CN1517068A - 具有平铺光敏模块的x射线探测器和x射线系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种X－射线探测器，通过平铺获得具有大量X－射线探测元件的矩阵结构时可以实现较大面积，而未降低分辨率和减小X－射线探测效率；以及使用X－射线探测器的系统。X－射线探测器104具有这样一种结构，其中将具有以二维方式设置的多个X－射线探测元件110的多个光电模块111粘贴在配线模块113上。X－射线探测元件110具有闪烁体112，透明装置121和光电装置114。这些元件彼此光连接。在配线模块上彼此相邻的光电模块111中的一个上透明装置121的边缘上，形成一切口部分120，从而将光输出给光电装置114的输出表面211的面积小于来自闪烁体112的光入射在其上的入射面210的面积。光电模块111与配线模块113之间的导线，或者彼此相邻的光电模块111之间的导线位于该切口部分120形成的空间。

Description

具有平铺光敏模块的X射线探测器和X射线系统
技术领域
本发明涉及一种X-射线探测器和使用它的一种X-射线系统。具体而言，本发明涉及一种二维(2D)阵列型X-射线探测器，具有设置成矩阵的X-射线探测元件，将X-射线照射到闪烁体上，将其转变成光信号，并且进一步将该光信号转换成电信号进行检测；以及一种在X-射线CT设备和X-射线成像系统中使用X-射线探测器的X-射线系统。
背景技术
下面将描述X-射线探测器用于X-射线CT设备的情形，作为代表例。X-射线CT设备是一种能获得物体的横截面视图，并且广泛应用于医学和无损伤探测领域的设备。图2的示意图中表示出医学中使用的一例X-射线CT设备的结构，将根据该图进行说明。
如图2所示，X-射线CT设备具有一X-射线源100，X-射线探测器104，一数据采集系统(DAS)118，一中央处理器105，一图像显示装置106，输入装置119，一控制器117，一旋转台架101和一工作台103。多个X-射线探测器104-k设置成大体上以X-射线源100为中心的圆弧，并与该X-射线源100一起安装在旋转台架101上。此处，k为X-射线探测器104的数量，并且k为1，2，…，如图2所示。由此，将数量为k的X-射线探测器104表示为104-k。为了简化描述，图2表示k最大为8的情形。在实际设备中，通常k为例如，最大为大约40。
将说明X-射线CT设备的成像和处理方法。当由输入装置119输入开始命令时，扇形X-射线从X-射线源100照射到放置在工作台103上的物体102上。X-射线探测器104将透过该物体102的X-射线转换成电信号(投影)。
通过沿旋转方向108旋转台架101，改变X-射线到物体102的照射角度，重复进行成像。获得360°投影。例如每隔0.4°进行投影成像。控制器117控制旋转台架101的旋转和X-射线探测器104的读出。
数据采集系统118采集所获得的投影。中央处理器105对投影进行附加的卷积处理和背景放映处理。重建物体102的X-射线衰减系数分布的层析X-射线图像。在图像显示装置106上显示出该结果。
图3中表示出X-射线探测器104-k的示意图。图3的方向108(下文中，称为通道方向)与图2的旋转方向108一致。方向107(下文中称为切片方向)与图2的旋转轴线方向107一致。
如图3所示，X-射线探测器104具有这样一种结构，其中多个将X-射线转换成电信号的X-射线探测元件110在配线模块113上设置成矩阵。i(＝1，2)是X-射线探测元件110切片方向(表示旋转轴线方向的列)的序号。j(＝1，2)为其通道方向(表示旋转轴线方向的行)的序号。X-射线探测元件110表示为110-i-j。
用同样方法表示其他元件，例如闪烁体112和光电装置114。X-射线探测元件110-i-j用闪烁体112-i-j吸收X-射线，将其转换成光，并用光电装置114-i-j将光转变成电信号。这些元件彼此光学相连。在光电模块(半导体模块)111上形成光电装置114-i-j。为了简化说明，在图3中，将X-射线探测元件110的i，j表示为最大值为2。通常，设置i为24列，j为2行的X-射线探测元件110。
一般由探测器旋转轴线方向(切片方向)107的行数区分X-射线CT设备。具有一行探测器的X-射线CT设备称为单切片型。具有多行探测器的X-射线CT设备称为多切片型。当用单切片型X-射线CT设备进行上述成像时，在垂直于旋转轴线的切片面内仅能获得一个X-射线层析图像。在获取大量切片表面内的X-射线层析图像时，沿旋转轴线107方向改变切片表面，在各个移动位置处执行相同的成像。
为了基本实现这种成像，旋转驱动现有技术X-射线CT设备，并且同时，沿旋转轴线107方向连续移动工作台103。称之为螺旋扫描。由此，可在大量切片表面中获得投影，并能重建3D X-射线层析图像。
多切片型X-射线CT设备能在不进行螺旋扫描时在大量切片表面中进行成像投影。在以相同采样间隔在沿旋转轴线方向107进行螺旋扫描的同时进行成像时，与单切片型X-射线CT设备相比，能用较短时间完成成像。当在相同成像时间对相同成像范围进行成像时，与单切片型X-射线CT设备相比，能以较小取样间隔进行成像。
如上所述，多切片型具有许多优点。广泛使用多切片型X-射线CT设备。近年来，已经问世了X-射线探测器行数为4或更多的多切片型X-射线CT设备。X-射线探测器的行数有增加的趋势。下面的专利文献1为多切片型X-射线CT设备。
[专利文献1]
日本公开No.2001-242253
为了制造安装在多切片型X-射线CT设备上的多行X-射线探测器，需要大半导体晶片。当半导体晶片较大时，晶片本身的价格较高。减小了可由一个半导体晶片制造出的探测器数量。需要较高技术进行控制。降低了探测器的生产率。制造X-射线探测器的成本较高。
作为解决该问题的一种方法，令具有少量行数X-射线探测元件110的多个X-射线探测器模块彼此靠近以备使用。该方法基本上能以较低成本制造多切片型X-射线探测器模块。
在该方法中，当X-射线探测器模块被其他模块围绕时，读出模块信号的方法存在问题。彼此相邻的光电模块111之间产生用于连接光电模块111与配线模块113的盲区。在该位置分辨率降低。
作为解决该问题的一种方法，专利文献1(日本公开No.2001-242253)提出了一种X-射线探测器，通过在配线模块与X-射线探测器模块之间连线，使用切除部分闪烁体形成的空间从该X-射线探测器模块读出信号，能在X-射线探测器模块被其他模块围绕时进行读出。闪烁体具有一切口部分，降低了光电装置中X-射线探测效率。
在使闪烁体112与形成在光电模块111上的光电装置(光电元件)114进行分离处理过程中，使用金刚石切割器或多线锯。需要较高技术处理微型闪烁体的切口部分。
发明内容
为了解决上述现有技术问题，本发明的一个目的在于提供一种X-射线探测器，能容易地实现光电模块与配线模块之间的导线连接，或者彼此相邻光电模块之间的导线连接，无需切掉微型闪烁体的一部分进行导线连接，从而实现具有较大面积，未降低分辨率，未产生盲区并减小X-射线探测效率的矩阵结构。
为了实现上述目的，在本发明的X-射线探测器中，当照射到该闪烁体上的X-射线转换成闪烁体产生的光，并且通过光电装置将光转换成电信号时，该闪烁体的光输出表面并不直接与光电模块的光电装置相连，而通过具有透光特定结构的透明装置与光电模块相连。
根据本发明的X-射线探测器，特征在于闪烁体与光电装置之间形成的透明装置的结构。在包括透明装置的正方形部分中，设置在光电模块边缘上的透明装置的至少一个光输出表面具有一切口部分。伸到光电装置该侧的光输出表面面积小于来自闪烁体的光入射在其上的光输入表面面积。没有浪费地聚焦由闪烁体入射的光，入射在该光电装置上。
在包括该透明装置光输出表面的正方形部分中，具有该切口部分。光电模块边缘上形成的空间为用于连线的空间。
在该空间中，在从X-射线探测器模块读出信号的配线模块与该X-射线探测器的光电模块之间设置连线，或/和在彼此相邻的光电模块之间设置连线(该连线称为模块连线装置)。有可能平铺多个X-射线探测器模块，无需象现有技术那样切割闪烁体，获得具有矩阵结构，具有较大面积，没有降低分辨率、产生盲区并降低X-射线探测效率的X-射线探测器。
附图简要说明
图1为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的结构；
图2为现有技术X-射线CT设备的系统结构图；
图3为透视图，表示现有技术X-射线探测器104的结构；
图4为例1中所述本发明X-射线探测器104的电路图；
图5例1中所述本发明X-射线探测器104的3D电路图；
图6为图1中所示X-射线探测器104的顶视图；
图7为沿图6中所示X-射线探测器104的线A-A’作出的剖面图；
图8A为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-1；
图8B为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-2；
图9A为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-3；
图9B为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-4；
图10A为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-1；
图10B为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-2；
图10C为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-3
图11A为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-4；
图11B为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-5；
图11C为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-6；
图12A为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-7到2-8；
图12B为透视图，表示例1中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤2-8；
图13为剖面图，表示图7中所示切口部分120形状的一种变型；
图14为剖面图，表示图7中所示切口部分120形状的一种变型；
图15为剖面图，表示图7中所示切口部分120形状的一种变型；
图16为例2中所述本发明X-射线探测器104的电路图；
图17为例2中所述本发明X-射线探测器104的3D电路图；
图18为沿图16中所示X-射线探测器104的线B-B’作出的剖面图；
图19A为透视图，表示例2中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-1；
图19B为透视图，表示例2中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-2；
图19C为透视图，表示例2中所述本发明X-射线探测器104的制造步骤1-3；
图20为例3中所述本发明X-射线CT设备的系统结构图；以及
图21为例4中所述本发明X-射线CT设备的系统结构图。
最佳实施例的详细描述
下面将描述具体说明本发明特征的实施例。
1.根据本发明的一种X-射线探测器，具有
(1)一具有多个X-射线探测元件的X-射线敏感模块，X-射线探测元件具有一将X-射线转换成光的闪烁体和与该闪烁体的光输出表面光连接、透过该闪烁体的输出光的透明装置，沿第一和第二方向通过光反射装置以二维方式集成设置；
(2)一光电模块，其中形成与X-射线探测元件的透明装置相应设置成二维方式的光电装置，将该闪烁体通过该透明装置输出的输出光转换成电信号；一读出该电信号的第一数据线；对光电装置进行寻址、读出该电信号的一第一寻址线；和构成该第一数据线或/和该第一寻址线一部分的电极垫片，该透明装置的光输出表面与该光电装置光连接，沿第一方向设置在边缘上的光电装置的面积小于沿其它方向设置的光电装置的面积，靠近其上没有安装透明装置的端面形成该电极垫片，并且沿第一或第二方向彼此相邻安装多个X-射线敏感模块；
(3)一配线模块，其中形成一与该第一数据线相连、读出该电信号的第二数据线和一与对光电装置进行寻址、读出电信号的该第一寻址线相连的第二寻址线，并安装多个光电模块；以及
(4)将彼此相邻光电模块的电极垫片，或/和电极垫片与第二数据线，或/和电极垫片与第二寻址线电相连的模块接线装置。
在该结构中，本发明的X-射线探测器能实现具有大量X-射线探测元件、大面积的矩阵结构，没有降低分辨率，未产生盲区和降低X射线探测效率。
透明装置中形成的切口部分能将多个光电模块平铺在配线模块上，从而光电装置为等间隔，不形成盲区。闪烁体厚度均匀，与X-射线探测元件无关。未降低X-射线探测效率。
在根据本发明的X-射线探测器中，最好沿第二方向将多个光电模块粘贴在配线模块的表面上。沿第二方向在边缘上在光电模块表面上设置作为读出装置或/和控制装置一部分的电极垫片。这种结构能实现不仅沿第一方向，而且沿第二方向具有较大面积的矩阵结构，
2.在根据本发明的X-射线检探测中，最好该透明装置由厚度小于闪烁体厚度、光学透射率高于闪烁体且对X-射线稳定的树脂层制成，并且具有这样一种形状，其中除闪烁体光输入表面和树脂层输出表面以外的表面上任意点处的法向矢量与该输入表面或该输出表面的法向矢量的角度θ为45°≤θ＜90°。在这种结构中，从闪烁体入射的光在透明装置侧面上反射，并且很难返回该入射表面。该透明装置能有效地透射光。
3.根据本发明的X-射线探测器最好具有：
(1)一具有多个X-射线探测元件的X-射线敏感模块，X-射线探测元件具有一将X-射线转换成光的闪烁体和与该闪烁体输出表面光连接、透过闪烁体的输出光的透明装置，沿第一和第二方向通过光反射装置以二维方式集成设置，该透明装置沿所述第一方向设置在边缘上，在其一部分中具有一切口；
(2)一光电模块，其中形成与X-射线探测元件的透明装置相应以二维方式设置的光电装置，将闪烁体通过透明装置输出的输出光转换成电信号；一读出该电信号的第一数据线；对光电装置进行寻址的一第一寻址线，读出该电信号；和构成该第一数据线或/和该第一寻址线一部分的电极垫片，该透明装置的光输出表面与光电装置光连接，沿第一方向设置在边缘上的光电装置的面积小于沿其它方向设置的光电装置的面积，靠近其上没有安装透明装置的端面形成电极垫片，并且沿第一或第二方向彼此相邻地安装多个X-射线敏感模块；
(3)一配线模块，其中形成一与读出电信号的该第一数据线相连的第二数据线，和一与对读出该电信号的光电装置进行寻址的第一寻址线相连的第二寻址线，并且安装多个光电模块；以及
(4)一将彼此相邻的光电模块的电极垫片，或/和电极垫片与该第二数据线，或/和电极垫片与该第二寻址线电连接的模块接线装置。
4.根据本发明的一种X-射线CT设备，具有：一产生X-射线的X-射线管；多个与该第一X-射线管相对沿第二方向设置成圆弧的根据权利要求1到3其中任何一个的X-射线探测器；一探测器控制电路，产生对读出X-射线探测器的电信号的光电装置进行寻址的控制信号，并将其输入该第二寻址线；一数据采集系统，采集该第二数据线输出的电信号，将其转换成数字数据；对数字数据进行算术处理的算术运算处理装置；以及一图像显示装置，显示算术运算处理的结果。在这种结构中，可实现其上安装有X-射线探测器、用于获得物体X-射线层析图象的X-射线CT设备。
5.在X-射线CT设备中，最好该数据采集系统具有数据校正装置，对相应于部分或全部X-射线探测元件的光电装置的模拟电信号，或者通过转换模拟电信号获得的数字信号进行校正。在这种结构中，能实现其上安装有X-射线探测器、用于获得物体X-射线层析图象的X-射线CT设备。
6.一种根据本发明的X-射线成象系统，具有：一产生X-射线的X-射线管；一个或多个与该X-射线管相对设置，根据权利要求1到3其中任何一个的X-射线探测器；一探测器控制电路，产生对读出该X-射线探测器电信号的光电装置进行寻址的控制信号，并将其输入给第二寻址线；一数据采集系统，采集第二数据线输出的电信号，将其转换成数字数据；以及一显示该数字数据的图像显示装置。在这种结构中，能实现其上安装有X-射线探测器、获得物体投影的X-射线成象系统。
在X-射线成象系统中，该数据采集系统具有数据校正装置，对与X-射线探测器的部分或全部X-射线探测元件相应的光电装置的模拟电信号，或者通过转换模拟电信号获得的数字数据进行校正。在这种结构中，能实现其上安装有X-射线探测器、获得物体投影的X-射线成像系统。
在根据本发明的X-射线CT设备或X-射线成象系统中，最好该数据采集系统具有数据校正装置，对至少部分X-射线探测元件的数据进行校正。能对X-射线探测元件和数据采集系统特性曲线中的偏差修正，所照射X-射线分布中的偏差修正，图像滤波器的噪音减小，和输出值的内插处理进行校正处理。
例子
下面将参照附图具体说明本发明的例子。
例1
(1)X-射线探测器104的结构：
将使用图1和图4到7说明作为本发明例1的X-射线探测器104的结构。
图1表示根据本发明X-射线探测器104的结构。在该例中，为了简化说明，为了方便起见，表示出具有两个安装在配线模块113上的光电模块111的X-射线探测器104。为了简化说明，该X-射线探测器104还具有设置成4行2列的X-射线探测元件110。本发明中构成X-射线探测器104的X-射线探测元件110的行数j和列数i不限于此例。
图1的X-射线探测器104具有一电路模块113，光电模块111，透明装置121和闪烁体112。m(＝1，2)表示光电模块111的阵列编号。序数为m的光电模块111表示为111-m。i和j表示矩阵。i(＝1，2)是沿通道方向X-射线探测元件的阵列编号。j(＝1，2)表示其沿切片方向的阵列编号。位于X-射线探测器104中沿通道方向编号i(代表列)和沿切片方向编号j(代表行)处，并且在光电模块111-m之上的透明装置121表示为121-m-i-j。用同样方式表示闪烁体112和X-射线探测元件110。
根据X-射线探测元件数，在光电模块111-m上成矩阵形成多个光电装置(光电二极管)114-m-i-j。两个光电模块111粘贴在配线模块113的顶面220上。光电模块111的序号是为了简化说明，并且不限制本发明。
光电装置114-m-i-j，透明装置121-m-i-j和闪烁体112-m-i-j构成X-射线探测元件110-m-i-j(请参见图7的剖面图)。当X-射线入射到X-射线探测元件110-m-i-j上时，闪烁体112-m-i-j将X-射线转换成光。光入射在与闪烁体112-m-i-j光连接的透明装置121-m-i-j上。
该透明装置121-m-i-j由对闪烁体112-m-i-j产生的光透明的透光材料制成，光透射率高于闪烁体112-m-i-j，并对X-射线稳定(不产生着色和裂缝)。在本例中，使用环氧树脂模型。厚度为例如大约500到2000μm，并且最好小于闪烁体112的厚度。
沿通道方向108用隔离器116分隔闪烁体112和透明装置121-m-i-j。隔离器116防止彼此相邻的闪烁体112之间，和透明装置121-m-i-j之间的串扰，并且其表面上的光反射性增强了聚焦效率。
通过切片方向107和入射表面的光隔离器115，分隔闪烁体112与透明装置121-m-i-j。光隔离器也防止串扰，增强聚焦效率。光入射在与透明装置121-m-i-j光连接的光电装置114-m-i-j上，通过光电装置114-m-i-j产生电信号。
将描述信号读出。图4中表示出从上面观看图1中所示X-射线探测器104的电路图。将如上所述产生的电信号堆叠到光电装置114-m-i-j中。
光电装置114-m-i-j的一个电极通过地线133与地线132的电极垫片电连接。另一电极与每个X-射线探测元件110-m-i-j的光电模块111上所形成的开关元件151-m-i-j的漏极相连。
开关元件151-m-i-j的源极通过设置在同一列i中每个光电装置114-m-i-j的数据线131-i与数据线126-i的垫片电连接。开关元件151-m-i-j的栅极通过设置在同一行j中的每个光电装置114-m-i-j的寻址线130-j与地址线124-j的垫片电连接。
在这种结构中，当将控制信号输入地址线124-j的垫片时，可以从数据线126的垫片并行输出设置在同一行j中X-射线探测元件110-m-i-j的信号。
顺序切换用于输入控制信号的地址线124-j的垫片。可从数据线126-i的垫片顺序读出属于同一列i的X-射线探测元件110-m-i-j的电信号。
图5用3D方式表示图4的电路结构，并且为通过分离两个光电模块111-1和111-m与配线模块113得到的3D电路图。
如图5所示，在光电模块111-m上，一对光电装置114-m-i-j和开关元件151-m-i-j设置成矩阵。
属于同一行j的开关元件151-m-i-j的栅极与用于模块接线装置的光电模块111-m上地址线161-m-j的电极垫片电连接。属于同一列i的开关元件151-m-i-j的源极与用于模块接线装置的光电模块111-m上数据线160-m-i的电极垫片电连接。
在配线模块113上，地址线124-j的垫片通过寻址线130-j与用于模块接线装置的配线模块113上地址线165-j的电极垫片电连接。同样，数据线126-i的垫片通过数据线131-i与用于模块接线装置的配线模块113上数据线166-i的电极垫片电连接。同样，地线132的电极垫片通过地线133与配线模块133上的地线167的电极垫片电连接。
当将光电模块111与配线模块113集成在一起时，配线模块113上数据线166-i的电极垫片与配线模块113上地线167的电极垫片电连接。用于模块接线装置的光电模块111上地址线161-m-j的电极垫片通过模块接线装置与用于模块接线装置的配线模块113上地址线165-j的电极垫片电连接。用于模块接线装置的光电模块111上数据线160-m-i的电极垫片通过模块接线装置与用于模块接线装置的配线模块113上数据线166-i的电极垫片电连接。该模块接线装置为引线结合。
图6表示根据本发明X-射线探测器104的顶视图。图7表示沿图6的线A-A’作出的剖面图。图7中所示的X-射线探测元件110-m-i-j属于同一列i。由光电模块111-1的边缘170和相邻光电模块111-2的边缘171形成模块113-114之间的接线144(下面称为模块接线装置)。光电模块111-1上用于模块接线装置的地址线161-m-j的电极垫片与配线模块113上用于模块接线装置的地址线165-j的电极垫片电连接。在附图中，电路模块113上的电极垫片165-1通过模块接线装置144与光电模块111-1上的电极垫片160-1-1相连。
通过这样一种方式获得围绕光电模块111-1边缘170、可设置模块接线装置144的空间，其中在透明装置121-1-1-2中，到光电装置114-1-1-2的光输出表面211的面积小于光从闪烁体112-1-1-2入射在其上的输入表面210的面积，并且光电装置114-1-1-2的面积小于其它光电装置114的面积。
在透明装置121-1-1-2的结构中，切掉另一透明装置121的一部分。相应于该切除部分的部分称为切口部分120。
在光电装置114的结构中，在光电模块111的顶面220和边缘170上设置有用于模块接线装置的光电模块111上地址线161-1-j(j＝1，2)的电极垫片，和用于模块接线装置的光电模块111上数据线160-1-i(i＝1，2)的电极垫片。可以沿切片方向107等间隔设置X-射线探测元件110。
现在将说明通过切掉透明装置121的一部分而形成模块接线装置144空间的切口部分120的结构。如图7所示，透明装置121切口部分120的横截面结构具有一大体上从透明装置121的顶角到其水平顶面(入射面210)倾角为θ的线性斜面，和一从该斜面下端部分到底面大体上垂直向下切出的垂直面。大体上垂直向下切割的透明装置121底面的切割位置基本上为该底面的中心区域。从边缘切掉大约一半底面。
切口部分120的斜面与入射面210的倾角θ为45°≤θ＜90°。希望角度θ尽可能接近45°，以减小透明装置121的厚度t。考虑到透明装置121的厚度t，最好角度θ为45°≤θ≤60°。当角度θ小于45°，并且入射光在切口部分120的斜面上反射时，光返回入射面的比率增大，从而相应地输出到光电元件的光减小。
透明装置121的厚度t为，例如大约500到2000μm，并且希望小于闪烁体112的厚度。彼此相邻光电模块111之间的距离d为，例如100到500μm。
模块接线装置144将用于模块接线装置的光电模块111-m上数据线160-m-i的电极垫片与用于模块接线装置的配线模块113上数据线165-i的电极垫片电连接。
将边缘上的X-射线探测元件110-1-1-2制成这种结构。可将光电模块111粘贴在配线模块113上，不产生盲区。可以在不降低分辨率的条件下获得多切片X-射线探测器104。
为了保证形成模块接线装置144的空间，在现有技术中切割闪烁体。在本发明中，在闪烁体中不形成切口部分，而在透明装置121中形成切口部分120。该X-射线探测元件的X-射线衰减系数不小于其它X-射线探测元件。在现有技术中，为了补偿由于切割闪烁体而减小的X-射线衰减系数，需要电子补偿电路。在本发明中，由于X-射线探测元件特性均匀，不需要电子补偿电路。
根据本发明的透明装置121最好由环氧树脂制成。环氧树脂很难降低X-射线光学透射率。随着使用可降低光电装置灵敏度随时间的改变。在由环氧树脂制成的透明装置121中形成切口部分120，可通过树脂成形技术来实现。与在闪烁体中形成切口部分120相比更易于进行。
(2)X-射线探测器104的制造方法：
将根据图8到15说明根据本发明X-射线探测器104的一种制造方法。本例中所说明的X-射线探测器104的制造方法是获得本发明X-射线探测器104的制造方法的一个例子。并不限制实现本发明的方法。
将光电模块111粘贴在配线模块113上，实现电连接。图8A的步骤1-1到图9B的步骤1-4表示这个过程。
在图8A所示的步骤1-1中，将光电模块111粘贴在配线模块113上。在粘贴过程中，通过焊料将光电模块111上地线162-m的电极垫片与用于模块接线装置的配线模块113上的数据线167的电极垫片电连接(参见图5)。数据线160的电极垫片和地址线161的电极垫片设置在光电模块111的前表面上。地线162的电极垫片设置在其后表面上。
在图8B所示的步骤1-2中，用于模块接线装置的光电模块111上数据线160-m-i的电极垫片通过模块接线装置144与用于模块接线装置的配线模块113上数据线166-i的电极垫片电连接。用于模块接线装置的光电模块111上地址线161-m-j的电极垫片通过模块接线装置144与用于模块接线装置的配线模块113上地址线165-j的电极垫片电连接(参见图5)。
在图9A所示的步骤1-3中，形成接线保护层122，保护模块接线装置144。该接线保护层122是绝缘的。
在图9B所示的步骤1-4中，对所有光电模块111执行步骤1-1到1-3。将所有光电模块111粘贴到配线模块113上，进行电连接。光电模块111安装在配线模块113上的模块201是一种将光转换成电信号的模块。
如图10A到12B所示，将闪烁体112与透明装置114的集成单元185制造并粘贴到光电模块111上。
在图10A所示的步骤2-1中，将闪烁体112固定在支撑基板182上。在固定过程中使用粘合剂。在闪烁体112的表面202上使用一种将来从支撑基板182剥离闪烁体112时易于去除的粘合剂。
在支撑基板182上沿通道方向108和切片方向107形成槽197。由两个方向中的槽197获得的一个网格的尺寸与X-射线探测元件110相应。两个方向中栅格数量与通道方向108和切片方向107的X-射线探测元件110的数量相应。
透明装置114粘合在闪烁体112上。通过硬化剂使环氧树脂硬化而制造透明装置114。在将环氧树脂放置到模具中获得切口部分120的形状之后进行硬化，形成切口部分120。
使用切口部分120和槽197的位置确定沿切片方向107透明装置114的粘帖位置。设置透明装置114，使切口部分120的边缘处于槽197上。使用对从闪烁体112入射的光光透明的粘合剂，作为透明装置114与闪烁体112的粘合剂。
在粘合剂被硬化之后，在图10B所示步骤2-2中，对于沿切片方向107排列的每个槽197，分离闪烁体112和透明装置114。通过金刚石切割器或多线锯进行切除。
在图10C所示步骤2-3中，在步骤2-2中形成的槽184中制造光隔离器115。使用包括硫化钡(BaS)或二氧化钛(TiO2)的光反射器，作为用作光隔离器115的光反射器。使用油灰状光反射器进行硬化，作为光隔离器115。
在图11A所示的步骤2-4中，对于沿通道方向108排列的每个槽197，分离闪烁体112和透明装置114。
在图11B所示的步骤2-5中，在步骤2-4中产生的槽197和X-射线探测器104通道方向108边缘上的侧面200中设置隔离器116。隔离器116由具有反光性的钼(Mo)，钽(Ta)，钨(W)和铅(Pb)，以这些元素为主要成分的合金，或者光隔离器115涂覆在表面上、具有大X-射线衰减系数的金属制成。厚度为例如100到200μm。
隔离器116与闪烁体112具有同样高度，或者从该处凸出。在本例中，它们高出闪烁体112的高度，并且基本上高度与透明装置114相同。隔离器116粘帖在闪烁体112和透明装置114上。为了进行粘帖，使用对由闪烁体112入射的光光透明的粘合剂。
在图11C所示的步骤2-6中，将步骤2-1到2-5中制成的闪烁体112与透明装置114的单元185的透明装置114表面，与图8A的步骤1-1到图9B的步骤1-4中制成的配线模块113与光电模块111集成的模块201的光电模块111表面粘合。在模块201中设置安装单元185的定位标记。在粘合过程中，使用标记和支撑基板182的槽197的位置进行相对定位。
在图12A所示的步骤2-7中，从闪烁体112剥离支撑基板182，从闪烁体112的表面202去除粘合剂。
在图12B所示的步骤2-8中，在闪烁体112的顶面和侧面203上设置光隔离器115。通过涂覆液态光反射体而制成光隔离器115，其中通过硬化而悬浮氧化钛粉末。在这个过程中，完成图1中所示本发明的X-射线探测器104。
在本例中，如图10所示，使用模具(树脂成形技术)获得透明装置114中形成的切口部分120。本发明不限于此。可通过车床直接处理透明装置114而实现。
在本例中，仅在沿切片方向107位于光电模块111边缘上的透明装置121中形成切口部分120。本发明不限于此。可以在沿通道方向108位于光电模块111边缘上的透明装置121中形成。可以在沿切片方向107和通道方向108位于光电模块111边缘上的透明装置121中形成。
本发明切口部分120的形状不限于本例的形状。可以为如图13所示从与闪烁体112接触的表面到光电模块111上倾斜的切口部分120形状，为如图14所示从透明装置121侧面部分的中心到光电模块111上倾斜的切口部分120的形状，或者为如图15所示沿曲线切除透明装置121的直角的切口部分120的形状。重要的是在切口部分120中，从闪烁体112输出的光有效地入射到光电装置上，不返回闪烁体。切口部分120上反射的光可以入射到光电装置上，不返回闪烁体。
在本例中，作为减小彼此相邻闪烁体112之间和彼此相邻透明装置121之间串扰的一种方法，沿切片方向108使用光隔离器115和沿通道方向107使用隔离器116。本发明不限于此。可以沿切片方向108使用隔离器106和沿通道方向107使用光隔离器115。可以同时沿两个方向使用光隔离器115。可以同时沿两个方向使用隔离器116。该方法可能由于闪烁体112和透明装置121不同而不同。
例2
(1)X-射线探测器104的结构：
图16表示从顶部观看根据本发明X-射线探测器104的电路图。为了简化说明，该图中的X-射线探测器104表示X-射线探测元件110成4行2列的情形。
X-射线探测器104设置成矩阵的X-射线探测元件110-m-i-j具有未示出的闪烁体112-m-i-j，未示出的透明装置121-m-i-j，光电装置114-m-i-j和开关元件151-m-i-j。
属于同一列i的X-射线探测元件110-m-i-j的开关元件151-m-i-j的源极，通过公共数据线131-i与数据线126-i的电极垫片电连接。属于同一行j的X-射线探测元件110-m-i-j的开关元件151-m-i-j的栅极，通过寻址线130-m-j与纵向移动电阻器190-m电连接。
纵向移动电阻器190-m通过寻址线130与地址线124的电极垫片电连接。将开始读出的信号输入给地址线124的电极垫片，纵向移动电阻器190-m将该信号输出给j行中的寻址线130-m-j，打开开关元件151-m-i-j。
纵向移动电阻器190-m顺序切换寻址线130-m-j的行j，输出该信号。通过控制，X-射线探测器104可并行读出属于同一行j的X-射线探测元件110-m-i-j，并且顺序读出属于同一列i的X-射线探测元件110-m-i-j。
图17表示实现图16电路图的配线模块113和光电模块111的3D电路图。为了简化说明，表示出两个光电模块111-m和111-1与配线模块113之间的关系。在图17中，省略光电装置114-m-i-j和开关元件151-m-i-j的序号。从图16中可以看出这些序号。
光电模块111-m具有一对光电装置114-m-i-j和开关元件151-m-i-j，控制读出的纵向移动电阻器190-m，一向/从该纵向移动电阻器190-m输入/输出控制信号的地址线161-m的电极垫片，和一用于输出X-射线所产生信号的数据线160-m-i的电极垫片。
配线模块113具有地址线124的电极垫片，数据线126的电极垫片，地线132的电极垫片，一用于模块接线装置的配线模块113上数据线166的电极垫片，一用于模块接线装置的配线模块113上地址线165的电极垫片，和一配线模块113上地线167的电极垫片。
图18表示沿图16中线B-B’作出的剖面图。通过导线145将彼此相邻的光电模块111-1和111-2的数据线160的电极垫片相连。通过导线145将光电模块111-1的数据线160-1-1的电极垫片与光电模块111-2的数据线160-2-1的电极垫片电连接。
用于通过导线145将彼此相邻光电模块111的电极垫片相连的空间，是通过切掉位于包括光电模块111-1和111-2电极垫片的边缘部分上设置的透明装置121的直角，形成切口部分120而形成的空间。
现在说明用导线145连接彼此相邻光电模块的数据线的电极垫片。用同样方式设置地址线电极垫片之间的导线。通过导线145将彼此相邻光电模块111的用于模块接线装置的地址线161的电极垫片电连接。
(2)X-射线探测器104的制造方法：
将根据图19中所示的工艺过程图，说明本例X-射线探测器104的制造方法。此处所示的制造方法是它的一个例子。将光电模块111-m粘帖在配线模块113上进行电连接的过程与例1中所示图8的步骤1-1到图9的步骤1-4的过程不同。
在图19A所示的步骤1-1中，粘帖两个光电模块111-1和111-2，作为配线模块113上的光电模块111-m。在这种情况下，模块111在模块113上对准，通过焊料将光电模块111地线162的电极和配线模块113地线167的电极电连接。数据线160的电极垫片和地址线161的电极垫片设置在光电模块111的前表面上。地线162的电极垫片设置在其后表面上。与例1不同，进行粘帖达到最后粘帖到配线模块113上的光电模块111-m的数目。
在图19B所示的步骤1-2中，通过导线144实现配线模块113与最后一个光电模块111之间的导线连接。通过导线145实现彼此相邻光电模块111之间的连接。同时对数据线和寻址线进行导线连接。在位置192，在光电模块111-1与111-2之间设置模块接线装置145。在位置193，在最后一个光电模块111-2与配线模块113之间设置模块接线装置144。
在图19C所示的步骤1-3中，形成用于保护模块接线装置144和145的接线保护层(绝缘树脂)122。从而制造出配线模块113与光电模块111的集成模块201。执行例1中图10所示步骤2-1到图12B所示步骤2-8，获得本例的X-射线探测器104。
例3
图20表示根据本发明X-射线CT设备结构的一种例子。X-射线CT设备具有一X-射线源100，X-射线探测器104，一数据采集系统(DAS)118，一中央处理器105，一图像显示装置106，输入装置119，一控制器117，一旋转台架101和一工作台103。
在例1或2中描述了X-射线探测器104。在图20中，为了简化说明，将8个X-射线探测器设置成圆弧。实际中，例如设置40个X-射线探测器。
通过沿切片方向粘贴8个在切片方向108具有24列，在切片方向107具有256行X-射线探测元件110的光电模块111，获得一个X-射线探测器104。X-射线探测元件110的尺寸为例如，1mm×1mm。
该X-射线源100，数据采集系统118，中央处理器105，图像显示装置106，输入装置119，控制器117和旋转台架103与图2中所描述的现有技术X-射线CT设备中的那些装置具有相同功能，以便获得物体102的X-射线层析图像。
该数据采集系统118或中央处理器105具有对X-射线探测元件110灵敏度偏差进行校正的装置。该校正装置通过电路对作为每个X-射线探测元件110-m-i-j模拟数据的投影进行校正，实现下式(1)给出的操作。
(经过校正的输出值)＝{(未经校正的输出值)-(偏移量)}/(探测器的灵敏度)…(1)
经过校正的输出值是在投影中对X-射线探测元件110-m-i-j进行校正之后的输出值，未经校正的输出值是对投影中X-射线探测元件110-m-i-j进行校正之前的输出值，偏移量是未照射X-射线时X-射线探测元件110-m-i-j的输出值，探测器的灵敏度是与X-射线入射在X-射线探测元件110-m-i-j上时产生的电信号成正比的值。
本例的校正装置不限于公式(1)中给出的方法。中央处理器105具有校正装置，并且可以对投影经过模拟-数字转换(AD转换)之后的数字数据执行下式(2)所示的操作。
(经过校正的输出数字值)＝{(未经校正的输出数字值)-(偏移量)}/(探测器的灵敏度)…(2)
经过校正的输出数字值为对X-射线探测元件110-m-i-j进行校正之后的数字输出值，未经校正的输出数字值为X-射线探测元件110-m-i-j的输出值[公式(1)中未经校正的输出值]经过AD转换的数字值，偏移量为未照射X-射线时X-射线探测元件110-m-i-j的输出值经过AD转换得到的值，探测器的灵敏度是X-射线照射在X-射线探测元件110-m-i-j上时产生的电信号经过AD转换得到的值。
获得校正所需的数值，区别投影成象。通过在不照射X-射线时成象多个投影，并且使用X-射线探测元件110-m-i-j的输出值在AD转换之后进行相加和平均，得出偏移量数据。
通过将均匀X-射线照射在X-射线探测器104上，成象多个投影，使用X-射线探测元件110-m-i-j的输出值在AD转换之后进行相加和平均，并且减去偏移量，得出探测器的灵敏度数据。将所获得的偏移重数据和探测器灵敏度数据保存在中央处理器105中。
作为另一种确定校正必须数值的方法，为了计算偏移量和探测器的灵敏度，在计算偏移量和X-射线探测元件110-m-i-j的探测器敏敏度大小之后，可以根据它周围X-射线探测元件110的数字数值对它们进行某种加权和相加。
例4
图20表示具有本发明X-射线探测器104的X-射线成象系统结构的一种例子。该X-射线成象系统具有一X-射线源100，X-射线探测器104，一数据采集系统(DAS)118，一图像显示装置106，输入装置119和一控制器117。
X-射线探测器104具有例1或2中所述的结构。沿垂直方向195和水平方向196两个方向粘贴多个光电模块111。获得具有沿垂直方向195和水平方向196以二维(2D)方式设置的X-射线探测元件110的平板探测器。
X-射线探测元件110在垂直方向195和水平方向196均有512列。将在垂直方向195和水平方向196均有32列X-射线探测元件110的光电模块111粘贴在电路模块113上，沿垂直方向195和水平方向196均为8列。
X-射线探测元件110的尺寸为，例如1mm×1mm。在成象过程中，将物体设置在X-射线源100与X-射线探测器104之间。当从输入装置119输入开始时，接收到该信号的控制器117将X-射线照射信号输出给X-射线管100，并将开始信号输出给数据采集系统118，照射X-射线，并将来自X-射线探测器104的投影读出到数据采集系统118。
数据采集系统118对所获得的投影进行AD转换。数据采集系统118具有校正装置，并执行校正处理，如公式(2)所示校正每个X-射线探测元件110的灵敏度偏差，显示在图像显示装置106上。
变型例
本发明不限于上面的例子，在不偏离实现目的的条件下在范围内可进行多种变型。上面的例子包括多个阶段，通过适当组合所公开的多个元件可以得出多种发明。可以去除例子中所示全部元件的一部分。
本发明可提供一种X-射线探测器，通过平铺可实现具有大量X-射线探测元件的矩阵结构，并且可将其安装在X-射线CT设备和X-射线成象系统上。

Claims (8)

1.一种X-射线探测器，包括：
(1)一具有多个X-射线探测元件的X-射线敏感模块，该X-射线探测元件具有一将X-射线转换成光的闪烁体，和与所述闪烁体的光输出表面光连接、透过所述闪烁体的输出光的透明装置，沿第一和第二方向通过光反射装置以二维方式集成设置；
(2)一光电模块，其中形成与所述X-射线探测元件的所述透明装置相应以二维方式设置的光电装置，将所述闪烁体经由所述透明装置输出的输出光转换成电信号；一读出所述电信号的第一数据线，对所述光电装置进行寻址的一第一寻址线，读出所述电信号；以及构成所述第一数据线或/和所述第一寻址线一部分的电极垫片，所述透明装置的光输出表面与所述光电装置光连接，沿所述第一方向设置在边缘上的所述光电装置的面积小于沿其它方向设置的所述光电装置的面积，靠近没有安装所述透明装置的端面形成所述电极垫片，并且沿所述第一或所述第二方向彼此相邻地安装多个所述X-射线敏感模块；
(3)一配线模块，其中形成一与读出所述电信号的所述第一数据线相连的第二数据线，和一与对所述光电装置进行寻址、读出所述电信号的所述第一寻址线相连的第二寻址线，并且安装多个所述光电模块；以及
(4)将彼此相邻的所述光电模块的所述电极垫片，或/和所述电极垫片与所述第二数据线，或/和所述电极垫片与所述第二寻址线电连接的模块接线装置。
2.根据权利要求1所述的X-射线探测器，其中所述透明装置由厚度小于所述闪烁体厚度、光学透射率高于所述闪烁体并且对X-射线稳定的树脂层制成，并且具有这样一种形状，除所述闪烁体光输入表面和所述树脂层输出表面以外的表面的任意一点处的法向矢量与所述输入面或所述输出面的法向矢量的角度θ为45°≤θ＜90°。
3.根据权利要求2所述的X-射线探测器，其中所述树脂层由环氧树脂层构成。
4.一种X-射线探测器，包括：
(1)一具有多个X-射线探测元件的X-射线敏感模块，该X-射线探测元件具有一将X-射线转换成光的闪烁体，和与所述闪烁体的光输出表面光连接、透过所述闪烁体的输出光的透明装置，沿第一和第二方向通过光反射装置以二维方式集成设置；设置在所述第一方向边缘上的所述透明装置在其一部分中具有一切口部分；
(2)一光电模块，其中形成与所述X-射线探测元件的所述透明装置相应以二维方式设置的光电装置，将所述闪烁体经由所述透明装置输出的输出光转换成电信号；一读出所述电信号的第一数据线，对所述光电装置进行寻址、读出所述电信号的一第一寻址线；以及构成所述第一数据线或/和所述第一寻址线一部分的电极垫片，所述透明装置的光输出表面与所述光电装置光连接，沿所述第一方向设置在边缘上的所述光电装置的面积小于沿其它方向设置的所述光电装置的面积，靠近没有安装所述透明装置的端面形成所述电极垫片，并且沿所述第一或所述第二方向彼此相邻地安装多个所述X-射线敏感模块；
(3)一配线模块，其中形成一与读出所述电信号的所述第一数据线相连的第二数据线，和一与对所述光电装置进行寻址、读出所述电信号的所述第一寻址线相连的第二寻址线，并且安装多个所述光电模块；以及
(4)将彼此相邻的所述光电模块的所述电极垫片，或/和所述电极垫片与所述第二数据线，或/和所述电极垫片与所述第二寻址线电连接的模块接线装置。
5.一种X-射线CT设备，包括：
一产生X-射线的X-射线管；
多个与所述第一X-射线管相对沿所述第二方向设置成圆弧的根据权利要求1到4其中任何一个所述的X-射线探测器；
一探测器控制电路，产生对所述光电装置进行寻址的控制信号，读出所述X-射线探测器的所述电信号，并将其输入给所述第二寻址线；
一数据采集系统，采集所述第二数据线输出的所述电信号，将它们转换成数字数据；
算术运算处理装置，对所述数字数据进行算术处理；以及
一图像显示装置，显示所述算术处理结果。
6.根据权利要求5所述的X-射线CT设备，其中所述数据采集系统具有数据校正装置，对与部分或全部X-射线探测元件相应的所述光电装置发出的所述模拟电信号、或通过转换所述模拟电信号获得的所述数字数据进行校正。
7.一种X-射线成象系统，包括：
一产生X-射线的X-射线管；
与所述X-射线管相对设置的一个或多个根据权利要求1到4其中任何一个所述的X-射线探测器；
一探测器控制电路，产生对所述光电装置进行寻址的控制信号，读出所述X-射线探测器的所述电信号，并将其输入给一第二寻址线；
一数据采集系统，采集所述第二数据线输出的所述电信号，将它们转换成数字数据；以及
一图像显示装置，显示所述数字数据。
8.根据权利要求7所述的X-射线成象系统，其中所述数据采集系统具有数据校正装置，对与X-射线探测器部分或全部X-射线探测元件相应的所述光电装置发出的所述模拟电信号、或通过转换所述模拟电信号获得的所述数字数据进行校正。
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