CN106662661B - 用于探测辐射信号的传感器设备和成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于探测辐射信号的传感器设备。为了实现高信号完整性和成本效率，同时维持四面对接的能力，所提出的传感器设备包括：传感器阵列(22)，所述传感器阵列包括多个探测器(11、11a‑d)；传感器元件(14)，其用于将所接收的辐射信号(74、74')转换成多个对应电信号；内插器元件(16、6a‑d)，其在第一侧(28)与第二侧(30)之间侧向地延伸；以及集成电路元件(18、18a‑d)。内插器元件(16、16a‑d)包括面向所述传感器元件(14)的前表面(24)和平行于所述前表面(24)的后表面(26)，其中，在所述前表面(24)上提供前接触布置(36)，以用于将所述电信号引导到被提供在所述后表面(26)上的后接触布置(40)。集成电路元件面向所述后表面(26)，并且电连接到所述后接触布置(40)。
Description
技术领域
本发明涉及用于探测辐射信号的传感器设备和成像系统。其应用于成像技术，诸如计算机断层摄影，尤其是基于直接转换传感器的谱计算机断层摄影。
背景技术
成像技术被广泛用于研究材料的结构，以便获取关于材料性质的信息。在医学成像中，各种成像技术被用于对对象的结构进行成像。具体而言，计算机断层摄影(CT)、谱CT、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)能够以无创的方式对患者的内部结构进行成像。
在上述成像技术中，尤其是在CT和谱CT中，通过由辐射源发射的辐射信号，尤其是X射线来对对象进行辐照，其中，在多个方向上对对象进行辐照。辐射信号透射通过辐照对象，其中，辐射信号被部分吸收和/或散射。随后由传感器设备来探测透射的辐射信号，所述传感器设备关于辐照对象被定位于辐射源的对侧。
取决于特定成像技术，辐射信号可以是特定电磁谱的特定波长或多个波长的光子。例如，包括CT、乳房摄影和荧光透视在内的基于X射线的成像技术通常利用发射X射线的X射线辐射源，其中，所述传感器设备被配置为探测透射通过对象的X射线。PET利用正电子，而SPECT利用伽玛射线。
为了辐射信号或光子能够被电子地处理，传感器设备被配置为将由传感器设备接收的辐射信号转换成对应的电信号，所述对应的电信号由一个或多个电子实体处理和/或被引导到一个或多个电子实体，诸如集成电路(IC)元件，所述电子实体实现和/或辅助医学图像的生成。
期望获得尽可能完全地反映关于辐照对象的信息的医学图像。为了这个目的，需要对在各个方向上透射通过辐照对象的光子进行探测、计数，并且通过能量可能地鉴别其。(例如，针对谱CT)。此外，CT系统必须提供针对临床相关诊断的大范围覆盖。另外，还期望获得具有高图像分辨率的医学图像，使得具有低尺度的结构化细节是可探测的。传感器设备包括多个探测器，其形成至少一个传感器阵列。尤其地，探测器被布置使得他们是可四面对接的，即探测器被放置为在各个平面方向上邻近彼此。以这种方式，CT传感器设备能够被建立为提供足够的覆盖，即能够在一个单一旋转中对身体的显著部分(例如，心脏)进行成像。
已知提供四面对接性的许多传感器设备。然而，在成像技术领域中已知的传感器设备在信号完整性和成本效率方面受限。
US 8575558 B2公开了一种探测器阵列，包括被布置在衬底的第一侧上的多个可拼贴传感器堆叠，以形成平面探测器阵列，其中，多个可拼贴传感器堆叠中的每个包括探测器、集成电路和内插器元件，其中，内插器元件被设置在探测器和集成电路之间，并且被配置为将探测器可操作地耦合到集成电路。
US 2010/327173 A1公开了一种集成直接转换探测器模块，其具有：直接转换晶体，其具有在其相对侧的阳极和阴极；以及与直接转换晶体电通信的集成电路。重新分配层被沉积在阳极层上，其被配置将直接转换晶体的平板阵列布局适应于预定导线图案。
发明内容
本发明的目的是提供用于探测对象的辐射信号的传感器设备和成像系统，其实现高信号完整性和成本效率，同时维持四面对接的能力。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于探测辐射信号的传感器设备，其包括传感器阵列，所述传感器阵列包括多个探测器，每个探测器包括：接收器表面，其用于接收透射通过对象或源自于对象的多个辐射信号；传感器元件，其用于将所接收的辐射信号转换成多个对应的电信号；内插器元件，其在第一侧与第二侧之间侧向地延伸，内插器元件包括面向传感器元件的前表面和平行于所述前表面的后表面，其中，在前表面上提供前接触布置，以用于将电信号引导到被提供在后表面上的后接触布置；以及集成电路元件，其面向后表面并且电连接到后接触布置，所述集成电路元件包括在第二侧上侧向地延伸超过后表面的电路部分，前表面通过包括挤出体表面的挤出体而在第一侧上侧向地延伸超过后表面，传感器阵列的第一探测器的所述电路部分与邻近所述第一探测器的第二探测器的挤出体表面垂直地交叠并且被垂直地间隔开。
在本发明的第二方面中，提出了一种用于探测对象的辐射信号的成像系统，其包括：用于生成多个辐射信号的辐射源、用于将生成的辐射信号引导到对象的辐射引导模块以及用于探测源自于所述对象的引导的辐射信号的本文公开的传感器设备。
在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，请求保护的成像系统与请求保护并且如在从属权利要求中定义的传感器设备具有相似和/或相同的优选实施例。
由辐射源生成的辐射信号透射通过对象，并且由接收器表面所接收。随后，由传感器元件将所接收的辐射信号转换成对应的电信号，所述电信号之后经由内插器元件被处理到集成电路元件。内插器元件的功能是机械地支撑传感器元件，使得以高结构稳定性来实现探测器。具体而言，将探测器对齐以形成传感器阵列，同时避免在邻近探测器之间的不想要的错配、间隙和/或偏离。
此外，前接触布置和后接触布置使以期望方式能够引导或路由通过转换所接收的辐射信号而获得的电信号。具体而言，前接触布置和后接触布置拥有与集成电路元件，尤其是与专用集成电路(ASIC)的高兼容性。集成电路元件，尤其是ASIC，被配置为整合电荷并且形成脉冲，所述脉冲的高度与撞击辐射信号(例如光子)的能量成比例。
根据本发明的内插器元件包括挤出体，通过所述挤出体，内插器元件的前表面在内插器元件的两个侧面中的一个上延伸超过后表面。以这种方式，探测器能够被交错成传感器阵列，从而实现四面拼贴性。通过能够在所有平面方向将探测器放置为邻近彼此，这有利地导致传感器设备的大范围覆盖。
由于内插元件的前表面和后表面彼此平行，因此内插器元件的制造特别容易，使得以高的成本效率实现传感器设备。此外，显著减少或甚至避免将产生于两个非平行表面的不想要的应变效应。有利地，不需要补偿这样的不想要的应变效应，例如通过在内插器的后表面与集成电路元件之间添加额外的补偿元件。
在电路部分与挤出体表面之间的垂直交叠实现在邻近探测器之间的凹部，其允许在集成电路元件(尤其是ASIC)与电子实体(诸如衬底)之间设置互连。因此提供用于处理在内插器元件外部的输入/输出(I/O)和/或功率信号的能力，其有利地允许将I/O和/或功率信号与在内插器元件内的路由信号分离。以这种方式，容易避免引导在内插器元件内的像素信号与I/O和/或功率信号之间的不想要的干扰，从而得到高质量像素信号。另外，可以以降低的复杂性实现内插器元件。
“辐射信号”可以包括诸如X射线、伽玛射线的一个或多个波长的光子和/或正电子。“电信号”可以包括电荷信号和/或电流信号。应理解，第一探测器和第二探测器涉及传感器阵列的任意两个邻近探测器。术语“垂直”和“侧向”是关于内插器元件的前表面或后表面驻留在其中的平面或平行于内插器元件的前表面或后表面的平面的。
在优选实施例中，挤出体表面被布置在前表面与后表面之间。以这种方式，在挤出体表面与内插器元件的后表面之间形成凹部。这允许以特别容易的方式在邻近探测器的集成电路元件与电子实体(例如衬底)之间设置互连。有利地增加了功能和成本效率。
在另一优选实施例中，挤出体表面包括平行于前表面的表面部分。这样的挤出体表面降低了不一致性效应，诸如在挤出体内的应变效应。此外，能够容易地制造这样的挤出体表面。有利地，增加了传感器设备的功能和成本效率。
在又一优选实施例中，内插器元件的第一侧包括将前表面与挤出体表面连接的上侧表面，和/或将后表面与挤出体表面连接的下侧表面，上侧表面和下侧表面中的至少一个垂直于前表面。这增加了结构一致性以及因此内插器元件的机械稳定性，同时实现得到增加的成本效率的容易的制造。
在又一优选实施例中，内插器元件的第二侧垂直于前表面。这使得能够降低在内插器元件的第二侧上的应变效应，从而得到内插器元件的更好结构和电子性质。
在又一优选实施例中，探测器还包括电连接到集成电路元件，尤其是到电路部分的衬底元件。这使得能够在集成电路元件与衬底元件之间引导信号，尤其是I/O和/或功率信号。有利地，I/O和/或功率信号被保持在内插器元件外部，因此减少或甚至避免其与由内插器元件引导的电信号(尤其是像素信号)的干扰。
优选地，衬底元件被配置为侧向地延伸超过电路部分。这使得能够使用在集成电路元件外部的引导路径将来自集成电路元件的上述I/O和/或功率信号引导到衬底元件，从而有利地减少不想要的信号干扰。
还优选地，衬底元件通过焊线电连接到被提供在所述电路部分上的接触垫。焊线(WB)技术是用于尤其是在低尺度系统中制造电互连的建立的技术。有利地，WB的应用增加了制造效率和在集成电路元件与衬底元件之间的互连的可靠性。
在又一优选实施例中，探测器还包括柔性衬底。柔性衬底是用于安装电子设备的建立的技术。柔性衬底是高度柔性的，并且能够以各种期望的形状实现成，从而实现容易制造和更高信号完整性。柔性衬底可以包括聚酰胺、PEEK和透明导电聚酯中的一个或多个材料。具体地，柔性衬底可以被形成为印刷电路板(PCB)。优选地，柔性衬底被连接到集成电路元件，以仅用于引导I/O和/或功率信号。还优选地，柔性衬底可以延伸超过内插器元件的和/或由内插器元件的两个最低层提供的整个表面。
在又一优选实施例中，第一探测器的集成电路元件与第二探测器的集成电路元件被侧向地间隔开。这实现在邻近探测器的集成电路元件之间的间隙，其有利地允许在集成电路元件与电子实体(例如上述衬底元件)之间设置互连。
在又一优选实施例中，前接触布置包括多个前接触垫，其中，后接触布置包括多个后接触垫，其中，前接触垫中的每个被配置为将电信号中的一个引导到后接触垫中的对应一个。这允许以高可靠性通过内插器元件来引导每个单个电子信号，尤其是像素信号。有利地，能够获得具有信号完整性的被用于生成图像(尤其是医学图像)的像素信号。
优选地，前接触垫中的每个被提供有第一侧向尺度，并且后接触垫中的每个被提供有第二侧向尺度，第一侧向尺度大于第二侧向尺度。这使得能够在集成电路元件内提供足够尺寸的区域，尤其是区，以便将I/O和/或功率信号引导到集成电路元件中和/或引导到集成电路元件的外部。另外，这对传感器设备的拼贴性而言是有利的。
还优选地，前接触垫的数量与后接触垫的数量相同。这实现在内插器元件内的低噪声信号路由。
在又一优选实施例中，使用压置层，尤其是压置聚酰胺层形成内插器元件。这使得能够尤其是关于厚度和截面以高精度容易地制造内插器元件。
附图说明
本发明的这些和其他方面将根据下文描述的(一个或多个)实施例而显而易见，并且将参考下文描述的(一个或多个)实施例得到阐述。在附图中
图1示出了根据实施例的包括多个探测器的传感器阵列的示意性表示；
图2a-b示出了图1中的探测器中的一个的示意性表示；
图3a-d示出了图2中的探测器的内插器元件的示意性表示；
图4示出了图1中的两个邻近探测器的示意性表示；
图5示出了根据另一实施例的两个邻近探测器的示意性表示；
图6示出了根据实施例的成像系统的示意性表示；并且
图7示出了根据另一实施例的成像系统的示意性表示。
具体实施方式
图1示出了用于探测对象的辐射信号的传感器设备10的示意性表示，传感器设备10包括多个探测器11。每个探测器11包括接收器表面12、传感器元件14、内插器元件16以及集成电路元件18。优选地，每个探测器11还包括衬底元件20。多个探测器11被布置为形成传感器阵列22，其中，个体探测器11被对齐，使得个体接收器表面12被布置在传感器阵列22的相同侧上。传感器阵列22包括八个探测器11，其在图1所示的实施例中被线性布置。在另一实施例中，探测器11至少部分地沿着弯曲来布置。通常，探测器10的数量可以大于或小于八。
图2a更详细地示出了探测器11。接收器表面12优选地被形成为传感器元件14的顶部表面。接收表面12优选地包括传感器元件14的顶部电极或阴极，所述传感器元件额外地包括在其与内插器元件16连接的底部表面上的背侧电极或阳极。在阴极与阳极之间，传感器元件14包括由适合于直接转换辐射感测的材料(诸如碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CdZnTe)、砷化镓(GaAs)、碘化汞(HgI)等)制成的块体。优选地，传感器元件14被配置为将接收的辐射信号直接转换成对应的电信号，诸如电荷或电流信号。还优选地，传感器元件14被配置为通过在接收单个光子之后创建电子-空穴对来实现转换过程，其中，电子-空穴对的电子和/或空穴贡献于从作为光子的辐射信号转换的电信号。有利地，这样的传感器元件拥有高转换效率。
内插器元件16包括前表面24和后表面26，其中，前表面24平行于后表面26。内插器元件16被设置在传感器元件14与集成电路元件18之间，同时内插器元件16的前表面24面向传感器元件14，并且内插器元件16的后表面26面向集成电路元件18。内插器元件16从第一侧28a、b侧向地延伸到与第一侧28相对的第二侧30。前表面24通过挤出体(extrusion)32侧向地在第一侧28a、b上延伸超过后表面26。挤出体32从前表面24垂直地延伸到挤出体表面34。
集成电路元件18被布置在内插器元件18的后表面26与衬底元件20之间。集成电路元件18从第一侧28b上的后表面26的边缘的相同高度侧向地延伸。此外，集成电路元件18包括侧向地在第二侧30上延伸超过内插器元件18的后表面26的电路部分62。集成电路元件18优选是专用集成电路(ASIC)，其提供信号处理的高兼容性和可靠性，有利地得到探测器11的增加的信号完整性。
在图2a所示的实施例中，挤出体表面34被布置在前表面24与后表面26之间，并且平行于前表面24和后表面26。以这种方式，内插器元件16在第一侧28a、b上具有比在第二侧30上更小的厚度。在另一实施例中，内插器元件16在第一侧28a、b上具有比在第二侧30上更大的厚度，其中，挤出体表面34在去往集成电路元件18的方向上垂直地延伸超过后表面26。
内插器元件的第一侧包括上侧表面28a和下侧表面28b，其中，上侧表面28a将前表面24与挤出体表面34连接，并且下侧表面28b将后表面26与挤出体表面34连接。在图2所示的实施例中，上侧表面28a和下侧表面28b两者垂直于前表面24和后表面26。此外，第二侧30也垂直于前侧24和后侧26。上侧表面28a、下侧表面28b和第二侧30中的至少一个能够不垂直于前表面24和后表面26，如图3详细示出的。
如图2a所示，前接触布置36被提供在内插器元件16的前表面24上，包括多个前接触垫38。前接触垫38被布置使得邻近接触垫38被彼此侧向地间隔开。前接触垫38被配置为接收由传感器元件14从辐射信号转换的电信号。此外，前接触垫38被配置为通过内插器元件16将电信号引导或路由到后接触布置40，所述后接触布置被提供在内插器元件16的后表面26上。后接触布置40包括多个后接触垫42，所述多个后接触垫被布置使得邻近后接触垫42被彼此侧向地间隔开。应理解，在传感器设备10的不同实施例中，前接触垫38和后接触垫42的数量可以变化。
后接触垫42被配置为将被路由通过内插器元件16的电信号进一步引导到集成电路元件18。经由内插器元件16由前接触垫38中的一个将每个电信号路由到后接触垫42中的对应一个。
前接触垫38被提供有第一侧向尺度48，并且后接触垫42被提供有第二侧向尺度50。优选地，第一侧向尺度48大于第二侧向尺度50。还优选地，后接触垫42的数量与前接触垫38的数量相同。
如图2b所示，由如图2b所示的路由路径44a、b连接每个前接触垫38和其对应后接触垫42。每个路由路径44a、b连接包括前接触垫38a、b和对应后接触垫42a、b的接触垫对。如图2b所示的每个路由路径44a、b包括一个或多个垂直路由段和一个或多个侧向路由段。通常，路由路径可以包括一个或多个垂直路由段，同时其可以通过一个或多个侧向路由段来延伸。在优选实施例中，垂直路由段被实现为对任何内插器技术兼容的过孔，诸如基于聚酰亚胺、陶瓷、FR4等的。
每个前接触垫38a、b被配置为将对应于通过处理像素信号生成的图像的图像元素(诸如像素)的电信号路由到一个或多个图像生成模块(未示出)。传感器设备10的像素，或设备像素，由传感器元件的电极来定义，其中，每个电极被连接到前接触垫38a、b中的一个。因此，每个前接触垫38对应于传感器像素。由前接触垫38引导的电信号也被已知为像素信号，并且第一侧向尺度48被已知为传感器元件14的像素间距，或传感器像素间距。通常，传感器设备10的设备像素可以包括比前接触垫更大的侧向尺寸。例如，设备像素的侧向尺寸可以为300μm，而前接触垫38的侧向尺寸，即第一侧向尺度48可以为100μm。
每个后垫42a、b被配置为将被路由通过内插器元件16的电信号进一步引导到集成电路元件18，其中，电信号将被处理。每个后接触垫42对应于电路像素，并且第二侧向尺度50可以被称为电路像素间距。通过将第一和第二侧向尺度48、50配置为具有不同尺寸，探测器11被提供有不同传感器和电路像素间距。
如图2b所示，内插器元件16包括多个内插器层46、46'，其在彼此的顶部垂直地堆叠。在电信号被垂直路由通过被布置在比上内插器层46更深的多个下内插器层46'之前，两者路由路径44a、b被配置为将电信号从前接触垫38a、b首先路由通过从前表面24开始的多个上内插器层46，并且随后到对应的后接触垫42a、b。在图2b中，路由路径44a、b的侧向路由段沿着在邻近层46、46'之间的界面延伸。通常，从传感器像素到电路像素的路由路径可以具有路由所有像素信号所需的任何轨迹，其中，路由路径44a、b可以在一个层46、46'内延伸。具体地，每个路由路径可以侧向和垂直地延伸，从而桥接在上内插器层46内的挤出体32。在实施例中，路由路径的长度从第一侧28朝向内插器元件30的第二侧30减少。在第二侧上，传感器像素到电路像素的连接优选是1:1。在图2b示出的表示中，由对路由第一侧28上的最左传感器像素到第一侧28上的最左电路像素的需要给出最长路。
取决于针对给定技术的实际设计规则，凭借多个层以便允许路由所有电信号能够是必要的。因此，内插器元件16优选地由两个或更多层制成，其中，最小的是形成顶和底层的两个。每个层46、46'被用于电信号的侧向路由，因此适应侧向路由段。电信号的垂直路由优选地通过过孔，诸如填充有金属的洞来促进。
通常，可以以不同侧向尺度形成前接触垫38和/或后接触垫42。具体地，集成电路元件18具有比传感器元件14更小的侧向尺度，这使得I/O和/或功率信号能够被引导到探测器11的总区内的集成电路元件18和/或探测器11外部。有利地，任何两个探测器11能够被容易地布置为邻近彼此，以实现传感器设备10的四面拼贴性。在前接触垫38和后接触垫42被提供有相同数量的优选实施例中，第一侧向尺度48大于第二侧向尺度50。
前接触垫38和后接触垫42可以包括导电材料，诸如金属和/或半导体。内插器元件16可以包括半导体材料和/或聚合材料。具体地，可以使用聚酰胺、聚酰亚胺、陶瓷、玻璃、FR4和/或硅的压置层来形成内插元件16。在图2b示出的实施例中，内插器层46、46'的数量是6。通常，该数量可以不同于6。层的数量是在信号的数量、间距的差和技术之间的权衡。例如，在陶瓷被用作压置层的情况下，相比于在使用FR4时，能够在更少的层中路由像素信号，同时可以更好地解决路由特征尺寸，诸如宽度和空间。在优选实施例中，侧向路由段包括大约6mm的长度，同时本申请不限于该长度。在另一优选实施例中，集成电路元件18包括由被用于引导I/O和/或功率信号的一个或多个接触垫覆盖的区，其中，区的侧向尺度优选地为但不限于4-6mm。更优选地，集成电路元件18包括ASIC，其中，ASIC的侧向尺度比内插器元件16和/或传感器元件14的侧向尺度小4-6mm。在另一优选实施例中，内插器16的挤出体32的侧向尺度是，但不限于，4-6mm。
图3a-b示出了图2a-c的内插器元件16。另外，使用虚线示出了针对挤出体32的若干备选形式。在图3a中，挤出体32的第一备选实施例包括挤出体表面52，所述挤出体表面被形成为在第一侧28上连接前表面24和后表面26的倾斜表面，其中，由第一侧28提供挤出体表面52。在另一实施例中，挤出体32包括挤出体表面54，所述挤出体表面被形成为在第一侧28上连接前表面24和后表面26的弯曲表面，其中，由第一侧28提供挤出体表面54。
在图3b所示的内插器元件16中，连接挤出体表面34'和前表面24的上侧表面56a被形成为关于前表面24的倾斜表面。连接挤出体表面34'和后表面26的下侧表面56b、56b'被形成为关于后表面26的倾斜表面，其中，在下侧表面56b、56b'和后表面26之间的角度58可以小于或大于90°。应理解，在上侧表面56a和前表面24之间的角度可以小于或大于90°。挤出体表面34'可以平行于前表面24和后表面26。在另一实施例中，挤出体表面34'被形成为关于前表面24和后表面26的倾斜表面。
图3c-d再次示出了图2的内插器元件16，其中，通过虚线示出了针对第二侧30的两个额外的实施例。在图3c的实施例中，第二侧60被形成为关于前表面24和后表面26的倾斜表面。应理解，在第二表面60和前表面24之间的角度可以小于或大于90°。在图3d的实施例中，第二侧60'被形成为弯曲表面，与图2中示出的实施例相比较，所述弯曲表面实现凹部。应理解，第二表面60'也可以被配置为在前表面24和后表面26上侧向地延伸。
图4示出了来自图1的传感器阵列22的两个邻近探测器11a、11b。集成电路元件18a、18b中的每个包括电路部分62a、62b，所述电路部分在内插器元件16a、16b的第二表面30a、30b上侧向地延伸。第一探测器11a的电路部分62a被配置为与第二探测器11b的挤出体表面34b垂直交叠。电路部分62a、b的侧向尺度优选为，但不限于4-6mm。另外，第一探测器的电路部分62a与第二探测器11b的挤出体表面34b被垂直地间隔开。这允许第一和第二探测器11a、10b被交错，从而实现传感器阵列22的四面拼贴性。此外，这允许设置在电路部分62a和第一探测器11a的衬底元件20a之间的互连。
在图4所示的实施例中，第一和第二探测器11a、10b的衬底元件20a、20b被配置为分别在集成电路元件18a、18b上侧向地延伸。另外，焊线64a、64b被提供以将在集成电路元件18a、18b上侧向延伸的衬底元件20a、20b的部分分别与接触垫66a、66b连接，接触垫66a、66b被提供在相应电路部分62a、62b上。如图4所示，第一探测器11a的电路部分62a与第二探测器11b的集成电路元件18b被侧向地间隔开。这实现在两个邻近集成电路元件18a、18b之间的间隙，其允许设置互连，诸如焊线64a。
优选地，焊线64a被配置为引导在集成电路元件18a和衬底元件20a之间的I/O和/或功率信号。I/O信号例如是数字控制、数据读出和/或模拟信号。由集成电路元件18a处理已经被路由通过内插器元件16a的电信号，尤其像素信号。优选地，经处理的像素信号不需要被路由离开。该处理的结果能够经由I/O信号来读出。读出数据优选地被用于形成对应于经处理的撞击光子的图像。
有利地，I/O和/或功率信号不被引导通过内插器元件16a、b。在过去已知的传感器设备中，针对像素信号的路由路径(在图2b中示出)和用于引导I/O和/或功率信号的路径两者被布置在内插器元件内。这意味着针对像素信号的路由路径电容地耦合到针对I/O和/或功率信号的引导路径。然而，在本传感器设备10中，一方面I/O和/或功率信号和另一方面像素信号之间的信号干扰、串扰和噪声被显著降低。这导致更高的信号完整性，同时实现四面拼贴性。
图5示出了针对图4的备选实施例。探测器11c、10d实质上与在图4中示出的那些相同，除了由柔性衬底68c、68d代替衬底元件20a、b。柔性衬底68c、68d优选地均经由接触垫与第一和第二探测器11c、10d的对应电路部分62c、62d电学地连接。在优选实施例中，柔性衬底68c、68d中的每个均包括直接倒装芯片和/或印刷电路板(PCB)。
在以上示出的所有实施例中，内插器元件16、16'、16a-d的挤出体32可以通过刻蚀，尤其是化学刻蚀、研磨和/或机械球磨来实现。备选地，可以在内插器元件16、16'、16a-d的制造期间形成挤出体32。个体探测器11的一个或多个部件优选地包括矩形、尤其是关于垂直于前表面24的表面法线的正方形截面，同时可以实现六边形或圆形截面。
图6示出了用于探测对象的辐射信号的成像系统70的示意性表示，所述成像系统包括用于生成多个辐射信号74的辐射源72、用于将生成的辐射信号74(具体而言光子)引导到对象78的辐射引导模块76以及用于探测透射通过对象78的引导的辐射信号74的传感器设备10。辐射源72优选地可以是点源。传感器设备10可以根据在图1-5中的上述实施例中的一个。传感器设备10可以关于患者78被设置在辐射源72和辐射引导模块76的对侧。
优选地，传感器设备10包括线性对齐的探测器11的阵列。备选地，如根据图7中的另一实施例的成像系统70'中示出的，传感器设备10'包括被对齐以形成弯曲的探测器11的阵列。还优选地，图7中的成像系统70'的辐射源72'包括内部辐射引导模块，其中，辐射源72'也被形成有弯曲。例如，辐射源72'包括被布置在弯曲表面中的多个个体点源。优选地，辐射源72'和传感器设备10'被布置在环形上，并且可围绕轴旋转，使得辐射信号74'可以在各个方向山撞击患者78。应理解，在图6的成像系统70中的辐射源72和/或传感器设备10也可以围绕轴旋转。另外，如图7所示，图6中的传感器设备10也可以包括探测器11的弯曲阵列。
成像系统70、70'可以是CT成像系统，优选地为谱CT成像系统。为此，辐射源72、72'被配置为使用诸如以下项的在本领域中已知的方法中的一个或多个来发射X射线：热离子和/或固态电子发射器、钨丝、钨片、场发射器、热场发射器、储备式阴极、热离子阴极、光发射器和/或铁电阴极。系统控制器可以被集成到成像系统70、70'，其控制成像系统70、70'的功率和/或信号。一个或多个显示器也可以被集成以显示使用成像系统70、70'生成的医学图像。CT成像系统，尤其是谱CT成像系统，具有通常为1000mm×64mm或更多的区覆盖。对于四面拼贴性，个体探测器11被布置为以镶嵌的方式形成探测器10、10'。
尽管在附图和前面的描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这些图示和描述应被视为说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容以及权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以履行权利要求书中所记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。
权利要求书中的任何附图标记不应被解读为对范围的限制。
Claims (17)
1.一种用于探测X射线辐射信号的传感器设备，包括传感器阵列(22)，所述传感器阵列包括多个探测器(11、11a-d)，每个探测器包括：
-接收器表面(12)，其用于接收透射通过对象(78)或源自于对象(78)的多个辐射信号(74、74')；
-传感器元件(14)，其用于将所接收的辐射信号(74、74')转换成多个对应电信号；
-内插器元件(16、16a-d)，其在第一侧(28)与第二侧(30)之间侧向地延伸，所述内插器元件(16、16a-d)包括面向所述传感器元件(14)的前表面(24)和后表面(26)，其中，在所述前表面(24)上提供前接触布置(36)，以用于将所述电信号引导到被提供在所述后表面(26)上的后接触布置(40)；以及
-集成电路元件(18、18a-d)，其面向所述后表面(26)并且电连接到所述后接触布置(40)，所述集成电路元件(18)包括在所述第二侧(30)上侧向地延伸超过所述后表面(26)的电路部分(62、62a-d)；
其特征在于，所述后表面(26)平行于所述前表面(24)；所述前表面(24)通过包括挤出体表面(34、34a-d)的挤出体(32)而在所述第一侧(28)上侧向地延伸超过所述后表面(26)，所述传感器阵列(22)的第一探测器(11a、11c)的所述电路部分(62a、62c)与邻近于所述第一探测器(11a、11c)的第二探测器(11b、11d)的所述挤出体表面(34b、34d)垂直地交叠并且被垂直地间隔开。
2.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述挤出体表面(34、34a-d)被布置在所述前表面(24)与所述后表面(26)之间。
3.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述挤出体表面(34、34a-d)包括平行于所述前表面(24)的表面部分。
4.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述内插器元件(16)的所述第一侧(28)包括将所述前表面(24)与所述挤出体表面(34、34a-d)连接的上侧表面(28a)，和/或将所述后表面(26)与所述挤出体表面(34、34a-d)连接的下侧表面(28b)，所述上侧表面(28a)和所述下侧表面(28b)中的至少一个垂直于所述前表面(24)。
5.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述内插器元件(16)的所述第二侧(30)垂直于所述前表面(24)。
6.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述探测器(11、11a、11b)还包括衬底元件(20、20a、20b)，所述衬底元件电连接到所述集成电路元件(18、18a、18b)。
7.根据权利要求6所述的传感器设备，其中，所述衬底元件(20、20a、20b)电连接到所述电路部分(62、62a、62b)。
8.根据权利要求6所述的传感器设备，其中，所述衬底元件(20、20a、20b)被配置为侧向地延伸超过所述电路部分(62、62a、62b)。
9.根据权利要求6所述的传感器设备，其中，所述衬底元件(20、20a、20b)通过焊线(64a、64b)电连接到被提供在所述电路部分(62、62a、62b)上的接触垫(66a、66b)。
10.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述探测器(11c、11d)还包括柔性衬底(68c、68d)。
11.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述第一探测器(11a、11c)的所述集成电路元件(18a、18c)与所述第二探测器(11b、11d)的所述集成电路元件(18b、18d)被侧向地间隔开。
12.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述前接触布置(36)包括多个前接触垫(38、38a、38b)，其中，所述后接触布置(40)包括多个后接触垫(42、42a、42b)，其中，所述前接触垫(38、38a、38b)中的每个被配置为将所述电信号中的一个引导到所述后接触垫(42、42a、42b)中的对应一个。
13.根据权利要求12所述的传感器设备，其中，所述前接触垫(38、38a、38b)中的每个被提供有第一侧向尺度(48)，并且所述后接触垫(42、42a、42b)中的每个被提供有第二侧向尺度(50)，所述第一侧向尺度(48)大于所述第二侧向尺度(50)。
14.根据权利要求12所述的传感器设备，其中，所述前接触垫(38、38a、38b)的数量与所述后接触垫(42、42a、42b)的数量相同。
15.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述内插器元件(16)使用压置层(46、46')来形成。
16.根据权利要求15所述的传感器设备，其中，所述内插器元件(16)使用压置聚酰胺层来形成。
17.一种用于探测X射线辐射信号的成像系统，包括：
-X射线辐射源(72、72')，其用于生成多个X射线辐射信号(74、74')；
-辐射引导模块(76)，其用于将所生成的X射线辐射信号(74)引导到对象；以及
-根据权利要求1所述的传感器设备(10、10')，其用于探测所引导的X射线辐射信号(74)。
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