CN115702366A - 放射线检测器 - Google Patents

Abstract

实施方式所涉及的放射线检测器包括：阵列基板，其具有用于直接或与闪烁体协同地检测放射线的多个检测部；从多个所述检测部读取图像数据信号的模拟电路；基于来自所述模拟电路的信号构成放射线图像的数字电路；以及连接在所述模拟电路的接地和所述数字电路的接地之间的电感器。

Description

放射线检测器

技术领域

本发明的实施方式涉及一种放射线检测器。

背景技术

放射线检测器的一个示例包括X射线检测器。一般的X射线检测器中例如设有闪烁体、阵列基板和电路部。闪烁体将入射的X射线转换为荧光。阵列基板包括多个具有光电转换元件和薄膜晶体管的光电转换部，并且将闪烁体中产生的荧光转换为电荷。电路部上设有模拟电路和数字电路。模拟电路从多个光电转换部读取电荷(图像数据信号)。数字电路基于所读取的图像数据信号来构成X射线图像。

在X射线检测器用于医疗的情况下，由于对人体的X射线照射量被控制在所需最低限度，因此入射到X射线检测器的X射线的强度非常弱。因此，从多个光电转换部读取的图像数据信号变得极其微弱，因此即使少量噪声混入图像数据信号中，X射线图像的品质也有可能降低。

此外，近年来，为了准确诊断，追求要设置更多的光电转换部的高密度化、图像数据信号的读取和处理的高速化。因此，需要数字电路中的处理高速化，动作时钟高速化，从而噪声增加，发热量变多。其结果是，由于噪声变得更容易混入模拟电路，因此X射线图像的品质有可能进一步下降。

因此，希望开发出能够抑制来自数字电路的噪声混入模拟电路的放射线检测器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003－249637号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明要解决的问题是提供一种能够抑制来自数字电路的噪声混入模拟电路的放射线检测器。

解决技术问题所采用的技术方案

实施方式所涉及的放射线检测器包括：阵列基板，其具有用于直接或与闪烁体协同地检测放射线的多个检测部；从多个所述检测部读取图像数据信号的模拟电路；基于来自所述模拟电路的信号构成放射线图像的数字电路；以及连接在所述模拟电路的接地和所述数字电路的接地之间的电感器。

附图说明

图1是用于示例本实施方式所涉及的X射线检测器的示意剖视图。

图2是用于示例检测模块的示意立体图。

图3是阵列基板的电路图。

图4是检测模块的框图。

图5是用于示例比较例所涉及的X射线检测器的示意剖视图。

图6是用于示例比较例所涉及的X射线检测器的示意剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式进行举例说明。另外，各图中，对同样的构成要素标注相同的标号并适当省略详细说明。

本发明的实施方式所涉及的放射线检测器除了用于X射线以外，还能应用于γ射线等各种放射线。这里，作为一个示例，以放射线中具有代表性的X射线的情况为例进行说明。因此，通过将以下实施方式的“X射线”替换为“其他放射线”，从而也能应用于其他放射线。

此外，能够将以下所例示的X射线检测器1设为对放射线图像即X射线图像进行检测的X射线平面传感器。X射线平面传感器大致分为直接转换方式和间接转换方式。

间接转换方式的X射线检测器例如设有具有多个光电转换部的阵列基板和设在多个光电转换部上的用于将X射线转换成荧光(可见光)的闪烁体。在间接转换方式的X射线检测器中，从外部入射的X射线通过闪烁体转换为荧光。所产生的荧光通过多个光电转换部转换为电荷。

直接转换方式的X射线检测器中例如设有由非晶硒等构成的光电转换膜。在直接转换方式的X射线检测器中，从外部入射的X射线被光电转换膜吸收，直接转换为电荷。另外，直接转换方式的X射线检测器的基本结构可以采用公知技术，因此省略详细说明。

以下，作为一个示例，示出间接转换方式的X射线检测器1，但本发明也能适用于直接转换方式的X射线检测器。

即，X射线检测器只要具有将X射线转换成电信息的多个检测部即可。检测部例如能直接地或者与闪烁体协同地检测X射线。

此外，X射线检测器1例如能用于一般医疗等。但X射线检测器1的用途并不限于一般医疗。

图1是用于示例本实施方式所涉及的X射线检测器1的示意剖视图。

图2是用于示例检测模块10的示意立体图。

图3是阵列基板2的电路图。

图4是检测模块10的框图。

如图1至图4所示，在X射线检测器1中可以设置检测模块10和壳体20。

检测模块10中可以设置阵列基板2、闪烁体3和电路部4。

检测模块10可以设置在壳体20的内部。

阵列基板2能通过闪烁体3将由X射线转换而来的荧光转换为电荷。

在阵列基板2中可以设置有基板2a、光电转换部2b、控制线(或栅极线)2c1、数据线(或信号线)2c2和保护层2f等。另外，光电转换部2b、控制线2c1和数据线2c2等的数量并不限于所示例的情况。

在本实施方式所涉及的X射线检测器1中，光电转换部2b成为与闪烁体3协同地检测X射线的检测部。

基板2a呈板状，例如能够由无碱玻璃、聚酰亚胺树脂等形成。基板2a的平面形状例如可设为四边形。

能够在基板2a的一个表面上设置多个光电转换部2b。光电转换部2b能够设置在由控制线2c1和数据线2c2所划分的区域中。多个光电转换部2b可排列成矩阵状而设置。另外，一个光电转换部2b对应于X射线图像中的一个像素(pixel)。

可以在多个光电转换部2b中分别设有光电转换元件2b1、以及作为开关元件的薄膜晶体管(TFT；Thin Film Transistor)2b2。

此外，在光电转换元件2b1中，可以设置有存储经转换的电荷的存储电容器2b3。存储电容器2b3例如可以呈膜状，设置在各薄膜晶体管2b2的下方。其中，根据光电转换元件2b1的电容，光电转换元件2b1能兼用作存储电容器2b3。

光电转换元件2b1例如可以设为光电二极管等。

薄膜晶体管2b2能够对存储电容器2b3的存储电荷和释放电荷进行开关。薄膜晶体管2b2具有栅极电极2b2a、漏极电极2b2b以及源极电极2b2c。薄膜晶体管2b2的栅极电极2b2a可与对应的控制线2c1电连接。薄膜晶体管2b2的漏极电极2b2b可与对应的数据线2c2电连接。薄膜晶体管2b2的源极电极2b2c可电连接到对应的光电转换元件2b1和存储电容器2b3。此外，光电转换元件2b1的阳极侧以及存储电容器2b3可电连接至与后文中阐述的模拟电路4b电连接的布线图案4a1的接地(模拟接地)。

多条控制线2c1可以隔开规定间隔相互平行地设置。例如，控制线2c1可以沿行方向延伸。一条控制线2c1与设置在基板2a的边缘附近的多个布线焊盘2d1的其中一个电连接。一个布线焊盘2d1与设置在柔性印刷基板2e1上的多条布线中的一条电连接。设置在柔性印刷基板2e1上的多条布线的另一端可与设置在电路部4中的模拟电路4b(栅极驱动器4b1)分别电连接。

多条数据线2c2可以隔开规定间隔相互平行地设置。例如，数据线2c2可以设为沿与行方向正交的列方向延伸。一条数据线2c2可以与设置在基板2a的边缘附近的多个布线焊盘2d2中的一个电连接。一个布线焊盘2d2可以与设置在柔性印刷基板2e2上的多条布线中的一条电连接。设置在柔性印刷基板2e2上的多条布线的另一端可与设置在电路部4中的模拟电路4b(积分放大器4b3)分别电连接。

控制线2c1、以及数据线2c2例如能使用铝、铬等低电阻金属来形成。

保护层2f可以覆盖光电转换部2b、控制线2c1和数据线2c2等。保护层2f例如可以包含氧化物绝缘材料、氮化物绝缘材料、氮氧化物绝缘材料以及树脂中的至少一种。

电路部4能够设置在阵列基板2的与设有闪烁体3一侧相反的相反侧。电路部4中可设置有基板4a、模拟电路4b、数字电路4c、散热器4d、导热部4e以及电感器4f。

基板4a可呈板状，并在与阵列基板2侧相反侧的面上具有布线图案4a1、4a2。

如后文中阐述，模拟电路4b可具有多个栅极驱动器4b1、行选择电路4b2、多个积分放大器4b3、多个选择电路4b4和多个AD转换器4b5。在这种情况下，构成模拟电路4b的要素、电路可以作为集成电路被容纳在一个封装中。收纳有模拟电路4b的封装可与布线图案4a1电连接。布线图案4a1可与柔性印刷基板2e1、2e2电连接。即，模拟电路4b可经由柔性印刷基板2e1、1e2而与多条控制线2c1电连接。模拟电路4b可经由柔性印刷基板2e1、2e2而与多条数据线2c2电连接。

如后文中阐述，数字电路4c可具有图像处理电路4c1。在这种情况下，构成数字电路4c的要素、电路可以作为集成电路容纳在一个封装中。收纳有数字电路4c的封装可与布线图案4a2电连接。收纳有数字电路4c的封装可设置于设有布线图案4a2的接地(数字接地)的区域中。

模拟电路4b可从多个光电转换部2b读取图像数据信号S2。此外，模拟电路4b也可进一步将读取出的图像数据信号S2转换为数字信号。

如图4所示，模拟电路4b可具有多个栅极驱动器4b1、行选择电路4b2、多个积分放大器4b3、多个选择电路4b4和多个AD转换器4b5。另外，多个AD转换器4b5设置在模拟电路4b和数字电路4c中的任意一个中即可。以下，作为一个示例，将说明在模拟电路4b中设置多个AD转换器4b5的情况。

可向行选择电路4b2输入控制信号S1。控制信号S1例如可从图像处理电路4c1等输入到行选择电路4b2。行选择电路4b2根据X射线图像的扫描方向将控制信号S1输入至对应的栅极驱动器4b1。栅极驱动器4b1可向对应的控制线2c1输入控制信号S1。

例如，栅极驱动器4b1可经由柔性印刷基板2e1向各控制线2c1中的每一个依次输入控制信号S1。利用输入到控制线2c1的控制信号S1使薄膜晶体管2b2变为导通状态，从而能接收来自存储电容器2b3的电荷(图像数据信号S2)。

此外，一个积分放大器4b3可以与一条数据线2c2电连接。积分放大器4b3可依次接收来自光电转换部2b的图像数据信号S2。然后，积分放大器4b3可对一定时间内流过的电流进行积分，并将与该积分值对应的电压输出到选择电路4b4。这样，能够在规定的时间内将流过数据线2c2的电流值(电荷量)转换为电压值。即，积分放大器4b3可将与在闪烁体3中产生的荧光的强弱分布对应的图像数据信息转换为电位信息。

选择电路4b4可以选择进行读取的积分放大器4b3，并依次读取被转换为电位信息的图像数据信号S2。

AD转换器4b5可以将读取出的图像数据信号S2依次转换为数字信号。被转换为数字信号的图像数据信号S2可输入到数字电路4c(图像处理电路4c1)。

数字电路4c可具有图像处理电路4c1。数字电路4c可以基于来自模拟电路4b的信号构成X射线图像。

另外，在模拟电路4b中设置多个AD转换器4b5的情况下，数字电路4c可以基于来自模拟电路4b的数字信号构成X射线图像。

在数字电路4c中设置多个AD转换器4b5的情况下，数字电路4c将来自模拟电路4b的图像数据信号S2(模拟信号)转换为数字信号，并且可以基于经转换的数字信号构成X射线图像。

所构成的X射线图像的数据可以从数字电路4c朝向外部设备输出。

散热器4d可以设置在基板4a的与阵列基板2侧相反的一侧。例如，散热器4d可以由具有多个散热片并且具有高导热率的材料形成。散热器4d可以由例如铝等金属形成。例如，可使用螺钉等紧固构件来将散热器4d与基板4a一起安装至支承板24等。

导热部4e可以具有导热部4e1(相当于第二导热部的一个示例)和导热部4e2(相当于第一导热部的一个示例)。

导热部4e1可以设置在散热器4d和壳体20的内壁(基部23)之间。

导热部4e2可以设置在容纳模拟电路4b的封装和容纳数字电路4c的封装中的至少任意一个与散热器4d之间。导热部4e1和导热部4e2例如呈片状,可以由树脂、橡胶等形成，其中混合了使用导热率高的材料的填充物。

如果设置导热部4e1，则可以填充散热器4d和壳体20的内壁之间的空间。因此，热量容易从散热器4d传递到壳体20。

如果设置导热部4e2，则可以填充散热器4d和封装之间的空间。因此，热量容易从封装传递到散热器4d。

电感器4f可以设置在基板4a的与阵列基板2侧相反的一侧。电感器4f例如可以具有包含铁氧体等磁性体的主体、和设置在主体的内部并具有导电性的线圈状的导电部。导电部例如可以是包含铜等金属的线圈图案或包含铜等金属的线圈等。导电部两侧的端部可以露出到主体外部。导电部的其中一个端部可以电连接至与模拟电路4b电连接的布线图案4a1的接地(模拟接地)。导电部的另一个端部可以电连接至与数字电路4c电连接的布线图案4a2的接地(数字接地)。

另外，与电感器4f相关的详细内容将在后面阐述。

如图2所示，闪烁体3可以设置在多个光电转换部2b上方。闪烁体3能够将入射的X射线转换为荧光。闪烁体3能够设置成覆盖基板2a上设有多个光电转换部2b的区域(有效像素区域)。

闪烁体3例如能使用碘化铯(CsI)：铊(Tl)、碘化钠(NaI)：铊(Tl)、或溴化铯(CsBr)：铕(Eu)等来形成。闪烁体3可以使用真空蒸镀法形成。若使用真空蒸镀法形成闪烁体3，则可形成由多个柱状结晶的集合体形成的闪烁体3。

此外，闪烁体3也可以例如使用硫氧化铽(Gd₂O₂S/Tb或GOS)等形成。该情况下，能形成矩阵状的槽部，以对多个光电转换部2b的每一个设置四棱柱状的闪烁体3。

除此以外，为了提高荧光的利用效率来改善灵敏度特性，也可以在检测部10中设置将闪烁体3的表面侧(X射线的入射面侧)覆盖的未图示的反射层。

此外，为了抑制闪烁体3的特性与未图示的反射层的特性因空气中包含的水蒸气而劣化，能够设置将闪烁体3与反射层覆盖的未图示的防潮部。

如图1所示，在壳体20中可以设置有盖部21、入射窗口22、基部23、支承板24、间隔件25和间隔件26。

盖部21呈箱状，并且可以在X射线的入射侧和X射线的入射侧的相反侧具有开口部。考虑到轻量化，盖部21例如可以使用铝合金等轻金属来形成。此外，盖部21例如可以使用聚苯硫醚树脂、聚碳酸酯树脂、碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon-Fiber-ReinforcedPlastic)等来形成。

入射窗口22可呈板状，并且设置为将盖部21的X射线入射侧的开口部堵住。入射窗口22可使X射线透过。入射窗口22可使用X射线吸收率低的材料来形成。入射窗口22例如可使用碳纤维强化塑料等形成。

基部23可呈板状，并且设置为将盖部21的与X射线入射侧相反一侧的开口部堵住。另外，基部23也可与盖部21一体化。基部23的材料没有特别限制，只要具有一定程度的刚性即可。基部23的材料例如可设为与盖部21的材料相同。另外，与模拟电路4b电连接的布线图案4a1的接地(模拟接地)可以电连接到盖部21或基部23。在这种情况下，盖部21和基部23优选使用铝合金等金属来形成。

支承板24可呈板状并设置在盖部21的内部。在支承板24的入射窗口22侧的面上可设置有阵列基板2。在这种情况下，可以将阵列基板2固定至支承板24，也可以使阵列基板2能安装至支承板24和从支承板24拆下。支承板24的材料优选具有一定程度的刚性并且设为X射线吸收率一定程度较高的材料。支承板24的材料例如可设为不锈钢或铝合金等金属。

间隔件25可呈柱状或筒状，并且可在盖部21的内部设置多个间隔件25。多个间隔件25可以设置在支承板24与基部23之间。例如，可使用粘接剂、螺钉等紧固构件来进行间隔件25和支承板24的固定。间隔件25的材料没有特别限制，只要具有一定程度的刚性即可。间隔件25例如可使用金属、树脂等形成。

另外，间隔件25的形态、配置位置、数量、材料等并不限于所示例的那些。此外，只要支承板24被支承在盖部21的内部，也可不使用间隔件25。例如，也可设置从盖部21的内侧面突出到盖部21的内部中的板状体，使得支承板24由板状体支承。

间隔件26可呈柱状或筒状，并且可在盖部21的内部设置多个间隔件26。多个间隔件26可以设置在支承板24与基板4a之间。例如，可使用粘接剂、螺钉等紧固构件来进行多个间隔件26的固定。间隔件26可以由具有绝缘性的材料形成。间隔件26例如可使用树脂等形成。另外，间隔件26的形态、配置位置、数量、材料等并不限于所示例的那些。

接着，对电感器4f进行进一步说明。

如上所述，模拟电路4b可以从阵列基板2读取图像数据信号S2。数字电路4c可以基于来自模拟电路4b的信号构成X射线图像。该情况下，模拟电路4b和数字电路4c分别具有接地线并且分为模拟接地和数字接地。

这里，在数字接地中，很多情况下流过包含较多噪声的信号。例如，数字接地中可能流过包含较多来自用于驱动图像处理电路4c1的电源等的噪声的信号。此外，为了使模拟接地的电位稳定，模拟接地有时直接连接到壳体20。因此，数字接地侧的噪声容易经由壳体20混入模拟接地侧。若数字接地侧的噪声混入模拟接地侧，则成为X射线图像的噪声，X射线图像的质量可能会下降。

图5是用于示例比较例所涉及的X射线检测器101的示意剖视图。

如图5所示，X射线检测器101中设有阵列基板2、闪烁体3以及电路部104。

电路部104中设有基板4a、模拟电路4b、数字电路4c、散热器4d以及导热部4e2。

用于构成X射线图像的数字电路4c设置在设有数字接地的区域中。

如图5所示，若数字接地与壳体20(支承板24)经由螺丝等电连接，则数字接地侧的噪声201可能通过壳体20(支承板24)混入从阵列基板2(多个光电转换部2b)读取的图像数据信号S2中。若数字接地侧的噪声201混入图像数据信号S2中，则成为X射线图像的噪声，X射线图像的质量可能会下降。

图6是用于示例比较例所涉及的X射线检测器111的示意剖视图。

如图6所示，X射线检测器111中设有阵列基板2、闪烁体3以及电路部114。

电路部114中设有基板4a、模拟电路4b、数字电路4c、散热器4d以及导热部4e2。

用于构成X射线图像的数字电路4c设置在设有数字接地的区域中。

如图6所示，当散热器4d设置在壳体20(基部23)上时，数字接地不与壳体20(支承板24)电连接。因此，能够抑制图5中说明的噪声201的混入。

然而，由于散热器4d由铝等金属形成，因此数字接地侧的噪声211可能通过散热器4d、基部23、间隔件25和支承板24混入从阵列基板2(多个光电转换部2b)读取的图像数据信号S2中。该情况下，噪声211的路径变为一条长环路。因此，噪声201在这条长环路的过程中将混入设置在各部位的电路等中，其结果可能成为X射线图像的噪声。

与此相对，在本实施方式所涉及的X射线检测器1中，电感器4f电连接到模拟接地和数字接地之间。电感器4f具有由铁氧体等磁性体形成的主体、和设置在主体的内部并具有导电性的线圈状的导电部。因此，当噪声流过导电部时，噪声的至少一部分可转换为热量。其结果是，可抑制数字接地侧的噪声经由数字接地和模拟接地混入从阵列基板2(多个光电转换部2b)读取出的图像数据信号S2。

这里，在X射线检测器1用于一般医疗等的情况下，为了进行准确的诊断，对于X射线检测器1而言需要设置更多的光电转换部2b的高密度化、图像数据信号S2的读取和处理的高速化。因此，需要数字电路4c中的处理高速化，从而动作时钟高速化，高频分量较多的噪声有增加的趋势。

该情况下，如果设置有电感器4f，则可有效地去除高频的电位变动(噪声的高频分量)。因此，即使动作时钟变快，也能抑制噪声混入从阵列基板2(多个光电转换部2b)读取出的图像数据信号S2中。

此外，即使数字接地侧的噪声流过散热器4d，噪声的路径也是在散热器4d与基板4a之间这样的短环路。因此，可抑制噪声混入其他电路等从而成为X射线图像的噪声。

此外，如果导热部4e1和导热部4e2中的至少任一个包含铁氧体等磁性体，则当数字接地侧的噪声流过导热部4e1和导热部4e2中的至少任一个时，噪声的至少一部分可以转换为热量。因此，能进一步有效地抑制数字接地侧的噪声混入从阵列基板2(多个光电转换部2b)读取出的图像数据信号S2中。

此外，当导热部4e1和导热部4e2中的至少任一个包含铁氧体等磁性体时，容易将模拟电路4b或数字电路4c中产生的热量传递到壳体20。即，能实现容纳模拟电路4b的封装和容纳数字电路4c的封装中的散热性的提高。

以上，对本发明的几个实施方式进行了示例，但这些实施方式只是作为示例而呈现，而并非要对发明的范围进行限定。这些新的实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和要旨中，并且也包含在权利要求书的范围所记载的发明及其等同范围内。此外，上述各实施方式能相互组合地进行实施。

标号说明

1 X射线检测器

2 阵列基板

2a 基板

2b 光电转换部

3 闪烁体

4 电路部

4a 基板

4a1布线图案

4a2布线图案

4b 模拟电路

4c 数字电路

4c1图像处理电路

4d 散热器

4e 导热部

4f 电感器

10 检测模块

20 壳体。

Claims (4)

1.一种放射线检测器，其特征在于，包括：

阵列基板，该阵列基板具有用于直接或与闪烁体协同地检测放射线的多个检测部；

从多个所述检测部读取图像数据信号的模拟电路；

基于来自所述模拟电路的信号构成放射线图像的数字电路；以及

连接在所述模拟电路的接地和所述数字电路的接地之间的电感器。

2.如权利要求1所述的放射线检测器，其特征在于，

所述电感器具有：

包含磁性体的主体部；以及

设置在所述主体部的内部且具有导电性的线圈状的导电部，所述导电部的一个端部连接到所述模拟电路的接地，

所述导电部的另一个端部连接到所述数字电路的接地。

3.如权利要求1或2所述的放射线检测器，其特征在于，还包括：

散热器；以及

第一导热部，该第一导热部设置在所述模拟电路和所述数字电路中的至少任一个与所述散热器之间并包含磁性体。

4.如权利要求1至3中任一项所述的放射线检测器，其特征在于，还包括：

壳体，该壳体容纳所述阵列基板、所述模拟电路、所述数字电路、所述电感器、所述散热器和所述第一导热部；以及

第二导热部，该第二导热部设置在所述壳体的内部并且设置在所述壳体的内壁和所述散热器之间，并包含磁性体。

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