專利名稱：用于檢測(cè)電離輻射的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種電離輻射檢測(cè)器，尤其涉及一種使用背光光電二極管陣列的電離輻射檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
輻射成像系統(tǒng)廣泛地被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和工業(yè)目的、例如X射線計(jì)算機(jī)斷層造影術(shù)(CT)。典型的檢測(cè)系統(tǒng)可包括一個(gè)連接到一個(gè)光電二極管陣列上的閃爍器元件陣列，該光電二極管陣列被用于檢測(cè)電離輻射并將其轉(zhuǎn)換為光能，然后轉(zhuǎn)換為表示照射的電離輻射的電信號(hào)。為了提高圖像質(zhì)量，需要大量的單獨(dú)的像素、例如1000至4000數(shù)量級(jí)的單獨(dú)的像素，同時(shí)一個(gè)放大器被用于每個(gè)相應(yīng)的像素。隨著單獨(dú)的像素和放大器的數(shù)量增加，提供必要的用于處理的信號(hào)連接變得復(fù)雜而麻煩。在為解決一些復(fù)雜性的努力中，已研究了背光光電二極管陣列，其能夠增加光電二極管陣列芯片中的光電二極管檢測(cè)元件的數(shù)量。然而，背光光電二極管陣列芯片對(duì)電子串?dāng)_敏感，該電子串?dāng)_至少部分地是由光電二極管陣列芯片自身的厚度引起的。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種克服以上缺點(diǎn)的電離輻射檢測(cè)器裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在此披露的實(shí)施方式提供了一種用于和電離輻射檢測(cè)器一起使用的光電二極管檢測(cè)器組件。該組件包括具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的第一層，和布置在第二側(cè)面上的背光光電二極管陣列，以及布置成接近于并且面對(duì)于第一層的第二側(cè)面的第二層。該第二層包括通孔。在第一側(cè)面上進(jìn)入第一層并且在第二側(cè)面上照射背光光電二極管的光線引起在第二層的通孔處的電信號(hào)，從而在離背光光電二極管一距離處提供來(lái)自背光光電二極管的電輸出信號(hào)。
在此公開的實(shí)施方式還提供一種具有光電二極管檢測(cè)器組件和閃爍器的電離輻射檢測(cè)器。該光電二極管檢測(cè)器組件包括具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的第一層，和布置在第二側(cè)面上的背光光電二極管陣列，以及布置成接近于并且面對(duì)于第一層的第二側(cè)面的第二層，該第二層包括通孔。該閃爍器布置在第一層的第一側(cè)面上并且包括輻射輸入面和輻射輸出面。該閃爍器響應(yīng)于輸入面上的輻射入射而產(chǎn)生在輸出面上出射的光線，在輸出面上射出的光線入射到光電二極管檢測(cè)器組件的第一層的第一側(cè)面上。在第一側(cè)面上進(jìn)入第一層并且在第二側(cè)面上照射背光光電二極管的光線導(dǎo)致在第二層的通孔處的電信號(hào)，從而在離背光光電二極管一定距離處提供來(lái)自背光光電二極管的電輸出信號(hào)。


參考示例性的附圖，其中附圖中相似的部件由相似的附圖標(biāo)記來(lái)表示，在附圖中圖1示出了按照本發(fā)明實(shí)施方式的示例性的多片層式CT X射線檢測(cè)器模塊；圖2示出了一些細(xì)節(jié)被省略的圖1的檢測(cè)器模塊的端視圖；圖3說明了從本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式獲取的數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種在電離輻射檢測(cè)器中使用的、非常薄的背光光電二極管檢測(cè)器組件，例如多片層式計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)X射線檢測(cè)器。雖然這里所述的實(shí)施方式描述了X射線以作為示例性的電離輻射，但應(yīng)理解的是，所公開的發(fā)明也可應(yīng)用于其它高能量的電離輻射、例如γ射線、高能量的電子(β)射線或高能量的帶電粒子(諸如在核物理和空間望遠(yuǎn)鏡中所涉及的)。因此，所公開的發(fā)明并不局限于X射線檢測(cè)的實(shí)施方式。
圖1是多片層式CT X射線檢測(cè)器100的一個(gè)示例性的實(shí)施方式，該多片層式CT X射線檢測(cè)器100具有光電二極管檢測(cè)器組件110、連接到組件110的一個(gè)表面上的閃爍器120、連接到組件110的另一個(gè)表面上的印刷電路板(PCB)130、以及經(jīng)由連接器150、160與PCB130連接的柔性電路140。PCB130可包括處理芯片170。
現(xiàn)同時(shí)參考圖1和圖2，光電二極管檢測(cè)器組件110包括具有第一側(cè)面202和第二側(cè)面204的第一層200以及接近于并且面對(duì)于第一層200的第二側(cè)面204布置的第二層210。被稱為背光光電二極管陣列的第一層200包括布置在被稱為背面的第二側(cè)面204上的背光二極管206的陣列。第二層210包括用于通過第二層210傳送電信號(hào)的通孔212。
在一個(gè)實(shí)施方式中，第一層200在厚度上等于或小于約150微米，在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一層200在厚度上等于或小于約100微米，在又一個(gè)實(shí)施方式中，第一層200在厚度上等于或小于約50微米，以及在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一層200在厚度上等于或小于約25微米。如圖3的測(cè)試數(shù)據(jù)所示，在第一層等于或小于約150微米并且等于或大于約25微米的實(shí)施方式中，相鄰的背光光電二極管206之間單元與單元的信號(hào)串?dāng)_等于或小于約4％，以及在第一層等于或小于約100微米并且等于或大于約25微米的實(shí)施方式中，相鄰的背光光電二極管206之間單元與單元的信號(hào)串?dāng)_等于或小于約2％。在圖3中，數(shù)據(jù)線300表示在第一層200的硅厚度為約150微米的情況下一個(gè)背光光電二極管206和所有與其相鄰的8個(gè)背光光電二極管206之間總的信號(hào)串?dāng)_，數(shù)據(jù)線310表示在第一層200的硅厚度為約100微米的情況下一個(gè)背光光電二極管206和所有與其相鄰的8個(gè)背光光電二極管206之間總的信號(hào)串?dāng)_。因此，在第一層200的硅厚度為約150微米的情況下任意兩個(gè)相鄰的背光光電二極管206之間的平均信號(hào)串?dāng)_等于或小于4％，而在第一層200的硅厚度為約100微米的情況下任意兩個(gè)相鄰的背光光電二極管206之間的平均信號(hào)串?dāng)_等于或小于2％。由圖3中數(shù)據(jù)線300和310表示的信號(hào)串?dāng)_在約500微米到約900微米的像素間距的范圍內(nèi)示出，其中該間距取自一個(gè)像素的前沿到成直線布置的另一個(gè)相鄰像素的前沿。
在一個(gè)實(shí)施方式中，第一和第二層200、210由硅制成，并且第一層200以機(jī)械方式與第二層210接合并以電的方式與第二層210連接。第一和第二層200、210可以利用焊球、導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂點(diǎn)、金屬墊之間的冷熔接部分、或者通過利用任何其它適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蚱涞娜我饨M合進(jìn)行連接。
閃爍器120在輻射輸入面124上接收由箭頭220表示的X射線光子能，并且將光子能220經(jīng)由閃爍器元件122轉(zhuǎn)換成由箭頭230表示的光線，該光線在輻射輸出面126上從閃爍器120射出。在第一層200的第一側(cè)面202上被接收的光線230穿過第一層200而傳播，并在第二側(cè)面204上照射背光光電二極管206，引起在第二層210的通孔212處的電信號(hào)，從而在離第一層200的第二側(cè)面204一定距離處提供來(lái)自背光光電二極管206的電輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，通孔212從第二層210的正面214延伸至相對(duì)的背面216。然而，信號(hào)路由變化可在第二層210的硅內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，從而提供正面至背面的信號(hào)連通、正面至邊緣的信號(hào)連通或者其任何組合。
如上所述，光電二極管檢測(cè)器組件110可具有第三層、即PCB130，其連接到第二層210的背面216上的通孔212上并與其進(jìn)行信號(hào)連通。在一個(gè)實(shí)施方式中，PCB130包括從第一板表面132延伸至第二板表面134的電連接部分(沒有示出)，在第一板表面132上該電連接部分與通孔212連接，而在第二板表面134上它們可與電子元件、例如處理芯片170連接。在PCB130上延伸的(沒有示出的)金屬布線以電的方式使得處理芯片170和連接器160連接，該連接器160反過來(lái)又提供經(jīng)由連接器150到柔性電路140的信號(hào)連通。處理芯片170可包括數(shù)據(jù)獲取電路、例如放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和控制邏輯電路，該數(shù)據(jù)獲取電路需以電的方式連接到光電二極管陣列206上并且處理來(lái)自光電二極管陣列206的輸出信號(hào)。在替代的實(shí)施方式中，可以采用低密度的輸出信號(hào)線136來(lái)與(沒有示出的)其它電子元件連接。在另一個(gè)替代的實(shí)施方式中，可將多層陶瓷用于PCB130。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，光電二極管陣列206可由512個(gè)光電二極管組成，每個(gè)光電二極管具有約15毫米(mm)×約32mm的尺寸。
背光光電二極管檢測(cè)組件110的一個(gè)示例性的應(yīng)用是在CT X射線檢測(cè)器100中，其中期望得到低的電子串?dāng)_和高的圖像質(zhì)量。非常薄的具有背光光電二極管206的第一硅層200和具有通孔212的第二硅層210的層狀布置提供了低電子串?dāng)_和高圖像質(zhì)量，同時(shí)保持對(duì)于隨后組裝的材料易處理性。
如上所述，本發(fā)明的一些實(shí)施方式可包括以下優(yōu)點(diǎn)中的一些優(yōu)點(diǎn)在CT X射線檢測(cè)器模塊組裝期間的材料易處理性；CT輸出的高圖像質(zhì)量；相鄰光電二極管單元之間的低信號(hào)串?dāng)_；可在光電二極管檢測(cè)器組件的背面上進(jìn)行信號(hào)連接的輸出；能夠封裝檢測(cè)器模塊的二維陣列以便提高每次CT旋轉(zhuǎn)的病人覆蓋范圍；以及使用通孔硅層，其可提供與光電二極管陣列硅層、用于平整的機(jī)械加強(qiáng)元件、和用于處理的機(jī)械支承件相匹配的熱膨脹系數(shù)。
雖然已參考示例性的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可作出各自改變以及其中的元件可用等同形式來(lái)代替。此外，在不偏離本發(fā)明的主要范圍的情況下可作出許多修改以使特定的情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的技術(shù)啟示。因此，本發(fā)明并不局限于作為被考慮用于實(shí)施本發(fā)明的最佳或唯一方式公開的特定實(shí)施方式，但本發(fā)明將包括落入所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等的使用并不表示任何等級(jí)或重要性，而是將術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等用于區(qū)別元件。此外術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”的使用并不表示對(duì)數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)引用項(xiàng)。
部件列表100X射線檢測(cè)器110光電二極管檢測(cè)器組件120閃爍器122閃爍器元件124輻射輸入面126輻射輸出面130印刷電路板(PCB)132第一板表面134第二板表面136輸出信號(hào)線140柔性電路150連接器160連接器170處理芯片200第一層202第一側(cè)面204第二側(cè)面206光電二極管210第二層212通孔214正面216背面220箭頭(X射線)230箭頭(光線)300厚度為150微米時(shí)的數(shù)據(jù)310厚度為100微米時(shí)的數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種與電離輻射檢測(cè)器(100)一起使用的光電二極管檢測(cè)器組件(110)，該組件(110)包括第一層(200)，該第一層包括第一側(cè)面(202)和第二側(cè)面(204)以及布置在第二側(cè)面(204)上的背光光電二極管(206)的陣列；以及第二層(210)，該第二層設(shè)置成接近于并且面對(duì)于第一層(200)的第二側(cè)面(204)，該第二層(210)包括通孔(212)；其中，在第一側(cè)面(202)上進(jìn)入第一層(200)并且在第二側(cè)面(204)上照射背光光電二極管(206)的光線引起在第二層(210)的通孔(212)處的電信號(hào)，從而在離背光光電二極管(206)一距離處提供來(lái)自背光光電二極管(206)的電輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的組件(110)，其特征在于，該第一層(200)的厚度等于或大于約25微米并且等于或小于約100微米。
3.如權(quán)利要求1所述的組件(110)，其特征在于，第一層(200)以機(jī)械方式與第二層(210)接合并以電的方式與第二層(210)連接；第一層(200)的厚度等于或小于約150微米；以及第一和第二層(200，210)都包括硅。
4.如權(quán)利要求1所述的組件(110)，其特征在于，通孔(212)從第二層(210)的正面(214)延伸至第二層的相對(duì)背面(216)。
5.如權(quán)利要求1所述的組件(110)，其特征在于，背光光電二極管(206)的陣列包括相鄰的背光光電二極管(206)，其具有等于或小于約4％的單元與單元的信號(hào)串?dāng)_。
6.如權(quán)利要求1所述的組件(110)，其特征在于，背光光電二極管(206)的陣列包括相鄰的背光光電二極管(206)，其具有等于或小于約2％的單元與單元的信號(hào)串?dāng)_。
7.一種電離輻射檢測(cè)器(100)，包括光電二極管檢測(cè)器組件(110)，其包括第一層(200)，該第一層包括第一側(cè)面(202)和第二側(cè)面(204)以及布置在第二側(cè)面(204)上的背光光電二極管(206)的陣列；和第二層(210)，該第二層設(shè)置成接近于并且面對(duì)于第一層(200)的第二側(cè)面(204)，該第二層(210)包括通孔(212)；和閃爍器(120)，該閃爍器布置在第一層(200)的第一側(cè)面(202)處，該閃爍器(120)包括輻射輸入面(124)和輻射輸出面(126)，其中該閃爍器(120)響應(yīng)于輸入面(124)上的輻射入射而產(chǎn)生在輸出面(126)上射出的光線(230)，在輸出面(126)上射出的光線(230)入射到光電二極管檢測(cè)器組件(110)的第一層(200)的第一側(cè)面(202)上；其中，在第一側(cè)面(202)上進(jìn)入第一層(200)并且在第二側(cè)面(204)上照射背光光電二極管(206)的光線引起在第二層(210)的通孔(212)處的電信號(hào)，從而在離背光光電二極管(206)一距離處提供來(lái)自背光光電二極管(206)的電輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器(100)，其特征在于，第一層(200)的厚度等于或大于約25微米并且等于或小于約150微米；以及背光光電二極管(206)的陣列包括相鄰的背光光電二極管(206)，其具有等于或小于約4％的單元與單元的信號(hào)串?dāng)_。
9.如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器(100)，其特征在于，第一層(200)的厚度等于或小于約100微米；以及背光光電二極管(206)的陣列包括相鄰的背光光電二極管(206)，其具有等于或小于約2％的單元與單元的信號(hào)串?dāng)_。
10.如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器(100)，其特征在于，通孔(212)從第二層(210)的正面(214)延伸至相對(duì)的第二層(210)的背面(216)；以及還包括包括印刷電路板的第三層(130)，該印刷電路板在第一板表面(132)上具有延伸至第二板表面(134)的電連接部分，該電連接部分在第一板表面(132)上布置成便于與通孔(212)進(jìn)行信號(hào)連通，該電連接部分在第二板表面(134)上布置成便于與至少一個(gè)電子元件(170)進(jìn)行信號(hào)連通。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與電離輻射檢測(cè)器(100)一起使用的光電二極管檢測(cè)器組件(110)，該組件(110)包括第一層(200)，其具有第一側(cè)面(202)和第二側(cè)面(204)以及布置在第二側(cè)面(204)上的背光光電二極管(206)的陣列；以及第二層(210)，其接近于并且面對(duì)于第一層(200)的第二側(cè)面(204)而布置。該第二層(210)包括通孔(212)。在第一側(cè)面(202)上進(jìn)入第一層(200)并且在第二側(cè)面(204)上照射背光光電二極管(206)的光線導(dǎo)致在第二層(210)的通孔(212)處的電信號(hào)，從而在離背光光電二極管(206)一距離處提供來(lái)自背光光電二極管(206)的電輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H01L31/08GK1648687SQ200510006180
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者D·M·霍夫曼 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司