TWI769704B - 成像系統及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種操作成像系統的方法，該方法包括：（A）影像感測器，該影像感測器包括（a）頂部表面，（b）所述頂部表面上的M個物理分開的主動區域，以及（c）在所述頂部表面上並在所述M個主動區域之間的盲區，以及（B）包括有電子轟擊目標的輻射源系統，所述方法包括：對於i = 1，…，N，通過使電子轟擊在輻射位置（i）的所述電子轟擊目標的目標表面，依次引起X射線光子（i）從所述輻射位置（i）發射；並且對於i = 1，…，N，響應於所述X射線光子（i）的發射，分別在M個主動區域中捕獲同一物體的部分（i）的M個影像（i），從而得到M×N個影像，其中所述物體的每個點均被捕獲在所述M×N個影像中的至少一個影像中。

Description

成像系統及其操作方法
本發明的公開涉及成像技術，特別涉及成像系統及其操作方法。
輻射檢測器是一種測量輻射的特性的裝置。所述特性的示例可包括輻射的強度、相位和偏振的空間分佈。所述輻射可以是與物體相互作用的輻射。例如，由輻射檢測器測量的輻射可以是已經從物體穿透或從物體反射的輻射。所述輻射可以是電磁輻射，比如紅外光、可見光、紫外光、X射線或γ射線。所述輻射可以是其他類型，比如α射線和β射線。一個成像系統可包括多個輻射檢測器。輻射檢測器很昂貴；因此，現有技術的典型成像系統也很昂貴。
本發明公開一種成像系統，其包括：影像感測器，該影像感測器包括（a）頂部表面，（b）所述頂部表面上的M個主動區域，M是大於0的整數，以及（c）在所述頂部表面上並在所述M個主動區域之間的盲區，其使得所述M個主動區域中沒有任何一個主動區域與另一個主動區域是直接的物理接觸；以及輻射源系統，其包括電子槍和電子轟擊目標，其中，對於i = 1，…，N，N為大於1的整數，所述輻射源系統被配置為通過使來自所述電子槍的電子在輻射位置（i）轟擊電子轟擊目標的目標表面，而使X射線光子（i）從輻射位置（i）發射，其中對於i = 1，…，N，響應於所述X射線光子（i）從所述輻射位置（i）的發射，所述影像感測器被配置為分別在M個主動區域中捕獲同一物體的部分（i）的M個影像（i），從而 得到M×N個影像，並且其中所述物體的每個點均被捕獲在所述M×N個影像中的至少一個影像中。
根據實施例，所述電子轟擊目標具有板狀的形狀。
根據實施例，所述電子轟擊目標被配置為當所述輻射位置（i），i ＝ 1，...，N保持在所述電子轟擊目標的目標表面上時旋轉。
根據實施例，所述電子轟擊目標被配置為傾斜、平移或傾斜並平移。
根據實施例，所述輻射源系統被配置為使來自所述電子槍的電子束偏轉。
根據實施例，所述電子轟擊目標包括N個目標塊，並且對於i ＝ 1，…，N，所述輻射位置（i）在所述N個目標塊中的一個目標塊（i）的目標表面上。
根據實施例，所述電子轟擊目標包含鎢。
根據實施例，所述電子槍被配置為產生電子束，然後使所述電子束偏轉。
根據實施例，所述成像系統進一步包括真空管，所述輻射源系統駐留在所述真空管中。
根據實施例，所述成像系統進一步包括直流（DC）電壓源，所述直流電壓源被配置為引起從所述電子轟擊目標到所述電子槍的電壓降。
根據實施例，其中M為1，並且N為2。
根據實施例，所述輻射位置（i），i ＝ 1，...，N，在平行於所述頂部表面的平面上。
本發明公開一種操作成像系統的方法，其包括：（A）影像感測器，該影像感測器包括（a）頂部表面，（b）所述頂部表面上的M個主動區域，M是大於0的整數，以及（c）在所述頂部表面上並在所述M個主動區域之間的盲區，其使得所述M個主動區域中沒有任何一個主動區域與另一個主動區域是直接的物理接觸，以及（B）包括有電子轟擊目標的輻射源系統，該方法包括：對於i = 1，…，N，N是大於1的整數，通過使電子轟擊在所述輻射位置（i）的所述電子轟擊目標的目標表面，依次引起X射線光子（i）從所述輻射位置（i）發射；並且對於i = 1，…，N，響應於所述X射線光子（i）從所述輻射位置（i）的發射，分別在M個主動區域中捕獲同一物體的部分（i）的M個影像（i），從而 得到M×N個影像，其中所述物體的每個點均被捕獲在所述M×N個影像中的至少一個影像中。
根據實施例，所述的引起從所述輻射位置（i）發射X射線光子（i）包括使所述電子轟擊目標相對於所述影像感測器保持靜止，使得所述輻射位置（i）i ＝ 1，...，N，位於電子轟擊目標的目標表面上。
根據實施例，所述電子轟擊目標具有板狀的形狀。
根據實施例，所述電子轟擊目標包括N個目標塊，並且對於i ＝ 1，…，N，所述輻射位置（i）在所述N個目標塊中的一個目標塊（i）的目標表面上。
根據實施例，所述的從所述輻射位置（i）引起所述X射線光子（i）的發射包括旋轉所述電子轟擊目標。
根據實施例，所述電子轟擊目標具有板狀的形狀。
根據實施例，所述的從所述輻射位置（i）引起所述X射線光子（i）的發射包括傾斜、平移或傾斜並平移所述電子轟擊目標。
根據實施例，所述輻射源系統進一步包括被配置為產生電子束的電子槍，並且所述的從所述輻射位置（i）引起所述X射線光子（i）的發射包括使所述電子束偏轉。
根據實施例，所述電子槍與所述輻射位置（i），i = 1，...，N，的P個輻射位置在一條直線上，並且P是大於1且不大於N的整數。
根據實施例，所述方法進一步包括拼接所述M×N個影像以形成所述物體的影像。
圖1示意示出作為示例的輻射檢測器100。所述輻射檢測器100可具有所述像素150的陣列。所述像素陣列可以是矩形陣列（如圖1所示）、蜂窩陣列、六邊形陣列、或任何其他合適的陣列。在圖1的示例中，所述像素150的陣列具有7行和4列；然而，通常所述像素150的陣列可具有任意數目的行和任意數目的列。
每個所述像素150可被配置為檢測入射在其上的來自輻射源（圖中未顯示）的輻射，並且可被配置為測量所述輻射的特性（例如，輻射粒子的能量、波長、和頻率）。輻射可包括諸如光子（電磁波）和亞原子粒子。每個像素150可被配置為對一段時間內入射其上的，其能量落在多個能量倉中的輻射粒子的數目進行計數。所有所述像素150可被配置為對所述相同時間段內入射其上的，在多個能量倉中的輻射粒子的數目進行計數。當所述入射輻射粒子具有相似的能量時，所述像素150可被簡單地配置為在一段時間內計數入射在其上的輻射粒子的數量，而不測量所述單個輻射粒子的能量。
每個像素150可具有其自己的類比數位轉換器（ADC），所述類比數位轉換器被配置為將表示入射輻射粒子能量的類比信號數位化為數位信號，或將表示多個入射輻射粒子總能量的類比信號數位化為數位信號。所述像素150可被配置為並行操作。例如，當一個像素150測量一個入射的輻射粒子時，另一個像素150可能正在等待另一個輻射粒子到達。所述像素150可以不必是單獨可尋址的。
這裡所述的輻射檢測器100可具有諸如X射線望遠鏡、乳腺X射線照相、工業X射線缺陷檢測、X射線顯微鏡或X射線顯微照相、X射線鑄件檢驗、X射線無損檢測、X射線焊縫檢驗、X射線數位減影血管造影等應用。所述輻射檢測器100用於代替照相板、照相膠片、光激發磷光板、X射線影像增強器、閃爍器、或其他半導體X射線檢測器可以是適合的。
圖2A示意示出根據實施例的圖1中沿2A-2A線的輻射檢測器100的簡化橫截面圖。更具體地講，所述檢測器100可包括輻射吸收層110和電子元件層120（例如，專用集成電路），其用於處理或分析在所述輻射吸收層110中產生的入射輻射的電信號。所述檢測器100可包括也可不包括閃爍體（圖中未顯示）。所述輻射吸收層110可包括半導體材料，諸如矽、鍺、砷化鎵、碲化鎘、鎘鋅碲或其組合。所述半導體材料對於感興趣的輻射可具有高的質量衰減係數。
圖2B示意示出作為示例的圖1中沿2A-2A線的輻射檢測器100的詳細橫截面圖。更具體地講，所述輻射吸收層110可包括由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114 組成的一個或多個二極體（例如，p-i-n或p-n）。所述第二摻雜區113可通過可選的本徵區112而與所述第一摻雜區111分離。所述離散區114通過所述第一摻雜區111或所述本徵區112而彼此分離。所述第一摻雜區111和所述第二摻雜區113具有相反類型的摻雜（例如，區域111是p型並且區域113是n型，或者區域111是n型並且區域113是p型）。在圖2B中的示例中，所述第二摻雜區113的每個離散區114與所述第一摻雜區111和所述可選的本徵區112一起組成一個二極體。即，在圖2B的示例中，所述輻射吸收層110包括多個二極體（更具體地講，7個二極體對應於圖1的所述陣列中的一行的7個像素150，為了簡化，在圖2B中僅標記了兩個像素150）。所述多個二極體具有電觸點119A作為共享（共用）電極。所述第一摻雜區111還可具有離散部分。
所述電子元件層120可包括電子系統121，其適用於處理或解釋由入射在所述輻射吸收層110上的輻射所產生的信號。所述電子系統121可包括類比電路比如濾波器網絡、放大器、積分器、比較器，或數位電路比如微處理器和內存。所述電子系統121可包括一個或多個類比數位轉換器。所述電子系統121可包括由所述像素150共用的組件或專用於單個像素150的組件。例如，所述電子系統121可包括專用於每個像素150的放大器和在所有像素150間共用的微處理器。所述電子系統121可通過通孔131電連接到所述像素150。所述通孔之間的空間可用填充材料130填充，其可增加所述電子元件層120到所述輻射吸收層110連接的機械穩定性。其他鍵合技術有可能在不使用所述通孔131的情況下將所述電子系統121連接到所述像素150。
當來自所述輻射源（圖中未顯示）的輻射撞擊包括二極體的所述輻射吸收層110時，所述輻射粒子可被吸收並通過若干機制產生一個或多個載流子（例如，電子，空穴）。所述載流子可在電場下向其中一個所述二極體的電極漂移。所述電場可以是外部電場。所述電觸點119B可包括離散部分，其中的每個離散部分與所述離散區114電接觸。術語“電接觸”可與詞語“電極”互換使用。在實施例中，所述載流子可向不同方向漂移，使得由單個輻射粒子產生的所述載流子大致未被兩個不同的離散區114共用（“大致未被共用”在這裡意指這些載流子中的不到2%、不到0.5%、不到0.1%、或不到0.01%流向與餘下載流子不同的一個所述離散區114）。由入射在所述離散區114之一的足跡周圍的輻射粒子所產生的載流子大致未被另一所述離散區114共用。與一個離散區114相關聯的一個像素150可以是所述離散區114周圍的區，由入射在其中的一個輻射粒子所產生的載流子大致全部（超過98％、超過99.5％、超過99.9％或超過99.99％）流向其中。即，所述載流子中的不到2％、不到1％、不到0.1％、或不到0.01％流到所述像素150之外。
圖2C示意示出根據實施例的圖1沿2A-2A線的所述輻射檢測器100的替代詳細橫截面圖。更具體地講，所述輻射吸收層110可包括半導體材料，比如矽、鍺、砷化鎵、碲化鎘、鎘鋅碲或其組合，的電阻器，但不包括二極體。所述半導體材料對於感興趣的輻射可具有高的質量衰減係數。在實施例中，圖2C中的所述電子元件層120在結構和功能方面類似於圖2B中的所述電子元件層120。
當所述輻射撞擊包括所述電阻器但不包括二極體的所述輻射吸收層110時，該輻射可被吸收並通過若干機制產生一個或多個載流子。一個輻射粒子可產生10到100000個載流子。所述載流子可在電場下向電觸點119A和電觸點119B漂移。所述電場可以是外部電場。所述電觸點119B包括離散部分。在實施例中，所述載流子可向不同方向漂移，使得由單個輻射粒子產生的所述載流子大致未被所述電觸點119B兩個不同的離散部分共用（“大致未被共用”在這裡意指這些載流子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流向與餘下載流子不同組的離散部分）。由入射在所述電觸點119B離散部分之一的足跡周圍的輻射粒子所產生的載流子大致未被另一所述電觸點119B離散部分共用。與所述電觸點119B離散部分之一相關聯的一個像素150可以是所述離散部分周圍的區，由入射在其中的輻射粒子所產生的載流子大致全部（超過98％、超過99.5％、超過99.9％或超過99.99％）流向其中。即，所述載流子中的不到2％、不到0.5％、不到0.1％、或不到0.01％流到與所述電觸點119B離散部分之一相關聯的所述像素之外。
圖3示意示出根據實施例的包括了輻射檢測器100和印刷電路板（PCB）400的封裝200的俯視圖。本發明中所用術語“印刷電路板”不限於特定材料。例如，印刷電路板可包括半導體。所述輻射檢測器100被安裝到所述印刷電路板400。為了清楚起見，未示出所述輻射檢測器100和所述印刷電路板 400之間的連線。所述印刷電路板400可以有一個或多個輻射檢測器100。所述印刷電路板 400可具有未被所述輻射檢測器100覆蓋的區405（例如，用於容納鍵合線410的區）。每個所述輻射檢測器100可具有主動區域190，該主動區域190是所述像素150（如圖1）所在的位置。所述輻射檢測器100可在其邊緣附近具有周邊區域195。所述周邊區域195沒有像素，並且所述輻射檢測器100未檢測到入射在周邊區域195的輻射粒子。
圖4示意示出根據實施例的影像感測器490的截面圖。所述影像感測器490可包括安裝到系統印刷電路板450的圖3的多個封裝200。圖4僅示出了兩個封裝200作為示例。所述印刷電路板400和所述系統印刷電路板450之間的電連接可通過鍵合線410實現。為了將所述鍵合線410容納在所述印刷電路板 400上，所述印刷電路板400具有未被所述輻射檢測器100覆蓋的區域405。為了在所述系統印刷電路板450上容納所述鍵合線410，所述封裝件200之間具有間隙。所述間隙可以是大約1mm或更大。入射在所述周邊區域195上、所述區域405上或所述間隙上的輻射粒子無法通過所述系統印刷電路板450上的所述封裝200進行檢測。輻射檢測器（例如，輻射檢測器100）的盲區是指入射的輻射粒子無法被所述輻射檢測器檢測到的所述輻射檢測器的輻射接收表面的區域。封裝（例如，封裝200）的盲區是指入射的輻射粒子無法被所述輻射檢測器或所述封裝中的輻射檢測器檢測到的所述封裝的所述輻射接收表面的區域。在圖3和圖4所示的示例中，所述封裝200的所述盲區包括所述周邊區域195和所述區域405。影像感測器（例如，影像感測器490）的盲區（例如，盲區488）具有一組封裝（例如，安裝在相同印刷電路板上的封裝，佈置在相同層中的封裝）包括該組中的所述封裝的所述盲區和所述封裝之間的間隙的組合。
包括所述輻射檢測器100的所述影像感測器490可具有不能檢測入射輻射的所述盲區488。然而，所述影像感測器490可捕獲物體（圖中未示出）的所有點的影像，然後這些被捕獲的影像可被拼接以形成整個所述物體的完整影像。
圖5示意示出根據實施例的包括圖4中的影像感測器490和多個輻射源510的輻射源系統的成像系統500的透視圖。更具體地講，作為示例，所述影像感測器490可包括4個輻射檢測器100，為了簡單起見，它們以4個主動區域190A，190B，190C和190D（或者為簡單起見僅為190A-D）表示，其可以佈置為2×2的矩形。在所述4個主動區域190A-D之間是所述盲區488，所述盲區488不能檢測入射輻射。在該示例中，所述成像系統500的所述輻射源系統可包括有9個輻射源510.1-9的3×3矩形陣列，其可以佈置在平行於所述影像感測器490的頂部表面492的平面512中。
根據實施例，所述成像系統500的操作可以簡要描述如下。首先，可以將物體520放置在所述影像感測器490和所述輻射源510.1-9之間。然後，可以執行輻射曝光過程，其中依次（即，一個接一個）開啟然後關閉所述9個輻射源510.1-9，從而在所述4個主動區域190A-D中產生36個影像（9個輻射源510.1-9中的每一個開啟然後關閉會在4個主動區域190A-D中產生4個影像，因此總共產生了36個影像）。在實施例中，所述主動區域190A-D、所述輻射源510.1-9和所述物體520是如此的佈置，使得所述物體520的每個點被捕獲在所述36個所得的影像中的至少一個影像中。換言之，所述物體520的每個點被捕獲在所述36個所得的影像中。換言之，所述物體520沒有某個點沒被捕獲在所述36個所得的影像中。第三，被所述成像系統500所捕獲的所述36個所得的影像可以被拼接以形成整個物體520的完整影像。
更具體地講，所述輻射曝光過程可以從第一次輻射曝光開始，在此期間所述9個輻射源510.1-9中只有所述輻射源510.1開啟並發出輻射（即，所述其他8個輻射源處於關閉狀態）。當所述輻射源510.1開啟時，所述4個主動區域190A-D捕獲入射輻射，從而在這4個主動區域中產生4個影像。
當所述輻射源510.1開啟時，入射在所述4個主動區域190A-D上的輻射可包括三種類型的入射輻射粒子：（a）直接來自所述輻射源510.1的輻射粒子（即，它們的路徑不會與所述物體520相交），（b）來自所述輻射源510.1並在不改變方向的情況下穿透所述物體520的輻射粒子，以及（c）同樣來自所述物體520的輻射粒子，其與類型（b）類似，但不是類型（b）。類型（c）的入射輻射粒子的示例包括散射輻射粒子和反射輻射粒子。
在實施例中，來自所述輻射源510.1的所述輻射是這樣的，使得與類型（a）和類型（b）的入射輻射粒子相比，類型（c）的入射輻射粒子是微不足道的。作為該實施例的示例，所述物體520可以是動物，並且來自所述輻射源510.1的所述輻射可以是X射線。在該示例中，所述物體520是動物，在實施例中，來自所述輻射源510.1的所述輻射可能不是可見光，因為這會使類型（c）（即反射的光子是特定的）的入射輻射粒子顯著，而類型（b）（即，穿過所述物體520的光子）的入射輻射粒子是微不足道的。
在第一次輻射曝光完成之後，所述輻射曝光過程可以繼續進行（i）從所述4個主動區域190A-D讀出所述4個所得的影像以進行後續處理，然後（ii）重置4個主動區域190A-D。
接下來，所述輻射曝光過程可以繼續進行第二次輻射曝光，在此期間，所述9個輻射源510.1-9中僅有所述輻射源510.2處於開啟狀態並發出輻射。當所述輻射源510.2開啟時，所述4個主動區域190A-D捕獲入射輻射，從而在這4個主動區域中產生4個影像。換言之，所述成像系統500在第二次輻射曝光期間的操作類似於在第一次輻射曝光期間的操作。在第二次輻射曝光完成之後，所述輻射曝光過程可以繼續進行（i）從所述主動區域190A-D中讀出所述4個所得的影像以進行後續處理，然後（ii）重置主動區域190A-D。
這之後，所述輻射曝光過程可以繼續進行第三次、第四次、第五次、第六次、第七次、第八次，最後是第九次輻射曝光（即，依次進行）。在這些輻射曝光中的每一次曝光之後，所述4個相應的所得的影像被讀出以用於以後的處理，然後在執行下一次輻射曝光之前，將所述4個主動區域190A-D複位。在第三次、第四次、第五次、第六次、第七次、第八次和第九次輻射曝光期間，所述成像系統500的操作類似於在第一次輻射曝光期間的操作。
簡而言之，在輻射輻射曝光過程中，總共進行了九次輻射曝光，並且所述4個主動區域190A-D捕獲了總共36個影像。所述成像系統500捕獲的這36個影像可以被拼接以形成整個所述物體520的完整影像。
圖6A示出了圖5中的所述成像系統500沿平面5A的橫截面圖，所述平面5A與所述物體520、所述輻射源510.1、所述輻射源510.2、所述輻射源510.3、所述主動區域190A和所述主動區域190B相交。在僅有所述輻射源510.1處於開啟狀態的第一次輻射曝光期間，所述物體520的1A + 1A2A部分的所有點都被捕獲在所述主動區域190A中的一個影像中，而所述物體520的3A1B + 1B + 1B2B部分的所有點都被捕獲在所述主動區域190B中的一個影像中。
隨後，在僅有所述輻射源510.2開啟的第二次輻射曝光期間，所述物體520的1A2A + 2A + 2A3A部分的所有點都被捕獲在所述主動區域190A中的一個影像中，而所述物體的1B2B + 2B + 2B3B部分的所有點都被捕獲在所述主動區域190B中的一個影像中。隨後，在僅有輻射源510.3開啟的第三次輻射曝光期間，所述物體520的2A3A + 3A + 3A1B部分的所有點都被捕獲在所述主動區域190A的一個影像中，而所述物體的2B3B + 3B部分的所有點都被捕獲在所述主動區域190B中的一個影像中。
簡而言之，作為第一次、第二次和第三次輻射曝光的結果，所述物體的1A部分、1A2A部分、2A部分、2A3A部分、3A部分、3A1B部分、1B部分、1B2B部分、2B部分、2B3B部分和3B部分的每個點都被捕獲到至少一個圖片。換言之，由於這3次輻射曝光，在所述平面5A中的所述物體520的每個點都被捕獲在所述成像系統500中產生的影像之中。
圖6B示出了圖5中的所述成像系統500沿平面5B的橫截面圖，該平面5B與所述物體520、所述輻射源510.2、所述輻射源510.5、所述輻射源510.8、所述主動區域190B和所述主動區域190C相交。與上述參照圖6A類似，作為第二次、第五次和第八次輻射曝光的結果，所述物體的2B5B部分、5B部分、5B8B部分、8B部分、8B2C部分、2C部分、2C5C部分和5C部分的每個點都被捕獲在至少一個圖片中。換言之，由於這三次輻射曝光，在所述平面5B中的所述物體520的每個點都被捕獲在所述成像系統500中產生的影像之中。
因此，在一般情況下，作為所述輻射曝光過程的結果，所述物體520的每個點都被捕獲在所述成像系統500中的至少一個影像中。換言之，作為所述輻射曝光過程的結果，所述物體520的每個點都被捕獲在所述成像系統500所產生的所得的影像中。因此，由所述輻射曝光過程所產生的所有影像可以被拼接成整個物體520的完整影像。
圖7示出了列出圖5中的成像系統500的操作步驟的流程圖600。更具體地講，在步驟610中，將所述物體520放置在所述成像系統500中。接下來，在步驟620中，所述輻射曝光過程被執行，在此過程中依次進行所述九次輻射曝光，從而生成36個影像。更具體地講，所述九次輻射曝光中的每一次曝光均包括開啟然後關閉相應的輻射源510，並在開啟相應的輻射源510時在所述4個主動區域190中捕獲4個影像。最後，在步驟630中，所述36個所得的影像可以被拼接以形成整個所述物體520的完整影像。
總而言之，參照圖5，作為所述輻射曝光過程的結果，所述物體520的每個點都被捕獲在所述36個所得的影像中。換言之，所述物體520沒有某個點沒被捕獲在所述36個所得的影像中。在所述輻射曝光過程之後，由所述成像系統500所生成的所述36個所得的影像可以被拼接以形成整個所述物體520的完整影像。
參照圖5應注意到，在現有技術的典型成像系統中，僅使用一個輻射源（例如510.5）（而不是如上所述的9個），因此僅有一次輻射曝光被執行（而不是如上所述的9次）而產生了僅4個影像（而不是如上所述的36個影像）。因此，為了使現有技術的典型成像系統僅通過一次輻射曝光即可捕獲所述物體520的所有點，必須添加額外的主動區域（類似於主動區域190A）以完全替代在主動區域190A-D之間的所述盲區488。換言之，本發明使用了比現有技術更少的主動區域（因此節省了成本），但是仍然可以實現在所述所得的影像中捕獲所述物體520的每個點的相同目標。
在上述實施例中，參照圖5，所述9個輻射源510.1-9按照510.1、510.2、510.3、510.4、510.5、510.6、510.7、510.8和510.9的順序依次開啟然後關閉。通常，可以以任何順序依次開啟然後關閉所述9個輻射源510.1-9。例如，可以依次按照510.9、510.8、510.7、510.6、510.5、510.4、510.3、510.2然後510.1的順序依次開啟然後關閉所述9個輻射源510.1-9。
在上述實施例中，參照圖5，所述成像系統500包括以2×2矩形陣列佈置的4個主動區域190A-D和以3×3矩形陣列佈置的9個輻射源510.1-9。通常，所述成像系統500可包括M個主動區域（M是大於0的整數）和N個輻射源（N是大於1的整數），並且只要所述物體520的每個點被捕獲在作為所述輻射曝光過程的結果而產生的所述所得的影像中，這M個主動區域和N個輻射源可以以任何方式佈置。
作為示例，參照圖5和圖6A，所述成像系統500可以僅包括一個主動區域190A及兩個輻射源520.1和520.2（即，M = 1和N = 2）。其結果是，所述輻射曝光過程將包括2次連續的輻射曝光，從而僅生成兩個所得的影像。在該示例中，所述物體520太大而不能被所述成像系統500捕獲其每個點。例如，所述物體520的3B部分（圖6A）將不會在所述兩個所得的影像中被捕獲。但是，一個較小的物體（例如，圖6A中所述物體520的1A + 1A2A + 2A部分）將被所述成像系統500捕獲其每個點。更具體地講，如圖6A所示，所述更小物體1A + 1A2A + 2A的每個點都被捕獲在所述兩個所得的影像中。
在上述實施例中，參照圖5，所述成像系統500包括9個輻射源510.1-9，所述9個輻射源510.1-9在所述輻射曝光過程期間被依次開啟然後關閉。在替代實施例中，所述成像系統500可以僅包括一個單個的輻射源，其（a）類似於上述輻射源510.1-9，並且（b）在所述輻射曝光過程期間，其通過在所述9個輻射源510.1-9的所述9個輻射位置（在下文中將其簡稱為輻射位置510.1-9）間連續移動，以起到所述9個輻射源510.1-9的作用。
更具體地講，在所述第一次輻射曝光期間，所述單個輻射源可以處於圖5中的所述輻射位置510.1中，並起到所述輻射源510.1的作用。之後，在所述第二次輻射曝光期間，所述單個輻射源可以處於圖5中的所述輻射位置510.2，並起到所述輻射源510.2的作用，依此類推，直到所述輻射曝光過程完成為止。之後，最終所得的36個影像可被拼接成整個所述物體520的完整影像。
從以上描述可以推斷，一般而言，只要（a）在第一次輻射曝光期間，僅在從所述輻射位置510.1朝向所述4個主動區域190A-D存在輻射，並且（b）在第二次輻射曝光期間，僅在從所述輻射位置510.2朝向所述4個主動區域190A-D存在輻射，並且，第三次、第四次、第五次、第六次、第七次、第八次和第九次輻射曝光以此類推。來自所述9個輻射位置510.1-9的所述9個輻射（a）可以來自如上面的一些實施例所述的9個不同的輻射源510.1-9，或者（b）可以僅來自在如上面的另外一些實施例所述的9個輻射位置510.1-9間連續移動的單個輻射源，或者（c）可以來自任何數量的輻射源，這些輻射源可以在所述輻射曝光過程中起到所述9個輻射源510.1-9的作用。
圖8A示意示出圖5的輻射源系統的實施例。具體地講，圖8A的輻射源系統可包括電子槍810和電子轟擊目標板820。
在實施例中，所述電子槍810可以被配置為將電子順序地發射到9個輻射位置510.1-9。在實施例中，所述電子槍810可以是典型的陰極射線管（CRT）電視機的典型的電子槍。因此，所述電子槍810可以被配置為產生電子束，然後將所產生的電子束依次偏轉或轉向至所述9個輻射位置510.1-9。
在實施例中，所述電子轟擊目標板820可以是包括諸如鎢（W）的高原子量的材料的板。在實施例中，所述9個輻射位置510.1-9可以在所述板820的所述目標表面822（即底表面）上。在實施例中，所述電子槍810和所述板820可以被佈置使得所述板820的所述目標表面822面對所述影像感測器490和所述電子槍810。
應當注意的是，當來自所述電子槍810的轟擊電子在轟擊位置撞擊所述板820的所述目標表面822時，可能存在三種可能性。第一種可能性是，所述轟擊電子在所述轟擊位置與所述板820的原子核相互作用，並通過從所述轟擊位置發射X射線光子而損失能量。此過程通常稱為軔致輻射過程。
第二種可能性是，所述轟擊電子在所述轟擊位置將軌道電子從所述板820的原子的內殼中撞出。作為響應，來自原子外殼的另一個電子填充了所述內殼中的空位，從而通過從轟擊位置發射X射線光子來釋放能量。此過程通常稱為X射線螢光過程（或特徵X射線發射過程）。第三種可能性是，所述轟擊電子使所述轟擊位置處的所述板820加熱而沒有引起任何X射線發射。
在實施例中，所述電子槍810可以被配置為產生具有高能量的電子，根據上面提到的第一種或第二種可能性，或者兩者兼有，使得當這些產生的電子在所述轟擊位置轟擊所述板820的所述目標表面822時，這些轟擊電子具有足夠的能量以引起從轟擊位置發射X射線光子。
應當注意的是，根據如上所述的第一或第二可能性發射的X射線光子可從所述轟擊位置沿任何方向傳播。一方面，如果發射的X射線光子傳播到所述板820的更深處（即，圖8A中的向上），則發射的X射線光子很可能被所述板820吸收。另一方面，如果所發射的X射線光子沿相反的方向（即，向下且遠離所述板820）傳播，則所發射的X射線光子可能逸出所述板820並朝著所述影像感測器490傳播。
簡而言之，當所述電子槍810向所述板820的所述目標表面822上的所述轟擊位置發射足夠高能量的電子時，這些轟擊電子導致X射線光子從所述轟擊位置向所述物體520和所述影像感測器490的發射。
在實施例中，圖8A的所述輻射源系統810 + 820在所述曝光過程中的操作可以如下。在所述曝光過程的第一輻射曝光期間，所述電子槍810可以被配置為沿著路徑812.1將電子發射到第一輻射位置510.1。在所述第一輻射位置510.1處的所述板820的所述目標表面822上的電子轟擊導致X射線光子從所述第一輻射位置510.1朝著所述物體520和所述影像感測器490發射。因此，在所述第一輻射曝光期間，所述電子槍810和所述電子轟擊目標板820起到了如上面參照圖5的實施例中所述的第一輻射源510.1的作用。
類似地，在所述曝光過程的第二次輻射曝光期間，所述電子槍810可以被配置為沿著路徑812.2將電子發射到第二輻射位置510.2。在所述第二輻射位置510.2處的所述板820的所述目標表面822上的電子轟擊導致X射線光子從所述第二輻射位置510.2朝向所述物體520和所述影像感測器490的發射。因此，在所述第二輻射曝光期間，所述電子槍810和所述板820起到了如上面參照圖5的實施例中所述的第二輻射源510.2的作用。
類似地，在所述曝光過程的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九次輻射曝光期間，所述電子槍810可以被配置為依次將電子發射到所述輻射位置510.3-9。因此，在所述曝光過程的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九次輻射曝光期間，所述電子槍810和所述板820起到了如上面參照圖5的實施例中所述的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九輻射源510.3-9的作用。
總而言之，作為使用如上所述的輻射源系統電子槍810 + 板820執行的曝光處理的結果，總共執行了9次輻射曝光，並且所述4個主動區域190A-D捕獲了包含所述物體520的每個點的總共36個影像。可以拼接所述成像系統500捕獲的這36個影像，以形成整個所述物體520的完整影像。
在以上參照圖8A描述的一些實施例中，所述電子轟擊目標板820具有板狀的形狀。通常，所述電子轟擊目標板820可以具有任何形狀和尺寸，只要9個輻射位置510.1-9在所述電子轟擊目標板820的目標表面上以接收電子轟擊即可。
圖8B示意示出作為圖8A的電子轟擊目標板820的替代實施例的電子轟擊目標盤850。具體地講，圖8B的所述電子轟擊目標盤850可以是從所述影像感測器490看到的盤（圖8A），其中9個輻射位置510.1-9在所述盤850的面向所述影像感測器490的所述目標表面852上（圖8A）。在實施例中，所述盤850可以包括諸如鎢（W）的高原子序數的材料。
在實施例中，在所述曝光過程的所述9次輻射曝光期間，所述盤850可以繞軸極854（垂直於所述頁面）旋轉，以使所述9個輻射位置510.1-9相對於所述影像感測器490（圖8A）靜止不動，在旋轉過程中保持在所述盤850的目標表面852上。在實施例中，所述軸極854可以包括諸如銅（Cu）的金屬。在實施例中，所述軸極854可垂直於所述圖像傳感器490的頂部表面492（圖8A）。在替代實施例中，所述軸極854可與所述圖像傳感器490的所述頂部表面492（圖8A）形成小於90°的角度。在該替代實施例中，當從所述影像感測器490（圖8A）觀察時，所述盤850應看起來像橢圓形（而不是圓形）。
由於在所述旋轉過程中所述9個輻射位置510.1-9保留在所述盤850的目標表面852上，因此不影響上面參照圖8A所述的所述輻射源系統810 + 850的操作。此外，由於在所述9個輻射位置510.1-9處的所述盤850的目標表面852上的所述電子轟擊而在所述9個輻射位置510.1-9處的所述盤850中產生的熱量，因所述旋轉而可以迅速地在所述盤850中傳播開，然後通過所述軸極854消散。
圖9A示意示出圖5的輻射源系統的另一個實施例。具體地講，圖9A的所述輻射源系統可以包括電子槍910和電子轟擊目標920。在實施例中，所述電子槍910可以類似於圖8A的所述電子槍810。因此，所述電子槍910可以被配置為將電子順序地發射到所述9個輻射位置510.1-9。在實施例中，所述電子轟擊目標塊920可以是包括諸如鎢（W）的高原子量材料的目標塊。
在實施例中，在所述曝光過程期間操作圖9A的所述輻射源系統電子槍910+目標塊920的第一方法可以如下。在所述曝光過程的第一輻射曝光期間，所述電子槍910可以被配置為沿著路徑912.1將電子發射到所述第一輻射位置510.1，同時可以佈置所述目標塊920使得所述第一輻射位置510.1位於面向所述影像感測器490和所述電子槍910的所述目標塊920的目標表面922上。
在所述第一輻射位置510.1上的所述目標塊920的所述目標表面922上的電子轟擊導致X射線光子從所述第一輻射位置510.1朝向所述物體520和所述影像感測器490的發射。因此，如以上實施例中參照圖5所述，在所述第一輻射曝光期間，所述電子槍910和所述目標塊920起到所述第一輻射源510.1的作用。
類似地，在所述曝光過程的第二輻射曝光期間，當所述目標塊920可以被佈置為使得所述第二輻射位置510.2位於面向所述影像感測器490和所述電子槍910的所述目標塊920的所述目標表面922上時，所述電子槍910可以被配置為沿著路徑912.2將電子發射到第二輻射位置510.2。這意味著，在實施例中，在所述第一輻射曝光結束之後但在所述第二輻射曝光開始之前，所述目標塊920可以被從所述第一輻射位置510.1移動到所述第二輻射位置510.2。在實施例中，所述目標塊920可以被配置為通過平移（即，目標塊920的所有點沿同一方向移動相同的距離）、傾斜（即旋轉小於一個完整的圓）或同時平移和傾斜，而從一個輻射位置510移動到另一輻射位置510（例如，從所述輻射位置510.1到所述輻射位置510.2）。
在所述第二輻射位置510.2處的所述目標塊920的所述目標表面922上的電子轟擊導致X射線光子從所述第二輻射位置510.2朝向所述物體520和所述影像感測器490的發射。因此，如以上實施例中參照圖5所述，在所述第二輻射曝光期間，所述電子槍910和所述目標塊920起到所述第二輻射源510.1的作用。
類似地，在所述曝光過程的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九次輻射曝光期間，所述電子槍910和所述目標塊920起到了如上面參照圖5的實施例中所述的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九輻射源510.3-9的作用。
總而言之，在如上所述的使用所述輻射源系統電子槍910+目標塊920進行的所述曝光過程中，當目標塊920分別依次通過9個輻射位置510.1-9移動時，由電子槍910產生的電子束依次轉向9個輻射位置510.1-9，以接收電子束。作為所述曝光過程的結果，總共執行了9次輻射曝光，並且4個主動區域190A-D捕獲了總共36個影像，這些影像包含所述物體520的每個點。所述成像系統500捕獲的這36個影像可以拼接成整個所述物體520的完整影像。
圖9B示意示出在所述曝光過程中圖9A的所述輻射源系統電子槍910+目標塊920的第二種方法。在實施例中，除了在第二種方法中，所述電子槍910和所述三個輻射位置510.1、510.2和510.3被佈置成使得所述電子槍910可以被配置為沿著路徑912.123通過所有三個輻射位置510.1、510.2和510.3發射電子束之外，操作所述輻射源系統電子槍910+目標塊920的第二種方法可以類似於操作所述輻射源系統電子槍910+目標塊920的第一種方法。
因此，在第二種方法中，在所述曝光過程的第一、第二和第三次輻射曝光期間，當目標區塊920依序移動通過3個輻射位置510.1、510.2和510.3時，由所述電子槍910產生的電子束可以相對於所述影像感測器490保持靜止（即，保持在路徑912.123上）。
相反，在根據圖9A所述的第一方法中，在所述曝光過程的第一、第二和第三輻射曝光期間，當所述目標塊920分別依次通過510.1、510.2和510.3三個輻射位置以接收所述電子束時，由所述電子槍910產生的所述電子束必須被依次引導到510.1、510.2和510.3三個輻射位置。
在實施例中，關於曝光過程的第四、第五、第六、第七、第八和第九輻射曝光，第二種方法可以類似於第一種方法。具體地講，在所述第一方法和所述第二方法中，當所述目標塊920分別依次通過所述六個輻射位置510.4-9以接收電子束時，由所述電子槍910產生的電子束被依次轉向所述六個輻射位置510.4-9。在實施例中，所述路徑912.123可以是直線。
在實施例中，參照圖8A、9A和9B，每個所述輻射源系統電子槍810+板820和所述輻射源系統電子槍910+目標塊920可進一步包括玻璃真空管（圖中未示出），電子槍810/910和電子轟擊目標塊/板820/920在其中駐留和/或移動。因此，由所述電子槍810/910產生的電子可以通過真空自由行進到所述電子轟擊目標塊/板820/920上的所述輻射位置510.1-9，而與空氣分子沒有任何相互作用，否則空氣分子可能會分散和/或減速所產生的電子。
在實施例中，參照圖8A、9A和9B，每個所述輻射源系統電子槍810+板820和所述輻射源系統電子槍910+目標塊920可進一步包括直流（DC）電壓源（圖中未示出），其陰極電連接到所述電子槍810 / 910，其陽極電連接到所述電子轟擊目標塊/板820/920。因此，在所述電子槍810/910和電子轟擊目標塊/板820/920之間產生了電場。所述電場有助於進一步加速由所述電子槍810/910產生的轟擊電子。
在參照圖8A、8B、9A和9B所述的一些實施例中，以3×3的陣列佈置並在平面512（圖5）中的輻射位置有9個。通常，可以以任何方式在空間中佈置任何數量的輻射位置（即，不必以陣列的形式並且不必以平面佈置）。
在參照圖9A所述的一些實施例中，所述輻射源系統具有一個目標塊920，該目標塊在所述曝光過程期間依次通過9個輻射位置510.1-9。在替代實施例中，所述輻射源系統可以具有與所述目標塊920相似的9個目標塊。這9個目標塊可以佈置在9個輻射位置510.1-9處。因此，在所述曝光過程中，不需要移動這9個目標塊中的任何一個。
在參照圖9B所述的一些實施例中，在操作所述輻射源系統電子槍910+目標塊920的第二種方法中，所述電子槍910和所述3個輻射位置510.1、510.2和510.3被佈置成使得所述電子槍910可以被配置為沿所述路徑912.123通過所有三個輻射位置510.1、510.2和510.3發射電子束。通常，所述電子槍910和P個輻射位置（所述9個輻射位置中的）可以被佈置使得所述電子槍910可以被配置為通過所有P個輻射位置發射電子束（P是大於1的整數，但是不超過9）。
因此，在操作所述輻射源系統電子槍910 +目標塊920的第二種方法中，在與P個輻射位置相對應的曝光過程的P個輻射曝光期間，當目標塊920依次通過P個輻射位置時，由所述電子槍910所產生的電子束可以相對於所述影像感測器490保持靜止。
儘管本發明已經公開了各個方面和實施例，但是其他方面和實施例對於本領域技術人員而言將是顯而易見的。本發明公開的各個方面和實施例是為了說明的目的而不是限制性的，其真正的範圍和精神應該以本發明中的申請專利範圍為准。
100:輻射檢測器 110:輻射吸收層 111:第一摻雜區 112:本徵區 113:第二摻雜區 114:離散區 119A、119B:電觸點 120:電子元件層 121:電子系統 130:填充材料 131:通孔 150:像素 190、190A、190B、190C、190D:主動區域 195:周邊區域 200:封裝 400:印刷電路板 405:區 410:鍵合線 450:系統印刷電路板 488:盲區 490:影像感測器 492:頂部表面 500:成像系統 510、510.1、510.2、510.3、510.4、510.5、510.6、510.7、510.8、510.9:輻射源 512、5A、5B:平面 520:物體 600:流程圖 610、620、630:步驟 810、910:電子槍 820:電子轟擊目標板 822、852、922:目標表面 850:電子轟擊目標盤 854:軸極 912.1、912.123:路徑 920:電子轟擊目標塊 1A、1A2A、2A、2A3A、3A、3A1B、1B、1B2B、2B、2B3B、3B、2B5B、5B、5B8B、8B、8B2C、2C、2C5C、5C:部分
圖1示意示出根據實施例的一種輻射檢測器。 圖2A示意示出根據實施例的所述輻射檢測器的簡化橫截面圖。 圖2B示意示出根據實施例的所述輻射檢測器的詳細橫截面圖。 圖2C示意示出根據實施例的所述輻射檢測器的替代詳細橫截面圖。 圖3示意示出根據實施例的包括了輻射檢測器和印刷電路板（PCB）的封裝的俯視圖。 圖4示意示出根據實施例的影像感測器的橫截面圖，其中圖3中的多個所述封裝被安裝到系統印刷電路板。 圖5示意示出根據實施例的包括影像感測器和多個輻射源的成像系統的透視圖。 圖6A示意示出根據實施例的圖5中沿平面5A的成像系統的橫截面圖。 圖6B示意示出根據實施例的圖5中沿平面5B的成像系統的橫截面圖。 圖7示意示出根據實施例的列出圖5中成像系統的操作步驟的流程圖。 圖8A、8B、9A和9B示意示出圖5的輻射源系統的實施例。
190A、190B、190C、190D:主動區域
488:盲區
490:影像感測器
492:頂部表面
500:成像系統
510.1、510.2、510.3、510.4、510.5、510.6、510.7、510.8、510.9:輻射源
512、5A、5B:平面
520:物體

Claims (21)

  1. 一種成像系統，其包括：影像感測器，該影像感測器包括(a)頂部表面，(b)在所述頂部表面上的M個主動區域，M是大於0的整數，以及(c)在所述頂部表面上並在所述M個主動區域之間的盲區，其使得所述M個主動區域中沒有任何一個主動區域與另一個主動區域是直接的物理接觸；以及輻射源系統，其包括電子槍和電子轟擊目標，其中，對於i=1，…，N，N為大於1的整數，所述輻射源系統被配置為通過使來自所述電子槍的電子在輻射位置(i)轟擊電子轟擊目標的目標表面，而使X射線光子(i)從所述輻射位置(i)發射，其中對於i=1，…，N，響應於所述X射線光子(i)從所述輻射位置(i)的發射，所述影像感測器被配置為使用所述X射線光子(i)已經穿透物體的部分(i)分別在M個主動區域中捕獲同一所述物體的所述部分(i)的M個影像(i)，從而得到M×N個影像，並且其中所述物體的每個點均被捕獲在所述M×N個影像中的至少一個影像中。
  2. 如請求項1所述的成像系統，其中所述電子轟擊目標具有板狀的形狀。
  3. 如請求項1所述的成像系統，其中所述電子轟擊目標被配置為當所述輻射位置(i)，i=1，...，N保持在所述電子轟擊目標的目標表面上時旋轉。
  4. 如請求項1所述的成像系統，其中所述電子轟擊目標被配置為傾斜、平移或傾斜並平移。
  5. 如請求項1所述的成像系統，其中所述輻射源系統被配置為使來自所述電子槍的電子束偏轉。
  6. 如請求項1所述的成像系統，其中所述電子轟擊目標包括N個目標塊，並且其中對於i=1，…，N，所述輻射位置(i)在所述N個目標塊中的一個目標塊(i)的目標表面上。
  7. 如請求項1所述的成像系統，其中所述電子轟擊目標包含鎢。
  8. 如請求項1所述的成像系統，其中電子槍被配置為產生電子束，然後使所述電子束偏轉。
  9. 如請求項1所述的成像系統，其進一步包括真空管，所述輻射源系統駐留在所述真空管中。
  10. 如請求項1所述的成像系統，其進一步包括直流(DC)電壓源，所述直流電壓源被配置為引起從所述電子轟擊目標到所述電子槍的電壓降。
  11. 如請求項1所述的成像系統，其中M為1，並且N為2。
  12. 如請求項1所述的成像系統，其中所述輻射位置(i)，i=1，...，N，在平行於所述頂部表面的平面上。
  13. 一種操作成像系統的方法，其包括：(A)影像感測器，該影像感測器包括(a)頂部表面，(b)所述頂部表面上的M個主動區域，M是大於0的整數，以及(c)在所述頂部表面上並在所述M個主動區域之間的盲區，其使得所述M個主動區域中沒有任何一個主動區域與另一個主動區域是直接的物理接觸，以及(B)包括有電子轟擊目標的輻射源系統，該方法包括：對於i=1，…，N，N是大於1的整數，通過使電子轟擊在輻射位置(i)的所述電子轟擊目標的目標表面，依次引起X射線光子(i)從所述輻射位置(i)發射；並且對於i=1，…，N，響應於所述X射線光子(i)從所述輻射位置(i)的發射，使用所述X射線光子(i)已經穿透物體的部分(i)分別在M個主動區域中捕獲同一所述物體的所述部分(i)的M個影像(i)，從而得到M×N個影像，其中所述物體的每個點均被捕獲在所述M×N個影像中的至少一個影像中。
  14. 如請求項13所述的方法，其中所述的從所述輻射位置(i)發射X射線光子(i)包括使所述電子轟擊目標相對於所述影像感測器保持靜止，使得所述輻射位置(i)i=1，...，N，位於所述電子轟擊目標的所述目標表面上。
  15. 如請求項13所述的方法，其中所述電子轟擊目標具有板狀的形狀。
  16. 如請求項14所述的方法，其中所述電子轟擊目標包括N個目標塊，並且其中對於i=1，…，N，所述輻射位置(i)在所述N個目標塊中的一個目標塊(i)的目標表面上。
  17. 如請求項13所述的方法，其中所述的從所述輻射位置(i)引起所述X射線光子(i)的發射包括旋轉所述電子轟擊目標。
  18. 如請求項13所述的方法，其中所述的從所述輻射位置(i)引起所述X射線光子(i)的發射包括傾斜、平移或傾斜並平移所述電子轟擊目標。
  19. 如請求項13所述的方法，其中所述輻射源系統進一步包括被配置為產生電子束的電子槍，並且其中所述的從所述輻射位置(i)引起所述X射線光子(i)的發射包括使所述電子束偏轉。
  20. 如請求項19所述的方法，其中所述電子束沿路徑通過所述輻射位置(i)，i=1，...，N中的P個輻射位置，並且其中P是大於1且不大於N的整數。
  21. 如請求項13所述的方法，其進一步包括拼接所述M×N個影像以形成所述物體的影像。
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