CN115207140A - 一种x射线探测器、制备方法及其应用 - Google Patents

一种x射线探测器、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种X射线探测器、制备方法及其应用，该X射线探测器包括传感器层、第一电极层、第二电极层及信号处理模块，其中，传感器层包括第一表面与第二表面；第一电极层位于传感器层的第一表面，包括多个沿X方向间隔排列的收集电极及多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极，以降低收集电极面积及改善收集电极附近电场，降低寄生电容，减小波形差异；第一漂移电极与收集电极间隔预设距离，且一第一漂移电极环绕一收集电极，进一步降低收集电极面积；第二电极层位于传感器层的第二表面，包括至少一阴极；信号处理模块电连接电极，以处理收集电极收集的信号。

Description

一种X射线探测器、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于X射线探测器领域，涉及一种X射线探测器、制备方法及其应用。
背景技术
X射线探测器作为一种将X射线辐射强度转换为不同强度的电信号的装置，被广泛应用医学检查、工业检测、安保检测等。目前，X射线探测器中收集电极尺寸较大，容易产生较大的寄生电容，继而影响X射线探测器的能量分辨率、功耗及性能的稳定性等，且由于收集电极尺寸的影响容易在不同位置生产的信号波形差异大，导致难以平衡探测器能量性能和计数率，影响图像质量。
因此，急需寻找一种能够降低X射线探测器的寄生电容及产生的信号波形差异的X射线探测器。
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射线探测器、制备方法及其应用，用于解决现有技术中X射线探测器的寄生电容大及产生的信号波形差异大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种X射线探测器，包括：
传感器层，包括第一表面及第二表面；
第一电极层，位于所述传感器层的所述第一表面，包括多个沿X方向间隔排列的收集电极及多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极，一所述第一漂移电极环绕一所述收集电极，且所述第一漂移电极与所述收集电极间隔预设距离；
第二电极层，位于所述传感器层的所述第二表面，包括至少一阴极；
信号处理模块，电连接所述收集电极。
可选地，相邻两个所述第一漂移电极之间还设有多个间隔排列的第二漂移电极。
可选地，所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度。
可选地，所述第一收集电极区的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形及圆形中的一种，且所述收集电极中所有所述第一收集电极区均采用相同的形状或者至少有两个所述第一收集电极区的形状不同。
可选地，所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的电极组，一所述电极组中包括至少一个收集电极区，且不同的所述电极组分别通过同的引线引出，所述Y方向与所述X方向相互垂直。
可选地，一所述第一漂移电极围成多个与多个所述电极组一一对应的收容空间，以使所述第一漂移电极分别环绕所述电极组。
可选地，至少一所述电极组包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度。
可选地，所述第一收集电极区的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形及圆形中的一种，一所述电极组中所有所述第一收集电极区均采用相同的形状或者至少有两个所述第一收集电极区的形状不同。
可选地，至少一所述第一漂移电极上还设有缺口。
可选地，还包括第一隔离介电层及第二隔离介电层，所述第一隔离介电位于所述第一漂移电极与所述传感器层之间并包裹所述收集电极的显露表面，所述第二介电层覆盖所述第一漂移电极的显露表面。
本发明还提供了一种X射线探测器的制备方法，包括以下步骤：
提供一包括第一表面及第二表面的传感器层；
于所述传感器层的所述第一表面形成多个沿X方向间隔排列的收集电极；
于所述传感器层上方形成多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极，一所述第一漂移电极环绕一所述收集电极，且所述第一漂移电极与所述收集电极间隔预设距离；
于所述传感器层的第二表面形成包括至少一阴极的第二电极层；
提供一信号处理模块，并将所述信号处理模块与所述收集电极电连接。
可选地，相邻两个所述第一漂移电极之间还设有多个间隔排列的第二漂移电极。
可选地，所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度，所述X方向与所述Y方向相互垂直。
可选地，所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的电极组，一所述电极组中包括至少一个第一收集电极区，且不同所述电极组分别通过不同的引线引出，所述Y方向与所述X方向相互垂直。
可选地，至少一所述电极组包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度。
本发明还提供了一种X射线探测器的应用，所述应用包括将上述所述的X射线探测器应用于CT成像或者X射线成像。
如上所述，本发明的X射线探测器、制备方法及其应用通过对X射线探测器电极的设计，将所述收集电极设置成由多个沿Y方向间隔排列的所述第一收集电极区组成及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度，降低了收集电极的面积，并于所述收集电极的周围设置环绕所述收集电极的所述第一漂移电极及位于相邻两个所述第一漂移电极之间的多个所述第二漂移电极，以降低所述收集电极沿X方向的长度，进而降低X射线探测器的寄生电容及器件的功耗，提升了探测器的能量分辨率及器件的稳定性，同时改善所述传感器层中所述收集电极附近的电场，以便于信号的收集，降低信号的串扰，减小了探测器不同位置的信号波形差异，使X射线探测器不同位置的波形均匀且信号的脉冲时间短，平衡了探测器能量性能和计数率，继而提升探测器输出信号的成像质量，使X射线探测器的性能得到显著的提升；于所述收集电极中设置多个包括至少一所述第一收集电极区的所述电极组，且所述第一漂移电极分别环绕所述电极组，进一步减小所述收集电极的面积，降低了所述X射线探测器的寄生电容及功耗，提升X射线探测器的性能。此外，所述X射线探测器可应用于CT成像或者X射线成像以提升X射线成像设备的成像质量，具有高度产业利用价值。
附图说明
图1显示为本发明的X射线探测器的剖面结构示意图。
图2显示为本发明的X射线探测器的收集电极附近的电场分布图。
图3显示为本发明的X射线探测器中设有一种第二漂移电极的立体结构示意图。
图4显示为本发明的X射线探测器中另一种第二漂移电极的平面结构示意图。
图5显示为本发明的X射线探测器中第三种第二漂移电极的平面结构示意图。
图6显示为本发明的X射线探测器中设有一种收集电极结构的平面结构示意图。
图7显示为本发明的X射线探测器中设有另一种收集电极结构的平面结构示意图。
图8显示为本发明的X射线探测器中设有第三种收集电极结构的平面结构示意图。
图9显示为本发明的X射线探测器中设有第四种收集电极结构的平面结构示意图。
图10显示为本发明的X射线探测器的设有电极组的平面结构示意图。
图11显示为本发明的X射线探测器的收集电极电连接信号处理模块后的平面结构示意图。
图12显示为采用本发明的X射线探测器的X射线探测器的信号响应图。
图13显示为采用本发明的X射线探测器的X射线探测器的频谱响应图。
图14显示为本发明的X射线探测器的制备方法的制备工艺流程图。
图15显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成第一光刻胶层后的剖面结构示意图。
图16显示为本发明的X射线探测器的制备方法的图案化第一光刻胶层后的剖面结构示意图。
图17显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成收集电极材料层后的剖面结构示意图。
图18显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成收集电极后的剖面结构示意图。
图19显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成第一隔离介电层后的剖面结构示意图。
图20显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成第二光刻胶层后的剖面结构示意图。
图21显示为本发明的X射线探测器的制备方法的图案化第二光刻胶层后的剖面结构示意图。
图22显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成漂移电极材料层后的剖面结构示意图。
图23显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成第一漂移电极与第二漂移电极后的剖面结构示意图。
图24显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成第二隔离介电层后的剖面结构示意图。
图25显示为本发明的X射线探测器的制备方法的形成阴极后的剖面结构示意图。
元件标号说明
1 传感器层
2 第一电极层
21 收集电极
211 第一收集电极区
212 第二收集电极区
213 电极组
22 第一漂移电极
23 第二漂移电极
24 收集电极材料层
25 漂移电极材料层
3 第二电极层
31 阴极
4 第一隔离介电层
5 第二隔离介电层
6 第一光刻胶层
7 第二光刻胶层
8 信号处理模块
具体实施方式
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至图25。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。
实施例一
本实施例提供一种X射线探测器，如图1所示，分别为所述X射线探测器的一种结构的剖面结构示意图，包括传感器层1、第一电极层2、第二电极层3及信号处理模块8，其中，所述传感器层1包括第一表面及第二表面，所述第一电极层2位于所述传感器层1的所述第一表面，包括多个沿X方向间隔排列的收集电极21及多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极22，一所述第一漂移电极22环绕一所述收集电极21，且所述第一漂移电极22与所述收集电极21间隔预设距离；所述第二电极层3位于所述传感器层1的所述第二表面，包括至少一阴极31，所述信号处理模块8电连接所述收集电极21。
具体的，所述传感器层1包括硅、镉锌碲、碲化镉、砷化镓或者其他适合的半导体材料。
具体的，所述传感器层1在所述X方向上的长度范围为0.05mm～100mm，所述传感器层1在所述Y方向上的长度范围为0.1mm～100mm，所述传感器层1在所述Z方向上的长度范围为0.01mm～10mm，例如，所述传感器层1在所述X方向上的长度可以为0.1mm、10mm、20mm、60mm或者80mm，所述传感器层1在所述Y方向上的长度可以为1mm、40mm、60mm或者80mm，所述传感器层1在所述Z方向上的长度可以为0.05mm、1mm或者5mm，其中，所述Z方向与所述X方向及所述Y方向两两相互垂直。
具体的，所述收集电极21的材质可以包括Ti、TiN、Ag、Au、Cu、Al、W、Ni、Zn、Ge及Pt中的至少一种，也可以包括其他适合的导电材料；所述阴极31的材质可以包括Ti、TiN、Ag、Au、Cu、Al、W、Ni、Zn、Ge及Pt中的至少一种，也可以包括其他适合的导电材料；所述第一漂移电极22的材质可以包括Ti、TiN、Ag、Au、Cu、Al、W、Ni、Zn、Ge及Pt中的至少一种，也可以包括其他适合的导电材料。
作为示例，所述收集电极21包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区211及位于相邻两个所述第一收集电极区211之间的第二收集电极区212，且所述第二收集电极区212的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区211连接，所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度。
具体的，将所述收集电极21设置成多个间隔预设距离的所述第一收集电极区211以降低所述收集电极21的面积，进而降低X射线探测器的寄生电容。
具体的，所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度，可以进一步的减小所述收集电极的面积，继而减小器件的寄生电容。
具体的，在保证所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度的情况下，所述第二收集电极区212的形状和尺寸可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。本实施例中，为了降低所述收集电极21的面积，采用直线型的所述电连接部212。
具体的，如图2所示，为所述X射线探测电极附近的电场分布图，将所述收集电极21周围设置所述第一漂移电极22可以减小所述收集电极21面积，继而减小X射线探测器的寄生电容，减小信号波形宽度、提升信号均匀性，提高探测器的性能，且降低了噪声，进而保证输出信号与真实信号的一致性，同时改善所述传感器层1中所述收集电极附近的电场，以保证信号的收集。
具体的，所述收集电极21的电势高于所述第一漂移电极22的电势，所第一述漂移电极22与所述收集电极21之间的电势差的范围为1V～5kV。
具体的，所述第一漂移电极22在所述X方向的长度范围为1μm～10mm，所述第一漂移电极22在所述Y方向的长度范围为1μm～10mm，所述第一漂移电极22在所述Z方向的长度范围为1nm～0.1mm。
具体的，在保证所述第一漂移电极22与所述收集电极21之间不发生击穿的情况下，所述第一漂移电极22与所述收集电极21之间的间隔距离可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。
作为示例，如图3所示，为所述X射线探测器中设有一种第二漂移电极23的立体结构示意图，相邻两个所述第一漂移电极22之间还设有多个间隔排列的第二漂移电极23以进一步降低所述收集电极21的面积，降低寄生电容，同时更好的改善所述传感器层1中所述收集电极21附件的电场。
具体的，所述收集电极21的电势高于所述第二漂移电极23的电势，所第二述漂移电极23与所述收集电极21之间的电势差的范围为1V～5kV。
具体的，所述第二漂移电极的23材质可以包括Ti、TiN、Ag、Au、Cu、Al、W、Ni、Zn、Ge及Pt中的至少一种，也可以包括其他适合的导电材料。
具体的，所述第二漂移电极23在所述X方向的长度范围为1μm～10mm，所述第二漂移电极23在所述Y方向的长度范围为1μm～10mm，所述第二漂移电极23在所述Z方向的长度范围为1nm～0.1mm。
具体的，相邻两个所述第二漂移电极23之间的间隔距离可以根据实际情况进行设置，这里不再限制；所述第二漂移电极23与所述第一漂移电极22之间的间隔距离可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。
作为示例，如图4所示，为设有另一种第二漂移电极23的平面结构示意图，所述第一漂移电极22两侧的多个所述第二漂移电极23沿X方向的长度沿趋近所述收集电极21的方向逐渐递减。
作为示例，如图5所示，为设有第三种第二漂移电极23的平面结构示意图，所述第一漂移电极22两侧的多个所述第二漂移电极23的宽度相同。
具体的，位于所述第一漂移电极22之间的多个所述第二漂移电极23中至少一对所述第二漂移电极23的电位相同。
具体的，所述第一隔离介电层4用于将所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23与所述传感器层1隔离开，使所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23与所述传感器层1电绝缘，降低器件的功耗。
作为示例，如图6、图7及图8所示，分别为设有一种所述收集电极21结构的平面结构示意图、设有另一种所述收集电极21形状的平面结构示意图及设有第三种所述收集电极21结构的平面结构示意图，所述第一收集电极区211的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形及圆形中的一种，也可以是其他适合的形状，且所述收集电极21中所有所述第一收集电极区211均采用相同的形状或者至少有两个所述第一收集电极区211的形状不同。本实施例中，同一所述收集电极21中所有所述收集电极区211的形状相同。
具体的，如图9所示，为设有第四种所述收集电极21结构的平面结构示意图，同一所述收集电极21上的不同所述第二收集电极区212在Y方向的投影可以不重叠，或者在同一所述收集电极21上，至少两个所述第二收集电极区212在X方向的投影部分重叠。
具体的，所述第一收集电极区211在所述X方向的长度范围为1μm～10mm，所述第一收集电极区211在所述Y方向的长度范围为1μm～10mm，所述第一收集电极区211在所述Z方向的长度范围为1nm～0.1mm。
具体的，相邻两个所述第一收集电极区211之间的距离可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。
具体的，同一所述收集电极21中所有的所述第一收集电极区211及所述第二收集电极区212通过相同的引线引出，以与外电路电连接。
作为示例，如图10所示，为设有电极组213的平面结构示意图，所述收集电极21包括多个沿Y方向间隔排列的电极组213，一所述电极组213中包括至少一个第一收集电极区211，即一个所述电极组213中可以设置1个所述第一收集电极区211，可以设置2个所述第一收集电极区211，也可以是更多的所述第一收集电极区211，且不同的所述电极组213分别通过不同的引线(未图示)引出以与外电路电连接，所述Y方向与所述X方向相互垂直。
具体的，同一所述收集电极21中相邻两个所述电极组213中的所述第一收集电极区211的数目可以不相同，也可以相同。本实施例中，同一所述收集电极21中沿Y方向依次排列的所述电极组213中所述第一收集电极区211的数目依次增加。
具体的，将一所述收集电极21设置成多个沿Y方向间隔排列且包括至少一所述第一收集电极区211的所述电极组213，进一步降低所述收集电极21的面积，以降低X射线探测器的寄生电容，且将所述收集电极21分多个所述电极组213还可以降低每个所述电极组213的处理信号量，可以分别获取不同位置下的信号，防止信号堆叠，继而提升探测器输出信号的成像质量。
作为示例，一所述第一漂移电极22围成多个与多个所述电极组213一一对应的收容空间以使所述第一漂移电极22分别环绕所述电极组213，以进一步改善所述传感器层1中所述收集电极21附近的电场，便于信号的收集，降低信号的串扰，减小了探测器不同位置的信号波形差异，使X射线探测器不同位置的波形均匀且信号的脉冲时间短，继而提升X射线探测器的性能。
作为示例，至少一所述电极组213包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区211及位于相邻两个所述第一收集电极区211之间的第二收集电极区212，且所述第二收集电极区212的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区211连接，所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度。
具体的，在不影响所述收集电极21信号收集的情况下，一所述收集电极21划分成的所述电极组213的数量可以根据实际情况进行设置，且由于相邻两个所述电极组213相互绝缘，可以减少所述第二收集电极区212的数量来进一步降低了所述收集电极21的面积，继而降低器件的寄生电容。
作为示例，所述第一收集电极区211的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形及圆形中的一种，一所述电极组213中所有所述第一收集电极区211均采用相同的形状或者至少有两个所述第一收集电极区211的形状不同。
具体的，相邻两个所述收集电极21中的所述电极组213的数量可以不相同。
具体的，当所述X射线探测器工作时，所述电极组213及所述阴极31上施加有不同的电压，且所述电极组213的电位高于所述阴极31的电位。
具体的，所述电极组213与所述阴极31之间的电压差小于5kV。
作为示例，至少一所述第一漂移电极211上还设有缺口以便于所述收集电极21引线，电连接于外电路。
作为示例，还包括第一隔离介电层4及第二隔离介电层5，所述第一隔离介电层4位于所述第一漂移电极22与所述传感器层1之间并包裹所述收集电极21的显露表面；所述第二隔离介电层5覆盖所述第一漂移电极22的显露表面。
具体的，所述第一隔离介电层4为电绝缘材料，在保证所述传感器层1与所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23绝缘且所述X射线探测器正常工作的情况下，所述第一隔离介电层4的厚度可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。
具体的，所述第一隔离介电层4的设置用于降低器件的功耗。
具体的，在保证所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23不发生电击穿或者破坏的情况下，所述第二隔离介电层5的厚度可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。
具体的，所述第二隔离介电层5的设置用于保护器件，防止所述收集电极21、所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23之间发生电击穿。
具体的，所述阴极31的材质可以包括Ti、TiN、Ag、Au、Cu、Al、W、Ni、Zn、Ge及Pt中的至少一种，也可以包括其他适合的导电材料。
具体的，所述第二漂移电极23的设置可以进一步减小所述收集电极21沿X方向的长度，降低器件的寄生电容，进一步提升X射线探测器的性能。
具体的，所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23与所述收集电极21的电压不同，在保证改善所述收集电极21附近电场，便于信号收集的情况下，所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23的电压值可以根据实际情况进行设置，这里不再限制。本实施例中，位于环绕所述收集电极21的所述第一漂移电极22的电压值高于所述第二漂移电极23，且所述第二漂移电极23的电压值向靠近所述第一漂移电极21的方向递减。
具体的，如图11所示，为所述信号处理模块8电连接所述收集电极21后的平面结构示意图，所述信号处理模块8中包括用于处理信号的芯片及电路，且所述信号处理模块8用于接收所述收集电极21传输过来的信号(图中双箭头表示传输信号)，并利用所述信号处理模块8中的芯片及电路处理信号，以将所述收集电极21传输过来的信号转换成数字图像信号。
具体的，如图12及图13所示，分别为X射线探测器的信号响应图及X射线探测器的频谱响应图，由于将所述收集电极21包括多个沿Y方向间隔排列的所述第一收集电极区211及位于相邻两个所述第一收集电极区211之间的第二收集电极区212，所述第二收集电极区212在X方向的长度小于所述第一收集电极区211在X方向上的长度，且所述第一漂移电极22环绕所述收集电极21，极大的改善了所述收集电极21附近的电场，平衡了探测器能量性能和计数率，继而提升了探测器输出信号的成像质量。
本实施例的X射线探测器通过重新设计所述X射线探测器电极的结构，将一所述收集电极21设置成多个沿Y方向间隔排列的所述第一收集电极区211及位于所述第一收集电极区211之间的所述第二收集电极区212，且所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度，以减小所述收集电极21的面积，降低X射线探测器的寄生电容；于所述收集电极21的周围设置环绕所述收集电极21的所述第一漂移电极22，并于相邻两个所述第一漂移电极22之间设置多个第二漂移电极23，以进一步降低所述收集电极21的面积，进而降低X射线探测器的寄生电容及器件的功耗，提升了探测器的能量分辨率及器件的稳定性，同时改善所述传感器层1中所述收集电极21附近的电场，以便于信号的收集，降低信号的串扰，减小了探测器不同位置的信号波形差异，使X射线探测器不同位置的波形均匀且信号的脉冲时间短，平衡了探测器能量性能和计数率，继而提升探测器输出信号的成像质量，使X射线探测器的性能得到显著的提升；将所述收集电极21设置成多个包括至少一所述第一收集电极区211的所述电极组213，且不同的所述电极组213分别通过不同的引线引出并分别被所述第一漂移电极22环绕，可以分别获取不同位置下的信号，减少信号堆叠造成的影响，提升了了X射线探测器的性能。
实施例二
本实施例提供一种X射线探测器的制备方法，如图14所示，为所述X射线探测器的制备方法的制备工艺流程图，包括以下步骤：
S1：提供一包括第一表面及第二表面的传感器层；
S2：于所述传感器层的所述第一表面形成多个沿X方向间隔排列的收集电极；
S3：于所述传感器层的上方形成多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极，以所述第一漂移电极环绕一所述收集电极，且所述第一漂移电极与所述收集电极间隔预设距离；
S4：于所述传感器层的第二表面形成包括至少一阴极的第二电极层；
S5：提供一信号处理模块，并将所述信号处理模块与所述收集电极电连接。
首先请参阅图15至图24，执行所述步骤S1、所述步骤S2及所述步骤S3：提供一包括第一表面及第二表面的传感器层1；于所述传感器层1的所述第一表面形成多个沿X方向间隔排列的收集电极21；于所述传感器层1的上方形成多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极22，一所述第一漂移电极22环绕一所述收集电极21，且所述第一漂移电极22与所述收集电极21间隔预设距离。
具体的，如图15、图16、图17及图18所示，分别为形成第一光刻胶层6后的剖面结构示意图、图案化第一光刻胶层6后的剖面结构示意图、形成收集电极材料层24后的剖面结构示意图及形成收集电极21后的剖面结构示意图，形成所述收集电极21的步骤包括：于所述传感器层1的第一表面形成一第一光刻胶层6，并图案化所述第一光刻胶层6；基于图案化的所述第一光刻胶层6形成覆盖所述第一光刻胶层6上表面并填充所述第一光刻胶层6中图案的收集电极材料层24；去除覆盖所述第一光刻胶层6上表面的所述收集电极材料层24及所述第一光刻胶层6以得到所述收集电极21。
具体的，形成所述第一光刻胶层6的方法包括旋涂或者其他适合的方法。
具体的，形成所述收集电极材料层24的方法包括电镀、蒸镀、化学镀、磁控溅射、原子层沉积、物理气相沉积或者其他适合的方法。本实施例中，采用蒸镀的方法形成所述收集电极材料层。
具体的，去除覆盖所述第一光刻胶层6上表面的所述收集电极材料层24的方法包括化学机械研磨或者其他适合的方法。
具体的，去除所述第一光刻胶层6的方法包括干法剥离、湿法剥离或者其他适合的方法。
具体的，形成的所述收集电极21还包括电连接所述收集电极21电连接部。
具体的，形成的所述收集电极21还包括多个间隔预设距离且相互绝缘的电极组，所述电极组包括至少一所述第一收集电极区211。
作为示例，所述收集电极21包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区211及位于相邻两个所述第一收集电极区211之间的第二收集电极212，且所述第二收集电极区212的两端分别与相邻两个所述第一收集电极区211连接，所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度，所述X方向与所述Y方向相互垂直。
作为示例，所述收集电极21包括多个沿Y方向间隔排列的电极组，一所述电极组213中包括至少一个第一收集电极区211，且不同所述电极组213分别通过不同的引线(未图示)引出，所述Y方向与所述X方向相互垂直。
作为示例，至少一所述电极组213包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区211及位于相邻两个所述第一收集电极区211之间的第二收集电极区212，且所述第二收集电极区212的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区211连接，所述第二收集电极区212沿X方向的长度小于所述第一收集电极区211沿X方向的长度，可以进一步减小所述收集电极21的面积，继而减小器件的寄生电容。
具体的，通过图案化所述第一光刻胶层6可以制作实施例一中的所述收集电极21的结构。
具体的，形成所述收集电极21之后，形成所述第一漂移电极22之前，还包括形成第一隔离介电层4的步骤，且所述第一隔离介电层4覆盖所述第一表面及所述收集电极21的显露表面。
具体的，如图18所示，为形成第一隔离介电层4后的剖面结构示意图，形成所述第一隔离介电层4的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积或者其他适合的方法。
作为示例，相邻两个所述第一漂移电极22之间还设有多个间隔排列的第二漂移电极23以减小所述收集电极21的面积。
具体的，如图20、图21、图22及图23所示，分别为形成第二光刻胶层7后的剖面结构示意图、图案化第二光刻胶层7后的剖面结构示意图、形成漂移电极材料层25后的剖面结构示意图及形成第一漂移电极22与第二漂移电极23后的剖面结构示意图，形成所述第一漂移电极22与所述第二漂移电极23同步形成，形成所述第一漂移电极22与所述第二漂移电极23包括以下步骤：于所述第一隔离介电层4的上表面形成一第二光刻胶层7，并图案化所述第二光刻胶层7；基于图案化的所述第二光刻胶层7形成覆盖所述第二光刻胶层7上表面并填充所述第二光刻胶层7中图案的漂移电极材料层25；去除覆盖所述第二光刻胶层7上表面的所述漂移电极材料层25及所述第二光刻胶层7以得到所述第一漂移电极22及所述第二漂移电极23。
具体的，形成所述第二光刻胶层7的方法包括旋涂或者其他适合的方法。
具体的，形成所述漂移电极材料层25的方法包括电镀、蒸镀、化学镀、磁控溅射、原子层沉积、物理气相沉积或者其他适合的方法。本实施例中，采用蒸镀的方法形成所述漂移电极材料层。
具体的，去除覆盖所述第二光刻胶层7上表面的所述漂移电极材料层25的方法包括化学机械研磨或者其他适合的方法。
具体的，去除所述第二光刻胶层7的方法包括干法剥离、湿法剥离或者其他适合的方法。
具体的，形成所述第一漂移电极22与所述第二漂移电极23之后，形成所述第二电极层3之前，还包括形成第二隔离介电层5的步骤，且所述第二隔离介电层5覆盖所述第一隔离介电层4的上表面及所述第一漂移电极22与所述第二漂移电极23的显露表面。
具体的，如图24所示，为形成所述第二隔离介电层5后的剖面结构示意图，形成所述第二隔离介电层5的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积或者其他适合的方法。
具体的，通过形成环绕所述收集电极21的所述第一漂移电极22及位于相邻两个所述第一漂移电极22之间的所述第二漂移电极23，可以改善所述传感器层1中所述收集电极21附近的电场，以便于信号的收集，同时可以降低所述收集电极21在X方向的长度，显著降低所述收集电极21的面积。
具体的，形成所述第二隔离介电层5后还包括形成将所述第一漂移电极22、所述第二漂移电极23及所述收集电极21与外电路电连接的导线的步骤，且所述导线的方法为普通方法，这里不再赘述。
再请参阅图25，执行所述步骤S4及所述步骤S5：于所述传感器层1的第二表面形成包括至少一阴极31的第二电极层3；提供一信号处理模块，并将所述信号处理模块8与所述收集电极21电连接。
具体的，形成所述阴极31的方法包括电镀、蒸镀、化学镀、磁控溅射、原子层沉积、物理气相沉积或者其他适合的方法。
具体的，电连接所述收集电极21与所述信号处理模块8的方法为常用方法，这里不再赘述。
具体的，所述信号处理模块8用于处理所述收集电极21所收集的信号，并对信号进行处理以输出数字化图像信号。
本实施例的X射线探测器的制备方法，通过形成环绕所述收集电极21的第一漂移电极22及位于相邻两所述第一漂移电极22之间的所述第二漂移电极23，改善了所述传感器层1中所述收集电极21附近的电场，便于信号的收集，同时可以减小所述收集电极21沿X方向的长度，继而减小X射线探测器的寄生电容。
实施例三
本实施例提供一种X射线探测器的应用，所述应用将实施例一中的X射线探测器应用于CT成像或者X射线成像。
具体的，当将所述X射线探测器应用于CT成像、X射线成像或者其他X射线成像设备时，将所述收集电极21设置成多个沿Y方向间隔排列的所述第一收集电极区211及位于相邻两个所述第一收集电极区211之间的第二收集电极区212，所述第二收集电极区212在X方向的长度小于所述第一收集电极区211在X方向上的长度，降低了器件的寄生电容及功耗。
具体的，将第一漂移电极22环绕所述收集电极21设置，并于所述第一漂移电极22之间设置所述第二漂移电极23，利用所述第一漂移电极22与所述第二漂移电极23改善所述收集电极21附近的电场，以便于信号的收集，降低信号的串扰，减小了探测器不同位置的信号波形差异，使X射线探测器不同位置的波形均匀且信号的脉冲时间短，提升了探测器输出信号的成像质量，继而所述X射线探测器应用于CT成像或者X射线成像时，提升了X射线成像设备的成像质量。
本实施例的X射线探测器的应用，通过将实施例一中所述的X射线探测器应用于CT成像或者X射线成像，提升了X射线成像设备的成像质量。
综上所述，本发明的X射线探测器、制备方法及其应用通过设计X射线探测器的电极结构，将收集电极设置成由多个沿X方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个第一收集电极区之间的第二收集电极区，且第二收集电极区沿X方向的长度小于第一收集电极区沿X方向的长度，以降低收集电极的面积，进而降低X射线探测器的寄生电容；于收集电极的周围设置环绕收集电极并与收集电极间隔预设距离的第一漂移电极，进一步降低收集电极面积的同时改善传感器层中收集电极附近的电场，降低X射线探测器的寄生电容及器件的功耗，提升了探测器的能量分辨率及器件的稳定性，同时便于信号的收集，降低信号的串扰，减小了探测器不同位置的信号波形差异，使X射线探测器不同位置的波形均匀且信号的脉冲时间短，平衡了探测器能量性能和计数率，继而提升X射线探测器的性能；于相邻两个第一漂移电极之间设置多个第二漂移电极，可以进一步减小收集电极沿X方向的长度，减小收集电极的面积，降低器件的寄生电容；将收集电极中设置成至少包括一个第一收集电极区的多个沿Y方向间隔排列且分别被第一漂移电极环绕的电极组，再进一步降低收集电极的面积，更好地改善了传感器层中收集电极附近的电场，提升了X射线探测器的性能。此外，X射线探测器可应用于CT成像或者X射线成像以提升X射线成像设备的成像质量。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 (16)

1.一种X射线探测器，其特征在于，包括：
传感器层，包括第一表面及第二表面；
第一电极层，位于所述传感器层的所述第一表面，包括多个沿X方向间隔排列的收集电极及多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极，一所述第一漂移电极环绕一所述收集电极，且所述第一漂移电极与所述收集电极间隔预设距离；
第二电极层，位于所述传感器层的所述第二表面，包括至少一阴极；
信号处理模块，电连接所述收集电极。
2.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于：相邻两个所述第一漂移电极之间还设有多个间隔排列的第二漂移电极。
3.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于：所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度。
4.根据权利要求3所述的X射线探测器，其特征在于：所述第一收集电极区的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形及圆形中的一种，且所述收集电极中所有所述第一收集电极区均采用相同的形状或者至少有两个所述第一收集电极区的形状不同。
5.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于：所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的电极组，一所述电极组中包括至少一个第一收集电极区，且不同所述电极组分别通过不同的引线引出，所述Y方向与所述X方向相互垂直。
6.根据权利要求5所述的X射线探测器，其特征在于：一所述第一漂移电极围成多个与多个所述电极组一一对应的收容空间以使所述第一漂移电极分别环绕所述电极组。
7.根据权利要求5所述的X射线探测器，其特征在于：至少一所述电极组包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度。
8.根据权利要求7所述的X射线探测器，其特征在于：所述第一收集电极区的形状包括三角形、四边形、五边形、六边形及圆形中的一种，一所述电极组中所有所述第一收集电极区均采用相同的形状或者至少有两个所述第一收集电极区的形状不同。
9.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于：至少一所述第一漂移电极上还设有缺口。
10.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于：还包括第一隔离介电层及第二隔离介电层，所述第一隔离介电位于所述第一漂移电极与所述传感器层之间并包裹所述收集电极的显露表面，所述第二介电层覆盖所述第一漂移电极的显露表面。
11.一种X射线探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一包括第一表面及第二表面的传感器层；
于所述传感器层的所述第一表面形成多个沿X方向间隔排列的收集电极；
于所述传感器层的上方形成多个沿X方向间隔排列的第一漂移电极，一所述第一漂移电极环绕一所述收集电极，且所述第一漂移电极与所述收集电极间隔预设距离；
于所述传感器层的第二表面形成包括至少一阴极的第二电极层；
提供一信号处理模块，并将所述信号处理模块与所述收集电极电连接。
12.根据权利要求11所述的X射线探测器的制备方法，其特征在于：相邻两个所述第一漂移电极之间还设有多个间隔排列的第二漂移电极。
13.根据权利要求11所述的X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度，所述X方向与所述Y方向相互垂直。
14.根据权利要求11所述的X射线探测器的制备方法，其特征在于：所述收集电极包括多个沿Y方向间隔排列的电极组，一所述电极组中包括至少一个第一收集电极区，且不同所述电极组分别通过不同的引线引出，所述Y方向与所述X方向相互垂直。
15.根据权利要求14所述的X射线探测器的制备方法，其特征在于：至少一所述电极组包括多个沿Y方向间隔排列的第一收集电极区及位于相邻两个所述第一收集电极区之间的第二收集电极区，且所述第二收集电极区的两端分别与相邻的两个所述第一收集电极区连接，所述第二收集电极区沿X方向的长度小于所述第一收集电极区沿X方向的长度。
16.一种X射线探测器的应用，其特征在于：所述应用包括如将权利要求1～10中任意一项所述的X射线探测器应用于CT成像或者X射线成像。
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