本發(fā)明涉及一種x射線探測(cè)器，尤其涉及一種基于硅基光電探測(cè)器的硬x射線探測(cè)器。

背景技術(shù)：

x射線在醫(yī)學(xué)診斷、無(wú)損檢測(cè)和安全檢查等領(lǐng)域具有重要的技術(shù)價(jià)值，在科研、生產(chǎn)、生活等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；硬x射線由于其穿透深度更深，在工業(yè)及醫(yī)療方面使用廣泛；現(xiàn)有的硬x射線探測(cè)器大多采用基于csi、cdwo4等閃爍晶體的光子轉(zhuǎn)換原理來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)，目前，還沒(méi)有采用硅基探測(cè)器實(shí)現(xiàn)硬x射線直接探測(cè)成像的報(bào)導(dǎo)；基于閃爍晶體的硬x射線探測(cè)器在對(duì)硬x射線進(jìn)行探測(cè)時(shí)，需要先通過(guò)光子轉(zhuǎn)換過(guò)程將x光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光子或者紫外光子，然后再由硅基探測(cè)器對(duì)轉(zhuǎn)換后的光子進(jìn)行吸收從而實(shí)現(xiàn)成像，轉(zhuǎn)換過(guò)程和光子吸收過(guò)程中不可避免地存在轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題和吸收效率問(wèn)題，從而使得現(xiàn)有的硬x射線探測(cè)器對(duì)硬x射線的探測(cè)效率較低，尤其在醫(yī)學(xué)應(yīng)用時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)探測(cè)，需要增大輻照劑量，對(duì)人體損傷較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于硅基光電探測(cè)器的硬x射線探測(cè)器，其創(chuàng)新在于：所述硬x射線探測(cè)器包括硅片及形成在硅片上的硅光電探測(cè)器；所述硅片的周向面上設(shè)置有一平面，所述平面與硅片軸向平行，所述硅光電探測(cè)器的光敏面形成在所述平面上，硅光電探測(cè)器的軸向與所述平面垂直，硅片的徑向尺寸遠(yuǎn)大于軸向尺寸。

本發(fā)明的原理是：基于本領(lǐng)域的常識(shí)可知，若要使硅光電探測(cè)器能夠?qū)τ瞲射線進(jìn)行有效探測(cè)，需要硅光電探測(cè)器具有較大的探測(cè)深度(0.6mm～6cm)；基于現(xiàn)有技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)中形成在硅片上的硅光電探測(cè)器，其光敏面通常設(shè)置在硅片的大平面上，硅光電探測(cè)器的軸向與硅片的厚度方向(也即軸向)平行，因此，硅片的厚度實(shí)質(zhì)上就決定了硅光電探測(cè)器的有效探測(cè)深度；現(xiàn)有技術(shù)中，較為成熟的硅工藝所制作出的硅光電探測(cè)器，其硅片的厚度通常為600μm左右，這種厚度的硅片根本無(wú)法為硅光電探測(cè)器提供足夠的有效探測(cè)深度來(lái)進(jìn)行硬x射線探測(cè)，若貿(mào)然增大硅片的厚度，又會(huì)導(dǎo)致工藝兼容性等一系列問(wèn)題；于是本發(fā)明獨(dú)辟蹊徑，將硅光電探測(cè)器的光敏面形成在硅片的周向面上，硅光電探測(cè)器上的吸收區(qū)等結(jié)構(gòu)沿硅片的徑向布置，利用硅片徑向尺寸較大的特點(diǎn)使硅光電探測(cè)器獲得較大的有效探測(cè)深度，當(dāng)x射線以垂直于硅片周向面的方向照射到光敏面上時(shí)，由于硅光電探測(cè)器具有較大的有效探測(cè)深度，于是硅光電探測(cè)器就能對(duì)硬x射線進(jìn)行有效吸收從而實(shí)現(xiàn)硅光電探測(cè)器對(duì)硬x射線的直接探測(cè)成像，同時(shí)，由于不需要象現(xiàn)有技術(shù)那樣通過(guò)閃爍晶體進(jìn)行光子轉(zhuǎn)換，于是也就避免了光子轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題，并且在工藝上，也與現(xiàn)有成熟的硅工藝完全兼容。

基于本發(fā)明的方案可知，與現(xiàn)有硅光電探測(cè)器上的光敏面相比，本發(fā)明中形成在硅片周向面上的光敏面的尺寸較小，若欲擴(kuò)展探測(cè)區(qū)域，在使用時(shí)，可將本發(fā)明的硬x射線探測(cè)器進(jìn)行多片拼接。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，硅光電探測(cè)器使用時(shí)還要連接相應(yīng)的讀出電路，針對(duì)讀出電路設(shè)置問(wèn)題，本發(fā)明提出了兩種優(yōu)選方案，方案一，所述硅光電探測(cè)器與一讀出電路連接，所述讀出電路集成在所述探測(cè)器的硅片上；方案二，所述硅光電探測(cè)器與一讀出電路連接，所述讀出電路形成在一電路板上，所述電路板通過(guò)倒焊柱焊接在硅片端面上，電路板的位置與硅光電探測(cè)器的位置對(duì)應(yīng)；采用方案一時(shí)，器件的集成度較高，硅片上的空間的利用率較高，采用方案二時(shí)，硅光電探測(cè)器和讀出電路相對(duì)獨(dú)立，可分別制作，制作難度較低，利于提高成品率。

優(yōu)選地，所述硅光電探測(cè)器的吸收區(qū)的軸向長(zhǎng)度范圍為0.6mm～6cm。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種基于硅基光電探測(cè)器的硬x射線探測(cè)器，該方案可有效提高硅基光電探測(cè)器對(duì)硬x射線的探測(cè)效率，使硅基光電探測(cè)器能夠直接對(duì)硬x射線進(jìn)行成像，避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的光子轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題，可有效降低x射線醫(yī)療成像時(shí)人體所受到的幅照劑量。

附圖說(shuō)明

圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、本發(fā)明的一種實(shí)施例(為了示出讀出電路下方的結(jié)構(gòu)體，圖中所示的讀出電路與硅片的間隔畫(huà)得較大，實(shí)際制作，應(yīng)盡量減小讀出電路與硅片的間隔距離，以提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性)；

圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱(chēng)分別為：硅光電探測(cè)器1、硅片2、光敏面3、讀出電路4、倒焊柱5、硅光電探測(cè)器的有效探測(cè)深度l。

具體實(shí)施方式

一種基于硅基光電探測(cè)器的硬x射線探測(cè)器，其創(chuàng)新在于：所述硬x射線探測(cè)器包括硅片及形成在硅片上的硅光電探測(cè)器；所述硅片的周向面上設(shè)置有一平面，所述平面與硅片軸向平行，所述硅光電探測(cè)器的光敏面形成在所述平面上，硅光電探測(cè)器的軸向與所述平面垂直，硅片的徑向尺寸遠(yuǎn)大于軸向尺寸。

進(jìn)一步地，所述硅光電探測(cè)器與一讀出電路連接，所述讀出電路形成在所述硅片上。

進(jìn)一步地，所述硅光電探測(cè)器與一讀出電路連接，所述讀出電路形成在一電路板上，所述電路板通過(guò)倒焊柱焊接在硅片端面上，電路板的位置與硅光電探測(cè)器的位置對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述硅光電探測(cè)器的吸收區(qū)的軸向長(zhǎng)度范圍為0.6mm～6cm。

采用本發(fā)明后，當(dāng)硅光電探測(cè)器的吸收區(qū)的軸向長(zhǎng)度為2cm時(shí)，其對(duì)硬x射線的探測(cè)效率率可達(dá)80％，而現(xiàn)有基于閃爍晶體的硬x射線探測(cè)器的探測(cè)率約為20％，探測(cè)效率提高后可降低x射線的劑量，降低人體所受的輻射。另外，閃爍晶體接收x射線后發(fā)出的光每個(gè)方向都有，被相鄰像元探測(cè)到后會(huì)造成圖像模糊，清晰度下降；本發(fā)明采用硅直接吸收x射線，不存在這一問(wèn)題。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于硅基光電探測(cè)器的硬X射線探測(cè)器，其創(chuàng)新在于：所述硬X射線探測(cè)器包括硅片及形成在硅片上的硅光電探測(cè)器；所述硅片的周向面上設(shè)置有一平面，所述平面與硅片軸向平行，所述硅光電探測(cè)器的光敏面形成在所述平面上，硅光電探測(cè)器的軸向與所述平面垂直，硅片的徑向尺寸遠(yuǎn)大于軸向尺寸。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種基于硅基光電探測(cè)器的硬X射線探測(cè)器，該方案可有效提高硅基光電探測(cè)器對(duì)硬X射線的探測(cè)效率，使硅基光電探測(cè)器能夠直接對(duì)硬X射線進(jìn)行成像，避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的光子轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題，可有效降低X射線醫(yī)療成像時(shí)人體所受到的幅照劑量。

技術(shù)研發(fā)人員：汪朝敏;王小東;郭培
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.08
技術(shù)公布日：2017.10.13