具有改善的量子效率的光電探測器制造技術

本發明專利技術名稱為具有改善的量子效率的光電探測器。本文方法涉及帶有提高的量子效率的輻射探測器模塊和裝配該輻射探測器模塊的方法。模塊包括閃爍器襯底和在閃爍器襯底上裝配的光電探測器。光電探測器包括陽極、活性有機元件、和陰極。模塊還包括部署在光電探測器之上的像素元素陣列。在成像期間，由將要成像的對象衰減的輻射可傳播通過像素元素陣列和通過由光電探測器的多層，以被閃爍器吸收，閃爍器作為響應發射光量子。光電探測器可吸收光子以及以改善的量子效率生成電荷，因為光子可能不被陰極或模塊的其他層遮掩。進一步地，模塊可在陰極中和在像素元素陣列處包括反射材料，以將光量子導向活性有機元件。

【技術實現步驟摘要】
具有改善的量子效率的光電探測器
技術介紹
在基于X射線的成像系統中，X射線源向諸如將要成像的病人或行李的受檢者或對象典型地發射輻射(即，X射線)。在下文中，術語“受檢者”和“對象”可以可交換地使用來描述能被成像的任何事物。在由受檢者或對象衰減后的X射線束典型地沖擊在探測器的輻射探測元件的陣列上，其響應沖擊的輻射生成可讀信號。到達探測器的輻射束的強度典型地取決于通過掃描的受檢者或對象的X射線的衰減和吸收。在某些探測器中，閃爍器轉換X射線輻射為撞擊探測器元件的更低能量的光量子。探測器元件的每一個之后產生指示在元件特定位點的X射線輻射量的分離的電信號。這些電信號被收集、數字化并傳送到數據處理系統供分析和進一步處理以重建圖像。由于圖像基于傳送的電信號(其基于由閃爍器發射的光量子的量而生成)重建，因此探測器系統的性能受到閃爍器的、輻射到光量子的轉換的影響。具體地，探測器的量子效率，或探測器對由閃爍器發射的光子的靈敏度，影響了探測器在生成指示探測的光量子的電信號時的準確性。按照慣例，基于閃爍器的探測器直接地在像素元素的陣列(例如，TFT陣列)上裝配。例如，探測器的層可沉積(例如，旋涂、噴涂等等)在TFT陣列上，以及金屬陰極可用來電連接探測器到閃爍器。然而，作為結果的配置，光電探測器由于陰極的光子吸收，可具有降低的量子效率(例如，降了大約20%)。在探測器光量子效率中這樣的降低可導致在輻射探測器系統中的欠效率和/或在重建的圖像中的不準確性。
技術實現思路
在一個實施例中，提供了輻射探測器模塊。輻射探測器模塊包括TFT陣列、部署在TFT陣列之下的光電探測器、和部署在光電探測器之下的閃爍器襯底。光電探測器包括部署在TFT陣列之下的陰極、部署在陰極之下的活性有機元件、和部署在活性有機元件之下的陽極。閃爍器襯底配置成吸收輻射，并且光電探測器配置成響應所吸收的輻射發射光量子。光電探測器配置成吸收由閃爍器發射的光量子以及響應所吸收的光量子生成電荷。另外一個實施例涉及制造輻射探測器的方法。方法包括形成閃爍器襯底、在閃爍器襯底之上部署陽極、在陽極之上形成活性有機元件、在活性有機元件之上形成陰極、以及物理地結合像素元素的陣列到陰極。在又一個實施例中，提供了輻射探測器和成像系統。輻射探測器和成像系統包括探測器模塊，其包括配置成吸收由將要成像的對象衰減的輻射并響應所吸收的輻射發射光量子的閃爍器襯底。輻射通過像素元素陣列和光電探測器沖擊到閃爍器。光電探測器部署在閃爍器襯底之上并配置成吸收由閃爍器發射的光量子以及響應所吸收的光量子生成電荷。像素元素陣列物理地結合和電耦合到光電探測器以及配置成產生對應于由光電探測器生成的電荷的電子信號。輻射探測器和成像系統還包括控制電路，其配置成處理由像素元素陣列產生的電子信號，以重建將要成像的對象的圖像。附圖說明本專利技術的這些和其他特征、方面、和優點將在參考附圖閱讀下文詳細描述時更容易地被理解，貫穿附圖相似附圖標記表示相似部件，在附圖中 圖1描繪了根據本公開的一個實施例的光電探測器系統，其包括光電探測器和與用于獲得圖像數據的其相關聯的控制電路； 圖2描繪了傳統的光電探測器配置； 圖3描繪了裝配根據本公開的一個實施例的、部署在閃爍器之上的光電探測器的第一步驟； 圖4描繪了裝配根據本公開的一個實施例的、部署在閃爍器之上的光電探測器的第二步驟； 圖5描繪了根據本公開的一個實施例的、部署在閃爍器之上的光電探測器的側面圖，其根據了圖3和圖4圖示的裝配技術；以及 圖6描繪了根據本公開的一個實施例的、圖5圖示的光電探測器模塊的像素元素陣列的部分的頂視圖。具體實施例方式本公開的實施涉及輻射探測器和具有X射線源的成像系統，X射線源向受檢者或對象或能夠被成像的任何事物發射輻射。X射線束在被受檢者或對象衰減之后，沖擊光電探測器，這在元件的具體位點處產生指示X射線輻射量的信號。信號被收集、數字化和傳送到數據處理系統，供分析和進一步處理以產生圖像。圖1描繪了用于在成像系統中使用的輻射探測器系統10的一個實施例。當在X射線探測的上下文解釋系統10時，在一些實施例中，系統10可適合探測其他形式的電磁信號(例如，可見光)。在描繪的實施例中，輻射探測器系統10包括光電探測器模塊12和控制和處理電路14。在成像期間，從成像源進入的輻射16(例如，X射線)在由經歷成像的中間受檢者或對象衰減后沖擊光電探測器模塊12。如同將會更詳細地討論，光電探測器模塊12可包含元件(例如，閃爍器)，其吸收輻射16 (例如，X射線光子)以及作為響應發射特性波長的光，從而釋放所吸收的能量。所吸收的能量(即，發射的光)可由光電探測器模塊12的其他元件(例如，有機光電二極管)探測，以生成對應入射的輻射16的電信號。由光電探測器模塊12生成的電信號接下來由控制和處理電路14的讀出電路18獲得。來自讀出電路18的信號由數據采集電路20獲得。在所描繪的實施例中，獲得的信號供給到數據處理電路22和/或圖像處理電路24。在存在數據處理電路22時，其可執行多種功能例如增益校正、邊緣探測、銳化、對比度增強等等，以使數據適于隨后的處理或圖像重建。圖像處理電路或圖像處理器24可接下來處理獲得的信號，以生成由輻射16穿過的感興趣區域(ROI)的圖像。在所描繪的實施例中，控制和處理電路14可由計算機16控制或在其中實施，計算機可包括操作員工作站和/或圖像顯示工作站或與其通信。例如，操作員工作站可由系統操作員利用來提供控制指令到幫助圖像生成的組件的一些或全部。操作員工作站也可在遠程的位置顯示生成的圖像，例如在分離的圖像顯示工作站上。盡管在圖示的實施例中，控制和處理電路14被描繪在光電探測器模塊12的外部，但在某些實施中，這些電路的一些或全部可提供作為光電探測器組裝件12的部分。同樣地，在某些實施例中，在控制和處理電路14中出現的電路的一些或全部可提供作為計算機26的部分，例如可體現在操作員工作站的成像工作站中。因此，在某些實施例中，讀出電路18、數據采集電路20、數據處理電路22、圖像處理電路24的方面，以及控制和處理電路14的其他電路，可提供作為光電探測器模塊12的部分和/或連接的計算機26的部分。圖2提供了傳統的光電探測器配置的圖示。光電探測器典型地在像素元素陣列34之上裝配，也稱之為薄膜晶體管(TFT)陣列，光電探測器部署在襯底32之上。光電探測器35典型地直接在成像TFT陣列34之上裝配。光電探測器35，同樣稱之為光電二極管或有機光電二極管(OPD)，可包括陽極36、陰極40、和在陽極36和陰極40之間的有機膜38，其響應光吸收產生電荷載流子。閃爍器42可部署在光電探測器35的陰極40之上，以及頂蓋44可覆蓋閃爍器42。圖2中圖示了在成像期間使用光電探測器，輻射16可沖擊光電探測器并穿過頂蓋44由閃爍器42吸收。閃爍器42可生成光子，例如響應輻射16吸收的光量子。閃爍器生成的光子可穿過陰極40，由光電探測器35的有機膜38吸收，有機膜38響應吸收的光波長光子產生電荷載流子。由光電探測器35產生的電荷由TFT陣列34存儲并傳遞(例如，通過讀出電路18到控制和處理電路14)用于進一步處理和圖像重建。在典型的光電探測器中，例如在圖2中圖示的那樣，由閃爍器42生成的光子的吸收可被本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輻射探測器模塊，包含：薄膜晶體管(TFT)陣列；部署在所述TFT陣列之下的光電探測器，所述光電探測器包含：????部署在所述TFT陣列之下的陰極；????部署在所述陰極之下的活性有機元件；以及????部署在所述活性有機元件之下的陽極；部署在所述光電探測器之下的閃爍器襯底，其中所述閃爍器襯底吸收通過所述TFT陣列和所述光電探測器的輻射，并響應所吸收的輻射發射光量子，以及其中所述光電探測器吸收由所述閃爍器發射的光量子并響應所吸收的光量子生成電荷。

【技術特征摘要】
2011.09.30 US 13/2505681.一種輻射探測器模塊，包含 薄膜晶體管(TFT)陣列； 部署在所述TFT陣列之下的光電探測器，所述光電探測器包含部署在所述TFT陣列之下的陰極；部署在所述陰極之下的活性有機元件；以及部署在所述活性有機元件之下的陽極； 部署在所述光電探測器之下的閃爍器襯底，其中所述閃爍器襯底吸收通過所述TFT陣列和所述光電探測器的輻射，并響應所吸收的輻射發射光量子，以及其中所述光電探測器吸收由所述閃爍器發射的光量子并響應所吸收的光量子生成電荷。2.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，其中所述TFT陣列包含晶體管的陣列，每一個晶體管配置成接收由所述光電探測器生成的電荷。3.如權利要求2所述的輻射探測器模塊，其中所述晶體管的陣列中的每個晶體管對應于所述光電探測器的像素。4.如權利要求2所述的輻射探測器模塊，其中所述晶體管的陣列包含薄膜晶體管(TFT)的陣列。5.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，包含粘合層，其中所述TFT陣列由所述的粘合層物理地結合到所述光電探測器。6.如權利要求5所述的輻射探測器模塊，其中所述粘合層是各向異性導電膏、各向異性導電膜、以及導電帶中的一個或多個。7.如權利要求5所述的輻射探測器模塊，其中所述粘合層大體上在垂直于所述TFT陣列的平面的z方向中導電，并且在X方向或y方向中沒有顯著地導電。8.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，其中所述陰極包含陰極接觸墊的陣列，并且其中每個陰極接觸墊對應于所述輻射探測器模塊的一個像素。9.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，其中所述陰極在面向所述活性有機元件的一面是反射的，以及其中所述陰極的反射面配置成將由所述閃爍器生成的光量子反射回所述活性有機元件。10.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，其中所述陽極配置成透射從所述閃爍器沖擊所述陽極的光量子的90%或更多。11.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，其中所述閃爍器包含燒結或濺射沉積陶瓷、或者燒結或濺射沉積玻璃中的一個或多個。12.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，其中所述閃爍器包含顆粒黏合閃爍器。13.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，包含部署在所述閃爍器和所述光電探測器之間的平面化層，其中所述平面化層大體上是透明的。14.如權利要求1所述的輻射探測器模塊，包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：AJ庫圖爾，SJ杜克羅斯，JJ項，G帕塔薩拉蒂，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：