電力新聞儀表儀器　　創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——輻射傳感器

　　創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——輻射傳感器

2017-12-09 15:21:54 · 中國(guó)儀表網(wǎng) 閱讀：224

　　創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——輻射傳感器。該專利由艾爾貝姆應(yīng)用技術(shù)有限公司申請(qǐng)，并于2017年12月5日獲得授權(quán)公告。

　　內(nèi)容說明

　　本發(fā)明涉及輻射傳感器領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種輻射傳感器，其具有用于將電信號(hào)從輻射探測(cè)器陣列路由到多個(gè)電子讀出電路的電路的。

　　發(fā)明背景

　　包括探測(cè)器像素的一維或二維陣列的探測(cè)器通常用于在諸如核醫(yī)學(xué)、放射學(xué)、放射治療或質(zhì)子治療這樣的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的輻射成像。在輻射探測(cè)器陣列中，每個(gè)像素可以適于生成指示與入射在該像素上的輻射相關(guān)的劑量測(cè)定量或輻射量的信號(hào)，電流、電荷或電位。硅二極管和電離室可以通常用于輻射探測(cè)應(yīng)用的像素元件中。

　　可以使用包括多個(gè)多通道集成電路的前端電子子系統(tǒng)并行地讀出像素信號(hào)。在本領(lǐng)域已知的成像陣列中，IBA MatriXX探測(cè)器陣列，來自1024個(gè)電離室的電流可以由16個(gè)專用芯片并聯(lián)整合，每個(gè)專用芯片具有64個(gè)輸入通道。因此，這種成像系統(tǒng)還可能需要用于將信號(hào)從像素路由并切換到前端電子子系統(tǒng)的讀出通道的有效裝置。該信號(hào)路由可以影響由設(shè)備產(chǎn)生的圖像的動(dòng)態(tài)范圍和圖像質(zhì)量，并且由于可用于路由的區(qū)域的限制，還可以影響可實(shí)現(xiàn)的探測(cè)器區(qū)域和像素間距。

　　至少一個(gè)插入器印刷電路板(PCB)可以將傳感器像素連接到讀出芯片。所有信號(hào)線可以設(shè)置在PCB上，PCB還可以形成傳感器陣列的整體部分，而讀出芯片可以連接到這些信號(hào)線，使用連接器機(jī)構(gòu)，以允許容易的更換和/或維護(hù)。每個(gè)讀出芯片可以焊接到可以使用連接器插入插入器PCB中的小載體PCB上。

　　美國(guó)專利申請(qǐng)US 2005/286682公開了一種用于輻射成像系統(tǒng)的探測(cè)器。該探測(cè)器模塊包括用于將X射線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器陣列、用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的至少一個(gè)電子設(shè)備、以及用于將電信號(hào)從傳感器陣列路由到電子設(shè)備的切換電路。用于成像應(yīng)用的X射線探測(cè)器是已知的，從US 2004/0136493和US 2005/0173642。這些探測(cè)器包括像素的2D陣列。這些像素被組織為n行X m列，并且在每個(gè)像素處需要諸如FET之類的開關(guān)元件。通過順序地尋址n個(gè)掃描行并通過m條數(shù)據(jù)線從每行的m個(gè)像素獲取像素值來訪問各個(gè)像素。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于僅需要讀出電路的m個(gè)通道。開關(guān)元件可以引入測(cè)量誤差，這可能是不可接受的，尤其是當(dāng)預(yù)計(jì)是弱信號(hào)值時(shí)。另外，當(dāng)探測(cè)器用于高劑量應(yīng)用(放射治療機(jī)QA)或在線或離線治療計(jì)劃驗(yàn)證時(shí)，開關(guān)元件可能不能耐受高輻射劑量。

　　從US 2005/139757獲知了像素化光子計(jì)數(shù)模式探測(cè)器。在該探測(cè)器中，在ASIC芯片中實(shí)施的讀出電路通過具有形成在第一側(cè)上的多個(gè)焊球和形成在第二側(cè)上的多個(gè)電觸點(diǎn)的球柵陣列封裝連接到探測(cè)器陣列。讀出電路在每個(gè)像素的幾何區(qū)域內(nèi)。讀出電路緊鄰相應(yīng)的探測(cè)器，并經(jīng)受到相同的輻射場(chǎng)。

　　將像素信號(hào)路由到前端電子設(shè)備可能是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)?？梢詢?yōu)化陣列像素與讀出芯片的輸入通道之間的布線以簡(jiǎn)化布局和/或獲得良好的性能?？梢酝ㄟ^設(shè)計(jì)的這種優(yōu)化來調(diào)整的參數(shù)是信號(hào)線的長(zhǎng)度、線路阻抗、過孔連接數(shù)、通道之間的串?dāng)_、對(duì)電磁干擾的敏感度和電磁干擾的輻射。

　　然而，讀出電子設(shè)備的總體成本可以代表總體探測(cè)器價(jià)格的大部分，特別是對(duì)于具有許多像素的探測(cè)器。最先進(jìn)的讀出芯片可能是相當(dāng)昂貴的，并且還可能需要安裝在高級(jí)PCB上。在包括大量硅二極管像素的立體定向體輻射治療(SBRT)成像陣列中，約2000個(gè)像素以上，讀出電子設(shè)備的成本可以達(dá)到生產(chǎn)成本的40%左右。

　　在探測(cè)器陣列中實(shí)現(xiàn)高空間分辨率和小像素間距是特別有利的。具有小像素間距的二維探測(cè)器可以用于精確測(cè)量以高輻射劑量梯度為特征的輻射場(chǎng)，用于立體定向放射治療應(yīng)用。然而，對(duì)于覆蓋預(yù)定區(qū)域的二維探測(cè)器陣列，像素的數(shù)量與(1/間距)2成比例。因此，成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性也可能與(1/間距)2成比例地增加。這意味著可以在空間分辨率和設(shè)備復(fù)雜度之間尋求最佳折衷，這取決于成本與用戶的利益。如果12×12cm2有源區(qū)域以3mm像素間距覆蓋，則可能需要1600個(gè)通道。然而，當(dāng)間距僅略微減小到2 .5mm時(shí)，這個(gè)數(shù)量就上升到2304個(gè)。對(duì)于在PCB或單片硅上實(shí)現(xiàn)的諸如電離室陣列的技術(shù)，像素陣列的成本主要取決于面積，而相應(yīng)的讀出電子設(shè)備的成本隨像素?cái)?shù)的增加而增加。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供用于將信號(hào)從探測(cè)器陣列路由到多個(gè)讀出設(shè)備的良好且有效的裝置和方法。

圖為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電路板。

　　本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了簡(jiǎn)單且便宜的裝置和方法，用于調(diào)節(jié)像素化探測(cè)器的空間分辨率以適應(yīng)特定應(yīng)用的要求，而不會(huì)存在性能不佳(在提供過少的通道的意義上)或者不成比例的成本(在提供過多通道的意義上)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　上述目的通過根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置來實(shí)現(xiàn)。在第一方面，本發(fā)明涉及一種輻射傳感器，包括：包括多個(gè)像素的輻射探測(cè)器陣列；至少兩個(gè)讀出連接器，其具有多個(gè)觸點(diǎn)，每個(gè)所述讀出連接器被配置為用于接收讀出模塊；路由電路，其具有被配置為用于將電信號(hào)從所述多個(gè)像素中的每一個(gè)路由到所述讀出連接器中的一個(gè)的相應(yīng)觸點(diǎn)的導(dǎo)線，其中，所述多個(gè)像素被分組為兩個(gè)或多個(gè)像素組，第一像素組的至少兩個(gè)像素被來自輻射探測(cè)器陣列中的另一像素組的至少一個(gè)像素隔開，所述路由電路被配置為將信號(hào)從所述第一像素組的像素引導(dǎo)到第一讀出連接器，以及將信號(hào)從所述另一像素組的像素引導(dǎo)到第二讀出連接器。

　　所述兩組的像素在所述輻射探測(cè)器陣列中均勻分布并混合。本發(fā)明還涉及一種包括輻射探測(cè)器陣列的輻射圖像傳感器。輻射探測(cè)器陣列包括至少兩組像素，至少兩個(gè)分離的像素組。輻射圖像傳感器還包括對(duì)應(yīng)于該至少兩個(gè)像素組的至少兩個(gè)讀出連接器，輻射圖像傳感器可以包括用于每個(gè)像素組的單個(gè)不同的讀出連接器。輻射圖像傳感器還包括電子路由電路，其被配置為用于將電信號(hào)從至少兩個(gè)像素組的每一個(gè)路由到至少兩個(gè)讀出連接器的對(duì)應(yīng)讀出連接器。所述至少兩個(gè)讀出連接器中的每一個(gè)被配置為用于接收讀出模塊，使得可以通過將至少一個(gè)讀出模塊連接到所述至少兩個(gè)讀出連接器的對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)讀出連接器來選擇所述至少兩個(gè)像素組中的每個(gè)組或組的子集。

　　如需進(jìn)一步了解，請(qǐng)下載該專利完整說明書。

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