CN1173192C - 二维阵列型放射线检测器 - Google Patents

二维阵列型放射线检测器 Download PDF

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Abstract

一种二维阵列型放射线检测器，其栅极母线与数据母线沿静区部列的垂直方向保持平行，每次各布置一根，在检测器面板的一边引出，该栅极母线从通过控制部控制的栅极激励部，将扫描脉冲传送给场效应晶体管中的栅极，该数据母线将光电转换器件的电荷信号从源极以栅控方式传送给漏极，将其读出到数据收集部。控制部、栅极激励部，以及数据收集部设置于下方的一条边处。将多个组件并列，形成具有较大的检测面的二维阵列型放射线检测器。

Description

二维阵列型放射线检测器
本发明涉及面板型X射线固体检测器，特别是涉及多剖切型X线CT装置，扇形束型X射线CT装置所采用的二维阵列型放射线检测器。
X射线CT装置从X射线管放射X射线，通过放射口的准直仪，将该X射线聚成扇形的X射线束，以被检体为中心，X射线管，以与其相对的方式设置的圆弧状的准直仪以及检测器旋转，检测器捕获透过被检体的X射线信息，通过计算机对该信号进行处理，获得被检体的X射线断层图象。
另外，上述检测器包括下述结构，在该结构中，X射线检测元件以X射线管为中心，呈圆弧状，按照约500～1000个沟道的方式排列，该X射线检测元件由将X射线转换为光的闪烁器件，以及光电二极管形成，该光电二极管检测通过上述闪烁器件转换的光，将其作为电信号输出。
在制造方面，根据机械式排列，在基板上并列设置8～30个下述的组合体，该组合体是将闪烁器与光电二极管以光学方式连接而组合成的，使上述的包括8～30个的组合体的组合件作为1个组件，在圆周上连续地，基本呈圆弧状布置这样的检测器组件，将其与准直仪组合，从而构成CT用固体检测器。
已有的放射线检测器按照上述方式构成，但是在沿沟道方向(与被检体的体轴相垂直的方向)按照一维排列的检测器中，只能剖切断层图象1次，故必须进行若干次扫描，以便获得多层的断层图象。为了同时获得多个切断数据，人们考虑采用下述的二维阵列型放射线检测器，其不仅沿沟道方向，而且沿与该沟道方向相垂直的剖切方向(被检体的体轴方向)排列X射线检测元件，另外希望有下述的检测器，其同时采用扇形束型X射线管，在较短的时间内，收集微小剖切间距的多次剖切数据。
通常，该二维阵列型放射线检测器包括有两种类型，第1种类型包括X射线转换膜，其将X射线转换为光；光电二极管，其呈行列形式设置于该X射线转换膜的正下方；开关元件，其与各光电二极管连接，在X射线照射之后，通过依次使各开关元件实现导通，则读取累积于各像素中的信号电荷，形成X射线图象，第2种类型包括放射线传感器阵列，其由对放射线进行感应，直接输出与入射线量相对应的电荷信号的转换膜形成，开关元件与呈行列形式设置于该传感器阵列的正下方的电极连接，在照射时，通过依次使各开关元件实现导通，读出累积于各像素中的信号电荷，形成X射线图象。在这里，针对前一类型进行描述。
图4表示前一类型的二维阵列型放射线检测器中的检测电路。该检测器在前面，以相同方式形成有将X射线转换为光的闪烁器11，在其内侧，将光转换为电信号的光电转换器件比如，光电二极管沿纵横方向完全有规律地以阵列方式设置。另外，相对该光电转换器件1，形成有开关元件，比如，场效应晶体管2，各场效应晶体管2中的源极5的端子与光电转换器件1连接。此外，各场效应晶体管2中的栅极3的端子与水平方向的栅极母线6连接，各场效应晶体管2中的漏极4的端子与垂直方向的数据母线7连接。栅极激励部8与数据收集部9通过控制部10控制，通过沿水平方向形成的栅极母线6，从上方朝向下方，依次将栅极激励部8发出的脉冲信号输出，将其供给场效应晶体管2的栅极3，将累积于光电转换器件1中的图象电荷信号，从源极5读出到漏极4，接着将其从沿垂直方向形成的数据母线7，输入到数据收集部9。然后，将从数据收集部9输入的图象数据信号输出到外部。
图5表示二维阵列型放射线检测器的截面结构。该检测器为下述形式，即在基板13上，形成有闪烁器11，光电转换器件1(a-Si∶H PDA等)，以及开关元件(a-Si∶H TET2等)。在基板13上，形成有栅极母线6，在该栅极母线6上，以重合方式形成有场效应晶体管2中的栅极3的电极，此外，作为开关元件的场效应晶体管2完全有规律地呈行列形式形成。还有，在场效应晶体管2的漏极4的电极上，以重合方式形成有绝缘物16上的数据母线7。再有，布置在底层的栅极母线6与布置在顶层的数据母线7夹持绝缘件，在空间上呈正交。接着，在场效应晶体管2中的源极5的电极上，完全有规律地呈行列形式形成有光电转换器件1。另外，在其整个顶部表面上，形成闪烁器11。
过去的二维阵列型放射线检测器按照上述方式构成，但是当将该二维阵列型放射线检测器应用于扇形束型X射线CT装置时，检测器的矩阵尺寸为512×512～2048×2048，其外形尺寸为1条边在200～300mm 4个的范围的正方形，这样不能够与扇形束型X射线CT装置所要求的尺寸，比如1000mm×200mm相对应。此外，即使在将尺寸为300mm×300mm 4个单元连接在一起，形成1200mm×300mm的尺寸的情况下，由于栅极母线6与数据母线7处于正交状态，水平扫描的栅极激励部8与数据读出的数据收集部9分别占据1条边，另外由于根据情况，有时占据全部的4条边，故即使在可沿横向并排的情况下，因在连接在一起的部分，放置有扫描电路等的电子部件，从而具有造成较大的静区，不可能实现的问题。
本发明是针对上述的情况而提出的，本发明的目的在于提供一种二维阵列型放射线检测器，其具有扇形束型X射线CT装置所要求的那样的二维阵列型的较大的检测面。
为了实现上述目的，本发明的二维阵列型放射线检测器包括转换层，该转换层对放射线进行感应，输出与入射线量相对应的电荷信号；开关元件，其呈行列形式设置于该转换层的正下方；栅极激励部，其在信号读出时，通过栅极母线，依次使各开关元件实现导通；数据收集部，其通过数据母线，读出累积于各像素中的电荷信号，控制部，其对上述栅极激励部，以及数据收集部进行控制，其特征在于上述栅极母线与数据母线以相互保持平行的方式，设置于各列像素之间，且所述栅极激励部和数据收集部位于检测器面板的一条边上。
另外，在本发明的二维阵列型放射线检测器中，栅极母线与数据母线在各列像素之间，每次各布置一根。
还有，在本发明的二维阵列型放射线检测器中，将二维阵列型放射线检测器作为一个组件，在栅极母线与数据母线中的未输出端面，连接多个组件。
由于本发明的二维阵列型放射线检测器按照上述方式构成，在检测器面板的布线中，栅极母线与数据母线在各像素列之间的静区部，按照相互保持平行的方式布置，栅极母线与数据母线每次按照一根的方式布置在各列像素之间，扫描电路中的栅极激励部和信号读出部呈仅仅占据检测器面板中的4条边中的1条边的结构，故通过将多个通过组件单元而制成的检测器面板并列，构成整个检测器，可制造扇形束型X射线CT装置等的较大的二维阵列型放射线检测器。
以下对附图及符号作简单说明。
图1为表示本发明的二维阵列型放射线检测器的一个实施例的图；
图2为表示本发明的二维阵列型放射线检测器的一个组件的图；
图3为表示将本发明的二维阵列型放射线检测器的组件组合而形成的扇形束型X射线CT装置用的一个实施例的图；
图4为表示已有的二维阵列型放射线检测器的图；
图5为表示二维阵列型放射线检测器的截面结构的图。
在上述附图中，1-光电转换器件；2-场效应晶体管；3-栅级；4-漏级；5-源级；6-栅级母线；7-数据母线；8，8a，8b-栅级激励部；9，9a，9b-数据收集部；10-制部；11-光的闪烁器；12-像素；13-基板；14，14a-组件；15-静区部；16-绝缘件。
实施例
下面参照附图1，对本发明二维阵列型放射线检测器的一个实施例进行描述。图1表示本发明的二维阵列型放射线检测器的检测电路。该二维阵列型放射线检测器中的部件结构与已有的检测器相同，但是检测器面板上的扫描电路中的栅极母线6与读出电路中的数据母线7的布线方法，和作为电子电路部的栅激励部8，数据收集部9，以及控制部10的设置与已有的检测器不同。
本检测器中的将X射线转换为光的闪烁器11在前面，以相同的方式形成，在其内侧，将光转换为电信号的光电转换器件比如，光电二极管沿纵横方向完全有规律地以阵列方式设置。另外，相对该光电转换器件1，形成有开关元件，比如，场效应晶体管2，各场效应晶体管2中的源极5的端子与光电转换器件1连接。此外，各场效应晶体管2中的栅极3的端子与垂直方向的栅极母线6连接，各场效应晶体管2中的漏极4的端子与垂直方向的数据母线7连接。
栅极激励部8与数据收集部9通过控制部10控制，通过沿垂直方向形成的栅极母线6，从上方朝向下方，依次按照图中所示的A点、B点、C点……进行扫描，将该栅激励部8发出的脉冲信号供给场效应晶体管2的栅极3，将累积于光电转换器件1中的图象电荷信号，从源极5读出到漏极4，接着，将其从沿垂直方向形成的数据母线7，输入到数据收集部9。然后，将从数据收集部9输入的图象数据信号输出到外部。
在上述结构中，栅极母线6与数据母线7是按照平行的方式进行布线的，水平扫描的栅极激励部8与读出的数据收集部9仅仅占据检测器面板的1条边。在此场合，由于栅极母线6与数据母线7接近，故在数据母线7上容易附带有杂波，在结构方面，在静区部列15中，每次各设置有一条栅极母线6与数据母线7。
与已有的检测器面板相比较，栅极母线6具有相互重合的部位，但是，在制造工序中，如图5所示，在玻璃基板13上，首先形成纵向的栅极母线6。接着，随后所形成的横向栅极母线6连接的接点(A点，B点，C点……)实现良好连接，形成凸缘状。然后，在栅极母线6相互重合的部位，形成SiNx等的绝缘膜。之后，在连接的同时，形成横向栅极母线6。之后的工序与已有的检测器面板的相同。
下面参照图2，对尺寸较大的，扇形束型X射线CT装置用的二维阵列型放射线检测器的一个实施例进行描述。如图1所示，将检测器面板制作成一个组件14，其中按照矩阵结构形成有像素2。该组件14在一块基板13上，形成64ch×128ch的尺寸。将纵向的128ch二等分，在上方形成64ch，在下方形成64ch。栅极母线6与数据母线7并排地沿上下平行地布置，水平扫描的栅极激励部8a，8b，以及数据收集部9a，9b沿上下设置。如果形成矩阵尺寸为128ch×64ch，1个像素的尺寸为1.5mm的四边形，则组件尺寸为192mm×96mm。
如果按照图3所示的方式，将10个上述的组件连接，则形成下述的扇形束型X射线CT装置用的二维阵列型放射线检测器，其矩阵尺寸为640×128ch，组件尺寸为960mm×192mm。在将这样的组件并列的结构中，如图3所示，可使组件面朝向X射线管的焦点方向。
由于本发明的二维阵列型放射线检测器按照上述方式构成，栅极母线与数据母线在各像素列之间的静区部相互保持平行，每次按照一根布置，扫描电路中的栅极激励部和信号读出的数据收集部呈仅仅占据检测器面板的1条边的结构，故在没有静区部的情况下，将多个通过组件单元而制成的检测器面板并列，可制造较大的二维阵列型放射线检测器。另外，由于通过组件单元制成，这样在制造方面，产品合格率良好，即使在万一出现故障的情况下，仍可仅仅通过更换发生故障的组件的方式来解决。

Claims (4)

1.一种二维阵列型放射线检测器，其包括转换层，该转换层对放射线进行感应，输出与入射线量相对应的电荷信号；开关元件，其呈行列形式设置于该转换层的正下方；栅极激励部，其在信号读出时，通过同行开关元件共用的栅极母线，依次逐行地使各开关元件实现导通；数据收集部，其通过同列开关元件共用的数据母线，读出累积于各像素中的电荷信号；控制部，其对上述栅极激励部、以及数据收集部进行控制，以逐行地读出每个像素，上述栅极母线与数据母线以相互保持平行的方式，设置于各列像素之间，且所述栅极激励部和数据收集部位于检测器面板的一条边上。
2.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于栅极母线与数据母线在各列像素之间，每次各布置一根。
3.一种二维阵列型放射线检测装置，其特征在于将二维阵列型放射线检测器作为一个组件，在栅极母线与数据母线中的未输出端面，连接多个组件，其中所述二维阵列型放射线检测器包括：
转换层，该转换层对放射线进行感应，输出与入射线量相对应的电荷信号；开关元件，其呈行列形式设置于该转换层的正下方；栅极激励部，其在信号读出时，通过同行开关元件共用的栅极母线，依次逐行地使各开关元件实现导通；数据收集部，其通过同列开关元件共用的数据母线，读出累积于各像素中的电荷信号；控制部，其对上述栅极激励部、以及数据收集部进行控制，以逐行地读出每个像素，上述栅极母线与数据母线以相互保持平行的方式，设置于各列像素之间，且所述栅极激励部和数据收集部位于检测器面板的一条边上。
4、如权利要求3所述的二维阵列型放射线检测装置，其特征在于所述栅极母线与数据母线在各列像素之间，每次各布置一根。
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