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放射線檢測裝置和放射線檢測系統.pdf

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放射線 檢測 裝置 系統
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摘要
申請專利號:

CN201110364559.9

申請日:

2011.11.17

公開號:

CN102540235B

公開日:

2014.11.19

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101322514398IPC(主分類):G01T 1/20專利申請號:2011103645599申請日:20111117|||公開
IPC分類號: G01T1/20; A61B6/00 主分類號: G01T1/20
申請人: 佳能株式會社
發明人: 渡邊實; 望月千織; 橫山啟吾; 川鍋潤; 藤吉健太郎; 和山弘
地址: 日本東京
優先權: 2010.11.22 JP 2010-260523
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 李穎
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110364559.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2014.11.19|||2012.09.05|||2012.07.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及放射線檢測裝置和放射線檢測系統。所述放射線檢測裝置包括閃爍體、光電轉換單元和用于去除散射的放射線的格子。光電轉換單元包含以二維陣列布置于基板上的多個像素。每個像素被配置為將從閃爍體輸出的可見光轉換成電信號。從放射線檢測裝置的放射線入射側到其相對側依次設置格子、基板、光電轉換單元和閃爍體。在其中在放射線入射側的相對側設置閃爍體的該放射線檢測裝置中,散射的放射線被有效地去除。

權利要求書

1.一種放射線檢測裝置,包括:
閃爍體,被配置為將入射的放射線轉換成可見光;
光電轉換單元,包含以二維陣列布置于基板上的多個像素,每個
像素被配置為將可見光轉換成電信號;以及
用于去除散射的放射線的格子,包含交替布置的放射線吸收部件
和放射線透射部件,
其中,格子、基板、光電轉換單元和閃爍體從放射線檢測裝置的
放射線入射側到其相對側依次地被設置。
2.根據權利要求1的放射線檢測裝置,其中,所述光電轉換單元
被設置在基板的與放射線入射表面相對的表面上,并且,所述格子被
設置在基板的放射線入射表面上。
3.根據權利要求2的放射線檢測裝置,其中,
所述格子被設置為使得所述格子至少部分地與基板的放射線入射
表面接觸,或者使得所述格子與基板的放射線入射表面接合,
以及其中,當L表示所述格子的與其放射線入射表面相對的表面
與閃爍體的放射線入射表面之間的距離時,距離L滿足由以下的數學
式表示的條件:
t+T<L<4×P×h/D,
這里,h表示所述格子的厚度,D表示每兩個相鄰的放射線吸收部件
之間的其中設置了放射線透射部件之一的間距,d表示各放射線吸收
部件的厚度,T表示基板的厚度,t表示光電轉換單元的厚度,并且,
P表示像素的像素節距。
4.根據權利要求3的放射線檢測裝置,其中,所述基板具有通過
向放射線入射側施加的減薄處理而形成的表面,
以及其中,所述基板的厚度T是0.1~0.5mm。
5.根據權利要求1的放射線檢測裝置,還包括外殼,在所述外殼
中設置所述基板、所述光電轉換單元、所述閃爍體和所述格子。
6.根據權利要求5的放射線檢測裝置,其中,所述外殼包含外裝
箱和蓋子,所述外裝箱包含支撐閃爍體的支撐基臺,使得與所述閃爍
體的放射線入射表面相對的表面被固定于所述支撐基臺上,所述蓋子
被設置在所述外裝箱的放射線入射側,
其中,印刷電路板通過柔性布線板與基板的端部連接,所述印刷
電路板包含設置在其上面用于控制驅動電路和讀取電路中的至少一個
的控制電路,所述驅動電路用于控制所述光電轉換單元,所述讀取電
路用于讀取來自所述光電轉換單元的電信號,以及
其中,所述印刷電路板被設置在所述支撐基臺的放射線入射側的
相對側。
7.根據權利要求6的放射線檢測裝置,其中,
所述閃爍體包含熒光層和保護元件,所述熒光層設置在所述閃爍
體的放射線入射側并被配置為將放射線轉換成可見光,所述保護元件
設置在閃爍體的放射線入射側的相對側并且被配置為保護所述熒光
層,
以及其中,所述閃爍體的上面設置了所述保護元件的表面被固定
于所述支撐基臺上。
8.一種放射線檢測系統,包括:
根據權利要求1的放射線檢測裝置;
信號處理單元,被配置為處理來自所述放射線檢測裝置的信號;
存儲單元,被配置為存儲從所述信號處理單元供給的信號;
顯示單元,被配置為顯示從所述信號處理單元供給的信號;以及
傳送單元,被配置為傳送從所述信號處理單元供給的信號。

說明書

放射線檢測裝置和放射線檢測系統

技術領域

本發明涉及適用于醫療成像裝置、非破壞性測試裝置或使用放射
線的分析裝置等的放射線檢測裝置和放射線檢測系統。

背景技術

近年來,薄膜半導體制造技術已被用于由諸如TFT(薄膜晶體管)
的開關元件和諸如光電轉換元件的轉換元件的組合實現的檢測裝置或
放射線檢測裝置的制作中。日本專利申請公開No.07-027864公開了在
由X射線源發射的X射線的入射側設置固態光電檢測器并且在相對側
設置閃爍體的放射線檢測裝置。在放射線入射側的相對側設置閃爍體
的放射線檢測裝置中的問題中的一個在于,入射到光電檢測器上的放
射線經受明顯的散射。用于減少散射的一種方法是使用位于光電檢測
器和X射線源之間的放射線掩模或抗散射格子(grid)。但是,外部
掩模或格子的使用使入射到光電檢測器上的放射線的水平衰減。用于
減少放射線的散射的另一個解決方案是制作具有內置的抗散射格子的
光電檢測器。但是,難以確定格子的位置。此外,在日本專利申請公
開No.07-027864中,雖然格子的位置要被適當地確定以應對散射的放
射線,但是,沒有公開設置用于提高圖像銳度(sharpness)的格子的
位置。

發明內容

鑒于以上情況,本發明提供用于在這樣的放射線檢測裝置中有效
地去除散射的放射線的技術:在該放射線檢測裝置中,在光電檢測器
的放射線入射側的相對側設置閃爍體。在本發明的一個方面中,放射
線檢測裝置包括:閃爍體,被配置為將入射的放射線轉換成可見光;
光電轉換單元,包含以二維陣列布置于基板上的多個像素,每個像素
被配置為將通過閃爍體從入射的放射線轉換的可見光轉換成電信號;
以及抗散射格子,包含交替布置的放射線吸收部件和放射線透射部件。
格子、基板、光電轉換單元和閃爍體從放射線檢測裝置的放射線入射
側到其相對側被依次地設置。

因此,在以上述方式配置的在光電檢測器的放射線入射側的相對
側設置閃爍體的放射線檢測裝置中,散射的放射線被有效地去除。

參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述,本發明的其它特征將變
得清晰。

附圖說明

圖1A和圖1B是根據本發明的實施例的放射線檢測裝置的平面圖
和斷面圖。

圖2A和圖2B是根據本發明的實施例的放射線檢測裝置的等效電
路圖及其一個像素的斷面圖。

圖3A和圖3B是示出本發明的實施例的概念的斷面圖。

圖4A和圖4B是示出根據本發明的實施例的放射線檢測裝置的制
造過程的斷面圖。

圖5A和圖5B是示出根據本發明的實施例的放射線檢測裝置的制
造過程、更特別地是安裝抗散射格子的過程的斷面圖。

圖6是示出根據本發明的實施例的放射線檢測裝置的斷面圖。

圖7A~7E是示出根據本發明的實施例的制造放射線檢測裝置的
過程的一部分的斷面圖。

圖8是示出根據本發明的實施例的使用放射線檢測裝置的放射線
檢測系統的圖。

具體實施方式

以下結合附圖參照實施例進一步詳細地描述本發明。在本說明書
中,使用術語“放射線”來描述通過放射性衰變(radioactive?decay)而
輻射的諸如α射線、β射線、γ射線等的包含粒子束的各種類型的放射
線和具有與粒子束的能量相近的高能量的其它的射束。例如,X射線、
宇宙(cosmic)射線等落入在本申請中使用的放射線的范圍內。

第一實施例

首先,以下參照圖1A和圖1B,描述根據本發明的第一實施例的
放射線檢測裝置。圖1A和圖1B分別是放射線檢測裝置10(沿斷面
標記IB-IB)的平面圖和斷面圖。在放射線檢測裝置10中,光電轉換
單元3被設置在具有絕緣表面的諸如玻璃基板的基板2的第一表面側。
光電轉換單元3包含以二維陣列布置的用于將通過由以下描述的閃爍
體4執行的轉換而獲得的可見光轉換成電信號的多個像素。每個像素
包含光電轉換元件和開關元件。注意,基板2和光電轉換單元3被設
置為使得放射線從基板2的與第一表面側相對的第二表面側入射到基
板2上。以下,對于各元件,上面入射放射線的表面將被稱為第二表
面,而與第二表面相對的表面將被稱為第一表面。

印刷電路板7a和7b通過柔性布線板6與基板2的第一表面的端
部連接。各種集成電路被安裝在柔性布線板和印刷電路板上。集成電
路包含例如用于驅動光電轉換單元3的驅動電路、用于從光電轉換單
元3讀取電信號的讀取電路、用于向驅動電路和讀取電路中的至少一
個供給電力的電源電路、以及用于控制驅動電路和讀取電路中的至少
一個的控制電路等。

閃爍體4被牢固地設置于光電轉換單元3的與上面入射放射線的
表面相對的第一表面上。更具體而言,閃爍體4的第二表面通過蒸鍍
(evaporation)或接合而牢固地與光電轉換單元3的第一表面連接。
閃爍體4的第一表面通過粘接劑、媒染劑(mordant)或吸震體(shock?
absorber)等被固定于設置在外裝箱(enclosure?case)8中的支撐基
臺9的第二表面上。

印刷電路板7a和7b被設置在支撐基臺9的第一表面側。用于去
除散射的放射線的格子1(也簡稱為抗散射格子1)被設置為與基板2
的第二表面接觸或者通過粘接劑等牢固地與基板2的第二表面連接。
即,格子1與基板2的第二表面緊密接觸。因此,在根據本發明的本
實施例的以上述方式配置的放射線檢測裝置中,從放射線檢測裝置的
放射線入射側到相對側依次放置格子1、光電轉換單元3和閃爍體4。

在外裝箱8的放射線入射側,設置能夠允許放射線容易地通過并
且提供高耐水性和高氣密性的蓋子5,以使得通過外裝箱8和蓋子5
而形成外殼。在由外裝箱8和蓋子5形成的外殼中,將格子1、基板2、
光電轉換單元3、閃爍體4、柔性布線板6、以及印刷電路板7a和7b
設置為使得它們被牢固地附接于支撐基臺9上。

印刷電路板7a和7b被設置在支撐基臺9的第一表面側。這減少
了放射線對于集成電路的不好的影響。通過使用以上配置,變得能夠
在放射線入射時通過格子1去除散射的放射線。此外,在該配置中,
當閃爍體4接收通過基板2的放射線并且響應于此而發光時,與相對
側相比,閃爍體4在其更接近光電轉換單元3的那一側吸收更多的放
射線并且發射更多的光。這導致可由光電轉換單元3吸收的可見光的
量增加,這使得能夠增加靈敏度。此外,在本配置中,閃爍體4在接
近光電轉換單元3的位置發光,由此能夠減少可見光的散射的影響,
這導致MTF(調制傳送函數)的增大。

在去除通過格子1的散射的放射線之后,放射線可包含被散射影
響的非線性放射線。因此,如果格子1和閃爍體4之間的距離大,那
么在格子1上的放射線入射位置和閃爍體4的放射線入射位置之間可
能存在偏移。該偏移可產生被圖像拾取裝置讀取的圖像的模糊,這導
致MTF的減小。

在本實施例中,由于格子1被設置為與基板2的第二表面緊密接
觸,因此格子1和閃爍體4之間的距離具有由基板2的厚度和光電轉
換單元3的厚度之和所賦予的小值。通過以上述方式使格子1和閃爍
體4相互接近,變得能夠防止因通過格子1的放射線的散射成分而減
小MTF。

在一些情況下,格子1被配置為可移動,以防止因位于固定位置
的格子1而產生固定圖案。在根據本發明的本實施例的配置中,由于
格子1至少部分地與基板2的第二表面接觸,因此,不可能在圖像捕
獲操作期間移動格子1。因此,在固定圖案的產生可能導致問題的情
況下,可例如通過對圖像進行處理來去除固定圖案。

可使用具有剛度并且耐受形成光電轉換單元3的高處理溫度的材
料來實現基板2。例如,可使用玻璃基板、硅基板、硬碳基板等作為
基板2。可以將基板2形成為使得由有機或無機材料制成的絕緣膜被
設置在基板材料的表面上。絕緣膜可以是具有高的硬度和光滑性
(slipperiness)的硅氧化物(silicon?oxide)膜或硅氮化物(silicon?
nitride)膜、或者由諸如PET(polyethylene?terephthalate,聚對苯二
甲酸乙二醇酯)或PI(polyimide,聚酰亞胺)的軟質有機材料(soft?
organic?material)制成的絕緣膜等。

在形成光電轉換單元3之后,基板材料的放射線入射表面可被蝕
刻或經受CMP(化學機械拋光)處理,使得基板2在第二表面上具有
適當的厚度并具有適當的形狀。通過使用經受減薄(thinning)處理
的基板2,變得能夠減少由基板2吸收的放射線的量,這可導致靈敏
度的增加。

在使用經受減薄處理的基板2的情況下,可通過與格子1組合而
實現基板2的剛度。在這種情況下,為了允許在各種應用中使用放射
線檢測裝置,可以使用具有高的格子密度和高的格子比的格子1,并
且,可以執行適當的圖像處理。

此外,當基板材料經受減薄處理時,閃爍體4的第一表面可被保
護元件覆蓋。在使用諸如Gd2O2S:Tb的熒光粒子層作為閃爍體4的
熒光層的情況下,如果不使用保護元件,則存在向熒光層施加的振動
可破壞其形狀的可能性。當使用諸如CsI:Tl或CsI:Na的堿金屬鹵化
物柱晶結構(alkali?halide?columnar?crystal?structure)作為熒光層時,
也同樣如此。為了避免這種問題,閃爍體4的與基板2的第二表面相
對的第一表面可被適當的保護元件覆蓋。

保護元件也可經受減薄處理。關于保護元件,可以使用與基板2
的材料相同的材料。作為替代方案,可以使用比基板2的材料硬的材
料,并且可以使用它作為支撐基臺9的一部分。在這種情況下,可用
樹脂等封裝基板2的第一表面和保護元件的邊緣。

下面,參照圖2A,描述根據本發明的本實施例的放射線檢測裝置
的等效電路。在根據本發明的本實施例的放射線檢測裝置中,包含以
包括行和列的陣列的形式布置的多個像素101的光電轉換單元3被設
置在基板2的第一表面上。

每個像素101包含將放射線或光轉換成電荷的光電轉換元件104
和輸出與光電轉換元件104的電荷對應的電信號的開關元件105。在
本實施例中,使用MIS型光電轉換元件作為各光電轉換元件,并且,
使用薄膜晶體管(TFT)作為各開關元件。用于將放射線轉換成可由
光電轉換元件檢測的可見光的閃爍體4可被設置在光電轉換元件的放
射線入射側。各光電轉換元件104的第一電極103與開關元件105中
的對應的一個開關元件的第一主電極電連接,并且,轉換元件104的
第二電極102與偏壓線106中的一個電連接。各偏壓線106共同地與
布置于列中的對應一列中的光電轉換元件104的第二電極102連接。
各開關元件105的控制電極與驅動線107中的一個電連接,并且,開
關元件105的第二主電極與信號線108中的一個電連接。各驅動線107
共同地與布置于行中的對應一行中的開關元件105的控制電極連接,
并且,還通過第一互連布線109中的對應的一個與驅動電路110電連
接。驅動電路110被配置為依次或同時向沿列方向布置的多個驅動線
107供給驅動脈沖,由此與沿行方向布置的多個信號線108并行地以
行為單位從像素輸出電信號。各信號線108共同地與沿列方向布置的
多個開關元件105的第二主電極電連接,并且還通過第二連接線111
與讀取電路112電連接。

讀取電路112包含積分放大器113以及被配置為采樣和保持由積
分放大器113提供的放大后的電信號的采樣和保持電路,其中積分放
大器113對于各信號線108被設置并被配置為提供通過信號線108接
收的電信號的積分和放大后的值。讀取電路112還包含被配置為將從
采樣和保持電路并行輸出的電信號轉換成串行的電信號的多路復用器
115以及被配置為將輸出的電信號轉換成數字數據的模數轉換器116。
從電源電路119向讀取電路112的非反相輸入端子供給基準電勢
Vref。

電源電路119還通過共用偏壓線117和第三連接線118與沿行方
向布置的多個偏壓線106電連接,以向各轉換元件104的第二電極102
供給偏壓電勢Vs或初始化電勢Vr。

下面,參照圖2A描述根據本實施例的放射線檢測裝置的操作。
通過開關元件向轉換元件104的第一電極103施加基準電勢Vref,并
且,向第二電極102施加偏壓電勢Vs,由此向轉換元件104加偏壓,
使得MIS型光電轉換元件的光電轉換層被耗盡。在這種狀態下,向檢
查中的被檢者發射的放射線通過被檢者,同時強度上衰減,并且通過
熒光元件(未示出)被轉換成可見光。得到的可見光入射到光電轉換
元件上,并且被轉換成電荷。當開關元件105響應于從驅動電路110
施加到驅動線107的驅動脈沖而接通時,與電荷對應的電信號在信號
線108上被輸出,并且,電信號通過讀取電路112作為數字數據被讀
出。

然后,偏壓線106的電勢從偏壓電勢Vs變為初始化電勢Vr以接
通開關元件105,由此從光電轉換元件去除正或負殘留載流子。然后,
偏壓線106的電勢從初始化電勢Vr變為偏壓電勢Vs,以完成轉換元
件104的初始化。

然后,以下參照圖2B描述一個像素的斷面結構。用作開關元件
105的TFT包含在基板2的第一表面上形成的第一導電層201、第一
絕緣層202、第一半導體層203、第一雜質半導體層204和第二導電層
205。

第一導電層201被用作TFT的控制電極(柵極電極),并且,第
一絕緣層202被用作TFT的柵極絕緣膜。第一半導體層203用作溝道,
第一雜質半導體層204用作歐姆(ohmic)接觸層,并且,第二導電
層205用作TFT的第一或第二主電極(源極或漏極電極)。

在上層水平,第二絕緣層206被設置為層間絕緣層。關于第二絕
緣層,可以使用有機絕緣膜、無機絕緣膜或它們的多層結構。更具體
而言,可以使用包含用作覆蓋TFT的鈍化膜的無機絕緣膜和用作平坦
化膜的有機絕緣膜的多層結構。

在第二絕緣層206上,形成光電轉換元件104。光電轉換元件104
包含第三導電層207、第三絕緣層208、第二半導體層209、第二雜質
半導體層210和第五導電層212。第三導電層207用作光電轉換元件
104的下電極(第一電極103)。第三絕緣層208用作用于阻擋產生的
正和負載流子移動的全然的(perfect)絕緣層。第二半導體層209用
作將放射線或光轉換成電荷的光電轉換層。

第二雜質半導體層210用作阻擋正或負載流子移動的阻擋層。第
五導電層212用作上電極(第二電極102)。第四導電層211用作偏
壓線106。上電極(第二電極102)用于向整個轉換元件104施加偏壓,
其中,偏壓等于通過偏壓線106供給的偏壓電勢Vs或初始化電勢Vr
與供給到第一電極103的基準電勢Vref之間的差值。

如上所述,開關元件105和光電轉換元件104以層疊的方式被設
置在基板2的第一表面上。在進一步的上層水平,設置與第二絕緣層
206那樣既用作鈍化膜又用作平坦化層的第四絕緣層213。通過上述的
這些元件形成一個像素。

在包含諸如第一導電層和第四絕緣層213的上述的各種導電或絕
緣層的多層結構中形成光電轉換單元3。閃爍體4被牢固地設置在光
電轉換單元3的第一表面上。閃爍體4包含熒光層214、熒光層保護
層215、反射層216和支撐元件217。熒光層214用于將放射線轉換成
具有可由光電轉換元件檢測的范圍中的波長的可見光。通過蒸鍍在光
電轉換單元3的第一表面上形成熒光層214,或者,熒光層214通過
粘接劑牢固地與光電轉換單元3的第一表面接合。

熒光層保護層215用于針對水或機械沖擊而保護熒光層214。熒
光層保護層215可由有機樹脂制成。反射層216用于沿向著光電轉換
單元3的方向反射由熒光層214發射的可見光。反射層216可由對于
放射線高度透明并且高度反射光的諸如鋁的金屬材料制成。反射層
216可被施加固定的電勢,使得它用作電磁屏蔽。支撐元件217用于
確保反射層216的高的剛度并且保護熒光層214和反射層216。支撐
元件217可以是諸如PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)板的有機樹脂板。

閃爍體4被固定于支撐基臺9上,使得閃爍體4的上面設置了支
撐元件217的表面與支撐基臺9接觸。

然后,下面參照圖3A和圖3B,解釋放射線檢測裝置的模糊對于
從用于去除散射的放射線的抗散射格子1的第一表面到閃爍體4的第
二表面的距離L的依賴性。

格子1包含以狹縫或矩陣的形式交替布置的放射線吸收部件(Pb)
11和放射線透射部件(Al)12。可根據JIS標準Z4910形成抗散射格
子1。圖3A示出與根據本實施例的格子1比較的常規的格子。在常規
的裝置中,格子一般位于用作外殼的蓋子5的外面,由此,格子的第
一表面和閃爍體4的第二表面之間的距離L如10~20mm那樣大。在
這種結構中,與距離L成比例地,在非線性放射線入射到格子上的位
置和放射線在通過格子之后入射到閃爍體4上的位置之間,偏移增大。
在圖3A所示的例子中,在非線性放射線入射到格子上的位置和非線
性放射線入射到閃爍體4的第二表面上的位置之間,出現一個像素的
偏移,并且,該偏移可導致由放射線檢測裝置檢測的圖像的模糊。隨
著格子1的格子比減小并且隨著格子1的第一表面和閃爍體4的第二
表面之間的距離L增加,模糊的量增加。

與之對照,在根據本發明的本實施例的圖3B所示的結構中,格
子1被設置為使格子1的第一表面和閃爍體4的第二表面之間的距離
L最小化。在非線性放射線入射到格子1上的位置和非線性放射線在
放射線通過格子1之后入射到閃爍體4上的位置之間,這將偏移減小
到小于一個像素的更小水平。為了減少散射的放射線的影響,減小要
被檢測的被檢者和閃爍體4之間的距離是有效的。從該觀點來看,格
子1和閃爍體4之間的距離的減小導致由于散射的放射線引起的圖像
模糊的必然(essential)減少。在本發明的本實施例中,為了減小距
離L,格子1的第一表面可與基板2的第二表面直接接觸。在這種情
況下,距離L可減小到等于基板2的厚度與光電轉換單元3的厚度之
和的值。為了對于距離L實現小的值,例如,可以使用具有0.5~1.5mm
的厚度的玻璃基板作為基板2。能夠通過在玻璃基板上執行諸如蝕刻
或搭接(lapping)的減薄處理而將玻璃基板的厚度從1.0mm等減小
到0.1mm~0.5mm,進一步減小距離L。距離L優選地小于2mm。

當基板2的厚度小于格子1的厚度h時,散射的放射線在通過格
子1之后不容易在閃爍體4的第二表面上入射到與正確的像素101相
鄰的不同像素上,并因此能夠最小化或防止MFT的減小。

當D表示其間存在放射線透射部件12中的一個的每兩個相鄰的
放射線吸收部件11之間的間距(space)并且d表示每個放射線吸收
部件11的厚度時,基板2的厚度可被設為小于格子尺寸(D+d)。當
放射線檢測裝置被用于乳房攝影(mammography)時,使用諸如30KeV
或更小的低的管(tube)電壓來執行圖像的捕獲。這導致由基板2吸
收的放射線的量增加。因此,通過將基板2的厚度限于上述的范圍,
變得能夠實現具有更少的模糊的清楚圖像的高靈敏度檢測。

雖然存在許多類型的格子1,但是,難以根據格子1的類型而改
變基板2的厚度。鑒于上述情況,基板2的厚度可被設為大致小于或
等于光電轉換元件的像素節距P,以減少模糊。當T表示基板2的厚
度并且t表示光電轉換單元3的厚度時,距離L可被設為滿足以下由
數學式描述的條件。

t+T<L<4×P×r=4×P×h/D

這里,格子比r由h/D給出,并且,格子密度N由1/(d+D)給出。格
子比r大部分在4~10的范圍中。在以下的解釋中,作為例子,格子
比r被假定為等于5。格子密度N大部分處于30~60(1/cm)的范圍
中。在以下的解釋中,作為例子,格子密度N被假定為等于40(1/cm)。

一般地,放射線檢測裝置被設計為能夠檢測具有為像素節距P的
約4倍的尺寸的被檢者。關于這一點,格子1可被設計為防止具有為
像素節距P的4倍的偏移的散射的放射線入射到閃爍體4上。可通過
滿足以下由數學式描述的以下的條件實現這一點:

t+T<L<4×P×r=4×P×h/D。

例如,對于像素節距P是160μm的放射線檢測裝置,距離L可被設
為小于3.2mm。

下面,參照圖3A和圖3B以及圖4A和圖4B,描述根據本發明的
本實施例的制造放射線檢測裝置的過程。

首先,如圖4A所示,在基板2的第一表面上形成光電轉換單元3,
并然后在光電轉換單元3的第一表面上形成閃爍體4。在該過程中,
基板材料可經受上述的減薄處理以獲得基板2。

然后,如圖4B所示,在與印刷電路板7a等連接的柔性布線板6
與基板2的第一表面的端部連接之后,閃爍體4的第一表面被固定于
設置在外裝箱8中的支撐基臺9上。可以根據需要在支撐基臺9和閃
爍體4的第一表面之間設置粘接劑、媒染劑或吸震體。

然后,下面參照圖5A和圖5B描述在形成放射線檢測裝置的過程
中安裝格子1和蓋子5的過程。在本實施例中,可以使用以下參照圖
5A和圖5B描述的不同的兩種方法來安裝格子1和蓋子5。在圖5A
所示的方法中,格子1和蓋子5被設置在基板2的第二表面上,使得
格子1和蓋子5配合(fit)于外裝箱8中,并使得外裝箱8通過格子
1和蓋子5而封閉。結構可被配置為使得,當外裝箱8被封閉時,蓋
子5和格子1被下壓。在該結構中,格子1被牢固和緊密地(closely)
固定于基板2的第二表面上,這確保相對于突然的下落或機械沖擊的
高強度。

基板2的第二表面和格子1至少部分地相互緊密接觸,并且,這
使得能夠減小格子1的第一表面和閃爍體4的第二表面之間的距離。
可通過用軟質薄膜材料涂敷基板材料來形成基板2的第二表面,使得
即使在基板2和格子1之間存在固體的異物也不出現問題。在這種情
況下,可以使用諸如PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)或PI(聚酰亞胺)
等的有機絕緣膜作為薄膜材料。

在圖5B所示的方法中,在蓋子5與外裝箱8連接以形成外殼之
后,格子1通過在外裝箱8的側面形成的插入槽(slot)被插入外殼中。
插入槽通常是封閉的。在封閉的狀態中,外部光不能入射到外殼的內
部。在該結構中,可使用諸如硅氧化物膜或硅氮化物膜等的具有高的
光滑性的材料來形成基板2的第二表面。在存在基板2摩擦和損傷格
子1的可能性的情況下,可以在外裝箱8上或者在基板2的第二表面
上的處于光電轉換單元3外面的區域中設置導軌,并且,可通過在導
軌上滑動格子1安裝格子1,使得格子1的位置接近基板2,由此可以
實現健壯的結構。當格子1在它沿導軌被傳輸之后位于最終位置中時,
格子1可被加壓,以使得格子1與基板2的第二表面接觸。

抗散射格子一般被分成兩種類型:平行格子和聚焦格子。當使用
聚焦格子時,聚焦格子的聚焦距離根據被檢者和用作點放射線源的管
之間的距離而改變。格子的格子密度或格子比可根據使用放射線檢測
裝置的特定應用而改變。因此,雖然格子1在被使用時與基板2的第
二表面緊密接觸,但是格子1是可去除的。出于這種目的,使用在外
裝箱8的側面形成插入槽以使得可通過插入槽插入格子1的結構可以
是有益的。該結構允許根據使用放射線檢測裝置的應用而改變格子。

雖然在本實施例中假定光電轉換元件是MIS類型的,但是,光電
轉換元件不限于MIS型光電轉換元件,而可以使用諸如PIN型光電
二極管的其它類型的光電轉換元件。此外,雖然在本實施例中使用TFT
作為開關元件,但是,開關元件不限于TFT,而可以使用可使用薄膜
半導體工藝制造的諸如開關二極管的其它開關元件。通過薄膜半導體
工藝制造的可用于開關元件的材料包括非晶硅、多晶硅等。

第二實施例

然后,下面參照圖6,描述根據本發明的放射線檢測裝置10的第
二實施例。第二實施例的放射線檢測裝置10與第一實施例的不同在
于,使用基板2′而不是基板2。其它的要素與根據第一實施例的要素
類似,因此,省略它們的進一步的詳細解釋。

在本實施例中,基板2′是由耐受形成光電轉換單元3的高處理溫
度的丙烯酸樹脂、基于硅氧烷(siloxane-based)的樹脂或聚酰亞胺樹
脂等制成的樹脂基板。更具體而言,可通過先在諸如玻璃基板的具有
高的剛度的基板材料上形成樹脂基板并然后在其上面形成光電轉換單
元3并最終去除基板材料,制成基板2′。基板2′的厚度可被設為如5~
50μm那樣小,并且,抗散射格子1可被設置在基板2′上,使得基板
2′的第二表面與抗散射格子1的第一表面緊密接觸。這使得能夠在閃
爍體4的第二表面和抗散射格子1的第一表面之間實現小的距離,并
因此能夠改善MFT。此外,由于基板2′可被形成為具有如5~50μm
那樣小的厚度,因此,基板2′基本上不吸收放射線。這導致靈敏度的
增大。但是,基板2′的小的厚度使得基板2′自身難以具有足夠高的剛
度,并因此難以在基板2′上形成光電轉換單元3。因此,先在具有高
的剛度的基板材料上形成基板2′,并然后在其上面形成光電轉換單元
3,并最終去除基板材料,由此獲得圖6所示的裝置。通過使用具有高
的耐高溫性的丙烯酸樹脂、基于硅氧烷的樹脂或聚酰亞胺樹脂等作為
用于基板2′的材料,變得能夠使用薄膜半導體工藝以150~300℃的
相當高的溫度形成光電轉換單元3。

然后,下面參照圖7A~7F,描述根據本發明的本實施例的制造
基板2′、光電轉換單元3和閃爍體4的過程。

首先,如圖7A所示,在諸如玻璃基板的基板材料2″上,由丙烯
酸樹脂形成基板2′。然后,使用薄膜半導體工藝在基板2′的將變為第
一表面的表面上形成光電轉換單元3。然后,在光電轉換單元3的第
一表面上設置閃爍體4。然后,如圖7B所示,涂敷或接合抗蝕劑21,
使得閃爍體4和包圍光電轉換單元3的基板2′的第一表面的至少周邊
區域被抗蝕劑21覆蓋。該抗蝕劑21用于在從基板材料2″去除基板2′
時保護閃爍體4和光電轉換單元3,并且,在工藝完成之后,抗蝕劑
21不殘留在裝置中。因此,只要材料可用于保護,就可對于抗蝕劑21
使用各種類型的材料。

然后,如圖7C所示,從基板2′去除基板材料2″。一種去除基板
材料2″的方法是將圖7C所示的構成物(composition)浸入可蝕刻基
板材料2″但不蝕刻抗蝕劑21和基板2′的蝕刻劑中。另一方法是,在
圖7A所示的過程中,使用例如可通過UV放射線去除的粘接劑接合
基板2′與基板材料2″,通過將粘接劑暴露于UV放射線而從基板2′
去除基板材料2″。在已從基板2′去除基板材料2″的狀態中,僅基板
2′自身不能具有足夠高的剛度。但是,閃爍體4的剛度可提供構成物
的高機械強度。

然后,如圖7D所示,從在圖7C中制造的構成物去除抗蝕劑21。
一種去除抗蝕劑21的方法是使用堿劑(alkali?agent)溶解(resolve)
抗蝕劑21。另一方法是,以板(sheet)的形式剝離抗蝕劑21。在剝
離抗蝕劑21的方法中,如果僅僅閃爍體4的剛度不能提供足夠高的剛
度以耐受剝離抗蝕劑21的處理,則閃爍體4可通過真空夾具
(chucking)等被牢固地設置在于金屬臺架等上,并然后可在維持實
現足夠高剛度的狀態的同時剝離抗蝕劑21。

然后,如圖7E所示,格子1與基板2′的第二表面接合或牢固地
連接,使得格子1與基板2′的第二表面緊密接觸。作為結果,基板2′
和光電轉換單元3被設置在兩個剛性元件即閃爍體4和格子1之間。
因此,對于得到的構成物,實現高的機械強度。

第三實施例

以下參照圖8描述根據本發明的實施例的使用放射線檢測裝置的
放射線檢測系統。由用作放射線源的X射線管6050產生的X射線6060
通過病人或被檢者6061的胸部6062并且入射到放射線檢測裝置6040
上,所述放射線檢測裝置6040包含光電轉換單元3和設置在光電轉換
單元3的第一表面上的閃爍體4。入射的X射線包含關于病人6061
的身體內部的信息。響應于入射的X射線,閃爍體4發光。發射的光
通過光電轉換單元3被轉換成電信息。電信息被轉換成數字信號,并
且通過用作信號處理單元的圖像處理器6070經受圖像處理。在安裝在
控制室內的用作顯示單元的顯示器6080上顯示得到的圖像和與其相
關的信息。獲得的圖像和與其相關的信息可通過電話線6090等被傳送
單元傳送到遠程位置。以這種方式,圖像和與其相關的信息可在安裝
在遠程位置的醫生診室(doctor?room)內的用作顯示單元的顯示器
6081上被顯示,或者,它可被存儲在諸如光盤的存儲介質中。這允許
遠程位置的醫生進行診斷。該信息可通過用作記錄單元的膠片處理器
6100被記錄于用作記錄介質的膠片6110上。

雖然已參照示例性實施例描述了本發明,但應理解,本發明不限
于所公開的示例性實施例。所附權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋
以包含所有這樣的變更方式以及等同的結構和功能。

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本文標題:放射線檢測裝置和放射線檢測系統.pdf
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