[发明专利]放射线检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射线检测器。本发明具体涉及具有以矩阵排列的多个像素的放射线检测器，其中，对放射线的照射所生成的电荷进行累积，并且检测累积的电荷量，作为图像信息。

背景技术

放射线图像成像装置最近被实现成采用具有在TFT(薄膜晶体管)有源矩阵基板上设置的X放射线感应层并且将X放射线信息直接转换成数字信息的放射线检测器，例如，FPD(平板检测器)放射线检测器。这种放射线检测器与相关成像板相比的优点在于能够更迅速地检查图像，并且还能够检查视频图像。这种放射线检测器的引入正在迅速普及。

提出了放射线各种类型的这种放射线检测器。例如，存在直接转换型放射线检测器，其在半导体层中将放射线直接转换成电荷，并且累积这些电荷。还存在间接转换型放射线检测器，其首先利用闪烁器(例如，CsI:T1，GOS(Gd₂O₂S:Tb)等)将放射线转换成光然后将转换后的光转换成电荷并累积这些电荷。放射线检测器输出与各光电二极管中累积的电荷相对应的电信号。在放射线图像成像装置中，从放射线检测器输出的电信号在被放大器放大之后在模拟/数字(A/D)转换器中被转换成数字信息。

即，在放射线检测器，同时实现S/N比和动态范围的提高可能是一件重要的事情。

光电二极管线性地累积与照射的光量相对应的电荷。因此，对于提高低照放射线量范围内的S/N比，提高中光电二极管对光的感光度并且减小放大器的增益是有效的。

然而，如图28所示，放大器对电信号具有固定的可放大范围。因此，当通过增加生成的电荷量来提高光电二极管的感光度时，电信号可能不落入放大器的可放大范围内，并且可能导致动态范围降低。此外，当提高光电二极管的感光度时，可以在低照射放射线量范围内获得具有高S/N比的图像，在低照射量范围对于放射线图像诊断来说是重要的。然而，可能不能获得高放射线照射量范围内的信息，并且可能不能获得宏观的图像(例如，人体轮廓信息)。

日本专利申请特开No.2008-270765公开了一种可以同时提高S/N比和动态范围的技术。在该技术中，在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的像素中设置电流-电压转换电路，在诊断对象范围内的信息以高S/N比(小增益)被放大，在大放射线照射量范围内的信息以低S/N比(大增益)被转换成电压，并被输出。

医疗领域使用的放射线检测器需要传感器面积足够大以容纳作为人体的摄影对象的位置。具体地说，传感器面积的一般标准尺寸是35cm×43cm，或43cm×43cm。因此，难以由6英寸和12英寸之间的直径形成于硅基板上的CMOS来制造放射线检测器。因此，由诸如TFT技术在诸如玻璃的绝缘基板上形成的晶体管阵列来构成放射线检测器。

然而，基于以下理由，将电流-电压转换电路并入TFT是不现实的。

(1)由于TFT的阈值的均匀性、制造稳定性和低可靠性，很难以高精确度进行电流-电压转换。

(2)由于制造装置的规格的最小布线宽度大(CMOS≤0.1μm，TFT约等于5μm)，对于电流-电压转换，CMOS需要100倍以上的面积。

因此，尽管已经提出了在放射线检测器的像素内设置电流-电压转换电路，但难以将该技术付诸实践。

发明内容

本发明提供了一种放射线检测器，其可以抑制动态范围的减小，并且可以改善低放射线量下的S/N比，而不用在像素中设置任何电流-电压转换电路。

本发明的第一方面是一种放射线检测器，该放射线检测器包括：多个像素，这些像素以二维形式排列在检测放射线的检测区域中，所述多个像素中的各像素包括：响应于放射线的照射而生成电荷并累积与照射的放射线量相对应的电荷的多个传感器部以及用于读取所述电荷的开关元件，并且各传感器部具有不同的感光特性；多条扫描线，开关各开关元件的控制信号流过各扫描线；以及多条信号线，根据各所述开关元件的开关状态，与所述各像素的所述各传感器部中累积的电荷相对应的电信号流过各信号线。

注意，感光特性是示出了放射线(例如，X放射线或可见光)的照射量与传感器部中累积的电荷量之间的关系的特性。此外，感光特性由传感器部的尺寸、传感器部的材料、施加到传感器部的偏置电压等决定。这里，尺寸指的是传感器部的面积的大小、其膜厚或者这二者。