辐射检测器制造制造技术

本发明专利技术方法涉及辐射检测器的制造。在某些实施例中，采用诸如3D金属印刷技术等增材制造技术来制造检测器的一个或多个部分。在一个所述印刷实施例的一个示例中，可以首先将非晶硅设置在衬底上，并且可以使用激光来熔化所述非晶硅的一部分或全部，以形成光成像仪面板的晶体硅电路。也可以采用所述印刷技术来制造辐射检测器的其他方面，例如闪烁体层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辐射检测器制造相关申请案的交叉引用本申请案主张对2015年7月28日递交的美国专利申请案14/811566的优先权，该专利全文以引用方式并入本说明书中。
技术介绍
本说明书中公开的主题涉及一种X射线成像系统，并且确切地说，涉及一种使用数字X射线检测器的X射线成像系统，所述X射线检测器具有采用晶体硅制造的像素。数字X射线成像系统用于以非侵入性方式生成数字数据，并将所述数字数据重建成有用的射线照相图像。在当前的数字X射线成像系统中，来自辐射源的辐射指向主体或对象，通常是医疗诊断应用中的患者、安全检查应用中的包裹或行李，或工业质量控制或检查应用中的制成部件。一部分辐射将通过所述主体或对象并冲击检测器。所述检测器的闪烁体将较高能量X射线辐射转换成使用光敏部件(例如，光电二极管或其他适当光检测器)感测的较低能量光子。所述检测器通常分成离散图元或像素的矩阵，并且基于冲击每个像素区域的辐射数量或强度对输出信号进行编码。之后可对所述信号进行处理以生成图像，该图像可显示出来以供查看。实际上，所述检测器特征可以基于硅半导体衬底或由所述硅半导体衬底形成。所述硅衬底可以作为由有序硅基质(例如晶序良好的晶格)构成的晶体硅(c-Si)或不具有有序基质(例如，不规则晶格)的非晶硅(a-Si)提供。不规则晶格的a-Si允许＜1cm2/(v·s)的电子迁移率，而有序晶格的c-Si允许约1,400cm2/(v·s)的电子迁移率。由于与c-Si相关的电子迁移率较高，因此可使用c-Si形成的特征的尺寸可远大于由a-Si形成的特征，从而能够实现多栅极有源像素设计，所述设计具有位于像素内的电荷放大器以及包括模数转换器(A/D)的板内读出电路。因此，实际上，已经证明基于c-Si技术的X射线检测器，例如使用由c-Si形成的互补金属氧化物半导体(CMOS)的X射线检测器，在多个方面中优于基于a-Si的常规X射线检测器，包括但不限于：相对更耐电磁干扰(EMI)、电子噪声减少、图像延迟缩短、空间分辨率更高、帧速率更高、闪烁材料选择更广泛等。但是，使用c-Si的缺点包括：成本更高；由于电压摆动更小导致动态范围更小；以及面板尺寸更小(由于用于制造c-Si装置的硅晶片的实际尺寸存在限制)，因而需要将多个较小面板平铺在一起以形成一个较大的检测器面板。这种平铺布置还会导致操作所述检测器面板所需的电互连布置更为复杂。
技术实现思路
下文概述了与最早提出权利要求的本专利技术的范围相符的某些实施例。这些实施例的目的并不在于限制本专利技术的范围，而这些实施例的目的仅在于概述本专利技术的可能形式。实际上，本专利技术可涵盖可与下述实施例类似或不同的各种形式。此外，本说明书中所用的短语“晶体硅”并不意图排除特定形式晶体硅的实施例。相反，所述术语广泛指任何形式的晶体硅，包括但不限于：单晶硅、多晶硅、微晶硅、原晶硅等。根据第一实施例，提供了一种用于制造辐射检测器的光成像仪面板的方法。根据所述方法，将非晶硅(a-Si)设置在衬底上。使a-Si熔化。随后将a-Si固化以在衬底上形成晶体硅(c-Si)电路。所述c-Si电路包括至少多个检测器像素，每个检测器像素包括至少场效应晶体管、光电二极管和电荷放大器。根据进一步实施例，提供了一种用于制造辐射检测器的闪烁体的方法。根据所述方法，提供了一种光成像仪面板。将一层闪烁体材料印刷在所述光成像仪面板上。根据另一个实施例，提供了一种用于辐射检测器的光成像仪面板。根据所述实施例，所述光成像仪包括非硅衬底和印刷在所述非硅衬底上的多个像素。每个像素包括对应于至少一个场效应晶体管、至少一个光电二极管和至少一个电荷放大器的晶体硅(c-Si)电路。附图说明参照附图阅读以下详细说明将更好地理解本专利技术主题的这些和其他特征、方面及优点，在附图中，相同字符表示附图中的相同部分，其中：图1示出根据本专利技术各方面的数字X射线成像系统的一个实施例的方框图；图2示出使用a-Si技术制造的常规X射线检测器像素的示意图；图3示出根据本专利技术各方面的使用c-Si技术制造的X射线检测器像素的示意图；图4示出根据本专利技术各方面的检测器面板的特定层的分解图；图5示出根据本专利技术各方面的使用金属印刷技术在衬底上制造c-Si电路的示意图；图6示出根据本专利技术各方面的使用金属印刷技术制造辐射检测器的闪烁体层的示意图；图7示出根据本专利技术各方面的使用辐射检测器像素化闪烁体层的示意图；图8示出根据本专利技术各方面的闪烁体像素的截面图；以及图9示出工艺流程图，其中示出了根据本专利技术各方面的制造辐射检测器的一个实施方案。具体实施方式下文将描述本专利技术主题的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，说明书中可能不会描述实际实施方案中的所有特征。应了解，在任何工程或设计项目中开发任何此类实际实施方案时，必须做出特定于某个实施方案的大量决定以实现开发人员的特定目标，例如，遵守与系统相关以及与业务相关的限制，而这些限制可能会因实施方案的不同而有所不同。另外，应当了解，此类开发工作可能复杂而且耗时，但对受益于本专利技术的所属领域中的普通技术人员而言，这将仍是设计、制造以及生产中的常规任务。在介绍本专利技术主题的各实施例中的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个这种元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在于包括性含义，且表示除了所列元件外，可能还有其他元件。本专利技术方法涉及使用降低成本、增加动态范围并且构建大型单件(即，不是平铺结构)的光成像仪面板的技术来制造有源像素X射线检测器面板。确切地说，本专利技术方法的各方面克服了基于c-Si的X射线检测器的缺点，同时维持这种检测器的优点。与基于c-Si的现有X射线检测器基于硅晶片构建二维(2D)像素阵列不同，本专利技术方法利用与a-Si光成像仪沉积工艺类似的衬底，例如玻璃或铝衬底。c-Si结构(即有序晶格)通过采用聚焦激光束以定向方式熔化a-Si硅线和走线来实现。作为示例，可以使用多光子光聚合，例如可用于三维(3D)微制造的多光子光聚合，来实现具有晶体基质的硅沉积。也就是说，a-Si硅在初始时可以以适当沉积或印刷方式涂覆，随后使用热能结晶成c-Si，例如可以使用与3D金属印刷机相关联的一种或多种激光，如选择性激光熔融(SLM)微制造或双光子吸收(TPA)微制造来施加所述热能。或者，所述硅可以在涂覆之前熔化，以使c-Si在印刷过程中直接涂覆到衬底上。结合以上内容，现在转向附图，图1以图解方式示出用于使用根据本说明书中所述方法制造的检测器来采集和处理离散像素图像数据的成像系统10。在图示实施例中，系统10是根据本专利技术的设计用于采集原始图像数据并处理图像数据以供显示的数字X射线系统。成像系统10可以是固定式或移动式X射线系统。在图1所示的实施例中，成像系统10包括X射线辐射源12，所述X射线辐射源将辐射流16发射到对象或主体18所在的区域中。辐射20的一部分穿过或绕过所述主体并且冲击数字X射线检测器(例如，CMOS检测器)，所述数字X射线检测器大体采用参考数字22表示。所述检测器22可以是便携式的或永久安装到系统10。在特定实施例中，检测器22可以将入射的X射线光子转换成被检测的低能光子。将响应于检测到的光子产生电信号，并且对这些信号进行处理以重建对象或主体内的特征的图像。源12由电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造辐射检测器的光成像仪面板的方法，所述方法包括：将非晶硅(a‑Si)设置在衬底上；使所述a‑Si熔化；以及随后使所述a‑Si固化以在所述衬底上形成晶体硅(c‑Si)电路，其中所述c‑Si电路包括至少多个检测器像素，每个检测器像素包括至少场效应晶体管、光电二极管和电荷放大器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.28 US 14/8115661.一种用于制造辐射检测器的光成像仪面板的方法，所述方法包括：将非晶硅(a-Si)设置在衬底上；使所述a-Si熔化；以及随后使所述a-Si固化以在所述衬底上形成晶体硅(c-Si)电路，其中所述c-Si电路包括至少多个检测器像素，每个检测器像素包括至少场效应晶体管、光电二极管和电荷放大器。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括玻璃、金属、陶瓷、碳或塑料衬底中的一者或多者。3.根据权利要求1所述的方法，其中设置所述a-Si包括将所述a-Si印刷在所述衬底上以与至少所述场效应晶体管、所述光电二极管和所述电荷放大器相对应。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底是单件的，并且有一个尺寸为至少22cm。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述c-Si电路进一步包括形成于在所述衬底上的列读出电子设备或行读出选择电路中的一者或两者。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将闪烁体层印刷在所述衬底上位于所述c-Si电路上方处。7.根据权利要求6所述的方法，其中印刷所述闪烁体层包括印刷像素化闪烁体层，其中所述闪烁体层的像素各自与所述光成像仪面板的相应像素相对应。8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：将反射体印刷在所述闪烁体层上方。9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：将盖层印刷在所述闪烁体层上方，其中反射体如存在，可以位于所述盖层与所述闪烁体层之间。10.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：将防散射栅格印刷在所述闪烁体层上方，其中反射体如存在，可以位于所述防散射栅格与所述闪烁体层之间。11.一种用于制造辐射检测器的闪烁体...

【专利技术属性】
技术研发人员：J刘，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US