專利名稱：用于x－射線成像的數(shù)字檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在離子輻射成像領(lǐng)域中的系統(tǒng)和方法，更具體地說涉及X-射線圖像的數(shù)字檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。
在專利文獻(xiàn)中描述了記錄X-射線圖像的許多系統(tǒng)和方法。常規(guī)的X-射線成像系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)X-射線敏感的熒光屏和感光膠片以形成經(jīng)調(diào)制的X-射線模式的可視的模擬表示。這種熒光屏吸收X-射線輻射并發(fā)射可見光?？梢姽馐垢泄饽z片曝光以形成X-射線模式的潛像。然后對(duì)該膠片進(jìn)行化學(xué)地處理以將潛像轉(zhuǎn)換成X-射線模式的可視的模擬表示。
最近，已經(jīng)有人提出了檢測(cè)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的X-射線圖像的系統(tǒng)和方法。這些數(shù)字X-射線的系統(tǒng)和方法提供在其中將X-射線圖像記錄為可讀的電信號(hào)的X-射線圖像的數(shù)字表示，因此在圖像處理過程中就不需要膠片和熒光屏。數(shù)字X-射線系統(tǒng)通常直接將X-射線轉(zhuǎn)換成電荷載流子或?qū)ζ溥M(jìn)行間接地轉(zhuǎn)換，在這種間接轉(zhuǎn)換中將X-射線轉(zhuǎn)換為光然后將光轉(zhuǎn)換為電荷載流子。
直接轉(zhuǎn)換方法通常應(yīng)用對(duì)X-射線敏感的光電導(dǎo)體比如覆蓋有固態(tài)元素的非晶硒，這種光電導(dǎo)體包括具有耦合到存儲(chǔ)電容器陣列的薄膜晶體管(TFT)或二極管的固態(tài)陣列。Lee等人的美國(guó)專利US5,313,066提供了直接轉(zhuǎn)換方法的一種實(shí)例，該專利描述了包括一種具有層疊結(jié)構(gòu)的面板和設(shè)置在該面板上的許多存取電極和電子部件的X-射線圖像捕獲元件，該層疊元件包括具有許多離散的可存取的微板的導(dǎo)電層。
直接轉(zhuǎn)換方法的進(jìn)一步的實(shí)例描述在Lee的美國(guó)專利US5,652,430中，Lee描述一種由成行的和成列的輻射檢測(cè)傳感器組件形成的輻射檢測(cè)面板，在這種面板中每個(gè)傳感器都包括一個(gè)連接到電荷存儲(chǔ)電容器和二極管的輻射檢測(cè)器。
間接轉(zhuǎn)換方法通常應(yīng)用覆蓋在包括光電二極管的固態(tài)有效矩陣陣列之上的閃爍材料比如柱狀碘化銫。通過閃爍材料將X-射線轉(zhuǎn)換到光并通過光電二極管將光轉(zhuǎn)換為電荷。Petrick等人的美國(guó)專利US5,668,375提供了間接方法的一種實(shí)例，在該專利中描述了一種較大的固態(tài)X-射線檢測(cè)器，該X-射線檢測(cè)器具有成行和成列設(shè)置的由光電二極管組成的許多單元。
Endo等人的美國(guó)專利US5,801,385提供了間接方法的進(jìn)一步實(shí)例，在該專利中描述了一種在絕緣基片上具有許多光電轉(zhuǎn)換元件的X-射線圖像檢測(cè)器。
基于直接和間接轉(zhuǎn)換的數(shù)字X-射線檢測(cè)器都使用電荷存儲(chǔ)矩陣來保存圖像信息，然后電子地對(duì)圖像信息進(jìn)行尋址，在曝光之后讀出所存儲(chǔ)的電荷。在動(dòng)態(tài)成像比如熒光透視法中，通過反復(fù)讀取存儲(chǔ)器矩陣的積分輻射值模擬“實(shí)時(shí)”圖像以形成每秒足夠多數(shù)量的幀比如每秒30幀。由于檢測(cè)器工作在存儲(chǔ)器模式中，所以直到在X-射線脈沖結(jié)束之后以前，并不能得到保留在電荷存儲(chǔ)器矩陣中的圖像信息。因此，并從數(shù)字檢測(cè)器所產(chǎn)生的電流中得到的測(cè)量值并不是實(shí)時(shí)的。
對(duì)于醫(yī)療診斷，比較理想的是應(yīng)用能夠形成具有可接收的對(duì)比度和亮度的圖像的最小X-射線曝光劑量.當(dāng)對(duì)不同身體類型的患者進(jìn)行檢查時(shí)，不同的X-射線檢查要求不同的曝光量以提供適合于診斷的圖像。因此，適合于所有類型的檢查的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)104∶1。
應(yīng)用從周期性更新的查詢表中裝入到X-射線系統(tǒng)控制臺(tái)中的患者特征和預(yù)定的成像曝光參數(shù)選擇用于特定的X-射線檢查的實(shí)際X-射線曝光劑量?？商鎿Q的是，應(yīng)用通常放在X-射線檢測(cè)器的前面的自動(dòng)曝光控制裝置來給X-射線源提供實(shí)時(shí)控制反饋，可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)實(shí)際的劑量。
如在美國(guó)專利US5,084,911中所描述，必需實(shí)時(shí)地操作的自動(dòng)曝光控制裝置通常利用多室的離子室或分段的曝光計(jì)。這些裝置感測(cè)所通過的輻射，并且當(dāng)已經(jīng)接收到產(chǎn)生所需輻射密度等級(jí)的預(yù)定劑量時(shí)產(chǎn)生完成X-射線曝光的信號(hào)。
在進(jìn)行曝光之前，X-射線技術(shù)人員選擇所使用的一個(gè)室或多個(gè)室，并使患者或X-射線檢測(cè)器與其對(duì)齊。常規(guī)曝光控制裝置的缺點(diǎn)包括對(duì)固定的室面積進(jìn)行實(shí)時(shí)曝光信號(hào)但并不與所研究的區(qū)域中的圖像信息進(jìn)行直接對(duì)應(yīng)；位于檢測(cè)器前的裝置不能均勻地衰減X-射線，并且造成在檢測(cè)器上對(duì)該信號(hào)同樣有貢獻(xiàn)的一些輻射損失；該裝置體積通常比較大并要求外部電源；以及該裝置的光譜靈敏度不同于所使用的輻射圖像檢測(cè)器的光譜靈敏度，因此要求對(duì)不同的X-射線管電壓(kVp)值進(jìn)行修正和校準(zhǔn)。
人們已經(jīng)作出努力以將實(shí)時(shí)曝光控制器并入到數(shù)字X-射線檢測(cè)器尤其是這些基于非直接轉(zhuǎn)換方法的檢測(cè)器中。
在Granfors等人的美國(guó)專利US5,751,783中描述了基于閃爍器的用于檢測(cè)實(shí)時(shí)曝光信息的數(shù)字檢測(cè)器的裝置的實(shí)例。這個(gè)專利描述了設(shè)置在成像陣列的光電二極管之后的光電二極管的曝光檢測(cè)陣列。這個(gè)曝光檢測(cè)陣列是涉及分離的電子器件的分離的部件，應(yīng)用它來檢測(cè)在一定的區(qū)域中通過成像陣列的光，這些區(qū)域是由相對(duì)較低的像素占空因數(shù)產(chǎn)生的相鄰的像素之間的間隙引起的。對(duì)這些像素進(jìn)行局部分組以形成局部密度測(cè)量值。
可替換的是，對(duì)于數(shù)字X-射線成像，已經(jīng)提出了特定的方法，這些方法允許數(shù)字檢測(cè)器在進(jìn)行曝光之前應(yīng)用兩步法對(duì)曝光進(jìn)行采樣，由此模擬實(shí)時(shí)曝光信息。在Hassler等人的美國(guó)專利US5,608,775中描述了兩步曝光法的實(shí)例。在該方法中通過第一曝光檢測(cè)器產(chǎn)生數(shù)字檢測(cè)器的曝光信息以校正脈沖，在其中較短的持續(xù)時(shí)間的X-射線曝光在固態(tài)檢測(cè)器中產(chǎn)生曝光，然后對(duì)其進(jìn)行處理以計(jì)算所成像的目標(biāo)的X-射線透明度以測(cè)定最佳的X-射線曝光量。
因此依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供一種綜合系統(tǒng)，該綜合系統(tǒng)基于適合于離子輻射成像尤其適合用于常規(guī)的射線照相診斷的X-射線成像的一種新穎的直接轉(zhuǎn)換數(shù)字X-射線檢測(cè)器提供實(shí)時(shí)曝光和積分輻射信息。
因此依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供一種多層離子輻射敏感元件，該多層離子輻射敏感元件具有基片、覆蓋在該基片上的導(dǎo)電層、覆蓋在該導(dǎo)電層上用于將照射在其上的離子輻射轉(zhuǎn)換成電荷載流子的離子輻射敏感層，以及暴露在離子輻射和光輻射之中并覆蓋在所說的離子輻射敏感層上的阻擋層，該阻擋層基本限制至少一個(gè)極性的電荷從其中通過，并阻止至少一個(gè)光譜帶的光輻射從其中穿過，同時(shí)允許離子輻射從其中通過。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，多層離子輻射敏感元件還包括設(shè)置在離子輻射敏感層和阻擋層之間的中間電介質(zhì)鈍化層。該中間電介質(zhì)鈍化層優(yōu)選由聚對(duì)苯二甲撐形成。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，多層離子輻射敏感元件還包括設(shè)置在離子輻射敏感層和導(dǎo)電層之間的電荷緩沖層，該電荷緩沖層基本限制至少一第二極性的電荷通過該層。
可取的是，離子輻射敏感層是摻雜的非晶硒或摻有砷和氯的非晶硒形成的光電導(dǎo)體?？商鎿Q的是，離子輻射敏感層可以從如下的材料組中選擇硒合金、碘化鉛、氧化鉛、溴化鉈、碲化鎘、碲化鎘鋅、硫化鎘和碘化汞。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，電荷緩沖層由非晶三硒化二砷形成。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的其他方面，阻擋層由摻有硒的堿金屬或涂有所選擇的顏料或染料的電介質(zhì)聚合物載體形成。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，多層離子輻射敏感元件的導(dǎo)電層是從由氧化銦錫(ITO)、鋁、金、鉑和鉻組成的組中所選擇的帶有構(gòu)圖的層。
此外，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，多層離子輻射敏感元件的基片是從包括玻璃、陶瓷、聚碳酸脂和涂敷有電介質(zhì)材料的金屬組成的組中選擇。
此外，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過阻擋層所阻擋的光輻射的至少一個(gè)光譜帶包括具有比所說的離子輻射敏感層的特征帶隙能量更高的能量的光子，其中具有低于所說的離子輻射敏感層的所說的帶隙能量的光子能量的光輻射基本穿過所說的阻擋層。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，離子輻射敏感層對(duì)X-射線輻射敏感。
依據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例還提供一種細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，該組件包括嵌入在電介質(zhì)材料中的細(xì)長(zhǎng)電極、通過電介質(zhì)與嵌入電極分開的外露的屏蔽電極以及具有細(xì)長(zhǎng)金屬化表面的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)電介質(zhì)楔。
可取的是，細(xì)長(zhǎng)電介質(zhì)注入組件用于基本沿著所說的細(xì)長(zhǎng)電介質(zhì)楔的金屬化的表面注入電荷。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，在細(xì)長(zhǎng)電極和外露的屏蔽電極之間施加浮動(dòng)交流電壓，將電介質(zhì)楔的金屬化的表面和外露的屏蔽電極都相對(duì)于接地基準(zhǔn)偏壓到直流電位。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的其它方面，細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件的基片與接地基準(zhǔn)相連，通過所說的直流電壓的極性和值基本確定在從細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件注入電荷之后保留在基片上的電荷密度和極性。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，嵌入在電介質(zhì)中的細(xì)長(zhǎng)電極是敷有玻璃并安裝在電介質(zhì)棒上的導(dǎo)線，外露的屏蔽電極是間隔繞制的導(dǎo)線以形成安裝在電介質(zhì)棒上并涂敷玻璃的導(dǎo)線的線圈。
可取的是，電介質(zhì)棒和電介質(zhì)楔是由從包括玻璃、氧化鋁和其它的電介質(zhì)陶瓷的組中所選擇的電介質(zhì)材料形成的。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件包括用于投射光輻射的細(xì)長(zhǎng)束的光源。
可取的是，光源包括安裝在印刷電路板上的許多光發(fā)射二極管和許多電阻。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件是掃描組件。
依據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例還提供一種離子輻射成像模塊，該離子輻射成像模塊包括具有至少一個(gè)導(dǎo)電層并用于將照射的離子輻射圖像轉(zhuǎn)換為電荷分布的多層離子輻射敏感元件；用于將電荷注入到多層離子輻射敏感元件的電荷注入組件；以及耦合到所說的多層離子輻射敏感元件的導(dǎo)電層的讀出電路；以及其中電荷注入組件用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電荷分布的電流以在導(dǎo)電層中流動(dòng)，從而提供照射的離子輻射的圖像的信號(hào)表示。
此外，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，讀出電路是可拆卸地耦合到導(dǎo)電層。
此外依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例讀出電路是包括許多多通道電荷讀出ASIC和耦合到多通道電荷讀出ASIC的許多模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
可取的是，離子輻射是X-射線輻射。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種X-射線成像模塊，該X-射線成像模塊包括用于將空間調(diào)制的照射的X-射線輻射轉(zhuǎn)換成空間調(diào)制的電荷分布的X-射線成像元件，其中空間調(diào)制的電荷分布的幅值一般取決于曝光的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間；以及X-射線曝光傳感器，該X-射線曝光傳感器正對(duì)著X-射線成像元件并用于在曝光的過程中實(shí)時(shí)地感測(cè)與空間調(diào)制的電荷分布相關(guān)的視在表面電壓由此提供實(shí)時(shí)X-射線曝光數(shù)據(jù)。
此外依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例X-射線曝光數(shù)據(jù)是圖像數(shù)據(jù)。
此外，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，X-射線曝光傳感器包括具有正對(duì)著所說的X-射線成像元件的第一導(dǎo)電層、電介質(zhì)支撐層和電耦合到第一導(dǎo)電層的實(shí)時(shí)讀出電路的X-射線可穿透的多層元件。
可取的是，第一導(dǎo)電層包括電耦合到所說的實(shí)時(shí)讀出電路的許多電極板。
此外依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，X-射線可穿透的多層元件進(jìn)一步包括與X-射線成像元件靜電屏蔽開的導(dǎo)電扇出層和使該導(dǎo)電扇出層與第一導(dǎo)電層電絕緣的第二電介質(zhì)層。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，X-射線成像模塊包括耦合到X-射線成像元件的積分?jǐn)?shù)據(jù)讀出電路，其中X-射線成像模塊用于讀出與在X-射線曝光之后的空間調(diào)制電荷分布相對(duì)應(yīng)的積分X-射線輻射數(shù)據(jù)。
此外，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在積分輻射數(shù)據(jù)讀出過程中使用通過所說的X-射線曝光傳感器所提供的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)以增強(qiáng)成像。此外依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，實(shí)時(shí)地使用該實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)來控制可控制的X-射線源來結(jié)束X-射線曝光。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，該平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器包括具有至少一個(gè)X-射線可穿透的表面的殼體，該殼體包圍有第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和設(shè)置在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的X-射線輻射敏感元件；其中第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和X-射線輻射敏感元件用于響應(yīng)照射的X-射線輻射從第一導(dǎo)電層感測(cè)實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)并從第二導(dǎo)電層感測(cè)積分輻射數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，平板X-射線圖像檢測(cè)器還包括耦合到第一導(dǎo)電層的實(shí)時(shí)讀出電路和耦合到第二導(dǎo)電層的積分?jǐn)?shù)據(jù)讀出電路。
可取的是，以第一空間分辨率從第二導(dǎo)電層讀出積分輻射數(shù)據(jù)，通常以更低的第二空間分辨率從第一導(dǎo)電層讀出所說的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在第一導(dǎo)電層和X-射線輻射敏感元件之間間隔有空間。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種包括離子輻射傳感器和電荷注入器的離子輻射成像模塊，該離子輻射傳感器用于將空間調(diào)制的照射的離子輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電荷分布，該電荷注入器用于在至少接近大氣壓力的環(huán)境中將電荷注入到離子輻射傳感器上，其中在給定的位置上注入到離子輻射傳感器上的電荷量對(duì)應(yīng)于在電荷注入之前在該位置上的電荷密度。
可取的是，電荷注入在離子輻射傳感器的導(dǎo)電層中產(chǎn)生流動(dòng)的可測(cè)量電流，從而提供一種表示空間調(diào)制的照射的離子輻射的信號(hào)表示。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，該平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器具有至少一個(gè)X-射線可穿透的表面的殼體，該殼體包圍著用于保留照射在其上的空間調(diào)制X-射線成像輻射的電荷表示的X-射線敏感元件和掃描器，該掃描器用于提供一種在曝光之后掃描該X-射線敏感元件以讀出所說的電荷表示從而提供X-射線成像輻射的數(shù)字表示的掃描束。
可取的是該掃描束是一種所注入的電荷束。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種離子輻射圖像檢測(cè)器，該離子輻射圖像檢測(cè)器包括用于將照射的離子輻射圖像轉(zhuǎn)換為它的數(shù)字信號(hào)表示的離子輻射敏感元件和用于將光輻射投射到離子輻射敏感元件上的光輻射源，其中在離子輻射敏感元件上的光輻射照射產(chǎn)生俘獲占有狀態(tài)而在離子輻射敏感元件中基本不產(chǎn)生光生自由電荷載流子；以及其中離子圖像輻射和光輻射從基本相同的方向照射在離子輻射敏感元件上。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種檢測(cè)離子輻射圖像的方法，該方法包括如下的步驟提供離子輻射感測(cè)多層元件；能夠?qū)㈦姾勺⑷氲皆摱鄬釉系膾呙桦姾勺⑷肫鳎灰约榜詈系皆撾x子輻射感測(cè)多層元件的讀取電路的步驟，通過應(yīng)用掃描電荷注入器產(chǎn)生具有第一值的基本均勻電荷分布使離子輻射感測(cè)多層元件感光的步驟；將被感光的離子輻射感測(cè)多層元件暴露在離子輻射中的步驟，由此在離子輻射感測(cè)多層元件上對(duì)應(yīng)于曝光的離子輻射使電荷重新分布；應(yīng)用掃描電荷注入器將電荷注入在離子輻射感測(cè)多層元件上以產(chǎn)生具有第二值的基本均勻電荷分布，其中在離子輻射感測(cè)多層元件的每個(gè)位置上的電荷注入量與在電荷注入之前在該位置上的電荷密度相對(duì)應(yīng)，以及其中電流基本對(duì)應(yīng)于所注入的電荷量并在讀取電路中流動(dòng)；讀取在該讀取電路中流動(dòng)的電流由此產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所曝光的離子輻射的信號(hào)表示。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，選擇第二電荷分布值以降低與表示離子輻射圖像的空間傅立葉頻率相關(guān)的直流分量，以形成色階再映射函數(shù)。
此外依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第二電荷分布值基本等于第一電荷分布值，由此使注入電荷的步驟起使離子輻射感測(cè)多層元件感光的步驟的作用。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一方面，提供步驟還包括提供掃描光源的步驟，該掃描光源將光輻射束投射到離子輻射感測(cè)多層元件上，其中使離子輻射感測(cè)多層元件感光的步驟包括將產(chǎn)生俘獲狀態(tài)占有的光輻射束投射在離子輻射感測(cè)多層元件上而不直接光生自由電荷載流子由此降低成像重影效應(yīng)的步驟。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種用于在離子輻射圖像的檢測(cè)的過程中降低圖像重影效應(yīng)的方法，包括如下的步驟提供具有外部光輻射阻擋層的離子輻射感測(cè)多層元件；提供在第一輻照方向上將光輻射輻照在離子輻射感測(cè)多層元件上的光輻射源；以及將來自該光輻射源的光輻射束從第一輻照方向在進(jìn)行X-射線曝光之前投射在離子輻射感測(cè)多層元件上的步驟，其中光輻射束在離子輻射感測(cè)多層元件上產(chǎn)生俘獲狀態(tài)占有而不直接光發(fā)生自由電荷載流子，由此降低成像重影效應(yīng)。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還提供一種檢測(cè)X-射線輻射曝光的方法，包括提供X-射線輻射感測(cè)多層元件的步驟，該X-射線輻射感測(cè)多層元件用于將照射的輻射圖像轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的視在表面電壓模式；以及在曝光的過程中感測(cè)視在表面電壓模式以提供X-射線輻射曝光數(shù)據(jù)的步驟。
可取的是，所提供的X-射線輻射曝光數(shù)據(jù)是圖像數(shù)據(jù)。
整個(gè)說明書參考X-射線輻射進(jìn)行說明，但可以理解的是本發(fā)明的應(yīng)用并不限于X-射線輻射，而是還可以延伸到所有的適合的離子輻射，在此X-射線輻射僅是這些輻射中的一種實(shí)例。
通過下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述能夠更清楚完整地理解本發(fā)明。
附圖1所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例并入了增強(qiáng)圖像檢測(cè)模塊的數(shù)字X-射線系統(tǒng)。
附圖2A和2B所示分別為形成附圖1的系統(tǒng)的一部分的圖像檢測(cè)模塊的簡(jiǎn)化圖和剖面圖，附圖2B所示為沿著附圖2A的B—B線的剖面圖。
附圖3所示為附圖2B所示的剖面圖的部分放大圖。
附圖4所示為進(jìn)一步說明附圖2B的剖面圖的一部分視圖.
附圖5所示為在附圖4中所示的結(jié)構(gòu)中使用的細(xì)長(zhǎng)光源的簡(jiǎn)化視圖。
附圖6所示為附圖5的細(xì)長(zhǎng)光源的簡(jiǎn)化電路圖。
附圖7所示為驅(qū)動(dòng)在附圖4中所示的結(jié)構(gòu)的功率激勵(lì)器的簡(jiǎn)化的電路圖。
附圖8所示為形成在附圖2A、2B和3中所示的圖像檢測(cè)模塊的一部分的X-射線傳感器的簡(jiǎn)化的部分切除的部分示出的部分方塊圖。
附圖9所示為形成在附圖2A、2B和3中所示的圖像檢測(cè)模塊的一部分的讀出電子器件的簡(jiǎn)化電路圖。
附圖10所示為形成在附圖2A、2B和3中所示的圖像檢測(cè)模塊的一部分的視在表面電壓(ASV)傳感器的簡(jiǎn)化的部分切除的部分示出的部分方塊圖。
附圖11A、11B、11C和11D所示為有助于理解附圖2A、2B和3中所示的圖像檢測(cè)模塊的簡(jiǎn)化視圖。
附圖12所示為說明依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例處理圖像方式實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)的算法的步驟。
附圖13所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例檢測(cè)輻射場(chǎng)邊界的步驟的方塊圖。
附圖14所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例有助于理解邊界檢測(cè)步驟的圖解說明。
現(xiàn)在參考附圖1說明依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的數(shù)字X-射線系統(tǒng)。
附圖1所示為數(shù)字X-射線成像系統(tǒng)20，該數(shù)字X-射線成像系統(tǒng)20包括發(fā)射X-射線束的X-射線源22。優(yōu)選準(zhǔn)直器24對(duì)所發(fā)射的X-射線束進(jìn)行整形。X-射線束照射在優(yōu)選躺在或站在X-射線可穿透的患者支撐28上的患者26身上。X-射線束然后照射在圖像檢測(cè)模塊30上，該圖像檢測(cè)模塊30優(yōu)選如下文所描述的平板數(shù)字X-射線檢測(cè)器。圖像檢測(cè)模塊30優(yōu)選與通過電源線33提供功率的外部電源31連接。該X-射線成像系統(tǒng)可以包括如在本領(lǐng)域中所公知的輻射抗散射柵格32。
通常，準(zhǔn)直器24包括兩組可移動(dòng)的鉛閘門，設(shè)置這兩組鉛閘門以約束X-射線束并對(duì)其進(jìn)行整形以確定所需的通常為矩形的輻射場(chǎng)面積。通過將輻射場(chǎng)限制到患者組織的相關(guān)部位，可以降低到達(dá)患者的X-射線的總的劑量，由于降低了原X-射線輻射的散射因此增強(qiáng)了X-射線圖像的對(duì)比度。
可取的是，通過系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)34控制圖像檢測(cè)模塊30的運(yùn)行，該系統(tǒng)主機(jī)34包括控制器和數(shù)據(jù)處理器。通信鏈接36可以使用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議比如RS232或USB，優(yōu)選將圖像檢測(cè)模塊30連接到系統(tǒng)主機(jī)34，并用于控制信息的通信。優(yōu)選通過高速數(shù)據(jù)鏈接38將成像數(shù)據(jù)從圖像檢測(cè)模塊30高速傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)34的數(shù)據(jù)處理器，該高速數(shù)據(jù)鏈接38可以使用電鏈接或光纖鏈接?？商鎿Q的是高速數(shù)據(jù)鏈接38可以是無線的。
系統(tǒng)主機(jī)34的控制器優(yōu)選控制X-射線發(fā)生器40以設(shè)置X-射線源22的曝光參數(shù)比如管電壓(kVp)、管電流(毫安)和X-射線曝光脈沖的最大的預(yù)期持續(xù)時(shí)間。這些參數(shù)通常在操作員的控制下根據(jù)特定的患者的檢查的要求進(jìn)行設(shè)置。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，X-射線曝光的實(shí)際持續(xù)時(shí)間如下文所述自動(dòng)地確定。
依據(jù)本發(fā)明的一種可替換實(shí)施例，X-射線發(fā)生器40的曝光參數(shù)可以自動(dòng)地輸入到發(fā)生器控制臺(tái)(未示)。
數(shù)字X-射線系統(tǒng)20還優(yōu)選包括起圖像顯示臺(tái)作用的監(jiān)測(cè)器42，并且還優(yōu)選包括到系統(tǒng)操作員的用戶接口。
可以理解的是圖像檢測(cè)模塊30可以用于X-射線系統(tǒng)進(jìn)行診斷成像比如普通X-射線照相和乳房X-射線照相。
在在此所描述的非限制性的實(shí)例中，普通X-射線照相系統(tǒng)比如Pillips Medical Systems International或Siemens MedicalSystems，Inc所出售的普通X-射線照相系統(tǒng)可以形成數(shù)字X-射線成像系統(tǒng)20的一部分，該數(shù)字X-射線成像系統(tǒng)20通常按如下的方式運(yùn)行
將患者數(shù)據(jù)輸入到監(jiān)測(cè)器42并且優(yōu)選從檢查庫(kù)中選擇要進(jìn)行的檢查。依據(jù)患者數(shù)據(jù)和檢查類型，從存儲(chǔ)在系統(tǒng)主機(jī)34的數(shù)據(jù)庫(kù)中的查詢表將所建議的曝光參數(shù)提供給技術(shù)人員。將技術(shù)人員所選擇的曝光參數(shù)輸送給X-射線發(fā)生器40。在曝光之前技術(shù)人員將患者設(shè)置在X-射線可穿透的患者支撐28上或之前。然后可取的是技術(shù)人員調(diào)整X-射線源22和準(zhǔn)直器24以在空間上確定輻射場(chǎng)?？商鎿Q的是，可以自動(dòng)地運(yùn)行準(zhǔn)直器24，同時(shí)應(yīng)用機(jī)電裝置和感測(cè)設(shè)備對(duì)X-射線源22和/或準(zhǔn)直器24的鉛閘門進(jìn)行定位。
在設(shè)置患者之后，通過技術(shù)人員在監(jiān)測(cè)器42上或通過應(yīng)用專門的手工布置和曝光開關(guān)對(duì)X-射線曝光進(jìn)行初始化。在患者曝光的過程中，X-射線束照射在患者身上，并且當(dāng)它通過患者組織時(shí)是一種圖像方式調(diào)制。因此，包含與患者的解剖體組織構(gòu)造相關(guān)的信息的空間調(diào)制輻射照射在圖像檢測(cè)模塊30上。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過圖像檢測(cè)模塊30實(shí)時(shí)地產(chǎn)生曝光數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)鏈接38實(shí)時(shí)地傳輸?shù)较到y(tǒng)主計(jì)算機(jī)34的數(shù)據(jù)處理器。
可以理解的是，相同的數(shù)據(jù)鏈接38可以用于傳輸如下文所述的積分輻射數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)用于提供增強(qiáng)的實(shí)時(shí)曝光量控制，從而不需要如在已有技術(shù)方法中所需的自動(dòng)曝光控制裝置。此外，如下文所述，本發(fā)明提供曝光傳感器，這種傳感器在孔徑尺寸和位置方面靈活并能夠使實(shí)時(shí)反饋用于使曝光量控制最佳。這與在已有技術(shù)中的同曝光計(jì)和其它的曝光控制裝置連接的固定的孔徑和固定位置的密度傳感器相反。因此本發(fā)明能夠降低實(shí)現(xiàn)各種不同的類型的檢查所需的診斷圖像的對(duì)比度所需的曝光量。
可取的是，一旦結(jié)束對(duì)患者曝光，讀出包括表示數(shù)字圖像的積分輻射值的原始的圖像數(shù)據(jù)并從圖像檢測(cè)模塊30通過數(shù)據(jù)鏈接38傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)34的數(shù)據(jù)處理器?？扇〉氖?，校正原始圖像數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行圖像處理以提供給與所成像的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)器42進(jìn)行顯示。
通過如已有技術(shù)中公知的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)選應(yīng)用醫(yī)學(xué)中數(shù)字成像和通信(DICOM)協(xié)議將數(shù)字圖像優(yōu)選存儲(chǔ)在圖片存檔及通信系統(tǒng)(PACS)中或從圖片存檔及通信系統(tǒng)(PACS)中檢索數(shù)字圖像。此外或作為一種變型，數(shù)字圖像可以輸出到硬拷貝輸出裝置比如激光圖像器以在膠片或其它的適合的基片上提供圖像。
現(xiàn)在參考附圖2A和2B，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖2A和2B所示為起附圖1的圖像檢測(cè)模塊30作用的圖像檢測(cè)模塊50。圖像檢測(cè)模塊50通常包括分別連接到電源電纜33(附圖1)、通信鏈接36(附圖1)和高速數(shù)據(jù)鏈接38(附圖1)的電源連接器52、控制通信連接器54和高速數(shù)據(jù)輸出連接器56。可取的是，圖像檢測(cè)模塊50的成像面積(在附圖2A中以參考標(biāo)號(hào)57表示)至少為17”×17”。應(yīng)用這種尺寸的成像面積將圖像檢測(cè)模塊50用于各種普通的X-射線照相檢查，而不需要附加的機(jī)械旋轉(zhuǎn)。
圖像檢測(cè)模塊50優(yōu)選包括外部殼體58，該外部殼體58包括X-射線傳感器60和視在表面電壓(ASV)傳感器64，這兩個(gè)傳感器分別與積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備62和實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備66相連接。外部殼體58還包圍著細(xì)長(zhǎng)的掃描器68、控制電子設(shè)備(未示)和運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(未示)。
對(duì)殼體58優(yōu)選進(jìn)行EMI-RFI保護(hù)和光屏蔽，并優(yōu)選由重量輕的導(dǎo)電材料比如鋁制成并可以包括可取下的上蓋69和可取下的底蓋71。殼體58優(yōu)選包括至少一個(gè)X-射線可穿透的區(qū)域70和至少一個(gè)X-射線屏蔽區(qū)域74。
通常X-射線可穿透的區(qū)域70是如附圖2B中所示的殼體58的可取下的上蓋69的整體部分?？商鎿Q的是，X-射線可穿透的區(qū)域70還可以包括由X-射線可穿透的材料比如碳纖維形成的并安裝在上蓋69上的分離元件。
積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備62和實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備66優(yōu)選位于殼體58的X-射線屏蔽區(qū)域74中，因此可以防止直接受到輻射曝光。X-射線屏蔽區(qū)域74優(yōu)選通過將高度吸收X-射線的材料比如鉛墊片插入到殼體58中形成。內(nèi)部基底78優(yōu)選位于殼體58中并形成為它的整體部分，該內(nèi)部基底78起一個(gè)底部的作用，X-射線傳感器60可取下地安裝在這個(gè)底部上。X-射線傳感器60優(yōu)選是如下文結(jié)合具體的附圖3所描述的一種多層結(jié)構(gòu)。
積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備62的運(yùn)行優(yōu)選如下文參考附圖8-9所描述，并且優(yōu)選安裝在至少一個(gè)印刷電路板80上。印刷電路板80優(yōu)選包括柔性互連區(qū)，通過該柔性互連區(qū)應(yīng)用對(duì)準(zhǔn)塊84使永久或活動(dòng)的連接與X-射線傳感器60的外圍的非活性的扇出區(qū)82對(duì)準(zhǔn)。活動(dòng)連接使積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備62或X-射線傳感器60可取下以進(jìn)行檢修或更換，該活動(dòng)連接可以通過高密度彈性材料導(dǎo)電橡膠連接器或任何其它的適合的連接器實(shí)現(xiàn)。永久連接可以應(yīng)用如本領(lǐng)域公知的各向異性的導(dǎo)電粘性膜。
在X-射線傳感器60上提供輻射的曝光量的實(shí)時(shí)指示的ASV傳感器64優(yōu)選安裝在圖像檢測(cè)模塊50的上蓋69的內(nèi)部表面上。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，ASV傳感器64放在X-射線傳感器60之上并正對(duì)著它，它是如下文結(jié)合具體的附圖10所描述的一種具有柔性區(qū)86和至少一個(gè)剛性區(qū)88的多層印刷電路板PCB?？扇〉氖牵ㄓ删埘０泛蛯?dǎo)電材料制成的很薄的X-射線可穿透層的柔性區(qū)86安裝在X-射線可穿透區(qū)70之下。在其上優(yōu)選組裝有實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備66的ASV傳感器64的剛性區(qū)88優(yōu)選安裝在上蓋69的X-射線屏蔽區(qū)74之下?？商鎿Q的是，應(yīng)用活動(dòng)或永久的連接可以將包含實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備66的分離的印刷電路板連接到ASV傳感器64的柔性區(qū)86上?；顒?dòng)連接可以使用高密度彈性導(dǎo)電橡膠連接器或其它標(biāo)準(zhǔn)高密度連接器，而永久連接可以應(yīng)用如本領(lǐng)域公知的各向異性的導(dǎo)電粘性膜。
細(xì)長(zhǎng)的掃描器68優(yōu)選包括細(xì)長(zhǎng)的電荷注入器并可以進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)的光源，細(xì)長(zhǎng)的掃描器68優(yōu)選如下文參考附圖4所描述的掃描器。通常，應(yīng)用常規(guī)的機(jī)電裝置(未示)細(xì)長(zhǎng)的掃描器68能夠前后掃描X-射線傳感器60以提供沿著常規(guī)的線性導(dǎo)軌90的線性運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)在參考附圖3，附圖3所示為包括X-射線傳感器60、細(xì)長(zhǎng)的掃描器68和ASV傳感器64的圖像檢測(cè)模塊50(附圖2B)的有源部分的剖視圖。為簡(jiǎn)潔起見，沒有整個(gè)地示出圖像檢測(cè)模塊50。
從底部到頂部X-射線傳感器60優(yōu)選包括電介質(zhì)支撐基片100、形成并表面堆焊在該支撐基片100上的導(dǎo)電電極陣列102，覆蓋在導(dǎo)電電極陣列102上的光電轉(zhuǎn)換層104和覆蓋在導(dǎo)電電極陣列102上的光輻射阻擋層106的疊層。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電荷緩沖層108的厚度通常小于1微米到幾微米，并設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層104和在下面的導(dǎo)電電極陣列102之間的界面上。
支撐基片100提供X-射線傳感器60的機(jī)械支撐和空間穩(wěn)定性并可以作為在其上形成層102、108、104和106的基底。此外，支撐基片100提供導(dǎo)電電極陣列102的電絕緣?？扇〉氖?，支撐基片100是一種厚度通常為1毫米-5毫米并具有平的相對(duì)無缺陷的頂面的電絕緣面板。支撐基片100的適合的材料的實(shí)例有Corning玻璃7059和1737和Schott GlaSS AF-45和Borofloat。
依據(jù)本發(fā)明的變型優(yōu)選實(shí)施例，支撐基片100可以是一種絕緣剛性材料比如氧化鋁或在其外表面上具有電介質(zhì)的金屬基片。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)電電極陣列102包括許多條狀電極如在附圖8中所示的條狀電極221，這些條狀電極優(yōu)選一致地平坦、細(xì)長(zhǎng)并平行，并且這些條狀電極優(yōu)選終止在如附圖2B和附圖8中所示的扇出區(qū)域中。
優(yōu)選應(yīng)用光蝕刻法和濕或干刻蝕技術(shù)形成導(dǎo)電電極陣列102以對(duì)基本連續(xù)的導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖并進(jìn)行分段，該導(dǎo)電膜淀積在支撐基片100的表面上?？商鎿Q的是，可以應(yīng)用熱燒蝕技術(shù)比如激光燒蝕蝕刻來對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖并進(jìn)行分段。
導(dǎo)電膜優(yōu)選薄的鍍層比如氧化銦錫(ITO)、鋁、金、鉑、鉻或任何其它導(dǎo)電材料，應(yīng)用常規(guī)的真空淀積技術(shù)比如濺射或熱蒸發(fā)將該鍍層淀積在支撐基片100上以形成厚度在1000-10,000埃的基本均勻的無小孔層的導(dǎo)電層。
在導(dǎo)電電極陣列102的相鄰的條紋電極221(附圖8)之間的間距確定了在y方向上的圖像檢測(cè)模塊50的分辨率。例如，通過應(yīng)用間距為100-50微米的條紋電極221(附圖8)分別實(shí)現(xiàn)10-20線每毫米的分辨率。可取的是，每個(gè)條紋電極221(附圖8)的寬度至少比在相鄰的電極之間的間距大4倍。
通常，如上文所述，積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備62(附圖2B)固定連接或活動(dòng)連接到導(dǎo)電電極陣列102的連接扇出區(qū)(未示)。
光電轉(zhuǎn)換層104優(yōu)選設(shè)置在導(dǎo)電電極陣列102之上的薄的阻擋層108之上，并優(yōu)選具有適合于作為X-射線成像材料的特性。在感光和在入射輻射中曝光之后，在光電轉(zhuǎn)換層104中將X-射線光子有效地轉(zhuǎn)換到電荷載流子?？商崛〉墓馍杂呻娮涌昭▽?duì)優(yōu)選具有較高的電荷載流子遷移率和持續(xù)時(shí)間以使電荷載流子的平均自由路徑大于光電轉(zhuǎn)換層104所需的厚度。此外，光電轉(zhuǎn)換層104優(yōu)選具有較高的暗電阻率以產(chǎn)生較低的暗電流，以在X-射線成像的過程中保持電場(chǎng)。此外，光電轉(zhuǎn)換層104優(yōu)選具有如下的特征在其中的電荷載流子的俘獲點(diǎn)的密度較低。
光電轉(zhuǎn)換層104可以由非晶硒、硒合金、碘化鉛、氧化鉛、溴化鉈、碲化鎘鋅、硫化鎘、碘化汞以及其組合或在所研究的輻射光譜中具有光電X-射線靈敏度的任何其它的適合的材料形成。通常對(duì)于醫(yī)療成像應(yīng)用，X-射線光子能量光譜的范圍為從18至150千電子伏特。
可以理解的是，由于較高的暗電阻率，通常選用摻有砷和氯的非晶硒用作光電轉(zhuǎn)換層104的材料。然而，如下文詳細(xì)地描述，本發(fā)明的特定的特征在于通過從積分輻射數(shù)據(jù)中析出直流分量因子可以允許具有更高的暗電流的材料。
可取的是，如下文進(jìn)一步描述，光電轉(zhuǎn)換層104的厚度足夠吸收至少50％的入射X-射線輻射。例如，當(dāng)應(yīng)用非晶硒或硒合金時(shí)，要求達(dá)到至少50％的吸收的厚度的范圍為從大致30微米(在18千電子伏特)到600微米(在150千電子伏特)。因此，依據(jù)所應(yīng)用的特定的醫(yī)療成像應(yīng)用，例如乳房X線照相或普通X-射線照相，當(dāng)應(yīng)用非晶硒時(shí)光電轉(zhuǎn)換層104的厚度范圍為從200微米(乳房X線照相)到600微米以上(普通X-射線照相)。
可取的是，根據(jù)形成光電轉(zhuǎn)換層104的材料和根據(jù)形成導(dǎo)電電極陣列102的材料，具有單極性電荷阻擋特性的電荷緩沖層108可以放在導(dǎo)電電極陣列102之上。電荷緩沖層108的功能是防止一個(gè)極性的電荷從導(dǎo)電電極陣列102注入到被感光的光電轉(zhuǎn)換層104中，由此降低了暗電流和暗衰減，而同時(shí)允許在曝光的過程中反極性的電荷穿過光電轉(zhuǎn)換層104并聚集在導(dǎo)電電極陣列102。
當(dāng)光電轉(zhuǎn)換層104是非晶硒時(shí)，具有單極性阻擋特性的電荷緩沖層108可以通過真空淀積由厚度達(dá)幾微米的非晶三硒化二砷(a-As.sub.2 Se.sub.3)形成?？商鎿Q的是，電荷緩沖層108可以是具有用于兩個(gè)極性的電荷載流子的阻擋特性的亞微米厚度的電介質(zhì)敷層比如氧化硅和氮化硅。
光輻射阻擋層106是具有厚度高達(dá)幾十微米的單層或多層結(jié)構(gòu)。光輻射阻擋層106放在光電轉(zhuǎn)換層104之上，通常吸收廣泛的非離子輻射光譜帶比如不希望的柔紫外線、可見光和近紅外線輻射，并阻止所說的非離子輻射穿透光電轉(zhuǎn)換層104，而同時(shí)允許離子輻射通過。
可替換的是，光輻射阻擋層106可以具有低通濾光特性，由此阻擋更窄的輻射光譜帶，以設(shè)計(jì)穿透光電轉(zhuǎn)換層104的光輻射光譜。在這種情況下，優(yōu)選通過光輻射阻擋層106阻擋具有比光電轉(zhuǎn)換層104的帶隙能量更高的輻射光子。因此在光電轉(zhuǎn)換層104中產(chǎn)生自由電荷載流子的直接光生成的輻射光子被光輻射阻擋層106所阻擋，并阻止它到達(dá)光電轉(zhuǎn)換層104。相反，具有能量在光電轉(zhuǎn)換層104的帶隙能量之下的光子優(yōu)選以相對(duì)較低的吸收系數(shù)透過光輻射阻擋層106。因此，產(chǎn)生從價(jià)電子帶到在導(dǎo)電帶之下的能量狀態(tài)比如俘獲狀態(tài)的電荷激勵(lì)的輻射光子穿透光輻射阻擋層106，因此并沒有阻止它與光電轉(zhuǎn)換層104的相互作用。
例如，當(dāng)應(yīng)用非晶硒作為光電轉(zhuǎn)換層104時(shí)，光輻射阻擋層106的光子截止能量?jī)?yōu)選大約為2電子伏特，高于該截止能量的光子被極大地吸收而低于該截止能量的光子吸收很少。對(duì)于其它的光電轉(zhuǎn)換材料，可以選擇具有不同的適合的光子截止能量的光輻射阻擋層106。
如下文所描述，本發(fā)明的特定的特征在于光輻射阻擋層106的光譜過濾的特性在使光輻射用于在光電轉(zhuǎn)換層104上的俘獲狀態(tài)占有方面特別有用。從與離子輻的射照射方向相同的方向?qū)⒐廨椛渲苯油渡涞焦怆娹D(zhuǎn)換層104，這能夠有效地降低重影效應(yīng)。在連續(xù)圖像之間的重影問題是本領(lǐng)域的公知的問題。通過應(yīng)用光輻射阻擋層106作為具有光截止能量的輻射阻擋層，本發(fā)明通過在使X-射線傳感器60的感光的過程中應(yīng)用光照射來使俘獲狀態(tài)飽和克服了公知的重影問題，由此如下文參考附圖11A所述在成像的過程中降低了重影效應(yīng)。
除了濾光特性以外，光輻射阻擋層106基本限制至少一個(gè)極性的電荷的通過。光輻射阻擋層106優(yōu)選具有如下的特征至少一個(gè)極性的電荷載流子的很短的電荷傳輸范圍，因此它也具有單極性或雙極性電荷阻擋層的作用。這通常是通過較高能級(jí)的電荷俘獲至少一個(gè)電荷極性的電荷產(chǎn)生的。在光輻射阻擋層106中俘獲的電荷載流子的電荷傳輸范圍可以高達(dá)幾十微米，如下文參考附圖11A所描述，在感光的過程中在其中產(chǎn)生最大的電場(chǎng)下優(yōu)選的電荷傳輸范圍高達(dá)幾微米。
可取的是，當(dāng)光輻射阻擋層106是雙極性電荷阻擋層時(shí)，電荷緩沖層108所阻擋的電荷的反向極性的電荷被阻擋并作為空間電荷保留在光輻射阻擋層106的體積內(nèi)或其表面上。
當(dāng)光電轉(zhuǎn)換層104是非晶硒時(shí)，光輻射阻擋層106優(yōu)選通過真空淀積幾微米厚的摻有硒的堿金屬層形成以提供單極性正電荷阻擋層以及阻擋波長(zhǎng)短于600納米的光輻射?？商鎿Q的是，可以應(yīng)用電介質(zhì)聚合載體制備光輻射阻擋層106，該電介質(zhì)聚合載體是帶有所選擇的吸收性的涂劑/染料的混合物，以實(shí)現(xiàn)所需的吸收光譜帶，而同時(shí)保持電荷載流子遷移特性，如下文所描述。當(dāng)應(yīng)用這種類型的光輻射阻擋層106時(shí)，應(yīng)用常規(guī)的有機(jī)材料的涂敷技術(shù)比如浸涂、旋涂和濺射將由此所制備的光輻射阻擋材料優(yōu)選淀積在位于光電轉(zhuǎn)換層104之上的鈍化層(未示)上。
鈍化層(未示)優(yōu)選放在光電轉(zhuǎn)換層104之上并對(duì)光電轉(zhuǎn)換層104進(jìn)行化學(xué)和/或物理鈍化。用于鈍化層(未示)的適合的材料的實(shí)例有電介質(zhì)聚合物比如聚對(duì)苯二甲撐，如本領(lǐng)域所公知，這種材料可以在室溫下通過真空淀積用作保形涂層?？扇〉氖?，復(fù)合的鈍化層(未示)和光輻射阻擋層106的厚度為幾微米到幾十微米的范圍。
除了X-射線傳感器60以外，圖像檢測(cè)模塊50還包括ASV傳感器64，如下文參考附圖10所描述，該ASV傳感器64優(yōu)選包括具有至少一個(gè)電介質(zhì)支撐層120和電荷跟蹤層122的多層結(jié)構(gòu)。
空間124優(yōu)選以適合的氣體比如空氣在至少接近大氣壓的壓力下填充，它優(yōu)選將ASV傳感器64的電荷跟蹤層122與X-射線傳感器60的光輻射阻擋層106分開。
如附圖3所示，細(xì)長(zhǎng)的掃描器68沿著軸線130在x方向上在分隔ASV傳感器64和X-射線傳感器60的空間124中掃描X-射線傳感器60。細(xì)長(zhǎng)的掃描器68的掃描可以使X-射線傳感器60感光和/或讀取照射在X-射線傳感器60上并對(duì)應(yīng)于積分的X-射線輻射的電荷分布，如下文結(jié)合具體的附圖11A-11D所描述。
在z方向上，細(xì)長(zhǎng)的掃描器68優(yōu)選與X-射線傳感器60的頂部表面間隔開預(yù)定的距離，通常選擇該距離以在細(xì)長(zhǎng)的掃描器的楔132和X-射線傳感器60的頂部表面之間距離0.1毫米-0.3毫米?？梢岳斫獾氖牵谶@個(gè)范圍內(nèi)，所保持的在細(xì)長(zhǎng)的掃描器的楔132和X-射線傳感器60的頂部表面之間的精確的距離對(duì)于圖像檢測(cè)模塊50(附圖2)的運(yùn)行并不關(guān)鍵。
為了實(shí)現(xiàn)非常緊密和基本平的圖像檢測(cè)模塊50(附圖2)，z-方向的細(xì)長(zhǎng)的掃描器68的尺寸優(yōu)選非常小，通常為5-15毫米，同時(shí)使空間124在掃描的過程中對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的掃描器68的間隙足夠。
現(xiàn)在參考附圖4，附圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和運(yùn)行的細(xì)長(zhǎng)的掃描器150的剖面圖，它的作用如細(xì)長(zhǎng)的掃描器68(附圖2B和3)。
為簡(jiǎn)潔起見，在附圖4A中沒有示出與X-射線傳感器60(附圖3)相同的X-射線傳感器(未示)，僅示出了與光輻射阻擋層106(附圖3)相同的光輻射阻擋層170。
細(xì)長(zhǎng)的掃描器150優(yōu)選包括電絕緣殼體組件152和電荷注入器156。此外，細(xì)長(zhǎng)的掃描器150可以包括細(xì)長(zhǎng)的光源160，該細(xì)長(zhǎng)的光源160優(yōu)選用于在在此所描述的X-射線傳感器60(附圖3)的光電轉(zhuǎn)換層104(附圖3)的俘獲狀態(tài)飽和。
可取的是，電荷注入器156包括具有外部端子A的嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極172和具有外部端子B的外露的屏蔽電極174。嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極172優(yōu)選厚度為幾百微米的薄膜導(dǎo)線電極，并具有薄膜電介質(zhì)涂層176比如通常為幾十微米厚的玻璃。嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極172優(yōu)選安裝在細(xì)長(zhǎng)電介質(zhì)支撐178上，細(xì)長(zhǎng)的電介質(zhì)支撐178通常為由玻璃、氧化鋁或其它的電介質(zhì)陶瓷制成的棒。外露的屏蔽電極174優(yōu)選通過將厚度為幾十微米的薄膜導(dǎo)線在細(xì)長(zhǎng)的電介質(zhì)支撐178和嵌入的電極172上繞成基本相互間隔開的線圈形成。
可以理解的是，嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極和細(xì)長(zhǎng)屏蔽電極的變型結(jié)構(gòu)也是可以的，可以理解的是在嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極、外露的屏蔽電極和電介質(zhì)涂層之間的關(guān)系決定了通過交流電壓源驅(qū)動(dòng)的電荷注入器156的電容，由此決定了其電阻抗。
通過在嵌入的電極172的端子A和外露的屏蔽電極174的端子B之間連續(xù)地或脈沖地施加調(diào)制的交流電壓?jiǎn)?dòng)電荷注入器156，該電壓通常為幅值在2000-2500伏特峰值到峰值和頻率在幾十千赫茲到幾兆赫茲之間的浮動(dòng)型正弦波形電壓。選擇該交流電壓以產(chǎn)生足夠在電介質(zhì)涂層176的暴露區(qū)域上在空氣中產(chǎn)生放電的強(qiáng)交流電場(chǎng)，在電介質(zhì)涂層176的暴露區(qū)域中外露的屏蔽電極174與嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極相交叉。因此，依據(jù)在此所描述的結(jié)構(gòu)，形成了細(xì)長(zhǎng)的放電點(diǎn)180，在啟動(dòng)電荷注入器176的過程在放電點(diǎn)180上進(jìn)行放電。
前文所述的放電優(yōu)選產(chǎn)生相對(duì)較大量的正和負(fù)電荷，所產(chǎn)生的電荷量基本取決于交流電壓的頻率。將所產(chǎn)生的電荷的一部分以如下的方式注入在光輻射阻擋層170中通過當(dāng)將偏壓VB施加在外露的屏蔽電極174和在光輻射阻擋層170之下的X-射線傳感器60(附圖3)的導(dǎo)電電極陣列102(附圖3)之間時(shí)所產(chǎn)生的壓注力，優(yōu)選將電荷(正或負(fù))從細(xì)長(zhǎng)的放電點(diǎn)180注入到光輻射阻擋層170中。通常偏壓VB是可調(diào)整的并將直流電壓控制在0-5000伏特的范圍內(nèi)。
可取的是，為了能夠通過偏壓VB有效地控制將由此所產(chǎn)生的電荷注入到光輻射阻擋層170中，外露的屏蔽電極174被構(gòu)造成使在其上施加交流電壓的嵌入的細(xì)長(zhǎng)電極172與X-射線傳感器60(附圖3)靜電屏蔽開。
從電荷注入器156注入到光輻射阻擋層170的電荷通常自淬滅。通過在光輻射阻擋層170上積累的電荷所產(chǎn)生的空間電荷將注入力逐漸降低到基本可忽略的值。因?yàn)樽⑷雰?yōu)選包括雙極性電荷，在光輻射阻擋層170上的原始電荷或殘余電荷基本不影響在X-射線傳感器60(附圖3)上的最終積累電荷密度。相反，最終積累電荷密度基本由偏壓VB的幅值和極性決定?？梢岳斫獾氖窃赬-射線傳感器60(附圖3)上通過電荷注入器156所注入的實(shí)際電荷量對(duì)應(yīng)于在電荷注入之前在那里所保留的電荷密度。
通過靜電能壘182在空間上處理注入到光輻射阻擋層170的電荷，該靜電能壘橫跨X-射線傳感器60(附圖3)的導(dǎo)電電極陣列102(附圖3)。靜電能壘182優(yōu)選通過沿著電介質(zhì)楔的垂直面淀積厚度為幾微米到幾十微米的薄膜導(dǎo)電涂層形成。通常通過電絕緣材料比如玻璃或陶瓷形成楔184，并且楔184優(yōu)選與電絕緣殼體組件152是一體的。可替換的是，當(dāng)用陶瓷形成楔184時(shí)，如在本領(lǐng)域公知的那樣可以通過共同焙燒金屬化沿著其垂直表面形成靜電能壘182?？梢岳斫獾氖请娊^緣殼體組件152還可以提供具有機(jī)械剛性和強(qiáng)度的細(xì)長(zhǎng)掃描器156。
可取的是，靜電能壘182是與外露的屏蔽電極176直接電接觸，并偏壓到相同的偏壓電壓VB。結(jié)果，設(shè)計(jì)沿著靜電能壘182的電場(chǎng)以使所注入的電荷沿著靜電能壘182控制到光輻射阻擋層170，同時(shí)基本防止在靜電能壘182之上的在光輻射阻擋層170的區(qū)域中的電荷流動(dòng)。
電絕緣殼體組件152通常由兩個(gè)子組件190和192形成，應(yīng)用常規(guī)的機(jī)械裝置(未示)固定子組件190和192。在固定后，子組件190和192可以牢固地保持并對(duì)準(zhǔn)電荷注入器156。
依據(jù)本發(fā)明的非限制性的實(shí)施例，細(xì)長(zhǎng)的光源160能夠?qū)⒐馔渡涞絏-射線傳感器60上，將細(xì)長(zhǎng)的光源160嵌入在電絕緣殼體組件152的子組件192中。
可取的是，細(xì)長(zhǎng)的光源160包括單個(gè)光發(fā)射二極管(LED)的細(xì)長(zhǎng)的線性陣列并具有兩個(gè)外部端子B和C以輸送電能，如下文參考附圖6所描述。
如在此所描述，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特定特征在于應(yīng)用細(xì)長(zhǎng)的光源160所發(fā)出的輻射足夠填充并使光電轉(zhuǎn)換層104(附圖3)上的俘獲狀態(tài)飽和。因此，選擇LED的發(fā)射峰值波長(zhǎng)以使與其相關(guān)的光子能量低于如上文所描述的光輻射阻擋層170的光子截止能量。例如，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換層104(附圖3)是非晶硒或硒合金時(shí)，細(xì)長(zhǎng)的光源160優(yōu)選發(fā)射峰值波長(zhǎng)優(yōu)選長(zhǎng)于600納米的輻射，比如常規(guī)的紅色LED。
現(xiàn)在參考附圖5，附圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)的光源160的優(yōu)選實(shí)施例的剖面圖。如上文所述，細(xì)長(zhǎng)的光源160優(yōu)選包括許多光發(fā)射二極管芯片(LED)200，這些二極管芯片200以細(xì)長(zhǎng)的陣列設(shè)置并優(yōu)選表面安裝在剛性印刷電路板(PCB)202的一側(cè)?？扇〉氖?，控制流經(jīng)LED200的電流并由此控制LED的亮度的許多電阻204表面安裝在PCB202的相反的一側(cè)上。
可取的是，將細(xì)長(zhǎng)的光源160插入到絕緣殼體組件152(附圖4)的組件192(附圖4)。可以理解的是，在此所描述的實(shí)例提供細(xì)長(zhǎng)的光源160的一種非限制性的實(shí)施例，也可以使用變型的光源比如狹縫式熒光細(xì)長(zhǎng)燈。
現(xiàn)在參考附圖6，附圖6所示為包括在PCB202(附圖5)上的LED200的陣列的細(xì)長(zhǎng)的光源160的電路圖?？扇〉氖?，LED200劃分成并聯(lián)的組。在每組中，LED200串聯(lián)到一個(gè)或多個(gè)電流限制電阻204?？扇〉氖牵ㄟ^施加在端子B和C之間的單浮動(dòng)型直流電壓源VL驅(qū)動(dòng)LED200，該端子B和C優(yōu)選與附圖4的端子B和C相對(duì)應(yīng)。VL通常為幾十伏特的量級(jí)。
現(xiàn)在參考附圖7，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例附圖7所示為驅(qū)動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的掃描器150的細(xì)長(zhǎng)的光源160和電荷注入器156的功率激勵(lì)器的電路圖。可以理解的是，以如下的方式可以分別或同時(shí)啟動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的掃描器150的細(xì)長(zhǎng)的光源160和電荷注入器156如上文所述，通過在嵌入的電極172的端子A和外露的屏蔽電極174的端子B之間施加相應(yīng)的調(diào)制浮動(dòng)型交流電壓連續(xù)地或脈沖地啟動(dòng)電荷注入器156(附圖4)。通過相對(duì)于與X-射線傳感器60(附圖3)的導(dǎo)電電極陣列102(附圖3)相連接的接地端給端子B施加偏壓VB驅(qū)動(dòng)電荷注入。
如上文所述，通過在細(xì)長(zhǎng)的光源160(附圖4)的端子B和C之間施加浮動(dòng)型直流電壓VL啟動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的光源160(附圖4)。
如附圖7所示，電荷注入器156和細(xì)長(zhǎng)的光源160優(yōu)選浮動(dòng)在施加到端子B的相同高的直流偏壓VB。這就消除了在細(xì)長(zhǎng)的光源160的電路和電荷注入器156之間的電應(yīng)力，以及消除了在細(xì)長(zhǎng)的光源160和X-射線傳感器60(附圖3)之間的電應(yīng)力。
現(xiàn)在參考附圖8，附圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造并運(yùn)行的X-射線傳感器210的部分切除的頂視圖?？扇〉氖牵琗-射線傳感器210是一種與上文參考附圖3所描述的X-射線傳感器60類似的多層結(jié)構(gòu)。X-射線傳感器210優(yōu)選包括具有電介質(zhì)支撐基片212、導(dǎo)電電極陣列214、光電轉(zhuǎn)換層216和光輻射阻擋層218的疊層結(jié)構(gòu)。X-射線傳感器210還包括設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層216和導(dǎo)電電極陣列214之間的電荷緩沖層220。
電介質(zhì)支撐基片212、導(dǎo)電電極陣列214、光電轉(zhuǎn)換層216、光輻射阻擋層218和電荷緩沖層220優(yōu)選分別與電介質(zhì)支撐基片100、導(dǎo)電電極陣列102、光電轉(zhuǎn)換層104、光輻射阻擋層106和電荷緩沖層108相同，所有這些層都如上文參考附圖3所作的描述。
如附圖8所示，導(dǎo)電電極陣列102通常包括在扇出區(qū)222終止的許多共平面的細(xì)長(zhǎng)電極221。
起積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備62(附圖2B)作用的積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備223優(yōu)選與X-射線傳感器210耦合。積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備223優(yōu)選包括電荷讀出電路224、許多模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器226以及數(shù)據(jù)總線緩沖器228。通常，電荷讀出電路224包括許多多通道模擬的低噪聲的電荷讀出ASIC231，下文具體參考附圖9進(jìn)行描述。可取的是，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的芯片裝載在板上的技術(shù)將ASIC安裝在印刷電路板80(附圖2B)上。
通常，對(duì)于具有成像面積17”×17”的X-射線傳感器210，導(dǎo)電電極陣列214包括大約3600個(gè)電極221(附圖8)。多通道電荷讀出ASIC231(附圖9)的讀出通道的數(shù)量等于或大于導(dǎo)電電極陣列214的導(dǎo)電電極221的數(shù)量，同時(shí)每個(gè)電極221都連接到單個(gè)讀出通道?？商鎿Q的是，幾個(gè)電極301可以連接到單個(gè)通道，由此降低一維空間分辨率。因此，依據(jù)本實(shí)例，電荷讀出電路224優(yōu)選包括每個(gè)都與一個(gè)扇出區(qū)222相連接的15個(gè)多通道電荷讀出ASIC231(附圖9)，每個(gè)ASIC231(附圖9)都包括120個(gè)讀出通道。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在位于X-射線傳感器210的相對(duì)的非活性的周邊區(qū)域中的兩個(gè)扇出區(qū)222上實(shí)施在電極221和電荷讀出電路224之間的連接。可取的是，電極221的一半電極通過第一扇出區(qū)連接，另一半電極通過第二扇出區(qū)連接以使相鄰的電極都連接到相反的扇出區(qū)中.這樣，降低了在每個(gè)扇出區(qū)上的連接密度。常規(guī)的連接技術(shù)比如上文所提及的那些連接技術(shù)都可以使用以在X-射線傳感器210和積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備223之間形成活動(dòng)的或永久的電連接。
可以理解的是，除了應(yīng)用ASIC231(附圖9)以外，應(yīng)用如本領(lǐng)域公知的SMT技術(shù)通常將積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備223的部件安裝在PCB80(附圖2B)上。
現(xiàn)在參考附圖9，附圖9所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的非限制性的實(shí)施例附圖8的電荷讀出電路224。
如上文所指出，電荷讀出電路224優(yōu)選包括許多多通道讀出ASIC231。每個(gè)多通道電荷讀出ASIC231優(yōu)選包括三個(gè)基本級(jí)電荷放大級(jí)232、采樣和保持級(jí)234和多路轉(zhuǎn)換器236。
對(duì)于每個(gè)讀出通道，電荷放大級(jí)232包括低噪聲、頻帶寬度受限、與反饋電容器240相連接以定義電荷放大器增益的雙向電荷積分器238和周期性地使電荷積分器238復(fù)位的固態(tài)復(fù)位開關(guān)242?？梢赃x擇反饋電容器240以依據(jù)X-射線傳感器210(附圖8)的特定參數(shù)提供適合的增益。
通常電荷放大級(jí)232從電極221(附圖8)接收電荷的雙向電流并提供對(duì)應(yīng)的正或負(fù)的輸出電壓值，每個(gè)輸出電壓值表示在通過復(fù)位開關(guān)242的連續(xù)的復(fù)位之間的單個(gè)的電荷積分器238上的積累的電荷。從電荷放大級(jí)232輸出的輸出電壓值通過采樣和保持級(jí)234進(jìn)行采樣，每個(gè)讀取通道對(duì)應(yīng)于同步的雙重采樣和保持電路244。同步的雙重采樣和保持電路244提供基本連續(xù)的采樣，并且通常包括兩個(gè)子電路246和248，每個(gè)子電路優(yōu)選包含一個(gè)電容器250和兩個(gè)固態(tài)開關(guān)252。
在讀取的過程中，兩個(gè)子電路246和248中的一個(gè)子電路從電荷放大級(jí)232采樣一個(gè)值而同時(shí)另一個(gè)子電路保持先前所采樣的值以通過緩沖器256提供多路轉(zhuǎn)換器236所采樣的保持值。
依據(jù)確定所讀取的圖像的每個(gè)光柵線的寬度的讀取采樣頻率，以預(yù)定的時(shí)間間隔，子電路246和248的功能是為讀取新的光柵線通過固態(tài)開關(guān)252在采樣和保持之間進(jìn)行相互交換。在交換之后，通過復(fù)位開關(guān)242立即使電荷積分器238復(fù)位并也使處于采樣模式中的子電路246或248復(fù)位，由此積分和采樣僅與所讀取的光柵線的電荷相關(guān)。
在附圖9中，如固態(tài)開關(guān)252所示，在完成復(fù)位之后所示的子電路246對(duì)電荷積分器238的輸出進(jìn)行采樣，而所示的子電路248通過緩沖器256保持先前所采樣的值以通過多路轉(zhuǎn)換器236進(jìn)行采樣。
可以理解的是，如上文所描述當(dāng)連續(xù)地啟動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的掃描器150(附圖4)的電荷注入器156(附圖4)時(shí)通過采樣和保持級(jí)234或任何其它的適合的電路所實(shí)施的基本未中斷的連續(xù)采樣很重要。
通過對(duì)每個(gè)緩沖器256以通過控制器(未示)所輸送的時(shí)鐘CLK的頻率所確定的速率進(jìn)行順序地尋址，多路轉(zhuǎn)換器236從讀取通道提供積分模擬數(shù)據(jù)的并行到串行轉(zhuǎn)換。通常，應(yīng)用每個(gè)CLK的脈沖，順序緩沖器256的模擬輸出通過緩沖器260提供給公共輸出線258。公共輸出線258優(yōu)選由一組串聯(lián)的多通道電荷讀出ASIC231共享，由此給一組串聯(lián)的多通道電荷讀出ASIC231提供公共的輸出線。每個(gè)公共的輸出線258對(duì)應(yīng)于單個(gè)級(jí)聯(lián)。
信號(hào)SCI和CSO都用于給多通道電荷讀取ASIC231提供級(jí)聯(lián)功能。通過芯片選擇輸入信號(hào)SCI選擇每個(gè)多通道電荷讀取ASIC231，芯片選擇輸入信號(hào)SCI關(guān)閉開關(guān)262以將所保持的模擬數(shù)據(jù)從緩沖器256傳輸?shù)焦草敵鼍€258。當(dāng)最后的緩沖器256已經(jīng)將它的模擬數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵鼍€258時(shí)，通過多通道電荷讀取ASIC231的多路轉(zhuǎn)換器236提供芯片選擇輸出信號(hào)SCO。SCO使開關(guān)262斷開并給級(jí)聯(lián)的下一多通道電荷讀取ASIC231提供SCI信號(hào)。通過ASIC級(jí)聯(lián)，可以理解的是一組ASIC作為單個(gè)擴(kuò)展的ASIC執(zhí)行。
可以理解是，在所有的電極221(附圖8)上通過所有的多通道電荷讀取ASIC231并行地采樣表示光柵線的數(shù)據(jù)，每個(gè)多通道電荷讀取ASIC231都與單個(gè)的輸出線相連接。在并行采樣一個(gè)電荷數(shù)據(jù)光柵線所需的時(shí)間內(nèi)，所有的緩沖器256的保持?jǐn)?shù)據(jù)表示先前所采樣的電荷數(shù)據(jù)光柵線，并沿著級(jí)聯(lián)的輸出線258同時(shí)連續(xù)地輸出。
再次參考附圖8，每個(gè)輸出線258與對(duì)應(yīng)的提供模擬到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器相連。A/D轉(zhuǎn)換通常具有14到8位的分辨率，這取決于是否在讀取的過程中使用色階再映射功能，如下文參考附圖13所描述。從所有的A/D轉(zhuǎn)換器226將輸出的數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線緩沖器228傳輸?shù)焦驳臄?shù)據(jù)總線264，每個(gè)數(shù)據(jù)總線緩沖器228優(yōu)選包括三態(tài)輸出。
在從X-射線傳感器210讀取積分?jǐn)?shù)據(jù)的過程中，從所有的A/D轉(zhuǎn)換器226同時(shí)將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以第一傳輸速率連續(xù)地輸出到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)總線緩沖器228。應(yīng)用通過控制器(未示)輸送的Enable信號(hào)EN以第二傳輸速率將數(shù)據(jù)總線緩沖器228的數(shù)據(jù)連續(xù)地傳輸?shù)焦草敵鰯?shù)據(jù)總線264，以對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)總線緩沖器228進(jìn)行順序地尋址由此從其中輸出數(shù)據(jù)。通常，第二傳輸速率比第一傳輸速率高得多。因此模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換可以以相對(duì)較低的速率進(jìn)行，這簡(jiǎn)化了積分?jǐn)?shù)據(jù)讀取電路222并降低了A/D轉(zhuǎn)換器226的成本。
可以理解的是，選擇從不同的數(shù)據(jù)總線緩沖器228的數(shù)據(jù)傳輸順序，以依據(jù)扇出區(qū)222的結(jié)構(gòu)和電連接到電荷讀出電路224的電解221的順序正確地重構(gòu)所讀取的光柵線。
進(jìn)一步可以理解的是在數(shù)據(jù)總線264上輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供照射在X-射線傳感器210上對(duì)應(yīng)于所成像的目標(biāo)的空間調(diào)制X-射線積分輻射的信號(hào)表示。
現(xiàn)在參考附圖10，附圖10所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造并運(yùn)行的起ASV傳感器64(附圖2B)作用的ASV傳感器270的部分切除的底視圖。ASV傳感器270優(yōu)選為具有柔性區(qū)272和剛性區(qū)274的多層印刷電電路板，柔性區(qū)272和剛性區(qū)274分別起在附圖2B的實(shí)施例中的柔性區(qū)86和剛性區(qū)88的作用。
柔性區(qū)272優(yōu)選為薄的X-射線可穿透的聚酰亞胺多層PCB，相對(duì)于X-射線投射的方向該P(yáng)CB從下面到上面依次具有電荷跟蹤層276、電介質(zhì)層278、扇出層280和電介質(zhì)支撐層282。電荷跟蹤層276和扇出層280優(yōu)選是很薄構(gòu)圖的導(dǎo)電層，每個(gè)層的厚度為幾微米以使X-射線可穿透?？梢岳斫獾氖茿SV傳感器270設(shè)置在圖像檢測(cè)模塊比如圖像檢測(cè)模塊50(附圖2B)內(nèi)以使電荷跟蹤層276正對(duì)著X-射線傳感器60(附圖2B)。
電荷跟蹤層276優(yōu)選通過常規(guī)的PCB制造技術(shù)形成的鍍金的銅層以形成基本共面的離散的板狀電極274陣列，并且優(yōu)選按X行和Y列設(shè)置。板狀電極274的結(jié)構(gòu)確定了ASV傳感器270的感測(cè)孔徑?？扇〉氖牵罁?jù)如下文所描述的ASV傳感器270所需的分辨率，板狀電極274為方形，其尺寸為幾毫米乘幾毫米到幾十毫米乘幾十毫米。可以理解的是，還可以使用其它幾何結(jié)構(gòu)或尺寸的板狀電極274。
每個(gè)板狀電極274優(yōu)選與專用的輸出線283相連接。在X-射線曝光的過程中，以電荷形式的實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)從每個(gè)板狀電極274通過相應(yīng)的輸出線283流到相應(yīng)的實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備278的每個(gè)通道。
輸出線283優(yōu)選布置在扇出層280中，該扇出層280通過電荷跟蹤層276與X-射線傳感器60(附圖2)基本靜電屏蔽開，由此降低在ASV傳感器270的信號(hào)之間的串?dāng)_?？商鎿Q的是，輸出線283形成為電荷跟蹤層272的一部分，確保填滿該面積的輸出線283的布線面積比板狀電極274的面積小得多，以降低信號(hào)的串?dāng)_。當(dāng)輸出線283形成為電荷跟蹤層272的一部分時(shí)，就不需要扇出層280。
依據(jù)本發(fā)明的變型優(yōu)選實(shí)施例，電荷跟蹤層276可以包括相對(duì)較少數(shù)量的大面積、固定形狀的板狀電極，這種板狀電極起具有感測(cè)孔徑的局部傳感器的作用并與離子室常規(guī)自動(dòng)的曝光控制設(shè)備的傳感器類似?？梢岳斫獾氖窃谶@種情況下通過ASV傳感器所感測(cè)的信息并不是圖像方式而是類似于通過局部密度傳感器所感測(cè)的方式，并可以包括幾種不同的可讀場(chǎng)。在此所描述的方法的優(yōu)點(diǎn)是ASV傳感器形成了圖像檢測(cè)模塊50(附圖3)的簡(jiǎn)單的積分部分。
除了柔性區(qū)272的薄的多層以外，剛性區(qū)274優(yōu)選也包括玻璃纖維環(huán)氧薄片比如FR4。剛性區(qū)274優(yōu)選是一種基片，應(yīng)用如在本領(lǐng)域中所公知的板上安裝芯片技術(shù)和/或SMT在該基片上安裝實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284。扇出層280延伸到柔性區(qū)272和剛性區(qū)274之上，如在本領(lǐng)域公知的那樣通過孔(未示)在板狀電極274和實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284之間提供電連接。
實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284優(yōu)選包括電荷讀出電路286、模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器288和數(shù)據(jù)總線緩沖器290?？梢岳斫獾氖菍?shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284的功能(即以流動(dòng)電荷的形式讀出數(shù)據(jù))類似于積分輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備223(附圖8)的功能。因此，電荷讀出電路286、模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器288和數(shù)據(jù)總線緩沖器290通常與上文結(jié)合附圖8所描述的電荷讀出電路224、模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器226和數(shù)據(jù)總線緩沖器290分別相同。然而，由于流到實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284的電流的幅值不同于在積分輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備223(附圖8)的電流的幅值，因此附圖10的實(shí)施例優(yōu)選應(yīng)用具有增益不同于電荷積分器238(附圖9)的增益的電荷積分器(未示)。可以理解的是在實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284的兩個(gè)連續(xù)的復(fù)位之間的采樣時(shí)間確定了從所有的并聯(lián)板狀電極274中讀出整個(gè)數(shù)據(jù)幀所需的時(shí)間。
可以理解的是電荷讀出電路286的輸入通道的數(shù)量?jī)?yōu)選對(duì)應(yīng)于板狀電極274的數(shù)量。板狀電極274的數(shù)量?jī)?yōu)選為幾百到幾千?？梢岳斫獾氖窃黾影鍫铍姌O274的數(shù)量可以增加ASV傳感器270的空間分辨率并得到更高分辨率的圖像方式的數(shù)據(jù)。權(quán)衡為提供基本圖像方式的實(shí)時(shí)輻射信息而優(yōu)選需要較多數(shù)量的板狀電極274的數(shù)量和為進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理而優(yōu)選需要較少數(shù)量的板狀電極274的數(shù)量來選擇板狀電極274的精確的數(shù)量。
依據(jù)如下文所述的用于檢測(cè)在X-射線傳感器60(附圖3)上的輻射場(chǎng)的邊界的實(shí)時(shí)處理算法，確定包含在輻射場(chǎng)的邊界內(nèi)的極板電極294的整個(gè)組294?？商鎿Q的是，依據(jù)下文參考附圖13所描述的算法確定極板電極274的局部組196。
通過電荷積分讀出的實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)提供了一種用于實(shí)時(shí)曝光量控制的曝光數(shù)據(jù)。曝光量控制允許優(yōu)化每次檢查，由此消除了在已有技術(shù)中由患者相對(duì)于自動(dòng)曝光控制設(shè)備對(duì)準(zhǔn)不好造成的不精確。此外，不使用在已有技術(shù)中的固定孔和通常與已有技術(shù)中的曝光計(jì)和其它的曝光控制設(shè)備相連接的固定位置密度傳感器，本發(fā)明提供基本圖像方式的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)，這種實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)圖像對(duì)比度反饋用于如下文所描述的曝光量?jī)?yōu)化。因此對(duì)于各種不同的類型的檢查本發(fā)明可以使達(dá)到所需的診斷對(duì)比度所需的曝光量更低。
在X-射線輻射曝光的過程中以下面的方式通過ASV傳感器270實(shí)時(shí)地檢測(cè)與輻射吸收量相對(duì)應(yīng)的X-射線傳感器60(附圖3)或X-射線傳感器210(附圖8)的視在表面電壓通過實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284將ASV傳感器270偏壓到地電位。如下文參考具體的附圖11A所描述，由于在X-射線傳感器60(附圖3)和ASV傳感器270之間的空間124中的靜電狀態(tài)，在電荷跟蹤層272中的電荷重新分布基本跟蹤并對(duì)應(yīng)于在曝光的過程中在X-射線傳感器60(附圖3)上所產(chǎn)生的靜電荷分布圖。在電荷跟蹤層272中的電荷重新分布使可測(cè)量的電流在實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀取電子設(shè)備284中流動(dòng)，由此提供表示X-射線傳感器60(附圖3)的視在表面電壓的信號(hào).
電荷跟蹤的空間分辨率是將ASV傳感器270同X-射線傳感器60(附圖3)間隔開的空間124(附圖3)和在其中的電場(chǎng)的強(qiáng)度的函數(shù)。ASV傳感器270的空間分辨率受到電荷跟蹤的空間分辨率的限制，而實(shí)際的分辨率由板狀電極274的尺寸和數(shù)量確定。
可以理解的是，在附圖10所示的實(shí)施例中ASV傳感器270包括單個(gè)多層PCB。然而，根據(jù)在其中并入ASV傳感器270的圖像檢測(cè)模塊50(附圖2B)的尺寸，ASV傳感器270可以實(shí)際包括幾個(gè)多層PCB，每個(gè)多層PCB都包括柔性區(qū)272和平鋪的剛性區(qū)274以產(chǎn)生擴(kuò)展的柔性區(qū)272，從而使ASV傳感器270具有更大的感測(cè)面積。
進(jìn)一步可以理解的是在結(jié)構(gòu)上類似于ASV傳感器270的ASV傳感器可以用于其它的檢測(cè)系統(tǒng)或目的中感測(cè)視在表面電壓，在這些應(yīng)用中視在表面電壓的實(shí)時(shí)指示提供有用的系統(tǒng)反饋。
現(xiàn)在參考附圖11A-11D，這些


了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和運(yùn)行的圖像檢測(cè)模塊320的操作。圖像檢測(cè)模塊320起附圖1的圖像檢測(cè)模塊30或附圖2B的圖像檢測(cè)模塊50的作用。
圖像檢測(cè)模塊320優(yōu)選包括一殼體(未示)，該殼體包圍著連接到積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備324的X-射線傳感器322、連接到實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328(附圖11B)的ASV傳感器326(附圖11B)、細(xì)長(zhǎng)的掃描器330、控制電子設(shè)備(未示)、運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(未示)和如上文所描述的電功率激勵(lì)器。圖像檢測(cè)模塊320的殼體(未示)優(yōu)選與殼體58(附圖2B)相同。
填充有氣體比如優(yōu)選大氣壓壓力下的空氣的間隔空間331(附圖11B)將ASV傳感器326和X-射線傳感器322分開。X-射線傳感器322優(yōu)選包括如上文參考具體的附圖3所描述的疊層，該疊層從底部到上部依次包括電介質(zhì)支撐基片100(附圖3)(在附圖11A-11D中沒有示出)、導(dǎo)電電極陣列332、光電轉(zhuǎn)換層334和放在上面的光輻射阻擋層336。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在附圖11A-11D中沒有示出的單極性或雙極性的電荷緩沖層108(附圖3)設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層334和放在下面的導(dǎo)電電極陣列332之間。
導(dǎo)電電極陣列332、光電轉(zhuǎn)換層334和光輻射阻擋層336優(yōu)選分別與導(dǎo)電電極陣列102(附圖3)、光電轉(zhuǎn)換層104(附圖3)和光輻射阻擋層106(附圖3)相同。
對(duì)于下文的討論，認(rèn)為在靜電學(xué)上導(dǎo)電電極陣列332為連續(xù)電極，因?yàn)樵谒臈l狀電極之間的間隙通常低于圖像檢測(cè)模塊320的總的工作分辨率。
用于在曝光之后以電荷的形式讀出積分輻射數(shù)據(jù)的積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備324(附圖11C)優(yōu)選如在此結(jié)合具體的附圖8所描述的積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備。
ASV傳感器326優(yōu)選與在此參考ASV傳感器64(附圖3)或ASV傳感器270(附圖10)所描述的ASV傳感器相同，該ASV傳感器326正對(duì)著X-射線傳感器322。為了下文的討論，僅示出了ASV傳感器326的電荷跟蹤層337。
優(yōu)選用于讀取實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328與在此參考具體的附圖10所描述的實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備相同。
細(xì)長(zhǎng)的掃描器330優(yōu)選包括具有細(xì)長(zhǎng)的靜電能壘340的電荷注入器338，并可以進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)的光源342。細(xì)長(zhǎng)的掃描器330優(yōu)選與上文參考細(xì)長(zhǎng)的掃描器150(附圖4)所描述的細(xì)長(zhǎng)的掃描器相同。優(yōu)選應(yīng)用常規(guī)的機(jī)電裝置沿著X軸線在X-射線傳感器322上前后地驅(qū)動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的掃描器330。
現(xiàn)在參考附圖12，附圖12所示為有助于理解本發(fā)明附圖11A-11D的圖像檢測(cè)模塊320的簡(jiǎn)化的等效電路示意圖。
電容器CP表示X-射線傳感器322(附圖11A)的具體的電容，而電容器CG表示ASV傳感器326(附圖11B)的具體的電容，該電容是通過相關(guān)的間隔331(附圖11B)在電荷跟蹤層337(附圖11B)和光輻射阻擋層336(附圖11B)之間產(chǎn)生的電容。
如附圖12所示，表示導(dǎo)電電極陣列332(附圖11A)的單電極221(附圖8)的電容器CP的電極343電耦合到表示積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備324(附圖11A)的單通道的電荷積分器344。表示電荷跟蹤層337(附圖11B)的單板狀電極274(附圖10)的電容器CG的電極345電耦合到表示實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328(附圖11B)的單通道的電荷積分器346。通過電荷積分器344和346的接地端并聯(lián)電容器CP和CG。
如上文參考附圖4所描述可調(diào)的偏壓VB表示施加到電荷注入器338(附圖11A)的靜電能壘和屏蔽電極上的偏電壓。開關(guān)347是表示電荷注入器338(附圖11A)的啟動(dòng)效應(yīng)的等效電開關(guān)。
再次參考附圖11A，優(yōu)選以如下的方式對(duì)X-射線傳感器322進(jìn)行感光在細(xì)長(zhǎng)的掃描器330掃描之前，將偏壓VB調(diào)整到感光偏壓值VS。相對(duì)于通過積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備324與導(dǎo)電電極陣列332相連的地電位GND，將該感光偏壓VS施加到電荷注入器338的外露的屏蔽電極174(附圖4)和靜電能壘340。
在施加感光偏壓VS的同時(shí)，細(xì)長(zhǎng)的掃描器330掃描X-射線傳感器322并啟動(dòng)電荷注入器338。在掃描的過程中，從電荷注入器338注入的自淬滅電荷使X-射線傳感器322充電到與感光偏壓VS相對(duì)應(yīng)的視在表面電壓(ASV)。上文具體參考附圖4描述了自淬滅電荷注入。
可取的是，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換層334是非晶硒或基于硒的合金時(shí)，感光偏壓VS優(yōu)選為正電壓，在光輻射阻擋層336上產(chǎn)生正電荷分布，如附圖11A所示這種電荷分布基本均勻。依據(jù)本實(shí)施例由于電壓VS為正，對(duì)于正極性的電荷光輻射阻擋層336優(yōu)選具有較短的傳輸距離，并且依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例對(duì)于負(fù)極性電荷也可以具有較短的傳輸距離。對(duì)于正電荷由于較短的傳輸距離，在感光之后，正電荷通常俘獲在光輻射阻擋層336的表面上或在其內(nèi)和/或在光輻射阻擋層336和光電轉(zhuǎn)換層334的界面上。在光輻射阻擋層336上所俘獲的電荷在光電轉(zhuǎn)換層334上產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)。
通常，選擇感光電壓VS的電壓值以在光電轉(zhuǎn)換層334上產(chǎn)生較高的持續(xù)的電場(chǎng)，該電壓值是幾百到幾千伏特的量級(jí)，其精確值取決于光電轉(zhuǎn)換層334的厚度。如果光電轉(zhuǎn)換層334是非晶硒或基于硒的合金，所需的電場(chǎng)強(qiáng)度通常為5-20伏特/微米的范圍，可取的是為10伏特，對(duì)應(yīng)于幾百伏特的VS值。
在光電轉(zhuǎn)換層334內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)使得在準(zhǔn)備X-射線輻射曝光中使材料以更高的場(chǎng)強(qiáng)感光以增加對(duì)X-射線輻射的靈敏度。在通過圖像檢測(cè)模塊320接收到PREPARE觸發(fā)之后通常立即進(jìn)行感光。PREPARE觸發(fā)可以是技術(shù)人員在開始X-射線曝光之前手動(dòng)按準(zhǔn)備開關(guān)的結(jié)果，如應(yīng)用常規(guī)的X-射線系統(tǒng)那樣。
在啟動(dòng)電荷注入器338的同時(shí)中，在加長(zhǎng)的掃描器330掃描X-射線傳感器322的過程中，可以啟動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的光源342，以使細(xì)長(zhǎng)的光源342發(fā)射光輻射并通過光輻射阻擋層336投射進(jìn)光電轉(zhuǎn)換層334。如上文所述，應(yīng)用所發(fā)射的光輻射從價(jià)電子帶激勵(lì)電荷載流子以占有分布在光電轉(zhuǎn)換層334中的大多數(shù)俘獲狀態(tài)。由此在X射線輻射曝光之前使俘獲狀態(tài)飽和。
本發(fā)明的特定的特征是不管是來自細(xì)長(zhǎng)的光源342或電荷注入器338還是任何其它的光輻射源的輻射光子具有在光電轉(zhuǎn)換層334的帶隙能量之上的光子能量，并優(yōu)選吸收在光輻射阻擋層336中，由此阻止其到達(dá)光電轉(zhuǎn)換層334。這種過濾作用阻止了在感光的過程中在光電轉(zhuǎn)換層334內(nèi)與暗衰減相關(guān)的不希望的自由電荷載流予的直接光發(fā)生。
通過實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328將電荷跟蹤層337(附圖11B)偏壓到地電位。因此當(dāng)將X-射線傳感器322充電到與感光電壓VS相對(duì)應(yīng)的視在表面電壓(ASV)時(shí)在空間331(附圖11B)中產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)，因此在電荷跟蹤層337中產(chǎn)生了均勻的電荷分布。在附圖12的等效電路中，通過關(guān)閉開關(guān)347完成感光，將電容器CP和CG的值充電到VB＝VS。
現(xiàn)在參看附圖11B，可以看到附圖11B所示為圖像檢測(cè)模塊322在空間調(diào)制的X-射線成像輻射350中曝光。在X-射線輻射的曝光的過程中，細(xì)長(zhǎng)的掃描器330是靜止的，并放在X-射線傳感器322的非活性區(qū)之上，如上文所描述這種非活性區(qū)可以是與X-射線輻射屏蔽開的區(qū)域，因此細(xì)長(zhǎng)的光源342和電荷注入器338并不直接暴露在X-射線輻射之中。因此在附圖11B中沒有示出細(xì)長(zhǎng)的掃描器330。
X-射線成像輻射350基本被光電轉(zhuǎn)換層334吸收，所吸收的輻射構(gòu)成了目標(biāo)比如人體的某一部位的投射調(diào)制的X-射線圖像。
X-射線光子的能量在本質(zhì)上比光電轉(zhuǎn)換層334的帶隙能量高得多，該X-射線光子根據(jù)撞擊的輻射的空間調(diào)制模式在光電轉(zhuǎn)換層334中產(chǎn)生自由電子/空穴對(duì)。在光電轉(zhuǎn)換層334中出現(xiàn)的電場(chǎng)使殘存的電子/空穴對(duì)重新結(jié)合以作為沿著電場(chǎng)線在相反的方向上傳輸?shù)姆礃O性的自由電荷載流子分離來，該電場(chǎng)線垂直于光電轉(zhuǎn)換層334的平面。
在附圖11A-11D所示的實(shí)例中，在感光的過程中在光輻射阻擋層336中保留著正電荷。因此在曝光之后，在光電轉(zhuǎn)換層334中相應(yīng)地產(chǎn)生自由電荷載流子對(duì)，負(fù)電荷載流子朝光輻射阻擋層336移動(dòng)。這就以圖像的方式降低了在光電轉(zhuǎn)換層334的頂部上的正的靜電荷，由此產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于空間調(diào)制的X-射線成像輻射350的靜電荷分布圖352。
靜電荷分布圖352的產(chǎn)生和X-射線曝光在X-射線傳感器322上產(chǎn)生了均勻的ASV模式。因此，垂直于光輻射阻擋層336延伸的電場(chǎng)不再均勻。相反，在對(duì)應(yīng)于空間調(diào)制X-射線輻射的圖像方式中垂直電場(chǎng)變?nèi)醪⒈人某跏贾到档土?。在光輻射阻擋?36中的任何位置中的場(chǎng)強(qiáng)都與所吸收到的輻射量成比例地降低，由此在光輻射阻擋層336上產(chǎn)生空間分布的電場(chǎng)分布圖。在間隔空間331上電場(chǎng)相應(yīng)地變?nèi)醪⑦M(jìn)行空間調(diào)制。
只要在光輻射阻擋層336上的電場(chǎng)保持足夠強(qiáng)，空間電荷效應(yīng)可忽略并沿著基本垂直于光電轉(zhuǎn)換層334的平面的基本直線的電場(chǎng)線進(jìn)行電荷載流子傳輸，并且實(shí)際上沒有電荷的側(cè)向位移(橫向擴(kuò)展)，這種側(cè)向位移可能造成模糊或散射以致產(chǎn)生相應(yīng)的圖像分辨率的降低。
為了保持相對(duì)較高的分辨率以及對(duì)X-射線曝光的相對(duì)較高的靈敏度，通常在光電轉(zhuǎn)換層334上的任何局部電場(chǎng)的強(qiáng)度的最大的降低(對(duì)應(yīng)于通過目標(biāo)的最大的X-射線透射)應(yīng)該優(yōu)選不超過對(duì)應(yīng)于VS的初始感光強(qiáng)度的大約1/3。
從前文的討論中可以理解的是為保持較高的分辨率和X-射線靈敏度，X-射線成像輻射166的最大曝光量?jī)?yōu)選不超過將在光電轉(zhuǎn)換層334上的局部電場(chǎng)降低到它的初始值的2/3的曝光量。
在光輻射阻擋層336上較強(qiáng)的電場(chǎng)允許在X-射線曝光的過程中保持較高的空間分辨率和較高的X-射線靈敏度，并且在X-射線曝光的過程中在導(dǎo)電電極陣列332內(nèi)重新分布圖像方式的電荷。這種重新分布在導(dǎo)電電極陣列332內(nèi)產(chǎn)生空間調(diào)制的再現(xiàn)電荷354，這種再現(xiàn)電荷跟蹤并監(jiān)測(cè)在光輻射阻擋層336頂部上的靜電荷分布圖352。結(jié)果，電荷復(fù)制354也表示透射調(diào)制的X-射線成像輻射350。
本發(fā)明的特定的特征在于在上文所述的靜電條件下在空間331上的電場(chǎng)線基本保持垂直于ASV傳感器326的平面，使得在電荷跟蹤層337中的電荷分布基本跟蹤X-射線傳感器322的ASV和靜電荷分布。在曝光的過程中，由于X-射線傳感器322的ASV的變化，在電荷跟蹤層337的板狀電極274(附圖10)中進(jìn)行相應(yīng)的電荷重新分布。電荷重新分布使可測(cè)量電流流經(jīng)實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328，從而在X-射線傳感器322上提供X-射線曝光的實(shí)時(shí)表示。
進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是由在空間331中出現(xiàn)基本垂直的電場(chǎng)線產(chǎn)生的，這種電場(chǎng)線由接地電極比如正對(duì)著X-射線傳感器322的ASV傳感器326的電荷跟蹤層337產(chǎn)生。這種優(yōu)點(diǎn)在于防止由空氣離子化所產(chǎn)生的電荷分布圖352的下部凹陷，在X-射線曝光的過程中在間隔空間331中同樣可以產(chǎn)生這種空氣離子化。此外，本發(fā)明的特別特征在于在空間331中的空氣或其它的氣體的離子化所產(chǎn)生的不同極性的電荷載流子沿著基本垂直于電荷跟蹤層337和X-射線傳感器322的電場(chǎng)線在相反的方向上相互遷移。這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了X-射線傳感器322對(duì)離子輻射的靈敏度，而同時(shí)防止離子化凹陷。依據(jù)本發(fā)明的變型實(shí)施例，空間331可以不填充空氣而是填以對(duì)X-射線敏感的氣體，由此進(jìn)一步增加X-射線傳感器322的靈敏度。
通過簡(jiǎn)要地參考附圖12的等效電路圖可以更好地理解在曝光的過程中電荷重新分布。由于電荷注入器沒有啟動(dòng)，因此在曝光的過程中斷開開關(guān)347。由于CP和CG并聯(lián)，由X-射線曝光產(chǎn)生的光發(fā)生耗盡了在CP上的電荷，造成在CG上電荷重新分布，由此在電荷放大器346上產(chǎn)生了可測(cè)量的電流。當(dāng)在CG上的電壓等于在CP上的電壓時(shí)電荷重新分布結(jié)束。
再次參考附圖11B，通過ASV傳感器326感測(cè)X-射線輻射曝光量，如此所描述，應(yīng)用從實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328到系統(tǒng)主機(jī)34(附圖1)的反饋提供自動(dòng)曝光結(jié)束和曝光量控制，由此控制X-射線輻射曝光?？商鎿Q的是，在經(jīng)過通過技術(shù)人員所設(shè)定的預(yù)定的時(shí)間量之后結(jié)束X-射線曝光。
在圖像檢測(cè)模塊320中提供實(shí)時(shí)輻射感測(cè)功能，這樣就不需要外部曝光計(jì)或自動(dòng)曝光控制(AEC)裝置及其方法。不需要這些裝置就能夠降低了從圖像檢測(cè)模塊320到所成像的目標(biāo)之間間隔的距離，同時(shí)相應(yīng)地降低了圖像放大率。此外，具有通過圖像檢測(cè)模塊320感測(cè)實(shí)時(shí)輻射的功能使得不需要校正和校準(zhǔn)，但在使用外部AEC設(shè)備情況時(shí)需要校正和校準(zhǔn)來補(bǔ)償在不同的X-射線管kVp值下光譜靈敏度的不同。
此外，重要的是，通過ASV傳感器326感測(cè)實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)而不會(huì)干擾或衰減實(shí)際圖像數(shù)據(jù)，而這種實(shí)際圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于通過X-射線傳感器322所檢測(cè)的X-射線成像輻射350的空間調(diào)制。
可以理解的是僅在曝光的過程中從ASV傳感器326中讀取實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)。而在成像的其它的階段中，ASV傳感器沒有用。因此在附圖11A、11C和11D中并沒有示出ASV傳感器326。
現(xiàn)在參考附圖11C，附圖11C所示為通過順序地一線一線地掃描細(xì)長(zhǎng)掃描器330的電荷注入讀取通過X-射線傳感器322所檢測(cè)的X-射線圖像，細(xì)長(zhǎng)的掃描器330使凈電荷分布圖352的光柵線基本連續(xù)地均勻。
在曝光之后開始讀取之前，將偏壓VB調(diào)整到值VR。
在讀取的過程中，細(xì)長(zhǎng)的掃描器330在附圖11C所示的方向上以速度v掃描X圖像檢測(cè)模塊320，并且與積分輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備324的運(yùn)行同步。通過驅(qū)動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的掃描器330運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置控制并確定速度v。在掃描的過程中，啟動(dòng)電荷注入器338并沿著細(xì)長(zhǎng)的靜電能壘340將來自電荷注入器338的電荷注入自淬滅在光輻射阻擋層336中。
在掃描細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的過程中，依據(jù)如上文所參考附圖8所描述的光柵線的電荷采樣時(shí)間脈沖地周期性地啟動(dòng)電荷注入器338?？商鎿Q的是，在讀取的過程中獨(dú)立于電荷采樣時(shí)間連續(xù)地啟動(dòng)電荷注入器338。依據(jù)任一實(shí)施例，在隨后的電荷采樣時(shí)間之間所經(jīng)過的時(shí)間確定了所讀取的圖像的每個(gè)光柵線的寬度。
由于在細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的掃描過程中每次讀取光柵線，沿著靜電能壘340的靜電荷分布圖352的新線統(tǒng)一到基本對(duì)應(yīng)于偏壓VR的ASV值。在掃描的過程中在靜電能壘340的動(dòng)態(tài)位置之上的X-射線傳感器322外的區(qū)域中，通過靜電能壘340設(shè)計(jì)電場(chǎng)以使在X-射線傳感器322上的ASV不受電荷注入器342干擾。因此，基本能夠防止將電荷注入到在靜電能壘340之外的區(qū)域中。根據(jù)X-射線圖像信息將在這些區(qū)域中的X-射線傳感器322的ASV保持在圖像方式模式中。
可以理解的是，在讀取的過程中暴露在x方向上注入的電荷中的X-射線傳感器322的區(qū)域通常通過靜電能壘340限制在一個(gè)x方向上，但是在第二x方向上則通常不存在這種空間限制。因此，暴露在沿著X軸注入的電荷中的X-射線傳感器的區(qū)域通常大于一個(gè)光柵線的寬度，并且可以包括許多光柵線。然而，在其中已經(jīng)使靜電荷分布352均勻的區(qū)域是不靜電能壘340屏蔽的區(qū)域，并且由于電荷注入的自淬滅特性在均勻化之后基本沒有進(jìn)一步改變。因此，依據(jù)細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的掃描也可以一線一線地使再現(xiàn)的空間電荷354均勻化，并一線一線地使電荷重新分布。
空間再現(xiàn)電荷354的一線一線電荷重新分布使得在導(dǎo)電電極陣列332的每個(gè)電極221(附圖8)中產(chǎn)生了與所讀取的X-射線圖像的每個(gè)新線相關(guān)的可測(cè)量電流。通過實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328感測(cè)并讀取這些流動(dòng)的電流以提供表示透射調(diào)制的X-射線成像輻射350的電信號(hào)?？梢岳斫獾氖?，應(yīng)用來自所讀取的光柵線的每個(gè)像素的數(shù)據(jù)，一光柵線一光柵線地進(jìn)行讀取，這些數(shù)據(jù)優(yōu)選通過流到相應(yīng)的電極221(附圖8)/從相應(yīng)的電極221流出的電流表示。由于同時(shí)從所有的電極221中進(jìn)行讀取，因此在幾秒內(nèi)能夠讀取包括整個(gè)圖像的一幀數(shù)據(jù)。
通過簡(jiǎn)要地參考附圖12的等效電路圖可以更好地理解這些。在讀取的過程中，連接開關(guān)347，表示啟動(dòng)電荷注入。電荷注入將電容器CP充電到值VB＝VR。通過電荷放大器344測(cè)量充電電流。
再次參考附圖11C，由于在導(dǎo)電電極陣列332的每個(gè)電極221(附圖8)中的電荷重新分布產(chǎn)生的電流基本由兩個(gè)分量組成。第一分量是注入電流，它與注入到光輻射阻擋層336中的電荷相關(guān)。第二分量是感應(yīng)電流，它與通過細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的靜電能壘340對(duì)X-射線傳感器352的靜電荷分布352的掃描所產(chǎn)生的電容性電荷感應(yīng)相關(guān)。如上文參考附圖4所描述，本發(fā)明的特別的特征在于選擇與細(xì)長(zhǎng)的掃描器330相關(guān)的結(jié)構(gòu)和材料(更具體地說涉及細(xì)長(zhǎng)的靜電能壘340)以基本使感應(yīng)電流最小，從而使它可忽略?？商鎿Q的是，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)的掃描的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大的感應(yīng)電流時(shí)，可以使用在本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)09/233,327(1999年1月20日申請(qǐng))中所描述的基于硬件的機(jī)構(gòu)和基于軟件的方法來在圖像讀取的過程中析出感應(yīng)電流的因子。
以如下的方式確定每個(gè)像素的尺寸和讀取空間分辨率在橫向(y方向)上，只要如在此所描述保持在光電轉(zhuǎn)換層334上的電場(chǎng)，就可以用電子學(xué)方法將像素尺寸調(diào)整到最小像素尺寸，如在此所描述該最小像素尺寸由在導(dǎo)電電極陣列332上的導(dǎo)電電極221(附圖8)的間距確定。
在x方向上，只要如上文所述保持在光電轉(zhuǎn)換層334上的電場(chǎng)，通過在連續(xù)的電荷采樣之間所經(jīng)過的時(shí)間將像素尺寸和所讀取的光柵線的寬度調(diào)整到最小的像素尺寸，該最小的像素尺寸由靜電能壘340所確定的空間電荷注入分布確定。
通常在x方向和y方向上可以實(shí)現(xiàn)大約2-6線對(duì)/毫米的讀取分辨率。
可取的是，在細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的單個(gè)掃描的過程中讀取包括X-射線圖像的所有的光柵線。在掃描之后，X-射線傳感器322的ASV通常變得均勻并等于讀取偏壓VR?？扇〉氖牵缦挛乃?，在提供從X-射線傳感器322讀取的積分輻射數(shù)據(jù)的自動(dòng)色階映射的讀取掃描之前，應(yīng)用ASV傳感器326的反饋確定VR值以設(shè)定VR值?？商鎿Q的是，當(dāng)不需要自動(dòng)色階映射時(shí)，可以將讀取偏壓VR設(shè)置到等于感光電壓VS。在這種情況下，在讀取圖像的同時(shí)使X-射線傳感器322感光。
可以理解的是，為輻照光電轉(zhuǎn)換層334，在X-射線曝光之前應(yīng)用細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的細(xì)長(zhǎng)的光源342的光輻射，如上文所述在光電轉(zhuǎn)換層334中產(chǎn)生電荷俘獲狀態(tài)占有。通過光輻射占有在光電轉(zhuǎn)換層334中的俘獲狀態(tài)基本能夠防止響應(yīng)X-射線成像輻射350在其中俘獲光生的自由電荷載流子。由于因此能夠避免俘獲表示圖像信息的電荷載流子，所以能夠避免在隨后的成像周期中的過程中的圖像方式的去俘獲(de-trapping)。作為替換，在整個(gè)光電轉(zhuǎn)換層334中基本均勻地發(fā)生去俘獲，由此在增加暗電流的情況下減輕了重影問題。
如下文所述，本發(fā)明的特別特征在于通過析出直流分量因子并提供所讀取的圖像的自動(dòng)色階映射來補(bǔ)償所增加的暗電流。因此，依據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用光輻射來占有在光電轉(zhuǎn)換層334中的俘獲狀態(tài)適合于降低重影效應(yīng)。
現(xiàn)在參考附圖11D，附圖11D所示為如何使X-射線傳感器322的ASV有效地被中和(抵消)?？梢宰鳛闃?biāo)準(zhǔn)成像周期的一部分來中和或可替換的是周期性地實(shí)施中和比如在希望圖像檢測(cè)模塊320保持空閑時(shí)之前，由此在不使用的過程中降低在光電轉(zhuǎn)換層334上的電應(yīng)力。
通常通過如下的方式來中和X-射線傳感器322的ASV啟動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的電荷注入器(未示)、在其上施加中和偏壓VN并在圖像檢測(cè)模塊322上掃描細(xì)長(zhǎng)的掃描器330。VN通常在大約0伏特到負(fù)幾百伏特之間的范圍內(nèi)。在掃描之后，將X-射線傳感器322的ASV中和或有效地降低到相對(duì)于GND基本很低的值，由此中和在光輻射阻擋層336上保留的電荷。
通過細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的電荷注入器338的電荷中和可以與通過細(xì)長(zhǎng)的掃描器330的細(xì)長(zhǎng)的光源342的X-射線傳感器322的輻射同時(shí)產(chǎn)生。
現(xiàn)在參考附圖13，附圖13所示為依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于處理來自實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)讀出電子設(shè)備328(附圖11B)的圖像方式實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)以提供使X-射線曝光量最優(yōu)的自動(dòng)曝光控制和設(shè)定值VR的算法的步驟的方塊圖。如上文所述在讀取積分輻射數(shù)據(jù)之前設(shè)定偏壓值VR，并析出直流分量因子，該直流分量與組成X-射線圖像的空間頻率的傅立葉光譜相關(guān)，并且它對(duì)成像信息沒有貢獻(xiàn)，因此提供所讀取的X-射線圖像的自動(dòng)色階映射函數(shù)。直流分量可能與在空間上非調(diào)制的曝光分量和光電轉(zhuǎn)換層104(附圖3)的暗衰減相關(guān)。
可以理解的是，通過駐留在系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)34(附圖1)中的數(shù)據(jù)處理器的實(shí)時(shí)部分X-射線曝光的過程中執(zhí)行在此所描述的算法。通常在普通射線照相中所執(zhí)行的與不同類型的檢查相關(guān)的曝光分析標(biāo)準(zhǔn)都存儲(chǔ)在系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)34(附圖1)中的檢查程序庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可以周期性地更新。
在曝光之前，如塊396所示優(yōu)選從檢查程序庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索與要執(zhí)行的特定的檢查相關(guān)的曝光分析標(biāo)準(zhǔn)。從檢查程序庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索的曝光分析標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于要執(zhí)行的檢查類型及其詳細(xì)情況比如組織部位、患者體形等。
在曝光的過程中，如塊400所示一幀一幀地采集實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)。每個(gè)幀優(yōu)選包括從圖像檢測(cè)模塊30(附圖1)的所有的板狀電極274(附圖10)以電荷形式讀取的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)。每個(gè)板狀電極274(附圖10)被看作一個(gè)微像素，這種微像素包括所采集的幀的一個(gè)數(shù)據(jù)元素。
如塊402所示，以本領(lǐng)域公知的方式對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)以補(bǔ)償偏移和增益變化。如塊408所示應(yīng)用在曝光的過程中實(shí)時(shí)出現(xiàn)的所采集的數(shù)據(jù)的幀來檢測(cè)輻射場(chǎng)邊界。
輻射場(chǎng)通常為圖像檢測(cè)模塊30(附圖1)的矩形面積，被要成像的目標(biāo)調(diào)制后的原X-射線輻射直接撞擊在該矩形面積上。調(diào)整輻射場(chǎng)的邊界并通常根據(jù)所成像的研究區(qū)通過準(zhǔn)直器24(附圖1)定義輻射場(chǎng)邊界，以使輻射場(chǎng)包含所研究的整個(gè)區(qū)域。此外，輻射場(chǎng)可以包括接收最大曝光量的背景區(qū)，通常將沒有衰減的X-射線(沒有目標(biāo))輻射在該背景區(qū)上。
可以理解的是，通過從成像的目標(biāo)散射的輻射所產(chǎn)生的次級(jí)X-射線輻射并不能通過準(zhǔn)直器限制。應(yīng)用抗散射光柵32(附圖1)可以降低的輻射散射通常輻射在輻射場(chǎng)的邊界之內(nèi)和之外的圖像檢測(cè)模塊30(附圖1)上。由于這種散射，結(jié)果在某些情況下在與目標(biāo)的最大衰減相對(duì)應(yīng)的輻射場(chǎng)內(nèi)的最小曝光值可以低于在輻射場(chǎng)邊界之外的曝光值。
依據(jù)本發(fā)明所描述的邊界檢測(cè)方法是基于沿著圖像檢測(cè)模塊30(附圖1)的每行和每列的微像素或板狀電極274(附圖10)對(duì)最大曝光值的檢測(cè)。沒有橫越輻射場(chǎng)的成行和成列的微像素或板狀電極274(附圖10)具有比橫越輻射場(chǎng)的成行和成列的微像素或板狀電極274低得多的最大曝光值。
參考附圖14可以進(jìn)一步理解在塊408中所示的輻射場(chǎng)邊界的檢測(cè)，附圖14描述了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例檢測(cè)輻射場(chǎng)邊界的詳細(xì)步驟。
如附圖14所示，塊410所示為載入一幀實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)，如上文所述該數(shù)據(jù)優(yōu)選以具有X行和Y列的微像素矩陣的形式采集。在載入步驟之后，估計(jì)每第i行的每個(gè)微像素的曝光值以確定第i行的最大曝光值SXi(MAX)。如塊412所示，計(jì)算所有行的最大曝光值以得到包括所有行的微像素的SXi(MAX)值的一個(gè)矢量。
在估計(jì)之后，估計(jì)每第j列的每個(gè)微像素的曝光值以確定第j列的最大曝光值SYi(MAX)。如塊414所示，計(jì)算所有列的最大曝光值以得到包括所有列的微像素的SYi(MAX)值的一個(gè)矢量。
依據(jù)閾值識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)從第一矢量元素到最后元素并從它的最后元素到它的第一元素一個(gè)元素一個(gè)元素地分析每個(gè)矢量SYi(MAX)和SYj(MAX)，以確定在其上預(yù)定義的閾值交叉的兩行Xa和Xb和兩列Ya和Yb，由此定義輻射場(chǎng)的邊界，如塊416所示?？梢岳斫獾氖?，通常以+/-與一個(gè)板狀電極274(附圖10)的尺寸相對(duì)應(yīng)的一個(gè)微像素的位置精度確定定義輻射場(chǎng)的每個(gè)邊界。
可以應(yīng)用確定閾值識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)的各種方法，比如應(yīng)用矢量最大值或平均的最大峰值，以提供曝光量歸一化閾值?？商鎿Q的是，還可以應(yīng)用確定在曝光的過程中的輻射場(chǎng)的其它方法。
在附圖10的說明中，以參考標(biāo)號(hào)294表示組成輻射場(chǎng)的一整個(gè)微像素組(或板狀電極274)。參考標(biāo)號(hào)296表示在所描述的輻射場(chǎng)的邊界內(nèi)的局部微像素組。可以理解的是整個(gè)組294通常用于直方圖分析，而局部組296通常用于密度分析，如下文所述。
再次參考附圖13，在確定輻射場(chǎng)邊界之后的步驟是產(chǎn)生如塊420所示的全程微像素映射和如塊422所示的局部微像素映射。
全程微像素映射包含在整個(gè)組294(附圖10)內(nèi)的所有的微像素的曝光色調(diào)度，而局部微像素映射包含局部組296(附圖10)的曝光色調(diào)度。
局部組296(附圖10)的位置可以相對(duì)于圖像檢測(cè)模塊30(附圖1)固定?？商鎿Q的是，局部組296(附圖10)的位置相對(duì)于輻射場(chǎng)294的原點(diǎn)可調(diào)整。
如塊396所示，根據(jù)與要執(zhí)行的檢查的類型相關(guān)的曝光分析標(biāo)準(zhǔn)確定所選擇的微像素以形成局部組294(附圖10)。因此，每種檢查類型都與惟一的局部組方案相關(guān)聯(lián)，對(duì)于該特定的檢查這個(gè)惟一的局部組方案能夠提供更高的曝光感測(cè)精度。
在曝光的過程中，相對(duì)于如塊396所示的依據(jù)要執(zhí)行的檢查從檢查庫(kù)中所檢索的曝光分析標(biāo)準(zhǔn)，如塊424所示比較地分析全部和/或一個(gè)或多個(gè)局部微像素映射。例如，該分析可以基于如本領(lǐng)域所公知的直方圖比較以提供一種曝光持續(xù)時(shí)間，在該曝光持續(xù)時(shí)間上在所研究的部位中的圖像對(duì)比度達(dá)到用于診斷目的可接收的值。當(dāng)達(dá)到所需的對(duì)比度等級(jí)時(shí)，如塊426所示優(yōu)選通過將曝光結(jié)束信號(hào)發(fā)送給X-射線發(fā)生器40(附圖1)來結(jié)束曝光?？商鎿Q的是，當(dāng)將曝光參數(shù)輸入到X-射線發(fā)生器40(附圖1)的控制臺(tái)(未示)時(shí)，曝光結(jié)束信號(hào)并不控制X-射線發(fā)生器40(附圖1)，以不基于曝光結(jié)束信號(hào)的常規(guī)方法結(jié)束曝光。
實(shí)際曝光的持續(xù)時(shí)間通常短于如上文所討論的最大的預(yù)期曝光時(shí)間，通過該算法的輸出控制實(shí)際曝光的持續(xù)時(shí)間，由此提供曝光量控制，也稱為自動(dòng)曝光控制?？梢岳斫馐牵瑸榇_保成像系統(tǒng)的安全操作，沒有一種情況允許實(shí)際曝光的持續(xù)時(shí)間超過最大的預(yù)期曝光時(shí)間。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可以實(shí)時(shí)地獲得圖像方式曝光數(shù)據(jù)，因此確定整體微像素映射的圖像對(duì)比度和/或局部微像素映射的密度等級(jí)的用于實(shí)時(shí)圖像分析的適合的公知方法都可以應(yīng)用在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中并用于自動(dòng)曝光控制。
除了曝光控制以外，如本領(lǐng)域所公知的那樣，分析整體微像素映射的直方圖以確定在曝光結(jié)束時(shí)在輻射場(chǎng)內(nèi)的平均曝光量級(jí)。如塊428所示應(yīng)用在曝光結(jié)束時(shí)的平均曝光量級(jí)來控制并將偏壓VB(附圖7)設(shè)定到適合于讀取積分輻射數(shù)據(jù)的值VR。應(yīng)用來自ASV傳感器270(附圖10)的反饋確定值VR以將直流分量從X-射線圖像的積分輻射數(shù)據(jù)中析出。該直流分量與包括所讀取的X-射線圖像的空間傅立葉頻率的分量相關(guān)，這種空間傅立葉頻率的分量對(duì)成像信息沒有貢獻(xiàn)但占用動(dòng)態(tài)范圍。因此析出直流分量能夠有效地?cái)U(kuò)展積分輻射讀取電子設(shè)備223(附圖8)的動(dòng)態(tài)范圍并提供所讀出的X-射線圖像的自動(dòng)色階再映射函數(shù)。
當(dāng)如上文所述選擇VR的值以提供色階再映射時(shí)，可以將用于A/D轉(zhuǎn)換器226的每像素的位數(shù)量從12位降低到8位，而不損失任何重要的圖像信息。這種位數(shù)減少的功能簡(jiǎn)化并降低了積分?jǐn)?shù)據(jù)讀出電子設(shè)備的成本。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以理解的是本發(fā)明并不受上文的描述的限制。本發(fā)明的范圍包括上文所描述的各種特征的組合和變型以及本領(lǐng)域的熟練人員在閱讀上文的描述之后能夠做出的不屬于已有技術(shù)的各種改進(jìn)和增加方案。
權(quán)利要求
1.一種多層離子輻射敏感元件，包括基片；覆蓋在所說的基片上的導(dǎo)電層；覆蓋在所說的導(dǎo)電層上用于將照射在其上的離子輻射轉(zhuǎn)換成電荷載流子的離子輻射敏感層，以及暴露在離子輻射和光輻射之中并覆蓋在所說的離子輻射敏感層上的阻擋層，該阻擋層基本限制至少一個(gè)極性的電荷從其中通過，并阻擋至少一個(gè)光譜帶的光輻射從其中透過，同時(shí)允許離子輻射從其中通過．
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，進(jìn)一步包括設(shè)置在所說的離子輻射敏感層和所說的導(dǎo)電層之間的電荷緩沖層，該電荷緩沖層基本限制至少一第二極性的電荷從其中通過．
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中所說的離子輻射敏感層是由摻有非晶硒的光電導(dǎo)體形成．
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層離子輻射敏感元件，其中所摻的非晶硒是摻有砷和氯的非晶硒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層離子輻射敏感元件，其中電荷緩沖層是由非晶三硒化二砷形成
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層離子輻射敏感元件，其中阻擋層是由摻有硒的堿金屬形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中所說的離子輻射敏感層是從如下的組中選擇的光電導(dǎo)體硒合金、碘化鉛、氧化鉛、溴化鉈、碲化鎘、碲化鎘鋅、硫化鎘和碘化汞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中阻擋層是由帶有所選擇的涂劑或染劑的電介質(zhì)聚合載體形成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，進(jìn)一步包括設(shè)置在離子輻射敏感層和阻擋層之間的中間電介質(zhì)鈍化層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多層離子輻射敏感元件，其中該中間電介質(zhì)鈍化層由聚對(duì)苯二甲撐形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行構(gòu)圖。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多層離子輻射敏感元件，其中該構(gòu)圖的導(dǎo)電層是從由氧化銦錫(ITO)、鋁、金、鉑和鉻組成的組中選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中所說的基片是從包括玻璃、陶瓷以及帶有電介質(zhì)材料敷層的金屬組成的組中選擇。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中所說的至少一個(gè)光譜帶的光輻射包括具有比所說的離子輻射敏感層的特征帶隙能量更高的能量的光子，其中具有低于所說的離子輻射敏感層的所說的帶隙能量的光子能量的光輻射基本穿過所說的阻擋層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層離子輻射敏感元件，其中所說的離子輻射敏感層對(duì)X-射線輻射敏感。
16.一種細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，包括嵌入在電介質(zhì)材料中的細(xì)長(zhǎng)的電極；通過所說的電介質(zhì)與所說的嵌入電極分開的外露的屏蔽電極；以及具有細(xì)長(zhǎng)的金屬化表面的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的電介質(zhì)楔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中細(xì)長(zhǎng)的電介質(zhì)注入組件用于基本沿著所說的細(xì)長(zhǎng)的電介質(zhì)楔的金屬化的表面注入電荷。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中在所說的細(xì)長(zhǎng)的電極和所說的外露的屏蔽電極之間施加浮動(dòng)交流電壓，將所說的電介質(zhì)楔的金屬化的表面和所說的外露的屏蔽電極都偏壓到相對(duì)于接地基準(zhǔn)的直流電位。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，進(jìn)一步包括與所說的接地基準(zhǔn)相連接的基片，其中通過所說的直流電壓的極性和值基本確定在所說的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件注入電荷之后保留在基片上的電荷密的度和極性。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中嵌入在電介質(zhì)中的所說的細(xì)長(zhǎng)的電極涂敷有玻璃并安裝在電介質(zhì)棒上的導(dǎo)線。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中外露的屏蔽電極是間隔繞制的導(dǎo)電電線以形成安裝在所說的電介質(zhì)棒上涂敷所說的玻璃的導(dǎo)線的線圈。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中電介質(zhì)棒和電介質(zhì)楔是由從包括玻璃、氧化鋁和其它的電介質(zhì)陶瓷的組中所選擇的電介質(zhì)材料形成的。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，進(jìn)一步包括用于投射光輻射的細(xì)長(zhǎng)束的光源。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中所說的光源包括安裝在印刷電路板上的許多光發(fā)射二極管和許多電阻。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件，其中所說的細(xì)長(zhǎng)的電荷注入組件是掃描組件。
26.一種離子輻射成像模塊，包括具有至少一個(gè)導(dǎo)電層并用于將照射的離子輻射圖像轉(zhuǎn)換為電荷分布的多層離子輻射敏感元件；用于將電荷注入到所說的多層離子輻射敏感元件的電荷注入組件；以及耦合到所說的多層離子輻射敏感元件的導(dǎo)電層的讀出電路；以及其中所說的電荷注入組件用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所說的電荷分布的電流以在所說的導(dǎo)電層中流動(dòng)，從而產(chǎn)生表示所說的照射的離子輻射的圖像的信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的離子輻射成像模塊，其中讀出電路是可拆卸地耦合到所說的導(dǎo)電層。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的離子輻射成像模塊，其中所說的讀出電路包括許多多通道電荷讀出ASIC；和耦合到所說的多通道電荷讀出ASIC的許多模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的離子輻射成像模塊，其中所說的離子輻射是X-射線輻射。
30.一種X-射線成像模塊，包括用于將空間調(diào)制的照射的X-射線輻射轉(zhuǎn)換成空間調(diào)制的電荷分布的X-射線成像元件，其中空間調(diào)制的電荷分布的幅值一般取決于曝光的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間；以及X-射線曝光傳感器，該X-射線曝光傳感器正對(duì)著所說的X-射線成像元件并用于在曝光的過程中實(shí)時(shí)地感測(cè)與所說的空間調(diào)制的電荷分布相關(guān)的視在表面電壓，由此提供實(shí)時(shí)X-射線曝光數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的X-射線成像模塊，其中所說的X-射線曝光數(shù)據(jù)是圖像方式數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的X-射線成像模塊，其中所說的X-射線曝光傳感器包括具有正對(duì)著所說的X-射線成像元件的第一導(dǎo)電層、電介質(zhì)支撐層和電耦合到所說的第一導(dǎo)電層的實(shí)時(shí)讀出電路的X-射線可穿透的多層元件。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的X-射線成像模塊，其中所說的第一導(dǎo)電層包括電耦合到所說的實(shí)時(shí)讀出電路的許多電極板.
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的X-射線成像模塊，其中所說的X-射線可穿透的多層元件進(jìn)一步包括與所說的X-射線成像元件靜電屏蔽開的導(dǎo)電扇出層和使多層離子輻射敏感元件導(dǎo)電扇出層與所說的第一導(dǎo)電層電絕緣的第二電介質(zhì)層。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的X-射線成像模塊，進(jìn)一步包括耦合到所說的X-射線成像元件的積分?jǐn)?shù)據(jù)讀出電路，其中所說的X-射線成像模塊用于讀出與在X-射線曝光之后的所說的空間調(diào)制電荷分布相對(duì)應(yīng)的積分X-射線輻射數(shù)據(jù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的X-射線成像模塊，其中在積分輻射數(shù)據(jù)讀出的過程中使用通過所說的X-射線曝光傳感器所提供的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)以增強(qiáng)成像。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的X-射線成像模塊，其中實(shí)時(shí)地使用所說的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)來控制可控制的X-射線源來結(jié)束X-射線曝光。
38.一種平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，包括具有至少一個(gè)X-射線可穿透的表面的殼體，該殼體包圍著第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；和設(shè)置在所說的第一導(dǎo)電層和所說的第二導(dǎo)電層之間的X-射線輻射敏感元件；以及其中所說的第一導(dǎo)電層、所說的第二導(dǎo)電層和所說的X-射線輻射敏感元件用于響應(yīng)照射的X-射線輻射從所說的第一導(dǎo)電層感測(cè)實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)和從所說的第二導(dǎo)電層感測(cè)積分輻射數(shù)據(jù)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，還包括耦合到所說的第一導(dǎo)電層的實(shí)時(shí)讀出電路和耦合到所說的第二導(dǎo)電層的積分?jǐn)?shù)據(jù)讀出電路。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，其中以第一空間分辨率從所說的第二導(dǎo)電層讀出積分輻射數(shù)據(jù)，以低于所說的第一分辨率的第二空間分辨率從所說的第一導(dǎo)電層讀出所說的實(shí)時(shí)曝光數(shù)據(jù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，其中所說的第一導(dǎo)電層和所說的X-射線輻射敏感元件彼此間隔開。
42.一種離子輻射成像模塊，包括離子輻射傳感器，該離子輻射傳感器用于將空間調(diào)制的照射的離子輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電荷分布，電荷注入器，該電荷注入器用于在至少接近大氣壓力的環(huán)境中將電荷注入到所說的離子輻射傳感器上，其中在給定的位置上注入到所說的離子輻射傳感器上的電荷量對(duì)應(yīng)于在電荷注入之前在該位置上的電荷密度。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的離子輻射成像模塊，其中所說的電荷注入產(chǎn)生在所說的離子輻射傳感器的導(dǎo)電層中流動(dòng)的可測(cè)量的電流，從而提供一種表示所說的空間調(diào)制的照射的離子輻射的信號(hào)。
44.一種平板數(shù)字X-射線圖像檢測(cè)器，包括具有至少一個(gè)X-射線可穿透的表面的殼體，該殼體包圍著基本平面的X-射線敏感元件，該X-射線敏感元件用于保留表示照射在其上的空間調(diào)制的X-射線成像輻射的電荷；和掃描器，該掃描器用于提供一種在曝光之后掃描所說的X-射線敏感元件以讀出所說的電荷表示從而提供所說的空間調(diào)制的X-射線成像輻射的數(shù)字表示。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的平板數(shù)字X-射線檢測(cè)器，其中所說的掃描器提供電荷注入。
46.一種離子輻射圖像檢測(cè)器，包括用于將照射的離子輻射圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)表示的離子輻射敏感元件；用于將光輻射投射到離子輻射敏感元件上的光輻射源，其中在離子輻射敏感元件上的光輻射照射產(chǎn)生俘獲狀態(tài)占有而在離子輻射敏感元件中基本不產(chǎn)生光生自由電荷載流子；以及其中所說的離子圖像輻射和所說的光輻射從基本相同的方向照射在離子輻射敏感元件上。
47.一種檢測(cè)離子輻射圖像的方法，該方法包括如下的步驟提供離子輻射感測(cè)多層元件；能夠?qū)⒄拓?fù)電荷注入到所說的多層元件上的掃描電荷注入器；以及耦合到所說的離子輻射感測(cè)多層元件的讀取電路；通過應(yīng)用該掃描電荷注入器產(chǎn)生具有第一值的基本均勻的電荷分布使所說的離子輻射感測(cè)多層元件感光；將被感光的離子輻射感測(cè)多層元件暴露在離子輻射中，由此在所說的離子輻射感測(cè)多層元件上對(duì)應(yīng)于曝光的離子輻射使電荷重新分布；應(yīng)用所說的掃描電荷注入器將電荷注入到所說的離子輻射感測(cè)多層元件中以產(chǎn)生具有第二值的基本均勻電荷分布，其中在所說的離子輻射感測(cè)多層元件的每個(gè)位置上的電荷注入量與在電荷注入之前在該位置上的電荷密度相對(duì)應(yīng)，以及其中基本對(duì)應(yīng)于所注入的電荷量的電流在所說的讀取電路中流動(dòng)；以及讀取在所說的讀取電路中流動(dòng)的所說的電流由此產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所曝光的離子輻射的信號(hào)表示。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的檢測(cè)離子輻射圖像的方法，其中選擇第二電荷分布值以降低與表示離子輻射圖像的空間傅立葉頻率相關(guān)的直流分量，以形成色階再映射函數(shù)。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的檢測(cè)離子輻射圖像的方法，其中第二電荷分布值基本等于第一電荷分布值，由此使注入電荷的步驟起使離子輻射感測(cè)多層元件感光的步驟的作用。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的檢測(cè)離子輻射圖像的方法，其中提供步驟還包括提供掃描光源的步驟，該掃描光源將光輻射束投射到所說的離子輻射感測(cè)多層元件上，其中使所說的離子輻射感測(cè)多層元件感光的步驟包括如下的步驟投射光輻射束在所說的離子輻射感測(cè)多層元件內(nèi)產(chǎn)生俘獲狀態(tài)占有而不直接光發(fā)生自由電荷載流子，由此降低成像重影效應(yīng)。
51.一種檢測(cè)X-射線輻射曝光的方法，包括如下的步驟提供X-射線輻射感測(cè)多層元件，該X-射線輻射感測(cè)多層元件用于將照射的輻射圖像轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的視在表面電壓模式；以及在曝光的過程中感測(cè)所說的視在表面電壓模式以提供X-射線輻射曝光數(shù)據(jù)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的檢測(cè)X-射線輻射曝光的方法，其中所提供的X-射線輻射曝光數(shù)據(jù)是圖像方式數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X－射線成像模塊,該X－射線成像模塊具有用于將空間調(diào)制的輻照的X－射線輻射轉(zhuǎn)換為空間調(diào)制的電荷分布的多層離子輻射敏感元件。該多層離子輻射敏感元件具有基片(100)、放在基片之上的導(dǎo)電層(102)、放在導(dǎo)電層之上的用于將輻射在其上的離子輻射轉(zhuǎn)換為電荷載流子的離子輻射敏感元件(104)以及暴露在離子輻射和光輻射之中并放在離子輻射敏感層上的阻擋層(106)。阻擋層限制至少一個(gè)極性的電荷通過并阻擋至少一個(gè)光譜帶的光輻射穿透,而同時(shí)允許離子輻射通過。X－射線成像模塊還包含用于將電荷注入到多層離子輻射敏感元件的電荷注入組件(68)和耦合到多層離子輻射敏感元件的讀取電路。
文檔編號(hào)G01T1/29GK1328701SQ99813819
公開日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月26日
發(fā)明者A·祖爾 申請(qǐng)人:埃德茨醫(yī)療設(shè)備有限公司