CN102901979A - 具有成角度的表面的辐射探测器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为：“具有成角度的表面的辐射探测器及其制造方法”。提供具有成角度的壁的辐射探测器及其制造方法。一个辐射探测器模块（70）包括构造成探测辐射的多个传感器瓦（40）。该多个传感器瓦具有（i）限定该多个传感器瓦的顶部表面和底部表面的顶部边和底部边（42,44），（ii）限定该多个传感器瓦的侧部的侧壁边（52），以及（iii）由顶部边和底部边以及侧壁边限定的角（48,50）。辐射探测器模块还具有带有斜角的至少一个斜切表面（82,92,93,95），其中，斜切表面包括顶部边或底部边、侧壁边或角中的至少一个的斜切。

Description

具有成角度的表面的辐射探测器及其制造方法

技术领域

本文公开的主题一般涉及成像探测器，并且更具体而言，涉及固态辐射探测器。

背景技术

关于联邦资助的研究和开发的声明

本发明在国土安全部的国内核探测部门（DNDO）授予的美国政府合同No.HSHQDC-08-C-00174下由政府支持而完成。美国政府享有本发明的一定权利。

用于诊断成像系统的探测器，例如用于单光子发射计算机层析成像（SPECT）和计算机层析成像（CT）成像系统的探测器，常常由半导体材料生产而成，除了别的以外，诸如常常被称为CZT的碲化锌镉（CdZnTe）、碲化镉（CdTe）、溴化铊（TlBr）和硅（Si）。半导体探测器的特征在于比由闪烁材料制成的探测器具有更高能量的分辨率。因此，这样的材料也用于需要在室温下的辐射能谱学的安全应用，以及用来执行放射性同位素的探测和识别。

用于成像和能谱学应用两者的这些半导体探测器典型地包括像素化探测器模块的阵列。探测器模块由传感器瓦（sensor tile）形成，传感器瓦具有成锐角的角和边，因为传感器瓦未受到保护并且在一个或多个侧部上没有支承材料，所以角和边易于断裂。因此，这些角和边具有增大的剥落的可能性。例如，在诸如装配和运输期间对瓦进行机械处置而产生的应力（包括冲击应力）能使传感器瓦断裂。对于手持式或便携式能谱仪探测器，由于意外掉落而可能发生机械冲击。通过与支承材料接触，应力在机械上集中和加强，从而导致应变更局部化。在易碎的传感器材料中，与宽的面相比，这个集中效应导致在边和角处有更多裂纹产生和传播。

另外，尖锐的角和边会导致电场加强，电场加强会导致有更多电流，以及导致高电压操作随着时间的过去而逐渐降级。在操作中，较高的偏压对电荷收集将是有益的，并且将改进能量分辨率。但是，由于过度漏泄和高电压击穿或最终导致击穿的逐渐的高电压起痕（tracking）的可能性，所以在传统探测器中使用较高的电压是不可能的。

发明内容

根据各种实施例，提供一种辐射探测器模块，其包括构造成探测辐射的多个传感器瓦。该多个传感器瓦具有（i）限定该多个传感器瓦的顶部表面和底部表面的顶部边和底部边，（ii）限定该多个传感器瓦的侧部的侧壁边，以及（iii）由顶部边和底部边以及侧壁边限定的角。辐射探测器模块还具有带有斜角的至少一个斜切表面，其中，斜切表面包括顶部边或底部边、侧壁边或角中的至少一个的斜切。

根据其它实施例，提供一种医学成像系统，其包括台架（gantry）和由多个探测器模块形成的至少一个成像探测器。该探测器模块包括多个传感器瓦，该多个传感器瓦构造成探测辐射，并且具有限定斜角小面（facet）的至少一个斜切表面，其中，斜切表面包括多个传感器瓦的边或角中的至少一个。

根据另外的其它实施例，提供一种辐射能谱仪系统，其包括由多个探测器模块形成的至少一个高能量分辨率探测器。该探测器模块包括多个传感器瓦，该多个传感器瓦构造成探测辐射，以及具有限定斜角小面的至少一个斜切表面，其中，斜切表面包括多个传感器瓦的边或角中的至少一个。

根据另外的其它实施例，提供一种用于形成用于辐射探测器的探测器模块的方法。该方法包括：切割衬底以形成多个传感器瓦；以及在传感器瓦上形成限定斜角小面的至少一个斜切表面，其中，该斜切表面包括多个传感器瓦的边或角中的至少一个。该方法还包括用具有至少一个斜切表面的传感器瓦形成探测器模块。

附图说明

图1是像素化探测器的一部分的横截面图；

图2是传感器瓦的简化透视图；

图3是根据实施例而形成的探测器模块的透视图；

图4是根据一个实施例而形成的传感器瓦的透视图；

图5是用图4的传感器瓦形成的平铺式模块的俯视图；

图6是图5的平铺式模块的侧视图；

图7是根据另一个实施例而形成的传感器瓦的透视图；

图8是用图7的传感器瓦形成的平铺式模块的俯视图；

图9是图8的平铺式模块的一部分的侧视图；

图10是根据另一个实施例而形成的传感器瓦的透视图；

图11是用图10的传感器瓦形成的平铺式模块的俯视图；

图12是图11的平铺式模块的侧视图；

图13是根据另一个实施例而形成的传感器瓦的透视图；

图14是根据另一个实施例而形成的传感器瓦的透视图；

图15是用图13的传感器瓦形成的平铺式模块的顶部透视图；

图16是根据另一个实施例而形成的且示出了不同的形状的传感器瓦的透视图；

图17是用于形成根据各种实施例的探测器模块的方法的流程图；

图18是根据一个实施例而形成的探测器组件的横截面图；

图19是根据一个实施例而形成的互连布置的透视图；

图20是图19的互连布置的侧视图；

图21是根据各种实施例的探测器组件装配过程的示意图；

图22是根据另一个实施例而形成的探测器组件的横截面图；

图23根据各种实施例而构建的示例性核医学成像系统的透视图；

图24是根据各种实施例而构建的核医学成像系统的框图；

图25是其中可实施各种实施例的手持式能谱仪装置的示意图。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及某些实施例的以下详细描述。在图示出了各种实施例的功能框的图的意义上，功能框未必指示硬件电路之间的划分。因而，例如，可在单片硬件（例如通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等）或多片硬件中实施功能框中的一个或多个（例如处理器或存储器）。类似地，程序可为独立的程序，可作为子例程结合到操作系统中，可在已经安装好的软件包中起作用等。应当理解的是，各种实施例不限于图中示出的布置和手段。

如本文所使用的，以单数形式引述且跟随词“一”的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明了这种排除。此外，本发明对“一个实施例”的引用无意于解释为排除同样结合了引用特征的附加的实施例的存在。此外，除非有相反的明确陈述，否则，“包括”或“具有”带特定性质的元件或多个元件的实施例可包括没有那种性质的附加元件。

又如本文所使用的，短语“重构图像”不意于排除其中产生了表示图像的数据但未生成可见图像的实施例。因此，如本文所使用的，用语“图像”宽泛地指可见图像和表示可见图像的数据两者。但是，许多实施例会生成或构造成生成至少一个可见图像。

各种实施例提供用于辐射探测器或探测器模块的辐射探测器瓦的组合件，其中，瓦被制造成在一个或多个边和/或角处具有大体上的斜角。通过实践各种实施例，在传感器瓦的处置期间以及在将传感器瓦装配成探测器模块所需的过程期间，剥落的可能性降低，特别是在易碎的传感器材料（例如碲锌镉（CZT））中。另外，可在部件在长期使用中断裂的可能性减小的情况下提供装配、拆卸、现场修理。在成斜角的边和/或角的表面处的较低的电场加强还能在没有电流漏泄或表面击穿的情况下允许有较高的偏压。另外，成斜角的边和/或角能导致探测器的总体响应的一致性得到改进，从而，由于更一致的响应的原因，提高探测器的边处的能量分辨率。

各种其它实施例还提供用于共同结合成传感器组件的多个传感器部件（例如CZT或溴化铊（TlBr）传感器瓦）的组装。通过实践各种其它实施例，探测器模块容纳在能吸收例如与探测器模块掉落相关联的冲击的结构中。

因此，各种实施例可提供像素化固态（例如半导体）探测器和用于这样的探测器的组装。提供构造和布置不同的像素化探测器，例如具有成不同角度的边和/或角的像素化伽马射线摄影机瓦。根据各种实施例而形成的探测器可用于不同类型的辐射探测成像系统中，除了别的以外，例如，单光子发射计算机层析成像（SPECT）、正电子发射层析成像（PET）和/或X射线或计算机层析成像（CT）成像扫描仪。根据各种实施例而形成的探测器还可用于不同类型的辐射能谱仪系统中，包括放射性同位素识别装置（RIID）。

应当注意的是，虽然结合医学成像系统和具有特定的构件（包括具体构造的探测器）的安全应用能谱仪来描述各种实施例，但是各种实施例不限于医学成像系统或本文描述的具体的探测器。因此，各种实施例可与任何类型的诊断成像系统结合起来实施，该诊断成像系统例如为医学诊断成像系统（例如CT或X射线系统）、非破坏性的测试系统、安全监测系统（例如航空行李或机场安全成像系统）、手持式RIID等。另外，可修改构造和布置，使得在各种实施例中，可如期望或需要的那样提供边和/或角的角度。

具体而言，图1是根据各种实施例而形成的像素化探测器30的简化横截面正视图。像素化探测器30包括由辐射响应半导体材料（例如CZT晶体）形成的衬底32。通过光刻法，或者通过在衬底的一个表面或侧部上对接触金属进行切割或切块而形成多个像素电极（标识为阳极34）来限定具有多个像素的像素化结构。如在本文中更加详细地描述的那样，提供传感器瓦40（在图2中示出）的形状和构造，具体而言，传感器瓦40的边和/或角的角度，以形成成角度的部分，而且这样的瓦40可组合起来形成像素化探测器30（在各种实施例中为探测器模块）。在操作中，像素电极（即阳极34）中的电荷由在衬底32中吸收的探测到的光子中生成的电子空穴对36感应出来。

像素化探测器30还包括在衬底32的与阳极34相反的表面或相反侧上的阴极38，而且阴极38可由单个阴极电极形成。应当注意的是，阳极34一般限定像素。还应当注意的是，可在由阴极38限定的辐射探测表面的前面提供一个或多个准直仪。

图2示出了可为例如CZT探测器瓦的传感器瓦40，如在本文中更加详细地描述的那样，传感器瓦40可包括一个或多个成角度的边和/或角。在各种实施例中，传感器瓦40由任何合适的辐射探测材料形成，辐射探测材料可为半导体材料或非半导体材料。传感器瓦40可由形状和大小设置成容纳特定的探测器或模块的衬底形成。例如，在一个实施例中，传感器瓦40为大约20 mm×20 mm，并且具有介于大约5 mm和大约10 mm之间的厚度。另外，虽然传感器瓦40被示为一般正方形，但是传感器瓦40可采取不同的形状，诸如任何长方形形状（或其它形状）。

如下面描述的那样，示出的传感器瓦40总共包括六个面、八个角和十二条边。如在本文中描述的那样，传感器瓦40的边和/或角中的一个或多个是成角度的或弯曲的。传感器瓦40一般包括四个顶部电极边42和四个底部电极边44。四个顶部电极边42在它们之间限定例如探测X射线或伽马射线的探测表面46，从而限定传感器瓦40的阴极。传感器瓦40一般还包括限定传感器瓦40的阳极58的四个顶部角48和四个底部角50。另外，传感器瓦40一般还包括限定四个壁（示为四个侧部56）的四个侧壁边52。传感器瓦40还可以可选地包括防护带54（可为在传感器瓦40的侧部56的周围延伸的电极）。防护带54可被电偏置或不被电偏置，并且由任何合适的金属形成。还可在诸如传感器瓦40的阳极侧上提供可选的防护环（未示出）。

如图3所示，传感器瓦40可组合起来形成探测器或模块70。例如，布置了包括多个（例如二十个）传感器瓦40的长方形伽马射线摄影机模块70，以形成五行四个传感器瓦40的长方形阵列。示出了传感器瓦40安装在母板72或其它处理和/或通信电路上。应当注意的是，可提供具有更大或更小传感器瓦40阵列的模块70。还应当注意的是，一般根据对于电子空穴对的总数的估计来确定传感器瓦40探测到的光子的能量，该电子空穴对在光子与晶体的材料相互作用时在形成传感器瓦40的晶体中产生。一般根据离子化事件中产生的电子的数量来确定这个计数，电子的数量根据在传感器瓦40的阳极上收集到的电荷来估计。

现在将描述传感器瓦40的各种实施例。传感器瓦40一般具有一个或多个边或角，该一个或多个边或角为成角度的、倾斜的、弯曲的或不同于一般成正方形的或垂直的边而以别的方式成形。例如，在各种实施例中，传感器瓦40的边或角中的一个或多个具有倾斜表面或小面。应当注意的是，如本文所使用的倾斜表面一般指的是既不垂直于与其相交的表面也不平行于该表面的表面。倾斜表面与其相交的表面形成大于90度且小于180度的内角。因而，在各种实施例中的倾斜表面一般为不形成直角的斜向表面，并且/或者不垂直于基底。

传感器瓦40的一个或多个边或角可具有例如连续的斜坡，或者可按阶梯式的构造而形成。但是，可预想到诸如成圆角的边和/或角而非小面的变形和修改。在一些实施例中，可提供在通过斜削而产生的两个边处具有一定倒角（rounding）的斜削边。应当注意的是，相同标号在整个图中表示相同部件。

例如，图4至6示出了用于传感器瓦40的小面化的侧壁边布置80。具体而言，提供在顶部83和底部84之间（即在顶部角48和底部角50之间）延伸的四个侧壁边小面82。侧壁边小面82一般以斜角自一个顶部电极边42延伸到相邻的顶部电极边42，以及自一个底部电极边44延伸到相邻的底部电极边44。因而，角48和50沿着侧壁边52成角度，而非具有一般九十度的或正方形的角48和50。例如，在一个实施例中，在边小面82和侧壁表面（即侧部56）之间的内部斜角为135度。

侧壁边小面82可由任何合适的过程形成。例如，可通过对侧壁边52进行抛光或刮擦，或者切割侧壁边52（例如使用激光切割或水喷射切割）来形成侧壁边小面82。

应当注意的是，除了防护带54，可按本领域已知的任何合适的方式提供防护环86（在图4中示出在带小面的侧壁边布置80的传感器瓦的阴极侧上）。也可在带小面的侧壁边布置80的传感器瓦的阳极侧上提供防护环86。例如，可通过将金属化聚合物片材包裹在形成的传感器瓦40周围来形成防护带54和/或防护环86。作为另一个示例，可使用具有接触部的光刻过程来形成防护带54和/或防护环86。例如，阳极侧的光刻能用来在形成限定阳极34的阳极像素接触部的同时形成防护环。

因而，如在图5中能看到的那样，可形成在传感器瓦40的四个相邻的角48和50之间具有间隙88的平铺式探测器或探测器模块（例如图3中示出的模块70）。间隙88一般限定从模块的顶部83到底部84的通孔，该通孔可用来例如接纳通过其中的高电压布线，或者用于侧壁防护带布线。应当注意的是，在一些实施例中，侧壁边小面82的边小面尺寸为大约0.1 mm至大约0.5 mm宽。但是，可提供更大或更小的小面。

还应当注意的是，对于各向同性的材料，以及在一个实施例中，135度的斜角是用于侧壁边小面82的斜切角度。但是，例如，可如期望或需要的那样改变角度的度数，或者可基于用来形成传感器瓦40（诸如用于像CZT一样的单晶体）的材料的类型来改变角度的度数。

还应当进一步注意的是，对带小面的侧壁边布置80构想了变形。例如，诸如可使用软性研磨过程来形成诸如具有大约100 μm（微米）的半径尺寸的圆形边。

在另一个实施例中，如图7至图9所示，可提供用于传感器瓦40的成圆角的侧壁边布置90。具体而言，提供在顶部83和底部84之间延伸（即在顶部角48和底部角50之间延伸）的四个成圆角的侧壁边92。成圆角的侧壁边92为具有曲率半径R的大体凸的弯曲角。因而，成圆角的侧壁边92从一个顶部电极边42到相邻的顶部电极边42，以及从一个底部电极边44到相邻的底部电极边44沿大体连续的曲线延伸。因而，提供具有圆角（radius）而非如图4至6所示的小面的侧壁边52。

在一个实施例中，传感器瓦40具有大体长方形的横截面，并且由成圆角的侧壁边布置90形成的平铺式探测器或探测器模块（例如图3中示出的模块70）具有探测器排94，探测器排94相对于相邻的排94有所偏移，使得在两个传感器瓦40的角48和角50，以及与由相邻的传感器瓦40的一个顶部边42和底部边44限定的侧部之间形成间隙96。但是，应当注意的是，可提供类似于图5中示出的布置的非偏移布置（具有对准的传感器瓦40），以及提供不同程度的偏移。

可通过任何合适的过程来形成成圆角的侧壁边92。例如，通过对侧壁边52进行研磨，或者切割侧壁边52（例如使用激光切割、盘式切割、水喷射切割），可形成成圆角的侧壁边92。在一些实施例中，硬加工产生斜面和倒角。

在又一个实施例中，如图10至图12所示，除了四个侧壁边小面82，可提供角小面93和/或电极边小面95，以形成具有带多个小面的边的布置98的传感器瓦40。在这个实施例中，在角48和角50中的每个处，和/或沿着顶部电极边42和底部电极边44中的每个，提供附加的小面，即以斜角自顶部83向下延伸和/或自底部84向上延伸的小面。因而，不是具有大体九十度或正方形的角48和角50，和/或沿着顶部电极边42和底部电极边44中的每个，而是提供附加的小面，使得在小面平面相遇的地方存在倾斜（例如大于90度）的角度，使得整个顶部83不是平的。应当注意的是，任何小面均可具有单个阶梯（例如斜向壁）或多个阶梯（类似于祖母绿型）。

可通过任何合适的过程来形成角小面93和/或电极边小面95。例如，当切割传感器瓦40时，可使用激光加工诸如通过限定扫描协议以及以离散的步骤改变激光部件的角度，来形成角小面93和/或电极边小面95。备选地，能使用尖轮。应当注意的是，在一些实施例中，通过这样的方式提供斜面，首先用“V”形工具（例如用于OD锯的轮）在表面上开槽，以及然后将其切割开。还应当注意的是，通过诸如使用合适的装置进行研磨和抛光，可形成任何斜切边。

也可一次产生一个斜切边，或者能一次产生多个斜切边，这取决于产生斜面的应用。但是，应当注意的是，能按不同的方式进行斜切，但是关于用线性锯或刀片产生斜切边，能固定衬底，以产生期望的斜面，或者能使刀片、激光或液体流成角度，以产生期望的斜面。而且，当使用刀片时，可在切割之前准备或打磨刀片，以确保在刀片切入衬底材料中时，刀片具有均匀的尺寸。

因此，在一些实施例中，在从衬底（例如晶片）中切出长方形、正方形或任何六边形之后，斜切边将形成边。可直接在晶片上执行斜切。应当注意的是，对边进行斜切可产生具有六个边和高达例如二十六个边的组成部分。

在又一些其它实施例中，如图13至图15所示，提供用于传感器瓦40的成角度的侧壁布置100。具体而言，提供在顶部83和底部84之间（即在顶部电极边42和底部电极边44之间）延伸的四个成角度的侧壁102。因而，不是具有大体在顶部83和底部84之间垂直的壁，而是以角度（T）103提供四个成角度的侧壁102（可为锥形的壁）。成角度的侧壁102的锥形示出为直坡，但是也可以提供成阶梯式布置。另外，如图13所示，从顶部83到底部84可形成锥形，或者反之亦然，如图14所示。成角度的侧壁102的每一个或成对的成角度的侧壁102中可具有相同或不同的锥形角度。

可通过任何合适的过程来形成成角度的侧壁102。例如，在一些实施例中，可通过执行切割的激光喷射或水喷射来形成成角度的侧壁102。侧壁角度的度数能由激光的角度或水的角度控制。应当注意的是，如本文更加详细地描述的那样，诸如可提供任何边或角的锥形。

因而，如能在图15中看到的那样，平铺式探测器或探测器模块（例如图3中示出的模块70）可形成有间隙104，间隙104是在传感器瓦40之间提供的楔形间隙。间隙104可为侧壁防护带54（例如侧壁防护带电极）提供附加的空间。应当注意的是，由具有成角度的侧壁布置100的传感器瓦40形成的模块可如图15所示那样以相同的方向定向，或者传感器瓦40中的不同的传感器瓦40，例如相邻的传感器瓦40，可具有诸如分别在图13和图14中示出的反向面对的锥形。因而，在这个实施例中，不存在间隙104。

另外，可提供形状不同的传感器瓦。例如，可提供如图16所示的、具有限定圆柱体的大体圆形横截面的传感器瓦110。作为另一个示例，可提供具有六边形形状的传感器瓦114。但是，构想到例如椭圆形的其它形状。如示出的那样，可提供斜切的顶部边和底部边112，它们可如本文更加详细地描述的那样形成。另外，可提供一个或多个防护带54或防护环86。图16示出了用于一个或多个防护带54或防护环86的不同的可能位置，诸如在边小面上。因此，斜切的顶部边和底部边112可形成得足够宽，以接纳金属环。

可使用任何合适的过程提供对圆形、椭圆形或圆柱形实施例的斜切。例如，通过直接加工或研磨，可执行斜切。

应当注意的是，在各种实施例中，可执行最终处理步骤，其中，小面和/或斜面涂有光滑的、硬膜式疏水材料。涂层大体密封小面和/或斜面的表面，并且防止表面保持灰或吸附水分，以及使处置应力而引起的负荷散布在更广的区域上。

根据各种实施例，提供如图17所示的方法120来形成探测器模块。该方法包括：在122处，将衬底（例如半导体衬底）切割成具有确定的横截面形状（例如正方形）的多个传感器瓦。在此过程期间，或者在此之后，在124处，在传感器瓦中形成一个或多个斜面和/或小面。在各种实施例中，具有带斜面的和/或带小面的边、角或壁的传感器瓦的形成（如本文更加详细地描述的那样），可提供为使衬底从起始晶片中脱离的加工过程的一部分，或者能在形成成形的传感器瓦之后应用。例如，激光切割能切穿晶片，并且在侧壁上留下锥形。作为另一个示例，能将瓦置于限定固定的角度的夹具中，并且能对边和角应用研磨，以形成小面。在一些实施例中，研磨与运动的组合能影响边和角处的圆角。在切割过程期间或者通过随后的切割或研磨操作，还可在传感器瓦上形成附加的小面，从而在边和角处产生斜角。备选地，瓦可具有加工有圆角而非小面的角和边。而且，在一些实施例中，可使用小面和圆角处理的组合。除了小面和圆角，如本文更加详细地描述的那样，瓦能被切割成具有拔模锥形。

之后，在126处可选地涂覆斜面和/或小面。最后，在128处，多个带斜面的和/或带小面的传感器瓦组合而形成探测器模块。例如，传感器瓦可安装到任何合适的支承结构上，支承结构可包括用于连接到传感器瓦上的电连接。

根据各种实施例，提供诸如用于CZT探测器模块的、可卸下的探测器组件。如本文描述的那样，探测器模块可由具有斜面和/或小面的传感器瓦形成，或者可由具有大体正方形的边和角的传感器瓦形成。具体而言，在一个实施例中，提供如图18所示的探测器组件130。探测器组件130包括衬底132，在各种实施例中，衬底132是诸如多层陶瓷衬底的陶瓷衬底。但是，可使用其它衬底材料，其它衬底材料除了别的以外，诸如氧化铝衬底、有机电路板或加强型环氧树脂层压片材（例如FR-4）。

提供被示为多个互连134的互连布置，以使衬底132与多个传感器瓦136连接，在一个实施例中，该多个传感器瓦136是CZT传感器瓦。在一些实施例中，传感器瓦136形成为类似于具有斜面和/或小面的传感器瓦40。另外，传感器瓦136用粘结材料138联接在一起，粘结材料138可为例如胶水、环氧树脂或其它粘合剂。除了别的材料以外，互连134可包括将阳极148（示为阳极垫）连接到衬底132上的垫152的金属、焊料（例如焊料隆起焊盘或焊球）或传导性粘合剂（例如环氧树脂加填料，诸如镍或石墨）。

因而，一般在传感器组件140（由联接的传感器瓦136形成）和衬底132之间提供各种接口，该各种接口例如在装配期间、在温度改变期间以及由于冲击事件的原因而经受应力。例如，由使用将传感器瓦136联接到衬底132的互连134的电互连提供接口。另一个接口由侧壁粘结提供。

应力引起的热膨胀系数（CTE）失配能损坏接口，并且使探测器性能降级。在一个实施例中，在组合件中的每个材料的CTE在下列范围中：

CZT = 5.8 ppm/K；

陶瓷=6 ppm/K（选来匹配CZT的CTE）；

互连材料=16~100 ppm/K；以及

侧壁粘结材料=30~200 ppm/K。

更特别地关于接口，以及在一个实施例中，传感器瓦136以机械的方式利用粘结材料138粘结在一起，在各种实施例中，粘结材料138是高弹性模数的粘合剂。在一个实施例中，粘结在电方面是不活泼的，但是能可选地包括金属元件，以使内部电场在传感器瓦136内成形。

传感器组件140通过互连在阳极侧连接到衬底132，阳极侧对处理器提供电荷信号通路，在这个实施例中，电荷信号通路是提供诸如本领域已知的合适的处理构件的专用集成电路（ASIC）142。在图19和20中更加详细地示出阳极侧互连。这个互连能降低或最小化施加到传感器组件140的应力。

传感器组件140还具有阴极互连143，在这个实施例中，阴极互连143提供高电压连接。阴极互连143能由将高电压输送给传感器瓦136中的每个的、被金属化的柔性材料形成。应当注意的是，可使用导电的粘合剂来将金属化材料附连到传感器瓦136的阴极接触部上。

在这个实施例中是刚性板的板144附连到传感器瓦136的阴极侧处，并且与固定到衬底132上的阳极侧一起形成在冲击下抗变形或防止变形的刚性壳体。应当注意的是，如图22所示，可在整个组合件（在图22中示出仅在组合件的一部分上）上提供泡沫层150（例如泡沫注模），以在冲击发生时通过泡沫的变形而抵抗冲击。因而，在各种实施例中，泡沫层150会变形，但是刚性壳体不变形，并且较少应力施加到传感器瓦136。

刚性壳体还包括控制销146，控制销146是可调节的（例如可旋转地可调节），以对衬底132和板144施加压力，以保持刚性壳体。应当注意的是，可使用诸如板、梁和不同的外壳的其它机械结构来提供支承和刚性。

因而，在各种实施例中，各向异性传导材料层以及互连134在压缩力下得到维持。当释放控制销146所施加的压缩时，能移除传感器瓦136。在图19和20中示出了各向异性传导材料布置的示例。在这个实施例中，提供诸如由弹性模数低的材料或其它各向异性传导材料形成的基底160。在这个实施例中是金属通孔（via）162的多个金属化互连延伸通过基底160，并且延伸超过基底160的顶部表面164和底部表面166。因而，金属通孔162嵌在基底160内。因此，能够在顶部表面164和底部表面166上接近金属化互连。应当注意的是，金属通孔162可由任何合适的传导性材料（例如铜）形成。在一个实施例中，金属通孔162是在诸如柔性基底材料的闭孔式泡沫材料内的铜柱或铜杆。

图21示出了使用互连134将传感器瓦136联接到衬底132上（例如探测器装配过程）。例如，可按以下方式将CZT提供给陶瓷衬底装配和再加工过程：

1. 用例如银质环氧树脂、焊料或其它传导性环氧树脂的连接器附连材料170将基底160（即各向异性传导材料层）附连在衬底132（例如陶瓷衬底）上。

2. 使阳极148与各向异性传导材料对准，然后施加由箭头P示出的压力，并且固定控制销146。如能看到的那样，金属通孔162在压缩下弯曲或变形（例如略微弯曲），并且基底160的聚合物基底材料对连接布置提供压力，以获得良好的接触。应当注意的是，金属通孔162可由单个棒或绳股、或多个棒或绳股形成。

3. 如果传感器瓦136中的一个不起作用，则通过卸下控制销146且更换传感器瓦136，能更换单个的传感器瓦136，从而提供可再加工的装配过程。

应当注意的是，除了别的以外，使用例如由金属覆盖的球、掺金环氧树脂的大间隙（high standoff）的淀积物、柱凸起、电镀凸起或焊球，可提供其它互连布置。在各种实施例中，传导性粘合剂具有大的间隙，以调节CTE失配。

应当注意的是，可提供表面保护。例如，如图22所示，可保护传感器瓦136不受污染物的影响。例如，对于CZT瓦，使用湿的化学物（例如0.01%-30%的过氧化氢、次氯酸钠的溶液）或者通过干氧化（例如任何氧化气体，包括在高达150摄氏度的室温下存在于空气中的氧气或水蒸气）来使瓦氧化。因而，可提供表面钝化和密封层180。

然后在装配之前，诸如用热塑性粘合剂将CZT瓦粘结在一起，并且在装配期间，将CZT瓦作为单块探测器来进行处理。备选地，可提供具有用以保护CZT瓦的表面不受污染且提供低的表面漏泄的化学汽相淀积聚合物涂层的后期装配。

因而，通过将在冲击事件期间传递的动量散布在与泡沫密封的变形相关联的更长的时间尺度里，探测器组件130可减小对传感器材料施加的力。另外，互连构建允许在衬底和传感器材料之间有CTE失配，降低损坏传感器材料的可能性。

因此，各种实施例为探测器模块提供斜角瓦。另外，还提供可卸下的抗冲击探测器组件。因而，在各种实施例中，探测器对于降级和断裂而言是稳定可靠的。

各种实施例可提供为不同类型的成像系统的一部分，除了别的以外，例如核医学（NM）成像系统，诸如PET成像系统或SPECT成像系统、X射线成像系统和CT成像系统。例如，图23是根据各种实施例而构建的医学成像系统210的示例性实施例的透视图，在这个实施例中，医学成像系统210是SPECT成像系统。系统210包括综合的台架212，台架212进一步包括在台架中心膛孔232的周围定向的转子214。转子214构造成支承一个或多个核医学（NM）像素化摄影机218（示出了两个摄影机218），诸如（但不限于）伽马射线摄影机、SPECT探测器、多层像素化摄影机（例如康普顿摄影机）和/或使用本文描述的探测器模块而形成的PET探测器。应当注意的是，当医学成像系统210包括CT摄影机或X射线摄影机时，医学成像系统210还包括用于朝探测器发射X射线辐射的X射线管（未示出）。在各种实施例中，摄影机218如本文更加详细地描述的那样由像素化探测器形成。转子214进一步构造成绕着检查轴219沿轴向旋转。

患者台220可包括滑动地联接到床支承系统224上的床222，床支承系统224可直接联接到地板上，或者可通过联接到台架212上的基底226而联接到台架212上。床222可包括滑动地联接到床222的上表面230上的延伸器228。患者台220构造成有助于使患者（未示出）进入和离开检查位置，该检查位置基本对准检查轴219。在成像扫描期间，可控制患者台220，以将床222和/或延伸器228沿轴向移动到膛孔232中，以及移动出膛孔232。可按本领域已知的任何方式来执行成像系统210的操作和控制。应当注意的是，可与包括旋转台架或固定台架的成像系统结合起来实施各种实施例。

图24是示出了成像系统250的框图，成像系统250具有根据各种实施例而提供的、安装在台架上的多个成像探测器。应当注意的是，成像系统也可为多模态成像系统，诸如NM/CT成像系统。被示为SEPCT成像系统的成像系统250一般包括安装在台架256上的多个像素化成像探测器252和254（示出了两个）。成像探测器252和254可由本文描述的探测器模块形成。应当注意的是，可提供附加的成像探测器。成像探测器252和254相对于台架256的膛孔260中的患者258位于多个位置（例如呈L模式构造）处。患者258被支承在患者台262上，使得可获得对患者258内的所关注的结构（例如心脏）而言特定的辐射或成像数据。应当注意的是，虽然成像探测器252和254构造成沿着（绕着）台架256进行可动的操作，但是，在一些成像系统中，成像探测器不动地联接到台架256上，并且在固定位置上，例如，在PET成像系统（例如成像探测器环）中。还应当注意的是，成像探测器252和254如本文描述的那样可由不同的材料形成，并且以本领域已知的不同的构造提供。

在一个或多个成像探测器252和254的辐射探测面（未示出）的前面可提供一个或多个准直仪。成像探测器252和254获得可由像素的x位置和y的位置以及成像探测器252和254的位置限定的2D图像。辐射探测面（未示出）朝向例如患者258，患者258可为人类患者或动物。应当注意的是，台架256可构造成不同的形状，例如构造成“C形”。

控制器单元264可控制患者台262相对于成像探测器252和254的移动和定位，以及成像探测器252和254相对于患者258的移动和定位，以将患者258的期望组织（anatomy）定位在成像探测器252和254的视场（FOV）内，这可在获得所关注的组织的图像之前执行。控制器单元264可具有台控制器265和台架马达控制器266，其每一个都可由处理单元268自动地指引、由操作者手动地控制或以及其组合的方式控制。台控制器265可移动患者台258，以相对于成像探测器252和254的FOV定位患者258。另外，或者可选地，成像探测器252和254可相对于患者258而移动、定位或定向，或者在台架马达控制器266的控制下在患者258的周围旋转。

可如本文描述的那样将成像数据组合和重构成图像，图像可包括二维（2D）图像、三维（3D）体或时间上的3D体（4D）。

数据采集系统（DAS）270接收由成像探测器252和254产生的模拟和/或数字电信号数据，并且如本文更加详细地描述的那样对该数据解码用于随后的处理。图像重构处理器272接收来自DAS 270的数据，并且使用本领域已知的任何重构过程来重构图像。可提供数据存储装置274来存储来自DAS 270的数据或重构的图像数据。还可提供输入装置276来接收用户输入，并且可提供显示器278来显示重构的图像。

还可实施各种实施例例如作为不同类型的高能量分辨率的辐射能谱仪的一部分。图25示出了手持式能谱仪装置300（例如RIID），该手持式能谱仪装置300用于测量能量谱以及使用由根据本文描述的一个或多个实施例的传感器瓦形成的至少一个高能量分辨率探测器来识别放射性元素的类型。如所示出的那样，手持式能谱仪装置300包括显示辐射源304的位置的显示器302，在垃圾箱（trash can）306中示出辐射源304。手持式能谱仪装置300可播送声响警报，或者显示探测到的辐射源304的视觉指示。

手持式能谱仪装置300构造成从高分辨率能量谱中识别例如放射性材料，这可使用任何合适的辐射分辨率探测技术来确定。识别可包括在显示器上显示辐射源的方向的指示308和辐射的实测能量水平或分布310。

在各种实施例中，手持式能谱仪装置300例如可与对等装置合作，以对辐射源的位置进行三角测量。可包括其它构件作为手持式能谱仪装置300的一部分。例如，可选地，可包括全球定位系统（GPS）接收器，以提供GPS位置和方位。

可在不同的应用中使用手持式能谱仪装置300，除了别的以外，例如边境安全、城市保护、海岸警卫队和港口保护，和/或国际保护。

各种实施例和/或构件，例如其中的模块或构件和控制器，也可实施为一个或多个计算机或处理器的一部分。计算机或处理器可包括计算装置、输入装置、显示器单元和例如用于访问互联网的接口。计算机或处理器可包括微处理器。微处理器可连接到通信总线上。计算机或处理器还可包括存储器。存储器可包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。计算机或处理器可进一步包括存储装置，存储装置可为硬盘驱动器或移动存储驱动器，诸如软盘驱动器、光盘驱动器等。存储装置也可为用于将计算机程序或其它指令加载到计算机或处理器中的其它类似的手段。

如本文所用，用语“计算机”或“模块”可包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，包括使用微控制器、简精指令集计算机（RISC）、逻辑电路和能够执行本文描述的功能的任何其它电路或处理器的系统。以上示例仅是示例性的，并且因而不意于以任何方式限定用语“计算机”的定义和/或含义。

计算机或处理器执行存储在一个或多个存储元件中的指令集，以便处理输入数据。存储元件还可如期望或需要的那样存储数据或其它信息。存储元件在处理机内可呈信息源或物理存储器元件的形式。

指令集可包括各种命令，该各种命令指示作为处理机的计算机或处理器执行诸如各种实施例的方法和过程的具体操作。指令集可呈软件程序的形式，软件程序可形成有形的非暂时性的计算机可读介质或媒体的一部分。软件可呈各种形式，诸如系统软件或应用软件。另外，软件可呈一系列的单独的程序或模块、在更大的程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可包括呈面向对象的程序设计的形式的模块化程序设计。响应于操作者命令，或者响应于之前的处理的结果，或者响应于另一个处理机作出的请求，处理机可处理输入数据。

如本文所用，用语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中供计算机执行的任何计算机程序，存储器包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM（NVRAM）存储器。以上存储器类型仅是示例性的，并且因而不意于限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。

要理解的是，以上说明意于为示例性的而非限制性的。例如，上面描述的实施例（和/或其方面）可彼此组合起来使用。另外，在不偏离各种实施例的范围的情况下，可作出许多改良，以使特定的情形或材料适于各种实施例的教导。虽然本文描述的材料的尺寸和类型意于限定各种实施例的参数，但是实施例决不是限制性，而是示例性实施例。在审阅以上说明之后，许多其它实施例对本领域技术人员将是显而易见的。因此，应参照所附权利要求以及赋予了这样的权利要求的等价体的完整范围来确定各种实施例的范围。在所附权利要求中，用语“包括”和“在其中”被用作相应的用语“包含”和“其中” 的通俗易懂的等效语。此外，在以下的权利要求中，仅使用用语“第一”、“第二”和“第三”等作为标记，并且不意于对它们的对象强加数字要求。另外，以下的权利要求的限制并不是按照手段加功能的格式编写的，并且不意于根据美国专利法第112条第六款来解释，除非并直到这类要求权益的限制明确使用短语“用于…的手段”并跟随没有进一步结构的功能陈述。

本书面描述使用示例来公开各种实施例，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践各种实施例，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。各种实施例的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

部件列表

30  像素化探测器

32  衬底

34  阳极

36  电子空穴对

38  阴极

40  传感器瓦

42  顶部电极边

44  底部电极边

46  探测表面

48  角

50  角

52  侧壁边

54  防护带

56  侧部

58  阳极

70  伽马射线摄影机模块

72  母板

80  带小面的侧壁边布置

82  侧壁边小面

83  顶部

84  底部

86  防护环

88  间隙

90  成圆角的侧壁边布置

92  成圆角的侧壁边

93  角小面

94  排

95  电极边小面

96  间隙

98  边布置

100  侧壁布置

102  成角度的侧壁

103  角度（T）

104  间隙

110  传感器瓦

112  边

114  传感器瓦

120  方法

122  切割衬底以形成传感器瓦

124  在传感器瓦中形成斜面和/或小面

126  涂覆斜面和/或小面

128  用带斜面和/或带小面的传感器瓦形成探测器模块

130  探测器组件

132  衬底

134  互连

136  传感器瓦

138  结合材料

140  传感器组件

142  电路（ASIC）

143  阴极互连

144  板

146  控制销

148  阳极

150  泡沫层

152  衬垫

160  基底

162  金属通孔

164  表面

166  表面

170  连接器附连材料

180  钝化和封装层

210  医学成像系统

212  台架

214  转子

218  像素化摄影机

219  检查轴

220  患者台

222  床

224  床支承系统

226  基底

228  延伸器

230  上表面

232  膛孔

232  台架中心膛孔

250  成像系统

252  成像探测器

254  成像探测器

256  台架

258  患者

260  膛孔

262  患者台

264  控制器单元

265  台控制器

266  台架马达控制器

268  处理单元

270  数据采集系统（DAS）

272  图像重构处理器

274  数据存储装置

276  输入装置

278  显示器

300  手持式能谱仪装置

302  显示器

304  辐射源

306  垃圾箱

308  指示

310  能量水平或分布。

Claims (10)

1. 一种辐射探测器模块（70），包括：

构造成探测辐射的多个传感器瓦（40），所述多个传感器瓦具有（i）限定所述多个传感器瓦的顶部表面和底部表面（83, 84）的顶部边和底部边（42, 44），（ii）限定所述多个传感器瓦的侧部的侧壁边（52），以及（iii）由所述顶部边和所述底部边以及所述侧壁边限定的角（48, 50）；以及

具有斜角的至少一个斜切表面（82, 92, 93, 95），其中，所述斜切表面包括顶部边或底部边、所述侧壁边或所述角中的至少一个的斜切。

2. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其中，所述斜切表面（82）包括沿着所述侧壁边（52）自所述角（48, 50）在所述顶部边和所述底部边（42, 44）之间延伸的倾斜小面。

3. 根据权利要求2所述的辐射探测器模块（70），其进一步包括在相邻的传感器瓦（40）的所述斜切表面（82）之间的间隙（88），所述间隙自所述传感器瓦的所述顶部表面和所述底部表面（83, 84）在所述斜切表面之间延伸。

4. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其中，所述多个传感器瓦（40）构造成呈对准的瓦布置，其中，所述传感器瓦的壁是对准的。

5. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其中，所述多个传感器瓦（40）构造成呈偏移的瓦布置，其中所述传感器瓦中的至少一些的壁相对于所述其它传感器瓦中的至少一些的壁有所偏移。

6. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其中，所述斜切表面（92）包括自所述角（48, 50）在所述顶部边和所述底部边（42, 44）之间延伸的成圆角的侧壁边。

7. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其中，所述斜切表面（82, 93, 95）包括（i）沿着所述侧壁边（52）自所述角（48, 50）在所述顶部边和所述底部边（42, 44）之间延伸的倾斜小面，（ii）沿着所述顶部边和所述底部边中的至少一个延伸的倾斜小面，以及（iii）在所述角处的倾斜小面。

8. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其中，所述斜切表面包括在所述顶部边和所述底部边（42, 44）之间延伸的成角度的侧壁（102）。

9. 根据权利要求1所述的辐射探测器模块（70），其进一步包括探测器组件（130），所述探测器组件（130）具有将所述传感器瓦（40）连接到陶瓷衬底（132）的互连布置（134），其中，所述互连布置包括各向异性传导材料，所述互连构件包括多个可变形的金属通孔（162），并且所述辐射探测器模块（70）进一步包括控制销（146），所述控制销（146）构造成调节压力，以使所述金属通孔变形，以及允许拆卸和重新组装所述探测器组件。

10. 根据权利要求9所述的辐射探测器模块（70），其中，所述探测器组件（130）进一步包括包围所述传感器瓦（40）的泡沫层（150）。

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