專利名稱：輻射傳感器和劑量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輻射傳感器和基于該傳感器的劑量儀。本發(fā)明的應用具體但不限于測量光子或電子場中的輻射劑量，諸如用于輻射醫(yī)學(包括輻射治療和基于輻射的診斷)。
背景技術：
金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)和二極管傳感器已經(jīng)用于輻射治療中的輻射劑量測定[1]和其他應用，諸如空間和個體劑量測定。MOSFET通過在柵極氧化物中捕獲與沉積在柵極中的被吸收劑量成比例的正電荷來工作。累積電荷改變了在恒定電流下測量的MOSFET傳感器的閾值電壓[2]。 MOSFET傳感器的優(yōu)點是其較薄的敏感體柵極氧化物(sensitive volume-gate oxide)(代表性地小于1微米)；這允許以較高的空間分辨率來測量劑量圖案，而這在強度調制輻射治療(MRT)和適形治療以及近距治療中很重要。MOSFET檢測器的另一優(yōu)點是其在輻射期間積累劑量并在多次讀出后保持劑量信息的能力，借助熱釋光劑量儀(TLD)檢測器無法實現(xiàn)這一點。 用于輻射劑量測定的硅二極管通常以無源模式工作。二極管的p-n結產(chǎn)生的內部電場在二極管基極中的擴散長度內收集輻射所感生的電荷；這提供了與輻射劑量率成比例的短路電流。該電流的積分提供了對總劑量的測量。通常，二極管的敏感區(qū)的量級為50微米。這些二極管的簡易性和魯棒性使其對于輻射治療和活體內實時劑量測定很有吸引力。在許多應用中，通過在輻射期間將二極管放置在患者身上，二極管被用于入射劑量和出射劑量的測量。這兩種劑量都與在其中實現(xiàn)帶電粒子均衡的等效水深(WED)D^處的測量相關聯(lián)；通過在6至18MV之間改變X射線光子能量，該深度可以在1. 5cm至4cm之間變化。為了使二極管傳感器的構造小型化，使用了不同的材料，例如對于1至4MV的光子使用了 Al或Cu，對于4至12MV的光子使用了黃銅，而對于12至25MV的光子使用了 Ti [3]。
在過去的10年中，已經(jīng)開發(fā)了各種MOSFET劑量測定系統(tǒng)。用于輻射治療劑量測定的重要MOSFET參數(shù)包括響應的各向異性、響應對于環(huán)境溫度變化的非敏感性以及測量皮膚劑量和深度劑量的能力。已經(jīng)提出了雙MOSFET傳感器以補償閾值電壓的溫度依存性；使用比較電路對受輻射的MOSFET傳感器和具有相同溫度系數(shù)的控制MOSFET傳感器的柵極電壓進行比較[4]。 另一種劑量測定探測器包括在單個襯底上產(chǎn)生的雙MOSFET(所以它們基本相同)。在輻射期間，配對的MOSFET的柵極以不同的正電壓來偏置，導致了不同的響應；測試模式中的微分信號于是與被吸收的劑量成比例，同時補償MOSFET的溫度不穩(wěn)定性[5]。
在包括雙MOSFET探測器的許多種輻射MOSFET探測器中，MOSFET管芯(通常量級為lmmXlmm且O. 35mm至0. 5mm厚)位于具有其端部用作連接焊盤(pad)的嵌入式銅引線的K即ton牌聚合物的尾部的一端上，每個MOSFET的襯底、源極、漏極和柵極通過導線接合(利用鋁或金導線)到該連接焊盤。銅引線的其他端部連接到插入數(shù)據(jù)讀取器的插座。應用環(huán)氧樹脂封殼來固定接合導線并保護MOSFET管芯免受環(huán)境情況的影響。銅引線和環(huán)氧樹脂導致了附加的響應各向異性，尤其是對于較低能量的光子，諸如在HDR近距治療(其中以360keV的平均光子能量來使用Ir-192源)和診斷技術中所使用的光子。這種封裝具有環(huán)氧樹脂的形狀不可再現(xiàn)的附加問題，這導致對于每個探測器的構造都不同以及在WED中約O. 7mm至lmm的差異[14]。 用于輻射治療應用的MOSFET傳感器，無論是無源的還是有源的，當前都被提供作為或者一次性的("OneDose" [7])或者多次使用的(Thompson Nelson MOSFET系統(tǒng))MOSFET，或者用于內部使用的無線供電且可植入的MOSFET ;所有的MOSFET傳感器都構造有環(huán)氧樹脂封殼或其他覆蓋物。這對于在身體內部進行劑量測量(利用可植入的無線M0SFET[8])時的內部使用來說問題較少，其中存在帶電粒子均衡并且MOSFET響應主要由從周圍組織而非從環(huán)氧樹脂產(chǎn)生的高能次級電子來驅動。然而，當用于皮膚劑量測定或者在解剖腔內部時(其中，組織-空氣接口處的劑量測定對于劑量規(guī)劃系統(tǒng)(DPS)驗證很關鍵)，環(huán)氧樹脂和當前的封裝使得無法實現(xiàn)MOSFET劑量儀的柵極氧化物的微米厚度的全部優(yōu)點。類似的問題也存在于用于這些應用的二極管傳感器。 —種用于改進MOSFET檢測器響應的各向異性的技術[9]將MOSFET管芯放置在K即ton尾部的表面上，其中管芯的后部與導線接合到頂側(基本如上文所述)，但是具有與MOSFET管芯相同厚度的虛擬Si管芯與MOSFET管芯的表面相鄰以覆蓋MOSFET表面柵極的有源區(qū)和周圍區(qū)域；環(huán)氧樹脂封殼也用來提供機械固定和免于受環(huán)境影響的保護。在兩個Si主體層之間插入敏感的劑量測定微米表面層(即MOSFET柵極或二極管p_n結)使得輻射路徑更加各向同性。也已經(jīng)提出了用于側向MOSFET檢測器的類似方案[IO]，用來在微束輻射治療(MRT)中測量通過窄微米同步加速器X射線微束所沉積的劑量，以使在掃描穿過微束的側向MOSFET時的散射條件變得一致。然而，該方法沒有解決借助MOSFET檢測器或二極管進行皮膚劑量測定的問題，增加了劑量測量的WED，并且產(chǎn)生了由于環(huán)氧樹脂造成的WED大和WED再現(xiàn)性差的問題。 由于表皮的基底層在深度為70微米至200微米處的輻射損傷，所以皮膚劑量的精確測量在X射線MV治療和輻射診斷中很重要。重要的是，確定由于來自加速器和患者之間的空氣柱中的光子相互作用的電子污染造成的皮膚劑量。皮膚劑量取決于波束在患者身上的入射角、患者身體表面的曲率；其隨著增加的波束入射角和波束尺寸而增大，尤其是在借助乳腺癌治療中的切線輻射波束的情況下。由于身體表面上缺少帶電粒子均衡，所以劑量梯度是陡峭的，這在MOSFET測量的WED高并且在一批MOSFET內有不可再現(xiàn)性的缺陷的情況下，導致了皮膚劑量測定中的誤差。實時的皮膚劑量控制對于避免會導致嚴重的并發(fā)癥(特別是在乳腺癌的治療期間)的輻射燒傷很重要。 [11，14]已經(jīng)報道了具有上文所述的圓形環(huán)氧樹脂封殼并且WED為1.8mm的MOSFET，用于借助6MeV的X射線波束來進行測量，其中場尺寸為10cmX 10cm。人為地嘗試部分移除環(huán)氧樹脂使得同一批MOSFET的WED散布在0. 04mm至0. 15mm的范圍中[12]，導致了對于皮膚劑量測定不可接受的缺乏WED再現(xiàn)性。
具有參考文獻[8]中描述的類型的封裝的M0SFET的響應的改進的各向異性依然 沒有在輻射治療中提供正確的皮膚劑量測定。 已經(jīng)證實的是[13]，使用裸(未封裝)MOSFET允許精確測量模型的表面上的劑量； 這利用了劑量測定層(即柵極氧化物)薄的優(yōu)點，但是使MOSFET的柵極相對于潮濕和機械 損壞沒有保護是不現(xiàn)實的。 在背景技術中，通常使用雙M0SFET傳感器和雙偏置電源在輻射期間對傳感器的
柵極進行不同的偏置，來實現(xiàn)傳感器響應的溫度穩(wěn)定性。[5]中采用了這種技術。 可替選地，M0SFET的電流-電壓特性上的熱穩(wěn)定點在測量期間保持為可被識別
的。然而，與電流_電壓特性的熱穩(wěn)定點相對應的讀出電流對于任何特定的M0SFET來說是
唯一的，并隨批次而變化。
發(fā)明內容
根據(jù)第一概括方面，本發(fā)明提供了一種半導體輻射傳感器，其包括襯底； 安裝到襯底的載體材料；以及
安裝到載體材料的半導體檢測器； 其中，半導體檢測器的輻射敏感部分朝著載體材料定位并通常遠離襯底，并且載
體材料適用于向半導體檢測器的輻射敏感部分傳輸輻射。 因此，載體材料覆蓋并保護半導體檢測器的輻射敏感部分。 傳感器通常配備有與半導體檢測器相耦合的電連接器。 根據(jù)該方面的傳感器可以是小尺寸的，因此可以位于例如窄導管或體腔中用于在 活體內實時監(jiān)測輻射劑量或劑量率，包括在醫(yī)學過程期間?？梢圆捎梦锢砘驘o線連接的電 子讀取器作為數(shù)據(jù)收集器以收集數(shù)據(jù)。 載體材料優(yōu)選地包括柔性聚合物材料，例如聚酰胺。 襯底可以包括用于容納半導體檢測器的后部的孔(或凹入部)。該后部可以被環(huán) 氧樹脂材料所覆蓋。 載體材料和半導體檢測器可以至少局部涂有聚酰胺或其他聚合物材料。
半導體檢測器可以包括平面二極管或M0SFET管芯。
根據(jù)該方面，還提供了一種輻射傳感器，其包括
可安裝到襯底的載體材料；以及
安裝到載體材料的半導體檢測器； 其中，半導體檢測器的輻射敏感部分朝著載體材料定位并通常遠離襯底，并且載 體材料適用于向半導體檢測器的輻射敏感部分傳輸輻射。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種劑量儀，其包括上文所述的輻射傳感器。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造輻射傳感器的方法，其包括 將半導體檢測器安裝到載體材料，其中半導體檢測器的輻射敏感部分朝著所述載
體材料定位，并且所述載體材料適用于向半導體檢測器的輻射敏感部分傳輸輻射；以及 將載體材料安裝在襯底上，其中半導體檢測器的輻射敏感部分通常遠離襯底。 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了 一種用于對半導體檢測器(諸如M0SFET或二極管傳感器)進行熱穩(wěn)定的方法，其包括根據(jù)源極_襯底P_n結的正向壓降來修正由于溫度變 化引起的閾值電壓漂移。 在一個實施例中，該方法包括使半導體檢測器的襯底相對于源極偏置，以為p_n 結提供基本恒定的電流； 對源極-襯底p-n結兩端的壓降變化進行定標和采樣(諸如通過對源極_襯底 p-n結兩端的壓降變化進行定標，并隨后采樣已定標的壓降變化)；以及
在每個讀出周期期間，從閾值電壓中減去已定標的壓降變化。 該方法還可以包括使用預定的校準(諸如校準曲線)或查詢表，將已測量的閾值 電壓變化轉換為劑量。
在另一實施例中，該方法包括 選擇通過正向偏置的p-n結的正向電流，使得可以使用源極_襯底p_n結兩端的
壓降隨著變化的溫度而發(fā)生的變化來控制通過半導體檢測器的襯底的閾值電壓。 本領域的技術人員會理解的是，本發(fā)明的上述方面的每個可選特征可以與其他可
選特征以及本發(fā)明的任何其他方面進行任意組合來在適當?shù)牡胤讲捎谩?br>
為了使本發(fā)明可以更加明確，下面將參考附圖通過示例的方式來描述實施例，在 附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射傳感器的俯視示意圖；
圖2是圖1的輻射傳感器的正視示意圖； 圖3A是圖1的輻射傳感器的鋁連接條帶的俯視圖平面圖，該鋁連接條帶在使用中 位于輻射傳感器的聚酰胺柔性載體上面；
圖3B是圖3A的鋁連接條帶的側視圖； 圖4是圖1的具有與源極、柵極、漏極和襯底相對應的接觸焊盤的輻射傳感器的 M0SFET管芯的示意圖； 圖5是適用于在根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的輻射傳感器中使用的雙M0SFET型 MOSFET管芯的示意圖； 圖6繪出了在相同條件下，對于不同入射角和來自直線加速器(LINAC)的6MeV輻 射，借助如下器件測量的皮膚劑量i)圖1中的輻射傳感器，ii)背景技術中的輻射傳感器， 以及iii)ATTIX平面平行電離室； 圖7是在6MeV的X射線波束垂直入射的相同條件下，具有背景技術的環(huán)氧樹脂泡 的OneDose牌單次使用MOSFET位于如下位置時的響應疊加在ATTIX室的響應上的圖(a) 在固體水模型的表面上，以及(b)在固體水模型內深度為5mm ; 圖8在6MeV的X射線波束的垂直入射的相同條件下，對于不同的場尺寸，以Dmax 處的深度劑量的百分比繪出了借助如下器件獲得的已測量的表面劑量i)圖1的輻射傳感 器，ii)在檢測器的敏感體上面包含環(huán)氧樹脂泡的背景技術的輻射傳感器，以及iii)ATTIX 平面平行電離室； 圖9是在距離Ir-192源18mm處的固體水模型中，圖1的輻射傳感器的角度響應 的 圖10是根據(jù)圖1的實施例的MOSFET閾值電壓熱穩(wěn)定電路的圖；以及 圖11是p-MOSFET傳感器在具有和不具有根據(jù)圖10的實施例的熱穩(wěn)定的這兩種
情況中閾值電壓Vth(mV)與溫度TCC)之間的關系的圖。
具體實施例方式
圖1和2分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的輻射傳感器100的俯視示意圖和正視示意 圖。傳感器100被設計用于在劑量測定系統(tǒng)中使用，該系統(tǒng)適用于輻射治療(包括HDR近 距治療)中的皮膚和內部實時活體內劑量測定，其中需要具有ICRU[14]所規(guī)定的WED的可 再現(xiàn)的皮膚劑量測量，并且該系統(tǒng)適用于具有最小MOSFET探測器各向異性的與溫度無關 的內部劑量測定。 傳感器100包括由提供機械剛性的陶瓷材料(在本實施例中)制成的與組織等效 的(或接近于與組織等效的)襯底102(10mmX2. 5mm且0. 38mm厚)。傳感器100還包括 位于襯底102上的柔性聚酰胺載體104(0. 02mm厚)，以及安裝到載體104(但是在該載體 下面，所以在圖1中以虛線示出)并且延伸到襯底102中的矩形孔108內的MOSFET芯片或 "管芯"106。 在其他實施例中，襯底102可以是其他所需的尺度，包括在所期望的情況下長度 小于10mm。襯底102的厚度被選擇為與MOSFET管芯106相符。環(huán)氧樹脂薄層202用來覆 蓋MOSFET管芯106的后部并用來將MOSFET管芯固定在孔108中。如以上所討論的，MOSFET 管芯的有源區(qū)域(即柵極氧化物)面朝上但是被覆蓋，因而受到載體104的一部分的形式 的聚酰胺膜薄層的保護。 通過在與孔108相鄰(與預沉積鋁焊盤相鄰)的三個點IIO處進行超聲波焊接，將 載體104附到襯底102，使得MOSFET管芯106的位置相對于襯底102保持穩(wěn)定。使孔108 的尺寸與MOSFET管芯的后部相符；管芯的尺度為0. 8mmX0. 6mm并且厚度(即圖2的視圖 中的垂直方向)在150iim和350iim之間。然而，在一些其他實施例中，管芯更厚，在一些 情況下，厚達500 ii m并且其中襯底102具有類似的厚度。 在另一實施例中，采用平面二極管而非MOSFET管芯106。在一些實施例中，襯底 102可以由K即ton牌的聚合物代替。 傳感器100包括電耦合到MOSFET管芯106的載體104上面的4個薄延伸鋁連接 條帶(在112處示意性地示出)；因此，載體104位于襯底102和鋁條帶112之間。這些鋁 條帶112提供了到MOSFET管芯106的所需電連接，如下文中更詳細描述的。因此，載體104 用作MOSFET柵極上面具有固定且可再現(xiàn)的厚度的保護性組織等效層，并且用作鋁條帶112 的載體。 如果采用雙M0SFET，則傳感器100會包括附加的鋁連接條帶(參閱圖5)。
圖3A和3B是在302、304、306和308處被分離地識別出的鋁條帶112的俯視圖 和正視圖。這些鋁條帶厚度為0. 02mm。在310處以虛線示出的是MOSFET管芯106的前部 (在傳感器100中位于鋁條帶302、304、306和308下面并通過載體104與其隔開)，包括其 四個鋁接觸焊盤。圖4是包括這些接觸焊盤402(包括襯底、源極、柵極和漏極的焊盤)的 MOSFET管芯106的前部400的放大視圖。在包括平面二極管而非MOSFET管芯的實施例中， 借助二極管管芯的陰極和陽極來實現(xiàn)電接觸。
載體104包括與接觸焊盤402的位置一致的四個孔(未示出)，使得可以在鋁條帶 與MOSFET管芯106的接觸焊盤402之間實現(xiàn)電接觸。可以通過超聲波焊接將鋁條帶302、 304、306和308附著到MOSFET管芯106的接觸焊盤402。然而，鋁條帶302、304、306和308 沒有覆蓋MOSFET柵極的敏感區(qū)，這避免了劑量增強效應受到從鋁散射出的電子的影響。
鋁條帶遠離MOSFET管芯106的端部312配備有位于每個條帶的安裝區(qū)314中的 焊錫球312，并且(通過超聲波焊接)連接至沉積在襯底102上(或可替選地嵌入襯底102 中)的連接銅導線或條帶114;銅條帶114或者連接到插頭(在一次性MOSFET的情況下)， 或者連接到帶狀線纜(在多次使用MOSFET的情況下)。該實施例具有后者傳感器100包 括連接至銅條帶114的帶狀線纜116。 這種布置提供了平坦的可再現(xiàn)的安裝，并且保護傳感器100免受環(huán)境危害。通過 層壓具有所期望厚度的附加聚酰胺的傳感器，可以調整安裝的厚度，以產(chǎn)生所需的WED;這 樣的層壓還提供了防水或防潮封殼。所得到的是具有平面條帶形式的傳感器，寬度為1.8mm 至2. 5mm，厚度為0. 4mm(盡管在該實施例的一些變形中可達到0. 5mm)，長度為10mm(盡管 可以根據(jù)期望來改變，但是可以想象傳感器通常會較短)。 在另一實施例中，傳感器包括具有兩個MOSFET的MOSFET管芯，每個MOSFET都具 有不同的柵極氧化物厚度，因此具有不同的靈敏度。圖5在500處示意性地闡明了這種 MOSFET管芯。MOSFET管芯500包括襯底502、具有相對較薄的氧化物層的第一晶體管504a 以及具有相對較厚的氧化物層的第二晶體管504b。管芯500包括用于第一晶體管504a的 鋁襯底、源極、柵極和漏極的連接焊盤506a、508a、510a、512a，以及用于第二晶體管504b的 鋁襯底、源極、柵極和漏極連接焊盤506b、508b、510b、512b。管芯的尺寸為0. 55mmX 1. 7mm， 而厚度與圖1和圖2的MOSFET管芯106的厚度相似(基本上是管芯500中具有第二晶體 管504b的那一半)。
示例 圖6是借助如下兩個MOSFET傳感器，根據(jù)Dmax處的深度劑量百分比示出已測量的 表面劑量的角度依賴性的圖，其中20X 20cm2的輻射場來自6MV的LINAC且SSD(源皮距) =100cm:—個是根據(jù)圖l至圖4的實施例的傳感器(被稱作"MOSKIN"(商標))，而另一個 是背景技術的"RADFET"MOSFET傳感器。該圖將這些數(shù)據(jù)與來自測量表面劑量的ATTIX平 面平行電離室的結果(用于做決定的"黃金標準")相比較。明顯的是，在固體水模型的表 面上的入射波束的較大角度范圍上，MOSKIN響應接近于ATTIX電離室，要留意的是，ATTIX 測量中的WED小于MOSKIN測量中的WED。借助這種特定的MOSKIN傳感器測量的WED是 0. 12mm，而對于具有環(huán)氧樹脂泡的RADFET傳感器來說是大約lmm。 圖7是在相同條件下(即10 X 10cm2的輻射場，6MV的LINAC并且SSD二 100cm)，在 固體水模型中位于表面上和在固體水仿真模型內深度為5cm處具有環(huán)氧樹脂泡的OneDose 牌單次使用MOSFET傳感器的響應疊加在ATTIX室的響應上的圖。當位于表面上時，OneDose 牌傳感器測量的劑量在1.2mm深度處(數(shù)據(jù)點(a))，即10倍于有臨床價值的深度；在5cm 深度處(數(shù)據(jù)點(b))觀測到相同的1.2mm深度的偏移量。 圖8是對于尺寸在5cm2到40cm2的場，在波束垂直入射處，由MOSKIN、具有環(huán)氧樹 脂泡的RADFET以及ATTIX電離室所測量的皮膚劑量的圖。明顯的是，MOSKIN傳感器對于 輻射治療中使用的所有輻射場在0. 12mm深度處都提供了可靠的皮膚劑量測量，而環(huán)氧樹脂覆蓋的RADFET傳感器對皮膚劑量過度估計了兩倍或更多。 MOSKIN傳感器還具有更為一致的角度響應，這對于如在HDR近距治療中所采用的
較低能量的光子(Ir-192源的平均能量約360keV)來說尤其重要。圖9是固體水模型中
與Ir-192源距離18mm處的M0SKIN傳感器的角度響應的圖。MOSKIN傳感器展現(xiàn)出大體為
±2%的各向異性。 舗輔附謹急斜牛 根據(jù)本發(fā)明，在MOSFET傳感器上的閾值電壓的讀出模式期間，使用同一 MOSFET傳 感器的源極_襯底P_n結來實現(xiàn)熱穩(wěn)定性。 圖10是根據(jù)該實施例的MOSFET閾值電壓熱穩(wěn)定電路1000的圖。電路1000使用 源極-襯底p-n結的正向壓降(該正向壓降是MOSFET管芯106內部的溫度的函數(shù))來工 作，以修正由于溫度變化而出現(xiàn)的Vth漂移。為此，傳感器100的MOSFET管芯106的襯底 1002通過電阻器R以相對于源1004為-Vst的電勢來偏置，實際上低于零偏置，以為p_n結 提供恒定電流。在微處理器控制的讀取器1006中的每個讀出周期期間，源極-襯底p-n結 兩端的壓降變化被定標、采樣并從閾值電壓Vth中減去，讀取器1006還將已測量的Vth轉換 為劑量，并以無線方式將該劑量傳輸至數(shù)據(jù)收集計算機1008。 可替選地，如果選擇適當?shù)耐ㄟ^正向偏置的p-n結的正向電流，則源極_襯底p_n 結兩端的壓降隨著變化的溫度而發(fā)生的變化可以用來控制通過襯底1002的Vth。在這種情 況下，在MOSFET管芯106內部創(chuàng)建了反饋回路，所以不需要圖10的電路中的定標器1010 以及采樣和保持模塊1012。 圖11是對于150iiA的讀出電流，在p-MOSFET傳感器不具有配備有圖10的電路 的熱穩(wěn)定(交叉線)和具有該熱穩(wěn)定(方塊)的情況下，閾值電壓Vth(mV)和溫度TCC)之 間的關系的圖。閾值電壓L在3(TC和5(TC之間幾乎不變化。 因為對靠近柵極1014的MOSFET管芯106中的溫度進行直接探測，所以本方案的 優(yōu)點是其簡易性。這使得本方案可應用于基本上任何MOSFET傳感器。
結論 因此，傳感器100具有如下關鍵特征和優(yōu)點 i)傳感器100采用"落入"式封裝，其中從MOSFET管芯106的頂部提供管芯的電 連接和機械固定； ii)鋁條帶302、304、306和308通過柔性聚酰胺載體104中的洞連接MOSFET管芯 106的鋁襯底、源極、柵極和漏極的焊盤； iii)聚酰胺載體104保護MOSFET管芯的頂部(并且因此保護了 MOSFET的敏感元 件，即柵極)，并同時提供了 WED為0. 12mm(對應于表皮的基底層所在處的皮膚劑量)的可 再現(xiàn)安裝厚度； iv) (K即ton的或陶瓷的)襯底102具有MOSFET管芯"落入"其中的孔，并連接用 于連接至鋁條帶的端部的銅條帶； v)聚酰胺或其他TE材料的層壓板用來提供WED的最終調整，并用來使傳感器防水 或堅固； vi) MOSFET管芯106的源極-柵極p_n結用于閾值電壓Vth的熱穩(wěn)定，以避免劑量 測定中與溫度變化相關聯(lián)的誤差；以及
vii)無線讀取器1006將已測量的Vth轉換為劑量。
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權利要求
一種半導體輻射傳感器，其包括襯底；安裝到所述襯底的載體材料；以及安裝到所述載體材料的半導體檢測器；其中，所述半導體檢測器的輻射敏感部分面向所述載體材料并通常遠離所述襯底，并且所述載體材料適用于向所述半導體檢測器的所述輻射敏感部分傳輸輻射。
2. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述傳感器適用于在窄導管或體腔內使用，用于 在活體內監(jiān)測輻射劑量或劑量率。
3. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述傳感器適用于到電子數(shù)據(jù)收集器的物理或 無線數(shù)據(jù)連接。
4. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述載體材料包括柔性聚合物材料。
5. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述載體材料包括聚酰胺。
6. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述襯底包括用于容納所述半導體檢測器的后 部的孔或凹入部。
7. 如權利要求6所述的傳感器，其中，所述后部被環(huán)氧樹脂材料所覆蓋。
8. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述載體材料和半導體檢測器至少局部涂有聚 酰胺或其他聚合物材料。
9. 如權利要求1所述的傳感器，其中，所述半導體檢測器包括平面二極管或M0SFET管心。
10. —種輻射傳感器，其包括 可安裝到襯底的載體材料；以及 安裝到所述載體材料的半導體檢測器；其中，所述半導體檢測器的輻射敏感部分朝著所述載體材料定位，并通常遠離所述襯 底，所述載體材料適用于向所述半導體檢測器的所述輻射敏感部分傳輸輻射。
11. 如權利要求io所述的傳感器，其中，所述載體材料包括柔性聚合物材料。
12. 如權利要求10所述的傳感器，其中，所述襯底包括用于容納所述半導體檢測器的 后部的孔或凹入部。
13. 如權利要求IO所述的傳感器，其中，所述載體材料和半導體檢測器至少局部涂有 聚酰胺或其他聚合物材料。
14. 如權利要求10所述的傳感器，其中，所述半導體檢測器包括平面二極管或M0SFET 管芯。
15. —種劑量儀，包括如先前任意一項權利要求所述的輻射傳感器。
16. —種制造輻射傳感器的方法，其包括將半導體檢測器安裝到載體材料，其中所述半導體檢測器的輻射敏感部分朝著所述 載體材料定位，并且所述載體材料適用于向所述半導體檢測器的所述輻射敏感部分傳輸輻射；以及將所述載體材料安裝在襯底上，其中半導體檢測器的所述輻射敏感部分通常遠離所述 襯底。
17. 如權利要求16所述的方法，其包括通過柔性聚合物材料來形成所述載體材料。
18. 如權利要求16所述的方法，其包括在所述襯底上設置孔或凹入部，并使所述半導體檢測器的后部位于所述孔或凹入部中。
19. 如權利要求16所述的方法，其包括將所述載體材料和半導體檢測器至少局部涂以聚酰胺或其他聚合物材料。
20. 如權利要求16所述的方法，其中，所述半導體檢測器包括平面二極管或MOSFET管心。
21. —種用于對半導體檢測器進行熱穩(wěn)定的方法，其包括根據(jù)源極-襯底p-n結的正向壓降來修正由于溫度變化弓I起的閾值電壓漂移。
22. 如權利要求21所述的方法，其包括使所述半導體檢測器的襯底相對于源極偏置，以為p-n結提供基本恒定的電流；對源極_襯底P-n結兩端的壓降變化進行定標和采樣；以及在每一個讀出周期期間，從閾值電壓中減去已定標的壓降變化。
23. 如權利要求22所述的方法，其包括對源極_襯底p-n結兩端的壓降變化進行定標，然后對已定標的壓降變化進行采樣。
24. 如權利要求21所述的方法，其包括使用預定的校準或查詢表，將已測量的閾值電壓變化轉換為劑量。
25. 如權利要求24所述的方法，其中，所述預定的校準包括校準曲線。
26. 如權利要求21所述的方法，其包括選擇通過正向偏置的p-n結的正向電流，使得源極_襯底p-n結兩端的壓降隨著變化的溫度而發(fā)生的變化適用于控制通過半導體檢測器的襯底的閾值電壓。
27. 如權利要求21所述的方法，其中，所述檢測器包括M0SFET傳感器。
全文摘要
一種半導體輻射傳感器(100)，包括襯底(102)；安裝到襯底(102)的載體材料(104)；以及安裝到載體材料(104)的半導體檢測器(106)。半導體檢測器(106)的輻射敏感部分朝著載體材料(104)定位，并通常遠離襯底(102)，載體材料適用于向半導體檢測器(106)的輻射敏感部分傳輸輻射。還提供了一種包括輻射傳感器(100)的劑量儀以及一種制造輻射傳感器(100)的方法。
文檔編號G01T1/02GK101730853SQ200880023328
公開日2010年6月9日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權日2007年6月4日
發(fā)明者阿納托利·羅森菲爾德 申請人:臥龍崗大學