[发明专利]具有像素内处理电路的X射线检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有检测器元件(像素)敏感层的X射线检测器，该检测器元件包括易受X射线干扰的处理电路。另外，其包括一种制造这种X射线检测器的方法。本发明还涉及一种具有这种检测器的医疗成像设备。

背景技术

例如在计算机断层成像(CT)扫描仪中采用具有敏感层或者传感器元件阵列的X射线检测器。在所谓的“间接转换型”X射线检测器中，在敏感层上方设置闪烁层以将入射X射线转化为可见光光子，然后由敏感层中的传感器单元将可见光光子转化为电信号。在许多现代检测器中，所述电信号的后处理(放大、滤波等等)大部分由“像素内”处理电路即直接集成进每个检测器元件(像素)的电子电路完成。然而这种方法的一个问题在于所述处理电路通常包括易受X射线干扰甚至遭其破坏的元件。因此，常规X射线检测器的处理电路置于屏蔽材料(例如铅)带下面，这些带设置在结构闪烁层的单闪烁体晶体之间。

发明内容

基于这种情况，本发明的一个目标为提供一种具有像素内处理电路且灵敏度改进的X射线检测器。

通过权利要求1的X射线检测器和权利要求13的方法实现此目标。在从属权利要求中公开了优选实施例。

本发明的X射线检测器包括下述元件：

a)具有检测器元件(像素)的敏感层，其中每个所述检测器元件包括(i)将入射光光子转化为电信号的光敏传感器单元，和(ii)处理所述电信号的处理电路。处理电路至少部分易受X射线的影响(例如干扰、破坏)。典型情况下，将检测器元件以常规图案作为阵列设置在敏感层中。

b)将入射X射线转化为由前述传感器单元检测的光子的闪烁层。闪烁层通常设置为与敏感层平行并位于其“前部”(相对于X射线的传播)。

c)置于闪烁层和敏感层之间的耦合层。另外，耦合层适合于将光从闪烁层引向上述传感器单元的至少一个并保护上述处理电路的至少一个不受X射线的影响。将在下文更详细地描述这种耦合层的特别实施例。

c)项中光的引导通常意味着多于50％、优选多于90％、最优选多于95％的进入耦合层的光将离开耦合层到传感器单元。相似地，术语“保护”通常意味着X射线的量被耦合层降低了多于50％、优选多于90％、最优选多于95％。

在上述类型的X射线检测器中，由附加的耦合层有效保护敏感层中脆弱的处理电路不受X射线的影响，而且不需要在闪烁层中集成屏蔽材料。因此，闪烁层可最大程度地填充闪烁材料，从而将入射X射线最大转化为光子。闪烁层和敏感层之间的附加间隔可选地以耦合层桥接，耦合层将光子从闪烁层引导至传感器单元(例如从EP378896A2、US2004/0179645A1和WO03/096070A1已知相似的光导单元应用)。

在第一种特别设计的X射线检测器中，耦合层至少包括两种部件，即(i)将光从闪烁层引导至传感器单元的光导单元，和(ii)保护敏感层中的处理电路不受X射线影响的屏蔽单元。为实现期望的功能，光导单元由透明材料例如合适的聚合物或者胶组成。屏蔽单元包括X射线吸收系数较高的材料(达100％)，例如Pb、W、Mo、Ta、Ti、BaSO₄、BaCO₃、BaO、PbCO₃、PbCl₂、PbSO₄、TiO₂和/或ZnO。光导单元和屏蔽单元优选从耦合层底部延伸至其顶部，并无缝地彼此相邻地设置。

光导单元的朝向闪烁层并收集那里所产生光子的区域优选大于光导单元朝向传感器单元并且光子从那里离开耦合层到敏感层的(相对)区域。因此光导单元具有一种校准和集束效应，在大区域中收集光并在较小区域中发射。优选将光导单元设计为使得几乎所有从闪烁层进入其的光能将(可能在波长变换后)再次离开其朝向传感器单元。例如通过光导单元的空间变换折射系数(该空间变化折射系数为光导单元提供例如聚焦透镜的性能)、光导单元的特别形状和/或除了光输入/输出区域的所有表面上的反射涂层来实现这一点。

屏蔽单元优选具有从敏感层指向闪烁层逐渐变细的横界面，例如三角形横截面。这样的屏蔽单元可设置在灵敏处理电路上方，此电路具有向着闪烁层越来越细的宽底部。因此屏蔽单元在耦合层朝向闪烁层的侧面具有较小甚至为零的区域，同时为光导单元和收集来自闪烁体的光子留出最大面积。而且，具有三角形或者相似横截面的屏蔽单元可非常容易地例如通过挤压(成型)过程制造为棱镜。