X射線/質子影像探測器的製作方法

2023-12-01 17:01:51 4

專利名稱：X射線/質子影像探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用X射線/質子進行醫學成像的影像探測器，具體地說是一種X 射線/質子影像探測器。
背景技術：
目前，數位化X射線照相檢測(簡稱DR)技術被廣泛的應用於醫療檢測儀器上。在 X射線照相系統中，大部分公司採用的是間接轉換模式。X射線穿透物體後被射線轉化層轉化為與其密度相對應的光信號，所述光信號再被提供給光電轉換裝置，由光電轉換裝置將所述光信號轉化為對應的電信號。然後，所述電信號再被傳導到計算機的圖像處理系統集成為X射線影像，從而顯示所照射物體的數字圖像。質子照相系統是一種新的探測成像系統。其工作原理是利用質子照射待檢測物體，然後穿透部分再由上述轉化程序轉化為相應的光信號和電信號，最終用於構造物體的圖像。質子具有劑量分布優勢Bragg峰，其離子能量大部分沉積於射程的末端，可以在照射中達到高精度和高安全性。此外，質子影像探測器還可以探測入射質子的能量，從而導出穿過物體的厚度，這一點是X射線影像探測器無法完成的。並且由於利用質子治療癌症已成為未來放射治療發展趨勢，所以對質子影像探測器的需求也逐漸增加。儘管質子具有所述優勢，但由於目前X射線影像探測器使用的廣泛性，以及從經濟性角度考慮，有必要提供一種既適用於X射線又適用於質子射線的探測器。對於使用者來說，既可增加圖像信息，提高成像質量，又具備使用的靈活性。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決上述技術的不足而提供一種既適用於X射線又適用於質子射線的X射線/質子影像探測器。為了達到上述目的，本實用新型所設計的X射線/質子影像探測器，它主要包括非晶矽影像感測陣列，在非晶矽影像感測陣列上部接觸設有一層X射線/質子轉換層，且兩者通過電連接，非晶矽影像感測陣列與信號緩衝器電連接，信號緩衝器與模擬數字轉換器電連接，模擬數字轉換器與控制電路電連接。這種結構特點x射線/質子轉化層用於接收穿透物體的X射線或質子射線，並把X射線或質子射線的能量轉換成光信號，非晶矽影像感測陣列能感測光信號，及少量螢光X射線/質子射線和減弱的X射線/質子射線，並將其轉化為電信號，電信號經過信號緩衝器的放大後，再傳送至模擬數字轉換器，最後才由控制電路控制該電信號的讀出，在探測質子射線時，該電信號與輸入質子的阻止本領成正比關係，而待測質子射線的能量可由阻止本領導出。因此通過計算，探測器測得的電子信號可以轉換為質子射線能量。在非晶矽影像感測陣列下部設有一層衰減層，在衰減層下部依次再設有一層X射線/質子轉換層和一層非晶矽影像感測陣列，X射線/質子轉換層和非晶矽影像感測陣列電連接，該非晶矽影像感測陣列同樣與信號緩衝器電連接。這種結構特點在探測質子射線時，利用衰減層，使上下兩層非晶矽影像感測陣列測出的不同能量下的阻止本領，進而更精確的推算出質子射線的能量。作為優化，信號緩衝器、模擬數字轉換器和控制電路設置在X射線/質子轉換層側邊，不受X射線、質子直接照射，由於其材料對X射線/質子射線的耐受力低，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/質子影像探測器，特點是可以同時應用在X射線和質子射線成像應用中，既可增加圖像信息量、提高成像質量，又具備使用的靈活性。質子成像系統的設計中，使用了雙層成像系統，提高質子能量測量的精度。該X射線/質子影像探測器能被用於數字射線照相系統或計算機軸向分層造影系統中進行各種非破壞性的應用。 這樣的應用可能包括數字X射線照相系統，X射線層析成像系統，質子射線醫學成像系統及質子射線放射治療的橫向能量分布監測。

圖ι為本實用新型為一層成像系統的結構示意圖；圖2為本實用新型為二層成像系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例結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/質子影像探測器，它主要包括非晶矽影像感測陣列2，在非晶矽影像感測陣列2上部接觸設有一層X射線/質子轉換層1，且兩者通過電連接，非晶矽影像感測陣列2與信號緩衝器3電連接，信號緩衝器3與模擬數字轉換器4 電連接，模擬數字轉換器4與控制電路5電連接，信號緩衝器3、模擬數字轉換器4和控制電路5設置在X射線/質子轉換層1側邊，不受X射線、質子直接照射。所述X射線/質子轉化層為碘化銫閃爍晶體層。碘化銫將X射線轉換成可見光的能力強，將碘化銫加工成柱狀結構，可以進一步提高捕獲X射線的能力，並減少散射光。所述X射線/質子轉化層的厚度約為50微米到5毫米的範圍內。碘化銫閃爍晶體層是由閃爍體、光的收集部件和光電轉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化層材料和原理都相似。高能粒子(X射線，電子束或質子束等)進入閃爍體後通過再生帶電粒子(主要是電子)的碰撞並沉積能量，當閃爍體中原子的軌道電子從入射粒子接受大於其禁帶寬度的能量時，便被激發躍遷至導帶。然後， 再經過一系列物理過程回到基態，根據退激的機制不同而發射出衰落時間很短的螢光。質子的傳能線密度遠高於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子射線的效率優於X射線。所述非晶矽影像感測陣列2以薄膜電晶體為二維電子開關，由光電二極體像素陣列組成。非晶矽影像感測陣列2又稱為主動像素傳感器，其特點是電源電壓範圍寬，方便電源電路的設計；電路抗幹擾能力強；靜態功耗低。所述電子信號經過信號緩衝器3的同步和放大後，再傳送至模擬數字轉換器4，最後才由控制電路5控制該電子信號的讀出。信號緩衝器3、模擬數字轉換器4以及控制電路5是由電路彼此電連接，被設置在X射線/質子轉換層1側邊，不受X射線、質子直接照射， 因為其材料對χ射線/質子射線耐受力低，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/質子影像探測器，在非晶矽影像感測陣列2 下部設有一層衰減層6，在衰減層6下部依次再設有一層X射線/質子轉換層1和一層非晶矽影像感測陣列2，X射線/質子轉換層1和非晶矽影像感測陣列2電連接，該非晶矽影像感測陣列2同樣與信號緩衝器3電連接。所述X射線/質子轉化層的厚度約為50微米到5毫米的範圍內。所述非晶矽影像感測陣列2以薄膜電晶體為二維電子開關，由光電二極體像素陣列組成。非晶矽影像感測陣列2又稱為主動像素傳感器，其特點是電源電壓範圍寬，方便電源電路的設計；電路抗幹擾能力強；靜態功耗低。兩層X射線/質子轉化層和非晶矽影像感測陣列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成，其作用為減小通過質子束的能量。加入所述衰減層6的目的是使上下兩層非晶矽影像感測陣列2測出的不同能量下的阻止本領，進而推算出更精確的原入射質子的能量。所述電子信號經過信號緩衝器3的同步和放大後，再傳送至模擬數字轉換器4，最後才由控制電路5控制該電子信號的讀出。信號緩衝器3、模擬數字轉換器4以及控制電路 5是由電路彼此電連接，被設置在X射線/質子轉換層1側邊，不受X射線、質子直接照射， 因為其材料對χ射線/質子射線耐受力低，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，凡依本實用新型權利要求所做的均等修飾與變化，皆應屬本實用新型的涵蓋範圍。
權利要求1.一種X射線/質子影像探測器，它主要包括非晶矽影像感測陣列，其特徵是在非晶矽影像感測陣列上部接觸設有一層X射線/質子轉換層，且兩者通過電連接，非晶矽影像感測陣列與信號緩衝器電連接，信號緩衝器與模擬數字轉換器電連接，模擬數字轉換器與控制電路電連接。
2.根據權利要求1所述的X射線/質子影像探測器，其特徵是在非晶矽影像感測陣列下部設有一層衰減層，在衰減層下部依次再設有一層X射線/質子轉換層和一層非晶矽影像感測陣列，X射線/質子轉換層和非晶矽影像感測陣列電連接，該非晶矽影像感測陣列同樣與信號緩衝器電連接。
3.根據權利要求1或2所述的X射線/質子影像探測器，其特徵是信號緩衝器、模擬數字轉換器和控制電路設置在X射線/質子轉換層側邊，避免受X射線、質子直接照射。
專利摘要本實用新型所設計的一種X射線/質子影像探測器，它主要包括X射線/質子轉換層，在X射線/質子轉換層下部接觸設有一層非晶矽影像感測陣列，且兩者通過電連接，非晶矽影像感測陣列與信號緩衝器電連接，信號緩衝器與模擬數字轉換器電連接，模擬數字轉換器與控制電路電連接，在非晶矽影像感測陣列下部設有一層衰減層，在衰減層下部依次再設有一層X射線/質子轉換層和一層非晶矽影像感測陣列，X射線/質子轉換層和非晶矽影像感測陣列電連接，該非晶矽影像感測陣列同樣與信號緩衝器電連接。該X射線/質子影像探測器，可以同時應用在X射線和質子射線成像應用中，既可增加圖像信息量、提高成像質量，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 優先權日2011年9月26日
發明者徐開文, 徐榭, 韓濱, 黃慧 申請人:浙江矽萃影像科技有限責任公司