輻射探測器組件及其制造方法與流程

本發明涉及一種具有閃爍體的輻射探測器組件，本發明還涉及一種該輻射探測器組件的制造方法。

背景技術：

在目前各類輻射探測器中，閃爍體固體探測器是應用廣泛且需求量大的類型，具有體積緊湊，探測效率高等特點。在閃爍體固體探測器中，由閃爍體(碘化銫、鎢酸鎘等)和光敏器件(光電二極管、光電倍增管等)組成的探測器組件是其核心部件，也是影響探測器性能指標的最主要的部分；一般而言，閃爍體探測器的探測原理是由閃爍體吸收入射的射線能量，并將該能量轉化為等比例的閃爍光(光譜范圍一般在近紅外到近紫外區間)；閃爍光由光敏器件吸收并轉換為電信號，并將該信號傳輸至探測器的讀出電路做進一步處理。

目前典型的探測器組件是由閃爍體和光敏器件通過光學膠耦合而成，耦合的部位在閃爍體的出光面和光敏器件的感光面之間；光學膠具有較高的光學折射率，可以減小從閃爍體到光敏器件之間光路上折射率的變化，進而提高閃爍光的傳輸效率；另外，光學膠還具有一定的粘結強度和硬度，可以固定閃爍體和光敏器件使兩者的相對位置不發生變化。

在大部分探測器的工作環境中(溫度-25℃至40℃，濕度0％至60％)，探測器組件的性能表現穩定；但在高溫高濕的工作環境中(溫度70℃以上，濕度80％以上)，可觀察到探測器組件的靈敏度(最主要的性能指標)會隨著時間增加而逐漸降低，其原因是在高溫高濕環境下，空氣中的水分子密度大且具有較高動能，滲透閃爍體和光敏器件之間的光學膠體到達粘結面，使膠體與器件之間的粘結強度降低，進而使膠體與器件分離；分離后的膠體和器件之間形成折射率變化較大的光路，導致閃爍光的傳輸效率降低。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明的一個目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種能夠在高溫高濕環境中工作的輻射探測器組件。

本發明的另外一個目的在于提供輻射探測器組件的制造方法。

本發明的額外方面和優點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本發明的實踐而習得。

根據本發明的一個方面，一種輻射探測器組件，包括一基體以及化學沉積于所述基體外表面的外封裝層，其中所述基體包括閃爍、光敏器件及內封裝層：閃爍體兩端分別具有入射面和出光面，所述入射面以及閃爍體的外周面上設有反射層；光敏器件包括光敏面及封裝外殼，所述光敏面與所述出光面通過光學膠相耦合；內封裝層粘結于所述反射層的外表面并密封包裹所述閃爍體與光學器件的耦合部位。

根據本發明的一實施方式，所述內封裝層包括至少一金屬膜層和/或有機物膜層。

根據本發明的一實施方式，所述內封裝層的厚度小于0.1毫米，和/或所述外封裝層的厚度不低于10微米。

根據本發明的一實施方式，所述外封裝層為低壓化學沉積而成的有機薄膜。

根據本發明的一實施方式，所述閃爍體為橫截面呈矩形的長方體。

根據本發明的一實施方式，所述內封裝層在所述閃爍體上圍合成一個突出于所述出光面的圍堰，光學膠位于所述圍堰內，所述光敏器件位于光學膠內，且所述光敏器件的光敏面與出光面貼合，所述光學膠的水平面覆蓋光敏器件的封裝外殼并與圍堰頂部平齊。

根據本發明的另一個方面，一種輻射探測器組件的制造方法，包括如下步驟：

形成一基體，其中該基體包括閃爍體、光敏器件及內封裝層；閃爍體兩端分別具有入射面和出光面，所述入射面以及閃爍體的外周面上設有反射層；所述光敏器件與所述閃爍體的出光面通過光學膠相耦合；內封裝層粘結于所述反射層的外表面并密封包裹所述閃爍體與光敏器件的耦合部位；

在所述基體的外表面通過化學沉積的方法形成一外封裝層。

根據本發明的一實施方式，根據本發明的一實施方式，所述內封裝層包括至少一金屬膜層和/或有機物膜層。

根據本發明的一實施方式，形成所述基體時，首先所述內封裝層在所述閃爍體上圍合成一個突出于所述出光面的圍堰，然后使所述閃爍體呈豎立狀態，以使出光面位于入射面的上方，在所述圍堰內加入光學膠，并將所述光敏器件置入光學膠內，使光敏器件的光敏面與出光面貼合，所述光學膠的水平面覆蓋光敏器件的封裝外殼并與圍堰頂部平齊。

根據本發明的一實施方式，形成所述外封裝層時，在基體外表面通過低壓化學沉積為成有機薄膜。

由上述技術方案可知，本發明的優點和積極效果在于：

本發明輻射探測器組件，其利用內封裝層對光敏器件和閃爍體相耦合的部位進行初次密封，然后利用外封裝層進一步密封并填堵各個部件的微小縫隙，能夠抑制水分子在閃爍體側面的滲透，延長了水分子擴散至光敏器件與出光面的耦合部位所需的路徑長度，防止水分子在高溫作用下由于具有較高動能而滲透至閃爍體、光敏器件與光學膠的粘接面造成的光學膠與器件分離的問題，提高了輻射探測器組件在高溫高濕(溫度70℃以上，濕度80％以上)環境條件下的可靠性和使用壽命，保證了輻射探測器組件能夠在高溫高濕的環境中長期可靠穩定的工作。本發明的內封裝層和外封裝層的厚度較小，幾乎不增加輻射探測器組件的重量，也不會影響探測結果。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特征及優點將變得更加明顯。

圖1是本發明一實施方式的探測器組件的結構示意圖；

圖2是圖1的閃爍體的示意圖；

圖3是圖2的右視圖；

圖4是圖1中的閃爍體與內封裝層結合時的示意圖；

圖5是圖1中的基體的示意圖。

圖中：1、閃爍體；2、反射層；3、入射面；4、出光面；5、內封裝層；6、光學膠；7、光敏器件；8、外封裝層；10、基體。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。

實施方式一

如圖1至圖5所示，本發明實施方式公開了一種輻射探測器組件，該組件包括一基體10以及化學沉積于基體10的外表面上的外封裝層8。

如圖1至圖4所示，本實施方式的基體10包括閃爍體1、光敏器件7以及內封裝層5。該閃爍體1可為橫截面呈矩形的長方體。在閃爍體1的兩端分別為入射面3和出光面4。在閃爍體1的入射面以及閃爍體1的外周面上設有反射層2。在檢測時，射線由入射面3進入閃爍體1內，閃爍體1受到射線作用而發出的光從出光面4射出。

光敏器件7與該閃爍體1的出光面4通過光學膠6相耦合。該內封裝層5粘結于反射層2的外表面上，并且能夠密封包裹該閃爍體1與光敏器件7的耦合部位。該內封裝層5可選用水汽透過率低的材料以減少水分子滲透的幾率，其包括至少一金屬膜層和/或有機物膜層，根據需要可以選擇一層、兩層甚至更多層。選用金屬膜層時，可以選用錫膜、鋁膜或銅膜等，但不以此為限。該內封裝層的厚度一般可小于0.1毫米。

該內封裝層5粘結于反射層的外表面時，可以僅僅粘結于靠近出光面的部分區域上，也可以粘結在整個反射層的外表面上。內封裝層5稍微突出于出光面4并形成一個環形的圍堰，閃爍體1豎立起來后，該圍堰內可以滴入適量的光學膠6。光敏器件7置入光學膠6中，該光敏器件7的光敏面與出光面貼合，光學膠6的水平面覆蓋該光敏器件的封裝外殼并與圍堰頂部平齊。光學膠6凝固后即可將光敏器件7和閃爍體1固定。應當指出的是，內封裝層5與光敏器件7與閃爍體1連接的先后順序并不限制，也可先將光敏器件7耦合于閃爍體1，再粘結內封裝層5。

外封裝層8可為低壓化學沉積(LPCVD)而成的致密的有機薄膜。該外封裝層8的厚度不低于10微米。

本發明的輻射探測器組件，其利用內封裝層5對光敏器件7和閃爍體1相耦合的部位進行初次密封，然后利用外封裝層進一步密封并填堵各個部件的微小縫隙，能夠抑制水分子在閃爍體側面的滲透，延長了水分子擴散至光敏器件與出光面的耦合部位所需的路徑長度，防止水分子在高溫作用下由于具有較高動能而滲透至閃爍體、光敏器件與光學膠的粘接面造成的光學膠與器件分離的問題，提高了輻射探測器組件在高溫高濕(溫度70℃以上，濕度80％以上)環境條件下的可靠性和使用壽命，保證了輻射探測器組件能夠在高溫高濕的環境中長期可靠穩定的工作。進一步而言，通過利用內封裝層5在出光面處形成圍堰，并利用光學膠覆蓋光敏器件的外殼，還進一步避免了水分子從光敏器件外殼處的滲透，進一步提高了可靠性。本發明的內封裝層和外封裝層的厚度較小，內封裝層厚度小于0.1毫米，外封裝層厚度不低于10微米，幾乎不增加輻射探測器組件的重量，也不會影響探測結果。

實施方式二

請結合圖1至圖5，本實施方式公開了實施方式一所公開的輻射探測器組件的制造方法。該制造方法包括如下步驟。

形成一基體10，該基體10包括閃爍體1、光敏器件7及內封裝層5；閃爍體1兩端分別具有入射面3和出光面4，入射面3以及閃爍體1的外周面上設有反射層2；光敏器件7與閃爍體1的出光面4通過光學膠6相耦合；內封裝層5粘結于反射層2的外表面并密封包裹閃爍體1與光敏器件7的耦合部位。

其中，內封裝層5可以包括至少一金屬膜層和/有機物膜層。在本實施方式中，形成該基體10時，首先如圖4及圖5所示，該內封裝層5在閃爍體1上圍合成一個突出于出光面4的圍堰，然后使所述閃爍體呈豎立狀態，以使出光面4位于入射面3的上方，在所述圍堰內加入光學膠6，并將光敏器件7置入光學膠6內，使光敏器件7的光敏面與出光面4貼合，光學膠6的水平面覆蓋光敏器件7的封裝外殼并與圍堰頂部平齊。

在基體10的外表面再通過化學沉積的方法形成一外封裝層8。在形成該外封裝層8時，是在基體的外表面通過低壓化學沉積為一層致密的厚度不低于10微米的有機薄膜。在化學沉積的過程中，該光敏器件7的信號接口可以實施適當的保護措施，避免有機薄膜堵塞信號接口。

以上具體地示出和描述了本發明的示例性實施方式。應該理解，本發明不限于所公開的實施方式，相反，本發明意圖涵蓋包含在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效布置。