[00371970]大面积数字X射线光电探测器与成像系统关键技术研发及产业化

数字化X射线成像是新一代高端检测装备核心技术，对推动临床医学、先进制造和航空航天等领域发展有着极其重要的战略意义。长期以来，高性能X射线探测技术被欧美、日等垄断，严重制约中国高端X射线成像装备的跨越式发展。技术研发面临三大挑战：高光光转化率材料制备难、光电传感性能提升难、图像信号噪声抑制难。 针对上述国际技术难题，项目在国家科技部、国家自然基金委和上海市的支持下，长期产学研合作，攻克了大面积闪烁晶体生长关键技术，发明了高性能感光传感阵列制造技术，开发了高还原度信号转换技术，研制了具有自主知识产权的数字X射线光电探测器系列产品并实现了全面国产化。主要技术创新内容如下： 创新点1、针对厚膜闪烁晶体垂向均匀生长及晶柱尺寸控制难题，发明了低温引晶、浮动面蒸发闪烁晶体制备工艺与装备，研制了高精度的膜厚分布测量系统，实现了多片大面积(17×17英寸)基板上的碘化铯晶柱近90度生长，晶柱直径精准调控在3-5微米，量子探测效率达80％。 创新点2、针对感光传感阵列薄膜晶体管暗电流难以降低的难题，发明了低漏电流厚膜栅介质层深接触孔制造技术，开发了原子层沉积法界面缺陷调控技术。制备了漏电流为飞安量级的感光传感阵列基板，大幅降低了X射线探测剂用量，最小探测剂量由200.0降至18.26(nGy)。国际上首次成功研制氧化物X射线光电探测器。 创新点3、针对注入电荷和外部颤振导致的大面积图像干扰条纹与伪影难题，发明了行间电荷差分补偿的前置处理技术，提出了实时监测外部按压与颤振的专用电路设计方法，实现了高还原度的大面积X射线探测信号成像，图像调制传递函数高达0.64。 项目培养国家中青年领军人才3名，授权发明专利17项(国际发明1项)，登记集成电路布图设计2项，发表学术论文39篇。成功研制了高性能X射线光电探测器系列产品并大批量生产，建立了国内领先的大面积数字X射线光电探测器产业化基地，具备4万台/年的产能，打破了国外垄断。中国科学院上海科技查新咨询中心报告，产品的量子探测效率、最小可探测剂量、图像调制传递函数等关键指标均达到国际先进水平。 项目成果应用于上海奕瑞光电子科技股份有限公司和奕瑞影像科技(太仓)有限公司，研制生产了普放有线、普放无线、乳腺和放疗4大系列30余种数字X射线光电探测器新产品，年产1.5万台，出口全球40余个国家与地区，应用于全国30多个省级行政单位的众多三甲医院，如上海华山、瑞金和长征等医院，还应用于贵州、西藏等边远地区基层医疗机构(乡镇、社区医院)。近三年国内市场占有率均排名第一，累计新增直接经济效益逾11亿元，新增利税逾5亿元，创收外汇逾6000万美元。项目成果打破了高端数字化X射线光电探测器械主要依赖进口的局面，加快了中国高端X射线影像设备的产业创新升级，提升了中国高端医疗装备的全球竞争力。