CN104414667A - 去除残余电荷的方法、使用其的x射线成像方法和装置 - Google Patents

去除残余电荷的方法、使用其的x射线成像方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供去除残余电荷的方法、使用其的X射线成像方法和装置。该去除来自光导体材料的残余电荷的方法包括：在将X射线照射到该光导体材料上的采集操作期间向该光导体材料施加第一电压以形成静电场；以及在去除操作期间向该光导体材料施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。在一个或多个示例实施例中，该光导体材料可以包括碘化汞(HgI2)。

Description

去除残余电荷的方法、使用其的X射线成像方法和装置
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年9月4日向韩国特许厅提交的韩国专利申请No.10-2013-0106307的优先权，通过整体引用将其公开内容合并于此。
技术领域
示例实施例涉及例如在构成X射线探测器的光导体层中去除残余电荷的方法、以及使用该残余电荷去除方法的X射线成像方法和装置。
背景技术
X射线成像系统被广泛用在诸如工业、科学、和医疗领域的各种领域用于非破坏性测试、材料结构和性质的测试、诊断成像，并且用于帮助执行安全检查。通常，X射线成像系统包括发射X射线的X射线发射器和检测通过目标物体透射的X射线的X射线探测器。
X射线通常通过从电子发射器件(例如，阴极)发射电子撞击阳极来发射X射线。电子发射器件可以包括热阴极器件和冷阴极器件。热阴极是借助通过丝极的电流加热的电极，而冷阴极是不被丝极电加热而是作为替代可以依赖于场发射(FE)的电极。
当缺少强电场时，电子需要获取被称为逸出功的特定的最小能量以便被发射。相比之下，在场发射(FE)技术中，可以通过静电场诱发电子的发射。利用场发射的电子发射器件可以在相对低的电压下被驱动。因而，正在进行关于利用场发射的电子发射器件的商业化的研究。
X射线系统可以是模拟的或数字的。在数字X射线系统中，可以通过经由可见光将来自X射线的光子间接转换为电信号、或者使用光导体将X射线光子直接转换为电信号来产生图像。通过将X射线直接转换为电信号，成像设备可以产生具有相对高的分辨率的图像。
在数字X射线系统中，在帧内可能有保持在光导体中的残余光子，其可能导致被称为残像的现象，其中来自先前的X射线曝光的伪像在稍后的X射线图像中可见。这样的非期望的伪像在迟滞时间中衰减，这在高速X射线机器中可能造成限制。
常规地，可以通过以可见光均匀地照射光导体以产生新电荷与残余电荷结合、或向光导体施加反转偏置电压以强制电荷重新结合来去除残像。然而，单独向光导体照射可见光可能需要相对长的曝光时间段(例如，几十秒)来有效地去除残余电荷。另外，常规光导体材料具有相对高的偏置电压。例如，无定形硒(a-Se)可能需要几千伏(kV)的偏置电压。因而，向常规光导体施加反转偏置电压将需要相对高的偏置电压。为了产生这样高的偏置电压，探测器可能需要包括高电压产生器，它将占据探测器的相对大部分，因而增加其尺寸。另外，当使用具有高偏置电压的材料时，在偏置电压与具有相反极性的足够的电压之间切换以重新结合残余电荷将花费相对长的时间并且在探测器的电子组件上施加不必要的压力，这可能导致可靠性问题。
发明内容
提供用于在光导体层中去除残余电荷的方法、使用该方法的X射线成像方法和X射线探测器。
其他方面将部分地在以下说明书中阐述，并且部分地将从说明书显然得知，或者可以通过示例实施例的实践习得。
一个或多个示例实施例涉及一种去除来自光导体材料的残余电荷的方法。
在一些示例实施例中，该方法包括：在将X射线照射到光导体材料上的采集操作期间向该光导体材料施加第一电压以形成静电场；以及在去除操作期间向该光导体材料施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。
在一些示例实施例中，第二电压具有小于300伏(V)的幅度，而且该光导体材料是被配置为在第二电压下工作的材料。
在一些示例实施例中，该光导体材料包括碘化汞(HgI2)。
在一些示例实施例中，该方法进一步包括：基于残余电荷的量确定参考电压；以及基于该参考电压确定第二电压。
在一些示例实施例中，施加第二电压包括：施加具有与第一电压相反的极性和比第一电压小的绝对值的第二电压。
在一些示例实施例中，施加第二电压包括：施加具有与第一电压相同的极性和比第一电压大的绝对值的第二电压以使得在光导体层中诱发电子和空穴的重新结合。
在一些示例实施例中，通过施加第二电压来减少残余电荷的量包括：以多个脉冲的形式向该光导体材料施加第二电压。
在一些示例实施例中，该方法进一步包括：在去除操作期间向该光导体材料施加可见光。
在一些示例实施例中，向该光导体材料施加可见光包括：与第二电压同时地向该光导体材料施加可见光。
在一些示例实施例中，该方法进一步包括：在采集操作期间存储在该光导体材料中产生的至少一部分电荷；以及在去除操作之前读出已存储的电荷以形成第一帧图像。
一个或多个示例实施例涉及一种形成X射线图像的方法。
在一些示例实施例中，该方法包括：在采集操作期间以X射线照射目标物体，至少一部分照射的X射线通过目标物体透射到光导体材料上；在采集操作期间向该光导体材料施加第一电压以形成静电场；以及在去除操作期间向该光导体材料施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。
在一些示例实施例中，该光导体材料包括碘化汞(HgI2)，并且第二电压具有小于300伏(V)的幅度。
在一些示例实施例中，该方法进一步包括：在采集操作期间存储在该光导体材料中产生的至少一部分电荷；以及在去除操作之前读出已存储的电荷以形成第一帧图像。
在一些示例实施例中，可以在去除操作之后形成第二X射线图像以使得在形成第二X射线图像期间在该光导体材料中不存在来自第一帧图像的残余电荷。
一个或多个示例实施例涉及一种X射线探测器。
在一些示例实施例中，该X射线探测器包括光导体和控制单元。该控制单元可以被配置为，在将X射线照射到该光导体上的采集操作期间向该光导体施加第一电压以形成静电场，以及在去除操作期间向该光导体施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。
在一些示例实施例中，该光导体包括碘化汞(HgI2)。
在一些示例实施例中，第二电压具有小于300伏(V)的幅度。
在一些示例实施例中，该X射线探测器进一步包括：该光导体的第一表面上的公共电极；该光导体的第二表面上的至少一个像素电极；以及连接在该公共电极与该至少一个像素电极之间的偏置电压源，该偏置电压源被配置为基于来自该控制单元的控制信号产生第一电压和第二电压。
在一些示例实施例中，该X射线探测器进一步包括：充电电容器，被配置为存储从所述像素电极接收的电荷；以及开关，被配置为基于施加到该开关的栅电压向读出电路提供已存储的电荷。
在一些示例实施例中，该控制单元被配置为指令该偏置电压源产生第二电压以使得第二电压具有与第一电压相反的极性和比第一电压小的绝对值。
在一些示例实施例中，该控制单元被配置为指令该偏置电压源产生第二电压以使得第二电压具有与第一电压相同的极性和足以在该光导体中诱发电子和空穴的重新结合的比第一电压大的绝对值。
在一些示例实施例中，该控制单元被配置为指令该偏置电压源产生第二电压以使得以多个脉冲的形式向该光导体施加第二电压。
在一些示例实施例中，该控制单元被配置为在去除操作期间向该光导体施加可见光。
在一些示例实施例中，该控制单元被配置为，基于残余电荷的量确定参考电压，以及基于该参考电压确定第二电压。
附图说明
通过下面结合附图的实施例的描述，这些和/或其他方面将变得明显并且更加易于理解，其中：
图1是示出用于描述根据示例实施例的去除残余电荷的方法的X射线探测器的示例结构的图；
图2是示出使用固定偏置电压的常规X射线探测器中帧图像之间存留的残余电荷的曲线图；
图3是示出使用根据一些示例实施例的具有可变偏置电压的X射线探测器去除帧图像之间的残余电荷的曲线图；
图4A至4D示出根据示例实施例的采集和去除模式中电子和空穴的运动；
图5是示出根据示例实施例的测量残余电荷以产生参考信号的方法的曲线图；
图6是示出使用根据一些示例实施例的具有可变偏置电压的X射线探测器去除帧图像之间的残余电荷的曲线图；
图7是示出使用根据一些示例实施例的具有可变偏置电压的X射线探测器去除帧图像之间的残余电荷的曲线图；
图8是示出根据示例实施例的X射线成像设备的示意性框图；
图9示出根据示例实施例的控制单元和读出电路单元；以及
图10是示出根据示例实施例的X射线成像方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照其中示出一些示例实施例的附图更全面地描述示例实施例。附图中，为清楚起见夸大层和区域的厚度。附图中类似的参考数字指示类似的元件。
这里公开详细的例示性示例实施例。然而，这里公开的特定结构和功能细节仅仅是代表性的，用于描述示例实施例的目的。示例实施例可以以许多替代形式实现，而不应当被解读为仅仅限于这里所阐述的那些。
然而，应当理解，不打算将本公开限于公开的特定示例实施例。相反，示例实施例将要涵盖落入示例实施例的范围的全部修改、等效、和替代。附图说明全文中类似的数字指代类似的元件。
不难理解，虽然这里可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，这些元件不应当受这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件与其他元件相区分。例如，可以将第一元件称为第二元件，并且类似地，可以将第二元件称为第一元件，而不背离本公开的范围。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和全部组合。
不难理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到其他元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到其他元件时，不存在中间元件。应当以类似的方式解释用于描述元件之间的关系的其他词语(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。
这里使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，而非意在限制。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”、和“该”意在同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。另外可以理解，术语“包括”和/或“包含”当在这里使用时，规定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
还应当注意，在一些替换实施方式中，标注的功能/动作可能不以图中标注的顺序发生。例如，取决于所牵涉的功能/动作，相继示出的两个图可能事实上基本同时执行，或者有时以相反次序执行。
可以按照功能块组件和各种处理步骤来描述示例实施例。这样的功能块可以由配置用于执行规定功能的任何数量的硬件和/或软件组件实现。
术语‘X射线图像’可以指通过使用X射线获得的关于目标物体的图像。目标物体可以包括人、动物、或者人或动物的一部分。目标物体可以包括人或动物的器官和/或血管。例如，目标物体可以包括肝脏、心脏、子宫、脑、乳房、和/或腹腔。
现在将参照其中示出一些示例实施例的附图更全面地描述各种示例实施例。附图中，为清楚起见夸大了层和区域的厚度。
图1是示出根据示例实施例的配置用于去除残余电荷的X射线探测器的示例结构的图，而图2至4是示出X射线照射、由此形成的电荷以及读出信号之间的关系的曲线图。
参照图1，在X射线成像设备中，X射线探测器200被配置为检测由X射线发射器100发射并透射通过目标物体的X射线，并输出相应的电信号。
X射线探测器200可以包括：光导体层260，其检测X射线；顶电极270，向其施加电压用于在光导体层260形成电场以利用场发射(FE)技术；以及像素电极250，用于采集在光导体层260中形成的电荷。
X射线探测器200可以进一步包括充电电容器240，其中存储通过像素电极250采集的电荷，连接到薄膜晶体管TFT的漏极235。TFT可以被配置为基于施加到TFT的栅极225的电压而选择性地向连接到TFT的源极230的数据线(未示出)提供存储在充电电容器240中的电荷。可以在其上形成有栅极线220的基板210上形成TFT。可以将栅极线220连接到TFT的栅极225。
光导体层260可以由与X射线反应并产生电荷的一种或多种光导体材料形成。在一个或多个示例实施例中，光导体层260可以由碘化汞HgI2形成。然而，光导体层260也可以由对X射线敏感并具有相对低的偏置电压的其他材料形成。例如，光导体层260可以由PbI2、CdTe、CdZnTe、PbO、或PbO2形成。
若有必要，X射线探测器200可以包括绝缘层(未示出)。例如，可以基于构成光导体层260的材料而包括绝缘层。绝缘层可以在光导体层260与顶电极270之间，或在光导体层260与像素电极250之间。
绝缘层可以被配置为在通过偏置电压源280在光导体层260中形成电场之前通过防止电子和空穴移动和泄漏来阻断电流。
偏置电压源280可以向顶电极270施加电压以在光导体层260中形成电场。施加到顶电极270的电压可以基于构成光导体层260的材料。例如，在具有由无定形硒(a-Se)形成的光导体层260的常规X射线探测器中，需要几千伏kV的电压来产生足够的电场。
相比之下，在一个或多个示例实施例中，光导体层260由碘化汞HgI2形成，因而，相对低的电压(例如，–20V～–200V至+300V)可以产生足够的电场。
X射线探测器200可以进一步包括控制单元290和读出电路单元295。控制单元290可以控制偏置电压源280以调整施加到顶电极270的电压。例如，控制单元290可以指令偏置电压源280向顶电极270施加第一电压和不同于第一电压的第二电压之一。
单个偏置电压源280可以用于向顶电极270施加第一电压V1和第二电压V2以使得偏置电压源280可以切换施加的电压。例如，当施加到光导体层260的电压具有小值时，例如，当光导体层260由具有低驱动电压的碘化汞HgI2形成时，切换操作对于偏置电压源280来说相对较为轻松。
当偏置电压源280在控制单元290的控制下向顶电极270施加第一电压时，X射线探测器200可以在采集模式下工作以采集由于X射线照射而在光导体层260中形成的电荷。如下面参照图3详细讨论的，当偏置电压源280向顶电极270施加不同于第一电压时的第二电压时，X射线探测器200可以在去除模式下工作以去除在X射线照射之后存留在光导体层260中的残余电荷。
当X射线通过目标物体照射到光导体层260上时，入射到光导体层260的X射线在光导体层260中产生电子-空穴对。当通过偏置电压源280向顶电极270施加电压并且由于施加电压而在光导体层260中形成电场时，电子-空穴对被电场分开。例如，当向顶电极270施加负电压时，空穴向顶电极270移动，并且电子通过像素电极250存储在充电电容器240中。
TFT担当控制存储在充电电容器240中的电荷经由连接到TFT的源极230的数据线向外界的传送的开关。当经由栅极线220向TFT的栅极225施加栅电压时，在TFT的源极230和漏极235之间形成沟道。当形成沟道时，经由漏极235向源极230提供存储在充电电容器240中的电荷。经由连接到源极230的数据线输出提供到源极230的电荷。可以将数据线连接到读出电路单元295，而且读出电路单元295可以读取向其输出的电荷。
读出电路单元可以包括模数转换器(ADC)，其顺序接收来自数据线的关于照射的X射线的强度的数据信号，并从中产生数字信号。读出单元可以进一步包括差分放大单元(未示出)，其通过差分放大数据信号和参考信号来从经由数据线接收的数据信号中去除噪声。ADC可以将已去除噪声的数据信号转换为适合用于显示图像的数字信号，并在显示单元(未示出)上将数字信号显示为图像。
如上所述，当向光导体层260照射X射线时，在光导体层260中形成电子-空穴对，而且随着通过向顶电极270施加电压而产生电场，电子-空穴对(例如，电荷)被分开。在读出用于帧的电荷之后，一些残余电荷可能存留在光导体层260中。这些残余电荷可能在向目标物体照射X射线用于形成下一帧图像时影响电荷的量或其电信号，因而可能导致例如图像失真或残像的问题。
在一个或多个示例实施例中，在去除模式期间，偏置电压源280调节将要施加到顶电极270的电压以去除残余电荷。
图2是示出使用固定偏置电压的常规X射线探测器中帧图像之间存留的残余电荷的曲线图。
参照图2，为了获得与目标物体相关的多帧图像，可以按照期望的(或替换地，指定的)时间间隔照射X射线。在第一帧F1，由于X射线照射而在光导体层中形成的电荷可以由于施加到顶电极270的偏置电压而被采集到像素电极250，并经由像素电极250存储到充电电容器。可以读出电信号并转换为第一帧图像IF1。
在常规X射线探测器中，在第一帧F1之后，即便在完成第一帧F1的X射线照射之后光导体层260中可能仍存留有残余电荷，而且这些残余电荷可能影响在第二帧F2期间读取的电信号。因而，在第二帧F2期间，当将读出的电信号转换为第二帧图像IF2时，第二帧图像IF2可能由于残余电荷而包括残像。
图3是示出使用根据一些示例实施例的具有可变偏置电压的X射线探测器去除帧图像之间的残余电荷的曲线图。
参照图3，在第一帧F1，可以向顶电极270施加第一电压V1以读出用于形成第一帧图像IF1的信号，并且可以向顶电极270施加第二电压V2以去除残余电荷。
更具体地，当X射线探测器200在采集模式下工作以采集在光导体层260中形成的电荷时，控制单元290指令偏置电压源280向顶电极270施加第一电压V1。在完成电荷采集并读出其信号之后，当X射线探测器200在去除模式下工作以去除存留在光导体层260中的残余电荷时，控制单元290指令偏置电压源280向顶电极270施加第二电压V2。
第二电压V2是用于去除存留在光导体层260中的残余电荷的电压。第二电压V2的极性可以与第一电压V1的极性相反，而且第二电压V2的绝对值可以比第一电压V1小。例如，控制单元290可以确定先前帧中存留的残余电荷的量，并使用来自先前帧的残余电荷的量作为参考来确定第二电压V2。然而，示例实施例不限于此，而且第二电压的幅度和极性可以是任何足以去除残余电荷的电压。
另外，除了施加第二电压之外，在去除模式期间，在一些示例实施例中，控制单元290还可以向光导体层260施加可见光。例如，控制单元290可以向光导体层260施加均匀模式的光以帮助去除残余电荷。可以在第二电压之前、与第二电压同时或在向顶电极270施加第二电压之后施加可见光。通过连同第二电压一起施加可见光，与常规探测器相比可以进一步降低第二电压的幅度。可见光可以具有足以擦除残像的辐射光谱和亮度。
图4A至4D示出根据示例实施例的采集和去除模式中电子和空穴的运动。
参照图4A，当在采集模式期间向顶电极270施加第一电压V1时，可以在光导体层260的上部采集正电荷(例如，空穴)，同时可以在光导体层260的下部采集负电荷(例如，电子)。
如图4B中所示，即便在完成相应帧的X射线照射之后光导体层260中可能仍存留有残余电荷，而且这些残余电荷可能影响在后继帧期间读取的电信号。
参照图4C，当在去除模式期间向顶电极270施加极性相反的第二电压V2时，光导体层260上部的空穴向光导体层260的下部移动，同时光导体层260下部的电子向光导体层260的上部移动。
如图4D所示，作为由第二电压引起的移动的结果，空穴和电子彼此重新结合，从而去除残余电荷。
接下来，当在第二帧F2照射X射线以形成第二帧图像IF2时，此时形成的电荷将不包括来自先前帧的残余电荷。因而，基于与第二帧F2关联的读出信号产生的第二帧图像IF2将是没有残像或图像失真的高质量图像。
图5是示出根据示例实施例的测量残余电荷以产生参考信号的方法的曲线图。
参照图5，在X射线照射并读出用于形成第一帧图像IF1的信号之后，可以在不照射X射线时读出参考信号。读出的参考信号可以指示残余电荷的量，而且来自其的图像成为第一帧迟滞图像ILF1。读出的参考信号可以成为例如用于评估关于下一帧的读出信号和图像的基准，并且还用于确定用于去除残余电荷而施加的第二电压V2。
控制单元290可以为每个帧形成参考信号，或者替换地，控制单元290可以为每个帧使用相同的参考信号。
图6是示出使用根据一些示例实施例的具有可变偏置电压的X射线探测器去除帧图像之间的残余电荷的曲线图。
如图6中所示，可以以一个或多个脉冲的形式施加第二电压V2。虽然图6中将第二电压V2显示为两个脉冲，但是示例实施例不限于此。例如，脉冲的时间和数量可以改变，以有效地去除残余电荷。
图7是示出使用根据一些示例实施例的具有可变偏置电压的X射线探测器去除帧图像之间的残余电荷的曲线图。
如图7中所示，第二电压V2的极性与第一电压V1的极性相同，并且第二电压V2的幅度的绝对值可以比第一电压V1的幅度的绝对值大。当第二电压V2具有与第一电压V1相同的极性时，第二电压V2可以用于通过在光导体层260中促进电荷运动而非诱发电子和空穴重新结合来将电荷撤出光导体层260。可以根据效果适当地确定第二电压V2的幅度，而且如图6中所示，可以以多个脉冲的形式施加第二电压V2。
虽然图7示出由偏置电压源280施加到顶电极270用于采集由于X射线照射而在光导体层260上形成的电荷的第一电压V1为负电压的情形，但是示例实施例不限于此。例如，可以向顶电极270施加正电压，以使得电子向光导层体260的上部移动，而空穴向光导体层260的下部移动。图3、图6、和图7中所示的第二电压V2的幅度和极性可以与之相应地改变。
图8是示出根据示例实施例的X射线成像设备的示意性框图。
参照图8，X射线成像设备1000被配置为检测通过目标物体透射的X射线，产生与X射线对应的电信号，并基于电信号形成相应的图像。
X射线成像设备1000可以包括：X射线发射单元1100，其向目标物体照射X射线；X射线检测单元1300，其将通过目标物体透射的X射线转换为电信号；以及图像产生单元1500，其基于X射线检测单元1300输出的电信号产生目标物体的X射线图像。
X射线发射单元1100通常具有用于通过从阴极发射电子撞击阳极来发射X射线的结构。X射线发射单元1100可以采用使用冷阴极方法、热阴极方法、或场发射方法的电子产生器件。X射线发射单元1100可以采用各种X射线发射器，而且X射线发射单元1100不限于图1中所示的管型。例如，X射线发射单元1100可以具有平板状结构。另外，X射线发射单元1100可以包括分别与构成X射线检测单元1300的检测单元1320的多个单元(cell)对应的多个电子发射单元。
X射线检测单元1300可以包括：检测单元1320，可以包括X射线探测器(未示出)；偏置电压源1340，其向检测单元1320施加电压；以及控制单元1360，其控制在偏置电压源1340中形成的电压的幅度和极性。包括在检测单元1320中的X射线探测器可以包括如图1中所示的顶电极270、光导体层260、像素电极250、TFT、以及充电电容器240。类似地，偏置电压源1340可以实现为图1所示的偏置电压源280，并且控制单元1360可以实现为图1所示的控制单元290。
另外，为了通过将目标物体划分为区域来形成精确图像，可以以2D矩阵的形式排列多个这样的单元(cell)。目标物体的X射线吸收根据X射线透射通过的目标物体区域的类型和密度或X射线的能带而变化。例如，骨骼可以吸收较多的X射线。因而，基于X射线发射单元1100产生的X射线透射通过的目标物体的区域而在各个单元的充电电容器中存储不同量的电荷，从而各个单元输出不同的电信号。
偏置电压源1340被控制单元1360控制，并且向检测单元1320施加第一电压或第二电压。例如，第一电压可以导致检测单元1320在电荷采集模式下工作，而第二电压可以导致检测单元1320在残余电荷去除模式下工作。如上面参照图3、图6、和图7所述，第二电压的极性可以与第一电压的极性相反，而且第二电压的幅度的绝对值可以比第一电压的幅度的绝度值低。替换地，第二电压的极性可以与第一电压的极性相同，而且第二电压的幅度的绝对值可以比第一电压的幅度的绝对值高。可以以一个或多个脉冲的形式施加第二电压，而且脉冲的时间和数量可以基于其有效去除残余电荷的量。
图像产生单元1500基于X射线检测单元1300输出的电信号产生目标物体的X射线图像。
图像产生单元1500可以包括：读出电路单元(未示出)，其读出来自X射线检测单元1300的电信号；输出单元(未示出)，其将来自读出电路单元的信号转换为适合用于显示图像的数字信号；以及显示单元(未示出)，其显示图像。读出电路单元可以形成为图1中所示的读出电路单元295。由X射线检测单元1300的检测单元1320中包括的多个单元产生的电荷被存储在各个充电电容器中。
下面将参照图1简要描述从存储的电荷形成X射线图像。
当经由栅极线220向TFT的栅极225施加栅极控制信号时，在TFT的漏极235和源极230之间形成导电沟道。因而，存储在各个单元的充电电容器240中的电荷经由源极230被发送到读出电路单元。读出电路单元产生与从各个单元提供的电荷对应的电数据信号。另外，读出电路单元295响应于输入控制信号将包括关于照射到各个单元的X射线的强度的信息的多个数据信号以及参考信号提供给模数转换器(ADC)(未示出)。
读出电路单元295可以包括差分放大单元和模数转换器。读出电路单元单元295可以通过差分放大数据信号和参考信号来去除噪声，将已去除噪声的数据信号转换为适合用于显示图像的数字信号，并在显示单元(未示出)上将数字信号显示为图像。
图9示出根据示例实施例的控制单元和读出电路单元。
参照图1和图9，控制单元290和读出电路单元295可以包括例如发送器910、接收器920、存储器930、处理器940、和数据总线950。
发送器910、接收器920、存储器930、和处理器940使用数据总线950向彼此发送数据和/或从彼此接收数据。
发送器910可以是具有用于发送例如包括数据信号和控制信号的信号的硬件和任何必要的软件的任何设备。
接收器920可以是具有用于接收例如包括数据信号和控制信号的信号的硬件和任何必要的软件的任何设备。
存储器930可以是能够存储数据的任何设备，包括磁存储、闪速存储等。存储器930可以存储例如关于参考信号的信息。
处理器940可以是能够处理数据的任何设备，例如包括配置用于通过基于输入数据执行算术、逻辑、和输入/输出操作来完成特定操作的微处理器，或者能够执行包括在计算机可读代码中的指令。处理器940可以是逻辑芯片，例如中央处理单元(CPU)、控制器、或专用集成电路(ASIC)，其在运行存储在存储器930中的指令时将处理器940配置为专用机器。例如，所述指令可以将处理器940配置为执行图10中所示的方法。
图10是示出根据示例实施例的X射线成像方法的流程图。
参照图10，在X射线成像方法的操作S1，控制单元290可以确定图像帧的数量N。在操作S2，控制单元290可以指令X射线发射器100用X射线照射目标物体。之后，为了检测透射通过目标物体的X射线，当在操作S2中将目标物体暴露于X射线时，在操作S3，控制单元290可以指令偏置电压源280产生第一电压并向X射线探测器施加第一电压。X射线探测器200可以采集响应于由第一电压产生的静电场而产生的电荷。在操作S4，在采集电荷之后，读出电路单元295可以读出来自采集的电荷的电信号，并从电信号计算与第一帧图像IF1对应的数据。
在进行到下一帧之前，在操作S5，控制单元290可以指令X射线发射器100停止X射线照射。另外，控制单元290可以指令偏置电压源280产生第二电压，并向X射线探测器200施加第二电压以去除其中的残余电荷。
控制单元290可以基于参考电压确定第二电压的幅度。例如，在施加第二电压之前，控制单元290可以执行残余电荷评估操作以确定先前帧中存留的残余电荷的量，并使用来自先前帧的残余电荷量作为用于确定第二电压的基准。替换地，控制单元290可以使用与先前帧关联的参考电压来计算用于当前帧的第二电压。
在去除残余电荷之后，向目标物体照射X射线以形成下一帧图像，增加计数器K并可以为每个帧重复操作S3、S4、和S5，除了最后一帧N–1，最后一帧N–1中将没有必要去除残余电荷。于是，探测器可以通过将电压从第一电压改变为第二电压并接着返回第一电压来在第一电压和第二电压之间切换。
从而，可以获得没有因来自先前帧的残余电荷造成的残像的多个X射线图像。
如上所述，根据一个或多个上述示例实施例，可以通过改变施加到X射线检测设备的偏置电压来去除光导体层中存留的残余电荷。因而，根据所述X射线成像方法及其装置，可以避免因来自先前帧图像的残余电荷造成的图像迟滞而无需使用高电压产生器施加几千伏的偏置电压。结果，可以获得高质量图像，可以迅速形成多帧图像，而且由于少了高电压产生器而可以减小探测器的尺寸。
应当理解，这里描述的示例实施例应当仅仅在描述性的意义下考虑，而非用于限制的目的。每个实施例中特征或方面的描述应当典型地被考虑为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。

Claims (24)

1.一种去除来自光导体材料的残余电荷的方法，该方法包括：
在将X射线照射到该光导体材料上的采集操作期间向该光导体材料施加第一电压以形成静电场；以及
在去除操作期间向该光导体材料施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。
2.如权利要求1所述的方法，其中第一电压具有小于300伏(V)的幅度，而且该光导体材料是被配置为在第二电压下工作的材料。
3.如权利要求1所述的方法，其中该光导体材料包括碘化汞(HgI2)。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于残余电荷的量确定参考电压；以及
基于该参考电压确定第二电压。
5.如权利要求1所述的方法，其中施加第二电压包括：施加具有与第一电压极性相反的极性和比第一电压绝对值小的绝对值的第二电压。
6.如权利要求1所述的方法，其中施加第二电压包括：施加具有与第一电压极性相同的极性和比第一电压绝对值大的绝对值的第二电压。
7.如权利要求1所述的方法，其中通过施加第二电压来减少残余电荷的量包括：以多个脉冲的形式向该光导体材料施加第二电压。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在去除操作期间向该光导体材料施加可见光。
9.如权利要求8所述的方法，其中向该光导体材料施加可见光包括：与第二电压同时地向该光导体材料施加可见光。
10.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在采集操作期间存储在该光导体材料中产生的至少一部分电荷；以及
在去除操作之前读出已存储的电荷以形成第一帧图像。
11.一种形成X射线图像的方法，该方法包括：
在采集操作期间以X射线照射目标物体，至少一部分照射的X射线通过目标物体透射到光导体材料上；
在采集操作期间向该光导体材料施加第一电压以形成静电场；以及
在去除操作期间向该光导体材料施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。
12.如权利要求11所述的方法，其中
该光导体材料包括碘化汞(HgI2)，并且
第一电压具有小于300伏(V)的幅度。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
在采集操作期间存储在该光导体材料中产生的至少一部分电荷；以及
在去除操作之前读出已存储的电荷以形成第一帧图像。
14.如权利要求13所述的方法，其中在去除操作之后形成第二X射线图像以使得在形成第二X射线图像期间在该光导体材料中不存在来自第一帧图像的残余电荷。
15.一种X射线探测器，包括：
光导体；以及
控制单元，被配置为，
在将X射线照射到该光导体上的采集操作期间向该光导体施加第一电压以形成静电场，以及
在去除操作期间向该光导体施加第二电压以减少其中残余电荷的量，第二电压与第一电压不同。
16.如权利要求15所述的X射线探测器，其中第一电压具有小于300伏(V)的幅度，而且该光导体被配置为在第二电压下工作。
17.如权利要求15所述的X射线探测器，其中该光导体包括碘化汞(HgI2)。
18.如权利要求15所述的X射线探测器，进一步包括：
该光导体的第一表面上的公共电极；
该光导体的第二表面上的至少一个像素电极；以及
连接在该公共电极与该至少一个像素电极之间的偏置电压源，该偏置电压源被配置为基于来自该控制单元的控制信号产生第一电压和第二电压。
19.如权利要求18所述的X射线探测器，进一步包括：
充电电容器，被配置为存储从所述像素电极接收的电荷；以及
开关，被配置为基于施加到该开关的栅电压向读出电路提供已存储的电荷。
20.如权利要求18所述的X射线探测器，其中该控制单元被配置为指令该偏置电压源产生第二电压以使得第二电压具有与第一电压极性相反的极性和比第一电压绝对值小的绝对值。
21.如权利要求18所述的X射线探测器，其中该控制单元被配置为指令该偏置电压源产生第二电压以使得第二电压具有与第一电压极性相同的极性和比第一电压绝对值大的绝对值。
22.如权利要求18所述的X射线探测器，其中该控制单元被配置为指令该偏置电压源产生第二电压以使得以多个脉冲的形式向该光导体施加第二电压。
23.如权利要求18所述的X射线探测器，其中该控制单元被配置为在去除操作期间向该光导体施加可见光。
24.如权利要求15所述的X射线探测器，其中该控制单元被配置为，
基于残余电荷的量确定参考电压，以及
基于该参考电压确定第二电压。
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