[發明專利]X射線探測單元、探測器及探測系統

有效

• 申請號: 201811345584.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109524428B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 金利波
• 申請（專利權）人: 上海奕瑞光電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種X射線探測單元、探測器及探測系統，X射線探測單元包括：首尾相接形成閉合區域的轉換材料層、光電二極管像素及反射層，轉換材料層的面積大于光電二極管像素的面積。若干X射線探測單元一維線陣排布形成X射線探測器。X射線探測器，射線源及傳送裝置構成X射線探測系統，X射線探測器與射線源相對設置，傳送裝置設置于X射線探測器及所述射線源之間；通過傳送裝置的移動，X射線探測器對被檢測物進行多次一維檢測，進而獲得檢測物的二維檢測圖像。本發明將轉換材料層及光電二極管像素設置在不同維度，以此避免光電二極管像素面積對轉換材料層面積的影響，通過增大轉換材料層面積提高轉換效率同時提高信噪比。

技術領域

本發明涉及一種X射線探測領域，特別是涉及一種X射線探測單元、探測器及探測系統。

背景技術

X射線探測器經歷了百年的發展，由傳統的膠片式逐漸發展至當今的數字式，這其中又經歷了CR探測器、CCD X射線探測器、CCD拼接式X射線探測器以及目前最為主流的X射線平板探測器。X射線平板探測器可以捕獲X光，將被測物體的X射線影像轉變為數字圖像以便于查看、分析、存儲以及傳播，其被廣泛應用于安檢、醫療、生物、材料和工業檢測等領域。

一維線陣探測器是X射線探測器中的一種，長度通常為數十厘米至數米，像素尺寸通常為零點幾至數毫米，像素數目包括數百至千萬個。如圖1～圖2所示，現有的一維探測器結構1包括：基板10；形成于所述基板10上的光電二極管像素11，各光電二極管像素排列成一維線陣；以及位于所述一維線陣上方的轉換材料層12。其基本工作原理是，X射線照射到所述轉換材料層12上，所述轉換材料層12將X射線轉換為可見光，可見光照射到所述光電二極管像素11上，光電二極管將可見光轉換為光電子，光電子經過放大電路(圖中未顯示)轉化為電壓信號并進行模數轉換后傳至計算機形成數字圖像。

為了便于探測，我們需要獲得更大的信號量，一種方式是將所述光電二極管像素11的面積增大(像素入射信號量與像素面積成正比)，但與此同時像素面積越大，噪聲也越大。在這種像素模型中，噪聲的主要來源為光電二極管的電容開關噪聲σpd-KTC＝sqrt(2KTC_pd)，這不利于提高信噪比。

另外，X射線照射到所述轉換材料層12(閃爍體)后，產生可見光，可見光需要穿過所述轉換材料層12才能照射到所述光電二極管像素11上。一般閃爍體的厚度，對工業百kV級射線吸收少，閃爍體厚度為0.5mm時對100keV射線吸收僅約60％，信號量小。但如果增加閃爍體厚度以吸收更多X射線，則由于可見光需要穿過更厚的閃爍體，閃爍體本身吸收可見光，導致對轉換效率貢獻小。

因此，如何提高X射線探測器的信噪比、提高轉換效率已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種X射線探測單元，用于解決現有技術中信噪比低、轉換效率低等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種X射線探測單元，所述X射線探測單元至少包括：

轉換材料層、光電二極管像素及反射層；

其中，所述轉換材料層、所述光電二極管像素及所述反射層首尾相接，形成閉合區域，且所述轉換材料層的面積大于所述光電二極管像素的面積。

可選地，所述轉換材料層的材質為碘化銫或硫氧化釓。

可選地，所述光電二極管像素與所述轉換材料層的夾角設定為(0，90°]。

可選地，所述反射層為平面或朝向所述X射線探測單元內部的弧面。

可選地，所述轉換材料層的面積不小于所述光電二極管像素的面積的1.5倍。

更可選地，所述反射層朝向于所述X射線探測單元內部的表面為鏡面。

更可選地，所述反射層的材質為碘化銫或硫氧化釓。