[发明专利]一种光电导型冷阴极平板X射线探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光电导型冷阴极平板X射线探测器及其制备方法和应用，所述X射线探测器包括阳极基板和冷阴极基板，所述阳极基板包括阳极衬底、制备在阳极衬底上的阳极电极、制备在阳极电极上的半导体层；所述冷阴极基板包括冷阴极衬底、制备在冷阴极衬底上的冷阴极电极、制备在冷阴极电极上的光电导体、制备在光电导体上的冷阴极发射体；所述半导体层和所述光电导体通过隔离体相互绝缘地固定在一起，所述阳极基板上的半导体层与所述冷阴极发射体相对。本发明通过在阳极基板上设置半导体层、冷阴极基板上设置光电导体，降低了X射线探测器的暗电流，提高了X射线探测器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及X射线探测器领域，更具体地，涉及一种光电导型冷阴极平板X 射线探测器及其制备方法和应用。

背景技术

X射线探测器在医学诊断、安全检查、工业无损检测和科学研究等领域具有广泛的应用。为了提高X射线成像质量和降低辐射危害，对平板X射线探测器的灵敏度提出了更高的要求。利用光电倍增机制是提高X射线探测灵敏度的重要途径。例如，真空光电倍增管利用外光电效应和二次电子发射实现了光电流的倍增(中国发明专利，授权公布号：CN203084205U)；雪崩光电二极管和硅光电倍增器利用光生载流子在高电场下的雪崩效应实现光电流的倍增(中国发明专利申请，申请公布号：CN101971053A)。但是，真空光电倍增管体积较大，并且难以实现成像器件，而雪崩二极管和硅光电倍增器对温度敏感，并且难以实现大面积器件制作。近年来，研究者利用光电导体和冷阴极发射体发明一种冷阴极平板X射线探测器(中国发明专利申请，申请公布号：CN109346488A)，不仅可以实现大面积成像器件，还可以提高X射线的探测灵敏度，但该冷阴极平板X射线探测器还存在暗电流较大的问题，如在施加电压为800V时，暗电流为6.9×10^-9A，且X射线探测灵敏度仍需进一步提高。

发明内容

本发明的首要目的是克服上述现有技术所述探测器暗电流较大，灵敏度较低的问题，提供一种光电导型冷阴极平板X射线探测器，该探测器在施加同等大小电压时，暗电流较小。

本发明的另一目的是提供一种光电导型冷阴极平板X射线探测器的制备方法。

本发明的进一步目的是提供一种光电导型冷阴极平板X射线探测器的应用。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种光电导型冷阴极平板X射线探测器，包括阳极基板和冷阴极基板，所述阳极基板包括阳极衬底、制备在阳极衬底上的阳极电极、制备在阳极电极上的半导体层；

所述冷阴极基板包括冷阴极衬底、制备在冷阴极衬底上的冷阴极电极、制备在冷阴极电极上的光电导体、制备在光电导体上的冷阴极发射体；

所述半导体层和所述光电导体通过隔离体相互绝缘地固定在一起，所述阳极基板上的半导体层与所述冷阴极发射体相对。

与现有技术相比，本发明在阳极基板上设置半导体层、冷阴极基板上设置光电导体，实现了降低探测器的暗电流；当探测器受到X射线的辐照时，冷阴极基板的光电导体在X射线的作用下产生电子空穴对，然后在电场的作用下，电子加速运动成为高能电子，最后阳极基板的半导体层受到高能电子的轰击，发生碰撞电离，从而产生倍增载流子，提高光电流和探测灵敏度。因此，本发明的光电导型冷阴极平板X射线探测器能有效地降低暗电流和提高X射线探测灵敏度。

本发明所述探测器使用时，阳极电极连接电压源，冷阴极电极与电流表相连，电压源输出正向电压。

优选地，所述半导体层的电阻率为10⁶～10¹⁵Ω·cm。

本发明所述半导体层采用电阻率为10⁶～10¹⁵Ω·cm的半导体，一方面能降低探测器的暗电流，另一方面在冷阴极发射体发射的电子的轰击下，产生大量电子空穴对，半导体电阻率降低，从而实现光电流的倍增，获得高灵敏度的X射线探测。