CN1837795A - 探测器组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种探测器组件(10)，其包括与像素阵列(14)直接相连的射线转化层(12)，所述射线转化层用于接收穿过物体的射线。所述像素阵列用于接收由“射线转化”层直接发射的射线或来自于可选的中间光生成层(16)的相应的光信号中的一种，并且该像素阵列进一步用于生成与所述物体相应的图像。
Description
技术领域
本发明涉及检查系统，特别是X光线照相检查技术及其组件。
背景技术
典型的，对于某些X光线照相系统来讲，X-射线将穿透物体，并被光产生层转化为与相应密度的相对应光亮。由所述光产生层产生的光被提供给电子设备。所述电子设备用于将所述光产生层产生的光信号转化为相应的电信号。然后，所述电信号被用于构造所述物体的图像。
在X光线照相术中，X-射线的散射会使得最终得到的图像的质量降低(或模糊)，而这是人们所不希望发生的。为了控制医疗系统中存在的散射，将铅栅置于探测器上以使其能够几何阻挡被散射的二次X-射线。然而，当要进行非破坏性的检查时，将会使用较高能量的X-射线，因此所述铅栅并不总是适合的。在工业环境下进行无损害的检查时，物体的康普顿散射将会成为射到X-射线胶片盒上的X-射线流中的一大部分。为了减少散射，将采用金属板或者金属屏来滤除具有较低能量的康普顿散射射线。
此外，当所述板与所述胶片紧密接触时，该胶片能被从所述金属板发射出的光电子进一步加厚(底片阴纹)。这使得X射线图形可以被高空间地转印到所述胶片上。在X射线能量超过150KV的非破坏性的检测中，这是基本的用于暗化所述胶片的机构，因为在这种模式下所述胶片本质上是可为X射线透射的。当金属屏被置于与计算机化射线照相图像感光板直接接触的位置时，计算机化射线照相也会产生同样的好处。在数字化射线照相中，特别是当X射线的能量在1Mev及以上的情况下，金属屏被放置于X射线磷光屏的后表面(即朝向X射线的那一面)上。在这样一个实施方式中，磷光通常能由数字或模拟相机来观察。
用所述金属板或金属屏来对电子设备实施发射出的X射线的屏蔽是有利的。然而，在兆电子伏(Mev)级能量范围内，所述金属板或金属屏也许并不能提供理想的电子强化和抗散射功能。这样，在特定的X光线照相系统中，当要获得所述强化优点时，所述金属板或金属屏要具有较厚的厚度以提供必要的屏蔽。因此，有必要提供一种既能产生有着高对比度的高质量图像，同时又可以减少并控制散射的小型探测器组件。
发明内容
简要地，根据本发明的第一个方面，将提供一种探测器组件，所述探测器组件包括射线转化层，其用于接收穿过物体的射线，并将该射线转化为大量信号，和像素阵列，其用于接收代表穿透所述物体的所述射线的所述信号。所述像素阵列还用于生成与所述物体相应的图像。所述射线转化层与所述像素阵列直接相连。
在另外一个实施例中，也提供一种探测器组件，所述探测器组件包括：射线转化层，其用于接收穿过物体的射线，光生成层，其用于将所述射线转化为表示穿透所述物体的所述射线的相应的光信号，和像素阵列，其与所述光生成层直接相连，其用于接收所述相应的光信号。所述像素阵列还用于生成与所述物体相应的图像。所述探测器组件还包括接触层，其位于所述光生成层和像素阵列之间，所述接触层用于将所述光信号传递到所述像素阵列。
在一个替换实施例中，提供了一种形成探测器组件的方法，所述方法包括将射线转化层放置在像素阵列之上以形成所述探测器组件的步骤，其中，所述射线转化层与所述像素阵列直接接触。
附图说明
当参考附图来阅读下面的详细描述时，将有助于更好地理解本发明的这些和其他特点、方面和优点，在整个附图中相同的技术特征代表同一组成部件。
图1为包含射线转化层和像素阵列的探测器组件的实施例的图示；
图2为包含射线转化层、光生成层及像素阵列的探测器组件的实施例的图示；
图3为包含压花射线转化层的探测器组件的实施例的图示；
图4为包含射线转化层、光生成层、接触层及像素阵列的探测器组件的实施例的图示；
图5为使用探测器组件的一种X射线系统的实施例的框图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个方面的探测器组件的直接转化实施方式的图示。图1显示出了所述示例性实施方式，探测器组件10包括射线转化层12和像素阵列14。下面将进一步详细说明每层。
射线转化层12用于接收穿过物体(图中未示出)的例如X射线的射线5并将该射线转化为大量信号。如图1所示的实施例，所述射线转化层12包含至少一个金属层(还用了附图标记12来表示)。根据一个特定的实施例，所述金属层12的厚度在大约50微米到大约2毫米的范围内。此处，“大约”应该被理解为表示所列举的长度的正、负百分之十(10％)的准确度。
如图1所示的直接转化实施例，像素阵列14是一个直接转化像素阵列，其用于接收表示穿过射线转化层的射线的所述信号，并用于生成所述物体的相应图像。此处所述的“信号”包括最初的X射线、未减弱的X射线、荧光X射线以及第二电子。第二电子可为光电子，康普顿电子以及俄歇电子。
如图1所示，所述射线转化层12被直接与所述像素阵列14连接。如图1所描述的示例性实施例所示，所述射线转化层12包括至少一个金属层，该金属层直接与所述像素阵列14相连。
图2示出了本发明的一个间接转化实施方式。探测器组件10进一步包括位于射线转化层12和像素阵列14之间的光生成层16，该光生成层16用于接收穿过所述射线转化层的射线并用于生成相应的光信号。例如光生成层16可由X射线磷光材料制成，其包括但不仅限于：Gd2O2S:(Tb，Pr)，Y1.34Gd0.60O3:(Eu，Pr)0.06(HILIGHT)，Lu2O3:(Eu3+，Tb)，CsI:TI，NaI:TI，CsI:Na，Y2O3:Eu3+，Gd2O3:Eu，CdWO4，BGO(Bi4Ge3O12)，LSO(Lu2SiO5:Ce)，GSO(Gd2SiO5:Ce)，YAP(YAIO3:Ce)，LuAP(LuALO3:Ce)，LPS(Lu2Si2O7:Ce)及其化合物。这个清单仅用于说明，并非穷举。其他磷光体也可以使用。
根据上述如图2所示的间接转化实施方式，所述像素阵列是光敏像素阵列，其用于接收光信号。当采用一个压花射线转化层时，可使用所述例如在大约50微米到大约2毫米的范围内的厚层闪烁体(光生成材料)，因为光散射能以压花的方式被加以控制。
在一个更具体的实施例中，如图3所示，所述射线转化层包括压花射线转化层13。在一个实施方式中所述射线转化层12被置于一个图案中并且所述射线转化层间的空间被光生成材料填充。在一个更具体的实施例中，所述压花射线转化层被封装在金属层15之内。当对X射线散射和金属板内的电子散射均进行控制时，所述压花金属层12可提高空间分辨率。在该实施例中，从所述射线转化层而来的电子和荧光X射线会导致在光生成材料中产生光子，其被所述像素阵列14捕获。另外，直接的X射线也会在所述光生成层中产生电子并且为像素阵列14所捕获的总的光作出贡献。
有很多方法可以用来连接所述光生成层和所述射线转化层。在一个实施例中，光生成层被覆盖在所述射线转化层上，其可以是金属层。在另一个实施例中，所述光生成层被与射线转化层直接结合。
在另一个未被特意说明的实施例中，光生成层16包括长在所述射线转化层上面的闪烁体针(未示出)，其可通过该领域中已知的特殊的CSI:TI磷光体的CSI:TI沉淀技术来获得。可选择的，所述射线转化层12也能采用例如升华沉淀和溅射的技术来被沉淀在所述光生成层16上。
同样的，所述光生成层16也可以被采用各类如前所述的沉淀或覆盖技术覆盖到所述像素阵列14上。在沉淀之后，所述射线转化层12能被直接置于有覆盖层的磷光体上。
图5描述了一种探测器组件的间接转化实施方式，该探测器组件包括射线转化层12，光生成层16，接触层18，及像素阵列14。所述光生成层16被置于射线转化层12和接触层18之间。在一个特定实施例中，接触层18的厚度大于射线转化层12的厚度。所述射线转化层及像素阵列参照图1所描述的方式生成。下面将进一步详细说明所述接触层18。
接触层18被置于光生成层和像素阵列之间。该接触层用于将光信号导入像素阵列，该接触层可包括一些光纤或一个纤维光板。该接触层保护像素阵列免受可能穿透光生成层和射线转化层传播的(射线的)损害及直接激发。
在一个实施例中，接触层包含光纤，每个光纤被包覆材料包围着。该光纤可滤除非主要角度的高度散射的光，这样就可以提高从光生成层中出来的质量低的图像的对比度。所述非主要角度的光被安装在探测器10中的黑色材料吸收，该黑色材料为围绕每一光纤均附着有黑色覆盖层的黑色光纤或涂层。用数值表示的孔径可被相应地选择以减少非主要角度的光。在一个特定实施例中，接触层的厚度约为6毫米厚。
如参照图1的描述，所述射线转化层包含至少一个金属层。如图4所示的实施例，射线转化层12通过光生成层16和接触层18与像素阵列14相连。金属射线转化层12或压花强化层13与纤维光器件18的组合提供了一种小型化的设计，其使得能够制造出薄的组件，该薄的组件能被放置在感兴趣的物体中的有限的空间内来执行非破坏性的测试。所述像素阵列可包括电耦合元件阵列，CMOS成像器，非晶态硅光电二极管，晶态硅光电二极管，基于图像设备的微沟道板和位置感应气体传感器之中的任意一种。
参照图1到图4描述的所述探测器组件可被应用于多种检查系统中。下面将进一步详细描述一个典型的X射线系统。图5是一个系统30的实施例的框图，该系统是一个被设计为既要取得最初的图像数据又要对图像数据进行处理以显示及依照当前技术进行分析的X射线系统。其他能获得三维体积数据的图像系统，诸如：计算机化X射线轴向分层造影系统，X射线分层摄影系统，及数字射线照相系统也均得益于当前技术。下面讨论的X射线系统10仅为这种实施方式的一个例子，其并不限于该形式。
此中所述的“使适于”“被配置为”及类似用语是指一个系统中的设备允许该系统的元件协作以产生一种所描述的作用，这些术语还指电或光元件的操作性能，所述电或光元件例如是模拟或数字计算机或特定用途装置(例如一个特定用途集成电路(ASIC))、放大器或类似的可被编程以响应于给定的输入信号和由光或电耦合元件构成的机械装置来提供一个输出的设备。
X射线系统30包括X射线源32用于发射穿透物体34的X射线。X射线源32可以是传统的既可生成具有高能量的X射线又可生成具有低能量的X射线的X射线管。典型的，X射线的端点能量在大约30Kev到大约16Mev之间变化。所述X射线持续穿过物体34，并且，当被物体减弱后冲击到探测器组件10上。探测器组件可被使用参照图1到图4说明的任一种技术来完成。
处理器38接收从探测器组件10传来的信号并且被配置为生成与所述被扫描的物体相应的图像。所述处理器被配置为决定一个X射线的轨迹几何形状及为每一X射线轨迹的至少一部分确定一个能量沉积轮廓。在一个实施例中，处理器被进一步配置为生成基于所述能量沉积轮廓及所述X射线轨迹的物体的图像。
如图5的实施方式，计算机40与处理器38通讯来使得使用操作者控制台42的操作者能够观察所生成的图像。操作者可观看显示单元44上的图像。所述生成的图像也可被存储在存储设备46中，该存储设备包括硬盘驱动器，软盘，光盘等。操作者还可以使用计算机40来对源控制器48发出命令和指令。源控制器48为X射线源32提供动力和定时信号。
所述X射线系统能被用于数字射线照相系统或计算机X射线轴向分层造影系统中进行各种非破坏性的应用。这样的应用可能包括一个喷气发动机内的涡轮片和风扇叶片的检查，其需要得到一个高清晰度的图像以探测这些元件内的最小的缺陷，此时就需要一个足够小以致于可以放置在叶片间的检测位置的小的探测器。其他的应用包括使用数字射线照相系统，X射线分层摄影系统及计算机X射线轴向分层造影系统进行非破坏性检测的方法。
上述技术具有包括尺寸小，效率高及可对像素阵列进行较好保护的许多优点。由于所述射线转化层被放置于与所述光生成层接触的位置，并且其直接与例如非晶硅，CCD，CMOS成像设备，基于成像设备的微沟道板及位置感应气体探测器的成像装置连接，因此探测器的尺寸被大大减小。
所述探测器组件的捕获光的效率也增加了，从而使得曝光时间迅速减少。所述射线转化层还可以对成像设备提供如上所述的保护。所述射线转化层、光产生层和/或中间的纤维光板(面板上有厚度、用数值表示的孔径，其他散射改进元件)可被在所述成像设备上互换以优化特定的感兴趣的应用的工作性能。
尽管此中仅说明和描述了本发明的某些特征，但对于本领域技术人员来讲还可以想到一些修改和变化。因此，可以理解，所附的权利要求要包含所有的落入本发明的真正精神范围的修改和变化。
Claims (10)
1.一种探测器组件(10)，包括：
射线转化层(12)，其用于接收穿透物体(34)的射线(5)，并将该射线转化为大量信号；和
像素阵列(14)，其用于接收所述射线及大量相应的光电子中的一种，此外还用于生成与所述物体相应的图像，其中所述射线转化层与所述像素阵列直接相连。
2.如权利要求1所述的探测器组件，进一步包括：至少一个光生成层(16)，其用于接收穿透所述射线转化层的射线并生成相应的光信号；其中所述光生成层被置于所述射线转化层和所述像素阵列之间，其中所述像素阵列包括用于接收所述光信号的光敏像素阵列。
3.如权利要求2所述的探测器组件，其中所述光生成层被覆盖在所述射线转化层和所述像素阵列的至少之一上。
4.如权利要求2所述的探测器组件，其中所述光生成层与所述射线转化层直接相连。
5.如权利要求2所述的探测器组件，其中所述光生成层包含多个长在所述射线转化层或像素阵列二者之一上的针状物。
6.如权利要求1所述的探测器组件，其中所述像素阵列包括直接转化像素阵列，其用于接收在所述射线转化层产生的射线。
7.一种探测器组件(10)，包括：
射线转化层(12)，其用于接收穿透物体(34)的射线(5)；
光生成层(16)，其用于将所述射线转化为大量相应的光信号；
与所述光生成层直接相连的像素阵列，其用于接收所述光信号，并被进一步用于生成与所述物体相应的图像；和
接触层(18)，被置于所述光生成层和像素阵列之间，其中所述接触层的厚度大于所述射线转化层的厚度。
8.如权利要求7所述的探测器组件，其中所述像素阵列是用于接收所述光信号的光敏像素阵列。
9.一种制造探测器组件(10)的方法，该方法包括：
将射线转化层放置在像素阵列上方以形成所述探测器组件，其中所述射线转化层与所述像素阵列直接接触。
10.如权利要求9的方法，进一步包含：将光生成层置于所述射线转化层和所述像素阵列之间。
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