述第二辐射荧光的光谱无重叠。
在一些实施例中，所述第一钙钛矿材料中的卤离子包括氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种。所述第二钙钛矿材料中的卤离子包括氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种。
在一些实施例中，所述第一闪烁体层的禁带宽度大于所述第二闪烁体层的禁带宽度。
在一些实施例中，入射至所述第二闪烁体层的射线包括第一能量射线和第二能量射线，所述第一能量射线的能量低于所述第二能量射线的能量。被所述第二闪烁体层转换的一部分射线包括所述第一能量射线中的至少一部分第一能量射线和所述第二能量射线中的一部分第二能量射线。所述射线探测器基板还包括：位于所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层之间的过滤层。所述过滤层被配置为，阻挡未被所述第二闪烁体层转换的第一能量射线。
在一些实施例中，所述射线探测器基板，还包括：位于所述第二闪烁体层远离所述衬底一侧的反射层。所述反射层被配置为，使射线透过所述反射层，射向所述第二闪烁体层，并对射向所述反射层的辐射荧光进行反射。
在一些实施例中，所述射线探测器基板，还包括：位于所述第一闪烁体层靠近所述衬底一侧的透光板。所述透光板被配置为，承载所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层，并使所述第一辐射荧光和所述第二辐射荧光透过所述透光板，射向所述多个调光部。
另一方面，提供一种射线探测器。所述射线探测器包括：如上述任一实施例所述的射线探测器基板；与所述射线探测器基板电连接的驱动芯片；以及，与所述射线探测器基板电连接的读取芯片。所述驱动芯片被配置为，向所述多个光电探测器提供驱动电压。所述读取芯片被配置为，读取所述多个光电探测器的探测结果。
本公开实施例提供的射线探测器所能实现的有益效果，与上述技术方案提供的射线探测器基板所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸等的限制。
图1为根据本公开的一些实施例中的一种射线探测器基板的结构图；
图2为根据本公开的一些实施例中的另一种射线探测器基板的结构图；
图3为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图4为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图5为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图6为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图7为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图8为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图9为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图10为根据本公开的一些实施例中的又一种射线探测器基板的结构图；
图11为根据本公开的一些实施例中的一种射线探测器基板的等效电路图；
图12为根据本公开的一些实施例中的一种第一调光部和第二调光部的反射比曲线图；
图13为根据本公开的一些实施例中的一种设置有第一调光部的第一光电探测器和设置有第二调光部的第二光电探测器的外量子效率曲线图；
图14为根据本公开的一些实施例中的一种包括多种闪烁体材料的辐射荧光谱；
图15为根据本公开的一些实施例中的一种钙钛矿材料的晶格结构图；
图16为根据本公开的一些实施例中的钙钛矿材料的一种辐射荧光谱和吸收谱；
图17为根据本公开的一些实施例中的一种射线探测器的结构图；
图18为根据本公开的一些实施例中的另一种射线探测器的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在描述一些实施例时，可能使用了“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义，均包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。
“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。
如本文中所使用，根据上下文，术语“如果”任选地被解释为意思是“当……时”或“在……时”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为是指“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。
本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。
如本文所使用的那样，“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。
本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。因此，可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此，示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状，而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如，示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
下面以背景技术中提及的射线探测器为X射线探测器为例进行说明。
在一种实现方式中，在医学检测上，所应用的X射线的能量一般在20KeV到120KeV之间。由于人体的不同组织对X射线的吸收量不同，穿过人体的X射线的辐射强度也便不同，利用X射线探测器对穿过人体的X射线进行探测，即可得到人体内部组织的影像，从而可以进行医学诊断。但是采用这种方法会使得人体内部各组织的影像都叠加在一起，只能得到比较有限的信息。若能够判断出穿过人体的X射线是具有较高能量的X射线还是具有较低能量的X射线，便可以在一次检测中得到以往两次检测的信息，使病患承受更少的辐射剂量。
在相关技术中，在进行双能量X射线的检测时，普遍采用堆叠设置的两个探测器(也即低能X射线探测器和高能X射线探测器)，其中，低能X射线探测器相比高能X射线探测器更靠近人体。
然而，采用上述两个探测器进行双能量X射线的探测的过程中，高能X射线需要先穿过低能X射线探测器才能被高能X射线探测器进行探测，这样容易降低低能X射线探测器的稳定性和使用寿命。而且，低能X射线探测器和高能X射线探测器为相互独立的两个结构，在对两者进行装配的过程中，两者之间的相对位置或装配精度，容易影响对双能X射线的探测能力。
基于此，本公开的一些实施例提供了一种射线探测器基板100。该射线探测器基板100能够对多种类型的射线进行探测。下面以该多种类型的射线中的一种类型的射线(也即X射线)为例，对射线探测器基板100的结构及工作原理等进行示意性说明。
在一些实施例中，如图5～图10所示，上述射线探测器基板100包括：衬底1。
上述衬底1的类型包括多种，可以根据实际需要选择设置。
例如，衬底1可以为空白的衬底基板。又如，衬底1可以包括空白的衬底基板以及设置在该空白的衬底基板一侧的功能薄膜(该功能薄膜例如可以为缓冲层)。
上述空白的衬底基板的类型包括多种，例如，该空白的衬底基板可以为PMMA(Polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)衬底基板或者玻璃衬底基板。
在一些实施例中，如图11所示，上述射线探测器基板100还包括：设置在衬底1一侧的多条栅线GL和多条数据线DL，该多条栅线GL沿第一方向X延伸，该多条数据线DL沿第二方向Y延伸。示例性的，该多条数据线DL位于该多条栅线GL远离衬底1的一侧，且该多条数据线DL和多条栅线GL之间相互绝缘。
在一些示例中，第一方向X和第二方向Y相交。这也就意味着，多条栅线GL和多条数据线DL相互交叉设置，这样可以利用该多条栅线GL和多条数据线DL限定出多个区域P(如图1所示)。
此处，第一方向X和第二方向Y之间的夹角，可以根据实际需要选择设置。示例性的，第一方向X和第二方向Y之间的夹角为90°，也即，多条栅线GL和多条数据线DL相互垂直或大致相互垂直。
在一些示例中，如图11所示，上述射线探测器基板100还包括：设置在衬底1的一侧、且位于每个区域P内的晶体管2。
示例性的，如图9和图10所示，晶体管2为薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅极21、源极22和漏极23。其中，栅极21和上述多条栅线GL可以同层设置，源极22、漏极23和多条数据线DL可以同层设置。
上述薄膜晶体管的类型包括多种，可以根据实际需要选择设置。示例性的，该薄膜晶体管可以为非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管或低温多晶硅薄膜晶体管等。
需要说明的是，本文中提及的“同层”指的是采用同一成膜工艺形成用于形成特定图形的膜层，然后利用同一掩膜板通过一次构图工艺形成的层结构。根据特定图形的不同，一次构图工艺可能包括多次曝光、显影或刻蚀工艺，而形成的层结构中的特定图形可以是连续的也可以是不连续的，这些特定图形还可能处于不同的高度或者具有不同的厚度。这样一来，可以在一次构图工艺中同时制备形成每个晶体管2的栅极21和多条栅线GL，可以在一次构图工艺中同时制备形成每个晶体管2的源极22和漏极23以及多条数据线DL，有利于简化射线探测器基板100的制备工艺。
在一些示例中，如图11所示，可以把沿第一方向X排列成一排的区域P称为同一列区域P，可以把沿第二方向Y排列成一排的区域P称为同一行区域P。同一列区域P中的各晶体管2可以与同一条栅线GL电连接，同一行区域P中的各晶体管2可以与同一条数据线DL电连接。其中，每个晶体管2可以通过栅极21与相应的栅线GL电连接，并通过源极22和漏极23中的一者(例如为源极22)与相应的数据线DL电连接。
当然，同一列区域P的各晶体管2还可以与多条栅线GL电连接，本公开实施例对此不做限定。
在一些实施例中，如图5～图10所示，上述射线探测器基板100还包括：位于衬底1一侧的多个光电探测器3。该多个光电探测器3可以分别位于上述多个区域P内，也即，每个区域P内设置有一个光电探测器3。
上述光电探测器3的结构包括多种。示例性的，如图9和图10所示，光电探测器3包括半导体层31以及设置在半导体层31远离衬底1一侧的保护电极32。该保护电极32例如可以覆盖半导体层31。
其中，如图9和图10所示，半导体层31例如可以包括依次层叠设置的N型半导体层311(其材料例如为N型非晶硅)、本征半导体层312(其材料例如为非晶硅)和P型半导体层313(其材料例如为P型非晶硅)。此处，N型非晶硅可以为掺杂有磷离子的非晶硅，P型非晶硅可以为掺杂有硼离子的非晶硅。
在一些示例中，上述半导体层31能够对射向其自身的光线进行采集，并进行光电转换。上述保护电极32能够对半导体层31远离衬底1的一侧表面进行保护，避免半导体层31远离衬底1的一侧表面被损伤，进而避免半导体层31的性能受到不良影响。
在一些示例中，保护电极32的材料为透光的导电材料。示例性的，保护电极32的材料可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxides，简称ITO)或掺铟氧化锌(Indium doped ZincOxide，简称IZO)等。这样可以避免保护电极32对光线形成遮挡，影响半导体层31对光线的采集。
在一些示例中，同一区域P内的晶体管2和光电探测器3相互电连接。这样便可以利用晶体管2控制光电探测器3所转换的电信号的导出。
此处，晶体管2和光电探测器3之间的电连接方式包括多种，可以根据实际需要选择设置。
示例性的，如图9所示，光电探测器3位于晶体管2的源极22和漏极23远离衬底1的一侧表面上，且光电探测器3的半导体层31直接与源极22和漏极23中未与数据线DL电连接的一者电连接。
例如，在晶体管2通过源极22与数据线DL电连接的情况下，光电探测器3可以与晶体管2的漏极23直接接触，形成电连接；在晶体管2通过漏极23与数据线DL电连接的情况下，光电探测器3可以与晶体管2的源极22直接接触，形成电连接。
这样有利于简化制备射线探测器基板100的工艺流程，提高射线探测器基板100的生产效率。
示例性的，如图10所示，上述射线探测器基板100还包括：设置在每个晶体管2和光电探测器3之间的连接部4。光电探测器3的半导体层31通过连接部4与晶体管2的源极22和漏极23中未与数据线DL电连接的一者实现电连接。
这样有利于减小晶体管2和光电探测器3在平行于衬底1的方向上所占据的面积，提高空间利用率，从而能够在衬底1的有限面积上，划分更多的区域P，设置更多的晶体管2和光电探测器3，提高射线探测器基板100的分辨率。
此处，连接部4例如可以采用与晶体管2的源极22和漏极23相同的材料制备形成。
在一些实施例中，如图11所示，上述射线探测器基板100还包括：设置在多个光电探测器3远离衬底1的一侧、且沿第二方向Y延伸的多条偏置电压信号线BL。其中，每一行的多个光电探测器3可以与一条偏置电压信号线BL电连接。
在一些示例中，晶体管2可以向与其电连接的光电探测器3输入第一电信号，与该光电探测器3电连接的偏置电压信号线BL可以向该光电探测器3输入第二电信号，这样该光电探测器3便可以在第一电信号和第二电信号之间的相互配合下工作，进行光电转换。示例性的，第一电信号和第二电信号中的一者为正偏置电压信号，另一者为负偏置电压信号。
在一些实施例中，如图5～图10所示，上述射线探测器基板100还包括：分别设置在上述多个光电探测器3远离衬底1一侧的多个调光部5。示例性的，该多个调光部5分别位于多个区域P内，每个光电探测器3远离衬底1的一侧设置有一个调光部5。
在一些示例中，如图5～图8所示，上述多个调光部5包括多个第一调光部5a和多个第二调光部5b。其中，设置在每个第一调光部5a靠近衬底1一侧的光电探测器3可以称为第一光电探测器3a，设置在每个第二调光部5b靠近衬底1一侧的光电探测器3可以称为第二光电探测器3b。
在一些实施例中，如图5～图10所示，上述射线探测器基板100还包括：设置在上述多个调光部5远离衬底1一侧的第一闪烁体层6，以及设置在第一闪烁体层6远离衬底1一侧的第二闪烁体层7。
在一些示例中，上述多个调光部5在衬底1上的正投影位于第一闪烁体层6在衬底1上的正投影范围内，也即，第一闪烁体层6对该多个调光部5形成了覆盖。上述第一闪烁体层6在衬底1上的正投影位于第二闪烁体层7在衬底1上的正投影范围内，或者，第一闪烁体层6在衬底1上的正投影与第二闪烁体层7在衬底1上的正投影重合，也即，第二闪烁体层7对第一闪烁体层6形成了覆盖。
基于此，在一些示例中，如图5～图10所示，第一闪烁体层6和第二闪烁体层7均为较为平整的结构。
在一些实施例中，第一闪烁体层6和调光部5之间的设置方式包括多种，可以根据实际需要选择设置。
在一些示例中，如图5～图10所示，射线探测器基板100还包括：设置在多个调光部5远离衬底1一侧的树脂层R。该树脂层R对多个调光部5形成了覆盖及保护，避免在后续的制备工艺中对调光部5造成损伤。
示例性的，如图5所示，第一闪烁体层6可以位于树脂层R远离衬底1的一侧表面上。这也就意味着，在制备形成射线探测器基板100的过程中，可以在制备形成树脂层R后，直接制备形成第一闪烁体层6。这样有利于简化射线探测器基板100的制备工艺。
示例性的，如图6～图8所示，射线探测器基板100还包括：位于第一闪烁体层6靠近衬底1一侧的透光板8。该透光板8被配置为，承载第一闪烁体层6和第二闪烁体层7，并使第一辐射荧光和第二辐射荧光透过透光板8，射向上述多个调光部5。
此时，在制备形成射线探测器基板100的过程中，可以先将第一闪烁体层6和第二闪烁体层7依次形成在透光板8的一侧，然后将透光板8、第一闪烁体层6和第二闪烁体层7设置在树脂层R远离衬底1的一侧。
此处，由于第一闪烁体层6和第二闪烁体层7均为一整体的结构(也即均包括一个图案，而不是由多个图案构成)，对多个调光部5形成了覆盖，这样可以降低透光板8与树脂层R之间的对位精度。在将透光板8与树脂层R组合后，确保第一闪烁体层6和第二闪烁体层7对多个调光部5形成覆盖即可。
上述透光板8具有较高的光线透过率，以确保第一辐射荧光和第二辐射荧光能够透过透光板。示例性的，透光板8对波长在350nm～800nm的光线的透过率大于70％。
上述透光板8的结构包括多种。示例性的，该透光板8可以为光纤板或光学透镜等。
上述透光板8的厚度的范围例如可以为50μm～10000μm。这样既可以确保透光板8对第一闪烁体层6和第二闪烁体层7的承载效果，又可以确保其自身具有较高的光线透过率。示例性的，透光板8的厚度可以为50μm、500μm、1000μm、5000μm或10000μm等。
在一些实施例中，第二闪烁体层7被配置为，将入射至第二闪烁体层7的X射线中的一部分X射线转换为第一辐射荧光，并使另一部分X射线透过第二闪烁体层7射向所述第一闪烁体层6。第一闪烁体层6被配置为，将透过第二闪烁体层7的另一部分X射线转换为第二辐射荧光，并使第一辐射荧光和第二辐射荧光射向上述多个调光部5。其中，被第二闪烁体层7转换的一部分X射线的平均能量小于未被第二闪烁体层7转换的另一部分X射线的平均能量，第一辐射荧光的波长大于第二辐射荧光的波长。
第一调光部5a被配置为，反射第二辐射荧光，并使第一辐射荧光透过，被第一光电探测器3a探测。第二调光部5b被配置为，反射第一辐射荧光，并使第二辐射荧光透过，被第二光电探测器3b探测。
下面，以图5所示的结构为例，对射线探测器基板100的工作原理进行示意性说明。
首先，将X射线照射至第二闪烁体层7。
示例性的，上述X射线包括第一能量X射线和第二能量X射线，第一能量X射线的能量低于第二能量X射线的能量。例如，可以称第一能量X射线为低能X射线，称第二能量X射线为高能X射线。其中，“低”和“高”仅是第一能量X射线的能量和第二能量X射线的能量相比较而言的。
然后，第二闪烁体层7在受到X射线的照射之后，将X射线中的一部分X射线转换为第一辐射荧光。
示例性的，被第二闪烁体层7所转换的一部分X射线包括低能X射线中的至少一部分低能X射线，以及高能X射线中的一部分高能X射线。也即，第二闪烁体层7主要对低能X射线进行转换，同时也会转换一小部分高能X射线。
由于高能X射线相比低能X射线具有更深的穿透深度，在低能X射线完全或几乎完全被第二闪烁体层7吸收转换后，高能X射线中的大部分高能X射线还会继续传播，射向第一闪烁体层6。
之后，第一闪烁体层6在受到高能X射线中的大部分高能X射线的照射之后，将该大部分高能X射线转换为第二辐射荧光。
示例性的，第一辐射荧光能够透过第一闪烁体层6，射向调光部5。第二辐射荧光也能射向调光部5。第一辐射荧光和第二辐射荧光射向调光部5的过程中，处于相互混合的状态。在高能X射线和低能X射线之间的比例不同的情况下，第一辐射荧光和第二辐射荧光的比例也便不同。此时，射向每个第一调光部5a的光线，包括第一辐射荧光和/或第二辐射荧光；射向每个第一调光部5a的光线，包括第一辐射荧光和/或第二辐射荧光。
之后，第一调光部5a对射向其远离衬底1一侧表面的光线中的第二辐射荧光进行反射，并使得第一辐射荧光透过，被第一光电探测器3a探测。第二调光部5b对射向其远离衬底1一侧表面的光线中的第一辐射荧光进行反射，并使得第二辐射荧光透过，被第二光电探测器3b探测。
也就是说，第一调光部5a能够反射波长较短的辐射荧光，并使得波长较长的辐射荧光透过。该波长较长的辐射荧光便被第一光电探测器3a采集，并进行光电转换。第二调光部5b能够反射波长较长的辐射荧光，并使得波长较短的辐射荧光透过。该波长较短的辐射荧光便被第二光电探测器3b采集，并进行光电转换。这样也便可以实现对X射线(也即双能X射线)的探测。
由此，本公开的一些实施例所提供的射线探测器基板100，通过在每个光电探测器3远离衬底1的一侧设置调光部5，并在多个调光部5远离衬底1的一侧依次设置第一闪烁体层6和第二闪烁体层7，可以利用第一闪烁体层6和第二闪烁体层7分别转换得到不同波长的辐射荧光，利用调光部5中的第一调光部5a和第二调光部5b分别透过不同波长范围的辐射荧光，反射其他波长范围的辐射荧光，进而可以利用光电探测器3分别对不同波长的辐射荧光探测，实现了对双能X射线的探测。
而且，本公开所提供的射线探测器基板100为一个整体的结构，而不是由完全独立的两个或多个结构进行装配而成，这样可以降低因相对位置或装配精度等因素对双能X射线的探测能力的影响，使得本公开提供的射线探测器基板100具有良好的双能X射线的探测能力。
此外，本公开对射线探测器基板100的整体结构进行了改善，且结构较为简单、便于制备，相比于相关技术，可以避免出现高能X射线穿过低能X射线探测器的情况，进而可以避免出现相关技术中低能X射线探测器的稳定性和使用寿命较低的问题。
此处，需要说明的是，由于第二闪烁体层7在对低能X射线进行转换的过程中，也会对高能X射线中的一小部分高能X射线进行转换，这也就意味着，第一辐射荧光包括低能X射线所转换的辐射荧光以及高能X射线中的一小部分高能X射线所转换的辐射荧光。由于第一闪烁体层7对高能X射线中的另一部分高能X射线进行转换，也即，第二辐射荧光包括高能X射线中的另一部分高能X射线所转换的辐射荧光。
基于此，示例性的，在计算第一辐射荧光中低能X射线所转换的辐射荧光以及高能X射线中的一小部分高能X射线所转换的辐射荧光的过程中，可以结合第二辐射荧光，并对第二辐射荧光选取较为合适的系数，与第一辐射荧光进行减法运算，得到第一辐射荧光中高能X射线中的一小部分高能X射线所转换的辐射荧光，进而得到低能X射线所转换的辐射荧光以及高能X射线整体所转换的辐射荧光。当然，本公开并不局限于这种计算方法。
在一些实施例中，如图5～图8所示，每个光电探测器3靠近调光部5的一端在衬底1上的正投影，位于调光部5在衬底1上的正投影范围内。
这样可以使得调光部5对光电探测器3靠近调光部5的一端形成覆盖，确保每个光电探测器3所采集的辐射荧光，为被相应的调光部5透过的辐射荧光，提高射线探测器基板100的探测结果的准确性。
在一些实施例中，如图5～图8所示，每个调光部5包括至少一层第一调光层51，以及至少一层第二调光层52。调光部5所包括的所有第一调光层51和所有第二调光层52中，最靠近衬底1的膜层为第一调光层51。
示例性的，如图5～图8所示，每个调光部5包括一层第一调光层51和一层第二调光层52。其中，第一调光层51相比第二调光层52更靠近衬底1。
示例性的，每个调光部5包括两层第一调光层51和一层第二调光层52。该两层第一调光层51和一层第二调光层52之间的排列顺序，例如可以为：第一调光层51、第一调光层51和第二调光层52，或者，第一调光层51、第二调光层52和第一调光层51。其中，第一调光层51相比第二调光层52更靠近衬底1。
在一些示例中，第一调光层51的折射率小于第二调光层52的折射率。这样可以利用将第一调光层51和第二调光层52之间的配合，实现对一些波长的光线的选择性透过和选择性反射。
示例性的，第一调光层51的折射率的范围为1～3，第二调光层52的折射率的范围为1.5～5。
例如，第一调光层51的折射率可以为1、1.3、1.9、2.5、2.6或3等。第二调光层52的折射率可以为1.5、2、2.7、3.3、4或5等。
需要说明的是，虽然第一调光层51的折射率的范围与第二调光层52的折射率的范围有部分重叠，但能确保第一调光层51的折射率的取值小于第二调光层52的折射率的取值即可。例如，在第一调光层51的折射率为2.5的情况下，第二调光层52的折射率可以为大于2.5且小于或等于5的任意一值。
上述第一调光层51的材料以及第二调光层52的材料均包括多种，可以根据实际需要选择设置。
在一些示例中，第一调光层51的材料包括氮化硅、ITO、氧化硅、二氧化钛、二氧化铪和树脂中的至少一种，第二调光层52的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅合金和锑化镓中的至少一种。
此处，在调光部5包括多层第一调光层51的情况下，该多层第一调光层51的材料可以相同，也可以不同。例如，该多层第一调光层51的材料可以均为氮化硅，或者，该多层第一调光层51中，其中一层第一调光层51的材料可以为氮化硅，其余的第一调光层51的材料可以为树脂。当然，在调光部5包括多层第二调光层52的情况下，该多层第二调光层52的材料也可以相同，或者也可以不同。
在一些示例中，第一调光层51的厚度的范围为10nm～2000nm，第二调光层52的厚度的范围为10nm～200nm。
示例性的，第一调光层51的厚度可以为10nm、20nm、100nm、500nm、1000nm、1800nm或2000nm等。第二调光层52的厚度可以为10nm、30nm、80nm、120nm、150nm、180nm或200nm等。
在一些示例中，如图5～图8所示，第一调光部5a中的第一调光层51的厚度与第二调光部5b中的第一调光层51的厚度相等或大致相等，第一调光部5a中的第二调光层52的厚度小于第二调光部5b中的第二调光层52的厚度。
如图5～图8所示，下面以调光部5包括一层第一调光层51以及一层第二调光层52为例对第一调光部5a和第二调光部5b进行示意性说明。其中，第一调光层51的材料例如可以为：折射率为2的氮化硅，第二调光层52的材料例如可以为：折射率为4的非晶硅。第一调光部5a中的第一调光层51的厚度与第二调光部5b中的第一调光层51的厚度例如可以为50nm。第一调光部5a中的第二调光层52的厚度可以为80nm，第二调光部5b中的第二调光层52的厚度可以为120nm。
如图12所示，图12为第一调光部5a和第二调光部5b的反射比曲线图。从图12中可以看出，反射比的数值越大，则第一调光部5a或第二调光部5b对入射至其自身的光线的反射的量越多。其中，第一调光部5a对波长为620nm左右的光线的反射比基本为0，也即，对波长为620nm左右的光线的透过率较高。第二调光部5b对波长为520nm左右的光线的反射比基本为0，也即，对波长为520nm左右的光线的透过率较高。
如图13所示，图13为设置有第一调光部5a的第一光电探测器3a和设置有第二调光部5b的第二光电探测器3b的外量子效率曲线图。从图13中可以看出，设置有第一调光部5a的第一光电探测器3a对波长为620nm左右的光线的外量子效率较高，设置有第二调光部5b的第二光电探测器3b对波长为520nm左右的光线的外量子效率较高。这样可以进一步表明，第一调光部5a对波长为620nm左右的光线具有较高的透过率，第二调光部5b对波长为520nm左右的光线具有较高的透过率。
本公开中的调光部5采用上述结构，不仅能够实现对特定波长的辐射荧光的透过及反射，而且便于制备形成，有利于简化射线探测器100的制备工艺。
下面继续以上述示例为例，对制备形成调光部5的过程进行示意性说明。
例如，在制备形成光电探测器3之后，采用沉积工艺在光电探测器3远离衬底1的一侧形成厚度约为50nm的氮化硅薄膜，然后采用掩膜工艺对该氮化硅薄膜进行图案化，得到第一调光部5a和第二调光部5b的第一调光层51。然后，采用沉积工艺在第一调光层51远离衬底1的一侧形成厚度约为120nm的非晶硅薄膜，然后采用光刻工艺对该非晶硅薄膜进行图案化，得到多个图案，其中，位于第二光电探测器3b远离衬底1一侧的图案则为第二调光部5b的第二调光层52。然后，采用反应离子刻蚀(Reactive ion etching，简称RIE)工艺或反应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，简称ICP)刻蚀工艺等对位于第一光电探测器3a远离衬底1一侧的图案进行刻蚀，得到厚度约为80nm的图案，也便得到第一调光部5a的第二调光层52。
又如，在制备形成光电探测器3之后，采用沉积工艺在光电探测器3远离衬底1的一侧形成厚度约为50nm的氮化硅薄膜，然后采用掩膜工艺对该氮化硅薄膜进行图案化，得到第一调光部5a和第二调光部5b的第一调光层51。然后，采用沉积工艺在第一调光层51远离衬底1的一侧形成厚度约为80nm的非晶硅薄膜，然后采用光刻工艺对该非晶硅薄膜进行图案化，得到多个图案，其中，位于第一光电探测器3a远离衬底1一侧的图案则为第一调光部5a的第二调光层52。然后，采用沉积工艺在位于第二光电探测器3b远离衬底1一侧的图案上形成厚度约为40nm的图案，也便得到第二调光部5b的第二调光层52。
此处，需要说明的是，第一调光部5a和第二调光部5b中，第一调光层51或第二调光层52的数量、膜层的厚度、所选择的材料以及第一调光层51和第二调光层52之间的排列方式，可以相同也可以不同，能够与相应材料的折射率相配合，使得第一调光部5a和第二调光部5b能够实现分别对特定波长的光线的选择性透过、并反射其他波长的光线即可，本公开的一些实施例对此不做限定。
在一些实施例中，如图2～图4所示，上述射线探测器基板100具有多个探测区Q，该探测区Q例如呈阵列状排布。
在一些示例中，如图2～图4所示，每个探测区Q内设置有呈阵列状排布的至少两个光电探测器3，该至少两个光电探测器3包括至少一个第一光电探测器3a和至少一个第二光电探测器3b。也就是说，每个探测区Q包括至少两个区域P，其中，至少一个区域P用于探测第一辐射荧光(主要由低能X射线转换)，至少一个区域P用于探测第二辐射荧光(由高能X射线转换)。
通过设置每个探测器Q中，第一光电探测器3a和第二光电探测器3b的数量比例，可以实现对不同X射线(包括低能X射线和高能X射线)的探测。
下面以每个探测区Q内设置有呈阵列状排布的四个光电探测器3为例。
示例性的，如图2所示，每个探测区Q内设置有两个第一光电探测器3a和两个第二光电探测器3b，该两个第一光电探测器3a和两个第二光电探测器3b交错均匀排布。也即，每个探测区Q内设置有两个第一调光部5a和两个第二调光部5b，该两个第一调光部5a和两个第二调光部5b交错均匀排布。
此时，射线探测器基板100可以实现对低能X射线占比和高能X射线占比相同或大致相同的X射线进行探测。
示例性的，如图3所示，每个探测区Q内设置有三个第一光电探测器3a和一个第二光电探测器3b。也即，每个探测区Q内设置有三个第一调光部5a和一个第二调光部5b。
此时，射线探测器基板100可以实现对低能X射线占比大于高能X射线占比的X射线进行探测。
示例性的，如图4所示，每个探测区Q内设置有一个第一光电探测器3a和三个第二光电探测器3b。也即，每个探测区Q内设置有一个第一调光部5a和三个第二调光部5b。
此时，射线探测器基板100可以实现对低能X射线占比小于高能X射线占比的X射线进行探测。
在一些示例中，射线探测器基板100中，沿平行于衬底1的方向，每个区域P的尺寸相等或大致相等。也即，用于探测第一辐射荧光的区域P和用于探测第二辐射荧光的区域P的尺寸相等或大致相等。这样可以使得每个探测区Q为较为规整的区域，便于对探测区Q进行排布，且便于走线布局。
示例性的，沿平行于衬底1的方向，每个区域P的尺寸的范围可以为50μm～200μm。例如，每个区域P的尺寸可以为50μm、80μm、110μm、150μm、170μm或200μm等。
上述第一闪烁体层6和第二闪烁体层7的材料包括多种，可以根据实际需要选择设置。
在一些实施例中，第一闪烁体层6的材料包括第一钙钛矿材料，第二闪烁体层7的材料包括第二钙钛矿材料。
如图14所示，钙钛矿材料所转换的辐射荧光相比传统的闪烁体材料所转换的辐射荧光，半高宽(Full Width at Half Maximum，简称FWHM)较窄，且钙钛矿材料所转换的辐射荧光的波长在400nm～700nm范围内连续可调。其中，传统的闪烁体材料例如为碘化铯(CsI:Ti)、锗酸铋(BGO)、钨酸铅(PbWO4)或铝酸钇(YAP:Ce)等。
通过将第一闪烁体层6和第二闪烁体层7的材料设置为不同的钙钛矿材料，可以得到不同波长的辐射荧光，例如可以使得第二闪烁体层7转换得到波长较长的第一辐射荧光，并使得第一闪烁体层6转换得到为波长较短的第二辐射荧光，这样避免第一辐射荧光和第二辐射荧光之间产生干扰，便于对第一辐射荧光和第二辐射荧光进行区分，使得射线探测器基板100对双能X射线具有良好的探测区分能力。
在一些示例中，第一钙钛矿材料包括第一钙钛矿纳米晶材料，其粒径的范围可以为4nm～200nm。第二钙钛矿材料包括第二钙钛矿纳米晶材料，其粒径的范围可以为4nm～200nm。
示例性的，第一钙钛矿纳米晶材料的粒径可以为4nm、50nm、90nm、130nm、160nm或200nm等。第二钙钛矿纳米晶材料的粒径可以为4nm、60nm、90nm、140nm、170nm或200nm等。
第一钙钛矿纳米晶材料的存在形式包括多种。示例性的，第一钙钛矿纳米晶材料可以以单晶、多晶、纳米线、纳米片、纳米棒或纳米薄膜的形式存在。第二钙钛矿纳米晶材料的存在形式包括多种。示例性的，第二钙钛矿纳米晶材料可以以单晶、多晶、纳米线、纳米片、纳米棒或纳米薄膜的形式存在。
上述第一钙钛矿材料或第二钙钛矿材料，例如可以AMX3型材料或AM2X4型材料。
下面以第一钙钛矿材料和第二钙钛矿材料均为ABX3型材料为例，进行示意性说明。
在一些示例中，AMX3型的第一钙钛矿材料或第二钙钛矿材料的晶格结构可以如图15所示。其中，A代表一价阳离子，例如可以包括甲胺离子(MA+)、甲脒离子(FA+)和铯离子(Cs+)中的至少一种，M代表二甲阳离子，例如可以包括铅离子(Pb2+)和锡离子(Sn2+)中的至少一种，X代表卤离子，例如可以包括氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)和碘离子(I-)中的至少一种。
示例性的，A为Cs+，M为Pb2+，则第一钙钛矿材料或第二钙钛矿材料可以用化学式CsPbX3表示。
在一些示例中，第一钙钛矿材料中的卤离子和第二钙钛矿材料中的卤离子不同，以使得第一辐射荧光的光谱和第二辐射荧光的光谱无重叠。
这样可以确保第一辐射荧光的波长范围与第二辐射荧光的波长范围无交叠，使得第一辐射荧光和第二辐射荧光之间的区别较为明确。在进行双能X射线的探测过程中，可以使得第一调光部5a、第二调光部5b、第一钙钛矿材料及第二钙钛矿材料相配合，也即使得第一调光部5a和第二调光部5b能够较为准确的透过相应波长的辐射荧光，并反射其他波长的辐射荧光，提高射线探测器基板100对双能X射线的探测区分能力以及探测结果的准确性。
示例性的，第一钙钛矿材料中的卤离子可以为Cl-，也即第一钙钛矿材料可以为CsPbCl3，第二钙钛矿材料中的卤离子可以为I-，也即第二钙钛矿材料可以为CsPbI3。
在一些示例中，第一闪烁体层6对第一辐射荧光的吸收系数的范围可以为0cm-1～200cm-1。
这也就是说，第一闪烁体层6不能对第一辐射荧光进行吸收，或者仅能吸收很少量的第一辐射荧光。这样可以减少或避免第一闪烁体层6对第一辐射荧光的吸收，进而减少对第一辐射荧光的传播的影响，确保第一辐射荧光能够被光电探测器3良好地探测到，进而确保射线探测器基板100对低能X射线的探测能力。
在一些示例中，第一闪烁体层6的禁带宽度大于第二闪烁体层7的禁带宽度。
如图16所示，图16示出了三种不同单一卤离子的钙钛矿材料的吸收谱和辐射荧光谱。其中，标号Cl1表示为CsPbCl3的辐射荧光谱，标号Cl2表示为CsPbCl3的吸收谱，标号Br1表示为CsPbBr3的辐射荧光谱，标号Br2表示为CsPbBr3的吸收谱，标号I1表示为CsPbI3的辐射荧光谱，标号I2表示为CsPbI3的吸收谱。
从图16中可以看出，包括不同卤离子的钙钛矿材料具有不同波长的辐射荧光谱和吸收谱。其中，只包括Cl-的钙钛矿材料具有最大的禁带宽度和最短波长的辐射荧光，只包括I-的钙钛矿材料具有最小的禁带宽度和最长波长的辐射荧光。只包括Br-的钙钛矿材料的禁带宽度小于只包括Cl-的钙钛矿材料的禁带宽度，同时包括Cl-和Br-的钙钛矿材料的禁带宽度则位于只包括Cl-的钙钛矿材料的禁带宽度和只包括Br-的钙钛矿材料的禁带宽度之间。同时，禁带宽度较大的钙钛矿材料的辐射荧光，能够被禁带宽度较小的钙钛矿材料吸收，反之，禁带宽度较大的钙钛矿材料无法吸收禁带宽度较小的钙钛矿材料的辐射荧光。
通过将第一闪烁体层6的禁带宽度设置为大于第二闪烁体层7的禁带宽度，可以确保第二闪烁体层7所转换的第一辐射荧光不能被第一闪烁体层6吸收，也即，确保第一闪烁体层6对第一辐射荧光具有较高的透过率。这样可以有效减少第一闪烁体层6对第一辐射荧光的传播的影响，确保第一辐射荧光能够被光电探测器3良好地探测到，进而确保射线探测器基板100对低能X射线的探测能力及探测效果。
示例性的，第一闪烁体层6的材料可以为CsPbCl3或CsPbClmBr3-m等，第二闪烁体层7的材料可以为CsPbI3或CsPbBrnI3-n等，其中，m为0至3之间的任意一值，n为0至3之间的任意一值。
例如，第一闪烁体层6的材料可以为CsPbCl3，第二闪烁体层7的材料可以为CsPbBr3。第一闪烁体层6的材料可以为CsPbBr3，第二闪烁体层7的材料可以为CsPbI3。
上述第一闪烁体层6的厚度的值和第二闪烁体层7的厚度的值，可以根据实际需要选择设置。
在一些示例中，第一闪烁体层6的厚度的范围可以为1μm～2000μm，第二闪烁体层7的厚度的范围可以为1μm～2000μm。
示例性的，第一闪烁体层6的厚度可以为1μm、100μm、500μm、900μm、1300μm、1800μm或2000μm等，第二闪烁体层7的厚度可以为1μm、10μm、100μm、800μm、1500μm、1700μm或2000μm等。
需要说明的是，在相关技术中，低能X射线探测器中的闪烁体材料的厚度通常较小，以减少低能X射线探测器对高能X射线的传播的影响。但是，制备该厚度较小的闪烁体材料较为困难。
而本公开提供的射线探测器基板100中，高能X射线仅需穿过第二闪烁体层7即可入射至第一闪烁体层6内，而无需穿过低能X射线探测器这一完整的结构，这样可以无需将第二闪烁体层7的厚度设置得较小，进而可以降低制备形成第二闪烁体层7的难度，降低制备形成射线探测器基板100的难度。
此外，本公开通过将第二闪烁体层7的厚度范围设置为上述范围，既可以对低能X射线进行较为完全的吸收转换，又可以降低对高能X射线的传播的影响。通过将第一闪烁体层6的厚度范围设置为上述范围，既可以确保第一闪烁体层6对高能X射线的吸收转换效果，又可以避免影响第一辐射荧光的传播，增强射线探测器基板100对第一辐射荧光的分辨能力。
在一些实施例中，如图7～图10所示，射线探测器基板100还包括：设置在第一闪烁体层6和第二闪烁体层7之间的过滤层9。该过滤层9被配置为，阻挡未被第二闪烁体层7转换的第一能量射线(也即低能X射线)。
在进行X射线探测的过程中，X射线中的低能X射线可以被第二闪烁体层7全部吸收转换，也可以仅被吸收一部分。在低能X射线未被完全吸收转换的情况下，通过设置过滤层9，可以对未被第二闪烁体层7吸收转换的低能X射线进行阻挡过滤，避免射向第一闪烁体层6，使得第一闪烁体层6所吸收转换的基本全部为高能X射线，这样有利于提高对第一辐射荧光和第二辐射荧光的区分准确性，进而有利于提高射线探测器基板100对第一辐射荧光和第二辐射荧光的区分能力及探测结果准确性。
上述过滤层9的结构包括多种，可以根据实际需要选择设置。
示例性的，过滤层9可以为光纤板、透光的铝板或者掺杂有重金属(例如Pb)的玻璃板或有机塑料板等。
在一些示例中，过滤层9的厚度的范围可以为5μm～1000μm。这样既可以确保过滤层9对低能X射线具有较好的阻挡过滤效果，又可以使得过滤层9对第一辐射荧光具有较高的透过率。
示例性的，过滤层9的厚度可以为5μm、50μm、130μm、400μm、650μm、810μm或1000μm等。
在一些实施例中，如图8～图10所示，射线探测器基板100还包括：设置在第二闪烁体层7远离衬底1一侧的反射层10。该反射层10被配置为，使射线(例如X射线)透过反射层10，射向第二闪烁体层7，并对射向反射层10的辐射荧光(例如包括第一辐射荧光和/或第二辐射荧光)进行反射。
在一些示例中，第二闪烁体层7所转换的第一辐射荧光的传播方向可以是任意的，第一闪烁体层6所转换的第二辐射荧光的传播方向也可以是任意的。通过在第二闪烁体层7远离衬底1的一侧设置反射层10，可以在第一辐射荧光和/或第二辐射荧光朝向反射层10传播的情况下，将第一辐射荧光和/或第二辐射荧光反射向调光部5，增加第一辐射荧光和/或第二辐射荧光被光电探测器3探测的比例，提高射线探测器基板100的量子探测效率(Detective Quantum Efficiency，简称DQE)及灵敏度。
上述反射层10的材料包括多种，可以根据实际需要选择设置。
示例性的，反射层10的材料可以包括金属材料和非金属材料中的至少一种。例如，反射层10的材料包括铝(Al)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene glycolterephthalate，简称PET)。
本公开的一些实施例提供了一种射线探测器1000。如图17所示，该射线探测器1000包括：如上述任一实施例中提供的射线探测器基板100，与该射线探测器基板100电连接的驱动芯片200，以及与该射线探测器基板100电连接的读取芯片300。
在一些示例中，如图18所示，上述驱动芯片200可以与射线探测器基板100中的多条偏置电压信号线BL电连接。该驱动芯片200被配置为，向射线探测器基板100中的多个光电探测器3提供驱动电压。例如，驱动芯片200可以通过上述多条偏置电压信号线BL向多个光电探测器3提供偏置电压。
在一些示例中，如图18所示，上述读取芯片300可以与射线探测器基板100中的多条数据线DL电连接。该读取芯片300被配置为，读取上述多个光电探测器3的探测结果。
在一些示例中，如图18所示，上述射线探测器1000，还包括：可以与射线探测器基板100中的多条栅线GL电连接的扫描芯片400。该扫描芯片400被配置为，向射线探测器基板100的多条栅线GL提供扫描信号，控制晶体管2的工作状态。
在一些示例中，图13为射线探测器1000的等效电路图。下面，以图18所示的等效电路图为例，对射线探测器1000的工作原理进行示意性说明。
首先，驱动芯片200向多条偏置电压信号线BL提供驱动电压(也即偏置电压)，将驱动电压传输至光电探测器3。
然后，将X射线照射至第二闪烁体层7。
将X射线照射至第二闪烁体层7后，该X射线中的低能X射线的至少一部分以及高能X射线的一小部分可以被第二闪烁体层7转换为第一辐射荧光。在低能X射线基本被完全转换后，其余部分的高能X射线继续向第一闪烁体层6传播。同时，第一辐射荧光也向第一闪烁体层6传播。该其余部分的高能X射线被第一闪烁体层6转换为第二辐射荧光。
第一辐射荧光和第二辐射荧光入射至调光部5。其中，入射至第一调光部5a的辐射荧光中，第二辐射荧光被反射，第一辐射荧光被透过并被第一光电探测器3a进行光电转换。入射至第二调光部5b的辐射荧光中，第一辐射荧光被反射，第二辐射荧光被透过并被第二光电探测器3b进行光电转换。
然后，扫描芯片400向多条栅线GL传输扫描信号，控制晶体管2导通。
在将晶体管2导通后，第一光电探测器3a所转换的光电流和第二光电探测器3b所转换的光电流，便可以分别通过相应的数据线DL导出，并被读取芯片300读取。
通过上述工作过程，也便使得射线探测器1000实现了对X射线的探测。
需要说明的是，考虑到射线探测器基板100中第一调光部5a和第二调光部5b的排布方式，可以分时段地导通不同晶体管2，分时段的读取不同光电探测器3所转换的光电流，提高射线探测器1000对X射线的探测准确性。
本公开的一些实施例所提供的射线探测器1000所能实现的有益效果，与上述一些实施例中所提供的射线探测器基板100所能实现的有益效果相同，此处不再赘述。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种射线探测器基板，其特征在于，所述射线探测器基板包括：
衬底；
位于所述衬底一侧的多个光电探测器；所述多个光电探测器包括多个第一光电探测器和多个第二光电探测器；
分别位于所述多个光电探测器远离所述衬底一侧的多个调光部；所述多个调光部包括位于每个第一光电探测器远离所述衬底一侧的第一调光部，和位于每个第二光电探测器远离所述衬底一侧的第二调光部；
位于所述多个调光部远离所述衬底一侧的第一闪烁体层；以及，
位于所述第一闪烁体层远离所述衬底一侧的第二闪烁体层；
其中，所述第二闪烁体层被配置为，将入射至所述第二闪烁体层的射线中的一部分射线转换为第一辐射荧光，并使另一部分射线透过所述第二闪烁体层射向所述第一闪烁体层；
所述第一闪烁体层被配置为，将透过所述第二闪烁体层的所述另一部分射线转换为第二辐射荧光，并使所述第一辐射荧光和所述第二辐射荧光射向所述多个调光部；所述一部分射线的平均能量小于所述另一部分射线的平均能量，所述第一辐射荧光的波长大于所述第二辐射荧光的波长；
所述第一调光部被配置为，反射所述第二辐射荧光，并使所述第一辐射荧光透过，被所述第一光电探测器探测；
所述第二调光部被配置为，反射所述第一辐射荧光，并使所述第二辐射荧光透过，被所述第二光电探测器探测；
每个调光部包括至少一层第一调光层，以及至少一层第二调光层；所述调光部所包括的所有所述第一调光层和所有所述第二调光层中，最靠近所述衬底的膜层为所述第一调光层；所述第一调光层的折射率小于所述第二调光层的折射率；
所述第一调光部中的第一调光层的厚度与所述第二调光部中的第一调光层的厚度相等或大致相等；所述第一调光部中的第二调光层的厚度小于所述第二调光部中的第二调光层的厚度。
2.根据权利要求1所述的射线探测器基板，其特征在于，所述射线探测器基板具有多个探测区；
每个探测区内设置有呈阵列状排布的至少两个光电探测器；所述至少两个光电探测器包括至少一个第一光电探测器和至少一个第二光电探测器。
3.根据权利要求1所述的射线探测器基板，其特征在于，所述第一闪烁体层的材料包括第一钙钛矿材料，所述第二闪烁体层的材料包括第二钙钛矿材料。
4.根据权利要求3所述的射线探测器基板，其特征在于，所述第一钙钛矿材料中的卤离子和所述第二钙钛矿材料中的卤离子不同，以使得所述第一辐射荧光的光谱和所述第二辐射荧光的光谱无重叠。
5.根据权利要求3所述的射线探测器基板，其特征在于，所述第一钙钛矿材料中的卤离子包括氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种；
所述第二钙钛矿材料中的卤离子包括氯离子、溴离子和碘离子中的至少一种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的射线探测器基板，其特征在于，所述第一闪烁体层的禁带宽度大于所述第二闪烁体层的禁带宽度。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的射线探测器基板，其特征在于，入射至所述第二闪烁体层的射线包括第一能量射线和第二能量射线，所述第一能量射线的能量低于所述第二能量射线的能量；
被所述第二闪烁体层转换的一部分射线包括所述第一能量射线中的至少一部分第一能量射线和所述第二能量射线中的一部分第二能量射线；
所述射线探测器基板还包括：位于所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层之间的过滤层；
所述过滤层被配置为，阻挡未被所述第二闪烁体层转换的第一能量射线。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的射线探测器基板，其特征在于，所述射线探测器基板还包括：位于所述第二闪烁体层远离所述衬底一侧的反射层；
所述反射层被配置为，使射线透过所述反射层，射向所述第二闪烁体层，并对射向所述反射层的辐射荧光进行反射。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的射线探测器基板，其特征在于，所述射线探测器基板还包括：位于所述第一闪烁体层靠近所述衬底一侧的透光板；
所述透光板被配置为，承载所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层，并使所述第一辐射荧光和所述第二辐射荧光透过所述透光板，射向所述多个调光部。
10.一种射线探测器，其特征在于，所述射线探测器包括：
如权利要求1～9中任一项所述的射线探测器基板；
与所述射线探测器基板电连接的驱动芯片；所述驱动芯片被配置为，向所述多个光电探测器提供驱动电压；以及，
与所述射线探测器基板电连接的读取芯片；所述读取芯片被配置为，读取所述多个光电探测器的探测结果。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112117290B (zh) * 2020-09-24 2023-11-24 京东方科技集团股份有限公司 射线探测器基板及射线探测器
CN112713163A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 双能辐射平板探测器、制备方法及探测系统
CN113410258B (zh) * 2021-06-18 2022-12-16 福州京东方光电科技有限公司 一种探测基板、探测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19711927A1 (de) * 1997-03-21 1998-09-24 Siemens Ag Energieselektive Detektoranordnung
CN102903721A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 群康科技(深圳)有限公司 X光影像感测元件及感测模块
CN209728185U (zh) * 2018-10-22 2019-12-03 同源微（北京）半导体技术有限公司 一种并列式双能量x射线探测器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7388208B2 (en) * 2006-01-11 2008-06-17 Ruvin Deych Dual energy x-ray detector
DE102011089595A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendetektor und Verfahren zur Erzeugung eines Gesamtröntgenbildes
CN107799539A (zh) * 2016-08-31 2018-03-13 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 一种光电探测结构及其制备方法
CN112117290B (zh) * 2020-09-24 2023-11-24 京东方科技集团股份有限公司 射线探测器基板及射线探测器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19711927A1 (de) * 1997-03-21 1998-09-24 Siemens Ag Energieselektive Detektoranordnung
CN102903721A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 群康科技(深圳)有限公司 X光影像感测元件及感测模块
CN209728185U (zh) * 2018-10-22 2019-12-03 同源微（北京）半导体技术有限公司 一种并列式双能量x射线探测器

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