[实用新型]一种间接X射线传感器、直接X射线传感器和光学传感器

说明书

描述了间接X射线传感器、直接X射线传感器和光学传感器的各种实施例。在一个方面，间接X射线传感器包括硅晶片，其包括其上的光电二极管阵列，其中每个光电二极管在硅晶片的前侧上具有接触，并且与硅晶片背侧上的栅格孔的阵列的相应栅格孔自对准。每个栅格孔填充有被配置为将X射线射束转换为光的闪烁体。间接X射线传感器还包括具有光电感测电路的阵列的一个或多个硅裸芯，每个光电感测电路包括在一个或多个硅裸芯的顶表面处的接触。每个光电二极管上的接触被对准并键合到一个或多个硅裸芯的光电感测电路阵列的相应光电感测电路的接触。

技术领域

本公开涉及X射线传感器，更具体地，涉及具有集成闪烁体的三维(3D) 高分辨率X射线传感器。

背景技术

固态数字X射线检测器——也称为X射线传感器——可以通过采用两种物理检测方法(所谓的直接和间接转换方法)中的任一种来构造。通常，直接转化法使用在诸如非晶硅或硒、氧化铅、碘化铅、溴化铊或各种钆化合物等元素的化合物中通过X射线直接产生电子。在这种情况下，通过电场和附接到薄膜晶体管的电极收集电子。另一方面，间接转化方法采用在众所周知的诸如铊激活的碘化铯或硫酸氧化钆的闪烁材料中将X射线的相互作用转化为光的闪烁。在这种情况下，光闪烁由光电二极管感测，并且所得到的电子电流再次由附接的晶体管电子器件收集。

收集电极或光电二极管被配置为嵌入在大平板配置中的像素场，并且通过对收集的电荷的电子处理以类似于常规数字照相机和视频显示器的方式形成图像。一旦形成，这些图像可以显示在视频监视器上、打印在胶片或纸上或放置在电子存储系统中以用于之后的检索。

直接和间接检测器两者通常由用于像素处理和读出的薄膜晶体管 (TFT)阵列制成。这些TFT阵列提供了优于传统X射线成像系统的各种优点。与传统的屏幕胶片系统相比，可以实现无胶片系统，有助于基于数字图像处理、诊断支持、电子归档和网络的改进的图像质量。然而，TFT阵列的限制包括分辨率、对比度和噪声。这三个参数描述图像。存在与这三个参数相关的三个其它中间参数，包括空间频率、模块化传递函数(MTF)和信噪比(S/N)。成像系统的空间频率或空间分辨率可以根据能够清楚成像的两个对象之间的最小间距来定义。它是根据每毫米的线对或lp/mm来测量的。 MTF将成像系统产生的对比度描述为对象的空间频率的函数。确定成像系统的质量中的另一个概念是探测量子效率(DQE)。DQE是信号源处的S/N 与信号输出处的S/N之比。DQE影响产生良好质量图像所需的X射线剂量。

S/N比、MTF和DQE用于确定X射线检测器在将通过对象的X射线转换为良好质量图像中的良好程度。S/N和MTF非常依赖于X射线检测器的两个结构化参数，即：像素间距以及由于X射线与传感器材料的相互作用而由传感器产生的噪声和由电子器件产生的电子噪声。

图1示出了典型的间接TFT X射线成像检测器，其具有闪烁体层13以将X射线11转换为光，该闪烁体层13被放置在制成在非晶硅衬底14中的有源像素阵列电路16的顶部上。有源像素15、17具有检测光的光电二极管 18和放大来自光电二极管18的信号的(一个或多个)晶体管19。有时，在有源像素中使用三个或更多个晶体管和二极管以减少噪声。检测到的光被光电二极管18转换为电信号。来自光电二极管18的信号由晶体管19感测。选择线111和感测线110连接到晶体管，以将感测到的模拟信号引出到检测器裸芯的边缘。然后，模拟信号被转换为数字信号，被放大和编码并流出以进行下一级的信号处理，以通过将传感器衬底14通过线112连接到计算机 113来创建在监视器114中显示的感测的对象12的图像115。