一种CZT半导体活度计以及活度测量装置论文和设计-李思进

全文摘要

本发明提供了一种CZT半导体活度计以及活度测量装置，涉及医疗器械领域，CZT半导体活度计包括壳体、CZT探测头、封装基板和处理模块，CZT探测头设置在壳体的一端，封装基板设置在壳体的中部并与壳体的内壁相抵接，CZT探测头与封装基板的一侧连接，封装基板的另一侧与壳体的内壁共同形成一封装内腔，处理模块容置在封装内腔中并与封装基板连接。相较于现有技术，本发明提供的一种CZT半导体活度计，体积小，操作方便，检测时无需人为控制，并且能够在室温下使用。

主设计要求

1.一种CZT半导体活度计，其特征在于，包括壳体、CZT探测头、封装基板和处理模块，所述CZT探测头设置在所述壳体的一端，所述封装基板设置在所述壳体的中部并与所述壳体的内壁相抵接，所述CZT探测头与所述封装基板的一侧连接，所述封装基板的另一侧与所述壳体的内壁共同形成一封装内腔，所述处理模块容置在所述封装内腔中并与所述封装基板连接；所述封装基板的中部开设有多个耦合通道，每个所述耦合通道均贯穿所述封装基板，所述CZT探测头与多个所述耦合通道的一端耦合，所述处理模块与多个所述耦合通道的另一端耦合；所述CZT探测头包括第一平板晶体、第二平板晶体以及导流连接晶体，所述第一平板晶体与所述封装基板的一端连接并向着远离所述封装基板的方向伸出，所述第二平板晶体与所述封装基板的另一端连接并向着远离所述封装基板的方向伸出，所述第一平板晶体和第二平板晶体相对平行设置并形成光子采集腔，所述导流连接晶体设置在所述光子采集腔的内侧并与所述封装基板的表面相贴合，且所述第一平板晶体、所述导流连接晶体以及所述第二平板晶体依次连接并形成一U型结构；所述导流连接晶体包括CZT晶体层、金属层和保护层，所述CZT晶体层沉积在所述封装基板的表面，所述保护层沉积在所述CZT晶体远离所述封装基板的一侧表面，所述金属层设置在所述CZT晶体层与所述保护层之间，所述CZT晶体层的侧壁上开设有多个散热通孔，多个所述散热通孔靠近所述金属层设置，且多个所述散热通孔平行设置，每个所述散热通孔贯穿所述CZT晶体层。

设计方案

所述CZT探测头包括第一平板晶体、第二平板晶体以及导流连接晶体，所述第一平板晶体与所述封装基板的一端连接并向着远离所述封装基板的方向伸出，所述第二平板晶体与所述封装基板的另一端连接并向着远离所述封装基板的方向伸出，所述第一平板晶体和第二平板晶体相对平行设置并形成光子采集腔，所述导流连接晶体设置在所述光子采集腔的内侧并与所述封装基板的表面相贴合，且所述第一平板晶体、所述导流连接晶体以及所述第二平板晶体依次连接并形成一U型结构；

所述导流连接晶体包括CZT晶体层、金属层和保护层，所述CZT晶体层沉积在所述封装基板的表面，所述保护层沉积在所述CZT晶体远离所述封装基板的一侧表面，所述金属层设置在所述CZT晶体层与所述保护层之间，所述CZT晶体层的侧壁上开设有多个散热通孔，多个所述散热通孔靠近所述金属层设置，且多个所述散热通孔平行设置，每个所述散热通孔贯穿所述CZT晶体层。

2.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述金属层与所述CZT晶体层之间设置有绝缘薄膜层，以使所述金属层与所述CZT晶体层之间相互绝缘。

3.根据权利要求2所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述金属层为金，并采用金属离子源注入方法注入到所述保护层与所述CZT晶体层之间。

4.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述CZT晶体层的厚度为0.5-10mm。

5.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述保护层为氧化铝层。

6.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述CZT探测头还包括偏压装置，所述偏压装置与所述金属层通过金线连接，用于向所述金属层提供电压。

7.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述第一平板晶体和所述第二平板晶体相对的表面均铺设有第一金属网格，两侧的所述第一金属网格与所述金属层电连接。

8.根据权利要求7所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述第一平板晶体远离所述第二平板晶体的一侧表面设置第一散热衬底，所述第二平板晶体远离所述第一平板晶体的一侧表面设置有第二散热衬底。

9.根据权利要求8所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述第一散热衬底和所述第二散热衬底均为石墨烯层。

10.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述CZT晶体层的四周侧壁上均开设有所述散热通孔，多个所述散热通孔在所述CZT晶体层的内部交错并相互连通。

11.根据权利要求10所述的CZT半导体活度计，其特征在于，多个所述散热通孔均处于与所述CZT晶体层的上表面相平行的散热平面，所述散热平面与所述CZT晶体层的上表面之间的距离为0.8mm。

12.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述CZT探测头还包括第三平板晶体和第四平板晶体，所述第三平板晶体和所述第四平板晶体相对设置在所述导流连接晶体的两侧，且所述第一平板晶体、所述第二平板晶体、所述第三平板晶体以及所述第四平板晶体共同围成所述光子采集腔，所述光子采集腔呈矩形体状。

13.根据权利要求12所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述第三平板晶体和所述第四平板晶体相对的表面均铺设有第二金属网格，所述第二金属网格与所述金属层电连接。

14.根据权利要求2所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述壳体罩设在所述第一平板晶体与所述第二平板晶体外，且所述壳体的端部向内凹陷并形成内凹端，所述内凹端伸入所述光子采集腔并靠近所述导流连接晶体设置，以使所述壳体的端部轮廓与所述第一平板晶体和所述第二平板晶体相贴合。

15.根据权利要求14所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述内凹端的端面形状与所述导流连接晶体的形状一致，且所述内凹端的端面盖设在所述导流连接晶体的上侧。

16.根据权利要求2所述的CZT半导体活度计，其特征在于，壳体罩设在所述光子采集腔外，且所述壳体的端部设置有与所述导流连接晶体相对的收集开口。

17.根据权利要求16所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述收集开口上设置有端盖，所述端盖的一端与所述壳体的一侧边缘铰接，所述端盖的另一端与所述壳体的另一侧边缘可拆卸连接，以选择性地遮挡所述收集开口。

18.根据权利要求17所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述端盖的一端设置有转轴，所述壳体的一侧边缘设置有转动支耳，所述转轴与所述转动支耳铰接。

19.根据权利要求18所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述端盖远离所述转轴的一端设置有卡扣片，所述壳体远离所述转动支耳的一侧边缘设置有卡槽，所述卡扣片与所述卡槽相配合。

20.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述处理模块包括电荷灵敏放大器和后端处理单元，所述电荷灵敏放大器与所述耦合通道远离所述CZT探测头的一端耦合，用于收集电荷并产生电信号，所述后端处理单元与所述电荷灵敏放大器的输出端连接。

21.根据权利要求20所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述后端处理单元包括主放大电路、分析电路和ADC处理电路，所述主放大电路与所述电荷灵敏放大器的输出端连接，用于放大所述电信号，所述分析电路与所述主放大电路连接，用于分析所述电信号并得到入射线能量，所述ADC处理电路与所述分析电路连接，用于依据所述入射线能量并获得入射线强度信息。

22.根据权利要求21所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述处理模块还包括对比单元，所述对比单元内置有标定活度数据，所述对比单元与所述ADC处理电路连接，用于依据所述入射线强度信息获取活度信息。

23.根据权利要求22所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述壳体上设置有数据接口，所述数据接口伸入所述壳体并与所述对比单元连接。

24.根据权利要求1所述的CZT半导体活度计，其特征在于，所述封装基板为陶瓷板或环氧树脂板。

25.一种活度测量装置，其特征在于，包括固定支架、多道分析器和如权利要求1-24任一项所述的CZT半导体活度计，所述壳体与所述固定支架连接，所述多道分析器与所述处理模块连接；

所述固定支架包括底座和承载架，所述承载架上设置有药品放置盘和活度计固定杆，所述药品放置盘用于放置放射性药品，所述壳体与所述活度计固定杆固定连接，且所述壳体靠近所述CZT探测头的一端与所述药品放置盘相对。

26.根据权利要求25所述的活度测量装置，其特征在于，所述活度测量装置还包括隔离箱，所述隔离箱与所述底座可拆卸连接并罩设在所述承载架上，以使所述放射性药品和所述壳体均容置在所述隔离箱内进行隔离。

27.根据权利要求26所述的活度测量装置，其特征在于，所述底座上设置有滑槽，所述隔离箱的底部两端伸入所述滑槽并能够沿所述滑槽滑动。

28.根据权利要求26所述的活度测量装置，其特征在于，所述隔离箱采用铅制成，且所述隔离箱的箱体厚度在3mm-10mm之间。

设计说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种CZT半导体活度计以及活度测量装置。

背景技术

随着核技术的发展以及国内医疗水平的不断提高，核医学作为采用核技术来诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科，应用已非常广泛，并且几乎所有组织器官或系统的功能检查，都可应用。伴随放射性同位素的发展与核技术在生物领域的应用而发展起来的核医学，当前已经成为现代医学的重要组成部分。

其中放射性核素活度计是医院核医学科对受检者或患者用的放射性药物进行活度实测时不可缺少的一种重要仪器。然而当前医院中绝大部分的活度计全是进口产品，并且该类测量装置几乎采用的全是电离室，因此该类活度计测量装置体积普遍很大，非常的笨重，不利于便携式设备地开发，此外由于其处于电流工作模式，因此无法得到入射射线的能量信息，因此该类活度计无法进行核素识别，在测量不同种类的放射性药物时，需要人为控制，进行档位切换。而新兴的 CZT半导体探测器由于具有可以在室温下工作、原子序数以及密度较大使得较小的体积即可实现高的探测效率、能量线性较高、能量分辨率高等特点，因此基于CZT的活度计是一种较为理想的探测材料。

虽然CZT是作为活度计一种较为理想的探测材料，但是由于受 CZT材料的生长与制备技术，并且X\/γ在CZT探测器中产生的信号非常微弱易受外界干扰等因素的影响，使得现有技术中并没有利用 CZT晶体来检测放射性药物活度的装置。

有鉴于此，设计制造出一种利用CZT晶体检测放射性药物活度，且体积小，操作方便，检测时无需人为控制，并且能够在室温下使用的CZT半导体活度计就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CZT半导体活度计，利用CZT晶体检测放射性药物活度，且体积小，操作方便，检测时无需人为控制，并且能够在室温下使用。

本发明的另一目的在于提供一种活度测量装置，利用CZT晶体检测放射性药物活度，且体积小，操作方便，检测时无需人为控制，并且能够在室温下使用。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种CZT半导体活度计，包括壳体、CZT探测头、封装基板和处理模块，CZT探测头设置在壳体的一端，封装基板设置在壳体的中部并与壳体的内壁相抵接，CZT探测头与封装基板的一侧连接，封装基板的另一侧与壳体的内壁共同形成一封装内腔，处理模块容置在封装内腔中并与封装基板连接。CZT探测头包括第一平板晶体、第二平板晶体以及导流连接晶体，第一平板晶体与封装基板的一端连接并向着远离封装基板的方向伸出，第二平板晶体与封装基板的另一端连接并向着远离封装基板的方向伸出，第一平板晶体和第二平板晶体相对平行设置并形成光子采集腔，导流连接晶体设置在光子采集腔的内侧并与封装基板的表面相贴合，且第一平板晶体、导流连接晶体以及第二平板晶体依次连接并形成一U型结构。导流连接晶体包括 CZT晶体层、金属层和保护层，CZT晶体层沉积在封装基板的表面，保护层沉积在CZT晶体远离封装基板的一侧表面，金属层设置在 CZT晶体层与保护层之间，CZT晶体层的侧壁上开设有多个散热通孔，多个散热通孔靠近金属层设置，且多个散热通孔平行设置，每个散热通孔贯穿CZT晶体层。

进一步地，金属层与CZT晶体层之间设置有绝缘薄膜层，以使金属层与CZT晶体层之间相互绝缘。

进一步地，金属层为金，并采用金属离子源注入方法注入到保护层与CZT晶体层之间。

进一步地，CZT晶体层的厚度为0.5-10mm。

进一步地，保护层为氧化铝层。

进一步地，CZT探测头还包括偏压装置，偏压装置与金属层通过金线连接，用于向金属层提供电压。

进一步地，第一平板晶体和第二平板晶体相对的表面均铺设有第一金属网格，两侧的第一金属网格与金属层电连接。

进一步地，第一平板晶体远离第二平板晶体的一侧表面设置第一散热衬底，第二平板晶体远离第一平板晶体的一侧表面设置有第二散热衬底。

进一步地，第一散热衬底和第二散热衬底均为石墨烯层。

进一步地，CZT晶体层的四周侧壁上均开设有散热通孔，多个散热通孔在CZT晶体层的内部交错并相互连通。

进一步地，多个散热通孔均处于与CZT晶体层的上表面相平行的散热平面，散热平面与CZT晶体层的上表面之间的距离为0.8mm。

进一步地，CZT探测头还包括第三平板晶体和第四平板晶体，第三平板晶体和第四平板晶体相对设置在导流连接晶体的两侧，且第一平板晶体、第二平板晶体、第三平板晶体以及第四平板晶体共同围成光子采集腔，光子采集腔呈矩形体状。

进一步地，第三平板晶体和第四平板晶体相对的表面均铺设有第二金属网格，第二金属网格与金属层电连接。

进一步地，壳体罩设在第一平板晶体与第二平板晶体外，且壳体的端部向内凹陷并形成内凹端，内凹端伸入光子采集腔并靠近导流连接晶体设置，以使壳体的端部轮廓与第一平板晶体和第二平板晶体相贴合。

进一步地，内凹端的端面形状与导流连接晶体的形状一致，且内凹端的端面盖设在导流连接晶体的上侧。

进一步地，壳体罩设在光子采集腔外，且壳体的端部设置有与导流连接晶体相对的收集开口。

进一步地，收集开口上设置有端盖，端盖的一端与壳体的一侧边缘铰接，端盖的另一端与壳体的另一侧边缘可拆卸连接，以选择性地遮挡收集开口。

进一步地，端盖的一端设置有转轴，壳体的一侧边缘设置有转动支耳，转轴与转动支耳铰接。

进一步地，端盖远离转轴的一端设置有卡扣片，壳体远离转动支耳的一侧边缘设置有卡槽，卡扣片与卡槽相配合。

进一步地，封装基板的中部开设有多个耦合通道，每个耦合通道均贯穿封装基板，CZT探测头与多个耦合通道的一端耦合，处理模块与多个耦合通道的另一端耦合。

进一步地，处理模块包括电荷灵敏放大器和后端处理单元，电荷灵敏放大器与耦合通道远离CZT探测头的一端耦合，用于收集电荷并产生电信号，后端处理单元与电荷灵敏放大器的输出端连接。

进一步地，后端处理单元包括主放大电路、分析电路和ADC处理电路，主放大电路与电荷灵敏放大器的输出端连接，用于放大电信号，分析电路与主放大电路连接，用于分析电信号并得到入射线能量， ADC处理电路与分析电路连接，用于依据入射线能量并获得入射线强度信息。

进一步地，处理模块还包括对比单元，对比单元内置有标定活度数据，对比单元与ADC处理电路连接，用于依据入射线强度信息获取活度信息。

进一步地，壳体上设置有数据接口，数据接口伸入壳体并与对比单元连接。

进一步地，封装基板为陶瓷板或环氧树脂板。

一种活度测量装置，包括固定支架、多道分析器和CZT半导体活度计，CZT半导体活度计，包括壳体、CZT探测头、封装基板和处理模块，CZT探测头设置在壳体的一端，封装基板设置在壳体的中部并与壳体的内壁相抵接，CZT探测头与封装基板的一侧连接，封装基板的另一侧与壳体的内壁共同形成一封装内腔，处理模块容置在封装内腔中并与封装基板连接。壳体与固定支架连接，多道分析器与处理模块连接。

进一步地，固定支架包括底座和承载架，承载架上设置有药品放置盘和活度计固定杆，药品放置盘用于放置放射性药品，壳体与活度计固定杆固定连接，且壳体靠近CZT探测头的一端与药品放置盘相对。

进一步地，活度测量装置还包括隔离箱，隔离箱与底座可拆卸连接并罩设在承载架上，以使放射性药品和壳体均容置在隔离箱内进行隔离。

进一步地，底座上设置有滑槽，隔离箱的底部两端伸入滑槽并能够沿滑槽滑动。

进一步地，隔离箱采用铅制成，且隔离箱的箱体厚度在 3mm-10mm之间。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种CZT半导体活度计，将CZT探测设设置在壳体的一端，利用CZT探测头探测X\/γ射线，取代了原有的电离室进行探测，使得该CZT半导体活度计的体积大大缩小，同时方便携带，此外，通过CZT半导体活度计进行测量，是直接利用X\/γ射线与CZT 晶体相互作用而产生电信号，且电信号的幅度与入射射线的能量成正比，能够检测X\/γ射线的能量信息，并依据能量信息判断核素类型和活度，无需人工进行切换控制，十分方便，同时由于CZT晶体的特性，使得该CZT半导体活度计能够在室温下工作。相较于现有技术，本发明提供的一种CZT半导体活度计，体积小，操作方便，检测时无需人为控制，并且能够在室温下使用。

本发明提供的一种CZT半导体活度计，第一平板晶体与封装基板的一端连接并向着远离封装基板的方向伸出，第二平板晶体与封装基板的另一端连接并向着远离封装基板的方向伸出，且第一平板晶体和第二平板晶体相对平行设置并形成光子采集腔，导流连接晶体设置在光子采集腔的内侧并与封装基板的表面相贴合。通过第一平板晶体和第二平板晶体形成的光子采集腔，能够最大限度的采集X\/γ射线入射的光子，同时入射光子直接打在导流连接晶体上，使得X\/γ射线能够与CZT晶体充分反应，增强产生的电信号强度，同时通过设置光子采集腔，能够降低外界干扰。

本发明提供的一种CZT半导体活度计，将CZT晶体层沉积在封装基板的表面，保护层沉积在CZT晶体远离封装基板的一侧表面，金属层设置在CZT晶体层与保护层之间，金属层与CZT晶体层之间设置有绝缘薄膜层，以使金属层与CZT晶体层之间相互绝缘。通过设置保护层，能够保护金属层和CZT晶体层表面，金属层在使用时形成电极，以在CZT晶体内部形成电场，同时通过设置绝缘薄膜层，能够最大限度地防止漏电，同时也防止了金属层与CZT晶体层导通。

本发明提供的一种CZT半导体活度计，在CZT晶体层的侧壁上开设有多个散热通孔，多个散热通孔靠近金属层设置，多个散热通孔平行设置，每个散热通孔贯穿CZT晶体层。通过设置散热通孔，能够极大限度地对金属层产生的热量进行散热，避免热量在CZT晶体层上聚集，保证了CZT晶体层的安全，提高了使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的CZT半导体活度计的结构示意图；

图2为图1中导流连接晶体在第一视角下的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的CZT半导体活度计的局部结构示意图；

图4为图1中导流连接晶体在第二视角下的结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供的CZT半导体活度计的局部结构示意图；

图6为本发明第三实施例提供的CZT半导体活度计的局部结构示意图；

图7为本发明第四实施例提供的活度测量装置的结构示意图。

图标：100-CZT半导体活度计；110-壳体；111-收集开口；113- 端盖；115-转轴；117-卡扣片；130-CZT探测头；131-第一平板晶体； 1311-第一散热衬底；133-第二平板晶体；1331-第二散热衬底；134- 第一金属网格；135-导流连接晶体；1351-CZT晶体层；1353-金属层； 1355-保护层；1357-绝缘薄膜层；1359-散热通孔；137-第三平板晶体； 139-第四平板晶体；150-封装基板；170-处理模块；171-电荷灵敏放大器；173-后端处理单元；190-数据接口；200-活度测量装置；210- 固定支架；211-底座；213-承载架；230-多道分析器；250-隔离箱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“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，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

参见图1，本实施例提供了一种CZT半导体活度计100，用于检测放射性药物的活度，该CZT半导体活度计100包括壳体110、CZT 探测头130、封装基板150和处理模块170，CZT探测头130设置在壳体110的一端，封装基板150设置在壳体110的中部并与壳体110 的内壁相抵接，CZT探测头130与封装基板150的一侧连接，封装基板150的另一侧与壳体110的内壁共同形成一封装内腔，处理模块 170容置在封装内腔中并与封装基板150连接。

处理模块170包括电荷灵敏放大器171、后端处理单元173和对比单元，电荷灵敏放大器171与耦合通道远离CZT探测头130的一端耦合，用于收集电荷并产生电信号，后端处理单元173与电荷灵敏放大器171的输出端连接。对比单元内置有标定活度数据，对比单元与ADC处理电路连接，用于依据入射线强度信息获取活度信息。

需要说明的是，本实施例中对比单元中内置的标准活度数据由中国计量研究院中标定的射线强度与活度的关系数据导出并预先输入在对比单元中，从而能够直接根据入射线强度信息获取药物的活度。

后端处理单元173包括主放大电路、分析电路和ADC处理电路，主放大电路与电荷灵敏放大器171的输出端连接，用于放大电信号，分析电路与主放大电路连接，用于分析电信号并得到入射线能量， ADC处理电路与分析电路连接，用于依据入射线能量并获得入射线强度信息。具体地，ADC处理电路是电性的模数转换电路，用在数据采集方面，其具体运作原理与现有的ADC处理电路一致，在此不过多描述。

值得注意的是，本实施例中所提交的CZT(CdZnTe)，中文名称叫碲锌镉，CZT晶体是宽禁带II-VI族化合物半导体，被广泛用作红外探测器的外延衬底和室温核辐射探测器等。本实施例中所提及的 CZT探测头130是基于CZT晶体形成的探测头。

在本实施例中，壳体110上设置有数据接口190，数据接口190 伸入壳体110并与对比单元连接。具体地，数据接口190为USB接口，当然，也可以是484或者232接口等其他类型的接口，在此不作具体限定。数据接口190外接二次分析仪器或者电脑等设备，能够进一步分析入射线性质并以数据的形式供工作人员查阅。

CZT探测头130包括第一平板晶体131、第二平板晶体133、导流连接晶体135以及偏压装置(图未示)，第一平板晶体131与封装基板150的一端连接并向着远离封装基板150的方向伸出，第二平板晶体133与封装基板150的另一端连接并向着远离封装基板150的方向伸出，且第一平板晶体131和第二平板晶体133相对平行设置并形成光子采集腔，导流连接晶体135设置在光子采集腔的内侧并与封装基板150的表面相贴合。偏压装置与导流连接晶体135、第一平板晶体131以及第二平板晶体133通过金线连接，用于提供电压。

在本实施例中，偏压装置可以是单独供电，也可以是由后端处理模块170共同供电，在此不作具体限定，只要是能够向第一平板晶体 131、第二平板晶体133以及导流连接晶体135提供电压即可。

在本实施例中，第一平板晶体131和第二平板晶体133也均采用 CZT晶体制作，二者平行设置并形成光子采集腔，能够最大限度的采集X\/γ射线入射的光子，同时入射光子直接打在导流连接晶体135 上，使得X\/γ射线能够与CZT晶体充分反应，增强产生的电信号强度，同时通过设置光子采集腔，能够降低外界干扰。

在本实施例中，封装基板150的中部开设有多个耦合通道(图未示)，每个耦合通道均贯穿封装基板150，CZT探测头130与多个耦合通道的一端耦合，处理模块170与多个耦合通道的另一端耦合。

在本实施例中，封装基板150为陶瓷板或环氧树脂板。优选地，封装基板150为陶瓷板。

在本实施例中，壳体110罩设在第一平板晶体131与第二平板晶体133外，且壳体110的端部向内凹陷并形成内凹端，内凹端伸入光子采集腔并靠近导流连接晶体135设置，以使壳体110的端部轮廓与第一平板晶体131和第二平板晶体133相贴合。内凹端的端面形状与导流连接晶体135的形状一致，且内凹端的端面盖设在导流连接晶体 135的上侧。

在实际进行采集时，当放射性药物产生的X\/γ射线进入到光子采集腔时，与第一平板晶体131、第二平板晶体133以及导流连接晶体135中的CZT晶体发生相互作用，产生电子空穴对，电子空穴对在偏压装置提供的电场作用下向两极漂移，漂移过程中会被电荷灵敏放大器171进行收集从而产生电信号。而产生电信号的幅度与入射射线的能量成正比。电信号经过主放大电路放大后由分析电路分析与收集，并且能够得到入射射线的能量，根据入射射线的能量即可推算出放射性药物的种类。同时后端处理单元173中内置的ADC处理电路，通过定时采集即可获得放射性药物的强度信息。最后通过对比单元中的数据对比得出放射性药物的活度。

参见图2，导流连接晶体135包括CZT晶体层1351、金属层1353 和保护层1355，CZT晶体层1351沉积在封装基板150的表面，保护层1355沉积在CZT晶体远离封装基板150的一侧表面，金属层1353 设置在CZT晶体层1351与保护层1355之间。通过设置保护层1355，能够有效保护金属层1353和CZT晶体层1351的表面，同时金属层 1353与偏压装置电连接，用于在CZT晶体内部形成电场。

在本实施例中，金属层1353与CZT晶体层1351之间设置有绝缘薄膜层1357，以使金属层1353与CZT晶体层1351之间相互绝缘。通过设置绝缘薄膜层1357，能够减少漏电流，最大限度的防止漏电。

在本实施例中，金属层1353为金，并采用金属离子源注入方法注入到保护层1355与CZT晶体层1351之间。当然，此处金属层1353 也可以是铂或者铟等其他金属材料，在此不做具体限定。

在本实施例中，保护层1355为氧化铝层。采用钝化后的保护层 1355，能够有效防止器材内部的杂质或者氧气对金属层1353或者 CZT晶体层1351的侵蚀。起到良好的保护作用。

需要说明的是，本实施例中金属层1353采用金属离子源注入方法注入到保护层1355与CZT晶体层1351之间，由于CZT晶体作为探测器时其探测效率对表面状态非常敏感，因而表面不能进行离子注入，同时也不能沉积金属过渡层，否则晶界将会连通，漏电流更大。故在制造过程中首先应该生成绝缘薄膜层1357，再在绝缘薄膜层 1357上生成保护层1355，最后再采用金属离子源注入方法注入金属层1353。

在本实施例中，CZT晶体层1351的厚度为0.5-10mm，优选地， CZT晶体层1351的厚度为5mm。绝缘薄膜层1357的厚度在 10nm-30nm之间，优选地，绝缘薄膜层1357的厚度为20nm。金属层1353的厚度在100nm-400nm之间，优选地，金属层1353的厚度为300nm。保护层1355的厚度在300nm以上，优选地，保护层1355 的厚度为400nm。此处CZT探测器内部各层的尺寸仅仅是举例说明，并不代表其厚度范围只是本实施例中所列举的范围。

参见图3，在本实施例中，第一平板晶体131和第二平板晶体133 相对的表面均铺设有第一金属网格134，第一金属网格134与金属层 1353电连接。通过设置金属网格取代金属层1353，能够有效地避免热量集中的问题，提高使用寿命。此外，第一平板晶体131远离第二平板晶体133的一侧表面设置第一散热衬底1311，第二平板晶体133 远离第一平板晶体131的一侧表面设置有第二散热衬底1331。通过设置散热衬底，能够进一步提高散热效果，保证第一平板晶体131 和第二平板晶体133正常运行。

在本实施例中，第一散热衬底1311和第二散热衬底1331均为石墨烯层。当然，此处散热衬底也可以采用其他热传导率较高的材料，例如金刚石或者多晶氮化硅等，在此不作具体限定。

参见图4，CZT晶体层1351的侧壁上开设有多个散热通孔1359，多个散热通孔1359靠近金属层1353设置。具体地，多个散热通孔 1359处于同一平面，且每个散热通孔1359距离CZT晶体层1351的上表面的距离为0.8mm，能够充分接触到金属层1353产生的热量并将热量散布到外界。具体地，每个散热通孔1359的孔径为0.1mm。

在本实施例中，多个散热通孔1359平行设置，每个散热通孔1359 贯穿CZT晶体层1351。此处散热通孔1359分布在CZT晶体层1351 相对的两个侧壁上，当然，并不仅仅限于此，CZT晶体相邻的两个侧壁上也可以开设散热通孔1359，CZT晶体的四周侧壁开设散热通孔1359后，四周的散热通孔1359在内部交错并连通，从而进一步提高散热效率。

综上所述，本实施例提供了一种CZT半导体活度计100，利用 CZT探测头130探测X\/γ射线，取代了原有的电离室进行探测，使得该CZT半导体活度计100的体积大大缩小，同时方便携带，此外，通过CZT半导体活度计100进行测量，是直接利用X\/γ射线与CZT 晶体相互作用而产生电信号，且电信号的幅度与入射射线的能量成正比，能够检测X\/γ射线的能量信息，并依据能量信息判断核素类型和活度，无需人工进行切换控制，十分方便，同时由于CZT晶体的特性，使得该CZT半导体活度计100能够在室温下工作。相较于现有技术，本发明提供的一种CZT半导体活度计100，体积小，操作方便，检测时无需人为控制，并且能够在室温下使用。

第二实施例

本实施例提供了一种CZT半导体活度计100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。与第一实施例相比，本实施例的不同之处在于CZT探测头130。

参见图5，本实施例提供的CZT半导体活度计100用于检测放射性药物的活度，该CZT半导体活度计100包括壳体110、CZT探测头130、封装基板150和处理模块170，CZT探测头130设置在壳体110的一端，封装基板150设置在壳体110的中部并与壳体110的内壁相抵接，CZT探测头130与封装基板150的一侧连接，封装基板150的另一侧与壳体110的内壁共同形成一封装内腔，处理模块 170容置在封装内腔中并与封装基板150连接。

CZT探测头130包括第一平板晶体131、第二平板晶体133、第三平板晶体137、第四平板晶体139、导流连接晶体135以及偏压装置，第一平板晶体131与封装基板150的一端连接并向着远离封装基板150的方向伸出，第二平板晶体133与封装基板150的另一端连接并向着远离封装基板150的方向伸出，且第一平板晶体131和第二平板晶体133相对平行设置并形成光子采集腔，导流连接晶体135设置在光子采集腔的内侧并与封装基板150的表面相贴合。偏压装置与导流连接晶体135、第一平板晶体131以及第二平板晶体133通过金线连接，用于提供电压。第三平板晶体137和第四平板晶体139相对设置在导流连接晶体135的两侧，且第一平板晶体131、第二平板晶体 133、第三平板晶体137以及第四平板晶体139共同围成光子采集腔，光子采集腔呈矩形体状。

在本实施例中，第一平板晶体131、第二平板晶体133、第三平板晶体137以及第四平板晶体139均采用CZT晶体支承，其中第一平板晶体131和第二平板晶体133相对且平行设置，第三平板晶体 137和第四平板晶体139相对且平行设置，且第一平板晶体131、第二平板晶体133、第三平板晶体137以及第四平板晶体139首尾连接形成矩形的光子采集腔。

在本实施例中，第一平板晶体131和第二平板晶体133相对的表面均铺设有第一金属网格134，第一金属网格134与金属层1353电连接。通过设置金属网格取代金属层1353，能够有效地避免热量集中的问题，提高使用寿命。

在本实施例中，第三平板晶体137和第四平板晶体139相对的表面也均铺设有第二金属网格，第二金属网格与金属层1353电连接。通过设置金属网格取代金属层1353，能够有效地避免热量集中的问题，提高使用寿命。同时两个第一金属网格134和两个第二金属网格的电势相同，方便X\/γ射线均匀射入光子采集腔。

本实施例提供的一种CZT半导体活度计100，利用CZT探测头 130探测X\/γ射线，取代了原有的电离室进行探测，使得该CZT半导体活度计100的体积大大缩小，同时方便携带，此外，通过CZT 半导体活度计100进行测量，是直接利用X\/γ射线与CZT晶体相互作用而产生电信号，且电信号的幅度与入射射线的能量成正比，能够检测X\/γ射线的能量信息，并依据能量信息判断核素类型和活度，无需人工进行切换控制，十分方便，同时由于CZT晶体的特性，使得该CZT半导体活度计100能够在室温下工作。此外，由于设置成半封闭状的光子采集腔，能够最大限度地收集X\/γ射线的能量，提高检测精度。

第三实施例

参见图6，本实施例提供了一种CZT半导体活度计100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。与第一实施例相比，本实施例的不同之处在于壳体110。

本实施例提供的CZT半导体活度计100用于检测放射性药物的活度，该CZT半导体活度计100包括壳体110、CZT探测头130、封装基板150和处理模块170，CZT探测头130设置在壳体110的一端，封装基板150设置在壳体110的中部并与壳体110的内壁相抵接， CZT探测头130与封装基板150的一侧连接，封装基板150的另一侧与壳体110的内壁共同形成一封装内腔，处理模块170容置在封装内腔中并与封装基板150连接。

CZT探测头130包括第一平板晶体131、第二平板晶体133、导流连接晶体135以及偏压装置，第一平板晶体131与封装基板150 的一端连接并向着远离封装基板150的方向伸出，第二平板晶体133 与封装基板150的另一端连接并向着远离封装基板150的方向伸出，且第一平板晶体131和第二平板晶体133相对平行设置并形成光子采集腔，导流连接晶体135设置在光子采集腔的内侧并与封装基板150 的表面相贴合。偏压装置与导流连接晶体135、第一平板晶体131以及第二平板晶体133通过金线连接，用于提供电压。

在本实施例中，壳体110罩设在光子采集腔外，且壳体110的端部设置有与导流连接晶体135相对的收集开口111。

收集开口111上设置有端盖113，端盖113的一端与壳体110的一侧边缘铰接，端盖113的另一端与壳体110的另一侧边缘可拆卸连接，以选择性地遮挡收集开口111。

在本实施例中，端盖113的一端设置有转轴115，壳体110的一侧边缘设置有转动支耳，转轴115与转动支耳铰接。端盖113远离转轴115的一端设置有卡扣片117，壳体110远离转动支耳的一侧边缘设置有卡槽，卡扣片117与卡槽相配合。具体地，卡扣片117垂直设置在端盖113的边缘并向下伸出。

本实施例提供的一种CZT半导体活度计100，在壳体110的端部设置端盖113，当需要进行测量时，打开端盖113并将端盖113收在壳体110的一侧，使得X\/γ射线能够通过收集开口111射入到壳体110内的CZT探测头130上，方便进行测量，当测量完毕后，将端盖113盖合在收集开口111上，并利用卡扣片117固定，能够避免运输或者未使用时外界杂质进入到光子采集腔中。

第四实施例

参见图7，本实施例提供一种活度测量装置200，包括固定支架 210、多道分析器230、隔离箱250以及CZT半导体活度计100，其中CZT半导体活度计100的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

CZT半导体活度计100包括壳体110、CZT探测头130、封装基板150和处理模块170，CZT探测头130设置在壳体110的一端，封装基板150设置在壳体110的中部并与壳体110的内壁相抵接，CZT 探测头130与封装基板150的一侧连接，封装基板150的另一侧与壳体110的内壁共同形成一封装内腔，处理模块170容置在封装内腔中并与封装基板150连接。壳体110与固定支架210连接，多道分析器 230与处理模块170连接。

固定支架210包括底座211和承载架213，承载架213上设置有药品放置盘和活度计固定杆，药品放置盘用于放置放射性药品，壳体 110与活度计固定杆固定连接，且壳体110靠近CZT探测头130的一端与药品放置盘相对。隔离箱250与底座211可拆卸连接并罩设在承载架213上，以使放射性药品和壳体110均容置在隔离箱250内进行隔离。

在本实施例中，底座211上设置有滑槽，隔离箱250的底部两端伸入滑槽并能够沿滑槽滑动。具体地址，底座211上设置有两条平行设置的滑槽，隔离箱250呈矩形体状，隔离箱250相对的两个侧板的底部分别伸入两个滑槽中并能够沿滑槽滑动，带动隔离箱250在滑槽方向上移动，当需要进行测量实验时，移动隔离箱250，使得隔离箱 250罩设在承载架213上，避免X\/γ射线大范围向外扩散，当测试完成后，移动隔离箱250并露出承载架213，方便装载药品。

在本实施例中，隔离箱250采用铅制成，且隔离箱250的箱体厚度在3mm-10mm之间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明还公开了：

A1.一种CZT半导体活度计，包括壳体、CZT探测头、封装基板和处理模块，所述CZT探测头设置在所述壳体的一端，所述封装基板设置在所述壳体的中部并与所述壳体的内壁相抵接，所述CZT探测头与所述封装基板的一侧连接，所述封装基板的另一侧与所述壳体的内壁共同形成一封装内腔，所述处理模块容置在所述封装内腔中并与所述封装基板连接；所述CZT探测头包括第一平板晶体、第二平板晶体以及导流连接晶体，所述第一平板晶体与所述封装基板的一端连接并向着远离所述封装基板的方向伸出，所述第二平板晶体与所述封装基板的另一端连接并向着远离所述封装基板的方向伸出，所述第一平板晶体和第二平板晶体相对平行设置并形成光子采集腔，所述导流连接晶体设置在所述光子采集腔的内侧并与所述封装基板的表面相贴合，且所述第一平板晶体、所述导流连接晶体以及所述第二平板晶体依次连接并形成一U型结构；所述导流连接晶体包括CZT晶体层、金属层和保护层，所述CZT晶体层沉积在所述封装基板的表面，所述保护层沉积在所述CZT晶体远离所述封装基板的一侧表面，所述金属层设置在所述CZT晶体层与所述保护层之间，所述CZT晶体层的侧壁上开设有多个散热通孔，多个所述散热通孔靠近所述金属层设置，且多个所述散热通孔平行设置，每个所述散热通孔贯穿所述 CZT晶体层。

A2.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述金属层与所述CZT 晶体层之间设置有绝缘薄膜层，以使所述金属层与所述CZT晶体层之间相互绝缘。

A3.根据A2所述的CZT半导体活度计，所述金属层为金，并采用金属离子源注入方法注入到所述保护层与所述CZT晶体层之间。

A4.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述CZT晶体层的厚度为0.5-10mm。

A5.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述保护层为氧化铝层。

A6.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述CZT探测头还包括偏压装置，所述偏压装置与所述金属层通过金线连接，用于向所述金属层提供电压。

A7.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述第一平板晶体和所述第二平板晶体相对的表面均铺设有第一金属网格，两侧的所述第一金属网格与所述金属层电连接。

A8.根据A7所述的CZT半导体活度计，所述第一平板晶体远离所述第二平板晶体的一侧表面设置第一散热衬底，所述第二平板晶体远离所述第一平板晶体的一侧表面设置有第二散热衬底。

A9.根据A8所述的CZT半导体活度计，所述第一散热衬底和所述第二散热衬底均为石墨烯层。

A10.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述CZT晶体层的四周侧壁上均开设有所述散热通孔，多个所述散热通孔在所述CZT晶体层的内部交错并相互连通。

A11.根据A10所述的CZT半导体活度计，多个所述散热通孔均处于与所述CZT晶体层的上表面相平行的散热平面，所述散热平面与所述CZT晶体层的上表面之间的距离为0.8mm。

A12.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述CZT探测头还包括第三平板晶体和第四平板晶体，所述第三平板晶体和所述第四平板晶体相对设置在所述导流连接晶体的两侧，且所述第一平板晶体、所述第二平板晶体、所述第三平板晶体以及所述第四平板晶体共同围成所述光子采集腔，所述光子采集腔呈矩形体状。

A13.根据A12所述的CZT半导体活度计，所述第三平板晶体和所述第四平板晶体相对的表面均铺设有第二金属网格，所述第二金属网格与所述金属层电连接。

A14.根据A2所述的CZT半导体活度计，所述壳体罩设在所述第一平板晶体与所述第二平板晶体外，且所述壳体的端部向内凹陷并形成内凹端，所述内凹端伸入所述光子采集腔并靠近所述导流连接晶体设置，以使所述壳体的端部轮廓与所述第一平板晶体和所述第二平板晶体相贴合。

A15.根据A14所述的CZT半导体活度计，所述内凹端的端面形状与所述导流连接晶体的形状一致，且所述内凹端的端面盖设在所述导流连接晶体的上侧。

A16.根据A2所述的CZT半导体活度计，壳体罩设在所述光子采集腔外，且所述壳体的端部设置有与所述导流连接晶体相对的收集开口。

A17.根据A16所述的CZT半导体活度计，所述收集开口上设置有端盖，所述端盖的一端与所述壳体的一侧边缘铰接，所述端盖的另一端与所述壳体的另一侧边缘可拆卸连接，以选择性地遮挡所述收集开口。

A18.根据A17所述的CZT半导体活度计，所述端盖的一端设置有转轴，所述壳体的一侧边缘设置有转动支耳，所述转轴与所述转动支耳铰接。

A19.根据A18所述的CZT半导体活度计，所述端盖远离所述转轴的一端设置有卡扣片，所述壳体远离所述转动支耳的一侧边缘设置有卡槽，所述卡扣片与所述卡槽相配合。

A20.根据A1所述的CZT半导体活度计，所述封装基板的中部开设有多个耦合通道，每个所述耦合通道均贯穿所述封装基板，所述 CZT探测头与多个所述耦合通道的一端耦合，所述处理模块与多个所述耦合通道的另一端耦合。

A21.根据A20所述的CZT半导体活度计，所述处理模块包括电荷灵敏放大器和后端处理单元，所述电荷灵敏放大器与所述耦合通道远离所述CZT探测头的一端耦合，用于收集电荷并产生电信号，所述后端处理单元与所述电荷灵敏放大器的输出端连接。

A22.根据A21所述的CZT半导体活度计，所述后端处理单元包括主放大电路、分析电路和ADC处理电路，所述主放大电路与所述电荷灵敏放大器的输出端连接，用于放大所述电信号，所述分析电路与所述主放大电路连接，用于分析所述电信号并得到入射线能量，所述ADC处理电路与所述分析电路连接，用于依据所述入射线能量并获得入射线强度信息。

A23.根据A22所述的CZT半导体活度计，所述处理模块还包括对比单元，所述对比单元内置有标定活度数据，所述对比单元与所述 ADC处理电路连接，用于依据所述入射线强度信息获取活度信息。

A24.根据A23所述的CZT半导体活度计，所述壳体上设置有数据接口，所述数据接口伸入所述壳体并与所述对比单元连接。

A25.根据A20所述的CZT半导体活度计，所述封装基板为陶瓷板或环氧树脂板。

B26.一种活度测量装置，包括固定支架、多道分析器和如A1-A25 任一项所述的CZT半导体活度计，所述壳体与所述固定支架连接，所述多道分析器与所述处理模块连接。

B27.根据B26所述的活度测量装置，所述固定支架包括底座和承载架，所述承载架上设置有药品放置盘和活度计固定杆，所述药品放置盘用于放置放射性药品，所述壳体与所述活度计固定杆固定连接，且所述壳体靠近所述CZT探测头的一端与所述药品放置盘相对。

B28.根据B27所述的活度测量装置，所述活度测量装置还包括隔离箱，所述隔离箱与所述底座可拆卸连接并罩设在所述承载架上，以使所述放射性药品和所述壳体均容置在所述隔离箱内进行隔离。

B29.根据B28所述的活度测量装置，所述底座上设置有滑槽，所述隔离箱的底部两端伸入所述滑槽并能够沿所述滑槽滑动。

B30.根据B28所述的活度测量装置，所述隔离箱采用铅制成，且所述隔离箱的箱体厚度在3mm-10mm之间。

设计图

一种CZT半导体活度计以及活度测量装置论文和设计

一种CZT半导体活度计以及活度测量装置论文和设计-李思进

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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