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    Ein Röntgendetektor (400) enthält eine Glasschicht (414), die gemäß einem vorgegebenen Krümmungsradius (402) gekrümmt ist, einen auf der Glasschicht ausgebildeten Fotorezeptor (410) und eine Tragschicht (404), die gemäß dem vorgegebenen Krümmungsradius (402) gekrümmt ist. Die Tragschicht (404) stützt die Glasschicht (414).
    公开号:DE102004026948A1
    申请号:DE200410026948
    申请日:2004-06-01
    公开日:2004-12-30
    发明作者:Jeffrey A. Pewaukee Kautzer；David C. Milwaukee Neumann；Habib Brookfield Vafi
    申请人:GE Medical Systems Global Technology Co LLC；
    IPC主号:G01T1-20
    专利说明:
    [0001] Gegenstandder Erfindung ist allgemein das Gebiet der medizinischen bildgebendenSysteme. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Bilddetektor,beispielsweise fürRöntgen-oder Computertomographiesysteme.
    [0002] Röntgenstrahlsystemeerzeugen zweidimensionale ebene Bilder während Computertomographiesysteme(CT-Systeme) zweidimensionale Schnittbilder erzeugen, die manchmalals „Scheiben"- oder „Tomo"-Bilder bezeichnetwerden. Obwohl man daran interessiert ist, bei Röntgenstrahlsystemen, insbesonderesolchen, die zur vaskulärenBildgebung verwendet werden, CT-artige Bilder zu erhalten, sinddie fürdie beiden Systemtypen verwendeten Detektoren signifikant verschieden.Es ergibt sich aus den weiter unten angemerkten Gründen, dass Röntgenstrahldetektorenzur CT-Bildgebung nicht gut geeignet sind und dass CT-Detektorensich nicht zur Röntgenstrahlbildgebungeignen.
    [0003] Röntgenstrahldetektorensind im Wesentlichen flach oder im Falle, dass die Detektoren als Bildverstärkerröhren ausgebildetsind, im Wesentlichen flach. Somit liegen die Szintillatorkristalle,die die Röntgenstrahlenabsorbieren, in unterschiedlichen Abständen und Winkeln zu der Röntgenstrahl quelle.Beispielsweise sind Pixel in der Mitte des flachen Detektors dichteran der Röntgenstrahlquelle undsie empfangen den Röntgenstrahlin Normalenrichtung. Die Pixel an der Peripherie des Detektors empfangeneinen etwas abgeschwächtenRöntgenstrahlunter einem Winkel. Röntgenstrahldetektoren mitHildverstärkerröhren habengekrümmteAufnahmeflächen,jedoch ist die Krümmungentgegengesetzt zu dem was füroptimale Bildqualitätwünschenswertwäre (dieEingangsflächeder Vakuumröhrenmuss wie ein Dom zu dem Patienten gewölbt sein, um eine Verformungdurch atmosphärischen Druckzu verhindern, wobei die geringstmögliche Menge an Stützmaterialzu verwenden ist, um die Strahlabschwächung zu minimieren).
    [0004] Andererseitswerden CT-Detektoren in geometrischen Formen, typischerweise Kreisbögen zusammengestellt,wobei ein klobiger und schwerfälligerStützrahmenverwendet wird. In dieser Hinsicht ist die CT-Detektoranordnungals bogenförmige Gruppeflacher Detektorelemente gebaut worden, die ein vielseitiges Polygonbildet, um einen Bogen mit konstantem Radius anzunähern. Inder Vergangenheit hat jedes CT-Detektorelement Signale aus dem Detektorelementnur an der Oberseite und der Bodenseite desselben ausgegeben (wobeiOberseite und Bodenseite sich in diesem Fall auf Orientierungenparallel zu der Axialrichtung des Detektors bezieht). Mit wachsenderAnzahl von Elementen hat sich die Leitungsdichte entlang der Oberseitenund Unterseiten der Detektoren sehr erhöht. Somit wurde es sehr schwer,die Größe und dieFähigkeiteines CT-Detektors übereine Handvoll von Detektorelementen hinaus zu erhöhen.
    [0005] DieUnterschiede in der Detektorform führen zu Unterschieden hinsichtlichder Bildverarbeitungsschritte, die nach einer Aufnahme durchzuführen sind.Einige Röntgenstrahlsystemenutzen beispielsweise eine geometrische Korrektur in der Form einer anamorphischenOptik in deren Videobildaufnahmekomponenten. Diese Optiken korrigierenBildverzerrungen, die aus der nachteiligen Krümmung der Bildverstärkerröhren herrühren. Indem Falle flacher Röntgenstrahldetektorenliegt an der Peripherie des Detektors im Vergleich zu dem Zentrumein Verlust an Bildqualitätvor. Der Bildqualitätsverlustergibt sich, weil Röntgenstrahlphotonen,die sämtlichdurch einen einzelnen peripheren Pixel erfasst werden sollten, inFolge ihrer Ankunft unter einem Winkel durch die Dicke des Szintillatormaterialsdas Szintillatormaterial von zwei oder mehr Pixeln durchqueren.Somit ist der Beitrag des Photons zu dem Bild verteilt (verschwimmt) über mehrerePixel, verglichen zu dem Fall, wenn die Peripherie des Detektorsrechtwinklig zu der Röntgenstrahlquelleorientiert wäre,wie es bei CT-Detektorelementen der Fall ist. Sogar mit Bildkorrektoralgorithmengelingt es nicht, den Verlust an Bildqualität in Folge dieses geometrischenProblems vollständigzu kompensieren. Wenn Bilddaten, die von flachen Röntgendetektorenherrühren,für CT-Bildrekonstruktionsalgorithmengenutzt werden, ist dieser Verlust an Bildqualität in den so erhaltenen CT-Bildernnoch immer vorhanden. Weil die Detektoren für die beiden Systemtypen sosehr verschieden sind, ist es schwierig und mühsam, beispielsweise ein CT-Bildgebungssystemin ein Röntgenstrahlensystemzu integrieren.
    [0006] Esergibt sich somit das Bedürfnisnach einem Bilddetektor, der wenigstens teilweise die oben angesprochenenund andere vorher festgestellte Schwierigkeiten überwindet.
    [0007] Ineiner Ausführungsformenthältder Röntgendetektoreine Glasschicht, die gemäß einemvorgewähltenKrümmungsradi usgekrümmtist, einen auf der Glasschicht ausgebildeten Fotorezeptor und eineTragschicht, die gemäß dem gewählten Krümmungsradiusgekrümmtist. Die Tragschicht stütztdie Glasschicht.
    [0008] Ineiner anderen Ausführungsformenthält derRöntgendetektoreine Fotorezeptorschicht, die durch eine Peripherie begrenzt ist.Die Fotorezeptorschicht enthältFotorezeptoren und schichtinterne Verbindungspunkte innerhalb derPeripherie. Zusätzlichweist der Röntgendetektoreine Tragschicht auf, die die Fotorezeptorschicht unterstützt. DieTragschicht ist gemäß einemvorgewähltenKrümmungsradiusgekrümmtund enthältAnschlussverbindungspunkte. Elektrische Verbindungen zwischen den schichtinternenVerbindungspunkten und den Anschlusspunktverbindungspunkten stelleneine elektrische Verbindung zwischen der Fotorezeptorschicht undder Tragschicht her.
    [0009] AndereSysteme, Verfahren, Eigenschaften und Vorzüge der Erfindung ergeben sichdem Fachmann durch Prüfungder folgenden Figuren und detaillierten Beschreibung. Diese Beschreibung schließt allezusätzlichenSysteme, Verfahren, Eigenschaften und Vorzüge nicht aus, die innerhalbdes Schutzbereichs der Erfindung liegen und durch die zugehörigen Patentansprüche geschützt sind.
    [0010] Inden Figuren sind die Komponenten nicht notwendigerweise maßstäblich, stattdessen liegt die Betonung auf der Veranschaulichung der Prinzipien vonRöntgendetektoren.In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen über verschiedene Einzeldarstellungenhinweg gleiche Teile.
    [0011] 1 veranschaulicht einenRöntgendetektor,der eine Fotorezeptorschicht auf einem Siliziumkristall aufweist,der durch eine gekrümmteRückenstrukturabgestütztist.
    [0012] 2 veranschaulicht die Rückseiteeiner Fotorezeptorschicht mit Zwischenlagenverbindungspunkten.
    [0013] 3 veranschaulicht die Krümmung des Röntgendetektors.
    [0014] 4 veranschaulicht einenRöntgendetektor,der eine amorphe, von einer gekrümmtenRückenstrukturgestützte,Siliziumschicht aufweist.
    [0015] 5 veranschaulicht einenRöntgendetektor,der aus vielen Röntgendetektorfelderngebildet ist, die entlang einer ersten und einer zweiten Achse angeordnetsind.
    [0016] 6 veranschaulicht ein Verfahrender Herstellung des in 1 veranschaulichtenRöntgendetektors.
    [0017] 7 veranschaulicht ein Verfahrenzur Herstellung des in 4 veranschaulichtenRöntgendetektors.
    [0018] Eswird auf 1 Bezug genommen,die einen Röntgendetektor 100 veranschaulicht,der fürallgemeine Zwecke sowohl in Röntgenbildgebungssystemenals auch fürspezielle Anwendungen in den Röntgenbildgebungssystemen,beispielsweise der CT-Bildgebung, geeignet ist. Der Röntgendetektor 100 weisteine Szintillatorschicht 102 auf, die auf einer Siziliumfotorezeptorkristallschicht 104 durchein optisch koppelndes Epoxid 106 befestigt ist. Die Szintillatorschicht 102 kannein CsI-Thallium-dotierter Szintillator oder ein Lumex-Szintillatorsein, wie er von der Firma Lumex aus Pallatine, Illinois, erhältlich ist.Eine Tragschicht 108 ist gemäß einem vorgewählten Krümmungsradiusgekrümmtund stütztdie Fotorezeptorschicht 104.
    [0019] DieFotorezeptorzwischenschicht 104 enthält die schichtinternen Verbindungspunkte 110 während dieTragschicht 108 die Anschlussverbindungspunkte 112 enthält. Dieschichtinternen Verbindungspunkte 110 oder Anschlussverbindungspunkte 112 können beispielsweisegewölbtePads, flache Pads, Stifte, Buchsen oder andere Arten signalübertragenderStrukturen sein. Die elektrischen Verbindungen ergeben sich durchBerührung,durch Lötung,durch mechanisches Zusammenpassen zwischen den schichtinternen Verbindungspunkten 110 undden Anschlussverbindungspunkten 112. Die elektrischen Verbindungenstellen dadurch eine elektrische Leitfähigkeit zwischen der Fotorezeptorschicht 104 und derTragschicht 108 her. Übergänge 114 inder Tragschicht 108 vermitteln Signale aus der Fotorezeptorschicht 104 andie Leiter 116 nach außenzur nachfolgenden Nachbearbeitungselektronik.
    [0020] Zusätzlich kannDrahtbonden oder jede andere Verbindungstechnik die Fotorezeptorschicht 104 mitsignalverarbei tenden Schaltungen 118 verbinden. Die gleicheVerbindungstechnik kann dann die Signalverarbeitungsschaltungen 118 miteinem elektrischen Kabel 120 verbinden. Das Kabel 120 kannbeispielsweise ein flexibles Polyamidkabel sein, das durch ACF-Verbindungstechnik(anisotrop leitender Klebstoff, anisotropic conductive adhesive)angeschlossen werden. Die Stützrahmen 122 tragendie signalverarbeitenden Schaltungen 118. In dieser Hinsichtkönnendie Stützrahmen 122 auseiner Eisenlegierung, wie beispielsweise aus dem Material KovarTM hergestellt werden.
    [0021] Ineiner Ausführungsformist die Tragschicht 108 eine keramische Tragschicht mitPolyimidverbindung. In einer alternativen Ausführungsform ist die Tragschicht 108 einemetallische Tragschicht mit einer Zwischenlagenschicht. In einemBeispiel ist die Tragschicht 108 aus einem aussteifendenElement aus KovarTM mit elektrischen Zwischenverbindungen, dieKupferleitungen enthalten, ausgebildet, die durch einen isolierendenFilm (z.B. einen Polyimidfilm, wie beispielsweise einen Kapton®film)isoliert sind. Die Tragschicht 108 ist entsprechend einemvorgewähltenKrümmungsradiusgekrümmtund kann beispielsweise an die Stelle von klobigen, schweren undumständlichenmechanischen Stützstrukturentreten, die mehrere Röntgendetektorenentlang einer Krümmunganordnen.
    [0022] Wiedetaillierter weiter unten beschrieben ist, müssen, wenn die Tragschicht 108 ausKeramik besteht, in dem Vorbereitungsprozess verschiedene Schritteunternommen werden wärhenddie Keramik sich noch in ihrem ungebrannten Zustand (d.h. Grünzustand)befindet. Beispielsweise kann eine Bohrmaschine die Übergänge 114 bohren.Zusätzlichkann in dem Vorbereitungsprozess eine Wolframtinktur dort aufgebrachtwerden, wo Leiterbahnen auf der Keramik gewünscht werden. Nachfolgend wirddie Keramik in einer gebogenen Form entspre chend dem vorgewählten Krümmungsradiusfixiert und gebrannt, so dass sie ihre Krümmung beibehält.
    [0023] DieTragschicht 108 kann außerdem aus mehreren Schichtenausgebildet sein, die übereinandergestapelt sind und zwar unter Nutzung eines Verfahrens, das zurHerstellung von gedruckten Mehrebenenleiterplatten geeignet ist.In einer Ausführungsformbeträgtdie Dicke der Keramikschichten ungefähr ein Achtel Zoll und es sindein oder mehrere übereinandergestapelt, um die Tragschicht 108 zu bilden. Die Wolframtinkturkann dann die elektrischen Verbindungen für die inneren Schichten bildenwährenddie äußere Schicht über derWolframtinktur eine Kupferbeschichtung enthält.
    [0024] DieTragschicht 108 kann von ihrer Größe her so bemessen sein, dasssie ein einzelnes Röntgendetektormodulstütztoder sie kann, wie weiter unten mit Bezug auf 3 erläutertist, mehrere Röntgendetektormodulestützen.Jedes Röntgendetektormodulkann Teile oder alle Elemente der Struktur gemäß 1 enthalten. Beispielsweise kann dasRöntgendetektormoduldie Szintillatorschicht 102, das optische Expoxidharz 106 undeine Fotorezeptorschicht 104 enthalten. In anderen Ausführungsformenkann das Röntgendetektormodulaußerdemdie Signalverarbeitungsschaltungen 118, das Kabel 120 undden Stützrahmen 122 aufweisen.
    [0025] DieFotorezeptorschicht 104 kann durch Fotodioden und Feldeffektorausleseschaltungen(FET) auf einem Siliziumsubstrat hergestellt werden. Sowohl in demSiliziumsubstrat als auch in der Tragschicht 108 können durchKontaktierungen (through vias) vorgesehen werden. Wie oben angemerkt,verbinden elektrische Verbinder die Fotorezeptorschicht 104 mitder Tragschicht 108.
    [0026] 2 veranschaulicht speziellerdie Rückseiteeiner Fotorezeptorschicht 200. Das Bezugszeichen 202 beziehtsich auf die Peripherie der Fotorezeptorschicht 200. Essei darauf hingewiesen, dass die Zwischenschichtverbindungspunkte 110 zurVerbindung mit der Tragschicht 108 innerhalb der Peripherieangeordnet sind. Mit anderen Worten, die elektrischen Verbindungensind überdie gesamte Flächeder Fotorezeptorschicht 200 verfügbar und nicht lediglich entlangder Peripherie 202. Daraus ergeben sich verschiedene Vorzüge einschließlich kürzerer elektrischerVerbindungslängen,reduzierten Rauschens, erhöhteVerdrahtungsdichte und ähnliches.
    [0027] 3 veranschaulicht eine Schnittdarstellungeines Röntgendetektors 300.Der Röntgendetektorenthältviele Röntgendetektormodule 302,die von einer mehrschichtigen Tragschicht 303 getragen sind.Die Tragschicht 303 enthält bei diesem Ausführungsbeispielinsbesondere drei Schichten keramischen Materials 304, 306 und 308,deren jede Signalleiter, Übergänge undandere Arten elektrischer Leitungen aufweisen kann.
    [0028] DieTragschicht ist einem vorgewählten Krümmungsradius 310 entsprechendgekrümmtund stütztdie Röntgendetektormodule 302.Der vorgewählteKrümmungsradius 310 kannseinen Mittelpunkt beispielsweise in der Röntgenfotonenquelle haben, diedazu benutzt wird, den Röntgendetektor 300 zubeleuchten und der Endpunkt des Radiuses liegt an dem Ort, an demder Röntgendetektor 300 in dembildgebenden System ruht.
    [0029] Eswird außerdemangemerkt, dass zwischen einer oder mehreren der Röntgendetektormodule 302 einePolymerschicht 312 angeordnet ist und dass die Tragschicht 304 zuder (im Wesentlichen ebenen) Rückenfläche 314 desRöntgendetektormoduls 302 passtund sie weist den vorgewähltenKrümmungsradius 310 auf.Dies bedeutet, dass es die Polymerschicht 312 ermöglicht,dass die gekrümmte unterliegendeSchicht (d.h, die Tragschicht 304) eine ebene Fläche abstützt.
    [0030] Alternativkann die Tragschicht 108 polygonale flache Flächen 316 aufweisen,um sich an die ebene Rückenfläche 314 einesjeweiligen speziellen Röntgendetektormoduls 302 anzupassen.Die polygonale ebene Fläche 316 kannbeispielsweise eine Flächedes keramischen Materials der Tragschicht 304 oder eineseparat hergestellte flache Stützstruktursein, die an der Tragschicht 304 befestigt ist. Es seiangemerkt, dass die Tragschicht 303 die sperrige, schwereund klobige mechanische Stützstrukturersetzt, die üblicherweiseRöntgenmoduleentlang eines Bogens hält.
    [0031] Derin 3 veranschaulichteRöntgendetektor 300 weisteine Krümmungsachseauf. Die Tragschicht ist deshalb ein Zylinderabschnitt. Jedoch kanndie Tragschicht bei anderen Anwendungen an Stelle dessen auch umzwei Achsen gekrümmtsein. Bei zwei Achsen gleicher Krümmung nimmt die Tragschichtund der sich ergebende Röntgendetektordie Form eines sphärischenoder Kugelabschnitts an. Bei zwei Achsen einer unterschiedlichenKrümmung nimmtdie Tragschicht und der resultierende Röntgendetektor die Form einesEllipsoidabschnitts ein. Auslegungsparameter des Systems und dieAnforderungen an das spezielle bildgebende System, für das derDetektor gebaut ist, bilden die Grundlage für die Auswahl der Krümmung umeine oder mehrere Achsen.
    [0032] Eswird angemerkt, dass die Röntgendetektormodule 302 ineiner Ausführungsformkonventionelle CT-Detektormodule sein können. Die Detektormodule werdendann, wie oben beschrieben, mit einer Polymerschicht 312 oderflachen polygonalen Flächen 316 ander Tragschicht befestigt, um die CT-Detektormodule zu unterstützen. Indieser Ausführungsformsind die Verdrahtungsanschlusspunkte 112 (und interne Signalübertragungsleitungen, Übergänge unddergleichen) in der Lage, zusätzlicheSignalübertragungskapazität im Vergleichzu der Anordnung vorher existierender CT-Detektormodule zu schaffen.Ein zusätzlicherNutzen liegt in der Vermeidung oder wesentlichen Reduzierung desklobigen, schweren und umständlichenmechanischen Stützrahmenaufbaus,der üblicherweiseRöntgenmodule entlangeines Bogens fixieren würde.
    [0033] In 4 ist ein entlang der X-Achseund der Y-Achse gekrümmterRöntgendetektor 400 veranschaulicht.Ein Krümmungsradiusist mit dem Bezugszeichen 402 bezeichnet. Wie oben angemerkt, kannder Krümmungsmittelpunktder Fokuspunkt sein, der die Röntgenstrahlenenergieaussendet. Bei dem Röntgendetektor 400 stützt eineTragschicht 404 verschiedene zusätzliche Schichten. Diese Schichtenumfassen eine Abdeckschicht 406, eine Szintillatorschicht 408 undeine Fotorezeptorschicht 410. Eine Substratschicht 412 (d.h.ein amorphes Siliziumsubstrat) unterstützt die Fotorezeptorschicht 410 undes sind außerdemeine dünneGlasschicht 414 und eine Polymerunterstützungsschicht 416 für die Glasschicht 414 vorhanden.Diese Schichten könnenbeliebig breit und lang sein, wie es entsprechend den Systemauslegungsparameternfür eingegebenes Röntgenbildgebungssystemgeeignet ist.
    [0034] DieDicke der Schichten kann beispielsweise betragen: 0,5 mm für die Deckschicht 406,0,4 mm bis 2 mm für dieSzintillatorschicht 48, 0,1 mm bis 0,2 mm für die amorphe Siliziumschichtund die anderen aktiven elektronischen Schichten 412, 0,2mm bis 0,3 mm für diedünne Glasschicht 414 und 0,5 bis1 mm fürdie Polymerstützschicht 416.
    [0035] Diedünne Glasschicht 414 istdünn genug, umsich an den Krümmungsradiusanzupassen, ohne zu reißenoder zu brechen. Zu diesem Zweck kann die dünne Glasschicht 414 beispielsweiseeine 0,2 mm bis 0,3 mm dünneGlasschicht sein, die mit einer dickeren Polymerschicht verklebtist. Die Polymerunterstützungsschicht 416 verstärkt dieGlasschicht 414 währendder Handhabung.
    [0036] DieFotorezeptorschicht 410 kann als eine aktive Matrixschichtvon Fotodioden ausgebildet sein, die Licht von der Szintillatorschicht 408 empfangen.Mit anderen Worten, die Fotorezeptorschicht 410 kann Fotodiodenpixelmit zugeordneten Auslesetransistoren enthalten, die mit den Fotodiodenverbunden sind. Eine Achse der Fotorezeptorschicht 410 kanndann als eine Scanachse angesehen werden, um die Auslesetransistorenzu aktivieren währenddie andere Achse als die Datenausleserichtung gesehen wird, um Pixeldatenzu nachfolgenden Verarbeitungsschaltungen einschließlich Analog/Digital-Wandlerzu leiten.
    [0037] Wiein 4 veranschaulichtist, verbinden die Kabel 418 (z.B. flexible Polyimidkabel)die Fotorezeptorschicht 410 mit Verarbeitungselektronik.Die Verarbeitungselektronik kann aktive Matrix-Scannermodule 420 undbeispielsweise Auslesemodule 422 enthalten. Bei einer Ausführungsformtragen die Polyimidschichten 424 die Auswerteelektroniken.
    [0038] Essei angemerkt, dass die Tragschicht 404 die Durchkontaktierungen(vias) 426 trägt.Die Durchkontaktierungen 426 schließen die Verarbeitungselektronikenan und liefern einen Signalfortpflanzungspfad aus den Verarbeitungselektronikenin die Tragschicht 404. Die Tragschicht 404 kannein oder mehrere Schichten enthalten, die jeweils Leiterbahnen, Übergänge, Padsund andere Signalübertragungsmechanismenenthalten, um eine komplexe Verdrahtung zu ermöglichen, die Sig nale aus den Verarbeitungselektronikenin nachfolgende Prozessblöckedes Röntgenbildgebungssystemsleitet. An die Tragschicht 404 können Kabel 428 angeschlossensein, um die nachfolgenden Verarbeitungsblöcke anzuschließen.
    [0039] Somitliefert die Tragschicht 404 eine weitere Dimension vonVerdrahtungsmöglichkeitenfür den Röntgendetektor 400.Mit anderen Worten, der Röntgendetektor 400 istnicht darauf beschränkt,Kabel lediglich am Rand anzuschließen. Es ergibt sich eine höhere Verdrahtungsdichte-und flexibilität.
    [0040] DieTragschicht 404 kann die Form annehmen, die oben mit Bezugauf 1 beschrieben ist undentsprechend ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Tragschicht 404 durcheine oder mehrere Keramikschichten gebildet werden oder eine metallischeTragschicht mit einer Zwischenverbindungsschicht sein. Die Tragschicht 404 wirktals Aussteifungselement hinter der gekrümmten Glasschicht 414 undunterstütztdie Glasschicht 414 in der Beibehaltung ihres Krümmungsradiuses.
    [0041] DieAbdeckschicht 406 kann eine Graphitepoxidmatrix mit einerSchicht aus Aluminiumfolie sein, die mit der Matrix durch Epoxidharzverbunden ist. Somit bildet die Abdeckschicht 406 einedünne,dabei aber feste Struktur und die Aluminiumfolie erbringt eine hermetischeAbdichtung ohne nennenswerte Schwächung der Röntgenstrahlen. Die Szintillatorschicht 408 CsI-Schicht,dotiert mit Thallium, sein. Optional kann auf der Oberseite derSzintillatorschicht 408 eine optisch reflektierende Schichtausgebildet sein. Die optisch reflektierende Schicht kann beispielsweiseeine Polymerschicht (z.B. mylar) enthalten, auf die eine reflektierendeMetallschicht, beispielsweise Silber oder Aluminium, aufgebrachtist, wobei sie optional eine reflektierende Beschichtung, wie beispielsweiseTitandioxid, aufweisen kann, um die Lichtabsorption durch die Szintillatorschicht 408 zuverbessern.
    [0042] Wiein 5 veranschaulicht,bilden viele Röntgendetektorfelder 500 einengrößeren Röntgendetektor 502.Jedes Röntgendetektorfeld 500 kann beispielsweiseals ein gesonderter Röntgendetektor 400 verwirklichtwerden. Die Kacheln oder Felder 500 können entlang einer oder mehrererAchsen in beliebiger Anzahl angeordnet werden, um den größeren Röntgendetektor 502 zubilden. Wie in 5 veranschaulicht,sind zwei Felder 500 entlang der X-Achse und zwei Felderentlang der Y-Achse angeordnet, um den Röntgendetektor 502 zubilden.
    [0043] Eswird nun auf 6 verwiesen,die ein Verfahren zur Herstellung des Röntgendetektors 100 nach 1 veranschaulicht. Zunächst wird(Schritt 602) eine Fotorezeptorschicht erzeugt. Die Fotorezeptorschichtist von einer Peripherie umgrenzt und enthält Fotorezeptoren und Zwischenschichtverbindungspunkteinnerhalb der Peripherie. Die Fotorezeptorschicht kann beispielsweiseeine Anzahl von Fotodioden enthalten, die auf einem Siliziumkristall ausgebildetsind.
    [0044] DesWeiteren wird eine Tragschicht erzeugt (Schritt 604). DieTragschicht kann eine Keramikschicht oder eine metallische Tragschichtsein, die, wie oben beschrieben oder auch wie weiter unten mit Bezugauf 7 beschrieben, ausgebildetist. Die gekrümmteTragschicht enthältaußerdemVerdrahtungsverbindungspunkte und optional interne Leiterbahnen,die erhebliche Signalverdrahtungskapazitäten über solche Verdrahtungstechnikenhinaus ermöglichen,bei denen lediglich periphere Verbindungen um die Fotorezeptorschichtherum vorhanden sind.
    [0045] Alsnächsteswird die Fotorezeptorschicht an der Trag schicht befestigt und somitunterstützt (Schritt 606).Zu diesem Zweck kann zwischen der Fotorezeptorschicht und der Tragschichteine Polymerschicht ausgebildet werden. Alternativ kann die Tragschichtpolygonale flache Flächen(Facetten) aufweisen, die zu den flachen Rückseiten einer speziellen Fotorezeptorschichtpassen.
    [0046] Eswerden dann elektrische Verbindungen zwischen der Fotorezeptorschichtund der Tragschicht hergestellt (Schritt 708). Beispielsweisekönnendie Zwischenschichtverbindungspunkte die Verdrahtungsverbindungspunkteder Tragschicht kontaktieren, zu diesen passen oder mit diesen verlötet sein.ZusätzlicheFotorezeptorschichten können dannin der gleichen Weise mit der Tragschicht verbunden werden, um eingrößeres Röntgenbildgebungsarrayauszubilden (Schritt 610).
    [0047] Eswird nun auf 7 verwiesen,die ein Verfahren zur Herstellung eines in 4 veranschaulichten Röntgendetektors 400 veranschaulicht.Mit einer Polymerschicht wird eine dünne Glasschicht verklebt, umdiese zur Handhabung währendder Verarbeitung und hinsichtlich des Endprodukts zu verstärken (Schritt 702).Das sich ergebende Substrat ist als Rohmaterial zu testen, um sicherzustellen,dass es vorfestgelegte Qualitätsanforderungenerfüllt.Nachfolgend erzeugen chemische Dampfphasenablagerung (CVD) sowiefotolithographische Maskierungsprozesse die elektronischen Fotodetektorschichten aufder Glasfläche(Schritt 704). Die elektronischen Schichten können Fotodioden,FETs sowie eine Matrix von Scanleitungen und Datenleitungen zurelektronischen Bildakquisition sowie Isolatorschichten oder andere,durch das Design vorgegebene Schichten enthalten. Es wird angemerkt,dass die dünne Glasschichtwährendder Auftrageprozesse typischerweise flach gehalten wird und somitkönnen vorhandeneCVD-Prozesse und fotolithographische Maskenprozesse angewendet werden,um die elektronischen Schichten zu erzeugen. Die sich ergebendeTeilbaugruppe ist zum Zwecke der Qualitätskontrolle testbar.
    [0048] Zusätzlich wirdeine Rückenabstützung hergestellt(Schritt 706). Beispielsweise können, wenn die Tragschichteine keramische Tragschicht ist, Bohrvorgänge Löcher für Durchkontaktierungen durchdie Tragschicht erzeugen währendsie noch flexibel ist („greensheet"). Außerdem kanneine metallisierende Tinktur (z.B. eine Wolframtinktur) auf die Keramikin diesem Stadium an solchen Stellen aufgebracht werden, an denenmetallische Leitungen gewünschtsind, nachdem die Keramik gebrannt ist. Die Tragschicht wird dannin die gekrümmteForm überführt, dieals die endgültigeForm des Röntgendetektorsgewünschtwird. Die Keramik wird dann gebrannt, wonach sie sich in ihrer steifenForm befindet. Ein Metallisierungsprozess erbringt dann metallische Durchkontaktierungensowie Leitpfade auf der Oberflächeder Keramik. Mehrere dünneTragschichten (die, wie gerade beschrieben, individuell erzeugtworden sind) könnenvertikal gestapelt werden, um eine Rückengesamtschicht zu bilden.Die Rückengesamtschichtkann viele übereinandergestapelte dünnere Schichtenenthalten.
    [0049] Alsnächsteswird das dünneGlas- und Polymersubstrat gekrümmt,um die gewünschteGeometrie der fertigen Röntgendetektorformzu erhalten (Schritt 708). Bei einem Herstellungsprozesskann die Krümmungerreicht werden, indem ein Vakuum genutzt wird, um das dünne Glas-und Polymersubstrat gegen die Tragschicht zu ziehen (die bereitsdie gewünschteForm hat), wonach dann das dünne Glas-und Polymersubstrat mit der Tragschicht verbunden, beispielsweiseverklebt wird. Alternativ oder zusätzlich kann Gasdruck dazu genutztwerden, das Vakuum darin zu unterstützen, das dünne Glas- und Polymersubstratwährenddes Formgebungs- und Befestigungsprozesses ge gen die Tragschichtzu drücken.
    [0050] Imweiteren Vorgang könnenzusätzliche Schichtenauf der dünnenGlasschicht abgelagert werden (Schritt 710). Beispielsweisekann ein CVD-Prozess zur Ablagerung der Szintillatorschicht vonDichtungsschichten oder ähnlichemauf der dünnenGlasschicht genutzt werden. Die Szintillatorschicht wird allgemeinaufgebracht, nachdem die dünneGlasschicht gekrümmtworden ist, so dass die spröden,nadelförmigenKristalle des Szintillators (typischerweise CsI dotiert mit Thallium)nicht brechen oder zusammengedrücktwerden, was Delamination erzeugen könnte.
    [0051] Wenndas CVD-Verfahren fürdie Szintillatorschicht und jede nachfolgende Schicht beendet ist, kanneine Abdeckung, die so gekrümmtist, dass sie zu dem Detektor passt, angebracht und am Platz befestigt,beispielsweise angeklebt werden (Schritt 712). Die Abdeckungdichtet den Röntgendetektor ab,um zu verhindern, dass Feuchtigkeit von der Szintillatorschichtabsorbiert wird. In diesem Zustand ist der Röntgendetektor testbar. Dannkann der Röntgendetektormit dem Rest der Bilddetektoranordnung durch flexible Leiterplattenverbindungenverbunden werden. Zu diesem Zeitpunkt können Auslesemodule und Scanmodulean den Kanten des Röntgendetektorsbefestigt werden (Schritt 714). Wie oben in Bezug auf 5 beschrieben, können vieleindividuelle Röntgendetektorplattenoder -felder entlang einer oder mehrerer Achsen angeordnet werden,um einen größeren Detektorauszubilden (Schritt 716).
    [0052] Dieoben beschriebenen Röntgendetektoren sindzur allgemeinen Verwendung in bildgebenden Röntgensystemen geeignet. Siesind außerdemfür Röntgendetektorengeeignet, die zur CT-Bildrekonstruktiongeeignet sind und zwar unabhängigdavon, ob es sich um „teilweise" d.h. tomosynthetischeCT, bei der der Detektor ortsfest ist und die Strahlenquelle entlangeines Bogens bewegt wird, der wesentlich kleiner als 180° ist, oderob es sich um volle Tomographie handelt, bei der sowohl der Detektorals auch die Strahlenquelle übereinen großenBogenbereich typischerweise wenigstens 180° zur vollen Bildrekonstruktionbewegt werden.
    [0053] Diebeschriebenen Röntgendetektorenerfüllendie Anforderung nach einer hohen Verdrahtungsdichte für die elektronischenSignale innerhalb der Detektorkomponenten und aus diesen heraus,bei denen es sich typischerweise um Fotodioden und FETs sowie Verbindungsleitungenhandelt. Wenn eine dünneGlasschicht verwendet wird könnenKantenanschlusstechnologien, wie beispielsweise flexible Leiterplattenmit ACF-Bonding oder konventionelles Drahtbonden verwendet werden,um das Signal „vondem Glas" abzuleiten.Die Tragschicht schafft dann die Möglichkeit Durchkontaktierungendurch die Keramik zu schaffen und somit die Möglichkeit, Leiterbahnen inSchichten innerhalb der Keramik zu erzielen, um eine hohe Signalverdrahtungsflexibilität zu erreichen.
    [0054] EinRöntgendetektor 400 enthält eineGlasschicht 414, die gemäß einem vorgegebenen Krümmungsradius 402 gekrümmt ist,einen auf der Glasschicht ausgebildeten Fotorezeptor 410 undeine Tragschicht 404, die gemäß dem vorgegebenen Krümmungsradius 402 gekrümmt ist.Die Tragschicht 404 stütztdie Glasschicht 414.
    [0055] Während Ausführungsformender Erfindung beschrieben worden sind erkennt der Fachmann, dassweitaus mehr Ausführungsformenund Implementierungen möglichsind, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
    100 Röntgendetektor 102 Szintillationsschicht 104 Fotorezeptorschicht 106 Epoxidharzzur optischen Verbindung 108 Tragschicht 110 schichtinterneVerbindungspunkte 112 Verdrahtungsverbindungspunkte 114 Durchkontaktierungen 116 Leiter 118 Signalverarbeitungsschaltungen 120 Kabel 122 Stützrahmen 200 Fotorezeptorschicht 202 Fotorezeptorschichtumgebung300 Röntgendetektor 302 Röntgendetektormodule 303 Mehrebenentragschicht 304 Schicht 306 Schicht 308 Schicht 310 Krümmungsradius 312 Polymerschicht 314 Rückseite 316 Polygonalebenefläche 400 Röntgendetektor 402 Krümmungsradius 404 Tragschicht 406 Winkel 408 Szintillatorschicht 410 Fotorezeptorschicht 412 Substratschicht 414 dünne Glasschicht 416 Polymerträgerschicht 418 Kabel 420 aktiveMatrixscanningmodule 422 Auslesemodule 424 Polyimidschichten 426 Durchkontaktierungen 428 Kabel 500 Röntgendetektorplatte 502 Röntgendetektor 602 Schritt 604 Schritt 606 Schritt 608 Schritt 610 Schritt 702 Schritt 704 Schritt 706 Schritt 708 Schritt 710 Schritt 712 Schritt 714 Schritt 716 Schritt
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Röntgendetektor(400): mit einer Glasschicht (414), die entsprechendeinem ausgewähltenKrümmungsradius(402) gekrümmtist, mit einem Fotorezeptor (410), der auf der Glasschicht (414)ausgebildet ist und mit einer Tragschicht (404), dieentsprechend dem ausgewähltenKrümmungsradius(402) gekrümmtist, wobei die Tragschicht (404) die Glasschicht (414)unterstützt.
    [2] Röntgendetektor(400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieTragschicht (404) eine KeramikTragschicht ist.
    [3] Röntgendetektor(400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eraußerdemeine Stützschicht(416) zwischen der Glasschicht (414) und der Tragschicht(404) aufweist.
    [4] Röntgendetektor(400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieTragschicht (404) außerdemSignalleitungen enthält.
    [5] Röntgendetektor(400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieTragschicht (404) eine Anzahl dünnerer übereinander gestapelter Schichten(303) enthält.
    [6] Röntgendetektor(400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieGlasschicht (414) eine dünne flexible Glasschicht ist.
    [7] Röntgendetektor(400): mit einer Fotorezeptorschicht (410),die von einer Peripherie (202) umgeben ist und Fotorezeptorensowie Zwischenschichtverbindungspunkte (110) innerhalb derPeripherie aufweist und mit einer Tragschicht (404),die die Fotorezeptorschicht trägt,wobei die Tragschicht gemäß einem festgelegtenKrümmungsradiusgekrümmtist und Verdrahtungsverbindungspunkte (112) aufweist und mitelektrischen Verbindungen zwischen den schichtinternen Verbindungspunktenund den Verdrahtungsverbindungspunkten um elektrische Verbindungenzwischen der Fotorezeptorschicht und der Tragschicht herzustellen.
    [8] Röntgendetektor(400) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieTragschicht (404) eine Anzahl von individuellen Fotorezeptorschichten trägt, dieso angeordnet sind, dass sie dem festgelegten Krümmungsradius folgen.
    [9] Verfahren zur Herstellung eines Röntgendetektors, wobei das Verfahrendie folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Fotodetektorschicht(602), die von einer Peripherie umgeben ist und Fotorezeptoren undschichtinterne Verbindungspunkte innerhalb der Peripherie enthält, Ausbildeneiner Tragschicht (604), die gemäß dem festgelegten Krümmungsradiusgekrümmtist und Verdrahtungs verbindungspunkte aufweist, Unterstützen derFotorezeptorschicht (606) durch die Tragschicht und Verbindender Fotorezeptorschicht mit der Tragschicht (608) durchAusbildung elektrischer Verbindungen zwischen den schichtinternenVerbindungspunkten und den Verdrahtungsverbindungspunkten.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schrittder Ausbildung einer Fotorezeptorschicht (602) den Schrittbeinhaltet, dass mehrere Fotorezeptorschichten ausgebildet werden,deren jede schichtinterne Verbindungspunkte enthält, der Schritt (606)den Schritt umfasst, dass mehrere Fotorezeptorschichten mit derTragschicht verbunden werden, so dass die mehreren Fotorezeptorschichtendem festgelegten Krümmungsradiusfolgen und der Schritt der Verbindungsherstellung (608)den Schritt umfasst, dass die mehreren Fotorezeptoren durch elektrischeVerbindungen zwischen den schichtinternen Verbindungspunkten undden Verdrahtungsverbindungspunkten mit der Tragschicht verbundenwerden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US6982424B2|2006-01-03|
    JP2004361402A|2004-12-24|
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    US20040238750A1|2004-12-02|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-12-01| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110511 |
    2015-01-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2015-03-26| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20150101 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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