[发明专利]X射线探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种X射线探测器及其制备方法。探测器包括上下叠置的闪烁体层、第一可见光传感器层及第二可见光传感器层；第一可见光传感器层包括第一基板及多个第一像素单元，各第一像素单元包括第一薄膜晶体管及第一光电二极管；第二可见光传感器层包括第二基板及二维阵列排布于第二基板表面的多个第二像素单元，各第二像素单元包括第二薄膜晶体管及第二光电二极管；其中，第一可见光传感器层的有源区和第二可见光传感器层的有源区面积优选相同，多个第二像素单元的尺寸与多个第一像素单元的尺寸成整数倍关系，第一光电二极管与第二光电二极管在纵向上非完全重叠设置。本发明可以有效提升探测器的动态范围、MTF和DQE，由此提升探测器的成像质量。

技术领域

本发明涉及X射线探测技术领域，特别是涉及一种X射线探测器及其制备方法。

背景技术

平板数字X射线探测器通常应用于医疗辐射成像、工业检测、安检等领域。当前的平板数字X射线探测器，特别是其中的大尺寸图像传感器面积通常为数百平方厘米或一千平方厘米以上，包含数百万甚至上千万个像素。平板探测技术可分为直接型探测技术和间接型探测技术两大类。直接型是直接将X射线转为电子形成信号；间接型是将X射线转化为可见光，再由可见光转为电子形成信号。间接型X射线传感器通常为多层堆叠结构，包括上层的闪烁体和下层的可见光传感器，闪烁体将入射的X射线转换为可见光，可见光传感器将可见光转化为电子，并被驱动电路和外围电路读出形成数字信号。

Signal/Noise(信号噪声比值，简称信噪比)、MTF(调制传递函数)和DQE(量子检测效率)是用于评价X射线探测器将通过对象的X射线转换为图像的良好程度的几个重要指标。其中，MTF和DQE均随着Signal/Noise提升而提升。故为提升数字X射线探测器的成像质量，需要尽可能地提升探测器的信噪比，即提升X射线探测器的动态范围。现有的提升X射线探测器的动态范围的方法通常包括通过图像传感器的设计、制备工艺和读出集成电路以减小图像的电子噪声，或者通过提升闪烁体的灵敏度、提高闪烁体和面板二极管的光谱匹配度、提高面板二极管的电容和量子效率(Quantum Efficiency，简称QE)、读出集成电路(Read out Integrated Circuit，简称ROIC)的量程等方法提升信号大小，形成扩展的动态范围。不仅改进难度比较大，而且由于最终传感器感应的信号存储在面板二极管电容中，增加面板二极管电容会导致面板的电子噪声增加，导致读取速率、图像分辨率、MTF和DQE等性能下降，最终导致动态范围存在一定限度，无法继续提升。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种X射线探测器及其制备方法，用于解决现有技术中通过提升闪烁体的灵敏度、提高闪烁体和面板二极管的光谱匹配度、提高面板二极管的电容和量子效率(Quantum Efficiency，简称QE)、读出集成电路(Read out Integrated Circuit，简称ROIC)的量程等方法扩展探测器的动态范围，不仅难度比较大，而且由于最终传感器感应的信号存储在面板二极管电容中，增加面板二极管电容会导致面板的电子噪声增加，导致读取速率、图像分辨率、MTF和DQE等性能下降，最终导致动态范围存在一定限度，无法继续提升等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线探测器，包括上下叠置的闪烁体层、第一可见光传感器层及第二可见光传感器层；所述闪烁体层用于吸收X射线，并将X射线转化为可见光，所述第一可见光传感器层用于将所述闪烁体层转化的可见光转换为电荷并存储，所述第二可见光传感器层用于将所述闪烁体层发出且未被所述第一可见光传感器层吸收的可见光转换为电荷并存储；所述第一可见光传感器层包括第一基板及二维阵列排布于所述第一基板表面的多个第一像素单元，各所述第一像素单元包括第一薄膜晶体管及与所述第一薄膜晶体管相连接的第一光电二极管；所述第二可见光传感器层包括第二基板及二维阵列排布于所述第二基板表面的多个第二像素单元，各所述第二像素单元包括第二薄膜晶体管及与所述第二薄膜晶体管相连接的第二光电二极管；其中，所述多个第二像素单元的尺寸与所述多个第一像素单元的尺寸成整数倍关系，所述第一光电二极管与所述第二光电二极管在纵向上非完全重叠设置。