CN103083028B - 用于成像系统的检测器模块和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于成像系统的检测器模块和制造方法。一种检测器模块包含：基板、耦合到基板的直接转换传感器材料以及电耦合到直接转换传感器材料并且配置为提供由直接转换传感器材料生成的电信号的读出的柔性互连。检测器模块还包含至少一个照明源，用于照明直接转换传感器材料。
Description
背景技术
成像系统广泛地用来捕获对象的图像。例如，可以获取人或动物的诊断图像以辅助医生或其它保健专家做出准确的诊断。另一示例包含成像行李、集装箱和/或用于安全和/或工业检验应用的类似物。成像系统通常包含能量源和一个或多个检测器。特别地，由该源产生的能量（例如，X射线）行进通过正被成像的对象并且由检测器检测。响应于此，检测器产生表示所感测的能量的模拟电信号。然后将从检测器所接收的模拟数据转换为数字信号用于后续处理和图像重建。
一些成像系统，例如一些计算机断层照相（Computed Tomography，CT）成像系统使用直接转换材料（例如，半导体材料）用于X射线的检测。例如，这些直接转换材料可操作于计数模式（count mode），其中计数是基于撞击在转换材料的检测表面上并且也满足某些条件的在那里吸收的光子来检测的。例如，X射线光子能量转换为电子-空穴对并且当脉冲满足某些条件时检测和计数所得电流脉冲信号。然后由系统使用在各种位置和视图接收的光子计数以重建对象的图像。然而，在使用直接转换材料的传统的CT检测器模块中，由材料中吸收的X射线生成的某电荷可以被捕获，导致来自后续X射线的计数中的较低的准确度。此计数中的不准确度可以不利地影响使用此计数信息的后续图像重建。在电荷生成的数量更大的更高的计数率速中该问题可以特别地严重，其中捕捉事件的概率与电荷的量成比例。
发明内容
在一个实施例中，提供一种检测器模块，其包含基板、耦合到基板的直接转换传感器材料以及电耦合到直接转换传感器材料并且配置为提供由直接转换传感器材料生成的电信号的读出的柔性互连。检测器模块还包含至少一个照明源，用于照明直接转换传感器材料。
在另一实施例中，提供一种成像系统，其包含用于生成X射线的X射线源和用于检测由X射线源穿过对象后生成的X射线的检测器模块。检测器模块包含从直接转换传感器材料形成并且具有至少一个照明源用于照明直接转换传感器材料的检测器元件。直接转换传感器材料响应于所接收的X射线生成模拟电信号并且检测器模块将模拟信号转换为数字信号。成像系统还包含处理器，用于使用数字信号重建对象的图像。
在又一实施例中，提供一种用于制造检测器模块的方法。该方法包含将直接转换传感器材料耦合到处理或通信电路的至少一个并且提供至少一个照明源以照明直接转换传感器材料。该方法还包含提供耦合到直接转换传感器材料的至少一个支撑或热稳定性（thermal stabilization）以形成检测器模块。
附图说明
图1是成像系统的示范性实施例的简化的示意框图。
图2是像素化检测器的一部分的简化的截面图。
图3是根据一实施例形成的检测器模块的一部分的透视图。
图4是图示根据提供照明的一实施例形成的检测器模块的图表。
图5是图示根据提供照明的另一实施例形成的检测器模块的一部分的图表。
图6是图示根据提供照明的另一实施例形成的检测器模块的一部分的图表。
图7是图示根据提供照明的另一实施例形成的检测器模块的一部分的图表。
图8是图示根据提供照明的另一实施例形成的检测器模块的一部分的图表。
图9是图示根据提供照明的另一实施例形成的检测器模块的一部分的图表。
图10是根据各实施例的制造检测器模块的方法的流程图。
图11是各实施例的检测器模块可以在其中实现的成像系统的示范性实施例的示意图。
图12是在图11中示出的成像系统的示意框图。
具体实施方式
当结合附图阅读时某些实施例的下文的详细描述将更好理解。在附图图示各实施例的功能块的图表方面，功能块不一定指示硬件电路之间的分割。因此，例如，一个或多个功能块（例如，处理器或存储器）可以以单件硬件（例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等）或多件硬件来实现。类似地，程序可以是独立程序，可以并入为操作系统中的子例程，可以是安装的软件包中的功能等。应该理解各实施例不限于附图中所示出的布置和手段。
如本文所使用的，以单数叙述并且在前具有词语“一”的元件或步骤应该理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地声明此排除。此外，“一个实施例”的提及并不旨在解释为排除也并入所叙述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确地相反声明，否则实施例“包含”或“具有”具有特定性质的元件或多个元件可包含不具有那个性质的附加的这样的元件。
也如本文所使用的，术语“重建”或“表现”图像或数据集不旨在排除在其中生成表示图像的数据但未生成可视图像的实施例。因此，如本文所使用的，术语“图像”泛指可视图像和表示可视图像的数据。然而，许多实施例生成或配置为生成至少一个可视图像。在示范性实施例中，正被成像的“对象”是个人。然而，对象可备选地是除了个人以外的另一活的生物。此外，对象不限于活的生物，而可以是无生命对象，例如但不限于行李、集装箱和/或类似物。
各实施例提供从具有不同的照明配置的直接转换材料形成的成像检测器模块。此外，提供不同的支撑和热稳定性配置。例如，各实施例提供由包含阳极或阴极照明（其中照明不同于和/或区别于X射线照明）的直接转换材料形成的检测器模块。通过实践至少一个实施例，提供可以支撑准确的计数信息用于以更高输入X射线通量率成像的采用具有更稳定的输出计数速率响应的直接转换检测器材料的改进的机械和热稳定性。
各实施例可以在成像系统中实现，本文结合计算机断层照相（CT）系统来描述该成像系统。然而，各实施例可以结合不同类型的成像系统来实现，例如骨密度检测系统、乳房照相屏幕系统、正电子发射断层照相（PET）系统、以及核医学系统例如单光子发射计算机断层照相（SPECT）系统、以及其它类型的成像系统。图像系统的应用包含医学应用、安全应用、工业检验应用和/或类似的。因此，尽管本文关于具有检测X射线的检测器的CT成像系统描述和图示了实施例，但各实施例可以与任何其它成像模态一起使用并且可用于检测任何其它类型的电磁能。此外，本文描述和/或图示的各实施例适用于单片和/或多片配置的系统。
现在参考图1，成像系统20通常包含电磁能的源22、一个或多个检测器22以及控制器/处理器24。检测器22包含多个检测器模块26，该多个检测器模块26包含由如本文更详细描述的照明的直接转换材料（例如，碲化镉（CdTe）或碲化锌镉，也称作CdZnTe或CZT）形成的检测器（或传感器）。应该注意到如本文所使用的，直接转换检测器材料通常指的是直接将光子或其它高频伽玛射线能量（以单个转换步骤）转换为电信号而不是以例如当使用闪烁体（例如，NaI：Tl（掺杂铊的碘化钠））和光电转换装置（例如，光电二极管）时的多步骤过程的任何检测器材料。
一个或多个检测器22可以是，例如，如图2中所示出的像素化检测器30，图2图示根据各实施例形成的像素化检测器30的简化的截面正视图。像素化检测器30包含由辐射响应半导体材料形成的晶体32，其在各实施例中是直接转换材料，例如CZT晶体。例如，通过光刻或通过在晶体32的一个表面或侧上切割或切片接触金属以形成识别为阳极34的多个像素电极来定义具有多个像素的像素化结构。在操作中，像素电极中的电荷，即阳极34是由从所检测的在晶体32中吸收的光子生成的大量电子-空穴对36引起的。
像素化检测器30还包含与阳极34相反的晶体32的表面或侧上的阴极38并且阴极38可以由单个阴极电极形成。应该注意到阳极34通常定义像素。还应注意到可以在由阴极38定义的辐射检测表面的前方提供一个或多个准直仪。
再次参考图1，控制器/处理器24可将电力和/或定时信号提供到源22。在各实施例中的控制器/处理器24还调度校准和对象-图像-采集阶段用于成像系统20的操作。检测器22，并且特别地检测器模块26感测由已经穿过正被成像的对象28的源22发射的能量。响应于此，检测器22产生表示所感测的能量的模拟电信号。对从检测器22接收的模拟数据采样并且使用任何合适的模数转换过程转换为数字信号。例如，在一个实施例中，检测器模块26操作于光子计数模式，其中将由源22发射的并且穿过对象28的X射线光子能量转换为电流脉冲信号，该信号由检测器模块26检测。应该注意到在一些实施例中，电流脉冲信号在预定的时间段积分，然后测量以及数字化。
控制器/处理器24使用数字信号进行后续处理和图像重建。控制器/处理器24将来自校准操作模式和对象-图像-采集模式的数据组合以产生准确的计数数据，其在各实施例中对于无伪影的或降低伪影的对象28的图像重建是充分的。重建的图像可以由控制器/处理器24和/或另一装置来存储和/或显示。
在各实施例中，多个由直接转换材料形成的传感器块（tile）40可以组合以形成如图3（图示一个检测器模块26）所示出的检测器模块26。例如，检测器模块26可以配置为矩形伽玛照相机模块，其包含多个例如排列以形成五行四个传感器块40的矩形阵列的二十个传感器块40。示出传感器块40安装在基板42上，该基板42如以下更详细地描述的耦合到处理和/或通信电路。应该注意到，可以提供具有更大或更小的传感器块40的阵列的检测器模块26。因此，在操作中，由传感器块40检测的光子的能量通常由当光子与晶体的材料相互作用时在形成传感器块40的晶体中产生的电子-空穴对的总数的估计来确定。此计数通常由在电离事件中产生的电子的数量来确定，其由在传感器块40的阳极上收集的电荷来估计。
现在将描述具有不同配置的检测器模块26的各实施例。应该注意到，尽管检测器模块26描述为配置为CT模块，但检测器模块26可以用于除了CT以外的应用。
图4是包含传感器材料的阴极侧（也称作公共电极侧）照明的检测器模块50的一个实施例，其在一个实施例中是直接转换材料晶体52（例如，CdTe或CZT），其可包含多个传感器块40（例如，32乘32的传感器块40的阵列）。因此，如本文更详细描述的提供直接转换传感器。例如，使用合适的环氧树脂或粘性剂将晶体52安装到基板42。在一个实施例中，基板42由多层陶瓷（MLC）材料，例如氮化铝（AlN）、氧化铝（Al2O3）或高密度硅或玻璃基板而形成。然而，应该注意到，可以使用在检测器模块50中提供晶体52的支撑的任何合适的支撑材料，例如在其中安装了检测器模块50的CT成像系统的转动期间。
还应注意，基板42还允许晶体52电连接到通常读出由晶体52生成的电脉冲信号的处理和/或通信电路。例如，在一个实施例中，基板42包含经由其提供通过基板42的电连接的铜迹线和/或金属通孔。电连接提供从晶体52到一个或多个专用集成电路（ASIC）54和/或其它处理和/或通信电路的信号路径。例如，ASIC 54和/或处理和/或通信电路可从晶体52接收电脉冲信号并且从晶体52读出信号，以及数字化作为模拟信号的电信号。应该注意到，尽管示出两个256通道ASIC 54，但可以提供具有附加的或更少的通道的附加的或更少的ASIC 54。还应注意，ASIC 54可包含合适的散热器并且可以实施为在其上具有ASIC 54的ASIC板的部分。例如，ASIC板可以配置为使用任何合适的转换过程将所接收的模拟信号转换为数字信号的电流模块。
因此，各实施例中的ASIC 54配置为操作为读出电子电路。例如，晶体52的高电压表面56（例如，感测或检测面）具有施加到其的高电压，该高电压表面56在本实施例中是晶体52的阴极侧。例如，施加高电压以便在阴极侧（公共接触）与相反的阳极侧之间生成大约1000伏特，其包含有效地接地的像素化结构。在一个实施例中，类似于具有在与阳极34相反的基板32的表面或侧（在图4中图示为晶体52）上并且可以由单个阴极电极形成的阴极38（其包含高电压表面56）的像素化检测器30（在图2中示出）地配置晶体52。在各实施例中，阳极侧（并且特别地阳极像素）直接连接到基板42，例如使用合适的导电材料，除了其它的以外还例如金属、焊料（例如，焊料凸块或球）或导电粘性剂（例如，环氧树脂加例如镍或石墨等填料）连接到基板的通孔。
在一些实施例中，一个或多个隔离物58可以安装于邻近晶体52的基板42。例如，在一个实施例中，隔离物58安装在其间具有间隙的晶体52的每侧上。隔离物58可以如所希望的或需要的来设计大小以及设计形状。隔离物58可以安装于基板42以便隔离物58占据基板42的剩余表面区域或空间（除了隔离物58与晶体52之间的间隙以外）。因此，在一个实施例中，隔离物58从晶体52延伸出一段距离到基板42的边缘。
检测器模块50的检测端（例如，X射线或伽玛射线如由箭头所图示的撞击在那里），其通常包含安装于基板42的晶体52（并且具有可选的隔离物58）还包含一个或多个照明源60。在所图示的实施例中，在晶体52的每侧上提供照明源60。照明源60可以按不同的方式耦合到检测端。例如，在一个实施例中，照明源60嵌入到隔离物58中或嵌入到基板42在隔离物58与晶体56之间的间隙中。在另一实施例中，照明源60例如通过使用合适的胶水或环氧树脂（或其它合适的紧固手段）耦合到隔离物58或基板42的表面。
照明源60可以是能够照明晶体52的任何装置，其在本实施例中照明晶体52的阴极侧。照明源60可以与源22的操作协调由控制器24交替地开和关地供电以便通过所捕捉的电荷的消除支撑更稳定的以及准确的计数数据。例如，照明源60可提供晶体52的阴极侧的光照明或红外（IR）照明。照明源60可以是，例如单个发光二极管（LED）或LED阵列，例如一个或多个IR LED或光LED。作为其它示例，照明源60可以是灯或激光二极管。在一些实施例中，照明源60生成不处于可见光谱中的信号。例如，照明源60可以是近场或中场IR LED。一般而言，照明源60配置为生成充分长的波长的照明，该波长不足以建立电子-空穴对使得不在晶体52中建立电荷（例如，当X射线或伽玛射线撞击在晶体52上时）。波长配置为充分短的波长以建立所捕捉的电荷的脱捕。例如，对于CZT和CdTe，在一个实施例中，照明源60的波长大于大约0.9但是小于25微米。然而，可以如所希望的或需要的来使用其它波长。
应该注意到在所图示的实施例中，由或在晶体52的周围侧壁区62由照明源60提供照明。然而，可以由照明源60在不同的位置或通过不同的手段来提供照明。例如，在一个实施例中，提供照明源60以便照明通过阴极或阳极触头，该阴极或阳极触头可以由透明导体材料制作，例如，透明的导电氧化物（例如氧化铟锡（ITO））。因此，照明源60可以安装在晶体52下方晶体52与基板42之间。在另外的实施例中，照明源60可以安装于更远的位置并且来自照明源的光借助于光耦合器引导到晶体52。光耦合器可以由例如光导纤维或片材光学器件（sheet optics）制作。
在一些实施例中的晶体52的照明操作以脱捕或释放在晶体52中所捕捉的电荷。因此，在一些实施例中的晶体52的照明提供更可重复的操作并且允许将由检测器模块50检测的更准确的光子计数。应该注意到，在一些实施例中，还可选取或选择照明以有目的地建立一些电子-空穴对以便提供检测器模块50的实时校准。例如，检测器模块50的用于X射线信号的输出可以由检测器模块50对来自照明源60的信号的响应来衡量。特别地，从激光二极管建立的脉冲照明源可以在晶体52中提供快速电荷脉冲，其仿效（或者模仿、复制或近似）由在晶体52中吸收的X射线或伽玛射线建立的脉冲。例如，在一个实施例中，这样的仿效的信号的电流脉冲具有大约1到1000纳秒之间的时间周期以及大约0.02到20微安之间的幅度。与对象图像采集相关的这样的校准操作由控制器24的协调功能来支撑。然而，可以使用其它校准源，例如在与照明源60相同的位置的放射源。
在所图示的实施例中，在检测器模块50的检测端上的直接转换传感器布置以通常垂直的布置耦合到ASIC 54。然而，预期其它的定向。
特别地，晶体52电连接到基板42的一侧和处理和/或通信电路，其可以嵌入一个或多个读出板68（其包含ASIC 54）或作为一个或多个读出板68的部分提供，该读出板68电连接到基板42的另一侧。读出板68可以是例如配置为模拟读出板的印刷电路板（PCB）。
可以由基板42的两侧上的迹线通过通孔来提供电连接。因此，来自晶体52的电流信号流过基板42到处理和/或通信电路，特别地，到例如使用合适的导电环氧树脂耦合到基板42的柔性互连64。柔性互连64可以是任何类型的柔性互连装置，例如柔性PCB。例如，在一个实施例中，柔性互连64是定义与多个读出通道（例如，512通道）一致的布线密度的模拟柔性PCB。应该注意到，尽管在图4中示出具有通常“U”形配置的柔性互连64，但预期其它配置，例如“L”形配置或“T”形配置。此外，可以在柔性互连64的每端提供一个或多个夹具（clamp）70，其可用于将这些端连接到读出板68。然而，预期其它紧固布置。例如，可以使用焊料、导电环氧树脂或可卸的电子连接器组件。
还可以提供支撑构件66，例如金属（例如，铝）支撑条。支撑构件66提供机械支撑的定位和/或热稳定基板42。支撑构件66可包含或支撑，例如加热器和温度传感器以允许活动温度控制。支撑构件66与基板42相反地耦合到柔性互连64以便柔性互连64的一部分夹在其间。例如，支撑构件66在柔性互连64的“U”形的腿之间延伸以提供用于柔性互连64的迹线到基板42的迹线的连接的机械支撑。
此外，可以在支撑构件66的每端提供一个或多个夹具，其可用于将这些端连接到壳体（未示出）并且由此在检测器22上定位检测器模块50（在图1图示为24）。然而，预期其它紧固布置。例如，可以使用焊料、销或另一机械紧固手段。
检测器模块50还可选地可包含光密封72，其可以是任何合适的光阻挡装置。例如，光密封72可以定位于邻近柔性互连64的端以防止或减少光传到检测器模块50的检测端的可能性，检测器模块50可包含光敏装置（例如，光电二极管或半导体）。
一个或多个读出板68还包含电力调节器74用于调节到一个或多个读出板68和检测器模块50的部件的电力。电力调节器74可以是任何类型的电力调节装置，例如恒定电源以向例如ASIC
54供电。
此外，一个或多个读出板68包含控制器76，其图示为现场可编程门阵列（FPGA）。各实施例中的控制器76提供数字信号以协调一个或多个读出板68的各种部件的操作，例如以读出来自ASIC 54的数字化信号和相应校准和采集模式中的照明源60的操作。控制器76可以按不同的方式编程以响应控制器/处理器24，例如，并且除了其它以外还基于待接收的信号、通道的数量和/或检测器模块50安装于其中的系统。例如，控制器76可将校准和采集数据与合适的算法组合以生成准确的计数数据。此外，控制器76可控制来自检测器模块50的数字化信号到使用该信号重建图像的CT处理系统的输出。例如使用连接器78可以提供检测器模块50到系统的连接以允许数字化信号的输出，连接器78图示为具有电迹线的带连接器用于输出数字化信号。
检测器模块50还包含在检测器模块50的与检测端相反的连接端处的机械接口80。机械接口80可以是例如允许检测器模块50连接到系统（例如，CT系统）的卡笼（card cage）机械接口。
在各实施例中，Y方向通常沿着源22（例如CT系统的X射线源）的方向。Z方向沿着检查轴，例如，沿着正被成像的患者的身体（例如，在CT扫描中从头到脚）或行李扫描系统的皮带轴，并且X方向对于检查轴是横向的。
预期变化和修改。例如，如在示出检测器模块50的一部分的图5中图示的，可以移除隔离物58。在其它实施例中，例如，如在图6到图8中示出的（示出检测器模块的一部分），可以定位照明源60以提供晶体52的阳极侧照明。应该注意到，通篇附图中相似标号表示相似或类似部分。
特别地，如在图6中所示的，提供包含晶体52（例如，CdTe或CZT）的阳极侧照明的检测器模块90，晶体52可包含多个传感器块40（例如，32乘32的传感器块40 阵列）。在本实施例中，晶体52安装于基板42的后侧，其中柔性互连64安装于基板42的前侧，即具有X射线或伽玛射线撞击在其上（由箭头图示）的侧。在本实施例中，在晶体52中由撞击X射线或伽玛射线生成的电子电荷从晶体52的后方（阴极侧）朝晶体52的前方（阳极侧）行进。阴极侧是公共电侧并且可以例如由晶体52顶部上的金属层形成。因此，在本实施例中的信号电流从晶体52行进（进来的X射线或伽马射线的相反方向）通过基板42进入柔性互连64。因此，柔性互连64的一部分（其电连接到晶体52）通过基板42附于晶体52的像素侧以便基板42耦合于柔性互连64和晶体52之间。
在本实施例中，柔性互连64和基板42由低原子序数材料（例如，聚合物）形成并且还可以比在图4和5中示出的柔性互连64和基板42更薄以允许例如X射线和伽马射线不衰减地从其穿过。晶体52由高原子序数材料（例如，半导体材料）形成。
柔性互连64围绕作为“L”型配置的晶体52布线以便所接收的信号通过其并且围绕晶体52传递。如可以看见的，照明源60也可以邻近于在本实施例中的晶体52安装或嵌入，由此提供阳极侧照明。
应该意识到，在图5到图9中，还可以提供结合图4描述的一个或多个读出板68以及其它部件。
作为另一示例，并且如在图7中所示出的，再次提供阳极侧照明。然而，在本实施例中，检测器模块100包含耦合于基板42与晶体52的阳极侧之间的柔性互连64。检测器模块100可以例如，通过将基板42附于轨道而耦合（例如，栓接）到CT系统的轨道（未示出）。作为另一示例，图8示出类似于检测器模块100并且提供阳极侧照明的检测器模块110。在本实施例中，提供附加的支撑以便在两侧支撑晶体52。特别地，提供支撑结构112以便晶体52安装于由基板42在外侧支撑的柔性互连64与相反侧上的支撑结构112之间。在所图示的实施例中的支撑结构112由基板114（类似于基板42）形成并且具有附加的背层116，其可以由提供热接地和活动温度控制的材料形成。应该注意到可以如所希望的或需要的提供附加的不同支撑和/或热稳定性。
作为又一示例，如在图9中所示出的检测器模块118，包含位于柔性互连64上并且另外由基板42机械和电地支撑的ASIC 54。因此，在本实施例中，ASIC 54安装于柔性互连64，柔性互连64安装于基板42。通过柔性互连64的电通孔将基板42上的高密度模拟迹线从晶体52上的阳极连接到ASIC 54。将来自ASIC 54的系统数字通信、电源和接地互连通过柔性互连而布线到读出板68。晶体52安装于基板42上柔性互连64之间。
各实施例也提供如在图10中示出的用于制造检测器模块的方法120。该方法120包含在122将传感器材料耦合到处理和/或通信电路。例如，直接将例如材料中的X射线或伽玛射线转换为电信号的直接转换传感器材料通过提供电连接到柔性互连以读出电信号的基板而耦合到模拟读出板。
该方法还包含在124提供照明源用于照明传感器材料。如本文所描述的，照明可以是阴极侧照明和/或阳极侧照明。也可以如本文所描述的在126提供支撑和/或热稳定器。
形成检测器模块的部件然后在128耦合到成像系统。例如，检测器模块可以安装于允许检测器模块围绕对象（例如，患者）转动的CT系统的轨道。
应该注意到，方法120的各步骤可以按任何顺序进行并且进行多于一次。
各实施例可以结合不同类型的成像系统来实现。例如，图11是根据各实施例形成的示范性成像系统200的示意图。图12是在图11中所示出的成像系统200的一部分的示意框图。尽管在包含计算机断层照相（CT）成像系统和正电子发射断层照相（PET）成像系统的示范性双模态成像系统的上下文中描述各实施例，但应该理解预期使用能够进行本文所描述的功能的其它成像系统，包含单模态成像系统。
图示多模态成像系统200，并且包含CT成像系统202和PET成像系统204。成像系统200允许用不同模态的多个扫描以有助于比单模态系统增加的诊断能力。在一个实施例中，示范性多模态成像系统200是CT/PET成像系统200。可选地，成像系统200采用除了CT和PET以外的模态。例如，除了其它的以外，成像系统200还可以是独立的CT成像系统、独立的PET成像系统、磁共振成像（MRI）系统、超声成像系统、X射线成像系统和/或单光子发射计算机断层照相（SPECT）成像系统、介入C臂断层照相、用于专用目的例如肢体或胸部扫描的CT系统及其组合。
CT成像系统202包含门架（gantry）210，门架210具有朝着门架210的相反侧上的检测器阵列214投射一束X射线的X射线源212。检测器阵列214包含多个以行排列的检测器元件216和一起感测穿过对象（例如对象206）的所投射的X射线的通道，并且其可以配置为根据本文描述的一个或多个实施例检测器模块。成像系统200还包含计算机220，其接收来自检测器阵列214的投射数据并且处理投射数据以重建对象206的图像。在操作中，操作员供应的命令和参数由计算机220使用以提供控制信号和信息以重新定位机动台222。更具体地，利用机动台222以将对象206移入和移出门架210。特别地，台222移动对象206的至少一部分通过延伸通过门架210的门架开口224。
如以上所论述的，检测器214包含多个检测器元件216。每个检测器元件216产生表示撞击X射线束的强度的电信号或输出并且因此允许当束穿过对象206时的束的衰减的估计。在扫描以获取X射线投射数据期间，门架210和安装于其上的部件围绕转动中心240转动。图12仅仅示出单行检测器元件216（即，检测器行）。然而，多片检测器阵列214包含多个平行的检测器行的检测器元件216以便对应于多个片的投射数据可以在扫描期间同时获取。
门架210的转动和X射线源212的操作由控制机制242管理。控制机制242包含提供电力和定时信号到X射线源212的X射线控制器244和控制门架210的转动速度和位置的门架马达控制器246。控制机制242中的数据采集系统（DAS）248采样来自检测器元件216的模拟数据并且将数据转换为数字信号用于后续处理。因此，DAS 248可以实施为更多的读出板68。图像重建器250接收来自DAS 248的采样的和数字化的X射线数据并且进行高速图像重建。重建的图像输入到在存储装置252中存储图像的计算机220。可选地，计算机220可接收来自DAS 248的采样的和数字化的X射线数据。计算机220还从操作员经由具有键盘的控制台260接收命令和扫描参数。关联的视觉显示单元262允许操作员观察重建的图像以及来自计算机的其它数据。
操作员供应的命令和参数由计算机220使用以提供控制信号和信息到DAS 248、X射线控制器244以及门架马达控制器246。此外，计算机220操作控制机动台222的台马达控制器264以在门架210中定位对象206。特别地，台222移动对象206的至少一部分通过如在图11中所示出的门架开口224。
再次参考图12，在一个实施例中，计算机220包含装置270，例如，软盘驱动、CD-ROM驱动、DVD驱动、磁性光盘（MOD）装置或包含用于从计算机可读介质272（例如，软盘、CD-ROM、DVD或其它数字源（例如，网络或因特网））读取指令和/或数据的例如以太网装置等网络连接装置的任何其它数字装置，以及尚未开发的数字组件。在另一实施例中，计算机220执行存储于固件（未示出）中的指令。对计算机220编程以进行本文中描述的功能，并且如本文所使用的，术语计算机不限于仅为在本领域中称作计算机的那些集成电路，而是泛指计算机、处理器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路以及其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换地使用。
在示范性实施例中，X射线源212和检测器阵列214与门架210一起在成像面围绕待成像的对象206转动以便X射线束274与对象206交叉的角度不断地改变。在一个门架角度的来自检测器阵列214的一组X射线衰减测量（即投射数据）称作“视图”。对象206的“扫描”包含在X射线源212和检测器214的一个旋转期间在不同的门架角度或视角做出的视图集。在CT扫描中，处理投射数据以重建对应于通过对象206获取的二维片的图像。
以上详细描述了多模态成像系统的示范性实施例。图示的多模态成像系统部件不限于本文描述的具体实施例，而是每个多模态成像系统的部件可以与本文描述的其它部件独立地并且单独地利用。例如，上述多模态成像系统部件还可与其它成像系统组合使用。
各实施例和/或部件，例如模块或部件以及其中的控制器，也可实现为一个或多个计算机或处理器的部分。计算机或处理器可包含计算装置、输入装置、显示单元以及接口，例如用于访问因特网。计算机或处理器可包含微处理器。微处理器可以连接到通信总线。计算机或处理器还可包含存储器。存储器可包含随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。计算机或处理器还可包含存储装置，其可以是硬盘驱动或可移除存储驱动（例如，软盘驱动、光盘驱动等）。存储装置还可为其它类似组件用于将计算机程序或其它指令装载进计算机或处理器。
如本文所使用的，术语“计算机”或“模块”可包含任何基于处理器的或基于微处理器的系统，包含使用微控制器、精简指令集计算机（RISC）、ASIC、逻辑电路以及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。以上示例仅仅是示范性的，并且不旨在以任何方式限制术语“计算机”的定义和/或意思。
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处理输入数据。存储元件还可如所希望的或需要的存储数据或其它信息。存储元件可以以信息源或处理机器中的物理存储器元件的形式。
该指令集可包含指示作为处理机器的计算机或处理器以进行具体操作（例如，各实施例的方法和过程）的各命令。该指令集可以以软件程序的形式，其可形成有形的非暂时性计算机可读介质或多个介质的部分。软件可以以各种形式，例如系统软件或应用软件。另外，软件可以以单独的程序或模块的集合、更大程序中的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件也可包含以面向对象编程的形式的模块化编程。通过处理机器的输入数据的处理可以响应于操作员命令、或响应于以前处理的结果、或响应于另一处理机器做出的请求。
如本文所使用的，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包含存储于存储器用于由计算机执行的任何计算机程序，包含RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器以及非易失性RAM（NVRAM）存储器。以上存储器类型仅仅是示范性的，并且因此不限制用于计算机程序的存储的存储器的类型。
要理解，以上描述旨在说明性的，而不是限制性的。例如，上述的实施例（和/或其方面）可以彼此组合使用。此外，可以做出许多修改以适应特定情形或材料到各实施例的教导而不背离它们的范围。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在定义各实施例的参数，但是实施例决不限制而是示范性实施例。在回顾以上描述时，许多其它实施例对于本领域的技术人员将是明显的。因此，各实施例的范围应该参考所附的权利要求连同这样的权利要求所要求的等效的全部范围来确定。在所附的权利要求中，术语“包含”和“在其中”用作相应术语“包含”和“其中”的简易英语等效。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”以及“第三”等仅仅用作标签，而并不旨在对它们的对象施加数值要求。另外，以下权利要求的限制不是以组件加功能的格式来书写的并且不旨在基于美国专利法第112条第六段来解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用短语“组件用于”跟着没有另外结构的功能的声明。
本书面描述使用示例以公开各实施例，包含最佳模式，并且也使本领域的任何技术人员能够实践各实施例，包含制造和使用任何装置或系统并且进行任何并入的方法。各实施例的可专利范围由权利要求限定，并且可包含本领域技术人员想到的其它示例。如果该示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件或如果该示例包含与权利要求的字面语言没有实质性差别的等效结构元件，则这样的其它示例旨在落在权利要求的范围内。
Claims (19)
1.一种检测器模块，包含：
基板；
直接转换传感器材料，耦合到所述基板；
柔性互连，电耦合到所述直接转换传感器材料并且配置为提供由所述直接转换传感器材料生成的电信号的读出；以及
至少一个照明源，用于照明所述直接转换传感器材料，
其中所述照明源耦合在所述基板中、嵌入在所述直接转换传感器材料和耦合到所述基板的至少一个隔离物之间的至少一个间隙中或者嵌入在所述隔离物中。
2.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述照明源配置为照明所述直接转换传感器材料的阴极侧。
3.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述照明源配置为照明所述直接转换传感器材料的阳极侧。
4.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述基板耦合于所述直接转换传感器材料与所述柔性互连之间。
5.如权利要求4所述的检测器模块，其中所述直接转换传感器材料的阳极侧耦合到所述基板。
6.如权利要求5所述的检测器模块，其中所述柔性互连耦合于所述基板和专用集成电路（ASIC）之间。
7.如权利要求4所述的检测器模块，其中所述直接转换传感器材料的阴极侧耦合到所述基板。
8.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述柔性互连耦合于所述基板和所述直接转换传感器材料之间。
9.如权利要求8所述的检测器模块，其中支撑结构在与所述柔性互连相反的侧上耦合到所述直接转换传感器材料。
10.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述照明源配置为照明所述直接转换传感器材料的周围侧壁区。
11.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述直接转换传感器材料包含碲化镉（CdTe）或碲化锌镉（CZT）中的一个。
12.如权利要求1所述的检测器模块，其中所述直接转换传感器材料配置为检测X射线或伽玛射线中的一个。
13.一种成像系统，包含：
X射线源，用于生成X射线；
检测器模块，用于检测由所述X射线源生成的穿过对象后的X射线，所述检测器模块具有由直接转换传感器材料形成并且具有至少一个照明源用于照明所述直接转换传感器材料的检测器元件，所述直接转换传感器材料响应于所接收的X射线生成模拟电信号，所述检测器模块将所述模拟信号转换为数字信号；以及
处理器，用于使用所述数字信号重建所述对象的图像，
其中所述照明源受脉冲作用以仿效所吸收的由所述直接传感器材料接收的X射线或伽玛射线。
14.如权利要求13所述的成像系统，其中所述检测器模块还包括柔性互连，所述柔性互连电耦合到所述直接转换传感器材料并且配置为提供由所述直接转换传感器材料生成的所述模拟电信号的读出。
15.如权利要求13所述的成像系统，其中由所述处理器配置所述照明源以提供所述检测器模块的响应的实时校准。
16.如权利要求13所述的成像系统，其中所述照明源受脉冲作用以具有1-1000纳秒之间的时间周期以及0.02-20微安之间的幅度。
17.如权利要求13所述的成像系统，其中所述照明源配置为照明所述直接转换传感器材料的周围侧壁区。
18.一种用于制造检测器模块的方法，所述方法包含：
将直接转换传感器材料耦合到处理或通信电路的至少一个；
在所述直接转换传感器材料的周围侧壁区提供至少一个照明源以照明所述直接转换传感器材料；以及
提供耦合到所述直接转换传感器材料的至少一个支撑或热稳定性以形成所述检测器模块。
19.如权利要求18所述的方法，还包括将所述检测器模块耦合到成像系统。
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