[发明专利]二维辐射探测器

说明书

本发明涉及二维辐射探测器，它适用于探测诸如X射线类辐射的X射线照相以及其它诊断装置，辐射包括其在二维方向上的入射位置。

迄今已有各项专利申请涉及固态扫描型的二维辐射探测器(例如见日本专利申请(未审查)：253185/90、185865/91、206573/92、212456/92以及212458/92)。综观这些申请，可以说，传统的二维辐射探测器都具有如图1A至1E、图2和图3所示的结构。

参见图1A、传统的探测器具有一种多层结构，它包括闪烁体11、半透明电极膜12、光电导膜13以及扫描开关层14。如图1B所示，半透明电极膜12采取整体均匀平面的形式。扫描开关层14包括按矩阵形式排列，并与光电导膜13接触的导体41；对应于导体41各行的条形行导体42；对应于导体41各列的条形列导体46；以及大量的开关元件(场效应晶体管FETs)45。每个开关元件45的漏极连接到矩阵导体41之一，其源极连接到列导体46之一，其栅极连接到行导体42之一(见图1C、1D、1E、2和3)。半透明电极膜12从偏置电源44接受某一预定的电位。扫描开关层14的行导体42分别连接到驱动电路15的控制线。列导体46分别连接到信号读出线的信号读出电路16。

闪烁体11在受到X射线撞击时发光，该光经由半透明电极膜12传导到光电导膜13，由此使电荷累积在光电导膜13上。即闪烁体11将X射线照相图像转换成光学图像，而光电导膜13将该光学图像转换为电荷图像。通过驱动FETs45，以逐个像素方式读出光电导膜13上的电荷，每个像素对应于每个矩阵导体41。尤其是，当驱动电路向行导体42之一提供驱动信号时，位于该行(例如“i”行)的FETs 45全部导通，致使对应于相应像素的电荷存储电流同时从位于“i”行和相应列的矩阵导体41得到恢复并流经相应列导体46。

在上述传统的二维辐射探测器中，列导体46直接连接到开关元件(FETs)的电极(源极)。因此，开关元件的转换噪声通过栅极与源极之间的杂散电容传送到源极而叠加在读出信号电流上，由此降低了图像质量。

本发明考虑到上述现有技术现状，其目的在于提供一种改进的二维辐射探测器，它能够阻止开关元件的转换噪声叠加在读出信号电流上，由此提高图像质量。

根据本发明，通过用一种二维辐射探测器获取被转换成电信号的X射线照相图像，从而实现上述目的。所述探测器包括：

用以将X射线照相图像转换成光学图像的闪烁体；    

用以将光学图像转换成以电荷为基础的图像的光电导膜；

在光电导膜相对两面形成的半透明电极膜和扫描开关层；以及

连接至扫描开关层的驱动电路；

其中，扫描开关层包括：

以矩阵形式排列并与光电导膜相接触的多个导体；

其上施加偏置电压的导体；

介于以矩阵式排列的导体与施加有偏压的导体之间的多个开关元件；以及

用以将驱动信号从驱动电路加到开关元件的行导体；

上述半透明电极膜包括与以矩阵形式排列的导体的各列相对应的列导体，每个列导体连接至一条信号读出线。

根据本发明，该闪烁体当受到X射线撞击时即发光。于是，由该闪烁体产生的光学图像经由半透明电极膜传导到光电导膜，电荷图像由此存储在光电导膜上。当驱动电路接通位于一行中的开关元件时，一个偏置电压即经由开关元件施加到位于一行的矩阵导体上。该偏置电压将一个电场加到光电导膜上，后者介于位于一行的矩阵导体与半透明电极膜的列导体之间。结果，在相对于一行矩阵导体的光电导膜位置上存储的电荷所形成的放电电流，经半透明电极膜的列导体流到信号读出线上。这样，光电导膜便介于开关元件与信号读出线之间。由于开关元件与信号读出线之间存在的距离，且由于光电导膜有一个电容量，故上述转换噪声很少有机会进入信号读出线。于是，可以用信—噪比已有改善的信号电流来提高图像质量。

闪烁体不局限于任何特定的类型，只要它能将入射的辐射转换成可见光即可。当入射的辐射为X射线时，闪烁体最好由掺钠碘化铯(CsI∶Na)的一种针状结晶体结构组成。

此外，光电导膜最好包括一种硒(Se)为主要成分的非晶态半导体层。

被施加以偏置电压的导体，最好包括一个覆盖开关元件的均匀的平面导体，这将有效地避免外部噪声的干扰。