CN101159283A

CN101159283A - X射线平板探测器

Info

Publication number: CN101159283A
Application number: CNA2007101779588A
Authority: CN
Inventors: 赵玮
Original assignee: Derun Digital Imaging Technology (beijing) Co Ltd
Current assignee: Derun Digital Imaging Technology (beijing) Co Ltd
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2008-04-09

Abstract

本发明涉及一种X射线平板探测器，包括薄膜晶体管基板；像素电极层，设置在所述薄膜晶体管基板上；N型非晶硅层，设置在所述像素电极层上；非晶硅层，设置在所述N型非晶硅层，用于进行可见光转换成电信号；绝缘层，设置所述非晶硅层上；透明电极膜，设置在所述绝缘层上；以及光子转换层，设置在所述透明电极上，用于将X射线的能量转换成可见光。本发明提供的这种X射线平板探测器利用绝缘层替代P型非晶硅层，同样实现了光信号转换成电信号，但同时却节约生产成本。因此，本发明能够降低医疗仪器的生产成本，使得具有这种X射线平板探测器的医疗仪器能够被广泛使用，从而降低患者昂贵的医疗费用。

Description

X射线平板探测器

技术领域

本发明涉及平板成像设备，尤其涉及一种用于医疗仪器的X射线平板探测器。

背景技术

目前，数字化X射线照相检测(Digital Radiography，简称DR)技术被广泛应用在医疗仪器上，例如拍摄X射线胸片的X射线机。

数字化X射线照相检测通常指采用电子成像板技术-平板检测器技术(FPD Technique)。其中电子成像板由大量微小的带有薄膜晶体管(TFT)的探测器成阵列排列而成。由于电子转换模式不同，数字化X射线照相检测可以分为间接转换型DR系统(Indirect DR，简称IDR)，其关键部件是获取图像的平板探测器(FPD)，由X线转换层与非晶硅光电二极管、薄膜晶体管、信号储存基本像素单元及信号放大与信号读取等组成。

间接平板探测器的结构为多层结构，主要是由闪烁体(目前主要有碘化铯CsI)或荧光体(硫氧化钆GdSO)层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphous Silicom，a-Si)再加TFT阵列构成平板检测器。此类平板探测器的闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，可以将X射线光子转换为可见光，用二维光电转换装置将可见光转换为电信号，通过薄膜晶体管阵列将每个像素的数字化信号读出并传送到计算机的图像处理系统集成为X射线影像，最后获得数字图像显示。其中，每一个像素单元都具有独立的光电转换装置，但是这种光电转换装置使用了P型非晶硅来阻止电荷由透明电极进入非晶硅光电转换层中，而这种P型非晶硅不能在普通的平板显示器FTF生产线上生产，需要投资和维护特殊的生产线，使得产品成本很难下降，从而使得少数医院能够采购配备这种昂贵的平板探测器的医疗仪器。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的高成本问题，而提供了一种平板探测器，利用绝缘层来替代P型非晶硅，实现将平板探测器的成本降低。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种平板探测器，包括：

薄膜晶体管基板，用于逐行读出电信号的电荷；

像素电极层，设置在所述薄膜晶体管基板上，用于采集电信号的电荷；

N型非晶硅层，设置在所述像素电极层上，用于阻止像素电极上的电荷的离开；

非晶硅层，设置在所述N型非晶硅层，用于进行可见光转换成所述电信号；

绝缘层，设置所述非晶硅层上，用于阻止电荷进入非晶硅层；

透明电极膜，设置在所述绝缘层上，用于施加电压使非晶硅层产生光电效应；以及

光子转换层，设置在所述透明电极上，用于将X射线的能量转换成可见光。

所述非晶硅层的厚度与所述绝缘层的厚度的比例为1∶10至1∶100。

所述非晶硅层为检测到70％以上的可见光的非晶硅层。

所述绝缘层采用氮化硅或树脂。

所述透明电极膜为氧化铟锡镀膜。

所述氧化铟锡镀膜的厚度为1微米。

所述光子转换层为闪烁体层。

本发明提供的这种X射线平板探测器利用绝缘层替代P型非晶硅层，同样实现了光信号转换成电信号，但同时却节约生产成本。因此，本发明能够降低医疗仪器的生产成本，使得具有这种X射线平板探测器的医疗仪器能够被广泛使用，从而降低患者昂贵的医疗费用。

附图说明

图1为本发明X射线平板探测器的剖面图；

图2示出了使用本发明X射线平板探测器进行X射线检查的工作原理。

具体实施方式

参见图1，为本发明X射线平板探测器的剖面图。该平板探测器的结构如图1所示，包括：薄膜晶体管基板1，用于逐行读出电信号的电荷，该薄膜晶体管基板1由多个薄膜晶体管(TFT)100以及最下层101玻璃构成，其中TFT为二维电子开关，通过门控电压的改变，多个TFT用于逐行读出像素电极层2上的电信号的电荷；像素电极层2，设置在所述薄膜晶体管基板1上，每一个像素上面的电极覆盖下面所有的结构如TFT，从表面上看像素电极为方形，像素间距约为10微米；所述像素电极层2上设置N型非晶硅层3，N型非晶硅层的厚度很薄，约为1微米，该N型非晶硅层沿着像素电极层覆盖用以阻止像素电极上的电荷的减少；非晶硅层4，设置在所述N型非晶硅层3，用于进行可见光转换成电信号，因此设置N型非晶硅层是用以减少从像素电极进入非晶硅的电荷，而像素电极层是采集非晶硅层光电转换产生的电信号的电荷；绝缘层5，设置所述非晶硅层4上，用于替代传统的P型非晶硅；透明电极膜6，设置在所述绝缘层5上用来加电压使非晶硅层产生光电效应，其中由于绝缘层而阻止了电荷由透明电极膜进入非晶硅层；光子转换层7，设置在所述透明电极膜6上，用于将X射线的能量转换成可见光。可见光如图1中箭头所示。在像素电极层2和薄膜晶体管基板1之间的空隙里面填充隔离材料，构成隔离层，图1中未示出。

本发明X射线平板探测器是对传统的间接检测法的X射线平板探测器的改进，将传统的光电转换装置中使用的P型非晶硅替代成绝缘层，由绝缘层和N型非晶硅层来阻止像素电极和透明电极上的电荷进入非晶硅层，以保证图像读出过程中最后采集的电荷都是通过光电转换获得的电荷。利用非晶硅实现光电转换，其中为了实现光电转换，绝缘层的厚度与非晶硅层的厚度比例为1∶10-1∶100。为了更好的进行光信号转换成电信号，所述非晶硅层4的厚度为能保证检测到70％以上的可见光，即入射光。

其中，为了降低成本避免使用P型非晶硅，而采用绝缘层5，绝缘层采用绝缘材料如氮化硅或树脂或其他类似材料，绝缘层在现有的平板显示器FTF生产线上能够很容易地生产从而能够带来X射线平板探测器的大量生产降低医疗成本。透明电极6为氧化铟锡(ITO)镀膜，且ITO锡镀膜为1微米。光子转换层为闪烁体层或荧光体。非晶硅层是非掺杂弱N型的。

参见图2，示例了使用本发明X射线平板探测器进行X射线检查的工作原理，在透明电极膜6和像素电极2之间加上负电压，电场E方向如图2所示。在实际应用时，X射线曝光后，闪烁体将X射线的能量转换为可见光，可见光照射在ITO薄膜上成为入射光，此时非晶硅层将检测到至少70％以上的入射光，入射光在非晶硅中经过光电转换，产生电子空穴对。电子在电场的作用下如图2所示的那样向像素电极移动，并存储在那。空穴向上移动，移动至绝缘层和非晶硅交界处停止。在图像读出过程中，薄膜晶体管基板上的TFT开关被逐行闭合，将像素电极上的电荷读出；在全部图像读出后，ITO透明电极将转为正电压，所有的TFT闭合，使得电子从像素电极2流入非晶硅3中，并移向与绝缘层的交界处，与残留的空穴中和，这样完成清除残像的过程。在此之后，ITO将再次转为负电压，所有的TFT断开，准备下一次X射线检查。

使用绝缘层替代P型非晶硅，设定一定宽度的非晶硅同样能够实现光电信号转换，这样不使用P型非晶硅而使用绝缘层，由于普通的平板显示器FTF生产线上能够很容易地生产绝缘材料，因此不仅能降低X射线平板探测器的生产成本，而且也同样实现X射线成像。因此本发明X射线探测器能大大地降低医疗患者支付的昂贵的医疗费用。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种X射线平板探测器，其特征在于，包括：

薄膜晶体管基板，用于逐行读出电信号的电荷；

N型非晶硅层，设置在所述像素电极层上，用于阻止像素电极上的电荷的减少；

2.根据权利要求1所述的X射线平板探测器，其特征在于所述非晶硅层的厚度与所述绝缘层的厚度的比例为1∶10至1∶100。

3.根据权利要求1或2所述的X射线平板探测器，其特征在于所述非晶硅层为检测到70％以上的可见光的非晶硅层。

4.根据权利要求1或2所述的X射线平板探测器，其特征在于所述绝缘层采用氮化硅或树脂。

5.根据权利要求1或2所述的X射线平板探测器，其特征在于所述透明电极膜为氧化铟锡镀膜。

6.根据权利要求4所述的X射线平板探测器，其特征在于所述氧化铟锡镀膜的厚度为1微米。

7.根据权利要求1或2或4所述的X射线平板探测器，其特征在于所述光子转换层为闪烁体层。