[实用新型]一种基于多晶硅薄膜晶体管的X射线平板探测器

说明书

本实用新型提供了一种基于多晶硅薄膜晶体管(TFT)的X射线平板探测器，包括TFT背板、传感光电二极管矩阵面板、栅驱动信号电路系统、传感信号读取电路系统、图像信号处理电路系统以及其他的外围功能电路等部分。其中TFT背板是整个系统的重要部分，TFT可实现开关信号通道的功能。本实用新型的特别之处在于，在TFT背板中引入了多晶硅TFT技术，由于多晶硅TFT的沟道材料具有较大的电子迁移率，可有效提高TFT的开关速率，进而提高X射线平板探测器的数据读取速率，使平板探测器更加适合高速连续拍照的应用场合，有效提高了X射线平板探测器的性能，减少了鬼影和拖尾的现象。

技术领域

本实用新型涉及一种X射线平板探测器，具体涉及一种基于多晶硅薄膜晶体管(poly Si-TFT)的X射线平板探测器，属于探测器技术领域。

背景技术

自从1905年科学家伦琴发现X射线，并很快将其应用到了医疗领域以来，X射线摄影技术一直是医学影像技术的主流核心技术之一。X射线探测器也可以应用于物质分析、设备探伤以及安防等领域，在现今社会中具有举足轻重的作用。

X射线平板探测器相继经过了模拟技术和数字技术的发展阶段。在模拟技术的发展阶段中，X射线直接投射到荧光屏上，通过冲洗胶片技术得到一张X光片。模拟技术的过程较为繁琐，并且图片不宜保存，现在逐渐被数字X射线平板探测器所取代。X射线平板探测器属于高精密传感部件，主要分为直接型和间接型两类。

直接型平板探测器主要结构包含机器外壳、电阻型X光敏传感材料、电荷收集电极、TFT开关阵列、电荷放大器、双采样电路以及模数转换电路等组成。直接型平板探测器的原理为X射线照射在电阻型X光敏传感材料上，直接转化为电子空穴对，并在一个高压电场的作用下，电子和空穴向正负电极移动，并由正负电极收集，外围电路通过检测电流信号，从而探测X射线的强度。

间接型平板探测器的主要结构包含机器外壳、闪烁晶体材料膜、光电二极管阵列、电荷收集电极、TFT开关阵列、电荷放大器、双采样电路以及模数转换电路等组成。间接型X射线平板探测器的工作原理：先通过一层闪烁晶体材料膜将X射线转化为可见光，之后使用光电二极管阵列将可见光转化为电信号，外围电路通过测量光生电流的大小探测X射线的强度。

以上两种类型的X射线平板探测器中都包含TFT阵列的玻璃背板，TFT的性能对于整个X射线平板探测器具有重要的影响。为了能够获得最佳的信号读取质量，现有的非晶硅TFT的电子迁移率逐渐不能满足需求，其电子迁移率一般不足1cm²/(V·s)。此外，有使用铟镓锌氧(IGZO)薄膜作为TFT的沟道层，其迁移率可到40cm²/(V·s)以上，但是铟镓锌氧(IGZO)薄膜也有一定的局限性，其受X射线影响较大，并且化学稳定性不佳，容易受环境影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：在现有X射线平板探测器中，TFT的沟道材料电子迁移率不高而影响图像质量。

为了解决上述技术问题，本实用新型将多晶硅TFT技术应用到X射线平板探测器中，提出了一种使用了多晶硅TFT矩阵面板的X射线平板探测器。技术方案如下：

一种基于多晶硅薄膜晶体管的X射线平板探测器，包括TFT背板、传感光电二极管矩阵面板、栅驱动信号电路系统、传感信号读取电路系统、图像信号处理电路系统以及外围功能电路，其中TFT背板采用包含多晶硅薄膜材料的TFT背板。

进一步地，多晶硅薄膜材料的多晶硅晶化率在30～95％之间。

进一步地，多晶硅薄膜材料的迁移率范围为10～200cm²/(V·s)。

进一步地，TFT背板的开关器件为多晶硅薄膜晶体管，TFT背板还包含有传感器信号数据导线、TFT栅极信号扫描导线和偏置电压导线。