JP7282933B2 - X線検出器におけるチャネルのトレーストリガを軽減するためのシステムおよび方法 - Google Patents

X線検出器におけるチャネルのトレーストリガを軽減するためのシステムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7282933B2
JP7282933B2 JP2022007538A JP2022007538A JP7282933B2 JP 7282933 B2 JP7282933 B2 JP 7282933B2 JP 2022007538 A JP2022007538 A JP 2022007538A JP 2022007538 A JP2022007538 A JP 2022007538A JP 7282933 B2 JP7282933 B2 JP 7282933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detector
ray
module
elements
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022007538A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022120800A (ja
Inventor
ブライアン・デイヴィッド・ヤノフ
ビジュ・ジェイコブ
Original Assignee
ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー filed Critical ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー
Publication of JP2022120800A publication Critical patent/JP2022120800A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7282933B2 publication Critical patent/JP7282933B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14658X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/037Emission tomography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4007Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4241Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using energy resolving detectors, e.g. photon counting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4266Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of detector units
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4417Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to combined acquisition of different diagnostic modalities
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/241Electrode arrangements, e.g. continuous or parallel strips or the like
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/244Auxiliary details, e.g. casings, cooling, damping or insulation against damage by, e.g. heat, pressure or the like
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/247Detector read-out circuitry
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463Pixel isolation structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/172Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector with coincidence circuit arrangements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

本明細書に開示された主題は、X線検出器に関し、より詳細には、X線検出器内の相互接続ワイヤトレースから生じる不要な信号を緩和することに関する。
非侵襲的撮像技術は、被写体(患者、製造品、手荷物、包装、または乗客)の内部構造または特徴の画像が物理的接触なしに取得されることを可能にする。
例えば、X線ベースの撮像技術では、X線が人間の患者などの対象の被写体を貫通し、放射線の一部分が検出器に衝突し、そこで強度データが収集される。デジタルX線システムでは、検出器は、検出器表面の個別のピクセル領域に衝突する放射線の量または強度を表す信号を生成する。次いで、信号は処理されて、評価のために表示され得る画像を生成することができる。
コンピュータ断層撮影(CT)として知られる1つのそのようなX線ベースの技法では、スキャナは、X線源からの扇形または円錐形のX線ビームを、患者などの撮像されている物体の周りの多数の視野角位置に投影することができる。X線ビームは、物体を横切るときに減衰し、検出器に達する入射X線の強度または数を表す信号を生成する1組の検出器要素によって検出される。信号は処理されて、X線経路に沿った物体の線形減衰係数の線積分を表すデータが生成される。これらの信号は、通常、「投影データ」、または単に「投影」と呼ばれる。フィルタ逆投影などの復元技法を使用することにより、患者または撮像される物体の対象領域の断面スライスまたは3次元ボリュームを表す画像が生成されてよい。次いで、医療状況では、復元された画像またはレンダリングされたボリュームから対象の病状または他の構造が特定または識別されてよい。
改善されたX線検出器設計、ならびに改善された画質および/または低減された放射線量が一般に必要とされている。
米国特許出願公開第20190383955号明細書
本明細書に開示されたある特定の実施形態の概要が以下に記載される。これらの態様は、単にこれらのある特定の実施形態の簡単な概要を読者に提供するために提示されており、これらの態様は、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。実際、本開示は、以下に記載されていない可能性がある様々な態様を包含することができる。
一実施形態では、X線検出器が提供される。X線検出器は、複数の検出器サブモジュールを含む。各検出器サブモジュールは、半導体層および複数の検出器要素を含む。複数の検出器要素のうちの第1の検出器要素は、第1のドープインプラント上に配置された第1の電極を含み、複数の検出器要素のうちの第2の検出器要素は、第2のドープインプラント上に配置された第2の電極を含む。第1および第2の検出器要素は、それらの間に間隙がある互いに隣接する半導体層に配置されている。各検出器サブモジュールはまた、複数の検出器要素のうちの1つまたは複数の検出器要素から読出し回路まで延在する配線トレースを含む。配線トレースは、第1の電極と第2の電極との間の間隙内に経路設定される。第1のドープインプラントは、配線トレースの一部分の下に延在し、X線の吸収に起因して下に発生する電気的活動から配線トレースを遮蔽するように構成される。
別の実施形態では、X線検出器が提供される。X線検出器は、複数の検出器サブモジュールを含む。各検出器サブモジュールは、半導体層、および半導体層に配置された複数の検出器要素を含む。各検出器サブモジュールはまた、複数の検出器要素から読出し回路まで延在する配線トレースを含む。各検出器要素は、それぞれの配線トレースに結合される。配線トレースは、複数の検出器要素の隣接する検出器要素間の間隙内に経路設定される。X線検出器はまた、X線が検出器要素のうちの1つ、および複数の検出器要素のうちのそれぞれの検出器要素に結合された配線トレースのうちの1つもしくは複数と同時にヒットするときに、複数の検出器要素のうちのどの検出器要素がX線ヒットの位置に関連付けられるかを判定するために、同時検出を実行するように構成された処理回路を含む。
さらなる実施形態では、X線検出器用の下にある半導体層への配線トレースの電気的結合を低減するための方法が提供される。方法は、X線検出器を利用して物体を撮像する前に、X線の第1の露光にX線検出器を曝すことを含む。各検出器サブモジュールは、半導体層および複数の検出器要素を含む。複数の検出器要素のうちの第1の検出器要素は第1の電極を含み、複数の検出器要素のうちの第2の検出器要素は第2の電極を含む。第1および第2の電極は、それらの間に間隙がある互いに隣接する半導体層に配置されている。各検出器サブモジュールはまた、複数の検出器要素のうちの1つまたは複数の検出器要素から読出し回路まで延在する配線トレースを含む。配線トレースは、第1の電極と第2の電極との間の間隙内に経路設定される。X線の第1の露光は、配線トレースの下にある半導体層の表面近くに蓄積電荷を生成する。方法はまた、配線トレースと配線トレースの下にある半導体層の一部分との間の電気的結合がX線の第1の露光に起因して低減される間に、物体を撮像するときのX線の第2の露光中にX線検出器を利用することを含み、電気的結合は、配線トレースの下にあるX線の第2の露光によって誘起された同じ極性の電荷をはじく蓄積電荷に起因して低減される。
本主題のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の発明を実施するための形態を読むとよりよく理解され、添付の図面では、図面全体にわたって同様の文字は同様の部分を表す。
本開示の態様による、CTシステムのブロック図表現である。 本開示の態様による、並んで配置され、次々に積み重ねられたモジュール式X線検出器サブモジュールの一例を示す概略図である。 本開示の態様による、X線検出器サブモジュールの一部分を通る断面図である。 本開示の態様による、(配線トレースの下に単一のp型インプラント拡張部を有する)X線検出器サブモジュールの一部分を示す概略図である。 本開示の態様による、(配線トレースの下に複数のp型インプラント拡張部を有する)X線検出器サブモジュールの一部分を示す概略図である。 本開示の態様による、(配線トレースの下に波状p型インプラント拡張部を有する)X線検出器サブモジュールの一部分を示す概略図である。 本開示の態様による、(例えば、電極間により厚い電気絶縁層を有する)X線検出器サブモジュールの一部分を通る断面図である。 本開示の態様による、(例えば、x方向の電極上に経路設定された配線トレースを有する)X線検出器サブモジュールの一部分を通る断面図である。 本開示の態様による、(例えば、y方向の電極上に経路設定された配線トレースを有する)X線検出器サブモジュールの一部分を通る断面図である。 本開示の態様による、(例えば、y方向の電極上に経路設定された配線トレースを有する)X線検出器サブモジュールの一部分の概略図である。 本開示の態様による、(例えば、電極上に経路設定された配線トレースを有する)X線検出器サブモジュールの一部分の概略図である。 本開示の態様による、(例えば、エッジ電極向けの位置変更を有する)X線検出器サブモジュールの一部分の概略図である。 本開示の態様による、(例えば、エッジ電極向けのサイズ変更を有する)X線検出器サブモジュールの一部分の概略図である。 本開示の態様による、(例えば、エッジ電極向けの形状変更を有する)X線検出器サブモジュールの一部分の概略図である。 本開示の態様による、(例えば、配線トレース用の金属シールドを有する)X線検出器サブモジュールの一部分を通る断面図である。 本開示の態様による、X線検出器用の下にある半導体層への配線トレースの電気的結合を低減するための方法の流れ図である。 本開示の態様による、(例えば、トレース拡張部を有する)X線検出器サブモジュールの一部分を示す概略図である。 本開示の態様による、(例えば、同時検出を利用する)X線検出器サブモジュールの一部分を示す概略図である。
1つまたは複数の具体的な実施形態が以下に記載される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供することを目指して、実際の実装形態のすべての特徴が本明細書に記載されるとは限らない。任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトなどの任意の実際の実装形態の開発では、実装形態ごとに異なる可能性があるシステム関連およびビジネス関連の制約の順守などの開発者の具体的な目標を達成するために、多数の実装形態に特有の判断を行わなければならないことを諒解されたい。その上、そのような開発努力は、複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者にとって、設計、製作、および製造の日常的な仕事であろうことを諒解されたい。
本主題の様々な実施形態の要素を紹介するとき、冠詞「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」、および「前記(said)」は、要素のうちの1つまたは複数が存在することを意味するものである。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包含的であるように意図され、列挙された要素以外のさらなる要素が存在してよいことを意味する。さらに、以下の説明におけるあらゆる数値例は非限定的なものであり、したがって追加の数値、範囲、および割合は開示された実施形態の範囲内にある。
以下の説明は、一般に医療撮像との関連で提供されるが、本技法は、そのような医療の状況に限定されないことを諒解されたい。実際、そのような医療の文脈における例および説明の提供は、実際の実装形態および用途の事例を提供することによって説明を容易にすることに過ぎない。しかしながら、本手法はまた、製造された部品または商品の非破壊検査(すなわち、品質管理もしくは品質審査の用途)、および/または包装、箱、荷物などの非侵襲的検査など(すなわち、セキュリティもしくはスクリーニングの用途)などの他の状況で利用されてよい。一般に、本手法は、光子計数検出器が利用される任意の撮像またはスクリーニングの状況で望ましい可能性がある。
エネルギー分解光子計数検出器は、従来のエネルギー積分検出器では利用できないスペクトル情報を提供することができる。あるタイプのエネルギー弁別光子計数検出技術は、直接変換センサ材料としてケイ素ストリップを用いる。直接変換材料としてケイ素を使用すると、CZTまたはCdTeなどの他の直接変換材料で取得され得るよりも高い計数率能力を提供することができる。ある特定の実施形態では、検出器は、吸収深度が任意の長さに選択されることを可能にすることによって吸収効率を高めるためにエッジオンに配置されてもよく、検出器は、非常に高い電圧になることなく依然として完全に空乏化することができる。しかしながら、検出器サブモジュールまたはセンサ上の検出器要素(詳細には、検出器サブモジュールまたはセンサの縁部に沿った検出器要素)の配置は、検出器要素(例えば、ピクセル)から離れた経路に沿って配線トレースが経路設定される結果になる可能性がある。経路設定の下の検出器サブモジュールまたはセンサ内で吸収されたX線は、トレース上に信号を誘起し(以下、トレーストリガと呼ばれる)、非局所的なクロストーク効果(すなわち、誤った検出器要素に起因する信号)をもたらす可能性がある。
本手法は、チャネル(例えば、読出しチャネル)のトレーストリガを軽減し、したがってクロストーク効果を軽減または排除することによってこれらの効果に対処する。これらの技法は、コンピュータ断層撮影検出器または他の適切なタイプの放射線写真用X線検出器などのケイ素ベースの光子計数検出器の性能を改善する。
前述の説明を念頭に置いて、図1は、本明細書で説明されるトレーストリガ軽減手法の態様による、画像データを取得および処理するための撮像システム10の一実施形態を示す。以下の実施形態は、コンピュータ断層撮影(CT)撮像システムに関して説明されるが、実施形態は、他の撮像システム(例えば、X線、PET、CT/PET、SPECT、核CTなど)でも利用されてよい。図示された実施形態では、システム10は、X線投影データを取得し、投影データを断層画像に復元し、表示および分析のために画像データを処理するように設計されたコンピュータ断層撮影(CT)システムである。CT撮像システム10は、撮像セッション中に1つもしくは複数の位置および/または1つもしくは複数のエネルギースペクトルでのX線生成を可能にする1つまたは複数のX線管または固体放射構造などの、1つまたは複数のX線源12を含む。
ある特定の実装形態では、ソース12は、対象の被写体24(例えば、患者)または物体が位置決めされた領域に入る1つまたは複数のX線ビーム20のサイズおよび形状を画定するために使用されるコリメータ22に近接して位置決めされてよい。被写体24は、X線の少なくとも一部分を減衰させる。結果として生じる減衰X線26は、複数の検出器要素(例えば、ピクセル)によって形成された検出器アレイ28に衝突する。本明細書で説明されたように、検出器28は、測定された位置で、スキャンまたは撮像セッションに対応する時間間隔にわたって検出器に衝突する光子の数およびエネルギーに関する情報をその出力が伝達するエネルギー弁別光子計数検出器を含む光子計数検出器であってよい。ある特定のそのような実施形態では、エネルギー弁別光子計数検出器は、ケイ素ストリップに基づく検出器などの直接変換タイプ(すなわち、シンチレータ手段を用いないタイプ)の検出器であってよい。ある特定の実施形態では、検出器アレイ28は、複数の検出器サブモジュールまたは(各々が複数の検出器要素を有する)センサによって形成されてよい。ある特定の実施形態では、検出器アレイ28および検出器サブモジュールは、エッジオン検出器、およびX線からのエッジ照明用に構成されたエッジオン検出器サブモジュール(すなわち、X線は検出器サブモジュールの縁部を通って入る)であってよい。具体的には、検出器アレイ28は、すべての目的のためにその全体が本明細書に組み込まれる、2019年2月19日に出願され、「X-ray Detector System Design」と題する、米国特許出願公開第2019/0383955号に開示された検出器と同様に構造化されてよい。
各検出器要素は、ビームが検出器28にヒットするときに検出器要素の位置で入射X線光子の強度(例えば、入射光子のエネルギーおよび数)を表す電気信号を生成する。電気信号は、1つまたは複数のスキャンデータセットを生成するために取得され処理される。
システムコントローラ30は、検査および/または較正プロトコルを実行し、取得されたデータを処理するように撮像システム10の動作を命令する。X線源12に関して、システムコントローラ30は、X線検査シーケンスの場合では電力、焦点位置、制御信号などを供給する。検出器28はシステムコントローラ30に結合され、システムコントローラ30は、検出器28によって生成された信号の取得を命令する。加えて、システムコントローラ30は、モータコントローラ36を介して、撮像システム10の構成部品および/または被写体24を移動させるために使用される直線測位サブシステム32および/または回転サブシステム34の動作を制御することができる。システムコントローラ30は、信号処理回路および関連するメモリ回路を含んでよい。そのような実施形態では、メモリ回路は、X線源12を含む撮像システム10を動作させ、本明細書で説明されたステップおよびプロセスに従って検出器28によって取得されたデータを処理するために、システムコントローラ30によって実行されるプログラム、ルーチン、および/または符号化アルゴリズムを記憶することができる。一実施形態では、システムコントローラ30は、汎用または特定用途向けのコンピュータシステムなどのプロセッサベースのシステムの全部または一部として実装されてよい。
ソース12は、システムコントローラ30内に含まれるX線コントローラ38によって制御されてよい。X線コントローラ38は、電力およびタイミング信号をソース12に提供するように構成されてよい。加えて、いくつかの実施形態では、X線コントローラ38は、システム10内の異なる場所にある管またはエミッタが互いに同期して、もしくは互いに独立して動作するように、ソース12を選択的に起動するように構成されてよい。
システムコントローラ30は、データ取得システム(DAS)40を含んでよい。DAS40は、検出器28からのサンプリングされたアナログ信号などの、検出器28の読出し電子回路によって収集されたデータを受信する。次いで、DAS40は、コンピュータ42などのプロセッサベースのシステムによる後続の処理のためにデータをデジタル信号に変換することができる。他の実施形態では、検出器28は、データ取得システム40への送信の前に、サンプリングされたアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。コンピュータは、処理回路44(例えば、画像処理回路)を含んでよい。コンピュータ42は、コンピュータ42によって処理されたデータ、コンピュータ42によって処理される予定のデータ、またはコンピュータ42のプロセッサ(例えば、処理回路44)によって実行される予定の命令を記憶することができる1つまたは複数の持続性メモリデバイス46を含むか、またはそれらと通信することができる。例えば、コンピュータ42の処理回路44は、メモリ46に記憶された命令の1つまたは複数のセットを実行することができ、メモリ46は、コンピュータ42のメモリ、プロセッサのメモリ、ファームウェア、または同様のインスタンス化であってよい。
コンピュータ42はまた、オペレータワークステーション48を介してオペレータによって提供される命令およびスキャンパラメータに応答などして、システムコントローラ30によって可能にされる機能(すなわち、スキャン動作およびデータ取得)を制御するように適合されてよい。システム10はまた、オペレータが関連するシステムデータ、撮像パラメータ、生の撮像データ、復元データなどを見ることを可能にする、オペレータワークステーション48に結合されたディスプレイ50を含んでよい。さらに、システム10は、オペレータワークステーション48に結合され、任意の所望の測定結果を印刷するように構成されたプリンタ52を含んでよい。ディスプレイ50およびプリンタ52はまた、直接またはオペレータワークステーション48を介してコンピュータ42に接続されてよい。さらに、オペレータワークステーション48は、ピクチャ保管通信システム(PACS)54を含むか、またはそれに結合されてよい。PACS54は、リモートシステム56、放射線科情報システム(RIS)、病院情報システム(HIS)、または内部もしくは外部のネットワークに結合されてよく、その結果、様々な場所の他の人が画像データにアクセスすることができる。
図2は、並んで配置され、次々に積み重ねられたモジュール式X線検出器サブモジュール58(例えば、検出器センサ)の一例を示す概略図である。検出器サブモジュール58は、エッジオン検出器サブモジュールであってよい。描写されたように、X線は検出器サブモジュール58の縁部59を通って入る。ガードリングは、検出器サブモジュール58を電気的破壊から保護し、検出器領域を過度の漏洩電流から絶縁するために、検出器サブモジュール58の縁部59に沿って延在することができる。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58は平面モジュールであってよい。X線検出器サブモジュール58は、並んで一緒に組み立てられてX線検出器全体を構築することができるより大きい検出器モジュールを形成するために、次々に積み重ねられてよい。検出器サブモジュール58は、一般に、例えばわずかに湾曲した全体構成において、z方向に実質的に垂直な方向に並んで配置されてよい。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58は、z方向に次々に積み重ねられてよい。
描写されたように、各検出器サブモジュール58は、複数の検出器要素60(例えば、ピクセル)を含む。検出器要素60は、長さの延長がX線システムの焦点に向けられた細長い電極(例えば、金属電極)であってよい。検出器トポロジーに応じて、検出器要素60はピクセルに対応することができる。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58は、いくつかの検出器ストリップ62を有する深度セグメント化検出器サブモジュールであってよく、各ストリップ62はいくつかの深度セグメント65を有する。描写されたように、各ストリップ62は、検出線に沿って(焦点に対して)異なる深度に関連付けられた第1のセグメント64、第2のセグメント66、および第3のセグメント68を有する。描写されたように、各セグメント64、66、68の少なくとも一部分は、同一直線上に配置されている。セグメント65の数は変化してよい(例えば、1~3以上)。そのような深度セグメント化検出器サブモジュール58の場合、各深度セグメント65は、(各深度セグメントがそれ自体の個々の電荷収集電極に関連付けられている場合)個々の検出器要素と見なされてよい。ある特定の実施形態では、回路は、単一のストリップ62の深度セグメント65を論理的に単一の検出器要素として扱うことができる。
検出器サブモジュール58の形状は変化してよい。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58は、平行四辺形の形状、台形の形状、三角形の形状、または別の形状を有してよい。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58の1つまたは複数の縁部59は傾斜していてよい。検出器要素60の形状は変化してよい。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58の傾斜した側縁部69に沿って配置された検出器要素60は、先細エッジセグメント(例えば、台形もしくは三角形のセグメントおよび/または丸みを帯びた角を有する切頭台形もしくは三角形のセグメント)を含んでよい。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュール58の傾斜した側縁部に最も近いストリップ62のセグメント65は、隣接するストリップ62の領域内に延在するように方向付けされてよい。ある特定の実施形態では、セグメント65も傾斜していてよい。
図3は、X線検出器サブモジュール70の一部分を通る断面図である。X線検出器サブモジュール70は半導体層72を含む。半導体層72はケイ素から作られる。ある特定の実施形態では、半導体層72は、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム亜鉛、または別の半導体材料から作られてよい。検出器要素またはセグメント74、76(例えば、金属電極)は、半導体層72上に配置される。電極はアルミニウムから作られてよい。詳細には、電極74、76は、半導体層72上に配置されたドープインプラント78、80(例えば、半導体層のケイ素がn型であるかp型であるかに応じてp型またはn型のケイ素インプラント)上に配置される。検出器要素74、76は、互いに隣接して配置されたセグメントの異なるストリップ用のそれぞれのセグメントであってよい。検出器要素74、76およびドープインプラント78、80は、それらの間に間隙82が形成されるように離間して半導体層72上に配置される。X線検出器サブモジュール70は、隣接する電極74、76の間に延在する電気絶縁層84を含む。電気絶縁層84は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリイミド、スピンオンガラス、または別の絶縁材料であってよい。1つまたは複数の配線トレース86(例えば、金属トレース)は、電極74、76の間の間隙82内に経路設定される。描写されたように、配線トレース86は電気絶縁層84上に配置される。描写されたように、配線トレース86は間隙82を横切って等間隔に配置される。ある特定の実施形態では、配線トレース86は、電極74、76の縁部に可能な限り近く経路設定されてよい。配線トレース86は、電極74、76または異なる電極に結合されてよい。配線トレース86は、間隙82(および場合によっては他の間隙)に沿って読出し回路まで経路設定される。描写されたように、X線検出器サブモジュール70のこれらの構成部品の上にパッシベーション層88が配置される。パッシベーション層88は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または別の絶縁体から作られてよい。
描写されたように、ドープインプラント78は、主要またはベース部分90、および(破線で示された)垂直の周囲94を超えて延在する拡張部92を含む。拡張部92は、配線トレース86および電気絶縁層84の両方の下で、ドープインプラント78からドープインプラント80への方向に延在する。ある特定の実施形態では、垂直の周囲94はまた、ドープインプラント78の異なる位置におけるドープインプラント78の外周囲を表す。ドープインプラント78の拡張部92は、バルクケイ素ボリューム(半導体層72)内の電荷または(例えば、X線の吸収に起因する)電気的活動に対する配線トレース86用のシールドとして機能する。ドープインプラント78の拡張部92は、半導体層72と配線トレース86との間の結合(例えば、電気的結合)を低減または最小化する。配線トレース86の下にあるドープインプラント78の拡張部92が図4にも描写されている。配線トレース86の一部分のみが図4に示されている。ドープインプラント78は、インプラント78の長手方向の長さ全体に沿って、またはドープインプラント78の長手方向の長さの一部分のみに沿って、配線トレース86の下に延在することができる。
ある特定の実施形態では、図5に描写されたように、両方のドープインプラント78、80は、配線トレース86の下にある間隙82内に延在する拡張部92を含んでよい。図5に描写されたように、配線トレース86は、ドープインプラント78、80の主要部分90の縁部、したがって(間隙82にわたって均等に離間されているのとは対照的に)電極の可能な限り近くに配置される。配線トレース86の一部分のみが図5に示されている。
ある特定の実施形態では、図6に描写されたように、配線トレース86の下に延在するドープインプラント78の拡張部92は波状の形状を有する。詳細には、拡張部は、ドープインプラント78からドープインプラント80に向かって間隙82を横切って延在する複数の離間した突起96を含む。拡張部92の波状の形状は、拡張部92が配線トレース86の下にあることに起因して配線トレース86に付加される静電容量を最小化する。配線トレース86の一部分のみが図5に示されている。
配線トレースとその下にある半導体層(例えば、バルクケイ素)との間の結合(例えば、電気的結合)を低減するために、代替の技法が利用されてよい。図7は、X線検出器サブモジュール98の一部分を通る断面図である。X線検出器サブモジュール98は、ドープインプラント78が配線トレース86の下に延在しないことを除き、図3のX線検出器サブモジュール70と同様である。代わりに、電気絶縁層84がより厚い。(例えば、図3に示された)電気絶縁層84は、通常、約200ナノメートル(nm)の厚さである。図7の電気絶縁層84の厚さ100は、図3の電気絶縁層84よりも約2~3倍厚い場合がある。したがって、図7の電気絶縁層84の厚さ100は、約400~600nmの範囲であり得る。図7の電気絶縁層84は、単一の層、または破線102で示されたように複数の層を含んでよい。電気絶縁層84の厚さが増大すると、半導体層72と配線トレース86との間の結合(例えば、電気的結合)が低減または最小化される。
配線トレースとその下にある半導体層との間の結合を低減するためのさらなる技法は、ピクセル間の間隙内に位置する電気絶縁層に利用される材料を変更することを含んでよい。詳細には、二酸化ケイ素よりもさらに電気的結合を最小化する電気絶縁層用の材料が選択されてよい。例えば、電気絶縁層用の材料としてポリイミドが利用されてよい。
上述したように、検出器サブモジュールまたはセンサ上の検出器要素(特に、検出器サブモジュールまたはセンサの縁部に沿った検出器要素)の配置により、検出器要素(例えば、ピクセル)に隣接しない経路に沿って配線トレースが経路設定されることになり得る。経路設定の下の検出器サブモジュールまたはセンサに吸収されたX線は、トレース上に信号を誘起し、非局所的なクロストーク効果(すなわち、誤った検出器要素に起因する信号)をもたらす可能性がある。ある特定の実施形態では、配線トレースの経路設定変更を容易にするために、追加の層が利用されてよい。図8は、X線検出器サブモジュール104の一部分を通る断面図である。この実施形態では、電極74、76は、(x方向に)互いに隣接しているが、X線検出器サブモジュール104の上部から下部に向かって走る異なるストリップ(例えば、セグメント化されたストリップ)の一部分である(言い換えれば、電極74、76は、水平方向に隣接しているか、または整列している)。X線検出器サブモジュール104は、ドープインプラント78が間隙82内に延在しないことを除き、図3のX線検出器サブモジュール70と同様である。代わりに、配線トレース86は電極74、76の上に経路設定される。(例えば、窒化ケイ素または別の材料から作られた)電気絶縁層88は、検出器電極74、76の上に配置され、配線トレース86は絶縁層88の上に配置される。配線トレース86の経路設定変更により、これらの非局所的なクロストーク効果が最小化される。
図9は、X線検出器サブモジュール156の一部分を通る断面図である。この実施形態では、電極74、76は、X線検出器サブモジュール156の上部から下部まで走る同じストリップ(例えば、セグメント化されたストリップ)の一部として、(y方向に)互いに隣接している(言い換えれば、電極74、76は、垂直方向に隣接しているか、または整列している)。X線検出器サブモジュール156は、図8のX線検出器サブモジュール104と同様である。配線トレース86は、絶縁層88を介してバイア158を通って電極78に結合される(例えば、電気的に結合される)。配線トレース86は、絶縁層88、106の間で(y方向に)隣接する電極80の上に延在する。様々な電極上のその経路に沿って、配線トレース86は、絶縁層88、106の両方を介してバイア162を通ってボンドパッド160(例えば、金属ボンドパッド)に結合されてよい。図10は、検出器サブモジュール168の一部分のためのストリップ166の垂直方向に隣接する検出器要素またはセグメント164(例えば、電極)の上に経路設定された配線トレース86の図を提供する。
図11は、(例えば、電極上に経路設定された配線トレース86を有する)X線検出器サブモジュール108の一部分の概略図である。描写されたように、検出器サブモジュール108は、検出器サブモジュール108の別の縁部または側面112に対して鈍角を形成する傾斜した縁部または側面110を有する。ある特定の実施形態では、検出器サブモジュールは、別の縁部または側面112に対して鋭角を形成する傾斜した縁部または側面110を有する。検出器サブモジュール108は、セグメントまたは電極(例えば、検出器要素)の第1のストリップ114、およびセグメントまたは電極の第2のストリップ116を含む。セグメントの第1のストリップ114は、(破線122で示された)第1の検出線を形成する電極118、120を含み、セグメントの第2のストリップは、(破線128で示された)第2の検出線を形成する電極124、126を含む。電極118、120は傾斜している。電極120、126は、検出器サブモジュール108の縁部110に沿ってガードリング130に隣接して配置される。検出器要素の間隙間に配線トレース86を経路設定する必要を回避するために、配線トレース86は、(図8~図10に描写されたように)電極118、120、124、126の上を、(検出器サブモジュール108の上部131から離れて)検出器サブモジュール108の縁部110、112に向かい、それに沿って、より直接的に経路設定される。傾斜した縁部110に隣接する検出器要素の上に配線トレース86を経路設定すると、検出器要素の形状またはサイズが変更されないので、それらの検出効率が維持される。
ある特定の実施形態では、配線トレースは、縁部に沿って配置された検出器要素とガードリングとの間の間隙内で検出器サブモジュールの縁部に沿って経路設定されてよい。図12に描写されたように、検出器サブモジュール132の場合、傾斜した縁部110に沿って配置された1つまたは複数の電極120は、(破線の輪郭で示された位置136と比較して)縁部110からさらに離れた位置134を有して、配線トレース86がそれに沿って経路設定されるための電極120とガードリング130との間の間隙138を形成することができる。ある特定の実施形態では、図13に描写されたように、検出器サブモジュール140の場合、電極120のサイズは、配線トレース86がそれに沿って経路設定されるための間隙138を生成するために、(破線の輪郭で示された)第1のサイズ142から第2のサイズ144に変更されてよい。他の実施形態では、図14に描写されたように、検出器サブモジュール146の場合、電極120の形状は、配線トレース86がそれに沿って経路設定されるための間隙138を生成するために、(破線の輪郭で示された)第1の形状148から第2の形状150に変更されてよい。
図15は、配線トレースを遮蔽する代替の方法を提供する。図15は、X線検出器サブモジュール152の一部分を通る断面図である。X線検出器サブモジュール152は、ドープインプラント78が間隙82内に延在しないことを除き、図3のX線検出器サブモジュール70と同様である。代わりに、検出器要素78と80との間の間隙82内の絶縁層84と絶縁層88との間に、(例えば、アルミニウムまたは別の金属から作られた)金属遮蔽層154が配置されてよい。次いで、配線トレース86は、間隙82内の金属遮蔽層154の上に(絶縁層88を下にして)経路設定されてよい。絶縁層88、106および金属遮蔽層154は、配線トレース86の経路設定用の専用層を提供する。
上述したように、配線トレースとその下にある半導体層(バルクケイ素)との間の電気的結合は、検出器サブモジュールの復元を介して低減されてよい。配線トレースと半導体層との間の電気的結合を低減するために他の技法が利用されてよい。図16は、X線検出器(例えば、上述されたエッジオン検出器)用の下にある半導体層への配線トレースの電気的結合を低減するための方法170の流れ図である。方法170は、X線検出器を利用して物体または被写体を撮像する前に、X線の第1の露光にX線検出器を曝すこと(ブロック172)を含む。言い換えれば、被写体または物体は第1の露光中にX線に曝されていない。この第1の露光は、トレースの下の半導体層(例えば、ケイ素)表面の近くでゆっくりと移動する電荷(例えば正の電荷)の蓄積を生成することにより、配線トレースと配線トレースの下にある半導体層(例えば、バルクケイ素)との間の電気的結合を低減または最小化する。次いで、同じ極性のX線誘起電荷(例えば、正の電荷)は、蓄積された正の電荷によってわずかに反発され、トレースから離れるように操作され、トレースへの電荷の結合を減少させる。方法170はまた、配線トレースと配線トレースの下にある半導体層の一部分との間の電気的結合がX線の第1の露光に起因して低減されたままである間に、物体または被写体を撮像するときにX線の第2の露光中にX線検出器を利用すること(ブロック174)を含む。第2の露光は、第1の露光に起因して電気的結合が依然として低減または最小化される時間期間内に発生する。
X線の計数を保証するために、トレース拡張部は検出器サブモジュール上のある特定の空間に追加されてよい。図17は、(例えば、トレース拡張部を有する)X線検出器サブモジュール176の一部分を示す概略図である。上述したように、各深度セグメントは、(各深度セグメントがそれ自体の個々の電荷収集電極に関連付けられている場合)個々の検出器要素と見なされてよい。ある特定の実施形態では、回路は、単一のストリップの深度セグメントを論理的に単一の検出器要素として扱うことができる。描写されたように、検出器サブモジュール176(例えば、エッジオン検出器サブモジュール)は、いくつかの検出器ストリップ178(例えば、検出器ストリップ180、182、184)を有する深度セグメント化検出器サブモジュールを含み、各ストリップ178はいくつかの深度セグメント186を有する。描写されたように、各ストリップ178は、検出線に沿って(焦点に対して)異なる深度に関連付けられた第1のセグメント188、第2のセグメント190、および第3のセグメント192を有する。描写されたように、少なくとも各セグメント188、190、192の部分は、同一直線上に配置される。セグメント186の数は変化してよい(例えば、1~3以上)。各セグメント186は、(例えば、読出しチャネルに関連付けられた)読出し回路に向かって経路設定されたそれぞれの配線トレース194を有する。描写されたように、配線トレース194はセグメント186の下部195から延在する。セグメント188(例えば、上部セグメント)間の空間または間隙196内でヒットするX線がカウントされることを保証する(すなわち、これらの間隙196内の感度を高める)ために、それぞれのトレース拡張部198(例えば、金属トレース拡張部)は、各セグメント188に結合されたそれぞれの配線トレース194に結合される。トレース拡張部198は、間隙196内でセグメント186の下部195からセグメント186の上部200に向かう方向に延在する。
図18は、X線の正確な計数およびX線ヒット位置の決定を保証するために同時検出を利用するX線検出器サブモジュール202の一部分を示す概略図である。描写されたように、検出器サブモジュール202(例えば、エッジオン検出器サブモジュール)は、いくつかの検出器ストリップ204(例えば、検出器ストリップ206、208)を有する深度セグメント化検出器サブモジュールを含み、各ストリップ204はいくつかの深度セグメント210を有する。上述したように、各深度セグメントは、(各深度セグメントがそれ自体の個々の電荷収集電極に関連付けられている場合)個々の検出器要素と見なされてよい。ある特定の実施形態では、回路は、単一のストリップの深度セグメントを論理的に単一の検出器要素として扱うことができる。描写されたように、各ストリップ204は、検出線に沿って(焦点に対して)異なる深度に関連付けられた第1のセグメント212、第2のセグメント214、および第3のセグメント216を有する。描写されたように、少なくとも各セグメント212、214、216の部分は、同一直線上に配置される。セグメント210の数は変化してよい(例えば、1~3以上)。各セグメント210は、(読出しチャネルに関連付けられた)読出し回路に向かって経路設定されたそれぞれの配線トレース218を有する。
X線検出器またはX線システムの一部としての処理回路は、同時計数検出を利用して、同じストリップ204内のどのセグメント210(または複数のセグメント)がX線ヒットによってトリガされたかを判定する。図18に描写されたように、X線ヒット220によって引き起こされた(円内のXによって描写された)電子の雲は、X線ヒット220を表す。2つの別個のX線ヒット220が示されている(X線ヒット222、224)。(X線ヒット220による)トレーストリガが関連付けられたピクセル上の電荷共有トリガと一致する(すなわち、X線ヒット220がセグメント210およびそのそれぞれの配線トレース218の両方に同時にヒットしトリガする)と想定して、X線ヒットがどこで発生したか、およびそれらがどのピクセルに関連付けられるべきかを判定するために、同時検出が処理回路によって利用される。加えて、処理回路は、セグメント210のストリップ204に沿ったX線ヒット220の深度を特定することができる。さらに、処理回路は、二重計数(すなわち、そのそれぞれの配線トレース218がセグメント210から離れた位置でヒットすることに起因して、セグメント210にX線ヒット220を誤って寄与させる)を回避するために、単一のセグメント210をX線ヒット220と関連付けることができる。詳細には、処理回路による同時検出は、同時ヒットチャネルの特定の組合せが特定の電極(例えば、セグメントまたは検出器要素)に隣接して発生したヒットと一致するという論理的推論である。
(例えば、セグメント212から離れた位置にあるセグメント212用の配線トレース218をトリガすることに起因して)例えば、X線ヒット222がセグメント212と214の両方を同時にトリガした場合、処理回路は、イベント(X線ヒット222)がセグメント214に属すると判断する。X線ヒット224がセグメント212、214、216をトリガした(セグメント212および214がセグメント212、214の両方から離れた位置にあるセグメント212、214用のそれぞれの配線トレース218のトリガに起因してトリガされた)場合、処理回路は、イベント(X線ヒット224)がセグメント216に属すると判断する。言い換えれば、処理回路は、((X線ヒット220による)トレーストリガが関連付けられたピクセル上の電荷共有トリガと一致すると仮定すると)同時検出中に、X線ヒット220によってトリガされたストリップ204内のそれらのセグメント210の最もトリガされたトレースに隣接するセグメント210にX線ヒット220を割り当てるように構成される。ある特定の実施形態では、処理回路は、X線ヒット220によってトリガされたセグメント210および配線トレース218に関連付けられた読出しチャネルごとのパルス高さの線形結合(例えば、合計)に基づいて、X線ヒット220のエネルギー(すなわち、ピークの全振幅)を推定するように構成される。例えば、X線ヒット222のためのエネルギーを推定することは、セグメント214およびセグメント210用の配線トレース218の両方に関連付けられた読出しチャネルについてのパルス高の線形結合であってよい。X線ヒット220は、同時に複数のセグメント210にヒットできることに留意されたい。
上記で開示されたチャネルにおけるトレーストリガを軽減するための1つまたは複数の実施形態は組み合わされてよいことに留意されたい。
開示された主題の技術的効果は、チャネル(例えば、読出しチャネル)のトレーストリガを軽減し、したがってクロストーク効果を軽減または排除するためのシステムおよび方法を提供することを含む。ある特定の実施形態では、配線トレースとその下にある半導体ボリューム(例えば、バルクケイ素)との間の電気的結合が低減されてよい。ある特定の実施形態では、配線トレースは経路設定変更されてよい。さらなる実施形態では、配線トレースを経路設定変更するために専用層が設けられてよい。さらに別の実施形態では、X線ヒットを適切なピクセルに正確に帰属させるために同時検出が利用されてよい。全体として、これらの実施形態は誤ったトリガイベントを低減することができる。これらの技法は、コンピュータ断層撮影検出器または他の適切なタイプの放射線写真用X線検出器などのケイ素ベースの光子計数検出器の性能を改善する。
本明細書に提示され特許請求される技法は、本技術分野を明らかに改善する実用的な性質の有形物および具体例を参照して適用され、そのため、抽象的、無形的、または純粋に理論的ではない。さらに、本明細書の最後に添付された任意の請求項が「[機能]を[実行]するための手段・・・」または「[機能]を[実行]するためのステップ・・・」として示された1つまたは複数の要素を含む場合、そのような要素は米国特許法112条(f)の下で解釈されるべきことが意図される。しかしながら、任意の他の方式で示された要素を含む任意の請求項の場合、そのような要素は米国特許法112条(f)の下で解釈されるべきでないことが意図される。
本明細書は、例を使用して、最良の形態を含む本主題を開示し、また、いかなる当業者も、任意のデバイスまたはシステムを製作および使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含む主題を実践することが可能になるようにする。主題の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い付く他の例を含んでよい。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差がない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
10 CT撮像システム
12 X線源、ソース
20 X線ビーム
22 コリメータ
24 被写体
26 減衰X線
28 検出器、検出器アレイ
30 システムコントローラ
32 直線測位サブシステム
34 回転サブシステム
36 モータコントローラ
38 X線コントローラ
40 データ取得システム
42 コンピュータ
44 処理回路
46 持続性メモリデバイス、メモリ
48 オペレータワークステーション
50 ディスプレイ
52 プリンタ
54 ピクチャ保管通信システム(PACS)
56 リモートシステム
58 モジュール式X線検出器サブモジュール、深度セグメント化検出器サブモジュール
59 縁部
60 検出器要素
62 検出器ストリップ
64 第1のセグメント
65 深度セグメント
66 第2のセグメント
68 第3のセグメント
69 側縁部
70 X線検出器サブモジュール
72 半導体層
74 検出器要素、電極、セグメント
76 検出器要素、電極、セグメント
78 ドープインプラント、検出器要素、電極
80 ドープインプラント、電極
82 間隙
84 電気絶縁層
86 配線トレース
88 パッシベーション層、電気絶縁層
90 ベース部分、主要部分
92 拡張部
94 垂直の周囲
96 突起
98 X線検出器サブモジュール
100 厚さ
102 破線
104 X線検出器サブモジュール
106 絶縁層
108 X線検出器サブモジュール
110 縁部、側面
112 縁部、側面
114 第1のストリップ
116 第2のストリップ
118 電極
120 電極
122 破線
124 電極
126 電極
128 破線
130 ガードリング
131 上部
132 検出器サブモジュール
134 位置
136 位置
138 間隙
140 検出器サブモジュール
142 第1のサイズ
144 第2のサイズ
146 検出器サブモジュール
148 第1の形状
150 第2の形状
152 X線検出器サブモジュール
154 金属遮蔽層
156 X線検出器サブモジュール
158 バイア
160 ボンドパッド
162 バイア
164 検出器要素、セグメント
166 ストリップ
168 検出器サブモジュール
170 方法
176 X線検出器サブモジュール
178 検出器ストリップ
180 検出器ストリップ
182 検出器ストリップ
184 検出器ストリップ
186 深度セグメント
188 第1のセグメント
190 第2のセグメント
192 第3のセグメント
194 配線トレース
195 下部
196 間隙
198 トレース拡張部
200 上部
202 X線検出器サブモジュール
204 検出器ストリップ
206 検出器ストリップ
208 検出器ストリップ
210 深度セグメント
212 第1のセグメント
214 第2のセグメント
216 第3のセグメント
218 配線トレース
220 X線ヒット
222 X線ヒット
224 X線ヒット

Claims (20)

  1. 複数の検出器サブモジュール(70)
    を備える、X線検出器(28)であって、各検出器サブモジュール(70)が、
    半導体層(72)と、
    複数の検出器要素(74、76)であって、前記複数の検出器要素(74、76)のうちの第1の検出器要素(74)が、第1のドープインプラント(78)上に配置された第1の電極を備え、前記複数の検出器要素(74、76)のうちの第2の検出器要素(76)が、第2のドープインプラント(80)上に配置された第2の電極を備え、前記第1および第2の検出器要素(74、76)が、それらの間の間隙(82)で互いに隣接する前記半導体層(72)上に配置される、複数の検出器要素(74、76)と、
    前記複数の検出器要素(74、76)のうちの1つまたは複数の検出器要素から読出し回路まで延在する配線トレース(86)であって、前記配線トレース(86)が前記第1の電極と前記第2の電極との間の前記間隙(82)内に経路設定される、配線トレース(86)と
    を備え、
    前記第1のドープインプラント(78)が、前記配線トレース(86)の一部分の下に延在し、X線の吸収に起因してその下に発生する電気的活動から、前記間隙において前記配線トレース(86)を遮蔽するように構成される、
    X線検出器(28)。
  2. 前記X線検出器(28)が光子計数X線検出器を含む、請求項1に記載のX線検出器(28)。
  3. 各検出器サブモジュール(70)がエッジオン検出器サブモジュールを含む、請求項1に記載のX線検出器(28)。
  4. 前記複数の検出器要素(74、76)のうちの検出器要素のサブセットが、前記検出器サブモジュール(70)のそれぞれの縁部(59)の側縁部(69)に配置される、請求項1に記載のX線検出器(28)。
  5. 各検出器サブモジュール(70)が、前記半導体層(72)上に配置され、かつ前記第1の電極と前記第2の電極との間に延在する電気絶縁層(84)を備え、前記配線トレース(86)が前記電気絶縁層(84)上に配置される、請求項1に記載のX線検出器(28)。
  6. 前記第1のドープインプラント(78)が前記電気絶縁層(84)の下に延在する、請求項5に記載のX線検出器(28)。
  7. 前記配線トレース(86)の前記部分の下に延在する前記第1のドープインプラント(78)の前記部分が、前記第1のドープインプラント(78)から前記第2のドープインプラント(80)に向かって延在する一連の離間した突起(96)を備える、請求項1に記載のX線検出器(28)。
  8. 前記第2のドープインプラント(80)が前記配線トレース(86)の前記部分の下に延在し、前記X線の吸収に起因して下に発生する電気的活動から前記配線トレース(86)を遮蔽するように構成される、請求項1に記載のX線検出器(28)。
  9. 複数の検出器サブモジュール(70)
    を備える、X線検出器(28)であって、各検出器サブモジュール(70)が、
    半導体層(72)と、
    前記半導体層(72)上に配置された複数の検出器要素(74、76)と、
    前記複数の検出器要素(74、76)から読出し回路まで延在する配線トレース(86)であって、各検出器要素(74、76)がそれぞれの配線トレース(86)に結合され、前記配線トレース(86)が、前記複数の検出器要素(74、76)の隣接する検出器要素間の間隙(82)内に経路設定される、配線トレース(86)と、
    前記X線が前記複数の検出器要素(74、76)のうちの前記検出器要素の1つ、および前記複数の検出器要素(74、76)のうちのそれぞれの検出器要素に結合された前記配線トレース(86)のうちの1つまたは複数と同時にヒットするときに、
    前記複数の検出器要素(74、76)のうちのどの検出器要素が、X線ヒット(220、222、224)の位置に関連付けられているかを判定するために、同時検出を実行するように構成された処理回路(44)と
    を備える、
    X線検出器(28)。
  10. 前記処理回路(44)が、同時にヒットした配線トレース(86)の特定の組合せが、前記複数の検出器要素(74、76)のうちの特定の検出器要素に隣接して発生した前記X線ヒット(220、222、224)と一致すると推論することにより、前記X線ヒット(220、222、224)の前記位置を特定するように構成される、請求項9に記載のX線検出器(28)。
  11. 各検出器要素(74、76)が複数のセグメント(64、66、68)を備え、前記処理回路(44)が、それぞれの検出器要素(74、76)の単一のセグメントを前記X線ヒット(220、222、224)と関連付けるように構成される、請求項9に記載のX線検出器(28)。
  12. 各検出器要素の前記複数のセグメント(64、66、68)が、異なる深度で前記複数のセグメント(64、66、68)の各セグメントと同一線上に配置される、請求項10に記載のX線検出器(28)。
  13. 前記複数の検出器要素(74、76)が、それらの間のそれぞれの間隙(82)で互いに隣接して配置された第1の検出器要素(74)および第2の検出器要素(76)を含み、前記間隙(82)がいかなる配線トレース(86)も含まず、前記第1の検出器要素(74)に結合された前記それぞれの配線トレース(86)が、前記それぞれの間隙(82)内に延在するトレース拡張部(92)に結合される、請求項9に記載のX線検出器(28)。
  14. 前記トレース拡張部(92)が、前記それぞれの間隙(82)内の検出感度を増大させるように構成される、請求項13に記載のX線検出器(28)。
  15. 前記処理回路(44)が、前記X線ヒット(220、222、224)によってトリガされた検出器要素(74、76)に関連付けられた読出しチャネルごとのパルス高さの線形結合に基づいて、前記X線ヒット(220、222、224)のエネルギーを推定するように構成される、請求項9に記載のX線検出器(28)。
  16. 各検出器サブモジュール(70)がエッジオン検出器サブモジュールを含む、請求項9に記載のX線検出器(28)。
  17. 前記同時検出を実行する前記処理回路(44)が、前記X線ヒット(220、222、224)の前記位置に関連付けられた前記検出器要素(74、76)と、前記X線ヒット(220、222、224)に応答した別の検出器要素(74、76)の前記それぞれの配線トレース(86)との間のクロストークを低減するように構成される、請求項9に記載のX線検出器(28)。
  18. X線検出器(28)用の下にある半導体層(72)への配線トレース(86)の電気的結合を低減するための方法(170)であって、
    前記X線検出器(28)を利用して物体を撮像する前に、X線の第1の露光に前記X線検出器(28)を曝すステップ(172)であって、前記X線検出器(28)が、
    複数の検出器サブモジュール(70)を備え、各検出器サブモジュール(70)が、
    半導体層(72)と、
    複数の検出器要素(74、76)であって、前記複数の検出器要素(74、76)のうちの第1の検出器要素(74)が第1の電極を備え、前記複数の検出器要素(74、76)のうちの第2の検出器要素(76)が第2の電極を備え、前記第1および第2の電極が、それらの間の間隙(82)で互いに隣接する前記半導体層(72)上に配置される、複数の検出器要素(74、76)と、
    前記複数の検出器要素(74、76)のうちの1つまたは複数の検出器要素(74、76)から読出し回路まで延在する配線トレース(86)であって、前記配線トレース(86)が前記第1の電極と前記第2の電極との間の前記間隙(82)内に経路設定され、X線の前記第1の露光が、前記配線トレース(86)の下にある前記半導体層(72)の表面近くに蓄積電荷を生成する、配線トレース(86)と
    を備える、
    ステップ(172)と、
    前記配線トレース(86)と前記配線トレース(86)の下にある前記半導体層(72)の一部分との間の電気的結合がX線の前記第1の露光に起因して低減される間に、前記物体を撮像するときにX線の第2の露光中に前記X線検出器(28)を利用するステップ(174)であって、前記電気的結合が、前記配線トレース(86)の下にあるX線の前記第2の露光によって誘起された同じ極性の電荷をはじく前記蓄積電荷に起因して低減される、ステップ(174)と
    を含む、方法(170)。
  19. 前記X線検出器(28)が光子計数X線検出器を含む、請求項18に記載の方法(170)。
  20. 各検出器サブモジュール(70)がエッジオン検出器サブモジュールを含む、請求項18に記載の方法(170)。
JP2022007538A 2021-02-05 2022-01-21 X線検出器におけるチャネルのトレーストリガを軽減するためのシステムおよび方法 Active JP7282933B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/168,335 US11389125B1 (en) 2021-02-05 2021-02-05 System and method for mitigating trace triggering of channels in x-ray detector
US17/168,335 2021-02-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022120800A JP2022120800A (ja) 2022-08-18
JP7282933B2 true JP7282933B2 (ja) 2023-05-29

Family

ID=79730109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022007538A Active JP7282933B2 (ja) 2021-02-05 2022-01-21 X線検出器におけるチャネルのトレーストリガを軽減するためのシステムおよび方法

Country Status (4)

Country Link
US (3) US11389125B1 (ja)
EP (1) EP4040492A1 (ja)
JP (1) JP7282933B2 (ja)
CN (1) CN114869307A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020521953A (ja) 2017-05-15 2020-07-27 プリズマティック、センサーズ、アクチボラグPrismatic Sensors Ab X線撮像のための検出器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313127A (en) * 1980-03-06 1982-01-26 Hughes Aircraft Company Signal detection method for IR detector having charge readout structure
US6815791B1 (en) * 1997-02-10 2004-11-09 Fillfactory Buried, fully depletable, high fill factor photodiodes
US8288733B2 (en) * 2007-01-31 2012-10-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Radiation sensitive detector
US8110806B2 (en) * 2008-10-31 2012-02-07 General Electric Company Solid-state photomultiplier having improved timing resolution
EP2549536B1 (de) * 2011-07-22 2020-08-19 Espros Photonics AG Halbleiterstruktur zur Photonendetektion
US9618981B2 (en) 2013-02-13 2017-04-11 Synaptics Incorporated Guarding and shielding routing traces in proximity sensors
JP5925711B2 (ja) * 2013-02-20 2016-05-25 浜松ホトニクス株式会社 検出器、pet装置及びx線ct装置
US10283557B2 (en) * 2015-12-31 2019-05-07 General Electric Company Radiation detector assembly
US10191162B2 (en) * 2017-05-05 2019-01-29 Prismatic Sensors Ab Radiation hard silicon detectors for x-ray imaging
IT201700122669A1 (it) * 2017-10-27 2019-04-27 Lfoundry Srl Sensore integrato di radiazione ionizzante e di particelle ionizzanti
CN112262326B (zh) 2018-06-13 2024-04-12 棱镜传感器公司 x射线检测器设计

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020521953A (ja) 2017-05-15 2020-07-27 プリズマティック、センサーズ、アクチボラグPrismatic Sensors Ab X線撮像のための検出器

Also Published As

Publication number Publication date
US11389125B1 (en) 2022-07-19
EP4040492A1 (en) 2022-08-10
JP2022120800A (ja) 2022-08-18
US20220249040A1 (en) 2022-08-11
US11723611B2 (en) 2023-08-15
US20230355192A1 (en) 2023-11-09
CN114869307A (zh) 2022-08-09
US20220304638A1 (en) 2022-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5809641B2 (ja) ピクセル型固体放射線フォトン検出器の電荷分布を制御する方法
EP3577495B1 (en) Coincidence-enabling photon-counting detector
US7486764B2 (en) Method and apparatus to reduce charge sharing in pixellated energy discriminating detectors
US7606347B2 (en) Photon counting x-ray detector with overrange logic control
US20070205367A1 (en) Apparatus and method for hybrid computed tomography imaging
CN107809953B (zh) 具有降低的积聚的x射线设备
JP7127066B2 (ja) X線撮像のための検出器
KR102474619B1 (ko) X-선 검출기 설계(x-ray detector design)
JP2016131884A (ja) X線ct装置、光子計数型検出装置及び二重積層光子計数型検出器
EP3207407B1 (en) Indirect conversion detector array
JP7492388B2 (ja) 放射線検出器および放射線診断装置
JP7282933B2 (ja) X線検出器におけるチャネルのトレーストリガを軽減するためのシステムおよび方法
JP7341721B2 (ja) 放射線検出器、及びx線ct装置
JP7391499B2 (ja) 放射線検出器、放射線診断装置及びチャージシェアリングの判定方法
US20240032879A1 (en) Systems and methods for computed tomography
US20240074715A1 (en) X-ray ct apparatus, data processing method, and storage medium
KR20230159300A (ko) X-선 검출기용 콜리메이터 어셈블리
JP2019086443A (ja) 放射線検出器及びx線ct装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220210

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230405

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230419

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230517

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7282933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150