JP6715947B2 - 読出しの間比例電荷利得を有する放射線撮像検出器 - Google Patents
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Description
この例では、200μm以上のセレンに対して1KVの正の電圧を使って、セレン層のバルクの殆どにかけてマイクロメートル当たり5Vの電界を発生させた。埋込電極14に−50Vの電位を印加した。図7に図示された通り、出力データ電極13を電荷増幅器9に接続することによって、データ電極の電位が0V範囲に近くなった。−50Vの負の電圧を埋込電極14に印加した。このような電位分布によって、最上部の高電圧バイアス電極から始まるすべての電界ライン20が画素埋込電極14上の第3誘電性物質15の上面に到達した。X線放射の露出時に、吸収された放射線の強度に比例してセレン層に電子−正孔対が生成された。電界によって電子を最上部高電圧電極19に移動させる一方、電界20により正孔を検出器の最下部に移動させた。電位分布を有するすべての電界ライン20が画素選択電極14上の誘電性領域15到達したので、X線放射により生成されたすべての正孔が、図7に図示された通り、電界20により移動したことにより、セレン層6と画素埋込電極14を分離する誘電性界面15上に蓄積された。X線露出の終了時、X線画像は、各画素電極14上の誘電性領域15上の検出器上に蓄積された電荷量によって表されることになった。パネルの読出しが準備された時、画素埋込電極の一つの列の電位を、読出し電極の電位より+100V高い電位のように、負の電圧から正の電圧に変更した。このような変更によって、画素選択電極上の電界が反転したことにより、電界ライン16は誘電性界面から始まって依然として約0Vである出力データビア10に到達することになった(図8参照)。そして、X線露出の間、画素誘電性界面の列上に蓄積された正に帯電された正孔を図8に図示したように、このような新しい電界分布16により移動させた。電荷は誘電性界面15から隣接した出力データビア10に移動し、図5に図示した通り、各ラインに接続された電荷増幅器によって積分された。したがって、一つの列の画像情報が取得された。一つの列のデータ取得の終了時、前記列の電位は負の値に復帰し、次の画素列8は負から正に変更されて、このような次の列8の画像電荷をデータライン13の行にプッシュした。このような動作は、撮像パネルのすべての電荷が読み出されるまで繰り返された。大面積画素の場合、要素間の間隔が電荷プッシュ―プル伝達動作に必要な制限された電位に対して小さく維持され得るように、多数の小さな画素要素をビニング(binning)することによって大きな画素が構成され得る。図9と図10は、それぞれ電荷蓄積モードおよび読出しモードの間、画素近くの電界の3Dプロットを図示する。また、図10はまた、読出し電極の外部リングでの電界が正電荷が急激な増加(impact multiplication)を経験するのに充分であることを図示する。このような条件下で、衝突電荷はさらに多くの電子−正孔対を生成するので、電荷利得が取得される。高電界は読出し電極の外部リングにのみ集中され、また乗算のために利用可能な誘電性界面からの電荷が制限されるので、制御されない(またはランナウェイ)アバランシェモードプロセスを避けることができ、電荷利得が比例モードで達成される。
Claims (9)
- 放射線撮像検出器であって、
第1誘電層;
前記第1誘電層上に配置された複数の第1電極;
前記第1誘電層上に配置された第2誘電層;
前記第2誘電層上に配置された複数の第2電極;
前記第2電極と前記第2誘電層上に配置された第3誘電層;
前記第1電極上に配置され、前記第2誘電層と前記第3誘電層を貫通する複数のビア(via);
前記第3誘電層と前記ビア上に配置された放射線電荷変換層;および
前記放射線電荷変換層上に配置された最上部バイアス電極を含み、
前記第2電極は前記第3誘電層によって埋め込まれた列埋込電極(column buried electrode)であり、
放射線露出の間、第1バイアス電位が前記最上部バイアス電極に印加され、第2バイアス電位が前記列埋込電極に印加されて、前記最上部バイアス電極と前記列埋込電極の間に電界を形成し、これに伴い、前記第3誘電層と前記放射線電荷変換層間の界面で電荷が蓄積され、
前記第1電極は行読出し電極であり、
前記放射線露出の完了時、前記列埋込電極の電位は前記第2バイアス電位から前記第1バイアス電位に変更され、蓄積された電荷が前記第1電極を通じてデータラインに移動する、放射線撮像検出器。 - 前記第1電極にそれぞれ接続された複数の電荷増幅器をさらに含む、請求項1に記載の放射線撮像検出器。
- 前記第1バイアス電位は正であり、前記第2バイアス電位は負である、請求項1に記載の放射線撮像検出器。
- 前記放射線電荷変換層はアモルファスセレンを含む、請求項1に記載の放射線撮像検出器。
- 前記第2誘電層と前記第3誘電層は二酸化シリコン(SiO2)を含む、請求項1に記載の放射線撮像検出器。
- 放射線撮像検出器を使う放射線撮像検出方法であって、
前記放射線撮像検出器は、第1誘電層;前記第1誘電層上に配置された複数の第1電極;前記第1誘電層上に配置された第2誘電層;前記第2誘電層上に配置された複数の第2電極;前記第2電極と前記第2誘電層上に配置された第3誘電層;前記第1電極上に配置されて前記第2誘電層と前記第3誘電層を貫通する複数のビア;前記第3誘電層と前記ビア上に配置された放射線電荷変換層;および前記放射線電荷変換層上に配置された最上部バイアス電極を含み、
前記第2電極は前記第3誘電層によって埋め込まれた列埋込電極であり、
前記放射線撮像検出方法は、
前記放射線撮像検出器を提供する段階;および
前記放射線撮像検出器を使って読出し撮像信号を生成する段階を含み、
前記読出し撮像信号を生成する段階は、放射線露出の間、第1バイアス電位を前記最上部バイアス電極に印加し、第2バイアス電位を前記第2電極に印加して、前記最上部バイアス電極と前記列埋込電極の間に電界を形成し、これに伴い、前記第3誘電層と前記放射線電荷変換層間の界面で電荷を蓄積する段階を含み、
前記放射線露出の読出しの間、前記列埋込電極の電位を前記第2バイアス電位から前記第1バイアス電位に変更し、これに伴い蓄積される電荷を前記第1電極を通じてデータラインに移動させる段階を含む、放射線撮像検出方法。 - 前記第1バイアス電位は正であり、前記第2バイアス電位は負である、請求項6に記載の放射線撮像検出方法。
- 前記放射線電荷変換層はアモルファスセレンを含む、請求項6に記載の放射線撮像検出方法。
- 前記第2誘電層と前記第3誘電層は二酸化シリコン(SiO2)を含む、請求項6に記載の放射線撮像検出方法。
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