專利名稱：二維陣列型放射線檢測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及面板型X射線固體檢測器，特別是涉及多剖切型X線CT裝置，扇形束型X射線CT裝置所采用的二維陣列型放射線檢測器。
X射線CT裝置從X射線管放射X射線，通過放射口的準直儀，將該X射線聚成扇形的X射線束，以被檢體為中心，X射線管，以與其相對的方式設置的圓弧狀的準直儀以及檢測器旋轉，檢測器捕獲透過被檢體的X射線信息，通過計算機對該信號進行處理，獲得被檢體的X射線斷層圖象。
另外，上述檢測器包括下述結構，在該結構中，X射線檢測元件以X射線管為中心，呈圓弧狀，按照約500～1000個溝道的方式排列，該X射線檢測元件由將X射線轉換為光的閃爍器件，以及光電二極管形成，該光電二極管檢測通過上述閃爍器件轉換的光，將其作為電信號輸出。
在制造方面，根據機械式排列，在基板上并列設置8～30個下述的組合體，該組合體是將閃爍器與光電二極管以光學方式連接而組合成的，使上述的包括8～30個的組合體的組合件作為1個組件，在圓周上連續地，基本呈圓弧狀布置這樣的檢測器組件，將其與準直儀組合，從而構成CT用固體檢測器。
已有的放射線檢測器按照上述方式構成，但是在沿溝道方向(與被檢體的體軸相垂直的方向)按照一維排列的檢測器中，只能剖切斷層圖象1次，故必須進行若干次掃描，以便獲得多層的斷層圖象。為了同時獲得多個切斷數據，人們考慮采用下述的二維陣列型放射線檢測器，其不僅沿溝道方向，而且沿與該溝道方向相垂直的剖切方向(被檢體的體軸方向)排列X射線檢測元件，另外希望有下述的檢測器，其同時采用扇形束型X射線管，在較短的時間內，收集微小剖切間距的多次剖切數據。
通常，該二維陣列型放射線檢測器包括有兩種類型，第1種類型包括X射線轉換膜，其將X射線轉換為光；光電二極管，其呈行列形式設置于該X射線轉換膜的正下方；開關元件，其與各光電二極管連接，在X射線照射之后，通過依次使各開關元件實現導通，則讀取累積于各像素中的信號電荷，形成X射線圖象，第2種類型包括放射線傳感器陣列，其由對放射線進行感應，直接輸出與入射線量相對應的電荷信號的轉換膜形成，開關元件與呈行列形式設置于該傳感器陣列的正下方的電極連接，在照射時，通過依次使各開關元件實現導通，讀出累積于各像素中的信號電荷，形成X射線圖象。在這里，針對前一類型進行描述。
圖4表示前一類型的二維陣列型放射線檢測器中的檢測電路。該檢測器在前面，以相同方式形成有將X射線轉換為光的閃爍器11，在其內側，將光轉換為電信號的光電轉換器件比如，光電二極管沿縱橫方向完全有規律地以陣列方式設置。另外，相對該光電轉換器件1，形成有開關元件，比如，場效應晶體管2，各場效應晶體管2中的漏極5的端子與光電轉換器件1連接。此外，各場效應晶體管2中的柵極3的端子與水平方向的柵極母線6連接，各場效應晶體管2中的漏極4的端子與垂直方向的數據母線7連接。柵極激勵部8與數據收集部9通過控制部10控制，通過沿水平方向形成的柵極母線6，從上方朝向下方，依次將柵極激勵部8發出的脈沖信號輸出，將其供給場效應晶體管2的柵極3，將累積于光電轉換器件1中的圖象電荷信號，從源極5讀出到漏極4，接著將其從沿垂直方向形成的數據母線7，輸入到數據收集部9。然后，將從數據收集部9輸入的圖象數據信號輸出到外部。
圖5表示二維陣列型放射線檢測器的截面結構。該檢測器為下述形式，即在基板13上，形成有閃爍器11，光電轉換器件1(a-Si:H PDA等)，以及開關元件(a-Si:H TET2等)。在基板13上，形成有柵極母線6，在該柵極母線6上，以重合方式形成有場效應晶體管2中的柵極3的電極，此外，作為開關元件的場效應晶體管2完全有規律地呈行列形式形成。還有，在場效應晶體管2的漏極4的電極上，以重合方式形成有絕緣物16上的數據母線7。再有，布置在底層的柵極母線6與布置在頂層的數據母線7夾持絕緣件，在空間上呈正交。接著，在場效應晶體管2中的源極5的電極上，完全有規律地呈行列形式形成有光電轉換器件1。另外，在其整個頂部表面上，形成閃爍器11。
過去的二維陣列型放射線檢測器按照上述方式構成，但是當將該二維陣列型放射線檢測器應用于扇形束型X射線CT裝置時，檢測器的矩陣尺寸為512×512～2048×2048，其外形尺寸為1條邊在200～300mm4個的范圍的正方形，這樣不能夠與扇形束型X射線CT裝置所要求的尺寸，比如1000mm×200mm相對應。此外，即使在將尺寸為300mm×300mm4個單元連接在一起，形成1200mm×300mm的尺寸的情況下，由于柵極母線6與數據母線7處于正交狀態，水平掃描的柵極激勵部8與數據讀出的數據收集部9分別占據1條邊，另外由于根據情況，有時占據全部的4條邊，故即使在可沿橫向并排的情況下，因在連接在一起的部分，放置有掃描電路等的電子部件，從而具有造成較大的靜區，不可能實現的問題。
本發明是針對上述的情況而提出的，本發明的目的在于提供一種二維陣列型放射線檢測器，其具有扇形束型X射線CT裝置所要求的那樣的二維陣列型的較大的檢測面。
為了實現上述目的，本發明的二維陣列型放射線檢測器包括轉換層，該轉換層對放射線進行感應，輸出與入射線量相對應的電荷信號；開關元件，其呈行列形式設置于該轉換層的正下方；柵極激勵部，其在信號讀出時，通過柵極母線，依次使各開關元件實現導通；數據收集部，其通過數據母線，讀出累積于各像素中的電荷信號，控制部，其對上述柵極激勵部，以及數據收集部進行控制，其特征在于上述柵極母線與數據母線以相互保持平行的方式，設置于各列像素之間。
另外，在本發明的二維陣列型放射線檢測器中，柵極母線與數據母線在各列像素之間，每次各布置一根。
還有，在本發明的二維陣列型放射線檢測器中，將二維陣列型放射線檢測器作為一個組件，在柵極母線與數據母線中的未輸出端面，連接多個組件。
由于本發明的二維陣列型放射線檢測器按照上述方式構成，在檢測器面板的布線中，柵極母線與數據母線在各像素列之間的靜區部，按照相互保持平行的方式布置，柵極母線與數據母線每次按照一根的方式布置在各列像素之間，掃描電路中的柵極激勵部和信號讀出部呈僅僅占據檢測器面板中的4條邊中的1條邊的結構，故通過將多個通過組件單元而制成的檢測器面板并列，構成整個檢測器，可制造扇形束型X射線CT裝置等的較大的二維陣列型放射線檢測器。
以下對附圖及符號作簡單說明。
圖1為表示本發明的二維陣列型放射線檢測器的一個實施例的圖；圖2為表示本發明的二維陣列型放射線檢測器的一個組件的圖；圖3為表示將本發明的二維陣列型放射線檢測器的組件組合而形成的扇形束型X射線CT裝置用的一個實施例的圖；圖4為表示已有的二維陣列型放射線檢測器的圖；圖5為表示二維陣列型放射線檢測器的截面結構的圖。
在上述附圖中，1-光電轉換器件；2-場效應晶體管；3-柵級；4-漏級；5-源級；6-柵級母線；7-數據母線；8,8a,8b-柵級激勵部；9,9a,9b-數據收集部；10-控制部；11-光的閃爍器；12-像素；13-基板；14,14a-組件；15-靜區部；16-絕緣件。
實施例下面參照附圖1，對本發明二維陣列型放射線檢測器的一個實施例進行描述。圖1表示本發明的二維陣列型放射線檢測器的檢測電路。該二維陣列型放射線檢測器中的部件結構與已有的檢測器相同，但是檢測器面板上的掃描電路中的柵極母線6與讀出電路中的數據母線7的布線方法，和作為電子電路部的柵激勵部8，數據收集部9，以及控制部10的設置與已有的檢測器不同。
本檢測器中的將X射線轉換為光的閃爍器11在前面，以相同的方式形成，在其內側，將光轉換為電信號的光電轉換器件比如，光電二極管沿縱橫方向完全有規律地以陣列方式設置。另外，相對該光電轉換器件1，形成有開關元件，比如，場效應晶體管2，各場效應晶體管2中的漏極5的端子與光電轉換器件1連接。此外，各場效應晶體管2中的柵極3的端子與垂直方向的柵極母線6連接，各場效應晶體管2中的漏極4的端子與垂直方向的數據母線7連接。
柵極激勵部8與數據收集部9通過控制部10控制，通過沿垂直方向形成的柵極母線6，從上方朝向下方，依次按照圖中所示的A點、B點、C點……進行掃描，將該柵激勵部8發出的脈沖信號供給場效應晶體管2的柵極3，將累積于光電轉換器件1中的圖象電荷信號，從源極5讀出到漏極4，接著，將其從沿垂直方向形成的數據母線7，輸入到數據收集部9。然后，將從數據收集部9輸入的圖象數據信號輸出到外部。
在上述結構中，柵極母線6與數據母線7是按照平行的方式進行布線的，水平掃描的柵極激勵部8與讀出的數據收集部9僅僅占據檢測器面板的1條邊。在此場合，由于柵極母線6與數據母線7接近，故在數據母線7上容易附帶有雜波，在結構方面，在靜區部列15中，每次各設置有一條柵極母線6與數據母線7。
與已有的檢測器面板相比較，柵極母線6具有相互重合的部位，但是，在制造工序中，如圖5所示，在玻璃基板13上，首先形成縱向的柵極母線6。接著，隨后所形成的橫向柵極母線6連接的接點(A點，B點，C點……)實現良好連接，形成凸緣狀。然后，在柵極母線6相互重合的部位，形成SiNx等的絕緣膜。之后，在連接的同時，形成橫向柵極母線6。之后的工序與已有的檢測器面板的相同。
下面參照圖2，對尺寸較大的，扇形束型X射線CT裝置用的二維陣列型放射線檢測器的一個實施例進行描述。如圖1所示，將檢測器面板制作成一個組件14，其中按照矩陣結構形成有像素2。該組件14在一塊基板13上，形成64ch×128ch的尺寸。將縱向的128ch二等分，在上方形成64ch，在下方形成64ch。柵極母線6與數據母線7并排地沿上下平行地布置，水平掃描的柵極激勵部8a,8b，以及數據收集部9a,9b沿上下設置。如果形成矩陣尺寸為128ch×64ch,1個像素的尺寸為1.5mm的四邊形，則組件尺寸為192mm×96mm。
如果按照圖3所示的方式，將10個上述的組件連接，則形成下述的扇形束型X射線CT裝置用的二維陣列型放射線檢測器，其矩陣尺寸為640×128ch，組件尺寸為960mm×192mm。在將這樣的組件并列的結構中，如圖3所示，可使組件面朝向X射線管的焦點方向。
由于本發明的二維陣列型放射線檢測器按照上述方式構成，柵極母線與數據母線在各像素列之間的靜區部相互保持平行，每次按照一根布置，掃描電路中的柵極激勵部和信號讀出的數據收集部呈僅僅占據檢測器面板的1條邊的結構，故在沒有靜區部的情況下，將多個通過組件單元而制成的檢測器面板并列，可制造較大的二維陣列型放射線檢測器。另外，由于通過組件單元制成，這樣在制造方面，產品合格率良好，即使在萬一出現故障的情況下，仍可僅僅通過更換發生故障的組件的方式來解決。
權利要求
1．一種二維陣列型放射線檢測器，其包括轉換層，該轉換層對放射線進行感應，輸出與入射線量相對應的電荷信號；開關元件，其呈行列形式設置于該轉換層的正下方；柵極激勵部，其在信號讀出時，通過柵極母線，依次使各開關元件實現導通；數據收集部，其通過數據母線，讀出累積于各像素中的電荷信號；控制部，其對上述柵極激勵部，以及數據收集部進行控制，其特征在于上述柵極母線與數據母線以相互保持平行的方式，設置于各列像素之間。
2．根據權利要求1所述的檢測器，其特征在于柵極母線與數據母線在各列像素之間，每次各布置一根。
3．一種二維陣列型放射線檢測器，其特征在于將權利要求1所述的二維陣列型放射線檢測器作為一個組件，在柵極母線與數據母線中的未輸出端面，連接多個組件。
全文摘要
一種二維陣列型放射線檢測器,其柵極母線與數據母線沿靜區部列15的垂直方向保持平行,每次各布置一根,在檢測器面板的一邊引出,該柵極母線從通過控制部控制的柵極激勵部,將掃描脈沖傳送給場效應晶體管中的柵極,該數據母線將光電轉換器件的電荷信號從源極以柵控方式傳送給漏極,將其讀出到數據收集部。控制部、柵極激勵部,以及數據收集部設置于下方的一條邊處。將多個組件并列,形成具有較大的檢測面的二維陣列型放射線檢測器。
文檔編號H04N5/374GK1304048SQ0012119
公開日2001年7月18日 申請日期2000年7月31日 優先權日2000年1月7日
發明者戶波寬道, 大井淳一 申請人:株式會社島津制作所