專利名稱：像素實(shí)現(xiàn)的電流頻率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻射檢測領(lǐng)域，尤其涉及但并不僅限于x光的檢測。對于x光檢查尤其是醫(yī)學(xué)檢查目的來講，并因此而對于位于如 人體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的檢查來講，x光檢測是主要技術(shù)。現(xiàn)已開發(fā)出用 于各種計(jì)算機(jī)X線斷層成像術(shù)(CT)用途的多種X光檢測器。X 光檢測器通常構(gòu)造成離散形式并包括兩個維度光電二極管陣列和離 散電子裝置，以對從光電二極管獲取的電荷進(jìn)行處理。對所獲取的 信號進(jìn)行的處理允許顯現(xiàn)位于如大量的生物材料中的結(jié)構(gòu)、組織和 物質(zhì)。'背景技術(shù)用于顯現(xiàn)所獲取的數(shù)據(jù)的信號處理通常在數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)上 進(jìn)行。因此，必須將由X光檢測器獲取的表示模擬信號的電荷變換成 對應(yīng)的用于后來的信號處理的數(shù)字信號。文件US 6，163，029公開了一 種X光診斷設(shè)備和對應(yīng)的輻射檢測器。在該專利中，輻射檢測器具有 光電變換裝置，這種光電變換裝置設(shè)置在矩陣中并用于變換通過電荷 穿過試樣撞擊的輻射，并且積累這種電荷；讀取裝置，這種讀取裝置 用于讀取積累在光電裝置中的電荷；預(yù)處理電路，這種預(yù)處理電路用 于結(jié)合通過讀取裝置從光電裝置讀出的電荷，以變換成電壓；A/D變 換器，這種A/D變換器用于將來自預(yù)處理電路的模擬電壓信號時差變 換成數(shù)字信號；控制裝置，這種控制裝置用于根據(jù)輻射照射條件改變 預(yù)處理電路的特征。US 6，163，029還公開了一種X光固體平板檢測器，這種X光固體 平板檢測器包括多個光電變換元件，這些光電變換元件對應(yīng)于所設(shè) 置的每個圖象元件；作為讀取開關(guān)的多個薄膜晶體管(TFT)，這些 薄膜晶體管對應(yīng)于每個光電變換元件設(shè)置；柵極驅(qū)動器，這種柵極驅(qū) 動器用于發(fā)送驅(qū)動信號至每列的TFT的柵極；多個初始階段集成放 大器，這些初始階段集成放大器共同連接到每排的TFT的漏極；復(fù) 用器，這種復(fù)用器用于將每個初始階段集成放大器的輸出時分復(fù)用；
放大器，這種放大器用于將復(fù)用器的輸出放大；ADC，這種ADC用 于實(shí)現(xiàn)放大器的輸出的模/數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出到圖象存儲器。在該專利中，在已將獲取的電荷從光電轉(zhuǎn)換元件讀出、由初始階 段集成放大器集成以及復(fù)用之后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。因此，模/數(shù)轉(zhuǎn)換在 光電轉(zhuǎn)換元件陣列之外進(jìn)行并要求模擬信號預(yù)處理以及將模擬信號傳 送到外部模擬數(shù)字變換器。特別是在使用常規(guī)的或有成本效率的光電 二極管作為光電轉(zhuǎn)換元件時，必須將可能非常低的輸出信號放大并通 過使用如非常長的線路和連接器來傳送到這些外部信號處理裝置。就 X光檢測器的性能和整體方面而言，強(qiáng)制將檢測器的讀出電子裝置放 置在盡可能接近于光輻射檢測元件的位置，以減少噪音以及所獲取的 多個信號之間的串音和干擾。而且，與以如相等形狀的脈沖序列為特 征的數(shù)字信號的傳送相比，模擬信號的傳送對微擾更加靈敏。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種以信號處理裝置為特征的輻射 傳感器，信號處理裝置用于在基板中對所獲取的信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換， 該基板與感測元件所處的基板相同。本發(fā)明提供一種輻射傳感器，這種輻射傳感器具有多個傳感器元 件，其中，傳感器元件中的每一個包括輻射檢測部分，輻射檢測部分 適于產(chǎn)生電荷，以回應(yīng)于電磁輻射的撞擊。傳感器元件中的每一個還 包括電荷積累裝置，這種電荷積累裝置聯(lián)接到輻射檢測部分，以積累 由輻射檢測部分產(chǎn)生的電荷，這種電荷積累裝置包括信號產(chǎn)生裝置， 這種信號產(chǎn)生裝置用于在若積累的電荷達(dá)到預(yù)限定的閾值時產(chǎn)生信 號。輻射傳感器通常以傳感器元件的一維或二維陣列為特征，也表示 為像素，這些像素表示輻射傳感器的最小離散輻射檢測區(qū)域。根據(jù)本 發(fā)明，輻射檢測器的每個像素具有電荷積累裝置和信號產(chǎn)生裝置，信 號產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生信號序列，可對這些信號作為數(shù)字信號進(jìn)行進(jìn)一 步的處理。由信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的信號序列的頻率通常載有由傳感器 元件的輻射檢測部分獲取的電荷的信息。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提 供用于輻射傳感器的每個像素的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而提供像素水平上的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。
因此，將由每個傳感器元件即每個像素獲取的電荷局部變換成數(shù) 字信號。由于數(shù)字信號比模擬信號更有力地抗外部微擾，所以，通過 約束模擬信號傳輸并且在輻射傳感器的每個像素或傳感器元件中進(jìn)行 處理，就將對模擬信號的微擾有效地降到最小，這樣就提高了輻射傳 感器的總體靈敏度和精確度。在另一個實(shí)施例中，輻射傳感器的信號產(chǎn)生裝置包括比較器和信 號產(chǎn)生模塊，這種比較器用于將所積累的電荷與預(yù)限定閾值進(jìn)行比 較，該信號產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生具有預(yù)先確定的形狀的脈沖信號，以在 所積累的電荷達(dá)到預(yù)限定閾值時接收由比較器產(chǎn)生的旗信號作為回 應(yīng)。所產(chǎn)生的脈沖信號通常以預(yù)先確定的振幅以及預(yù)先確定的脈寬為 特征。因此，可將這種信號解釋為信號序列的離散信號，在所積累的 電荷重復(fù)達(dá)到該閾值時產(chǎn)生這些信號序列。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例，輻射傳感器包括電荷反饋機(jī) 構(gòu)，這種電荷反饋機(jī)構(gòu)用于向電荷積累裝置提供恒量電荷，以回應(yīng)于 通過信號產(chǎn)生裝置進(jìn)行的信號的產(chǎn)生。這樣，每次通過信號產(chǎn)生裝置 產(chǎn)生信號以回應(yīng)于達(dá)到預(yù)限定電荷閾值的積累電荷，就將恒量的電荷 提供給電荷積累裝置，以恢復(fù)低于預(yù)限定閾值的電荷積累水平。特別地，若電荷積累裝置適于積累正電荷，那么在所積累的電荷 高于預(yù)限定閾值時產(chǎn)生旗信號，當(dāng)電荷積累裝置適于積累負(fù)電荷時， 優(yōu)選在所積累的電荷降到預(yù)限定閾值以下時產(chǎn)生旗信號。在任何一種 情形中，反饋機(jī)構(gòu)向所積累的電荷提供固定量電荷的減少或疊加。在 積累正電荷的情況下，若比較器檢測所積累的電荷高于預(yù)限定閾值且 信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生脈沖信號，那么反饋機(jī)構(gòu)提供恒量電荷的減少。因 此，所積累的電荷水平然后降到預(yù)限定閾值以下，且通過連續(xù)的電荷 積累，所積累的電荷重復(fù)地達(dá)到閾值，以產(chǎn)生脈沖信號序列。這樣， 甚至在輻射傳感器本身的像素內(nèi)可由電荷蓄電器、比較器和信號產(chǎn)生 模塊有效地產(chǎn)生數(shù)字脈沖列。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例，電荷積累裝置適于連續(xù)地積累 電荷。電荷積累裝置通常以電荷集成裝置實(shí)現(xiàn)，如積分器。而且，通 過連續(xù)地積累由輻射檢測部分所產(chǎn)生的電荷，輻射檢測絕不進(jìn)行重 置。因此，作為回應(yīng)撞擊在輻射檢測部分上的電磁輻射而產(chǎn)生的電荷 完全由電荷積累裝置或積分器積累。因此，積分器或電荷積累裝置以
不以空載時間為特征的裝置實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實(shí)施例，積分器適于產(chǎn)生旗信號，以回 應(yīng)于超過預(yù)限定閾值的積累電荷或回應(yīng)于降低到預(yù)限定閾值以下的積 累電荷。這是輻射檢測部分發(fā)揮提供負(fù)電荷或正電荷以回應(yīng)于電磁輻 射撞擊的功能的原因。與此相對應(yīng)，電荷積累裝置也適于積累正電荷 和負(fù)電荷。優(yōu)選將電荷積累裝置構(gòu)造成積累正電荷或負(fù)電荷。而且， 代表電荷積累裝置的積分器也可構(gòu)造成積累正電荷或負(fù)電荷。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實(shí)施例，電荷積累裝置還適于處理由提 供入射電磁輻射的光電轉(zhuǎn)換的輻射檢測部分所產(chǎn)生的微分信號.與此 相對應(yīng)，傳感器元件或像素的輻射檢測部分或光電轉(zhuǎn)換部分也適于提 供通常通過兩個分立導(dǎo)體傳遞到電荷積累裝置的微分信號。這樣，可 在由微分信號傳輸和微分信號處理所提供的所有優(yōu)點(diǎn)方面進(jìn)行全部電 荷積累以及隨后的信號處理。例如，這種微分信號傳輸慮及了有效的 共態(tài)抑制，以降低噪音并提高輻射傳感器的靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實(shí)施例，由信號產(chǎn)生裝置尤其是信號產(chǎn) 生模塊所使用的預(yù)限定閾值是可變的且確定脈沖信號的產(chǎn)生頻率。假 設(shè)傳感器元件經(jīng)受電磁輻射的連續(xù)撞擊，輻射檢測部分產(chǎn)生由電荷積 累裝置提供的電流，且這種電流的電荷由該電荷積累裝置積累。因此， 電荷積累裝置即積分器的輸出不斷地增加。比較器無論在何時檢測達(dá) 到閾值，均會產(chǎn)生旗信號，從而導(dǎo)致脈沖信號的產(chǎn)生。通過降低預(yù)限 定閾值，就會在較短的時間間隔內(nèi)達(dá)到所積累的電荷的閾值水平，這 樣就導(dǎo)致較短的時間間隔之后的重復(fù)的信號產(chǎn)生。在對應(yīng)的方式中， 通過增加閾值可增加所產(chǎn)生的兩個連續(xù)的脈沖信號之間的時間間隔。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實(shí)施例，電荷積累裝置和信號產(chǎn)生裝置尤其是比較器和信號產(chǎn)生模塊構(gòu)成電流頻率變換器(current to frequency converter),且傳感器元件代表輻射檢測片的4象素，優(yōu)選輻 射檢測片以集成電路實(shí)現(xiàn)。特別地，由傳感器元件的輻射檢測部分所 產(chǎn)生的電流的強(qiáng)度確定電荷積累速度，并因此而支配連續(xù)產(chǎn)生的兩個 脈沖信號之間的時間間隔。因此，由于如撞擊輻射的增加強(qiáng)度而導(dǎo)致 的電流的增加直接與較短的脈沖間隔相關(guān)。這樣，所產(chǎn)生的信號的頻 率會由于入射輻射強(qiáng)度的增加而增加。所以，本發(fā)明提供具有多個像 素的輻射傳感器，每個像素以嵌入的電流頻率變換器為特征。
根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實(shí)施例，在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)(CMOS)或類似的集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)輻射檢測部分和/ 或電荷積累裝置和/或信號產(chǎn)生裝置。而且，傳感器元件的這些器件均 互為旁邊地布置在共用基板上?；贑MOS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)慮及了輻射 傳感器的成本效率實(shí)現(xiàn)并適于輻射傳感器和傳感器元件的大規(guī)模制 造。在另一個方面，本發(fā)明提供具有多個傳感器元件的輻射傳感器， 每個傳感器元件包括光電檢測部分，該光電檢測部分提供電流，以 回應(yīng)于電磁輻射的撞擊；電流積分器，該電流積分器聯(lián)接到該光電檢 測部分，以積累由電流提供的電荷；比較器，該比較器用于對由電流 積分器積累的電荷與預(yù)限定閾值進(jìn)行比較；脈沖發(fā)射器，若所積累的 電荷達(dá)到預(yù)限定閾值，該脈沖發(fā)射器產(chǎn)生脈沖信號.在優(yōu)選實(shí)施例中， 輻射傳感器包括傳感元件的二維陣列，每個傳感器元件包括根據(jù)本發(fā) 明的光電檢測部分、電流積分器、比較器和脈沖發(fā)射器。根據(jù)另一個優(yōu)選實(shí)施例，光電檢測部分對X光靈敏。在這種情況 下，整個輻射傳感器適用于X光檢測并優(yōu)選設(shè)計(jì)成結(jié)合在X光檢查 設(shè)備中，如生物組織的X光檢查或位于大量培養(yǎng)基中的非易卸結(jié)構(gòu)。在另一個方面，本發(fā)明提供具有根據(jù)本發(fā)明的至少一個輻射傳感 器的X光檢查設(shè)備。輻射傳感器具有多個傳感器元件，每個傳感器元 件包括光電檢測部分，該光電檢測部分提供電流，以回應(yīng)于電磁輻 射的撞擊，優(yōu)選這種電磁輻射在X光波長的范圍內(nèi)；電流積分器，該 電流積分器聯(lián)接到該光電檢測部分，以積累由電流承栽的電荷；脈沖 發(fā)射器，若由電流積分器所積累的電荷達(dá)到預(yù)限定閾值，該脈沖發(fā)射 器產(chǎn)生脈沖信號。


在下面進(jìn)行的描述中，應(yīng)注意到，權(quán)利要求書中的任何參考符號 并不解釋為對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。圖1示出了輻射傳感器和傳感器元件的示意性框圖；圖2示出了具有多個輻射傳感器的輻射檢測器的示意性框圖，每個輻射傳感器具有多個傳感器元件；圖3示出了傳感器元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖4示出了反映積分器輸出和脈沖信號產(chǎn)生的圖表。
具體實(shí)施方式
圖1示出了具有至少一個傳感器元件102的輻射傳感器100的示 意性框圖，傳感器元件102依次包括輻射檢測區(qū)域104和信號處理模 塊106。輻射檢測區(qū)域向信號處理模塊106提供電流，以回應(yīng)于電磁 輻射108的檢測。輻射檢測區(qū)域104通常以CMOS光電二極管實(shí)現(xiàn)， CMOS光電二極管向信號處理模塊106提供電流，該電流表示電磁輻 射108的強(qiáng)度。輻射檢測區(qū)域104通常覆蓋傳感器元件102的主要部 分。信號處理模塊106通常布置在輻射檢測區(qū)域旁，且輻射檢測區(qū)域 104和信號處理模塊106均在共用基板上實(shí)現(xiàn)，例如，通過利用CMOS 技術(shù)。信號處理模塊106通常包括電荷積累裝置和信號產(chǎn)生裝置，以將 從輻射檢測區(qū)域104接收的電流變換成離散信號并因此而成為數(shù)字信 號的脈沖列。因此，信號處理模塊106用作預(yù)處理裝置和位于輻射傳 感器100的每個像素102中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換元件。有利的是，所獲取的信 號的這種預(yù)處理有助于避免將模擬信號經(jīng)過明顯的距離傳送到位于輻 射傳感器100的傳感器元件102的陣列之外的模擬信號處理裝置的問 題。通過嵌入輻射傳感器100的像素102中來實(shí)現(xiàn)信號處理模塊106， 輻射檢測就可更加有力地抗干擾、微擾和噪音，因?yàn)橛尚盘柼幚砟K 106所產(chǎn)生的數(shù)字信號在傳輸?shù)竭m于形成所獲取的輻射108的可視圖 象的圖象處理裝置期間對任何類型的干擾特別不靈敏。圖2示意性地示出了輻射檢測器140的框圖。輻射檢測器140具 有三個輻射傳感器130、 132和134。圖中代表性地示出了輻射傳感器 130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。輻射傳感器130包括傳感器元件102、 112、 122... 的陣列。這些傳感器元件102、 112、 122中的每一個并包括輻射檢測 區(qū)域104如光電二極管以及如在圖1中示出的信號處理模塊106。這 些傳感器元件102、 112、 122中的每一個適于單獨(dú)地產(chǎn)生數(shù)字脈沖列， 以回應(yīng)于電磁輻射尤其是X光的撞擊。在典型的實(shí)施方式中，如在X 光檢查設(shè)備中，這種輻射檢測器140可具有大量的輻射傳感器，如幾 百個。這些輻射傳感器130、 132、 134也可表示為光敏片或電荷耦合 器件(CCD)片。而且，在典型的實(shí)施方式中，每個輻射傳感器130、132、 134可具有大量的像素，甚至可達(dá)幾百或幾千，這些像素中的每 一個典型地以在平方亳米或子平方毫米范圍內(nèi)的尺寸為特征。特別地，由于通過利用CMOS技術(shù)在共用基板上集成實(shí)現(xiàn)光電 轉(zhuǎn)換部分和各自的預(yù)處理裝置，所以可在大規(guī)模制造工藝中以有成本 效率的方式制造片130。圖3示出了傳感器元件102的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其信號處理模塊106的 框圖。信號處理模塊106具有加法器150、積分器152、比較器154、 脈沖發(fā)生器156和電荷反饋模塊158。通過信號處理模塊106將入射 在輻射檢測區(qū)域104上的電磁輻射108變換成離散信號脈沖列，可在 傳感器元件102的輸出端口 160檢測這些離散信號脈沖列。加法器150適于將由輻射檢測區(qū)域104提供的和由電荷反饋模塊 158提供的電荷疊加。加法器150的輸出端聯(lián)接到積分器152的輸入 端，積分器152用于積累由加法器的輸出端提供的電荷。例如，若將 積分器152設(shè)計(jì)成用于積累正電荷，那么其輸出端162在恒定的強(qiáng)度 入射在輻射檢測區(qū)域上并產(chǎn)生聯(lián)接到積分器152的恒定電流時提供上 升信號。由積分器152所產(chǎn)生的這種上升信號聯(lián)接到比較器154，比 較器154將這種上升信號與預(yù)限定閾值進(jìn)行比較。在這種信號達(dá)到閾 值或者超過閾值的情況下，這種比較器產(chǎn)生傳輸?shù)矫}沖發(fā)生器156的 旗信號。為了回應(yīng)接收表明已達(dá)到集成電荷的預(yù)限定閾值水平的這種 旗信號，脈沖發(fā)生器模塊156產(chǎn)生具有預(yù)限定振幅和預(yù)限定寬度的離 散脈沖信號。脈沖發(fā)生器的輸出端聯(lián)接到輸出端口 160并聯(lián)接到電荷反饋模塊 158。電荷反饋模塊158用于將所積累的電荷水平降低到閾值以下。 這樣，在積分器152進(jìn)行連續(xù)的電荷積累時，就會在某個時間間隔之 后反復(fù)地達(dá)到這種閾值水平。因此，脈沖發(fā)生器156產(chǎn)生連續(xù)的脈沖 信號。脈沖信號產(chǎn)生的頻率根據(jù)闞值水平以及由輻射檢測區(qū)域104所 提供的電流的強(qiáng)度而變化。在將預(yù)限定閾值保持恒定時，脈沖信號的 頻率表示由輻射檢測區(qū)域104所產(chǎn)生的電流的強(qiáng)度。在將傳感器元件102的輸出端口 160聯(lián)接到各自的數(shù)字信號處理 裝置時，可精確地強(qiáng)度脈沖信號的頻率，以用于所獲取的電磁輻射的 顯現(xiàn)。與模擬信號傳輸相比，從輸出端口 160到各自的數(shù)字信號處理 裝置的數(shù)字信號的傳輸可非常有力的抗外部微擾并且對外部微擾不靈敏。積分器152和輻射檢測區(qū)域104甚至是比較器154也可以作為模 塊來實(shí)現(xiàn)，這些模塊適于對通常由兩個分立導(dǎo)體所傳輸?shù)奈⒎中盘栠M(jìn) 行處理。在這種實(shí)施方式中，可有效地抑制由輻射檢測區(qū)域104所產(chǎn) 生的電流的共態(tài)器件，這樣就允許減少傳感器元件102的輸出信號的 整體噪音。進(jìn)一步來講，由加法器150、積分器152、比較器154、信號發(fā)射 器156和電荷反饋模塊158所構(gòu)成的電路還可由輻射傳感器100或輻 射檢測器140系統(tǒng)時鐘計(jì)時。而且，還可用連續(xù)模式來驅(qū)動這種構(gòu)成電流頻率轉(zhuǎn)換器的電路。圖4示出了圖表200，圖表200表明了由積分器152所產(chǎn)生的信 號202的時間演化。圖表200還示出了對應(yīng)的脈沖發(fā)生器156的輸出 信號204的時間演化。閾值206示出為水平線，且在對應(yīng)于時間t。的 第一交點(diǎn)208產(chǎn)生信號210。出于電荷反饋模塊158的原因，信號202 隨著脈沖210的產(chǎn)生而下降。這種反饋機(jī)理允許反復(fù)地減少所積累的 電荷并使信號202能夠反復(fù)上升，直到反復(fù)地達(dá)到閾值206。在集成輸出信號202的坡度表示由輻射檢測區(qū)域104所產(chǎn)生的電 流。電流越大，這種坡度就會越大，這樣，脈沖信號的連續(xù)產(chǎn)生之間 的時間間隔就會減小。因此，表明入射輻射的較大強(qiáng)度的升高的電流 導(dǎo)致脈沖輸出信號204的較大頻率。在對應(yīng)的方式中，還可將電流頻率變換器設(shè)計(jì)成用于積累負(fù)電 荷。在這種情況下，集成輸出信號202的坡度為負(fù)值且閾值表示較低 的閾值。若信號降低到這種較低的閾值以下，比較器"4就產(chǎn)生對應(yīng) 的旗信號，而且脈沖信號204也以相同的方式產(chǎn)生。根據(jù)在輻射檢測 區(qū)域104中實(shí)現(xiàn)的光電二極管的類型，這種創(chuàng)造性電流頻率變換器可 普遍地適用于傳感器元件102的光電變換部分104的各種規(guī)格，并且也適用于隨后的數(shù)字信號處理的各種規(guī)格。例如，通過降低或增加閾 值206，可任意改變脈沖輸出信號204的基本頻率。附圖標(biāo)記清單100輻射傳感器 102傳感器元件 104輻射檢測區(qū)域 106信號處理模塊 108輻射 112傳感器元件 122傳感器元件 130輻射傳感器 132輻射傳感器 134輻射傳感器 140輻射檢測器 150加法器 152積分器 154比較器 156脈沖發(fā)生器 158電荷反饋模塊 160輸出端口 162集成輸出端口 200圖表 202集成輸出信號 204脈沖輸出信號 206閾值 208交點(diǎn) 210信號脈沖
權(quán)利要求
1.一種具有多個傳感器元件(102、112、122)的輻射傳感器(130)，所述傳感器元件中的每一個包括輻射檢測部分(104)，所述輻射檢測部分適于產(chǎn)生電荷，以回應(yīng)于電磁輻射(108)的撞擊；電荷積累裝置，所述電荷積累裝置聯(lián)接到所述輻射檢測部分，以積累所述輻射檢測部分的電荷；信號產(chǎn)生裝置，所述信號產(chǎn)生裝置用于在若積累的電荷達(dá)到預(yù)限定的閾值時產(chǎn)生信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的輻射傳感器，其特征在于所述信號產(chǎn) 生裝置包括比較器(154)，所述比較器(154)用于將所積累的電荷與 所述預(yù)限定閾值(206)進(jìn)行比較；信號產(chǎn)生模塊(156)，所述信號產(chǎn)生模塊(156)用于產(chǎn)生 具有預(yù)先確定的形狀的脈沖信號，以在所積累的電荷達(dá)到所述預(yù)限定 閾值時接收由所述比較器產(chǎn)生的旗信號作為回應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于還包括電荷反饋 機(jī)構(gòu)(158)，所述電荷反饋機(jī)構(gòu)(158)用于向所述電荷積累裝置提 供恒量電荷，以回應(yīng)于通過所述信號產(chǎn)生裝置進(jìn)行的信號的產(chǎn)生。
4. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述電荷積累裝 置適于連續(xù)地積累電荷。
5. 如權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于所述比較器(154) 適于產(chǎn)生旗信號，以回應(yīng)于超過所述預(yù)限定閾值(206)的積累電荷 或回應(yīng)于降低到所述預(yù)限定閾值以下的積累電荷，且所述電荷積累裝 置適于積累正電荷和負(fù)電荷。
6. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述電荷積累裝 置還適于對所述輻射檢測部分U04)所產(chǎn)生的微分信號進(jìn)行處理。
7. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述預(yù)限定閾值 是可變的且確定所述信號的產(chǎn)生頻率。
8. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述電荷積累裝 置和所述信號產(chǎn)生裝置構(gòu)成電流頻率變換器，且所述傳感器元件(102)代表輻射檢測片(l30)的像素。
9. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述輻射檢測部 分(104)和/或所述電荷積累裝置和/或所述信號產(chǎn)生裝置在互補(bǔ)金屬 氧化物半導(dǎo)體技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)且互為旁邊地布置在共用基板上。
10. —種具有多個傳感器元件(102、 112、 122)的輻射傳感器 (130)，所述傳感器元件中的每一個包括光電檢測部分(104)，所述光電檢測部分(104)提供電流， 以回應(yīng)于電磁輻射(108)的撞擊；電流積分器(152)，所述電流積分器(152)聯(lián)接到所述光 電檢測部分，以積累由所述電流提供的電荷；比較器(154)，比較器(154)用于對由所述電流積分器積 累的電荷與預(yù)限定閾值進(jìn)行比較；脈沖發(fā)射器(156)，若所積累的電荷達(dá)到所述預(yù)限定閾值 (206)，所述脈沖發(fā)射器(l56)產(chǎn)生脈沖信號。
11. 如權(quán)利要求10所述的輻射傳感器(130)，其特征在于還 包括傳感元件(102、 112、 122)的二維陣列，所述每個傳感器元件 包括光電檢測部分(104)、電流積分器(152)、比較器(154)和 脈沖發(fā)射器(158)。
12. 如權(quán)利要求10所述的輻射傳感器(130)，其特征在于所 述光電檢測部分(104)對X光靈敏。
13. 如權(quán)利要求10所述的輻射傳感器(130)，其特征在于所 述電流積分器、所述比較器和所述脈沖發(fā)射器構(gòu)成電流頻率變換器。
14. 一種X光檢查設(shè)備，所述X光檢查設(shè)備具有至少一個輻射 傳感器(130)，所述輻射傳感器(130)具有多個傳感器元件(102、 112、 122)，所述傳感器元件中的每一個包括光電檢測部分(104)，所述光電檢測部分(104)提供電流， 以回應(yīng)于電磁輻射(108)的撞擊；電流積分器(152)，所述電流積分器(152)聯(lián)接到所述光 電檢測部分，以積累由所述電流承栽的電荷；脈沖發(fā)射器(156)，若由所述電流積分器積累的電荷達(dá)到 預(yù)限定閾值(206),所述脈沖發(fā)射器(156)產(chǎn)生脈沖信號。
全文摘要
本發(fā)明通過提供具有多個傳感器元件的輻射傳感器(104)，其中，每個傳感器元件具有光電檢測部分和集成電流頻率變換器，這種集成電流頻率變換器用于所獲取的模擬信號的嵌入模/數(shù)轉(zhuǎn)換，這種模擬信號表明撞擊在光電檢測部分上的電磁輻射的強(qiáng)度。檢測器元件通常對應(yīng)于光檢測器如光電二極管的像素。優(yōu)選電流頻率變換器和光電轉(zhuǎn)換部分互為旁邊地布置在共用基板上并且在CMOS技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，并且慮及輻射傳感器的有成本效率的大規(guī)模制造。
文檔編號G01T1/24GK101128746SQ200580046170
公開日2008年2月20日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者A·肯納, G·沃格特梅爾, M·格納德, R·斯特德曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司;弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會