光譜成像檢測器的制造方法
【專利說明】光譜成像檢測器
[0001]本申請是2009年10月29日提交的申請?zhí)枮?00980145930.3、名稱為“光譜成像檢測器”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]以下大體地涉及光譜成像檢測器。盡管此處與計算機斷層成像(CT)相關地進行了描述，它也可修改地用于其它醫(yī)學以及非醫(yī)學成像應用。
【背景技術】
[0003]計算機斷層成像(CT)掃描器一般地包括安裝在可轉動機架上的X射線管，所述可轉動機架與包括一行或多行檢測器像素的檢測器陣列相對。X射線管繞位于X射線管與檢測器陣列之間的檢查區(qū)域轉動，并發(fā)出橫穿檢查區(qū)域和置于其中的對象或受體的多色輻射。檢測器陣列檢測橫穿檢查區(qū)域的輻射，并產生指示檢查區(qū)域和置于其中的對象或受體的信號或投影數據。
[0004]重建器處理投影數據并產生指示檢查區(qū)域和置于其中的對象或受體的體積圖像數據。體積圖像數據可經處理以產生包括對象或受體所掃描部分的一個或多個圖像。所致圖像包括典型地以與相對放射強度對應的灰度值表示的像素。這種信息反映所掃描受體和/或對象的衰減特性，并一般地顯示如患者內解剖結構、非活動對象內物理結構等結構。
[0005]由于受體和/或對象所吸收輻射由橫穿其間的光子能量決定，所檢測輻射也包括光譜信息。這種光譜信息可提供附加信息，如指示受體和/或對象的組織和/或材料的元素或材料成分(例如原子序數)的信息。但由于檢測器陣列所輸出的信號在能量光譜上累積的能量通量成比例，常規(guī)CT其投影數據不反映光譜特性。
[0006]在光譜CT中，光譜信息利于提供更多信息，如指示元素或材料成分的信息。一種獲得光譜信息的技術是使用雙層面檢測器。這種檢測器一般地包括電路板，所述電路板具有側面安裝的光電傳感器陣列固連于此。光電傳感器陣列包括在入射福射方向分別相互偏移的上部與下部像素行。具有在入射輻射方向相互偏移的對應上部與下部像素行的閃爍器陣列固連到光電傳感器陣列。光電傳感器與閃爍器陣列相耦合使得一行中閃爍器像素與對應行中的對應光電傳感器像素光耦合。
[0007]如上所述，輻射吸收由光子能量決定。即，相對于在被吸收至更大深度之前穿過閃爍器行進更遠的更高能量光子，更低能量光子在被吸收之前在閃爍器陣列中將行進更短距離或更淺深度。如此，更低能量光子被吸收在上部閃爍器行中，而橫穿通過上部閃爍行的更高能量光子被吸收在更低閃爍行中。通過在兩行之間安置濾波器可進一步增大能量間隔。
[0008]不利地，光電傳感器陣列所產生信號須發(fā)送到電路板，并由此至發(fā)送到常處于遠離電路板的處理電子設備。如此須使用將增加噪聲和/或此外將從檢測器傳出的信號降質的高密度互連。其結果，覆蓋區(qū)可較大并將增加檢測器總成本。

【發(fā)明內容】

[0009]本申請各方面解決上述以及其它問題。
[0010]在一個方面，一種一維多元件光電檢測器包括光電二極管陣列，所述光電二極管陣列包括第一上部行光電二極管像素和第二下部行光電二極管像素。所述光電二極管陣列是所述光電檢測器的一部分。閃爍器陣列包括第一上部行閃爍器像素和第二下部行閃爍器像素。所述第一上部行閃爍器像素和所述第二下部行閃爍器像素分別與所述第一上部行光電二極管像素和第二下部行光電二極管像素光耦合。光電檢測器還包括讀取電子裝置，所述讀取電子裝置也是所述光電檢測器的一部分。電跡線將所述光電二極管像素和所述讀取電子裝置互連。
[0011]在另一方面，一種檢測器模塊包括多個薄片模塊。每一薄片模塊包括多個支承結構以及多個一維多元件光電檢測器。每個一維多元件光電檢測器包括具有讀取電子裝置的讀取區(qū)域以及具有光電二極管陣列的光敏區(qū)域，所述光電二極管陣列具有多個層疊行的光電二極管像素。閃爍器陣列與所述光電二極管陣列光耦合。
[0012]在另一方面，一種成像系統(tǒng)包括從焦點發(fā)出輻射的源(110)以及檢測所述輻射并產生指示所述輻射的信號的檢測器陣列。所述檢測器陣列包括沿橫軸層疊并沿縱軸延伸的多個薄片模塊。每一薄片模塊包括連續(xù)地排列的多個一維多元件光電檢測器。每個一維多元件光電檢測器包括讀取電子裝置和具有至少第一上部行光電二極管像素和第二下部行光電二極管像素的光電二極管陣列。閃爍器陣列具有至少第一上部行閃爍器像素和第二下部行閃爍器像素。所述第一上部行閃爍器像素和所述第二下部行閃爍器像素分別與所述第一上部行光電二極管像素和第二下部行光電二極管像素光耦合。成像系統(tǒng)還包括多個支承結構，每個支承結構支承所述多個光電檢測器中的對應一個。
[0013]在另一方面，一種二維檢測器陣列，包括:
[0014]多個薄片模塊，其被層疊為沿X軸平行于彼此并且沿z軸延伸，其中，每個薄片模塊包括:
[0015]支承結構；和
[0016]多個一維多元件光電檢測器，其被連續(xù)地固連到所述支承結構，其中，每個一維多元件光電檢測器包括
[0017]基板，其包括
[0018]具有光電二極管陣列的光敏區(qū)域，其包括
[0019]第一上部行光電二極管像素；和
[0020]第二下部行光電二極管像素，和
[0021]具有合并入非光敏區(qū)域中的讀取電子裝置的所述非光敏區(qū)域，其中，電跡線將所述第一行光電二極管像素和所述第二行光電二極管像素以及所述讀取電子裝置互連；和
[0022]閃爍器陣列，其包括第一上部行閃爍器像素和第二下部行閃爍器像素，其中，所述第一上部行閃爍器像素和所述第二下部行閃爍器像素分別被光耦合到所述第一上部行光電二極管像素和所述第二下部行光電二極管像素。
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明可采用多種元件和元件布置以及多種步驟與步驟安排的形式。所述附圖僅用于說明優(yōu)選實施例，而不應視為限制本發(fā)明。
[0024]圖1顯示示例性成像系統(tǒng)。
[0025]圖2(A)顯示成像系統(tǒng)的檢測器陣列的檢測器模塊的俯視圖。
[0026]圖2(B)與圖2(C)顯示示例性薄片模塊以及固連于其上的多個一維檢測器模塊。
[0027]圖3顯示示例性一維檢測器模塊的側視圖。
[0028]圖4顯示示例性閃爍器陣列的正視圖。
[0029]圖5㈧與圖5(B)顯示示例性一維檢測器模塊的正視圖，沒有閃爍器陣列固連其上。
[0030]圖6顯示隨著閃爍器像素深度與光子能量變化的示例性檢測器響應。
[0031]圖7顯示具有沿X軸聚焦的隔板的抗散射柵格。
[0032]圖8顯示具有沿z軸聚焦的隔板的抗散射柵格。
[0033]圖9顯示具有交替錯列薄片模塊的示例性檢測器模塊的俯視圖。
[0034]圖10顯示具有固連其上的柱狀閃爍器陣列的示例性一維檢測器模塊。
[0035]圖11顯示示例性檢測器陣列，所述檢測器陣列包括在焦點聚焦的多個薄片模塊。
[0036]圖12顯示示例性雙側多元件光電檢測器。
[0037]圖13顯示包括多個層疊的雙側多元件光電檢測器的示例性檢測器模塊。
[0038]圖14顯示共用閃爍器陣列的一對多元件光電檢測器的實例。
[0039]圖15、圖16與圖17顯示雙側一維多元件光電檢測器的多種非限制實施例。
[0040]圖18顯示I/O觸點與讀取電子裝置之間示例性連接。
[0041]圖19、圖20、圖21與圖22顯示用于裝配雙側單ASIC —維多元件光電檢測器的非限制示例性方法。
[0042]圖23與圖24顯示示例性對齊板。
[0043]圖25與圖26顯示安裝到印制電路板上的光電檢測器的非限制實施例。
【具體實施方式】
[0044]以下大體地涉及由若干層疊的一維薄片模塊形成的二維檢測器陣列，其中薄片模塊包括多個一維多元件光電檢測器，且一維多元件光電檢測器包括光電二極管區(qū)域(其上有多維光電二極管陣列)和讀取區(qū)域(其上有讀取電子裝置)。在一種情況下，至少相對于光電二極管陣列安裝到承載讀取電子裝置的單獨電路板上的檢測器配置，同一基板上均具有光電二極管區(qū)域和讀取區(qū)域部分可減小檢測器陣列的總成本、互連密度與覆蓋區(qū)，可增加其檢測器的可靠性和劑量效率。光譜信息可通過沿閃爍器陣列深度方向測量X射線吸收而獲得，而常規(guī)CT測量可由將同一射線路徑中檢測器輸出加和而獲得。
[0045]首先參見圖1，顯示了成像系統(tǒng)或CT掃描器100。掃描器100包括固定機架102與轉動機架104，所述轉動機架由固定機架102可轉動地支承。轉動機架104繞縱軸或z軸108在檢查區(qū)域106周圍轉動。
[0046]如X射線管等的輻射源110由轉動機架104支承并隨之轉動，并且發(fā)出輻射。源準直器112將發(fā)出輻射校準以形成大體為錐形、扇形、楔形或其它形狀的橫穿檢查區(qū)域106的輻射束。
[0047]輻射敏感檢測器陣列114固連到轉動機架104，并在檢查區(qū)域106相對處與輻射源110對向形成成角弧形。所述檢測器陣列114包括沿軸向或X軸層疊的多個檢測器模塊116。如圖所示，檢測器模塊116包括沿X軸方向層疊的多個薄片模塊118。
[0048]如以下更詳細描述，薄片模塊118沿z軸方向延伸，并包括固連到支承結構128的至少一個一維多元件光電檢測器120。一維多元件光電檢測器120包括光電二極管區(qū)域，所述光電二極管區(qū)域具有多元件光電二極管陣列122以及與光電