專利名稱：x射線檢查設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括x射線源和x射線檢測器的x射線檢查設(shè)備，-x射線檢測器包含-光電導(dǎo)體，從入射的x射線輻射中導(dǎo)出電荷，和-讀出單元，從來自光電導(dǎo)體的電荷中導(dǎo)出電像素信號(hào)，和-輸出電路，輸出電像素信號(hào)。
美國專利US6262408中披露了這種x射線檢測器。
背景技術(shù)：
公知的x射線檢測器是二維圖像檢測器，其中采用碲化鎘(Cadmium-Telluride)或碲鋅鎘(Cadmium-Zinc-Telluride)半導(dǎo)體層作為光電導(dǎo)體。這樣的半導(dǎo)體材料對(duì)于x射線輻射具有極好的靈敏度。公知的二維圖像檢測器包括多個(gè)形成讀單元并收集由入射的x射線在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的電荷的像素電極。再者，公知的二維圖像檢測器包含具有XY矩陣形式的電子接線(electronic wiring)和薄膜晶體管(TFF)的輸出電路，其中薄膜晶體管將像素電極耦合到電子接線。
盡管公知的二維圖像檢測器的x射線輻射的靈敏度足夠優(yōu)秀，但是公知的二維圖像檢測器并不涉及代表各個(gè)圖像的連續(xù)圖像信號(hào)的產(chǎn)生速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有光電導(dǎo)體層的x射線檢測器，允許以比公知的二維圖像檢測器能夠?qū)崿F(xiàn)的速率更高的速率產(chǎn)生圖像信號(hào)。
這個(gè)目的通過依據(jù)本發(fā)明的x射線檢查設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，其中-中心組的讀出單元位于x射線檢測器的中心區(qū)域，和-外圍組的讀出單元位于圍繞中心區(qū)域的外圍區(qū)域，-x射線檢查設(shè)備具有-選擇系統(tǒng)，選擇中心組的讀出單元，以便從中心組的讀出單元中提供像素信號(hào)給輸出電路。
各個(gè)讀出單元包含接收形成于光電導(dǎo)體內(nèi)的電荷的收集電極(collecting electrode)。根據(jù)各個(gè)讀出單元內(nèi)的電荷，形成代表各個(gè)讀出單元內(nèi)的電荷數(shù)量的相應(yīng)電像素信號(hào)。通過輸出電路讀出電像素信號(hào)。
入射的x射線在光電導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電荷。使光電導(dǎo)體在x射線入射的地方變得局部導(dǎo)電。入射x射線引起電子空穴對(duì)的形成，并在讀出單元的收集電極上收集一個(gè)極性的電荷。另一個(gè)極性的電荷被輸運(yùn)到相反電極。依據(jù)本發(fā)明的見識(shí)，由利用相對(duì)長的時(shí)延釋放的捕獲電荷引起電像素信號(hào)的瞬時(shí)分量。特別地，這些捕獲的電荷在其被生成之后在相當(dāng)長的時(shí)間周期被熱釋放。本發(fā)明進(jìn)一步的見識(shí)是如此捕獲的電荷大多出現(xiàn)在光電導(dǎo)體的外圍上，特別出現(xiàn)在邊緣上。依據(jù)本發(fā)明，x射線檢查設(shè)備具有選擇系統(tǒng)，用于選擇中心組的讀出單元，以便從此中心組的讀出單元中提供電像素信號(hào)。因而，不允許來自外圍區(qū)域的讀出單元的電荷傳送至輸出電路。隨后根據(jù)提供給輸出電路的電像素信號(hào)形成輸出圖像信號(hào)。因此，在輸出圖像信號(hào)中避免了電像素信號(hào)的瞬時(shí)分量，并且在很大程度上避免了由于這樣的瞬時(shí)分量而引起的輸出圖像信號(hào)的擾動(dòng)或惡化。因此，本發(fā)明的x射線檢查設(shè)備能夠以快速率產(chǎn)生輸出信號(hào)，從而以快速率產(chǎn)生高診斷質(zhì)量的連續(xù)圖像。高診斷質(zhì)量意味著使低對(duì)比度的小細(xì)節(jié)變得清楚可視，尤其因?yàn)閹缀醪话l(fā)生由于電像素信號(hào)的瞬時(shí)分量而導(dǎo)致的圖像惡化。
本發(fā)明的這些和其他方面將參考在從屬權(quán)利要求中定義的實(shí)施例進(jìn)一步進(jìn)行闡述。
在本發(fā)明的x射線檢查設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例中，選擇系統(tǒng)具有屏蔽部件，該屏蔽部件保護(hù)光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域不受入射x射線的影響。在光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域中產(chǎn)生的任何電荷被收集在外圍組的讀出單元中。因?yàn)槠帘尾考帘瓮鈬鷧^(qū)域，以致沒有或幾乎沒有任何x射線輻射到達(dá)光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域，沒有或幾乎沒有任何電荷被收集在外圍組的讀出單元中。結(jié)果，外圍組的讀出單元不產(chǎn)生電像素信號(hào)，以致抑制了來自這些讀出單元的瞬時(shí)分量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，選擇系統(tǒng)具有包括準(zhǔn)直器的屏蔽部件，其中向光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域登記(register)該準(zhǔn)直器。這個(gè)準(zhǔn)直器截取x射線輻射，以致沒有或幾乎沒有任何x射線輻射到達(dá)光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域。因此，從外圍組的讀出單元中沒有或幾乎沒有任何電像素信號(hào)產(chǎn)生，并且在輸出圖像信號(hào)中抑制了來自這些讀出單元的瞬時(shí)分量。優(yōu)選地，準(zhǔn)直器是可調(diào)節(jié)的，以使得被屏蔽x射線輻射的光電導(dǎo)體的部分精確地與其中避免電荷產(chǎn)生的外圍區(qū)域相一致。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，選擇系統(tǒng)電隔離外圍組的讀出單元與輸出電路。因此，來自外圍區(qū)域的讀出單元中電荷的任何瞬時(shí)分量不影響施加到輸出電路的電像素信號(hào)。因此，在基于來自輸出電路的電像素信號(hào)形成的輸出圖像信號(hào)中，避免了由于瞬時(shí)分量帶來的信號(hào)惡化或擾動(dòng)。輸出圖像信號(hào)具有信號(hào)電平，代表利用x射線檢測器接收的x射線圖像中各個(gè)位置上的亮度或強(qiáng)度值。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，選擇系統(tǒng)包含圍繞中心區(qū)域的環(huán)繞電極。例如，環(huán)繞電極呈環(huán)狀，譬如可能具有圓角的矩形形狀。環(huán)繞電極電連接到外圍組的讀出單元。出現(xiàn)在外圍組的讀出單元中的任何電荷都被施加到環(huán)繞電極并被經(jīng)環(huán)繞電極被帶走。中心區(qū)域的讀出單元沒有電連接到環(huán)繞電極。因此，來自外圍區(qū)域的讀出單元中的電荷的任何瞬時(shí)分量不影響來自中心組中讀出單元的電像素信號(hào)。
外圍組的收集電極優(yōu)選小于中心組的收集電極。因此，在更大程度上使可用表面可用于讀出單元，所述讀出單元產(chǎn)生實(shí)際上用于形成輸出圖像信號(hào)的電像素信號(hào)。因此，由于電容量是足夠的而不必更多增大整個(gè)x射線檢測器的面積，所以避免了讀取單元的飽和。只需要增大以容納外圍區(qū)域的小的附加讀出單元。
適當(dāng)?shù)墓怆妼?dǎo)體是例如連續(xù)的晶體半導(dǎo)體層或多個(gè)晶體半導(dǎo)體單元。當(dāng)從碲鋅鎘(CdZnTe)、碘化汞(HgI2)或氧化鉛(PbO)的組中選擇半導(dǎo)體材料時(shí)，可獲得好的結(jié)果。當(dāng)采用氧化鉛時(shí)，利用具有(幾乎)理想配比成分的(接近)氧化鉛，可獲得特別好的結(jié)果。這些半導(dǎo)體材料對(duì)于x射線具有非常高的靈敏度，以致本發(fā)明的x射線檢測器對(duì)于被檢查的病人而言能夠以相對(duì)低的x射線劑量產(chǎn)生表示高診斷質(zhì)量的x射線圖像的輸出圖像信號(hào)。
本發(fā)明的x射線檢測器尤其適合用于x射線檢查設(shè)備中，其中x射線檢測器接收從中導(dǎo)出輸出圖像譬如電子視頻信號(hào)的x射線投射圖像。本發(fā)明的輻射檢測器也尤其適合于在計(jì)算X線斷層術(shù)(computed-tomography)系統(tǒng)中使用，其中x射線檢測器根據(jù)從若干定向穿過被檢查物體的入射x射線輻射形成衰減斷面圖(profile)。根據(jù)這些衰減斷面圖，重建代表物體中的局部密度的圖像數(shù)據(jù)集。該圖像數(shù)據(jù)集可以涉及通過物體的一個(gè)或多個(gè)截面，但是該圖象數(shù)據(jù)集也可以涉及被檢查物體的重建體積。具體地，當(dāng)用于計(jì)算X線斷層術(shù)系統(tǒng)中時(shí)，x射線檢測器優(yōu)選被安置作為二維檢測器，可同時(shí)從目標(biāo)中的數(shù)個(gè)切片中獲得衰減斷面圖，或能夠從錐形x射線束中獲得衰減斷面圖。
參考下文描述的實(shí)施例及參考其中的附圖將詳細(xì)說明本發(fā)明的這些和其他方面。


圖1圖解顯示具有其中采用本發(fā)明的多線檢測器的計(jì)算X線斷層術(shù)系統(tǒng)，圖2顯示本發(fā)明的x射線檢查設(shè)備的x射線檢測器的電路布局的圖解表示，和圖3顯示本發(fā)明x射線檢查設(shè)備的x射線檢測器的另一個(gè)實(shí)施例的示意性表示。
具體實(shí)施例方式
圖1圖解顯示具有多線檢測器3的計(jì)算X線斷層術(shù)系統(tǒng)，該多線檢測器3形成為檢測器陣列。X射線源2以及面向多線檢測器3被安裝在圓形門戶框架或臺(tái)架1中。X射線源2發(fā)射錐形X射線束4穿過病人5并到達(dá)多線檢測器3上。被檢查的病人5通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)架1被傳送到臺(tái)6上。
檢測器陣列3被安置在與X射線源2的焦點(diǎn)距離r處。在臺(tái)架1的整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間，X射線束4在臺(tái)架平面內(nèi)從相對(duì)于法線的不同方向照射病人5，以形成由多線檢測器接收的各個(gè)衰減斷面圖。根據(jù)這些斷面圖重建病人在照射區(qū)中的截面圖像7。
檢測器陣列3由多個(gè)被安置在多個(gè)行中的檢測器單元組成。這些行在旋轉(zhuǎn)軸的方向(z方向)中平行延伸。
圖2顯示本發(fā)明的x射線檢測器的電路布局的圖解表示。作為一個(gè)例子，顯示的x射線檢測器在中心區(qū)域具有3×3讀出單元21的組11。實(shí)際中，可以使用較大的陣列，例如在計(jì)算X線斷層術(shù)系統(tǒng)中使用的x射線檢測器中使用16×16讀出單元。外圍組12包括圍繞中心區(qū)域定位的16個(gè)讀出單元42。在3×3中心區(qū)域中，具有3×3檢測器單元21。各個(gè)檢測器單元包含將入射x射線輻射轉(zhuǎn)換為電荷的傳感器單元和讀出單元21，該讀出單元21的形式例如為在其上收集電荷的電容的形式。例如，檢測器單元包含光電導(dǎo)體和收集電極。例如光電導(dǎo)體單元可形成為光電導(dǎo)體材料層54或形成為光電導(dǎo)體材料譬如碲鋅鎘的晶體陣列。在另一個(gè)例子中，用于若干檢測器單元的光電導(dǎo)體單元可以形成為譬如碘化汞或氧化鉛的光電導(dǎo)體材料的連續(xù)層。讀出單元在收集電極的電容上存儲(chǔ)光電導(dǎo)體中產(chǎn)生的電荷。
輸出電路包含若干讀出線22和耦合到各個(gè)讀出線的讀出放大器。各個(gè)讀出線被用于相應(yīng)列的檢測器單元，并且對(duì)于相應(yīng)的列，具有耦合到待討論的讀出線22的讀出放大器23。相應(yīng)列的讀出放大器23被耦合到多路復(fù)用電路24，所述多路復(fù)用電路24根據(jù)來自相應(yīng)讀出放大器的電輸出信號(hào)形成輸出圖像信號(hào)。輸出圖像信號(hào)作為電子視頻信號(hào)提供給x射線檢測器的輸出端口25。各個(gè)檢測器單元通過轉(zhuǎn)換單元31耦合到其讀出線。例如，轉(zhuǎn)換單元31是薄膜晶體管，這些薄膜晶體管利用其源觸點(diǎn)耦合到待討論的檢測器單元，并且利用其漏觸點(diǎn)耦合到待討論的列的讀出線。
對(duì)于相應(yīng)行的檢測器單元，提供尋址線32。各個(gè)尋址線耦合到待討論的行中的轉(zhuǎn)換單元31的控制觸點(diǎn)。特別地，行中的尋址線耦合到該行中的薄膜晶體管的門觸點(diǎn)。將打開、關(guān)閉薄膜晶體管的尋址信號(hào)施加到薄膜晶體管的門觸點(diǎn)。這些尋址信號(hào)由行寄存器33提供。
圍繞3×3中心組的檢測器單元，提供環(huán)繞電極41，外圍組的讀出單元電連接到該環(huán)繞電極41。外圍組的讀出單元42實(shí)質(zhì)上類似地構(gòu)造為中心組的讀出單元。優(yōu)選地，外圍組12的讀出單元42在尺寸上小于中心組的讀出單元。例如，中心組中的讀出單元具有在0.5-2.0mm范圍內(nèi)的線性尺寸，而外圍中的讀出單元具有在0.1-0.5mm范圍內(nèi)的線性尺寸。任何電荷，特別是主要在外圍組的讀出單元內(nèi)積累的俘獲電荷通過環(huán)繞電極被帶走，并因而不能影響在輸出端口25上的輸出圖像信號(hào)。環(huán)繞電極12耦合到x射線檢測器的基底51，以允許來自外圍組12的讀出單元42的電荷被排出至基底51。外圍組12的讀出單元42需要被提供轉(zhuǎn)換單元，但持久地與環(huán)繞電極41電連接。
圖3顯示本發(fā)明的x射線檢測器的另一個(gè)實(shí)施例的示意性表示。圖3顯示本發(fā)明的x射線檢查設(shè)備的x射線檢測器的透視側(cè)視圖。X射線檢測器構(gòu)建于基底51上，在基底51上形成電子電路陣列53，該陣列53包含讀出單元42、21作為收集電極、讀出線22、尋址線32及轉(zhuǎn)換單元。光電導(dǎo)體在這個(gè)例子中形成為連續(xù)的例如碲鋅鎘的光電導(dǎo)體層54。當(dāng)采用厚度在2-6mm范圍內(nèi)的CdZnTe層作為光電導(dǎo)體層時(shí)，大約99％的x射線輻射在光電導(dǎo)體層內(nèi)被吸收。利用3mm厚的CdZnTe層在大約140kV的x射線能量處獲得極好的結(jié)果。在光電導(dǎo)體的頂部，設(shè)置薄的連續(xù)相反電極55。粗箭頭指示在操作中x射線輻射入射在x射線檢測器上的方向。圖3中所示的x射線檢測器在x射線檢測器的表面上具有屏蔽部件51，面向x射線輻射入射的方向。屏蔽部件51被提供在x射線檢測器的外圍上，以致外圍組的讀出單元被定位在屏蔽部件的下面，即外圍組的讀出單元被定位在背向入射x射線輻射的屏蔽部件的一側(cè)。屏蔽部件51可形成為覆蓋光電導(dǎo)體層的邊緣區(qū)域的金屬邊(rim)。利用具有在0.1-1.0mm范圍內(nèi)厚度的金屬邊獲得好的屏蔽。因此，在光電導(dǎo)體層的邊緣區(qū)域中，沒有在這個(gè)邊緣區(qū)域中產(chǎn)生的電荷。因此，只在中心區(qū)域的讀出單元中收集電荷。在圖3的實(shí)施例中，也顯示了具有若干準(zhǔn)直器板62的準(zhǔn)直器61。這些準(zhǔn)直器板62可拆卸地安裝，以使其可沿著箭頭63的方向滑動(dòng)。準(zhǔn)直器板62被放置以使得它們截獲x射線束的外部分，以致準(zhǔn)直器板62屏蔽外圍組12的讀出單元之中的讀出單元42。準(zhǔn)直器61可以與屏蔽部件52組合采用，以獲得外圍區(qū)域的讀出單元的精確屏蔽，并允許x射線輻射穿透到中心區(qū)域的檢測器單元。而且，單獨(dú)地利用每個(gè)屏蔽部件和利用準(zhǔn)直器也可獲得好的屏蔽結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種x射線檢查設(shè)備，包括x射線源和x射線檢測器，-該x射線檢測器包含-光電導(dǎo)體，從入射的x射線輻射中導(dǎo)出電荷，和-讀出單元，從來自光電導(dǎo)體的電荷中導(dǎo)出電像素信號(hào)，和-輸出電路，從讀出單元中輸出電像素信號(hào)，其中-中心組的讀出單元位于x射線檢測器的中心區(qū)域中，和-外圍組的讀出單元位于圍繞中心區(qū)域的外圍區(qū)域中，-該x射線檢查設(shè)備具有-選擇系統(tǒng)，選擇中心組的讀出單元，以便從中心組的讀出單元中提供像素信號(hào)給輸出電路。
2.如權(quán)利要求1中所述的x射線檢查設(shè)備，其中選擇系統(tǒng)包含x射線屏蔽部件，該x射線屏蔽部件保護(hù)光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域不受入射x射線輻射的影響。
3.如權(quán)利要求1中所述的x射線檢查設(shè)備，還包括在x射線檢測器和x射線檢測器之間的準(zhǔn)直器，其中該準(zhǔn)直器包括在空間上向光電導(dǎo)體的外圍區(qū)域登記的x射線吸收部件。
4.如權(quán)利要求1中所述的x射線檢查設(shè)備，其中選擇系統(tǒng)包含環(huán)繞電極，該環(huán)繞電極圍繞中心部分并且電連接到外圍組的讀出單元。
5.如權(quán)利要求1中所述的x射線檢查設(shè)備，其中外圍組的讀出單元的收集電極比中心組的讀出單元的收集電極的尺寸小。
6.如權(quán)利要求1中所述的x射線檢查設(shè)備，選擇系統(tǒng)電隔離外圍組的讀出單元與輸出電路。
7.如權(quán)利要求1中所述的x射線檢查設(shè)備，其中該光電導(dǎo)體是連續(xù)的半導(dǎo)體層或者該光電導(dǎo)體包含多個(gè)晶體半導(dǎo)體單元。
8.如權(quán)利要求7中所述的x射線檢查設(shè)備，其中半導(dǎo)體層或半導(dǎo)體單元包含碲鋅鎘、碘化汞或氧化鉛的組中的光導(dǎo)材料。
全文摘要
一種x射線檢查設(shè)備包括x射線源和x射線檢測器。該x射線檢測器包含從入射x射線輻射中導(dǎo)出電荷的光電導(dǎo)體和從來自光電導(dǎo)體的電荷中導(dǎo)出電像素信號(hào)的讀出單元。中心組的讀出單元位于x射線檢測器的中心區(qū)域，而外圍組的讀出單元位于圍繞中心區(qū)域的外圍區(qū)域中。該x射線檢查設(shè)備具有選擇中心組的讀出單元的選擇系統(tǒng)，以便從中心組的讀出單元中提供像素信號(hào)給輸出電路。該選擇系統(tǒng)可包含從外圍組中排出電荷的環(huán)繞電極?；蛘?，該選擇系統(tǒng)保護(hù)外圍組不受x射線的影響。
文檔編號(hào)H01L27/144GK1711642SQ200380103521
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2003年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月19日
發(fā)明者H·K·維茨奧雷克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司