[发明专利]混合式有机光电二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于间接X射线转换的X射线探测器。

背景技术

在X射线探测器领域中的根本区别在于，X射线探测器是基于直接的X射线转换，还是基于间接的X射线转换。在图1和2中示出了这两种方式的X射线探测，并通过对这些图的说明详细描述。

在直接的X射线转换中，在一种材料中吸收X射线并用其能量产生一个电子-空穴对。所产生的电子-空穴对可以被电子地读出。作为用于此的材料可例如使用非晶态硒。硅二极管也使用于直接的X射线转换。在半导体中直接X射线转换时重要的是有一定的层厚，以便吸收射线的对于探测足够高的份额。用于直接X射线转换的硅二极管具有元件厚度约为1cm。为了在非晶态硒内直接X射线转换，使用达1mm厚的层。硒作为吸收器特别的缺点是其高的毒性。

对于间接的X射线转换，使用由闪烁体层和光电探测器按照已知方式的组合。在此，光电探测器的频谱灵敏度，处于闪烁体层通过X射线转换所产生的荧光发射的波长范围内。闪烁体层包括一些材料，例如碘化铯或硫氧化钆。因为由碘化铯组成的闪烁体有最强的吸湿性，所以与光电探测器组合使用，始终与例如为了防湿封装的结构性费用相关联，而且不利于X射线探测器的使用寿命。

除了这两种原则上可能的X射线转换方式外，在X射线探测领域内还必须根据使用场合进行区分。在X射线成像的使用场合，例如它被使用在医学领域内，追求低成本和大面积解决方案。在此重要的是成像有高的位置分辨率。为此，迄今或者使用直接X射线转换，然而它的缺点是元件深度(Bauteiltiefen)高，并因而需要在kV范围内低能效的高工作电压。或者使用在光电探测器阵列上的闪烁体层，它的缺点是必须由多个像素化的光电探测器构成，以便保证期望的位置分辨率。

除此之外，X射线探测器被使用于X射线剂量率测量。X射线剂量在医学领域中用X射线仪来监测，以及在工业和安全技术中也用所谓的辐射剂量计来测量。为了测量X射线剂量，将所吸收的X射线有效地变换为可利用的信号有重要意义。为了准确地确定X射线剂量，这些信号应足够强和无噪声。尤其为了将X射线剂量检验器与X射线成像组合使用，X射线小的吸收量有重要意义。也就是说，必须仅由小量吸收的X射线产生清晰的信号。这对于在X射线照片上不产生阴影是必要的。在剂量测量时低的吸收率尤为必要，以便为了清楚的X射线照片，将例如对病人的X射线负荷保持为尽可能小。迄今为止，使用电离室或例如厚的硅光电二极管，来检验(Kontrolle)X射线剂量率。

迄今已知的X射线探测器的缺点是，它适用于总是受严格限制的使用范围。X射线探测的不同工作方式不能有利地互相组合。此外，迄今已知的所有X射线探测器有大的元件深度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种X射线探测器，它既可以使用于X射线成像，也同样可以使用于X射线剂量测量。此外，本发明的目的是提供一种包括X射线仪的X射线探测器装置，以及提供一种它的制造方法。

该技术问题是通过一种按照本发明的X射线探测器，通过一种按照本发明的包括X射线仪的X射线探测器装置，以及通过一种按照本发明的方法解决的。

本发明的X射线探测器被构造用于成像和/或用于剂量率测量。该X射线探测器包括一个在第一电极与基底之间的混合式光敏层。第一电极尤其是光电二极管的阴极。混合式光敏层包括多个闪烁体和一个体相异质结(Bulk-Heterojunction)。该光敏层被称为混合式，因为它通过闪烁体和体相异质结包括了两种不同的转换材料。然而，它们并不像迄今已知的那样被设置在单独的层内，而是联合成单一的光敏层。闪烁体用于将X射线转换为闪烁射线，尤其转换为可见的波长范围内的荧光射线。体相异质结被构造用于吸收正是在此波光范围内的闪烁射线并由此构成电子-空穴对。因此，具有闪烁体和体相异质结的混合式光敏层被构造为间接地进行X射线转换。此外，将X射线探测器构造为对在体相异质结内生成的电子-空穴对进行电的探测。本发明的X射线探测器的优点是，通过在第一电极与基底之间单个混合式光敏层，所以有小的元件深度就够了，而且可以具有非常简单的结构。此外，本发明的X射线探测器完全可以没有强毒性的硒。这种混合式光敏层可保证同样适合成像或者剂量率测量。

在有机电子技术中将如下的异质过渡称为体相异质结：该异质过渡沿层的全部体积(bulk，体相)延伸。至少两种在其作为空穴导体或电子导体特性不同(异质)的材料，以这样的方式组合成一层，亦即使在层的全部体积内构成这两种材料的界面。在体相异质结中，正是在这些界面上进行载流子，亦即电子-空穴对的分离。