本發(fā)明的領(lǐng)域

本公開涉及數(shù)字射線照相檢測器(面板)中的射線照相成像陣列的領(lǐng)域，并且具體地講，涉及用來感測成像陣列中的x射線照射的開始和停止的檢測器配置，以及基于此信息來操作面板的方法。本公開也涉及用于獨立感測x射線照射的開始和停止、對感測信號進行信號處理以將假陽性和假陰性最小化的陣列電路，以及操作成像陣列的方法，以用于感測照射的開始、在照射期間進行信號整合，并且感測照射的結(jié)束和隨后的讀出。

本發(fā)明的背景

固定式射線照相成像設(shè)備用于醫(yī)療設(shè)施中(例如，用于放射科)，以捕獲x射線檢測器上的醫(yī)學(xué)x射線圖像。也可使用移動推車，并且移動推車可包括用來捕獲x射線檢測器上的(例如，數(shù)字)x射線圖像的x射線源?？墒褂弥T如計算機射線照相(cr)和數(shù)字射線照相(dr)等各種技術(shù)在射線照相檢測器中捕獲此類醫(yī)學(xué)x射線圖像。相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)字射線照相(dr)成像面板使用單獨傳感器陣列從閃爍介質(zhì)中獲取圖像數(shù)據(jù)，所述單獨傳感器矩陣以行列矩陣布置，其中每個傳感器提供圖像數(shù)據(jù)的單個像素。每個像素一般包括可按共平面或豎直整合的方式布置的光電傳感器和開關(guān)元件，如本領(lǐng)域中通常已知。在這些成像裝置中，氫化非晶硅(a-si:h)通常用來形成每個像素所需的光電二極管和薄膜晶體管開關(guān)。在一個已知的成像布置中，前板具有光敏元件陣列，并且背板具有連接到該背板的薄膜晶體管(tft)開關(guān)陣列。

圖1是根據(jù)一個實施方案的數(shù)字射線照相(dr)成像系統(tǒng)10的透視圖，該dr成像系統(tǒng)包括：大體上平面的dr檢測器40(為清晰地描述，圖示中沒有外殼)、被配置成生成射線照相能量(x射線輻射)的x射線源14，以及被配置成顯示由dr檢測器40捕獲的圖像的數(shù)字監(jiān)測器26。dr檢測器40可包括布置成可電子尋址的行和列的檢測器單元22(光電傳感器)的二維陣列12。dr檢測器40可被安置以在由x射線源14發(fā)射射線照相能量照射或射線照相能量脈沖期間接收穿過主體20的x射線16。如圖1所示，射線照相成像系統(tǒng)10可使用x射線源14，該x射線源發(fā)射選擇性地瞄準(zhǔn)并穿過主體20的預(yù)選區(qū)域18的準(zhǔn)直x射線16，例如，x射線束。x射線束16可根據(jù)主體20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過沿著該射線束的多個射線改變角度而衰減，該衰減的射線由光敏檢測器單元22的陣列12檢測。平面dr檢測器40與由x射線源14發(fā)射的多個射線16中的大體上中心的射線17盡可能地以垂直關(guān)系安置。單獨光敏單元(像素)22的陣列12可以通過它們根據(jù)列和行的位置進行電子尋址(掃描)。如本文中使用，術(shù)語“列”和“行”指的是光電傳感器單元22的豎直和水平布置，并且為清晰地描述，將假設(shè)行水平地延伸并且列豎直地延伸。然而，列和行的定向是隨意的，并且不限制本文中公開的任何實施方案的范圍。此外，術(shù)語“主體”在圖1的描述中可以示為人類患者，然而，如本文中使用的術(shù)語，dr成像系統(tǒng)的主體可以是人、動物、非生命物或者它們的一部分。

在一個示例性實施方案中，可由電子掃描電路28一次掃描光敏單元22的行中的一個或多個，以便來自陣列12的照射數(shù)據(jù)可傳輸?shù)诫娮幼x出電路30。每個光敏單元22可獨立地存儲與該單元中接收并吸收的衰減的射線照相輻射或x射線的強度或能量水平成比例的電荷。因此，當(dāng)讀出時，每個光敏單元提供限定射線照相圖像24的像素的信息，例如，亮度水平或由該像素吸收的能量的量，所述信息可由圖像處理電子器件34數(shù)字解碼并且傳輸?shù)接蓴?shù)字監(jiān)測器26顯示，以便由用戶觀看。電子偏置電路32電連接到二維檢測器陣列12，以將偏置電壓提供給光敏單元22中的每個。

偏置電路32、掃描電路28和讀出電路30中的每個可通過連接的電纜(有線)33與采集控制兼圖像處理單元34通信，或者dr檢測器可配備無線傳輸器，以將射線照相圖像數(shù)據(jù)無線地35傳輸?shù)讲杉刂萍鎴D像處理單元34。采集控制兼圖像處理單元34可包括處理器和電子存儲器(未示出)，以例如通過使用編程指令來控制dr檢測器40的操作，如本文所述，包括電路28、30和32的控制。采集控制兼圖像處理單元34也可用來在射線照相照射期間控制x射線源14的激活，從而控制x射線管電流大小，因而控制x射線束16中的x射線的影響，和/或控制x射線管電壓，因而控制x射線束16中的x射線的能量水平。

采集控制兼圖像處理單元34可基于從光敏單元22的陣列12接收的射線照相照射數(shù)據(jù)而將圖像(像素)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測器26?；蛘撸杉刂萍鎴D像處理單元34可以處理圖像數(shù)據(jù)并且將該圖像數(shù)據(jù)存儲在本地或可遠程訪問的存儲器中，或者它可將未經(jīng)處理的原始圖像數(shù)據(jù)存儲在本地或可遠程訪問的存儲器中。

至于dr檢測器40的直接檢測實施方案，光敏單元22可各自包括對x射線敏感的感測元件，即，它吸收x射線并且生成與所吸收的x射線能量的大小成比例的電荷載子量。開關(guān)裝置可被配置成選擇性地激活以讀出對應(yīng)的x射線感測元件的電荷水平。至于dr檢測器40的間接檢測實施方案，光敏單元22可各自包括：對可見光譜中的光線敏感的感測元件，即，它吸收光線并且生成與所吸收的光能量的大小成比例的電荷載子量；以及選擇性地激活以讀取對應(yīng)感測元件的電荷水平的開關(guān)裝置。閃爍體或波長轉(zhuǎn)換器設(shè)置在光敏感的感測元件上方，以將入射x射線的射線照相能量轉(zhuǎn)換成可見光能量。

用在感測陣列12中的感測元件的實例包括各種類型的光電轉(zhuǎn)換裝置(例如，光電傳感器)，諸如，光電二極管(p-n或pin二極管)、光電容器(mis)、光電晶體管或光電導(dǎo)體。用于信號讀出的開關(guān)元件的實例包括mos晶體管、雙極晶體管以及其他p-n結(jié)部件。

dr檢測器系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)照射過程將包括：命令檢測器進入電荷累積模式，其中光電傳感器準(zhǔn)備好接收信號；隨后命令發(fā)生器準(zhǔn)備在已知的時間長度內(nèi)以已知的x射線通量啟動；最后，在操作員的命令下，生成x射線脈沖。在x射線照射時間結(jié)束時，檢測器和/或采集控制兼圖像處理單元命令檢測器使用行列讀出電子器件將圖像從光電二極管讀出到檢測器40或處理單元34中的電子存儲器。檢測器和/或采集控制兼圖像處理單元也可命令檢測器在x射線照射之前或之后獲取一個或多個暗參考幀，以對曝光的圖像進行暗校正。

在很多醫(yī)療設(shè)施中，尤其是具有預(yù)先存在的x射線發(fā)生器的那些設(shè)施，發(fā)生器與檢測器之間沒有預(yù)先存在的通信鏈接。在很多情況下，這些發(fā)生器意圖用于x射線膠片或計算機射線照相磷光板。針對這些情況，或者為了方便和減少接線，希望檢測器能夠獨立地感測x射線照射的開始并進入電荷累積狀態(tài)，以及感測照射的結(jié)束并進入讀出狀態(tài)。

圖2中示出現(xiàn)有技術(shù)像素?zé)o源陣列中的示例性像素的示意圖。像素200包括光電二極管202和行選擇薄膜晶體管(tft)204。光電二極管202的陽極201連接到偏置線206，所述偏置線將恒定的偏置電壓供應(yīng)到光電二極管，并且光電二極管的陰極203連接到行選擇tft204的漏極。行選擇tft的柵極由柵極線208控制。tft的源極連接到數(shù)據(jù)線210。

圖3中示出像素300的分層布局的俯視圖，并且圖4中示出沿著像素布局400的a-a”得到的截面圖。柵極線金屬308沉積在基底402上并且進行圖案化以形成柵極線308。tft404通過連續(xù)地將柵極電介質(zhì)406、tft溝道408的本征和n+非晶硅、形成tft漏極410和tft源極與數(shù)據(jù)線310的源漏金屬以及tft鈍化電介質(zhì)414沉積并圖案化而形成。光電二極管302隨后通過連續(xù)地將陰極203、之后是n+、本征和p+非晶硅層、透明陽極201、光電二極管鈍化電介質(zhì)416以及金屬偏置線306沉積并圖案化而形成。

圖5中示出光電二極管陣列的示意圖。在此現(xiàn)有技術(shù)陣列500中，光電感測元件是pin光電二極管502，并且開關(guān)裝置是具有源極、柵極和漏極的tft204，如上文參考圖2描述，但可使用其他光電感測元件和替代的開關(guān)元件。柵極線208沿著行方向定向，并且通常將行中的所有像素的柵極連接到行尋址電路504。安置在陣列外圍的行尋址電路相繼地對每個行尋址，從而即刻將沿著該行的像素中的tft從絕緣(斷開)狀態(tài)切換到導(dǎo)電(接通)狀態(tài)。tft的源極連接到數(shù)據(jù)線210，所述數(shù)據(jù)線在陣列的列方向上定向，并且通常連接到該列中的所有像素。所述行和列在本文中可被稱為分別包括水平方向和豎直方向，所述方向是有助于論述目的的任意參考方向。每個數(shù)據(jù)線連接到陣列外圍的信號感測電路506。在圖5的電路中，信號感測電路包括電荷放大器508，所述電荷放大器包括運算放大器510、反饋電容器512、參考電壓源514和反饋復(fù)位開關(guān)516。電荷放大器508通過測量反饋放大器508上的電荷來感測將數(shù)據(jù)線復(fù)位到參考電壓所需的電荷量。

在典型的操作中，電荷放大器508通過相繼地對像素的每個行進行尋址而將陣列中的所有光電二極管的陰極復(fù)位到v參考。參考圖6簡單地描述時序600。圖7中更詳細地示出電荷放大器，并且所述電荷放大器由差分運算放大器710組成，其中參考電壓514施加到負端子701并且信號輸入到正端子702。輸入端可以通過隔離開關(guān)704而與電荷放大器隔開。所示的復(fù)位采樣開關(guān)rss706、復(fù)位采樣電容器708、信號采樣開關(guān)sss710和信號采樣電容器712連接到運算放大器710的輸出端。積分復(fù)位開關(guān)irs516設(shè)在放大器710的輸入端與輸出端之間。

參考圖6，在線時間tl開始時，其中隔離開關(guān)704閉合，通過閉合復(fù)位采樣開關(guān)(rss)706、信號采樣開關(guān)(sss)710和積分復(fù)位開關(guān)(irs)516來將復(fù)位采樣電容器708和信號采樣電容器712復(fù)位。隨后通過在閉合rss706的同時斷開irs516和sss710對復(fù)位信號電荷水平進行采樣。電荷放大器之后的模擬信號處理隨后可對電荷放大器508的輸出端718處的復(fù)位電荷水平進行采樣。在復(fù)位采樣結(jié)束時，rss706斷開并且sss710閉合。所尋址的行的柵極線便從v斷開切換到v接通，從而將電荷從所尋址的行中的二極管的陰極轉(zhuǎn)移到信號采樣電容器712。在柵極線接通時間tgl-接通602之后，柵極線從v接通切換回到v斷開。在電荷放大器508的輸出端718上的信號水平已經(jīng)穩(wěn)定之后，電荷放大器508的輸出端718上的模擬電荷水平可由模擬信號處理進行采樣，并且sss710閉合。信號與復(fù)位電平之間的電壓差表示信號電荷除以反饋電容。

通過閉合電荷放大器508的反饋開關(guān)516將數(shù)據(jù)線復(fù)位到v參考。圖6中示出時序。在電荷放大器反饋開關(guān)516斷開的情況下，行選擇電路504對柵極線進行尋址，以便在接通時間tgl-接通602的時間內(nèi)將單個柵極線從v斷開切換到v接通。在tft柵極接通時，電荷從光電二極管轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)線。針對每個數(shù)據(jù)線，電荷放大器508將電荷轉(zhuǎn)移到電荷放大器508的反饋電容器512。光電二極管電壓因而復(fù)位到v偏置(515)至v參考(514)。電荷放大器508完成電荷信號的濾波和整合，隨后將電荷放大器508的輸出端718連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。反饋復(fù)位開關(guān)516隨后閉合，從而將電容器512復(fù)位并且繼續(xù)將數(shù)據(jù)線保持在v參考。

在x射線照射之前，陣列處于整合模式，其中所有光電二極管的柵極線都保持在v斷開，以將二極管與數(shù)據(jù)線隔開。在出現(xiàn)x射線照射時，除了來自光電二極管的暗電流的電荷之外，光電荷還存儲在光電二極管上。在照射之后，陣列中的電荷可通過相繼地對行中的每個進行尋址而讀出，從而將該行中的光電二極管中的電荷轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的數(shù)據(jù)線，并且感測連接到數(shù)據(jù)線中的每個的電荷放大器508中的電荷。在典型的操作中，將在照射之前和/或之后捕獲一個或多個未曝光的幀，并且所述未曝光的幀將以數(shù)字方式從曝光的幀中減去。

圖5的圖像傳感器并不包括獨立地感測x射線照射的開始和結(jié)束的電路。針對此傳感器，成像陣列的時序和發(fā)生器的時序必須在外部同步。

針對發(fā)生器和檢測器無法在外部同步的系統(tǒng)，已經(jīng)提議對圖像傳感器設(shè)計和操作的若干更改。這些系統(tǒng)需要x射線束感測來確定照射的開始，以便陣列可置于整合模式。射束感測電路的實例包括：在檢測器下方集成到檢測器盒中的獨立x射線照射感測單元；具有電路的檢測器，所述電路針對光電二極管偏置電壓來感測偏置電源中的電流變化；在成像陣列的內(nèi)部合并光電二極管的稀疏矩陣的傳感器，所述光電二極管連接到電流感測電路而不是陣列讀出電子器件；等等。

以上論述僅用于一般背景信息，而不意圖用來幫助確定所要求保護的主題的范圍。

本發(fā)明的簡述

公開一種電容耦合到光電傳感器的浮動節(jié)點的感測節(jié)點，所述感測節(jié)點被感測以確定傳感器暴露于x射線的開始、停止和時間剖面。針對感測節(jié)點和感測電子器件提議若干電路。這些電路中的第一個包括置于基底與陰極之間并且布線到感測放大器的感應(yīng)電極。第二個包括置于基底與陰極之間的感測平面。第三個利用數(shù)據(jù)線到陰極的寄生電容，其中感測節(jié)點利用開關(guān)或電容器附接到數(shù)據(jù)線。

在一個實施方案中，感應(yīng)電極被制造成成像陣列的一部分，其中與接近柵極線或數(shù)據(jù)線相比，感應(yīng)電極優(yōu)先接近像素電極。由于感應(yīng)電極電容耦合到像素電極，因此，因暗電流或輻射照射而在像素電極中產(chǎn)生的電壓變化將導(dǎo)致在感應(yīng)電極上感生電荷。如果在照射之前和期間監(jiān)測到感應(yīng)電極中的電荷或電流，那么可感測x射線照射的開始和結(jié)束。

在一個實施方案中，一種射線照相能量檢測像素響應(yīng)于光子撞擊而在光電傳感器中生成電荷。連接到光電傳感器的開關(guān)選擇性地將收集的電荷傳輸?shù)綌?shù)據(jù)線。電連接到光電傳感器的感測電路檢測光電傳感器中的電荷的積累率。

在另一實施方案中，一種射線照相檢測器包括：基底；多個電介質(zhì)層，其在基底上方；以及光電傳感器陣列，其在電介質(zhì)層上方，以用于響應(yīng)于光子撞擊光電傳感器而生成電荷。光電傳感器中的每個具有陽極、陰極和處于前兩者之間的電荷收集層。數(shù)據(jù)線在基底上方、大體上平行于光電傳感器的第一部分的第一側(cè)并且與之相鄰而形成。柵極線在基底上方但在電介質(zhì)層中的一個的下方、大體上平行于光電傳感器的第二部分的第二側(cè)并且垂直于數(shù)據(jù)線而形成。開關(guān)裝置包括將陰極電連接到數(shù)據(jù)線的柵極線。在基底上方但在光電傳感器下方形成的感應(yīng)電極通過電介質(zhì)層中的一個或多個而與光電傳感器隔開。感應(yīng)電極通過電容而電連接到光電傳感器。

以上概述不是為了描述其元件不可互換的單獨實施方案。事實上，被描述為與具體實施方案相關(guān)的元件中的很多元件可與其他所述實施方案的元件一起使用并且可能與它們互換。在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行很多改變和更改，并且本發(fā)明包括所有此類更改。以下附圖沒有按照相對于相對尺寸、角關(guān)系、相對位置或時序關(guān)系的任何精確比例繪制，也沒有按照相對于所需實施方式的互換性、替換或代表性的任何組合關(guān)系繪制。

本發(fā)明的此簡述僅僅意圖提供根據(jù)一個或多個說明性實施方案的本文中公開的主題的簡要概述，而不充當(dāng)解釋權(quán)利要求書或者限定或限制本發(fā)明的范圍的指南，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。此簡述用來以簡化形式介紹下文在詳細描述中進一步描述的概念的說明性選擇。此簡述并不意圖識別所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意圖用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。所要求保護的主題并不限于解決背景中所述的任何或所有缺點的實施方式。

附圖簡述

為了能夠理解本發(fā)明的特征，可參考某些實施方案進行本發(fā)明的詳細描述，其中一些實施方案在附圖中示出。然而，應(yīng)注意，附圖僅示出本發(fā)明的某些實施方案，因此不應(yīng)被視作限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明的范圍涵蓋其他同樣有效的實施方案。附圖不一定按照比例，一般強調(diào)示出本發(fā)明的某些實施方案的特征。在附圖中，相同的標(biāo)記用來指示遍及各視圖的相同部分。因此，為了進一步理解本發(fā)明，可參考結(jié)合附圖閱讀的以下詳細描述，在附圖中：

圖1示出示例性數(shù)字x射線系統(tǒng)，其中x射線發(fā)生器和檢測器受采集控制兼圖像處理單元的控制。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)檢測器陣列的示例性像素的示意圖。

圖3示出現(xiàn)有技術(shù)檢測器陣列的示例性像素布局。

圖4是沿著截面線a-a”的圖3的像素的截面圖。

圖5是示例性成像陣列的示意圖。

圖6是信號電荷感測期間的示例性時序。

圖7示出具有采樣電路的示例性電荷放大器。

圖8示出具有位于光電二極管與感應(yīng)電極之間的電容器的示例性像素，該感應(yīng)電極連接到電流感測或電荷感測電路。

圖9示出具有在光電二極管下方平行于柵極線布線的柵極電極金屬中的感應(yīng)電極的示例性像素布局。

圖10是沿著截面線a-a”的圖9的像素的截面圖。

圖11示出具有感應(yīng)電極和額外隔離電介質(zhì)的示例性成像陣列。

圖12示出具有用于像素電極電壓感測和射束檢測的電路的示例性成像陣列。

圖13示出具有與光電二極管相鄰地形成的感應(yīng)電極的示例性像素截面圖。

圖14示出具有單個感應(yīng)電極的成像陣列。

圖15示出成像陣列，其中感應(yīng)電極在陣列內(nèi)分組成感興趣區(qū)域。

圖16示出在陣列基底與電接地平面之間形成的感應(yīng)電極。

圖17示出單個感測平面像素配置。

圖18示出多個感測平面像素配置。

本發(fā)明的詳細描述

本申請要求2014年12月16日以tredwell的名義提交并且標(biāo)題為detectionofx-raybeamstartandstop的美國專利申請序列號62/092,395的優(yōu)先權(quán)。

在數(shù)字x射線檢測器的示例性操作中，通過接通像素中的行選擇tft開關(guān)來將光電二極管陰極復(fù)位到參考電壓v參考，之后當(dāng)tft開關(guān)斷開時允許電壓浮動。在此期間，由于載子的熱生成或暗電流，少量的電荷積累在光電二極管上。電荷增加導(dǎo)致陰極電壓降低，如下給出：

dv陰極/dt＝i暗/cpd

其中dv陰極/dt是每單位時間dt的像素電極(光電二極管陰極)電壓的變化率，i暗是光電二極管暗電流，并且cpd是光電二極管電容。

如果使用x射線對圖5的現(xiàn)有技術(shù)陣列進行照射，那么閃爍體將x射線轉(zhuǎn)換成光子，所述光子的波長通常在400nm與700nm之間。這些光子的一部分在光電二極管中被吸收。光電二極管吸收來自照射的光子導(dǎo)致光電二極管上產(chǎn)生電荷qpd，其中相對于時間t存儲光電二極管上的電荷增加dqpd。通過對光子通量φpd(λ)和光電二極管量子效率ηpd(λ)乘以波長上的光電二極管面積apd進行積分，給出dqpd的變化率：

iφ(t)＝dqpd/dt＝∫ηpd(λ)φpd(λ，t)×apddλ

光子通量φpd(λ)的波長依賴性由將x射線轉(zhuǎn)換成可見光光子的閃爍體的發(fā)射性質(zhì)確定，并且對于給定的閃爍體組成而言是固定的。通量大小φpd(λ,t)隨著時間的變化取決于大量的因素，包括x射線發(fā)生器特征、操作員所要求的照射時間和照射值、x射線過濾器和患者中的吸收，以及閃爍體對每x射線的光子轉(zhuǎn)化率。照射時間可以從患者移動成為問題的兒科檢查中的10ms到對于患者移動不是主要問題的檢查而言低輸出發(fā)生器的幾乎一秒不等?；颊叩奈諒拿苜|(zhì)骨的厚區(qū)到軟組織的薄區(qū)也可變化1,000倍或更多。由于光電二極管陰極在照射期間浮動，因此，光電二極管電壓(因而，浮動陰極上的電壓)減少了：

dv陰極/dt＝(iφ(t)+i暗)/cpd

圖8示出類似于圖2的檢測器陣列中的像素800的一個實施方案，但其中感應(yīng)電極830通過像素800的感測電容器cs832而耦合到光電二極管802的陰極。感應(yīng)電極附接到電流感測或電荷感測電路834。感測電路的實例包括電荷放大器或跨阻放大器，這兩者都將感測電路的電壓保持在參考電壓v參考，并且在采樣時間ts內(nèi)感測電荷變化(電荷放大器)或者隨時間的變化來感測電流變化(跨阻放大器)。

圖9的俯視圖和圖10的截面圖示出具有如圖8所示的感應(yīng)電極的成像陣列的一個實施方案。在此示例性實施方案中，陣列的制造不需要額外的金屬層。如圖9到圖10所示，感應(yīng)電極830在與柵極線208相同的金屬層中并且平行于基底1032與柵極電介質(zhì)1034之間的柵極線208進行圖案化。如圖10所示，感應(yīng)電極安置在光電二極管陰極203的下方。感應(yīng)電極與陰極之間的電介質(zhì)層包括柵極電介質(zhì)1034和tft鈍化電介質(zhì)1036。感應(yīng)電極電容將由下列項給出：

cs＝εεolsewse/(tgd+tpd)

其中是柵極電介質(zhì)1034和tft鈍化電介質(zhì)1036的介電常數(shù)，

o是自由空間介電常數(shù)，lse和wse分別是陰極下方的感應(yīng)電極的長度和寬度，并且tgd+tpd分別是柵極電介質(zhì)1034和鈍化電介質(zhì)1036的厚度。對于尺寸為約139μm×139μm的示例性像素而言，其中l(wèi)se＝4μm、wse＝100μm、tgd和tpd各自為約400nm的氮化硅，每像素的感應(yīng)電極電容將為約cs＝30ff。

具有感應(yīng)電極的另外像素架構(gòu)是可能的。在圖11所示的一個實施方案中，以類似于圖10的定向示出感應(yīng)電極830，但該感應(yīng)電極具有感應(yīng)電極830與陰極203之間的額外隔離電介質(zhì)層1140。額外電介質(zhì)層1140可用來減小感測電容值并且也減小數(shù)據(jù)線910的電容性負載。

圖12示出利用如上文所述的每個像素800中的感應(yīng)電極830和感測電容器832的成像陣列1200的2×3像素區(qū)域，其中為便于圖示，圖中沒有枚舉一些部件，但這些部件在上文有所描述。與圖5的現(xiàn)有技術(shù)陣列500相比，圖12的陣列1200包括附接在光電二極管陰極與感應(yīng)電極830之間的感測電容器832。感應(yīng)電極830布線到感測電路834。圖12示出在陣列1200中感測電容器832連接到每個像素800，但在一些情況下，可需要對像素的一部分(光電二極管)進行采樣(感測)。在一個實施方案中，可利用感測電容器的稀疏矩陣。圖12所示的感測電路834包括電荷放大器1208，但可使用其他感測電路。由單個像素800在感應(yīng)電極上感生的電流ise(t)為：

ise(t)＝(cce/cpd)×(i暗,i+iφ,τ(t))

感應(yīng)電極上感生的總電流ise(t)是由每行中的與數(shù)據(jù)線相鄰的像素感生的電流i暗,i+iφ,τ(t)的列i和行j上的總和∑：

ise(t)＝(cs/cpd)×∑∑(i暗,i,j+iφ,i,j(t))

cs(感測電容)的值的選擇在感應(yīng)電極830上具有充足的電流以利用良好的信噪比來檢測x射線照射的開始和完成同時將陰極的寄生負載最小化之間進行平衡。例如，如果感測電容器832是光電二極管電容的1％，那么感應(yīng)電極上的電流將是1％×∑∑(i暗,i,j+iφ,i,j(t))。

在照射開始時，iφ,t(t)將在發(fā)生器啟動期間從零增加到大約穩(wěn)態(tài)值，并且在照射結(jié)束時，iφ,t(t)將從它的大約穩(wěn)態(tài)值減小到零?？梢钥闯觯绻晒怆姸O管的陰極的電容耦合在感應(yīng)電極830上感生電荷，則可確定照射的開始和停止，并且電荷與時間可由感測電路834中使用的電荷放大器508監(jiān)測。電荷放大器508將感測由電荷放大器508的采樣窗口上的積分給出的電荷：

qs＝(cs/cpd)∫∑∑i暗,i,j+iφ,i,j(t)dt

考慮感測電路834以類似于上述讀出電路506的時序進行操作的實施方案。在這種情況下，在線時間的一部分內(nèi)對感應(yīng)電極830上的電荷進行采樣(見圖6)。射線照相照射可在檢測器進入照射和照射時間方面具有較廣范圍。下表1示出兩個示例性情況。低照射情況(第一列)針對其中射束經(jīng)過準(zhǔn)直的手部或新生兒x射線。針對以上實例確定的感測線1238上的最小電流(倒數(shù)第二列)是1.77na。如果利用電荷放大器508以30μs的采樣時間對感測線電流進行采樣，那么最小電荷(最后一列)將為約100,000個電子。

表1：30us采樣時間內(nèi)的roic反饋電容器上的感測線電流和電荷

在圖8到圖10的實施方案中，感應(yīng)電極830在與用于行選擇208(柵極金屬)的相同金屬層中進行圖案化。這限制了感應(yīng)電極830的路線，因為感應(yīng)電極830無法連接到行選擇線(柵極線)。在此實施方案中，感應(yīng)電極830將包括平行于行選擇電極(柵極金屬)208布線的每行下方的單個金屬跡線。由于感測線830的電阻與長度乘以寬度成比例，因此，與網(wǎng)格或薄片相比，感測線830將具有較高電阻。此外，由于每個感應(yīng)電極830必須與數(shù)據(jù)線910中的每個交叉，因此，數(shù)據(jù)線的電容將增加行的數(shù)量乘以感應(yīng)電極830與數(shù)據(jù)線910之間的疊加電容(每像素約8ff乘以約3,072個行，或者約25pf)?？倲?shù)據(jù)線電容的典型值是約120pf，因此增加約20％。由于數(shù)據(jù)線910的熱噪聲與其電容成比例，并且通常是無源像素陣列中的最大噪聲源，因此，噪聲的增加可能是不合需要的。

圖11中示出解決這些限制的第二像素實施方案，該實施方案在大多數(shù)方面類似于如上文在圖10中描述的實施方案。在此實施方案中，感應(yīng)電極830在安置于基底1032與陣列中的剩余導(dǎo)電跡線之間并且被電介質(zhì)層隔開的單獨導(dǎo)體層中制造而成。這允許布線幾何結(jié)構(gòu)的更多選擇，包括網(wǎng)格幾何結(jié)構(gòu)、單個薄片、或者允許感興趣的單獨區(qū)域形成用于感測的單獨區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)。圖11的陣列也允許感應(yīng)電極830與數(shù)據(jù)線910之間具有更大的總電介質(zhì)厚度，從而減小感應(yīng)電極830對數(shù)據(jù)線電容的影響，從而減小它對檢測器噪聲的影響。最后，圖11的陣列允許通過隔離電介質(zhì)1140的厚度和/或感應(yīng)電極830的寬度的設(shè)計選擇來獨立優(yōu)化像素電極203(光電二極管陰極)與感應(yīng)電極830之間的電容cpe-se。

圖13中示出也解決這些限制的第三實施方案。在此實施方案中，感應(yīng)電極1330與像素1300中的光電二極管1302相鄰地制造。感應(yīng)電極1330的一個端子連接到感測電容器，所述感測電容器又連接到像素電極1303，并且感應(yīng)電極1330的第二端子連接到感測線，如上文在圖12的實例中所述，所述感測線布線到面板的周界，以將電容器連接到感測放大器與射束檢測子系統(tǒng)(諸如，圖12的834)。

在圖10、圖11、圖13的實施方案中，感應(yīng)電極的布線可能有若干選項。這些感應(yīng)電極可連接在一起以形成單個感測平面1400，并且連接到單個感測放大器與射束檢測系統(tǒng)700(圖7)，如圖14所示。感應(yīng)電極1430可分開以便陣列的一部分(列)布線到一個感測放大器與射束檢測系統(tǒng)，如圖12所示。感應(yīng)電極還可分開以在陣列內(nèi)形成感興趣區(qū)域(roi)1502，如圖15所示。在很多x射線模式中，分成感興趣區(qū)域1502可改善射束檢測的信噪比。例如，在胸部x射線中，皮膚線外部的陣列的周界將接收無阻劑量的x射線束并且將具有高信號；該區(qū)域中的roi1502將具有高信號，但由于電容更小，它將具有更快的響應(yīng)時間和更低的噪聲。在另一實例中，四肢(諸如，手部)的x射線將可能限于只在其中放置有手部的陣列的中心中進行照射。在這種情況下，與單個感應(yīng)電極覆蓋整個陣列相比，roi1502在陣列的中心區(qū)域可具有更高的信噪比。

位于檢測器基底下方的感測平面

在一個實施方案中，圖16中示出具有射束感測的陣列1600。在此實施方案中，一個或多個電極1602安置在成像陣列基底1604與電接地平面1606之間。成像陣列基底1604是電介質(zhì)，諸如，玻璃或塑料。用于tft制造的玻璃基底通常有500μm到1mm厚。成像陣列也制造在塑料基底上或者轉(zhuǎn)移到塑料基底。這些通常有10μm到100μm厚。與圖10的感應(yīng)電極相比，圖16的感測平面1602有兩個缺點：(1)由于像素電極1608與感測平面1602之間的電介質(zhì)1610的厚度更大，因此，圖16中的像素電極1608與感測平面1602之間的電容低于圖10的電容，以及(2)由于圖16的感測平面1602位于像素電極1608和柵極線1612之下，因此，它在陣列讀出期間經(jīng)受由柵極線1612從一個電壓過渡到另一電壓所感生的注入電荷。

感測平面實施方案提供不需要將額外電路添加到現(xiàn)有技術(shù)檢測器陣列的優(yōu)點。感應(yīng)電極1602可使用薄膜金屬層進行制造，諸如，銦錫氧化物(ito)或銦鎵鋅氧化物(igzo)的沉積或涂覆薄膜?；蛘?，它們可以是金屬箔。第二電介質(zhì)1614可安置在感測平面與接地平面1606之間。在射線照相檢測器中，接地平面1606通常是其上安裝檢測器的機械板。第二電介質(zhì)1614的厚度是感應(yīng)電極1602與接地1606之間的影響信噪比的電容與圖16的組件的物理厚度之間的折衷。

感測平面的各種配置可基于多種考慮進行選擇，包括響應(yīng)時間和信噪比的優(yōu)化。在一個實施方案中，圖17中示出其中單個感測平面位于整個檢測器陣列之下的配置。在此實施方案中，電流或電荷放大器1702可連接在感應(yīng)電極1704與電接地1706(或者連接到系統(tǒng)接地的任何偏置電源)之間。圖18中示出多個感測平面1801的配置，每個感測平面位于成像陣列1802的單獨區(qū)域之下。在這種情況下，利用用于該電極的電荷或電流放大器1802(或者，在電極之中多路復(fù)用的單個放大器)來監(jiān)測每個電極1830上感生的電流或電荷。多個電極實施方案的其他配置可基于檢測器預(yù)期的使用情況進行設(shè)計。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的方面可體現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的方面可采用以下形式：全硬件實施方案、全軟件實施方案(包括固件、常駐軟件、微碼等)，或者在本文中一般可全部被稱為“服務(wù)”、“電路”、“電路系統(tǒng)”、“模塊”和/或“處理系統(tǒng)”的組合了軟件和硬件方面的實施方案。此外，本發(fā)明的方面可采用體現(xiàn)在其上實施有計算機可讀程序代碼的一個或多個計算機可讀介質(zhì)中的計算機程序產(chǎn)品的形式。

可使用一個或多個計算機可讀介質(zhì)的任何組合。計算機可讀介質(zhì)可以是計算機可讀信號介質(zhì)或計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)可以是，例如但不限于，電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備或裝置，或者上述項的任何合適的組合。計算機可讀存儲介質(zhì)的更具體實例(非詳盡列表)將包括下列項：具有一根或多根電線的電連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦除可編程只讀存儲器(eprom或閃存)、光纖、便攜式光盤只讀存儲器(cd-rom)、光學(xué)存儲裝置、磁性存儲裝置，或者上述項的任何合適的組合。在本文檔的上下文中，計算機可讀存儲介質(zhì)可以是可含有或存儲用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或者與之結(jié)合使用的任何有形介質(zhì)。

體現(xiàn)在計算機可讀介質(zhì)上的程序代碼和/或可執(zhí)行指令可使用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)進行傳輸，包括但不限于，無線、有線、光纖電纜、rf等，或者上述項的任何合適的組合。

用于實施本發(fā)明的方面的操作的計算機程序代碼可采用一個或多個編程語言的任何組合進行編寫，包括面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，諸如，java、smalltalk、c++等，以及傳統(tǒng)程序編程語言，諸如，“c”編程語言或類似的編程語言。程序代碼可完全在用戶的計算機(裝置)上執(zhí)行、部分在用戶的計算機上執(zhí)行、作為獨立軟件包執(zhí)行、部分在用戶的計算機上執(zhí)行并且部分在遠程計算機上執(zhí)行，或者完全在遠程計算機或服務(wù)器上執(zhí)行。在后一種情形下，遠程計算機可通過包括局域網(wǎng)(lan)或廣域網(wǎng)(wan)在內(nèi)的任何類型的網(wǎng)絡(luò)連接到用戶的計算機，或者可連接到外部計算機(例如，使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商通過互聯(lián)網(wǎng)進行連接)。

計算機程序指令可提供到通用計算機的處理器、專用計算機的處理器，諸如，圖像處理器或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以生產(chǎn)機器，使得經(jīng)由計算機的處理器或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實施流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作的方式。

計算機程序指令也可加載到計算機、其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備或其他裝置上，以致使在計算機、其他可編程設(shè)備或其他裝置上執(zhí)行一系列操作步驟，以便產(chǎn)生計算機實施的過程，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實施本文中指定的功能和動作的過程。

本說明書使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且也使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所涵蓋的方法。本發(fā)明的專利保護范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實例。如果此類其他實例具有與權(quán)利要求書的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的字面語言并無實質(zhì)差別的等效結(jié)構(gòu)元件，那么它們意圖在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。