CN1924560B - 光或辐射检测单元制造方法及通过该方法制造的检测单元 - Google Patents

光或辐射检测单元制造方法及通过该方法制造的检测单元 Download PDF

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Abstract

通过气相沉积或印刷来形成包括载流子收集电极、电容器、薄膜晶体管、数据线和栅极线的读出图样的至少一部分。与半导体厚膜相分离地形成读出图样。半导体厚膜和读出图样构成平板X射线检测器(FPD)，被安装在盒中以形成一个单元。通过使用半导体厚膜代替传统的玻璃衬底，实现了重量减轻。按照这种方式制造的FPD在运输和使用期间不受较大的限制。

Description

光或辐射检测单元制造方法及通过该方法制造的检测单元
技术领域
本发明涉及一种光或辐射检测单元制造方法以及通过该方法制造的光或辐射检测单元，用于医学领域、工业领域、原子核领域等。
背景技术
根据检测到的光或辐射来获得图像的成像设备具有用于检测光或辐射的光或辐射检测器。以X射线检测器为例，来描述这种检测器。X射线检测器具有X射线敏感类型的X射线转换层(半导体层)。X射线转换层将入射的X射线转换为载流子(电荷信息)。检测器通过读取载流子来检测X射线。例如，非晶硒(a-Se)膜被用作X射线转换层(W.Zhao等，″A flat panel detector for digital radiology using activematrix readout of amorphous selenium″，Proc.  SPIE Vol.2708，pp.523-531，1996)。
在通过利用X射线照射受检对象而执行的射线照相操作中，透过受检对象的射线照相图像投影到非晶硒膜上，从而在膜中产生与图像密度成正比的载流子。由二维布置的载流子收集电极来收集膜中产生的载流子。在收集持续预定时间(称为“累积时间”)之后，通过薄膜晶体管将载流子读出到外部。
为了制造这种X射线检测器，通过气相沉积，在具有切换元件和二维布置的上述载流子收集电极的图样信息的玻璃衬底(绝缘衬底)上形成非晶硒膜，所述切换元件包括薄膜晶体管(S.Adachi等，″Experimental Evaluation of a-Se and CdTe Flat-Panel X-rayDetector for Digital Radiology and Fluoroscopy″，Proc.SPIE Vol.3977，pp.38-47，2000)。
已经提出了一种通过有机分子的气相沉积或印刷(喷墨方法或一种冲压或涂覆方法)在玻璃衬底上形成薄膜晶体管的图样的技术(″Organic Transistors and Printable Integrated Circuits″-Nanoelectronics″，[online]，Internet<URL：http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/printableofet/2.htm>)。在有机分子中，例如并五苯和并四苯的通常为单晶体的有机小分子适用于通过气相沉积来形成。有机聚合物适用于通过印刷方法来形成。
这种X射线检测器具有外围电路，例如：放大器阵列电路，用于放大检测器检测到的载流子；以及模数转换器，用于将放大的载流子从模拟值转换为数字值。这些组件被容纳在盒(贮存容器)中，以便将它们组合到一个单元中，如在日本专利No.3577003中公开的一样。按照这种方式形成的X射线检测单元用作能够方便携带的便携式单元。
便携式检测单元的总重量应该是4至5kg或更少，以满足可以一只手携带该单元的条件。然而，如上所述，传统的构造具有在玻璃衬底上形成为图样的薄膜晶体管。因此，例如，为了实现用于使人类胸腔成像的大小(例如大小43cm×43cm)，玻璃衬底的质量单独应该占有1kg。
较大的玻璃衬底非常容易破裂，并且在运输和使用期间必须小心谨慎，以不会受到震动。例如，当在户外(例如在灾难现场)使用检测单元时，或者当在医学检查车辆中携带并使用检测单元时，这产生了极大的限制。
发明内容
虑及上述现有技术的状况而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种辐射检测单元制造方法，以及一种通过该方法制造的辐射检测单元，该单元重量较轻，并且在运输和使用期间不受较大限制。
为了实现上述目的，发明人进行了彻底的研究，并且获得了以下发现。
针对作为较重重量原因并且在运输和使用期间施加了较大限制的衬底的备选材料展开研究。在上述″Organic Transistors and PrintableIntegrated Circuits″-Nanoelectronics″中，代替衬底，可以使用通常为半导体层的转换层。然后，可以构造具有通过气相沉积或印刷(喷墨方法或一种冲压或涂覆方法)形成的图样以及转换层的X射线检测器。当将检测器贮存在盒中时，可以使重量减少与衬底和转换层之间的差值相对应的量。产生的X射线检测单元重量较轻，并且在运输和使用期间不受较大的限制。
根据上述发现，本发明提供了一种制造包括光或辐射检测器的光或辐射检测单元的方法，所述检测器具有：转换层，用于接收光或辐射并且将关于光或辐射的信息转换为电荷信息；以及读出图样，用于读取电荷信息，所述光或辐射检测器通过利用读出图样读取电荷信息来检测光或辐射，并且所述光或辐射检测器被安装在贮存容器内以形成一个单元，所述方法包括读出图样形成步骤，用于通过气相沉积或印刷来形成至少部分读出图样；以及其中在读出图样形成步骤中，与所述转换层相分离地形成读出图样。
利用根据本发明的制造光或辐射检测单元的方法，通过气相沉积或印刷来执行读出图样形成步骤，以形成至少部分图样。在读出图样形成步骤中，与转换层相分离地形成读出图样。具有转换层和读出图样的光或辐射检测器被容纳在贮存容器中，以形成一个单元。通过使用该转换层，减轻了重量。按照该方法制造的光或辐射检测单元在运输和使用期间不受较大的限制。
在制造光或辐射检测单元的方法的一个示例中，通过在薄膜片上气相沉积或印刷，来执行读出图样形成步骤，以形成至少部分读出图样，该方法还包括粘贴步骤，用于粘贴在薄膜片上形成的读出图样和转换层。该示例实现了在读出图样和转换层之间具有薄膜片的检测单元。
在制造光或辐射检测单元的方法的另一个示例中，转换层包括：第一转换层，用于将关于入射辐射的信息转换为关于光的信息；以及第二转换层，用于将光信息转换为电荷信息，检测器利用第一转换层和第二转换层来检测辐射。在该示例中，第一转换层将关于入射辐射的信息转换为关于光的信息，并且第二转换层将光信息转换为电荷信息。因此，检测器利用第一转换层和第二转换层将关于辐射的信息间接转换为电荷信号，来检测辐射。该检测器是称为“间接转换类型”的辐射检测器。
利用这种“间接转换类型”的辐射检测器，可以通过在薄膜片上的气相沉积或印刷，来执行读出图样形成步骤，以连同第二转换层一起来形成至少部分读出图样；该方法还包括粘贴步骤，用于粘贴在薄膜片上形成的读出图样和第二转换层与第一转换层。该示例实现了在读出图样和第一转换层之间具有薄膜片的检测单元。
在制造光或辐射检测单元的以上方法中，优选地利用有机薄膜来执行读出图样形成步骤以形成至少部分读出图样。当形成了有机薄膜的至少部分读出图样时，例如并五苯和并四苯的通常为单晶体的有机小分子适用于通过气相沉积来形成读出图样。有机聚合物适用于通过印刷方法(喷墨方法或一种冲压或涂覆方法)来形成读出图样。
即，当选择有机小分子用于读出图样时，通过气相沉积来层压读出图样。当选择有机聚合物用于读出图样时，通过印刷(喷墨方法或一种冲压或涂覆方法)来层压读出图样。
此外，当代替有机薄膜，形成无机薄膜的至少部分读出图样时，可以通过印刷来执行层压形成。例如，可以通过印刷减小到纳米大小粒子的贵金属，来层压读出图样的布线。
在上述制造光和辐射检测单元的方法中，可以将读出图样层压在转换层的辐射入射表面的反面上，或者层压在转换层的辐射入射表面上。
在上述制造光和辐射检测单元的方法中，优选地，贮存容器由树脂制成；该方法还包括屏蔽处理步骤，用于执行树脂的电或磁屏蔽处理。屏蔽处理步骤可以避免由于电或磁而引起的噪声混合。
优选地，贮存容器具有比其它表面薄的入射表面。这有效地避免了由贮存容器衰减辐射。
按照上述制造光或辐射检测单元的方法来制造根据本发明的光或辐射检测单元，所述检测单元包括：转换层，用于接收光或辐射并且将关于光或辐射的信息转换为电荷信息；读出图样，用于读取电荷信息；以及贮存容器，用于贮存通过利用读出图样读取电荷信息来检测光或辐射的光或辐射检测器，作为一个单元。
利用根据本发明的光或辐射检测单元，通过气相沉积或印刷，与转换层相分离地执行读出图样形成步骤，以形成至少部分读出图样。具有转换层和读出图样的光或辐射检测器被容纳在贮存容器内以形成一个单元。通过使用该转换层，减轻了辐射检测器的重量。按照这种方式制造的检测器在运输和使用期间不受较大的限制。
光或辐射检测单元的一个示例还包括：放大设备，用于放大检测器所检测的电荷信息；以及模数转换设备，用于将放大的电荷信息从模拟值转换为数字值；其中，贮存容器贮存放大设备和模数转换设备。贮存容器贮存：放大设备，用于放大检测器所检测的电荷信息；以及模数转换设备，用于将放大的电荷信息从模拟值转换为数字值。因此，检测器连同放大设备和模数转换设备一起被形成在一个单元中。
在贮存容器贮存放大设备和模数转换设备的情况下，检测单元优选地还包括已经充电的蓄电池，以便向放大设备和模数转换设备供电，其中，贮存容器贮存蓄电池。利用连同放大设备和模数转换设备一起贮存了蓄电池的贮存容器，不需要与检测单元电连接的电力电缆来供电。
在容器贮存放大设备和模数转换设备的情况下，检测单元优选地还包括已经充电的蓄电池，以便向放大设备和模数转换设备供电，蓄电池可拆卸地附着在贮存容器上。利用可拆卸地附着在贮存容器上的蓄电池，可以在具有蓄电池的检测单元和没有蓄电池的检测单元之间做出适当的选择。
贮存在贮存容器内或者可拆卸地附着在贮存容器上的蓄电池的一个示例是燃料电池。燃料具有长期的使用寿命。
上述光或辐射检测单元的一个示例还包括存储介质，用于存储检测所产生的数据，其中，贮存容器贮存该存储介质。利用贮存了存储介质的贮存容器，检测器连同存储介质一起被形成为一个单元。
在上述光或辐射检测单元中，优选地贮存容器由经过了电或磁屏蔽处理的树脂制成。这种树脂可以避免由于电或磁而引起的噪声混合。
附图说明
为了示出本发明，在附图中示出了当前优选的几个形式，然而，应该理解到，本发明不局限于所示的精确布置和功用。
图1是根据本发明的X射线荧光检查设备的方框图；
图2是在X射线荧光检查设备中使用的平板X射线检测器的等效电路的侧视图；
图3是平板X射线检测器的等效电路的平面图；
图4是包括根据本发明的平板X射线检测器的FPD单元的示意截面图；
图5A是示出了在本发明的第一实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图5B是示出了在第一实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图5C是示出了在第一实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图5D是示出了在第一实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图5E是示出了在第一实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图5F是示出了在第一实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图6是第二实施例中平板X射线检测器的示意截面图；
图7A是示出了在第二实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图7B是示出了在第二实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图7C是示出了在第二实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图8A是示出了在第三实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图8B是示出了在第三实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图8C是示出了在第三实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图9是在第四实施例中平板X射线检测器的示意截面图；
图10A是示出了在第四实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图10B是示出了在第四实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图10C是示出了在第四实施例中平板X射线检测器制造步骤的示意截面图；
图11A是具有入射表面的平板X射线检测器的示意截面图；以及
图11B是具有不同入射表面的平板X射线检测器的示意截面图。
具体实施方式
下面参考附图来详细描述本发明的优选实施例。
第一实施例
图1是根据本发明的X射线荧光检查设备的方框图。图2是在X射线荧光检查设备中使用的平板X射线检测器的等效电路的侧视图。图3是平板X射线检测器的等效电路的平面图。以平板X射线检测器(下面适当地称为“FPD”)作为光或辐射检测设备的示例，并且以荧光检查设备作为成像设备的示例，来描述本实施例。
如图1所示，第一实施例中(同样在第二至第四实施例中)的荧光检查设备包括：上压板1，用于支撑患者M；X射线管2，用于向患者M发射X射线；以及FPD单元3，用于检测透过患者M的X射线。FPD单元3与本发明中的辐射检测单元相对应。
荧光检查设备还包括：上压板控制器4，用于控制上压板1的垂直和水平运动；FPD控制器5，用于控制下面描述的FPD单元3的FPD 30的扫描动作；X射线管控制器7，具有用于为X射线管2产生管电压和管电流的高电压产生器6；图像处理器8，用于根据从下面描述的FPD单元3的模数转换器37输出的X射线检测信号来执行各种处理；控制器9，用于执行这些组件的整体控制；存储器10，用于存储已处理的图像；输入单元11，由操作者输入各种设置；以及监视器12，用于显示处理的图像和其它信息。
上压板控制器4、FPD控制器5、具有电压产生器6的X射线管控制器7、图像处理器8、控制器9、存储器10、输入单元11和监视器12构成了成像部分13。FPD单元3和成像部分13通过在二者之间延伸的电缆14彼此相连。这些电缆14通常具有作为个人计算机的通用接口的USB缆线的形式。在与外部执行数据传送的情况下，例如在FPD单元3和成像部分13之间，则连接不局限于与电缆14类似的缆线，而可以是无线数据传输。可选地，可以采用离线传输，其中数据被存储在存储介质(通常是存储卡)中，并且FPD单元3或成像部分13从存储介质中读取数据。
上压板控制器4控制上压板1的运动，例如：水平移动上压板1以便将患者M放置在成像位置；垂直移动和/或旋转上压板1以便将患者M设置在希望的位置；在成像操作期间水平移动上压板1；以及在成像操作之后水平移动上压板1以使患者M从成像位置移开。FPD控制器5通过水平地移动FPD单元3(包括下面描述的FPD 30)或关于患者M的身体轴旋转FPD单元3，来控制扫描动作。高电压产生器6产生X射线管2的管电压和管电流以发射X射线。X射线管控制器7通过水平地移动X射线管2或关于患者M的身体轴旋转X射线管2，来控制扫描动作，并且控制与X射线管2相邻设置的准直器(未示出)的覆盖范围的设置。在扫描动作期间，在保持彼此相对的关系的同时，移动X射线管2和包括FPD 30的FPD单元3，使得FPD 30可以检测从X射线管2发射的X射线。
控制器9具有中央处理单元(CPU)和其它元件。存储器10具有存储介质，通常为ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。输入单元11具有定点设备，通常为鼠标、键盘、操纵杆、轨迹球和/或触摸板。荧光检查设备利用检测透过患者M的X射线的FPD 30以及根据检测的X射线来执行图像处理的图像处理器8，来产生患者M的图像。
FPD单元3包括FPD 30。如图2所示，FPD 30包括：辐射敏感半导体厚膜31，用于响应于例如X射线的入射辐射来产生载流子；电压施加电极32，形成在半导体厚膜31的表面上；载流子收集电极33，设置在远离半导体厚膜31的辐射入射一侧的背表面上；电容器Ca，用于存储与载流子收集电极33所收集的载流子相对应的电荷；以及薄膜晶体管(TFT)Tr，用作切换元件，通常处于截止状态，用于传送来自电容器Ca的电荷。在第一实施例中，半导体厚膜31由响应于入射辐射而产生载流子的辐射敏感材料制成，例如非晶硒。半导体厚膜31可以由响应于入射光而产生载流子的光敏材料制成。半导体厚膜31与本发明中的转换层相对应。
除了上述组件之外，第一实施例中(同样在第二至第四实施例中)的FPD 3还具有与薄膜晶体管Tr的源极相连数据线34以及与薄膜晶体管Tr的栅极相连的栅极线35。电压施加电极32、半导体厚膜31、载流子收集电极33、电容器Ca、薄膜晶体管Tr、数据线34以及栅极线35被层压在一起。载流子收集电极33、电容器Ca、薄膜晶体管Tr、数据线34和栅极线35构成了本发明中的读出图样。
如图2和3所示，电容器Ca和薄膜晶体管Tr分别与按照行和列的二维矩阵布置的多个(例如1,024×1,024或者4,096×4,096)载流子收集电极33相连。每一个组载流子收集电极33、电容器Ca和薄膜晶体管Tr用作独立的检测单元DU。电压施加电极32被形成在整个表面上，作为所有检测单元DU的公共电极。如图3所示，数据线34形成了沿水平(X)方向并列的多列，而栅极线35形成了沿垂直(Y)方向并列的多行。每根数据线34和每根栅极线35都与检测单元DU相连。数据线34与放大器阵列电路36相连。放大器阵列电路36与模数转换器37相连。栅极线35与栅极驱动器电路38相连。检测单元DU的数目不局限于1,024×1,024或4,096×4,096，而是根据实现的形式而可变的。因此，可以仅设置一个检测单元DU。放大器阵列电路36与本发明中的放大设备相对应。模数转换器37与本发明中的模数转换设备相对应。
接下来描述第一实施例中X射线荧光检查设备和平板X射线检测器(FPD)的操作。在向电压施加电极32施加高偏置电压VA(例如几百伏特至几十千伏)的状态下，向FPD 3发射要检测的辐射。还在FPD控制器5的控制之下施加该偏置电压VA。
载流子由辐射的入射而产生，并且作为电荷信息被存储在电容器Ca中，用于电荷积累。由到达栅极驱动器电路38的信号获取扫描信号(即栅极驱动信号)来选择栅极线35。结果，指定了与该栅极线35相连的检测单元DU。通过由选定的栅极线35上的信号导通的薄膜晶体管Tr，将指定的检测单元DU的电容器Ca中存储的电荷输出到数据线34。
根据数据线34和栅极线35上的信号获取扫描信号(即栅极线35上的栅极驱动信号和数据线34上的放大器驱动信号)，指定每个检测单元DU的地址。当信号获取扫描信号被输入栅极驱动器电路38时，由栅极驱动器电路38输出的垂直(Y)方向的扫描信号(栅极驱动信号)选择每个检测单元DU。然后，由水平(X)方向的扫描信号(放大器驱动信号)切换放大器阵列电路36，从而选定检测单元DU的电容器Ca的电荷通过数据线34被输出到放大器阵列电路36。由放大器阵列电路36放大电荷，并且作为X射线检测信号从放大器阵列电路36输出到模数转换器37。模数转换器37使X射线检测信号数字化，并且输出X射线检测信号，所述X射线检测信号是来自FPD 30的电荷信号。
例如，在用于检测X射线荧光检查图像的荧光检查设备中使用第一实施例中的FPD 30的情况下，上述操作将通过数据线34读取的电荷信息(X射线检测信号)转换为图像信息，并且将其作为X射线荧光检查图像输出。
接下来，参考图4来描述FPD单元3的特殊结构。图4是第一实施例中FPD单元3的示意截面图。如图4所示，第一实施例中(同样在下面描述的第二至第四实施例中)的FPD单元3包括具有附着在其上的屏蔽板50a的盒50。
优选地，包括屏蔽板50a的盒50由具有经过了电或磁屏蔽处理的树脂制成。更具体地，在第一实施例中(同样在下面描述的第二至第四实施例中)，除了屏蔽板50a之外的盒50的主体由磁能穿透的材料制成，该材料通常是铁和镍的合金(Fe-Ni)，是退火至大约1000℃的铁磁体材料(下面称为“透磁合金”)。屏蔽板50a位于盒50的X射线入射侧，以屏蔽除了要检测的辐射(此处是指X射线)之外的入射和光。屏蔽板50a由例如树脂的低屏蔽系数的材料制成，以使由于屏蔽板50a而引起的X射线的衰减最小化。透磁合金具有传导性，并且在第一实施例中，透磁合金接地。透磁合金的相对磁导率取决于通量密度，是大约104至几个106。如上所述，由透磁合金制成的盒50的主体接地，并且屏蔽板50a位于盒50的入射表面上。因此，包括屏蔽板50a的盒50由经过了电和磁屏蔽处理的树脂制成。包括屏蔽板50a的盒50与本发明中的贮存容器相对应。
由于透磁合金会衰减X射线，所以优选地使盒50的入射侧比其它侧要薄。在第一实施例中，大约0.1μm厚的透磁合金形成入射侧，而大约0.3μm厚的透磁合金形成其它侧。
该盒50贮存了燃料电池形式的蓄电池51和存储器52以及上述FPD 30、放大阵列电路36、模数转换器37和栅极驱动器电路38。更具体地，由弹性材料制成的挠性基座53与FPD 30和电路板54电连接。电路板54上安装了包括放大器阵列电路36、模数转换器37和栅极驱动器电路38的电路组55。FPD 30、蓄电池51、存储器52、挠性基座53、电路板54以及电路组55(放大器阵列电路36、模数转换器37和栅极驱动器电路38)被放置在盒50中，其中蓄电池51和存储器52被设置在其外围区域。注入并浇铸胶状树脂(未示出)以填充盒50内的空隙并且使FPD 30和其它组件固定在适当位置。蓄电池51与本发明中的蓄电池相对应。存储器52与本发明中的存储介质相对应。
在第一实施例中(同样在下面描述的第二至第四实施例中)，蓄电池51已经被充电，以便除了向放大器阵列电路36和模数转换器37供电之外，还向栅极驱动器电路38和存储器52供电。蓄电池51可以仅向放大器阵列电路36和模数转换器37供电，而除蓄电池51之外的电源或者另一个蓄电池向栅极驱动器电路38和存储器52供电。蓄电池51不局限于上述燃料电池。蓄电池51可以具有二次电池(例如铅蓄电池或者可充电锂离子电池)的形式，所述电池优选地可以重复放电和充电。当然，蓄电池51可以是仅放电而不能充电的原电池(例如干电池)。电源不局限于任意特定类型，并且蓄电池51可以是太阳能电池。
存储器52具有存储介质的形式，与图1所示的存储器10相同。存储器52被用于暂时地存储X射线检测信号。存储器52可以是通常为DRAM(动态随机存取存储器)的易失性存储器或者通常为EPROM(电可编程只读存储器)或E2PROM(电可擦除可编程只读存储器)的非易失性存储器。存储器52可以具有与FPD 30中的电容器Ca类似的存储元件的形式，以并入FPD 30中。非易失性存储器形式的存储器52具有即使在停止从蓄电池51供电时也保留存储器52中的数据的优点。
图1所示的存储器10可以被并入存储器52，以安装在盒50中。然后，图1所示的图像处理器8也可以被安装在盒50中。在这种情况下，存储在存储器52中的数据不局限于X射线检测信号，而是图像处理器8所处理的数据和图像信息。因此，存储在存储器52中的数据不局限于特定数据，而可以是检测操作所产生的任意数据。
接下来，参考图5A-5F来描述制造FPD 30的方法。图5A-5F是示出了在第一实施例中制造FPD 30的步骤的示意截面图。
首先，如图5A所示，通过在由石墨制成的导电衬底41上的气相沉积，形成半导体厚膜31。可以根据用途、耐受电压等适当地选择用于形成半导体厚膜31的半导体，例如从CdTe、CdZnTe、PbI2、PbO、例如上述非晶硒的非晶半导体以及多晶半导体中进行选择。
在第一实施例中(同样在下面描述的第三实施例中)，由于没有因为下面描述的原因而破坏读出图样，所以可以没有例如任何温度限制地形成转换层(通常为半导体厚膜31)，从而增加了选择转换层的自由度。因此可以使用单晶体形式的转换层作为半导体厚膜31。
在图5A-5F中，下表面是X射线入射表面，上表面是入射表面的背表面。在形成了半导体厚膜31之后，如图5B-5F所示，在半导体厚膜31的上表面(即入射表面的背表面)上层压载流子收集电极33、电容器Ca和薄膜晶体管Tr，作为读出图样。下面详细描述该过程。
如图5B所示，在半导体厚膜31的上表面上层压绝缘层42。在绝缘层42的上表面上层压由并五苯制成的栅极沟道43。如图5C所示，在栅极沟道43的一端的上表面上层压载流子收集电极33，并且在栅极沟道43的另一端的上表面上层压数据线34。
如图5D所示，在绝缘层42、栅极沟道43、载流子收集电极33以及数据线34的上表面上层压绝缘层44。如图5E所示，在绝缘层44的上表面上层压栅极G和存储电容反电极45。存储电容反电极45接地。栅极G和栅极线35(参见图2和3)通过布线和VIA(未示出)电连接。
如图5F所示，在绝缘层44、栅极G和存储电容反电极45的上表面上层压绝缘层46。在这些图中下表面是X射线入射表面的情况下，可以使该结构上下颠倒以成为图2和4所示的结构(图2是等效电路)。因此，如图5F所示，导电衬底41用作电压施加电极32。每个薄膜晶体管Tr包括与载流子收集电极33的栅极沟道43相邻的一端、数据线34的栅极沟道43的一端、沟道栅极43、栅极G和绝缘层44。每个电容器Ca包括载流子收集电极33、绝缘层44和存储电容反电极45。这些载流子收集电极33、电容器Ca、薄膜晶体管Tr、数据线34和栅极线35的层压形成与本发明中的读出图样形成步骤相对应。
关于读出图样的层压形成，整个读出图样可以由有机薄膜制成，或者至少部分读出图样由有机薄膜制成。具有有机薄膜的读出图样的层压形成的特定示例如下。
例如，载流子收集电极33、电容器Ca和薄膜晶体管Tr的至少一部分可以由有机薄膜制成，并且数据线34和栅极线35的至少一部分可以由有机薄膜制成。当利用有机薄膜形成数据线34和栅极线35时，使用导电有机材料。载流子收集电极33、电容器Ca和薄膜晶体管Tr的至少一部分可以由有机薄膜制成，并且数据线34和栅极线35的至少一部分可以由无机薄膜(例如ITO之类的透明电极)或金属制成。
有机薄膜包括通常是单晶体例如并五苯和并四苯(在第一实施例中由并五苯组成的栅极沟道43)的有机小分子和有机聚合物。特定层压形成方法根据所选择的而改变。当针对读出图样选择有机小分子时，通过气相沉积来执行层压形成。当针对读出图样选择有机聚合物时，通过印刷(喷墨方法或者一种冲压或涂覆方法)来执行层压形成。
当选择有机聚合物时，载流子收集电极33、电容器Ca和薄膜晶体管Tr的导电部分(例如载流子收集电极33和电容器Ca的存储电容反电极45以及薄膜晶体管Tr的栅极G)由导电有机材料制成，通常为PEDOT(聚噻吩)或PPV(聚对苯乙烯)。绝缘层42、44和46由聚酰亚胺或聚乙烯苯酚组成。
即使在数据线34和栅极线35的至少一部分由无机薄膜或金属而不是有机薄膜制成时，也可以通过印刷(喷墨方法或者一种冲压或涂覆方法)来执行层压形成。在这种情况下，优选地将不易于氧化的材料(例如银、金或铂的贵金属)缩小为纳米大小的粒子(大约10-9mm)，并且通过印刷来形成数据线34和栅极线35。可以代替上述气相沉积或印刷，通过使用按照光刻方法的形成图样技术(例如溅射)，来形成例如数据线34和栅极线35的布线。
当代替有机薄膜、利用无机薄膜(例如非晶硅)来形成载流子收集电极33、电容器Ca和薄膜晶体管Tr的一部分时，如关于数据线34和栅极线35所述，可以代替气相沉积或印刷，通过使用按照光刻方法的形成图样技术(例如溅射)来执行层压形成。
除了按照这种方式制造的FPD 30之外，将包括放大器阵列电路36、模数转换器37和栅极驱动器电路38的电路组55安装在电路板54上。FPD 30和电路板54通过挠性基座53电连接。蓄电池51和存储器52被设置在FPD 30的外围。将这些组件放置在盒50内。在贮存之前或之后，将由树脂制成的盒50接地，并且将由树脂制成的屏蔽板50a附着在盒50上。因此，对于由树脂制成的屏蔽板50a，执行了电和磁屏蔽处理。该屏蔽处理与本发明中的屏蔽步骤相对应。
根据在上述第一实施例中制造具有平板X射线检测器(FPD)30的FPD单元3的方法，如图5B-5F所示，通过气相沉积或印刷形成了包括载流子收集电极33、电容器Ca、薄膜晶体管Tr、数据线34和栅极线35的读出图样的至少一部分。与半导体厚膜31相分离地形成该读出图样。具有半导体厚膜31和读出图样的FPD 30被容纳在盒50内以形成一个单元。通过使用半导体厚膜31代替传统的玻璃衬底，减轻了重量。按照这种方式制造的FPD 30在运输和使用期间不受较大的限制。
重量减轻实现了能够方便携带的便携式FPD单元3。可以在例如灾难现场的室外使用FPD单元3。由于在运输和使用期间不会施加较大的限制，所以与传统的玻璃衬底的情况不同，几乎不会由于例如在运输和时间期间发生的震动而引起的损害。因此，FPD单元3还具有较强抗震的优点。
在第一实施例中(同样在下面描述的第三实施例中)，当按照图5B-5F所示的过程来层压读出图样时，由于已经形成了半导体厚膜31，所以可以层压读出图样，并不依赖于在形成半导体厚膜31期间使用的温度。结果，可以容易地制造FPD 30，而不会毁坏读出图样。可以在没有例如温度的任何限制的情况下形成转换层(通常是半导体厚膜31)。这增加了选择转换层的自由度，例如，可以选择由单晶体组成的转换层，并且还增加了面积。
当利用有机薄膜形成至少部分读出图样时，有机小分子(通常是例如并五苯和并四苯的单晶体)适用于通过气相沉积来形成读出图样。有机聚合物适用于通过印刷(喷墨方法或一种冲压或涂覆方法)来形成读出图样。因此，优选地在气相沉积的情况下利用有机小分子来形成读出图样。优选地在印刷(喷墨方法或者一种冲压或涂覆方法)的情况下利用有机聚合物来形成读出图样。还可以在印刷的情况下利用无机薄膜或金属代替有机薄膜来形成部分读出图样(例如数据线34和栅极线35的布线)。
在第一实施例中，针对由树脂制成的屏蔽板50a执行了电和磁屏蔽处理。这提供了去除了由电和磁引起的噪声的效果。
在第一实施例中，除了FPD 30之外，盒50还容纳放大器阵列电路36和模数转换器37。因此，FPD 30可以与放大器阵列电路36和模数转换器37结合以形成一个单元。此外，盒50连同放大器阵列电路36和模数转换器37一起还容纳蓄电池51。不需要电连接的电力电缆来供电。这消除了例如脚绊到缆线的问题，从而提供了管理的方便性。燃料电池形式的蓄电池50可以使用较长时间。在第一实施例中，FPD 30可以与同样贮存在盒50中的存储器52一起集成到一个单元中。
利用使用该FPD 30的X射线荧光检查设备，图像处理器8可以平稳地执行一系列成像处理。
第二实施例
接下来，参考附图来描述本发明的第二实施例。
图6时第二实施例中的FPD 30的示意截面图。图7A-7C是示出了第二实施例中制造FPD 30的步骤的示意截面图。类似的参考符号和数字被用于标识与第一实施例中相同的类似部分，并且不再进行描述。X射线荧光检查设备具有如图1所示相同的结构。
在上述第一实施例中，包括载流子收集电极33、电容器Ca、薄膜晶体管Tr、数据线34和栅极线35的读出图样被直接层压在半导体厚膜31上。在第二实施例中，如图6所示，薄膜片S被置于读出图样和半导体厚膜31之间。因此，在第二实施例中，如图7A-7C所示来制造FPD 30。薄膜片S由树脂材料制成。优选地，薄膜片S是如图合成树脂一样的塑料。即使在受到下面描述的粘贴力时，塑料薄膜片S在作用力下也能够自由地变形，从而提高了粘贴时的粘附力。薄膜片S与本发明中的薄膜片相对应。
首先，如图7A所示，通过气相沉积或印刷，在薄膜片S上形成至少部分读出图样。该读出图样的层压形成与图5B-5F所示的第一实施例中的过程相同，并且不再进行描述。关于形成读出图样的材料和层压形成方法，可以应用上述第一实施例。将在薄膜片S上形成的读出图样和半导体厚膜31粘贴在一起。如图7C所示，执行该粘贴操作，使得薄膜片S直接与半导体厚膜31接触。作为该粘贴的结果，薄膜片S被置于读出图样和半导体厚膜31之间。该粘贴操作与本发明中的粘贴步骤相对应。
优选地，在粘贴操作之前，如图7B和7C所示来处理薄膜片S。即，当载流子收集电极33收集载流子时，薄膜片S可以构成障碍。因此，如图7B所示，对薄膜片S进行穿孔以直接在各个载流子收集电极33之下形成通孔Sa。当粘贴时，载流子收集电极33直接与半导体厚膜31接触。因为在粘贴时可能由通孔Sa形成了空隙，如图7C所示，可以注入导电性胶以填充通孔Sa。
上述第二实施例中制造具有平板X射线检测器(FPD)30的FPD单元3的方法实现了具有置于读出图样和半导体厚膜31之间的薄膜片S的FPD单元3。
第三实施例
接下来，参考附图来描述本发明的第三实施例。
图8A-8C是示出了在第三实施例中制造FPD 30的步骤的示意截面图。类似的参考符号和数字被用于标识与第一和第二实施例相同的部分，并且不再进行描述。X射线荧光检查设备具有与图1所示相同的结构。
在上述第一和第二实施例中，本发明被应用于“直接转换类型”的辐射检测器，其中半导体厚膜31(转换层)将入射辐射(例如第一实施例中的X射线)直接转换为电荷信息。本发明也适用于“间接转换类型”的辐射检测器，“间接转换类型”的辐射检测器具有：例如闪烁体的第一转换层，用于将入射辐射转换为光；以及第二转换层，由光敏材料(例如光电二极管)制成，用于将光转换为电荷信号。第三实施例涉及一种制造“间接转换类型”的平板X射线检测器(FPD)30的方法。参考图8A-8C来描述第三实施例中制造平板X射线检测器(FPD)30的方法。
首先，如图8A所示，通过气相沉积在闪烁体61上层压通常是ITO的透明电极62。可以从CsI、Cd2O2S等中适当地选择构成闪烁体61的转换层。透明电极62是用于施加偏置电压VA的电极，与第一和第二实施例中电压施加电极32相同(图2)。闪烁体61与本发明中的第一转换层相对应。
如图8B所示，通过气相沉积，在透明电极62的上表面上层压光敏半导体厚膜63。可以从非晶硒、非晶硅、单晶Si等中适当地选择光敏半导体厚膜63。光敏半导体厚膜63与本发明中的第二转换层相对应。
如图8C所示，在半导体厚膜63的上表面上层压读出图样。该读出图样的层压形成与图5B-5F所示的第一实施例中的过程相同。关于用于形成读出图样的材料和层压形成方法，可以应用上述第一实施例。
半导体厚膜63可以被层压在整个表面上，或者可以形成为针对每个检测单元DU而分开。在半导体厚膜63是光电二极管的情况下，光电二极管具有PIN结构。在光电二极管具有较大寄生电容的情况下，不一定需要通常是电容器Ca的存储元件。
在第三实施例中，闪烁体61将入射X射线转换为光，并且光敏半导体厚膜63将光转换为用作电荷信息的载流子。FPD 30检测X射线，其中闪烁体61和半导体厚膜63将X射线间接转换为载流子。
第四实施例
接下来，参考附图来描述本发明的第四实施例。
图9是第四实施例中FPD 30的示意截面图。图10A-10C是示出了第四实施例中制造FPD 30的步骤的示意截面图。类似的参考符号和数字被用于标识与第一到第三实施例相同的部分，并且不再进行描述。X射线荧光检查设备具有如图1所示相同的结构。
在上述第三实施例中，在层压于闪烁体61上的透明电极62上直接层压光敏半导体厚膜63。在第四实施例中，如图9所示，薄膜片S被置于光敏半导体厚膜63/透明电极62与闪烁体61之间。结果，薄膜片S被置于读出图样和闪烁体61之间。因此，在第四实施例中，如图10A-10C所示来制造FPD 30。薄膜片S的材料和效果与第二实施例相同。即，第四实施例是第二实施例中的薄膜片S和第三实施例中的“间接转换类型”的平板X检测器(FPD)30的组合。
首先，如图10A所示，通过气相沉积在薄膜片S上层压透明电极62，并且通过气相沉积在透明电极62的上表面上层压光敏半导体厚膜63。在形成半导体厚膜63之后，如图10B所示，通过气相沉积或印刷来形成至少部分读出图样。该读出图样的层压形成与图5B-5F所示的第一实施例中的过程相同，并且不再进行描述。关于用于形成读出图样的材料和层压形成方法，可以应用上述第一实施例。
将形成在薄膜片S上的读出图样连同透明电极62和光敏半导体厚膜63一起与闪烁体61粘贴在一起。如图10C所示，执行该粘贴操作，使得薄膜片S直接与闪烁体61接触。作为该粘贴操作的结果，薄膜片S被置于光敏半导体厚膜63/透明电极62与闪烁体61之间。因此，薄膜片S被置于读出图样和闪烁体61之间。该粘贴操作与本发明中的粘贴步骤相对应。
在上述第四实施例中制造具有平板X射线检测器(FPD)30的FPD单元3的方法实现了具有置于读出图样和闪烁体61之间的薄膜片S的FPD单元3。
本发明不局限于上述实施例，而可以如下进行修改：
(1)在上述每个实施例中，作为示例描述了图1所示的荧光检查设备。例如，本发明还可以应用于安装在C形臂上的荧光检查设备。本发明还可以被应用于X射线CT设备。
(2)在上述每个实施例中，作为示例描述了用于检测X射线的X射线检测器。本发明不局限于特定类型的辐射检测器，例如在ECT(发射计算机断层术)设备中，辐射检测器可以是用于检测服用了放射性同位素(RI)的患者发出的伽马射线的伽马射线检测器。类似地，本发明适用于检测辐射的任何成像设备，例如上述作为示例的ECT设备。
(3)在上述每个实施例中，作为示例描述了用于检测辐射(通常是X射线)的辐射检测器。本发明还适用于用于检测光的光检测器。因此，本发明不局限于通过检测光来形成图像的任意设备。在这种情况下，未提供如第三和第四实施例中的闪烁体(第一转换层)，但是提供了如第三和第四实施例中的光敏材料的半导体层(第二转换层)。检测器通过读取由半导体层从光转换的电荷信息来检测光。
(4)在上述每个实施例中，在辐射(通常是光或X射线)入射表面的背表面上层压读出图样(参见图5F、6、8C、9和11A)。然而，如图11B所示，可以在入射表面上层压读出图样。
(5)在上述载流子收集电极33由于电容器Ca的容量而不能够收集足够的载流子的情况下，除了电容器Ca之外，还可以设置存储元件(例如最佳是大约0.1pF)。在载流子收集电极33收集载流子时，首先将载流子存储在具有较小容量的电容器Ca中，然后收集在分离的存储元件中。存储元件的电压同样可以由有机薄膜或无机薄膜形成。
(6)在上述每个实施例中，通过气相沉积或印刷来形成至少部分读出图样。然而，可以通过按照光刻方法的形成图样技术(例如溅射)和气相沉积或印刷的组合来形成读出图样。例如，通过气相沉积或印刷来形成部分读出图样，并且通过使用按照光刻方法的形成图样技术来形成剩下部分的读出图样。作为除气相沉积和印刷之外的形成图样技术，代替上述溅射方法，可以使用在液相(liquid phase)中通过浸入来形成图样的溶胶凝胶方法。
(7)在上述每个实施例中，由包括屏蔽板50a的盒50所表示的贮存容器来容纳燃料电池形式的蓄电池51和存储单元52以及FPD 30、放大器阵列电路36、模数转换器37和栅极驱动器电路38。只要至少容纳了FPD 30，则可以将其它组件设置在贮存容器之外，并且通过第一实施例中所述的用于数据传送的电缆进行连接。类似地，蓄电池51可以如在每个实施例中一样被容纳，或者可拆卸地附着在贮存容器上。利用可拆卸地附着在贮存容器的蓄电池51，可以在具有蓄电池的检测单元和不具有蓄电池的检测单元之间适当地做出选择。
(8)在上述每个实施例中，包括屏蔽板50a的盒50经过了电盒磁屏蔽处理。在不需要考虑由于电或磁而引起的噪声混合的情况下，不需要屏蔽处理。可以关于电或磁执行屏蔽处理。磁可透过的物质(通常是透磁合金)具有导电性。透磁合金接地以避免由于电而引起的噪声的混合。例如，在不需要考虑由于电而引起的噪声的混合的情况下，磁可透过材料不需要是导电的。例如，线圈的铁芯是磁可透过物质，但是不具有导电性。这种铁芯可以被形成为磁屏蔽。此外，可以通过使具有导电性但不是磁可透过的物质接地，来形成电屏蔽。
(9)如上述第一实施例中的电缆可拆卸地附着在由包括屏蔽板50a的盒50所表示的贮存容器上。所以，还可以固定型地使用检测单元。
在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，可以在其它特定形式中具体实现本发明，因此，应该参考指示出本发明范围的所附权利要求，而不是上述说明书。

Claims (11)

1.一种制造包括光或辐射检测器的光或辐射检测单元的方法，所述光或辐射检测器具有：转换层，用于接收光或辐射并且将关于光或辐射的信息转换为电荷信息；以及读出图样，用于读取电荷信息，所述光或辐射检测器通过利用所述读出图样读取电荷信息来检测光或辐射，并且所述光或辐射检测器被安装在贮存容器内以形成一个单元，所述方法包括：
读出图样形成步骤，通过薄膜片上的气相沉积或印刷来执行所述读出图样形成步骤，以形成至少部分所述读出图样；以及
粘贴步骤，用于粘贴在所述薄膜片上形成的读出图样和所述转换层，所述薄膜片位于所述读出图样和所述转换层之间；
其中，在所述读出图样形成步骤中，与所述转换层相分离地形成所述读出图样。
2.根据权利要求1所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，所述转换层包括：第一转换层，用于将关于入射辐射的信息转换为关于所述光的信息；以及第二转换层，用于将所述光信息转换为所述电荷信息，所述检测器利用第一转换层和第二转换层来检测辐射。
3.根据权利要求2所述的制造光或辐射检测单元的方法：
所述粘贴步骤还包括粘贴在所述薄膜片上形成的读出图样和所述第二转换层与所述第一转换层。
4.根据权利要求1所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，执行所述读出图样形成步骤，以便利用有机薄膜来形成至少部分所述读出图样。
5.根据权利要求4所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，当针对所述读出图样选择了有机小分子时，通过气相沉积来层压所述读出图样。
6.根据权利要求4所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，当针对所述读出图样选择了有机聚合物时，通过印刷来层压所述读出图样。
7.根据权利要求1所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，通过印刷减小到纳米大小粒子的贵金属，来层压所述读出图样的布线。
8.根据权利要求1所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，在所述转换层的辐射入射表面的背表面上层压所述读出图样。
9.根据权利要求1所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，在所述转换层的辐射入射表面上层压所述读出图样。
10.根据权利要求1所述的制造光或辐射检测单元的方法：
其中，所述贮存容器由树脂制成；
所述方法还包括屏蔽处理步骤，用于执行所述树脂的电或磁屏蔽处理。
11.根据权利要求10所述的制造光或辐射检测单元的方法，其中，所述贮存容器具有被形成为比其它表面薄的入射表面。
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