[发明专利]用于检测入射的X射线的探测器元件

说明书

本发明涉及一种用于检测入射的X射线的探测器元件(2)。所述探测器元件(2)包含用于将X射线转化为闪烁光的闪烁层(4)以及用于将闪烁光转化为电信号的光敏元件(6)。所述光敏元件(6)包含与电极(12)接触的第一光敏吸收层(8a)以及与对电极(14)接触的第二光敏吸收层(8b)。在此，闪烁层(4)布置于第一光敏吸收层(8a)和第二光敏吸收层(8b)之间。

本发明涉及一种用于检测入射的X射线的探测器元件，其具有用于将X射线转化为闪烁光的闪烁层以及用于将闪烁光转化为电信号的光敏元件。

成像的X射线探测器被用于在材料分析、安全和质量检查、以及在医疗技术中空间分辨地检测X射线。这种X射线探测器通常包含一些像素状的探测器元件，它们布置为例如二维的探测器阵列。

探测器元件有直接转化式和非直接转化式。直接转化式的探测器元件将入射的X射线直接转化为电信号，而在非直接式探测器元件中，X射线首先被转化成相对于X射线能量较低的电磁辐射，所述电磁辐射在可见的、红外的或者紫外的光谱范围(光线)内。为此，非直接转化式的探测器元件包括由闪烁材料制成的层，所述层吸收射入的X射线并且发出(闪烁)光。所述闪烁光通过光敏元件、例如光电二极管，被探测到并且转化为电信号。

有机光电二极管作越来越多地被用作光敏元件，原因是为此使用的有机半导体材料相对于无机半导体材料能更好地吸收闪烁光。这种有机光电二极管典型地包括被布置于电极和对电极之间的光敏有机吸收层。

由WO 2012/062625 A2已知的是探测器元件的一种混合构造，其中闪烁层与光敏层结合为共同的混合层。这个被布置于电极和对电极之间的混合层由光敏吸收层形成，所述光敏吸收层由有机半导体材料制成，在所述光敏吸收层中嵌入有大量的闪烁体颗粒。然而为了实现对X射线的充分吸收，根据经验，这种探测器元件的混合层必须具有通常约100μm的最小厚度。

然而，具有上述厚度的吸收层由于在有机半导体材料中通常较低的载流子迁移率而被证实为有问题的，尤其因为由此使得载流子通常仅能够在吸收层的边缘区域中被有效地提取。因此在上述类型的探测器元件运行时会产生耗尽层，所述耗尽层至少部分屏蔽电极与对电极之间的电场。这相应地不利于光敏元件的响应时间，从而负面地影响了这种混合型探测器元件对于传统(无机)的探测器元件的竞争力。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种特别合适的用于检测X射线的探测器元件。此外应提供一种相应的X射线探测器。此外，本发明要解决的技术问题还在于提供一种用于制造这种探测器元件的方法。

关于探测器元件的技术问题按照本发明通过权利要求1所述的特征解决。关于X射线探测器的技术问题按照本发明通过权利要求8所述的特征解决。关于用于制造这种探测器元件的方法的技术问题按照本发明通过权利要求9所述的特征解决。优选的设计方案和扩展设计在从属权利要求以及之后的描述中阐述。

按照本发明的探测器元件包括用于将入射的X射线转化为闪烁光(即转化为能量较低的、在可见的、红外的或者紫外的光谱范围内的电磁辐射)的闪烁层。此外，所述探测器元件还包括用于将闪烁光转化为电信号的光敏元件。所述光敏元件具有与电极接触的第一光敏吸收层以及与对电极接触的第二光敏吸收层。在此，闪烁层被布置于第一光敏吸收层和第二光敏吸收层之间。

通过夹层式地将闪烁层布置在两个吸收层之间，实现了吸收层相对较薄的构造，从而实现了在探测闪烁光时特别好的量子效率以及特别好的信噪比。通过将吸收层布置在闪烁层的对置平面侧上，相对于传统的只有一个光敏层的探测器元件，达到了两倍的闪烁光探测面积，并且由此实现了两倍的量子效率。也有助于改善量子效率和信噪比的是，在层厚较小的情况下可以在过程技术上特别好地控制吸收层的微观结构，因此可以产生带有定义分界面的特别高质量的表面。薄的吸收层还有助于在探测器元件运行时实现电极和对电极之间较低的偏置电压或者偏压，由此减小产生的暗电流。尤其可以实现的是，使探测器元件在不接通偏置电压或者偏压的光伏模式下运行。通过上述方式可以进一步地改善探测器元件的信噪比。