[發明專利]半導體X射線檢測器

在審

• 申請號: 201980093744.3
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN113544546A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 曹培炎;劉雨潤
• 申請（專利權）人: 深圳幀觀德芯科技有限公司
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24;G01T1/16;G01N23/046;G01N23/083
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種半導體X射線檢測器(100)，其包括：X射線吸收層(110)，其包括電極、電子器件層(120)和密封所述X射線吸收層(110)與所述電子器件層(120)之間的電連接(131)之間的空間的壁(130)。所述電子器件層(120)包括：第一電壓比較器和第二電壓比較器(301，302)，其被配置為將電極的電壓分別與第一閾值和第二閾值(V1，V2)進行比較；計數器(320)，其被配置為記錄所述X射線吸收層(110)所吸收的X射線光子的數目；控制器(310)，其被配置為：從所述電壓的絕對值等于或超過所述第一閾值(V1)的絕對值的時間開始時間延遲(TD1，TD2)；在所述時間延遲(TD1，TD2)期間啟動所述第二電壓比較器(302)；如果在所述時間延遲(TD1，TD2)期間所述電壓的絕對值等于或超過所述第二閾值(V2)的絕對值，則使所述計數器(320)記錄的所述數目增加一。

【技術領域】

本文的公開涉及X射線檢測器，尤其涉及半導體X射線檢測器。

【背景技術】

X射線檢測器是可用于測量X射線的通量、空間分布、光譜或其他特性的裝置。

X射線檢測器可用于許多應用，其中一個重要的應用是成像。X射線成像是一種放射線照相技術，并且可用于揭示非均勻組成和不透明物體(例如人體)的內部結構。

用于成像的早期X射線檢測器包括照相底片和照相膠片。照相底片可以是具有光敏乳劑涂層的玻璃板。雖然照相底片被照相膠片取代，但由于它們提供的優良品質和極端穩定性，使得它們仍可用于特殊情況。照相膠片可以是具有光敏乳劑涂層的塑料薄膜，比如條狀或片狀。

在20世紀80年代，可光激發的磷光板(PSP板)開始可用。PSP板在其晶格中包含具有色心的磷光體材料。當PSP板暴露于X射線時，由X射線激發的電子被捕獲在色心中，直到它們被在PSP板表面上掃描的激光束激發。當激光掃描所述PSP板時，被捕獲的激發電子發出光，這些光被光電倍增管收集，收集的光被轉換成數字圖像。與照相底片和照相膠片相比，PSP版可重復使用。

另一種X射線檢測器是X射線圖像增強器。X射線圖像增強器的組件通常在真空中密封。與照相底片、照相膠片以及PSP板相比，X射線圖像增強器可產生實時圖像，即，不需要曝光后處理來產生圖像。X射線首先撞擊輸入磷光體(例如，碘化銫)并被轉換成可見光。然后可見光撞擊光電陰極(例如，含有銫和銻化合物的薄金屬層)并引起電子發射。發射的電子數目與入射X射線的強度成正比。發射的電子通過電子光學器件投射到輸出磷光體上并使輸出磷光體產生可見光圖像。

閃爍體在某種程度上與X射線圖像增強器的操作類似，因為閃爍體(例如，碘化鈉)吸收X射線并發射可見光，然后可以通過合適的圖像傳感器檢測到可見光。在閃爍體中，可見光在所有方向上擴散和散射，從而降低空間分辨率。減小閃爍體厚度有助于改善空間分辨率，但也減少了X射線的吸收。因此，閃爍體必須在吸收效率和分辨率之間達成折衷。

半導體X射線檢測器通過將X射線直接轉換成電信號很大程度上克服了如上所述問題。半導體X射線檢測器可包括吸收感興趣波長X射線的半導體層。當在半導體層中吸收X射線光子時，產生多個載流子(例如，電子和空穴)并在電場下朝向半導體層上的電觸點掃過。當前可用的半導體X射線檢測器(例如，Medipix)中所需的繁瑣的熱管理可使得具有較大面積和大量像素的半導體X射線檢測器難以生產或不可能生產。

【發明內容】