圖像捕捉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文公開(kāi)的實(shí)施方式涉及場(chǎng)發(fā)射型電子源和包括該場(chǎng)發(fā)射型電子源的裝置，具體 涉及圖像捕捉裝置和X射線發(fā)射裝置，以及具有所述圖像捕捉裝置和所述X射線發(fā)射裝置 的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 越來(lái)越熱衷于基于用場(chǎng)發(fā)射型電子源替換視頻管和X射線成像裝置中所使用的 熱陰極射線管電子源的較小且較薄的（平板）成像裝置。使用場(chǎng)發(fā)射型電子源的圖像捕捉 裝置的示例是如例如日本特開(kāi)第2000-48743號(hào)公報(bào)（第'743號(hào)公報(bào)）中所示的可見(jiàn)光圖 像捕捉裝置和例如日本特開(kāi)第2009-272289號(hào)公報(bào)（第'289號(hào)公報(bào)）中所示的X射線圖 像捕捉裝置。
[0003] 使用熱陰極電子源的視頻管，諸如例如在日本特開(kāi)第2007-029507號(hào)公報(bào)（第 '507號(hào)公報(bào)）中所示的那些，以及包括場(chǎng)發(fā)射型電子源的上面提到的現(xiàn)有技術(shù)成像裝置通 常利用位于陽(yáng)極與陰極之間的網(wǎng)格電極制成，例如具有小開(kāi)口的陣列的薄材料并具有網(wǎng)格 狀、網(wǎng)狀或篩狀結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)格電極也可以稱為控制網(wǎng)格或修整電極。網(wǎng)格電極一般用于加 速來(lái)自熱陰極或場(chǎng)發(fā)射型電子源的電子并且投射電子束。網(wǎng)格電極還可以通過(guò)僅允許從電 子源正交行進(jìn)的電子束通過(guò)并阻擋具有角度分量的電子束，來(lái)改進(jìn)電子束的對(duì)準(zhǔn)性。
[0004] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖1示出了如第'743號(hào)公報(bào)所示的具有場(chǎng)發(fā)射型電子源15和網(wǎng)格 電極20'的常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)的圖像捕捉裝置。網(wǎng)格電極20'位于電子發(fā)射構(gòu)件（包括場(chǎng)發(fā)射 型電子源15)和電子接收構(gòu)件（包含面板3)之間，加速電子束并使電子束從場(chǎng)發(fā)射型電子 源15指向電子接收構(gòu)件上的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域。
[0005] 包括網(wǎng)格電極的成像裝置具有從電子源發(fā)射的電子束的利用效率降低的缺點(diǎn)。例 如，當(dāng)使用例如第'507號(hào)公報(bào)所例示的網(wǎng)格電極時(shí)，無(wú)法穿過(guò)開(kāi)口區(qū)域的電子被吸收到網(wǎng) 格中并且在不提供信號(hào)電流的情況下?lián)p失。另一方面，如果加寬網(wǎng)格電極開(kāi)口的尺寸（以 提高電子束的利用效率），則出現(xiàn)其它問(wèn)題，其中具有角度（即，非垂直）分量的電子將穿 過(guò)，并擊中預(yù)定目標(biāo)位置外側(cè)的光電導(dǎo)體。由此可見(jiàn)，電子束可能擊中相鄰像素，導(dǎo)致在不 同于目標(biāo)像素的像素中的讀出，由此降低了圖像質(zhì)量（例如，分辨率）。另外，隨著網(wǎng)格開(kāi)口 的孔徑變寬，網(wǎng)格電極的物理強(qiáng)度變?nèi)酢Ｒ虼?，難以組裝并維持具有大孔徑的網(wǎng)格。出于至 少這些原因，通過(guò)修改網(wǎng)格電極來(lái)減輕由網(wǎng)格電極造成的電子束利用效率降低的能力是有 限的。
[0006] 此外，在照射期間必須使系統(tǒng)移動(dòng)的應(yīng)用（諸如視頻成像、CT掃描或熒光透視等） 中，網(wǎng)格電極可以變?yōu)轭澰肼晛?lái)源。電子束與網(wǎng)格之間的相互作用可以在電子束中引起能 量擴(kuò)展，由此改變系統(tǒng)特性。
[0007] 最后，網(wǎng)格電極的存在呈現(xiàn)了與網(wǎng)格開(kāi)口孔徑無(wú)關(guān)的組裝問(wèn)題。該組裝問(wèn)題在諸 如必須以精確方式在狹窄間隙內(nèi)組裝網(wǎng)格電極的平板型圖像捕捉裝置等的大而薄的成像 裝置中加重，這導(dǎo)致缺陷產(chǎn)品的增加和生產(chǎn)成本的增加。
[0008] 以下公開(kāi)解決了與使用場(chǎng)發(fā)射型電子源的常規(guī)成像裝置關(guān)聯(lián)的上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 在本公開(kāi)的第一方面中，本文所述的實(shí)施方式提供了一種圖像捕捉裝置，該圖像 捕捉裝置包括由至少一個(gè)間隔件分隔開(kāi)的電子接收構(gòu)件和電子發(fā)射構(gòu)件，該至少一個(gè)間隔 件被定位成使得在所述電子接收構(gòu)件與所述電子發(fā)射構(gòu)件之間存在內(nèi)部間隙。該電子接收 構(gòu)件可以包括面板、陽(yáng)極和朝向內(nèi)的光電導(dǎo)體。該電子發(fā)射構(gòu)件可以包括：(a)背板；(b)基 板；（c)陰極；（d)以陣列排布的多個(gè)場(chǎng)發(fā)射型電子源，其中，所述場(chǎng)發(fā)射型電子源被構(gòu)造成 朝向所述光電導(dǎo)體發(fā)射電子束；以及（e)柵極。內(nèi)部間隙可以在電子發(fā)射構(gòu)件與電子接收 構(gòu)件之間提供無(wú)阻礙空間。在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，圖像捕捉裝置不包括網(wǎng)格電極。 [0010] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，電子發(fā)射構(gòu)件還包括以陣列排布的多個(gè)第一會(huì)聚結(jié) 構(gòu)，各個(gè)所述第一會(huì)聚結(jié)構(gòu)包括第一會(huì)聚電極。
[0011] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，第一會(huì)聚結(jié)構(gòu)圍繞包括所述場(chǎng)發(fā)射型電子源的子集 在內(nèi)的單位單元（unit cell)，所述單位單元限定了像素。
[0012] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，電子發(fā)射構(gòu)件包括第二會(huì)聚結(jié)構(gòu)的陣列，該第二會(huì) 聚結(jié)構(gòu)包括第二會(huì)聚電極。
[0013] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，光電導(dǎo)體包括非晶硒。
[0014] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，場(chǎng)發(fā)射型電子源是斯賓特（Spindt)型電子源。
[0015] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，圖像捕捉裝置還包括電阻層，該電阻層位于場(chǎng)發(fā)射 型電子源與陰極之間。
[0016] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，場(chǎng)發(fā)射型電子源經(jīng)由信號(hào)線電連接至驅(qū)動(dòng)電路，并 且其中，第一會(huì)聚電極圍繞所述信號(hào)線。
[0017] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，基板是硅基的。
[0018] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，從由陰極、電阻層、信號(hào)線、場(chǎng)發(fā)射型電子源、第一會(huì) 聚結(jié)構(gòu)、第一會(huì)聚電極、第二會(huì)聚結(jié)構(gòu)、第二會(huì)聚電極及其任意組合組成的組選擇的至少一 個(gè)元件與基板是一體的。
[0019] 在本公開(kāi)的第二方面中，本文所述的實(shí)施方式提供了一種X射線發(fā)射裝置，該X射 線發(fā)射裝置包括由至少一個(gè)間隔件分隔開(kāi)的電子接收構(gòu)件和電子發(fā)射構(gòu)件，該至少一個(gè)間 隔件被定位成使得所述電子接收構(gòu)件與所述電子發(fā)射構(gòu)件之間存在內(nèi)部間隙；所述電子接 收構(gòu)件包括陽(yáng)極，該陽(yáng)極為X射線靶；并且所述電子發(fā)射構(gòu)件包括：背板；基板；陰極；以陣 列排布的多個(gè)場(chǎng)發(fā)射型電子源，其中，所述場(chǎng)發(fā)射型電子源被構(gòu)造成朝向所述陽(yáng)極發(fā)射電 子束；和柵極；其中，所述內(nèi)部間隙在所述電子發(fā)射構(gòu)件與所述電子接收構(gòu)件之間提供無(wú) 阻礙空間。
[0020] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，陽(yáng)極包括由鉬、銠和鎢組成的組中的一種或更多種。
[0021] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，X射線發(fā)射裝置不包括網(wǎng)格電極。
[0022] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，圖像捕捉裝置或X射線發(fā)射裝置的電子發(fā)射構(gòu)件還 包括以陣列排布的多個(gè)第一會(huì)聚結(jié)構(gòu)，各個(gè)所述第一會(huì)聚結(jié)構(gòu)包括第一會(huì)聚電極。
[0023] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，第一會(huì)聚結(jié)構(gòu)圍繞單位單元，該單位單元包括所述 場(chǎng)發(fā)射型電子源的子集，所述單位單元限定發(fā)射器區(qū)域。
[0024] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，電子發(fā)射構(gòu)件包括第二會(huì)聚結(jié)構(gòu)的陣列，該第二會(huì) 聚結(jié)構(gòu)包括第二會(huì)聚電極。
[0025] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，場(chǎng)發(fā)射型電子源是斯賓特型電子源。
[0026] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，基板是基于娃的。
[0027] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，從由陰極、信號(hào)線、場(chǎng)發(fā)射型電子源、第一會(huì)聚結(jié)構(gòu)、 第一會(huì)聚電極、第二會(huì)聚結(jié)構(gòu)、第二會(huì)聚電極及其任意組合組成的組選擇的至少一個(gè)元件 與基板是一體的。
[0028] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，電子接收構(gòu)件還包括準(zhǔn)直器。
[0029] 在本公開(kāi)的第二方面中，本文所述的實(shí)施方式提供了一種X射線成像系統(tǒng)，該X射 線成像系統(tǒng)包括諸如本文所述等的圖像捕捉裝置和諸如本文所述等的X射線發(fā)射裝置，圖 像捕捉裝置和X射線發(fā)射裝置彼此面對(duì)，X射線發(fā)射裝置被構(gòu)造成朝向圖像捕捉裝置的光 電導(dǎo)體發(fā)射X射線。
[0030] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，X射線是平行射線。
[0031] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，X射線的發(fā)射受限于限定了 X射線發(fā)射裝置的子集 的投射模塊。
[0032] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，圖像捕捉裝置的由捕捉模塊限定的一部分被激活以 啟用X射線檢測(cè)，捕捉模塊特征在于被預(yù)期接收從X射線發(fā)射裝置發(fā)射的非散射X射線的 圖像捕捉裝置的區(qū)域。
[0033] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，圖像捕捉裝置的不被預(yù)期接收從X射線發(fā)射裝置發(fā) 射的非散射X射線的一部分不被激活。
[0034] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，多個(gè)投射模塊被順序地激活，以在比一個(gè)投射模塊 的區(qū)域大的區(qū)域上發(fā)射X射線。
[0035] 在本公開(kāi)的特定實(shí)施方式中，系統(tǒng)是斷層攝影成像系統(tǒng)，其中，多個(gè)投射模塊被順 序地激活，以以多個(gè)角度朝向關(guān)注區(qū)域發(fā)射X射線。
[0036] 根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，引入了一種圖像捕捉裝置和X射線發(fā)射裝置，包括由 至少一個(gè)間隔件分隔開(kāi)的電子接收構(gòu)件和電子發(fā)射構(gòu)件，該至少一個(gè)間隔件被定位成使得 在電子接收構(gòu)件與電子發(fā)射構(gòu)件之間存在內(nèi)部間隙，該內(nèi)部間隙在電子發(fā)射構(gòu)件與電子接 收構(gòu)件之間提供無(wú)阻礙空間，其中：電子接收構(gòu)件包括面板、陽(yáng)極和朝向內(nèi)的光電導(dǎo)體；并 且電子發(fā)射構(gòu)件包括背板；基板；陰極；多個(gè)場(chǎng)發(fā)射型電子源，該多個(gè)場(chǎng)發(fā)射型電子源被構(gòu) 造成朝向光電導(dǎo)體發(fā)射電子束，場(chǎng)發(fā)射型電子源被以具有規(guī)則的電子源間隔的陣列排布； 分層電阻層，該分層電阻層位于場(chǎng)發(fā)射型電子源與陰極之間；柵極；以及至少一個(gè)柵極支 撐結(jié)構(gòu)，該至少一個(gè)柵極支撐結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成以與陰極隔開(kāi)所需的陰極-柵極間隔來(lái)支撐柵 極。
[0037] 在一些實(shí)施方式中，圖像捕捉裝置或X射線發(fā)射裝置的分層電阻層可以至少包括 最靠近場(chǎng)發(fā)射型電子源的近端電阻器層、和較遠(yuǎn)離場(chǎng)發(fā)射型電子源的遠(yuǎn)端電阻器層，該近 端電阻器層包括具有第一特征電阻率的第一電阻材料并且遠(yuǎn)端電阻器層包括具有第二特 征電阻率的第二電阻材料，其中，第一特征電阻率大于第二特征電阻率?？蛇x地，分層電阻 層可以還包括位于近端電阻器層與遠(yuǎn)端電阻器層之間的至少一個(gè)中間電阻器層，該至少一 個(gè)中間電阻器層至少包括第三電阻材料，該第三電阻材料具有在第一特征電阻率與第二特 征電阻率之間的特征電阻率。例如，近端電阻器層可以包括硅氧碳氮化物（SiOCN)等，遠(yuǎn)端 電阻器層可以不同地包括硅、碳化硅晶片等，以及中間電阻器層包括非晶硅碳氮化物膜等。 另選地或附加地，可以選擇具有等同的相對(duì)電阻的其它電阻材料。
[0038] 此外，分層電阻層可以包括至少一個(gè)電阻層，該至少一個(gè)電阻層包括電阻材料、和 插入在電阻材料與陰極之間的第一屏障層。附加地或另選地，分層電阻層可以包括至少一 個(gè)電阻層，該至少一個(gè)電阻層包括電阻材料、和插入在電阻材料與場(chǎng)發(fā)射型電子源之間的 第二屏障層?？蛇x地，第一屏障層可以包括選自非反應(yīng)性材料的材料，該非反應(yīng)性材料選自 由富碳碳化娃、富氮娃碳氮化物、無(wú)定形碳等及其組合組成的組。例如，可以選擇富碳碳化 娃（SixCy)，其中，y大于X。附加地或另選地，可以選擇富碳娃氮化物（SixCyNz)，其中，z 大于y?？蛇x地，此外，第二屏障層可以包括選自非反應(yīng)性材料的材料，該非反應(yīng)性材料選自 富碳碳化娃、富氮娃碳氮化物、無(wú)定形碳等及其