JP2022503404A - X線検出器設計 - Google Patents
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Abstract
Description
本例では、半導体センサ21がどのようにマルチチップモジュール(MCM)内の基板の機能も有することができるのかが示されている。信号は、信号経路23によって検出器要素または画素22から、活性センサ区域の隣に位置付けられた並列処理回路24(例えば、ASIC)の入力へ配線される。用語、特定用途向け集積回路(ASIC)は、特定用途のために用いられ、構成された任意の一般的集積回路として広義に解釈されるべきであることを理解されたい。ASICは、各X線から発生された電荷を処理し、それを、光子を検出し、および/または光子のエネルギーを推定するために用いられ得るデジタル・データに変換する。ASICは、MCMの外部に位置するデジタル処理回路機構および/またはメモリへの接続のために構成され得、最終的に、データは、画像を再構成するための入力として用いられることになる。
このような死角区域、または少なくとも、このような区域を有することの影響を低減することは、画像品質の改善のために非常に有益である。
・ 感受性シリコン区域を最大化するよう傾斜エッジにおいて変更された電極パターン。
・ 離散的階段の異なるバージョンを含む重なり合いのいくつかの異なる変形例。
・ センサの傾斜エッジが画素の矩形柱を横断する際のエッジにおける空の空間を低減するよう変更されたガードリング構造。
・ 早期の電圧破壊をもたらし得るであろう電気的ホット・スポットを回避するための(少なくとも最小曲率半径を有する)丸みのある角部。
・ センサの基部を超えて延びるエッジに沿って読み出しトレースを配線するためのオプション。
・ 重なり合い領域にわたる応答の均一性を最適化するための散乱防止コリメータ・ブレードの配置。
・ 例えば、(切頂)台形または三角形形状を有するダイオード/電極(またはより一般的には、検出器要素)に基づく、傾斜エッジサブモジュールのためのエッジ画素の設計。(切頂)台形または三角形ダイオード/電極または検出器要素は、若干傾斜したエッジに沿った深さセグメント内に配列され得る。
Claims (35)
- 多数のX線検出器サブモジュール(21-1、21-2、...)を有するX線検出器(20)であって、各検出器サブモジュール(21)が、少なくとも2つの方向に延びる検出器要素(22)のアレイを有するエッジオン検出器サブモジュールであり、前記方向のうちの1つが入射X線の方向の成分を有し、
前記検出器サブモジュール(21)が順々に積層され、および/または横に並んで配列されており、
前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分について、前記検出器サブモジュール(21)が、隣接した検出器サブモジュール間の間隙をもたらすように配列されており、前記間隙の少なくとも部分がX線源(10)のX線焦点の方に直線的に向けられていない、X線検出器(20)。 - 前記検出器サブモジュール(21)が、前記入射X線の方向と実質的に垂直な方向に横に並んで配列されており、隣接した検出器サブモジュール(21)間の前記間隙の少なくとも部分が、前記X線焦点から発出するいずれのX線経路とも一直線にならず、前記検出器サブモジュール(21)間の前記間隙の延長において前記検出器サブモジュールのうちの少なくとも1つによって検出適用範囲をもたらす、請求項1に記載のX線検出器。
- 隣接した検出器サブモジュール(21)が同じ検出器要素(22)の情報を共有し、および/または隣接した検出器モジュールからの異なる検出器要素(22)の出力信号が複合される、請求項1または2に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分について、隣接した検出器サブモジュール(21)が、前記入射X線の方向に少なくとも部分的に重なり合う検出区域を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分について、前記検出器サブモジュール(21)が、前記間隙区域内で、2つの隣接した検出器サブモジュールを通過するX線が両方の検出器サブモジュール内の検出器要素(22)によって検出されることを可能にするように配列されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記X線に由来する前記2つの隣接した検出器モジュール(21)の検出器要素(22)の前記出力信号が光子計数のために後続の信号処理の間に複合され得る、請求項5に記載のX線検出器。
- 第1の検出器サブモジュール(21-1)の、前記間隙の最も近くに位置する少なくとも1つの検出器要素(22)、すなわち、エッジ要素が、前記焦点に向かう方向において、第2の検出器サブモジュール(21-2)の、前記間隙の最も近くに位置しない少なくとも1つの検出器要素(22)、すなわち、非エッジ要素と一直線になるように配置されている、請求項5または6に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分が、前記X線源(10)の前記X線焦点に対して若干湾曲した全体構成で横に並んで配列されている、請求項1から7のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 各エッジオン検出器サブモジュール(21)が、前記入射X線の方向において検出器要素(22)の2つ以上の深さセグメントを有する、深さセグメント化X線検出器である、請求項1から8のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 各検出器サブモジュール(21)が、前記検出器要素(22)が配列された基板に基づき、各検出器サブモジュール(21)が、前記検出器サブモジュールの側部に沿って検出器要素の前記アレイを包囲する外側ガードリング構造を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)が平面モジュールであり、前記検出器サブモジュールの少なくとも部分について、前記検出器サブモジュール(21)が前記検出器サブモジュールの面内方向に横に並んで配列されている、請求項1から10のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分について、前記検出器サブモジュール(21)が、コンピュータ断層撮影(CT)システムのz方向に、および/または前記z方向と垂直な方向に横に並んで配列されている、請求項1から11のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)が、前記z方向と実質的に垂直な方向に横に並んで配列されており、検出器サブモジュール(21)が前記z方向にも順々に積層されている、請求項12に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)が実質的に前記z方向に横に並んで配列されており、検出器モジュール(21)が、前記z方向と実質的に垂直な方向にも積層されている、請求項12に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分について、前記検出器サブモジュール(21)が、隣接した検出器サブモジュール間の間隙をもたらすように配列されており、前記間隙の少なくとも部分については、前記間隙が前記X線焦点からのX線ビーム経路に対して0でない角度を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)の少なくとも部分について、前記検出器サブモジュール(21)の側エッジが、傾斜したエッジであるか、または前記側エッジが階段状の構成を有する、請求項1から15のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記検出器サブモジュール(21)が台形および/または平行四辺形の幾何学的形態を有する、請求項16に記載のX線検出器システム。
- 前記検出器サブモジュール(21)が、エッジオン・シリコン・センサであって、それらが、互いに隣接して配置されたときに若干重なり合うことを可能にするように形状設定され、電極をパターン化された、エッジオン・シリコン・センサである、請求項1から17のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記X線検出器(20)が光子計数X線検出器である、請求項1から18のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 検出器サブモジュール(21)の側エッジにおける検出器要素(22)が、丸みのある角部を有する先細状のエッジセグメントを含み、前記丸みのある角部の先端部半径が最小許容半径以上である、請求項1から19のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記丸みのある角部の前記先端部半径が電荷雲半径以上である、請求項20に記載のX線検出器。
- 前記検出器要素(22)の電極パターンが、有効検出区域を維持し、および/または空のシリコン・センサ区域を最小化するように変更されている、請求項1から21のいずれか一項に記載のX線検出器。
- エッジ検出器要素(22-2)の少なくとも部分の幅が、隣の検出器要素(22-1)の幅よりも大きく、および/または隣の検出器要素(22-1)の少なくとも部分の幅が、対応するエッジ検出器要素(22-2)の最も大きい幅よりも大きい、請求項22に記載のX線検出器。
- 前記隣の検出器要素(22-1)がエッジ検出器要素(22-2)の検出線内へ延びる、請求項23に記載のX線検出器。
- サブ検出器モジュール(21)のガードリング構造の少なくとも区分が、前記ガードリング構造が前記サブ検出器モジュール(21)のセンサ区域のエッジにおける前記検出器要素(22)に密接に従うことを可能にするように変更されている、請求項1から24のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記ガードリング構造が埋め込み材および多数のガードリングを含み、前記埋め込み材の区分および/または前記ガードリングのうちの少なくとも1つの区分が、前記ガードリング構造が前記センサ区域の前記エッジにおける前記検出器要素(22)の電極に従うことを可能にするように拡大または変更されている、請求項25に記載のX線検出器。
- エッジ検出器要素(22)からの布線トレース(23)が、エッジから数段離れた検出器要素の間の間隙を通して読み出しパッドまたは回路へ配線されている、請求項1から26のいずれか一項に記載のX線検出器。
- エッジ検出器要素(22)からの布線トレース(23)が、前記エッジ検出器要素とそれらの隣の検出器要素との間の間隙を通して読み出しパッドまたは回路へ配線されている、請求項1から27のいずれか一項に記載のX線検出器。
- エッジ検出器要素(22)からの布線トレース(23)が、エッジ検出器要素とガードリング構造との間の間隙を通して読み出しパッドまたは回路へ配線されている、請求項1から28のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 各検出器サブモジュール(21)がコリメータのセットを有し、前記コリメータの配置が、前記間隙領域にわたる検出器ストリップ検出効率プロファイルに基づいて少なくとも部分的に決定され、実施される、請求項1から29のいずれか一項に記載のX線検出器。
- 前記コリメータが、最も低い検出効率を有する前記隣接したサブ検出器モジュール(21)間の交差領域におけるそれらのエッジ検出器要素(22)からオフセットをもって配置されている、請求項30に記載のX線検出器。
- 請求項1から31のいずれか一項に記載のX線検出器(20)を備えるX線撮像システム(100)。
- 多数のX線検出器サブモジュール(21-1、21-2、...)を有するX線センサシステム(20)であって、各検出器サブモジュール(21)がエッジオン検出器サブモジュールであり、
i)前記検出器サブモジュール(21)が横に並んで配列されており、ii)前記検出器サブモジュール(21)が、隣接した検出器サブモジュール間の間隙をもたらすように配列されており、前記間隙の少なくとも部分が、X線源(10)の前記X線焦点から発出するいずれのX線経路とも一直線にならず、前記検出器サブモジュール間の交差領域において前記検出器サブモジュール(21)のうちの少なくとも1つによって検出適用範囲をもたらす、X線センサシステム(20)。 - 前記隣接した検出器サブモジュール(21)が、入射X線の方向に少なくとも部分的に重なり合う、1つまたは複数の検出器要素(22)を含む、検出区域を有する、請求項33に記載のX線センサシステム。
- 前記検出器サブモジュール(21)が、エッジオン・シリコン・センサであって、それらが、互いに隣接して配置されたときに若干重なり合うことを可能にするように形状設定され、電極をパターン化された、エッジオン・シリコン・センサである、請求項33または34に記載のX線センサシステム。
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