CN112834530A - 双面x射线探测器及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双面X射线探测器及成像方法，包括第一闪烁体层、第一传感器层、过滤层、第二传感器层及第二闪烁体层；本发明无需增加防背散射材质层，可从根本上解决背散射问题，且可降低成本、减轻重量、节省空间；能够满足提供具有不同分辨率和闪烁体层的需求，无需更换探测器或是更换传感器，可提高工作效率；组装拆卸便利，互不影响，可提高拆装效率；能够提供多种成像方法包括单侧单源单能模式，传感器的正照式和背照式可按照需求切换；双侧单源单能模式，可同时对不同测试对象采集图像，提高成像效率；双侧单源双能模式，可对同一测试对象同时成像，满足对高低能同时成像的需求。

Description

双面X射线探测器及成像方法

技术领域

本发明属于平板探测器领域，涉及一种双面X射线探测器及成像方法。

背景技术

数字化X射线摄影(Digital Radio Graphy，简称DR)，是上世纪90年代发展起来的X射线摄影新技术，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字化X射线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家的认可。其在医疗影像诊断成像、工业探伤、安检等领域的应用越来越广泛。

平板探测器概括的说是一种采用半导体技术将X射线能量转换为电信号，产生X射线图像的检测器。平板探测器由上百万乃至上千万个像素单元电路所组成，像素单元电路一般由薄膜晶体管(TFT)和光电二极管(PD)所组成。

目前X射线平板探测器都是单面平板探测器，单面X射线传感器布局在正面，探测器背面被零部件和图像处理电路填充，此图像采集系统对背散射和防护很敏感，会降低图像质量，难以达到客户需求；单面平板探测器只能由一种闪烁体感光，其闪烁体把X射线转化为光信号的转化质量尤为关键，当需求不同闪烁体时，只能更换探测器或是更换闪烁体，会增加人员操作时间，降低工作效率；单面平板探测器只能单侧成像，并且只能单一闪烁体和单一分辨率来成像，其应用单一，不能满足不同分辨率，不同高低能探测能力的需求，对多需求应用切换带来不便。

因此，提供一种双面X射线探测器及成像方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双面X射线探测器及成像方法，用于解决现有技术中X射线平板探测器仅能单面成像所造成的不能满足高质量、多应用的功能需求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双面X射线探测器，所述双面X射线探测器包括：

过滤层，所述过滤层包括相对的过滤层第一表面及过滤层第二表面；

第一闪烁体层及第一传感器层，所述第一闪烁体层及第一传感器层堆叠设置于所述过滤层第一表面上；

第二闪烁体层及第二传感器层，所述第二闪烁体层及第二传感器层堆叠设置于所述过滤层第二表面上。

可选地，所述第一闪烁体层或所述第一传感器层采用拆卸式方式设置于所述过滤层第一表面上；所述第二闪烁体层或所述第二传感器层采用拆卸式方式设置于所述过滤层第二表面上。

可选地，所述第一闪烁体层包括CsI层、GOS层及钙钛矿层中的一种或组合；所述第二闪烁体层包括CsI层、GOS层及钙钛矿层中的一种或组合。

可选地，所述第一闪烁体层与所述过滤层第一表面相接触，且所述第二闪烁体层与所述过滤层第二表面相接触。

可选地，所述第一传感器层与所述过滤层第一表面相接触，且所述第二传感器层与所述过滤层第二表面相接触。

可选地，所述过滤层包括金属层、碳纤维层、PVC层、PET层及PE层中的一种或组合。

可选地，所述双面X射线探测器包括外围电路，且所述外围电路位于由所述第一闪烁体层、第一传感器层、过滤层、第二闪烁体层及第二传感器层所构成的双面传感模组的外围。

可选地，所述第一传感器层包括TFT及PD；所述第二传感器层包括TFT及PD；所述TFT包括顶栅结构或底栅结构，且所述TFT包括非晶硅TFT、非晶氧化物TFT及有机TFT中的一种或组合。

可选地，所述双面X射线探测器包括柔性双面X射线探测器。

本发明还提供一种双面X射线探测器的成像方法，包括以下步骤：

提供上述任一双面X射线探测器；

当所述第一传感器层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二传感器层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

单侧单源单能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层分别以正照式或背照式成像；

双侧单源单能模式：于所述双面X射线探测器的相对两侧分别提供第一X射线及第二X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层同时工作，以对不同测试对象同时成像；

当所述第一闪烁体层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二闪烁体层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

双侧单源双能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层同时工作，以对同一测试对象同时成像。

如上所述，本发明的双面X射线探测器及成像方法，具有以下有益效果：

双面X射线探测器无需增加防背散射材质层，可从根本上解决背散射问题，且可降低成本、减轻重量、节省空间；

双面X射线探测器能够满足提供具有不同分辨率和闪烁体层的需求，无需更换探测器或是更换X射线传感器，可提高工作效率；

双面X射线探测器组装拆卸便利，互不影响，可提高拆装效率，对返修带来极大便利；

双面平板探测器能够提供多种应用包括：单侧单源单能模式，其中传感器的正照式和背照式可按照需求切换；双侧单源单能模式，可同时对不同测试对象采集图像，提高成像效率；双侧单源双能模式，可对同一测试对象同时成像，满足对高低能同时成像的需求。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中的双面X射线探测器的俯视结构示意图。

图2显示为图1中沿C-C’的截面结构示意图。

图3显示为本发明实施例二中的双面X射线探测器的结构示意图。

图4显示为图3中沿C-C’的截面结构示意图。

元件标号说明

110、120 双面传感模组

111、121 第一闪烁体层

112、122 第一传感器层

113、123 过滤层

113a、123a 过滤层第一表面

113b、123b 过滤层第二表面

114、124 第二传感器层

115、125 第二闪烁体层

211、221 图像采集电路

212、222 图像处理电路

A 第一X射线

B 第二X射线

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1及2所示，本实施例提供一种双面X射线探测器。其中，参阅图2显示为图1中沿C-C’截面所获得的双面X射线探测器的结构示意图。

本实施例中，所述双面X射线探测器包括：第一闪烁体层111、第一传感器层112、过滤层113、第二传感器层114及第二闪烁体层115。其中，所述过滤层113包括相对的过滤层第一表面113a及过滤层第二表面113b，所述第一闪烁体层111及第一传感器层112堆叠设置于所述过滤层第一表面113a上，所述第二闪烁体层115及第二传感器层114堆叠设置于所述过滤层第二表面113b上。

具体的，本实施例中所述第一传感器层112与所述过滤层第一表面113a相接触，且所述第二传感器层114与所述过滤层第二表面113b相接触。在另一实例中还可设置所述第一闪烁体层111与所述过滤层第一表面113a相接触，且所述第二闪烁体层115与所述过滤层第二表面113b相接触，以及所述第一闪烁体层111及第一传感器层112以及所述第二闪烁体层115及第二传感器层114在所述过滤层113表面的堆叠方式可进行自由组合，以满足不同的需求，此处不作过分限制。

作为示例，所述第一闪烁体层111可包括CsI层、GOS层及钙钛矿层中的一种或组合；所述第二闪烁体层115可包括CsI层、GOS层及钙钛矿层中的一种或组合。

具体的，当X射线辐照所述闪烁体层111时，通过所述闪烁体层111可将接收到的X射线转化成为光信号，以提供给第一传感器层112，并经所述第一传感器层112将光信号转化成电信号，并经外接电路，完成图像采集。根据需要所述第一闪烁体层111与所述第二闪烁体层115可采用不同材质及不同厚度，以提供不同转化能力的闪烁体层，扩大应用范围，当然所述第一闪烁体层111与所述第二闪烁体层115也可采用相同材质，此处不作过分限制。本实施例中，为扩大应用范围，优选所述第一闪烁体层111与所述第二闪烁体层115具有不同的材质。

作为示例，所述第一传感器层112包括TFT及PD；所述第二传感器层114包括TFT及PD；所述TFT包括顶栅结构或底栅结构，且所述TFT包括非晶硅TFT、非晶氧化物TFT及有机TFT中的一种或组合。

具体的，所述TFT可拥有数百万乃致数千万个像素单元，且所述TFT以阵列排布。所述TFT及PD进行光电转换，以产生电信号，并通过所述TFT进行电信号的传输。所述TFT可为底栅结构或顶栅结构，此处不作过分限制，且所述TFT的有源层可采用非晶硅、非晶氧化物，也可采用有机材料的有源层，此处不作过分限制，所述光电二极管可为N-I-P结构，具体种类此处不作限制。其中，所述第一传感器层112与所述第二传感器层114可采用不同材质等，以扩大应用范围，当然所述第一传感器层112与所述第二传感器层114也可采用相同材质等，此处不作过分限制。本实施例中，为扩大应用范围，优选所述第一传感器层112与所述第二传感器层114具有不同的材质等。

作为示例，所述过滤层113包括金属层、碳纤维层、PVC层、PET层及PE层中的一种或组合。

具体的，通过所述过滤层113可过滤吸收X射线以及可调节反射所述过滤层113的光的种类，从而实现对X射线能量的选择和对反射光的选择，以满足不同需求。其中，所述过滤层113可采用金属层、碳纤维层、PVC层、PET层及PE层中的一种或组合，具体种类及厚度此处不作限定，可根据需求进行选择。

作为示例，所述第一闪烁体层111或所述第一传感器层112可采用可拆卸式方式设置于所述过滤层第一表面113a上；所述第二闪烁体层115或所述第二传感器层114可采用可拆卸式方式设置于所述过滤层第二表面113b上。以便于提高所述双面X射线探测器的组装拆卸的便利性，使得所述第一闪烁体层11、第一传感器层112、第二闪烁体层115及第二传感器层114互不影响，以提高拆装效率。其中所述第一闪烁体层11、第一传感器层112、第二闪烁体层115、第二传感器层114及过滤层113的安装固定方式可根据需要进行选择。

作为示例，所述双面X射线探测器包括外围电路，且所述外围电路位于由所述第一闪烁体层111、第一传感器层112、过滤层113、第二闪烁体层115及第二传感器层114所构成的双面传感模组110的外围。

具体的，参阅图1，由所述第一闪烁体层111、第一传感器层112、过滤层113、第二闪烁体层115及第二传感器层114所构成的所述双面传感模组110的外围设置有图像采集电路211及图像处理电路212，由于所述外围电路排布在所述双面传感模组110的外围，从而可避开X射线照射区，从而可对所述外围电路起到保护作用，以提高使用寿命。

进一步的，根据需要，所述双面X射线探测器可为柔性双面X射线探测器，但并非局限于此，具体种类可由各层材质的选择作限定，此处不作过分限定。

实施例二

如图3及4所示，为进一步的扩大所述双面X射线探测器的应用范围，本实施例还提供了另一种结构的双面X射线探测器。其中，参阅图4显示为图3中沿C-C’截面所获得的双面X射线探测器的结构示意图。

本实施例与实施例一的不同之处主要在于所述第一闪烁体层121与所述过滤层第一表面123a相接触，且所述第二闪烁体层125与所述过滤层第二表面123b相接触。有关所述第一闪烁体层121、第一传感器层122、过滤层123、第二传感器层124及第二闪烁体层125的选择均可参阅实施例一，此处不作赘述。

具体的，本实施例中，所述双面X射线探测器包括：第一闪烁体层121、第一传感器层122、过滤层123、第二传感器层124、第二闪烁体层125以及外围电路中的图像采集电路221及图像处理电路222。其中，所述过滤层123包括相对的过滤层第一表面123a及过滤层第二表面123b，所述第一闪烁体层121及第一传感器层122堆叠设置于所述过滤层第一表面123a上，所述第二闪烁体层125及第二传感器层114堆叠设置于所述过滤层第二表面123b上。

本实施例还提供了关于双面X射线探测器的成像方法，包括以下步骤：

提供双面X射线探测器；

当所述第一传感器层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二传感器层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

单侧单源单能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层分别以正照式或背照式成像；

双侧单源单能模式：于所述双面X射线探测器的相对两侧分别提供第一X射线及第二X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层同时工作，以对不同测试对象同时成像；

当所述第一闪烁体层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二闪烁体层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

双侧单源双能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层同时工作，以对同一测试对象同时成像。

其中，当所述双面X射线探测器采用实施例一中的所述双面X射线探测器时，即所述第一传感器层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二传感器层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

提供图1及图2中的所述双面X射线探测器。其中，所述第一闪烁体层111及第一传感器层112可用以探测需求高密度低分辨率的图像，但并非局限于此；所述第二闪烁体层115及第二传感器层114可用以探测需求低密度高分辨率的图像，但并非局限于此。

进行单侧单源单能模式：

如图2，于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，其中，可先提供第一X射线A，若要获得高密度低分辨率的图像则可通过所述第一闪烁体层111、第一传感器层112与所述第一X射线A进行正照式获得。若要获得低密度高分辨率的图像则可通过所述第二闪烁体层115、第二传感器层114与所述第一X射线A进行背照式获得，或者通过翻转所述双面X射线探测器，以使得所述第二闪烁体层115、第二传感器层114与所述第一X射线A进行正照式获得。同理，也可提供第一X射线B，以同样的操作获得正照式或背照式成像，此处不作赘述。

其中，所述过滤层113所起到的作用为保护作用，所述过滤层113的材质可为如Pb材质或NiW材质等，以便在应用所述第一闪烁体层111及第一传感器层112时，可通过所述过滤层113保护所述第二闪烁体层115及第二传感器层114，避免所述第二闪烁体层115及第二传感器层114遭受影响。同理，当应用所述第二闪烁体层115及第二传感器层114时，通过所述过滤层113也可保护所述第一闪烁体层111及第一传感器层112。

进行双侧单源单能模式：

如图2，于所述双面X射线探测器的相对两侧分别提供第一X射线A及第二X射线B，所述第一闪烁体层111与所述第一传感器层112以及所述第二闪烁体层115与所述第二传感器层114同时工作，以达到对不同测试对象同时成像的效果，以提高工作效率。进一步的，所述双面X射线探测器也可进行翻转。

其中，所述过滤层113所起到的作用为保护作用，所述过滤层113的材质可为如Pb材质或NiW材质等，以便在同时应用所述第一闪烁体层111及第一传感器层112，以及所述第二闪烁体层115及第二传感器层114时，可通过所述过滤层113隔离所述第一X射线A及第二X射线B，以避免干扰，避免造成相互的影响。

另外，当所述第一闪烁体层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二闪烁体层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

提供图3及图4中的所述双面X射线探测器。其中，所述第一闪烁体层121及第一传感器层122可用以探测需求高密度低分辨率的图像，但并非局限于此；所述第二闪烁体层125及第二传感器层124可用以探测需求低密度高分辨率的图像，但并非局限于此。

进行双侧单源双能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，如单独提供第一X射线A或单独提供第二X射线B，所述第一闪烁体层121与所述第一传感器层122以及所述第二闪烁体层125与所述第二传感器层124同时工作，从而可对同一测试对象同时成像，如对同一测试对象的不同密度组织成像，以达到深度解析测试对象内部构造的能力。进一步的，所述双面X射线探测器也可进行翻转。

其中，所述过滤层123所起到的作用为选择吸收X射线能谱的作用，以便实现高低能成像，所述过滤层123可为碳纤维层、PVC层、PET层、PE层、Cu金属层及Al金属层等。

综上所述，本发明的双面X射线探测器及成像方法，无需增加防背散射材质层，可从根本上解决背散射问题，且可降低成本、减轻重量、节省空间；能够满足提供具有不同分辨率和闪烁体层的需求，无需更换探测器或是更换X射线传感器，可提高工作效率；组装拆卸便利，互不影响，可提高拆装效率，对返修带来极大便利；能够提供多种应用包括单侧单源单能模式，其中传感器的正照式和背照式可按照需求切换；双侧单源单能模式，可同时对不同测试对象采集图像，提高成像效率；双侧单源双能模式，可对同一测试对象同时成像，满足对高低能同时成像的需求。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种双面X射线探测器，其特征在于，所述双面X射线探测器包括：

过滤层，所述过滤层包括相对的过滤层第一表面及过滤层第二表面；

第一闪烁体层及第一传感器层，所述第一闪烁体层及第一传感器层堆叠设置于所述过滤层第一表面上；

第二闪烁体层及第二传感器层，所述第二闪烁体层及第二传感器层堆叠设置于所述过滤层第二表面上。

2.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述第一闪烁体层或所述第一传感器层采用拆卸式方式设置于所述过滤层第一表面上；所述第二闪烁体层或所述第二传感器层采用拆卸式方式设置于所述过滤层第二表面上。

3.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述第一闪烁体层包括CsI层、GOS层及钙钛矿层中的一种或组合；所述第二闪烁体层包括CsI层、GOS层及钙钛矿层中的一种或组合。

4.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述第一闪烁体层与所述过滤层第一表面相接触，且所述第二闪烁体层与所述过滤层第二表面相接触。

5.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述第一传感器层与所述过滤层第一表面相接触，且所述第二传感器层与所述过滤层第二表面相接触。

6.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述过滤层包括金属层、碳纤维层、PVC层、PET层及PE层中的一种或组合。

7.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述双面X射线探测器包括外围电路，且所述外围电路位于由所述第一闪烁体层、第一传感器层、过滤层、第二闪烁体层及第二传感器层所构成的双面传感模组的外围。

8.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述第一传感器层包括TFT及PD；所述第二传感器层包括TFT及PD；所述TFT包括顶栅结构或底栅结构，且所述TFT包括非晶硅TFT、非晶氧化物TFT及有机TFT中的一种或组合。

9.根据权利要求1所述的双面X射线探测器，其特征在于：所述双面X射线探测器包括柔性双面X射线探测器。

10.一种双面X射线探测器的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供权利要求1～9中任一所述双面X射线探测器；

当所述第一传感器层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二传感器层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

单侧单源单能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层分别以正照式或背照式成像；

双侧单源单能模式：于所述双面X射线探测器的相对两侧分别提供第一X射线及第二X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层同时工作，以对不同测试对象同时成像；

当所述第一闪烁体层与所述过滤层第一表面相接触时，且所述第二闪烁体层与所述过滤层第二表面相接触时，所述双面X射线探测器的成像方法包括：

双侧单源双能模式：于所述双面X射线探测器的单侧提供单一X射线，所述第一闪烁体层与所述第一传感器层以及所述第二闪烁体层与所述第二传感器层同时工作，以对同一测试对象同时成像。

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