CN103443652A

CN103443652A - 谱成像探测器

Info

Publication number: CN103443652A
Application number: CN2012800146572A
Authority: CN
Inventors: R·P·卢赫塔; R·A·马特森
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: US9599725B2; US20140015081A1; US20160154121A1; WO2012127403A2; JP2014513279A; US9281422B2; RU2013147397A; CN103443652B; EP2689269B1; JP6071077B2; WO2012127403A3; RU2595795C2; EP2689269A2

Abstract

一种方法，包括：获得具有两个相对的主表面的光电传感器基底（236）。所述两个相对的主表面中的一个主表面包括由至少一个光电传感器元件（232，234）构成的至少一个光电传感器行（230），并且所获得的光电传感器基底具有等于或大于一百微米的厚度。所述方法还包括将闪烁体阵列（310）光学耦合至所述光电传感器基底。所述闪烁体阵列包括由至少一个互补闪烁体元件（226，228）构成的至少一个互补闪烁体行（224），并且所述至少一个互补闪烁体行光学耦合至所述至少一个光电传感器行（230）且所述至少一个互补闪烁体元件光学耦合至所述至少一个光电传感器元件。所述方法还包括对光学耦合至所述闪烁体的所述光电传感器基底进行减薄，产生光学耦合至所述闪烁体并且厚度在小于一百微米的量级的减薄的光电传感器基底。

Description

谱成像探测器

技术领域

以下总体涉及谱成像，并且更具体地涉及谱成像探测器，并且接合计算机断层摄影（CT）对其进行描述。然而，其也适用于其它成像形态。

背景技术

常规计算机断层摄影（CT）扫描仪包括旋转地安装至总体静止的构台的旋转构台。旋转构台支撑x射线管和探测器阵列，探测器阵列安装在可旋转构台上，跨检查区域与x射线管相对。旋转构台并且因此x射线管和探测器阵列绕纵或z轴围绕检查区域旋转。x射线管被配置为发射穿过检查区域（并且检查区域中的受试者或对象的部分）并照射探测器阵列的辐射。探测器阵列探测辐射并生成指示检查区域和设置于检查区域中的受试者或对象的电信号。重建器重建投影数据，生成体积图像数据。

对于谱CT，扫描仪可以包括能量分辨探测器阵列，诸如双层探测器阵列。图1中示出了双层探测器阵列100的范例部分。探测器100包括在x方向106上沿基底104相对于彼此对齐的多个探测器模块102。每一个模块102包括第一和第二闪烁体行108和110，第一和第二闪烁体行108和110光学耦合至光电二极管基底116的对应的第一和第二探测区域112和114。第一和第二闪烁体行108和110相对于彼此布置，使得第一闪烁体行108相对于入射辐射120在第二闪烁体元件110以上。通常，较低能量的x射线光子往往吸收于较上闪烁体行108中，且较高能量的x射线光子往往吸收于较下闪烁体行110中。第一和第二闪烁体行108和110以及探测区域112和114沿z方向122延伸，形成多行探测器元件。

对于图1的探测器阵列100，探测器阵列100在x方向106上的分辨率通常受到每一个模块102的光电二极管基底116在x方向106上的有限厚度124的限制，该厚度在一百（100）微米至四百（400）微米的量级。不幸的是，较薄的光电二极管基底易碎并且不适于构造诸如探测器阵列100的探测器模块102的探测器模块。

发明内容

本申请的当前方面提供处理上述问题和其它问题的新的和/或改进的技术。

根据一方面，一种方法，包括获得具有两个相对的主表面的光电传感器基底。所述两个相对的主表面中的一个主表面包括由至少一个光电传感器元件构成的至少一个光电传感器行，并且所获得的光电传感器基底具有等于或大于一百微米的厚度。所述方法还包括将闪烁体阵列光学耦合至所述光电传感器基底。所述闪烁体阵列包括由至少一个互补（complementary）闪烁体元件构成的至少一个互补闪烁体行，并且所述至少一个互补闪烁体行光学耦合至所述至少一个光电传感器行且所述至少一个互补闪烁体元件光学耦合至所述至少一个光电传感器元件。所述方法还包括对光学耦合至所述闪烁体的所述光电传感器基底进行减薄，产生光学耦合至所述闪烁体并且厚度在小于一百微米的量级的减薄的光电传感器基底。

根据另一方面，一种成像探测器，包括：至少一个探测器瓦，所述至少一个探测器瓦包括瓦基底和沿所述瓦基底沿x方向布置的多个探测器模块。探测器模块包括闪烁体阵列，所述闪烁体阵列具有沿z方向延伸的由闪烁体元件构成的至少一个闪烁体行，所述至少一个闪烁体行耦合至光电传感器基底的由光电传感器元件构成的至少一个光电传感器行。所述光电传感器基底耦合至所述闪烁体阵列并具有等于或大于一百微米的初始厚度，并且所述成像探测器的所述光电传感器基底具有小于一百微米的减薄的厚度。

根据另一方面，一种方法，包括：组装成像系统的成像探测器模块，其中，所述成像探测器模块包括光学耦合至光电传感器基底的闪烁体，所述光电传感器基底具有小于一百微米的厚度。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的布置的形式。图仅是为示例优选实施例并且不视为限制本发明。

图1示意性地示例现有技术上层谱探测器阵列的透视图。

图2示意性地示例具有谱探测器阵列的范例成像系统，该探测器阵列包括具有多个探测器模块的探测器瓦。

图3示意性地示例探测器模块的从z方向看的侧视图。

图4-12示例用于组装图3的探测器模块的方法。

图13示例其中支撑载体用于方便制造独立的光电传感器基底的实施例。

具体实施方式

图2示意性地示例诸如计算机断层摄影（CT）扫描仪的成像系统200。成像系统200包括总体静止的构台部分202和旋转构台部分204。旋转构台部分204由总体静止的构台部分202经由轴承（未示出）等可旋转地支撑。

诸如x射线管的辐射源206由旋转构台部分204支撑，并且绕与在212示出的参考系有关的纵或z轴210围绕检查区域208与旋转构台部分204一起旋转。源准直器214对由辐射源106发射的辐射进行准直，产生穿过检查区域208的通常锥形、扇形、楔形或其它形状的辐射束。

能量分辨探测器阵列218相对于辐射源206对着检查区域208对面的角度弧，并且探测穿过检查区域208的辐射。示例的探测器阵列218包括多个瓦220。每一个瓦220包括沿x方向相对于彼此布置在瓦基底242上的多个探测器模块222₁、……、222_N（其中，N是整数）。多个探测器模块222₁、……、222_N于此也称为探测器模块222。

每一个探测器模块222包括由闪烁体元件226₁、……、226_K和228₁、……、228_K（其中，K是整数，并且共称为226和228）构成的沿z方向延伸的多行224₁、……、224_M（其中，M是等于或大于1的整数，并且共称为224）。在示例的实施例中，M＝2，并且探测器模块是谱探测器模块。闪烁体元件226和228行光学耦合至由光电传感器基底236的光电传感器元件232₁、……、和234₁、……（共称为232和234）构成的沿z方向延伸的多行230₁、……、230_M（共称为230）。

每一个探测器模块222还包括导电路径或引脚238。在探测器模块222还包括并入到光电传感器基底236中的处理电子器件240（如所示）的地方，导电路径或引脚238用于将功率和数字信号从处理电子器件240发送至瓦基底242。在处理电子器件240位于光电传感器基底236外部的地方，导电路径或引脚238用于将信号从光电传感器元件232和234发送至瓦基底242。

如以下更详细地描述的，在一个实例中，光电传感器基底236的x轴厚度小于一百（100）微米。利用该光电传感器基底，相对于具有较厚光电传感器基底（即，大于100微米）的探测器阵列的配置，探测器阵列218对于给定的x轴长度能够包括更多探测器模块222，并且因此在x方向上提供较高的分辨率。在一个实例中，该探测器阵列可以包括百分之三十（30）至六十（60）以上的探测器模块222。该探测器阵列可以视为高清晰度探测器阵列。

重建器246重建由探测器阵列218生成的信号并生成指示检查区域208的体积图像数据。通常，能够独立地处理来自不同行230光电传感器元件232和234的数据以得到谱信息和/或对来自不同行230光电传感器元件232和234的数据进行组合（例如，通过对相同射线路径中的不同元件的输出进行求和）来产生常规非谱CT数据。

受试者支撑物248被配置为在对对象或受试者进行扫描之前、期间和/或之后将对象或受试者相对于检查区域208安置于x、y和/或z方向上。

通用目的的计算系统用作操作员控制台250，并且包括：诸如显示器的输出装置；诸如键盘、鼠标和/或等的输入装置；一个或多个处理器；和计算机可读存储介质（例如，物理存储器）。控制台250容许操作员控制系统200的操作，例如，容许操作员选择谱成像协议和/或谱成像重建算法、促发扫描等。

图3示意性地示例探测器模块222的从z轴方向看的侧视图。为说明，探测器模块222示为具有两个闪烁体行224₁和224₂以及两个对应的光电传感器行230₁和230₂。然而，如以上讨论的，探测器模块222可以具有闪烁体行224和光电传感器行224中的每者中的一个或多个。

探测器模块222包括光电传感器基底236。示例的光电传感器基底236具有五十（50）微米的量级的厚度300（加或减预定的容限），诸如从十（10）至九十（90）微米、二十五（25）至七十五（75）微米、四十（40）至六十（60）微米的范围的厚度值，和/或一个或多个其它范围的其它厚度值。光电传感器基底236的合适的材料包括但不限于硅。

光电传感器基底236包括第一主表面302和第二相对的主表面308，第一主表面具有第一区域304和第二区域306。光电传感器行230₁和230₂位于第一主表面302的第一区域304中。光电传感器行230₁是较靠近辐射源206（图1）并且因此较靠近入射辐射的较上行，而光电传感器行230₂是较远离辐射源206（图1）并且因此较远离入射辐射的较下行。

闪烁体行224₁是较靠近辐射源206（图1）并且因此较靠近入射辐射的较上闪烁体元件，而闪烁体行224₂是较远离辐射源206（图1）并且因此较远离入射辐射的较下行。如于此讨论的，较上闪烁体行224₁光学耦合至对应的较上光电传感器行230₁，并且较下闪烁体行224₂光学耦合至对应的较下光电传感器行230₂。

在示例的实施例中，较上和较下闪烁体行224₁和224₂是矩形形状的并且尺寸几乎相等。然而，应当理解，于此可以设想其它形状和不同尺寸的闪烁体行224₁和224₂。此外，闪烁体行224₁和224₂之间的间隔能够更小或更大。此外，因为闪烁体行224的深度（和材料）能够影响能量分离和/或x射线统计量，所以深度通常是使得较上闪烁体行224₁主要响应于较低能量的光子，而较下闪烁体行224₂主要响应于较高能量的光子。

光电传感器基底236可选地包括为光电传感器基底236的部分的处理电子器件240（用于处理来自光电传感器元件232和234的信号）。同样，将存在较少的从光电传感器基底236至瓦基底242的电路径，并且能够使光电传感器元件232和234的z轴宽度变窄，提高沿z方向的探测器分辨率。在2009年10月29日提交的名称为“Spectral Imaging Detector”的专利申请PCT/IB2009/054818（WO/2010/058309）中描述了其中并入了处理电子器件的光电传感器基底的非限制性范例，于此通过引用并入了该申请的全部。

在示例的实施例中，闪烁体行224的未固定至基底236的侧面由反射材料312围绕，反射材料在整个第一主表面302之上延伸。闪烁体行224和反射材料312的组合于此称为闪烁体阵列310。在另一实施例中，能够省略反射材料312。在再一实施例中，反射材料312可以仅覆盖第一区域304。

图4-12描述了用于组装探测器阵列218的途径。

在402，获得了厚度大于一百（100）微米的光电传感器基底。例如，在一个实例中，获得了光电传感器基底236。图5中示意性地示例了基底236的范例，并且该范例包括两个光电传感器行232和234、用于处理电子器件240的区域502、用于电部件的导电焊盘504、以及用于导电引脚238的导电焊盘506。

需要注意，在图5中，光电传感器行232和234、区域502、和焊盘504、以及焊盘506在光电传感器基底236的第一主表面302的相同表面平面508上。图6示意性地示出了实施例，其中，固定至光电传感器基底236的闪烁体阵列310包括具有凹部604的第一表面602和凹部604中的用于处理电子器件204、电部件、以及导电引脚238的第二表面606。

在404，各种电子器件安装至光电传感器基底。例如，并且如图7中示意性地示出的，集成芯片702（包括处理电子器件240和/或其它部件）安装至区域502，电部件704（例如，无源部件）安装至导电焊盘504，并且连接至引线框708的导电引脚238安装至导电焊盘506。

在406，闪烁体固定至装有电子器件的光电传感器基底，形成闪烁体-光电传感器组件。例如，图8示意性地示出了光电传感器基底236，闪烁体阵列310经由光学粘合剂固定至该光电传感器基底236，形成闪烁体-光电传感器组件804。需要注意，在导电引脚238之间存在腔806。

在408，将以上动作404中安装的电引脚紧固于闪烁体-光电传感器基底组件中。例如，图9示意性地示出了在导电引脚238之间的腔806中具有粘合剂902的闪烁体-光电传感器组件804。需要注意，已经从闪烁体-光电传感器组件804去除了引线框708。

在410，将光电传感器基底减薄至五十（50）微米或更小的厚度。例如，图10示意性地示出了具有减薄的光电传感器基底236的闪烁体-光电传感器组件804，该基底具有五十（50）微米或更小的厚度。在一个实例中，能够通过研磨来对光电传感器基底236进行减薄。于此也能够设想其它较薄（thinner）技术。

在412，从多个闪烁体-光电传感器组件804创建探测器瓦。例如，图11和12分别示出了底和顶透视图，其中，多个闪烁体-光电传感器组件804经由引脚238物理和电连接至瓦基底242，形成瓦220。需要注意，瓦基底242也包括用于将瓦220物理和电连接至探测器阵列218的导电引脚1102。

应当理解，上述动作的顺序不是限定性的。同样，于此可以设想其它顺序。另外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个附加动作，和/或一个或多个动作可以同时发生。

图13示例了其中支撑载体1302用于方便制造独立基底236的实施例。在一个实例中，对包括多个基底236的材料片1304进行处理并将其减薄至例如小于一百微米的厚度。然后将片1304转移至支撑载体1302。将处理电子器件240安装至多个基底236。然后使用激光、机械锯等将独立的基底236从该片切割出，并保留于载体1302上。在切割出独立的基底236之后启动载体的真空吸盘特征。然后将闪烁体阵列310光学耦合至并接合至独立的基底236，并对其进行固化。然后对得到的组件如于此描述地进行进一步的处理。

设想变形。

在另一实施例中，处理电子器件240位于光电传感器基底236外部。

在另一实施例中，模块222包括光学耦合至单个光电传感器行的单个闪烁体行。

附加或替代地，在再一实施例中，每一个闪烁体行和每一个光电传感器行分别包括单个闪烁体元件和单个光电传感器元件。

已经参照优选实施例描述了本发明。在阅读并理解前述详细描述后，其它人可以进行修改和更改。意图将本发明视为包括所有该修改和更改，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims

1.一种方法，包括：

获得具有两个相对的主表面（302和308）的光电传感器基底（236），其中，所述两个相对的主表面中的一个主表面包括由至少一个光电传感器元件（232，234）构成的至少一个光电传感器行（230），并且所获得的光电传感器基底具有等于或大于一百微米的厚度；

将闪烁体阵列（310）光学耦合至所述光电传感器基底，其中，所述闪烁体阵列包括由至少一个互补闪烁体元件（226，228）构成的至少一个互补闪烁体行（224），并且所述至少一个互补闪烁体行光学耦合至所述至少一个光电传感器行（230）且所述至少一个互补闪烁体元件光学耦合至所述至少一个光电传感器元件；以及

对光学耦合至所述闪烁体的所述光电传感器基底进行减薄，产生光学耦合至所述闪烁体的厚度在小于一百微米的量级的减薄的光电传感器基底。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述两个相对的主表面中的所述一个主表面包括第一区域（304）和第二区域（306），其中，由所述至少一个光电传感器元件构成的所述至少一个光电传感器行仅耦合至所述第一区域且所述闪烁体耦合至由所述至少一个光电传感器元件构成的所述至少一个光电传感器行和所述第二区域。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述闪烁体包括光学耦合至由所述至少一个光电传感器元件构成的所述至少一个光电传感器行的第一闪烁体的和耦合至所述第二区域的另一材料。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，还包括：

在将所述闪烁体光学耦合至所述光电传感器基底之前，将处理电子器件（240）或导电引脚（238）中的至少之一耦合至所述光电传感器基底，其中，在将所述闪烁体耦合至所述光电传感器基底之后，将所述处理电子器件或所述导电引脚中的所述至少之一设置在所述光电传感器基底与所述闪烁体之间。

5.如权利要求4所述的方法，其中，由所述至少一个光电传感器元件构成的所述至少一个光电传感器行和所述处理电子器件或所述导电引脚中的所述至少之一设置在所述光电传感器基底的相同表面（508）上。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述处理电子器件或所述导电引脚中的至少之一设置在所述闪烁体阵列的凹部（604）中的表面（606）上。

7.如权利要求4至6中的任一项所述的方法，还包括：

在将所述处理电子器件、所述导电引脚、和所述闪烁体阵列耦合至所述光电传感器基底之前，对所述光电传感器基底进行减薄；

将所述减薄的光电传感器基底放置在支撑载体上；

在将所述光电传感器基底放置在所述支撑载体上时，将所述处理电子器件和所述导电引脚安装至所述减薄的光电传感器基底；以及

在将所述光电传感器基底放置在所述支撑载体上时，将所述闪烁体阵列光学耦合至所述减薄的光电传感器基底。

8.如权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，所述光电传感器基底是包括多个光电传感器基底的材料片的部分，并且所述方法还包括：

将多个处理电子器件分别耦合至所述多个光电传感器基底；以及

在至少将所述处理电子器件耦合至所述光电传感器基底之后，将所述光电传感器基底从所述材料片物理去除。

9.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：

将所述光电传感器基底放置在支撑结构上，然后至少将所述闪烁体耦合至所述光电传感器基底并将所述光电传感器基底上的至少一个部件（244，240，238，704）与所述支撑结构上的所述光电传感器基底耦合。

10.如权利要求1所述的方法，还包括：

将所述至少一个光电传感器元件电耦合至位于所述光电传感器基底外部的处理电子器件。

11.如权利要求1至10中的任一项所述的方法，还包括：

将多个所述减薄的光电传感器基底机械且电耦合至探测器瓦基底（242），由此形成探测器瓦（220）。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

机械且电耦合多个所述探测器瓦，以形成探测器阵列。

13.如权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，所述减薄的光电传感器基底的厚度在从二十五至七十五微米的范围中。

14.如权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，所述减薄的光电传感器基底的厚度在五十微米的量级。

15.一种成像探测器（218），包括：至少一个探测器瓦（220），所述至少一个探测器瓦（220）包括瓦基底（242）和沿所述瓦基底沿x方向布置的多个探测器模块（222），探测器模块包括闪烁体阵列（310），所述闪烁体阵列（310）具有沿z方向延伸的由闪烁体元件（226，228）构成的至少一个闪烁体行（224），所述至少一个闪烁体行（224）耦合至光电传感器基底的由光电传感器元件（232，234）构成的至少一个光电传感器行（230），其中，耦合至所述闪烁体阵列的所述光电传感器基底具有等于或大于一百微米的初始厚度，并且所述成像探测器的所述光电传感器基底具有小于一百微米的减薄的厚度。

16.如权利要求15所述的成像探测器，其中，所述成像探测器是谱探测器。

17.如权利要求15至16中的任一项所述的成像探测器，还包括：处理电子器件（240），其中，所述处理电子器件并入到所述光电传感器基底中。

18.如权利要求15至17中的任一项所述的成像探测器，其中，所述减薄的光电传感器基底的厚度在五十微米的量级。

19.如权利要求15至18中的任一项所述的成像探测器，其中，所述成像探测器是成像系统的部分。

20.一种方法，包括：

组装成像系统的成像探测器模块，其中，所述成像探测器模块包括光学耦合至光电传感器基底的闪烁体，所述光电传感器基底具有小于一百微米的厚度。