[發明專利]輻射探測器和制造輻射探測器的方法

無效

• 申請號: 200980122524.5
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN102066976A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: G·福格特米爾;C·赫爾曼;K·J·恩格爾
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

技術領域

本發明涉及一種輻射探測器和制造輻射探測器的方法。此外，本發明涉及一種X射線探測器和包括此類輻射探測器的成像系統。

背景技術

具有像素陣列的輻射探測器被應用于例如CT成像系統中，以便在探測器已經離開被掃描對象后提供對探測器上入射輻射的充分精確的測量。與例如將Cd(Zn)Te作為傳感器材料相比，用于輻射探測器的易制造的半導體材料，諸如硅，在例如成本方面是有利的。盡管Cd(Zn)Te具有比硅高得多的阻止能力并表現出小得多的導致像素間串擾的康普頓(Compton)散射，但Cd(Zn)Te表現出很強的K-熒光(K-fluorescence)，這使能量分辨率下降并且還可能導致像素間串擾。此外，Cd(Zn)Te是一種昂貴的材料，難以大尺寸制造，并且由于其易碎性，表現出層厚度方面的局限性。相反，基于諸如硅的半導體材料的輻射探測器的K-熒光可以忽略。盡管硅對于較高的X射線能量(100keV左右)幾乎透明，而對低于35keV的光子能量卻吸收良好。然而，對于中等光子能量而言極有可能存在康普頓散射，這會改變光子的方向及其能量，導致相鄰以及較遠像素之間的空間和頻域串擾。同時，與Cd(Zn)Te相反，基于半導體的輻射探測器能夠受益于工業中常規使用的成熟和周知的半導體技術。

此類基于半導體的輻射探測器的一個主要缺點是像素間串擾的量，這主要是由于康普頓散射，其降低了圖像質量。對于任何相關像素尺寸都是這種情況，因為康普頓散射光子在硅內部穿過長達數厘米范圍的遠距離，因此容易誘發不相鄰像素之間的空間串擾。

JP59064587公開了一種用于降低由X射線CT單元中輻射探測器上的放射性射線散射導致的相鄰輻射探測器之間串擾的輻射探測器。將半導體輻射探測器和信號提取裝置固定到金屬制成的準直器板上，該金屬對放射性射線具有較高的阻止能力。準直器板在衰減相鄰輻射探測器間的放射性射線散射效應的同時，充當負電極，其大大降低了由散射的放射性射線導致的相鄰輻射探測器之間的串擾。這種輻射探測器的缺點是僅降低了相鄰輻射探測器之間的串擾，而未降低每個輻射探測器的像素之間的串擾。此外，它需要復雜的加工工藝，其中，輻射探測器被安裝到降低輻射探測器之間串擾的準直器板上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輻射探測器，其中，不僅降低了不同探測器之間的串擾，而且還降低了每個輻射探測器的不同像素之間的串擾，其制造容易整合到現有制造工藝中。本發明由獨立權利要求限定。從屬權利要求限定了有利的實施例。

這一目的是通過在半導體材料中提供溝槽實現的，該溝槽圍繞每個像素并至少部分地被阻隔材料填充，阻隔材料吸收由入射輻射生成的光子的至少一部分。于是，圍繞每個像素的溝槽具有以下性質：其能夠吸收一部分輻射生成的光子，從而降低像素之間入射輻射的串擾散射。通過這種方式，降低了從像素進入相鄰像素的輻射串擾的量。此外，可以通過簡單的方式將溝槽整合到標準半導體工藝中，用以制造根據本發明的輻射探測器。例如，用于制造根據本發明的輻射探測器的CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝實現了根據本發明的輻射探測器的簡單和廉價的制造，其中，通過簡單的方式整合了溝槽的制造。有利地，半導體材料包括硅，對于硅而言可利用標準而低成本的制造工藝。

在根據本發明的輻射探測器的實施例中，每個像素包括子像素的陣列并且每個子像素被溝槽圍繞。這進一步降低了輻射探測器中串擾的量。在另一實施例中，一群相鄰的子像素被溝槽圍繞。這允許優化子像素的有效面積的尺寸并降低串擾，因為溝槽占據一定面積，這減少了像素和子像素的有效面積，但另一方面也降低了串擾。例如，這允許以接受陣列子像素之間的一些空間串擾為代價來提高子像素陣列有效面積的覆蓋度。

在根據本發明的輻射探測器的實施例中，阻隔材料包括在35keV能量以上不表現出K熒光的材料。由此可以使不希望的串擾效應最小化。

在根據本發明的輻射探測器的實施例中，溝槽中阻隔材料的填充系數在整個探測器上可設計地變化。通過這種方式，實現了溝槽的第一部分具有這樣的阻隔材料的填充系數或填充體積，即該填充系數或填充體積不同于溝槽的第二部分的填充系數或填充體積。例如，溝槽的第一部分圍繞像素，而溝槽的第二部分圍繞子像素或一群子像素。這有利地實現了對用于填充的材料、溝槽的尺寸和填充工藝所得質量之間的優化。

在根據本發明的輻射探測器的實施例中，阻隔材料是具有中等原子序數Z的材料。這實現了入射輻射生成的光子在溝槽中的有效吸收。用于阻隔材料的有利材料是鉬、銀或鎢。