WO2020229499A1 - Procede de realisation d'un detecteur numerique a l'etat solide d'un rayonnement incident - Google Patents

Procede de realisation d'un detecteur numerique a l'etat solide d'un rayonnement incident Download PDF

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WO2020229499A1
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scintillator
reflector
substrate
face
incident radiation
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PCT/EP2020/063244
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Murielle BERANGER
Mohamed ZEKHNINI
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Trixell
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
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    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20188—Auxiliary details, e.g. casings or cooling
    • G—PHYSICS
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    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2002—Optical details, e.g. reflecting or diffusing layers

Definitions

  • the invention lies in the technical field of X-ray imagers and more particularly of the conversion of X-rays into visible light by means of a scintillator.
  • the invention relates to a method of preparing an attached scintillator for a digital solid-state X-ray detector comprising a photosensitive sensor associated with a radiation converter.
  • the fields of application of this type of detector are in particular radiology: radiography, fluoroscopy, mammography, but also non-destructive testing.
  • the photosensitive sensor is generally made from solid state photosensitive elements arranged in a matrix.
  • Photosensitive elements are made from semiconductor materials, most often silicon
  • a photosensitive element has at least one photodiode, one phototransistor or one photoresistor. These elements are deposited on a substrate or integrated into said substrate, which is generally a support (also called a slab) of glass, plastic (polymer) or metal or another synthetic material (carbon, alloy, ceramic, etc. ), or even silicon.
  • the radiation converter illuminates the photosensitive elements of the sensor which perform photoelectric conversion and deliver electrical signals that can be used by appropriate circuits.
  • the radiation converter will be called a scintillator in the remainder of the description.
  • the scintillator can be made of Gadolinium oxysulphide (GADOX or GOS) or of Thallium-doped Cesium lodide (CsLTI) or any other similar material. usable for its properties of converting X-rays into light. In the case of a Csl: TI scintillator, it can be evaporated directly on the matrix of
  • the scintillator for example Csl: TI
  • the substrate must be compatible with the process for producing the scintillator which is carried out by vacuum evaporation. This imposes constraints of mechanical rigidity to allow handling, of vacuum resistance, of temperature, etc. The choice of the substrate is therefore limited by the constraints of manufacturing the scintillator. After bonding to the array of photodiodes, this substrate forms an integral part of the detector. It provides some absorption of incident X-rays, which is not desirable.
  • the scintillator substrate therefore fulfills several different functions: that of growth substrate of the scintillator substance forming the scintillator and that of reflector in the detector. These functions have different requirements that are difficult to match. For example, low X-ray absorption or low mass requirements would readily direct the choice to polymers or thin films. However, the polymers have a low thermal resistance which is not suitable for the function of growth substrate and the thin films have too low a mechanical strength to allow the handling of the scintillator. It is therefore difficult to find a material that performs both for the functions of substrate and reflector.
  • the thallium-doped cesium iodide scintillator (Csl: TI) can be evaporated directly on the photodiode array, in this case it is the glass panel which acts as a substrate.
  • the growth rate must be low: this results in long manufacturing times.
  • the entire panel is rejected.
  • the photodiode arrays are expensive, the cost of scrap is high.
  • the initial layer of Csl: TI close to the substrate, is poorly structured in needles.
  • this layer is found on the side of the array of photodiodes and limits the performance of the detector because it creates an additional reflection.
  • the reflector is placed or glued on the Csl needles and its choice is not impacted by the constraints of making the scintillator.
  • the solution of the attached scintillator does not impose the constraints of making the scintillator on the array of photodiodes, but the reflector, which is also the substrate, must meet the constraints of making the scintillator.
  • the most common substrates are aluminum and graphite.
  • Aluminum has good thermal resistance but its density is high, which generates a fairly high mass and absorption of X-rays.
  • the sheets used are relatively thick to allow handling during the Csl deposition process and during assembly on a photodiode array, which is not favorable for the total mass of the detector. Its reflectivity is high but does not approach 100%. Its thermal expansion coefficient is quite different from that of the photodiodes array, which can generate faults during thermal cycles or if the detector temperature varies during use.
  • the graphite substrate has good thermal resistance with low X-ray absorption. Its disadvantages are poor reflectivity which results in low sensitivity. It is not available in thin thickness and tends to pollute its environment leaving a thin layer of carbon in contact with it.
  • US Patent 8779364 describes a method for producing a scintillator panel with a step of growing the scintillator on a first substrate, a step of fixing a second substrate on the needle side, a step of separating the first substrate and a step of removing a first growth layer of the scintillator initially at the base of the first substrate.
  • This process aims to remove the initial growth layer of the scintillator which does not have interesting optical properties, through mechanical action such as mechanical polishing, laser cutting, and requires the application of a second substrate before removing the first substrate.
  • This second substrate acts as a protective substrate for the scintillator.
  • the invention aims to overcome all or part of the problems mentioned above by proposing a method of producing a digital detector in the solid state of incident radiation dissociating the functions of the scintillator evaporation substrate and of reflector.
  • the invention relates to a method for producing a digital detector in the solid state of incident radiation comprising a photosensitive sensor and a radiation converter, comprising a growth step on a first substrate of a scintillating substance from the first substrate, capable of transforming the incident radiation into a second radiation to which the sensor is sensitive, the scintillating substance comprising an upstream end face in the direction of propagation of the incident radiation, crossed by the incident radiation, and a front face downstream in the direction of propagation of the incident radiation, opposite to the front face upstream; a step of maintaining the scintillator at the level of the front face downstream of the scintillator substance; a step of separating the first substrate from the scintillator.
  • the production method according to the invention may include a step of applying a reflector to the scintillator at the level of the upstream front face.
  • the step of separating the first substrate from the scintillator is carried out by peeling or by means capable of weakening the adhesion between the scintillator and the first substrate.
  • the step of applying the reflector to the scintillator comprises a step of placing the reflector on the scintillator at the level of the upstream front face or of plating the reflector on the scintillator at the level of the upstream front face with a predetermined pressure or adhesive bonding of the reflector on the scintillator at the level of the upstream end face or implementation of a thin film deposition technique acting as a reflector.
  • the step of separating the first substrate from the scintillator may comprise a step of removing a first zone of the
  • the step of separating the first substrate from the scintillator may include a step of removing a second zone of the scintillator, the downstream front face of which is located outside of the previously defined surface.
  • the step of maintaining the scintillator at the level of the front face downstream of the scintillator substance can comprise a step of bonding the scintillator to the photosensitive sensor; or vacuum suction; or mechanical holding, or electrostatic interaction.
  • the reflector has a thickness less than 200 micrometers, preferably less than 100 nanometers.
  • the first substrate can be replaced by a non-reflecting absorbent surface instead of the reflector.
  • the invention also relates to a digital detector in the solid state of incident radiation comprising a photosensitive sensor and a scintillator obtained by the production method according to the invention.
  • Figure 1 shows schematically the steps of the method of making a digital detector in the solid state of incident radiation comprising a photosensitive sensor according to the invention
  • FIG.2 shows schematically the steps of a variant of the method according to the invention
  • Figure 3 shows schematically the steps of another variant of the process with removal of at least part of the scintillator according to the invention
  • FIG.4 Figure 4 schematically shows a detector obtained by the production method according to the invention.
  • the scales are not respected. Furthermore, the same elements will bear the same references in the different figures.
  • FIGS 1 to 3 are shown the steps of the method of producing a digital detector according to the invention.
  • Next to the step reference is schematically shown the state of the elements that make up the detector according to the associated step, in order to allow better visualization of the process according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows the steps of the method of making a digital detector in the solid state of incident radiation comprising a photosensitive sensor according to the invention.
  • the method of producing a digital detector 10 in the solid state of incident radiation comprising a photosensitive sensor 11 comprises a step 100 of growth on a first substrate 12 of a scintillator 13 (also called radiation converter) comprising a scintillating substance 14 extending in the form of needles 21 from the first substrate 12, capable of transforming the incident radiation into a second radiation to which the sensor 11 is sensitive.
  • the scintillating substance 14 comprises an upstream end face 15 in the direction of
  • the upstream end face 15 and downstream 16 can be flat, but can also be irregular according to the shape of the scintillator substance 14.
  • the scintillator 13 can thus be evaporated on a first substrate 12 suitable for growth even if this first substrate 12 is little
  • the scintillator 13 can be bare or coated with an organic or inorganic protective layer.
  • the scintillating substance 14 is advantageously in the form of fine needles which are grown on a support, also called a substrate. These needles are substantially perpendicular to this support and they partially confine the light emitted towards the sensor.
  • the invention applies similarly to cases where the needles 21 are not perpendicular to the first substrate 12. The invention also applies to the case where the scintillator is not in the form of needles.
  • the step 100 of growing the scintillator 13 on the first substrate 12 can be done by an evaporation process, by sublimation, by plasma deposition, by sputtering, or by growth in a liquid medium with evaporation of a solvent or by any other means.
  • the scintillator 13 can be bare or protected by an organic or mineral protective layer.
  • the method according to the invention comprises a step 101 of maintaining the scintillator 13 at the level of the downstream end face 16 of the scintillator substance 14.
  • the scintillator is held on the side opposite to the first substrate 12, on the side of the head of the needles 21, that is to say on the side of the free end of the needles 21.
  • the step 101 of maintaining the scintillator 13 at the level of the downstream end face 16 of the scintillating substance 14 may comprise a step bonding of
  • the step 101 of maintaining the scintillator 13 at the level of the downstream front face 16 of the scintillating substance 14 may comprise a vacuum suction step, or any other suitable means (mechanical , electrostatic ).
  • the element 22 in Figure 1 represents a first scintillator 13 holding element used for performing the holding step 101.
  • the method according to the invention comprises a step 102 of separating the first substrate 12 from the scintillator 13.
  • the step 102 of separating the first substrate 12 from the scintillator 13 can be carried out by peeling, or else by any other means aimed at weaken the adhesion between the scintillator 13 and the first substrate 12 with a view to removing the first substrate 12, by a chemical, mechanical method, by machining, or by removal of an intermediate layer, by blowing, suction or traction, the peeling being preferred since it is a simple method to implement.
  • the method according to the invention can comprise a step 103 of applying a reflector 17 to the scintillator 13 at the level of the upstream end face 15.
  • the reflector 17 is judiciously chosen. It can easily be light, thin, little
  • the reflector 17 can be a metallic, inorganic or organic material. It can also be multilayer to prevent corrosion of the reflective element by Csl or complex (composite type), etc ...
  • the reflector 17 is not necessarily a specific part, it can also be made up of other parts already present in the detector such as, for example, the entrance window or the detector casing.
  • the step 103 of applying the reflector 17 to the scintillator 13 can
  • the step 103 of applying the reflector 17 on the scintillator 13 may include a step of plating the reflector 17 on the scintillator 13 at the level of the upstream end face 15 with a predetermined pressure.
  • the step 103 of applying the reflector 17 to the scintillator 13 may comprise a step of bonding the reflector 17 to the scintillator 13 at the level of the upstream end face 15.
  • the reflector 17 can be associated with the scintillator by any means. what other deposition method: screen printing, heat sealing, evaporation, spraying, deposition of a metal or polymer layer by thin layer deposition process.
  • the invention also applies if one does not wish to deposit a reflector 17 on the scintillator 13.
  • the amount of X-rays reaching the scintillator 13 is maximum, but a part of the light emitted by the scintillator 13 can escape.
  • the reflective function is not necessarily provided by a specific part of the detector.
  • the reflection of light can be on the entrance window or the cover or any other part of the detector.
  • the choice of the type of reflector 17 is guided by the intended use of the detector.
  • the method according to the invention can include a step 104 of releasing the scintillator 13 for assembly on a panel by gluing or plating.
  • the principle of the invention is based on the dissociation of the functions of growth substrate and reflector in an added scintillator solution, so as not to be impacted by the drawbacks associated with direct evaporation.
  • the reflector 17 (or absorbent) is freely chosen regardless of all the manufacturing constraints of the scintillator 13: vacuum, mechanical, thermal resistance ... It is therefore possible to use a wide choice of materials including polymers.
  • the reflector 17 does not have the mechanical function of holding the needles 21 of the scintillating substance 14 so it can be very thin and have very low rigidity.
  • the reflector 17 may have a thickness less than 200 micrometers, or even less than 100 nanometers.
  • the first growth substrate 12 can also be simplified because it is no longer present in the detector, it no longer needs to be reflective, light or to transmit X-rays.
  • FIG. 2 schematically represents the steps of a variant of the method according to the invention.
  • the method can comprise a step 105 of maintaining the assembly composed of the scintillator 13 and of the first element 22.
  • the step 105 of maintaining can be carried out in different ways, as for step 101.
  • the element 23 represents a second holding element representing the implementation of the holding step 105.
  • the method according to the invention comprises in this variant a step 104 of releasing the scintillator 13 from the first element 22.
  • the scintillator 13 held by the second element 23 is separated from the first element 22.
  • This application step 106 is carried out for example by bonding with adhesive 24 or any other solid or liquid adhesive on the photodiode array.
  • This adhesive can be deposited on the panel or on the scintillator 13.
  • the array of photodiodes is a rigid panel or a flexible panel bonded to a reinforcement or mechanically maintained on a rigid support.
  • the separation step 102 takes place, in order to separate the second element 23.
  • This variant of the method is advantageous if it is not desired to immediately glue a reflector 17 on the scintillator.
  • a second retaining element 23 (electrostatic or vacuum or other) is thus used to grip the scintillator 13 on the start-of-growth side, release the needle heads 21 before gluing them to the photodiodes array and applying or not a reflector 17 by gluing or plating.
  • This new scintillator 13 can then be glued or simply placed or pressed onto the array of photodiodes.
  • FIG. 3 schematically represents the steps of another variant of the method with the removal of at least part of the scintillator according to the invention.
  • the step 102 of separating the first substrate 12 from the scintillator 13 comprises a step of removing a first zone 25 of the scintillator 13 having a thickness 26 less than a predefined nominal thickness 27.
  • the scintillator 13 is produced by growth: during this step, the first substrate 12 is held by a frame. On the edges of the scintillator 13, the thickness of the substance
  • This zone 25 is a few millimeters in width, can be troublesome if one wishes to keep a small distance between the edge of the detector and the first pixel.
  • this zone 25 is not maintained. For example in the case of bonding, this zone 25 is not caught in the adhesive. It remains on the first substrate 12 when it is removed (step 102) and is therefore no longer present on the panel.
  • This invention remains applicable in the case of a scintillator 13 which does not have a zone
  • the step 102 of separating the first substrate 12 from the scintillator 13 may include a step of removing a second zone 28 from the scintillator 13.
  • the scintillator 13 is intended to be applied to a previously defined surface.
  • the second area 28 of the scintillator 13 is the area of the scintillator 13, the downstream end face 16 of which is located outside the previously defined surface.
  • a certain format of scintillator 13 is desired to cover a predefined area of a sensor, and all part of scintillator 13 outside of this format is removed.
  • This solution makes it possible to eliminate the first growth substrate 12 from the scintillator 13 and to replace it with a reflector 17 which is more advantageous for the detector.
  • the optical properties of the new reflector 17 can be adapted to the needs of the detector and other functions can be added in the reflector 17 (electrical, modulation of the optical properties, etc.).
  • the first substrate 12 growth can also be simplified because it no longer has to meet the constraints of the detector.
  • the invention consists in dissociating the functions of growth substrate 12 and of reflector 17 in an X-ray detector comprising an attached scintillator 13.
  • the function of growth substrate 12 requires a rigid material to be able to be handled and compatible with a deposit of scintillator material.
  • the reflector function 17 in the detector requires not only a light reflecting material but also a low absorption of X-rays, a light mass, an expansion coefficient adapted to that of the photodiode array, which is in general incompatible with the substrate function 12.
  • Conventional scintillators are based on a compromise between the properties
  • Another advantage of the invention is the elimination of bonding defects during the removal of the first substrate 12.
  • the rigidity of the substrate 12 and the inhomogeneities of the thickness of the scintillator 13 can cause bonding defects.
  • the Csl needles descend into the bonding material as soon as the slightest pressure is applied and the bonding defects are greatly reduced or disappear.
  • This advantage also applies to photodiode arrays made on flexible or organic substrates or which are made on flexible supports. The pressure applied during the bonding of the scintillator 13 can create stresses and deform the flexible panel: this deformation disappears as soon as the substrate 12 is removed.
  • the removal of the scintillator 13 can also provide a solution to the problem of differential expansions between the panel and the scintillator 13.
  • the new reflector 17 can be chosen so as not to react chemically with the deposited scintillator material. Its optical properties can be freely optimized according to the performance desired for the detector by adapting its reflection coefficient or by choosing an absorbent material. New functions could also be added to this reflector depending on the detector's needs.
  • FIG 4 schematically shows a detector 10 obtained by the production method according to the invention.
  • the digital detector 10 in the solid state of incident radiation comprises a photosensitive sensor 11 and a scintillator 13 obtained by the production method described above.
  • the production method according to the invention makes it possible to combine the advantages of the rigid and temperature-resistant growth substrate with those of the light and X-transparent reflector by dissociating the functions of the growth substrate and of the reflector.
  • the scintillator is held by its needles in a suitable adhesive in order to remove the growth substrate, or any other suitable holding means.
  • the production method according to the invention offers the possibility of separating from the so-called scintillator establishment area, as well as any area outside the predefined format.
  • the reflector can be chosen quite freely among thin, light materials, not necessarily having a high rigidity nor need to withstand the constraints of manufacture of the scintillator.
  • the growth substrate can also be chosen freely without taking into account the constraints of the detector.
  • the production method according to the invention makes it possible to obtain a detector in which there is no differential expansion between the reflector and the array of photodiodes.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un détecteur numérique à l'état solide d'un rayonnement incident comprenant un capteur photosensible et un convertisseur de rayonnement (13), caractérisé en ce qu'il comprend : a. une étape (100) de croissance sur un premier substrat (12) d'une substance scintillatrice (14) depuis le premier substrat (12), apte à transformer le rayonnement incident en un second rayonnement auquel le capteur (11) est sensible, la substance scintillatrice (14) comprenant une face frontale amont (15) dans la direction de propagation du rayonnement incident, traversée par le rayonnement incident, et une face frontale avale (16) dans la direction de propagation du rayonnement incident, opposée à la face frontale amont (15); b. une étape (101) de maintien du scintillateur (13) au niveau de la face frontale avale (16) de la substance scintillatrice (14); c. une étape (102) de séparation du premier substrat (12) du scintillateur (13).

Description

DESCRIPTION
Titre de l’invention : Procédé de réalisation d’un détecteur numérique à l’état solide d’un rayonnement incident
[0001 ] L’invention se situe dans le domaine technique des imageurs à rayons X et plus particulièrement de la conversion des rayons X en lumière visible au moyen d’un scintillateur. L’invention concerne un procédé de préparation d’un scintillateur rapporté pour détecteur numérique à l'état solide de rayonnement X comportant un capteur photosensible associé à un convertisseur de rayonnement. Les domaines d'application de ce type de détecteur sont notamment la radiologie : radiographie, fluoroscopie, mammographie, mais également le contrôle non destructif.
[0002] Le capteur photosensible est généralement réalisé à partir d'éléments photosensibles à l'état solide arrangés en matrice. Les éléments photosensibles sont réalisés à partir de matériaux semi-conducteurs, le plus souvent du silicium
monocristallin pour les capteurs de type CCD ou CMOS, du silicium polycristallin ou amorphe. Un élément photosensible comporte au moins une photodiode, un phototransistor ou une photorésistance. Ces éléments sont déposés sur un substrat ou intégrés dans ledit substrat, qui est généralement un support (aussi appelé dalle) de verre, de plastique (polymère) ou métallique ou d'un autre matériau de synthèse (carbone, alliage, céramique ...), voire encore de silicium.
[0003] Ces éléments ne sont généralement pas ou peu sensibles directement aux rayonnements de longueurs d'ondes très courtes comme le sont les rayons X ou gamma. C'est pourquoi on associe le capteur photosensible à un convertisseur de rayonnement qui comporte une couche d’une substance scintillatrice. Cette substance a la propriété, lorsqu'elle est excitée par de tels rayonnements, d'émettre un rayonnement de longueur d'onde supérieure, par exemple de la lumière visible ou proche du visible, auquel est sensible le capteur. La lumière émise par le
convertisseur de rayonnement illumine les éléments photosensibles du capteur qui effectuent une conversion photoélectrique et délivrent des signaux électriques exploitables par des circuits appropriés. Le convertisseur de rayonnement sera appelé scintillateur dans la suite de la description.
[0004] Le scintillateur peut être réalisé en Oxysulfure de Gadolinium (GADOX ou GOS) ou en lodure de Césium dopé Thallium (CsLTI) ou tout autre matériau similaire utilisable pour ses propriétés de conversion des rayons X en lumière. Dans le cas d’un scintillateur Csl :TI, il peut être évaporé directement sur la matrice de
photodiodes ou rapporté après dépôt.
[0005] Dans la version scintillateur rapporté, le scintillateur (par exemple Csl :TI) est évaporé sur un substrat puis collé sur la matrice de photodiodes. Le substrat doit être compatible avec le procédé de réalisation du scintillateur qui se fait par évaporation sous vide. Ceci impose des contraintes de rigidité mécanique pour permettre la manipulation, de tenue en vide, de température etc... Le choix du substrat est donc limité par les contraintes de fabrication du scintillateur. Après collage sur la matrice de photodiodes, ce substrat fait partie intégrante du détecteur. Il apporte une certaine absorption des rayons X incidents, qui n’est pas souhaitable. Il réfléchit une partie de la lumière émise par le scintillateur et a ainsi un impact sur les performances du détecteur (sensibilité, résolution). Il participe à la masse globale du détecteur. Or, on souhaite garder cette masse la plus faible possible pour les applications portables. Enfin, il engendre une dilatation thermique différentielle entre la matrice de
photodiodes et le scintillateur, qui limite l’utilisation en température du détecteur (aussi bien dans les phases de stockage que dans les phases de fonctionnement).
[0006] Le substrat scintillateur remplit donc plusieurs fonctions différentes : celle de substrat de croissance de la substance scintillatrice formant le scintillateur et celle de réflecteur dans le détecteur. Ces fonctions ont des exigences différentes qu’il est difficile de faire cohabiter. Par exemple, les exigences de faible absorption des rayons X ou de faible masse orienteraient volontiers le choix vers des polymères ou vers des films minces. Mais les polymères ont une faible tenue thermique qui ne convient pas à la fonction de substrat de croissance et les films minces ont une tenue mécanique trop faible pour permettre la manipulation du scintillateur. Il est donc difficile de trouver un matériau performant à la fois pour les fonctions de substrat et de réflecteur.
[0007] Deux principaux types de fabrication sont utilisés pour réaliser l'association entre le scintillateur et la matrice de photodiodes : l’évaporation directe et le scintillateur rapporté.
[0008] Le scintillateur en iodure de césium dopé thallium (Csl :TI) peut être évaporé directement sur la matrice de photodiodes, dans ce cas c’est la dalle de verre qui tient lieu de substrat. Pour protéger la dalle qui possède une tenue thermique limitée, la vitesse de croissance doit être faible : cela engendre des temps de fabrication longs. De plus, en cas de défaut lors de l’évaporation ou des post-traitements, l’ensemble du panneau est rebut. Comme les matrices de photodiodes sont chères, le coût des rebuts est élevé.
[0009] Lors de l’évaporation, la couche initiale de Csl :TI, proche du substrat, est mal structurée en aiguilles. En évaporation directe, cette couche se retrouve du côté de la matrice de photodiodes et limite les performances du détecteur car elle crée une réflexion supplémentaire. Par contre, dans cette configuration, le réflecteur est posé ou collé sur les aiguilles de Csl et son choix n’est pas impacté par les contraintes de réalisation du scintillateur.
[0010] La solution du scintillateur rapporté n’impose pas les contraintes de réalisation du scintillateur à la matrice de photodiodes, mais le réflecteur qui est aussi le substrat doit tenir les contraintes de réalisation du scintillateur. Les substrats les plus courants sont l’aluminium et le graphite.
[001 1 ] L’aluminium possède une bonne tenue thermique mais sa densité est élevée, ce qui engendre une masse et une absorption des rayons X assez hautes. Les feuilles utilisées sont relativement épaisses pour permettre la manipulation lors du procédé de dépôt Csl et lors de l’assemblage sur matrice de photodiodes, ce qui n’est pas favorable pour la masse totale du détecteur. Sa réflectivité est élevée mais n’approche pas les 100%. Son coefficient de dilatation thermique est assez différent de celui de la matrice de photodiodes, ce qui peut générer des défauts lors de cycles thermiques ou si la température du détecteur varie durant son utilisation.
[0012] Le substrat graphite présente une bonne tenue thermique avec une absorption des rayons X faible. Ses inconvénients sont une mauvaise réflectivité qui entraîne une faible sensibilité. Il n’est pas disponible en faible épaisseur et a tendance à polluer son environnement en laissant une fine couche de carbone à son contact.
[0013] Le brevet US 8779364 décrit un procédé de réalisation d’un panneau scintillateur avec une étape de croissance du scintillateur sur un premier substrat, une étape de fixation d’un second substrat côté aiguilles, une étape de séparation du premier substrat et une étape de suppression d’une première couche de croissance du scintillateur initialement à la base du premier substrat. Ce procédé vise à enlever la couche de croissance initiale du scintillateur qui n’a pas des propriétés optiques intéressantes, par le biais d’une action mécanique telle que le polissage mécanique, la découpe laser, et nécessite l’application d’un deuxième substrat avant le retrait du premier substrat. Ce deuxième substrat a le rôle de substrat de protection du scintillateur.
[0014] L'invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un procédé de réalisation d’un détecteur numérique à l’état solide d’un rayonnement incident dissociant les fonctions de substrat d’évaporation du scintillateur et de réflecteur.
[0015] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d’un détecteur numérique à l’état solide d’un rayonnement incident comprenant un capteur photosensible et un convertisseur de rayonnement, comprenant une étape de croissance sur un premier substrat d’une substance scintillatrice depuis le premier substrat, apte à transformer le rayonnement incident en un second rayonnement auquel le capteur est sensible, la substance scintillatrice comprenant une face frontale amont dans la direction de propagation du rayonnement incident, traversée par le rayonnement incident, et une face frontale avale dans la direction de propagation du rayonnement incident, opposée à la face frontale amont ; une étape de maintien du scintillateur au niveau de la face frontale avale de la substance scintillatrice ; une étape de séparation du premier substrat du scintillateur.
[0016] Le procédé de réalisation selon l’invention peut comprendre une étape d’application d’un réflecteur sur le scintillateur au niveau de la face frontale amont.
[0017] Selon un mode de réalisation, l’étape de séparation du premier substrat du scintillateur est réalisée par pelage ou par un moyen apte à fragiliser l’adhérence entre le scintillateur et le premier substrat.
[0018] Avantageusement, l’étape d’application du réflecteur sur le scintillateur comprend une étape de pose du réflecteur sur le scintillateur au niveau de la face frontale amont ou de plaquage du réflecteur sur le scintillateur au niveau de la face frontale amont avec une pression prédéterminée ou de collage du réflecteur sur le scintillateur au niveau de la face frontale amont ou de mise en oeuvre d’une technique de dépôt de couche mince faisant office de réflecteur. [0019] Selon un mode de réalisation, l’étape de séparation du premier substrat du scintillateur peut comprendre une étape de retrait d’une première zone du
scintillateur ayant une épaisseur inférieure à une épaisseur nominale prédéfinie.
[0020] Le scintillateur étant destiné à être appliqué sur une surface préalablement définie, l’étape de séparation du premier substrat du scintillateur peut comprendre une étape de retrait d’une deuxième zone du scintillateur dont la face frontale avale est située à l’extérieur de la surface préalablement définie.
[0021 ] L’étape de maintien du scintillateur au niveau de la face frontale avale de la substance scintillatrice peut comprendre une étape de collage du scintillateur sur le capteur photosensible ; ou d’aspiration sous vide ; ou de maintien mécanique, ou interaction électrostatique.
[0022] Avantageusement, le réflecteur a une épaisseur inférieure à 200 micromètres, préférentiellement inférieure à 100 nanomètres.
[0023] Selon un mode de réalisation, le premier substrat peut être remplacé par une surface absorbante non réfléchissante à la place du réflecteur.
[0024] L’invention concerne aussi un détecteur numérique à l’état solide d’un rayonnement incident comprenant un capteur photosensible et un scintillateur obtenu par le procédé de réalisation selon l’invention.
[0025] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :
[0026] [Fig.1 ] La figure 1 représente schématiquement les étapes du procédé de réalisation d’un détecteur numérique à l’état solide d’un rayonnement incident comprenant un capteur photosensible selon l’invention ;
[0027] [Fig.2] La figure 2 représente schématiquement les étapes d’une variante du procédé selon l’invention ;
[0028] [Fig.3] La figure 3 représente schématiquement les étapes d’une autre variante du procédé avec retrait d’au moins une partie du scintillateur selon l’invention ;
[0029] [Fig.4] La figure 4 représente schématiquement un détecteur obtenu par le procédé de réalisation selon l’invention. [0030] Sur ces figures, dans un souci de clarté, les échelles ne sont pas respectées. Par ailleurs, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
[0031 ] Sur les figures 1 à 3 sont représentées les étapes du procédé de réalisation d’un détecteur numérique selon l’invention. A côté de la référence de l’étape est représenté schématiquement l’état des éléments qui composent le détecteur en fonction de l’étape associée, afin de permettre une meilleure visualisation du procédé selon l’invention.
[0032] La figure 1 représente schématiquement les étapes du procédé de réalisation d’un détecteur numérique à l’état solide d’un rayonnement incident comprenant un capteur photosensible selon l’invention. Le procédé de réalisation d’un détecteur numérique 10 à l’état solide d’un rayonnement incident comprenant un capteur photosensible 1 1 (non visible sur la figure 1 ) comprend une étape 100 de croissance sur un premier substrat 12 d’un scintillateur 13 (aussi appelé convertisseur de rayonnement) comprenant une substance scintillatrice 14 s’étendant en forme d’aiguilles 21 depuis le premier substrat 12, apte à transformer le rayonnement incident en un second rayonnement auquel le capteur 11 est sensible. La substance scintillatrice 14 comprend une face frontale amont 15 dans la direction de
propagation du rayonnement incident, traversée par le rayonnement incident, et une face frontale avale 16 dans la direction de propagation du rayonnement incident, opposée à la face frontale amont 15. Les faces frontales amont 15 et avale 16 peuvent être planes, mais peuvent aussi être irrégulières selon la forme de la substance scintillatrice 14. Le scintillateur 13 peut ainsi être évaporé sur un premier substrat 12 adapté à la croissance même si ce premier substrat 12 est peu
performant en tant que réflecteur. Même si le scintillateur le plus courant est Csl :TI, tous les matériaux scintillateurs peuvent utiliser cette invention (par exemple Csl :Na, CsBr, GdC>2S2 :Tb, perovskite etc...). Le scintillateur 13 peut être nu ou revêtu d’une couche protectrice organique ou minérale. La substance scintillatrice 14 se présente avantageusement sous la forme de fines aiguilles que l'on fait croître sur un support, aussi appelé substrat. Ces aiguilles sont sensiblement perpendiculaires à ce support et elles confinent en partie la lumière émise vers le capteur. Toutefois, l’invention s’applique de manière similaire aux cas où les aiguilles 21 ne sont pas perpendiculaires au premier substrat 12. L’invention s’applique aussi au cas où le scintillateur n’est pas en forme d’aiguilles.
[0033] L’étape 100 de croissance du scintillateur 13 sur le premier substrat 12 peut se faire par un procédé d’évaporation, par sublimation, par un dépôt plasma, par pulvérisation, ou par croissance en milieu liquide avec évaporation d’un solvant ou par tout autre moyen. Le scintillateur 13 peut être nu ou protégé par une couche protectrice organique ou minérale.
[0034] Le procédé selon l’invention comprend une étape 101 de maintien du scintillateur 13 au niveau de la face frontale avale 16 de la substance scintillatrice 14. Autrement dit, le scintillateur est maintenu du côté opposé au premier substrat 12, du côté de la tête des aiguilles 21 , c’est-à-dire du côté de l’extrémité libre des aiguilles 21. L’étape 101 de maintien du scintillateur 13 au niveau de la face frontale avale 16 de la substance scintillatrice 14 peut comprendre une étape de collage du
scintillateur 13 sur le capteur photosensible 1 1. Ou bien l’étape 101 de maintien du scintillateur 13 au niveau de la face frontale avale 16 de la substance scintillatrice 14 peut comprendre une étape d’aspiration sous vide, ou tout autre moyen adapté (mécanique, électrostatique ...). L’élément 22 sur la figure 1 représente un premier élément de maintien du scintillateur 13 utilisé pour la réalisation de l’étape 101 de maintien.
[0035] Le procédé selon l’invention comprend une étape 102 de séparation du premier substrat 12 du scintillateur 13. L’étape 102 de séparation du premier substrat 12 du scintillateur 13 peut être réalisée par pelage, ou bien par tout autre moyen visant à fragiliser l’adhérence entre le scintillateur 13 et le premier substrat 12 en vue du retrait du premier substrat 12, par une méthode chimique, mécanique, par usinage, ou par élimination d’une couche intermédiaire, par soufflage, ventouse ou traction, le pelage étant préféré puisqu’il s’agit d’une méthode simple à mettre en oeuvre. Lors de l’étape de pelage, il est important que la force appliquée au
scintillateur 13 pour son maintien soit supérieure à la force de pelage. On veillera donc à optimiser l’adhérence du matériau scintillateur 14 sur son premier substrat 12, adhérence qui doit être suffisante pour que le scintillateur 13 se tienne mais assez faible pour en permettre le retrait. [0036] Le procédé selon l’invention peut comprendre une étape 103 d’application d’un réflecteur 17 sur le scintillateur 13 au niveau de la face frontale amont 15. Le réflecteur 17 est judicieusement choisi. Il peut facilement être léger, fin, peu
absorbant pour les rayons X car il n’a pas à tenir les contraintes de fabrication du scintillateur 13. Un grand choix de matériaux est disponible.
[0037] Le réflecteur 17 peut être un matériau métallique, minéral ou organique. Il peut aussi être multicouche pour éviter la corrosion de l’élément réfléchissant par le Csl ou complexe (type composite), etc...
[0038] Le réflecteur 17 n’est pas forcément une pièce spécifique, il peut aussi être constitué par d’autres pièces déjà présentes dans le détecteur comme par exemple la fenêtre d’entrée ou l’enveloppe du détecteur.
[0039] Il n’est pas absolument nécessaire d’appliquer un réflecteur 17. Si on ne recherche pas à avoir beaucoup de signal on peut aussi laisser le scintillateur 13 à nu, mais l’application d’un réflecteur 17 permet de maximiser la quantité de lumière reçue par la matrice de photodiodes. On peut aussi faire le choix de mettre un matériau absorbant pour optimiser la résolution spatiale au détriment de la sensibilité.
[0040] L’étape 103 d’application du réflecteur 17 sur le scintillateur 13 peut
comprendre une étape de pose du réflecteur 17 sur le scintillateur 13 au niveau de la face frontale amont 15. L’étape 103 d’application du réflecteur 17 sur le scintillateur 13 peut comprendre une étape de plaquage du réflecteur 17 sur le scintillateur 13 au niveau de la face frontale amont 15 avec une pression prédéterminée. Ou bien l’étape 103 d’application du réflecteur 17 sur le scintillateur 13 peut comprendre une étape de collage du réflecteur 17 sur le scintillateur 13 au niveau de la face frontale amont 15. Le réflecteur 17 peut être associé au scintillateur par n’importe quelle autre méthode de dépôt : sérigraphie, thermocollage, évaporation, pulvérisation, dépôt d’une couche de métal ou polymère par procédé de dépôt en couche mince.
[0041 ] Il est important de noter que l’invention s’applique aussi si on ne souhaite pas déposer de réflecteur 17 sur le scintillateur 13. Dans ce cas, la quantité de rayons X atteignant le scintillateur 13 est maximale, mais une partie de la lumière émise par le scintillateur 13 peut s’échapper. La fonction réflectrice n’est pas forcément assurée par une pièce spécifique du détecteur. La réflexion de la lumière peut se faire sur la fenêtre d’entrée ou le capot ou toute autre pièce du détecteur. On peut aussi choisir de poser sur le scintillateur un matériau absorbant à la place d’un réflecteur pour favoriser la résolution spatiale au détriment de la sensibilité. Le choix du type de réflecteur 17 est guidé par l’utilisation prévue pour le détecteur.
[0042] Enfin, le procédé selon l’invention peut comprendre une étape 104 de libération du scintillateur 13 pour assemblage sur un panneau par collage ou plaquage.
[0043] Le principe de l’invention repose sur la dissociation des fonctions de substrat de croissance et de réflecteur dans une solution scintillateur rapporté, pour ne pas être impacté par les inconvénients liés à l’évaporation directe. Le réflecteur 17 (ou absorbant) est choisi librement indépendamment de toutes les contraintes de fabrication du scintillateur 13 : tenue au vide, mécanique, thermique... Il est donc possible d’utiliser un large choix de matériaux dont les polymères. Le réflecteur 17 n’a pas la fonction mécanique de tenue des aiguilles 21 de la substance scintillatrice 14 donc il peut être très mince et avoir une rigidité très faible. Par exemple, le réflecteur 17 peut avoir une épaisseur inférieure à 200 micromètres, voire même inférieure à 100 nanomètres. Ainsi, il pourra être léger pour des applications portables et présenter une faible absorption des rayons X. Pour adapter son coefficient de dilatation à celui de la matrice de photodiodes, un verre très fin métallisé peut être envisagé, alors que ce matériau fragile convient difficilement pour la fonction de premier substrat 12 de croissance. Le premier substrat 12 de croissance peut aussi être simplifié car il n’est plus présent dans le détecteur, il n’a plus besoin d’être réflecteur, léger ou de transmettre les rayons X.
[0044] La figure 2 représente schématiquement les étapes d’une variante du procédé selon l’invention. Dans cette variante, après l’étape 100 de croissance du scintillateur 13 sur le premier substrat 12, ont lieu l’étape 101 de maintien du scintillateur 13 au niveau de la face frontale avale 16 de la substance scintillatrice 14 et l’étape 102 de séparation du premier substrat 12 du scintillateur 13. Ces étapes sont similaires aux étapes expliquées précédemment. Ensuite, le procédé peut comprendre une étape 105 de maintien de l’ensemble composé du scintillateur 13 et du premier élément 22. L’étape 105 de maintien peut être réalisée de différentes manières, comme pour l’étape 101. L’élément 23 représente un deuxième élément de maintien représentant la mise en oeuvre de l’étape 105 de maintien. Puis le procédé selon l’invention comprend dans cette variante une étape 104 de libération du scintillateur 13 du premier élément 22. En d’autres termes, le scintillateur 13 maintenu par le deuxième élément 23 est séparé du premier élément 22. Dans cette variante, il s’ensuit une étape 106 d’application du scintillateur 13 sur le capteur photosensible 1 1. Cette étape 106 d’application est réalisée par exemple par le collage avec la colle 24 ou tout autre adhésif solide ou liquide sur la matrice de photodiodes. Cet adhésif peut être déposé sur la dalle ou sur le scintillateur 13. La matrice de photodiodes est une dalle rigide ou une dalle souple collée sur un renfort ou maintenue mécaniquement sur un support rigide. Pour finir, l’étape 102 de séparation a lieu, pour séparer le deuxième élément 23. Cette variante de procédé est intéressante si on ne souhaite pas coller immédiatement un réflecteur 17 sur le scintillateur. On utilise ainsi un deuxième élément 23 de maintien (électrostatique ou vide ou autre) pour saisir le scintillateur 13 côté début de croissance, libérer les têtes d’aiguilles 21 avant de les coller sur la matrice de photodiodes et appliquer ou non un réflecteur 17 par collage ou plaquage.
[0045] Lors des étapes de maintien du scintillateur 13, d’autres moyens de tenue des aiguilles 21 sont envisageables, pourvu que la force d’adhérence des têtes d’aiguilles 21 sur leur substrat soit supérieure à la force d’adhérence des aiguilles 21 sur le premier substrat 12 de croissance afin que le retrait du premier substrat 12 soit possible. Dans les autres moyens de tenue des aiguilles 21 , on peut citer (liste non exhaustive) la tenue par interaction électrostatique, la tenue par un système d’aspiration sous vide en aspirant par des buses ou au travers d’un répartiteur de pression. Le scintillateur 13 est alors placé avec ses têtes d’aiguilles 21 sur l’élément de maintien, l’aspiration ou l’interaction est mise en place par l’équipement correspondant et le premier substrat 12 est pelé ou retiré par un autre moyen. On se retrouve alors avec un scintillateur 13 sans substrat qui est difficilement manipulable, car les aiguilles 21 du scintillateur 13 sont peu liées entre elles. Il faut ensuite appliquer un réflecteur 17 côté début de croissance des aiguilles 21 , c’est-à-dire au niveau de la face frontale amont 15, pour retrouver un scintillateur 13 manipulable.
Ce nouveau scintillateur 13 peut alors être collé ou simplement posé ou pressé sur la matrice de photodiodes.
[0046] La figure 3 représente schématiquement les étapes d’une autre variante du procédé avec retrait d’au moins une partie du scintillateur selon l’invention. Dans cette variante, l’étape 102 de séparation du premier substrat 12 du scintillateur 13 comprend une étape de retrait d’une première zone 25 du scintillateur 13 ayant une épaisseur 26 inférieure à une épaisseur nominale 27 prédéfinie. Le scintillateur 13 est réalisé par croissance : lors de cette étape, le premier substrat 12 est maintenu par un cadre. Sur les bords du scintillateur 13, l’épaisseur de la substance
scintillatrice 14 augmente d’une valeur zéro à sa valeur nominale 27 avec une certaine pente. Cette zone 25, appelée zone d’établissement, qui fait quelques millimètres en largeur, peut être gênante si on souhaite garder une distance faible entre le bord du détecteur et le premier pixel. Lors de l’étape 101 de maintien, cette zone 25 n’est pas maintenue. Par exemple dans le cas du collage, cette zone 25 n’est pas prise dans l’adhésif. Elle reste sur le premier substrat 12 lors de son retrait (étape 102) et n’est donc plus présente sur le panneau. Cette invention reste applicable dans le cas d’un scintillateur 13 qui ne présente pas de zone
d’établissement 25, soit parce que le maintien du scintillateur 13 se fait sans cadre, soit parce que la zone d’établissement 25 a déjà été retirée.
[0047] L’étape 102 de séparation du premier substrat 12 du scintillateur 13 peut comprendre une étape de retrait d’une deuxième zone 28 du scintillateur 13. Le scintillateur 13 est destiné à être appliqué sur une surface préalablement définie. La deuxième zone 28 du scintillateur 13 est la zone du scintillateur 13 dont la face frontale avale 16 est située à l’extérieur de la surface préalablement définie.
Autrement dit, un certain format de scintillateur 13 est souhaité pour couvrir une surface prédéfinie d’un capteur, et toute la partie du scintillateur 13 en dehors de ce format est retirée.
[0048] Cette solution permet d’éliminer le premier substrat de croissance 12 du scintillateur 13 et de le remplacer par un réflecteur 17 plus avantageux pour le détecteur. Il en résulte de nombreux avantages : gain en sensibilité du détecteur si on utilise un matériau avec un coefficient de réflexion supérieur à celui du premier substrat 12 de croissance, allègement du détecteur par l’utilisation d’un matériau mince et léger, moins d’absorption des rayons X ce qui entraîne une meilleure DQE (Efficacité Quantique de Détection), meilleure tenue thermique du détecteur en adaptant le coefficient de dilatation du réflecteur à celui de la matrice de photodiodes.
[0049] Les propriétés optiques du nouveau réflecteur 17 peuvent être adaptées au besoin du détecteur et des fonctions autres peuvent être ajoutées dans le réflecteur 17 (électriques, modulation des propriétés optiques, etc...). Le premier substrat 12 de croissance peut aussi être simplifié car il n’a plus à tenir les contraintes du détecteur.
[0050] Ainsi l’invention consiste à dissocier les fonctions de substrat de croissance 12 et de réflecteur 17 dans un détecteur de rayons X comprenant un scintillateur 13 rapporté. La fonction de substrat de croissance 12 nécessite un matériau rigide pour pouvoir être manipulable et compatible avec un dépôt de matériau scintillateur. La fonction de réflecteur 17 dans le détecteur nécessite non seulement un matériau réfléchissant la lumière mais aussi une faible absorption des rayons X, une masse légère, un coefficient de dilatation adapté à celui de la matrice de photodiodes, ce qui est en général incompatible avec la fonction de substrat 12. Les scintillateurs rapportés conventionnels se basent sur un compromis entre les propriétés
nécessaires aux deux fonctions. La solution proposée dans cette invention permet de s’affranchir de ce compromis et de disposer séparément de matériaux adaptés aux deux fonctions.
[0051 ] Un autre avantage de l’invention est l’élimination des défauts de collage lors du retrait du premier substrat 12. En effet, lorsque le scintillateur 13 est collé sur la matrice de photodiodes avec son premier substrat 12, la rigidité du substrat 12 et les inhomogénéités d’épaisseur du scintillateur 13 peuvent engendrer des défauts de collage. Après retrait du premier substrat 12, les aiguilles de Csl redescendent dans le matériau de collage dès qu’on applique la moindre pression et les défauts de collage sont fortement atténués ou disparaissent. Cet avantage s’applique aussi pour les matrices de photodiodes réalisées sur des substrats flexibles ou organiques ou qui sont fabriquées sur des supports souples. La pression appliquée lors du collage du scintillateur 13 peut créer des contraintes et déformer la dalle souple : cette déformation disparaît dès que le substrat 12 est retiré.
[0052] Le retrait du scintillateur 13 peut aussi apporter une solution au problème des dilatations différentielles entre la dalle et le scintillateur 13. Il y a alors moins de contraintes sur le choix du réflecteur 17 car il n’a plus à assurer la fonction de premier substrat 12, il est donc plus facile de choisir un réflecteur 17 dont le coefficient de dilatation est adapté à celui de la dalle. Le nouveau réflecteur 17 peut être choisi de manière à ne pas réagir chimiquement avec le matériau scintillateur déposé. On peut optimiser librement ses propriétés optiques en fonction des performances souhaitées pour le détecteur en adaptant son coefficient de réflexion ou en choisissant un matériau absorbant. De nouvelles fonctions pourraient aussi être ajoutées dans ce réflecteur en fonction des besoins du détecteur.
[0053] La figure 4 représente schématiquement un détecteur 10 obtenu par le procédé de réalisation selon l’invention. Le détecteur numérique 10 à l’état solide d’un rayonnement incident comprend un capteur photosensible 1 1 et un scintillateur 13 obtenu par le procédé de réalisation décrit précédemment.
[0054] Le procédé de réalisation selon l’invention permet de combiner les avantages du substrat de croissance rigide et résistant en température avec ceux du réflecteur léger et transparent aux X par une dissociation des fonctions de substrat de croissance et de réflecteur.
[0055] Le scintillateur est maintenu par ses aiguilles dans un adhésif adapté afin de retirer le substrat de croissance, ou tout autre moyen de maintien adapté.
[0056] Le procédé de réalisation selon l’invention offre la possibilité de se séparer de la zone dite d’établissement du scintillateur, ainsi que toute zone se situant hors du format prédéfini.
[0057] Il est également possible d’éliminer des défauts de collage lors du pelage ou du retrait du substrat de croissance.
[0058] Le réflecteur peut être choisi assez librement parmi des matériaux minces, légers, n’ayant pas nécessairement une rigidité élevée ni besoin de tenir les contraintes de fabrication du scintillateur. Le substrat de croissance peut aussi être choisi librement sans tenir compte des contraintes du détecteur.
[0059] En choisissant judicieusement le réflecteur, le procédé de réalisation selon l’invention permet d’obtenir un détecteur dans lequel il n’y a pas de dilatation différentielle entre le réflecteur et la matrice de photodiodes.
[0060] Enfin, d’autres possibilités sont envisageables grâce à un tel procédé :
travailler sans réflecteur ou utiliser une pièce présente dans le détecteur comme réflecteur, poser un matériau absorbant sur le détecteur pour favoriser la résolution spatiale au détriment de la sensibilité, ajouter de nouvelles fonctions dans le réflecteur qui n’étaient pas réalisables avec des procédés de l’art antérieur lorsque le substrat de croissance est aussi le réflecteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation d’un détecteur numérique (10) à l’état solide d’un
rayonnement incident comprenant un capteur photosensible (1 1 ) et un scintillateur (13), comprenant :
a. une étape (100) de croissance sur un premier substrat (12) d’une substance scintillatrice (14) depuis le premier substrat (12), apte à transformer le rayonnement incident en un second rayonnement auquel le capteur (1 1 ) est sensible, la substance scintillatrice (14) comprenant une face frontale amont (15) dans la direction de propagation du rayonnement incident, traversée par le rayonnement incident, et une face frontale avale (16) dans la direction de propagation du rayonnement incident, opposée à la face frontale amont (15) ;
b. une étape (101 ) de maintien du scintillateur (13) au niveau de la face frontale avale (16) de la substance scintillatrice (14) ;
c. une étape (102) de séparation du premier substrat (12) du scintillateur (13),
caractérisé en ce que l’étape (102) de séparation du premier substrat (12) du scintillateur (13) comprend une étape de retrait d’une première zone (25) du scintillateur (13) ayant une épaisseur (26) inférieure à une épaisseur nominale (27) prédéfinie.
2. Procédé de réalisation selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il
comprend une étape (103) d’application d’un réflecteur (17) sur le scintillateur (13) au niveau de la face frontale amont (15).
3. Procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l’étape (102) de séparation du premier substrat (12) du scintillateur (13) est réalisée par pelage ou par un moyen apte à fragiliser l’adhérence entre le scintillateur (13) et le premier substrat (12).
4. Procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3,
comprenant une étape (103) d’application d’un réflecteur (17) sur le
scintillateur (13) au niveau de la face frontale amont (15), caractérisé en ce que l’étape (103) d’application du réflecteur (17) sur le scintillateur (13) comprend une étape de :
a. Pose du réflecteur (17) sur le scintillateur (13) au niveau de la face
frontale amont (15) ou;
b. Plaquage du réflecteur (17) sur le scintillateur (13) au niveau de la face frontale amont (15) avec une pression prédéterminée ou ; c. Collage du réflecteur (17) sur le scintillateur (13) au niveau de la face frontale amont (15) ou; d. Mise en œuvre d’une technique de dépôt de couche mince faisant office de réflecteur.
5. Procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce que le scintillateur (13) est destiné à être appliqué sur une surface préalablement définie, et en ce que l’étape (102) de séparation du premier substrat (12) du scintillateur (13) comprend une étape de retrait d’une deuxième zone (28) du scintillateur (13) dont la face frontale avale (16) est située à l’extérieur de la surface préalablement définie.
6. Procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que l’étape (101 ) de maintien du scintillateur (13) au niveau de la face frontale avale (16) de la substance scintillatrice (14) comprend une étape de :
a. Collage du scintillateur (13) sur le capteur photosensible (1 1 ) ; ou b. Aspiration sous vide ; ou
c. maintien mécanique, ou interaction électrostatique.
7. Procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 6,
comprenant une étape (103) d’application d’un réflecteur (17) sur le
scintillateur (13) au niveau de la face frontale amont (15), caractérisé en ce que le réflecteur (17) a une épaisseur inférieure à 200 micromètres, préférentiellement inférieure à 100 nanomètres.
8. Procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications
précédentes, comprenant une étape (103) d’application d’un réflecteur (17) sur le scintillateur (13) au niveau de la face frontale amont (15), caractérisé en ce que le premier substrat (12) est remplacé par une surface absorbante non réfléchissante à la place du réflecteur (17).
9. Détecteur numérique (10) à l’état solide d’un rayonnement incident
comprenant un capteur photosensible (1 1 ) et un scintillateur (13) obtenu par le procédé de réalisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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