具有增加的动态范围的数字X射线检测器制造技术

本发明专利技术的名称为“具有增加的动态范围的数字X射线检测器”。在一个实施例中，为数字X射线检测器(22)配备多个像素区域(54)。每个像素区域(54)包含具有第一面积(116)的第一光电二极管(86)和具有等于或小于第一面积(116)的第二面积(122)的第二光电二极管(88)。数字X射线检测器(22)还包含屏蔽结构(94)，其盖在每个像素区域(54)的第一(86)光电二极管和第二(88)光电二极管之上，同时屏蔽结构(94)相对第二光电二极管(88)按比例更少地屏蔽第一光电二极管(86)，以提供具有第一灵敏度的第一光电二极管(86)，以及具有低于第一灵敏度的第二灵敏度的第二光电二极管(88)。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题涉及数字成像系统，以及具体地，涉及增加数字X射线检测器的动态范围。
技术介绍
数字X射线成像系统越来越广泛地用于产生数字数据，其被用于重构有用的射线照像图像。在目前的数字X射线成像系统中，来自源的辐射朝向对象(通常是在医疗诊断应用中的患者)定向。部分辐射通过患者并影响检测器。检测器的表面将辐射转化成被感测的可见光光子。检测器被分割为离散像元或像素的矩阵，并基于影响每个像素区域的辐射的量或强度对输出信号进行编码。由于辐射强度在辐射通过患者时被改变，因此基于输出信号重构的图像提供了患者组织的投影，这与通过传统的感光胶片技术可得到的类似。数字X射线成像系统由于其收集数字数据的能力而特别有用，数字数据能重构成放射科医师和诊断医师需要的图像，以及以数字形式存储或直到需要时才存档。在传统的基于胶片的射线照像技术中，要准备真实的胶片、曝光、显影和存储以备放射科医生使用。 虽然胶片提供了优秀的诊断工具，尤其是由于它们捕捉有意义的解剖细节的能力，它们固有地难于在位置之间传输，例如从成像设备或部门传输到多个医师位置。另一方面，由直接数字X射线系统产生的数字数据能够被处理和增强、存储、通过网络传输，并用于重构图像，其可以被显示在位于任何期望位置的监视器上或其它软拷贝显示器上。将传统的射线照像图像从胶片转换成数字数据的数字化系统也提供了类似的优势。除了数字X射线系统的捕捉、存储、和传输图像数据的应用，它们还战胜若干挑战。例如，X射线系统可用于不同类型范围的检查，包括射线照像成像和荧光镜成像。除了其他的区别，这两种类型的成像检查特征在于用于生成图像数据的显著不同的辐射水平。 具体地，射线照像图像应用比荧光镜图像高得多的辐射水平。在若干应用中，想要的是顺序执行两类成像程序以获得不同类型的数据。然而，当前的数字X射线系统可能在用同一检测器执行荧光镜成像和射线照像成像上遇到困难。需要注意的是，这样的检测器被用于若干其他的应用和设定中。例如，除了投影X射线应用，数字X射线检测器被用于计算机断层扫描成像和层析成像。此外，这些系统越来越多地用于邮包和行李检查、用于安全系统(例如，机场安全)、筛选系统、工业部件检查等等。具体地，目前的数字X射线系统使用非晶硅检测器，其中光电二极管和薄膜晶体管的阵列位于X射线闪烁器下方。入射X射线与闪烁器交互以发射出可见光光子，其被光电二极管吸收，创造出电子-空穴对。一开始充有若干伏反向偏压的二极管因此依据X射线照明强度按比例放电。然后，与二极管相关联的薄膜晶体管开关继而被激活，而二极管通过电荷灵敏电路重新充电，该过程所需要的电荷可被测量。然而，非晶硅检测器的动态范围(即最小曝光和最大曝光)受限于在某个曝光水平上各个像素可以集结的电荷数量。在高曝光时，可能会发生饱和，并且获得的信号可能不代表影响检测器表面的单独像素区域的光子数量或者辐射强度。结果，重构图像中可能损失细节。如上所述，这些检测器中的一些执行射线照像成像和荧光镜成像二者。在荧光镜中使用的检测器通常需要尽可能高的转换系数且尽可能低的电子噪声；然而，这些检测器倾向于具有低于射线照像操作期望的曝光水平的最大曝光水平。因此，在射线照像操作和荧光镜操作都使用的检测器一般对这些成像操作之一进行折衷。
技术实现思路
根据一个实施例，为数字X射线检测器配备了多个像素区域。每个像素区域包括具有第一面积和第一灵敏度的第一光电二极管，以及具有等于或小于第一面积的第二面积和低于第一灵敏度的第二灵敏度的第二光电二极管。该数字X射线检测器还包括耦合到每个像素区域的第一光电二极管和第二光电二极管的启动电路，以能够读出第一光电二极管和第二光电二极管。该数字X射线检测器进一步包括耦合到每个像素区域的第一光电二极管和第二光电二极管的读出电路，以从第一光电二极管和第二光电二极管中读出数据。根据另一实施例，为数字X射线检测器配备了多个像素区域。每个像素区域包括具有第一面积的第一光电二极管，以及具有等于或小于第一面积的第二面积的第二光电二极管。该数字X射线检测器还包括盖在每个像素区域的第一光电二极管和第二光电二极管之上的屏蔽结构，其中，屏蔽结构相对第二光电二极管按比例更少地屏蔽第一光电二极管， 以向第一光电二极管提供第一灵敏度，以及向第二光电二极管提供低于第一灵敏度的第二灵敏度。根据第三实施例，为数字X射线系统配备了 X射线辐射源和配置成在来自源的辐射横贯感兴趣对象之后接收该辐射的数字检测器。检测器具有多个像素区域。每个像素区域包括具有第一面积和第一灵敏度的第一光电二极管，以及具有等于或小于第一面积的第二面积和低于第一灵敏度的第二灵敏度的第二光电二极管。附图说明本专利技术的这些和其他特征、方面、和优势在参照附图阅读下面详细描述时将被更好地理解，贯穿所有附图，相似的符号代表相似的部件，在附图中图1是根据本技术方面的数字X射线成像系统的图解概述；图2是用于在图1的系统的检测器中产生图像数据以产生用于重构的图像数据的某些功能电路的图解表示；图3是说明用于产生图像数据的检测器结构的部分截面视图；图4是说明图3的检测器结构中的像素结构的顶视图；以及图5是根据本技术方面的、与曝光水平有关系的多种像素结构的信号电平的图示化表示。具体实施例方式图1图解示出了用于获取和处理离散像素图像数据的成像系统10。在示出的实施例中，系统10是设计成根据本技术获取原始图像数据以及处理图像数据用于显示的数字X 射线系统。然而，贯穿下面的讨论，虽然基本信息和背景信息都是基于用在医疗诊断应用中的数字X射线系统而提供的，但是应该铭记本技术的方面也可以应用于包括X射线检测器的数字检测器，用于不同的设定(例如，投影X射线、计算机断层扫描成像、层析成像等)以及用于不同目的(例如，邮包、行李、交通工具和部件检查等)。在图1中示出的实施例中，成像系统10包括紧邻准直器14放置的X射线辐射源 12。准直器14允许辐射流16进入到对象18(例如，人类患者18)放置的区域中。辐射的部分20穿过或在周围通过对象18，并影响通常以参考数字22表示的数字X射线检测器。 如下面更全面描述的，检测器22将其表面上接收到的X射线光子转换到低能量光子，并随后转换到电信号，所述电信号被获取和处理以重构对象18内的特征的图像。源12由电源/控制电路M控制，其提供了用于检查序列的功率和控制信号两者。 此外，检测器22耦合到检测器控制器沈，其命令获取检测器中生成的信号。检测器控制器 26还可执行多种信号处理和滤波功能，例如动态范围的初始调整、数字图像数据的交织等等。电源/控制电路M和检测器控制器26都对来自系统控制器观的信号做出响应。通常，系统控制器观命令成像系统的操作，以执行检查规程以及处理获取的图像数据。在本上下文中，系统控制器观还包括通常基于通用数字计算机或专用数字计算机的信号处理电路、相关联的存储电路(用于存储由计算机执行的程序和例行程序以及配置参数和图像数据)、接口电路等等。在图1中示出的实施例中，系统控制器观链接到至少一个输出设备，例如以参考数字30表示的显示器或者打印机。输出设备可包括标准或特殊用途的计算机监视器，以及相关联的处理电路。一个或多个操作员工作站32可以进一步链接在系统中以输出系统参数、请求检查、查看图像等等。通常，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·格兰富尔斯，J·R·兰伯蒂，R·G·克伦斯，薛平，M·谢普肯斯，A·J·库图尔，D·阿尔巴利，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：