[发明专利]一种非晶硅平板探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗辐射成像、工业探伤、安检等领域，特别是涉及一种非晶硅平板探测器及其制备方法。

背景技术

X射线数字摄影技术在当今医疗影像诊断领域得到了越来越广泛的应用，在各种X射线数字摄影设备中，X射线探测器是该类设备中最核心、技术含量最高的关键零部件，在整个图像的成像采集过程中，起到了不可或缺的关键作用。

如图1所示，非晶硅X射线平板探测器1主要包括闪烁体11，粘结剂层12，图像传感器阵列13及基板14。非晶硅X射线平板探测器的成像过程需要经历“X射线”到“可见光”到“电子”的转化过程。在图像拍摄过程中，X射线首先会入射到所述闪烁体11，所述闪烁体11将入射的X射线转化为可见光，可见光激发所述图像传感器阵列13上的PD光电二极管产生光生电子，随后通过外围积分放大电路将光生电子积分读出。

如图2所示为所述图像传感器阵列13的电路结构示意图，包括：像素单元131，所述像素单元131以二维阵列排布在基板上，每个像素单元131包括一个光电二极管PD(PhotoDiode)和一个薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)；用于控制各像素131的扫描线132、数据线133；以及用于提供所述光电二极管PD电压的公共电极134。目前，非晶硅TFT技术发展非常成熟，并且非晶硅材料对可见光的光电转化效率高，因此，薄膜晶体管TFT及光电二极管PD的有源半导体层都采用非晶硅材料。如图3所示为所述图像传感器阵列13的俯视图，其中，光电二极管PD形成光敏区，用于接收光信号；而薄膜晶体管TFT、扫描线132、数据线133形成非光敏区，对光不敏感。由于所述非光敏区的存在，所述图像传感器阵列13的填充因子(Fill Factor)就是光电二极管的面积，约为70％。如图1所示，由于非光敏区的存在，入射到所述非光敏区的可见光无法被吸收和检测到，降低了整个像素对可见光的吸收，进而降低了平板探测器的灵敏度。

此外，非晶硅X射线平板探测器1的闪烁体11一般选材掺铊的碘化铯(CSI：Tl)或掺铽的硫氧化钆(GOS：Tb)。如图4所示，闪烁体GOS为粉体状结构，粉体状结构增加了对入射可见光的散射作用，如图1所示，相邻像素单元之间的光会发生串扰，降低了平板探测器的图像分辨率。闪烁体CSI为柱状结构，其对入射可见光的散射作用相对小于闪烁体GOS，分辨率也高于闪烁体GOS，但是其存在的可见光散射问题仍会限制平板探测器的图像分辨率。由于闪烁体GOS相比于闪烁体CSI成本更加低廉，因此，闪烁体GOS被广泛的应用。所以，闪烁体的散射问题是影响平板探测器图像分辨率的不可忽视的问题之一。

因此，如何解决非晶硅像素填充因子局限引起的光收集效率限制，以及闪烁体散射引起的图像分辨率降低等问题已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

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非晶硅平板探测器及其制备方法，用于解决现有技术中非晶硅像素填充因子局限引起的光收集效率限制、闪烁体散射引起的图像分辨率降低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种非晶硅平板探测器，所述非晶硅平板探测器至少包括：

闪烁体，用于将接收到的X射线转化为可见光；

聚焦微透镜阵列，位于所述闪烁体的下层，用于会聚从所述闪烁体出射的杂散可见光；

图像传感器阵列，位于所述聚焦微透镜阵列的下方，用于检测入射的可见光，并产生相应的电信号；

所述聚焦微透镜阵列中的各聚焦微透镜与所述图像传感器阵列中的各像素单元一一对应。

优选地，所述闪烁体的材料包括掺铊碘化铯或掺铽硫氧化钆。

优选地，所述闪烁体通过粘结剂粘贴于所述聚焦微透镜阵列上。

更优选地，所述粘结剂包括环氧树脂胶或光学透明胶带。

优选地，所述闪烁体的厚度为400μm～600μm。

优选地，所述聚焦微透镜阵列的填充因子为90％～100％。

优选地，所述聚焦微透镜阵列的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯，聚酰亚胺，苯并环丁烯，二氧化硅或氮化硅中的一种。

优选地，所述聚焦微透镜的厚度为20μm～100μm，所述聚焦微透镜的球冠高度为1μm～10μm。

优选地，所述图像传感器阵列的像素尺寸为80μm～200μm，所述图像传感器阵列的填充因子为60％～80％。

本发明还提供一种非晶硅平板探测器的制备方法，所述非晶硅平板探测器的制备方法至少包括：