具有改善的量子效率的光电探测器制造技术

本发明专利技术名称为具有改善的量子效率的光电探测器。本文方法涉及带有提高的量子效率的辐射探测器模块和装配该辐射探测器模块的方法。模块包括闪烁器衬底和在闪烁器衬底上装配的光电探测器。光电探测器包括阳极、活性有机元件、和阴极。模块还包括部署在光电探测器之上的像素元素阵列。在成像期间，由将要成像的对象衰减的辐射可传播通过像素元素阵列和通过由光电探测器的多层，以被闪烁器吸收，闪烁器作为响应发射光量子。光电探测器可吸收光子以及以改善的量子效率生成电荷，因为光子可能不被阴极或模块的其他层遮掩。进一步地，模块可在阴极中和在像素元素阵列处包括反射材料，以将光量子导向活性有机元件。

【技术实现步骤摘要】
具有改善的量子效率的光电探测器
技术介绍
在基于X射线的成像系统中，X射线源向诸如将要成像的病人或行李的受检者或对象典型地发射辐射(即，X射线)。在下文中，术语“受检者”和“对象”可以可交换地使用来描述能被成像的任何事物。在由受检者或对象衰减后的X射线束典型地冲击在探测器的辐射探测元件的阵列上，其响应冲击的辐射生成可读信号。到达探测器的辐射束的强度典型地取决于通过扫描的受检者或对象的X射线的衰减和吸收。在某些探测器中，闪烁器转换X射线辐射为撞击探测器元件的更低能量的光量子。探测器元件的每一个之后产生指示在元件特定位点的X射线辐射量的分离的电信号。这些电信号被收集、数字化并传送到数据处理系统供分析和进一步处理以重建图像。由于图像基于传送的电信号(其基于由闪烁器发射的光量子的量而生成)重建，因此探测器系统的性能受到闪烁器的、辐射到光量子的转换的影响。具体地，探测器的量子效率，或探测器对由闪烁器发射的光子的灵敏度，影响了探测器在生成指示探测的光量子的电信号时的准确性。按照惯例，基于闪烁器的探测器直接地在像素元素的阵列(例如，TFT阵列)上装配。例如，探测器的层可沉积(例如，旋涂、喷涂等等)在TFT阵列上，以及金属阴极可用来电连接探测器到闪烁器。然而，作为结果的配置，光电探测器由于阴极的光子吸收，可具有降低的量子效率(例如，降了大约20%)。在探测器光量子效率中这样的降低可导致在辐射探测器系统中的欠效率和/或在重建的图像中的不准确性。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了辐射探测器模块。辐射探测器模块包括TFT阵列、部署在TFT阵列之下的光电探测器、和部署在光电探测器之下的闪烁器衬底。光电探测器包括部署在TFT阵列之下的阴极、部署在阴极之下的活性有机元件、和部署在活性有机元件之下的阳极。闪烁器衬底配置成吸收辐射，并且光电探测器配置成响应所吸收的辐射发射光量子。光电探测器配置成吸收由闪烁器发射的光量子以及响应所吸收的光量子生成电荷。另外一个实施例涉及制造辐射探测器的方法。方法包括形成闪烁器衬底、在闪烁器衬底之上部署阳极、在阳极之上形成活性有机元件、在活性有机元件之上形成阴极、以及物理地结合像素元素的阵列到阴极。在又一个实施例中，提供了辐射探测器和成像系统。辐射探测器和成像系统包括探测器模块，其包括配置成吸收由将要成像的对象衰减的辐射并响应所吸收的辐射发射光量子的闪烁器衬底。辐射通过像素元素阵列和光电探测器冲击到闪烁器。光电探测器部署在闪烁器衬底之上并配置成吸收由闪烁器发射的光量子以及响应所吸收的光量子生成电荷。像素元素阵列物理地结合和电耦合到光电探测器以及配置成产生对应于由光电探测器生成的电荷的电子信号。辐射探测器和成像系统还包括控制电路，其配置成处理由像素元素阵列产生的电子信号，以重建将要成像的对象的图像。附图说明本专利技术的这些和其他特征、方面、和优点将在参考附图阅读下文详细描述时更容易地被理解，贯穿附图相似附图标记表示相似部件，在附图中 图1描绘了根据本公开的一个实施例的光电探测器系统，其包括光电探测器和与用于获得图像数据的其相关联的控制电路； 图2描绘了传统的光电探测器配置； 图3描绘了装配根据本公开的一个实施例的、部署在闪烁器之上的光电探测器的第一步骤； 图4描绘了装配根据本公开的一个实施例的、部署在闪烁器之上的光电探测器的第二步骤； 图5描绘了根据本公开的一个实施例的、部署在闪烁器之上的光电探测器的侧面图，其根据了图3和图4图示的装配技术；以及 图6描绘了根据本公开的一个实施例的、图5图示的光电探测器模块的像素元素阵列的部分的顶视图。具体实施例方式本公开的实施涉及辐射探测器和具有X射线源的成像系统，X射线源向受检者或对象或能够被成像的任何事物发射辐射。X射线束在被受检者或对象衰减之后，冲击光电探测器，这在元件的具体位点处产生指示X射线辐射量的信号。信号被收集、数字化和传送到数据处理系统，供分析和进一步处理以产生图像。图1描绘了用于在成像系统中使用的辐射探测器系统10的一个实施例。当在X射线探测的上下文解释系统10时，在一些实施例中，系统10可适合探测其他形式的电磁信号(例如，可见光)。在描绘的实施例中，辐射探测器系统10包括光电探测器模块12和控制和处理电路14。在成像期间，从成像源进入的辐射16(例如，X射线)在由经历成像的中间受检者或对象衰减后冲击光电探测器模块12。如同将会更详细地讨论，光电探测器模块12可包含元件(例如，闪烁器)，其吸收辐射16 (例如，X射线光子)以及作为响应发射特性波长的光，从而释放所吸收的能量。所吸收的能量(即，发射的光)可由光电探测器模块12的其他元件(例如，有机光电二极管)探测，以生成对应入射的辐射16的电信号。由光电探测器模块12生成的电信号接下来由控制和处理电路14的读出电路18获得。来自读出电路18的信号由数据采集电路20获得。在所描绘的实施例中，获得的信号供给到数据处理电路22和/或图像处理电路24。在存在数据处理电路22时，其可执行多种功能例如增益校正、边缘探测、锐化、对比度增强等等，以使数据适于随后的处理或图像重建。图像处理电路或图像处理器24可接下来处理获得的信号，以生成由辐射16穿过的感兴趣区域(ROI)的图像。在所描绘的实施例中，控制和处理电路14可由计算机16控制或在其中实施，计算机可包括操作员工作站和/或图像显示工作站或与其通信。例如，操作员工作站可由系统操作员利用来提供控制指令到帮助图像生成的组件的一些或全部。操作员工作站也可在远程的位置显示生成的图像，例如在分离的图像显示工作站上。尽管在图示的实施例中，控制和处理电路14被描绘在光电探测器模块12的外部，但在某些实施中，这些电路的一些或全部可提供作为光电探测器组装件12的部分。同样地，在某些实施例中，在控制和处理电路14中出现的电路的一些或全部可提供作为计算机26的部分，例如可体现在操作员工作站的成像工作站中。因此，在某些实施例中，读出电路18、数据采集电路20、数据处理电路22、图像处理电路24的方面，以及控制和处理电路14的其他电路，可提供作为光电探测器模块12的部分和/或连接的计算机26的部分。图2提供了传统的光电探测器配置的图示。光电探测器典型地在像素元素阵列34之上装配，也称之为薄膜晶体管(TFT)阵列，光电探测器部署在衬底32之上。光电探测器35典型地直接在成像TFT阵列34之上装配。光电探测器35，同样称之为光电二极管或有机光电二极管(OPD)，可包括阳极36、阴极40、和在阳极36和阴极40之间的有机膜38，其响应光吸收产生电荷载流子。闪烁器42可部署在光电探测器35的阴极40之上，以及顶盖44可覆盖闪烁器42。图2中图示了在成像期间使用光电探测器，辐射16可冲击光电探测器并穿过顶盖44由闪烁器42吸收。闪烁器42可生成光子，例如响应辐射16吸收的光量子。闪烁器生成的光子可穿过阴极40，由光电探测器35的有机膜38吸收，有机膜38响应吸收的光波长光子产生电荷载流子。由光电探测器35产生的电荷由TFT阵列34存储并传递(例如，通过读出电路18到控制和处理电路14)用于进一步处理和图像重建。在典型的光电探测器中，例如在图2中图示的那样，由闪烁器42生成的光子的吸收可被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射探测器模块，包含：薄膜晶体管(TFT)阵列；部署在所述TFT阵列之下的光电探测器，所述光电探测器包含：????部署在所述TFT阵列之下的阴极；????部署在所述阴极之下的活性有机元件；以及????部署在所述活性有机元件之下的阳极；部署在所述光电探测器之下的闪烁器衬底，其中所述闪烁器衬底吸收通过所述TFT阵列和所述光电探测器的辐射，并响应所吸收的辐射发射光量子，以及其中所述光电探测器吸收由所述闪烁器发射的光量子并响应所吸收的光量子生成电荷。

【技术特征摘要】
2011.09.30 US 13/2505681.一种辐射探测器模块，包含 薄膜晶体管(TFT)阵列； 部署在所述TFT阵列之下的光电探测器，所述光电探测器包含部署在所述TFT阵列之下的阴极；部署在所述阴极之下的活性有机元件；以及部署在所述活性有机元件之下的阳极； 部署在所述光电探测器之下的闪烁器衬底，其中所述闪烁器衬底吸收通过所述TFT阵列和所述光电探测器的辐射，并响应所吸收的辐射发射光量子，以及其中所述光电探测器吸收由所述闪烁器发射的光量子并响应所吸收的光量子生成电荷。2.如权利要求1所述的辐射探测器模块，其中所述TFT阵列包含晶体管的阵列，每一个晶体管配置成接收由所述光电探测器生成的电荷。3.如权利要求2所述的辐射探测器模块，其中所述晶体管的阵列中的每个晶体管对应于所述光电探测器的像素。4.如权利要求2所述的辐射探测器模块，其中所述晶体管的阵列包含薄膜晶体管(TFT)的阵列。5.如权利要求1所述的辐射探测器模块，包含粘合层，其中所述TFT阵列由所述的粘合层物理地结合到所述光电探测器。6.如权利要求5所述的辐射探测器模块，其中所述粘合层是各向异性导电膏、各向异性导电膜、以及导电带中的一个或多个。7.如权利要求5所述的辐射探测器模块，其中所述粘合层大体上在垂直于所述TFT阵列的平面的z方向中导电，并且在X方向或y方向中没有显著地导电。8.如权利要求1所述的辐射探测器模块，其中所述阴极包含阴极接触垫的阵列，并且其中每个阴极接触垫对应于所述辐射探测器模块的一个像素。9.如权利要求1所述的辐射探测器模块，其中所述阴极在面向所述活性有机元件的一面是反射的，以及其中所述阴极的反射面配置成将由所述闪烁器生成的光量子反射回所述活性有机元件。10.如权利要求1所述的辐射探测器模块，其中所述阳极配置成透射从所述闪烁器冲击所述阳极的光量子的90%或更多。11.如权利要求1所述的辐射探测器模块，其中所述闪烁器包含烧结或溅射沉积陶瓷、或者烧结或溅射沉积玻璃中的一个或多个。12.如权利要求1所述的辐射探测器模块，其中所述闪烁器包含颗粒黏合闪烁器。13.如权利要求1所述的辐射探测器模块，包含部署在所述闪烁器和所述光电探测器之间的平面化层，其中所述平面化层大体上是透明的。14.如权利要求1所述的辐射探测器模块，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ库图尔，SJ杜克罗斯，JJ项，G帕塔萨拉蒂，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：