專利名稱：二維陣列型放射線檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及面板型X射線固體檢測器，特別是涉及多剖切型X線CT裝置，扇形束型X射線CT裝置所采用的二維陣列型放射線檢測器。
X射線CT裝置從X射線管放射X射線，通過放射口的準(zhǔn)直儀，將該X射線聚成扇形的X射線束，以被檢體為中心，X射線管，以與其相對的方式設(shè)置的圓弧狀的準(zhǔn)直儀以及檢測器旋轉(zhuǎn)，檢測器捕獲透過被檢體的X射線信息，通過計(jì)算機(jī)對該信號進(jìn)行處理，獲得被檢體的X射線斷層圖象。
另外，上述檢測器包括下述結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，X射線檢測元件以X射線管為中心，呈圓弧狀，按照約500～1000個(gè)溝道的方式排列，該X射線檢測元件由將X射線轉(zhuǎn)換為光的閃爍器件，以及光電二極管形成，該光電二極管檢測通過上述閃爍器件轉(zhuǎn)換的光，將其作為電信號輸出。
在制造方面，根據(jù)機(jī)械式排列，在基板上并列設(shè)置8～30個(gè)下述的組合體，該組合體是將閃爍器與光電二極管以光學(xué)方式連接而組合成的，使上述的包括8～30個(gè)的組合體的組合件作為1個(gè)組件，在圓周上連續(xù)地，基本呈圓弧狀布置這樣的檢測器組件，將其與準(zhǔn)直儀組合，從而構(gòu)成CT用固體檢測器。
已有的放射線檢測器按照上述方式構(gòu)成，但是在沿溝道方向(與被檢體的體軸相垂直的方向)按照一維排列的檢測器中，只能剖切斷層圖象1次，故必須進(jìn)行若干次掃描，以便獲得多層的斷層圖象。為了同時(shí)獲得多個(gè)切斷數(shù)據(jù)，人們考慮采用下述的二維陣列型放射線檢測器，其不僅沿溝道方向，而且沿與該溝道方向相垂直的剖切方向(被檢體的體軸方向)排列X射線檢測元件，另外希望有下述的檢測器，其同時(shí)采用扇形束型X射線管，在較短的時(shí)間內(nèi)，收集微小剖切間距的多次剖切數(shù)據(jù)。
通常，該二維陣列型放射線檢測器包括有兩種類型，第1種類型包括X射線轉(zhuǎn)換膜，其將X射線轉(zhuǎn)換為光；光電二極管，其呈行列形式設(shè)置于該X射線轉(zhuǎn)換膜的正下方；開關(guān)元件，其與各光電二極管連接，在X射線照射之后，通過依次使各開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，則讀取累積于各像素中的信號電荷，形成X射線圖象，第2種類型包括放射線傳感器陣列，其由對放射線進(jìn)行感應(yīng)，直接輸出與入射線量相對應(yīng)的電荷信號的轉(zhuǎn)換膜形成，開關(guān)元件與呈行列形式設(shè)置于該傳感器陣列的正下方的電極連接，在照射時(shí)，通過依次使各開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，讀出累積于各像素中的信號電荷，形成X射線圖象。在這里，針對前一類型進(jìn)行描述。
圖4表示前一類型的二維陣列型放射線檢測器中的檢測電路。該檢測器在前面，以相同方式形成有將X射線轉(zhuǎn)換為光的閃爍器11，在其內(nèi)側(cè)，將光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器件比如，光電二極管沿縱橫方向完全有規(guī)律地以陣列方式設(shè)置。另外，相對該光電轉(zhuǎn)換器件1，形成有開關(guān)元件，比如，場效應(yīng)晶體管2，各場效應(yīng)晶體管2中的漏極5的端子與光電轉(zhuǎn)換器件1連接。此外，各場效應(yīng)晶體管2中的柵極3的端子與水平方向的柵極母線6連接，各場效應(yīng)晶體管2中的漏極4的端子與垂直方向的數(shù)據(jù)母線7連接。柵極激勵(lì)部8與數(shù)據(jù)收集部9通過控制部10控制，通過沿水平方向形成的柵極母線6，從上方朝向下方，依次將柵極激勵(lì)部8發(fā)出的脈沖信號輸出，將其供給場效應(yīng)晶體管2的柵極3，將累積于光電轉(zhuǎn)換器件1中的圖象電荷信號，從源極5讀出到漏極4，接著將其從沿垂直方向形成的數(shù)據(jù)母線7，輸入到數(shù)據(jù)收集部9。然后，將從數(shù)據(jù)收集部9輸入的圖象數(shù)據(jù)信號輸出到外部。
圖5表示二維陣列型放射線檢測器的截面結(jié)構(gòu)。該檢測器為下述形式，即在基板13上，形成有閃爍器11，光電轉(zhuǎn)換器件1(a-Si:H PDA等)，以及開關(guān)元件(a-Si:H TET2等)。在基板13上，形成有柵極母線6，在該柵極母線6上，以重合方式形成有場效應(yīng)晶體管2中的柵極3的電極，此外，作為開關(guān)元件的場效應(yīng)晶體管2完全有規(guī)律地呈行列形式形成。還有，在場效應(yīng)晶體管2的漏極4的電極上，以重合方式形成有絕緣物16上的數(shù)據(jù)母線7。再有，布置在底層的柵極母線6與布置在頂層的數(shù)據(jù)母線7夾持絕緣件，在空間上呈正交。接著，在場效應(yīng)晶體管2中的源極5的電極上，完全有規(guī)律地呈行列形式形成有光電轉(zhuǎn)換器件1。另外，在其整個(gè)頂部表面上，形成閃爍器11。
過去的二維陣列型放射線檢測器按照上述方式構(gòu)成，但是當(dāng)將該二維陣列型放射線檢測器應(yīng)用于扇形束型X射線CT裝置時(shí)，檢測器的矩陣尺寸為512×512～2048×2048，其外形尺寸為1條邊在200～300mm4個(gè)的范圍的正方形，這樣不能夠與扇形束型X射線CT裝置所要求的尺寸，比如1000mm×200mm相對應(yīng)。此外，即使在將尺寸為300mm×300mm4個(gè)單元連接在一起，形成1200mm×300mm的尺寸的情況下，由于柵極母線6與數(shù)據(jù)母線7處于正交狀態(tài)，水平掃描的柵極激勵(lì)部8與數(shù)據(jù)讀出的數(shù)據(jù)收集部9分別占據(jù)1條邊，另外由于根據(jù)情況，有時(shí)占據(jù)全部的4條邊，故即使在可沿橫向并排的情況下，因在連接在一起的部分，放置有掃描電路等的電子部件，從而具有造成較大的靜區(qū)，不可能實(shí)現(xiàn)的問題。
本發(fā)明是針對上述的情況而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種二維陣列型放射線檢測器，其具有扇形束型X射線CT裝置所要求的那樣的二維陣列型的較大的檢測面。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器包括轉(zhuǎn)換層，該轉(zhuǎn)換層對放射線進(jìn)行感應(yīng)，輸出與入射線量相對應(yīng)的電荷信號；開關(guān)元件，其呈行列形式設(shè)置于該轉(zhuǎn)換層的正下方；柵極激勵(lì)部，其在信號讀出時(shí)，通過柵極母線，依次使各開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；數(shù)據(jù)收集部，其通過數(shù)據(jù)母線，讀出累積于各像素中的電荷信號，控制部，其對上述柵極激勵(lì)部，以及數(shù)據(jù)收集部進(jìn)行控制，其特征在于上述柵極母線與數(shù)據(jù)母線以相互保持平行的方式，設(shè)置于各列像素之間。
另外，在本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器中，柵極母線與數(shù)據(jù)母線在各列像素之間，每次各布置一根。
還有，在本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器中，將二維陣列型放射線檢測器作為一個(gè)組件，在柵極母線與數(shù)據(jù)母線中的未輸出端面，連接多個(gè)組件。
由于本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器按照上述方式構(gòu)成，在檢測器面板的布線中，柵極母線與數(shù)據(jù)母線在各像素列之間的靜區(qū)部，按照相互保持平行的方式布置，柵極母線與數(shù)據(jù)母線每次按照一根的方式布置在各列像素之間，掃描電路中的柵極激勵(lì)部和信號讀出部呈僅僅占據(jù)檢測器面板中的4條邊中的1條邊的結(jié)構(gòu)，故通過將多個(gè)通過組件單元而制成的檢測器面板并列，構(gòu)成整個(gè)檢測器，可制造扇形束型X射線CT裝置等的較大的二維陣列型放射線檢測器。
以下對附圖及符號作簡單說明。


圖1為表示本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器的一個(gè)實(shí)施例的圖；圖2為表示本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器的一個(gè)組件的圖；圖3為表示將本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器的組件組合而形成的扇形束型X射線CT裝置用的一個(gè)實(shí)施例的圖；圖4為表示已有的二維陣列型放射線檢測器的圖；圖5為表示二維陣列型放射線檢測器的截面結(jié)構(gòu)的圖。
在上述附圖中，1-光電轉(zhuǎn)換器件；2-場效應(yīng)晶體管；3-柵級；4-漏級；5-源級；6-柵級母線；7-數(shù)據(jù)母線；8,8a,8b-柵級激勵(lì)部；9,9a,9b-數(shù)據(jù)收集部；10-控制部；11-光的閃爍器；12-像素；13-基板；14,14a-組件；15-靜區(qū)部；16-絕緣件。
實(shí)施例下面參照附圖1，對本發(fā)明二維陣列型放射線檢測器的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1表示本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器的檢測電路。該二維陣列型放射線檢測器中的部件結(jié)構(gòu)與已有的檢測器相同，但是檢測器面板上的掃描電路中的柵極母線6與讀出電路中的數(shù)據(jù)母線7的布線方法，和作為電子電路部的柵激勵(lì)部8，數(shù)據(jù)收集部9，以及控制部10的設(shè)置與已有的檢測器不同。
本檢測器中的將X射線轉(zhuǎn)換為光的閃爍器11在前面，以相同的方式形成，在其內(nèi)側(cè)，將光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器件比如，光電二極管沿縱橫方向完全有規(guī)律地以陣列方式設(shè)置。另外，相對該光電轉(zhuǎn)換器件1，形成有開關(guān)元件，比如，場效應(yīng)晶體管2，各場效應(yīng)晶體管2中的漏極5的端子與光電轉(zhuǎn)換器件1連接。此外，各場效應(yīng)晶體管2中的柵極3的端子與垂直方向的柵極母線6連接，各場效應(yīng)晶體管2中的漏極4的端子與垂直方向的數(shù)據(jù)母線7連接。
柵極激勵(lì)部8與數(shù)據(jù)收集部9通過控制部10控制，通過沿垂直方向形成的柵極母線6，從上方朝向下方，依次按照圖中所示的A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)……進(jìn)行掃描，將該柵激勵(lì)部8發(fā)出的脈沖信號供給場效應(yīng)晶體管2的柵極3，將累積于光電轉(zhuǎn)換器件1中的圖象電荷信號，從源極5讀出到漏極4，接著，將其從沿垂直方向形成的數(shù)據(jù)母線7，輸入到數(shù)據(jù)收集部9。然后，將從數(shù)據(jù)收集部9輸入的圖象數(shù)據(jù)信號輸出到外部。
在上述結(jié)構(gòu)中，柵極母線6與數(shù)據(jù)母線7是按照平行的方式進(jìn)行布線的，水平掃描的柵極激勵(lì)部8與讀出的數(shù)據(jù)收集部9僅僅占據(jù)檢測器面板的1條邊。在此場合，由于柵極母線6與數(shù)據(jù)母線7接近，故在數(shù)據(jù)母線7上容易附帶有雜波，在結(jié)構(gòu)方面，在靜區(qū)部列15中，每次各設(shè)置有一條柵極母線6與數(shù)據(jù)母線7。
與已有的檢測器面板相比較，柵極母線6具有相互重合的部位，但是，在制造工序中，如圖5所示，在玻璃基板13上，首先形成縱向的柵極母線6。接著，隨后所形成的橫向柵極母線6連接的接點(diǎn)(A點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)……)實(shí)現(xiàn)良好連接，形成凸緣狀。然后，在柵極母線6相互重合的部位，形成SiNx等的絕緣膜。之后，在連接的同時(shí)，形成橫向柵極母線6。之后的工序與已有的檢測器面板的相同。
下面參照圖2，對尺寸較大的，扇形束型X射線CT裝置用的二維陣列型放射線檢測器的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。如圖1所示，將檢測器面板制作成一個(gè)組件14，其中按照矩陣結(jié)構(gòu)形成有像素2。該組件14在一塊基板13上，形成64ch×128ch的尺寸。將縱向的128ch二等分，在上方形成64ch，在下方形成64ch。柵極母線6與數(shù)據(jù)母線7并排地沿上下平行地布置，水平掃描的柵極激勵(lì)部8a,8b，以及數(shù)據(jù)收集部9a,9b沿上下設(shè)置。如果形成矩陣尺寸為128ch×64ch,1個(gè)像素的尺寸為1.5mm的四邊形，則組件尺寸為192mm×96mm。
如果按照圖3所示的方式，將10個(gè)上述的組件連接，則形成下述的扇形束型X射線CT裝置用的二維陣列型放射線檢測器，其矩陣尺寸為640×128ch，組件尺寸為960mm×192mm。在將這樣的組件并列的結(jié)構(gòu)中，如圖3所示，可使組件面朝向X射線管的焦點(diǎn)方向。
由于本發(fā)明的二維陣列型放射線檢測器按照上述方式構(gòu)成，柵極母線與數(shù)據(jù)母線在各像素列之間的靜區(qū)部相互保持平行，每次按照一根布置，掃描電路中的柵極激勵(lì)部和信號讀出的數(shù)據(jù)收集部呈僅僅占據(jù)檢測器面板的1條邊的結(jié)構(gòu)，故在沒有靜區(qū)部的情況下，將多個(gè)通過組件單元而制成的檢測器面板并列，可制造較大的二維陣列型放射線檢測器。另外，由于通過組件單元制成，這樣在制造方面，產(chǎn)品合格率良好，即使在萬一出現(xiàn)故障的情況下，仍可僅僅通過更換發(fā)生故障的組件的方式來解決。
權(quán)利要求
1．一種二維陣列型放射線檢測器，其包括轉(zhuǎn)換層，該轉(zhuǎn)換層對放射線進(jìn)行感應(yīng)，輸出與入射線量相對應(yīng)的電荷信號；開關(guān)元件，其呈行列形式設(shè)置于該轉(zhuǎn)換層的正下方；柵極激勵(lì)部，其在信號讀出時(shí)，通過柵極母線，依次使各開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；數(shù)據(jù)收集部，其通過數(shù)據(jù)母線，讀出累積于各像素中的電荷信號；控制部，其對上述柵極激勵(lì)部，以及數(shù)據(jù)收集部進(jìn)行控制，其特征在于上述柵極母線與數(shù)據(jù)母線以相互保持平行的方式，設(shè)置于各列像素之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器，其特征在于柵極母線與數(shù)據(jù)母線在各列像素之間，每次各布置一根。
3．一種二維陣列型放射線檢測器，其特征在于將權(quán)利要求1所述的二維陣列型放射線檢測器作為一個(gè)組件，在柵極母線與數(shù)據(jù)母線中的未輸出端面，連接多個(gè)組件。
全文摘要
一種二維陣列型放射線檢測器,其柵極母線與數(shù)據(jù)母線沿靜區(qū)部列15的垂直方向保持平行,每次各布置一根,在檢測器面板的一邊引出,該柵極母線從通過控制部控制的柵極激勵(lì)部,將掃描脈沖傳送給場效應(yīng)晶體管中的柵極,該數(shù)據(jù)母線將光電轉(zhuǎn)換器件的電荷信號從源極以柵控方式傳送給漏極,將其讀出到數(shù)據(jù)收集部?？刂撇?、柵極激勵(lì)部,以及數(shù)據(jù)收集部設(shè)置于下方的一條邊處。將多個(gè)組件并列,形成具有較大的檢測面的二維陣列型放射線檢測器。
文檔編號H04N5/374GK1304048SQ0012119
公開日2001年7月18日 申請日期2000年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月7日
發(fā)明者戶波寬道, 大井淳一 申請人:株式會社島津制作所