CN210923972U - 一种新型散射抑制平板探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型散射抑制平板探测器，该器件包含一层有源矩阵基板层、一层光电转换层、一层散射抑制层。有源矩阵基板层由一个个像素区域以及外围电路组成；光电转换层像素将X射线转换为电信号，散射抑制层由和像素一一对应的主射线光路组成。本实用新型的散射抑制层，使主射线沿像素光路通道通过，而成像目标产生的散射线则被削弱，从而减少散射线干扰，提高成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型散射抑制平板探测器，属于光电技术领域。其优选地用于医疗诊断、工业无损检查以及公共安全检查等领域。
本发明中的放射线包括X射线、α射线、β射线、γ射线等。
背景技术
近年来，随着技术的进步以及成本的降低，由半导体材料制成的平板检测器的X光影像装置在医疗、工业无损检测、公共安全等领域应用越来越广。在使用间接能量转换的技术中，放射线经过闪烁体层转换为可见光，可见光再经过可见光转换层，产生电荷积累到有源矩阵基板上，并进行读取。如果是直接能量转换方式的话，放射线经过光电转换层，直接产生电子，聚集到有源矩阵基板上。
但是放射线通过成像目标后，射向平板探测器的不但有经过衰减的主射线，也有放射线和成像目标相互作用后向各个方向产生的散射线。打到平板探测器上的散射线会增加图像噪音，降低图像的质量。
目前，去除散射线的方法可以分为如下两类：
一类是基于软件的图像矫正算法，包括噪声抑制重构算法、散射分布解析算法或基于统计的散射算法。该类方法可以取得一定的效果，但也有各自的缺点，例如解析方法欠缺精度，而基于统计的蒙特卡罗算法受制于计算速度，临床应用受到限制。
另一类是基于硬件的散射校正方法。一部分基于硬件的方法直接减少到达平板探测器的散射线，比如增加成像目标和探测器之间的距离；在成像目标和探测器之间添加反散射网格；在射线源和成像目标之间添加蝶形衰减板等。在实际应用中，成像目标和平板探测器之间的距离常常是受限的。反散射网格对散射导致的杯状伪影有效，但对散射导致的条状伪影效果有限，有些情况下还会降低对比度噪声比；另外反散射网格会在投影图像上留下网格阴影。蝶形衰减板可以降低投影中心的散射线主射线比，同时也会增加边缘的散射线主射线比。还有一部分基于硬件的方法通过设计具有各种形状缝隙的遮挡板来估计散射分布，但是这类方法要么需要对遮挡部分额外的扫描，增加扫描时间；要么需要通过插值计算遮挡部分，损失分辨率。谢世鹏提出的《一种基于衰减板的散射校正》（电子学报2011年第7期）采用2mm均匀铝材质衰减板，衰减板位于射线源和成像目标之间，其需要带有衰减板和不带有衰减板两次成像，增加患者受到的辐射。
有些去散射方案则综合使用上述软硬件方法，但各种方法固有的不足仍限制其去散射的效果和临床应用。
发明内容
针对上述去散射方法的不足，本发明公开了一种新型散射抑制平板探测器，其通过带有主射线光路的散射抑制层，以减少来自成像目标散射线的影响。由于每一个像素至少对应一条主射线光路，因此不会像反散射网格那样在图像上留下网格阴影。
本发明公开的一种新型散射抑制平板探测器，含有一层有源矩阵基板层、一层光电转换层，一层散射抑制层；按和放射线光源的距离由近及远依次为散射抑制层、光电转换层、有源矩阵基板层；其中散射抑制层由放射线遮挡材料和主射线光路组成；放射线遮挡材料为可阻挡放射线的金属材料。
优选地，所述有源矩阵基板可以为单晶硅、非晶硅、低温多晶硅、金属氧化物、有机半导体等材料。
其中光电转换层包含直接转换和间接转换两种形式。直接转换，比如非晶硒，直接将放射线转换为电信号。间接转换则包含将放射线转换为可见光的闪烁体层和将可见光转换为电信号的可见光转换层。优选地，所述可见光转换层的材料为非晶硅、钙钛矿、铜铟镓硒、碲化镉等。优选的闪烁体层的材料为碘化铯、碘化钠、硫化锌等。
其中散射抑制层通常为钨、铅、钨铜合金、铅锡合金等可阻挡放射线的金属材料制成，金属材料上有和每个像素对应的主射线光路。
主射线光路为散射抑制层上沿主射线方向的孔。经过精心设计的主射线光路有较大的径深比，这就使得只有主射线和少量的散射线可以通过主射线光路打到光电转换层对应的像素上，而大部分散射线会被金属材料阻挡。从而减少散射线带来的影响，提高图像质量。
根据扫描模式的不同，每一个像素对应一条或多条主射线光路。
附图说明
图1是实施例1的示意图；
图2是平板探测器两种扫描模式的示意图；
图3是兼容两种扫描模式的实施例2的剖面示意图；
具体实施方式
实施例1
图1是本发明的一个实施例的示意图。图中101是放射线光源，102是成像目标，103是主射线；104、105、106和107构成此实施例中平板探测器的剖面示意图，此实施例中的平板探测器为间接光电转换型，其中104是平板探测器的散射抑制层，105是平板探测器的闪烁体层，106是可见光转换层，107是有源矩阵基板层；109是散射抑制层中的主光路，108是散射抑制层中除去主光路的阻挡放射线的金属材料。此示意图中仅画了对应9个像素的9个主光路，实际上，平板探测器在两个维度上通常有数千个像素。此实施例中平板探测器长宽各有1024个像素，每个像素为边长400微米的正方形。可见光转换层为非晶硅材质，闪烁体层为碘化铯晶体。散射抑制层为钨铜合金，厚度7毫米。主光路为散射抑制层上的圆形孔，直径300微米，孔中心轴沿主射线方向与像素中心点重合。
实施例2
当平板探测器用于锥形束CT图像采集时，根据成像目标的大小，通常有两种扫描模式。图2是平板探测器两种扫描模式的示意图。其中左图为full-fan模式，用于扫描较小成像目标；右图为half-fan模式，用于扫描较大成像目标。由于两种模式下，平板探测器相对于放射线光源的位置有变化，因此只有一组主光路无法适应两种情况。图3是兼容两种扫描模式的实施例2的剖面示意图，图中301是full-fan模式下，相对于平板探测器的放射线光源位置；图中302是half-fan模式下，相对于平板探测器的放射线光源位置。此实施例中平板探测器为直接光电转换型，其中304是平板探测器的散射抑制层，306是光电转换层，307是有源矩阵基板层，309是散射抑制层中的主光路，308是散射抑制层中除去主光路的阻挡放射线的金属材料。光电转换层为非晶硒材质，直接将放射线转换为电信号。此实施例中平板探测器像素数量排列和尺寸与实施例1相同。散射抑制层仍为钨铜合金材质，厚度7毫米。主光路为散射抑制层上的圆形孔，直径300微米，孔中心轴沿主射线方向与像素中心点重合。与实施例1不同的是，此实施例中平板探测器要兼容full-fan和half-fan两种扫描模式，因此主光路309包含两组光路分别对应两种扫描模式。即每一个像素对应两条主光路，一条主光路中心轴为像素中心与full-fan模式下放射线光源的连线，另一条主光路中心轴为像素中心与half-fan模式下放射线光源的连线。
虽然实施例2只有两种扫描模式，但是当平板探测器有多个但有限的扫描模式时，可以以实施例2提供的方式类推，每个像素对应多个主光路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护。
Claims (6)
1.一种新型散射抑制平板探测器，其特征在于，含有一层有源矩阵基板层、一层光电转换层，一层散射抑制层；按和放射线光源的距离由近及远依次为散射抑制层、光电转换层、有源矩阵基板层；其中散射抑制层由放射线遮挡材料和主射线光路组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型散射抑制平板探测器，其特征在于，所述光电转换层为直接光电转换材料，将放射线直接转换为电信号。
3.根据权利要求1所述的一种新型散射抑制平板探测器，其特征在于，所述光电转换层包含将放射线转换为可见光的闪烁体层和将可见光转换为电信号的可见光转换层。
4.根据权利要求1所述的一种新型散射抑制平板探测器，其特征在于，所述放射线遮挡材料为可阻挡放射线的金属材料。
5.根据权利要求1所述的一种新型散射抑制平板探测器，其特征在于，所述主射线光路为散射抑制层上沿主射线方向的孔。
6.根据权利要求1所述的一种新型散射抑制平板探测器，其特征在于，所述散射抑制层根据扫描模式的不同，每一个像素对应一条或多条主射线光路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921450289.1U CN210923972U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种新型散射抑制平板探测器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921450289.1U CN210923972U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种新型散射抑制平板探测器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN210923972U true CN210923972U (zh) | 2020-07-03 |
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ID=71347540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201921450289.1U Active CN210923972U (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 一种新型散射抑制平板探测器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN210923972U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110412645A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-05 | 张家港赛提菲克医疗器械有限公司 | 一种新型散射抑制平板探测器 |
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2019
- 2019-09-03 CN CN201921450289.1U patent/CN210923972U/zh active Active
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| CN110412645A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-11-05 | 张家港赛提菲克医疗器械有限公司 | 一种新型散射抑制平板探测器 |
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