TWI813785B - 圖像感測器、射線照相系統、貨物掃描或非侵入式檢查（nii）系統、全身掃描器系統、輻射電腦斷層攝影（輻射ct）系統、電子顯微鏡及成像系統 - Google Patents

圖像感測器、射線照相系統、貨物掃描或非侵入式檢查（nii）系統、全身掃描器系統、輻射電腦斷層攝影（輻射ct）系統、電子顯微鏡及成像系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI813785B
TWI813785B TW108136297A TW108136297A TWI813785B TW I813785 B TWI813785 B TW I813785B TW 108136297 A TW108136297 A TW 108136297A TW 108136297 A TW108136297 A TW 108136297A TW I813785 B TWI813785 B TW I813785B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
radiation
image sensor
radiation detectors
detectors
voltage
Prior art date
Application number
TW108136297A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202018283A (zh
Inventor
曹培炎
劉雨潤
Original Assignee
大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
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 大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司 filed Critical 大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
Publication of TW202018283A publication Critical patent/TW202018283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI813785B publication Critical patent/TWI813785B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/295—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using coded aperture devices, e.g. Fresnel zone plates
    • G01V5/232—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/06—Diaphragms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4266—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5229—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image
    • A61B6/5235—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT
    • A61B6/5241—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT combining overlapping images of the same imaging modality, e.g. by stitching
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/547—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving tracking of position of the device or parts of the device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/50—Detectors
    • G01N2223/501—Detectors array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating 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
    • G01N23/02—Investigating 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
    • G01N23/04—Investigating 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

Abstract

本文公開了一種圖像感測器，所述圖像感測器包括：多個輻射檢測器；具有多個輻射透射區和輻射阻擋區的遮罩；以及致動器，所述致動器被配置為將所述多個輻射檢測器從第一位置移動到第二位置並將所述遮罩從第三位置移動到第四位置；其中，當所述輻射檢測器處於所述第一位置並且所述遮罩處於所述第三位置時，以及當所述輻射檢測器處於所述第二位置並且所述遮罩處於所述第四位置時，所述輻射阻擋區阻擋來自輻射源的否則將入射在所述圖像感測器的死區上的輻射，並且所述輻射透射區允許來自所述輻射源的將入射在所述圖像感測器的有效區域上的輻射的至少一部分通過。

Description

圖像感測器、射線照相系統、貨物掃描或非侵入式檢查（NII）系統、全身掃描器系統、輻射電腦斷層攝影（輻射CT）系統、電子顯微鏡及成像系統
本公開涉及輻射成像技術領域，更具體地涉及一種具有輻射檢測器和遮罩的圖像感測器。
輻射檢測器可以是用於測量輻射的通量、空間分佈、光譜或其他性質的裝置。
輻射檢測器可用於許多應用。一個重要的應用是成像。輻射成像是一種射線照相技術，並可用於揭示非均勻組成的不透明的對象(如人體)的內部結構。
用於成像的早期輻射檢測器包括照相底板和照相膠片。照相底板可以是具有光敏乳劑塗層的玻璃板。雖然照相底板被照 相膠片取代了，但由於它們提供的優質品質及其極端穩定性，它們仍可用於特殊情況。照相膠片可以是具有光敏乳劑塗層的塑膠膜(例如，條或片)。
在20世紀80年代，可光激發的磷光體板(PSP板)變得可用。PSP板可以包含在其晶格中具有色心的磷光體材料。當PSP板暴露於輻射時，由輻射激發的電子被俘獲在色心中，直到它們被在板表面上掃描的雷射光束激發。當該板被雷射掃描時，被俘獲的激發電子發出光，該光被光電倍增管收集。收集的光被轉換成數位圖像。與照相底板和照相膠片相比，PSP板可以被重複使用。
另一種輻射檢測器是輻射圖像增強器。輻射圖像增強器的元件通常在真空中密封。與照相底板、照相膠片和PSP板相比，輻射圖像增強器可以產生即時圖像，即，不需要曝光後處理來產生圖像。輻射首先撞擊輸入磷光體(例如，碘化銫)並轉換成可見光。然後可見光撞擊光電陰極(例如，含有銫和銻化合物的薄金屬層)並引起電子發射。發射的電子數量與入射輻射的強度成比例。發射的電子通過電子光學器件投射到輸出磷光體上並使輸出磷光體產生可見光圖像。
閃爍體在某種程度上與輻射圖像增強器類似地操作，因為閃爍體(例如，碘化鈉)吸收輻射並發射可見光，然後可以通過合適的圖像感測器檢測可見光。在閃爍體中，可見光在所有方向上擴散和散射，從而降低空間解析度。減小閃爍體厚度有助於 改善空間解析度，但也減少了輻射的吸收。因此，閃爍體必須在吸收效率和解析度之間達成折衷。
半導體輻射探測器通過將輻射直接轉換成電信號很大程度上克服了這個問題。半導體輻射檢測器可以包括吸收關注波長的輻射的半導體層。當輻射粒子在半導體層中被吸收時，產生多個電荷載流子(例如，電子和電洞)並在電場下朝向半導體層上的電觸點掃射。
本文公開了一種圖像感測器，所述圖像感測器包括：多個輻射檢測器；具有多個輻射透射區和輻射阻擋區的遮罩；以及致動器，所述致動器被配置為將所述多個輻射檢測器從第一位置移動到第二位置並將所述遮罩從第三位置移動到第四位置；其中，當所述多個輻射檢測器處於所述第一位置並且所述遮罩處於所述第三位置時，以及當所述多個輻射檢測器處於所述第二位置並且所述遮罩處於所述第四位置時，所述輻射阻擋區阻擋來自輻射源的輻射，否則所述輻射將入射在所述圖像感測器的死區，並且所述輻射透射區允許來自所述輻射源的將入射在所述圖像感測器的有效區域上的輻射的至少一部分通過。
根據實施例，所述圖像感測器被配置為當所述多個輻射檢測器處於所述第一位置時，通過使用所述多個輻射檢測器來捕獲場景的第一部分的圖像，並且所述圖像感測器被配置為當所述 多個輻射檢測器處於所述第二位置時，通過使用所述多個輻射檢測器來捕獲所述場景的第二部分的圖像，其中所述圖像感測器被配置為通過拼接所述第一部分的圖像和所述第二部分的圖像來形成所述場景的圖像。
根據實施例，所述多個輻射檢測器間隔設置。
根據實施例，所述圖像感測器還包括快門，所述快門被配置為在所述多個輻射檢測器的移動期間阻擋來自所述輻射源的輻射。
根據實施例，所述致動器包括第一線性電動機和第二線性電動機；其中，所述第一線性電動機被配置為將所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置；其中，所述第二線性電動機被配置為將所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置。
根據實施例，所述致動器包括第三線性電動機和連桿；其中，所述第三線性電動機被配置為將所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置；其中，所述連桿將所述遮罩耦接到所述多個輻射檢測器，使得所述多個輻射檢測器從所述第一位置到所述第二位置的移動使所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置。
根據實施例，所述致動器包括第三線性電動機和連桿；其中，所述第三線性電動機被配置為將所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置；其中，所述連桿將所述多個輻射檢測器耦 接到所述遮罩，使得所述遮罩從所述第三位置到所述第四位置的移動使所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置。
根據實施例，所述致動器包括第三線性電動機和連桿；其中，所述第三線性電動機被配置為驅動所述連桿；其中，所述連桿使所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置，並使所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置。
根據實施例，所述致動器包括步進電動機和傳動裝置；其中，所述步進電動機被配置為將所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置並驅動所述傳動裝置；其中，所述傳動裝置被配置為將所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置。
根據實施例，所述多個輻射檢測器中的至少一些按交錯的列佈置。
根據實施例，同一列中的輻射檢測器的尺寸一致；其中，同一列中的兩個相鄰輻射檢測器之間的距離大於同一列中的一個輻射檢測器在該列的延伸方向上的寬度，並且小於該寬度的兩倍。
根據實施例，所述多個輻射檢測器的有效區域在多個位置處對所述場景進行細分。所述多個位置包括所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置。
根據實施例，所述多個輻射檢測器中的至少一些包括多層檢測器。
根據實施例，所述多個輻射檢測器中的至少一些是矩形形狀。
根據實施例，所述多個輻射檢測器中的至少一些是六邊形形狀。
根據實施例，所述多個輻射檢測器中的至少一個包括輻射吸收層和電子器件層；其中，所述輻射吸收層包括電極；其中，所述電子器件層包括電子器件系統；其中，所述電子器件系統包括：第一電壓比較器，所述第一電壓比較器被配置為將所述電極的電壓與第一閾值進行比較，第二電壓比較器，所述第二電壓比較器被配置為將所述電壓與第二閾值進行比較，計數器，所述計數器被配置為記錄到達所述輻射吸收層的輻射粒子的數量，以及控制器；其中，所述控制器被配置為從所述第一電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值的時間開始時間延遲；其中，所述控制器被配置為在所述時間延遲期間啟動所述第二電壓比較器；其中，所述控制器被配置為：如果所述第二電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值的絕對值，則使所述計數器記錄的數量增加1。
根據實施例，所述電子器件系統還包括電連接到所述電極的電容器模組，其中，所述電容器模組被配置為從所述電極收集電荷載流子。
根據實施例，所述控制器被配置為在所述時間延遲開始或期滿時啟動所述第二電壓比較器。
根據實施例，所述電子器件系統還包括電壓表，其中，所述控制器被配置為使得所述電壓表在所述時間延遲期滿時測量所述電壓。
根據實施例，所述控制器被配置為基於在所述時間延遲期滿時測量的電壓值來確定輻射粒子的能量。
根據實施例，所述控制器被配置為將所述電極連接到電接地。
根據實施例，在所述時間延遲期滿時，所述電壓的變化率實質上為零。
根據實施例，在所述時間延遲期滿時，所述電壓的變化率實質上不為零。
本文公開了一種包括本文所述的圖像感測器和輻射源的射線照相系統，其中，所述射線照相系統被配置為對人的胸部或腹部進行射線照相。
本文公開了一種包括本文所述的圖像感測器和輻射源的射線照相系統，其中，所述射線照相系統被配置為對人的嘴部進行射線照相。
本文公開了一種貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括本文所述的圖像感測器和輻射源，其中，所述貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統被配置為使用透射通過被檢對象的輻射來形成圖像。
本文公開了一種全身掃描器系統，其包括本文所述的圖 像感測器和輻射源。
本文公開了一種輻射電腦斷層攝影(輻射CT)系統，其包括本文所述的圖像感測器和輻射源。
本文公開了一種電子顯微鏡，其包括本文所述的圖像感測器、電子源和電子光學系統。
本文公開了一種包括本文所述的圖像感測器的成像系統，其中，所述成像系統是輻射望遠鏡或輻射顯微鏡，或者，其中，所述成像系統被配置為進行乳房X線照相、工業缺陷檢測、微射線照相、鑄造檢查、焊縫檢查或數位減影血管造影。
50:場景
51A、51B、51C:圖像
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H:輻射檢測器
109、1201、1301、1501、1601、1701:輻射源
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:電子器件層
121:電子系統
130:填充材料
131:通孔
150:圖元
190:有源區域
195:周邊區
200:遮罩
201:輻射透射區
202:輻射阻擋區
220:快門
250:封裝
301:第一電壓比較器
302:第二電壓比較器
305:開關
306:電壓表
309:積分器
310:控制器
320:計數器
400:印刷電路板
405:區域
410:接合線
450:系統PCB
500:致動器
601、602、603:電動機
604:連桿
605:步進電動機
606:傳動裝置
901:第一位置
902:第二位置
903:第三位置
904:第四位置
1202、1302:對象
1502:行李箱
1602:人
1801:電子源
1802:樣品
1803:電子光學系統
9000:圖像感測器
9002:有效區域
9004:死區
A、B、C:位置
RST:復位期
t0、t1、t2、te、ts:時間
TD1:時間延遲
V1:第一閾值
V2:第二閾值
X1、Y1:寬度
X2、Y2:距離
圖1A和圖1B示意性地示出了根據實施例的圖像感測器。
圖2A示意性地示出了根據實施例的包括檢測器和印刷電路板(PCB)的封裝的俯視圖。
圖2B示意性地示出了根據實施例的具有多個圖2A的封裝的圖像感測器的橫截面圖。
圖3A至圖3C示意性地示出了根據實施例的致動器的合適設計的示例。
圖4示意性地示出了根據實施例的拍攝場景的一系列圖像的圖像感測器。
圖5A至圖5C示意性地示出了根據一些實施例的圖像感測器 中的輻射檢測器的佈置。
圖6示意性地示出了根據實施例的具有多個六邊形形狀的檢測器的圖像感測器。
圖7A示意性地示出了根據實施例的輻射檢測器的橫截面圖。
圖7B示意性地示出了根據實施例的輻射檢測器的詳細橫截面圖。
圖7C示意性地示出了根據實施例的輻射檢測器的可替代的詳細橫截面圖。
圖8示意性地示出了根據實施例的輻射檢測器可以具有圖元陣列。
圖9示意性地示出了根據實施例的包括本文所述的圖像感測器的系統，其適用於諸如胸部射線照相、腹部射線照相等醫學成像。
圖10示意性地示出了根據實施例的包括本文所述的圖像感測器的系統，其適用於牙科射線照相。
圖11示意性地示出了根據實施例的包括本文所述的圖像感測器的貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統。
圖12示意性地示出了根據實施例的包括本文所述的圖像感測器的全身掃描器系統。
圖13示意性地示出了根據實施例的包括本文所述的圖像感測器的輻射電腦斷層攝影(輻射CT)系統。
圖14示意性地示出了根據實施例的包括本文所述的圖像感 測器的電子顯微鏡。
圖15A和圖15B各自示出了根據實施例的圖7A、圖7B和圖7C中的檢測器的電子系統的元件圖。
圖16示意性地示出了根據實施例的流過暴露於輻射的輻射吸收層的二極體的電極或電阻器的電觸點的電流的時間變化(上部曲線)，以及該電極的電壓的相應時間變化(下部曲線)，該電流是由通過入射在輻射吸收層上的輻射粒子產生的電荷載流子引起的。
圖1A和圖1B示意性地示出了根據實施例的圖像感測器9000。在圖像感測器9000相對於場景50處於不同的位置(例如，位置901和902)的同時，圖像感測器9000可以拍攝場景50的不同部分的圖像。圖像感測器9000包括多個輻射檢測器100、遮罩200和致動器500。多個輻射檢測器100可以被配置為接收來自輻射源109並通過場景50的一部分的輻射。圖像感測器9000的輻射檢測器100可以處於安裝到系統印刷電路板(PCB)450的一個或多個封裝250中。
圖2A示意性地示出了根據實施例的包括一個或多個輻射檢測器100和PCB 400的封裝250之一的俯視圖。如本文使用的術語「PCB」不限於特定材料。例如，PCB可以包括半導體。該封裝250中的輻射檢測器100被安裝到PCB 400。為了清楚起 見，未示出輻射檢測器100和PCB 400之間的佈線。PCB 400可以具有未被輻射檢測器100覆蓋的區域(例如，用於容納接合線410)。輻射檢測器100可以各自具有有源區域190。有源區域190對輻射敏感。入射在有源區域190上的輻射可以由輻射檢測器100檢測。輻射檢測器100可以各自在其邊緣附近具有周邊區195。周邊區195對入射輻射不敏感，並且檢測器100不檢測入射在周邊區195上的輻射。
圖2B示意性地示出了根據實施例的圖像感測器9000的若干封裝250的橫截面圖。封裝250中的PCB 400和系統PCB 450之間的電連接可以通過接合線410來實現。PCB 400可以具有未被封裝250的輻射檢測器100覆蓋的區域405，例如，用以容納PCB 400上的接合線410。在示例中，封裝250之間具有間隙以容納系統PCB 450上的接合線410。間隙可以為約1mm以上。入射在周邊區195、區域405或間隙上的輻射不能被圖像感測器9000的輻射檢測器100檢測到。輻射檢測器的死區是該輻射檢測器的輻射接收表面的入射輻射不能被該輻射檢測器探測到的區域。封裝(例如，封裝250)的死區是該封裝的輻射接收表面的入射輻射不能被該封裝中的一個或多個輻射檢測器檢測到的區域。在圖2A所示的該示例中，封裝250的死區包括周邊區195和區域405。具有一組封裝(例如，安裝在同一PCB上的封裝，佈置在同一層中的封裝)的圖像感測器9000的死區(例如，9004)包括該組中的各封裝的死區和各封裝之間的各間隙的死區的組合。圖像感測器 9000的有效區域9002是圖像感測器9000中的輻射檢測器100的有源區域190的組合。
如圖1A和圖1B示意性所示，遮罩200具有多個輻射透射區201和輻射阻擋區202。輻射阻擋區202防止入射在其上的輻射通過，並且輻射透射區201允許入射在其上的輻射的至少一部分通過。輻射阻擋區202可以與圖像感測器9000的死區9004對準。輻射阻擋區202可以阻擋來自輻射源(例如，輻射源109)的輻射，否則輻射將到達死區9004。例如，輻射阻擋區202被配置為防止來自輻射源109的輻射到達場景50，否則輻射將到達死區9004。輻射透射區201可以與圖像感測器9000的有效區域9002對準。輻射透射區201可以允許來自輻射源(例如，輻射源109)的輻射的至少一部分到達有源區域9002。輻射透射區201和輻射阻擋區202的位置可以相對於遮罩200固定。遮罩200的一個示例可以是其中帶孔的厚度足以阻擋輻射的金屬片。孔可以是輻射透射區201，並且金屬片的其餘部分可以是輻射阻擋區202。
如圖1A和圖1B所示，致動器500被配置為將輻射檢測器100和遮罩200移動到多個位置。致動器500可以具有一個或多個驅動器(例如，電動機)。致動器500可以在沒有相對移動的情況下移動輻射檢測器100和遮罩200。致動器500可以使輻射檢測器100和遮罩200相對於彼此移動。在圖1A所示的示例中，輻射檢測器100處於第一位置901，並且遮罩200處於第三位置903。在圖1B所示的示例中，致動器500將輻射檢測器100從第一位置 901移動到第二位置902，並且將遮罩200從第三位置903移動到第四位置904。在各個位置處，圖像感測器9000拍攝場景50的一部分的圖像。即，當輻射檢測器100處於第一位置901時，圖像感測器9000通過使用輻射檢測器100捕獲場景50的第一部分的圖像，並且當圖像輻射檢測器100處於第二位置902時，圖像感測器9000捕獲場景50的第二部分的圖像。然後，可以拼接這些部分的圖像以形成場景50的圖像。這些部分的圖像可以彼此重疊以便於拼接。
根據一個實施例，當輻射檢測器100處於第一位置901並且遮罩200處於第三位置903時，以及當輻射檢測器100處於第二位置902並且遮罩200處於第四位置904時，輻射阻擋區202阻擋來自輻射源109的輻射，否則輻射將入射在圖像感測器9000的死區9004，並且輻射透射區201允許來自輻射源109的將入射在圖像感測器9000的有效區域9002上的輻射的至少一部分通過。
致動器500可以位於場景和輻射源109之間，位於場景50和圖像感測器9000之間，或者位於另一個合適的位置。致動器500可以被配置為在圖像感測器9000捕獲場景50的各部分的圖像的多個位置之間移動遮罩200和輻射檢測器100，使得在這些位置的各個位置處保持輻射檢測器100與遮罩200之間的對準。
致動器500可以具有任何合適的設計，其示例在圖3A至圖3C中示意性地示出。根據實施例，致動器500可以包括第一線性電動機601和第二線性電動機602，它們可以分別與遮罩200 和輻射檢測器100接合，如圖3A所示。第一線性電動機601被配置為例如將輻射檢測器100從第一位置901移動到第二位置902。第二線性電動機602被配置為例如將遮罩200從第三位置903移動到第四位置904。
根據一個實施例，致動器500可以包括第三線性電動機603和連桿604，其可以分別與輻射檢測器100和遮罩200接合，或者，反之亦然，如圖3B所示。在所示的示例中，第三線性電動機603被配置為例如將輻射檢測器100從第一位置901移動到第二位置902，並且連桿604將遮罩200耦接到輻射檢測器100，使得輻射檢測器100從第一位置901到第二位置902的移動使遮罩200從第三位置903移動到第四位置904。在另一個示例中，第三線性電動機603被配置為例如將遮罩200從第三位置903移動到第四位置904，並且連桿604將輻射檢測器100耦接到遮罩200，使得遮罩200從第三位置903到第四位置904的移動使輻射檢測器100從第一位置901移動到第二位置902。在又一個示例中，第三線性電動機603可以驅動連桿604，並且連桿604驅動遮罩200和輻射檢測器100。例如，連桿604使遮罩200從第三位置903移動到第四位置904並使輻射檢測器100從第一位置901移動到第二位置902。
根據一個實施例，致動器500可以包括步進電動機605和傳動裝置606，它們可以分別與輻射檢測器100和遮罩200接合，或者，反之亦然，如圖3C所示。在所示的示例中，步進電動 機605被配置為例如將輻射檢測器100從第一位置901移動到第二位置902。步進電動機605還被配置為驅動傳動裝置606，並且傳動裝置606被配置為例如將遮罩200從第三位置903移動到第四位置904。傳動裝置606可以使遮罩200以步進電動機605的位移量乘以傳動裝置606的傳動比的大小來移位。
如圖1A和圖1B中示意性地示出的，圖像感測器9000可以包括快門220。快門220被配置為在輻射檢測器100和遮罩200的移動期間阻擋來自輻射源109的輻射。
如圖4所示，根據實施例，圖像感測器9000的輻射檢測器100的至少一些按陣列佈置。為了形成場景50的圖像，致動器500將輻射檢測器100相對於場景50移動到多個位置(例如，圖4中的A、B和C)，其中，圖像感測器9000分別在這些位置處捕獲場景50的各部分的圖像(例如，51A、51B和51C)。場景50的每個點都在一部分的至少一個圖像中。即，當拼接在一起時各部分的圖像覆蓋整個場景50。這些部分的圖像可以在它們之間具有重疊以便於拼接。
輻射檢測器100可以以各種方式佈置在圖像感測器9000中。圖5A示意性地示出了根據實施例的一種佈置，其中輻射檢測器100的至少一些按交錯的列(rows)佈置。例如，檢測器100A和100B在同一列中，在Y方向上對齊，並且尺寸一致；檢測器100C和100D在同一列中，在Y方向上對齊，並且尺寸一致。輻射檢測器100A和100B相對於輻射檢測器100C和100D在X方 向上交錯。根據實施例，同一列中的兩個相鄰輻射檢測器100A和100B之間的距離X2大於同一列中的一個輻射檢測器的寬度X1(即，X方向上的尺寸，X方向即為該列的延伸方向)，並且小於寬度X1的兩倍。輻射檢測器100A和100E在同一行(columns)中，在X方向上對齊，並且尺寸一致；同一行中的兩個相鄰輻射檢測器100A和100E之間的距離Y2小於同一行中的一個輻射檢測器的寬度Y1(即，Y方向上的尺寸)。這種佈置允許如圖4所示的場景成像，並且可以通過拼接在X方向上間隔設置的三個位置處捕獲的場景的部分的三個圖像來獲得場景的圖像。
圖5B示意性地示出了根據實施例的另一種佈置，其中輻射檢測器100按矩形網格佈置。例如，檢測器100可以包括如圖5A中精確佈置的檢測器100A、100B、100E和100F，而沒有圖5A中的檢測器100C、100D、100G或100H。這種佈置允許通過在六個位置處拍攝場景部分的圖像來對場景進行成像。例如，在X方向上間隔設置的三個位置和在X方向上間隔設置且在Y方向上與前三個位置間隔設置的另外三個位置。
其他佈置也是可能的。例如，在圖5C中，檢測器100可以在X方向上跨越圖像感測器9000的整個寬度，其中兩個相鄰檢測器100之間的距離Y2小於一個輻射檢測器Y1的寬度。假設檢測器在X方向上的寬度大於場景在X方向上的寬度，場景的圖像可以由在Y方向上間隔設置的兩個位置處捕獲的場景部分的兩個圖像拼接成。輻射檢測器100可以佈置成多層，其中多個輻射檢 測器100中的至少一些佈置成使得入射在一層的死區9004上的輻射被另一層中的輻射檢測器捕獲。
上述輻射檢測器可以設有任何合適的尺寸和形狀。根據實施例(例如，在圖4中)，輻射檢測器中的至少一些是矩形形狀。根據實施例，如圖6所示，輻射檢測器中的至少一些是六邊形形狀。在這樣的輻射檢測器中，輻射檢測器和對準的相應遮罩可以具有相同的形狀。
圖7A示意性地示出了根據實施例的一個輻射檢測器100的橫截面圖。輻射檢測器100可以包括輻射吸收層110和電子器件層120(例如，ASIC)，用於處理或分析入射輻射在輻射吸收層110中產生的電信號。在實施例中，輻射檢測器100不包括閃爍體。輻射吸收層110可以包含半導體材料，例如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合。該半導體可以對於關注的輻射能量具有高質量衰減係數。
如圖7B中的輻射檢測器100的詳細橫截面圖所示，根據實施例，輻射吸收層110可以包括由第一摻雜區111，第二摻雜區113的一個或多個離散區114形成的一個或多個二極體(例如，p-i-n或p-n)。第二摻雜區113可以通過可選的本徵區112與第一摻雜區111分離。離散區114通過第一摻雜區111或本徵區112彼此分離。第一摻雜區111和第二摻雜區113具有相反的摻雜類型(例如，區域111是p型且區域113是n型，或者，區域111是n型且區域113是p型)。在圖7B的示例中，第二摻雜區113 的每個離散區114與第一摻雜區111和可選的本徵區112形成二極體。即，在圖7B的示例中，輻射吸收層110具有多個二極體，其具有第一摻雜區111作為共用電極。第一摻雜區111還可以具有離散的部分。
當輻射粒子撞擊包括二極體的輻射吸收層110時，輻射粒子可被吸收並通過多種機制產生一個或多個電荷載流子。輻射粒子可以產生10至100000個電荷載流子。電荷載流子可以在電場下漂移到一個二極體的電極。該場可以是外部電場。電觸點119B可以包括離散部分，每個離散部分與離散區114電接觸。在實施例中，電荷載流子可以在各方向上漂移，使得由單個輻射粒子產生的電荷載流子實質上不被兩個不同的離散區114共用(這裡「實質上不…..共用」意指相比於其餘的電荷載流子，小於2%、小於0.5%、小於0.1%或小於0.0%%的這些電荷載流子流向一個不同的離散區114)。由入射在這些離散區114之一的覆蓋區周圍的輻射粒子產生的電荷載流子實質上不與這些離散區114中的另一個共用。與離散區114相關聯的圖元150可以是離散區114周圍的區域，其中由入射到其中的輻射粒子產生的實質上全部(大於98%，大於99.5%，大於99.9%，或大於99.99%)的電荷載流子流向離散區114。即，小於2%、小於1%、小於0.1%或小於0.01%的這些電荷載流子流過該圖元。
如圖7C中的檢測器100的可替代的詳細橫截面圖所示，根據實施例，輻射吸收層110可以包括諸如矽、鍺、GaAs、CdTe、 CdZnTe或其組合的半導體材料的電阻器，但不包括二極體。該半導體可以對於關注的輻射能量具有高質量衰減係數。
當輻射粒子撞擊包括電阻器而不包括二極體的輻射吸收層110時，它可以被吸收並通過多種機制產生一個或多個電荷載流子。輻射粒子可以產生10至100000個電荷載流子。電荷載流子可以在電場下漂移到電觸點119A和119B。該場可以是外部電場。電觸點119B包括離散部分。在實施例中，電荷載流子可以在各方向上漂移，使得由單個輻射粒子產生的電荷載流子實質上不被電觸點119B的兩個不同的離散部分共用(這裡「實質上不……共用」意指相比於其餘的電荷載流子，小於2%，小於0.5%，小於0.1%或小於0.01%的這些電荷載流子流向一個不同的離散部分)。由入射在電觸點119B的這些離散部分之一的覆蓋區周圍的輻射粒子產生的電荷載流子實質上不與電觸點119B的這些離散部分中的另一個共用。與電觸點119B的離散部分相關聯的圖元150可以是離散部分周圍的區域，其中由入射到其中的輻射粒子產生的實質上全部(大於98%，大於99.5%，大於99.9%，或大於99.99%)的電荷載流子流向電觸點119B的離散部分。即，小於2%、小於0.5%、小於0.1%或小於0.01%的這些電荷載流子流過與電觸點119B的一個離散部分相關聯的圖元。
電子器件層120可以包括適合於處理或解釋由入射在輻射吸收層110上的輻射粒子產生的信號的電子系統121。電子系統121可以包括諸如濾波器網路、放大器、積分器和比較器的類比電 路，或者諸如微處理器和記憶體的數位電路。電子系統121可以包括由各圖元共用的元件或專用於單個圖元的元件。例如，電子系統121可以包括專用於每個圖元的放大器和在所有圖元之間共用的微處理器。電子系統121可以通過通孔131電連接到圖元。通孔之間的空間可以被填充材料130填充，這可以增加電子器件層120與輻射吸收層110的連接的機械穩定性。其它接合技術可以在不使用通孔的情況下將電子系統121連接到圖元。
圖8示意性地示出了輻射檢測器100可以具有圖元陣列150。該陣列可以是矩形陣列、蜂窩陣列、六邊形陣列或任何其他合適的陣列。每個圖元150可以被配置為檢測入射在其上的輻射粒子，測量輻射粒子的能量，或既檢測又測量。例如，每個圖元150可以被配置為在一段時間內對入射在其上的能量落在多個區間中的輻射粒子的數量進行計數。所有圖元150可以被配置為在同一段時間內對多個能量區間內的入射在其上的輻射粒子的數量進行計數。每個圖元150可以具有其自己的類比數位轉換器(ADC)，其被配置為將表示入射輻射粒子的能量的類比信號數位化為數位信號。ADC可具有10位或更高的解析度。每個圖元150可以被配置為測量其暗電流，例如在每個輻射粒子入射到其上之前或同時。每個圖元150可以被配置為從入射在其上的輻射粒子的能量中減去暗電流的貢獻。圖元150可以被配置為平行作業。例如，當一個圖元150測量入射輻射粒子時，另一個圖元150可能正在等待輻射粒子到達。圖元150可以是但不必是可單獨定址 的。
上述圖像感測器9000可以用在各種系統中，例如下面提供的系統。
圖9示意性地示出了包括如本文所述的圖像感測器9000的系統。該系統可以用於諸如胸部輻射射線照相、腹部輻射射線照相等醫學成像。該系統包括輻射源1201。從輻射源1201發射的輻射穿透對象1202(例如，諸如胸部、肢體、腹部等人體部位)，被對象1202的內部結構(例如，骨骼，肌肉，脂肪和器官等)不同程度地衰減，並被投射到圖像感測器9000。圖像感測器9000通過檢測輻射的強度分佈來形成圖像。
圖10示意性地示出了包括如本文所述的圖像感測器9000的系統。該系統可用於醫學成像，例如牙科輻射射線照相。該系統包括輻射源1301。從輻射源1301發射的輻射穿透作為哺乳動物(例如人)嘴部的對象1302。對象1302可包括上頜骨、上顎骨、牙齒、下頜骨或舌頭。輻射通過對象1302的不同結構被不同程度地衰減並且被投射到圖像感測器9000。圖像感測器9000通過檢測輻射的強度分佈來形成圖像。牙齒比齲齒、感染、牙周韌帶吸收更多的輻射。牙科患者接收的輻射劑量通常很小(對於全口系列，約為0.150mSv)。
圖11示意性地示出了包括如本文所述的圖像感測器9000的貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統。該系統可用於公共交通站和機場的行李箱檢查。該系統包括輻射源1501。從輻射源1501 發射的輻射可穿透一件行李箱1502，被行李箱的內容物不同地衰減，並投射到圖像感測器9000。圖像感測器9000通過檢測透射輻射的強度分佈來形成圖像。該系統可以揭示行李箱的內容物並識別公共交通上禁止的物品，例如槍支、麻醉品、邊緣武器、易燃物品。
圖12示意性地示出了包括如本文所述的圖像感測器9000的全身掃描器系統。全身掃描器系統可以檢測人體上的物體以進行安全檢查，而無需物理地移除衣物或進行身體接觸。全身掃描器系統可能能夠檢測非金屬物體。全身掃描器系統包括輻射源1601。從輻射源1601發射的輻射可以從被檢查的人1602及其身上的物體反向散射，並且被投射到圖像感測器9000。物體和人體可以不同地反向散射輻射。圖像感測器9000通過檢測反向散射輻射的強度分佈來形成圖像。圖像感測器9000和輻射源1601可以被配置為沿線性或旋轉方向掃描人。
圖13示意性地示出了輻射電腦斷層攝影(輻射CT)系統。輻射CT系統使用電腦處理的輻射來產生被掃描對象的特定區域的斷層圖像(虛擬「切片」)。斷層圖像可用於各種醫學科系中的診斷和治療目的，或用於探傷、失效分析、計量學、裝配分析和逆向工程。輻射CT系統包括本文所述的輻射檢測器100和輻射源1701。輻射檢測器100和輻射源1701可以被配置為沿著一個或多個圓形或螺旋形路徑同步旋轉。
圖14示意性地示出了電子顯微鏡。電子顯微鏡包括被配 置為發射電子的電子源1801(也稱為電子槍)。電子源1801可以具有各種發射機構，例如，熱離子、光電陰極、冷發射或等離子體源。發射的電子通過電子光學系統1803，該電子光學系統1803可以被配置為使電子成形、加速或聚焦。然後電子到達樣品1802，並且圖像檢測器可以由其形成圖像。電子顯微鏡可以包括如本文所述的圖像感測器9000，用於進行能量色散輻射光譜分析(EDS)。EDS是一種用於樣品的元素分析或化學表徵的分析技術。當電子入射到樣品上時，它們會引起樣品發射特徵輻射。入射電子可以激發樣品中的原子內殼中的電子，將電子從該殼中射出，同時在電子所在的位置處產生電子電洞。來自外部較高能量殼的電子然後填充該電洞，並且較高能量殼和較低能量殼之間的能量差可以以輻射的形式釋放。從樣品發射的輻射粒子的數量和能量可以通過圖像感測器9000測量。
這裡描述的圖像感測器9000可以具有其他應用，例如應用於輻射望遠鏡或輻射顯微鏡，或者，應用於其中圖像感測器9000被配置為進行乳房X線照相、工業缺陷檢測、顯微照相或微射線照相、鑄造檢查、無損測試、焊縫檢查或數位減影血管造影等的應用。可以適合使用該圖像感測器9000代替照相底板、照相膠片、PSP板、輻射圖像增強器、閃爍體或其他半導體輻射檢測器。
輻射檢測器100中的電子器件層100可以包括適合於處理或解釋或校正由入射在包括輻射吸收層110的圖元150上的輻射粒子產生的信號的電子系統121。電子系統121可以包括諸如濾 波器網路、放大器、積分器和比較器的類比電路，或者諸如微處理器和記憶體的數位電路。電子系統121可以包括由各圖元共用的元件或專用於單個圖元的元件。例如，電子系統121可以包括專用於每個圖元的放大器和在所有圖元之間共用的微處理器。電子系統121可以通過通孔131電連接到圖元。通孔之間的空間可以被填充材料130填充，這可以增加電子器件層120與輻射吸收層110的連接的機械穩定性。其它接合技術可以在不使用通孔的情況下將電子系統121連接到圖元。
圖15A和圖15B均示出了根據實施例的電子系統121的元件圖。電子系統121可以包括第一電壓比較器301、第二電壓比較器302、計數器320、開關305、可選的電壓表306和控制器310。
第一電壓比較器301被配置為將至少一個電觸點119B的電壓與第一閾值進行比較。第一電壓比較器301可以被配置為直接監視電壓，或者通過在一段時間內對流過電觸點119B的電流進行積分來計算電壓。第一電壓比較器301可以由控制器310可控地啟動或去啟動。第一電壓比較器301可以是連續比較器。即，第一電壓比較器301可以被配置為連續啟動並連續監視電壓。第一電壓比較器301可以是時鐘控制比較器。第一閾值可以是一個入射的輻射粒子可以在電觸點119B上產生的最大電壓的5-10%、10%-20%、20-30%、30-40%或40-50%。最大電壓可取決於入射輻射粒子的能量、輻射吸收層110的材料和其他因素。例如，第一閾值可以是50mV、100mV、150mV或200mV。
第二電壓比較器302被配置為將電壓與第二閾值進行比較。第二電壓比較器302可以被配置為直接監視電壓或者通過在一段時間內對流過二極體或電觸點的電流進行積分來計算電壓。第二電壓比較器302可以是連續比較器。第二電壓比較器302可以由控制器310可控地啟動或去啟動。當第二電壓比較器302被去啟動時，第二電壓比較器302的功耗可以小於在第二電壓比較器302被啟動時的功耗的1%、5%、10%或者20%。第二閾值的絕對值大於第一閾值的絕對值。如本文所使用的，實數|x|的術語「絕對值」或「模數」|x|是不考慮其符號的|x|的非負值。即，
Figure 108136297-A0305-02-0028-1
。第二閾值可以是第一閾值的200%-300%。第二閾值可以是一個入射輻射粒子可以在電觸點119B上產生的最大電壓的至少50%。例如，第二閾值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二電壓比較器302和第一電壓比較器310可以是同一元件。即，系統121可以具有一個電壓比較器，其可以在不同時間將電壓與兩個不同的閾值進行比較。
第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可以包括一個或多個運算放大器或任何其他合適的電路。第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可以具有高速以允許系統121在高通量的入射輻射粒子下操作。然而，具有高速通常以功耗為代價。
計數器320被配置為至少記錄入射在包圍電觸點119B的圖元150上的輻射粒子的數量。計數器320可以是軟體元件(例 如，存儲在電腦記憶體中的數量)或硬體元件(例如，4017IC和7490IC)。
控制器310可以是硬體元件，例如微控制器或微處理器。控制器310被配置為從第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超過第一閾值的絕對值(例如，電壓的絕對值從低於第一閾值的絕對值增加為等於或高於第一閾值的絕對值的值)的時間開始時間延遲。這裡使用絕對值是因為電壓可以是負的或正的，這取決於是使用二極體的陰極還是陽極的電壓或使用哪個電觸點。控制器310可以被配置為在第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超過第一閾值的絕對值的時間之前，將第二電壓比較器302、計數器320和第一電壓比較器301的操作不需要的任何其他電路保持為去啟動。時間延遲可以在電壓變得穩定即電壓的變化率實質上為零之前或之後期滿。「電壓的變化率實質上為零」的短語意指電壓的時間變化小於0.1%/ns。「電壓的變化率實質上不為零」的短語意指電壓的時間變化至少為0.1%/ns。
控制器310可以被配置為在時間延遲期間(包括開始和期滿)啟動第二電壓比較器。在實施例中，控制器310被配置為在時間延遲開始時啟動第二電壓比較器。術語「啟動」意指使元件進入操作狀態(例如，通過發送諸如電壓脈衝或邏輯準位的信號，通過提供電力等)。術語「去啟動」意指使元件進入非操作狀態(例如，通過發送諸如電壓脈衝或邏輯準位的信號，通過切斷電力等)。操作狀態可以具有比非操作狀態更高的功耗(例如，為 非操作狀態的10倍，100倍，1000倍)。控制器310本身可以被去啟動，直到當電壓的絕對值等於或超過第一閾值的絕對值時第一電壓比較器301的輸出啟動控制器310為止。
控制器310可以被配置為如果在時間延遲期間，第二電壓比較器302確定電壓的絕對值等於或超過第二閾值的絕對值，則使得由計數器320記錄的數量中的至少一個增加1。
控制器310可以被配置為使得可選的電壓表306在時間延遲期滿時測量電壓。控制器310可以被配置為將電觸點119B連接到電接地，以便使電壓重定並對在電觸點119B上累積的任何電荷載流子進行放電。在實施例中，電觸點119B在時間延遲期滿之後連接到電接地。在實施例中，電觸點119B在有限的復位時間段內連接到電接地。控制器310可以通過控制開關305將電觸點119B連接到電接地。開關可以是諸如場效應電晶體(FET)的電晶體。
在實施例中，系統121不具有類比濾波器網路(例如，RC網路)。在實施例中，系統121沒有類比電路。
電壓表306可以將其測量的電壓作為類比或數位信號饋送到控制器310。
電子系統121可以包括電連接到電觸點119B的積分器309，其中積分器被配置為從電觸點119B收集電荷載流子。積分器309可以包括放大器的回饋路徑中的電容器。這樣配置的放大器稱為電容互阻抗放大器(CTIA)。CTIA通過阻止放大器飽和而具有高動態範圍，並通過限制信號路徑中的頻寬來提高信噪比。 來自電觸點119B的電荷載流子在一段時間(「積分期」)內累積在電容器上。積分期期滿後，對電容器電壓進行採樣，然後通過重定開關使電容器電壓重定。積分器309可包括直接連接到電觸點119B的電容器。
圖16示意性地示出了由入射在包圍電觸點119B的圖元150上的輻射粒子產生的電荷載流子引起的流過電觸點119B的電流的時間變化(上部曲線)，以及電觸點119B的電壓的相應時間變化(下部曲線)。電壓可以是電流相對於時間的積分。在時間t0，輻射粒子撞擊圖元150，電荷載流子開始在圖元150中產生，電流開始流過電觸點119B，並且電觸點119B的電壓的絕對值開始增加。在時間t1，第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超過第一閾值V1的絕對值，並且控制器310開始時間延遲TD1，並且控制器310可以在TD1開始時去啟動第一電壓比較器301。如果控制器310在t1之前被去啟動，則控制器310在t1被啟動。在TD1期間，控制器310啟動第二電壓比較器302。如這裡使用的術語「在......期間」意指開始和期滿(即結束)以及它們之間的任何時間。例如，控制器310可以在TD1期滿時啟動第二電壓比較器302。如果在TD1期間，第二電壓比較器302在時間t2確定電壓的絕對值等於或超過第二閾值V2的絕對值，則控制器310等待電壓穩定來穩定。當由輻射粒子產生的所有電荷載流子漂移到輻射吸收層110之外時，電壓在時間te穩定。在時間ts，時間延遲TD1期滿。在時間te或之後，控制器310使電壓表306數位化電壓並 確定輻射粒子的能量落入哪個區間中。控制器310然後使計數器320對應於該區間記錄的數量增加1。在圖16的示例中，時間ts在時間te之後；即，在輻射粒子產生的所有電荷載流子漂移到輻射吸收層110之外之後，TD1期滿。如果不能容易地測量時間te，則可以憑經驗選擇TD1以使得有足夠的時間來收集由該輻射粒子產生的實質上所有的電荷載流子，但不要太長，以便有另一個入射輻射粒子的風險。即，可以憑經驗選擇TD1，使得憑經驗確定時間ts在時間te之後。時間ts不必一定在時間te之後，因為控制器310可以在達到V2時就忽視TD1並且等待時間te。因此，電壓與暗電流對電壓的貢獻之間的差異的變化率在te處實質上為零。控制器310可以被配置為在TD1期滿時或在t2或在其間的任何時間去啟動第二電壓比較器302。
在時間te的電壓與由輻射粒子產生的電荷載流子的量成比例，其與輻射粒子的能量有關。控制器310可以被配置為使用電壓表306確定輻射粒子的能量。
在TD1期滿或電壓表306數位化(以較晚為準)之後，控制器310在復位期RST內將電觸點119B連接到電接地，以允許累積在電觸點119B上的電荷載流子流到接地並使電壓重定。在RST之後，系統121準備好檢測另一個入射輻射粒子。如果第一電壓比較器301已經被去啟動，則控制器310可以在RST期滿之前的任何時間啟動它。如果控制器310已經被去啟動，則可以在RST期滿之前啟動它。
雖然本文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。本文公開的各個方面和實施例是出於說明的目的而不意圖是限制性的，真正的範圍和精神由所附申請專利範圍指示。
50:場景
100:輻射檢測器
109:輻射源
200:遮罩
201:輻射透射區
202:輻射阻擋區
220:快門
450:印刷電路板
500:致動器
901、903:位置
9000:圖像感測器
9002:有效區域
9004:死區

Claims (31)

  1. 一種圖像感測器，包括：多個輻射檢測器；具有多個輻射透射區和輻射阻擋區的遮罩；以及致動器，所述致動器被配置為將所述多個輻射檢測器從第一位置移動到第二位置並將所述遮罩從第三位置移動到第四位置；其中，當所述多個輻射檢測器處於所述第一位置並且所述遮罩處於所述第三位置時，以及當所述多個輻射檢測器處於所述第二位置並且所述遮罩處於所述第四位置時，所述輻射阻擋區阻擋來自輻射源的輻射，否則所述輻射將入射在所述圖像感測器的死區，並且所述輻射透射區允許來自所述輻射源的將入射在所述圖像感測器的有效區域上的輻射的至少一部分通過，其中，所述圖像感測器被配置為當所述多個輻射檢測器處於所述第一位置時，通過使用所述多個輻射檢測器來捕獲場景的第一部分的圖像，並且所述圖像感測器被配置為當所述多個輻射檢測器處於所述第二位置時，通過使用所述多個輻射檢測器來捕獲所述場景的第二部分的圖像，其中所述圖像感測器被配置為通過拼接所述第一部分的圖像和所述第二部分的圖像來形成所述場景的圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器間隔設置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，還包括快門，所述快門被配置為在所述多個輻射檢測器的移動期間阻擋來自所述輻射源的輻射。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述致動器包括第一線性電動機和第二線性電動機；其中，所述第一線性電動機被配置為將所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置；其中，所述第二線性電動機被配置為將所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述致動器包括第三線性電動機和連桿；其中，所述第三線性電動機被配置為將所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置；其中，所述連桿將所述遮罩耦接到所述多個輻射檢測器，使得所述多個輻射檢測器從所述第一位置到所述第二位置的移動使所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述致動器包括第三線性電動機和連桿；其中，所述第三線性電動機被配置為將所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置；其中，所述連桿將所述多個輻射檢測器耦接到所述遮罩，使得所述遮罩從所述第三位置到所述第四位置的移動使所述多個輻 射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述致動器包括第三線性電動機和連桿；其中，所述第三線性電動機被配置為驅動所述連桿；其中，所述連桿使所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置，並使所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述致動器包括步進電動機和傳動裝置；其中，所述步進電動機被配置為將所述多個輻射檢測器從所述第一位置移動到所述第二位置並驅動所述傳動裝置；其中，所述傳動裝置被配置為將所述遮罩從所述第三位置移動到所述第四位置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器中的至少一些按交錯的列佈置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，同一列中的輻射檢測器的尺寸一致；其中，同一列中的兩個相鄰輻射檢測器之間的距離大於同一列中的一個輻射檢測器在該列的延伸方向上的寬度，並且小於該寬度的兩倍。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器的有效區域在多個位置處對所述場景進行細分， 所述多個位置包括所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器中的至少一些包括多層檢測器。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器中的至少一些是矩形形狀。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器中的至少一些是六邊形形狀。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述多個輻射檢測器中的至少一個包括輻射吸收層和電子器件層；其中，所述輻射吸收層包括電極；其中，所述電子器件層包括電子器件系統；其中，所述電子器件系統包括：第一電壓比較器，所述第一電壓比較器被配置為將所述電極的電壓與第一閾值進行比較，第二電壓比較器，所述第二電壓比較器被配置為將所述電壓與第二閾值進行比較，計數器，所述計數器被配置為記錄到達所述輻射吸收層的輻射粒子的數量，以及控制器；其中，所述控制器被配置為從所述第一電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值的時間 開始時間延遲；其中，所述控制器被配置為在所述時間延遲期間啟動所述第二電壓比較器；其中，所述控制器被配置為：如果所述第二電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值的絕對值，則使所述計數器記錄的數量增加1。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，所述電子器件系統還包括電連接到所述電極的電容器模組，其中所述電容器模組被配置為從所述電極收集電荷載流子。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，所述控制器被配置為在所述時間延遲開始或期滿時啟動所述第二電壓比較器。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，所述電子器件系統還包括電壓表，其中所述控制器被配置為使所述電壓表在所述時間延遲期滿時測量所述電壓。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，所述控制器被配置為基於在所述時間延遲期滿時測量的電壓值來確定輻射粒子的能量。
  20. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，所述控制器被配置為將所述電極連接到電接地。
  21. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，在所述時間延遲期滿時，所述電壓的變化率實質上為零。
  22. 如申請專利範圍第15項所述的圖像感測器，其中，在所述時間延遲期滿時，所述電壓的變化率實質上不為零。
  23. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中所述多個輻射檢測器中的每一個包括圖元陣列。
  24. 如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中所述致動器被配置為使所述多個輻射檢測器和所述遮罩相對於彼此移動。
  25. 一種射線照相系統，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器和輻射源，其中，所述射線照相系統被配置為對人的胸部或腹部進行射線照相。
  26. 一種射線照相系統，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器和輻射源，其中，所述射線照相系統被配置為對人的嘴部進行射線照相。
  27. 一種貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器和輻射源，其中，所述貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統被配置為使用透射通過被檢對象的輻射來形成圖像。
  28. 一種全身掃描器系統，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器和輻射源。
  29. 一種輻射電腦斷層攝影(輻射CT)系統，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器和輻射源。
  30. 一種電子顯微鏡，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器、電子源和電子光學系統。
  31. 一種成像系統，包括如申請專利範圍第1項所述的圖像感測器，其中，所述成像系統是輻射望遠鏡或輻射顯微鏡，或者，其中，所述成像系統被配置為進行乳房X線照相、工業缺陷檢測、微射線照相、鑄造檢查、焊縫檢查或數位減影血管造影。
TW108136297A 2018-11-06 2019-10-07 圖像感測器、射線照相系統、貨物掃描或非侵入式檢查（nii）系統、全身掃描器系統、輻射電腦斷層攝影（輻射ct）系統、電子顯微鏡及成像系統 TWI813785B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2018/114121 WO2020093231A1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Image sensors having radiation detectors and masks
WOPCT/CN2018/114121 2018-11-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202018283A TW202018283A (zh) 2020-05-16
TWI813785B true TWI813785B (zh) 2023-09-01

Family

ID=70611590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108136297A TWI813785B (zh) 2018-11-06 2019-10-07 圖像感測器、射線照相系統、貨物掃描或非侵入式檢查（nii）系統、全身掃描器系統、輻射電腦斷層攝影（輻射ct）系統、電子顯微鏡及成像系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11454731B2 (zh)
EP (1) EP3877780A4 (zh)
CN (1) CN112888967A (zh)
TW (1) TWI813785B (zh)
WO (1) WO2020093231A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020142977A1 (en) * 2019-01-10 2020-07-16 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Image sensor having radiation detectors of different orientations
CN115004061A (zh) * 2020-02-26 2022-09-02 深圳帧观德芯科技有限公司 图像传感器及其操作方法
CN115135993A (zh) * 2020-11-25 2022-09-30 深圳帧观德芯科技有限公司 成像系统
WO2022193264A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Image sensor
EP4326153A1 (en) * 2021-04-23 2024-02-28 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Imaging methods using an image sensor with multiple radiation detectors
WO2023130199A1 (en) * 2022-01-04 2023-07-13 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Image sensors and methods of operation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5847398A (en) * 1997-07-17 1998-12-08 Imarad Imaging Systems Ltd. Gamma-ray imaging with sub-pixel resolution
US5864146A (en) * 1996-11-13 1999-01-26 University Of Massachusetts Medical Center System for quantitative radiographic imaging
TW201018902A (en) * 2008-11-11 2010-05-16 Hamamatsu Photonics Kk Radiation detection device, radiation image acquisition system, radiation inspection system, and radiation detection method
US20130202087A1 (en) * 2011-11-18 2013-08-08 Visuum, Llc Multi-Linear X-Ray Scanning Systems and Methods for X-Ray Scanning
WO2018053778A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 Shenzhen Xpectvision Technology Co.,Ltd. Packaging of semiconductor x-ray detectors
WO2018112721A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-28 Shenzhen Xpectvision Technology Co.,Ltd. Image sensors having x-ray detectors

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725891A (en) * 1986-09-15 1988-02-16 Matrix Instruments Inc. Film image digitizer
US5943388A (en) * 1996-07-30 1999-08-24 Nova R & D, Inc. Radiation detector and non-destructive inspection
US8350218B2 (en) * 2007-03-05 2013-01-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light detection in a pixelated pet detector
US8338788B2 (en) * 2009-07-29 2012-12-25 Spectrum Dynamics Llc Method and system of optimized volumetric imaging
FR2966716B1 (fr) * 2010-10-29 2012-12-21 Gen Electric Methode d'estimation et de correction de la diffusion en mammographie.
JP2014139564A (ja) * 2012-12-20 2014-07-31 Sony Corp 撮像装置および電子機器
KR101941898B1 (ko) * 2015-04-07 2019-01-24 선전 엑스펙트비전 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 반도체 x-선 검출기
CN108603942A (zh) * 2016-02-01 2018-09-28 深圳帧观德芯科技有限公司 能够管理电荷共用的x射线检测器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5864146A (en) * 1996-11-13 1999-01-26 University Of Massachusetts Medical Center System for quantitative radiographic imaging
US5847398A (en) * 1997-07-17 1998-12-08 Imarad Imaging Systems Ltd. Gamma-ray imaging with sub-pixel resolution
TW201018902A (en) * 2008-11-11 2010-05-16 Hamamatsu Photonics Kk Radiation detection device, radiation image acquisition system, radiation inspection system, and radiation detection method
US20130202087A1 (en) * 2011-11-18 2013-08-08 Visuum, Llc Multi-Linear X-Ray Scanning Systems and Methods for X-Ray Scanning
WO2018053778A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 Shenzhen Xpectvision Technology Co.,Ltd. Packaging of semiconductor x-ray detectors
WO2018112721A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-28 Shenzhen Xpectvision Technology Co.,Ltd. Image sensors having x-ray detectors

Also Published As

Publication number Publication date
US20210239861A1 (en) 2021-08-05
TW202018283A (zh) 2020-05-16
WO2020093231A1 (en) 2020-05-14
EP3877780A4 (en) 2022-06-22
CN112888967A (zh) 2021-06-01
EP3877780A1 (en) 2021-09-15
US11454731B2 (en) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI776834B (zh) 具有ｘ射線檢測器的圖像傳感器
TWI632391B (zh) Semiconductor X-ray detector
TWI676814B (zh) 製作半導體ｘ射線檢測器的方法
TWI672517B (zh) 用於檢測x射線的裝置、系統及方法、貨物掃描或非侵入式檢查系統、全身掃描器系統、x射線電腦斷層攝影系統及電子顯微鏡
TWI825160B (zh) 成像方法
TWI813785B (zh) 圖像感測器、射線照相系統、貨物掃描或非侵入式檢查（nii）系統、全身掃描器系統、輻射電腦斷層攝影（輻射ct）系統、電子顯微鏡及成像系統
TWI802553B (zh) Ｘ射線成像系統、ｘ射線系統、貨物掃描或非侵入性檢查（ｎｉｉ）系統、全身掃描儀系統、ｘ射線計算斷層攝影（ｘ射線ｃｔ）系統、電子顯微鏡及ｘ射線成像方法
TWI801662B (zh) 一種成像系統及成像方法
US20210185203A1 (en) Image sensor having radiation detectors of different orientations
TWI819177B (zh) 具有不同方向輻射檢測器的成像系統及其使用方法
CN113543711A (zh) 一种具有校准模式的图像传感器
US20210321962A1 (en) Image sensor having radiation detectors of different orientations
TWI830886B (zh) 一種具有校準模式的圖像感測器、其使用方法以及電腦程式產品
TWI834847B (zh) 圖像感測器、其使用方法及輻射電腦斷層掃描系統
TW202104934A (zh) 半導體x射線檢測器、檢查系統、貨物掃描或非侵入式檢查系統、全身掃描器系統、x射線電腦斷層掃描系統及電子顯微鏡