專利名稱：X射線/質(zhì)子影像探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用X射線/質(zhì)子進行醫(yī)學(xué)成像的影像探測器，具體地說是一種X 射線/質(zhì)子影像探測器。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)字化X射線照相檢測(簡稱DR)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療檢測儀器上。在 X射線照相系統(tǒng)中，大部分公司采用的是間接轉(zhuǎn)換模式。X射線穿透物體后被射線轉(zhuǎn)化層轉(zhuǎn)化為與其密度相對應(yīng)的光信號，所述光信號再被提供給光電轉(zhuǎn)換裝置，由光電轉(zhuǎn)換裝置將所述光信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的電信號。然后，所述電信號再被傳導(dǎo)到計算機的圖像處理系統(tǒng)集成為X射線影像，從而顯示所照射物體的數(shù)字圖像。質(zhì)子照相系統(tǒng)是一種新的探測成像系統(tǒng)。其工作原理是利用質(zhì)子照射待檢測物體，然后穿透部分再由上述轉(zhuǎn)化程序轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的光信號和電信號，最終用于構(gòu)造物體的圖像。質(zhì)子具有劑量分布優(yōu)勢Bragg峰，其離子能量大部分沉積于射程的末端，可以在照射中達到高精度和高安全性。此外，質(zhì)子影像探測器還可以探測入射質(zhì)子的能量，從而導(dǎo)出穿過物體的厚度，這一點是X射線影像探測器無法完成的。并且由于利用質(zhì)子治療癌癥已成為未來放射治療發(fā)展趨勢，所以對質(zhì)子影像探測器的需求也逐漸增加。盡管質(zhì)子具有所述優(yōu)勢，但由于目前X射線影像探測器使用的廣泛性，以及從經(jīng)濟性角度考慮，有必要提供一種既適用于X射線又適用于質(zhì)子射線的探測器。對于使用者來說，既可增加圖像信息，提高成像質(zhì)量，又具備使用的靈活性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種既適用于X射線又適用于質(zhì)子射線的X射線/質(zhì)子影像探測器。為了達到上述目的，本實用新型所設(shè)計的X射線/質(zhì)子影像探測器，它主要包括非晶硅影像感測陣列，在非晶硅影像感測陣列上部接觸設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層，且兩者通過電連接，非晶硅影像感測陣列與信號緩沖器電連接，信號緩沖器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器電連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與控制電路電連接。這種結(jié)構(gòu)特點x射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)化層用于接收穿透物體的X射線或質(zhì)子射線，并把X射線或質(zhì)子射線的能量轉(zhuǎn)換成光信號，非晶硅影像感測陣列能感測光信號，及少量熒光X射線/質(zhì)子射線和減弱的X射線/質(zhì)子射線，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，電信號經(jīng)過信號緩沖器的放大后，再傳送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，最后才由控制電路控制該電信號的讀出，在探測質(zhì)子射線時，該電信號與輸入質(zhì)子的阻止本領(lǐng)成正比關(guān)系，而待測質(zhì)子射線的能量可由阻止本領(lǐng)導(dǎo)出。因此通過計算，探測器測得的電子信號可以轉(zhuǎn)換為質(zhì)子射線能量。在非晶硅影像感測陣列下部設(shè)有一層衰減層，在衰減層下部依次再設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層和一層非晶硅影像感測陣列，X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層和非晶硅影像感測陣列電連接，該非晶硅影像感測陣列同樣與信號緩沖器電連接。這種結(jié)構(gòu)特點在探測質(zhì)子射線時，利用衰減層，使上下兩層非晶硅影像感測陣列測出的不同能量下的阻止本領(lǐng)，進而更精確的推算出質(zhì)子射線的能量。作為優(yōu)化，信號緩沖器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和控制電路設(shè)置在X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層側(cè)邊，不受X射線、質(zhì)子直接照射，由于其材料對X射線/質(zhì)子射線的耐受力低，長時間照射會損壞，從而影響探測器使用壽命。本實用新型所得到的X射線/質(zhì)子影像探測器，特點是可以同時應(yīng)用在X射線和質(zhì)子射線成像應(yīng)用中，既可增加圖像信息量、提高成像質(zhì)量，又具備使用的靈活性。質(zhì)子成像系統(tǒng)的設(shè)計中，使用了雙層成像系統(tǒng)，提高質(zhì)子能量測量的精度。該X射線/質(zhì)子影像探測器能被用于數(shù)字射線照相系統(tǒng)或計算機軸向分層造影系統(tǒng)中進行各種非破壞性的應(yīng)用。 這樣的應(yīng)用可能包括數(shù)字X射線照相系統(tǒng)，X射線層析成像系統(tǒng)，質(zhì)子射線醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)及質(zhì)子射線放射治療的橫向能量分布監(jiān)測。

圖ι為本實用新型為一層成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型為二層成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。實施例1 如圖1所示，本實施例描述的X射線/質(zhì)子影像探測器，它主要包括非晶硅影像感測陣列2，在非晶硅影像感測陣列2上部接觸設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層1，且兩者通過電連接，非晶硅影像感測陣列2與信號緩沖器3電連接，信號緩沖器3與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4 電連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4與控制電路5電連接，信號緩沖器3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4和控制電路5設(shè)置在X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層1側(cè)邊，不受X射線、質(zhì)子直接照射。所述X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)化層為碘化銫閃爍晶體層。碘化銫將X射線轉(zhuǎn)換成可見光的能力強，將碘化銫加工成柱狀結(jié)構(gòu)，可以進一步提高捕獲X射線的能力，并減少散射光。所述X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)化層的厚度約為50微米到5毫米的范圍內(nèi)。碘化銫閃爍晶體層是由閃爍體、光的收集部件和光電轉(zhuǎn)換器件三部件而組成的輻射探測器。所以晶體閃爍探測器的轉(zhuǎn)化層材料和原理都相似。高能粒子(X射線，電子束或質(zhì)子束等)進入閃爍體后通過再生帶電粒子(主要是電子)的碰撞并沉積能量，當(dāng)閃爍體中原子的軌道電子從入射粒子接受大于其禁帶寬度的能量時，便被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶。然后， 再經(jīng)過一系列物理過程回到基態(tài)，根據(jù)退激的機制不同而發(fā)射出衰落時間很短的熒光。質(zhì)子的傳能線密度遠高于X射線，在穿過相同厚度的閃爍晶體時會沉積更多的能量，從而使得碘化銫晶體探測質(zhì)子射線的效率優(yōu)于X射線。所述非晶硅影像感測陣列2以薄膜晶體管為二維電子開關(guān)，由光電二極管像素陣列組成。非晶硅影像感測陣列2又稱為主動像素傳感器，其特點是電源電壓范圍寬，方便電源電路的設(shè)計；電路抗干擾能力強；靜態(tài)功耗低。所述電子信號經(jīng)過信號緩沖器3的同步和放大后，再傳送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4，最后才由控制電路5控制該電子信號的讀出。信號緩沖器3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4以及控制電路5是由電路彼此電連接，被設(shè)置在X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層1側(cè)邊，不受X射線、質(zhì)子直接照射， 因為其材料對χ射線/質(zhì)子射線耐受力低，長時間照射會損壞，影響探測器使用壽命。實施例2:如圖2所示，本實施例描述的X射線/質(zhì)子影像探測器，在非晶硅影像感測陣列2 下部設(shè)有一層衰減層6，在衰減層6下部依次再設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層1和一層非晶硅影像感測陣列2，X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層1和非晶硅影像感測陣列2電連接，該非晶硅影像感測陣列2同樣與信號緩沖器3電連接。所述X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)化層的厚度約為50微米到5毫米的范圍內(nèi)。所述非晶硅影像感測陣列2以薄膜晶體管為二維電子開關(guān)，由光電二極管像素陣列組成。非晶硅影像感測陣列2又稱為主動像素傳感器，其特點是電源電壓范圍寬，方便電源電路的設(shè)計；電路抗干擾能力強；靜態(tài)功耗低。兩層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)化層和非晶硅影像感測陣列2之間放置一層衰減層6，所述衰減層6是由聚苯乙烯材料構(gòu)成，其作用為減小通過質(zhì)子束的能量。加入所述衰減層6的目的是使上下兩層非晶硅影像感測陣列2測出的不同能量下的阻止本領(lǐng)，進而推算出更精確的原入射質(zhì)子的能量。所述電子信號經(jīng)過信號緩沖器3的同步和放大后，再傳送至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4，最后才由控制電路5控制該電子信號的讀出。信號緩沖器3、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器4以及控制電路 5是由電路彼此電連接，被設(shè)置在X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層1側(cè)邊，不受X射線、質(zhì)子直接照射， 因為其材料對χ射線/質(zhì)子射線耐受力低，長時間照射會損壞，影響探測器使用壽命。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型權(quán)利要求所做的均等修飾與變化，皆應(yīng)屬本實用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種X射線/質(zhì)子影像探測器，它主要包括非晶硅影像感測陣列，其特征是在非晶硅影像感測陣列上部接觸設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層，且兩者通過電連接，非晶硅影像感測陣列與信號緩沖器電連接，信號緩沖器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器電連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與控制電路電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線/質(zhì)子影像探測器，其特征是在非晶硅影像感測陣列下部設(shè)有一層衰減層，在衰減層下部依次再設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層和一層非晶硅影像感測陣列，X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層和非晶硅影像感測陣列電連接，該非晶硅影像感測陣列同樣與信號緩沖器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線/質(zhì)子影像探測器，其特征是信號緩沖器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和控制電路設(shè)置在X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層側(cè)邊，避免受X射線、質(zhì)子直接照射。
專利摘要本實用新型所設(shè)計的一種X射線/質(zhì)子影像探測器，它主要包括X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層，在X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層下部接觸設(shè)有一層非晶硅影像感測陣列，且兩者通過電連接，非晶硅影像感測陣列與信號緩沖器電連接，信號緩沖器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器電連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與控制電路電連接，在非晶硅影像感測陣列下部設(shè)有一層衰減層，在衰減層下部依次再設(shè)有一層X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層和一層非晶硅影像感測陣列，X射線/質(zhì)子轉(zhuǎn)換層和非晶硅影像感測陣列電連接，該非晶硅影像感測陣列同樣與信號緩沖器電連接。該X射線/質(zhì)子影像探測器，可以同時應(yīng)用在X射線和質(zhì)子射線成像應(yīng)用中，既可增加圖像信息量、提高成像質(zhì)量，又具備使用的靈活性。
文檔編號A61B6/00GK202270031SQ20112036290
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者徐開文, 徐榭, 韓濱, 黃慧 申請人:浙江硅萃影像科技有限責(zé)任公司