EP1214745A1 - Detecteur de rayonnement utilisant un materiau composite et procede de fabrication de ce detecteur - Google Patents

Detecteur de rayonnement utilisant un materiau composite et procede de fabrication de ce detecteur

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EP1214745A1
EP1214745A1 EP00964354A EP00964354A EP1214745A1 EP 1214745 A1 EP1214745 A1 EP 1214745A1 EP 00964354 A EP00964354 A EP 00964354A EP 00964354 A EP00964354 A EP 00964354A EP 1214745 A1 EP1214745 A1 EP 1214745A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tracks
particles
sheets
layers
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00964354A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Louis Gerstenmayer
Jean-Michel Nunzi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1214745A1 publication Critical patent/EP1214745A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H10K30/35—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains comprising inorganic nanostructures, e.g. CdSe nanoparticles
    • H—ELECTRICITY
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detector and a method of manufacturing this detector.
  • the invention is particularly applicable to the two-dimensional detection of ionizing radiation such as, for example, X photons, gamma photons, protons, neutrons and muons.
  • ionizing radiation such as, for example, X photons, gamma photons, protons, neutrons and muons.
  • detectors having large areas and making it possible to replace the radiological films by digital imaging systems (in which the images are stored in digital form).
  • digital imaging systems in which the images are stored in digital form.
  • sensors detectors or sensors
  • ultra-rapid acquisitions of images or temporal signals the acquisition time of an image possibly being as short as a picosecond. , the reading time may be longer.
  • solid semiconductors which may be monocrystalline or polycrystalline or even amorphous
  • silicon obtained by chemical vapor deposition
  • diamond obtained by chemical vapor deposition
  • CdTe CdTe
  • GaAs GaAs
  • the subject of the present invention is a radiation detector, a detector which is capable of having a large surface area and a low manufacturing cost.
  • the detector which is the subject of the invention uses a composite material, the host matrix of which is a polymer, a material capable of being obtained, inexpensively, in the form of large area layers.
  • the subject of the present invention is a detector of incident ionizing radiation consisting of first particles, this detector being characterized in that it comprises:
  • Layers of a semiconductor composite material comprising a host matrix made of a polymer and guest particles of the semiconductor type which are dispersed in the host matrix, at least these guest particles being capable of interacting , directly or indirectly, with the radiation, electrical charges being generated in the layers of composite material during the interaction of the invited particles with the radiation,
  • the detector being intended to be oriented so that the ionizing radiation arrives on the first face, the length of each sheet, counted from the first to the second face, being at least equal to one tenth of the mean free path of the first particles in the first material, the means for creating the electric field comprising, for each layer, a group of parallel and electrically conductive tracks which extend from the first to the second face, parallel to this layer, and which are in contact with it, the tracks also being intended to collect the charges which are generated in this layer by interaction of the latter with the second particles and possibly with the first particles and which are representative , in intensity and position, of the first particles, the electric field also being
  • a polymer is chosen in which the mobility of the electric charges is greater than 10 "s cm 2 / V / s.
  • This polymer is preferably chosen from the group comprising polyphenylenevinylene (abbreviated PPV), polythiophene, polyaniline, polypyrrole and polydiacetylene.
  • PPV polyphenylenevinylene
  • polythiophene polythiophene
  • polyaniline polyaniline
  • polypyrrole polydiacetylene
  • the invited particles may be capable of producing the electric charges by direct interaction with the incident radiation or by indirect interaction with the latter, for example by interaction with other electric charges produced by interaction of the incident radiation with the host matrix.
  • These invited particles can be chosen from the group comprising grains of at least one powder of a semiconductor and colloidal semiconductor particles.
  • the invited particles have an average atomic number greater than 14, an average density greater than 2 g. cm "3 and an average relative permittivity greater than 10.
  • the invited particles can be coated in a material which prevents their agglomeration.
  • the first material is electrically conductive
  • the tracks are electrically isolated from the sheets and the means for creating the electric field further comprise means for applying an electric voltage between the tracks and the sheets, this tension being able to cause the collection of the charges by the tracks.
  • each group of tracks is contained in the layer with which it is associated.
  • the first material is electrically conductive and the means for creating the electric field further comprise means for applying an electric voltage between the tracks and the sheets, this voltage being suitable to provoke the collection of charges by the tracks.
  • the sheets are electrically insulating, an electrically conductive layer is interposed between each layer of semiconductor composite material and the sheet which is associated with it and the means for creating the electric field further comprise application means an electric voltage between the tracks and the electrically conductive layers, this voltage being capable of causing the charges to be collected by the tracks.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing the detector which is the subject of the invention.
  • Figure 1 is a schematic and partial sectional view of a radiation detector useful for understanding the invention
  • Figure 2 is a schematic top view of a particular embodiment of a radiation detector useful for understanding the invention
  • Figure 3 is a schematic and partial perspective view of another particular embodiment of a radiation detector useful for understanding the invention
  • Figure 4 is a schematic perspective view of a two-dimensional ionizing radiation detector according to the invention
  • Figure 5 is a schematic and partial sectional view of the detector of Figure 4, along the plane P of this Figure 4
  • Figure ⁇ is a schematic cutaway perspective view of an alternative embodiment of the detector of FIG. 4
  • FIG. 7 is a schematic and partial perspective view of another alternative embodiment of the detector of the figure 4.
  • the radiation detector which is schematically and partially shown in section in FIG. 1, is intended to detect incident radiation R.
  • This detector comprises a layer MC of a composite material comprising a host matrix MH in which are dispersed solid guest particles PI.
  • the thickness of this layer is for example of the order of 1 ⁇ m to 1 mm.
  • the detector also includes two electrodes el and e2 between which the MC layer is included.
  • this electrode (for example the electrode el) must be made of a material allowing this radiation R to pass.
  • the host matrix M is made of a polymer.
  • the proportion of particles invited into the host matrix is, for example, of the order of 1% to 70% by volume depending on the detector which it is desired to form. These guest particles are, if necessary, coated in a compound preventing their agglomeration.
  • the polymer of the host matrix M can be semiconductor or electrically insulating.
  • the electric charges reach the electrodes by conduction in the first case and by capacitive induction in the second case.
  • a polymer is preferably used in which the electric charges have a mobility greater than 10 ⁇ 6 cm 2 / V / s.
  • PPV polyphenylenevinylene
  • polythiophene polyaniline
  • polypyrrole polydiacetylene
  • These polymers are all macromolecules whose "skeleton” has a periodic alternation of single bonds and double or triple bonds between carbon atoms or hetero atoms such as nitrogen.
  • Such polymers are characterized by a high mobility of the holes, of the order of 10 "4 cm 2 / V / s to 1 cm 2 / V / s.
  • An insulating polymer such as isooctane, having a high mobility of electrons, of the order of 10 ⁇ 4 cm 2 / V / s to 1 cm 2 / V / s is also usable.
  • the invited particles which are introduced into the host matrix have a high stopping power with respect to the incident radiation R. They have the function of capturing this radiation (which can be X-ray or gamma radiation) and converting it into electrical charges.
  • these invited particles should have an average atomic number, an average density and an average relative permittivity respectively greater than the average atomic number, the average density and the average relative permittivity of the polymer.
  • guest particles are used having an average atomic number greater than 14, an average density greater than 2 g / cm 3 and an average relative permittivity greater than 10.
  • These invited particles are preferably obtained from a powder of a semiconductor (for example
  • CdTe, ZnS, ZnSe or ZnTe whose grains have sizes of the order of 1 n to 100 ⁇ m, or even colloidal particles of this semiconductor.
  • a metal for example Zn, Ag or Mg
  • a photoelectric material for example Csl or another material used for photocathodes
  • the invited particles can also be chosen to convert ionizing particles such as electrons into electrons. secondary effects generated in the host matrix following the interaction of the latter with the incident radiation.
  • the electrodes are intended for the application of the electric field allowing the transport, by the host matrix, of the charges generated by the invited particles. In certain detectors useful for understanding the invention, these electrodes also allow the collection of these charges and therefore the measurement of the current generated by the incident radiation in the layer of composite material, which allows the measurement of a flow rate of dose.
  • Electrodes can be made of a metal (for example chromium, tungsten, silver or gold) or of a semi-metal (for example indium oxide or ITO that is- ie indium oxide doped with tin) but their nature can also be imposed by secondary functions which they may also have to provide, as will be seen below.
  • a metal for example chromium, tungsten, silver or gold
  • a semi-metal for example indium oxide or ITO that is- ie indium oxide doped with tin
  • the material of which these electrodes are made is chosen to have a high cross-section effective with respect to this radiation: for example, a heavy metal such as lead or tungsten.
  • the electric field applied, continuously or pulsed, to the layer of composite material via the electrodes (and an appropriate voltage source, connected between them) is for example of the order of 0.1 V / ⁇ m to 100 V / ⁇ m.
  • the electrodes allow the definition of elementary points or "pixels" of these detectors. These electrodes can indeed form a wire mesh at the nodes of which the pixels are located.
  • FIG. 2 shows, in top view, a detector useful for understanding the invention comprising a layer MC of composite material, a first row of parallel electrodes El which are formed on one face of this layer and a second row of parallel electrodes E2 which are formed on the other face of the layer MC and which are perpendicular to the row of electrodes El.
  • Circuits C1 and C2 are provided to polarize the electrodes of the detector in order to create the electric field at each crossing of the electrodes.
  • the pixels are simply delimited by the electric field prevailing between the electrodes.
  • This is a metering type reading configuration.
  • point electrodes such as “balls”, tips or pads, reported on a CCD or CMOS matrix, it is possible to obtain a mode of parallel reading of the images.
  • Figure 3 This is schematically illustrated by Figure 3 in which we see another useful detector for understanding the invention comprising a layer MC of composite material, a two-dimensional network (“array”) of electrodes E3 formed on one side of this layer and an electrode E4 constituting a counter electrode and formed on the other face of the MC layer.
  • the radiation R that we want to detect arrives in the direction of this layer E4 chosen to be transparent to this radiation.
  • the charges generated by the invited particles under the impact of the incident radiation are electrons.
  • the electrodes E3 are then grounded and a voltage source V is provided to bring the electrode E4 to a negative potential to create the electric field between the electrode E4 and each electrode E3.
  • a CCD type CL circuit is provided for reading the signals supplied by the electrodes E3 when radiation is detected.
  • the circuit CL comprises a two-dimensional network of electrode E5 forming pads which are respectively connected to the pads E3 by means of solder balls B.
  • the pads E5 and therefore the pads E3) are grounded.
  • the invited particles are used to convert the radiation into electrical charges (electrons or holes). Once thermalized, these charges, for example electrons, must leave the invited particles to be collected by the electrodes. In the case of guest semiconductor particles, it is possible to understand the electrical operation of the layer of composite material MC
  • the electric field generated in the layer of composite material is applied unevenly between the polymer and the semiconductor .
  • the ratio of the electric field E p applied to the polymer to the electric field E d applied to the semiconductor is proportional to the ratio ⁇ d / ⁇ p .
  • the guest semiconductor particles convert the photons into electrical charges and thus become conductive.
  • Their internal electric field E d then becomes close to 0, the whole electric field is applied to the polymer and E p becomes little different from (v / L) x (1-X 1/3 ) where X is the volume fraction of the particles invited.
  • This strong variation of the internal electric field can favor an efficient migration of electrical charges in the polymer, which is favorable for a good signal-to-noise ratio for photodetection.
  • the polymer of the composite layer of this detector or the invited particles must be electroluminescent in impulse mode ("electroluminescent AC"). It is also possible to add to the polymer of the composite layer an electroluminescent phosphor in pulse mode for example.
  • the increase of the electric field in an electroluminescent polymer in impulse mode causes there an electroluminescence induced by field effect.
  • the photo-induced current generated by the radiation in suitable semiconductor guest particles is capable of being detected or measured by the electroluminescence specific to these particles. You can use guest particles of
  • ZnS Mn 2+ , CaS: Eu, SrS: Ce or various semiconductors in nanocrystalline state, such as porous silicon which can be prepared by cracking hydrides, by decomposition of chlorides by plasma or by electrochemical attack.
  • a layer of composite material for example provided with crossed electrodes as in FIG. 2, and to polarize the electrodes so as to apply, to each crossing of these, an electric polarization field in the layer.
  • the locally generated electroluminescence in this layer under the impact of the incident radiation is then detected by a two-dimensional network (not shown) of photodetectors which is placed opposite one of the faces of the layer of composite material.
  • a layer of material is used.
  • MC composite Figure 1 made of a polymer such as polythyophene with guest particles such as ZnS particles.
  • Two conductive layers are formed on either side of this layer, one of which is exposed to solar radiation and transparent to the latter (it is for example made of ITO), a voltage is applied between these two conductive layers allowing create the electric field in the layer of composite material and the electrical charges generated in the layer of composite material are recovered, via the conductive layers, under the impact of solar radiation through a junction.
  • a layer of composite material usable in the present invention can be produced in various ways.
  • the polymer intended to constitute the host matrix is first dissolved in a solvent, for example toluene, then mixed with the semiconductor powder for example by means of a drum, a mixer-granulator or a granulating plate.
  • a simple sedimentation may even be sufficient and the excess solvent is then poured in and then the remaining solvent is allowed to evaporate.
  • the homogeneous mechanically prepared mixture can be extended.
  • the solvent then evaporates and leaves a composite layer of a few hundred micrometers to several millimeters thick.
  • the semiconductor powder mixed with an anti-caking agent compatible with the monomer intended to form the host matrix is mixed and, by polymerizing, this monomer traps the grains of the semiconductor.
  • the deposition can take place on a cooled substrate, capable of supporting the monomer or the polymer in solution, or by simultaneous evaporation of the organic molecules, intended to form the matrix-host in polymer.
  • the electrodes of a detector according to the invention can be for example made of metal or ITO or of conductive glass or of conductive polymer.
  • Metal electrodes can be electrochemically deposited on the layer of composite material while electrodes made of conductive glass or of conductive polymer can be bonded to this layer.
  • FIGS. 4 to 7 diagrammatically illustrate two-dimensional detectors of ionizing radiation which are produced in accordance with the invention. These detectors in FIGS. 4 to 7 use a semiconductor composite material. This means that its host matrix is of the insulating or semiconductor polymer type while its invited particles are of the semiconductor type.
  • the ionizing radiation consists of X photons which have, for example, an energy of 5 MeV.
  • the detector of FIGS 4 and 5 comprises a stack 2 of sheets 4 of an electrically conductive material which is capable of emitting electrons by interaction with 'the X-ray photons of the incident ionizing radiation.
  • This detector also comprises layers 6 of a semiconductor composite material (whose host matrix is for example made of PPV and the invited particles for example made of CdTe) which alternate with the sheets 4 and whose invited particles are capable of being ionized by the photo-electrons emitted by the conductive material when the latter interacts with the X photons and possibly directly, although to a lesser extent, by the primary X photons.
  • a semiconductor composite material whose host matrix is for example made of PPV and the invited particles for example made of CdTe
  • Each of the layers 6 is associated with one of the sheets 4.
  • the stack of sheets 4 and layers 6 has a first face 8 and a second face 10 which are opposite.
  • Each of the faces 8 and 10 contains edges 12 of the sheets 4 and edges 14 of the layers 6 which alternate with the edges 12 of the sheets 4.
  • the detector of FIGS. 4 and 5 is arranged so that the sheets 4 and the layers 6 are substantially parallel to the direction of the ionizing radiation to be detected and that this radiation arrives on the face 8.
  • the length of each sheet 4, counted from face 8 to face 10, is at least equal to one tenth of the mean free path of X photons in the conductive material from which the sheets 4 are made.
  • an incident X photon the trajectory of which has the reference 16 in FIGS. 4 and 5 interacts with the conductive material of a sheet 4 to produce, by Compton effect, photoelectric or creation of pairs, an electron of great kinetic energy, whose trajectory is represented by the arrow 18 in FIG. 5.
  • the detector of FIGS. 4 and 5 also includes groups of parallel tracks 22 and electrically conductive which extend from face 8 to face 10, parallel to layers 6.
  • Each group of tracks 22 is associated with one of the layers 6 and in contact with the latter.
  • the tracks 22 are intended to collect charge carriers which are generated in the layers 6 by interaction of the invited particles thereof with the electrons resulting from the interaction of the incident X photons with the conductive material from which the sheets 4 are made.
  • charge carriers are representative, in intensity and in position, of the incident X photons.
  • the detector also comprises means 26
  • FIG. 4 to create the electric field capable of causing the transport of the charge carriers and then the collection of these by the tracks 22.
  • each group of conductive tracks 22 is contained in the layer 6 with which this group is associated.
  • the means 26 are means for applying an electrical voltage between the tracks 22 and the sheets 4, this voltage being capable of causing the transport of the charge carriers and then their collection by the tracks 22.
  • section plane P crosses the conductive tracks of the same row of tracks (row which is horizontal in FIG. 4), the tracks of this row belonging respectively to layers 6.
  • each group of tracks is substantially contained in a plane perpendicular to the plane P and that this group extends substantially from the top of the layer 6 associated with the bottom of the latter.
  • the material constituting the sheets 4 is still electrically conductive but the tracks 22 are no longer contained in the layers 6: each group of tracks is at the interface of the corresponding layer 6 and the sheet of conductive material which is associated with an adjacent layer 6.
  • an electrically insulating material is provided to insulate the tracks 22 of the sheets 4 of conductive material, but the same means 26 can still be used as above.
  • the detector of FIGS. 4 and 5 is provided with an electronic device 30 for reading the signals. electrics supplied by tracks 22 when these collect the charge carriers.
  • each track 22 is bent to extend over an edge 14 of the corresponding layer 6, this edge being located on the face 10 of the stack of sheets 4 and layers 6 .
  • the electronic reading device 30 comprises electrically conductive pads 34 which are respectively in contact with the curved ends 32 of the tracks 22.
  • This contact can be made by means of solder balls 36, for example indium balls, or by means of electrically conductive wires or even by applying the curved ends of the tracks against the pads of the associated reading device, by suitable means, for example by pressing or with an electrically conductive adhesive. It is specified that the pads 34 are arranged in the same pitch as the curved ends 32 of the tracks 22.
  • the conductive sheets 4 can be set to a negative potential and the conductive pads 34 (and therefore the tracks 22) to ground or ground the sheets 4 and the conductive pads 34 (and therefore the tracks 22) to a positive potential.
  • the holes generated in the layers 6 are attracted by the sheets 4 of conductive material while the electrons generated in these layers 6 are attracted by the tracks 22 and collected by them, thus providing electrical signals which are read. thanks to the device 30.
  • the sheets 4 can be brought to a positive potential and the studs 34 are grounded or the sheets 4 are grounded and the studs 34 are brought to a negative potential.
  • the electrons are attracted to the sheets and the holes are attracted to the tracks and collected by them, still providing electrical signals which are read by the device 30.
  • the tracks 22 convert, in digital and electrical form, the analog image which is transported by the X-rays which are detected.
  • all the tracks 22 are grounded by means of the electrically conductive pads 34 and all the sheets of conductive material 4 are brought to a negative potential thanks to a voltage source. 38.
  • the tracks 22 collect electrons.
  • a negative potential for example equal to -500 V
  • an electrically insulating plate 40 is used on one face of which electrically conductive parallel tracks 42 are formed, the pitch of which is equal to that of the sheets 4.
  • All of these tracks 42 are connected to a track 44 also formed on this face of the plate 40 and this track 44 is connected to the negative voltage source 38.
  • the face of the plate 40 carrying the tracks 42 is then applied. the stack 2 on which the edges of the sheets 4 also appear, this face being different from the faces 8 and 10, so that the tracks 42 respectively come into contact with the edges of the sheets 4, which makes it possible to carry all these sheets 4 to the desired negative potential.
  • the plate 40 is for example made of ceramic or polymer and the tracks 42 and 44 of gold.
  • the elements 38, 40, 42 and 44 constitute the means 26 mentioned above.
  • the electronic reading device 30 is of the type used in CCD sensors.
  • the tracks 22 of the stack 2 can be directly connected to the pixels of a CCD sensor without coating (“coating”).
  • a connection matrix can be provided intermediate between tracks 22 of stack 2 and the reading device, for example of the CCD type.
  • the conductive pads 34 are then located on one of the faces of this matrix to be respectively connected to the curved ends 32 of the tracks 22 and these pads are electrically connected to the pixels of a reading device for example of the CCD type via of electrical connections that cross this matrix.
  • the thicknesses of the sheets 4 of conductive material (or insulator as will be seen below) and of the layers 6 are fixed to optimize the spatial resolution of the detector and the conversion efficiency (conversion and collection of charges).
  • the smallest possible thicknesses are sought, typically of the order of 100 ⁇ m to a few hundred micrometers.
  • sheets 4 of conductive material whose thickness is of the order of 200 ⁇ m and layers 6 whose thickness is of the order of 200 ⁇ m.
  • the structure of a detector of the kind of that of FIGS. 4 and 5 makes it possible, compared with the hole detectors known from documents [1] and [2], to dramatically improve the efficiency (of of the order of 50%), with an appropriate thickness of material according to the direction of the radiation to be detected, and the spatial resolution which can be of the order of 100 ⁇ m by choosing an appropriate pitch for the tracks 22.
  • the spatial resolution is determined by the pitch between the sheets 4 and between the tracks (which can be of the order of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m).
  • a heavy metal is preferably used, for example tungsten or lead.
  • a 2 cm thick detector is used (counted from side 8 to side 10 of the Figure 1), layers 6 100 ⁇ m thick in PPV where CdTe particles are dispersed, and tungsten sheets 4 400 ⁇ m thick with tracks 22 in steps of 0.5 mm. These dimensions can be reduced if necessary, a step of 100 ⁇ m being technologically feasible.
  • the sheets 4 of conductive material can be produced by any method.
  • This surface must be sufficiently conductive and not oxidized. This surface can be coated, if necessary, with a metal deposit more suitable for producing ohmic contact with the material of the layers 6, for example a layer of gold.
  • tracks 22 which may be made of gold or a metal better suited to semiconductor composite material used, we can proceed as follows:
  • a first thickness of semiconductor composite material (for example 50 ⁇ m) is formed, as indicated above, on one of the faces of one of the conductive sheets 4,
  • - Gold tracks 22 are deposited, for example having a width of 5 ⁇ m by evaporation through a mask or by a photolithography process, on the semiconductor composite material thus deposited, and
  • a second thickness of semiconductor composite material is deposited on the first thickness so as to cover the tracks 22 and to obtain the desired total thickness of semiconductor composite material (for example 100 ⁇ m).
  • the conductive sheets 4 thus covered are then stacked so as to obtain the alternation of conductive sheets 4 and layers 6 and are kept in contact with each other by a slight pressure which is exerted by suitable means, for example a mechanical device , or with an electrically conductive adhesive.
  • the detector according to the invention differs from that of FIG. 4 by the fact that the sheets 4 are electrically insulating, for example made of plastic, in the case of FIG. 6, with a view to detecting, for example, neutrons, and by the fact that there is interposed between each sheet of insulating material 4 and the layer 6 corresponding to a thin layer (thickness of the order of 5 ⁇ m to 10 ⁇ m) electrically conductive 46, for example made of gold or copper, as seen in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a schematic and partial perspective view of an alternative embodiment of the detector of FIG. 4.
  • each layer 6 is a sheet of juxtaposed wires 6a made of the semiconductor composite material, each wire containing, along its axis, a metal wire constituting a track 22.
  • the wires 6a provided with these tracks 22 can be obtained by extrusion.

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Abstract

Ce détecteur comprend des couches (6) d'un matériau composite semiconducteur comprenant une matrice-hôte faite d'un polymère et des particules invitées de type semiconducteur dispersées dans la matrice-hôte, des moyens (22-26) de création d'un champ électrique dans ces couches et un empilement de feuilles (4) d'un premier matériau émettant des particules par interaction avec le rayonnement, les feuilles, chacune des couches étant associée à l'une des feuilles, l'empilement ayant des faces opposées, contenant chacune des bords des feuilles et des couches, les moyens de création du champ comprenant, pour chaque couche, un groupe de pistes (22) parallèles et conductrices qui s'étendent d'une face à l'autre, parallèlement à cette couche, et qui sont en contact avec celle-ci.

Description

DÉTECTEUR DE RAYONNEMENT UTILISANT UN MATÉRIAU COMPOSITE ET PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CE DÉTECTEUR
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un détecteur de rayonnement ainsi qu'un procédé de fabrication de ce détecteur.
L'invention s'applique notamment à la détection bidimensionnelle de rayonnements ionisants comme par exemple les photons X, les photons gamma, les protons, les neutrons et les muons.
Elle trouve en particulier des applications en radiographie et en radioscopie.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
II existe une forte demande dans le domaine de l'imagerie X pour des applications biomédicales (énergies des rayons X : de 10 keV à 100 keV) , des applications au contrôle non destructif (énergies des rayons X : de 100 keV à 10 MeV) et des applications en instrumentation nucléaire (énergies des rayons X : de 0, 5 MeV à 10 MeV) .
Pour ces applications, on cherche à réaliser des détecteurs ayant de grandes surfaces et permettant de remplacer les films radiologiques par des systèmes d'imagerie numérique (dans lesquels les images sont stockées sous forme numérique) . Pour d'autres applications, on cherche à réaliser des détecteurs ou capteurs (« sensors ») permettant des acquisitions ultra-rapides d'images ou de signaux temporels, le temps d'acquisition d'une image pouvant être aussi faible qu'une picoseconde, le temps de lecture pouvant être plus important.
D'un point de vue économique, on cherche aussi à former des panneaux de photo-capteurs de très grand format, permettant de rentabiliser l'effet photovoltaïque pour la production d'énergie électrique.
Différents laboratoires développent actuellement des détecteurs utilisant des semiconducteurs solides (qui peuvent être monocristallins ou polycristallins ou même amorphes) comme par exemple le silicium, le diamant (obtenu par dépôt chimique en phase vapeur) , le CdTe ou le GaAs et leurs alliages.
Tous ces semiconducteurs solides conduisent à des détecteurs ayant un prix de revient élevé compte tenu du temps qui est nécessaire au dépôt chimique en phase vapeur ou à la croissance cristalline des semiconducteurs .
D'autres détecteurs connus utilisent des scintillateurs mais ces derniers nécessitent des systèmes de lecture optique dont le coût s'ajoute à celui des scintillateurs.
Il est également connu de numériser des images qui sont enregistrées sur un film radiologique mais une telle méthode nécessite une phase de développement chimique qui interdit tout diagnostic en temps réel et représente aussi une part incompressible du coût de la mise en œuvre de cette méthode.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet un détecteur de rayonnement, détecteur qui est susceptible d'avoir une grande surface et un faible coût de fabrication.
A cet effet, le détecteur objet de l'invention utilise un matériau composite dont la matrice-hôte (« host matrix ») est un polymère, matériau susceptible d'être obtenu, de façon peu coûteuse, sous forme de couches de grande surface.
De façon précise, la présente invention a pour objet un détecteur d'un rayonnement ionisant incident constitué de premières particules, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend :
— des couches d'un matériau composite semiconducteur comprenant une matrice-hôte faite d'un polymère et des particules invitées (« guest particles ») de type semiconducteur qui sont dispersées dans la matrice-hôte, au moins ces particules invitées étant aptes à interagir, de manière directe ou indirecte, avec le rayonnement, des charges électriques étant engendrées dans les couches de matériau composite lors de l'interaction des particules invitées avec le rayonnement,
- des moyens de création d'un champ électrique dans les couches de matériau composite, la matrice-hôte étant apte à transporter les charges électriques sous l'action de ce champ électrique et permettant ainsi d'exploiter ces charges électriques, et
- un empilement de feuilles d'un premier matériau qui est apte à émettre des deuxièmes particules par interaction avec le rayonnement ionisant incident, les couches du matériau composite alternant avec les feuilles du premier matériau et étant capables d'être ionisées par les deuxièmes particules, chacune des couches étant associée à l'une des feuilles, l'empilement ayant des première et deuxième faces opposées, contenant chacune des bords respectifs des feuilles et des couches, le détecteur étant destiné à être orienté de façon que le rayonnement ionisant arrive sur la première face, la longueur de chaque feuille, comptée de la première à la deuxième face, étant au moins égale au dixième du libre parcours moyen des premières particules dans le premier matériau, les moyens de création du champ électrique comprenant, pour chaque couche, un groupe de pistes parallèles et électriquement conductrices qui s'étendent de la première à la deuxième face, parallèlement à cette couche, et qui sont en contact avec celle-ci, les pistes étant aussi destinées à collecter les charges qui sont engendrées dans cette couche par interaction de celle-ci avec les deuxièmes particules et éventuellement avec les premières particules et qui sont représentatives, en intensité et en position, des premières particules, le champ électrique étant aussi apte à provoquer la collection des charges par les pistes . Le polymère peut être choisi dans le groupe comprenant les polymères semiconducteurs et les polymères électriquement isolants .
De préférence, on choisit un polymère dans lequel le mobilité des charges électriques est supérieure à 10"s cm2/V/s.
Ce polymère est de préférence choisi dans le groupe comprenant le polyphenylènevinylène (en abrégé PPV) , le polythiophène, le polyaniline, le polypyrrole et le polydiacétylène .
Il peut aussi être une molécule biologique, par exemple de l'ADN.
Les particules invitées peuvent être aptes à produire les charges électriques par interaction directe avec le rayonnement incident ou par interaction indirecte avec ce dernier, par exemple par interaction avec d'autres charges électriques produites par interaction du rayonnement incident avec la matrice- hôte . Ces particules invitées peuvent être choisies dans le groupe comprenant des grains d'au moins une poudre d'un semiconducteur et des particules colloïdales semiconductrices .
De préférence, les particules invitées ont un numéro atomique moyen supérieur à 14, une masse volumique moyenne supérieure à 2 g . cm"3 et une permittivité relative moyenne supérieure à 10.
Les particules invitées peuvent être enrobées dans un matériau qui empêche leur agglomération. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le premier matériau est électriquement conducteur, les pistes sont électriquement isolées des feuilles et les moyens de création du champ électrique comprennent en outre des moyens d'application d'une tension électrique entre les pistes et les feuilles, cette tension étant apte à provoquer la collection des charges par les pistes.
De préférence, chaque groupe de pistes est contenu dans la couche à laquelle il est associé.
Dans ce cas, selon un autre mode de réalisation particulier, le premier matériau est électriquement conducteur et les moyens de création du champ électrique comprennent en outre des moyens d'application d'une tension électrique entre les pistes et les feuilles, cette tension étant apte à provoquer la collection des charges par les pistes.
Selon un autre mode de réalisation particulier, les feuilles sont électriquement isolantes, une couche électriquement conductrice est interposée entre chaque couche de matériau composite semiconducteur et la feuille qui lui est associée et les moyens de création du champ électrique comprennent en outre des moyens d'application d'une tension électrique entre les pistes et les couches électriquement conductrices, cette tension étant apte à provoquer la collection des charges par les pistes.
La présente invention concerne aussi un procédé de fabrication du détecteur objet de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
" la figure 1 est une vue en coupe schématique et partielle d'un détecteur de rayonnement utile pour la compréhension de l'invention, " la figure 2 est une vue de dessus schématique d'un mode de réalisation particulier d'un détecteur de rayonnement utile pour la compréhension de l'invention, " la figure 3 est une vue en perspective schématique et partielle d'un autre mode de réalisation particulier d'un détecteur de rayonnement utile pour la compréhension de 1 ' invention, " la figure 4 est une vue en perspective schématique d'un détecteur bidimensionnel de rayonnement ionisant conforme à l'invention, " la figure 5 est une vue en coupe schématique et partielle du détecteur de la figure 4, selon le plan P de cette figure 4, " la figure β est une vue en perspective coupée schématique d'une variante de réalisation du détecteur de la figure 4, et " la figure 7 est une vue en perspective schématique et partielle d'une autre variante de réalisation du détecteur de la figure 4. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Le détecteur de rayonnement, qui est schematiquement et partiellement représenté en coupe sur la figure 1, est destiné à détecter un rayonnement incident R.
Ce détecteur comprend une couche MC d'un matériau composite comportant une matrice-hôte MH dans laquelle sont dispersées des particules invitées solides PI. L'épaisseur de cette couche est par exemple de l'ordre de 1 μm à 1 mm.
Le détecteur comprend aussi deux électrodes el et e2 entre lesquelles est comprise la couche MC .
Dans le cas où le rayonnement R doit traverser l'une des électrodes el et e2 pour atteindre la couche MC, cette électrode (par exemple l'électrode el) doit être faite d'un matériau laissant passer ce rayonnement R .
La matrice-hôte M est faite d'un polymère.
Les techniques de mise en œuvre des polymères permettent la réalisation de couches de grande surface
(de l'ordre de 1 m2 ) avec un coût extrêmement faible.
Pour obtenir de telles couches, on peut procéder par peinture, sérigraphie, moulage, coulage, trempage ou dépôt (par exemple par une technique de projection) ou polymérisation in situ sur les particules.
La proportion des particules invitées dans la matrice-hôte est par exemple de l'ordre de 1% à 70% en volume suivant le détecteur que l'on veut former. Ces particules invitées sont, si cela est nécessaire, enrobées dans un composé empêchant leur agglomération .
Le polymère de la matrice-hôte M peut être semiconducteur ou électriquement isolant. Les charges électriques parviennent aux électrodes par conduction dans le premier cas et par induction capacitive dans le second cas.
On utilise de préférence un polymère dans lequel les charges électriques ont une mobilité supérieure à 10~6 cm2/V/s.
On peut par exemple utiliser un polymère semiconducteur tel que le PPV (polyphenylènevinylène) le polythiophène, le polyaniline, le polypyrrole ou le polydiacétylène. Ces polymères sont tous des macromolécules dont le « squelette » possède une alternance périodique de simples liaisons et de doubles ou triples liaisons entre des atomes de carbone ou des hétéro- atomes tels que l'azote. De tels polymères sont caractérisés par une mobilité élevée des trous, de l'ordre de 10"4cm2/V/s à 1 cm2/V/s.
On peut aussi utiliser le polyvinylcarbazole qui est caractérisé par une mobilité de trous supérieure à 10"6 cm2/V/s.
Un polymère isolant tel que l' isooctane, présentant une mobilité élevée d'électrons, de l'ordre de 10~4 cm2/V/s à 1 cm2/V/s est également utilisable.
Les particules invitées qui sont introduites dans la matrice-hôte ont un haut pouvoir d'arrêt vis-à-vis du rayonnement incident R. Elles ont pour fonction de capturer ce rayonnement (qui peut être un rayonnement X ou un rayonnement gamma) et de le convertir en charges électriques.
Compte tenu de leur fonction, il convient que ces particules invitées aient un numéro atomique moyen, une masse volumique moyenne et une permittivité relative moyenne respectivement supérieurs au numéro atomique moyen, à la masse volumique moyenne et à la permittivité relative moyenne du polymère. De préférence, on utilise des particules invitées ayant un numéro atomique moyen supérieur à 14, une masse volumique moyenne supérieure à 2 g /cm3 et une permittivité relative moyenne supérieure à 10.
Ces particules invitées sont de préférence issues d'une poudre d'un semiconducteur (par exemple
CdTe, ZnS, ZnSe ou ZnTe) , dont les grains ont des tailles de l'ordre de 1 n à 100 μm, ou même des particules colloïdales de ce semiconducteur.
A la place d'un semiconducteur, on peut utiliser un métal (par exemple Zn, Ag ou Mg) à l'état finement divisé ou un matériau photoélectrique (par exemple Csl ou un autre matériau utilisé pour les photocathodes), de préférence à l'état ultra-divisé, pour faciliter la sortie d'électrons engendrés sous l'impact du rayonnement incident.
On peut même utiliser des grains de mélanges de poudres de différentes natures ou de différentes granulométries .
Les particules invitées peuvent également être choisies pour convertir en électrons des particules ionisantes comme par exemple des électrons secondaires engendrés dans la matrice-hôte à la suite de 1 ' interaction de cette dernière avec le rayonnement incident .
On peut ainsi détecter des particules telles que des neutrons, des protons ou des particules α (remarquons que le polymère, qui contient beaucoup de protons, est apte à détecter ces particules) .
Les électrodes sont destinées à l'application du champ électrique permettant le transport, par la matrice-hôte, des charges engendrées par les particules invitées . Dans certains détecteurs utiles pour la compréhension de l'invention, ces électrodes permettent en outre la collection de ces charges et donc la mesure du courant engendré par le rayonnement incident dans la couche de matériau composite, ce qui permet la mesure d'un débit de dose.
Ces électrodes peuvent être faites d'un métal (par exemple le chrome, le tungstène, l'argent ou l'or) ou d'un semi-métal (par exemple l'oxyde d'indium ou l'ITO c'est-à-dire l'oxyde d'indium dopé à l'étain) mais leur nature peut aussi être imposée par des fonctions secondaires qu'elles peuvent également avoir à assurer, comme on le verra par la suite.
Par exemple, si l'on veut qu'elles participent aussi à la conversion du rayonnement incident en électrons, le matériau constitutif de ces électrodes est choisi pour avoir une haute section efficace vis-à-vis de ce rayonnement : on choisit par exemple un métal lourd comme le plomb ou le tungstène. Le champ électrique appliqué, de façon continue ou puisée, à la couche de matériau composite par l'intermédiaire des électrodes (et d'une source de tension appropriée, connectée entre ces dernières) est par exemple de l'ordre de 0,1 V/μm à 100 V/um.
Dans certains détecteurs utiles pour la compréhension de l'invention, les électrodes permettent la définition de points élémentaires ou « pixels » de ces détecteurs. Ces électrodes peuvent en effet former un treillis métallique aux nœuds duquel sont situés les pixels . Ceci est schematiquement illustré par la figure 2 qui montre, en vue de dessus, un détecteur utile pour la compréhension de l'invention comprenant une couche MC de matériau composite, une première rangée d'électrodes parallèles El qui sont formées sur une face de cette couche et une deuxième rangée d'électrodes parallèles E2 qui sont formées sur l'autre face de la couche MC et qui sont perpendiculaires à la rangée d'électrodes El.
Des circuits Cl et C2 sont prévus pour polariser les électrodes du détecteur afin de créer le champ électrique à chaque croisement des électrodes.
Dans le cas de la figure 2, les pixels sont simplement délimités par le champ électrique régnant entre les électrodes. Il s'agit là d'une configuration à lecture de type comptage. Avec des électrodes ponctuelles, comme par exemple des boules (« balls ») , des pointes (« tips ») ou des plots (« pads ») , rapportées sur une matrice CCD ou CMOS, on peut obtenir un mode de lecture parallèle des images . Ceci est schematiquement illustré par la figure 3 sur laquelle on voit un autre détecteur utile pour la compréhension de 1 ' invention comprenant une couche MC de matériau composite, un réseau (« array ») bidimensionnel d'électrodes E3 formé sur une face de cette couche et une électrode E4 constituant une contre-électrode et formée sur l'autre face de la couche MC . Le rayonnement R que l'on veut détecter arrive en direction de cette couche E4 choisie pour être transparente à ce rayonnement.
Supposons que les charges engendrées par les particules invitées sous l'impact du rayonnement incident soient des électrons.
Les électrodes E3 sont alors mises à la masse et une source de tension V est prévue pour porter l'électrode E4 à un potentiel négatif pour créer le champ électrique entre l'électrode E4 et chaque électrode E3. De plus, un circuit CL de type CCD est prévu pour lire les signaux fournis par les électrodes E3 lorsqu'un rayonnement est détecté.
Le circuit CL comprend un réseau bidimensionnel d'électrode E5 formant des plots qui sont respectivement reliés aux plots E3 par l'intermédiaire de boules de brasure B. De plus, les plots E5 (et donc les plots E3 ) sont mis à la masse.
On revient maintenant au fonctionnement d'un détecteur utile pour la compréhension de l'invention. Les particules invitées servent à la conversion du rayonnement en charges électriques (électrons ou trous) . Une fois thermalisées , ces charges, par exemple des électrons, doivent quitter les particules invitées pour être collectées par les électrodes . Dans le cas de particules invitées semiconductrices , on peut comprendre le fonctionnement électrique de la couche de matériau composite MC
(figure 1) en l'assimilant à un ensemble de condensateurs montés en série.
En l'absence de charges électriques ayant une mobilité suffisamment élevée dans le polymère, on utilise le fait que les particules invitées ont une grande permittivité relative εd, par exemple supérieure à 10. On suppose que le polymère a, quant à lui, une faible permittivité relative εp, par exemple inférieure à 5.
Le champ électrique engendré dans la couche de matériau composite, dont la valeur moyenne est égale au rapport de la tension v appliquée entre les électrodes à l'épaisseur L de la couche de matériau composite, est appliqué de façon inégale entre le polymère et le semiconducteur.
En l'absence de rayonnement, le rapport du champ électrique Ep appliqué au polymère au champ électrique Ed appliqué au semiconducteur est proportionnel au rapport εd /εp.
En présence de rayonnement, les particules invitées semiconductrices convertissent les photons en charges électriques et deviennent ainsi conductrices. Leur champ électrique interne Ed devient alors proche de 0, tout le champ électrique se trouve appliqué au polymère et Ep devient peu différent de (v/L) x (1-X1/3) où X est la fraction volumique des particules invitées. Cette forte variation du champ électrique interne peut favoriser une migration efficace de charges électriques dans le polymère, ce qui est favorable à un bon rapport signal/bruit de photodétection.
Un mode de lecture par voie optique d'un détecteur utile pour la compréhension de l'invention est également envisageable. Il faut que le polymère de la couche composite de ce détecteur ou les particules invitées soient électroluminescents en mode impulsionnel (« AC électroluminescent ») . On peut aussi ajouter au polymère de la couche composite un phosphore électroluminescent en mode impulsionnel par exemple.
L'accroissement du champ électrique dans un polymère électroluminescent en mode impulsionnel y provoque une électroluminescence induite par effet de champ. Dans ce cas, le courant photo-induit engendré par le rayonnement dans des particules invitées semiconductrices appropriées est apte à être détecté ou mesuré par 1 ' électroluminescence propre à ces particules . On peut utiliser des particules invitées de
ZnS:Mn2+, de CaS:Eu, de SrS:Ce ou de divers semiconducteurs à l'état nanocristallin, comme le silicium poreux qui peut être préparé par craquage (« cracking ») d'hydrures, par décomposition de chlorures par plasma ou par attaque électrochimique.
On peut alors utiliser une couche de matériau composite par exemple munie d'électrodes croisées comme sur la figure 2 et polariser les électrodes pour appliquer, à chaque croisement de celles-ci, un champ électrique de polarisation dans la couche. L' électroluminescence localement engendrée dans cette couche sous l'impact du rayonnement incident est alors détectée par un réseau bidimensionnel (non représenté) de photodétecteurs que l'on place en regard de l'une des faces de la couche de matériau composite. Dans le cas où l'on veut réaliser un détecteur utile pour la compréhension de l'invention, destiné à être un élément d'un capteur de rayonnement solaire (capteur photovoltaïque) pour convertir ce rayonnement en énergie électrique, on utilise une couche de matériau composite MC (figure 1) faite d'un polymère tel que le polythyophène avec des particules invitées telles que des particules de ZnS .
On forme, de part et d'autre de cette couche, deux couches conductrices dont l'une est exposée au rayonnement solaire et transparente à ce dernier (elle est par exemple en ITO) , on applique entre ces deux couches conductrices une tension permettant de créer le champ électrique dans la couche de matériau composite et l'on récupère, par l'intermédiaire des couches conductrices, les charges électriques engendrées dans la couche de matériau composite sous l'impact du rayonnement solaire à travers une jonction.
Une couche de matériau composite utilisable dans la présente invention peut être élaborée de diverses façons .
On peut par exemple partir d'un semiconducteur convenable du point de vue électronique, déjà à l'état de poudre (de tels semiconducteurs étant commercialement disponibles) . Le polymère destiné à constituer la matrice-hôte est d'abord dissous dans un solvant, par exemple le toluène, puis mélangé à la poudre de semiconducteur par exemple grâce à un tambour, un mélangeur-granulateur ou une assiette granulatrice . Une simple sédimentation peut même suffire et l'on verse alors l'excès de solvant puis on laisse le solvant restant s'évaporer. Le mélange homogène préparé mécaniquement peut être étendu. Le solvant s'évapore ensuite et laisse une couche composite de quelques centaines de micromètres à plusieurs millimètres d' épaisseur .
En variante, on mélange la poudre de semiconducteur additionnée d'un anti-agglomérant compatible avec le monomère destiné à former la matrice-hôte et, en se polymérisant , ce monomère emprisonne les grains du semiconducteur.
D'autres techniques industrielles permettant de lier une poudre (par exemple par mise en solution ou en dispersion ou par humidification de cette poudre) ou des techniques de compactage (du genre de celles qui permettent de former des comprimés) ou même des techniques d'extrusion sont utilisables pour l'obtention de la couche de matériau composite. Le mélange de poudre de semiconducteur et de polymère dissous dans un solvant volatil peut également être projeté sur une surface complexe et/ou très grande, comme dans le cas de la peinture au pistolet . II peut être avantageux de partir des composants de base (par exemple poudre de zinc et poudre de tellure, monomère) pour réduire encore les coûts .
En partant de poudres des éléments constitutifs d'un matériau semiconducteur, on peut permettre la formation du bon composé stoechiometrique semiconducteur par fusion à température élevée. On peut employer à cet effet toutes les techniques de « solidification rapide » de poudres comme dans le cas de la lyophilisation (en utilisant par exemple un tambour ou un disque tournant ou une atomisation dans un courant gazeux) . La poudre peut alors être récupérée à sec puis traitée comme on l'a vu plus haut pour former la couche de matériau composite ou être entraînée directement par la solution de polymère (ou le monomère) .
Les techniques de synthèse en phase vapeur de poudres sont également envisageables (par exemple craquage, dépôt chimique en phase vapeur ou projection dans un plasma) . Dans certains cas, le dépôt peut avoir lieu sur un substrat refroidi, capable de supporter le monomère ou le polymère en solution, ou par évaporation simultanée des molécules organiques, destinées à former la matrice-hôte en polymère.
On peut aussi utiliser une technique de projection simultanée de la poudre de semiconducteur, par un courant gazeux, par exemple un courant d'azote, entraînant des gouttelettes de semiconducteur plus ou moins fondues, produites par l'intermédiaire d'une torche à plasma, et de polymères aussi sous forme de gouttelettes. Dans ce cas, en opérant au-dessus de la température de frittage naturel de la poudre, on peut envisager d'utiliser d'autres diélectriques à haut point de fusion (par exemple sous forme de verres ou d'oxydes) pour former un cermet.
Par voie humide ou par un procédé sol-gel, on peut également inclure des particules invitées d'un semiconducteur dans une matrice-hôte formant un aérogel et contenant peu ou beaucoup de polymère.
Les électrodes d'un détecteur conforme à 1 ' invention peuvent être par exemple en métal ou en ITO ou en verre conducteur ou en polymère conducteur. Des électrodes en métal peuvent être déposées électrochimiquement sur la couche de matériau composite tandis que des électrodes en verre conducteur ou en polymère conducteur peuvent être collées à cette couche.
Les figures 4 à 7 illustrent schematiquement des détecteurs bidimensionnels de rayonnement ionisant qui sont réalisés conformément à l'invention. Ces détecteurs des figures 4 à 7 utilisent un matériau composite semiconducteur. Cela signifie que sa matrice-hôte est de type polymère isolant ou semiconducteur tandis que ses particules invitées sont de type semiconducteur.
Ces détecteurs sont réalisables plus rapidement et de façon moins coûteuse que les détecteurs bidimensionnels de rayonnement ionisant que l'on connaît par exemple par les documents suivants :
[1] Jean-Louis Gerstenmayer , Damien Lebrun et Claude Hennion, « Multistep parallel plate avalanche chamber as a 2D i ager for MeV pulsed radiography », Proc . SPIE, vol.2859, p.107 à 114, colloque du 7 au 8 août 1996, Denver, Colorado, U.S. A.
[2] J.L. Gerstenmayer, « High DQE performance X- and Gamma-ray fast imagers : émergent concepts », 1998 Symposium on Radiation Détection and Measurement, Ann Arbor, Michigan, 11 au 14 mai 1998, Proceedings in Nuclear and Methods in Physics Research A.
Dans l'exemple représenté sur les figures 4 et 5 , le rayonnement ionisant est constitué de photons X qui ont par exemple une énergie de 5 MeV.
Le détecteur des figures 4 et 5 comprend un empilement 2 de feuilles 4 d'un matériau électriquement conducteur qui est apte à émettre des électrons par interaction avec' les photons X du rayonnement ionisant incident .
Ce détecteur comprend aussi des couches 6 d'un matériau composite semiconducteur (dont la matrice-hôte est par exemple en PPV et les particules invitées par exemple en CdTe) qui alternent avec les feuilles 4 et dont les particules invitées sont capables d'être ionisées par les photo-électrons émis par le matériau conducteur lorsque celui-ci interagit avec les photons X et éventuellement directement, bien que dans une moindre proportion, par les photons X primaires .
Chacune des couches 6 est associée à l'une des feuilles 4. L'empilement des feuilles 4 et des couches 6 a une première face 8 et une deuxième face 10 qui sont opposées .
Chacune des faces 8 et 10 contient des bords 12 des feuilles 4 et des bords 14 des couches 6 qui alternent avec les bords 12 des feuilles 4.
Le détecteur des figures 4 et 5 est disposé de façon que les feuilles 4 et les couches 6 soient sensiblement parallèles à la direction du rayonnement ionisant à détecter et que ce rayonnement arrive sur la face 8.
La longueur de chaque feuille 4, comptée de la face 8 à la face 10, est au moins égale au dixième du libre parcours moyen des photons X dans le matériau conducteur dont sont constituées les feuilles 4.
Comme on le voit sur les figures 4 et 5, un photon X incident, dont la trajectoire a la référence 16 sur les figures 4 et 5, interagit avec le matériau conducteur d'une feuille 4 pour produire, par effet Compton, photoélectrique ou de création de paires, un électron de grande énergie cinétique, dont la trajectoire est représentée par la flèche 18 sur la figure 5.
On a également représenté par une flèche 20 sur la figure 5 la trajectoire du photon d'énergie inférieure à celle du photon X incident, qui résulte de l'interaction de ce dernier avec le matériau conducteur de la feuille 4.
Le détecteur des figures 4 et 5 comprend aussi des groupes de pistes 22 parallèles et électriquement conductrices qui s'étendent de la face 8 à la face 10, parallèlement aux couches 6.
Chaque groupe de pistes 22 est associé à l'une des couches 6 et en contact avec celle-ci. Les pistes 22 sont destinées à collecter des porteurs de charge qui sont engendrés dans les couches 6 par interaction des particules invitées de celles-ci avec les électrons résultant de l'interaction des photons X incidents avec le matériau conducteur dont sont faites les feuilles 4.
Ces porteurs de charge sont représentatifs, en intensité et en position, des photons X incidents.
On voit sur la figure 5 un porteur de charge dont la trajectoire a la référence 24 et qui résulte de l'interaction de l'électron ayant la trajectoire 18 avec des particules invitées d'une couche 6 et ce porteur de charge ayant la trajectoire
24 est collecté par une piste conductrice 22 associée à cette couche 6. Le détecteur comprend aussi des moyens 26
(figure 4) pour créer le champ électrique apte à provoquer le transport des porteurs de charge puis la collection de ceux-ci par les pistes 22.
Dans l'exemple représenté sur les figures 4 et 5, chaque groupe de pistes conductrices 22 est contenu dans la couche 6 à laquelle est associé ce groupe .
Cela évite d'avoir à utiliser des supports électriquement isolants (par exemple en matière plastique ou en céramique) pour les pistes, supports qui sont encombrants, ce qui diminue la résolution spatiale du détecteur, et qui sont d'ailleurs inutiles à la détection proprement dite.
Dans le cas de ces figures 4 et 5, les moyens 26 sont des moyens d'application d'une tension électrique entre les pistes 22 et les feuilles 4, cette tension étant apte à provoquer le transport des porteurs de charge puis leur collection par les pistes 22.
On précise que le plan de coupe P (figure 4) traverse les pistes conductrices d'une même rangée de pistes (rangée qui est horizontale sur la figure 4) , les pistes de cette rangée appartenant respectivement aux couches 6.
On voit aussi sur la figure 4 que chaque groupe de pistes est sensiblement contenu dans un plan perpendiculaire au plan P et que ce groupe s'étend sensiblement du haut de la couche 6 associée au bas de celle-ci .
Dans un mode de réalisation particulier non représenté, le matériau constitutif des feuilles 4 est encore électriquement conducteur mais les pistes 22 ne sont plus contenues dans les couches 6 : chaque groupe de pistes se trouve à l'interface de la couche 6 correspondante et de la feuille de matériau conducteur qui est associée à une couche 6 adjacente.
Dans ce cas, on prévoit un matériau électriquement isolant pour isoler les pistes 22 des feuilles 4 de matériau conducteur mais l'on peut encore utiliser les mêmes moyens 26 que précédemment. Le détecteur des figures 4 et 5 est muni d'un dispositif électronique 30 de lecture des signaux électriques fournis par les pistes 22 lorsque celles-ci collectent les porteurs de charge.
On voit sur la figure 5 qu'une extrémité 32 de chaque piste 22 est recourbée pour s'étendre sur un bord 14 de la couche 6 correspondante, ce bord étant situé sur la face 10 de l'empilement des feuilles 4 et des couches 6.
Le dispositif électronique de lecture 30 comprend des plots électriquement conducteur 34 qui sont respectivement en contact avec les extrémités recourbées 32 des pistes 22.
Ce contact peut être réalisé par l'intermédiaire de boules 36 de brasure, par exemple des boules d'indium, ou par l'intermédiaire de fils électriquement conducteurs ou même en appliquant les extrémités recourbées des pistes contre les plots du dispositif de lecture associé, par des moyens appropriés, par exemple par pressage ou avec une colle électriquement conductrice. On précise que les plots 34 sont disposés suivant le même pas que les extrémités recourbées 32 des pistes 22.
On peut utiliser un matériau composite semiconducteur non dopé ou, au contraire, un matériau composite semiconducteur dopé de type N auquel cas les électrons sont les porteurs de charge majoritaires, ou de type P auquel cas les porteurs majoritaires sont les trous .
Pour collecter les porteurs de charge, on peut mettre les feuilles conductrices 4 à un potentiel négatif et les plots conducteurs 34 (et donc les pistes 22) à la masse ou mettre les feuilles 4 à la masse et les plots conducteurs 34 (et donc les pistes 22) à un potentiel positif.
Dans les deux cas les trous engendrés dans les couches 6 sont attirés par les feuilles 4 de matériau conducteur tandis que les électrons engendrés dans ces couches 6 sont attirés par les pistes 22 et collectés par celles-ci, fournissant ainsi des signaux électriques qui sont lus grâce au dispositif 30. Inversement on peut porter les feuilles 4 à un potentiel positif et mettre les plots 34 à la masse ou mettre les feuilles 4 à la masse et porter les plots 34 à un potentiel négatif. Dans les deux cas les électrons sont attirés par les feuilles et les trous sont attirés par les pistes et collectés par celles-ci, fournissant encore des signaux électriques qui sont lus grâce au dispositif 30.
Dans chaque cas, les pistes 22 convertissent, sous forme numérique et électrique, l'image analogique qui est transportée par les rayons X que l'on détecte.
Dans l'exemple représenté sur la figure 5, toutes les pistes 22 sont mises à la masse par l'intermédiaire des plots électriquement conducteurs 34 et l'on porte à un potentiel négatif toutes les feuilles de matériau conducteur 4 grâce à une source de tension 38.
Dans ce cas, les pistes 22 collectent des électrons . Pour porter à un potentiel négatif (par exemple égal à -500 V) toutes les feuilles 4 de matériau conducteur on utilise une plaque électriquement isolante 40 sur une face de laquelle sont formées des pistes 42 parallèles électriquement conductrices dont la pas est égal à celui des feuilles 4.
Toutes ces pistes 42 sont reliées à une piste 44 également formée sur cette face de la plaque 40 et cette piste 44 est reliée à la source de tension négative 38. On applique alors la face de la plaque 40 portant les pistes 42 sur une face de l'empilement 2 sur laquelle apparaissent également des bords des feuilles 4, cette face étant différente des faces 8 et 10, de telle manière que les pistes 42 viennent respectivement en contact avec les bords des feuilles 4, ce qui permet de porter toutes ces feuilles 4 au potentiel négatif souhaité.
La plaque 40 est par exemple en céramique ou en polymère et les pistes 42 et 44 en or. Les éléments 38, 40, 42 et 44 constituent les moyens 26 mentionnés plus haut.
De préférence, pour des raisons d'encombrement et de vitesse de lecture, le dispositif électronique de lecture 30 est du genre de ceux qui sont utilisés dans les capteurs CCD.
Pour un détecteur de dimensions modestes, on peut connecter directement les pistes 22 de l'empilement 2 aux pixels d'un capteur CCD sans revêtement (« coating ») . Dans le cas d'un détecteur de plus grandes dimensions, on peut prévoir une matrice de connexion intermédiaire entre les pistes 22 de l'empilement 2 et le dispositif de lecture par exemple de type CCD.
Les plots conducteurs 34 se trouvent alors sur l'une des faces de cette matrice pour être respectivement connectés aux extrémités recourbées 32 des pistes 22 et ces plots sont électriquement reliés aux pixels d'un dispositif de lecture par exemple de type CCD par l'intermédiaire de connexions électriques qui traversent cette matrice. Les épaisseurs des feuilles 4 de matériau conducteur (ou isolant comme on le verra plus loin) et des couches 6 sont fixées pour optimiser la résolution spatiale du détecteur et le rendement de conversion (conversion et collection des charges) . De préférence, on recherche les épaisseurs les plus petites possibles, typiquement de l'ordre de 100 μm à quelques centaines de micromètres .
A titre d'exemple, on peut utiliser des feuilles 4 de matériau conducteur dont l'épaisseur est de l'ordre de 200 μm et des couches 6 dont l'épaisseur est de l'ordre de 200 μm.
Il convient de noter que la structure d'un détecteur du genre de celui des figures 4 et 5 permet, par rapport aux détecteurs à trous connus par les documents [1] et [2], d'améliorer de façon spectaculaire le rendement (de l'ordre de 50%), avec une épaisseur appropriée de matériau suivant la direction du rayonnement à détecter, et la résolution spatiale qui peut être de l'ordre de 100 μm en choisissant un pas approprié pour les pistes 22. En effet, dans la direction perpendiculaire aux feuilles 4 la résolution spatiale est déterminée par le pas entre les feuilles 4 et entre les pistes (qui peut être de l'ordre de 50 μm à 200 μm) . Pour la détection de rayons X, on utilise de préférence un métal lourd, par exemple du tungstène ou du plomb.
A titre purement indicatif et nullement limitatif, dans le cas où l'on veut détecter des photons X dont l'énergie vaut 5 MeV, on utilise un détecteur de 2 cm d'épaisseur (comptée de la face 8 à la face 10 de la figure 1) , des couches 6 de 100 μm d'épaisseur en PPV où sont dispersées des particules de CdTe, et des feuilles 4 de tungstène de 400 μm d'épaisseur avec des pistes 22 au pas de 0,5 mm. Ces dimensions peuvent être réduites si cela est nécessaire, un pas de 100 μm étant technologiquement réalisable .
On explique maintenant un exemple de procédé de fabrication du détecteur des figures 4 et 5.
Les feuilles 4 de matériau conducteur peuvent être réalisées par un procédé quelconque.
Leur surface doit être suffisamment conductrice et non oxydée. Cette surface peut être revêtue, si cela est nécessaire, d'un dépôt métallique plus adapté à la réalisation d'un contact ohmique avec le matériau des couches 6 par exemple une couche d'or.
Pour former sur les couches 6 les pistes 22 qui peuvent être en or ou en un métal mieux adapté au matériau composite semiconducteur utilisé, on peut procéder de la façon suivante :
- on forme, d'une manière indiquée plus haut, une première épaisseur de matériau composite semiconducteur (par exemple 50 μm) sur l'une des faces de l'une des feuilles conductrices 4,
- on dépose des pistes 22 en or ayant par exemple une largeur de 5 μm par évaporation à travers un masque ou par un procédé de photolithographie, sur le matériau composite semiconducteur ainsi déposé, et
- on dépose une deuxième épaisseur de matériau composite semiconducteur sur la première épaisseur de manière à recouvrir les pistes 22 et à obtenir l'épaisseur totale souhaitée de matériau composite semiconducteur (par exemple 100 μm) .
On procède de même pour chaque feuille conductrice 4.
En variante, on peut aussi déposer, sur deux faces opposées de deux feuilles successives, une demi-couche du matériau composite semiconducteur puis former sur l'une des demi-couches le groupe de pistes.
Les feuilles conductrices 4 ainsi recouvertes sont alors empilées de façon à obtenir l'alternance de feuilles conductrices 4 et de couches 6 et sont maintenues au contact les unes des autres par une légère pression qui est exercée par des moyens appropriés, par exemple un dispositif mécanique, ou par une colle électriquement conductrice.
Le détecteur conforme à l'invention, qui est schematiquement représenté en perspective coupée sur la figure 6, diffère de celui de la figure 4 par le fait que les feuilles 4 sont électriquement isolantes, par exemple en matière plastique, dans le cas de la figure 6, en vue de détecter par exemple des neutrons, et par le fait que l'on interpose entre chaque feuille de matériau isolant 4 et la couche 6 correspondante une couche mince (épaisseur de l'ordre de 5 μm à 10 μm) électriquement conductrice 46 par exemple en or ou en cuivre, comme on le voit sur la figure 6.
Dans ce cas on peut encore porter toutes les couches électriquement conductrices 46 au potentiel électrique souhaité par rapport aux pistes 22, par l'intermédiaire de pistes électriquement conductrices du genre des pistes 42 formées sur la plaque isolante 40 (figure 4) . La figure 7 est une vue en perspective schématique et partielle d'une variante de réalisation du détecteur de la figure 4.
Dans le détecteur de la figure 7, chaque couche 6 est une nappe de fils juxtaposés 6a faits du matériau composite semiconducteur, chaque fil contenant, suivant son axe, un fil métallique constituant une piste 22. Les fils 6a munis de ces pistes 22 peuvent être obtenus par extrusion.

Claims

REVENDICATIONS
1. Détecteur d'un rayonnement ionisant incident (16) constitué de premières particules, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend : - des couches (6) d'un matériau composite semiconducteur comprenant une matrice-hôte faite d'un polymère et des particules invitées de type semiconducteur qui sont dispersées dans la matrice- hôte, au moins ces particules invitées étant aptes à interagir, de manière directe ou indirecte, avec le rayonnement, des charges électriques étant engendrées dans les couches de matériau composite lors de l'interaction des particules invitées avec le rayonnement, - des moyens (22-26) de création d'un champ électrique dans les couches de matériau composite, la matrice- hôte étant apte à transporter les charges électriques sous l'action de ce champ électrique et permettant ainsi d'exploiter ces charges électriques, et
- un empilement de feuilles (4) d'un premier matériau qui est apte à émettre des deuxièmes particules par interaction avec le rayonnement ionisant incident, les couches du matériau composite alternant avec les feuilles du premier matériau et étant capables d'être ionisées par les deuxièmes particules, chacune des couches étant associée à l'une des feuilles, l'empilement ayant des première (8) et deuxième (10) faces opposées, contenant chacune des bords respectifs des feuilles et des couches, le détecteur étant destiné à être orienté de façon que le rayonnement ionisant arrive sur la première face, la longueur de chaque feuille, comptée de la première à la deuxième face, étant au moins égale au dixième du libre parcours moyen des premières particules dans le premier matériau, les moyens de création du champ électrique comprenant, pour chaque couche, un groupe de pistes (22) parallèles et électriquement conductrices qui s'étendent de la première à la deuxième face, parallèlement à cette couche, et qui sont en contact avec celle-ci, les pistes étant aussi destinées à collecter les charges qui sont engendrées dans cette couche par interaction de celle-ci avec les deuxièmes particules et éventuellement avec les premières particules et qui sont représentatives, en intensité et en position, des premières particules, le champ électrique étant aussi apte à provoquer la collection des charges par les pistes .
2. Détecteur selon la revendication 1, dans lequel le polymère est choisi dans le groupe comprenant les polymères semiconducteurs et les polymères électriquement isolants .
3. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 , dans lequel la mobilité des charges électriques dans le polymère est supérieure à
10"6 cm2/V/s.
4. Détecteur selon la revendication 3, dans lequel le polymère est choisi dans le groupe comprenant le polyphenylènevinylène, le polythiophène, le polyaniline, le polypyrrole et le polydiacétylène .
5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les particules invitées sont aptes à produire les charges électriques par interaction directe avec le rayonnement incident ou par interaction avec d'autres charges électriques produites par interaction de ce rayonnement incident avec la matrice-hôte.
6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les particules invitées sont choisies dans le groupe comprenant des grains d'au moins une poudre d'un semiconducteur et des particules colloïdales semiconductrices.
7. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les particules invitées ont un numéro atomique moyen supérieur à 14, une masse volumique moyenne supérieure à 2 g . cm"3 et une permittivité relative moyenne supérieure à 10.
8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les particules invitées sont enrobées dans un matériau qui empêche l'agglomération de ces particules invitées.
9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier matériau est électriquement conducteur, les pistes (22) sont électriquement isolées des feuilles (4) et les moyens de création du champ électrique comprennent en outre des moyens (26) d'application d'une tension électrique entre les pistes et les feuilles, cette tension étant apte à provoquer la collection des charges par les pistes.
10. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel chaque groupe de pistes (22) est contenu dans la couche (6) à laquelle il est associé.
11. Détecteur selon la revendication 10, dans lequel le premier matériau est électriquement conducteur et les moyens de création du champ électrique comprennent en outre des moyens (26) d'application d'une tension électrique entre les pistes et les feuilles, cette tension étant apte à provoquer la collection des charges par les pistes.
12. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les feuilles (4) sont électriquement isolantes, une couche électriquement conductrice (46) est interposée entre chaque couche de matériau semiconducteur composite et la feuille qui lui est associée et les moyens de création du champ électrique comprennent en outre des moyens (26) d'application d'une tension électrique entre les pistes (22) et les couches électriquement conductrices (46), cette tension étant apte à provoquer la collection des charges par les pistes.
13. Procédé de fabrication du détecteur selon la revendication 11, dans lequel on forme sur chaque feuille une première épaisseur de matériau composite puis les pistes sur cette première épaisseur puis une deuxième épaisseur de matériau composite sur la première épaisseur de manière à recouvrir les pistes, puis on empile les feuilles de façon à obtenir l'alternance de feuilles et de couches.
14. Procédé de fabrication du détecteur selon la revendication 11, dans lequel on dépose sur deux faces opposées de deux feuilles successives une demi-couche du matériau composite puis on forme le groupe de pistes sur l'une des demi-couches, puis on empile les feuilles de façon à obtenir l'alternance de feuilles et de couches.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1360546A4 (fr) * 2000-12-29 2004-05-12 Regents Board Of Detecteur de rayonnement mettant en oeuvre une cellule a cristal liquide disperse dans un polymere
US7166851B2 (en) 2000-12-29 2007-01-23 Board Of Regents, The University Of Texas System Semiconductor chip-based radiation detector
EP1801616A3 (fr) * 2003-07-12 2007-07-04 Radiation Watch Ltd Détecteur de rayonnement ionisant
DE102007043648A1 (de) 2007-09-13 2009-03-19 Siemens Ag Organischer Photodetektor zur Detektion infraroter Strahlung, Verfahren zur Herstellung dazu und Verwendung
US7977643B2 (en) * 2008-01-14 2011-07-12 Irving Weinberg Radiation detector assembly, radiation detector, and method for radiation detection
US8816287B2 (en) 2008-01-14 2014-08-26 Weinberg Medical Physics Llc Structures for radiation detection and energy conversion using quantum dots
US7947959B2 (en) * 2009-04-21 2011-05-24 Honeywell International Inc. Enhanced sensitivity solid state radiation detector
US8263940B2 (en) * 2009-10-26 2012-09-11 Finphys Oy Neutron detector with neutron converter, method for manufacturing the neutron detector and neutron imaging apparatus
US8310021B2 (en) * 2010-07-13 2012-11-13 Honeywell International Inc. Neutron detector with wafer-to-wafer bonding
US9279894B2 (en) * 2011-02-09 2016-03-08 Lawrence Livermore National Security, Llc Systems and methods for neutron detection using scintillator nano-materials
TWI461725B (zh) 2011-08-02 2014-11-21 Vieworks Co Ltd 輻射成像系統
US20140225094A1 (en) * 2011-08-02 2014-08-14 Elettra-Sincrotrone Trieste S.C.P.A. Direct detectors for ionizing radiations, and methods for producing such detectors
DE102013226365A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Hybrid-organischer Röntgendetektor mit leitfähigen Kanälen
CN113270551A (zh) * 2021-05-20 2021-08-17 上海大学 一种直接型柔性x射线探测器及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5396786A (en) * 1977-02-04 1978-08-24 Toshiba Corp Semiconductor radiation detector
JPH02143188A (ja) * 1988-11-25 1990-06-01 Katsumi Yoshino 放射線検知素子
EP0917208A1 (fr) * 1997-11-11 1999-05-19 Universiteit van Utrecht Dispositif optoélectronique formé d'un polymère avec des nanocristals et méthode de fabrication
KR20010040510A (ko) * 1998-02-02 2001-05-15 유니액스 코포레이션 전환가능한 감광성을 가진 유기 다이오드
FR2790100B1 (fr) 1999-02-24 2001-04-13 Commissariat Energie Atomique Detecteur bidimensionnel de rayonnements ionisants et procede de fabrication de ce detecteur
FR2792418B1 (fr) 1999-04-15 2001-06-01 Commissariat Energie Atomique Detecteur bidimensionnel de rayonnements ionisants et procede de fabrication de ce detecteur

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0122505A1 *

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