一种防X射线干扰的X射线平板探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种防X射线干扰的X射线平板探测器，包括像素矩阵以及外围电路。像素矩阵由薄膜光电二极管和薄膜晶体管开关器件组成，其中薄膜晶体管开关器件上方设置有用于屏蔽X射线的防护层，防护层优选钨金属薄膜。本发明专利技术的有益效果：本发明专利技术将电子器件优化为带有防护层的器件，有效地降低了高能X射线对器件的影响，减少了器件的噪声干扰，并且提高了器件的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种防X射线干扰的X射线平板探测器
本专利技术涉及一种防X射线干扰的X射线平板探测器，特别是涉及该X射线平板探测器中薄膜晶体管(TFT)器件的X射线防护薄膜，如该防护薄膜的材料、位置和厚度等。
技术介绍
自从19世纪初伦琴发现了X射线开始，X射线就被广泛应用于人体的透视拍照。X射线摄影技术是医学诊疗中普遍使用的诊断辅助方法，在现代医学中起到举足轻重的作用。投照到人体上的均匀X射线一部分被人体吸收和散射，另一部分穿过人体沿原方向传播。由于人体各种组织和器官在密度、厚度等方面存在差异，对投照在其上的X射线的吸收量也各不同，因此将图像信息以不同的X射线强度的形式传递给探测器。X射线是一种高能的射线，X射线管、磁控管和速调管等是X射线源的产生装置，其通过电流中的电子加速，高速轰击重金属靶材并放射出X射线。X射线的高能粒子对物质具有很强的穿透作用，并可能会对探测装置造成不可修复的损伤作用，因此需要做X射线的防护。在现有的电子器件中，X射线对电子设备有很大的影响，这极大地降低了电子元器件的使用寿命。X射线平板探测器是一种精密的电子探测仪器，尤其是现在已经实现数字化的X射线平板探测器，其中包含有大量的薄膜光电二极管和薄膜三极管器件。在一个X射线平板探测器中，薄膜晶体管数量为数百万乃至上千万个。这些电子器件是由电子半导体薄膜组成的，很容易受到X射线的影响，大大地减少X射线平板探测器的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决高能X射线对X射线平板探测器的TFT器件的影响，减少信号噪声，提高X射线平板探测器中TFT器件的使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术将X射线平板探测器中TFT器件加一层防X射线的防护层薄膜，通过合适的防护层来减少高能X射线对小电流信号的影响，同时提高TFT器件的使用寿命。具体技术方案如下：一种防X射线干扰的X射线平板探测器，包括像素矩阵以及外围电路。像素矩阵由薄膜光电二极管和薄膜晶体管开关器件组成，其中在薄膜晶体管开关器件上设置有用于屏蔽X射线的金属防护层。进一步地，外围电路包括偏置电压导线、薄膜晶体管驱动导线、信号读取导线、驱动芯片和信号读取芯片。进一步地，防护层包括一层薄膜或者包括多层不同薄膜的组合。进一步地，防护层的厚度范围为0.1微米至10微米。进一步地，防护层包括重金属薄膜。进一步地，防护层包括金属钨薄膜。进一步地，防护层是通过物理沉积或化学沉积方法得到的膜层。进一步地，薄膜晶体管开关器件被钝化层保护，且防护层位于钝化层上。进一步地，X射线平板探测器还包括闪烁晶体薄膜层，防护层设置在闪烁晶体薄膜层之上，或者，防护层设置在闪烁晶体薄膜层之下。进一步地，X射线平板探测器包括静态胸透X射线平板探测器、乳腺X射线平板探测器、动态X射线平板探测器、CMOS器件X射线平板探测器、安检用平板探测器以及工业探伤用X射线平板探测器之一。本专利技术的有益效果：本专利技术将X射线平板探测器中的电子器件优化为带有防护层的器件，有效地降低了高能X射线对这些器件的影响，减少了器件的噪声干扰，且提高了器件的使用寿命。附图说明图1是本专利技术一个较佳实施例中，X射线平板探测器中的一个传感器单元的示意图；图2是沿着图1中虚线的剖面结构示意图；图3是本专利技术一个较佳实施例中，一部分传感器矩阵中的X射线防护薄膜的示意图；图4是本专利技术一个较佳实施例中，X射线平板探测器的电路示意图。以上各图中的附图标记说明如下：1-TFT器件源极2-TFT器件非晶硅(或者其他半导体材料)的沟道薄膜3-通孔4-p-i-n光电二极管器件5-X射线防护薄膜6-电信号数据导线7-TFT门极驱动导线8-玻璃基板9-非晶SiNx介电层10-AlCu金属源漏极11-氮化硅钝化层12-金属门极薄膜与导线13-金属钨14-非晶硅薄膜15-传感器p型非晶硅薄膜16-本征非晶硅薄膜17-n型非晶硅薄膜18-透明导电电极19-光电二极管20-X射线防护薄膜21-TFT驱动芯片22-信号电流读取芯片具体实施方式数字X射线平板探测器中最核心的部件是光电传感矩阵。直接型X射线平板探测器包含非晶硒(Se)、氧化铅等薄膜和薄膜晶体管(TFT)矩阵背板。间接型X射线平板探测器包含碘化铯(CsI)闪烁晶体薄膜、光电二极管和薄膜晶体管(TFT)开关器件组成的矩阵背板。无论是直接型还是间接型的X射线平板探测器，其中TFT开关器件都是对X射线平板探测器的稳定性和使用寿命非常重要的部件。本专利公开的X射线平板探测器，是基于光电二极管矩阵的间接型X射线传感技术而设计的。间接型X射线平板探测器的工作原理如下：X射线透过被测物体之后，一部分照射到闪烁晶体产生可见光信号，又传递到光电二极管转化为电信号，电信号经过TFT开关器件传出，期间照射到TFT开关器件的X射线将对这些器件的性能产生影响。为了减少X射线对X射线平板探测器的影响，尤其是对传感矩阵中的TFT开关器件的使用寿命及探测性能的影响，并且达到优化平板探测器的性能、增加X射线平板探测器使用寿命的目的，本专利在X射线平板探测器中设计加入了一层X射线防护层，具体是在TFT上增加了一层重金属材料的X射线防护层。根据X射线防护学可以解释，本专利中含有X射线防护层的传感器可以有效地减少X射线对薄膜晶体管开关器件性能的影响，有效地增加X射线平板探测器的性能稳定性和使用寿命。此外，为了减少薄膜晶体管开关受到X射线的干扰，钝化层可以有效提高检测信号的稳定性，提高平板探测器的图像分辨率与解析度。下面结合附图对本专利的实施做详细的说明。需要说明的是本具体实施例中所提供的图示，仅仅是以示意图的方式说明本专利的一种行之有效的实施或者应用，所以各个图示中显示的尺寸、形态、数量以及显示的比例并非参照实际实施时的情况，并且其实际情况可能更加复杂。本实施例在以本专利的技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利的保护范围不限于下述的实施例。带X射线防护功能平板探测器中的核心部件，是含有TFT开关矩阵的背板。背板是通过TFT工艺制造在玻璃衬底上。康宁品牌或者其他品牌TFT专用玻璃经过严格的清洗工艺和预处理之后，能够在其上制备多晶硅TFT器件，如图1所示为X射线平板探测器中的一个传感器单元的示意图。图1中，一个像素传感器单元包含有TFT器件源极1、TFT器件非晶硅(或者其他半导体材料)的沟道薄膜2、通孔3、p-i-n光电二极管器件4、X射线防护薄膜5、电信号数据导线6和TFT门极驱动导线7。为了更清楚表达，图1中的X射线防护薄膜5以灰色显示。该X射线防护薄膜5主要为金属钨，其制备工艺可以为物理气相沉积(PVD)溅射技术，在TFT器件制备之后，在氮化硅钝化薄膜之上通过溅射技术沉积一层金属钨薄膜，再通过光刻与刻蚀技术对金属钨薄膜进行图形化，图形化使得金属钨薄膜挡住TFT开关器件的部分，而同时漏出光电传感器的部分。其材料可以为重金属薄膜材料，也可以是其他合适材料。该X射线防护薄膜5一般位于TFT开关器件的上方，其位置可以在保护作用的钝化层之上，也可以在闪烁晶体薄膜之上。本专利所述防护层薄膜可以为一层薄膜，也可以是多层的不同薄膜的组合，不同薄膜还可以是不同防护材料。图2是图1中沿下部虚线的剖面图。X射线平板探测器基本的制备步骤包括：在玻璃基板8上通过PVD溅射工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防X射线干扰的X射线平板探测器，包括像素矩阵以及外围电路，所述像素矩阵由薄膜光电二极管和薄膜晶体管开关器件组成，其特征在于，所述薄膜晶体管开关器件上方设置有用于屏蔽X射线的防护层。

【技术特征摘要】
1.一种防X射线干扰的X射线平板探测器，包括像素矩阵以及外围电路，所述像素矩阵由薄膜光电二极管和薄膜晶体管开关器件组成，其特征在于，所述薄膜晶体管开关器件上方设置有用于屏蔽X射线的防护层。2.根据权利要求1所述的一种防X射线干扰的X射线平板探测器，其特征在于，所述外围电路包括偏置电压导线、薄膜晶体管驱动导线、信号读取导线以及驱动芯片和信号读取芯片。3.根据权利要求1所述的一种防X射线干扰的X射线平板探测器，其特征在于，所述防护层包括一层薄膜，或者，包括多层不同薄膜的组合。4.根据权利要求1所述的一种防X射线干扰的X射线平板探测器，其特征在于，所述防护层的厚度范围为0.1微米至10微米。5.根据权利要求3所述的一种防X射线干扰的X射线平板探测器，其特征在于，所述防护层包括重金属薄膜。6.根据权利要求5所述的一种防X射线干扰的X射线平板探测器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志，刘一剑，曾敏，周志华，苏言杰，胡南滔，张亚非，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31