專利名稱：小面積像素電極直接平板x－線探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X-線探測裝置，尤其是涉及小面積像素電極直接平板X-線探測器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有X-線探測裝置很多，直接平板X-線探測器是其中的一種。公知的直接平板X-線探測器是由一個個小型探測器(成像單元)在一個平面行、列方向排列而成。每一個成像單元由負(fù)高壓電極板、X-線敏感介質(zhì)和像素電極組成。當(dāng)探測器在X-線下曝光時(shí)，成像單元中的介質(zhì)受X-線激發(fā)產(chǎn)生自由電子；自由電子在高壓電場的作用下朝著像素電極的方向漂移。像素電極收集到這些自由電子后，產(chǎn)生幅度與入射X-線強(qiáng)度成正比例的電信號；將各像素電極信號幅度依次顯示出來，即形成一幅圖像。
現(xiàn)有的直接平板X-線探測器的像素電極面積與像素面積之比比較接近，由此，現(xiàn)有的直接平板X-線探測器存在如下四個方面的缺陷1、存在較大的漲落噪聲。
由于現(xiàn)有的直接平板X-線探測器中像素電極面積與像素面積之比較大，如附圖1所示該直接平板X-線探測器中像素面積為139μm×139μm，而像素電極面積為130μm×130μm，像素電極面積占像素面積的95％以上。
在該探測器介質(zhì)中，電場分布幾乎是均勻的，如附圖2所示。由附圖4可知，由于X-線與介質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生自由電子的位置是隨機(jī)的。因此，自由電子從產(chǎn)生處到像素電極的行程各不相同，發(fā)生二次碰撞的機(jī)率也各不相同。當(dāng)敏感介質(zhì)中的電壓一定時(shí)，自由電子在敏感介質(zhì)中漂移的行程越短，自由電子發(fā)生“非彈性二次碰撞”的次數(shù)和因此產(chǎn)生的再生電子數(shù)就越少；在像素電極上所產(chǎn)生的感應(yīng)信號也就越弱。反之，因非彈性二次碰撞而產(chǎn)生的電子數(shù)就會越多，感應(yīng)信號也就越強(qiáng)。因此，在均勻電場下，要想獲得電子增殖作用，就必須增大敏感介質(zhì)中的電壓，但伴隨而來的是由于產(chǎn)生自由電子的位置不相同而引起的較大漲落噪聲。
2、投照劑量較大由于“較大漲落噪聲”的存在，現(xiàn)有直接平板X-線探測器必須依靠提高X-線投照劑量以均衡介質(zhì)中自由電子產(chǎn)生位置的方法來降低噪聲。因此，可能給受檢者造成不必要的損害。
3、無抑制自由電子的橫向漂移作用。
如附圖5所示，X-線與敏感介質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的自由電子都會形成一個橫向漂移的運(yùn)動分量。由于現(xiàn)有探測器X-線敏感介質(zhì)中的電場是上下均勻分布的，因此，自由電子在介質(zhì)的漂移過程中，其橫向運(yùn)動幾乎不受限制。致使自由電子很容易到達(dá)其它像素電極，由此造成比較嚴(yán)重的電子散射偽影(BLUR)。
4、不能實(shí)現(xiàn)小芯片的單層無縫拼接。
由于像素電極面積幾乎等于一個像素的面積，用小芯片制作探測器時(shí)，其壓焊點(diǎn)和劃片槽只能分布在芯片的周圍，如附圖3所示。要想實(shí)現(xiàn)小芯片的無縫拼接，只能采用多層疊瓦狀拼接方法，而無法做到單層無縫拼接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述缺陷，提供一種低劑量、能抑制電子散射現(xiàn)象和漲落噪聲并可進(jìn)行小面積芯片單層無縫拼接的小面積像素電極直接平板X-線探測器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下小型探測器在一個平面的行、列方向排列成探測器陣列。每一個探測器由負(fù)高壓電極板、X-線敏感介質(zhì)和像素電極組成。表1為一組不同面積像素電極探測器的測試結(jié)果。當(dāng)像素電極與像素的面積之比小于10％時(shí)，像素電極附近區(qū)域形成的高壓電場區(qū)域，使輸出信號開始有較明顯的改善；而隨著像素電極與像素的面積之比的進(jìn)一步縮小，輸出信號效果也進(jìn)一步得到明顯的改善。
表一

本發(fā)明的實(shí)施將產(chǎn)生如下有益效果降低由于自由電子釋放位置不同而引起的漲落噪聲；降低X-線投照劑量；抑制自由電子的橫向漂移；小面積芯片的單層無縫拼接。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)的像素電極與像素之間的面積投影關(guān)系的比較示意圖。
附圖2是現(xiàn)有技術(shù)X-線敏感介質(zhì)中的電場分布示意圖。
附圖3是現(xiàn)有技術(shù)所述的小面積芯片壓焊點(diǎn)的位置示意圖。
附圖4是現(xiàn)有技術(shù)所述的自由電子發(fā)生非彈性二次碰撞的原理說明圖。
附圖5是現(xiàn)有技術(shù)所述的自由電子的橫向漂移作用的示意圖。
附圖6是本發(fā)明所述的像素電極與像素之間的面積投影關(guān)系的比較示意圖。
附圖7是本發(fā)明所述的敏感介質(zhì)中的電場分布示意圖。
附圖8是本發(fā)明所述的像素單元芯片壓焊點(diǎn)的位置示意圖。
附圖9是本發(fā)明所述的自由電子發(fā)生非彈性二次碰撞的原理說明圖。
附圖10是本發(fā)明所述的抑制自由電子的橫向漂移作用的示意圖。
附圖11是本發(fā)明所述像素單元芯片單層無縫連接的示意圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明小面積像素電極直接平板X-線探測器，其像素電極1的面積是0.8μm×56μm，像素2的面積是166.7μm×166.7μm。
實(shí)施例2本發(fā)明小面積像素電極直接平板X-線探測器，其像素電極1的面積是5μm×56μm，像素2的面積是166.7μm×166.7μm。
作比較用的現(xiàn)有直接平板X-線探測器，其像素電極1的面積是130μm×130μm，像素2的面積是139μm×139μm。兩種探測器的比較試驗(yàn)結(jié)果見表二表二

如附圖6所示，由于本發(fā)明的像素電極1與像素2的面積百分比小于10％，如此可在像素電極1附近形成一個高密度電場區(qū)域4，如附圖7所示。再結(jié)合附圖9可知，在X-線敏感介質(zhì)3的電壓一定時(shí)，由于敏感介質(zhì)3中的電場在像素電極1處高度集中，因此，不論自由電子產(chǎn)生在什么位置，自由電子在該高密度電場區(qū)域4以外時(shí)，幾乎不會產(chǎn)生“非彈性二次碰撞”而出現(xiàn)電子自我增殖效應(yīng)，從而能降低由于自由電子釋放位置不同而引起的漲落噪聲。
如附圖7所示，敏感介質(zhì)3中的電場分布形式可分為兩部分，靠近陰極高壓電極處的電場幾乎是均勻的，而靠近像素電極1處的電場則不再均勻分布，而是出現(xiàn)向心匯聚現(xiàn)象，也就是說在像素電極1周圍出現(xiàn)了一個高密度電場區(qū)域4，當(dāng)自由電子進(jìn)入該高密度電場區(qū)域4時(shí)，會與敏感介質(zhì)3的原子發(fā)生“非彈性二次碰撞”而產(chǎn)生新的電子，從而實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的信號放大作用。
如附圖10所示，由于電場向像素電極1匯聚，敏感介質(zhì)3中的電力線可被分解為上下分量和水平內(nèi)聚分量，而水平內(nèi)聚分量可與自由電子的橫向漂移分量相互抵消，從而抑制自由電子的橫向漂移，使自由電子能進(jìn)入預(yù)定的像素電極1。
如附圖8、附圖11所示，由于像素電極1所占面積小，這樣就可以在像素2單元芯片上留有足夠的空間作劃片槽5及壓焊點(diǎn)6，因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)小面積芯片的單層無縫連接。
直接平板X-線探測器輸出信號與負(fù)高壓水平電極間隙、X-線曝光量、X-線敏感介質(zhì)種類及工作環(huán)境狀態(tài)(如氣壓、氣溫)等因素有關(guān)。但在一些情況下，當(dāng)影響信號輸出的各種因素基本不變而只是縮小像素電極的面積時(shí)，輸出信號的質(zhì)量會得到明顯的改善。
權(quán)利要求
1.小面積像素電極直接平板X-線探測器，由一個個像素單元組成，每一個像素單元由高壓電極板、X-線敏感介質(zhì)和像素電極組成，其特征是所述像素電極(1)與像素(2)的面積之比小于10％，以使在像素電極(1)附近區(qū)域形成一個足夠強(qiáng)的高壓電場區(qū)域(4)并有足夠的空間于像素電極(1)之間安放劃片槽(5)和壓焊點(diǎn)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小面積像素電極直接平板X-線探測器，其特征是所述像素電極與像素的面積之比小于2％，使在像素電極(1)附近區(qū)域形成特別明顯強(qiáng)的高壓電場區(qū)域(4)。
全文摘要
本發(fā)明屬X－線探測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種小面積像素電極直接平板X－線探測器，其由一個個像素單元組成，每一個像素單元由高壓電極板、X－線敏感介質(zhì)和像素電極組成，所述的像素電極面積與像素之比面積小于10％時(shí)，其像素電極附近區(qū)域形成一個足夠強(qiáng)的高壓電場區(qū)域。本發(fā)明是一種低劑量、能抑制電子散射現(xiàn)象和漲落噪聲并可進(jìn)行小面積芯片單層無縫拼接的X－線平板直接探測器。
文檔編號H01L27/146GK1503004SQ0215206
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
發(fā)明者王亞平 申請人:張亞美, 王亞平