CN104124254A - 放射线摄像装置及其制造方法以及放射线检查装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种放射线摄像装置及其制造方法以及放射线检查装置。所述放射线摄像装置包括：排布有多个传感器的传感器阵列，以及在所述传感器阵列上由部件划分的多个区域中排布的闪烁体，其中满足关系P2<P1，P1表示所述传感器阵列中的所述多个传感器间的间距，P2表示所述部件中的将所述多个区域中的一个区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种放射线摄像装置及其制造方法以及放射线检查装置。
背景技术
作为放射线摄像装置，可以使用间接转换型放射线摄像装置，所述间接转换型放射线摄像装置包括用于将放射线转换成光的闪烁体(scintillator)以及用于从闪烁体中检测光的传感器。
日本特开第2002-202373号公报公开了利用部件对闪烁体进行划分以使其对应于各个传感器的结构。根据日本特开第2002-202373号公报，由被部件划分的闪烁体中的一个生成的光在部件上朝向对应的传感器反射，并被该传感器检测，从而提高了感光度。
如果在形成用于划分闪烁体的部件时发生对准偏移，则各个划分的闪烁体被形成为横跨两个相邻的传感器。这样会造成与对应传感器相邻的其他传感器检测到由被划分的闪烁体生成的光的一部分，从而降低了放射线图像的清晰度。期望提供具有几乎不受对准偏移影响的结构的放射线摄像装置。
发明内容
本发明提供一种针对对准偏移具有大容差范围的放射线摄像装置。
本发明的第一方面提供了一种放射线摄像装置，该放射线摄像装置包括：排布有多个传感器的传感器阵列；以及在所述传感器阵列上由部件划分的多个区域中排布的闪烁体，其中，满足关系P2<P1，P1表示所述传感器阵列中所述多个传感器间的间距，P2表示所述部件中的将所述多个区域中的一个区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离。
本发明的第二方面提供了一种放射线摄像装置的制造方法，该制造方法包括：第一步骤，用于形成排布有多个传感器的传感器阵列；以及第二步骤，用于在所述传感器阵列上由部件划分的多个区域中形成闪烁体，其中，满足关系P2<P1，P1表示所述传感器阵列中的所述多个传感器间的间距，P2表示所述部件中的将所述多个区域中的一个区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离。
根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是用于说明放射线摄像装置的整体配置的示例的图。
图2是用于说明根据第一实施例的放射线摄像装置的截面结构的示例的图。
图3A和图3B是用于说明根据第一实施例的放射线摄像装置的平面图。
图4是用于说明根据第二实施例的放射线摄像装置的截面结构的示例的图。
图5是用于说明根据第三实施例的放射线摄像装置的截面结构的示例的图。
图6A和图6B是用于说明根据第三实施例的放射线摄像装置的平面图。
图7是用于说明放射线检查装置的配置的示例的图。
具体实施方式
图1是示出放射线摄像装置100(下文称为“摄像装置100”)的配置的示例的示意性分解图。摄像装置100包括传感器基板110、闪烁体基板120、以及连接传感器基板110和闪烁体基板120的连接部件130。传感器基板110包括排布有例如传感器(光电转换元件)的传感器阵列。如图1中箭头所示，放射线140进入摄像装置100，并且闪烁体基板120将放射线140转换成光。传感器基板110对来自闪烁体基板120的光进行光电转换，从而获得电信号。基于从传感器基板110获得的电信号，摄像装置100可以使例如信号处理单元(未示出)生成放射线图像数据。请注意，X射线可以用作放射线的代表性示例。然而，除了X射线外，放射线还可以包括α射线、β射线以及γ射线。
(第一实施例)
以下将参照图2、图3A和图3B描述根据第一实施例的摄像装置1001。图2示意性示出了摄像装置1001的截面结构。闪烁体基板120通过连接部件130被布置在传感器基板110上。可以通过将排布有传感器111的传感器阵列布置在由玻璃等制成的基板112上，来形成传感器基板110。各传感器111是光电转换元件，对于传感器111，可以使用利用晶体硅的CMOS传感器、PIN传感器或利用非晶硅的MIS传感器。
闪烁体基板120包括由部件121划分的多个区域中的闪烁体122。作为部件121，可以使用例如由金属制成的遮光部件，或者可以使用玻璃、硅等。例如，掺杂有Tl(铊)的CsI(碘化铯)或GOS(硫酸钆)可以用于闪烁体122。
假定P1为传感器阵列中传感器111间的间距，P2为部件121中的将一个划分区域中的闪烁体122夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离(从一个部分的中心到另一部分的中心的距离)，在该示例中为闪烁体122的划分的间距。在此情况下，传感器基板110和闪烁体基板120被布置为满足关系P2＝P1×1/n，其中n是大于等于2的整数。
图2示出了n＝2的情况。例如，在传感器111各自的尺寸为160μm×160μm的传感器阵列中，间距P1被设置为200μm。在这种情况下，例如，间距P2为100μm，各部件121的宽度为20μm，并且各划分的尺寸(一个区域的宽度)为80μm。
例如，可以通过以下方法获得闪烁体基板120：蚀刻板材以形成部件121，形成用于划分闪烁体122的开口(或者沟槽)，并在所述开口中形成闪烁体122。
更具体地，制备用于形成部件121的板材，在该板材上形成与划分的形状对应的光致抗蚀剂图案，然后蚀刻该板材。蚀刻深度与划分闪烁体122的部件121的高度相对应，例如为200μm。以这种方式，在板材上形成用于划分闪烁体122的开口。也就是说，在闪烁体基板120中获得部件121。
然后，在形成于板材中的开口中形成闪烁体122。首先，通过将荧光体材料与溶剂或液体粘合剂混合来获得荧光体溶液。请注意，如果在混合步骤中气泡进入到荧光体溶液中，则在混合步骤后，优选地通过离心除气器等执行除泡处理。接下来，将荧光体溶液涂覆在上述部件121(具有开口的板材)上以填充开口。可以通过旋转涂布、狭缝式涂布或印刷式涂布(print coating)来涂覆荧光体溶液。请注意，在涂覆步骤中，为了避免气泡进入部件121和荧光体溶液之间，优选地，在真空容器中涂覆荧光体溶液。这使得能够获得闪烁体基板120。请注意，根据需要，可以对闪烁体基板120执行热处理。这可以去除荧光体溶液中的不必要的溶剂成分，或者可以硬化粘合部件。此外，可以通过热处理去除在上述混合步骤或涂覆步骤中进入的气泡。
可以利用连接部件130来粘附传感器基板110和闪烁体基板120。例如，对于连接部件130，可以使用硅树脂基、丙烯酸基或环氧基粘合剂或压敏粘合剂。
图3A和图3B是分别示意性示出摄像装置1001的平面图、尤其示出了传感器111和闪烁体122之间的位置关系。图3A示出了闪烁体基板120被合适布置(对准良好)的情况。图3B示出了闪烁体基板120被布置为在X和Y方向上从期望位置偏移(发生对准偏移)的情况。
例如，如果闪烁体122的划分的间距等于传感器111间的间距(P2＝P1)，则对准偏移使各划分区域中的闪烁体的位置横跨相邻的传感器。在这种情况下，由闪烁体生成的一部分光被与应当检测所述光的传感器相邻的传感器检测，从而降低了清晰度。
另一方面，如图3A和图3B所示，根据本实施例(P2＝P1×1/n)，能够防止以下情况：由于对准偏移使各区域中的闪烁体122从对应的传感器111的正上方的位置偏移的情况，造成闪烁体122的位置横跨两个相邻传感器。可选地，根据本实施例，能够减少由于对准偏移而使位置横跨两个相邻传感器的各闪烁体122的总面积。因此，根据本实施例，抑制了由于对准偏移而产生的清晰度降低。也就是说，对准偏移的容差范围较大。因此，这种摄像装置在制造方面是有利的。
通过将传感器基板110和闪烁体基板120布置为满足关系P2＝P1×1/n，针对各个传感器111均匀划分闪烁体122。摄像装置1001被布置为使得各个传感器111的来自闪烁体122的入射光量相等，因此能够降低从摄像装置1001获得的图像数据的失真(摩尔纹)。
请注意，可以通过在传感器基板110和闪烁体基板120中的各个上放置对准标记来将传感器基板110与闪烁体基板120粘附在一起。通过参照该标记来调整传感器基板110和闪烁体基板120的位置并粘附传感器基板110和闪烁体基板120，能够降低对准偏移。
此外，可以单独制造传感器基板110和闪烁体基板120，并单独评估或检验传感器基板110和闪烁体基板120的品质。也就是说，与在粘附传感器基板110和闪烁体基板120之后再执行评估或检验的情况相比，上述情况在制造方面是更有利的。
(第二实施例)
以下将参照图4描述根据第二实施例的摄像装置1002。图4示意性示出了摄像装置1002的截面结构。摄像装置1002包括在闪烁体基板120的上部的基板123、反射膜124以及连接部件125。根据本实施例的制造方法与第一实施例的制造方法的不同之处在于：通过利用基板123作为基底，并在基板123上形成用于划分闪烁体122的部件121，来获得闪烁体基板120。
由金属等制成的反射膜124可以形成在诸如碳树脂等的有机树脂制成的基板123中。可以通过例如沉积或溅射来形成反射膜124。请注意，如果使用了例如由具有反射功能的白色聚酯树脂制成的基板123，则可以省略形成反射膜124的步骤。
另一方面，制备硅片作为部件121的材料，并抛光该硅片以使其具有期望的厚度(例如，400μm)。在被抛光的硅片上形成与划分的形状相对应的光致抗蚀剂图案，并且蚀刻该硅片。通过该处理，能够获得包括用于划分闪烁体122的开口(或者沟槽)的硅片，即闪烁体基板120中的部件121。请注意，优选地，通过干法蚀刻执行该蚀刻步骤，从而获得比第一实施例中更厚的部件121。之后，根据需要，可以在各部件121的表面(侧表面)上形成由金属等制成的反射部件(未示出)。
可以通过连接部件125将部件121和形成有反射膜124的基板123粘附在一起。与连接部件130相同的材料可以用于连接部件125。之后，与第一实施例类似，可以在根据上述过程而形成的开口中形成闪烁体122，从而获得闪烁体基板120。
根据本实施例，可以形成厚的部件121，即厚的闪烁体122，从而增加由各闪烁体122生成的光量。因此，根据本实施例，除了第一实施例中的效果之外，本发明在提高感光度上也是有利的。
此外，如果在各部件121的侧表面上形成反射部件，则在各闪烁体122的划分区域中生成的光被朝向对应于该划分区域的传感器111反射，从而进一步提高感光度。另外，通过将折射率小于闪烁体122的折射率的材料用于部件121，能够在部件121和闪烁体122之间的界面上高效地全反射光，从而提高感光度。
(第三实施例)
以下将参照图5、图6A和图6B描述根据第三实施例的摄像装置1003。图5示意性示出了摄像装置1003的截面结构。在第一和第二实施例中，部件121的划分的尺寸(即各个区域的宽度)是相等的。然而，本发明并不限于该配置。如在本实施例中所示例性说明的，可以使用包括具有不同尺寸的划分区域的配置。
与图3A和图3B类似，图6A和6B是分别示意性示出摄像装置1003的平面图。在摄像装置1003中，在闪烁体基板120中形成各自具有大划分的第一区域中的闪烁体1221和各自具有小划分的第二区域中的闪烁体1222。
假定P1为传感器阵列中传感器111间的间距，P2为部件121中的将第一区域中的一个闪烁体1221夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离，P3为部件121中的将第二区域中的一个闪烁体1222夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离。
第一区域中的闪烁体1221可以以间距P1排布以对应于各个传感器111，并被形成为满足关系P2＝P1×1/2。第二区域中的闪烁体1222可以被形成为满足关系P3＝P1×1/m，其中m是大于等于3的整数(在该示例中m＝4)。例如，间距P1是200μm，间距P2是100μm，间距P3是50μm，各部件121的宽度是20μm。
通过减小各划分的尺寸有效地抑制了由于对准偏移造成的清晰度降低。然而，部件121的总面积增加，所以感光度可能降低。在本实施例中，通过将各自具有大划分的第一区域中的闪烁体1221布置为对应于各个传感器111，能够抑制清晰度降低，同时抑制感光度降低。
在该配置中，例如，即使闪烁体基板120被布置在传感器基板110上以在X或Y方向上偏移20μm，第一区域中的各闪烁体1221也位于对应的传感器111上。因此，由第一区域中的闪烁体1221生成的光被对应的传感器111检测。在第一区域中的闪烁体1221周围布置的、第二区域中的一些闪烁体1222位于对应的传感器111上，或者不位于与对应的传感器111相邻的传感器上。因此，由第二区域中的闪烁体1222生成的光被对应的传感器111检测，或者不被相邻的传感器检测。根据本实施例，能够抑制清晰度的降低。
如同第一或第二实施例，可以通过在基板123上涂覆用于形成部件121的材料，并通过蚀刻等形成应当划分闪烁体1221和1222的部件121，来获得根据本实施例的闪烁体基板120。诸如碳树脂等的有机树脂或玻璃基板可以用于基板123。基板123被形成为具有允许放射线穿过的厚度。玻璃浆或有机材料可以用于部件121。
在本实施例中，具有大划分的第一区域中的闪烁体1221被布置为与各传感器111相对应。这样能够抑制清晰度的降低，同时抑制感光度的降低。因此，根据本实施例，能够实现与第一实施例相同的效果。
在本实施例中，第一区域中的闪烁体1221和第二区域中的闪烁体1222中的各个显示为具有正方形。然而，本发明并不限于此。例如，第二区域中的至少一些闪烁体1222可以被形成为具有例如长方形。
尽管以上描述了三个实施例，但本发明并不局限于这些实施例。可以根据目的、状态、应用、功能及其他规范适当地改变本发明，并可以通过其他实施例实施本发明。
(摄像系统)
根据上述各个实施例的摄像装置100(1001至1003)适用于以放射线检查装置等为代表的摄像系统。摄像系统包括例如摄像装置100、具有图像处理器的信号处理单元、具有显示器的显示单元以及用于生成放射线的放射线源。例如，如图7所示，由X射线管210生成的X射线211透过诸如患者等被检者220的胸部221，并进入摄像装置100。入射的X射线包括被检者220的体内信息。摄像装置100获得与入射的X射线211相对应的电信息。之后，该信息能够被数字化转换，经历图像处理器230(信号处理单元)的图像处理，然后被显示在控制室的显示器240(显示单元)上。也可以通过诸如电话、LAN或互联网等的网络250(发送处理单元)将该信息传送到远处。这样使得可以在诸如医生诊室等的其他地方的显示器241上显示该信息，并允许远处的医生进行诊断。此外，该信息可以被存储在例如光盘中。可选地，胶片处理器260可以在诸如胶片261等的记录单元上记录该信息。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以涵盖所有此类变型例、以及等同结构和功能。
Claims (15)
1.一种放射线摄像装置，该放射线摄像装置包括：
排布有多个传感器的传感器阵列；以及
在所述传感器阵列上由部件划分的多个区域中排布的闪烁体，
其中，满足关系P2<P1，
P1表示所述传感器阵列中所述多个传感器间的间距，并且
P2表示所述部件中的将所述多个区域中的一个区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离。
2.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，满足关系P2＝P1×1/n，n是不小于2的整数。
3.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，所述多个区域包括以P1×1/2的间距排布的多个第一区域，并且所述部件中的将所述多个第一区域中的一个第一区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离为P1×1/2。
4.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，所述多个区域包括以P2的间距排布的多个第一区域、以及在所述多个第一区域中的各个的周围布置的多个第二区域，并且
所述多个第一区域以与所述多个传感器一一对应的方式布置。
5.根据权利要求4所述的放射线摄像装置，其中，所述部件中将所述多个第一区域中的一个第一区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离是P1×1/2，并且所述部件中将所述多个第二区域中的一个第二区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离是P1×1/m，m是不小于3的整数。
6.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，划分所述多个区域的部件的折射率小于所述闪烁体的折射率。
7.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，划分所述多个区域的所述部件中的各个包括反射部件，所述反射部件被配置为将在一个划分区域中生成的光，向与该划分区域相对应的传感器反射。
8.一种放射线检查装置，该放射线检查装置包括：
根据权利要求1-7中任一项所述的放射线摄像装置；以及
放射线源，其被配置为生成放射线。
9.一种放射线摄像装置的制造方法，该制造方法包括：
第一步骤，用于形成排布有多个传感器的传感器阵列；以及
第二步骤，用于在所述传感器阵列上由部件划分的多个区域中形成闪烁体，
其中，满足关系P2<P1，P1表示所述传感器阵列中所述多个传感器间的间距，P2表示所述部件中的将所述多个区域中的一个区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，满足关系P2＝P1×1/n，n是不小于2的整数。
11.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述第二步骤中，所述多个区域包括以P1×1/2的间距排布的多个第一区域，并且以使得所述部件中的将所述多个第一区域中的一个第一区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离为P1×1/2的方式形成所述闪烁体。
12.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述第二步骤中，所述多个区域包括以P2的间距排布的多个第一区域、以及在所述多个第一区域中的各个的周围布置的多个第二区域，并且以使得所述多个第一区域被布置为与所述多个传感器一一对应的方式形成所述闪烁体。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，所述部件中的将所述多个第一区域中的一个第一区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离是P1×1/2，并且所述部件中的将所述多个第二区域中的一个第二区域夹在其间的相邻两个部件的中心之间的距离是P1×1/m，m是不小于3的整数。
14.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述第二步骤中，折射率小于所述闪烁体的折射率的材料被用于所述部件。
15.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在所述第二步骤中，反射部件被用作所述部件。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |