[发明专利]一种直接-间接混合型钙钛矿X射线探测器及其闪烁体的光产额计算方法

说明书

一种直接‑间接混合型钙钛矿X射线探测器以及间接型X射线探测闪烁体材料的光产额计算方法，属于X射线探测技术领域。从下至上，由阳极Au、空穴传输层Spiro‑OMeTAD、直接‑间接混合型钙钛矿X射线探测压片材料、电子传输层C₆₀、空穴阻挡层BCP和阴极Cr组成。该器件的Cs₃Cu₂I₅闪烁体可以向MAPbI₃半导体发生电荷能量转移，其响应时间大幅度缩减为36.6ns。另外，该器件在高电场强度下离子迁移现象被有效抑制，使得该器件的最低检测剂量率相对于直接型X射线探测器MAPbI₃和间接型X射线探测器件Cs₃Cu₂I₅分别降低1.5倍和10倍。这种新型X射线探测器为下一代产品提供了新的机遇与挑战。

技术领域

本发明属于X射线探测技术领域，具体涉及一种直接-间接混合型钙钛矿X射线探测器以及间接型X射线探测闪烁体材料的光产额计算方法。

背景技术

X射线具有高光子能量和强穿透性，广泛用于医学检查、放射治疗、产品质量检查、安全检查、航空航天等。作为将X射线光子信号转换为电学信号的装置，X射线探测器是X射线应用系统的关键部分。根据探测原理，钙钛矿X射线探测器分为间接型钙钛矿X射线探测器和直接型钙钛矿X射线探测器。基于闪烁晶体的间接型钙钛矿X射线检测器首先将X射线转换为可见光，然后通过图像传感器将可见光转换为电信号。在转换过程中可见光可能会在闪烁晶体中发生散射，这在很大程度上限制了间接型X射线检测器的量子效率和空间分辨率。另外，由于需要与图像传感器耦合，导致间接型X射线检测器体积过大而难以随时随地的操作。更重要的是，大多数闪烁体存在严重的余晖效应，这往往会导致长的辐射寿命，使得设备的响应时间延长，不能够实时成像。

而直接型钙钛矿X射线检测器是检测材料吸收X射线直接生成电子-空穴对，然后通过外部电路输出电荷信号，从而避免了中间能量转换损失的过程。但由于强大的X射线穿透能力，检测材料往往需要较厚的活性层才能完全吸收X射线光子。此外，为了使X射线转换出的电信号可以垂直到达电极的两端，通常需要向器件施加高电压以形成高电场强度，从而减小载流子扩散长度，防止成像应用中不同像素之间的信号串扰。但是，它经常导致设备具有较大的暗电流造成离子迁移，导致光电流滞后，并且还会加速基于钙钛矿的电子设备的退化。因此，迫切需要开发一种响应时间快、低剂量X射线检测、稳定性好、成本低的钙钛矿X射线探测器。

发明内容

本发明的目的首先在于提供一种直接-间接混合型X射线探测器，该X射线探测器具有响应速度快、X射线剂量检测下限低、稳定性好和成本低廉等优点。其次在于提供一种间接型X射线探测器闪烁体材料的光产额计算方法，该方法省去了使用积分球的成本，并为该研究领域提供了一种方法来估算闪烁体的光产额。

1、本发明所述的直接-间接混合型X射线探测材料压片的制备方法，其步骤如下：

(a)将CH₃NH₃I(MAI)与PbI₂按照摩尔比1:1溶于γ-丁内酯(GBL)中，在70～90℃下溶解至黄色澄清溶液，然后用0.22μm的滤头快速过滤，将过滤好的溶液在110～130℃下加热，待溶剂缓慢挥发析出黑色CH₃NH₃PbI₃(MAPbI₃)晶体；

(b)将步骤(a)制备的MAPbI₃单晶于真空、50～70℃下加热8～12h，将溶剂完全除去；

(c)将步骤(b)溶剂完全除去的MAPbI₃单晶于玛瑙研钵中研磨30～50min，得到直接X射线探测材料MAPbI₃固体粉末；