数字放射摄影探测器图像读出过程的制作方法_3

文档序号:9794445阅读:来源:国知局
制成,S卩,射线可透的材料,例如,碳纤维或塑料材料。
[0040]参考图4,以示意图形式图解沿DR探测器300(图3)的示范性实施方案的截面A-A截取的示范性截面图。出于空间参考目的,如本文所使用,DR探测器400的一个主要表面可称为顶侧451并且第二主要表面可称为底侧452。多层成像结构安置在由外壳314和顶盖312包围的内部空间450内并且可包含示意性地示为装置层402的二维成像传感器阵列12上的闪烁器层404。闪烁器层404可直接位于(例如,直接连接到)射线可透顶盖312的下方并且成像阵列402可直接位于闪烁器404的下方。或者,柔性层406可位于闪烁器层404与顶盖312之间,作为多层结构的一部分以提供减震作用。柔性层406可被选择以为顶盖312和闪烁器404两者提供大量柔性支撑,并且可包括泡沫橡胶类型的材料。
[0041]衬底层420可安置于成像阵列402下方,例如,其上形成光电传感器402的阵列的刚性玻璃层,并且可包括另一层多层结构。在衬底层420下方,不透射线的屏蔽层418可用作X射线阻挡层以有助于防止穿过衬底层420的X射线散射以及阻挡从内部空间450中的其它表面反射的X射线。包含扫描电路28、读出电路30和偏置电路32(图1)的读出电子装置可与成像阵列402共面形成,或如图所示,可以电连接到印刷电路板424、425的集成电路的形式安置在框架支撑构件416下方。框架支撑构件416使用框架支撑梁422固定到外壳314以为刚描述的多层结构提供支撑。成像阵列402经由柔性连接器428电连接到读出电子装置28、30、32,所述柔性连接器可包括多个柔性密封的导体。X射线通量可在由示范性X射线束16表示的方向上穿过射线可透的顶部面板盖312并且冲击闪烁器404,其中通过高能X射线16或光子的刺激导致闪烁器404发出低能光子作为可见光射线,所述低能光子随后接收于成像阵列402的光电传感器中。框架支撑构件416可将多层结构固定地安装到外壳314,并且可通过将弹性垫(未示出)安置于框架支撑梁422与外壳314之间进一步作为减震器操作。例如螺钉的紧固件410可用于将顶盖312固定地附接到外壳314,并且在所述顶盖和所述外壳接触的区域430中在其间形成密封。在一个实施方案中,外部缓冲器412可沿DR探测器400的边缘318附接以提供额外的减震。
[0042]图5图解连接到偏置总线232、栅极线283和数据线284的像素单元222,包含TFT271的源极与漏极之间的寄生电容276的表示。寄生电容276将光电二极管270的阴极耦合到数据线284。寄生电容通过甚至在TFT 271处于高阻抗“断开”状态下时在TFT 271周围形成低阻抗路径而在图像读出操作期间将噪声信号引入数据线284中。光电二极管270的电荷存储能力通过电容275表示。
[0043]图6A图解由外来信号的影响导致的在像素单元222中发生的示范性有害过程。图6A包含来自光电二极管270的两个代表性信号路径。信号路径210从光电二极管270的阴极穿过TFT 271并向外连接到数据线284朝向下游读出电路,并且被设计成携载DR探测器图像信号。第二信号路径205是经由寄生电容276绕开TFT 271的寄生信号路径,所述寄生电容有效地耦合TFT 271的漏极和源极。当TFT 271使用栅极线283上的信号切换到低阻抗“接通”状态时形成此第一信号路径210,所述信号由连接到栅极线283的栅极驱动器传送。此第一信号路径210是所设计的信号传导路径并且在图像读出操作期间用于读出经由光电二极管的电容特性存储于光电二极管270中的电荷电平,所述电容特性通过电容275表示。寄生电容276可称为泄漏电容,其形成时变(非DC)信号的低阻抗传导路径。X射线曝光周期归因于积分时间而产生此种时变信号,其中电荷经由光子产生的光电二极管电流积累在光电二极管中,并且因此X射线曝光周期引起跨越寄生电容276进入数据线284中的泄漏。示范性X射线束(光子)215可接收于DR像素22处,从而初始地撞击闪烁器层225,这响应于X射线光子而发出可见光子220。可见光子220进而撞击光电二极管270,作为响应,这产生由于光电二极管的固有电容275而积累在光电二极管中的电荷载流子。
[0044]图6B的图表图解其纵轴上的各种波形与其横轴上的时间的曲线图。波形A表示由像素222接收到的有限持续时间的X射线脉冲。当X射线脉冲撞击像素222时,电荷载流子积累在光电二极管270中,这在波形B中表示为电压上升。电压上升B可表示为时变电压(dv/dt)并且因此引起通过上述泄漏路径205的跨越寄生电容276的泄漏(由泄漏电流波形C表示)。因此,在X射线脉冲期间由总信号波形D表示的数据线284上测量到的总信号包含像素电压(波形B)加上波形C的错误和外来泄漏电流的总和。如在时间ts-处在总信号波形D中示出,误差ε由泄漏电流引起。甚至当TFT 271处于高阻抗“断开”状态下时,时变电压在信号路径205上产生泄露电流。此泄漏电流是由与图像读出操作同时执行的X射线曝光引起的外来数据线信号的来源。
[0045]在任何像素的图像读出期间,外来泄漏电流信号将存在于数据线上并且将等于通过像素的寄生电容276连接到相同数据线上的像素(S卩,像素列)中的所有其它泄漏电流的总数。这会导致图像读出误差,所述图像读出误差仅在像素光电传感器阵列在X射线曝光期间接收X射线通量时存在。图像读出和X射线曝光持续时间将极少相等,因此以确保图像读出操作采集所有图像数据(光电传感器电荷),图像读出操作可被配置成与X射线曝光相比延长更多时间。此配置将导致部分(而不是所有)图像读出持续时间受外来泄漏电流的影响。
[0046]图7图解图像读出过程700的一个实施方案,其中像素行η701、η+1 702、η+2 703等被各自按顺序一次一个地读出并且被存储于图像行缓冲器707中。图8图解修改的图像读出过程800的实施方案,其在读出过程中使用空行样本802、804、806来采集互补数据集,所述互补数据集包含来自图像读出701、703、705的存储于图像缓冲器707中的图像数据信息以及来自空行读出802、804、806的存储于空行缓冲器808中的外来信号数据信息。缓冲器707、808可包含用于将多个图像数据帧存储在存储器的不同可寻址部分中的电子存储器。参考图7和图8,一个修改的图像读出过程实施方案可包含与空行802、804、806读出交错的连续图像行701、703、705读出。从读出特定图像行η 701开始,图像数据由A/D转换器288(图2)数字化并且在对应于图像行η 701的存储器位置处存储于图像行缓冲器707中。此图像行读出之后紧跟着空行802读出,其中用于TFT的该特定行的栅极线283(图2)被断开,并且诱发到其对应数据线上的任何外来信号由Α/D转换器288数字化且随后在对应于图像数据的图像行η 701的存储器位置处存储于空行缓冲器808中。分别各自后接空行802、804、806读出的交替图像行701、702、705读出的此交错过程可称为空行读取操作并且可用于探测和捕获存在于数据线284上的外来信号。
[0047]空行读取操作类似于标准的图像行读出过程,不同之处在于,在空行读取操作期间,数据线284中的TFT 271都未被设定为“接通”状态。例如,可通过保持所有行栅极驱动器228断开同时重复标准的图像行读出过程来实现空行读取状态。当执行空行读取过程时,所采集的信号信息不包含来自像素的光电二极管270的图像信息,但相反可包含存在于个别数据线284上的外来泄漏信号信息。
[0048]图9图解实施图像数据帧950和空行数据帧960的互补集合的过程900,所述图像数据帧的集合可包含图像数据帧951、953、955和957,所述空行数据帧的集合可包含空行数据帧961、963、965和967。数据帧的每个集合950、960可包含黑暗(或滞后)图像帧955、957和黑暗(或滞后)空行帧965、967,通过执行本文参考图8所描述的交错读出过程来采集所有数据帧。所有图解的数据帧950、960可存储于存储缓冲器923中,所述存储缓冲器包括图像行缓冲器707和空行缓冲器808两者。关于表示持续时间924的横轴,存储缓冲器923可包含在分别捕获图像和空行数据帧951、961之前和在分别捕获图像和空行数据帧957、967之后的时间间隔期间捕获的额外数据帧。因此,在前述时间间隔中捕获的空行数据帧可包含外来信号带,例如,如空行数据帧961中所图解,这可用于推断外来磁通量正影响DR探测器的操作。此探测可用于向DR设备的操作员触发通知信号以调查DR探测器附近的潜在磁通量源并且进一步远离DR设备移动此类源。本文所使用的术语“帧”或“数据帧”表示由DR探测器40中的像素阵列212捕获到的数据。像素数据行在图9的透视图中垂直定向,其中在图9的透视
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