[实用新型]基于碘铋铯晶体的X射线探测器及设备

说明书

本实用新型实施例提供一种基于碘铋铯晶体的X射线探测器及设备，用以解决现有技术中的三明治结构的X射线探测器的载流子传输速度和载流子收集效率仅能满足科学研究的需要，无法实现商业应用缺陷。本实用新型的X射线探测器包括光电转换器、电压加载电路、电信号处理电路、封装壳体；本实用新型实施例通过采用光吸收系数高，能量转换损耗低、载流子复合几率低、载流子迁移率大的钙钛矿类碘铋铯晶体进行光电转换，以得到更多的载流子和更快的载流子传输速度，通过在碘铋铯晶体内形成分布均匀的电场，用于促进载流子的高质量传输和收集，从而使X射线探测器的载流子传输速度、载流子收集效率、载流子收集量能够满足商业应用的需要。

技术领域

本实用新型涉及X射线探测器设备技术领域，特别是一种基于碘铋铯晶体的X射线探测器及设备。

背景技术

X射线探测器，是一种接收到X射线照射后，能够将X射线能量转换成与X射线辐射强度成正比可供记录的电信号的装置。X射线探测器，由于能够以较高的空间分辨率实现对生物体、矿物、金属样品内部细微结构进行无损伤准确探测，因此，被广泛应用于医疗、安检、航天军工、科研、工业制造等行业。

根据电信号生成方式，可将X射线探测器分为基于闪烁体的间接探测器，和基于半导体的直接探测器。基于闪烁体的间接探测器的电信号生成方式为，X射线通过闪烁体转换为光信号，再经光电探测器配件转化为电信号；基于半导体的直接探测器的电信号生成方式为，X射线通过半导体后直接转化为电信号。相较于基于闪烁体的间接探测器，基于半导体的直接探测器的成像分辨率和动态成像能力均更好，具有更大的应用前景。

现有技术中的基于半导体的直接探测器结构有共面结构，三明治结构。

其中，共面结构的直接探测器，由于其光敏过程和电荷的传输过程分离，其电子收集效率不依赖于活性层的结构厚度。但若半导体为离子型晶体时，一方面，在施加外加电场后，容易产生离子迁移，也相应发生暗电流漂移，造成电信号读取困难，另一方面，离子迁移会导致离子型晶体产生材料缺陷甚至发生材料分解。再一方面，共面结构的直接探测器，在被施加电压后，会在半导体内形成非均匀分布的电场，导致载流子沿电场传输时会经历众多非均匀界面，影响到直接探测器的效率和性能。进而，导致共面结构的直接探测器很少被应用。

三明治结构，是指顶金属电极-半导体-底金属电极(MSM)的三明治夹芯结构。三明治结构的直接探测器，由于有更多的集光面积，更简单的制备工艺，以致其是目前投入应用的直接探测器的主要结构。

然而，发明人在实现本实用新型实施例中的技术方案的过程中发现，现有的三明治结构的X射线探测器至少存在如下技术问题：

现有三明治结构的X射线探测器，使用时，入射的X射线会首先穿透入射面金属电极，再进入半导体产生载流子，在此过程中，入射面金属电极会吸收一部分X射线，会导致半导体产生的载流子数量较少，影响到X射线探测器的灵敏度。现有三明治结构的X射线探测器的载流子传输速度和载流子收集效率仅能满足科学研究的需要，无法实现商业应用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种基于碘铋铯晶体的X射线探测器及设备，用以解决现有技术中的三明治结构的X射线探测器的载流子传输速度和载流子收集效率仅能满足科学研究的需要，无法实现商业应用缺陷。本实用新型实施例通过采用能量转换损耗低、光吸收系数高、载流子复合几率低、载流子扩散寿命长和扩散距离长、载流子迁移率大的钙钛矿类碘铋铯晶体进行光电转换，从而能够将较多的X射线吸收并转换成可长时间、长距离、大迁移率扩散的高浓度载流子群；通过采用阳极电极包覆所述碘铋铯晶体一端部，阴极电极包覆所述碘铋铯晶体另一端部的所述碘铋铯晶体内的电场形成结构，以在碘铋铯晶体内形成能够满足商业应用的载流子收集和传输能力的分布均匀的电场；进而加速X射线探测器及设备的商业应用。

为了实现上述目的，本实用新型实施例中采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例中提供一种基于碘铋铯晶体的X射线探测器，所述X射线探测器包括：