像素体积约束的方法技术

一种能量分辨辐射探测器的晶体中的像素体积约束方法，所述能量分辨辐射探测器优选地是X射线探测器，更优选地是计算机断层摄影探测器，所述晶体具有阴极侧和阳极侧，所述方法包括：a.沿像素虚拟界限在晶体中引起断裂线(501)，b.钝化所述断裂线。

Method of pixel volume constraint

A method of pixel volume constraint in the crystal of an energy resolution radiant detector. The energy resolution radiation detector is preferably a X ray detector, preferably a computed tomography detector with the cathode side and the anode side. The method includes: A. causes fracture in the crystal along the virtual boundary of the pixel. Line (501), B. passivate the broken line.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】像素体积约束的方法
本专利技术涉及能量分辨探测器的晶体中的像素体积约束的方法。虽然本专利技术应该主要应用于计算机断层摄影和谱计算机断层摄影，但它实际上可以应用于任何基于直接转换的能量分辨光子计数探测器。
技术介绍
计算机断层摄影的能量分辨探测器依赖于直接转换材料。这样的探测器的像素大小取决于以每平方毫米Mcps(百万计数/秒)计量的每单位面积的计数率能力与可分辨的光谱信息之间的折衷。也就是说，较小的像素会以降低的能量分辨率为代价而得到更高的可实现的计数率密度。能量分辨率下降很大程度上是由像素间的电荷共享引起的：与给定像素体积中的相互作用相对应的部分电荷漂移到相邻像素，这导致对初级光子的能量估计中的误差以及关于相互作用的位置的不确定性。当电荷涉及对应于相邻像素的电场线中的像素漂移时发生电荷共享。由于电荷云具有有限的非零体积，由于例如扩散，其在向阳极漂移时扩展。由于像素之间没有物理边界，除非存在某种像素限制机制，否则无法避免这种影响。在负责采集作为对碰撞的X射线光子的响应而生成的电荷的电子器件中确实存在电荷共享校正方法，例如R.Ballabriga等人的“TheMedipix3Prototype，PixelReadoutChipWorkingwithSinglePhotonCountingModeWithImprovedSpectrometryPerformancee”NuclearScience,IEEETransactions，第54卷，第5期。然而，这种方法在计数率能力方面造成显著损失，因为对于每个碰撞光子而言，需要评估和决定任何邻居事件以便定位原始像素中的全部电荷。过去已经提出了直接转换器的加工。然而这需要非常脆的晶体(例如CdTe，CdZnTe)中进行非常侵入性的方法，例如锯切，研磨和/或蚀刻，具有关于形成大的缺陷或甚至完全破裂的严重后果。根据MoberlyChan等人的(MRSBULLETIN·第32卷·2007年5月)已知通过利用FIB研磨/蚀刻在基板上形成波导结构。已经开发了替代技术来尝试解决这个问题。例如，US20110211668教导通过操纵晶体生长来限制像素。根据US20140048714也已知通过感生电场来限制像素之间的电荷共享，而不是在晶体上断裂、蚀刻或研磨精细凹陷。本专利技术的目的是提供一种物理地限制现有晶体的像素以避免电荷共享问题的方式。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术寻求通过创建像素边界来最小化跨越像素的电荷共享。更确切地说，本专利技术涉及能量分辨辐射探测器的晶体中的像素体积约束方法，所述能量分辨辐射探测器优选地是X射线探测器，更优选地是计算机断层摄影探测器，所述晶体具有阴极侧和阳极侧，所述方法包括：沿像素虚拟界限在晶体中引起断裂线，钝化所述断裂线，其中，所述断裂线由聚焦离子束和离子注入中的至少一种引起。像素虚拟界限对应于晶体的一区域，所述区域在阴极上的正交投影与实际像素限制相匹配。“沿着”像素虚拟界限应被理解为在与像素虚拟界限“相同的方向上”，也就是说，虚线应该近似地以像素的虚拟界限为中心。特别是，该措辞没有假设断裂线的厚度。由于晶体结构的中断，由像素内的相互作用引起的电子不能跨晶体断裂线漂移到相邻的像素。但是，晶体缺陷通常会引起电荷捕获的位置。如果不进行处理，引起断裂线也会成为电荷捕获位置，对电场和电荷收集效率产生负面影响。这就是为什么本专利技术的晶体断裂线要被钝化以防止其构成电荷捕获位置的原因。断裂线可以由聚焦离子束(FIB)引起。使用FIB可实现亚微米间隙，从而实现非常精细的分辨率，并使像素体积的损失可忽略不计。替代地，可以通过将氧化物引入晶体中来诱发断裂线。替代像FIB那样物理地移除材料，由此执行了氧化物的离子实现方式，导致形成氧化区域，防止电荷云被相邻的像素收集。断裂线可以通过对晶体进行氧化而被钝化，晶体的被氧化部分优选地具有小于10nm的厚度。对所述晶体的所述氧化可以通过湿法化学或氧化物等离子体进行。在所述晶体的所述氧化之前，所述钝化可以还包括刻蚀所述断裂线的表面，其可以允许从所述断裂线的表面去除缺陷。之后可以用绝缘材料填充间隙。为了不过多地减小像素尺寸，断裂线不应太宽。优选地，断裂线的宽度小于1μm。断裂线通常在晶体的阳极侧结束，在所述阳极侧，电荷云趋向于最宽，并且对扩散的限制可能具有最大的贡献。然而，由于断裂诱导方法的深度可以限制在几十微米，可能高达100微米深，所以根据本专利技术可能感兴趣的是也在阴极侧引起电荷限制结构，从而进一步有助于限制像素内的电场线。这样，断裂线可以在晶体的阴极侧具有端部。为了进一步加强阳极结构附近的电场线，根据本专利技术的方法可以还包括利用掺杂材料来局部掺杂晶体的阳极侧。掺杂通常可以通过以下方式进行：将掺杂材料沉积在晶体的阳极侧的接收区域上，加热接收区域，优选通过至少一个激光束，从而便于掺杂材料扩散通过晶体，并且去除未扩散的掺杂材料，优选地通过蚀刻。掺杂材料可以有利地为铟。事实上，已知铟易于扩散到CZT中，所述CZT是晶体的典型材料。接收区域可以覆盖晶体的整个阳极侧或仅覆盖其一部分。接收区域可以位于像素之间或像素区域中。定位像素之间的接收区域可以防止在免除电场线的像素之间的区域中形成空间电荷区域。这样的空间电荷区域可以影响加权电位并因此影响阳极的电荷收集特性。在像素之间引入掺杂区域可以有助于去除该区域中的任何捕获电荷。然而，这可能具有由于低电阻路径而导致像素间串扰路径增加的缺点，但是断线的存在确实防止了这种缺点。本专利技术还涉及一种辐射探测器，优选为X射线探测器，更优选地为计算机断层摄影探测器，其包括具有沿像素虚拟界限的钝化的断裂线的晶体。本专利技术还涉及能够实现根据本专利技术的方法的设备。具体而言，本专利技术还涉及一种X射线扫描器，优选为计算机断层摄影扫描器，其包括能量分辨探测器的晶体，所述晶体具有沿像素的虚拟界限的钝化的断裂线。附图说明通过阅读以下对本专利技术的实施例的详细描述并通过检查附图可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1表示计算机断层摄影设备，图2表示尚未实施本专利技术的晶体上的电荷共享问题，图3示意性地表示本专利技术如何允许解决图2中表示的电荷共享问题，图4是根据本专利技术的包括钝化断裂线的探测器的示意性横截面图，图5是示意性说明根据本专利技术的方法的简化处理流程，并且图6是根据本专利技术的方法产生的探测器的示意性横截面图。具体实施方式图1示意性地示出了诸如计算断层摄影(CT)扫描机的范例成像系统100。成像系统100包括旋转机架102和固定机架104。旋转机架102由固定机架104可旋转地支撑。旋转机架102被配置为关于纵轴或z轴绕检查区域106旋转。成像系统100还包括在扫描之前、期间和/或之后支撑检查区域106中的对象或对象的对象支撑件107。对象支撑件107还可以用于将对象或目标加载到检查区域106或从检查区域106卸载对象或目标。成像系统100还包括由旋转机架102可旋转地支撑的辐射源112，例如X射线管。辐射源112与旋转机架102一起绕检查区域106旋转并且被配置为生成和发出穿过检查区域106的辐射。成像系统100还包括辐射源控制器114。辐射源控制器114被配置为调制所生成的辐射的通量。例如，辐射控制器114可以选择性地改变辐射源112的阴极加热电流，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量分辨辐射探测器的晶体中的像素体积约束方法，所述能量分辨辐射探测器优选地是X射线探测器，更优选地是计算机断层摄影探测器，所述晶体具有阴极侧和阳极侧，所述方法包括：a、沿像素虚拟界限在晶体中引起断裂线，b、钝化所述断裂线，其中，所述断裂线由聚焦离子束和离子注入中的至少一种引起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.19 EP 15195378.31.一种能量分辨辐射探测器的晶体中的像素体积约束方法，所述能量分辨辐射探测器优选地是X射线探测器，更优选地是计算机断层摄影探测器，所述晶体具有阴极侧和阳极侧，所述方法包括：a、沿像素虚拟界限在晶体中引起断裂线，b、钝化所述断裂线，其中，所述断裂线由聚焦离子束和离子注入中的至少一种引起。2.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述断裂线通过对所述晶体的氧化而被钝化，所述晶体的被氧化的部分优选地具有小于10nm的厚度。3.根据权利要求2所述的方法，对所述晶体的所述氧化是以湿化学方式执行的。4.根据权利要求2所述的方法，对所述晶体的所述氧化是通过等离子体氧化来执行的。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，当所述断裂线是使用聚焦离子束引起的时，还包括在对所述晶体进行氧化之前蚀刻所述断裂线的表面。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述断裂线具有小于1μm的宽度。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述断裂线具有在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·斯特德曼布克，F·韦尔巴凯尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL