專利名稱：固態(tài)x輻射檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)X輻射檢測器，其包括與輻射轉(zhuǎn)換器相關(guān)的光敏傳感器。該類型檢測器的應(yīng)用領(lǐng)域尤其涉及放射學(xué)射線照相術(shù)、熒光學(xué)、乳房造影術(shù)，還涉及無損檢驗(yàn)。
背景技術(shù)：
例如，在法國專利FR 2 803 081中描述了這種輻射檢測器，其中由非晶硅光敏二極管形成的傳感器與輻射轉(zhuǎn)換器相關(guān)。下面將簡單介紹這種輻射檢測器的操作與結(jié)構(gòu)。光敏傳感器通常由排列為矩陣的固態(tài)光敏元件制成。光敏元件由半導(dǎo)體材料、單晶硅、多晶硅或非晶硅制成，其中在CXD或CMOS傳感器的情況下則通常由單晶硅制成。光敏元件包括至少一個(gè)光敏二極管、至少一個(gè)光敏晶體管或至少一個(gè)光敏電阻。這些元件沉積在基底上，基底通常為玻璃板。通常，這些元件對(duì)諸如X射線或伽馬射線的甚短波長輻射不敏感。這就是為何光敏傳感器與包括閃爍體物質(zhì)層的輻射轉(zhuǎn)換器相關(guān)的原因。這種物質(zhì)具有以下特性，當(dāng)其被傳感器所敏感的射線激發(fā)時(shí)，會(huì)發(fā)出較長波長的發(fā)射射線，例如可見光或近可見光。輻射轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的光照射傳感器的光敏元件，傳感器執(zhí)行光敏轉(zhuǎn)換并傳送能被適合電路利用的電信號(hào)。在下文的描述中輻射轉(zhuǎn)換器將被稱為閃爍器。由于具有優(yōu)異的性能，因此堿金屬鹵化物族或稀土金屬硫氧化物族的某些閃爍體物質(zhì)通常被使用。分別基于是期望發(fā)射在400納米左右還是在550納米左右，堿金屬鹵化物、摻雜納或鉈的碘化銫以具有強(qiáng)的X射線吸收以及具有優(yōu)異的熒光效應(yīng)而著稱。其采取在支撐體上生長的細(xì)針形式。這些細(xì)針近似垂直于該支撐體且部分地限制發(fā)向傳感器的光。這些細(xì)針的細(xì)度確定檢測器的分辨率。由于相同的原因，還廣泛使用鑭硫氧化物和釓硫氧化物。然而，這些閃爍體物質(zhì)中的一些具有缺陷，S卩，不是十分穩(wěn)定——當(dāng)其暴露于水分中時(shí)會(huì)分解，且其分解釋放了轉(zhuǎn)移至傳感器或者從傳感器轉(zhuǎn)移出的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)具有高腐蝕性。顯然，碘化銫和鑭硫氧化物具有上述缺陷。至于碘化銫，其分解出氫氧化銫Cs+OH—以及游離的碘I2，游離的碘I2可與碘離子結(jié)合以生成絡(luò)合物13_。至于鑭硫氧化物，其分解出硫化氫&S，硫化氫具有很強(qiáng)的化學(xué)腐蝕性。水分很難被消除。環(huán)境空氣以及用于裝配檢測器的粘結(jié)劑通常都包含水分。粘結(jié)劑中存在的水分通常是由于環(huán)境空氣產(chǎn)生的，或者如果交聯(lián)作用源自于兩種化學(xué)物質(zhì)的凝聚(這會(huì)經(jīng)常出現(xiàn))則粘結(jié)劑中存在的水分為該交聯(lián)作用的副產(chǎn)品。當(dāng)生產(chǎn)檢測器時(shí)，一種重要的方案是使最初存在于檢測器中并與閃爍器接觸的水分的量最小化，以及防止所述水分在傳感器的操作期間擴(kuò)散至傳感器中。輻射檢測器包括由閃爍體上游的X射線通過的入射窗口。而且，閃爍體物質(zhì)通常沉積在金屬支持器上。然后支持器與閃爍體物質(zhì)形成閃爍器。支持器可以(但不是必須地)用作入射窗口。當(dāng)閃爍體物質(zhì)因此沉積在入射窗口上以形成閃爍器時(shí)，閃爍器然后通過粘結(jié)在傳感器上而被固定，入射窗口必須經(jīng)受沉積的熱應(yīng)力和對(duì)閃爍器的處理而沒有損壞，并且優(yōu)選地具有與閃爍器和傳感器幅度相同的熱膨脹系數(shù)，特別優(yōu)選地，具有與傳感器基質(zhì)幅度相同的熱膨脹系數(shù)。因此可為入射窗口提供低的楊氏模數(shù)(Young’ s modulus)，從而防止入射窗口與閃爍器之間的不同應(yīng)力，一方面，可防止入射窗口與傳感器之間的不同應(yīng)力，另一方面或更優(yōu)選地可防止入射窗口與傳感器的基底之間的不同應(yīng)力。因此，降低了閃爍器碎裂和傳感器的基底破碎的風(fēng)險(xiǎn)。入射窗口的表面光潔度還必須允許(特別是對(duì)于碘化銫)最精細(xì)可能針的生長盡可能均勻。針的細(xì)度是檢測器分辨率的品質(zhì)因數(shù)?，F(xiàn)有的支持器是由鋁制成的。鋁具有對(duì)于被檢測射線優(yōu)異的透射度，其光學(xué)性質(zhì)很好。鋁在處理之后可以獲得足以使閃爍器沉積在其上的表面光潔度。然而，鋁的膨脹系數(shù)與傳感器的膨脹系數(shù)相差很大。為了防止在熱循環(huán)期間兩個(gè)元件之間的接口處的顯著的機(jī)械應(yīng)力，需要使用能夠承受與熱循環(huán)相關(guān)的變形而沒有損壞的柔性密封。密封需為柔性的以承受熱循環(huán)期間閃爍器的支持器與傳感器之間的膨脹差別，并減小壓力和破損的風(fēng)險(xiǎn)。然而，柔性材料通常是可滲透水分的。閃爍器防水保護(hù)不足源自于此且因此會(huì)減少檢測器的壽命。這種輻射檢測器期望具有與放射器件或其他器件(在其上安裝閃爍器)折舊時(shí)間范圍相當(dāng)?shù)膲勖?，該時(shí)間范圍約10年。因此開發(fā)出檢測器的另一個(gè)實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中如上述描述的現(xiàn)有技術(shù)中，不僅僅由閃爍器的支持器執(zhí)行入射窗口和密封功能。在該實(shí)施方式中，入射窗口為設(shè)置在閃爍器上的附加元件，而不是固定在閃爍器上，并且由防潮密封件完成入射窗口和傳感器的裝配。也就是說，入射窗口被緊固在由傳感器和閃爍器形成的組件上。在入射窗口和傳感器之間產(chǎn)生密封。在該實(shí)施方式中，閃爍器的支持器承受的壓力被分散在支持器和實(shí)際新穎的入射窗口之間。閃爍器的支持器還承受與上述結(jié)構(gòu)中相同的用于閃爍體物質(zhì)的沉積的反射和表面光潔度的限制。相反地，其不再承受防潮和保持密封的限制。這些限制傳遞至新穎的附加入射窗口。該實(shí)施方式使得使用的入射窗口材料可與制作傳感器的材料一致(特別是各自膨脹系數(shù)的兼容性)，這必須允許使用更堅(jiān)硬的從而更防水滲透的密封件。通過將入射窗口與閃爍器的支撐功能分離，生產(chǎn)入射窗口的材料具有更寬泛的選擇。該實(shí)施方式可以用于閃爍器和傳感器的組件的兩種構(gòu)造。在稱為固定閃爍器構(gòu)造的第一構(gòu)造中，閃爍體物質(zhì)沉積在支持器上，被檢測的射線在到達(dá)傳感器之前必須通過支持器。然后由閃爍體物質(zhì)形成的組件和其支持器粘結(jié)在傳感器上。為此而使用了光學(xué)粘結(jié)劑以不僅確保閃爍器和傳感器之間良好的機(jī)械接觸，而且還確保閃爍器發(fā)射的光可良好地傳送至光敏傳感器。在稱為直接沉積構(gòu)造的第二種構(gòu)造中，傳感器用作閃爍體物質(zhì)的支持器，閃爍體物質(zhì)于是與傳感器直接且緊密地接觸。兩種構(gòu)造都具有例如法國專利FR 2 831 671中所描述的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在閃爍器上設(shè)置獨(dú)立于閃爍器的入射窗口會(huì)產(chǎn)生一些問題，例如將入射窗口固定至傳感器的密封件的厚度必須至少等于閃爍器的厚度。這樣厚度的密封件很難生產(chǎn)，尤其是其防潮的可再生產(chǎn)性方面。其可例如不是同質(zhì)的且可包含導(dǎo)致密封件透氣的氣泡。密封件的體積需要放置密封件的模具。由于物變的原因，厚密封件還可流動(dòng)至并污染檢測器不期望被污染的區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過提供不需要厚密封件的緊固入射窗口的設(shè)置從而排除上述部分或全部問題。為此，本發(fā)明的一個(gè)主題是一種檢測第一輻射的固態(tài)檢測器，包括光敏傳感器、閃爍器以及剛性入射窗口，所述閃爍器將所述第一輻射轉(zhuǎn)化為所述傳感器敏感的第二輻射， 所述閃爍器上游的第一輻射穿過所述剛性入射窗口，所述閃爍器設(shè)置在所述傳感器與所述入射窗口之間，所述傳感器包括基底以及設(shè)置在所述基底上的光敏元件，其特征在于，所述入射窗口成形以緊密配合所述閃爍體的形狀，并且所述入射窗口以防水方式固定在所述傳感器的所述基底上。本發(fā)明的另一主題是生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測器的方法，其特征在于包括實(shí)施以下操作將閃爍體粘結(jié)在傳感器上；將入射窗口置于所述傳感器和所述閃爍體所形成的組件上；以及將所述入射窗口粘結(jié)在所述傳感器上。


通過閱讀示例方式的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明將更易于理解且其他優(yōu)點(diǎn)將變得清晰，具體實(shí)施方式
由附示出，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測器的示例性的實(shí)施方式。為簡明起見，附圖未按比例繪出。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的輻射檢測器10允許檢測X射線，箭頭11示出X射線的方向。檢測器10包括傳感器12、閃爍器13、和剛性入射窗口 14，其中閃爍器13將X射線轉(zhuǎn)換為傳感器 12敏感的射線，閃爍器13上游的X射線穿過剛性入射窗口 14。本發(fā)明被描述為參考X輻射檢測器。當(dāng)然本發(fā)明還可應(yīng)用于需要閃爍器的其他波長。閃爍器13設(shè)置在傳感器12和入射窗口 14之間。傳感器12包括基底15和設(shè)置在基底15上的光敏元件16。每個(gè)光敏元件16都安裝在成行的導(dǎo)體與成列的導(dǎo)體之間以便可尋址。為使附圖不過于擁擠，因此在圖中未示出成行和成列的導(dǎo)體。光敏元件16和導(dǎo)體通常由鈍化層覆蓋以保護(hù)光敏元件16和導(dǎo)體不受水分的侵害。閃爍器13包括支持器17和沉積在支持器17上的閃爍體物質(zhì)18。閃爍體物質(zhì)18屬于例如堿金屬鹵化物族，例如特別對(duì)濕式氧化敏感的碘化銫，但是閃爍體物質(zhì)18還可以屬于稀土金屬硫氧化物族，稀土金屬硫氧化物族中的一些成員不是很穩(wěn)定，例如鑭硫氧化物。有利地，閃爍體物質(zhì)18上游的X射線穿過支持器17，且閃爍器13固定至位于閃爍體物質(zhì)18的側(cè)面上的傳感器12。入射窗口 14設(shè)置在閃爍器13上，而不是固定在閃爍器13上。入射窗口 14為剛性的且以防潮方式固定在傳感器13的基底15上。密閉的密封件19將入射窗口 14固定至基底15。密封件19的材料的選擇取決于入射窗口 14以及基底15的材料。密封件19可基于無機(jī)材料。該類型的密封件具有良好的防水性但是需要高溫，約400°C?？蛇x地，密封件19可基于有機(jī)材料。這些材料的防水性不如無機(jī)材料。但是，相反地，這些材料需要較低的溫度，低于200°C。在有機(jī)材料中，環(huán)氧樹脂粘合劑能確保最好的防水性。與形成基底15的材料的熱膨脹系數(shù)相似的任何材料都可制成入射窗口 14。有利地，入射窗口的膨脹系數(shù)低于鋁的膨脹系數(shù)。被裝配的兩種材料的膨脹系數(shù)相近，即，入射窗口 14的膨脹系數(shù)和基底15的膨脹系數(shù)都可利用硬密封件19。一些材料適合制成入射窗口 14。因?yàn)榫哂袑?duì)X射線良好地穿透性，因此幾乎不包括重元素的材料通常比較適合。入射窗口 14可包含玻璃。玻璃是一種單組份材料，因此容易使用。另外，基底15 也可包含玻璃。更一般地，入射窗口 14和基底15可由相同材料或至少主要由相同材料制成，從而限制入射窗口 14與基底15的熱膨脹系數(shù)之間的差別。還可以使用碳纖維來制作入射窗口 14。與玻璃相比，碳纖維具有更好的X射線透射性并且還不易碎。然而，由于碳纖維粗糙的表面光潔度，通常利用環(huán)氧樹脂固定到位的碳纖維更加難以密封?？蛇x地，入射窗口 14可包括對(duì)X射線的透射性與玻璃相近的陶瓷材料。入射窗口 14還可包括有機(jī)材料，例如聚酯。該材料具有比玻璃更好的對(duì)X射線的透射性。而且該材料與玻璃相比還不易碎。層壓或模制得到的陶瓷材料是具有平滑表面光潔度的均質(zhì)材料。然而，密封聚酯的操作比密封玻璃的操作更加精細(xì)。為了降低用于將入射窗口 14固定在基底15上的器件的厚度，入射窗口 14成形以覆蓋閃爍器13并盡可能緊密地置于基底15上。也就是說，入射窗口 14成形以緊密地配合閃爍器13的形狀，并因此減小密封件19的厚度從而使密封件19的水分通道最小化。更精確的，閃爍器13可如圖示為平行六面體，其第一前表面20與光敏元件16相對(duì)設(shè)置。X射線穿過與表面20相對(duì)的第二前表面21。閃爍器13還包括基本垂直于兩個(gè)前表面20和21 的側(cè)表面。在圖1中示出兩個(gè)側(cè)表面22和23。入射窗口 14成形以覆蓋前表面21和兩個(gè)側(cè)表面。入射窗口 14可包括玻璃片，玻璃片容易變形以緊密地配合閃爍體的形狀。玻璃片可為熱形成的。熱形成包括在高溫軟化玻璃并使其在模具中成形。玻璃片可通過噴砂工藝形成鏤空的。噴砂工藝包括將硬材料(通常為鋁土或其他材料)粒子噴射在玻璃板上，同時(shí)使用遮罩保護(hù)特定的區(qū)域，尤其是固定在基底15上的區(qū)域。
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還可使用通過模制形成的碳纖維制成的頂蓋。有利地，通過粘結(jié)劑25將閃爍器13固定在傳感器12上，粘結(jié)劑可透過傳感器12 敏感的射線。通過粘結(jié)劑25還可將入射窗口 14固定在傳感器12的基底15上。粘結(jié)劑25 延伸覆蓋閃爍器13面對(duì)傳感器12的整個(gè)表面。也就是說，相同的粘結(jié)劑用作了閃爍器13 和傳感器12之間的光粘結(jié)劑，并且還用作了入射窗口 14和基底15之間的密封件。密封件 19和粘結(jié)劑25僅由單一元件形成。同一元件用作密封件19和粘結(jié)劑25還具有以下優(yōu)點(diǎn)簡化檢測器10的裝配，減少生產(chǎn)檢測器10所需的原料的量，并且進(jìn)而減小操作時(shí)間和生產(chǎn)成本。由于具有透射性以及不具有缺陷因而選擇粘結(jié)劑25，從而直接有利于由檢測器 10傳送的最終圖像質(zhì)量。粘結(jié)劑25還必須確保光敏元件16和閃爍體物質(zhì)18之間光接口的機(jī)械整體性。粘結(jié)劑25必須確?；?5和入射窗口 14之間良好的機(jī)械連接。因?yàn)檎辰Y(jié)劑25 固有特性，或者因?yàn)槌尚我跃o密配合閃爍器13的入射窗14所提供的水分通道密封的牢固程度而導(dǎo)致粘結(jié)劑25的厚度很薄，因此該連接還必須為防水的。粘結(jié)劑25還可為例如通過絲網(wǎng)印刷、浸涂、平版印刷、彎月沉積(meniscus deposition)或其他分配方式沉積在基底15上的液體粘結(jié)劑。在與閃爍體物質(zhì)18光耦合以及沉積入射窗口 14之前，粘結(jié)劑25還可需要退火或其他處理。在與閃爍體物質(zhì)18光耦合以及沉積入射窗口 14之前，粘結(jié)劑25還可沉積在基底 15上，并以從輥得到的膜的形式施用。粘結(jié)劑25可包括屬于硅、亞克力纖維或環(huán)氧粘結(jié)劑族中的一種的元素。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)輻射檢測器的方法包括執(zhí)行以下操作將閃爍器13粘結(jié)在傳感器12上；將入射窗口 14設(shè)置在由傳感器12和閃爍器13所形成的組件上；以及將入射窗口 14粘結(jié)在傳感器12上。當(dāng)相同的粘結(jié)劑25用于在基底15上裝配閃爍器13和入射窗口 14時(shí)，方法包括通過粘結(jié)劑膜25將閃爍器13粘結(jié)在傳感器12上；以及通過粘結(jié)劑膜25將入射窗口 14粘結(jié)在傳感器12上。
權(quán)利要求
1.一種檢測第一輻射的固態(tài)檢測器，包括光敏傳感器(12)、閃爍器(1 以及剛性入射窗口(14)，所述閃爍器將所述第一輻射轉(zhuǎn)化為所述傳感器(1 敏感的第二輻射，所述閃爍器(1 上游的第一輻射穿過所述剛性入射窗口，所述閃爍器(1 設(shè)置在所述傳感器(12) 與所述入射窗口(14)之間，所述傳感器(1 包括基底(1 以及設(shè)置在所述基底(15)上的光敏元件(16)，其特征在于，所述入射窗口(14)成形以緊密配合所述閃爍器(1 的形狀；并且所述入射窗口(14)以防水方式固定在所述傳感器(1 的所述基底(1 上；并且所述閃爍器(1 包括支持器(17)以及沉積在所述支持器(17)上的閃爍體物質(zhì)(18)；并且所述閃爍體物質(zhì)(18)上游的第一輻射穿過所述支持器(17)，所述閃爍器(1 固定至在所述閃爍體物質(zhì)(18)側(cè)面上的傳感器(1 ；并且所述入射窗口(14)放置在所述閃爍器(13) 上而不是固定在所述閃爍器(1 上。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射檢測器，其特征在于，所述閃爍器(13)包括前表面和側(cè)表面02、23)，所述第一輻射穿過所述前表面；并且所述入射窗口(14)遮蓋所述閃爍器 (13)的所述前表面(21)和側(cè)表面(22,23).
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的輻射檢測器，其特征在于，所述閃爍器(1 通過粘結(jié)劑0 固定在所述傳感器(1 上，且所述入射窗口(14)通過所述粘結(jié)劑0 固定在所述傳感器(1 的所述基底(1 上，其中所述粘結(jié)劑能夠透射所述傳感器(1 對(duì)其敏感的所述第二輻射。
4.如權(quán)利要求3所述的輻射檢測器，其特征在于，所述粘結(jié)劑05)延伸覆蓋所述閃爍器(1 面向所述傳感器(1 的整個(gè)表面。
5.如權(quán)利要求3或4所述的輻射檢測器，其特征在于，所述粘結(jié)劑05)包括屬于硅、亞克力纖維或環(huán)氧粘結(jié)劑族中的一種的元素。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的輻射檢測器，其特征在于，所述傳感器(1 的所述入射窗口(14)和所述基底(15)主要包括相同的材料。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的輻射檢測器，其特征在于，所述入射窗口(14)包括屬于玻璃、碳纖維、陶瓷材料和有機(jī)材料的組件中的元素。
8.—種如上述任一權(quán)利要求所述的X輻射檢測器，其特征在于，所述閃爍器(1 包括支持器(17)和沉積在所述支持器(17)上的閃爍體物質(zhì)(18)；并且所述閃爍體物質(zhì)(18)包括屬于例如碘化銫的堿金屬商化物或例如鑭硫氧化物的稀土金屬硫氧化物。
9.一種生產(chǎn)上述任一權(quán)利要求所述的輻射檢測器的方法，其特征在于，所述方法包括實(shí)施以下操作將閃爍器(1 粘結(jié)在傳感器(1 上；將入射窗口(14)置于所述傳感器(1 和所述閃爍器(1 所形成的組件上；以及將所述入射窗口(14)粘結(jié)在所述傳感器(1 上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，包括以下步驟通過粘結(jié)劑膜0 將所述閃爍體粘結(jié)在所述傳感器上；以及通過所述粘結(jié)劑膜0 將所述入射窗口(14)粘結(jié)在所述傳感器(1 上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種包括與輻射轉(zhuǎn)換器或閃爍器相關(guān)的光敏傳感器的固態(tài)輻射檢測器。這類檢測器的應(yīng)用領(lǐng)域尤其涉及放射學(xué)射線照相術(shù)、熒光學(xué)、乳房造影術(shù)，還涉及無損檢驗(yàn)。該檢測器包括閃爍器(13)上游的第一輻射穿過的剛性入射窗口(14)，閃爍器(13)設(shè)置在傳感器(12)和入射窗口(14)之間，傳感器(12)包括基底(15)和設(shè)置在基底(15)上的光敏元件(16)。根據(jù)本發(fā)明，入射窗口(14)成形以緊密配合閃爍器(13)的形狀，并以防水的方式固定在傳感器(12)的基底(15)上。
文檔編號(hào)G01T1/20GK102246059SQ200980150390
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
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