柔性基底上的雙面有機光探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于探測由輻射源發(fā)射的電離輻射的探測模塊。本發(fā)明還涉及一種用于提供對象的圖像的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用中，一個重要問題是基于對電離輻射的探測來生成患者的圖像。在該背景下，存在各種成像方法和系統(tǒng)，例如計算機斷層攝影(CT)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)和單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)。這樣的成像系統(tǒng)利用了探測模塊，所述探測模塊允許基于探測到的輻射來生成圖像。因此，探測模塊通常包括閃爍探測器(有時也被稱為閃爍體)和光傳感器(有時也稱為被光探測器)，所述閃爍探測器具體是閃爍體晶體或閃爍體晶體的陣列。閃爍體響應(yīng)于來到的電離輻射(即沖擊粒子，例如電子、α粒子、離子或高能光子等)而閃爍，即發(fā)射閃光(閃爍光子)。所發(fā)射的光子被光傳感器捕捉。基于在哪里、何時以及多少閃爍光子被捕捉，能夠確定閃爍檢測器上的入射電離輻射的時間和空間位置和/或強度。接著，生成與電離輻射交互的目標(biāo)或成像對象的圖像變?yōu)榭赡堋?br>[0003]由此，一種技術(shù)涉及生成與所捕捉的電離輻射強度相對應(yīng)的圖像。能量解析成像的一個難題是入射電離輻射的可能的高能量帶寬。在CT成像的背景下，雙層(doubledecker)技術(shù)的開發(fā)是解決能量解析CT成像問題的一個選項。其他技術(shù)例如是計數(shù)探測器。這樣的雙層探測器可以使用例如安裝在彼此的頂部的兩個閃爍體晶體的堆疊。然后可以通過安裝于一個像素的(兩個閃爍體晶體)的側(cè)面上的雙光電二極管(光傳感器)來完成對所發(fā)射的閃爍光的探測。兩個光電二極管中的每個都旨在收集相鄰閃爍體元件的光。
[0004]在WO 2012/127403 A2中，公開了一種方法，所述方法包括獲得具有兩個相對主表面的光傳感器基底。所述兩個相對主表面之一包括至少一個光傳感器元件的至少一個光傳感器行，并且所獲得的光傳感器基底的厚度等于或大于一百微米。所述方法還包括將閃爍體陣列光學(xué)耦合到光傳感器基底。閃爍體陣列包括至少一個互補閃爍體元件的至少一個互補閃爍體行，并且所述至少一個互補閃爍體行被光學(xué)耦合到所述至少一個光傳感器行，并且所述至少一個互補閃爍體元件被光學(xué)耦合到所述至少一個光傳感器元件。該方法還包括減薄被光學(xué)耦合到閃爍體的光傳感器基底，產(chǎn)生被光學(xué)耦合到所述閃爍體且厚度為小于一百微米的量級的經(jīng)減薄的光傳感器基底。
[0005]US 2013/0292574 Al公開了一種包括輻射敏感探測器陣列的成像系統(tǒng)?？梢栽诎ò惭b在基底上的光電二極管二維陣列的光傳感器陣列層上提供閃爍體陣列層。報告了光電二極管可以直接被安裝在膜上，所述膜例如塑料片或聚酰胺片。備選地，可以在柔性塑料片上印刷薄的光電二極管陣列。
[0006]US 2008/0011960 Al涉及一種具有兩個面板的放射照相成像裝置，兩個面板中的每個包括基底、信號感測元件和讀出設(shè)備的陣列、鈍化層以及閃爍磷光體層。
[0007]WO 2007/039840 A2涉及一種具有多個探測器元件的X射線探測器陣列。每個探測器元件包括閃爍體、被光學(xué)耦合到閃爍體的光探測器以及電路板。電路板可以是包括聚合物基板的柔性電路。然而，這樣的探測器的一個問題在于，由于光傳感器的有限地面積與閃爍體元件接觸，所以效率，即光收集效率，可能受到限制。對此的可能補償包括在晶體的另一側(cè)應(yīng)用適合的反射材料，所述材料在材料和組裝成本方面是不利的。此外，對電離輻射敏感的面積可能被減小。再者，由將光傳感器光學(xué)耦合到垂直閃爍體堆疊以及將光傳感器封裝并連接到塊基底而導(dǎo)致的光學(xué)串?dāng)_(即利用旨在用于對一個閃爍體元件進行讀出的光敏元件之外的另一個光敏元件來探測由該閃爍體元件發(fā)射的閃爍光子)可能導(dǎo)致更昂貴的高級封裝工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于探測由輻射源發(fā)射的電磁輻射的經(jīng)改進的探測模塊，尤其是關(guān)于組裝成本效率高、封裝更好和可重復(fù)性更好的經(jīng)改進的探測模塊。本發(fā)明的另一個目的是提供一種對應(yīng)的成像系統(tǒng)。
[0009]在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于探測由輻射源發(fā)射的電離輻射的探測模塊。所述探測模塊包括:閃爍體元件，其用于響應(yīng)于入射電離輻射而發(fā)射閃爍光子;第一光敏元件，其被光學(xué)耦合到所述閃爍體元件以用于捕捉閃爍光子；以及柔性基底，其用于支撐所述第一光敏元件。所述柔性基底圍繞所述閃爍體元件折疊以覆蓋所述閃爍體元件的至少兩個表面。
[0010]在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種成像設(shè)備。所述成像設(shè)備包括:對象支撐體，其用于將對象支撐在檢查區(qū)域中；用于發(fā)射電離輻射的輻射源，其被布置在所述檢查區(qū)域的第一側(cè)上或所述檢查區(qū)域中的所述對象內(nèi)；如上所述的探測模塊，其被布置在所述檢查區(qū)域的第二側(cè)上，以用于探測由所述輻射源發(fā)射的電離輻射；以及成像單元，其用于基于探測到的電離輻射的空間分布來提供圖像。
[0011]在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護的成像設(shè)備具有與所要求保護的探測模塊以及與在從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同的優(yōu)選實施例。
[0012]本發(fā)明在醫(yī)學(xué)或其他成像應(yīng)用中尤其重要。在這樣的成像應(yīng)用中，某種輻射源發(fā)射電離輻射，即包括粒子的輻射，所述粒子具有足夠高的個體動能以將電子從原子或分子解放出來并由此使其電離。具體而言，成像的背景下的電離輻射指的是伽馬射線或紫外線。發(fā)射這種輻射的輻射源具體可以指如在CT或X射線成像中使用的X射線管或粒子加速器。然而，福射源也可以指例如在PET或SPECT成像中使用的那樣由于徑向活性衰變過程而發(fā)射粒子的放射性示蹤劑物質(zhì)。利用閃爍體元件來捕捉這種發(fā)射的電離輻射，所述閃爍體元件響應(yīng)于所述電離輻射而發(fā)射閃爍光子。由此，閃爍體元件指的是響應(yīng)于入射(電離)輻射而發(fā)光的閃爍體晶體。在本發(fā)明的背景下，閃爍體元件例如可以包括無機晶體，例如G0S、CW0、LYSO、BGO、YAG 等。
[0013]由所述閃爍體元件發(fā)射的光，即所述閃爍光子，是由光敏元件捕捉的，所述光敏元件被光學(xué)耦合到所述閃爍體元件。這樣的光敏元件能夠被用于指示所述光敏元件所耦合到的閃爍體元件是否已經(jīng)受到入射的電離輻射。通常，借助于專用讀出電子器件來對所述光敏元件進行讀出，并確定光量，即已經(jīng)被捕捉到的閃爍光子數(shù)量(光子計數(shù)或電荷積分)。基于此，則重建入射電離輻射的分布并重建圖像成為可能。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，還包括一種用于支撐所述光敏元件的柔性基底。如本文中所使用的，柔性基底尤其指的是與諸如常規(guī)的印刷電路板(PCB)的剛性基底相反的柔性電路或柔性箔。因此，柔性基底指的是允許將電子連接、部件或設(shè)備集成的能彎曲或能扭曲的材料。即使使用原本旨在與常規(guī)PCB—起使用的電子部件，也能夠保留至少一些柔性。柔性基底尤其指的是柔性有機或塑料基底，例如聚酰亞胺(PI )、聚醚酮醚(PEEK)等。
[0015]與常規(guī)探測模塊相比，根據(jù)本發(fā)明所述的探測模塊具有這樣的優(yōu)勢，即所述柔性基底允許更有效率的組裝工藝?？梢院喕@樣的柔性基底以及由此的被支撐的光敏元件到讀出電子器件的連接(機械和電氣連接)，這是因為具體通過將基底彎折能夠容易地將其放到適合的安裝位置中。由此，可以在相當(dāng)程度上降低昂貴的安裝工藝和/或?qū)μ綔y模塊的封裝的成本。此外，使用柔性基底，尤其是有機基底，可以實現(xiàn)更高的封裝密度。
[0016]再者，柔性基底以及由此的被支撐的電子部件能夠與也處于彎折狀況(例如圍繞角彎折或連接到非平坦表面)下的其他部件(例如所述閃爍體元件)連接(即造成接觸)。
[0017]在優(yōu)選實施例中，所述探測模塊還包括第二光敏元件，所述第二光敏元件用于捕捉閃爍光子，其中，所述柔性基底基本是平面的并且所述第一光敏元件被定位在基本是平面的所述柔性基底的第一表面上，并且所述第二光敏元件被定位在基本是平面的所述柔性基底的與所述第一表面相對的第二表面上。根據(jù)該實施例，所述柔性基底在其兩個表面中的每個上支撐兩個光敏元件。由此，所述第一光敏元件仍然被耦合到所述閃爍體元件并捕捉在該閃爍體元件中發(fā)射的閃爍光子。接著，例如可以將所述柔性基底的所述相對表面上的所述第二光敏元件耦合到被挨著所述第一閃爍體元件布置的另一閃爍體元件，其中，所述柔性基底和所述兩個光敏元件在所述第一閃爍體元件與所述另一閃爍體元件之間。由此，能夠在所述柔性基底的兩側(cè)上收集來自閃爍體元件的光，即閃爍光子。因此，能夠借助于公共機械支撐結(jié)構(gòu)來對兩個閃爍體元件進行讀出。兩個光敏元件都能夠被單獨地讀出。此外，在兩側(cè)上都具有光敏元件的這樣的探測模塊(雙面模塊)在要同時收集來自兩側(cè)的光的應(yīng)用中也可能是有利的，例如用于平衡傳感器，所述平衡傳感器用于相對來自一側(cè)的光量來測量另一側(cè)上的光量。
[0018]根據(jù)另一實施例，所述第一光敏元件和/或所述第二光敏元件基本由有機材料制成，尤其是由聚合物制成。有機電子器件具體使用導(dǎo)電聚合物來替代無機導(dǎo)體。這樣的導(dǎo)電聚合物通常更輕，并且提供柔性。所述光敏元件具體可以由有機光電二極管來表示。這樣的有機二極管通常由沉積于所述柔性基底上的有機化合物的膜或?qū)訕?gòu)成。將有機材料用于光敏元件的一個具體優(yōu)勢是能夠獲得非常