在闪烁物上形成的射线照相检测器制造技术

投影射线照相成像装置包括闪烁物和成像阵列。该成像阵列包括直接地在所述闪烁物的侧面形成的多个像素。每个像素包括至少一个光敏元件和至少一个读出元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及数字射线照相成像并且更具体地涉及具有直接形成在闪烁磷光 体屏幕上的光敏元件和薄膜晶体管读出器件的成像阵列的闪烁磷光体屏幕的平板成像装置。
技术介绍
通常，采用闪烁磷光体屏幕来吸收X射线和产生光的医学X射线检测器由于在磷 光体中的侧光漫射而遭受空间分辨率的损失。为了减少侧光漫射和维持可接受的空间分辨 率，磷光体屏幕必须被足够薄地制造。成像装置的空间分辨率和X射线检测能力通常分别由调制传递函数(MTF)和X射 线吸收率来表征。薄的磷光体屏幕以减少的X射线吸收的代价来产生更佳的MTF。磷光体 屏幕的涂层密度和厚度被用于空间分辨率和X射线吸收率之间的设计权衡。例如，两种由Eastman Kodak公司制造的典型的商业屏幕是Lanex Fine和Lanex Fast Back屏幕。两者都由Gd2O2S2 (Tb)磷光体制成。与Lanex Fine屏幕相比，Lanex Fast Back屏幕相对较厚并且吸收X射线更有效，但是具有较低的分辨率。另一方面，Lanex Fine 屏幕比Lanex Fast Back屏幕薄，效率相对较低地吸收X射线，但是具有较高的分辨率。 Lanex Fine 禾口 Lanex Fast Back 屏幕的涂层密度分另Ij是 34mg/cm2 禾口 133mg/cm2。 Lanex Fine和Lanex Fast Back屏幕分别具有24%和63%的吸收率(对于80kVp，利用钨中间电 极(tungsten target)，2. 5mm铝固有过滤，以及由0. 5mm铜+1. Omm铝过滤)和在5c/mm的 0. 26 和 0. 04 的 MTF 值。最近，基于有源矩阵薄膜电子器件的数字平板X射线成像器已经成为用于诸如诊 断放射学和数字乳房X射线照相应用的具有前景的技术。有两种类型的在数字射线成像 (DR)中使用的X射线能量转换方法，即，直接的和间接的方法。在直接的方法中，在光电导 体中吸收的X射线被直接地转换成电荷信号、存储在位于有源矩阵阵列(AMA)的像素电极 上并且使用薄膜晶体管(TFT)读出以产生数字图像。非晶硒(a-Se)通常被用作光电导体。在间接的方法中，单个磷光体屏幕被用于吸收X射线并且所产生的可见光子由在 每个像素具有单个光电二极管(PD)和TFT开关的AMA检测。光电二极管吸收由磷光体发 出的与吸收的X射线能量成比例的光。与直接的方法一样，随后使用TFT开关读出存储的 电荷。普通的磷光体材料包括诸如Gd2O2S2 (Tb)的粉末磷光体和诸如CsI (Tl)的结构化的 磷光体。在间接的方法中，通常使用非晶氢化硅(a_Si:H)来形成光电二极管和TFT开关。图IA示出了现有技术的在间接的方法中使用的基于a-Si的平板成像器中的单个 成像像素10的截面(不按比例)、，以及图IB示出包括这种像素10的阵列的平板成像器 80的示意性俯视图。每个成像像素10具有光电二极管70和TFT开关71。X射线转换器层 (例如，发光的磷光体屏幕12)被耦合到光电二极管TFT阵列。光电二极管70包括以下层 钝化层14、铟锡氧化物层16、p型掺杂硅层18、固有的a-Si:H层20、n型掺杂的硅层22、金 属层24、电介质层26和玻璃基底28。在图IA中还示出了 X射线光子路径30和可视光的光子路径32。如图所示，当单个X射线被磷光体吸收时，无向性地发射出大量的可见光子。 仅仅小部分发射的光到达了光电二极管并且被检测到。如在图IB中示出的，平板成像器80由传感器阵列81组成，传感器阵列81包括 a-Si n-i-p光电二极管70和TFT 71的矩阵。门驱动器芯片82被连接到栅极线83的块以 及读出芯片被连接到数据线84和偏置线85的块。数据线84中的每一个具有关联的电荷 放大器86。放大器优选地包括具有可编程滤波的双相关采样电路(未示出)，并且与模拟 多路复用器87通信，模拟多路复用器87又与模拟数字转换器(ADC) 88通信，从而以理想的 速率流输出数字图像数据。 基于a-Si的间接平板成像器的操作已为本领域技术人员所知，并且因此本文仅 给出简要描述。入射的X射线光子在磷光体屏幕12中被转换成光量子，并且这些光量子随 后在a-Si:H n-i-p光电二极管70中被转换成电子空穴对。通常，反偏置电压被施加到偏 置线85以产生跨光电二极管的电场(以及因此产生的耗尽区)和提高电荷收集效率。光 电二极管的像素电荷容量由偏置电压与光电二极管电容的乘积确定。图像信号由光电二极 管集成，而关联的TFT 71被保持在非导通(“断开”)状态。这是通过将栅极线83维持在 负电压来实现的。通过借助TFT栅极控制电路顺序地将TFT行切换到导通状态来读出阵列。 当通过向对应的栅极线83施加正电压将像素行切换到导通(“接通”)状态时，来自那些像 素的电荷沿着数据线84被传送并且由外部电荷灵敏放大器86集成。然后该行被切换回非 导通状态，并且该步骤被重复用于每一行直到整个阵列被读取。来自外部电荷灵敏放大器 86的信号输出通过并行到串行的多路复用器87被传送到模拟数字转换器(ADC)88，随后产 生数字图像。平板成像器能够单拍(射线照相)以及连续(荧光镜的(fluoroscopic))的 图像获取。常规的闪烁磷光体屏幕成像面板具有三个基本部件玻璃或者其它刚性的透明材 料的基底、在基底上形成的TFT层以及包含该闪烁体材料的磷光体层。有利的是通过去除 不直接涉及获取图像数据的部件来简化成像面板的设计以及减少尺寸、重量和成本。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供投影射线照相成像装置，其具有简化的和轻便的设计和 改进的检测和显示特性。在一个方面，本专利技术涉及包括闪烁物和成像阵列的投影射线照相成像装置。成像 阵列包括直接地形成在闪烁物的侧面上的多个像素。每个像素包括至少一个光敏元件和至 少一个读出元件。根据另一方面，本专利技术包括制造射线照相成像装置的方法。该方法包括在临时的 基底上形成释放层的步骤。该方法还包括在释放层上形成包括多个光敏元件和多个薄膜晶 体管读出元件的成像阵列。在成像阵列上形成闪烁物以及释放层被激活(activate)以将 阵列从临时基底移除。在又一实施例中，本专利技术提供了包括具有第一厚度的第一闪烁物和具有第二厚度 的第二闪烁物的射线照相成像面板。成像阵列形成在第一闪烁物上并且被设置在第一和第 二闪烁物之间。成像阵列包括多个光敏元件和多个薄膜晶体管读出元件。根据其它方面，本专利技术提供了包括第一和第二闪烁物的射线照相成像面板，所述第一和第二闪烁物分别具有第一和第二厚度，并且成像阵列被直接地设置在第一和第二闪 烁物中的一个上。成像阵列包括多个像素元件并且被设置在第一和第二闪烁物之间。每个 像素元件包括光耦合到第一闪烁物的第一光敏元件、光耦合到第二闪烁物的第二光敏元件 和电耦合到第一和第二光敏元件并且直接地设置在第一和第二闪烁物中的一个上的读出 元件。 本专利技术提供一种投影射线照相成像装置，包括闪烁物；和包括直接地在所述闪烁物的侧面上形成的多个像素的成像阵列，每个像素包括至 少一个光敏元件和至少一个读出元件。优选地，在本专利技术的装置中，其中所述至少一个光敏元件包括金属绝缘半导体、 p-n结光电二极管、PIN光电二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
投影射线照相成像装置，包括：闪烁物；和包括直接地在所述闪烁物的侧面上形成的多个像素的成像阵列，每个像素包括至少一个光敏元件和至少一个读出元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ特雷威尔，RS克尔，RW库尔平斯基，
申请(专利权)人：卡尔斯特里姆保健公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]