專利名稱：具有光敏二極管陣列的檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測器，特別用于X射線輻射的檢測器，具有光敏二極管陣列，就它們的光敏接收面的尺寸來說相當(dāng)于一個(gè)像素。
背景技術(shù)：
在例如采用具有帶X射線源和X射線檢測器的X射線拍攝系統(tǒng)的X射線計(jì)算機(jī)斷層造影掃描儀這種X射線儀成像時(shí)，力求盡可能大地構(gòu)成可供獲取圖像的X射線檢測器的檢測面積，以便例如可以在X射線系統(tǒng)環(huán)繞患者的一次旋轉(zhuǎn)中掃描整個(gè)器官，如患者的心臟。這種也稱為平面檢測器的X射線檢測器一般情況下由多個(gè)彼此二維排列的檢測器模塊構(gòu)成。每個(gè)檢測器模塊具有彼此定向的閃爍器元件陣列和光敏二極管陣列。在此閃爍器元件和光敏二極管構(gòu)成檢測器模塊的檢測器元件。一個(gè)檢測器元件代表檢測器的一個(gè)像素。閃爍器元件將射中其上的X射線轉(zhuǎn)換為可見光，再由后置的光敏二極管陣列的光敏二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
在某些醫(yī)學(xué)診斷情況下，人們希望利用X射線儀可以產(chǎn)生檢查對(duì)象的位置分辨率高于通過所使用的X射線檢測器的檢測器元件的柵格或像素柵格預(yù)先給定的位置分辨率的圖像。為此DE 101 45 997 A1公開了使用一種高分辨率遮光板，它具有緊密相鄰的遮光縫隙并由吸收X射線的材料組成、一般情況下由重金屬構(gòu)成。高分辨率遮光板遮去閃爍器元件陣列中每個(gè)像素的一部分，從而僅各閃爍器元件的一部分被X射線觸及到，由此實(shí)現(xiàn)了更高的位置分辨率。但為達(dá)到更高的位置分辨率，只有一部分透射患者的X射線用于成像。
為了除具有與像素的柵格相應(yīng)的位置分辨率的X射線圖像外還可以獲得具有更高位置分辨率的X射線圖像，一般情況下可用電機(jī)使高分辨率遮光板在工作位置與在軸向錯(cuò)開的非工作位置之間移動(dòng)。因此在X射線拍攝系統(tǒng)上還附加地存在一個(gè)移動(dòng)部件，即高分辨率遮光板，在工作時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行校正并必須在X射線拍攝系統(tǒng)上提供附加的結(jié)構(gòu)空間，以便在不使用情況下可以容納拍攝高分辨率遮光板，使其不妨礙利用X射線拍攝系統(tǒng)獲取其他圖像。此外，該使高分辨率遮光板處于工作設(shè)置和非工作設(shè)置的方法需要復(fù)雜并因此昂貴的機(jī)械裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，這樣提供一種開頭所述類型的檢測器，利用該檢測器可以進(jìn)行更高位置分辨率的X射線拍攝，而無須使用高分辨率遮光板。
依據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題通過一種具有光敏二極管陣列的檢測器得以解決，這些光敏二極管就其光敏接收面的尺寸而言分別相當(dāng)于一個(gè)像素，其中，每個(gè)光敏二極管以相同的方式劃分成至少兩個(gè)子光敏二極管，而且其中每個(gè)光敏二極管具有至少一個(gè)電開關(guān)，從而可使光敏二極管的僅一個(gè)或者所有子光敏二極管與分析電路連接。本發(fā)明因此提出，將陣列的每個(gè)相當(dāng)于一個(gè)像素的光敏二極管的光敏接收面再次劃分為至少兩個(gè)子光敏二極管，而且為這些光敏二極管設(shè)置這樣的開關(guān)，使其接收高位置分辨率的X射線投影時(shí)僅激活一個(gè)子光敏二極管而在接收普通位置分辨率的X射線投影時(shí)激活所有子光敏二極管，普通位置分辨率的X射線投影相當(dāng)于光敏二極管的常規(guī)運(yùn)行。按照這種方式可以獲得提高了位置分辨率的X射線投影，而無需使用為了獲得提高位置分辨率的X射線投影而遮住一部分檢測器表面的專用高分辨率遮光板。
依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，開關(guān)為采用CMOS技術(shù)的開關(guān)，它可以簡單的方式整合到光敏二極管中。該開關(guān)最好通過分析電路控制地運(yùn)行，從而根據(jù)檢測器的運(yùn)行模式或者激活一個(gè)光敏二極管的所有子光敏二極管以有助于該光敏二極管的信號(hào)產(chǎn)生，或者分別僅激活一個(gè)光敏二極管的一個(gè)特定的子光敏二極管，以獲得提高位置分辨率的X射線投影。
依據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式，每個(gè)光敏二極管劃分為一個(gè)第一和一個(gè)第二子光敏二極管，其中，第一子光敏二極管在其光敏接收面方面基本上正方形或者長方形地構(gòu)成。依據(jù)本發(fā)明的一種方案，第二子光敏二極管在其光敏接收面方面基本上L形構(gòu)成。最好第一子光敏二極管和第二子光敏二極管互補(bǔ)成光敏二極管陣列的一個(gè)基本上正方形或者長方形的光敏二極管。按照這種方式，通過將一個(gè)常規(guī)的光敏二極管僅劃分成兩個(gè)子光敏二極管，可以實(shí)現(xiàn)提高位置分辨率的X射線投影的拍攝。用于提高位置分辨率的第一子光敏二極管在此方面具有基本上正方形或者長方形的結(jié)構(gòu)，正像常規(guī)光敏二極管本身所具有的那樣。
依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，光敏二極管陣列這樣和與該光敏二極管陣列相對(duì)定向的閃爍器元件陣列相對(duì)應(yīng)，使其光敏二極管分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)閃爍器元件。閃爍器元件分別被劃分成至少兩個(gè)子元件。將閃爍器元件劃分成子元件在此方面可以與將光敏二極管劃分成子光敏二極管相同的方式進(jìn)行。出于更加簡單制造閃爍器元件陣列的原因，閃爍器元件特別是在考慮到第一子光敏二極管正方形或者長方形構(gòu)成而第二子光敏二極管L形構(gòu)成的情況下劃分成四個(gè)子元件。依據(jù)本發(fā)明的方案，在此閃爍器元件的恰好一個(gè)子元件對(duì)應(yīng)于第一子光敏二極管并且閃爍器元件的其余子元件對(duì)應(yīng)于第二子光敏二極管。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，閃爍器元件以及子元件通過采用反射光的材料填充的縫隙彼此分離，在此，閃爍器元件之間的縫隙寬于子元件之間的縫隙。按照這種方式，達(dá)到閃爍器元件陣列與光敏二極管陣列匹配的結(jié)構(gòu)化。
依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，檢測器具有分別帶有一個(gè)閃爍器元件陣列和一個(gè)光敏二極管陣列的多個(gè)檢測器模塊，其中至少一個(gè)模塊包括一個(gè)光敏二極管陣列，其光敏二極管以相同的方式劃分成至少兩個(gè)子光敏二極管。檢測器因此不必全部是這種檢測器模塊，而是也可以包括部分常規(guī)結(jié)構(gòu)的檢測器模塊，對(duì)此是指其光敏二極管和閃爍器元件不再繼續(xù)劃分的檢測器模塊。
該檢測器最好用于X射線儀，特別是用于X射線計(jì)算機(jī)斷層造影掃描儀。


附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1示出計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀的局部方框示意圖；圖2示出圖1中計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀的檢測器模塊；圖3示出圖2中檢測器模塊的閃爍器元件陣列的俯視圖；圖4示出圖2的檢測器模塊的光敏二極管陣列的俯視圖；以及圖5和6示出光敏二極管的不同實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1以局部方框示意圖示出計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1。計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1包括X射線源2，從其焦點(diǎn)F發(fā)出X射線束3，該射線束利用圖1中未示出但本身公知的遮光板構(gòu)成為例如扇形或者錐角形。X射線束3透射所要檢查的對(duì)象4并擊中X射線檢測器5。X射線源2和X射線檢測器5在圖1中以未示出的方式彼此相對(duì)設(shè)置在計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1的旋轉(zhuǎn)框架上，該旋轉(zhuǎn)框架可在方向上環(huán)繞計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1的系統(tǒng)軸Z旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1工作時(shí)，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)框架上的X射線源2和X射線檢測器5環(huán)繞對(duì)象4旋轉(zhuǎn)，其中，從不同的投影方向上獲得對(duì)象4的X射線圖像。在此到達(dá)X射線檢測器5的每個(gè)X射線投影的通過透射對(duì)象4到達(dá)以及通過透射對(duì)象4衰減的X射線到達(dá)X射線檢測器5，其中，X射線檢測器5產(chǎn)生與所到達(dá)的X射線的強(qiáng)度相應(yīng)的信號(hào)。圖像計(jì)算機(jī)6隨后從利用X射線檢測器5測定的信號(hào)中以本身公知的方式計(jì)算對(duì)象4的一個(gè)或者多個(gè)二維或三維圖像，其可在可視裝置7上顯示。
X射線檢測器5在本實(shí)施例情況下具有多個(gè)檢測器模塊8，它們在方向上和z方向上并排設(shè)置在未詳細(xì)示出的固定在旋轉(zhuǎn)框架上的檢測器臂上，并在本實(shí)施例情況下形成平面的X射線檢測器5。
圖2示例性示出X射線檢測器5的檢測器模塊8。檢測器模塊8具有垂直結(jié)構(gòu)，其中，閃爍器元件陣列9設(shè)置在半導(dǎo)體基礎(chǔ)上的光敏二極管陣列10上。閃爍器元件陣列9的上面設(shè)置有準(zhǔn)直器12，從而使得只有特定空間方向上的X射線輻射能夠到達(dá)閃爍器元件陣列9。光敏二極管陣列10在本實(shí)施例情況下設(shè)置在印制電路板11上，在其另一面上是沒有詳細(xì)示出的屬于分析電路13的電子技術(shù)元件，它們對(duì)由光敏二極管陣列10的光敏二極管產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)預(yù)處理后的信號(hào)隨后以未詳細(xì)示出的方式例如利用匯流環(huán)從旋轉(zhuǎn)框架傳送到計(jì)算機(jī)6，計(jì)算機(jī)6再現(xiàn)對(duì)象4的例如二維截面圖像或者三維圖像。
為能夠利用計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1產(chǎn)生比通過像素的柵格預(yù)先規(guī)定的更高的位置分辨率的對(duì)象4的圖像，閃爍器元件陣列9以圖3所示的方式結(jié)構(gòu)化。圖3在此方面示出圖2中閃爍器元件陣列9的俯視圖。如從圖3所看到的那樣，閃爍器元件陣列9包括多個(gè)在方向上成行和在z方向上成列設(shè)置的閃爍器元件14，其中每個(gè)元件代表一個(gè)像素并在本實(shí)施例情況下在其輻射敏感的接收面方面基本上正方形構(gòu)成。閃爍器元件14在本實(shí)施例情況下再次被分別劃分為四個(gè)同樣正方形構(gòu)成的子元件15、16、17、18。閃爍器元件陣列9在此方面由圓盤形閃爍器陶瓷的結(jié)構(gòu)化產(chǎn)生，其中，借助于鋸在閃爍器陶瓷上加工出縫隙30、31、32，以構(gòu)成閃爍器元件14以及子元件15、16、17、18。縫隙隨后利用反射光的材料填充，以便盡可能避免一方面閃爍器元件14與另一方面子元件15、16、17、18之間的光學(xué)串?dāng)_。如從圖3可看到的那樣，閃爍器元件陣列9在本實(shí)施例情況下可以這樣結(jié)構(gòu)化，使也稱為間隔的閃爍器元件14之間用反射材料填充的縫隙30在方向上的寬度大于在z方向上閃爍器元件14之間的間隔31的寬度。方向上閃爍器元件14之間縫隙30的寬度約為300μm，而z方向上閃爍器元件14之間的縫隙31的寬度約為80μm。在閃爍器元件14的內(nèi)部，子元件15、16、17、18之間的縫隙32的寬度再次明顯變小并處于30和40μm之間。
圖4示出與閃爍器元件陣列9相對(duì)定向的光敏二極管陣列10的俯視圖。光敏二極管陣列10包括多個(gè)在方向上成行和在z方向上成列設(shè)置的光敏二極管20，它們的光敏接收面基本上構(gòu)成為正方形。在此光敏二極管20的光敏接收面的形狀和尺寸基本上相當(dāng)于閃爍器元件14的輻射敏感接收面的形狀和尺寸。在此每個(gè)閃爍器元件14和與其對(duì)應(yīng)的光敏二極管20形成一個(gè)體現(xiàn)X射線檢測器5的像素的檢測器元件。正如已經(jīng)提到的那樣，為能夠利用計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀1獲得具有提高了的位置分辨率的圖像，在本實(shí)施例情況下光敏二極管陣列10這樣構(gòu)成，使每個(gè)光敏二極管20以相同的方式劃分成至少兩個(gè)子光敏二極管，這通過對(duì)用于制造光敏二極管陣列10的半導(dǎo)體材料的相應(yīng)摻雜實(shí)現(xiàn)。第一子光敏二極管21的光敏接收面基本上構(gòu)成為正方形的，而第二子光敏二極管22的光敏接收面基本上構(gòu)成為L形的。如從圖4所看到的那樣，兩個(gè)子光敏二極管21和22互補(bǔ)地構(gòu)成一個(gè)基本上為正方形的光敏二極管20。
如圖4借助兩個(gè)光敏二極管20示例性示出的那樣，在本實(shí)施例情況下光敏二極管陣列10的所有光敏二極管20均具有優(yōu)選采用CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的開關(guān)23。開關(guān)23可以使光敏二極管陣列10以兩種工作模式運(yùn)行。在開關(guān)接通的第一工作模式中，無論是第一子光敏二極管21還是第二子光敏二極管22均對(duì)產(chǎn)生信號(hào)作出貢獻(xiàn)。在這種情況下，X射線檢測器5或者特別是光敏二極管陣列10實(shí)際上以常規(guī)方式運(yùn)行，仿佛不存在光敏二極管20的劃分。在此位置分辨率相當(dāng)于由閃爍器元件14的柵格和與其相重合的光敏二極管20的柵格預(yù)先給定的位置分辨率。而如果斷開光敏二極管20的開關(guān)23，那么分別僅有由第一子光敏二極管21和子元件18形成的各第一子像素對(duì)產(chǎn)生信號(hào)作出貢獻(xiàn)。L形的第二子光敏二極管22、對(duì)應(yīng)于所屬閃爍器元件14中的其余子元件15、16、17則對(duì)成像沒有任何幫助。因此在該光敏二極管陣列10的第二工作模式中，可以從對(duì)象4獲得具有提高的位置分辨率的圖像。開關(guān)23的接通和斷開最好通過分析電路13控制，為此存在未詳細(xì)示出的相應(yīng)控制導(dǎo)線。
在本實(shí)施例的情況下，閃爍器元件陣列9的閃爍器元件14這樣結(jié)構(gòu)化，使光敏二極管陣列10的光敏二極管20這樣劃分和兩個(gè)陣列這樣彼此相對(duì)定向，即使各右下方的子元件18分別對(duì)應(yīng)于第一子光敏二極管21，以及分別使各閃爍器元件14的其余子元件15、16、17對(duì)應(yīng)于第二子光敏二極管22。但應(yīng)理解，如圖4所示的光敏二極管20的劃分以及如圖3所示的閃爍器元件14的劃分只是示例性的。因此光敏二極管20也可以如圖5和6中示例性所示的那樣，劃分為子光敏二極管。例如從圖5可看到的那樣，第一子光敏二極管可以構(gòu)成為矩形的，而第二子光敏二極管則構(gòu)成為L形的。但也可以如從圖6可看到的那樣，第一子光敏二極管基本上正方形或者矩形地構(gòu)成，而第二子光敏二極管則構(gòu)成為框架形的，其中，第二子光敏二極管包圍第一子光敏二極管。除了這些劃分光敏二極管的附加實(shí)施例外，還可以在不脫離本發(fā)明思路的情況下設(shè)想其他實(shí)施例，其中，根據(jù)將光敏二極管劃分為子光敏二極管的劃分，需要時(shí)必須使閃爍器元件的結(jié)構(gòu)化與其相應(yīng)地匹配。
上面以計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。但本發(fā)明并不局限于計(jì)算機(jī)X射線斷層造影掃描儀。確切地說，其他X射線儀也可以具有帶這樣構(gòu)成的光敏二極管的檢測器。
此外，本發(fā)明也可以在醫(yī)療技術(shù)以外的領(lǐng)域使用。
如果有利，還可以使一個(gè)光敏二極管具有多個(gè)開關(guān)，以便例如使兩個(gè)子光敏二極管可以彼此獨(dú)立地運(yùn)行。
此外，一個(gè)光敏二極管也可以劃分成兩個(gè)以上的子光敏二極管。
權(quán)利要求
1.一種檢測器，具有光敏二極管陣列(10)，這些光敏二極管的光敏接收面的尺寸相當(dāng)于一個(gè)像素，其中，每個(gè)光敏二極管(20)以相同的方式劃分成至少兩個(gè)子光敏二極管(21、22)，以及其中每個(gè)光敏二極管(21、22)具有至少一個(gè)電開關(guān)(23)，使得光敏二極管(20)的僅一個(gè)或者所有子光敏二極管(21、22)與分析電路(13)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的檢測器，其中，所述開關(guān)為采用CMOS技術(shù)的開關(guān)(23)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的檢測器，其中，每個(gè)光敏二極管(20)被劃分為第一子光敏二極管(21)和第二子光敏二極管(22)，其中，第一子光敏二極管(21)的光敏接收面基本上構(gòu)成為正方形或者長方形的。
4.按權(quán)利要求3所述的檢測器，其中，所述第二子光敏二極管(22)的光敏接收面基本上構(gòu)成為L形的。
5.按權(quán)利要求1-4之一所述的檢測器，該檢測器具有與所述光敏二極管陣列(10)相對(duì)應(yīng)的、并與該光敏二極管陣列(10)相對(duì)定向的閃爍器元件陣列(9)，從而各光敏二極管(20)分別與一個(gè)閃爍器元件(14)相對(duì)應(yīng)，其中，閃爍器元件(14)分別被劃分成至少兩個(gè)子元件(15，16，17，18)。
6.按權(quán)利要求5所述的檢測器，其中，所述閃爍器元件(14)被劃分成四個(gè)子元件(15，16，17，18)。
7.按權(quán)利要求5或6所述的檢測器，其中，恰好一個(gè)閃爍器元件(14)的子元件(18)與所述第一子光敏二極管(21)相對(duì)應(yīng)。
8.按權(quán)利要求7所述的檢測器，其中，所述閃爍器元件(14)的其余子元件(15，16，17)與所述第二子光敏二極管(22)相對(duì)應(yīng)。
9.按權(quán)利要求5-8之一所述的檢測器，其中，所述閃爍器元件(14)以及子元件(15，16，17，18)通過填充有反射光的材料的縫隙(30，31，32)彼此分離。
10.按權(quán)利要求9所述的檢測器，其中，在所述閃爍器元件(14)之間的縫隙(30，31)寬于子元件(15，16，17，18)之間的縫隙(32)。
11.按權(quán)利要求1-10之一所述的檢測器，具有包括多個(gè)閃爍器元件陣列和光敏二極管陣列的檢測器模塊(8)，其中至少一個(gè)模塊具有一個(gè)光敏二極管陣列(10)，其光敏二極管(20)以相同的方式被劃分成至少兩個(gè)子光敏二極管(21、22)。
12.按權(quán)利要求1-11之一所述的檢測器，該檢測器用于X射線儀(1)。
13.按權(quán)利要求1-12之一所述的檢測器，該檢測器用于X射線計(jì)算機(jī)斷層造影掃描儀(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測器，特別用于X射線輻射的檢測器(5)，其具有光敏二極管陣列(10)，這些光敏二極管就其光敏接收面的尺寸而言相當(dāng)于一個(gè)像素，其中，每個(gè)光敏二極管(20)以相同的方式劃分成至少兩個(gè)子光敏二極管(21、22)，以及其中每個(gè)光敏二極管(21、22)具有至少一個(gè)電開關(guān)(23)，使得光敏二極管(20)的僅一個(gè)或者所有子光敏二極管(21、22)與分析電路(13)連接。
文檔編號(hào)A61B6/00GK101034163SQ20061013095
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者安德烈亞斯·弗羅因德, 托馬斯·希爾德謝德 申請(qǐng)人:西門子公司