CN114930987A - 具有高像素浓度的辐射检测器 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种辐射检测器(100)和操作辐射检测器(100)的方法，所述方法包括：对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，在将所述辐射检测器(100)的像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N‑1个像素与所述第一信号处理电路电断开的同时，将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的像素(1,i)电连接到第一信号处理电路；以及对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，将电信号从所述像素(1,i)转移到所述第一信号处理电路。

Description

具有高像素浓度的辐射检测器
【技术领域】
本公开涉及辐射检测器(或图像传感器)，并且尤其涉及具有高像素浓度的辐射检测器。
【背景技术】
辐射检测器是一种测量辐射性质的装置。性质的示例可以包括辐射的强度、相位和偏振的空间分布。辐射可以是已经与物体相互作用的辐射。例如，由辐射检测器测量的辐射可以是已经穿透物体的辐射。辐射可以是电磁辐射，例如红外光、可见光、紫外光、X射线或γ射线。辐射也可以是其它类型，例如α射线和β射线。辐射可以包括辐射粒子，例如光子(电磁波)和亚原子粒子。
由辐射检测器(或图像传感器)捕获的图像的质量取决于辐射检测器中的像素数量。像素数量越大，图像质量越好。始终需要增加辐射检测器的像素浓度(单位面积内的像素数量)，以提高由辐射检测器捕获的图像的分辨率(因此提高质量)。
【发明内容】
本文公开了一种辐射检测器，所述辐射检测器包括第一检测器部分，所述第一检测器部分包括：像素(1,j)，j＝1、......、N，其中N为大于1的整数；第一开关装置，电连接到像素(1,j)，j＝1、......、N；以及第一信号处理电路，电连接到所述第一开关装置，其中，对于i＝1、......、N，在转移周期(i)期间，所述第一开关装置被配置为(a)将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路以及(b)将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第一信号处理电路电断开。
根据实施例，N＝4。
根据实施例，所述辐射检测器还包括第二检测器部分，所述第二检测器部分包括：像素(2,j)，j＝1、......、N；第二开关装置，电连接到像素(2，j)，j＝1、......、N；以及第二信号处理电路，电连接到所述第二开关装置，其中，对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，所述第二开关装置被配置为(a)将所述像素(2,i)电连接到所述第二信号处理电路以及(b)将所述像素(2,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第二信号处理电路电断开。
根据实施例，所述第一检测器部分还包括焊球，并且，所述第一开关装置经由所述焊球电连接至所述第一信号处理电路。
根据实施例，所述第一处理电路包括模数转换器。
根据实施例，所述第一开关装置包括转移电开关(i)，i＝1、......、N，并且对于i＝1、......、N，所述转移电开关(i)在导通时被配置为将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路。
根据实施例，所述转移电开关(i)，i＝1、......、N中的每个转移电开关都包括晶体管。
根据实施例，对于i＝1、......、N，在紧临在所述转移周期(i)之前的非转移非累积周期(i)期间，所述第一开关装置被配置为(a)将所述像素(1,i)电接地，以及(b)将所述像素(1，i)与所述第一信号处理电路电断开。
根据实施例，所述第一开关装置包括接地电开关(i)，i＝1、......、N，并且对于i＝1、......、N，所述接地电开关(i)在导通时被配置为将所述像素(1,i)电接地。
根据实施例，所述辐射检测器还包括快门，所述快门被配置为在所述转移周期(i)，i＝1、......、N之前的打开快门时间窗口期间将所述像素(1,j)，j＝1,…,N暴露于入射辐射。
本文公开了一种操作辐射检测器的方法，所述方法包括：对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，在将所述辐射检测器的像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第一信号处理电路电断开的同时，将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的像素(1,i)电连接到第一信号处理电路；以及对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，将电信号从所述像素(1,i)转移到所述第一信号处理电路。
根据实施例，所述方法还包括：对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，在将所述辐射检测器的像素(2,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第二信号处理电路电断开的同时，将所述像素(2,j),j＝1、......、N中的像素(2,i)电连接到第二信号处理电路；以及对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，将电信号从所述像素(2,i)转移到所述第二信号处理电路。
根据实施例，在电断开的同时的所述电连接和对于i＝1、......、N的所述转移以循环方式进行K次，K为大于1的整数。
根据实施例，所述第一处理电路包括模数转换器。
根据实施例，所述方法还包括：在所述转移周期(i)，i＝1、......、N之前的打开快门时间窗口期间打开所述辐射检测器的快门；以及在所述打开快门时间窗口期间，将所述像素(1,j),j＝1、......、N通过所述快门暴露于入射辐射。
根据实施例，所述方法还包括使用所述辐射检测器的电子系统来处理(a)来自像素(1,j),j＝1、......、N的电信号，以及(b)来自所述辐射检测器的其他像素的其他电信号，以形成场景的图像。
根据实施例，所述辐射检测器包括第一开关装置，并且对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，在电断开的同时的所述电连接包括在使得所述第一开关装置不将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素电连接到所述第一信号处理电路的同时，使用所述第一开关装置将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路。
根据实施例，所述第一信号处理电路经由焊球电连接到所述第一开关装置。
根据实施例，(a)所述第一开关装置包括转移电开关(j)，j＝1、......、N，(b)对于i＝1、......、N，所述转移电开关(i)在导通时被配置为将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路，并且(c)对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间在使得所述第一开关装置的同时的所述使用包括：在所述转移周期(i)期间，在断开所述转移电开关(j),j＝1、......、N中的其他N-1个转移电开关的同时，导通所述转移电开关(i)。
根据实施例，所述方法还包括，对于i＝1、......、N，在紧临在所述转移周期(i)之前的非累积非转移周期(i)期间，使用所述第一开关装置(a)将所述像素(1,i)电接地，以及(b)将所述像素(1，i)与所述第一信号处理电路电断开。
根据实施例，所述第一开关装置包括接地电开关(i)，i＝1、......、N，并且对于i＝1、......、N，在所述非累积非转移周期(i)期间的所述使用所述第一开关装置包括在所述非累积非转移周期(i)期间导通所述接地电开关(i)，以将所述像素(1,i)电接地。
【附图说明】
图1示意性地示出了根据实施例的辐射检测器的俯视图。
图2A示意性地示出了根据实施例的图1的辐射检测器的简化剖视图。
图2B示意性地示出了图2A的辐射检测器的一个实施例。
图2C示意性地示出了根据实施例的图2B的辐射检测器的俯视图。
图3示意性地示出了根据实施例的图2B的辐射检测器的检测器部分。
图4A、4B和4C示出了根据不同实施例的图示辐射检测器的操作的时序图。
【具体实施方式】
图1示意性地示出了实施例中的辐射检测器100的俯视图。具体地，辐射检测器100可以包括像素150阵列。该阵列可以是矩形阵列(如图1所示)、蜂窝阵列、六边形阵列或任何其它合适的阵列。图1的辐射检测器100包括布置成4行6列的矩形阵列的24个像素150；然而，通常，辐射检测器100可以具有以任何方式布置的任何数量的像素150。
每个像素150可以被配置为检测从辐射源入射在其上的辐射，并且可以被配置为测量辐射的特性(例如，粒子的能量、波长和频率)。例如，每个像素150可以被配置为在一段时间内对入射在其上的能量落在多个能量区间中的辐射粒子的数量进行计数。所有像素150可以被配置为在同一段时间内对多个能量区间内的入射在其上的辐射粒子的数量进行计数。
每个像素150可以具有其自己的模数转换器(ADC)，其被配置为将表示入射辐射粒子的能量的模拟信号数字化为数字信号，或者将表示入射辐射粒子的能量的模拟信号数字化成数字信号。像素150可以被配置为并行操作。例如，当一个像素150测量入射辐射粒子时，另一个像素150可以正在等待辐射粒子到达。像素150可以不必是可单独寻址的。
这里描述的辐射检测器100可以应用于例如X射线望远镜、X射线乳房照相、工业X射线缺陷检测、X射线显微镜或显微射线照相、X射线铸造检查、X射线无损测试、X射线焊缝检查、X射线数字减影血管造影等中。使用该辐射检测器100代替照相底板、照相胶片、PSP板、X射线图像增强器、闪烁体或其它半导体X射线检测器可能是合适的。辐射检测器100还可以用作通过检测可见光光子来捕获物体或场景的图像的图像传感器。
图2A示意性地示出了根据实施例的图1的辐射检测器100沿着线2A-2A的简化剖视图。具体地，辐射检测器100可以包括辐射吸收层110以及用于处理或分析入射的辐射在辐射吸收层110中产生的电信号的电子器件层120(例如ASIC)。辐射检测器100可以包括或不包括闪烁体(未示出)。辐射吸收层110可以包括半导体材料，例如，硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或其组合。该半导体材料可以对关注的辐射具有高质量衰减系数。
图2B示意性地示出了实施例中的图2A的辐射检测器100的详细视图。应该注意的是，在该图和后续的图中，一些组件具有带有扩展名的附图标记。添加这些扩展名只是为了便于识别这些组件。例如，像素150.1就与其他像素150一样。将扩展名“.1”添加到“150”只是为了便于识别该特定像素150.1。结果是，“像素150”是指包括像素150.1在内的所有像素150；但“像素150.1”仅指该像素150.1，而不是任何其他像素150。
在实施例中，辐射吸收层110可以包括由第一掺杂区111和第二掺杂区113的一个或多个离散区114形成的一个或多个二极管(例如，p-i-n或p-n结)。第二掺杂区113可以通过可选的本征区112与第一掺杂区111分离。离散部分114通过第一掺杂区111或本征区112彼此分离。第一掺杂区111和第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区域111可以是p型，区域113可以是n型，或者，区域111可以是n型，区域113可以是p型)。
在实施例中，第二掺杂区113的每个离散区114与第一掺杂区111和可选的本征区112形成二极管。即，在图2B中，辐射吸收层110具有对应于相同数量的像素150的多个二极管。更具体地，尽管在图2B中仅示出了对应于6个像素150的6个二极管，但总共有对应于图1的24个像素150的24个二极管。多个二极管可以具有作为共用(公共)电极的电极119A，其可以包括多晶硅。第一掺杂区111还可以具有离散部分。
在实施例中，电子器件层120可以包括适合于处理或解释由入射在辐射吸收层110上的辐射在像素150中产生的电信号(即，电荷载流子)的电子系统。电子系统可以包括诸如滤波器网络、放大器、积分器和比较器之类的模拟电路，或者诸如微处理器和存储器之类的数字电路。电子系统可以包括一个或多个ADC。
电子系统可以包括(a)每一个都由所有像素150共用的组件和(b)每一个都专用于一组像素150的组件(一组像素150可以包括一个或多个像素150，但不是所有像素150)。例如，电子系统可以包括在所有像素150当中共用的微处理器。对于另一示例，电子系统可以包括信号处理电路121，每个信号处理电路121专用于一组像素150。每个信号处理电路121可以包括专用于一组像素150的模数转换器。
当来自辐射源(未示出)的辐射撞击辐射吸收层110时，辐射光子可被吸收并通过多种机制产生一个或多个电荷载流子(例如，电子、空穴)。电荷载流子可以在电场下漂移到二极管/像素150之一的电极。该电场可以是外部电场。电触点119B可以包括离散部分，离散部分与离散区114电接触。术语“电触点”可以与词“电极”互换使用。
在实施例中，电荷载流子可以在各方向上漂移，使得由单个辐射粒子产生的电荷载流子基本上不被两个不同的离散区114共用(这里“基本上不被......共用”意指相比于其余的电荷载流子，这些电荷载流子中的小于2％，小于0.5％，小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流向一个不同的离散区114)。由入射在这些离散区114之一的覆盖区周围的辐射粒子产生的电荷载流子基本上不与这些离散区114中的另一个共用。与离散区114相关联的像素150可以是离散区114周围的区域，其中由入射到其中的辐射粒子产生的基本上全部(大于98％，大于99.5％，大于99.9％，或大于99.99％)的电荷载流子流向离散区114。即，这些电荷载流子中的小于2％、小于1％、小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流过像素150。
在实施例中，辐射检测器100可以进一步包括(a)包括焊球132的焊球层130，和(b)包括开关区142的开关层140。在一些转移操作/周期期间，开关区142经由电极119B和焊球132将像素150电连接到信号处理电路121。
图2C示意性地示出了实施例中的图2B的辐射检测器100的俯视图。为简单起见，在图2C中仅示出了辐射检测器100的像素150、焊球132和开关区142(未示出辐射检测器100的其他组件，例如信号处理电路121和电极119B)。应当注意，图2B是图2C的辐射检测器100沿着线2B-2B的剖视图。
参照图2B和图2C，在实施例中，辐射检测器100的24个像素150可以分为6组，每组4个像素150。每组可以经由开关区142和焊球132连接到信号处理电路121。例如，可以经由开关区142.1和焊球132.1将4个像素150.1、150.2、150.3和150.4(或简称为150.1-4)的组连接到信号处理电路121.1。结果是，除了别的之外，辐射检测器100总共包括24个像素150、24个电极119B、6个开关区142、6个焊球132和6个信号处理电路121。在实施例中，每个焊球132可以包括导电材料，例如铅(Pb)和锡(Sn)的组合物。
在实施例中，图2B的辐射检测器100可以按如下形成。首先，可以分别形成包括辐射检测器100的顶部的第一基板和包括辐射检测器100的底部的第二基板。具体地，第一基板可以包括开关层140和开关层140之上的其他层，而第二基板可以包括电子器件层120。
接下来，可以在第二基板的电子器件层120的顶表面上形成焊球132，使得焊球132电连接到信号处理电路121。接下来，可以将第一基板和第二基板以高温接合在一起，使得焊球132电连接到第一基板上的开关区142。接合之后焊球132周围的任何空隙空间可以用介电材料填充，从而得到焊球层130并且还得到图2B的辐射检测器100。
参照图2B和图2C，辐射检测器100可以被划分为6个检测器部分，每个检测器部分包括一组4个像素150，以及相关联的开关区142、焊球132和信号处理电路121。图3中示出了根据实施例的6个检测器部分的其中之一(即，检测器部分300)。其他5个检测器部分在结构和操作方面与检测器部分300类似。具体地，检测器部分300包括4个像素150.1-4，以及它们的相关联的开关区142.1、焊球132.1和信号处理电路121.1。
在实施例中，开关区142.1可以包括8个电开关Sa1、Sb1、Sa2、Sb2、Sa3、Sb3、Sa4和Sb4。电开关Sa1、Sa2、Sa3和Sa4在导通时经由焊球132.1分别将像素150.1、150.2、150.3和150.4的电极119B.1、119B.2、119B.3和119B.4电连接到信号处理电路121.1。电开关Sb1、Sb2、Sb3和Sb4在导通时分别将像素150.1、150.2、150.3和150.4的电极119B.1、119B.2、119B.3和119B.4接地。在实施例中，8个电开关Sa1、Sb1、Sa2、Sb2、Sa3、Sb3、Sa4和Sb4中的每一个都可以使用结型场效应晶体管(JFET)来实现。
图4A示意性地示出了第一时序图，其图示了根据实施例的图3的检测器部分300的操作(并且还图示了辐射检测器100的其他5个检测器部分的操作)。根据第一时序图的检测器部分300的操作可以为如下。
假定辐射检测器100暴露于来自物体(或场景)210的入射辐射205(图2B)。然后，在时间t＝0，辐射检测器100导通。
关于像素150.1，在累积周期(或累积操作)A11期间，电开关Sa1和Sb1断开，结果是，在像素150.1中产生的电荷载流子在像素150.1中累积。然后，在转移周期(或转移操作)T11期间，电开关Sa1导通并且电开关Sb1断开。结果是，在累积周期A11期间和转移周期T11期间累积在像素150.1中的电荷载流子通过电开关Sa1转移到焊球132.1，然后转移到信号处理电路121.1和电子器件层120的其他组件以进行处理。在转移周期/操作T11结束时，像素150.1中没有电荷载流子(因为转移操作T11耗尽了像素150.1中的所有电荷载流子)。
对像素150.1的其他累积操作(A12、A13及之后的其他)与累积操作A11类似。对像素150.1的其他转移操作(T12及之后的其他)与转移操作T11类似。对检测器部分300的其他像素150.2-4的累积操作和转移操作类似于对像素150.1的累积操作和转移操作。
在实施例中，由图4A可知，对像素150.1-4的转移操作以循环方式依次进行。具体地，转移操作在像素150.1(T11)上进行，然后在像素150.2(T21)上进行，然后在像素150.3(T31)上进行，然后在像素150.4(T41)上进行，然后在像素150.1上再次进行(T12)，然后在像素150.2上再次进行(T22)，然后在像素150.3上再次进行(T32)，然后在像素150.4上再次进行(T42)，依此类推。
应当注意，当对检测器部分300的4个像素150.1-4中的像素进行转移操作时，开关区142.1仅将该像素电连接到信号处理电路121.1，同时开关区142.1将像素150.1-4的另外3个像素与信号处理电路121.1电断开(即，同时开关区142.1没有将像素150.1-4的另外3个像素电连接到信号处理电路121.1)。还应当注意，在根据第一时序图的检测器部分300的操作期间，4个电开关Sb1、Sb2、Sb3和Sb4始终处于断开状态，因此如果辐射检测器100要根据第一个时序图操作，则可以省略这些开关。
在实施例中，除了第一周期(A11、A21、A31和A41)，所有累积操作的持续时间都相同，并且所有转移操作的持续时间都相同。例如，累积操作A12和A22的持续时间都相同。又例如，累积操作T12和T22的持续时间都相同。这些条件确保对于对任何像素的任何转移操作，该像素都具有相同的辐射曝光时间。
在实施例中，可以一次对辐射检测器100的6个检测器部分上的6个像素150同时进行6个转移操作(基本上，6个检测器部分的操作的相对定时不必同步)。具体地，假定辐射检测器的第2、3、4、5和6个检测器部分分别包括像素150.5-8、150.9-12、150.13-16、150.17-20和150.21-24。然后，对于i＝1、......、4，对像素150.i、150.(i+4)、150.(i+8)、150.(i+12)、150.(i+16)和150.(i+20)的转移操作可以同时进行。例如，对于i＝1，对像素150.1、150.5、150.9、150.13、150.17和150.21的6个转移操作可以同时进行。换句话说，无论何时进行对像素150.1的转移操作时，也可以在对像素150.1的转移操作的同时进行对像素150.5、150.9、150.13、150.17和150.21的其他5个转移操作。在实施例中，辐射检测器100的其他5个检测器部分的操作可以类似于检测器部分300的操作。
在实施例中，在对辐射检测器100的24个像素的每轮24个转移操作之后，电子器件层120和计算机可以处理来自24个转移操作的电信号，以形成物体(或场景)210上的24个对应区域的图像。例如，在第一时序图中，可以在转移操作T42之后进行图像形成操作，从而处理来自24个转移操作(包括检测器部分300的T12、T22、T32和T42)的电信号，以形成物体(或场景)210上的24个对应区域的图像。在实施例中，可以忽略从在转移操作T41之后进行的在前图像形成操作得到的图像，因为24个在前累积周期(包括检测器部分300的A11、A21、A31和A41)的持续时间不同。
图4B示意性地示出了第二时序图，其图示了根据可替换实施例的图3的检测器部分300的操作(并且还图示了辐射检测器100的其他5个检测器部分的操作)。应当注意，如果将图4A的第一时序图的每个累积周期(例如，A11、A12等)改为非转移非累积周期，则结果是图4B的第二时序图。
在实施例中，根据图4B的第二时序图的辐射检测器100的操作可以类似于根据图4A的第一时序图的辐射检测器100的操作。对于类似的示例，根据第二时序图的对每个检测器部分(例如，检测器部分300)的像素150的转移操作也以循环方式进行。对于另一个类似的示例，在对像素150的转移操作期间，相关联的开关Sa是导通的，相关联的开关Sb是断开的(例如，在对像素150.1的转移操作期间，开关Sa1是导通的，开关Sb是断开的)。对于又一个类似的示例，可以在对辐射检测器100的24个像素150的每轮24个转移操作之后进行图像形成操作(例如，可以在第二时序图中的转移操作T42之后进行图像形成操作)。
在实施例中，类似的一个例外是在辐射检测器100的像素150的非转移非累积期间，该像素电接地并且与相关联的焊球和相关联的信号处理电路电断开(其相关联的开关Sa是断开的，并且其相关联的开关Sb是导通的)。例如，在像素150.1的非转移非累积周期期间，开关Sa1是断开的，开关Sb1是导通的。结果是，像素150.1电接地并且与焊球132.1和相关联的信号处理电路121.1电断开。这意味着在像素150的这些非转移非累积周期期间，在像素中产生的所有电荷载流子立即被引流到地中。
图4C示意性地示出了第三时序图，其图示了根据又一可替换实施例的图3的检测器部分300的操作(并且还图示了辐射检测器100的其他5个检测器部分的操作)。应当注意，第三时序图是图4A的第一时序图加上正好在对像素150.1-4的每轮4个转移操作之前但在前一轮4个转移操作之后(如果有的话)施加在其上的相同的打开快门时间窗口(S1、S2、S3等)。例如，打开快门时间窗口S2在对像素150.1-4的第2轮4个转移操作T12、T22、T32和T42之前，但在第1轮4个转移操作T11、T21、T31和T41之后。
在实施例中，辐射检测器100可以包括快门(未示出)，其仅在打开快门时间窗口期间打开，以便将24个像素150暴露于入射辐射205(即，像素150不暴露于这些打开快门时间窗口之外的入射辐射205)。结果是，第一时序图中的累积周期变成第三时序图中的准备累积周期。在第三时序图中，只有处于打开快门时间窗口内的部分准备累积周期是累积周期。例如，在第三时序图中，在打开快门时间窗口S1内的准备累积周期A11的部分是累积周期/操作，在该累积周期/操作期间，由于入射辐射205，在像素150.1中产生并累积电荷载流子(电信号)。
在实施例中，除了存在仅在打开快门时间窗口S1、S2、S3等期间将辐射检测器100的24个像素150暴露于入射辐射205的快门之外，根据图4C的第三时序图的辐射检测器100的操作类似于根据图4A的第一时序图的辐射检测器100的操作。
辐射检测器100的24个像素150被划分为6组，每组4个像素150。每组中的4个像素150共用一些组件，例如信号处理电路121。因此，每个信号处理电路121经由相关联的焊球132并借助相关联的开关区142的电开关依次(即，顺序地)从相关联的像素组的4个像素150接收电信号。换句话说，在对这4个像素150的转移操作期间，相关联的开关区142的电开关将相关联的像素组的4个像素150依次(即，顺序地)电连接到相关联的信号处理电路121。
因此，像素150可以具有比信号处理电路121小的覆盖区。如本文的示例中所示，每个信号处理电路121由4个像素150共用(例如，在图3中，信号处理电路121.1由4个像素150.1-4共用)。结果是，像素150的数量可以是信号处理电路121的数量的4倍。换句话说，本公开的辐射检测器100实现了更高的像素密度。
在上述实施例中，焊球132被用于由两个分离的第一基板和第二基板形成辐射检测器100。在可替换实施例中，第一基板和第二基板可以通过直接接合(即，不使用焊球132)接合在一起。在又一可替换实施例中，在辐射检测器100的形成中仅使用一个基板。结果是，不需要焊球132。具体地，在这些可替换实施例中，参照图2B，开关区142可以将像素150的电极119B直接连接到信号处理电路121而不需要焊球132(因此没有焊球层130)。更具体地，在图3中，电开关Sa1、Sb1、Sa2、Sb2、Sa3、Sb3、Sa4和Sb4将电极119B.1-4直接连接到信号处理电路121.1而没有焊球132.1。在实施例中，这些可替换实施例中的辐射检测器100的操作类似于焊球132存在的实施例中的操作。
在上述实施例中，辐射检测器110包括24个像素150，这24个像素150被划分为6组，每组4个像素。通常，辐射检测器110可以包括任何数量的像素150，这些像素150可以被划分为包含任何数量的像素150的组。例如，辐射检测器110可以包括36个像素150，这36个像素150被分划分为4组，每组9个像素。结果是，有4个检测器部分，每个检测器部分包括9个像素150、开关区142、焊球132和信号处理电路121。在这种情况下，每个开关区142包括(a)9个Sa开关，这些Sa开关在导通时，将相关联的检测器部分的9个像素150电连接到相关联的焊球；以及(b)9个Sb开关，这些Sb开关在导通时，将相关联的检测器部分的9个像素150电接地。根据以上描述，每个开关区142作为开关装置操作，因此也可以称为开关装置142。
在上述实施例中，描述了用于辐射检测器100的操作的三个时序图(即，第一时序图、第二时序图和第三时序图)。在实施例中，可以存在用于辐射检测器100的操作的第四时序图(未示出)。具体地，如果将图4A的第一时序图的每个累积周期(例如，A11、A12等)完全改为非转移非累积周期，则结果是如上所述的图4B的第二时序图。或者，如果仅将图4A的第一时序图的每个累积周期(例如，A11、A12等)中的一部分(相同持续时间)改为非转移非累积周期，则结果是第四时序图。
尽管本文已经公开了各个方面和实施例，但其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施例是出于说明的目的而不是限制性的，真正的范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (21)

1.一种辐射检测器，包括第一检测器部分，所述第一检测器部分包括：
像素(1,j)，j＝1、......、N，其中N为大于1的整数；
第一开关装置，电连接到像素(1,j)，j＝1、......、N；以及
第一信号处理电路，电连接到所述第一开关装置，
其中，对于i＝1、......、N，在转移周期(i)期间，所述第一开关装置被配置为(a)将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路以及(b)将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第一信号处理电路电断开。
2.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，N＝4。
3.根据权利要求1所述的辐射检测器，包括第二检测器部分，所述第二检测器部分包括：
像素(2,j),j＝1、......、N，
第二开关装置，电连接到像素(2，j)，j＝1、......、N；以及
第二信号处理电路，电连接到所述第二开关装置，
其中，对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，所述第二开关装置被配置为(a)将所述像素(2,i)电连接到所述第二信号处理电路以及(b)将所述像素(2,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第二信号处理电路电断开。
4.根据权利要求1所述的辐射检测器，
其中，所述第一检测器部分还包括焊球，并且
其中，所述第一开关装置经由所述焊球电连接至所述第一信号处理电路。
5.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述第一处理电路包括模数转换器。
6.根据权利要求1所述的辐射检测器，
其中，所述第一开关装置包括转移电开关(i)，i＝1、......、N，并且
其中，对于i＝1、......、N，所述转移电开关(i)在导通时被配置为将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路。
7.根据权利要求6所述的辐射检测器，其中，所述转移电开关(i)，i＝1、......、N中的每个转移电开关都包括晶体管。
8.根据权利要求1所述的辐射检测器，
其中，对于i＝1、......、N，在紧临在所述转移周期(i)之前的非转移非累积周期(i)期间，所述第一开关装置被配置为(a)将所述像素(1,i)电接地，以及(b)将所述像素(1，i)与所述第一信号处理电路电断开。
9.根据权利要求8所述的辐射检测器，
其中，所述第一开关装置包括接地电开关(i)，i＝1、......、N，并且
其中，对于i＝1、......、N，所述接地电开关(i)在导通时被配置为将所述像素(1,i)电接地。
10.根据权利要求1所述的辐射检测器，还包括快门，所述快门被配置为在所述转移周期(i)，i＝1、......、N之前的打开快门时间窗口期间将所述像素(1,j)，j＝1,…,N暴露于入射辐射。
11.一种操作辐射检测器的方法，包括：
对于i＝1、......、N，在转移周期(i)期间，在将所述辐射检测器的像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第一信号处理电路电断开的同时，将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的像素(1,i)电连接到第一信号处理电路；以及
对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，将电信号从所述像素(1,i)转移到所述第一信号处理电路。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，在将所述辐射检测器的像素(2,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素与所述第二信号处理电路电断开的同时，将所述像素(2,j),j＝1、......、N中的像素(2,i)电连接到第二信号处理电路；以及
对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，将电信号从所述像素(2,i)转移到所述第二信号处理电路。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在电断开的同时的所述电连接和对于i＝1、......、N的所述转移以循环方式进行K次，K为大于1的整数。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一处理电路包括模数转换器。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述转移周期(i)，i＝1、......、N之前的打开快门时间窗口期间打开所述辐射检测器的快门；以及
在所述打开快门时间窗口期间，通过所述快门将所述像素(1,j),j＝1、......、N暴露于入射辐射。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括使用所述辐射检测器的电子系统来处理(a)来自所述像素(1,j),j＝1、......、N的电信号，以及(b)来自所述辐射检测器的其他像素的其他电信号，以形成场景的图像。
17.根据权利要求11所述的方法，
其中，所述辐射检测器包括第一开关装置，并且
其中，对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间，在电断开的同时的所述电连接包括在使得所述第一开关装置不将所述像素(1,j),j＝1、......、N中的其他N-1个像素电连接到所述第一信号处理电路的同时，使用所述第一开关装置将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一信号处理电路经由焊球电连接到所述第一开关装置。
19.根据权利要求17所述的方法，
其中，所述第一开关装置包括转移电开关(j)，j＝1、......、N，
其中，对于i＝1、......、N，所述转移电开关(i)在导通时被配置为将所述像素(1,i)电连接到所述第一信号处理电路，并且
其中，对于i＝1、......、N，在所述转移周期(i)期间在使得所述第一开关装置的同时的所述使用包括：在所述转移周期(i)期间，在断开所述转移电开关(j),j＝1、......、N中的其他N-1个转移电开关的同时，导通所述转移电开关(i)。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括，对于i＝1、......、N，在紧临在所述转移周期(i)之前的非累积非转移周期(i)期间，使用所述第一开关装置(a)将所述像素(1,i)电接地，以及(b)将所述像素(1，i)与所述第一信号处理电路电断开。
21.根据权利要求20所述的方法，
其中，所述第一开关装置包括接地电开关(i)，i＝1、......、N，并且
其中，对于i＝1、......、N，在所述非累积非转移周期(i)期间的所述使用所述第一开关装置包括在所述非累积非转移周期(i)期间导通所述接地电开关(i)，以将所述像素(1,i)电接地。
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