[發明專利]具有電荷排斥段間隙的輻射敏感探測器設備

有效

• 申請號: 201280055158.8
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN103917897A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: K·J·恩格爾;C·赫爾曼
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24;H01L27/146
• 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

本申請大體涉及成像系統，用于探測輻射的方法，以及具有用于空間分辨的分段電極圖樣的輻射敏感探測器設備。

背景技術

醫學或其他成像系統可以包括間接轉換(閃爍體/光傳感器)探測器的陣列，例如硫氧化釓(GOS)探測器；或直接轉換探測器，例如碲鋅鎘(CZT)探測器或碲化鎘(CdTe)探測器。在具有單層的直接轉換探測器中，偏壓在大的負電壓的公共陰極電極定位于探測器層的一側上。偏壓在接地或接近接地的像素化陽極定位于所述層的另一側上。來自陽極像素的信號被路由通過襯底和/或電路板到達讀出電子器件。碲化鎘(CdTe)和碲鋅鎘(CZT)包括具有高阻止能力(例如X射線衰減)但低遷移率和長電荷傳輸時間的半導體材料。例如，具有1.0到5.0mm厚度的CZT或CdTe單層直接轉換探測器典型地在約一百萬到一千萬計數每秒每平方毫米飽和。硅(Si)和砷化鎵(GaAs)包括具有高遷移率和短電荷傳輸時間但是低X射線阻止能力(例如X射線衰減)的半導體材料。

作為范例，輻射敏感半導體襯底可以被劃分成多個行的探測器元件和多個列的探測器元件，以形成探測器元件的二維陣列。每個探測器元件均與相應的電觸頭相關聯，用于將相應的電信號轉移到讀出襯底，所述讀出襯底繼而包括用于將所述電信號從所述探測器轉移的電觸頭。在基于CZT的探測器中，所述CZT輻射敏感半導體襯底上的電觸頭可以為(Au)、鉑(Pt)或銦(In)，取決于所述探測器的制造者和/或其他因素。

以上提及的基于直接轉換材料的針對X射線和伽馬輻射的能量分辨探測器已被證明是測量光子能量的有效方式。入射光子創建大量的電子/空穴對。此后，電子與空穴典型地在由電極供應的電場內沿不同方向漂移。在所述漂移過程期間，根據Shockley-Ramo定理，在被附接到探測器系統的每個電極上電容性地感生電流。

典型地，所述電極被分段成條帶或像素的圖樣，以提供對創建所述電子/空穴云的交互事件的空間分辨。如在例如US5677539中所描述的，電極分段的另一原因為對僅一種電荷載體的改進的探測，由于較小的電極段具有相對低的面積，從而僅在所述電荷漂移在接近所述電極段附近時，才感生相關電流脈沖。然而，電場線可能在電極段之間的間隙處離開所述探測器晶體。沿循所述電場線的電荷(例如，電子)可能因此被捕獲在所述表面相對長的時間，因此，它們不再貢獻于要被測量的所述脈沖信號。該問題的一種解決方案是如在上面的US5677539中建議的轉向電極的實現方式，其中，所述轉向電極被置于所述探測器段之間的所述間隙內并且荷電，使得所述電場線總被向著所述收集(即，信號生成)電極引導。然而，該技術的所述實現方式在一些情況中是不可能的(因為需要額外的小型化或結構化)，或者要驅動所述轉向電極所要求的電壓感生偏置電流，其不利地影響噪聲性質。

發明內容

本發明的目標是提供一種探測器設備和一種探測輻射的方法，借助于其，可以實現改進的成像性能。

該目標通過如在權利要求1中要求保護的探測器發射設備、如在權利要求9中要求保護的制作方法，以及如在權利要求11中要求保護的成像系統，而得以實現。

因此，遠端引導電極被提供并荷電，使得將在間隙部分處通常會離開所述探測器晶體的電場線被推回到所述探測器晶體，使得它們結束于收集電極的內側上。由此可以防止對電荷的捕獲，使得更多的電荷貢獻于所述輸出信號。

根據第一個方面，所述多個引導電極可以被置于連接層，所述連接層被提供用于連接所述電荷收集電極。這提供以下優點：所述引導電極可以被置于已有層上，使得可以通過簡單地修改所述掩模過程增加它們。然而，注意到，所述引導電極可以被置于任意其他遠端位置，例如在另一中間層處或不同于所述轉換層的層內或在電路中，它們可以在其中履行它們將電場線推回到所述轉換層的功能。

根據可以與所述第一個方面組合的第二個方面，所述電荷收集電極為用于電子收集的陽極或用于空穴收集的陰極。因此，可以針對具有兩種電荷載體類型的轉換層，實施所提出的解決方法。

根據可以與所述第一個方面和第二方面中的任意一個組合的第三個方面，所述電荷收集電極的所述圖樣限定用于將所述輻射轉換成圖像的像素陣列。所述改進的探測器因此可以被用作用于基于輻射的成像系統的探測器。