成像探测器的制造方法_2

文档序号:9457559阅读:来源:国知局
诸如躺椅的患者支撑体232在检查区域206中支撑诸如人类患者的目标或对象。
[0030]接下来描述硅探测器瓦块216的非限制性范例。
[0031]在一个实例中,探测器瓦块216基本上类似于和/或基于在Chappo等人于2001年 7 月 28 日递交的题为“Solid State X-Radiat1n Detector Modules and Mosaicsthereof, and an Imaging Method and Apparatus Employing the Same” 的美国专利6510195B1中描述的探测器瓦块,通过引用将该专利整体并入本文。本文中也预期其他探测器阵列布置,包括与以上的和/或基于以上的组合。图3图示硅探测器瓦块216的范例。
[0032]在图3中,硅探测器瓦块216包括硅光电传感器层302,硅光电传感器层302包括在光电传感器层302的第一侧308上的多个光敏区304。所图示的硅光电传感器层302为背照式光电传感器,其具有将光敏区304互连到位于光电传感器302的第二相对侧310上的结合片等等(不可见)的电极(不可见)。在变型中,光电传感器302能够为前照式光电传感器,其具有将来自第一侧308的信号路由到相对侧310上的片的通孔。
[0033]硅探测器瓦块216还包括闪烁体层312。闪烁体层312可以为单层或包括多个闪烁体像素(像素化的)。在后一实例中,闪烁体层312可以包括许多闪烁体像素,以闪烁体像素与光敏区304之间一对一的关系对应于许多光敏区。在又另一实例中,不同的闪烁体像素可以对应于光敏区304中的不同的亚组。闪烁体层312被光学耦合到硅光电传感器218。
[0034]硅探测器瓦块216还包括硅电子器件层或具有电子器件区316的衬底314。电子器件区316被电气耦合到光敏区304的结合片。图4图示光敏区304/电子器件区316对。电子器件区316包括处理电子器件402和偏压控制404。如本文中讨论的,处理电子器件402包括被用作I/F转换器的A/D转换器,其能够基本上类似于结合图1描述的和/或其他。
[0035]所图示的光敏区304包括图4中的光电晶体管406。每个瓦块216的光电晶体管406在本文中被共同称作光电晶体管阵列(PTA)。光电晶体管406包括集电极408、基极410和发射极412,发射极412与处理电子器件402的输入端电气通信。当X射线辐射入射在闪烁体312上时(图3),由闪烁体312响应于该入射而产生的并且指示辐射的能量的光驱动基极410,并且发射极电流为放大的基极电流。
[0036]—般而言,每个光电晶体管406能够被认为是具有内置式电流放大器的光电二极管,其在于相同量的光和施加的偏压产生了更大量的输出电流。在没有X射线福射时,漏电流驱动基极410,并且发射极电流被称作暗(电)流。偏压控制404调节被传输或馈送到处理电子器件402的暗电流的量。在一个实例中,这包括允许足够的暗电流,从而在每个积分周期内出现至少一个脉冲,从而能够由I/F转换器确定一频率。
[0037]各种途径都能够被用于控制有多少暗电流作为I/F转换器偏置电流被馈送到处理电子器件402。例如,在一个非限制性实例中,偏压控制404使用可变电流吸收器控制有多少暗电流被馈送到处理电子器件402。在所图示的范例中,可编程寄存器414包括能够被设置为指示针对处理电子器件402的期望偏置电流的位,并且偏压控制元件404使用寄存器来调节暗电流。
[0038]要认识到,通过使用这样的暗电流,能够省略图1的电流源126(其被用于产生针对I/F转换器的偏置电流)。因此,由电流源126产生的电子噪声一一其在存在电流源126时将会存在一一被与PTA暗电流相关联的噪声替代,由此允许PTA代替光电二极管探测器,而没有电子噪声增加。
[0039]图5-图8示出光电晶体管如何包括具有晶体管增益的光电二极管的发展。图5不出图4的光电晶体管406的电气原理表不,并且图6、图7和图8不出图4的光电晶体管406的基于半导体材料的表示。
[0040]在图5中,光电晶体管406包括晶体管502 (具有集电极504、基极506和发射极508)和光电二极管510 (具有阴极512和阳极514)。光电二极管510的阴极512被电连接到晶体管502的集电极504,并且光电二极管510的阳极514被电连接到晶体管502的发射极508。光516(由闪烁体312响应于入射在其上的X射线福射和/或环境光而产生的)驱动光电二极管510,其驱动基极506以及因此晶体管502。晶体管(即发射极)电流(It)为PID,其中Id为光电二极管电流并且β为晶体管的共发射极增益。
[0041]在图6中,通过第一半导体602来表不光电晶体管502,第一半导体602中包括第一 N型半导体材料604 (表示集电极)、Ρ型半导体材料606 (表示基极)以及第二 N型半导体材料608 (表示发射极)。通过第二半导体610来表示光电二极管510,第二半导体610中包括N型半导体材料612 (表示阴极)和P型半导体材料614 (表示阳极)。阴极612通过在硅中的第一电气迹线616被电连接到集电极604,并且阳极614通过在硅中的第二电气迹线698被电连接到基极606。
[0042]图7示出图6的变型,其中图6的第一半导体602与第二半导体被接合、结合和/或组合成单个半导体702。
[0043]图8示出图6和图7的代替表示,其中单个半导体800包括第一 N型半导体材料802 (其表示集电极604和阴极612两者),P型半导体材料804 (其表示基极606和阳极614两者),并且第二 N型半导体材料806表示发射极608。在该配置中,集电极-基极结行为像光电二极管,并且能够利用增大被探测的光电量的几何学来配置。光引起在该结上增大的反向漏电流,并且该反向漏电流具有与被供应到基极的电力路相同的作用。
[0044]接下来讨论变型。
[0045]由光电晶体管406产生的暗电流至少为硅探测器瓦块216的温度的函数。在图9中所示的变型中,光电传感器区304还包括至少一个温度传感器902。在一个实例中,至少一个温度传感器902为光电传感器层302的硅的部分或被嵌入在光电传感器层302的硅中。硅探测器瓦块216可以包括一个或多个这样的温度传感器902,在光电传感器区304内(如所示的),在光电传感器层302的非光敏区中,在至少两个光电传感器区304之间和/或与至少两个光电传感器区304交叠,等等。
[0046]这能够以各种方式来实施。例如,在一个非限制性实例中,如在Luhta等人于2010年8月10日递交的题为“ Imaging detector thermal control ”的美国申请序列号12/853349中描述的实施至少一个温度传感器902,通过引用将该申请整体并入本文。至少一个温度传感器902将感测到的温度传送到偏压控制404,偏压控制404使用在温度与暗电流之间的预定映射估计暗电流的当前量,并基于此来控制被馈送到I/F转换器的暗电流的量。其也可以为被嵌入电子器件316中。
[0047]由光电晶体管406产生的暗电流也能够随被沉积到硅探测器瓦块216的累积辐射剂量而变化。在图10中所示的变型中,光电传感器区304还包括至少一个辐射剂量传感器1002。在一个实例中,至少一个剂量传感器1002为光电传感器302的硅的部分和/或被嵌入光电传感器302的娃中。其也可以被嵌入电子器件316中。娃探测器瓦块216可以包括一个或多个这样的辐射剂量传感器1002,在光电传感器区304内(如所示的),在光电传感器层302的非光敏区中,在至少两个光电传感器区304之间和/或与至少两个光电传感器区304交叠,等等。
[0048]这能够以各种方式来实施。例如,在一个非限制性实例中,如在Chappo等人于 2010 年 11 月 18 日递交的题为“Radiat1n Dose Based Imaging Tile ParameterCompensat1n”的美国申请序列号13/510168中描述的实施至少一个剂量传感器1002,通过引用将该申请整体并入本文。至少一个剂量传感器1002将感测到的剂量传送到偏压控制逻辑314,偏压控制逻辑314使用在剂量与暗电流之间的预定映射来估计暗电流的当前量,并基于此来控制被馈送到I/F转换器的暗电流的量。
[0049]在另一变型中,硅探测器瓦块216包括至少一个温度传感器902和至少一个剂量传感器1002两者。
[0050]图11示出在其中偏压控制逻辑404也控制光电晶体管406的基极电流的变型。在该实例中,偏压控制逻辑404确保基极电流在引起足以偏置I/F转换器的暗电流的水平,包括针对辐射剂量和温度的校正。
[0051]图12示出在其中光电传感器30
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