用于探测电磁辐射的探测器和方法技术

一种用于探测电磁辐射（１０６）的探测器单元（３０１），所述探测器单元（３０１）包括：转换材料（３３２），适于将入射电磁辐射（１０６）转换为电荷载流子；电荷收集电极（３３１），适于收集所转换的电荷载流子；屏蔽电极（３３４，３３５），适于与所述电荷收集电极（３３１）形成电容；以及评估电路（３１２至３１５），电耦接至所述电荷收集电极（３３１），并适于基于所收集的电荷载流子来评估所述电磁辐射（１０６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及探测器单元。本专利技术还涉及探测器装置。而且，本专利技术涉及探测电磁辐射的方法。此外，本专利技术涉及程序元件。进一步，本专利技术涉及计算机可读介质。
技术介绍
X射线成像在包括医学应用的许多
中是重要的。医学成像是医生评估对象身体的外部不可见的区域的过程。医学成像 可以是在寻求诊断和检査特定人患者的疾病时临床促进的。替代地，其可 以由研究者使用以理解活体中的过程。针对医学成像研发的许多技术也具 有科学的和工业的应用。在射线照相术的情况下，探针是x射线束，该x射线束被在诸如骨头、肌肉和脂肪的不同组织类型中以不同比率吸收。在传播通过被检查对象的身体后，透射的x射线束生成表示被检查对象的内部结构的强度图案。当前，市场上的大多数固态数字X射线探测器由平的玻璃板制造，该 玻璃板上面具有非晶硅(a-Si)薄膜电子器件和X射线转换层。它们是利用 光电二极管阵列的上面的闪烁器的间接转换类型或使用电极阵列上面的光 电导体的直接转换类型。入射的X射线在转换层中被吸收，并且经由在阵 列的每个像素中生成的电荷，产生X射线吸收的数字图像。对玻璃上的薄膜电子器件的替代是使用单晶硅晶片用于像素电子器 件。如上，能够制造具有或不具有光电二极管的像素用于间接的或直接的X 射线转换。与a-Si像素电路相比，使用单晶硅中的标准CMOS工艺一般导 致具有较小噪声和更多功能性的电子电路。在间接转换探测器的情况下， 能够将闪烁器直接生长或粘结在Si晶片上。对于直接X射线转换材料，也存在两种可能或者连接单独制造的层，例如利用brnnb ball,或者在硅上 直接沉积。能够在以下文献中找到间接转换类型的CMOS探测器的范例-H. Mori, R. Kyuushima， K. Fujita， M. Honda， "High Resolution and High Sensitivity CMOS PANEL SENSORS for X-ray"，正EE 2001 Nuclear Science Symposium Conference Record, Vol. 1, pp. 29-33 (2001).此夕卜，参照W. Zhao， G. DeCrescenzo, J.A.Rowlands, "Investigation of lag and ghosting in amorphous selenium flat-panel x-ray detectors", SPIE Medical Imaging Vol. 4682, pp. 9-20， 2002。然而，传统探测器的灵敏度可能不足以用于特定应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供足够敏感的探测器。为了实现上述目的，提供了根据独立权利要求的探测电磁辐射的一种 探测器单元、 一种探测器装置、 一种方法，提供了一种程序元件以及集中 计算机可读介质。根据本专利技术的范例实施例，提供了用于探测电磁辐射的探测器单元， 该探测器单元包括转换材料，适于将入射电磁辐射转换为电荷载流子； 电荷收集电极，适于收集所转换的电荷载流子；屏蔽电极，适于与所述电 荷收集电极形成电容；以及评估电路，电耦接至所述电荷收集电极的至少 一部分(或耦接至其全部)，并适于基于所收集的电荷载流子来评估所述电 磁辐射。可选地，所述评估电路可以与所述屏蔽电极电耦接(例如通过欧 姆耦接)。根据本专利技术的另一范例实施例，提供了一种用于探测电磁辐射的探测 器装置，所述探测器装置包括多个互连的(例如布置成如同矩阵的阵列， 具有行线和列线)具有上述特征的探测器。根据本专利技术的另一范例实施例，提供了一种探测电磁辐射的方法，所 述方法包括将入射电磁辐射转换为电荷载流子；在电荷收集电极处收集 所转换的电荷载流子；以及通过评估电路，基于所收集的电荷载流子来评 估所述电磁辐射；其中，所述评估电路可以可选地与设置为与所述电荷收 集电极形成电容的屏蔽电极的至少一部分电耦接。根据本专利技术的另一范例实施例，提供了一种计算机可读介质，其中存 储有探测电磁辐射的计算机程序，当由处理器执行时，所述计算机程序适 于控制或执行具有上述特征的方法。根据根专利技术的另 一范例实施例，提供了一种探测电磁辐射的程序元件， 当由处理器执行时，所述程序元件适于控制或执行具有上述特征的方法。能够通过计算机程序，也就是软件，或通过使用一个或多个专门的电 子优化电路，也就是硬件，或以混合的形式，也就是借助于软件组件和硬 件组件，来实现可以根据本专利技术的实施例来执行的用于处理控制和/或数据 评估目的的数据处理。在此申请的上下文中，术语"电磁辐射"可以具体表示转换材料所敏 感的任何期望的波长或频率范围的光子。具体地，此术语可以涵盖Y域(regime)、 X射线区、红外区、光学区、以及紫外区中的辐射。术语"转换材料"可以具体表示能够将入射电磁辐射(例如具体频率 或频率范围的)转换成如(带负电的)电子和/或(带正电的)空穴的电荷 载流子。针对X射线辐射的该转换材料的范例是硒、碘化汞、氧化铅或CdTe。 可以根据转换材料会敏感的电磁辐射来执行对用于特定应用的转换材料的 选择。术语"评估电路"可以具体表示任何传统布线的或集成的电路，其可 以包括如晶体管、阻抗、欧姆电阻、电容、电感、逻辑门、微处理器等的 电路组件。该评估电路可以具有评估电信号(如电荷信号或电压信号或电 流信号)的能力，该电信号由探测器单元的组件生成并表示入射到探测器 单元或像素上的电磁束的量(例如能量)。该评估电路可以作为集成电路形 成，例如在如硅晶片的单晶基底上和/或中。术语"自举"可以具体表示电路或逻辑，根据该电路或逻辑，参考电 位或屏蔽电位被迫跟随输入信号至对应的水平。术语"屏蔽电极"可以具体表示针对评估电路来屏蔽电荷收集电极的 电极。从而，屏蔽电极可以至少部分地将电荷收集电极从评估电路分离， 使得例如评估电路中相对大的电压不对电荷收集电极的传感器精度产生消 极影响。由屏蔽电极和电荷收集电极形成的电容可以用于将生成的电荷量转换8成电压，用作探测信号。从而，电容值可以对灵敏度有影响。通过针对评 估电路来屏蔽电荷收集电极，可以抑制或消除由在评估电路中传播的可以 扰乱电荷收集电极的电荷收集精度的电信号引起的不期望的影响。在以集成电路技术实现的探测器单元的叠层的层序列中，评估电路可 以掩埋在屏蔽电极以下的基底中和/或设置于该基底上，屏蔽电极依次位于 电荷收集电极以下，电荷收集电极依次位于转换材料以下。从而，屏蔽电 极可以夹置于评估电路和电荷收集电极之间。根据范例实施例，探测器单元的屏蔽电极可以至少部分地与评估电路 电耦接(例如欧姆地)，由此容许显著地降低形成于屏蔽电极和电荷收集电 极之间的电容的值。通过采取此措施，可以显著提高探测器单元的灵敏度。为了降低电容值，本专利技术的范例实施例可以使用降低有效像素电容(其 可以用于集成由X射线与直接转换传感器材料相互作用而生成的电荷)的 自举电路，并且因此就输出电压与输入电荷的关系来说可以导致更高的灵 敏度。通过将屏蔽电极分裂成两个或更多个部件(它们可以欧姆地分离)，并 通过连接一部分至自举电路并连接一部分至参考电位，能够以用户规定的 方式在由连接至自举电路的屏蔽电极的部分提供的低的值和由连接至参考 电位的屏蔽电极的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测电磁辐射（１０６）的探测器单元（３０１），所述探测器单元（３０１）包括：　转换材料（３３２），适于将入射电磁辐射（１０６）转换为电荷载流子；　电荷收集电极（３３１），适于收集所转换的电荷载流子；　屏蔽电极（３３ ４，３３５），适于与所述电荷收集电极（３３１）形成电容；　评估电路（３１２至３１５），电耦接至所述电荷收集电极（３３１），并适于基于所收集的电荷载流子来评估所述电磁辐射（１０６）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W吕腾，M西蒙，R基维特，C赫尔曼，B门瑟，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]