[发明专利]具有光偏置的X射线检测器和/或γ检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于X射线和/或γ辐射的检测器，其在电极的情况下包括至少一个辐射源和至少一个中间层，其中，如应用所需的，在电极处的陷阱(trap)状态与在毫秒范围内的上升时间和衰减时间的中和可以通过对应的布置来实现，并且涉及一种用于制造检测器的方法。

背景技术

基于非晶硅(间接转换)和非晶硒(直接转换)的检测器构成了当前的现有技术。图1示出了直接转换的原理并且图2示出了间接转换的原理。通过直接转换，X射线量子1在半导体2中被吸收，其中，产生电子/空穴对2a，2b，其然后迁移到电极(阳极或阴极，例如，像素电极)并且在那里被检测。通过间接转换，X射线量子1在闪烁体(scintillator)2中被吸收，其又发射具有低能量的辐射2'(例如，可见光、UV或IR辐射)，其然后通过光电检测器3(例如，光电二极管)被检测。

因此，间接X射线转换包括例如闪烁体层(例如，具有不同掺杂剂(诸如铽、铊、铕等)的Gd2O2S或CsI；层厚度通常为0.1mm至1mm))和光电检测器(优选地光电二极管)的组合。由于X射线转换引起的闪烁体光的发射波长与光电检测器的光谱灵敏度重叠。

在直接X射线转换的情况下，例如，X射线辐射又直接转换成电子/空穴对，并且这些电子/空穴对被电子地读出(例如，非晶Se)。直接X射线转换成硒通常用在kV范围内用预先加载的高达1mm厚的层进行。尽管间接转换检测器特别地由于其制造容易且廉价的事实而普遍存在，但是直接转换器通常具有更好的分辨率。

混合有机X射线检测器具有替代现有X射线检测器概念(例如，间接转换概念：CsI对a:Si或者由a:Se制成的直接转换器)的潜力。

闪烁体被嵌入有机半导体基体(matrix)中，X射线辐射在闪烁体中被吸收，并且再发射的可见光由有机半导体基体吸收并且转换成电子-空穴对。通过外部施加的电场驱动，电荷被传输到触点并且在那里被检测。

为了实现足够高的X射线检测，检测层应当非常厚，通常为100μm到500μm。

因此，例如，DE 10 2010 043 749 A1公开了基于混合有机检测器的上述概念的X射线检测器，其中，闪烁体要么直接分散到有机半导体溶液中要么以“共喷射工艺”喷射在有机半导体溶液上同时作为有机半导体材料。

DE 10 2013 226 365 A1描述了闪烁体与有机物含量的最佳混合比。DE 10 2013 226 339 A1还公开了一种用于制造厚层的制造方法。DE 10 2014 203 685 A1还描述了一种光电增感屏。

从DE 10 2011 077 961 A1中已知，可以特别地在X射线检测器层和电极之间的界面或边界处形成陷阱状态。特别地，在低电流密度的情况下，这些阻碍了电荷载流子提取。因此，具有这种界面的部件非常慢并且在秒的区域中具有上升时间和衰减时间。为此目的，DE 10 2011 077 961 A1描述了中间层的引入，由此可以减少陷阱状态的数目。

在a:Si X射线检测器中，所谓的具有光的“闪光”(一种类型的照明)减少了所谓的“重影(ghosting)”。其背景是可以在X射线脉冲之前在阻挡方向上从外部预加载例如由层厚度为约450μm的堆叠的CsI闪烁体制成的a-Si检测器。X射线光通过闪烁体转换成可见光，并且根据剂量被a-Si检测器吸收。由此产生的光电流导致二极管内的电压降。然后施加比以前更高的电压，然后计算获得新电压所需的电流。该电流然后对应于X射线强度。然后，将二极管暴露于光脉冲(闪光)下。该光脉冲对所有二极管放电并且填充所有深陷阱状态。因此，对于每个X射线脉冲，建立相同的条件。“闪光”灯的强度必须非常仔细地优化，以便能够完全填充陷阱。陷阱填充允许特别地用强烈的X射线照射和高对比度结构来减少可以持续几分钟的“重影”/记忆效应。具有“闪光”的现代光电检测器在X射线照射之后1秒达到0.3％的保留，并且这可以在例如Ninth ISCMP，第1-9页的HOHEISEL M.等:“Amorphous Silicon X-Ray Detectors”(http://www.mhoheisel.de/docs/ISCMP91996112.pdf)中找到。

US 6 723 995 B2描述了将发光层引入到直接转换X射线检测器上，该直接转换X射线检测器在界面处用X射线辐射从陷阱状态去除电荷载流子。所提出的解决方案的一个缺点是光强度取决于入射X射线功率并且在存在物体的情况下是不均匀的。