互补金属氧化物半导体x射线检测器的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本文中公开的主题一般涉及X射线成像系统，并且更具体地涉及用于此类系统的X射线检测器。
[0002]数字放射成像的使用相对于多种技术应用持续变得日益宝贵。数字放射成像是医学领域中的中流砥柱，其允许医护人员快速识别和诊断他们病人的内部异常。此外，其在工业领域的应用变得日益重要，用于显现零件、行李、包裹以及其他物品的内部内容，以及用于显现物体的结构完整性和其他用途。事实上，数字X射线检测器的发展已经增强了放射成像领域的工作流程和图像质量。
[0003]通常来说，放射成像包括生成射向关注物体的X射线。X射线穿过和围绕物体，并且之后影响X射线胶片、X射线暗盒或数字X射线检测器。在数字X射线检测器的情况下，这些X射线光子穿过闪烁体(scintillator)，将X射线光子转换为可见光或光量子(opticalphoton)。光量子然后与数字X射线接收器的光电检测器碰撞，并且被转换为电信号，这些电信号随后被处理为可易于查看、存储和/或电子传送的数字图像。随着数字X射线检测器继续代替常规的X射线胶片和X射线暗盒，提高数字放射成像的效率和质量的需求始终在前沿。
[0004]与数字成像有关的一个问题是由于检测器本身的次优装配。例如，某些数字检测器，诸如基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的检测器，使用需要涂有保护材料的可分离闪烁体片。然而，这些保护材料既表现出不佳的透光性能，又表现出不佳的反光性能。这些性能可干扰闪烁体片的功能，引起有用可见光子(light photon)的损失。为了充分利用数字X射线成像的充分潜能，需要改善数字X射线检测器的设计以便增加X射线检测器的效率。
【发明内容】
[0005]根据一个实施例，提供一种数字X射线检测器。该检测器包括闪烁体层，其配置成吸收从辐射源发出的辐射并且响应于吸收的辐射发出光量子。该检测器还包括互补金属氧化物半导体(CMOS)光成像仪，其配置成吸收由闪烁体层发出的光量子。CMOS光成像仪包括第一表面和第二表面，并且第一表面与第二表面相对设置。闪烁体层接触CMOS光成像仪的第一表面。
[0006]根据另一实施例，提供一种数字X射线检测器。该检测器包括闪烁体层，其配置成吸收从辐射源发出的辐射并且响应于吸收的辐射发出光量子。该检测器还包括互补金属氧化物半导体(CMOS)光成像仪，具有配置成吸收由闪烁体层发出的光量子的光电检测器层。闪烁体层接触光电检测器层。所述检测器进一步包括反射层，反射层布置在与光成像仪相对的闪烁体层的表面上。该反射层被配置成将闪烁体发出的光量子朝向CMOS光成像仪反射。
[0007]根据进一步的实施例，提供一种用于装配数字X射线检测器的方法。该方法包括将闪烁体层沉积在CMOS光成像仪的光电检测器层之上。闪烁体层接触CMOS光成像仪。该方法还包括将反射层沉积在与CMOS光成像仪相对的闪烁体层的表面上。该反射层配置成将闪烁体发出的光量子朝向CMOS光成像仪反射。
【附图说明】
[0008]当参照附图阅读下面的详细描述时，公开主题中的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的字符贯穿附图表示相似的部件，其中:
[0009]图1为数字X射线成像系统的示意概述图，在该系统中可利用本技术；
[0010]图2为根据本技术实施例的数字X射线检测器的侧视图；
[0011]图3为根据本技术实施例的具有水分阻挡层的数字X射线检测器的侧视图；
[0012]图4为根据本技术实施例的具有多个水分阻挡层的数字X射线检测器的侧视图；
[0013]图5为根据本技术实施例的检测器阵列盖装配件的侧视图。
【具体实施方式】
[0014]现在转向图1，其示意性示出了用于采集和处理离散的像素图像数据的成像系统10。在示出的实施例中，成像系统10为数字X射线系统，设计为根据本技术来采集原始图像数据以及处理该图像数据以用于显示。在图1示出的实施例中，成像系统10包括X射线辐射源12，其靠近准直器14放置。准直器14允许辐射流16进入到物体或对象18所在的区域。辐射的一部分20穿过或围绕物体并且撞击数字X射线检测器，该检测器以附图标记22概要表示。在某些实施例中，检测器22可包括基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的检测器。正如本领域技术人员所领会的，数字X射线检测器22可将在其表面接收的X射线光子转换为较低能量的光子，并且随后转换为电信号，电信号被采集和处理以重构对象中的特征的图像。
[0015]X射线辐射源12由既进行供电又为检查序列提供控制信号的电源/控制电路24来控制。此外，数字X射线检测器22在通信上耦合到检测器控制器26，该检测器控制器26命令对检测器22中生成的信号进行采集。在当前示出的实施例中，检测器22可与检测器控制器26通过任何合适的无线通信标准(R)进行通信，但是使用通过缆线(T)或其他机械连接与检测器控制器26通信的数字X射线检测器22也是可设想的。检测器控制器26还可执行各种信号处理和筛选功能，例如用于动态范围的初始调整、数字图像数据的交织等等。
[0016]电源/控制电路24和检测器控制器26都响应于来自系统控制器28的信号。通常，系统控制器28命令成像系统的操作以执行检查协议以及处理采集的图像数据。在当前情形下，系统控制器28还包括信号处理电路(其通常基于编程的通用或专用数字计算机)、以及相关制品(例如光学存储器装置，磁存储器装置或固态存储器装置，其用于存储由计算机处理器执行的实施各种功能的程序和例程，以及用于存储配置参数和图像数据)、接口电路等等。
[0017]在图1示出的实施例中，系统控制器28链接到至少一个输出装置，例如显示器或打印机，以附图标记30表示。输出装置可包括标准或专用的计算机监视器以及相关处理电路。一个或多个操作员工作站32可进一步链接在系统中，用于输出系统参数，请求检查，查看图像，等等。通常，在系统中提供的显示器、打印机、工作站以及类似装置可对于数据采集组件是本地的，或可远离这些组件，例如在公共机构或医院内的其他地方，或在完全不同的地方，通过一个或多个可配置网络，例如因特网、虚拟专用网络等等链接到图像采集系统。
[0018]如图1所示的X射线系统10还可包括多个备选实施例，通常被配置成满足某些应用的特殊需要。例如，X射线系统10可以是固定的、移动的系统，或者移动的C型臂系统，其中X射线检测器永久安装在C型臂一端的内部或从可从系统移除。而且，X射线系统10可以是在固定的X光室中的台和/或壁架(wall stand)系统，其中X射线检测器22或者与系统永久安装在一起，或者是便携式的。备选的是，X射线系统10可以是具有便携式X射线检测器的可移动X射线系统。这种便携式X射线检测器可进一步构造为具有可分离的系绳或缆线，用于将检测器读出电子器件连接到扫描仪的数据采集系统。当不使用时，便携式X射线检测器可从扫描站拆除以用于存储或转移。
[0019]图2-4示出了检测器22 (例如，基于CMOS的检测器)的不同实施例，检测器22包括直接布置在光成像仪52 (例如，CMOS光成像仪)上的闪烁体层50。直接在光成像仪52上布置闪烁体层50可提高检测器的检查量效率(DQE)。示出的检测器22的组件可代表存在于此类检测系统中的仅一些组件。例如，这些检测器22可包括电子期间、外盖或套等。在图2中提供了数字X射线检测器22的示意图。如在本文中讨论的，数字X射线检测器22包括检测器阵列54，该检测器阵列包括闪烁体层50和光成像仪52 (例如，CMOS光成像仪)。另外，CMOS光成像仪52包括光电检测层56。闪烁体层50可由合适的闪烁体组分例如碘化铯(CsI)来制造。
[0020]如上面讨论的，例如在基于CMOS的检测器中的传统分离式闪烁体片由保护膜来涂覆，该保护膜具有差的光反射和透明性能，这样进而导致X射线检测器的光电检测能力的次优性能。为了缓解这个不足，检测器阵列54的闪烁体层50直接布置在COMS光成像仪52的光电检测层56上。由此，闪烁体层50直接接触光电检测层56。具体来说，数字成像仪52包括第一表面60 (例如，布置光电检测器层56的上表面)以及与第一表面60相对的第二表面62 (例如，布置CMOS光成像仪的下表面)。闪烁体层50直接布置在上表面60上。
[0021]闪烁体层50和CMOS光成像仪52的光电检测层56联合作用将X射线光子58转换为电信号，以用于采集和处理图像数据。通常来说，X射线光子58从辐射源12发出，穿过物体或对象18位于的区域，与闪烁体层50碰撞。闪烁体层50将X射线光子58转换为较低能量的光量子，并且闪烁体层被设计为发出与吸收的X射线的能量和量成比例的光。因而，接收的X射线越多的闪烁体层50的那些区域中光发射就越高。由于物体或对象18的组分将使辐射源12投射的X射线衰减到不同程度，因此与闪烁体层50碰撞的X射线光子58的能量水平和量将不会均匀地遍布闪烁体层50。不均匀的碰撞会导致用于在重构的图像中生成对比的光发射的变动。
[0022]在X射线光子58转换为光量子后，由闪烁体层50发出而导致的光量子被CMOS光成像仪52的光电检测层56检测到。光电检测层56可包括光敏元件或检测器元件阵列以存储与相应检测器元件吸收的入射光量成比例的电荷。通常地，每个检测器元件具有光敏区域和电子控制区域以用于存储和输出来自该检测器元件的电荷。光敏区域可由光电二极管组成，其吸收光以及随后创建和存储电子电荷。曝光后，每个检测器中的电荷通过逻辑控制的电子期间被读出并且由成像系统10处理，如上所述。
[0023]在一些备选实施例中，光成像仪52可以是电荷耦合器件(CXD)成像仪、非晶硅接受体光成像仪或合适的场效应晶体管控制的光成像仪。闪烁体层50可以直接布置在任何光成像仪之上并且与其直接接触，以防止如上面讨论的有用可见光子的减少。
[0024]为了保护检测器阵列54不受光污染并且为了提供结构支撑，阵列盖64(例如，第一检测器阵列盖)可放置在闪烁体层50的表面上，如图2所示。第一检测器阵列盖64可由金属、金属合金、塑料、复合材料或上述材料的组合来制造。在一个实施例中，第一检测器阵列盖64可由轻型、耐用的复合材料例(如碳纤维)组成。在某些实施例中，从闪烁体层50发出的光量子可朝向第一检测器阵列盖64行进，而不是朝向光电检测层56。为了改变光量子的方向，检测器阵列54可包括由银或其他合适的光反射材料组成的光反射器66，其布置在与光成像仪52相对的、闪烁体层50的表面68 (例如，上表面)上，刚好位于第一检测器阵列盖64下方。光反射器66被设计为将来自闪烁体