CN102818811A - 放射线图像检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射线图像检测设备。具体地，基板是由原子序数为29的铜制成。所述基板被形成为不具有顶部的盒子的形状，并且具有矩形的底部和在包围底部的四个侧面竖立的侧壁。闪烁体被蒸发在底部上。所述闪烁体包括非柱状晶体和通过晶体生长竖立的多个柱状晶体。光电探测器通过O形环紧密地粘附到基板的侧壁的顶表面，使得闭合盒子形状的基板的顶部。所述基板、所述光电探测器、以及所述O形环以气密的方式密封所述闪烁体。

Description

放射线图像检测设备

技术领域

本发明涉及一种放射线图像检测设备，该放射线图像检测设备在放射线成像装置中使用，以在将放射线图像转换为光学图像之后检测放射线图像。

背景技术

放射线成像装置包括：放射线产生设备，该放射线产生设备用于发射放射线，即X射线；和放射线图像检测设备，该放射线图像检测设备用于检测通过经过样品的放射线形成的放射线图像。作为一种类型的放射线图像检测设备，已知间接转换型放射线图像检测设备。具有彼此堆叠的光电探测器和闪烁体的间接转换型放射线图像检测设备在将放射线图像转换为光学图像之后检测放射线图像。所述闪烁体是CsI、GOS（Gd₂O₂S;Tb）等的磷光体层，并且将放射线图像转换为光学图像。所述光电探测器具有像素的阵列，其中的每一个包括被形成在基板中的光电二极管（PD）和薄膜晶体管（TFT）。所述光电探测器通过各个PD将从闪烁体放射的光转换为电荷，并且基于逐个像素积累电荷。经由所述TFT读出该电荷。

间接转换型放射线图像检测设备采用PSS（透过侧采样）方法或者ISS（照射侧采样）方法。在PSS方法中，从放射线入射侧开始按序布置闪烁体和光电探测器。相反地，在ISS方法中，从放射线入射侧开始按序布置光电探测器和闪烁体。在ISS方法中，闪烁体将经过光电探测器的放射线转换为光，并且PD检测在与放射线入射方向相对的方向中传播的光。闪烁体在其放射线入口侧比在相对侧（放射线出口侧）发射较大量的光。因为在ISS方法中光电探测器与闪烁体的放射线入口侧相对，所以ISS方法在灵敏度和图像锐度方面具有胜过PSS方法的优点。

与日本专利特开公开2011-17683相对应的美国专利8,049,177公开了其中在基板（支撑基板）上的闪烁体是由CsI等的柱状晶体形成的ISS方法的放射线图像检测设备。所述闪烁体被布置使得柱状晶体的顶端与光电探测器相对。在该闪烁体中，在应用放射线之后在各个柱状晶体中产生光，并且通过柱状晶体的光导效应所述光通过相同的柱状晶体传播。所述柱状晶体防止产生的光在闪烁体中的色散，因此放射线图像的锐度被提高。

在该闪烁体中，碳板、CFRP（碳纤维增强塑料）板、玻璃板、石英板、蓝宝石板、或者由铁、锡、铬、铝等制成的金属片被用作基板。在这些材料当中，铝片最普遍地用作基板。然而，铝具有高背散射系数，换言之，在返回方向中散射大量的入射的放射线。因此，在ISS方法的放射线图像检测设备中，被基板背散射的放射线引起闪烁体中不必要的光发射。该光在远离放射线的入口位置的位置处离开闪烁体，并且因此降低检测到的放射线图像的锐度。

在ISS方法的放射线图像检测设备中，日本专利特开公开2010-096616提出在基板上提供由包含具有50或者更大的原子序数的铅、钨、钽等的材料制成的放射线吸收层。所述放射线吸收层吸收放射线并且减少背散射。

然而，提供由具有大的原子序数的材料制成的放射线吸收层以减少背散射，如上所述，并且另外，在放射线吸收层上形成柱状晶体必然地引起重量增加。因此，对于诸如电子暗盒的便携式放射线图像检测设备来说这是不适合的。而且，因为CsI等的柱状晶体潮解，所以闪烁体必须高度地防潮。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种放射线图像检测设备，该放射线图像检测设备能够在没有增加其重量的情况下减少背散射。

本发明的另一目的是提供一种放射线图像检测设备，该放射线图像检测设备提高闪烁体的防潮性。

为了实现上述和其它的目的，根据本发明的放射线图像检测设备包括：基板，该基板是由包含具有20至31的原子序数的任意一种或者两种或者更多种元素作为主要成分的材料形成；通过蒸发形成在所述基板上的、具有多个柱状晶体的闪烁体；以及板状的光电探测器。所述闪烁体将入射的放射线转换为光，并且从各个柱状晶体的顶端部发射光。所述光电探测器与柱状晶体的顶端部相对。所述光电探测器检测从所述顶端部发射的光。

所述基板优选地是具有底部、侧壁、以及开放的顶部的盒子的形状。所述闪烁体被形成在所述底部上，并且所述多个柱状晶体被竖立到顶部。所述光电探测器被优选地叠置在侧壁上使得紧密地密封所述基板的内部。

所述闪烁体和所述光电探测器可以被包含在电子暗盒的壳体中。

所述基板优选地是由包含具有22至30的原子序数的任何一种或者两种或者更多种元素作为主要成分的材料制成。所述基板更优选地是由包含铜作为主要成分的材料制成。

所述放射线优选通过所述光电探测器进入所述闪烁体。

所述光电探测器被优选地通过密封构件的介质接合到所述基板的侧壁。所述密封构件可以是O形环。

柔性的固定剂可以被施加到侧壁和所述光电探测器的侧表面，以接合侧壁和光电探测器。可以使用可溶解的粘合剂将所述侧壁和所述光电探测器接合在一起。通过紫外光的照射来降低可溶解的粘合剂的粘附性。

用于反射具有闪烁体的发射峰值波长的光的光反射层可以被提供在基板上，并且所述闪烁体被形成在光反射层上。所述光反射层优选地是由铝制成。

柱状晶体的顶端部优选地接触光电探测器。柱状晶体的顶端部优选地是锥形。优选地通过间隙相互分离多个柱状晶体。

所述闪烁体可以是碘化铯，并且所述多个柱状晶体可以被通过非柱状晶体的介质形成在所述底部上。

所述光电探测器优选地具有被布置成矩阵的多个光电转换器。各个光电转换器优选地具有由硅或有机光电转换材料制成的光电转换膜。

根据本发明的放射线图像检测设备，因为基板是由包含具有20至31的原子序数的一种或者多种元素的材料制成，所以能够在没有增加重量的情况下减少背散射。所述基板被形成为不具有顶部的盒子的形状，并且所述基板和所述光电探测器紧密地密封所述闪烁体。因此，所述闪烁体的防潮性被提高。此外，盒子形状的基板具有较低的柔性，即使基板的厚度小。因此，盒子形状的基板在处理和抗负载性中是较好的。

附图说明

为了更加全面地理解本发明和其优点，现在结合附图参考下面的描述，其中：

图1是被部分地分离示出的电子暗盒的透视图；

图2是电子暗盒的示意性的截面图；

图3是闪烁体的示意性的截面图；

图4是示意性地示出光电探测器的结构的截面图；

图5是示出电子暗盒的电气结构的框图；

图6是示出背散射的放射线的量与原子序数的相关性的图；

图7是根据本发明的另一实施方式的电子暗盒的示意性的截面图；以及

图8是根据本发明的又一实施方式的电子暗盒的示意性的截面图。

具体实施方式

例如，如图1中所示，本发明的放射线图像检测设备被用作电子暗盒10。例如，该电子暗盒10是与包含X射线胶片或者IP板的传统的暗盒的尺寸相同，并且可加载在替代X射线胶片暗盒的成像支持件的暗盒盒腔中。电子暗盒10的壳体12整体上是盒子的形状，并且其矩形的顶部用作入射通过样品（患者的身体）的放射线的放射线接收表面11。壳体12的顶板13是由诸如碳的低放射线吸收材料制成，以防止放射线的吸收并且确保足够的强度。除了顶板13之外的壳体12是由放射线透明材料，例如，ABS树脂制成。

电子暗盒10的放射线接收表面11被提供有具有多个LED的指示器15。指示器15显示诸如操作模式（例如，待命状态、数据传输状态等）的电子暗盒10的操作状态和剩余的电池电量。指示器15可以是由除了LED之外的另一种类型的发光元件、或者诸如液晶显示器或者有机EL显示器的显示设备构成。指示器15可以被提供在除了放射线接收表面11的另一位置中。除了操作状态之外，液晶显示器便于显示从图像采集控制器检索到的患者的名字（患者的ID）、待成像的身体部位、成像条件等。

电子暗盒10的壳体12包括在其中通过样品的放射线传播的放射线入射方向中按序布置的由基板18支持的光电探测器17和闪烁体20（参见图2）。基板18是不具有顶部的盒子的形状。闪烁体20被蒸发在基板18的内底部上。基板18被接合到光电探测器17的边缘。

壳体12也包含放射线接收表面11的纵向方向中的一端处的框体19。框体19包封可充电的和可拆卸的电池（二次电池）和包括微处理器的各种电路。电池将电源供应给包括光电探测器17的电子暗盒10的各种电路。为了防止放射线照射对包含在框体19中的电路的损坏，由铅等制成的放射线屏蔽构件（未示出）被提供在顶板13的下面、框体19的上面。

如图2中所示，用粘附层21将光电探测器17胶合在顶板13的整个内表面上。基座22被附接到壳体12的底部，并且使用螺丝钉等将控制板23附接到基座22的工作台的下表面。控制板23通过柔性的电缆24被电连接到光电探测器17。

由铜（Cu）制成的基板18被紧固在基座22的工作台的上表面上。如上所述的，不具有顶部的盒子形状的基板18包括矩形的底部18a和在包围底部18a的四个侧面竖立的侧壁18b。底部18a具有0.3mm量级的厚度。

各个侧壁18b的顶表面被形成有凹槽25。橡胶或者塑料的O形环（环形包装）26作为密封构件被安装在侧壁18b的凹槽25中。光电探测器17在其边缘处接触侧壁18b的顶表面，并且通过O形环26紧密地粘附到此。在另一情况下，用于安装O形环26的凹槽25可以被形成在光电探测器17中。O形环26的内部可以被降压。

柔性的固定剂被施加到光电探测器17和基板18的侧壁18b的整个外围以紧固光电探测器17和基板18。闪烁体20被形成在基板18上，并且通过基板18、光电探测器17、以及O形环26被气密地密封。

如图3中所示，闪烁体20包括被形成在基板18上的非柱状晶体30和通过晶体生长竖立的多个柱状晶体31。闪烁体20吸收通过样品已经被入射在壳体12的放射线接收表面11上并且已经通过顶板13和光电探测器17进入闪烁体20的放射线，并且放射光（可见光）。

通过将铊活化的碘化铯（CsI:Tl）蒸发在基板18的底部18a形成闪烁体20。非柱状晶体30被形成在基板18侧，并且柱状晶体31被形成在光电探测器17侧。柱状晶体31通过间隙G相互分离。各个柱状晶体31的平均直径在其纵向方向中几乎是均匀的（例如，近似于1μm）。注意，闪烁体20可以是由钠活化的碘化铯（CsI:Na）等而不是CsI:Tl形成。

因为电子暗盒10采用ISS方法，所以放射线通过光电探测器17进入闪烁体20。在闪烁体20中主要在柱状晶体31的光电探测器17侧产生光。在闪烁体20中产生的光当中，向上并且倾斜地向上导向的光通过柱状晶体31的光导效应通过各个柱状晶体31传播，并且从顶端部31a离开到光电探测器17。在光电探测器17附近的位置处产生光，因此光以高强度进入光电探测器17。例如，顶端部31a近似于具有40°至80°的锐角顶点的锥形。如在与WO 2008/029610相对应的美国专利7,531,817中所述，在来自于顶端部的光反射的减少和光发射效率的提高中锥形的顶端部31a优于凸曲线的顶端部。注意，顶端部31a的长度为1μm的量级。

在柱状晶体31中产生的光当中，向下并且倾斜地向下导向的光通过光导效应到达非柱状晶体30，并且从非柱状晶体30被反射到光电探测器17。被反射的光通过各个柱状晶体31返回，并且进入光电探测器17。因此，非柱状晶体30具有提高来自于顶端部31a的光发射效率和通过光导效应的使用提高放射线图像的锐度的功能。

以70至85%量级的填充率（每区域柱状晶体31的占有率）相互分离地布置柱状晶体31a。如果填充率太低（例如，小于70%），那么闪烁体20的光发射量显著减少。如果填充率太高（例如，大于85%），那么邻接的柱状晶体31容易接触。柱状晶体31之间的接触引起串扰的发生，并且降低放射线图像的锐度。填充率优选在75至80%。

在该实施方式中，柱状晶体31的顶端部31a直接地接触光电探测器17。与在顶端部31a和光电探测器17之间提供树脂层等的情况相比，这导致对光电探测器17的光发射效率的增加。

如图4中所示，光电探测器17是由TFT基板42上的被布置成矩阵的多个像素单元45构成。各个像素单元45是由用光电二极管（PD）形成的光电转换器43、薄膜晶体管（TFT）40、以及电容器41组成。光电探测器17的在与放射线入射方向相对的侧的表面被形成有其中布置有光电转换器43的像素阵列44。

光电转换器43是由下电极43a、上电极43b、以及被夹在下和上电极43a和43b之间的光电转换膜43c组成。光电转换膜43c吸收从闪烁体20发射的光，并且产生与被吸收的光的量相对应的量的电荷。为了允许光从闪烁体20进入光电转换膜43c，下电极43a必须是由至少对从闪烁体20发射的光的波长来说是透明的导电材料制成。更具体地，下电极43a优选是由对可见光具有高透射率并且低电阻的透明导电氧化物制成。

光电转换膜43c是由非晶硅制成。光电转换膜43c吸收从闪烁体20发射的光，并且根据被吸收的光的量产生电荷。非晶硅能够吸收从闪烁体20发射的在宽波长波段中的光。

如图5中所示，光电探测器17具有在行方向中延伸的多条栅极线46和在列方向中延伸的多条数据线47，所述列方向与所述行方向交叉。响应于通过栅极线46传输的信号基于逐行接通或者关断TFT 40。当TFT 40被接通时，通过数据线47读出被积聚在电容器41中（和在光电转换器43的下电极43a和上电极43b之间的中间）的电荷。

每条栅极线46被连接到栅极线驱动器51，并且每条数据线47被连接到信号处理器52。经过样品的放射线被入射在电子暗盒10上，并且通过放射线接收表面11进入闪烁体20。闪烁体20从其放射线入口位置发射与在各个单独的放射线入口位置上入射的放射线的量相对应的量的光。各个像素单元45的光电转换器43产生与从闪烁体20的相对部分发射的光的量相对应的量的电荷。该电荷被积聚在各个单独的像素单元45的电容器41中（和在光电转换器43的下电极43a和上电极43b之间的中间）。

在施加放射线之后，被积聚在光电探测器17中的各个像素单元45中的电荷被读出。在读出操作中，基于逐行通过栅极线46从栅极线驱动器51传输的信号相继地接通所有的TFT 40。被积聚在被连接到被接通的TFT 40的各个电容器41的电荷通过数据线47作为模拟像素信号被传递到信号处理器52。因此，基于逐行继续地读出被积聚在电容器41中的电荷。

如众所周知的，信号处理器52被提供有用于各条数据线47的一个放大器和一个采样保持电路（未示出）。通过各条数据线47传递的像素信号通过放大器被放大，并且通过采样保持电路被保持。所有的采样保持电路在其输出侧被连接到复用器，并且复用器的输出被连接到A/D转换器。通过采样保持电路保持的像素信号被相继地输入到复用器，并且通过A/D转换器转换为数字像素数据。

信号处理器52被连接到图像存储器54。从信号处理器52的A/D转换器输出的像素数据作为一个帧的图像数据被相继地写入到图像存储器54。图像存储器54具有图像数据的多个帧的存储容量。无论何时捕获放射线图像，被捕获的图像数据被写入图像存储器54。

图像存储器54被连接到用于控制整个电子暗盒10的操作的暗盒控制器56。暗盒控制器56包括微型计算机，并且被提供有CPU 56a、具有ROM和RAM的存储器56b、以及诸如HDD（硬盘驱动器）和闪存的非易失性存储56c。

暗盒控制器56被连接到无线通信器58。无线通信器58与通过IEEE 802.11a/b/g/n等代表的无线LAN标准兼容。无线通信器58通过无线网络控制到/来自外部设备的各种类型的信息的传输。暗盒控制器56通过无线通信器58执行与图像采集控制器（未示出）的无线通信，并且发送和接收包括从控制台输入的患者ID、成像条件等等的各种类型的信息。

接下来，将会描述该实施方式的操作。在拍摄放射线图像时，医生或者放射学技师将电子暗盒10加载在成像支持件（未示出）的暗盒室中。这时，在被指向患者的状态下电子暗盒10被插入到暗盒室中。然后，放射线产生设备（未示出）被布置在患者的前面使得面向待成像的身体部位。

当X射线照相的准备完成时，从控制台的操作面板输入成像条件。然后，当图像采集控制器的曝光键被接通时，用于命令曝光开始的命令信号被传输到放射线产生设备。放射线产生设备开始从放射线源（未示出）发射放射线。从放射线源发射的放射线经过待成像的患者的身体部位，并且被入射在电子暗盒10的放射线接收表面11上。然后，放射线通过顶板13和光电探测器17进入闪烁体20。闪烁体20的柱状晶体31将入射的放射线转换为光。

在各个柱状晶体31中产生的光从顶端部31a发射到像素阵列44的光电转换器43。因为顶端部31a是具有锐角顶点的锥形，所以光的全反射很难出现。因此，从顶端部31a有效地发射光。各个光电转换器43将入射光转换为电荷，并且积聚电荷。电荷作为像素信号从所有的像素单元45中读出，并且将其作为一个帧的图像数据写入到图像存储器54。在完成拍摄放射线图像之后，通过图像采集控制器使用无线网络将图像数据传输到控制台。

在该实施方式中，基板18是由铜（Cu）制成。进入闪烁体20的放射线部分地通过闪烁体20到达基板18。这时，具有原子序数29的Cu在返回方向中散射（背散射）少量的放射线，因此被检测到的放射线图像的锐度被提高。换言之，通过柱状晶体31传播的放射线被从基板18反向反射，并且通过不同的柱状晶体31传播。这引起图像锐度的降低。

图6是示出被背散射的放射线的量与原子序数的相关性的图示。该实验数据显示具有原子序数29的Cu具有最小量的背散射的放射线，并且作为抗背散射的材料是最合适的。

照惯例，包含具有大的原子序数的元素，诸如原子序数为82的铅（Pb）或者原子序数为74的钨（W）作为主要成分的材料被用作抗背散射材料。然而，Pb和W分别具有在88keV和69.5keV的K吸收边（K-edge），其存在于在放射线照相中使用的X射线源的能带（40至140keVp）内。因此，Pb和W吸收大量的X射线，但是同时，在它们的K吸收边产生特有的X射线。该特有的X射线反向地传播到光电探测器17，并且变成反向散射的放射线。相反地，被用作该实施方式的基板18的材料的Cu具有上述能带（40至140keVp）的界限之外的8.98keV的K吸收边，并且因此没有产生特有的X射线。因此，Cu的基板18产生少量的背散射的放射线。

而且，鉴于到是闪烁体20的材料的CsI的粘附，Cu被优选地用作基板18的材料。这是因为，如在与日本专利特开公开2001-74846相对应的美国专利6,600,158中所描述的，CsI很难粘附到低导热材料，并且容易地通过剥离从该材料分离。Cu的导热性远远大于铝（Al）、铁（Fe）、以及镍（Ni）的导热性，所以Cu具有对CsI的高粘附性。

注意，基板18可以是由包含除了Cu之外的元素作为主要成分的材料制成，只要材料具有上述能带（40至140keVp）的界限之外的K吸收边并且吸收一定量的X射线。更具体地，基板18是由包含具有20至31的原子序数的任意一种或者两两或者更多种元素作为主要成分的材料制成。基板18优选是由包含具有22至30的原子序数的任意一种或者两种或者更多种元素作为主要成分的材料制成。

在该实施方式中，基板18是不具有顶部的盒子的形状，并且基板18的顶部被通过光电探测器17闭合。基板18和光电探测器17以气密的方式密封闪烁体20。这消除了用于提供诸如聚对二甲苯的闪烁体20的防潮材料的需要。该结构对于保护闪烁体20免受从顶板13施加的负载来说也是有用的。此外，具有四个侧壁18b的基板18有助于闪烁体20的处理。注意，为了进一步增加闪烁体20的防潮，干燥剂可以被注入到通过基板18和光电探测器17包封的空间中。

在上述实施方式中，通过O形环26接合基板18和光电探测器17。O形环26具有抗冲击性，并且因此对于防止通过冲击的柱状晶体31的顶端部31a的变形来说是有用的。

在上面的实施方式中，O形环26被布置在基板18和光电探测器17之间，并且固定剂27紧固基板18和光电探测器17。替代使用O形环26，如图7中所示，优选地使用可剥离的可溶性的粘合剂60将基板18和光电探测器17接合在一起。在该实施方式中，基板18的侧壁18不具有凹槽。而是，可溶解的粘合剂60被施加到侧壁18b的顶表面以将侧壁18b的顶表面结合到光电探测器17的边缘。这时，固定剂27可以被省略。

例如，通过紫外光的照射释放（降低其粘附性）的粘合剂被优选地用作可溶解的粘合剂60。在这样的情况下，当由于损坏需要更换光电探测器17或者闪烁体20时，通过光电探测器17用紫外光照射可溶解的粘合剂60。通过紫外光的照射从光电探测器17容易地除去基板18，因此能够更换光电探测器17或者闪烁体20。

在上面的实施方式中，闪烁体20被直接地蒸发在基板18上。然而，如图8中所示，通过镀铝（Al）光反射层70可以被形成在基板18的底部18a上，并且闪烁体20可以被蒸发在光反射层70上。将在闪烁体20中已经产生并且在与闪烁体17相对的方向中传播的光从光反射层70反射到闪烁体17。因此，光反射层70进一步提高从柱状晶体31的顶端部31a的光发射效率。只要该金属具有对于从闪烁体20发射的光的峰值波长的反射能力，光反射层70可以是由除了Al之外的任何金属制成。

在上面的实施方式中，光电转换器43的光电转换膜43c是由非晶硅制成，但是可以是由包括有机光电转换材料的材料制成。在这样的情况下，吸收光谱主要在可见光范围中显示其峰值，并且光电转换膜43c很难吸收除了从闪烁体20发射的光之外的电磁波。因此，能够通过光电转换膜43c防止出现由诸如X射线或者γ射线的放射线的吸收引起的噪声。

使用诸如喷墨头的液体排出头通过将有机光电转换材料粘附到TFT基板42能够形成由有机光电转换材料制成的光电转换膜43c，因此TFT基板42不要求耐热。因此，TFT基板42可以是由除了玻璃之外的材料制成。

当光电转换膜43c是由有机光电转换材料制成时，光电转换膜43c很难吸收放射线。因此，在ISS方法中，能够防止由通过光电探测器17传输放射线引起的放射线的衰减。为此，使有机光电转换材料的光电转换膜43c特别地适合于ISS方法。

优选的是，为了最有效地吸收来自于闪烁体20的光，用于制造光电转换膜43c的有机光电转换材料的吸收峰值波长尽可能地靠近闪烁体20的发射峰值波长。有机光电转换材料的吸收峰值波长理想地符合闪烁体20的发射峰值波长，但如果不是，其间的差越少，则能够更充分地吸收来自于闪烁体20的光。更具体地，有机光电转换材料的吸收峰值波长和闪烁体20的发射峰值波长之间的差优选地是10nm或者较少、并且更加优选地是5nm或者较少。

作为满足该条件的有机光电转换材料，存在喹吖酮有机化合物和酞菁有机化合物。喹吖酮在可见光范围中的吸收峰值波长是560nm。因此，作为有机光电转换材料的喹吖酮的使用和作为闪烁体20的材料的CsI:Tl使用使其能够限制5nm内的峰值波长之间的差。因此，光电转换膜43c能够产生最大量的电荷。

将会具体地描述可应用于放射线图像检测设备的光电转换膜43c。在放射线图像检测设备中，电磁波吸收和光电转换部分是由包括电极43a和43b的有机层和被夹在电极43a和43b之间的光电转换膜43c组成。更具体地，通过堆叠或者混合电磁波吸收部分、光电转换部分、电子传输部分、空穴传输部分、电子阻挡部分、空穴阻挡部分、防结晶部分、电极、层间接触改进部分等形成该有机层。

上面的有机层优选地包含有机p型化合物或者有机n型化合物。有机p型化合物是由空穴传输有机化合物主要代表的施主型有机半导体，并且具有供予电子的特性。更详细地，当在相互接触中使用两种类型的有机材料时，有机p型化合物表示具有较低的电离势的有机化合物。只要有机化合物能够供予电子，任何有机化合物作为施主型有机半导体是可用的。有机n型化合物是由电子传输有机化合物主要代表的受主型有机半导体，并且具有接受电子的特性。更详细地，当在相互接触中使用两种类型的有机材料时，有机n型化合物表示具有较高电子亲和势的有机化合物。只要有机化合物具有电子接受性，任何有机化合物可用作受主型有机半导体。

在与日本专利特开公开2009-32854相对应的美国专利7,847,258中详细地描述了可用作有机p型化合物和有机n型化合物的材料和光电转换膜43c的结构，因此将会省略其描述。

只要其包括至少一对电极43a和43b和光电转换膜43c，光电转换器43可以具有任何结构。另外，为了防止暗电流的增加，光电转换器43优选地具有电子阻挡层和空穴阻挡层中的一个，并且更加优选地具有两者。

电子阻挡层能够被提供在上电极43b和光电转换膜43c之间。当偏压被施加在上电极43b和下电极43a之间时，电子阻挡层通过电子从上电极43b到光电转换膜43c的注入防止暗电流的增加。电子供予有机材料被用作电子阻挡层。根据邻接的电极和邻接的光电转换膜43c的材料选择电子阻挡层的具体材料，并且其优选地具有大于邻接的电极的材料的功函数（Wf）1.3eV或者更多的电子亲和势（Ea），并且优选地具有等于或者小于邻接的光电转换膜43c的材料的电离势（Ip）的电离势（Ip）。在美国专利7,847,258中更详细地描述了可用作电子供予有机材料的材料，并且其描述被省略。

为了肯定地出现暗电流限制效应并且防止光电转换器43的光电转换效率的降低，电子阻挡层的厚度优选地大于或等于10nm且小于或等于200nm，并且更优选地大于或等于30nm且小于或等于150nm，并且最加优选地大于或等于50nm且小于或等于100nm。

空穴阻挡层被提供在光电转换膜43c和下电极43a之间。当偏压被施加在上电极43b和下电极43a之间时，空穴阻挡层通过空穴从下电极43a到光电转换膜43c的注入防止暗电流的增加。电子接受有机材料被用作空穴阻挡层。根据邻接的电极和邻接的光电转换膜43c的材料选择空穴阻挡层的具体材料，并且其优选地具有大于邻接的电极的材料的功函数（Wf）1.3eV或者更多的电离势（Ip），并且优选地具有等于或者大于邻接的光电转换膜43c的材料的电子亲和势（Ea）的Ea。在美国专利7,847,258中详细地描述了可用作电子接受有机材料的材料，并且其描述被省略。

为了肯定地出现暗电流限制效应并且防止光电转换器43的光电转换效率的降低，空穴阻挡层的厚度优选地大于或等于10nm且小于或等于200nm，并且更优选地大于或等于30nm且小于或等于150nm，并且最优选地大于或等于50nm且小于或等于100nm。

注意，当偏压被施加使得光电转换膜43c中产生的电荷的空穴移向下电极43a时，电子阻挡层和空穴阻挡层的位置被颠倒，并且电子移向上电极43b。电子阻挡层和空穴阻挡层没有必要都被提供。提供电子阻挡层和空穴阻挡层中的一个允许获得一定程度的暗电流限制效应。

作为用于形成TFT 40的有源层的非晶氧化物，包含In、Ga以及Zn中的至少一种的氧化物（例如，In-O氧化物）是优选的，并且包含In、Ga以及Zn中的至少一种的氧化物（例如，In-Zn-O氧化物、In-Ga-O氧化物、以及Ga-Zn-O氧化物）是更优选的，并且包含所有的In、Ga以及Zn的氧化物是最优选的。作为In-Ga-Zn-O非晶氧化物，在结晶状态中通过InGaO₃(ZnO)_m（m表示小于6的自然数）表示的组成的非晶氧化物是优选的，并且特别地，InGaZnO₄是更优选的。注意，用于形成有源层的非晶氧化物不限于上述。

用于形成有源层的有机半导体材料包括酞菁化合物、并五苯、酞菁氧化钒等，但是不限于它们。在与日本专利特开公开2009-212389相对应的美国专利7,768,002中描述了酞菁化合物的组成，因此其描述被省略。

形成非晶氧化物中的一个的TFT 40的有源层，有机半导体材料、碳纳米管等能够有效地限制噪声的出现，因为这些材料没有或者很难吸收诸如X射线的放射线。

当有源层是由碳纳米管形成时，能够加速TFT 40的切换速度，并且通过TFT 40减少在可见光范围中的光的吸收的程度。当有源层是由碳纳米管形成时，仅通过将少量的金属杂质混合到有源层，TFT 40的性能显著地降低。因此，为了在有源层的形成中进行使用，有必要通过离心过滤等隔离并且提取极其高的纯度的碳纳米管。

只要其是透光的并且具有低的放射线吸收性，TFT基板42能够由任何材料制成。能够在低温下沉积用于制成TFT 40的有源层的非晶氧化物和用于制成光电转换器43的光电转换膜43c的有机光电转换材料。因此，TFT基板42能够不仅是由诸如半导体、石英、以及玻璃的耐热材料制成，而且也可以由柔性的塑料、芳族聚酰胺、以及生物纳米纤维制成。更具体地，由聚酯制成的柔性的基板是可用的，所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、多芳基化合物、聚酰亚胺、聚环烯烃、降冰片烯树脂、聚三氟氯乙烯等。使用由塑料制成的柔性的基板有助于重量减少并且携带简易。注意，TFT基板42可以被提供有用于确保绝缘的绝缘层、用于防止湿气和氧气的传输的气体阻挡层、用于提高平坦性和对电极的粘附性的涂覆底层等。

因为芳族聚酰胺能够进行200℃或者更高的高温处理，所以能够通过其中电阻的降低在高温下固化透明的电极材料，并且能够在其上执行包括回流焊接工艺的驱动器IC的自动安装。芳族聚酰胺具有接近于ITO（氧化铟锡）和玻璃基板的热膨胀系数，并且因此在制造之后很难翘曲和破裂。芳族聚酰胺基板能够比玻璃基板薄。注意，为了形成TFT基板42，超薄的玻璃基板可以被层压有芳族聚酰胺。

生物纳米纤维是由细菌（木醋酸菌）产生的纤维素微纤丝束（细菌纤维素）和透明树脂的复合体。纤维素微纤丝束具有是可见光的波长的十分之一的50nm的宽度，并且具有高强度、高弹性、并且具有低热膨胀。将诸如丙烯酸树脂或者环氧树脂的透明树脂浸入细菌纤维素并且硬化使其能够获得包含60至70%的纤维并且在500nm的波长处具有近似于90%的光透射率的生物纳米纤维。所述生物纳米纤维具有与硅晶体可比的低热膨胀系数（3至7ppm）、与钢可比的高强度（460MPa）、高弹性（30GPa）、以及柔性。因此，所述生物纳米纤维基板能够比玻璃基板薄。

如果玻璃基板被用作TFT基板42，那么整个光电探测器17的厚度大约是0.7mm。然而，通过使用作为TFT基板42的由透光塑料制成的薄基板，整个光电探测器17的厚度能够变薄到0.1mm的量级，并且光电探测器17可以制成柔性的。光电探测器17的柔性提高电子暗盒10的抗冲击性，因此电子暗盒10变得难以破裂。而且，用诸如塑料树脂、芳族聚酰胺、或者生物纳米纤维的具有低放射线吸收性的材料制成的TFT基板42的形成能够防止在ISS方法中的灵敏度的降低。

尽管参考附图通过其优选实施方式已经全面地描述本发明，但是对本领域的技术人员来说各种变化和修改将会是明显的。因此，除非这些变化和修改脱离本发明的范围，它们应当被理解为包括在其中。

Claims (19)

1.一种放射线图像检测设备，其包括：

基板，所述基板是由包含具有20至31的原子序数的任意一种或者两种或者更多种元素作为主要成分的材料形成；

通过蒸发形成在所述基板上的、具有多个柱状晶体的闪烁体，用于将入射的放射线转换为光并且从所述柱状晶体中的每一个的顶端部发射所述光；以及

板状的光电探测器，所述板状的光电探测器与所述柱状晶体的所述顶端部相对，用于检测从所述顶端部发射的所述光。

2.根据权利要求1所述的放射线图像检测设备，其中

所述基板是具有底部、侧壁、以及开放的顶部的盒子的形状；

所述闪烁体被形成在所述底部上；以及

所述多个柱状晶体被竖立到所述顶部。

3.根据权利要求2所述的放射线图像检测设备，其中所述光电探测器被叠置在所述侧壁上使得紧密地密封所述基板的内部。

4.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中所述闪烁体和所述光电探测器被包含在电子暗盒的壳体中。

5.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中所述基板是由包含具有22至30的原子序数的任何一种或者两种或者更多种元素作为主要成分的材料制成。

6.根据权利要求5所述的放射线图像检测设备，其中所述基板是由包含铜作为主要成分的材料制成。

7.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中所述放射线通过所述光电探测器进入所述闪烁体。

8.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中所述光电探测器被通过密封构件的介质接合到所述基板的所述侧壁。

9.根据权利要求8所述的放射线图像检测设备，其中所述密封构件是O形环。

10.根据权利要求9所述的放射线图像检测设备，其中柔性的固定剂被施加到所述侧壁和所述光电探测器的侧表面，以接合所述侧壁和所述光电探测器。

11.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中使用可溶解的粘合剂将所述侧壁和所述光电探测器接合在一起。

12.根据权利要求11所述的放射线图像检测设备，其中通过紫外光的照射来降低所述可溶解的粘合剂的粘附性。

13.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中用于反射具有所述闪烁体的发射峰值波长的光的光反射层被提供在所述基板上，并且所述闪烁体被形成在所述光反射层上。

14.根据权利要求13所述的放射线图像检测设备，其中所述光反射层由铝制成。

15.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中所述柱状晶体的所述顶端部接触所述光电探测器。

16.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中所述柱状晶体的所述顶端部是锥形。

17.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中通过间隙相互分离所述多个柱状晶体。

18.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中：

所述闪烁体是碘化铯；并且

所述多个柱状晶体被通过非柱状晶体的介质形成在所述底部上。

19.根据权利要求3所述的放射线图像检测设备，其中

所述光电探测器具有被布置成矩阵的多个光电转换器；并且

所述光电转换器中的每一个具有由硅或有机光电转换材料制成的光电转换膜。

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