[發明專利]三維陣列式X射線探測器、X射線探測單元及其制備方法

在審

• 申請號: 202110178399.2
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112987074A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 侯玉欣;陳明;楊春雷;胡明珠;張杰;寧德
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;劉燚圣

本發明公開一種三維陣列式X射線探測器、X射線探測單元及其制備方法。X射線探測單元包括同軸電極線和至少兩個探測段體，各個探測段體同軸且間隔排列，同軸電極線沿軸向方向穿過各個探測段體以將各個探測段體串聯，探測段體用于在X射線輻照下產生電信號，并將電信號分別通過探測段體的內表面傳導至同軸電極線以及通過探測段體的外表面傳導至外界。基于像素化思想，形成了立體式探測器陣列，深度方向上包含了不同吸收厚度的探測段體，基于X射線光子的穿透深度的能量依賴性，從而利用深度方向的空間分辨探測技術獲得系統的能量分辨成像能力。在二維平面上，利用不同位置上的探測段體，實現了二維平面上的X射線能量分辨。

技術領域

本發明屬于X射線成像技術領域，具體地講，涉及一種三維陣列式X射線探測器、X射線探測單元及其制備方法。

背景技術

X射線具有很高的穿透本領。基于X射線的原理，我們將X射線的應用擴展到了很多領域。X射線探測器是一種將X射線能量轉換為可供記錄的電信號的裝置。X射線探測器作為醫療醫學影響設備中關鍵的器件，在醫療檢測和疾病診斷中都起了重要的作用。其作用原理是：它接收到射線照射，然后產生與輻射強度成正比的電信號。通常探測器所接受到的射線信號的強弱，取決于該部位的人體截面內組織的密度。密度高的組織，例如骨骼吸收X射線較多，探測器接收到的信號較弱；密度較低的組織，例如脂肪等吸收X射線較少，探測器獲得的信號較強。這種不同組織對X射線吸收值不同的性質可用組織的吸收系數m來表示，所以探測器所接收到的信號強弱所反映的是人體組織不同的m值，從而對組織性質做出判斷。

市面商用X射線探測器主要分為兩類：直接型X射線探測器以及間接型X射線探測器。其中，直接型X射線探測器因為其以其較少的光損失以及較小的輻射需求劑量備受科研領域的關注。已經成熟的直接型X射線探測器由非晶硒作為光電轉化層，由于不產生可見光，沒有散射光的影響，可以獲得較高的空間分辨率。但是非晶硒可能出現受熱結晶的現象導致探測器性能下降，探測器壽命縮短。

鈣鈦礦作為一種發展迅速且有效的光電材料，他的八面體結構對X射線的吸收優于非晶硒，吸光效率高，壽命長，毫米級別的厚度可以實現對X射線的完全吸收，且對缺陷容忍度好，穩定性好。

目前的鈣鈦礦半導體型X射線探測器主要使用大塊的鈣鈦礦單晶作為半導體吸光層材料，鈣鈦礦材料與頂電極直接接觸，也與信號讀出薄膜晶體管陣列直接接觸。這樣的結構導致輸入信號像素化程度低，對于能量無較好的分辨能力，導致圖像信號分辨率低。

發明內容

(一)本發明所要解決的技術問題

如何提高X射線探測器的成像空間分辨率與靈敏度。

(二)本發明所采用的技術方案

一種X射線探測單元，所述X射線探測單元包括同軸電極線和至少兩個探測段體，各個所述探測段體同軸且間隔排列，所述同軸電極線沿軸向方向穿過各個所述探測段體以將各個所述探測段體串聯，所述探測段體用于在X射線輻照下產生電信號，并將電信號分別通過所述探測段體的內表面傳導至所述同軸電極線以及通過所述探測段體的外表面傳導至外界。

優選地，所述探測段體包括依次遠離同軸電極線的光電轉換層、空穴傳輸層和導電涂層，所述光電轉換層包覆于所述同軸電極線的外表面，所述空穴傳輸層包覆于所述光電轉換層的外表面，導電涂層包覆于所述空穴傳輸層的外表面。

優選地，所述同軸電極線包括導電纖維線、包覆于所述導電纖維線的外圍的致密層以及包覆于所述致密層的外圍的介孔層，所述光電轉換層包覆于所述介孔層的外圍。

優選地，所述光電轉換層的材料為鈣鈦礦材料。

本申請還公開了一種X射線探測單元的制備方法，所述制備方法包括：

制備同軸電極線；

在同軸電極線的外表面制作形成探測層；