CN212341470U

CN212341470U - 一种提高边缘通道响应的x光探测器

Info

Publication number: CN212341470U
Application number: CN202020786290.8U
Authority: CN
Inventors: 孙磊; 刘柱; 王伟
Original assignee: Yirui New Material Technology Taicang Co ltd
Current assignee: Yirui New Material Technology Taicang Co ltd
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2030-05-13

Abstract

一种提高边缘通道响应的X光探测器，所述X光探测器由闪烁体和探测器芯片组成；所述闪烁体包括一维闪烁体、二维闪烁体，所述一维闪烁体由若干个闪烁体通道组成一维阵列，所述二维闪烁体由若干个闪烁体通道组成二维阵列；所述闪烁体通道包括边缘通道、中间通道，所述边缘通道设置在闪烁体两侧边缘，每个中间通道等距离设置在边缘通道之间；每个所述中间通道的闪烁体体积和尺寸都相同，所述边缘通道的闪烁体体积大于中间通道5%‑50%。本实用新型所述的提高边缘通道响应的X光探测器，结构设计合理，通过对探测器芯片和闪烁体边缘通道的设计，提高边缘通道的光响应，增加边缘通道的信号，提高不同通道之间信号的一致性，提高成像质量，应用前景广泛。

Description

一种提高边缘通道响应的X光探测器

技术领域

本实用新型涉及X光探测器技术领域，具体涉及一种提高边缘通道响应的X光探测器。

背景技术

X光探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置。它接收到射线照射，然后产生与辐射强度成正比的电信号。X光探测器通常由闪烁体和探测器芯片组成，而为了实现扫描成像功能，每一个探测器模组中的探测器芯片和闪烁体通常被分割成一定数量的像素，形成独立的感光-信号传输通道。

在安检、工业检测等领域，通常采用线扫描的方式进行成像，探测器中的通道排列为一维线阵，而在医疗等应用中需要快速大面积扫描，探测器中的通道则为二维阵列排布。无论是一维线阵列还是二维面阵列，目前的探测器芯片及闪烁体大多都为等像素间距进行排列，其优点是成像不会造成图像变形，但缺点是不同像素之间的感光响应能力不同，尤其是探测器边缘的通道，由于边缘效应和闪烁体光输出能力不同，其响应较低，输出的信号也比其他位置的通道要小。这种情况在多个探测器模组进行拼接时，在图像上拼接处形成明显的异常线。尽管可以通过软件算法进行一定的校正，但由于不同模组边缘通道存在差别，而且在不同工作环境下，边缘通道的变化也各不相同，导致算法不能很好的实现校正。

近年来，随着X光探测器的大规模推广和使用，人们对X光探测器的要求越来越高。因此，为了解决上述技术问题，需要设计一种提高边缘通道响应的X光探测器，这对我国X光探测器的发展具有深远的意义，并有一定的商业前景。

中国专利申请号为CN201720252212.8公开了一种非均匀性16像素闪烁体的改进，是通过优化芯片第1像素、第16像素与剩余14个像素的所接收的X射线能量一致，从而保证16个像素芯片的响应曲线一致，没有对X光探测器的探测器芯片、闪烁体的探测通道像素一起进行改进。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种提高边缘通道响应的X光探测器，结构设计合理，通过对探测器芯片和闪烁体边缘通道的设计，提高边缘通道的光响应，增加边缘通道的信号，提高模组不同通道之间信号的一致性，提高成像质量，应用前景广泛。

技术方案：一种提高边缘通道响应的X光探测器，所述X光探测器由闪烁体和探测器芯片组成；所述闪烁体包括一维闪烁体、二维闪烁体，所述一维闪烁体由若干个闪烁体通道组成一维阵列，所述二维闪烁体由若干个闪烁体通道组成二维阵列；每个所述闪烁体通道包括一个闪烁体区域并且在水平长度方向间距相等，每个所述闪烁体通道之间为反射层；所述闪烁体通道底部对齐，所述闪烁体通道底部为出光面并且没有反射层；所述闪烁体通道包括边缘通道、中间通道，所述边缘通道设置在闪烁体两侧边缘，每个所述中间通道等距离设置在所述边缘通道之间；每个所述中间通道的闪烁体体积和尺寸都相同，所述边缘通道的闪烁体体积大于中间通道5%-50%。

进一步的，上述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述边缘通道在水平长度方向和垂直宽度方向的尺寸与所述中间通道像素保持一致，所述边缘通道在高度方向尺寸大于所述中间通道5%~50%并且保持中心对称。

本实用新型所述的X光探测器，结构简单，由闪烁体和探测器芯片组成。闪烁体包括一维闪烁体、二维闪烁体，一维闪烁体应用于安检、工业检测等领域采用线扫描的成像方式，二维闪烁体应用于医疗等领域中需要快速大面积扫描的面扫描的成像方式。无论是一维还是二维阵列，本实用新型所述的闪烁体通道，增加了边缘通道的闪烁体体积，并同时保持出光面的面积不变，可以提高X光的吸收能力，提高边缘通道的光输出，最终提高探测通道像素的信号，同时保持在长宽方向上像素的间距不变，与探测器芯片的感光区进行对应匹配，从而满足图像在各个方向上的一致性和均匀性。

进一步的，上述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述探测器芯片由探测器芯片主体上的若干个探测通道像素组成；每个所述探测通道像素包括一个感光区域并且在水平长度方向间距相等，每个所述探测通道像素之间为不感光的隔离区。

进一步的，上述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述探测通道像素包括边缘通道像素、中间通道像素，所述边缘通道像素设置在探测通道像素两侧边缘，每个所述中间通道像素等距离设置在所述边缘通道像素之间。

进一步的，上述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述边缘通道像素的感光区面积大于所述中间通道像素5%-50%，并且所述边缘通道像素的感光区在水平长度方向的尺寸与每个所述中间通道像素保持一致，所述边缘通道像素在垂直宽度方向尺寸大于所述中间通道像素5%-50%并且保持中心对称。

本实用新型所述的探测器芯片，结构设计合理，增加了边缘通道像素的感光面积，可以补偿或者部分补偿由于边缘通道像素光输入较小而导致的边缘通道像素响应偏低、信号小的问题。同时保持了探测器芯片边缘通道像素与中间通道像素的间距一致，从而确保输出图像的一致性，没有图像的变形。另外边缘通道像素的感光区到探测器芯片边缘可以保持一定距离，也确保边缘通道在增加光响应的同时，没有增加通道漏电。

进一步的，上述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述闪烁体材质为掺杂Tb³⁺的GdF₃ 微晶玻璃。

本实用新型所述的闪烁体选择掺杂Tb³⁺的GdF₃ 微晶玻璃，颗粒尺寸小于可见光的波长，能够避免晶体颗粒引起的光散射，具有良好的闪烁性能，光学透过性良好，可以提高X光的吸收能力，提高边缘通道的光输出。

进一步的，上述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述X光探测器还包括基板，所述闪烁体、探测器芯片、基板从上至下依次设置。

所述X光探测器的工作原理：X光子入射进入闪烁体，转换为可见光输出，进入下方的探测器芯片，再由探测器芯片进行光电转换，形成电信号，并通过探测器芯片与基板上的导线传输至后续的信号处理芯片，从而形成最终的图像。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型所述的提高边缘通道响应的X光探测器，结构设计合理，由闪烁体、探测器芯片、基片组成。闪烁体包括一维闪烁体、二维闪烁体，一维闪烁体应用于安检、工业检测等领域采用线扫描的成像方式，二维闪烁体应用于医疗等领域中需要快速大面积扫描的面扫描的成像方式，适应范围广，应用前景广泛；

（2）本实用新型所述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述的闪烁体通道，增加了边缘通道的闪烁体体积，并同时保持出光面的面积不变，可以提高X光的吸收能力，提高边缘通道的光输出，最终提高探测通道像素的信号，同时保持在长宽方向上像素的间距不变，与探测器芯片的感光区进行对应匹配，从而满足图像在各个方向上的一致性和均匀性；

（3）本实用新型所述的提高边缘通道响应的X光探测器，所述的探测器芯片，结构设计合理，增加了边缘通道像素的感光面积，可以补偿或者部分补偿由于边缘通道像素光输入较小而导致的边缘通道像素响应偏低、信号小的问题。同时保持了探测器芯片边缘通道像素与中间通道像素的间距一致，从而确保输出图像的一致性，没有图像的变形。另外边缘通道像素的感光区到探测器芯片边缘可以保持一定距离，也确保边缘通道在增加光响应的同时，没有增加通道漏电。

附图说明

图1为本实用新型所述提高边缘通道响应的X光探测器的闪烁体一维阵列顶视图；

图2为本实用新型所述提高边缘通道响应的X光探测器的闪烁体一维阵列侧视剖面AA'示意图；

图3为本实用新型所述提高边缘通道响应的X光探测器的闪烁体二维阵列顶视图；

图4为本实用新型所述提高边缘通道响应的X光探测器的闪烁体一维阵列侧视剖面AA'或者BB'示意图；

图5为本实用新型所述提高边缘通道响应的X光探测器的探测器芯片顶视图；

图6为本实用新型所述提高边缘通道响应的X光探测器的探测器芯片整体结构图；

图中：闪烁体1、一维闪烁体11、二维闪烁体12、闪烁体通道13、边缘通道131、中间通道132、反射层14、出光面15、探测器芯片2、探测通道像素21、边缘通道像素211、中间通道像素212、隔离区22、基板3。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1~6，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、2、3、4所示的上述结构的提高边缘通道响应的X光探测器，所述X光探测器由闪烁体1和探测器芯片2组成；所述闪烁体1包括一维闪烁体11、二维闪烁体12，所述一维闪烁体11由若干个闪烁体通道13组成一维阵列，所述二维闪烁体12由若干个闪烁体通道13组成二维阵列；每个所述闪烁体通道13包括一个闪烁体区域并且在水平长度方向间距相等，每个所述闪烁体通道13之间为反射层14；所述闪烁体通道13底部对齐，所述闪烁体通道13底部为出光面15并且没有反射层14；所述闪烁体通道13包括边缘通道131、中间通道132，所述边缘通道131设置在闪烁体1两侧边缘，每个所述中间通道132等距离设置在所述边缘通道131之间；每个所述中间通道132的闪烁体体积和尺寸都相同，所述边缘通道131的闪烁体体积大于中间通道1325%-50%。

进一步的，所述边缘通道131在水平长度方向和垂直宽度方向的尺寸与所述中间通道132像素保持一致，所述边缘通道131在高度方向尺寸大于所述中间通道1325%~50%并且保持中心对称。

进一步的，如图4所示，所述探测器芯片2由探测器芯片2主体上的若干个探测通道像素21组成；每个所述探测通道像素21包括一个感光区域并且在水平长度方向间距相等，每个所述探测通道像素21之间为不感光的隔离区22。

进一步的，所述探测通道像素21包括边缘通道像素211、中间通道像素212，所述边缘通道像素211设置在探测通道像素21两侧边缘，每个所述中间通道像素212等距离设置在所述边缘通道像素211之间。

进一步的，所述边缘通道像素211的感光区面积大于所述中间通道像素2125%-50%，并且所述边缘通道像素211的感光区在水平长度方向的尺寸与每个所述中间通道像素212保持一致，所述边缘通道像素211在垂直宽度方向尺寸大于所述中间通道像素2125%-50%并且保持中心对称。

进一步的，所述闪烁体1材质为掺杂Tb³⁺的GdF₃ 微晶玻璃。

进一步的，如图6所示，所述X光探测器还包括基板3，所述闪烁体1、探测器芯片2、基板3从上至下依次设置。

实施例

基于以上的结构基础，如图1-6所示。

本实用新型所述的提高边缘通道响应的X光探测器，结构设计合理，工作原理如下：X光子入射进入闪烁体1，转换为可见光输出，进入下方的探测器芯片2，再由探测器芯片2进行光电转换，形成电信号，并通过探测器芯片2与基板3上的导线传输至后续的信号处理芯片，从而形成最终的图像。

其中，所述闪烁体1的闪烁体通道13和探测器芯片的探测通道像素21形成了独立的感光-信号传输通道。闪烁体1包括一维闪烁体11、二维闪烁体12，一维闪烁体11应用于安检、工业检测等领域采用线扫描的成像方式，二维闪烁体12应用于医疗等领域中需要快速大面积扫描的面扫描的成像方式。无论是一维还是二维阵列，本实用新型所述的闪烁体通道13，增加了边缘通道131的闪烁体体积，并同时保持出光面15的面积不变，可以提高X光的吸收能力，提高边缘通道131的光输出，最终提高探测通道像素21的信号，同时保持在长宽方向上像素的间距不变，与探测器芯片2的感光区进行对应匹配，从而满足图像在各个方向上的一致性和均匀性。

进一步的，所述探测器芯片2，增加了边缘通道像素21的感光面积，可以补偿或者部分补偿由于边缘通道像素21光输入较小而导致的边缘通道像素211响应偏低、信号小的问题。同时保持了探测器芯片2边缘通道像素211与中间通道像素212的间距一致，从而确保输出图像的一致性，没有图像的变形。另外边缘通道像素211的感光区到探测器芯片2边缘可以保持一定距离，也确保边缘通道像素211在增加光响应的同时，没有增加通道漏电。

进一步的，所述的闪烁体1选择掺杂Tb³⁺的GdF₃ 微晶玻璃，颗粒尺寸小于可见光的波长，能够避免晶体颗粒引起的光散射，具有良好的闪烁性能，光学透过性良好，可以提高X光的吸收能力，提高边缘通道131的光输出。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims

1.一种提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述X光探测器由闪烁体（1）和探测器芯片（2）组成；所述闪烁体（1）包括一维闪烁体（11）、二维闪烁体（12），所述一维闪烁体（11）由若干个闪烁体通道（13）组成一维阵列，所述二维闪烁体（12）由若干个闪烁体通道（13）组成二维阵列；每个所述闪烁体通道（13）包括一个闪烁体区域并且在水平长度方向间距相等，每个所述闪烁体通道（13）之间为反射层（14）；所述闪烁体通道（13）底部对齐，所述闪烁体通道（13）底部为出光面（15）并且没有反射层（14）；所述闪烁体通道（13）包括边缘通道（131）、中间通道（132），所述边缘通道（131）设置在闪烁体（1）两侧边缘，每个所述中间通道（132）等距离设置在所述边缘通道（131）之间；每个所述中间通道（132）的闪烁体体积和尺寸都相同，所述边缘通道（131）的闪烁体体积大于中间通道（132）5%-50%。

2.根据权利要求1所述的提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述边缘通道（131）在水平长度方向和垂直宽度方向的尺寸与所述中间通道（132）像素保持一致，所述边缘通道（131）在高度方向尺寸大于所述中间通道（132）5%~50%并且保持中心对称。

3.根据权利要求1所述的提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述探测器芯片（2）由探测器芯片（2）主体上的若干个探测通道像素（21）组成；每个所述探测通道像素（21）包括一个感光区域并且在水平长度方向间距相等，每个所述探测通道像素（21）之间为不感光的隔离区（22）。

4.根据权利要求3所述的提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述探测通道像素（21）包括边缘通道像素（211）、中间通道像素（212），所述边缘通道像素（211）设置在探测通道像素（21）两侧边缘，每个所述中间通道像素（212）等距离设置在所述边缘通道像素（211）之间。

5.根据权利要求4所述的提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述边缘通道像素（211）的感光区面积大于所述中间通道像素（212）5%-50%，并且所述边缘通道像素（211）的感光区在水平长度方向的尺寸与每个所述中间通道像素（212）保持一致，所述边缘通道像素（211）在垂直宽度方向尺寸大于所述中间通道像素（212）5%-50%并且保持中心对称。

6.根据权利要求1所述的提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述闪烁体（1）材质为掺杂Tb³⁺的GdF₃ 微晶玻璃。

7.根据权利要求1所述的提高边缘通道响应的X光探测器，其特征在于，所述X光探测器还包括基板（3），所述闪烁体（1）、探测器芯片（2）、基板（3）从上至下依次设置。