辐射检测装置和辐射检测方法制造方法及图纸

一种辐射检测装置，该装置包括一个把辐射转换成可光电变换的光的波长转换器和若干个排列成矩阵状的象素，该象素由一个把光转换成电信号的传感元件和一个为了相继传送来自象素信号而连接到传感元件上的薄膜晶体管（ＴＦＴ）组成，该检测装置还包括一个用于在辐射停止后，在至少延迟（ｎ×τ１）后首先接通传送的多个ＴＦＴ中首先待接通的那个ＴＦＴ的装置，其中，τ１是波长转换器的特征时间常数，ｎ为１ｎ（ＳＮ），其中ＳＮ是所期望的信噪比，借此传送一个存储在其相应象素中的信号。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及适合于例如借助以闪烁器(或磷光体)为代表的波长转换器，把包括X射线的辐射波长变换成在可由传感器元件检测的波长范围内的波长图象信息的检测的辐射检测器件和辐射检测方法。当使用X射线等辐射诊断装置和X射线摄影装置上的光敏传感器直接检测X射线辐射时，这种装置的效率是很低的，这是因为目前还没有对该辐射灵敏度高的光敏元件。因此考虑利用能把该辐射变成可见光的闪烁器和光。敏器件的组合。作为闪烁器的特性存在所谓的荧光屏余辉特性，它表明引起了作为辐射暴露附属品的闪烁器的光发射，并且以附图说明图1所示的一定函数关系衰减，一个慢分量的时间常数长达几百毫秒。为了修正作为其干扰的余辉衰减，在美国专利NO5331682中，作为例子，检测大量的信号采样，以便通过复杂的计算，计算出一个补偿值，然后从这些信号中减去这个补偿值。此外，对于这个计算，要延迟到初始的衰减分量可以略去不计为止。另外，例如在美国专利NO5262649中，建议采用由一些薄膜半导体组成的光敏元件与一个闪烁器的组合用于X射线摄影装置和用X射线等的辐射诊断装置。在该专利文件中描述了在由薄膜半导体和晶体管组成的传感器的时间常数、装置的读速率和S/N(信号/噪声)比之间的关系。在美国专利NO5262649中采用一种X射线连续发射的透视方式和X射线只在一个短时间发射的照相方式的读出方法，并且所有传感器同时存储信号。为了检测大量信号以便如在美国专利NO5331682等中所述那样，计算出一个补偿值和进行从信号中减去该补偿值的计算，需要昂贵的信号处理电路和算术运算单元。此外，因为要使延迟进行到初始的衰减分量可以略去的程度，所以对检测器信号的取数需要等待这个延迟时间。在美国专利NO5262649中，采用X射线连续发射的透视方式和X射线只短时间发射的照相方式。在照相方式中，不考虑光发射时间常数和闪烁器的衰减。因此，当在X射线照射完成后的瞬间开始读出时，由于闪烁器的光衰减时间常数，在暗电流大的同时，在读取的初始行上读出信号，并在读出行上的最后那侧读出一个与暗电流分量合在一起的信号。因此，由于闪烁器的延迟衰减特性使混入到信号中的暗电流随着该行的读顺序急剧改变。在美国专利NO5262649中，提出一种利用由a-Si:H(多晶硅烷)和薄膜晶体管组成的传感器构成的大屏幕传感器面板，并且导出用薄膜晶体管的导通电阻乘以传感器的电容获得的时间常数与信噪比和帧频之间的关系，这个关系是实时图象传感器所需要的。可是这个关系是根据X射线连续发射和与上述闪烁器衰减特性无关的假设条件下导出的，这篇专利文件中也没有涉及在X射线断续发射时的读的设计方案。在照相方式中闪烁体的衰减特性不是主要问题，因为时间足够长。而在诊断循环器官的系统中，在具有很多帧的全运动图象的情况下，就要考虑光的残余分量可能施加一个作为噪声的干扰。在这种情况下，不能提出通过把闪烁器衰减特性与在这种情况下由传感器面板上的传感器电容和薄膜晶体管导通电阻组成的时间常数读特征组合起来的设计方案。本专利技术的目的是读出所期望的信噪比的信号，通过采用在用于辐射诊断装置等的辐射检测装置中考虑闪烁器衰减特性的读方法降低该信号的噪声和使该信号的散射范围变窄，该方法通过断续地暴露X射线等辐射可以降低暴露剂量。本专利技术的另一个目的是导出一个用于获得在用连续辐射检测，诊断和治疗中考虑闪烁器衰减特性的最优信噪声比(S/N)的关系。上述目的可以通过下述的本专利技术达到。按照本专利技术提供一种辐射检测装置，该装置包括一个把辐射转换成可光电变换光的波长转换器和若干个布置成矩阵状的象素，所述象素包括一个把光转换成电信号的传感元件和一个连接到传感元件上用于相继地传送来自象素信号的薄膜晶体管(TFT)，该检测装置包括一个用于在辐射停止后，接通在至少延迟(n×τ1)后传送的薄膜晶体管中待接通的那个薄膜晶体管的装置，其中，τ1是波长转换器的特征时间常数，n为ln(SN)，其中SN是一个所希望的信噪比，借此传送存储在相应象素中的信号。按照本专利技术，还提供一种辐射检测装置，该装置包括一个用于把辐射转换成可光电转换的光的波长转换器和若干个排列成矩阵状的象素，所述象素包括一个用于把该光转换成电信号的传感元件和一个为了相继地从该象素上传送信号而与传感元件相连的薄膜晶体管(TFT)，该检测装置满足下述关系式(α×τ1+β×τ2)≤1/FPS和SN=exp(α+β)式中SN是整个装置的期望信噪比，FPS是在辐射检测装置读时的每秒帧数，或读一次所用时间的倒数，τ1是波长转换器的建立和衰减的时间常数，τ1是通过把用于传送的TFT导通电阻乘以传感元件的电容获得的时间常数，α是的倍数，或ln(SN1)中的SN1是该波长转换器所要求的信噪比，β是为了传送而导通的那个TFT时间常数的倍数，或ln(SN2)，其中的SN2是用于传送存储在传感元件的电容中的信号的那个TFT所要求的信噪比。按照本专利技术，还提供一种辐射检测方法，该方法利用一个把辐射变成可光电转换的光的波长转换器和若干个排列成矩阵状的象素，该象素包括用于把该光变成电信号的传感元件和为了相继传送传送象素信号而连接到传感元件上的薄膜晶体管，该方法包括在辐射停止后，在至少延迟(n×τ1)后，使用于传送的多个TFT中最先导通的那个TFT导通，其中τ1是波长转换器特征的时间常数，n为ln(SN)，所述SN是所期望的信噪比，借此传送一个存储在其相应象素中的信号。按照本专利技术，还提供一种辐射检测方法，该方法利用一个用于把辐射变成可光电转换的光的波长转换器和若干个排列成矩阵状的象素，所述象素包括用于把该光变成电信号的传感元件和为了相继传送象素信号而连接到传感元件上的薄膜晶体管，该方法包括满足下述关系的公式(α×τ1+β×τ2)≤1/FPS和SN=exp(α+β)式中SN是整个装置的期望信噪比，FPS是该辐射检测装置读出时的每秒帧数目，或读出时所需时间的倒数，τ1是波长转换器的建立和衰减的时间常数，τ2是通过把用于传送的TFT导通电阻乘以传感元件电容获得的时间常数，α是的倍数，或ln(SN1)，其中的SN1是该波长转换器所要求的信噪比，β是为了传送而导通的那个TFT时间常数的倍数，或ln(SN2)，其中的SN2是用于传送存储在传感元件电容中的信号的那个TFT所要求的信噪比。图1用曲线示出一个闪烁器的余辉特性的例子。图2是说明辐射检测装置的示意性结构一个例子的原理电路图。图3A是说明光电转换电路部分的一个例子的示意图。图3B是沿图3A的线3B-3B剖切的示意剖示图。图4是说明光电转换部分的一个例子的简化电路图。图5是说明一个辐射检测装置读操作定时例子的定时图。图6是以曲线说明传感器件输出的信噪比的例子。图7A、7B、7C、7D和7E是说明在读出运动图象时的读操作定时例子的定时图。图8以曲线说明TFT传送时间和传送信号质量关系的例子。本专利技术通过考虑与闪烁器等波长转换器的波长转换有关的时间特性以比较高的精度和稳定性实现信息的读出。具体地说，按照本专利技术使用在规定的脉冲持续时间内发射的辐射照相的装置和方法中的检测装置包括一个使辐射经受到波长转换的波长转换器(例如一个把辐射转换成波长在可见光范围内和具有一个荧光屏的余辉特性时间常数的闪烁器)和一个光电转换电路部分，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射检测装置，该装置包括一个把辐射转换成可光电变换的光的波长转换器和若干个排列成矩阵状的象素，所述象素包括一个把光转换成电信号的传感元件和一个为了相继地传送来自象素信号而连接到传感元件上的用于传送的薄膜晶体管（ＴＦＴ），该检测装置包括： 一个用于在辐射停止后在至少延迟（ｎ×τ１）后接通用于传送的多个ＴＦＴ中最先接通的那个ＴＦＴ的装置，其中，τ１是波长转换器的特征时间常数，ｎ为ｌｎ（ＳＮ），其中ＳＮ是期望的信噪比，借此传送存储在其相应象素中的信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：板桥哲，远藤忠夫，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]