УДК621.383
МАМЕДОВ А.К.
ДЕТЕКТОРЫ РАДИАЦИИ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ
ПЛЕНОК
Азербайджанский Технический Университет, 370073, Баку, пр.Джавида 25, тел.: (8922) 383360,
fax: 383280
В рентгеновской компьютерной томографии в последние годы начали
применяться твердотельные сцинтилляционные детекторы [1]. Такие детекторы по
сравнению с ионизационными детекторами радиации на Xe обладают более высокой
чувствительностью, меньшими шумами и высокой плотностью элементов в матри-
це. Детекторы радиации изготавливаются путем сочленения фотодиода на кристал-
лическом кремнии с керамическим сцинтиллятором на основе CdWO4 или Gd2O2S.
При этом механическая стыковка фотодиода со сцинтиллятором требует
прецизионной обработки их поверхностей.
Более дешевые сцинтилляционные детекторы получены с фотодиодами боль-
шой площади на основе аморфного кремния - со структурой стекло - ITO - pin -Si -
Al, - в сочетании с пленкой люминофора ZnS и кристалла CdWO4. К недостаткам по-
добного детектора относятся весьма высокие оптические потери, понижающие чувс-
твительность счетчика. Последнее обусловлено присутствием между пленкой -Si
фотодиода и люминофором стекла или связующего материала [2,3].
Последний недостаток устранен в детекторах рентгеновского излучения с пле-
ночным фотодиодом на основе аморфного кремния, изготовленным непосредствен-
но на поверхности керамического сцинтиллятора (Gd2O2S) [ 1 ].
Поверхность керамического сцинтиллятора полируется до зеркального блеска,
однако и после этого она содержит большое количество кратеров. Для устранения
шероховатости на поверхность керамики наносится методом центрифугирования
слой диоксида кремния (SiO2) толщиной 1мкм. Отметим, что коэффициенты пре-
ломления Gd2O2S, SiO2 и SnO2 составляют 2,2; 1,45 и 1,8, соответственно.
К недостаткам детектора с фотодиодом на основе аморфного кремния отно-
сятся: низкая чувствительность счетчика, связанная с присутствием сглаживающей

пленки диоксида кремния с низким коэффициентом преломления (1,45); довольно
высокая неоднородность чувствительности счетчика между каналами (4,4%), обус-
ловленная неравномерностью свечения керамического сцинтиллятора и поглощения
фотодиода, связанная с неоднородностью толщин, составляющих его слоев.
Для устранения указанных недостатков разработаны два варианта детекторов
излучения. В первом варианте детектора излучения на основе аморфного кремния,
приведенном на рис.1, в качестве сглаживающего слоя вместо пленки диоксида
кремния используется полиимидная пленка, сформированная методом Ленгмюра-
Блоджетт (ЛБ) [4,5].
Рис.1 Детектор излучения на основе аморфного кремния и со сглаживающей полиимидной
пленкой ЛБ.
1 - керамический сцинтиллятор; 2 - полиимидная пленка;
3 - прозрачная проводящая пленка (SnO2);
4 - аморфный кремний р-типа; 5 - -Si i - тип;
6 - -Si n-типа, 7 - электрод (Al).
Полиимид с высоким удельным сопротивлением (1016Oмм), близким к удель-
ному сопротивлению диоксида кремния обеспечивает требуемые изоляционные
свойства. При этом неравномерность по толщине составляет величину порядка нес-
кольких десятков ангстрем, что на порядок меньше величины неравномерности, ха-
рактерной для пленки диоксида кремния. Такая неравномерность достигается при
достаточно малых толщинах мультислойной органической пленки (10-20 нм). Пока-
затель преломления подобной пленки составляет величину 1,6-1,7, т.е. использова-
ние полиимидной пленки вместо пленки диоксида кремния обеспечивает повыше-
ние чувствительности детектора излучения за счет уменьшения толщины сглажи-
вающей пленки и повышения ее коэффициента преломления (за счет уменьшения

потерь на отражение), а также повышение однородности чувствительности счетчика
между каналами за счет повышения однородности по толщине.
На рис.2 представлена конструкция другого варианта детектора излучения на
основе фотодиода со структурой металл-органическая пленка из фталоцианина-ме-
талл и полиимидной пленкой, сформированной методом Ленгмюра-Блоджетт, в ка-
честве сглаживающего слоя.
Рис.2 Детектор излучения с фотодиодом на основе органической пленки из фталоцианина и
со сглаживающей полиимидной пленкой ЛБ.
1 - керамический сцинтиллятор; 2-полиимидная пленка;
3 - прозрачная проводящая пленка (SnO2);
4 - органическая пленка из фталоцианина;
5 - металлический электрод (Al).
Itoh H., Matsubara S., Takahashi T.T. et al. Integrated radiation detectors with -Si
photodiodes on ceramic scintillators // Japanese Journal of Applied Phisics, v.28, N8 -
p.1476-1479.
M.Sugi. Langmuir-Blodgett films - a course towards molecular electronics: a
review// Journal of Molecular Electronics - 1985, v.1, N1 - p.3-17.
Симон Ж., Андре Ж.-Ж.- Молекулярные полупроводники. Пер. с англ. - М.:
1988. - 344с.
Ю.М.Львов, Л.А.Фейгин. Ленгмюровские пленки: получение, структура и
некоторые применения // Кристаллография - 1987, т.32, N 3 - c. 800-815.
A. Barraud. L.B. films : A 2D approach for molecular electronics// Journal
de chimic physique - 1988, v. 85, N 11/12 - p.1121-1123.