[发明专利]柔性X射线探测器及其制备方法、三维柔性X射线探测器

说明书

本发明提供了一种柔性X射线探测器及其制备方法，该X射线探测器包括光电转换单元和闪烁体层；所述闪烁体层设置于所述光电转换单元上，用于将接收到的X射线转换为荧光并发射至光电转换单元；所述光电转换单元的支撑衬底为柔性衬底，所述光电转换单元中的光吸收层为铜铟镓硒光吸收层，所述光电转换单元用于对所述闪烁体层转换出的荧光进行光电转换；其中，所述闪烁体层中设置有接收X射线的入光面和发射荧光的出光面，所述出光面连接至所述光电转换单元，所述入光面为与所述出光面相交的侧面。本发明的柔性X射线探测器具有高灵敏度和高能谱分辨率的优良特性，并且采用不锈钢衬底实现超薄光电二级管阵列的制作，具有柔性和易折叠的特性。

技术领域

本发明属于X射线探测器技术领域，具体涉及一种柔性X射线探测器及其制备方法，还涉及一种三维柔性X射线探测器。

背景技术

在医疗设备领域，X射线医学影像设备受众广泛、使用量大，可应用于骨科、乳腺、牙科、胃肠道、肿瘤科等多种医疗检测，其影像结果是重大疾病确诊、救治的关键依据。

根据探测原理，医用X射线探测器主要分为间接型和直接型探测器。间接型探测器通过闪烁体材料和光电二极管以及薄膜晶体管层或CCD层或CMOS层结合，都可以实现X射线-荧光信号-电信号的转化。以基于CsI闪烁体的间接型X射线探测器为例，CsI对于X射线吸收系数大、量子探测效率高、成像速度快，其针状结晶的晶界面可以有效抑制荧光信号漫反射，但其应用一直受限于CsI材料的稳定性。直接型X射线平板探测器使光电转换层在X射线的作用下产生电子空穴对，并在外加电场作用下迅速分离，被像素电极读取，但受限于光电层的材料选择。比如，基于CdZnTe单晶材料的直接型探测器近年被极大关注，它可以获得高探测效率，适合于低辐射剂量下的应用，更有希望实现能量分辨成像，但在大面积和快速成像上不具备优势，目前只有非晶硒材料可以实现直接型平板探测器应用的大面积沉积，但是由于Se元素对X射线的吸收性能差，器件量子探测效率和灵敏度低，受热结晶会导致性能衰减，非晶硒探测器仅适用于一些对于成像分辨率要求高的应用场景，无法发挥直接型探测器的结构优势。

现有的间接型平板探测器中：一方面，通常以玻璃、硅片等生长衬底，无法满足三维结构的超薄性能要求；另一方面，二维光电阵列垂直于X射线入射方向，直接接收并读取X射线所激发的可见光信号，分辨率受限于可见光信号在闪烁体的纵向散射。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种柔性X射线探测器及其制备方法，以提高X射线探测器的探测灵敏度和能谱分辨率，并具有柔性和易折叠的特性。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种柔性X射线探测器，其包括光电转换单元和闪烁体层；

所述闪烁体层设置于所述光电转换单元上，用于将接收到的X射线转换为荧光并发射至光电转换单元；

所述光电转换单元的支撑衬底为柔性衬底，所述光电转换单元中的光吸收层为铜铟镓硒光吸收层，所述光电转换单元用于对所述闪烁体层转换出的荧光进行光电转换；

其中，所述闪烁体层中设置有接收X射线的入光面和发射荧光的出光面，所述出光面连接至所述光电转换单元，所述入光面为与所述出光面相交的侧面。

优选地，所述光电转换单元包括依次设置的柔性支撑衬底、阻挡层、金属背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、窗口层和透明顶电极层；其中，所述闪烁体层设置于所述透明顶电极层上。

优选地，所述柔性支撑衬底为不锈钢，所述阻挡层的材料为二氧化硅，所述金属背电极层的材料为钼，所述缓冲层的材料为硫化镉，所述窗口层的材料为本征氧化锌，所述透明顶电极层的材料为铝掺杂氧化锌，所述闪烁体层的材料为硫氧化钆。