[發明專利]在閃爍物上形成的射線照相檢測器

有效

• 申請號: 201010246665.2
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101988967A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: T·J·特雷威爾;R·S·克爾;R·W·庫爾平斯基
• 申請（專利權）人: 卡爾斯特里姆保健公司
• 主分類號: G01T1/20
• 分類號: G01T1/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧霽晨;李家麟

技術領域

本發明通常涉及數字射線照相成像并且更具體地涉及具有直接形成在閃爍磷光體屏幕上的光敏元件和薄膜晶體管讀出器件的成像陣列的閃爍磷光體屏幕的平板成像裝置。

背景技術

通常，采用閃爍磷光體屏幕來吸收X射線和產生光的醫學X射線檢測器由于在磷光體中的側光漫射而遭受空間分辨率的損失。為了減少側光漫射和維持可接受的空間分辨率，磷光體屏幕必須被足夠薄地制造。

成像裝置的空間分辨率和X射線檢測能力通常分別由調制傳遞函數(MTF)和X射線吸收率來表征。薄的磷光體屏幕以減少的X射線吸收的代價來產生更佳的MTF。磷光體屏幕的涂層密度和厚度被用于空間分辨率和X射線吸收率之間的設計權衡。

例如，兩種由Eastman?Kodak公司制造的典型的商業屏幕是Lanex?Fine和Lanex?Fast?Back屏幕。兩者都由Gd₂O₂S₂(Tb)磷光體制成。與Lanex?Fine屏幕相比，Lanex?Fast?Back屏幕相對較厚并且吸收X射線更有效，但是具有較低的分辨率。另一方面，Lanex?Fine屏幕比Lanex?Fast?Back屏幕薄，效率相對較低地吸收X射線，但是具有較高的分辨率。Lanex?Fine和Lanex?Fast?Back屏幕的涂層密度分別是34mg/cm²和133mg/cm²。Lanex?Fine和Lanex?Fast?Back屏幕分別具有24％和63％的吸收率(對于80kVp，利用鎢中間電極(tungsten?target)，2.5mm鋁固有過濾，以及由0.5mm銅+1.0mm鋁過濾)和在5c/mm的0.26和0.04的MTF值。

最近，基于有源矩陣薄膜電子器件的數字平板X射線成像器已經成為用于諸如診斷放射學和數字乳房X射線照相應用的具有前景的技術。有兩種類型的在數字射線成像(DR)中使用的X射線能量轉換方法，即，直接的和間接的方法。在直接的方法中，在光電導體中吸收的X射線被直接地轉換成電荷信號、存儲在位于有源矩陣陣列(AMA)的像素電極上并且使用薄膜晶體管(TFT)讀出以產生數字圖像。非晶硒(a-Se)通常被用作光電導體。

在間接的方法中，單個磷光體屏幕被用于吸收X射線并且所產生的可見光子由在每個像素具有單個光電二極管(PD)和TFT開關的AMA檢測。光電二極管吸收由磷光體發出的與吸收的X射線能量成比例的光。與直接的方法一樣，隨后使用TFT開關讀出存儲的電荷。普通的磷光體材料包括諸如Gd₂O₂S₂(Tb)的粉末磷光體和諸如CsI(Tl)的結構化的磷光體。在間接的方法中，通常使用非晶氫化硅(a-Si:H)來形成光電二極管和TFT開關。

圖1A示出了現有技術的在間接的方法中使用的基于a-Si的平板成像器中的單個成像像素10的截面(不按比例)、，以及圖1B示出包括這種像素10的陣列的平板成像器80的示意性俯視圖。每個成像像素10具有光電二極管70和TFT開關71。X射線轉換器層(例如，發光的磷光體屏幕12)被耦合到光電二極管TFT陣列。光電二極管70包括以下層：鈍化層14、銦錫氧化物層16、p型摻雜硅層18、固有的a-Si:H層20、n型摻雜的硅層22、金屬層24、電介質層26和玻璃基底28。在圖1A中還示出了X射線光子路徑30和可視光的光子路徑32。如圖所示，當單個X射線被磷光體吸收時，無向性地發射出大量的可見光子。僅僅小部分發射的光到達了光電二極管并且被檢測到。

如在圖1B中示出的，平板成像器80由傳感器陣列81組成，傳感器陣列81包括a-Si?n-i-p光電二極管70和TFT?71的矩陣。門驅動器芯片82被連接到柵極線83的塊以及讀出芯片被連接到數據線84和偏置線85的塊。數據線84中的每一個具有關聯的電荷放大器86。放大器優選地包括具有可編程濾波的雙相關采樣電路(未示出)，并且與模擬多路復用器87通信，模擬多路復用器87又與模擬數字轉換器(ADC)88通信，從而以理想的速率流輸出數字圖像數據。