一种辐射吸收层及辐射探测器的制作方法

1.本实用新型属于半导体技术领域，涉及一种辐射吸收件，尤其涉及一种辐射吸收层及辐射探测器。


背景技术：

2.高能射线(x射线和/或γ射线)具有强穿透性、光子能量高的特点，在安检、诊断、探测以及航空领域均有广泛的应用。其中，在医疗领域，对x射线与γ射线进行有效探测，并利用其成像已经成为医学影像技术的核心，与人们的生活息息相关。
3.高能射线的探测方法包括间接探测方法与直接探测方法。
4.例如，cn 102763004a公开了一种多元件x射线辐射探测器、用于其的稀土x射线发光体和用于将多元件闪烁器和探测器形成为整体的方法，该多元件x射线辐射探测器包括以异相发光元件设置在由吸收x射线辐射并反射光的金属制成的网格单元中，网格的增量尺寸对应于光接收器矩阵的增量尺寸。其通过矩阵x射线探测器的新颖构造，包括将到达闪烁器的外表面的x射线辐射转换为可见光所必需的多元件闪烁器，以及将闪烁器的内表面的发光辐射转换为电信号的光电探测器矩阵，其每个元件与发光探测器的元件光学接触，并且他们有能量范围为30至140kev的x射线辐射同时激发。
5.间接探测方法由于存在可见光光子的中间转换过程，因此量子效率较直接探测方法低。
6.直接探测方法通过辐射探测器直接将采集到的x射线和/或γ射线转换为光生电子-空穴对，避免了可见光光子的中间转换过程，但同时对辐射吸收层的光子捕获性能提出了更高的要求。
7.cdznte、cdte、cdmnte、inp、tibr2以及hgi2等半导体材料对于x射线和伽玛光子谱范围内的光子具有良好的组织能力，并且能够提供良好的瞬间响应速度以用于将入射辐射直接转换为电信号。这些直接转换材料适用于在临床应用中的能量分辨光子技术。基于这些半导体材料的探测器元件中，通过被布置在半导体材料的两侧上的一堆电极来探测对x射线光子或伽玛光子的吸收。
8.cn 110869812a公开了一种直接转换辐射探测器，该辐射探测器包括直接转换材料，其用于通过直接光子-物质相互作用而将x射线和/或伽玛辐射转换成电子-空穴对。辐射探测器还包括阳极和阴极，其被布置在直接转换材料的相对两侧，使电子和空穴能够分别由阳极和阴极来收集；辐射探测器还包括光导层，光导层在阴极上的所述阴极与直接转换材料相对的一侧处；辐射探测器还包括反射体层，反射体层被布置在光导层上的在阴极相对的一侧处。其通过层间结构的设置提高了对辐射的探测效果，但并不涉及对直接转换材料的结构改进。
9.直接转换材料中的半导体材料为阵列分布，阵列之间的间隔对高能射线的利用率较低，因此，有必要对辐射吸收层的结构进行改进，以增强其对高能射线的利用率。


技术实现要素：

10.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种辐射吸收层及辐射探测器，所述辐射吸收层能够减少间隙处高能射线的损耗，能够提高辐射吸收层对高能射线的利用率，也能够避免高能射线的泄漏。
11.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
12.第一方面，本实用新型提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底；
13.基底均匀设置有阵列分布的通孔，通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱；
14.所述辐射吸收层还包括至少2条反射线；每条反射线设置于基底表面，并位于阵列分布的间隙处。
15.本实用新型所述基底包括氧化硅基底或硫化锌基底；所述半导体吸收晶柱的材质包括碲化镉吸收晶柱或镉锌碲吸收晶柱。本实用新型所述“与通孔匹配”是指，半导体吸收晶柱的形状、大小以及厚度均与通孔的形状、大小以及厚度一致。
16.本实用新型所述基底的折射率与半导体吸收晶柱的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱的组合，能够使半导体吸收晶柱发挥收集射线的作用。基底表面设置的反射线包括但不限于铝线或银线，反射线的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
17.优选地，所述反射线的截面形状为圆形。
18.优选地，所述反射线的截面直径为1-5μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm或5μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19.优选地，所述反射线与其最近通孔的距离为1-25μm，例如可以是1μm、3μm、5μm、6μm、8μm、10μm、12μm、15μm、16μm、18μm、20μm、21μm、24μm或25μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20.所述反射线与其最近通孔的距离是指，反射线的中心轴与其对应的最近通孔的距离，当距离过短时，反射线影响高能射线射入半导体吸收晶柱，不利于辐射吸收层对高能射线的利用；而当距离过远时，不利于反射线发挥反射作用。
21.本实用新型所述阵列分布的间隙处设置的反射线数量不限于1条，当间隙处过宽无法使反射线与其最近通孔的距离为1-25μm时，间隙处设置能够设置2条反射线，满足反射线与其最近通孔的距离为1-25μm的要求。
22.优选地，所述阵列分布为矩形阵列分布。
23.优选地，所述间隙处的宽度为10-50μm，例如可以是10μm、15μm、20μm、30μm、40μm或50μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24.优选地，所述通孔的形状为正方形。
25.优选地，所述通孔的边长为50-200μm，例如可以是50μm、60μm、80μm、100μm、120μm、150μm、160μm、180μm或200μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26.优选地，所述基底的厚度为100-2000μm，例如可以是100μm、200μm、400μm、500μm、600μm、800μm、1000μm、1200μm、1500μm、1600μm、1800μm或2000μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
27.第二方面，本实用新型提供了一种辐射探测器，所述辐射探测器包括如第一方面
所述的辐射吸收层。
28.本实用新型提供的辐射探测器，在传统射线探测器的基础上，将其中的辐射吸收层结构替换为本实用新型第一方面所述的辐射吸收层，利用反射线的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
30.本实用新型所述基底的折射率与半导体吸收晶柱的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱的组合，能够使半导体吸收晶柱发挥收集射线的作用。反射线的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
附图说明
31.图1为实施例1提供的辐射吸收层的结构示意图；
32.图2为实施例1提供的辐射吸收层的剖面图，箭头表示入射射线；
33.图3为实施例5提供的辐射吸收层的结构示意图。
34.其中：1，基底；2，半导体吸收晶柱；3，反射线。
具体实施方式
35.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
38.本实用新型的目的之一，在于提供一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底；
39.基底均匀设置有阵列分布的通孔，通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱；
40.所述辐射吸收层还包括至少2条反射线；每条反射线设置于基底表面，并位于阵列分布的间隙处。
41.在某些实施例中，所述反射线的截面形状为圆形。
42.在某些实施例中，所述反射线的截面直径为1-5μm。
43.在某些实施例中，所述反射线与其最近通孔的距离为1-25μm。
44.在某些实施例中，所述阵列分布为矩形阵列分布。
45.在某些实施例中，所述间隙处的宽度为10-50μm。
46.在某些实施例中，所述通孔的形状为正方形。
47.在某些实施例中，所述通孔的边长为50-200μm。
48.在某些实施例中，所述基底的厚度为100-2000μm。
49.本实用新型的目的之二，在于提供一种辐射探测器，所述辐射探测器包括上述的辐射吸收层。
50.实施例1
51.本实施例提供了一种如图1所示的辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为氧化硅基底1；
52.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为碲化镉吸收晶柱；基底1的厚度为1000μm，正方形通孔的边长为100μm；
53.所述辐射吸收层还包括平行分布的反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处(参见图2)；所述反射线3为银反射线3。
54.所述反射线3的截面为圆形，直径为2μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为20μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为2μm；
55.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
56.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
57.实施例2
58.本实施例提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为氧化硅基底；
59.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为碲化镉吸收晶柱；基底1的厚度为100μm，正方形通孔的边长为50μm；
60.所述辐射吸收层还包括平行分布的反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处；所述反射线3为银反射线。
61.所述反射线3的截面为圆形，直径为1μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为10μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为1μm；
62.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
63.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
64.实施例3
65.本实施例提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为氧化硅基底；
66.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为碲化镉吸收晶柱；基底1的厚度为2000μm，正
方形通孔的边长为200μm；
67.所述辐射吸收层还包括平行分布的反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处；所述反射线3为银反射线。
68.所述反射线3的截面为圆形，直径为5μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为50μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为25μm；
69.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
70.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
71.实施例4
72.本实施例提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为硫化锌基底；
73.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为镉锌碲吸收晶柱；基底1的厚度为1000μm，正方形通孔的边长为100μm；
74.所述辐射吸收层还包括平行分布的反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处；所述反射线3为铝反射线。
75.所述反射线3的截面为圆形，直径为2μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为20μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为2μm；
76.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
77.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
78.实施例5
79.本实施例提供了一种如图3所示的辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为氧化硅基底1；
80.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为碲化镉吸收晶柱；基底1的厚度为1000μm，正方形通孔的边长为100μm；
81.所述辐射吸收层还包括反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处，每个间隙处设置有至少1条反射线3，即反射线3延伸方向与间隙处延伸方向相同，相交的反射线3正交交叉；所述反射线3为银反射线3。
82.所述反射线3的截面为圆形，直径为2μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为20μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为2μm；
83.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了
高能射线的利用率。
84.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
85.实施例6
86.本实施例提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为氧化硅基底；
87.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为碲化镉吸收晶柱；基底1的厚度为100μm，正方形通孔的边长为50μm；
88.所述辐射吸收层还包括反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处，每个间隙处设置有至少1条反射线3，即反射线3延伸方向与间隙处延伸方向相同，相交的反射线3正交交叉；所述反射线3为银反射线。
89.所述反射线3的截面为圆形，直径为1μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为10μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为1μm；
90.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
91.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
92.实施例7
93.本实施例提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为氧化硅基底；
94.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为碲化镉吸收晶柱；基底1的厚度为2000μm，正方形通孔的边长为200μm；
95.所述辐射吸收层还包括反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处，每个间隙处设置有至少1条反射线3，即反射线3延伸方向与间隙处延伸方向相同，相交的反射线3正交交叉；所述反射线3为银反射线。
96.所述反射线3的截面为圆形，直径为5μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为50μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为25μm；
97.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
98.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
99.实施例8
100.本实施例提供了一种辐射吸收层，所述辐射吸收层包括基底1；所述基底1为硫化锌基底；
101.基底1均匀设置有矩形阵列分布的正方形通孔，正方形通孔内设置有与通孔匹配的半导体吸收晶柱2；所述半导体吸收晶柱2为镉锌碲吸收晶柱；基底1的厚度为1000μm，正
方形通孔的边长为100μm；
102.所述辐射吸收层还包括反射线3；反射线3设置于基底1表面，并位于阵列分布的间隙处，每个间隙处设置有至少1条反射线3，即反射线3延伸方向与间隙处延伸方向相同，相交的反射线3正交交叉；所述反射线3为铝反射线。
103.所述反射线3的截面为圆形，直径为2μm；矩形阵列分布的间隙处宽度为20μm；反射线3与其最近正方形通孔的距离为2μm；
104.本实施例所述基底1的折射率与半导体吸收晶柱2的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱2的组合，能够使半导体吸收晶柱2发挥收集射线的作用。反射线3的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱2，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
105.应用本实施例提供辐射吸收层的辐射探测器，具有较高的高能射线利用率。
106.对比例1
107.本对比例提供了一种辐射吸收层，除了未设置反射线外，其余均与实施例1相同。
108.由于未设置反射线，无法利用反射线将间隙处的高能射线进行利用，因此对比例提供的辐射吸收层的高能射线利用率较低。
109.综上所述，本实用新型所述基底的折射率与半导体吸收晶柱的折射率不同，通过基体与半导体吸收晶柱的组合，能够使半导体吸收晶柱发挥收集射线的作用。反射线的设置能够将间隙处的高能射线反射至半导体吸收晶柱，减少了间隙处高能射线的损耗，进一步提高了高能射线的利用率。
110.以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。