高分辨率、高速辐射成像的方法和设备技术

该方法和系统提供了一种成像系统，用于从诸如X射线和高能电子之类的电磁辐射中产生静态和动态图像。该探测器包括顶部电极层、光电导层和底部电极层。在底部电极层内是用于感测辐射的一组像素电路。光电导层的厚度至少是各个像素电路之一的间距的三倍。个像素电路之一的间距的三倍。个像素电路之一的间距的三倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高分辨率、高速辐射成像的方法和设备


[0001]本公开总体上针对图像探测，并且更具体地，针对用于高分辨率、高速辐射成像的方法和设备。

技术介绍

[0002]成像装置通常使用与像素化电子读出阵列集成的(由诸如非晶硅、有机半导体或非晶硒的材料制成的)非晶半导体或半导体层以利用诸如X射线、γ射线、高能电子和β粒子的辐射来对物体成像。然而，众所周知，非晶半导体由于在半导体本体内部以及在层之间的界面处的电荷俘获而遭受包括图像迟滞的记忆效应(其表现为获取完成后所获取图像的持久性)。该俘获的电荷随后的不稳定释放进一步增加了图像迟滞。
[0003]该迟滞通常转化为较慢的速度读出，从而限制或降低了大面积探测器的运行速度。这是有问题的，因为乳腺X线摄影断层合成X射线探测器通常需要以每秒大于一帧的速度获取数据。此外，在特定感测像素附近俘获的电荷可能导致跨多个帧在相邻像素上识别图像，从而导致空间分辨率退化。
[0004]通常使用调制传递函数(MTF)度量来测量空间分辨率，而MTF退化从根本上限制了(由于具有分辨小特征尺寸的能力而受到青睐的)高分辨率X射线探测器。这种电荷俘获会影响许多不同的成像应用。
[0005]诸如乳腺X线摄影断层合成或乳腺X线计算机断层扫描(CT)的新兴应用通常需要具有最小迟滞的高分辨率(即，高MTF)X射线探测器。
[0006]因此，提供了用于高分辨率、高速辐射成像的新颖的方法和设备。

技术实现思路

[0007]在一个实施例中，本公开针对一种高分辨率辐射探测器，其能够以具有低迟滞的高帧速率工作，特别是用于新兴的成像应用(例如但不限于乳腺X线摄影断层合成或乳腺X线计算机断层扫描(CT))中。
[0008]在本公开的一种方法中，提供了一种高分辨率辐射探测的方法，其以高帧速率提供低迟滞。
[0009]在本公开的一个方面，提供了一种用于从入射辐射产生图像的系统，该系统包括：顶部电极层；光电导层；一组底部电极；基底层；以及集成在该组底部电极中的一组像素电路；其中，光电导层的厚度至少是单个像素电路的间距的三倍。
[0010]在另一方面，该间距小于或等于约25微米。在另一方面，该组像素电路中的每个像素电路均包括存储电容器和像素读出电路。在另一方面，像素读出电路由CMOS、金属氧化物、有机或多晶硅半导体技术制成。在另一方面，光电导层由非晶硒、钙钛矿、有机半导体、HgI2、PbO、PbI或TlBr制成。
[0011]在另一方面，顶部电极层是铝、金、铬或银层。在另一方面，一组底部电极中的每个均是铝底部电极。
[0012]在本公开的另一方面中，提供了一种高速成像的方法，该方法包括：经由具有间距尺寸小于或等于25微米的一组像素电路和厚度至少是间距尺寸三倍的光电导层的探测器，来感测一组接收到的辐射信号；以及对于一组像素电路中的每个，将接收到的辐射信号转换为对应值。
[0013]在另一方面，该方法还包括：对像素电路的预定分组的对应值进行合并。在另一方面，该方法还包括：将合并后的值传送到处理器。在又一方面，该方法还包括：将对应值传送到处理器。在又一方法中，光电导层的厚度为像素间距的至少五倍。
附图说明
[0014]现在将参考附图仅以示例的方式描述本公开的实施例，其中：
[0015]图1a示出了用于射线照相成像的系统的示意图；
[0016]图1b是射线照相探测器系统的示意图；
[0017]图2是在图1b的探测器系统中使用的像素阵列的示意图；
[0018]图3a是示出MTF相对空间频率的图；
[0019]图3b是示出DQE相对空间频率的图；
[0020]图4是概述高速辐射图像探测方法的流程图；以及
[0021]图5是一组小像素的示意图。
具体实施方式
[0022]本公开针对用于高辐射、高速成像和/或探测的方法和系统。该系统包括夹在一对电极层之间的光敏层，在一个实施例中，该对电极层可以被视为顶部电极层和底部电极层。该系统还包括基底层。底部电极层还包括一组像素电路，每个像素电路均具有间距p。在优选实施例中，光敏层的厚度至少是像素电路的间距p的三倍，但是优选地是五倍。
[0023]随着诸如乳腺X线摄影断层合成或乳腺X线计算机断层扫描(CT)的新兴应用，本公开可提供优于当前系统的益处。在乳腺X线摄影中，获取小的特征尺寸是有利的，以便不仅探测微钙化的存在，而且还检查它们的形状和结构，它们的形状和结构可以用作癌症的生物标记。对于CT和断层合成应用，都需要在短时间内获取多个帧，以最小化或减少(在断层合成的情况下)对患者的过度辐射曝光以及与乳房压迫相关联的不适感。本公开的系统和方法可以提供这些优点。
[0024]转到图1a，示出了射线照相成像环境或系统的示意图。系统100包括X射线辐射源102，该X射线辐射源102以一组X射线束104的形式产生X射线辐射，该X射线辐射朝着感兴趣对象106(例如，在当前图中是患者的手)传输，以便由射线照相探测器系统108成像。在本公开中，射线照相探测器系统108优选包括基于有源矩阵技术的大面积平板探测器，以实现或产生对象106的图像。通常，待成像的对象106位于X射线辐射源102和射线照相探测器系统108之间。穿过对象106的X射线与射线照相探测器系统108相互作用。
[0025]在直接成像中，X射线在射线照相探测器系统108内产生电子电荷，因此不需要闪烁体110。在间接成像中，X射线在穿过射线照相探测器系统108内的荧光屏或闪烁体110时产生光子。可以想到的闪烁体的不同材料包括但不限于碘化铯(Csl)、硫氧化钆(GOS)或钨酸钙(CaWO4)。这些间接产生的光子随后在射线照相探测器系统108内进一步产生电子电
荷。
[0026]然后，可以在计算机112或计算系统的显示器117上查看由射线照相探测器系统108产生的图像115。对于某些射线照相探测器系统108，可能需要同步硬件114以获得X射线源102与对X射线束104的撞击集进行采样的射线照相探测器系统108之间的正确定时。
[0027]图1b是射线照相探测器系统的一个实施例的组件的示意图。在当前实施例中，射线照相探测器系统108包括有源矩阵像素阵列120，该有源矩阵像素阵列120具有像素元件的二维矩阵，在该有源矩阵像素阵列120中感测并存储由入射X射线直接或间接产生的电子电荷。为了访问每个像素处的存储电荷，优选地，通过行切换控制或控制器124顺序地驱动栅极线122，使得有源矩阵像素阵列120的一行中的所有像素将它们的存储电荷输出到数据线126上，数据线126在每个有源矩阵像素阵列120列的末端耦合到电荷放大器128。电荷放大器128除了放大功能之外还可以执行复用功能。电荷放大器128将像素电荷数据发送到模数转换器(A/D)130，在模数转换器130中将模拟信号转换为数字表示。然后将这些数字表示存储在存储器132中，以等待在控制逻辑134确定的时间传输到计算机112。该数字表示的传输可以由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从入射辐射产生图像的系统，包括：顶部电极层；光电导层；一组底部电极；基底层；以及集成在所述一组底部电极内的一组像素电路；其中，所述光电导层的厚度至少是单个像素电路的间距的三倍。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述间距小于或等于约25微米。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组像素电路中的每个像素电路均包括：存储电容器；以及像素读出电路。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述像素读出电路由CMOS、金属氧化物、有机或多晶硅半导体技术制成。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光电导层由非晶硒、钙钛矿、有机半导体、HgI2、PbO、PbI或TlBr制成。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述顶部电极层是铝层、金层、铬层或银层。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡里姆，
申请(专利权)人：KA影像公司，
类型：发明
国别省市：