CN102099704A - 一种x射线图像探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种X射线图像探测装置，也公开了用于该装置的X射线图像传感器。该X射线图像传感器由多个具有双驱动像元结构的像元组成。该X射线图像探测装置包括闪烁晶体、数据整合处理单元和多个X射线图像传感器，X射线图像传感器按矩阵方式排列；闪烁晶体正对X射线源，按矩阵方式排列的多个X射线图像传感器位于闪烁晶体的背面，数据整合处理单元连接X射线图像传感器。利用本发明所提供的X射线图像探测装置，可以获得曝光时间短、空间分辨率高的全数字化X射线图像，为工业产品无损伤检测、实现可视化微创手术操作等应用提供有力的技术支持。

Description

一种 X射线图像探测装置
技术领域
本发明涉及一种 X射线图像探测装置， 尤其涉及一种利用 X射线 检测物质内部结构， 由薄膜晶体管阵列接收 X射线转换后的可见光， 通过逐个测量每个薄膜光敏二极管产生的电荷并进行图像还原处理， 获得二维图像的图像探测装置， 属于 X射线数字成像检测领域。
背景技术
众所周知， X 射线具有穿透物质的能力， 并且不同物质对 X 射线 的吸收程度不同。 X 射线穿透物质的特性和荧光特性可以用来检测物 体内部的结构。 目前， 实际使用中的 X射线检测技术普遍使用胶片照 相法。 胶片照相法的成像质量较高， 能正确提供被测试件缺陷真实情 况的可靠信息。 但是， 它具有操作过程复杂、 运行成本高、 结果不易 保存且査询携带不便等缺点。
为了解决上述问题， 在 20世纪 90年代末出现了 X射线数字成像
(D i g i tal Rad i ography)检测技术。 X射线数字成像技术的基本原理是 使用以非晶体为基础的平板探测器（f lat pane l detect or) 。 该平板 探测器由闪烁晶体 （多采用碘化铯或磷）、 薄膜光敏二极管阵列和薄膜 晶体管阵列构成。 入射的 X 线到达闪烁晶体被吸收后， 激发出的可见 光传递到下层的光敏二极管， 转换为电信号， 在薄膜晶体管中积分成 为储存电荷， 在控制电路的触发下把储存电荷按顺序传递到外围电路， 读出数据后经放大器放大处理， 转换成二进制数字信号， 通过电缆传 输到操作台进行显示。 由于 X射线数字成像系统的图像以数字像素组 成， 具有空间分辨率高、 图像的保真度较高、 黑白动态范围大等优点， 其成像质量及分辨率几乎可与胶片照相法媲美， 同时也为图像的计算 机处理提供了方便。
基于平板探测器的 X射线数字成像系统在无损检测和评价、 集装 箱扫描、 电路板检査以及医疗应用等方面具有广阔的应用前景。 在专 利号 （或申请号） 为 200580002226. 4、 031 11635. 3、 200710152862. 6、 200680016705. 6、 200710000874. 7、 200610025391. 8、 200810176704. 9 的多项中国专利 （或专利申请） 中， 分别介绍了 X射线在医学成像、 工业产品无损伤检测、 生物体结构检测、 安全检査等方面的广泛应用。 对此， 可以参阅这些专利 （或专利申请） 的申请文件， 在此就不一一 说明了。
在 X射线数字成像技术中， 最主要的技术难点在于从薄膜晶体管 阵列获得图像的过程。这一过程与液晶显示器的成像原理互为逆过程， 所要解决的技术问题是采用一种合理的薄膜晶体管结构组合， 将可见 光影像转换为电信号并实现图像再现。 目前， 关于成像方面的技术解 决方案有多种， 例如线性扫描方案等， 但这些现有技术仍然存在诸如 曝光时间过长、 空间分辨率不高等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种 X 射线图像传感 器。 该图像传感器着力解决了上述逆过程中的多个技术难点， 使制造 过程简化， 应用更为方便。
本发明所要解决的另外一个技术问题在于提供一种应用该 X射线 图像传感器的 X射线图像探测装置。
为实现上述的发明目的， 本发明采用下述的解决方案：
一种 X 射线图像传感器， 包括多个具有双驱动像元结构的像元， 其 特征在于：
每个所述像元中包括分为奇偶的两个薄膜晶体管和两个薄膜光敏二 极管；
两个所述薄膜晶体管的源极分别连接两个所述薄膜光敏二极管的负 极， 栅极分别连接奇数行驱动线和偶数行驱动线， 漏极连接共同的信号 输出线， 所述信号输出线连接电荷读出电路；
两个所述薄膜光敏二极管的正极共同连接像元共地线。
其中， 所述电荷读出电路取得所述薄膜晶体管关闭和打开两个状态 下的信号， 分别存储在基准电荷寄存器和信号电荷寄存器中； 所述基准 电荷寄存器和所述信号电荷寄存器之间的信号差值被送入模拟数字转换 电路。
行驱动控制电路控制所述薄膜晶体管的开启和关闭， 同时控制所述 基准电荷寄存器和所述信号电荷寄存器中的信号存储和输出。
所述 X 射线图像传感器上还具有多路信号输出选择开关， 所述多路 信号输出选择开关受所述行驱动控制电路的控制， 通过开关的切换使不 同像元上的电荷泄放到同一个信号输出线。
所述行驱动控制电路粘接在玻璃基板上， 所述多路信号输出选择开 关集成在所述行驱动控制电路中， 行驱动信号线制作成与所述行驱动控 制电路所输入的指状行驱动电极相连接的方式。
所述电荷读出电路分布在所述 X 射线图像传感器的左右两边， 每一 边的电荷读出电路只连接 1/2总行数的像元。
一种 X射线图像探测装置， 包括用于将 X射线转换成可见光的闪烁 晶体、 数据整合处理单元， 其特征在于：
所述 X射线图像探测装置还包括多个上述的 X射线图像传感器， 所 述 X射线图像传感器按矩阵方式排列；
所述闪烁晶体正对 X射线源， 按矩阵方式排列的多个所述 X射线图 像传感器位于所述闪烁晶体的背面， 所述数据整合处理单元连接所述 X 射线图像传感器。
所述 X射线图像探测装置中还包括 X射线剂量传感器， 所述 X射线 剂量传感器位于所述 X射线图像传感器的背面。
所述 X射线剂量传感器通过 X射线剂量反馈输出单元产生反馈信号， 所述反馈信号提供给所述 X射线源。
所述 X射线图像探测装置的启动时间为 X射线剂量传感器开始积累 电荷的时刻， 所述 X射线图像探测装置的像元电荷积累结束时间为 X射 线剂量传感器达到剂量要求的时刻。
所述 X 射线图像探测装置中还包括抗散射线滤线栅， 所述抗散射线 滤线栅正对所述 X 射线源， 所述闪烁晶体位于所述抗散射线滤线栅的背 面。
所述抗散射线滤线栅可以由虚拟滤线栅替代。
本发明所提供的 X射线图像探测装置可以采用现有的 LCD制造工艺 实现， 大大降低了生产制造成本。 利用该 X 射线图像探测装置， 可以获 得曝光时间短、 空间分辨率高的全数字化 X 射线图像， 为工业产品无损 伤检测、 可视化微创手术操作等应用提供有力的技术支持。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 图 1是本发明的总体电气原理框图；
图 2是 X射线致发光闪烁晶体的结构示意图；
图 3是闪烁晶体发光波长特征的分布图；
图 4 ( a ) 和图 4 ( b ) 分别显示了本发明中的单个像元电路结构与 用于 LCD显示器的单个像元电路结构；
图 5 ( a ) 和图 5 ( b ) 分别显示了用于 LCD显示器像元结构与本发 明特有的双驱动像元结构；
图 6说明了本发明特有的双电荷寄存器及求差值电路结构； 图 7是本发明中像元结构绘制到玻璃基板时的示意图；
图 8 描述了带有薄膜光敏二极管群和薄膜晶体管群玻璃基板与外围 电路之间的连接关系；
图 9 进一步描述了玻璃基板上制作的高密度指状电极与柔性电路板 相连接的方式；
图 10显示了本发明的整体装配结构及应用电路连接方案； 图 1 1显示了本发明的第一种应用实施示例， 用于对不可拆卸的军工 产品进行内部结构的无损伤观察， 是采用锥束 CT的方式取得被检测产品 的详细内部结构；
图 12显示了本发明的第二种应用实施示例， 用于对运动的人体器官 (如心脏） 进行实时观察， 用于介入手术。
附图中使用的标号说明如下：
100 闪烁晶体
1 10 入射 X射线
120 生长在碳纤维基板上的闪烁晶体群
130 碳纤维基板
140 闪烁晶体上发出的可见光
200 薄膜光敏二极管
210 薄膜光敏二极管结构
21 1 薄膜光敏二极管负极
212 薄膜光敏二极管正极 220 LCD显示器应用中的像素电容
260 像元
300 薄膜晶体管
310 LCD显示器应用中的薄膜晶体管结构
320 薄膜晶体管结构 （连接在偶数行驱动线上）
321 薄膜晶体管栅极
322 薄膜晶体管漏极
323 薄膜晶体管源级
330 薄膜晶体管结构 （连接在奇数行驱动线上） 340 LCD显示器应用中的单驱动像元
350 奇偶双驱动像元
400 行驱动控制电路
410 奇数行驱动线
420 偶数行驱动线
425 LCD显示器应用中的行驱动线
430 行驱动信号线
435 玻璃基板上指状行驱动电极
440 LCD显示器应用中的亮度信号驱动线
450 信号输出线
455 玻璃基板上的信号指状输出电极
460 多路信号输出选择开关
470 (差值寄存器） 切换开关控制电路
480 行驱动电路奇偶行控制器
490 像元共地线
500 电荷读出电路
505 LCD显示器中的亮度驱动电路
510 基准电荷寄存器
520 信号电荷寄存器 550 电荷差值采集器
560 电荷读出电路输出信号线
570 电荷差值信号
600 模拟数字转换电路
700 X射线剂量传感器
750 X射线剂量反馈输出单元
800 X射线防护层
900 数据整合处理单元
950 图像显示器
1000 X射线图像探测装置
1010 抗散射线滤线栅装置
1050 X射线图像传感器
1 100 X射线管
1200 被检测物体
1250 旋转工作台
1260 横旋转轴
1280 纵旋转轴
1300 计算机系统
具体实施方式
本发明的基本思路在于采用薄膜晶体管阵列来接收 X射线经闪烁晶 体转换后的可见光。 该薄膜晶体管阵列与薄膜光敏二极管阵列共同组成 一个平板探测器。 随着可见光的强弱变化， 在每个薄膜光敏二极管上会 产生不同的电荷。 通过薄膜晶体管阵列开关的开合来逐个测量每个薄膜 光敏二极管的电荷， 取得 X 射线吸收强弱的变化， 从而获得一组二维图 像数据。 在此基础上， 可以获取还原静态二维图像和动态二维图像所需 的数据， 通过图像还原计算重新恢复出图像的细节。
图 1 为本发明所提供的 X射线图像探测装置的总体电气原理框图。 该 X射线图像探测装置 1000由将 X射线转换成可见光的闪烁晶体 100、 采用半导体制造工艺获得的、 按矩阵排列的薄膜光敏二极管 200 和薄膜 晶体管阵列 300、 控制光电转换器件群协同工作的行驱动控制电路 400、 读取光电转换器电荷读出电路 500、将电荷转换成数据的模拟数字转换电 路 600、 X射线剂量传感器 700及 X射线剂量反馈输出单元 750、 保护电 子电路的 X射线防护层 800、具有数据采集处理功能的数据整合处理单元 900和还原前述光电器件信号的计算机系统 1300等部分组成。 通过该 X 射线图像探测装置 1000可以获得被检测物体在二维坐标特定位置上 X射 线吸收程度的图像数据， 该图像数据在计算机系统 1300上被保存、 传送 并还原成可读的图像， 并在图像显示器 950 上显示。 被还原出的图像可 以是静止的或连续不断的动态图像， 可以应用于无损工业检测、 人体解 剖结构观测检査和其它使用 X射线分析的场合。
图 2 是本发明中使用的 X射线致发光闪烁晶体的结构示意图。 该闪 烁晶体 100 由碘化铯惨铊、 硫氧化钆等材料制成。 在闪烁晶体 1 00最外 面是由非晶碳或碳纤维制成的薄板 130， 厚度为 0.5〜3mm， 因此对 X射 线的阻挡很少。 该薄板 130下方是垂直排列的闪烁晶体群 120。 闪烁晶体 群 120 采用垂直排列是考虑到光线在垂直方向传导效率最高， 在垂直方 向上薄膜光敏二极管结构 21 0 组成的阵列可以获得最大的光照， 并且与 周围的薄膜光敏二极管之间的干扰最小。 在制造平板探测器时， 需要将 闪烁晶体 100 与薄膜光敏二极管之间紧密贴合。 贴合的方法包括使用压 力贴覆、 负压真空吸附、 透光胶水粘贴、 直接在薄膜光敏二极管群上生 长或涂覆闪烁材料等。
当外部入射的 X射线 1 1 0投照在闪烁晶体 100上时， 实际上入射的 X射线 1 10大部分被垂直排列的闪烁晶体群 120阻挡吸收，并被转换成可 见光 140。如图 3所示， 入射 X射线 1 10在闪烁晶体 100上转换的可见光 140的波长峰值在 530〜580nm， 光谱范围可以达到 350〜700nm。 该光线 具有很短的延迟效应， 在 X射线消失后的 l ms以内可以衰减到 X射线照 射亮度的 1 %以下。
本发明所提供的 X射线图像传感器 （简称图像传感器） 1050采用独 特的奇偶双驱动像元 350。 每行的像元按照奇偶分别被奇数行驱动线 410 和偶数行驱动线 420控制， 每两列像元共用一条信号输出线 450和电荷 读出电路 500， 因此信号输出线 450的数量为像元列数的 1 /2。 驱动线的 数量为像元行数的 2倍， 分别从图像传感器 1050的两边控制奇数薄膜晶 体管 330和偶数薄膜晶体管 320。
图 4 ( a ) 和图 4 ( b ) 分别显示了本发明中的单个像元电路结构与 用于 LCD显示器的单个像元电路结构。 与 LCD显示器应用中的亮度驱动 电路 505 不同， 在本发明的像元电路结构中， 信号输出线 450上的电流 方向与 LCD显示器应用中的亮度信号驱动线 440上的电流方向正好相反。 另外， 与 LCD显示器应用中的薄膜晶体管结构 310不同， 本图像传感器 1050中的薄膜晶体管 320、330的源极 323连接薄膜光敏二极管结构 210， 漏极 322连接信号输出线 450。
如图 4 ( a ) 所示， 接收到可见光光子的薄膜光敏二极管结构 210上 产生电荷。 薄膜光敏二极管由两个电极构成， 其中薄膜光敏二极管的正 极 212相当于普通光敏二极管的正极， 它连接像元共地线 490 ; 薄膜光敏 二极管的负极 21 1 相当于普通光敏二极管的负极， 它连接薄膜晶体管的 源级 323。 在电荷积累之前， 通过像元共地线 490对薄膜光敏二极管加载 负偏压一 1 12伏。
图 5 ( a ) 和图 5 ( b ) 分别显示了用于 LCD显示器像元结构与本发 明特有的双驱动像元结构。与 LCD显示器应用中的单驱动像元 340不同， 本发明中的图像传感器的驱动需要双驱动像元共同工作。 另外， 与 LCD 显示器应用中的像素电容 220 不同， 本发明中的图像传感器实际上没有 像素电容 220存在， 在该部位实际上是薄膜光敏二极管结构 210。
如图 5 ( b ) 所示， 薄膜晶体管 320、 330 的栅极 321 电压处于负偏 压时， 源级 323 和漏极 322之间呈现高电阻状态。 当薄膜晶体管的栅极 321加载正偏压时， 薄膜晶体管 320、 330的源极 323和漏极 322呈现低 电阻状态， 由此可以将薄膜光敏二极管接受光子而产生的电荷通过薄膜 晶体管的源级 323和漏极 322泄放到信号输出线 450。 该信号输出线 450 与外部的电荷读出电路 500相连接。
如图 6所示， 电荷读出电路 500将电荷电量转换成电压， 通过电荷 读出电路输出信号线 560传送到电荷差值采集器 550， 电荷差值信号 570 传送到模拟数字转换电路 600。 电荷差值采集器 550是一种求差值电路。 电荷读出电路 500 可以分别取得薄膜晶体管开启和关闭两个状态下的信 号， 分别存储在基准电荷寄存器 5 10和信号电荷寄存器 520 中。 两个寄 存器中的信号存储和输出受行驱动控制电路 400 控制。 两个寄存器之间 的信号差值被送到模拟数字转换电路 600。这种两次采样保持然后求差值 的工作方式可以保证图像传感器 1050的信号检测精度， 避免薄膜晶体管 300群和薄膜光敏二极管 200群在制造时的微小差异造成对信号检测的差 异性。 电荷差值采集器 550 的工作受切换开关控制电路 470 的控制， 在 模式转换器转换时送出已经取得电荷差值信号 570。
图 7 为本发明中的双驱动像元结构绘制到玻璃基板的示意图。 该玻 璃基板为平板探测器中的常规组件， 在此不再赘述。 与 LCD显示器应 用中的行驱动线 425 不同， 本发明中的图像传感器的每一行像素都分为 奇数和偶数， 分别通过奇数行驱动线 410和偶数行驱动线 420进行驱动。 薄膜晶体管 320、 330的开启和关闭受控于行驱动控制电路 400。 当奇数 薄膜晶体管 330 开启时， 与奇数薄膜晶体管 330相连的薄膜光敏二极管 结构 210上的电荷泄放到信号输出线 450。当偶数薄膜晶体管 320开启时， 与偶数薄膜晶体管 320相连的薄膜光敏二极管结构 210上的电荷泄放到 信号输出线 450。 在本发明中， 薄膜光敏二极管结构 210的有效面积占据 了像元 260绝大部分面积， 这种设计是为了让 X射线转换成的可见光尽 可能地被薄膜光敏二极管吸收， 并转换成电荷。
如图 8所示， 模拟数字转换电路 600的精度范围为 14〜16bit。 图像 传感器 1050中包括与电荷读出电路 500相同数量或 1/2数量的模拟数字 转换电路 600，其区别在于是否在模拟数字转换电路 600前端加装复用开 关来切换与模拟数字转换电路 600对应的电荷读出电路 500。为了保证模 拟数字转换电路 600 输出数值的准确性， 其信号采集和转换的时机需要 受行驱动控制电路 400控制。
本发明中的图像传感器 1050由 M X N个像元组成，其中 M为行驱动 数， N为 2倍的电荷读出电路数。 由于 M和 N往往比较大， 需要采用多 个集成的行驱动电路奇偶行控制器 480和多个电荷读出电路 500来控制 读出一块图像传感器 1050上的所有信号。 多个行驱动电路奇偶行控制器 480 的时序控制由行驱动控制电路 400 来管理协调。 多个电荷读出电路 500芯片同时得到驱动电路开启行的所有像元的电荷， 并通过模拟数字转 换电路 600 向外部传输。 多路数据需要通过多路总线数据控制器 610合 并成一路数据。 奇数行和偶数行数据最后再经过数据整合处理单元 900 合并成一路图像帧信号， 送给计算机并由图像显示器 950 回放。 在本发 明的一个具体实施例中， 一个读出芯片上可以集成 2N 个电荷读出电路 500， 其中 N为 6〜9之间的整数。 当然， N也可以是其它的正整数。
制作在图像传感器 1050上的多路信号输出选择开关 460受行驱动控 制电路 400 的控制， 通过开关的切换可以使不同像元 260上的电荷泄放 到同一个信号输出线 450。这个多路信号输出选择开关 460可以使多列像 元使用同一个电荷读出电路 500， 是为了保证实现电气特性一致的设计方 案。 更重要的是， 该多路信号输出选择开关 460 可以很方便地将多个像 元 260上的电荷同时泄放到电荷读出电路 500 上， 获得更高的灵敏度和 饱和度。另外，该多路信号输出选择开关 460还具有改变图像传感器 1050 的行空间分辨率的能力， 与行驱动线开启动作配合可以实现 K X J个像元 260的合并。 多路信号输出选择开关 460的开关数为 J个。 J为整数， 最 少为 2个， 最大为列数的 1/2。 所需要的电荷读出电路的数量为图像传感 器 1050的像元列数 /2J。 K是可以同时开启的驱动线数目。 最小可合并的 像元 260为 2 X 2个， 最大可合并的像元 260数为 K X J个。 根据使用需 要， K可以不等于 J， 这样在合并后可以取得非正方形的像元 260。
在一些需要观察动态图像的场合， 将图像传感器 1050的像元进行合 并采样， 可以成倍提高读出速度。 对于具有 M X N 个像元的图像传感器 1050， 在采用 2 X 2像元合并方式采样时， 读出速度近似为 1 X 1像元读出 方式的 4 倍。 这种合并采样方式对动态图像十分有用， 理论上对速度的 提高为 K X J倍， 实际应用中可以达到 K X J/2倍的读出速度。
如图 8所示，为了减少信号线的电阻和分布电容，本图像传感器 1050 可以将电荷读出电路 500 分布在左右两边， 每一边的电荷读出电路 500 只连接 1/2总行数的像元。这种设计方案可以将信号线的电阻和电容都减 小一半， 进一步提升图像传感器 1050的信噪比。
如图 9所示， 图像传感器 1050可以具有很高的空间分辨率， 例如在 图 1 1 所示的一个应用实施例中， 图像传感器 1050的总行数为 3072， 两 边的读出电路分别连接到上下各 1 536个像元。 在此情况下的像元尺寸很 小， 在 50um〜300um之间， 信号线和驱动线的排列非常密集。 为了与外 部电路良好连接， 信号线连接到图像传感器 1050上的信号指状输出电极 455， 通过由柔性电路板制作的信号输出线 450将外部电路和图像传感器 1050相互连接。这种相互连接是采用金属颗粒和粘胶的方法进行互联的。 由于驱动线的排列密度比信号线高， 需要将行驱动控制电路 400 芯片粘 接在图像传感器 1050的玻璃基板上， 并且将多路信号输出选择开关 460 集成在行驱动控制电路 400 中， 由柔性电路板制作的行驱动信号线 430 直接制作成与行驱动控制电路 400 芯片所输入的指状行驱动电极 435 相 连接的方式。
如图 10所示， 本发明所提供的 X射线图像探测装置 1000中包括一 个图像传感器 1050， 一个抗散射线滤线栅 1010 (或虚拟滤线栅， 可以进 一步参考中国发明专利 ZL 2006101 14533.8 )， 一个闪烁晶体 1 00， 一个 X 射线剂量传感器 700和一个数据整合处理单元 900。 X射线图像探测装置 1000的数据在图像处理计算机 1300中进行处理后再送到图像显示器 950 上回放。 这一类的应用主要体现在以下两种实施方式中。 在本发明中， 图像传感器 1050的背面可以安装多个 X射线剂量传感器 700。 该 X射线 剂量检测传感器 700将 X射线强度信号通过剂量控制电路反馈给 X射线 剂量反馈输出单元 750，以保证穿过物体的入射 X射线 1 10恰好适合探测 范围的需要。 由于本发明中的平板探测器很薄， X射线可以轻易穿过， 因 此将 X射线剂量传感器 700置于图像传感器 1050像元群的背面不会对成 像造成任何干扰， 这也是本发明的独到之处之一。
在 X射线发出时， X射线剂量传感器 700依据 X射线量子的能量和 数量通过 X射线剂量反馈输出单元 750产生反馈信号。 该反馈信号提供 给 X射线源。当图像传感器 1050接受的 X射线照射量达到图像探测的需 要， X射线源将停止射线的照射。 由于 X射线剂量传感器 700 的作用， 可以控制有效辐射剂量， 并可使检测图像处于最佳状态。 实际使用时， 可以依据被检测物体的形态来决定使全部或部分的 X 射线剂量传感器 700为有效。
X射线图像探测装置 1000 的启动时间为 X射线剂量传感器 700开 始积累电荷的时刻， X射线图像探测装置 1000的像元电荷积累结束时间 为 X射线剂量传感器 700达到剂量要求的时刻。 具体而言， X射线源预 先设定 X射线的管电压和管电流， 照射时间依据 X射线剂量传感器 700 的反馈信号积分值而定。 当反馈信号积分值到达阈值， 则 X射线源停止 射线照射。 利用这种反馈控制方式， 可以简化 X射线图像探测装置的电 路设计， 并使其在操作上实现 "傻瓜化"。 本发明中的图像传感器 1050及相应的 X射线图像探测装置 1000 可 以采用现有的 LCD 制造工艺实现， 大大降低了生产制造成本。 这也是本 发明的突出优势之一。
图 1 1介绍了本发明的第一应用实施例。 在该实施例中， 本 X射线图 像探测装置可以用于不宜拆卸的工业产品检测， 实现被检物品无损伤检 査。
被检测物体 1200放置在一个旋转工作台 1250上。 X射线管 1 1 00发 出的 X射线 1 1 0透过被检测物体 1200，被检测物体 1200由不同物质组成， 透过被检测物体后的 X射线 1 10强度将会发生改变， 这种改变依据穿过 物体的 X射线吸收程度所决定。 发生强度改变的 X射线中包含了被检测 物体 1200的内部信息， 当这部分 X射线投照在探测器 1000上时， X射 线 1 10将在闪烁晶体群 120转换成亮度变化可见光图像， 该图像将通过 前述的过程被图像处理计算机 1300获取。由于旋转工作台 1250在每次 X 射线曝光时都会旋转一定的角度， 依次完成 1 80 ° 或 360 ° 旋转后可以得 到被检测物体 1200的全部内部结构信息， 并可以采用锥束三维空间重建 技术获得重建的物体结构。
图 12介绍了本发明的第二应用实施例。 在该实施例中， 本 X射线图 像探测装置可以用于人体健康检査和疾病诊疗， 实现可视化微创手术操 作。
由于疾病的原因， 需要采用微创手术对心脏等重要器官进行处置。 可以将这类重要器官视同为前述的被检测物体 1200， 当 X 射线管 1 100 发出 X射线 1 1 0后， 透过被检物体后到达探测器 1000， 经过前述的过程 得到实时动态的图像。 该图像上不仅包括被检测物体器官， 同时也会显 示医生所放入的器械和植入物。 由于图像是实时活动的， 医生可以通过 图像的观察， 使用器械将植入物植入被检物体器官达到治疗目的。 同时， 也可以通过变动 X射线的角度从不同方向上观察器官 1200。 这类机器往 往具有沿人体横轴旋转 1260的功能， 也有沿人体纵轴旋转 1280的功能。 不同角度下取得的 X射线透射图像可以通过图像处理计算机 1 300来进行 三维空间重建， 取得器官的详细内部结构。
以上对本发明所提供的 X射线图像传感器及相应的 X射线图像探测 装置进行了详细的说明。 对本领域的一般技术人员而言， 在不背离本发 明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动， 都将构成对本发 明专利权的侵犯， 将承担相应的法律责任。

Claims (12)

  1. 权 利 要 求
    1 . 一种 X射线图像传感器，包括多个具有双驱动像元结构的像元， 其特征在于：
    每个所述像元中包括分为奇偶的两个薄膜晶体管和两个薄膜光敏 二极管；
    两个所述薄膜晶体管的源极分别连接两个所述薄膜光敏二极管的负 极， 栅极分别连接奇数行驱动线和偶数行驱动线， 漏极连接共同的信号 输出线， 所述信号输出线连接电荷读出电路；
    两个所述薄膜光敏二极管的正极共同连接像元共地线。
  2. 2. 如权利要求 1所述的 X射线图像传感器， 其特征在于：
    所述电荷读出电路取得所述薄膜晶体管关闭和打开两个状态下的信 号， 分别存储在基准电荷寄存器和信号电荷寄存器中； 所述基准电荷寄 存器和所述信号电荷寄存器之间的信号差值被送入模拟数字转换电路。
  3. 3. 如权利要求 2所述的 X射线图像传感器， 其特征在于：
    行驱动控制电路控制所述薄膜晶体管的开启和关闭， 同时控制所述 基准电荷寄存器和所述信号电荷寄存器中的信号存储和输出。
  4. 4. 如权利要求 3所述的 X射线图像传感器， 其特征在于：
    所述 X射线图像传感器上还具有多路信号输出选择开关， 所述多路 信号输出选择开关受所述行驱动控制电路的控制， 通过开关的切换使不 同像元上的电荷泄放到同一个信号输出线。
  5. 5. 如权利要求 4所述的 X射线图像传感器， 其特征在于：
    所述行驱动控制电路粘接在玻璃基板上， 所述多路信号输出选择开 关集成在所述行驱动控制电路中， 行驱动信号线制作成与所述行驱动控 制电路所输入的指状行驱动电极相连接的方式。
  6. 6. 如权利要求 1所述的 X射线图像传感器， 其特征在于：
    所述电荷读出电路分布在所述 X射线图像传感器的左右两边， 每一 边的电荷读出电路只连接 1 /2总行数的像元。
  7. 7. 一种 X射线图像探测装置， 包括用于将 X射线转换成可见光的 闪烁晶体、 数据整合处理单元， 其特征在于：
    所述 X射线图像探测装置还包括多个如权利要求 1所述的 X射线 图像传感器， 所述 X射线图像传感器按矩阵方式排列；
    所述闪烁晶体正对 X射线源， 按矩阵方式排列的多个所述 X射线图 像传感器位于所述闪烁晶体的背面， 所述数据整合处理单元连接所述 X 射线图像传感器。
  8. 8. 如权利要求 7所述的 X射线图像探测装置， 其特征在于： 所述 X射线图像探测装置中还包括 X射线剂量传感器， 所述 X射 线剂量传感器位于所述 X射线图像传感器的背面。
  9. 9. 如权利要求 8所述的 X射线图像探测装置， 其特征在于： 所述 X射线剂量传感器通过 X射线剂量反馈输出单元产生反馈信号， 所述反馈信号提供给所述 X射线源。
  10. 10. 如权利要求 8所述的 X射线图像探测装置， 其特征在于： 所述 X射线图像探测装置的启动时间为 X射线剂量传感器开始积累 电荷的时刻， 所述 X射线图像探测装置的像元电荷积累结束时间为 X射 线剂量传感器达到剂量要求的时刻。
  11. 1 1 . 如权利要求 7所述的 X射线图像探测装置， 其特征在于： 所述 X射线图像探测装置中还包括抗散射线滤线栅， 所述抗散射线 滤线栅正对所述 X射线源， 所述闪烁晶体位于所述抗散射线滤线栅的背 面。
  12. 12. 如权利要求 1 1所述的 X射线图像探测装置， 其特征在于： 所述抗散射线滤线栅由虚拟滤线栅替代。
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