[发明专利]辐射探测器和制造辐射探测器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辐射探测器和制造辐射探测器的方法。此外，本发明涉及一种X射线探测器和包括此类辐射探测器的成像系统。

背景技术

具有像素阵列的辐射探测器被应用于例如CT成像系统中，以便在探测器已经离开被扫描对象后提供对探测器上入射辐射的充分精确的测量。与例如将Cd(Zn)Te作为传感器材料相比，用于辐射探测器的易制造的半导体材料，诸如硅，在例如成本方面是有利的。尽管Cd(Zn)Te具有比硅高得多的阻止能力并表现出小得多的导致像素间串扰的康普顿(Compton)散射，但Cd(Zn)Te表现出很强的K-荧光(K-fluorescence)，这使能量分辨率下降并且还可能导致像素间串扰。此外，Cd(Zn)Te是一种昂贵的材料，难以大尺寸制造，并且由于其易碎性，表现出层厚度方面的局限性。相反，基于诸如硅的半导体材料的辐射探测器的K-荧光可以忽略。尽管硅对于较高的X射线能量(100keV左右)几乎透明，而对低于35keV的光子能量却吸收良好。然而，对于中等光子能量而言极有可能存在康普顿散射，这会改变光子的方向及其能量，导致相邻以及较远像素之间的空间和频域串扰。同时，与Cd(Zn)Te相反，基于半导体的辐射探测器能够受益于工业中常规使用的成熟和周知的半导体技术。

此类基于半导体的辐射探测器的一个主要缺点是像素间串扰的量，这主要是由于康普顿散射，其降低了图像质量。对于任何相关像素尺寸都是这种情况，因为康普顿散射光子在硅内部穿过长达数厘米范围的远距离，因此容易诱发不相邻像素之间的空间串扰。

JP59064587公开了一种用于降低由X射线CT单元中辐射探测器上的放射性射线散射导致的相邻辐射探测器之间串扰的辐射探测器。将半导体辐射探测器和信号提取装置固定到金属制成的准直器板上，该金属对放射性射线具有较高的阻止能力。准直器板在衰减相邻辐射探测器间的放射性射线散射效应的同时，充当负电极，其大大降低了由散射的放射性射线导致的相邻辐射探测器之间的串扰。这种辐射探测器的缺点是仅降低了相邻辐射探测器之间的串扰，而未降低每个辐射探测器的像素之间的串扰。此外，它需要复杂的加工工艺，其中，辐射探测器被安装到降低辐射探测器之间串扰的准直器板上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辐射探测器，其中，不仅降低了不同探测器之间的串扰，而且还降低了每个辐射探测器的不同像素之间的串扰，其制造容易整合到现有制造工艺中。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

这一目的是通过在半导体材料中提供沟槽实现的，该沟槽围绕每个像素并至少部分地被阻隔材料填充，阻隔材料吸收由入射辐射生成的光子的至少一部分。于是，围绕每个像素的沟槽具有以下性质：其能够吸收一部分辐射生成的光子，从而降低像素之间入射辐射的串扰散射。通过这种方式，降低了从像素进入相邻像素的辐射串扰的量。此外，可以通过简单的方式将沟槽整合到标准半导体工艺中，用以制造根据本发明的辐射探测器。例如，用于制造根据本发明的辐射探测器的CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺实现了根据本发明的辐射探测器的简单和廉价的制造，其中，通过简单的方式整合了沟槽的制造。有利地，半导体材料包括硅，对于硅而言可利用标准而低成本的制造工艺。

在根据本发明的辐射探测器的实施例中，每个像素包括子像素的阵列并且每个子像素被沟槽围绕。这进一步降低了辐射探测器中串扰的量。在另一实施例中，一群相邻的子像素被沟槽围绕。这允许优化子像素的有效面积的尺寸并降低串扰，因为沟槽占据一定面积，这减少了像素和子像素的有效面积，但另一方面也降低了串扰。例如，这允许以接受阵列子像素之间的一些空间串扰为代价来提高子像素阵列有效面积的覆盖度。

在根据本发明的辐射探测器的实施例中，阻隔材料包括在35keV能量以上不表现出K荧光的材料。由此可以使不希望的串扰效应最小化。

在根据本发明的辐射探测器的实施例中，沟槽中阻隔材料的填充系数在整个探测器上可设计地变化。通过这种方式，实现了沟槽的第一部分具有这样的阻隔材料的填充系数或填充体积，即该填充系数或填充体积不同于沟槽的第二部分的填充系数或填充体积。例如，沟槽的第一部分围绕像素，而沟槽的第二部分围绕子像素或一群子像素。这有利地实现了对用于填充的材料、沟槽的尺寸和填充工艺所得质量之间的优化。

在根据本发明的辐射探测器的实施例中，阻隔材料是具有中等原子序数Z的材料。这实现了入射辐射生成的光子在沟槽中的有效吸收。用于阻隔材料的有利材料是钼、银或钨。