专利名称：x射线检查设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括x射线源和x射线检测器的x射线检查设备，-x射线检测器包含-光电导体，从入射的x射线辐射中导出电荷，和-读出单元，从来自光电导体的电荷中导出电像素信号，和-输出电路，输出电像素信号。
美国专利US6262408中披露了这种x射线检测器。
背景技术：
公知的x射线检测器是二维图像检测器，其中采用碲化镉(Cadmium-Telluride)或碲锌镉(Cadmium-Zinc-Telluride)半导体层作为光电导体。这样的半导体材料对于x射线辐射具有极好的灵敏度。公知的二维图像检测器包括多个形成读单元并收集由入射的x射线在半导体层中产生的电荷的像素电极。再者，公知的二维图像检测器包含具有XY矩阵形式的电子接线(electronic wiring)和薄膜晶体管(TFF)的输出电路，其中薄膜晶体管将像素电极耦合到电子接线。
尽管公知的二维图像检测器的x射线辐射的灵敏度足够优秀，但是公知的二维图像检测器并不涉及代表各个图像的连续图像信号的产生速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有光电导体层的x射线检测器，允许以比公知的二维图像检测器能够实现的速率更高的速率产生图像信号。
这个目的通过依据本发明的x射线检查设备来实现，其中-中心组的读出单元位于x射线检测器的中心区域，和-外围组的读出单元位于围绕中心区域的外围区域，-x射线检查设备具有-选择系统，选择中心组的读出单元，以便从中心组的读出单元中提供像素信号给输出电路。
各个读出单元包含接收形成于光电导体内的电荷的收集电极(collecting electrode)。根据各个读出单元内的电荷，形成代表各个读出单元内的电荷数量的相应电像素信号。通过输出电路读出电像素信号。
入射的x射线在光电导体内产生电荷。使光电导体在x射线入射的地方变得局部导电。入射x射线引起电子空穴对的形成，并在读出单元的收集电极上收集一个极性的电荷。另一个极性的电荷被输运到相反电极。依据本发明的见识，由利用相对长的时延释放的捕获电荷引起电像素信号的瞬时分量。特别地，这些捕获的电荷在其被生成之后在相当长的时间周期被热释放。本发明进一步的见识是如此捕获的电荷大多出现在光电导体的外围上，特别出现在边缘上。依据本发明，x射线检查设备具有选择系统，用于选择中心组的读出单元，以便从此中心组的读出单元中提供电像素信号。因而，不允许来自外围区域的读出单元的电荷传送至输出电路。随后根据提供给输出电路的电像素信号形成输出图像信号。因此，在输出图像信号中避免了电像素信号的瞬时分量，并且在很大程度上避免了由于这样的瞬时分量而引起的输出图像信号的扰动或恶化。因此，本发明的x射线检查设备能够以快速率产生输出信号，从而以快速率产生高诊断质量的连续图像。高诊断质量意味着使低对比度的小细节变得清楚可视，尤其因为几乎不发生由于电像素信号的瞬时分量而导致的图像恶化。
本发明的这些和其他方面将参考在从属权利要求中定义的实施例进一步进行阐述。
在本发明的x射线检查设备的优选实施例中，选择系统具有屏蔽部件，该屏蔽部件保护光电导体的外围区域不受入射x射线的影响。在光电导体的外围区域中产生的任何电荷被收集在外围组的读出单元中。因为屏蔽部件屏蔽外围区域，以致没有或几乎没有任何x射线辐射到达光电导体的外围区域，没有或几乎没有任何电荷被收集在外围组的读出单元中。结果，外围组的读出单元不产生电像素信号，以致抑制了来自这些读出单元的瞬时分量。
在另一个实施例中，选择系统具有包括准直器的屏蔽部件，其中向光电导体的外围区域登记(register)该准直器。这个准直器截取x射线辐射，以致没有或几乎没有任何x射线辐射到达光电导体的外围区域。因此，从外围组的读出单元中没有或几乎没有任何电像素信号产生，并且在输出图像信号中抑制了来自这些读出单元的瞬时分量。优选地，准直器是可调节的，以使得被屏蔽x射线辐射的光电导体的部分精确地与其中避免电荷产生的外围区域相一致。
在另一优选实施例中，选择系统电隔离外围组的读出单元与输出电路。因此，来自外围区域的读出单元中电荷的任何瞬时分量不影响施加到输出电路的电像素信号。因此，在基于来自输出电路的电像素信号形成的输出图像信号中，避免了由于瞬时分量带来的信号恶化或扰动。输出图像信号具有信号电平，代表利用x射线检测器接收的x射线图像中各个位置上的亮度或强度值。
在另一个优选实施例中，选择系统包含围绕中心区域的环绕电极。例如，环绕电极呈环状，譬如可能具有圆角的矩形形状。环绕电极电连接到外围组的读出单元。出现在外围组的读出单元中的任何电荷都被施加到环绕电极并被经环绕电极被带走。中心区域的读出单元没有电连接到环绕电极。因此，来自外围区域的读出单元中的电荷的任何瞬时分量不影响来自中心组中读出单元的电像素信号。
外围组的收集电极优选小于中心组的收集电极。因此，在更大程度上使可用表面可用于读出单元，所述读出单元产生实际上用于形成输出图像信号的电像素信号。因此，由于电容量是足够的而不必更多增大整个x射线检测器的面积，所以避免了读取单元的饱和。只需要增大以容纳外围区域的小的附加读出单元。
适当的光电导体是例如连续的晶体半导体层或多个晶体半导体单元。当从碲锌镉(CdZnTe)、碘化汞(HgI2)或氧化铅(PbO)的组中选择半导体材料时，可获得好的结果。当采用氧化铅时，利用具有(几乎)理想配比成分的(接近)氧化铅，可获得特别好的结果。这些半导体材料对于x射线具有非常高的灵敏度，以致本发明的x射线检测器对于被检查的病人而言能够以相对低的x射线剂量产生表示高诊断质量的x射线图像的输出图像信号。
本发明的x射线检测器尤其适合用于x射线检查设备中，其中x射线检测器接收从中导出输出图像譬如电子视频信号的x射线投射图像。本发明的辐射检测器也尤其适合于在计算X线断层术(computed-tomography)系统中使用，其中x射线检测器根据从若干定向穿过被检查物体的入射x射线辐射形成衰减断面图(profile)。根据这些衰减断面图，重建代表物体中的局部密度的图像数据集。该图像数据集可以涉及通过物体的一个或多个截面，但是该图象数据集也可以涉及被检查物体的重建体积。具体地，当用于计算X线断层术系统中时，x射线检测器优选被安置作为二维检测器，可同时从目标中的数个切片中获得衰减断面图，或能够从锥形x射线束中获得衰减断面图。
参考下文描述的实施例及参考其中的附图将详细说明本发明的这些和其他方面。
图1图解显示具有其中采用本发明的多线检测器的计算X线断层术系统，图2显示本发明的x射线检查设备的x射线检测器的电路布局的图解表示，和图3显示本发明x射线检查设备的x射线检测器的另一个实施例的示意性表示。
具体实施例方式
图1图解显示具有多线检测器3的计算X线断层术系统，该多线检测器3形成为检测器阵列。X射线源2以及面向多线检测器3被安装在圆形门户框架或台架1中。X射线源2发射锥形X射线束4穿过病人5并到达多线检测器3上。被检查的病人5通过旋转台架1被传送到台6上。
检测器阵列3被安置在与X射线源2的焦点距离r处。在台架1的整个转动期间，X射线束4在台架平面内从相对于法线的不同方向照射病人5，以形成由多线检测器接收的各个衰减断面图。根据这些断面图重建病人在照射区中的截面图像7。
检测器阵列3由多个被安置在多个行中的检测器单元组成。这些行在旋转轴的方向(z方向)中平行延伸。
图2显示本发明的x射线检测器的电路布局的图解表示。作为一个例子，显示的x射线检测器在中心区域具有3×3读出单元21的组11。实际中，可以使用较大的阵列，例如在计算X线断层术系统中使用的x射线检测器中使用16×16读出单元。外围组12包括围绕中心区域定位的16个读出单元42。在3×3中心区域中，具有3×3检测器单元21。各个检测器单元包含将入射x射线辐射转换为电荷的传感器单元和读出单元21，该读出单元21的形式例如为在其上收集电荷的电容的形式。例如，检测器单元包含光电导体和收集电极。例如光电导体单元可形成为光电导体材料层54或形成为光电导体材料譬如碲锌镉的晶体阵列。在另一个例子中，用于若干检测器单元的光电导体单元可以形成为譬如碘化汞或氧化铅的光电导体材料的连续层。读出单元在收集电极的电容上存储光电导体中产生的电荷。
输出电路包含若干读出线22和耦合到各个读出线的读出放大器。各个读出线被用于相应列的检测器单元，并且对于相应的列，具有耦合到待讨论的读出线22的读出放大器23。相应列的读出放大器23被耦合到多路复用电路24，所述多路复用电路24根据来自相应读出放大器的电输出信号形成输出图像信号。输出图像信号作为电子视频信号提供给x射线检测器的输出端口25。各个检测器单元通过转换单元31耦合到其读出线。例如，转换单元31是薄膜晶体管，这些薄膜晶体管利用其源触点耦合到待讨论的检测器单元，并且利用其漏触点耦合到待讨论的列的读出线。
对于相应行的检测器单元，提供寻址线32。各个寻址线耦合到待讨论的行中的转换单元31的控制触点。特别地，行中的寻址线耦合到该行中的薄膜晶体管的门触点。将打开、关闭薄膜晶体管的寻址信号施加到薄膜晶体管的门触点。这些寻址信号由行寄存器33提供。
围绕3×3中心组的检测器单元，提供环绕电极41，外围组的读出单元电连接到该环绕电极41。外围组的读出单元42实质上类似地构造为中心组的读出单元。优选地，外围组12的读出单元42在尺寸上小于中心组的读出单元。例如，中心组中的读出单元具有在0.5-2.0mm范围内的线性尺寸，而外围中的读出单元具有在0.1-0.5mm范围内的线性尺寸。任何电荷，特别是主要在外围组的读出单元内积累的俘获电荷通过环绕电极被带走，并因而不能影响在输出端口25上的输出图像信号。环绕电极12耦合到x射线检测器的基底51，以允许来自外围组12的读出单元42的电荷被排出至基底51。外围组12的读出单元42需要被提供转换单元，但持久地与环绕电极41电连接。
图3显示本发明的x射线检测器的另一个实施例的示意性表示。图3显示本发明的x射线检查设备的x射线检测器的透视侧视图。X射线检测器构建于基底51上，在基底51上形成电子电路阵列53，该阵列53包含读出单元42、21作为收集电极、读出线22、寻址线32及转换单元。光电导体在这个例子中形成为连续的例如碲锌镉的光电导体层54。当采用厚度在2-6mm范围内的CdZnTe层作为光电导体层时，大约99％的x射线辐射在光电导体层内被吸收。利用3mm厚的CdZnTe层在大约140kV的x射线能量处获得极好的结果。在光电导体的顶部，设置薄的连续相反电极55。粗箭头指示在操作中x射线辐射入射在x射线检测器上的方向。图3中所示的x射线检测器在x射线检测器的表面上具有屏蔽部件51，面向x射线辐射入射的方向。屏蔽部件51被提供在x射线检测器的外围上，以致外围组的读出单元被定位在屏蔽部件的下面，即外围组的读出单元被定位在背向入射x射线辐射的屏蔽部件的一侧。屏蔽部件51可形成为覆盖光电导体层的边缘区域的金属边(rim)。利用具有在0.1-1.0mm范围内厚度的金属边获得好的屏蔽。因此，在光电导体层的边缘区域中，没有在这个边缘区域中产生的电荷。因此，只在中心区域的读出单元中收集电荷。在图3的实施例中，也显示了具有若干准直器板62的准直器61。这些准直器板62可拆卸地安装，以使其可沿着箭头63的方向滑动。准直器板62被放置以使得它们截获x射线束的外部分，以致准直器板62屏蔽外围组12的读出单元之中的读出单元42。准直器61可以与屏蔽部件52组合采用，以获得外围区域的读出单元的精确屏蔽，并允许x射线辐射穿透到中心区域的检测器单元。而且，单独地利用每个屏蔽部件和利用准直器也可获得好的屏蔽结果。
权利要求
1.一种x射线检查设备，包括x射线源和x射线检测器，-该x射线检测器包含-光电导体，从入射的x射线辐射中导出电荷，和-读出单元，从来自光电导体的电荷中导出电像素信号，和-输出电路，从读出单元中输出电像素信号，其中-中心组的读出单元位于x射线检测器的中心区域中，和-外围组的读出单元位于围绕中心区域的外围区域中，-该x射线检查设备具有-选择系统，选择中心组的读出单元，以便从中心组的读出单元中提供像素信号给输出电路。
2.如权利要求1中所述的x射线检查设备，其中选择系统包含x射线屏蔽部件，该x射线屏蔽部件保护光电导体的外围区域不受入射x射线辐射的影响。
3.如权利要求1中所述的x射线检查设备，还包括在x射线检测器和x射线检测器之间的准直器，其中该准直器包括在空间上向光电导体的外围区域登记的x射线吸收部件。
4.如权利要求1中所述的x射线检查设备，其中选择系统包含环绕电极，该环绕电极围绕中心部分并且电连接到外围组的读出单元。
5.如权利要求1中所述的x射线检查设备，其中外围组的读出单元的收集电极比中心组的读出单元的收集电极的尺寸小。
6.如权利要求1中所述的x射线检查设备，选择系统电隔离外围组的读出单元与输出电路。
7.如权利要求1中所述的x射线检查设备，其中该光电导体是连续的半导体层或者该光电导体包含多个晶体半导体单元。
8.如权利要求7中所述的x射线检查设备，其中半导体层或半导体单元包含碲锌镉、碘化汞或氧化铅的组中的光导材料。
全文摘要
一种x射线检查设备包括x射线源和x射线检测器。该x射线检测器包含从入射x射线辐射中导出电荷的光电导体和从来自光电导体的电荷中导出电像素信号的读出单元。中心组的读出单元位于x射线检测器的中心区域，而外围组的读出单元位于围绕中心区域的外围区域中。该x射线检查设备具有选择中心组的读出单元的选择系统，以便从中心组的读出单元中提供像素信号给输出电路。该选择系统可包含从外围组中排出电荷的环绕电极。或者，该选择系统保护外围组不受x射线的影响。
文档编号H01L27/144GK1711642SQ200380103521
公开日2005年12月21日 申请日期2003年10月27日 优先权日2002年11月19日
发明者H·K·维茨奥雷克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司