CN112415564A - 一种电路板、x射线探测器及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请的一个实施例公开了一种电路板、X射线探测器及检测方法，该电路板包括：第一电路区、第二电路区、第三电路区和第四电路区，其中，第一电路区用于电连接光电二极管阵列芯片；第二电路区包括贯穿于所述第一电路区和第三电路区的导通孔，用于实现第一电路区与第三电路区的电连接导通；第三电路区包括焊盘部和安装部，其中，所述焊盘部用于连接电荷电流处理芯片，所述安装部用于连接探测器支架；第四电路区用于连接探测器连接器，以使得探测器连接器将所述电荷电流处理芯片的信号输出至数据采集处理装置。本申请针所述技术方案降低了X射线对电路板的损伤，通过构造新的探测器结构，减少了工艺步骤，降低了成本，提高了产品的可靠性。

Description

一种电路板、X射线探测器及检测方法

技术领域

本申请涉及X射线领域。更具体地，涉及一种电路板、X射线探测器及检测方法。

背景技术

在实际应用中，闪烁体往往存在非灵敏区，射线可以在很小衰减的情况下直接穿过非灵敏区，同时，闪烁体也很难完全吸收X射线，而导致少量高能X射线穿过闪烁体。没有被吸收掉的X射线就会穿过低密度电路板，进而X射线会穿过电荷电流处理芯片。由于电荷电流处理芯片由半导体工艺制作完成，位移损伤和电离损伤是高能射线对半导体芯片器件进行损伤的两种典型形式，长时间的X射线照射，电荷电流处理芯片的性能就会下降，往往表现为漏电增加、线性度变差以及噪声增加等方面。

目前解决辐照损伤的方法存在成本高、探测器结构复杂、工艺设计困难的问题。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个，本申请提出了一种电路板、X射线探测器及检测方法。

第一方面，本申请提供一种用于X射线探测器的电路板，该电路板包括：第一电路区、第二电路区、第三电路区和第四电路区，其中，

所述第一电路区用于电连接光电二极管阵列芯片；

所述第二电路区包括贯穿于所述第一电路区和第三电路区的导通孔，用于实现第一电路区与第三电路区的电连接导通；

所述第三电路区包括焊盘部和安装部，其中，所述焊盘部用于连接电荷电流处理芯片，所述安装部用于连接探测器支架；

所述第四电路区用于连接探测器连接器，以使得探测器连接器将所述电荷电流处理芯片的信号输出至数据采集处理装置。

在一个具体实施例中，所述第二电路区还包括：设置于所述第二电路区内部的X射线屏蔽材料，用于吸收未被闪烁体吸收的X射线。

在一个具体实施例中，所述第四电路区由能弯折的柔性材料制成，用于实现所述电路板的拼接扩展。

第二方面，本申请提供一种X射线探测器，该探测器包括第一方面所述的电路板。

在一个具体实施例中，该探测器还包括：

闪烁体，用于吸收X射线并将所述X射线转换为可见光信号；

光电二极管阵列芯片，用于将所述可见光信号转换为电流信号；

电荷电流转换芯片，用于将所述电流信号转换为电压信号或数字信号；

探测器连接器，用于将所述电压信号或数字信号发送至数据采集处理装置，其中，所述数据采集处理装置用于对所述电压信号或数字信号进行处理，以得到能识别的图像。

在一个具体实施例中，所述闪烁体与所述光电二极管阵列芯片通过光学胶连接。

在一个具体实施例中，所述光电二极管阵列芯片与所述电路板通过结构胶连接。

第三方面，本申请提供了一种利用上述第二方面所述的探测器进行检测的方法，该方法包括：

闪烁体吸收携带被检目标信息的X射线，将所述X射线转换为可见光信号；

光电二极管阵列芯片接收所述光信号，并将所述可见光信号转换为电流信号，其中，所述电流信号经所述光电二极管阵列芯片的电极传输至所述电路板内部；

所述电流信号流经所述第一电路区，绕过所述X射线屏蔽材料，传输至与所述第三电路区连接的电荷电流处理芯片。

在一个具体实施例中，该方法还包括：

电荷电流处理芯片将所述电流信号转换为电压信号或数字信号；

探测器连接器将所述电压信号或数字信号发送至数据采集处理装置；

数据采集处理装置对所述电压信号或数字信号进行处理，得到能识别的图像。

在一个具体实施例中，该方法还包括：所述X射线屏蔽材料吸收未被闪烁体完全吸收的X射线。

本申请的有益效果如下：

本申请针对现有技术的不足，提出了一种用于X射线探测器的电路板，降低了X射线对电路板上所布置的半导体芯片器件的损伤，进一步通过构造新的探测器结构，提高X射线探测器系统的集成度，减少工艺步骤，降低成本，提高产品的可靠性，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本申请的一个实施例的X射线探测器的结构示意图。

图2示出根据本申请的一个实施例的第一电路区的示意图。

图3示出根据本申请的一个实施例的光电二极管阵列芯片的示意图。

图4示出根据本申请的一个实施例的第三电路区的示意图。

图5示出根据本申请的一个实施例的第二电路区的示意图。

图6示出根据本申请的一个实施例的电路板的层叠结构示意图。

图7示出根据本申请的一个实施例的电路板内部电流流向的原理示意图。

图8示出根据本申请的一个实施例的第二电路区吸收X射线的示意图。

具体实施方式

为使本申请的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

如何设计一种更为紧凑，简易可行并且成本比较低的探测器成为本领域技术人员想要解决的问题。

本申请提供了一种新的X射线探测器结构，如图1所示，该探测器包括

闪烁体6、光电二极管阵列芯片7、电荷电流转换芯片9、探测器连接器105以及电路板100，其中，闪烁体6用于吸收X射线并将所述X射线转换为可见光信号；光电二极管阵列芯片7用于将所述可见光信号转换为电流信号；电荷电流转换芯片9，用于将所述电流信号转换为电压信号或数字信号；其中，闪烁体6与光电二极管阵列芯片7通过光学耦合胶31粘接，光电二极管阵列芯片7与电路板100通过结构填充胶32以及导电胶33粘接，其中，导电胶33用于连接光电二极管阵列芯片7的电极206(阳极)和209(阴极)与电路板100的电极201(阳极)和208(阴极)。

探测器连接器105，用于将所述电压信号或数字信号发送至数据采集处理装置，其中，所述数据采集处理装置用于对所述电压信号或数字信号进行处理，以得到能识别的图像。其中探测器连接器105也可以由柔性电路板部分直接形成金手指，与相应匹配连接器形成连接功能。

电路板100为创新的一体式电路设计，电路板100包括第一电路区101、第二电路区102、第三电路区103以及第四电路区104，

其中，第一电路区101用于电连接光电二极管阵列芯片，具体的，如图2所示，第一电路区101提供了跟光电二极管阵列芯片7进行连接的接触电极201和208，其中，201为阳极，208为阴极；光电二极管阵列芯片7的示意图如图3所示，其中，205为阵列式像素，206和209为光电二极管阵列芯片的电极，用于实现电信号的传输，其中206为阳极，209为阴极。

如图4所示，第三电路区103提供了与电荷电流处理芯片9连接的焊盘部分；同时，第三电路区103提供了将X射线探测器与探测器支架11相连接的安装区域，探测器支架与探测器之间的固定方式可以通过结构胶进行粘接或者通过电路板焊接螺钉进行连接。探测器支架可以提供螺纹孔和定位销用于探测器模块的安装和定位。

如图5所示，第二电路区102提供了第一电路区101与第三电路区103之间互联的过孔(导通孔)204，导通孔的数量根据不同光电二极管7所含的像素数量不同而不同。导通孔204的作用是通过电路板内部引线连接正面201以及背面202的电极，用于实现第一电路区与第三电路区的导通。

在一个具体示例中，第二电路区102还包括嵌入至第二电路区102内部的的X射线屏蔽材料(高原子序数材料)，用于吸收未被闪烁体6吸收掉的X射线，其可以为钨、铅、钼及其合金等材料。第二电路区102通过直接铣槽的方式直接将X射线屏蔽材料12进行压入。

如图1所示，第四电路区104提供了电荷电流处理芯片9的信号及电源的扇出功能，电路板100为创新的一体式电路设计，第四电路区与第一、二、三电路区压合成一体。其中，第四电路区由能弯折的柔性材料制成，例如柔性电路板材料挠性覆铜板，需要说明的是，挠性覆铜板是指在聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜等挠性绝缘材料的单面或双面，通过一定的工艺处理，与铜箔粘接在一起所形成的覆铜板。第四电路区104可以提供垂直于电路板方向进行信号扇出的能力。

207为柔性电路板与电路板母体开口部分，这个部分柔性电路板没有和硬板结合在一起，目的是提供柔性电路板向下弯曲部分不超过电路板板边的范围，这提供了这种探测器模块进行X和Z向同时进行拼接扩展的能力。

电路板100的一体式设计由电路板生产商独立完成，无需再由额外加工商进行加工，实现了探测器的高可靠性连接及产品运行的可靠性，大大降低了产品成本，实现了探测器的紧凑型基础架构，提高了集成度，具有非常广阔的应用前景。

如图6所示，100电路板的一个具体实施例，图6中定义了具体电路板的工艺构成及层与层之间互联的示意图。当然电路板的层数可以任意设置更多的层数来实现相似的设计。

图7为电路板内的电流流向，电流会从光电二极管阵列的每个电极流向电路板内部，电路板通过101区域使得信号流向绕过嵌入的高原子序数材料，最终又通过103区域流向电荷处理芯片，电荷处理芯片把电荷进行转换为电压信号或者数字信号最终通过104上的连接器105发送给上一级数据处理系统进行处理。同时105也会接收数据处理系统的控制信号对电荷处理芯片9进行控制。

通过图8可以看到，在真实系统应用时，射线会被嵌入的高原子序数材料12吸收，从而保护了电荷电流处理芯片9，提高了系统的可靠性。

通过设计这种一体式电路板的探测器模块，可以提高X射线探测器系统的集成度，减少工艺步骤，降低成本，提高产品的可靠性。

本申请针对现有技术的不足，提出了一种用于X射线探测器的电路板，降低了X射线对电路板上所布置的半导体器件的损伤，进一步通过构造新的探测器结构，提高X射线探测器系统的集成度，减少工艺步骤，降低成本，提高产品的可靠性，具有非常广泛的应用前景。

需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于X射线探测器的电路板，其特征在于，包括：第一电路区、第二电路区、第三电路区和第四电路区，其中，

所述第一电路区用于电连接光电二极管阵列芯片；

所述第二电路区包括贯穿于所述第一电路区和第三电路区的导通孔，用于实现第一电路区与第三电路区的电连接导通；

所述第三电路区包括焊盘部和安装部，其中，所述焊盘部用于连接电荷电流处理芯片，所述安装部用于连接探测器支架；

所述第四电路区用于连接探测器连接器，以使得探测器连接器将所述电荷电流处理芯片的信号输出至数据采集处理装置。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述第二电路区还包括：设置于所述第二电路区内部的X射线屏蔽材料，用于吸收未被闪烁体吸收的X射线。

3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述第四电路区由能弯折的柔性材料制成，用于实现所述电路板的拼接扩展。

4.一种X射线探测器，其特征在于，包括如权利要求1-3中任何一项所述的电路板。

5.根据权利要求4所述的探测器，其特征在于，还包括：

闪烁体，用于吸收X射线并将所述X射线转换为可见光信号；

光电二极管阵列芯片，用于将所述可见光信号转换为电流信号；

电荷电流转换芯片，用于将所述电流信号转换为电压信号或数字信号；

探测器连接器，用于将所述电压信号或数字信号发送至数据采集处理装置，其中，所述数据采集处理装置用于对所述电压信号或数字信号进行处理，以得到能识别的图像。

6.根据权利要求5所述的探测器，其特征在于，所述闪烁体与所述光电二极管阵列芯片通过光学耦合胶连接。

7.根据权利要求5所述的探测器，其特征在于，所述光电二极管阵列芯片与所述电路板通过结构填充胶连接，所述光电二极管阵列芯片的电极与所述电路板的电极通过导电胶连接。

8.一种利用权利要求中任何4-7中任何一项所述的探测器进行检测的方法，其特征在于，包括：

闪烁体吸收携带被检目标信息的X射线，将所述X射线转换为可见光信号；

光电二极管阵列芯片接收所述光信号，并将所述可见光信号转换为电流信号，其中，所述电流信号经所述光电二极管阵列芯片的电极传输至所述电路板内部；

所述电流信号流经所述第一电路区，绕过所述X射线屏蔽材料，传输至与所述第三电路区连接的电荷电流处理芯片。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

电荷电流处理芯片将所述电流信号转换为电压信号或数字信号；

探测器连接器将所述电压信号或数字信号发送至数据采集处理装置；

数据采集处理装置对所述电压信号或数字信号进行处理，得到能识别的图像。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：所述X射线屏蔽材料吸收未被闪烁体完全吸收的X射线。

Images