CN210805804U - X射线平板探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种X射线平板探测器。该探测器包括将X射线转换成可见光的光子转换层和设置在其上供可见光透过的透明电极层，还包括：非晶硅层，其用于吸收透过透明电极层的可见光的短波部分且输出第一电信号，非晶硅层包括依次层叠在透明电极层上的P型、I型、N型非晶硅子层；微晶硅层，其用于吸收可见光的长波部分且输出第二电信号，微晶硅层包括依次层叠在N型非晶硅子层上的P型、I型、N型微晶硅子层；以及设置在N型微晶硅子层上的金属电极层；其中，第一电信号和第二电信号共同驱动相应数量的第一载流子和第二载流子分别朝向透明电极层和金属电极层移动并被收集。本实用新型能减小漏电流、提高及稳定光电转换效率、提高成像质量。

Description

X射线平板探测器

技术领域

本实用新型涉及探测器领域，特别涉及X射线平板探测器。

背景技术

X射线的穿透力强，所以X射线平板探测器在医疗和安全方面有大量的应用。如图1所示，目前的X射线平板探测器包括依次层叠的光子转换层1、透明电极层2、非晶硅层3和金属电极层4，非晶硅层3 包括P型非晶硅层30、I型非晶硅层32和N型非晶硅层34，该探测器的工作原理是利用例如为碘化铯材料的光子转换层1把X射线转化为可见光，然后利用P型非晶硅层30、I型非晶硅层32和N型非晶硅层34吸收可见光输出电信号。

图1所示的现有探测器因电极间的重叠面积产生较大的寄生电容效应，会导致信号延迟，且在信号刷新时引起较大的漏电流。为了降低漏电流，需要把非晶硅层3的厚度提高到1μm以上。因非晶硅的缺陷态很多，1μm以上的过厚厚度会导致光电转换效率降低，而且转换效率容易衰减。非晶硅厚度越厚，效率衰减越明显。

因此，如何提供一种X射线平板探测器以减小漏电流、提高及稳定光电转换效率和显示质量已成为业内亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种X射线平板探测器，其包括用于将接收的X射线转换成可见光的光子转换层以及设置在所述光子转换层上用于供可见光透过的透明电极层，所述X射线平板探测器还包括：非晶硅层，其用于吸收透过所述透明电极层的可见光的短波部分且输出第一电信号，所述非晶硅层包括依次层叠在所述透明电极层上的P型非晶硅子层、I型非晶硅子层、N型非晶硅子层；微晶硅层，其用于吸收所述可见光的长波部分且输出第二电信号，所述微晶硅层包括依次层叠在所述N型非晶硅子层上的P型微晶硅子层、 I型微晶硅子层、N型微晶硅子层；以及金属电极层，其设置在所述N 型微晶硅子层上；其中，所述第一电信号和第二电信号共同驱动相应数量的第一载流子朝向所述透明电极层移动并由其收集，并驱动相应数量的第二载流子向所述金属电极层移动并由其收集。

在一实施例中，所述非晶硅层的厚度在0.20μm-0.40μm的范围内。

在一实施例中，所述非晶硅层为检测到70％以上的可见光透过的非晶硅层。

在一实施例中，所述透明电极膜为氧化铟锡镀膜。

在一实施例中，所述透明电极膜的厚度在0.04μm-0.2μm的范围内。

在一实施例中，所述光子转换层为碘化铯闪烁体层。

在一实施例中，所述光子转换层的厚度在400μm-800μm的范围内。

在一实施例中，所述微晶硅层的厚度在0.8μm-1.5μm的范围内。

在一实施例中，所述第一载流子为空穴。

在一实施例中，所述第二载流子为电子。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型在非晶硅层和金属电极层之间增加由P型、I型、N型微晶硅子层构成的微晶硅层，如此能降低非晶硅层的厚度，大幅降低非晶硅引起的转换效率的衰减；非晶硅和微晶硅叠层结构形成两个串联的PN结，相当于两个电容串联，还能提高信号的刷新速度、极大降低寄生电容、降低漏电流，并能提高及稳定光电转换效率。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1为现有技术的X射线平板探测器的组成结构示意图；以及

图2为本实用新型的X射线平板探测器的实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包括复数指代物。

参见图2，其显示了本实用新型的X射线平板探测器的实施例的组成结构示意图，X射线平板探测器包括从上至下依次层叠的光子转换层 1”、透明电极层2”、非晶硅层3”、微晶硅层5和金属电极层4”。

光子转换层1”用于暴露于X射线并将接收的X射线转换成可见光，光子转换层1”可为碘化铯闪烁体层。光子转换层1”的厚度在400μ m-800μm的范围内。

透明电极层2”设置在光子转换层1”上用于供可见光透过。透明电极膜2”为氧化铟锡镀膜。透明电极膜2”的厚度在0.04μm-0.2μm 的范围内。

非晶硅层3”用于吸收透过透明电极层2”的可见光的短波部分且输出第一电信号，非晶硅层3”包括依次层叠在透明电极层2”上的P 型非晶硅子层30”、I型非晶硅子层32”、N型非晶硅子层34”。非晶硅层3”的厚度在0.20μm-0.40μm的范围内。I型非晶硅子层32”的厚度可大于P型非晶硅子层30”或N型非晶硅子层34”的厚度。非晶硅层3”为检测到70％以上的可见光透过的非晶硅层，可见光透过的比例与非晶硅层的厚度、工艺等参数相关。

微晶硅层5用于吸收透过透明电极层2”的可见光的长波部分且输出第二电信号。微晶硅层5包括依次层叠在N型非晶硅子层34”上的 P型微晶硅子层50、I型微晶硅子层52、N型微晶硅子层54。微晶硅层5的厚度在0.8μm-1.5μm的范围内。I型微晶硅子层52的厚度可大于P型微晶硅子层50或N型微晶硅子层54的厚度。

金属电极层4”设置在N型微晶硅子层54上。金属电极层4”的材质可为铝、铜或业界通常使用的其他金属或合金。金属电极层4”的厚度在0.1μm-0.4μm的范围内。

在使用如图2所示的X射线平板探测器进行检测时，检测用X射线照射到光子转换层1”且被转换成可见光，该可见光透过透明电极层 2”并照射到非晶硅层3”和微晶硅层5上，可见光的短波部分及长波部分分别使非晶硅层3”和微晶硅层5产生并输出第一电信号和第二电信号，第一电信号和第二电信号共同驱动相应数量的第一载流子朝向透明电极层2”移动并由其收集，并驱动相应数量的第二载流子向金属电极层4”移动并由其收集。第一载流子为空穴。第二载流子为电子。第一载流子和第二载流子可输出到成像设备生成X图像。

本实用新型在非晶硅层和金属电极层之间增加由P型、I型、N型微晶硅子层构成的微晶硅层，如此能降低非晶硅层的厚度，大幅降低非晶硅引起的转换效率的衰减；非晶硅和微晶硅叠层结构形成两个串联的PN结，相当于两个电容串联，还能提高信号的刷新速度、极大降低寄生电容、降低漏电流，并能提高及稳定光电转换效率。非晶硅/微晶硅叠层结构可以把X射线平板探测器效率的衰减从30％-40％改善到 10％以内，整体光电转换效率比没有微晶硅层时能提高30％到50％或更高。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种X射线平板探测器，其包括用于将接收的X射线转换成可见光的光子转换层以及设置在所述光子转换层上用于供可见光透过的透明电极层，其特征在于，所述X射线平板探测器还包括：

非晶硅层，其用于吸收透过所述透明电极层的可见光的短波部分且输出第一电信号，所述非晶硅层包括依次层叠在所述透明电极层上的P型非晶硅子层、I型非晶硅子层、N型非晶硅子层；

微晶硅层，其用于吸收所述可见光的长波部分且输出第二电信号，所述微晶硅层包括依次层叠在所述N型非晶硅子层上的P型微晶硅子层、I型微晶硅子层、N型微晶硅子层；以及

金属电极层，其设置在所述N型微晶硅子层上；

其中，所述第一电信号和第二电信号共同驱动相应数量的第一载流子朝向所述透明电极层移动并由其收集，并驱动相应数量的第二载流子向所述金属电极层移动并由其收集。

2.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述非晶硅层的厚度在0.20μm-0.40μm的范围内。

3.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述非晶硅层为检测到70％以上的可见光透过的非晶硅层。

4.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述透明电极膜为氧化铟锡镀膜。

5.根据权利要求1或4所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述透明电极膜的厚度在0.04μm-0.2μm的范围内。

6.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述光子转换层为碘化铯闪烁体层。

7.根据权利要求1或6所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述光子转换层的厚度在400μm-800μm的范围内。

8.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述微晶硅层的厚度在0.8μm-1.5μm的范围内。

9.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述第一载流子为空穴。

10.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于，所述第二载流子为电子。

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