[發明專利]放射線檢測器

無效

• 申請號: 201110125577.1
• 申請日: 2011-05-16
• 公開（公告）號: CN102288979A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 岡田美廣
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: G01T1/20
• 分類號: G01T1/20
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;王伶

技術領域

本發明涉及一種放射線檢測器。本發明具體涉及具有以矩陣排列的多個像素的放射線檢測器，其中，對放射線的照射所生成的電荷進行累積，并且檢測累積的電荷量，作為圖像信息。

背景技術

放射線圖像成像裝置最近被實現成采用具有在TFT(薄膜晶體管)有源矩陣基板上設置的X放射線感應層并且將X放射線信息直接轉換成數字信息的放射線檢測器，例如，FPD(平板檢測器)放射線檢測器。這種放射線檢測器與相關成像板相比的優點在于能夠更迅速地檢查圖像，并且還能夠檢查視頻圖像。這種放射線檢測器的引入正在迅速普及。

提出了放射線各種類型的這種放射線檢測器。例如，存在直接轉換型放射線檢測器，其在半導體層中將放射線直接轉換成電荷，并且累積這些電荷。還存在間接轉換型放射線檢測器，其首先利用閃爍器(例如，CsI:T1，GOS(Gd₂O₂S:Tb)等)將放射線轉換成光然后將轉換后的光轉換成電荷并累積這些電荷。放射線檢測器輸出與各光電二極管中累積的電荷相對應的電信號。在放射線圖像成像裝置中，從放射線檢測器輸出的電信號在被放大器放大之后在模擬/數字(A/D)轉換器中被轉換成數字信息。

即，在放射線檢測器，同時實現S/N比和動態范圍的提高可能是一件重要的事情。

光電二極管線性地累積與照射的光量相對應的電荷。因此，對于提高低照放射線量范圍內的S/N比，提高中光電二極管對光的感光度并且減小放大器的增益是有效的。

然而，如圖28所示，放大器對電信號具有固定的可放大范圍。因此，當通過增加生成的電荷量來提高光電二極管的感光度時，電信號可能不落入放大器的可放大范圍內，并且可能導致動態范圍降低。此外，當提高光電二極管的感光度時，可以在低照射放射線量范圍內獲得具有高S/N比的圖像，在低照射量范圍對于放射線圖像診斷來說是重要的。然而，可能不能獲得高放射線照射量范圍內的信息，并且可能不能獲得宏觀的圖像(例如，人體輪廓信息)。

日本專利申請特開No.2008-270765公開了一種可以同時提高S/N比和動態范圍的技術。在該技術中，在互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的像素中設置電流-電壓轉換電路，在診斷對象范圍內的信息以高S/N比(小增益)被放大，在大放射線照射量范圍內的信息以低S/N比(大增益)被轉換成電壓，并被輸出。

醫療領域使用的放射線檢測器需要傳感器面積足夠大以容納作為人體的攝影對象的位置。具體地說，傳感器面積的一般標準尺寸是35cm×43cm，或43cm×43cm。因此，難以由6英寸和12英寸之間的直徑形成于硅基板上的CMOS來制造放射線檢測器。因此，由諸如TFT技術在諸如玻璃的絕緣基板上形成的晶體管陣列來構成放射線檢測器。

然而，基于以下理由，將電流-電壓轉換電路并入TFT是不現實的。

(1)由于TFT的閾值的均勻性、制造穩定性和低可靠性，很難以高精確度進行電流-電壓轉換。

(2)由于制造裝置的規格的最小布線寬度大(CMOS≤0.1μm，TFT約等于5μm)，對于電流-電壓轉換，CMOS需要100倍以上的面積。

因此，盡管已經提出了在放射線檢測器的像素內設置電流-電壓轉換電路，但難以將該技術付諸實踐。

發明內容

本發明提供了一種放射線檢測器，其可以抑制動態范圍的減小，并且可以改善低放射線量下的S/N比，而不用在像素中設置任何電流-電壓轉換電路。

本發明的第一方面是一種放射線檢測器，該放射線檢測器包括：多個像素，這些像素以二維形式排列在檢測放射線的檢測區域中，所述多個像素中的各像素包括：響應于放射線的照射而生成電荷并累積與照射的放射線量相對應的電荷的多個傳感器部以及用于讀取所述電荷的開關元件，并且各傳感器部具有不同的感光特性；多條掃描線，開關各開關元件的控制信號流過各掃描線；以及多條信號線，根據各所述開關元件的開關狀態，與所述各像素的所述各傳感器部中累積的電荷相對應的電信號流過各信號線。

注意，感光特性是示出了放射線(例如，X放射線或可見光)的照射量與傳感器部中累積的電荷量之間的關系的特性。此外，感光特性由傳感器部的尺寸、傳感器部的材料、施加到傳感器部的偏置電壓等決定。這里，尺寸指的是傳感器部的面積的大小、其膜厚或者這二者。