本发明专利技术涉及一种用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器，该探测器包括(a)具有第一电触点的衬底，(b)可选的第一中间层，(c)包含光活性材料的有机基体和基本均匀分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层，(d)可选的第二中间层，和(e)第二电触点，其中，在所述层(c)中闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使得由有机基体填充的间隙分别在两个闪烁体颗粒之间具有这样的距离，所述距离相当于最多五倍于闪烁体颗粒所发出射线的穿透深度，并且本发明专利技术涉及一种用于制备相应的探测器的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器，该探测器包括(a)具有第一电触点的衬底，(b)可选的第一中间层，(c)包含光活性材料的有机基体和基本均匀分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层，(d)可选的第二中间层，和(e)第二电触点，其中，在所述层(c)中闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使得由有机基体填充的间隙总是具有这样的在两个闪烁体颗粒之间的距离，所述距离最多五倍于闪烁体颗粒所发出射线的穿透深度，并且本专利技术涉及一种用于制备相应的探测器的方法。本专利技术致力于一种新型的用于制造例如尤其是在医学诊断中得以应用的那些数字X射线探测器的方法。基于无定形硅(间接转换)和无定形硒(直接转换)的探测器代表着目前的现有技术。图1中示出了直接转换(左)和间接转换(右)的原理。在直接转换I的情况下，X射线量子1激励颗粒2，其中产生电子/空穴对2a、2b，它们随后向电极4(阳极或阴极，例如像素电极)迁移并且在那里被探测到。在间接转换II的情况下，X射线量子1激励颗粒2，该颗粒2又发出较低能量的射线2’(例如可见光、UV-或IR射线)，随后采用光电探测器3(例如光电二极管)探测该射线2’。间接的X射线转换装置例如包括闪烁体层(例如具有不同的掺杂物质如铽、铊、铕等的Gd2O2S或CsI；层厚度通常为0.1-1mm)和光电探测器(优选地，光电二极管)的组合。在此，通过X射线转换的闪烁体光线的发射波长与光电探测器的光谱敏感性重叠。在直接X射线转换的情况下，X射线例如又直接转换为电子/空穴对并且以电子方式读取(例如无定形硒)所述电子/空穴对。将X射线直接转换为硒通常采用高达1mm厚的、在kV区域沿反向被利用的层进行。虽然间接转换式探测器特别是由于它们的制造容易且成本低廉而获得承认，但是直接转换器具有明显更好的分辨能力。探测器的制备一般地包括将无机吸收材料如量子点或典型的闪烁体材料置于无机基体中。有机半导体可以从液相中容易地被施涂至较大面积上并
且通过直接混入无机闪烁体颗粒可使光学串扰(Cross-Talk)明显最小化。有机半导体相对于无机半导体具有较低的导电性。当例如在X射线吸收的情况下需要很厚的层来达到充分敏感性时，该有限的导电性存在问题。一方面由此降低了光电二极管的效率，这是因为载流子提取受阻。另一方面降低了光电二极管的速度，这大幅限制了医疗技术仪器的使用。另外，通过混入吸收X射线的不导电的颗粒，给载流子路径带来了负面影响并使其延长。有机半导体主要从液相施用或在真空中蒸镀。所有迄今已知的用于混入无机吸收体材料的方法均利用从液相的加工：US 6483099 B1描述了使用在OPD(有机光电二极管)上的闪烁体层来探测X射线的可能性。另外的实施方式是通过将闪烁体混入(“掺混”)到OPD中来进行X射线探测，其中闪烁体作为衬底或作为电极的一部分。没有提供关于如何可将闪烁体均匀地引入厚的OPD层中或者如何可制备例如100μm厚的杂化二极管的信息。DE 101 37 012 A1公开了一种光敏的且聚合物的吸收层，其包含嵌入的闪烁体颗粒。聚合物层的导电性通过从闪烁体吸收光线得以提高。闪烁体颗粒在该层中的平均间距相当于来自聚合物中的闪烁体的光子的平均自由路径长度。DE 10 2008 029 782 A1描述了一种基于量子点的X射线探测器，所述量子点混入有机半导体基体中。在该构思中，量子点分散在有机半导体溶液中。在此，使用配体如油酸等，这可影响有机半导体的电性能。DE 10 2010 043 749 A1涉及一种基于上述构思的X射线探测器，其中闪烁体要么直接分散到有机半导体溶液中要么在“共喷涂工艺”中与有机半导体材料同时被喷涂。另外存在对于改进的探测器的需求。专利技术概述本专利技术涉及基于混入有机半导体基体中的无机吸收体材料如量子点或典型闪烁体材料的X射线探测器的制备。该组合保证了上述两种构思(间接转换和直接转换)的优点的相互结合。有机半导体能够从液相容易地施涂在大面积上，并且通过直接混入无机闪烁体颗粒能够显著减少光学串扰。与在这样的探测器中必须在高的闪烁体含量(＝良好的X射线吸收)和高的有机物含量(良好的导电性)之间找到折中点的显而易见的假设相反，根据本专利技术所发现的是，高的闪烁体含量有利于在X射线激励下产生导电通道。根据本专利技术公开了闪烁体相对于有机物的最佳混合比例，以解决上述问题。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器，该探测器包括：(a)具有第一电触点的衬底；(b)可选的第一中间层；(c)包含光活性材料的有机基体和分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层；(d)可选的第二中间层；和(e)第二电触点；其中，在所述层(c)中闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使得由有机基体填充的间隙分别在两个相邻的闪烁体颗粒之间具有这样的距离，所述距离基本上最多五倍于闪烁体颗粒所发出射线的穿透深度。根据另一方面，本专利技术另外涉及用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器的制备方法，该制备方法包括：(i)提供具有第一电触点的衬底；(ii)可选地涂覆第一中间层；(iii)涂覆包含光活性材料的有机基体和分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层；(iv)可选地涂覆第二中间层；和(v)涂覆第二电触点；其中，在所述步骤(iii)中的涂覆期间闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使得由有机基体填充的间隙总是在两个相邻的闪烁体颗粒之间具有这样的距离，所述距离相当于基本上最多五倍于闪烁体颗粒所发出射线的吸收波长。本专利技术的其它方面来自于从属权利要求和专利技术详述。附图说明附图旨在示出本专利技术的实施方式和提供对本专利技术的进一步理解。这些附图结合附图说明一起用来阐释本专利技术的构思和原理。参照附图得出其它实施方式和许多所提及的优点。附图的要素并不一定是相互按比例地示出的。在附图的图中，同样的、功能相同和作用相同的要素、特征和组件各自设有相同的附图标记，除非另有说明。图1示意性示出了直接X射线转换和与之相对的间接X射线转换的构思。图2示意性示出了根据本专利技术的探测器的堆叠体的示例性布局。图3示意性示出了两个闪烁体粒子/闪烁体颗粒根据本专利技术所具有的示例性距离。图4示例性示出了闪烁体颗粒的发射与有机基体的吸收之间的匹配。图5示出了在根据本专利技术的探测器中光电二极管的反应时间取决于闪烁体颗粒的含量的关系图。图6示出了在根据本专利技术的探测器中X射线量子转换成探测到的电子的比率取决于闪烁体颗粒的含量x的关系图。图7示意性示出了在低含量的闪烁体颗粒的情况下探测器的作用原理。图8示意性示出了在高含量的闪烁体颗粒的情况下探测器的作用原理。图9示意性示出了在极高含量的闪烁体颗粒的情况下探测器中可能的损失路径。专利技术详述根据第一方面，本专利技术涉及一种用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器，该探测器包括：(a)具有第一电触点的衬底；(b)可选的第一中间层；(c)包含光活性材料的有机基体和分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层；(d)可选的第二中间层；和(e)第二电触点；其中，在所述层(c)中闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器，所述探测器包括：(a)具有第一电触点的衬底；(b)可选的第一中间层；(c)包含光活性材料的有机基体和分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层；(d)可选的第二中间层；和(e)第二电触点；其中，在所述层(c)中闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使得由有机基体填充的间隙分别在两个相邻的闪烁体颗粒之间具有这样的距离，所述距离基本上最多五倍于闪烁体颗粒所发出射线的穿透深度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 DE 102013226365.11.一种用于高能射线，尤其用于X射线、伽马射线和/或紫外射线的探测器，所述探测器包括：(a)具有第一电触点的衬底；(b)可选的第一中间层；(c)包含光活性材料的有机基体和分布在所述有机基体中的、不可溶的闪烁体颗粒的层；(d)可选的第二中间层；和(e)第二电触点；其中，在所述层(c)中闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例选择成，使得由有机基体填充的间隙分别在两个相邻的闪烁体颗粒之间具有这样的距离，所述距离基本上最多五倍于闪烁体颗粒所发出射线的穿透深度。2.根据权利要求1所述的探测器，其中，闪烁体颗粒具有0.01至50μm的直径。3.根据权利要求1或2所述的探测器，其中，两个闪烁体颗粒之间的距离为30至3000nm，优选地100至900nm。4.根据权利要求1至3之一所述的探测器，其中，闪烁体颗粒和有机基体之间的混合比例这样选择，使得两个触点之间的有机基体的累加厚度相当于穿透深度的至少三倍。5.根据前述权利要求之一所述的探测器，其中，光活性材料以供体/受体-混合物的形式存在。6.根据前述权利要求之一所述的探测器，其中，有机基体的材料在探测器的非辐射状态下具有高电阻并且由于探测器的辐射而变成导电性的。7.根据前述权利要求之一所述的探测器，其中，两个闪烁体颗粒之间的各间距小于闪烁体颗粒所发出射线的穿透深度的三倍。8.根据前述权利要求之一所述的探测器，其中，有机基体的材料吸收在闪烁体颗粒发出射线的波长范围内的射线。9.根据前述权利要求之一所述的探测器，其中，闪烁体颗粒的质量比有机基体的质量至少大8倍。10.根据前述权利要求之...
【专利技术属性】
技术研发人员：P比希勒，D哈特曼，O施密特，SF特迪，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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