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TWI818032B - 檢測器、成像系統、貨物掃描或非侵入式檢查系統、全身掃描系統、輻射電腦斷層掃描系統及電子顯微鏡 - Google Patents

檢測器、成像系統、貨物掃描或非侵入式檢查系統、全身掃描系統、輻射電腦斷層掃描系統及電子顯微鏡 Download PDF

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TWI818032B
TWI818032B TW108120372A TW108120372A TWI818032B TW I818032 B TWI818032 B TW I818032B TW 108120372 A TW108120372 A TW 108120372A TW 108120372 A TW108120372 A TW 108120372A TW I818032 B TWI818032 B TW I818032B
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TW
Taiwan
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radiation
detector
electrical contacts
cutoff frequency
absorbing layer
Prior art date
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TW108120372A
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TW202022405A (zh
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曹培炎
劉雨潤
Original Assignee
大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
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Publication date
Application filed by 大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司 filed Critical 大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
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Abstract

本文公開一種檢測器，其包括：包括電觸點的輻射吸收 層；濾波器，其被電連接到電觸點並且被配置為對來自電觸點、低於第一截止頻率的信號進行衰減；積分器，其被電連接到所述濾波器並且被配置成在時間段上積分來自所述濾波器的信號。

Description

檢測器、成像系統、貨物掃描或非侵入式檢查 系統、全身掃描系統、輻射電腦斷層掃描系統及電子顯微鏡
本公開涉及輻射檢測器。
輻射檢測器可以是用於測量輻射的通量、空間分佈、光譜或其它特性的器件。輻射檢測器可用於許多應用。一個重要的應用是成像。輻射成像是輻射照相技術，並能用於揭示非均勻組成的以及不透明物體(例如人體)的內部結構。
早期用於成像的輻射檢測器包括攝影板和攝影膠片。攝影板可以是具有光敏乳劑塗層的玻璃板。雖然攝影板被照相膠片代替，由於它們提供較好的品質和極好的穩定性，它們仍然可以在特殊情況下使用。攝影膠片可以是具有光敏乳劑塗層的塑膠膜(例如，帶或片)。
在20世紀80年代，出現了光激發螢光板(PSP板)。PSP 板可包含在它的晶格中具有色心的螢光材料。在將PSP板暴露於輻射時，輻射激發的電子被困在色心中直到它們受到在板表面上掃描的雷射光束的激發。在雷射掃描所述板時，被捕獲的受激發電子發出光，其被光電倍增管收集。被收集的光轉換成數位圖像。與攝影板以及照相膠片相反，PSP板可被重複使用。
另一種輻射檢測器是輻射圖像增強器。輻射圖像增強器的部件通常在真空中密封。與攝影板、攝影膠片和PSP板相反，輻射圖像增強器可以產生即時圖像，即，不需要曝光後處理來產生圖像。輻射首先撞擊輸入螢光體(例如，碘化銫)並被轉換為可見光。可見光然後撞擊光電陰極(例如含有銫和銻化合物的薄金屬層)並引起電子發射。發射電子的數量與入射輻射的強度成比例。發射的電子通過電子光學被投射到輸出螢光體上，並使所述輸出螢光體產生可見光圖像。
閃爍體的操作與輻射圖像增強器有些類似之處在於閃爍體(例如，碘化鈉)吸收輻射並且發射可見光，其然後可以被對可見光合適的圖像感測器檢測到。在閃爍體中，可見光在各個方向上傳播和散射並且從而降低空間解析度。使閃爍體厚度減少有助於提高空間解析度但也減少輻射吸收。閃爍體從而必須在吸收效率與解析度之間達成妥協。
半導體輻射檢測器通過將輻射直接轉換成電信號而在很大程度上克服該問題。半導體輻射檢測器可包括半導體層，其在感興趣波長吸收輻射。當在半導體層中吸收輻射粒子時，產生多 個載流子(例如，電子和電洞)並且在電場下，這些載流子被掃向半導體層上的電觸點。
本文公開檢測器，包括：包括電觸點的輻射吸收層；濾波器，其電連接到電觸點並且被配置為對來自電觸點、低於第一截止頻率的信號進行衰減；積分器，其電連接到所述濾波器，並且被配置為在時間段上積分來自所述濾波器的信號。
根據實施例，所述濾波器還被配置為對來自所述電觸點、在第二截止頻率與第三截止頻率之間的信號進行衰減。
根據實施例，所述第二截止頻率和所述第三截止頻率均高於第一截止頻率。
根據實施例，輻射吸收層被配置為從入射到其上的輻射粒子產生電荷載流子，並且所述電觸點被配置為收集所述電荷載流子的部分。
根據實施例，所述輻射吸收層包括砷化鎵(GaAs)。
根據實施例，所述輻射吸收層產生暗雜訊的第一組分，其中，所述暗雜訊的第一組分低於第一截止頻率。
根據實施例，輻射吸收層產生暗雜訊的第二組分，其中，所述暗雜訊的第二組分在所述第二截止頻率和所述第三截止頻率之間。
根據實施例，輻射吸收層包括第一多個電觸點並被配置為在所述第一多個電觸點上從入射到所述輻射吸收層上的輻射產生電信號；其中，所述檢測器還包括電子層，其包括第二多個電觸點和電子系統，其中所述電子系統電連接到所述第二多個電觸點並且被配置為處理或解釋所述電信號；其中所述檢測器還包括分佈層，其被配置成將所述第一多個電觸點電連接到所述第二多個電觸點，其中，所述輻射吸收層或所述電子層包括所述分佈層；其中所述第一多個電觸點和所述第二多個電觸點具有不同的空間分佈。
根據實施例，所述第一多個電觸點的數密度低於所述第二多個電觸點的數密度。
根據實施例，所述輻射吸收層包括所述分佈層。
根據實施例，所述分佈層包括多個通孔，其被對準並被連接至所述第一多個電觸點。
根據實施例，所述分佈層還包括多個導電墊，其中，所述通孔被連接至所述導電墊。
根據實施例，所述第二多個電觸點被接合到所述導電墊。
根據實施例，所述電子層包括所述分佈層。
根據實施例，所述分佈層包括多個通孔，其被對準並被連接至所述第二多個電觸點。
根據實施例，所述分佈層還包括多個導電墊，其中所述通孔被連接至所述導電墊。
根據實施例，所述第一多個電觸點被結合到所述導電墊。
根據實施例，所述檢測器包括被佈置在陣列中的多個圖元。
本文公開包括上述檢測器和輻射源的系統，其中所述系統被配置為對人體、肢體或牙齒進行輻射射線照相。
本文公開包括上述檢測器和輻射源的貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統，其中，所述貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統被配置為利用穿過被檢查物體的輻射由能量色散分析來識別元素。
本文公開貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統，其包括上述檢測器和輻射源，或γ射線源，其中，所述貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統被配置為利用背散射輻射由能量色散分析來識別元素。
本文公開包括上述檢測器，以及輻射源的全身掃描系統，其中，所述全身掃描器被配置成識別元素。
本文公開電腦斷層掃描(CT)系統，其包括上述輻射檢測器中的任何檢測器和輻射源。
本文公開電子顯微鏡，其包括上述輻射檢測器中的任何輻射檢測器、電子源和電子光學系統。
100:檢測器
110:輻射吸收層
111、113:區
112:本徵區
114:離散區
119A、119B、125:電觸點
120:電子層
121:電子系統
126:分佈層
127A:通孔
127B:導電墊
150:圖元
301:第一電壓比較器
302:第二電壓比較器
305:開關
306:電壓表
308:濾波器
309:積分器
310:控制器
320:記憶體
330:焊料凸塊
701、9011、1001、1101、1201:輻射源
702、9012:物體
1002:行李
1102:人
1301:電子源
1302:樣品
1303:電子光學系統
f1:第一截止頻率
f2:第二截止頻率
f3:第三截止頻率
RST:復位期
t0、t1、t2、ts、te:時間
TD1:時間延遲
V1:第一閾值
圖1A示意性地示出根據實施例的輻射檢測器的截面圖。
圖1B示意性地示出：根據實施例，輻射吸收層和電子層以及它們的連接的詳細橫截面圖。
圖1C示意性地示出：根據實施例，輻射吸收層和電子層以及它們的連接的備選的詳細橫截面圖。
圖2示意性地示出根據實施例的輻射檢測器的電子系統的功能框圖。
圖3示意性地示出：根據實施例，流過暴露於輻射的輻射吸收層的二極體的電觸點的電流的時間變化(上曲線)，由入射在輻射吸收層上的輻射粒子產生的電荷載流子引起的電流，以及電觸點的電壓的相應時間變化(下曲線)。
圖4A和圖4B各自示意性地示出：根據實施例，在電子層和輻射吸收層之間的電連接的形式。
圖5示意性地示出根據實施例的輻射檢測器的俯視圖。
圖6-圖12各自示意性地示出包括本文所述的輻射檢測器的系統。
圖1A示意示出根據實施例的檢測器100的橫截面圖。檢測器100可包括輻射吸收層110和電子層120(例如，ASIC)，用於處理或分析入射輻射在輻射吸收層110中產生的電信號。在實施例中，檢測器100不包括閃爍體。輻射吸收層110可包括半導 體材料，例如GaAs。半導體對於感興趣的輻射能量可具有高的品質衰減係數。
如在圖1B中的檢測器100的詳細橫截面所示，根據實施例，輻射吸收層110可包括電觸點119A，第一多個電觸點119B，以及由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114形成的一個或多個二極體(例如，p-i-n或p-n)。第二摻雜區113可通過本徵區112(可選)而與第一摻雜區111分離。離散區114通過第一摻雜區111或本徵區112而彼此分離。第一摻雜區111和第二摻雜區113具有相反類型的摻雜(例如，區111是p型並且區113是n型，或區111是n型並且區113是p型)。在圖1B中的例子中，第二摻雜區113的離散區114中的每個與第一摻雜區111和本徵區112(可選)一起形成二極體。即，在圖1B中的示例中，輻射吸收層110具有多個二極體，其具有第一摻雜區111作為共用電極。第一摻雜區111還可具有離散部分。在圖1B的例子中，電觸點119A被二極體共用。電觸點119A可具有離散部分。第一多個電觸點119B與離散區114電接觸。
當輻射粒子撞擊輻射吸收層110(其包括二極體)時，輻射粒子可被吸收並且通過多個機制產生一個或多個載流子。一個輻射粒子可產生10至100000個載流子。載流子可在電場下向二極體中的一個的電極漂移並且在電觸點119A和119B上產生電信號。場可以是外部電場。在實施例中，載流子可在多個方向上漂移使得單個輻射粒子產生的載流子大致未被兩個不同離散區114 共用(「大致未被共用」在這裡意指這些載流子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流向與餘下載流子不同的離散區114中的一個)。在這些離散區114中的一個的足跡周圍入射的輻射粒子產生的載流子大致未與這些離散區114中的另一個共用。
如在圖1C中的檢測器100的備選的詳細橫截面所示，根據實施例，輻射吸收層110可包括具有半導體材料(例如GaAs)的電阻器，但不包括二極體。半導體對於感興趣的輻射能量可具有高的品質衰減係數。
在輻射粒子撞擊輻射吸收層110(其包括電阻器但不包括二極體)時，它可被吸收並且通過多個機制產生一個或多個載流子。一個輻射粒子可產生10至100000個載流子。載流子可在電場下向電觸點119A以及第一多個電觸點119B漂移。場可以是外部電場。在實施例中，載流子可在多個方向上漂移使得單個輻射粒子產生的載流子大致未被第一多個電觸點119B的兩個不同電觸點共用(「大致未被共用」在這裡意指這些載流子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流向與餘下載流子不同的離散區中的一個)。在第一多個電觸點119B的一個的足跡周圍入射的輻射粒子產生的載流子大致未與這些第一多個電觸點119B的另一個共用。
電子層120可包括電子系統121，其適合於處理或解釋輻射吸收層110上入射的輻射粒子產生的信號。電子層120可包括第二多個電觸點125，其連接到電子系統121。電子系統121可包 括類比電路，例如濾波網路、放大器、積分器和比較器，或數位電路，例如微處理器和記憶體。電子系統121可包括專用於第二多個電觸點125的每個的部件或由第二多個電觸點125共用的部件。
在實施例中，輻射吸收層110上的第一多個電觸點119B的空間分佈可不同於電子層120上的第二多個電觸點125的空間分佈。例如，所述第一多個電觸點119B的數密度低於所述第二多個電觸點125的數密度。在實施例中，輻射吸收層110或電子層120可包括分佈層126，其被配置成將第一多個電觸點119B電連接到第二多個電觸點125。
圖2示出根據實施例的電子系統121的功能框圖。電子系統121可包括第一電壓比較器301，第二電壓比較器302，記憶體320，電壓表306，濾波器308，積分器309，以及控制器310。
濾波器308被電連接到一個或多個電觸點119B。濾波器308可包括高通濾波器，其被配置為對頻率低於第一截止頻率f1的電信號進行衰減。頻率低於第一截止頻率f1的電信號可以部分歸因於輻射吸收層110中的暗雜訊，或部分歸因於輻射吸收層110中的缺陷。第一截止頻率f1的例子可包括1MHz，0.1MHz，10KHz或1KHz。
濾波器308可以包括帶阻濾波器，其被配置為對頻率在第二截止頻率f2和第三截止頻率f3之間的電信號進行衰減。在實施例中，第二截止頻率f2和第三截止頻率f3均高於第一截止頻率 f1。頻率在第二截止頻率f2和第三截止頻率f3之間的電信號可部分歸因於輻射吸收層110的缺陷或其它機制。
積分器309可包括具有電容反饋回路的運算放大器(例如，在所述運算放大器的反相輸入端和輸出端之間)。積分器309被電連接到濾波器308，並且被配置成在時間段上積分來自濾波器308的電信號。被配置成如圖2所示的積分器309稱為電容轉阻放大器(CTIA)。CTIA通過防止放大器飽和而具有高的動態範圍並且通過限制信號路徑中的頻寬來提高信噪比。來自濾波器308的電信號在電容器上累積並在一段時間(「積分期」)(例如，如在圖3中示出的，在t0至t1之間，或t1-t2)上被積分。在積分期終止後，電容器電壓被採樣並由ADC轉換器轉換為數位信號，然後電容器被重置開關305重置。電壓可由電壓表306測量。
第一電壓比較器301被配置成將電容器的電壓與第一閾值比較。第一電壓比較器301可由控制器310可控地啟動或停用。第一電壓比較器301可以是連續比較器。即，第一電壓比較器301可被配置成連續監測電壓。配置為連續比較器的第一電壓比較器301使電子系統121錯過由入射輻射粒子產生的信號的機會減少。配置為連續比較器的第一電壓比較器301在入射輻射強度相對高時尤其適合。第一電壓比較器301可以是鐘控比較器，其具有較低功耗的益處。配置為鐘控比較器的第一電壓比較器301可導致系統121錯過由一些入射輻射粒子產生的信號。在入射輻射強度低時，錯過入射輻射粒子的機會因為兩個連續粒子之間的時 間間隔相對長而低。因此，配置為鐘控比較器的第一電壓比較器301在入射輻射強度相對低時尤其適合。第一閾值可以是一個入射輻射粒子可在二極體或電阻器上產生的最大電壓的5-10%、10%-20%、20-30%、30-40%或40-50%。最大電壓可取決於入射輻射粒子的能量(即，入射輻射的波長)，輻射吸收層110的材料和其它因素。例如，第一閾值可以是50mV、100mV、150mV或200mV。
第二電壓比較器302配置成將電壓與第二閾值比較。第二電壓比較器302可以是連續比較器。第二電壓比較器302可由控制器310可控地啟動或停用。在停用第二電壓比較器302時，第二電壓比較器302的功率消耗可以是啟動第二電壓比較器302時的功率消耗的不到1%、不到5%、不到10%或不到20%。第二閾值的絕對值大於第一閾值的絕對值。如本文使用的，術語實數x的「絕對值」或「模數」|x|是x的非負值而不考慮它的符號。即，
Figure 108120372-A0305-02-0013-1
。第二閾值可以是第一閾值的200%-300%。第二閾值可以是一個入射輻射粒子在二極體或電阻器上產生的最大電壓的至少50%。例如，第二閾值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二電壓比較器302和第一電壓比較器310可以是相同部件。即，電子系統121可具有一個電壓比較器，其可以在不同時間將電壓與兩個不同閾值比較。
第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可包括一個或多個運算放大器或任何其他適合的電路。第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可具有高的速度以允許電子系統121在高 的入射輻射通量下操作。然而，具有高的速度通常以功率消耗為代價。
記憶體320被配置成儲存入射在輻射吸收層110上的輻射粒子數。
控制器310可以是諸如微控制器和微處理器等硬體部件。控制器310配置成從第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值(例如，電壓的絕對值從第一閾值的絕對閾值以下增加到等於或超過第一閾值的絕對值的值)的時刻啟動時間延遲。在這裡因為電壓可以是負的或正的而使用絕對值，這取決於是使用二極體的陰極或陽極或哪個電觸點的電壓。控制器310可配置成在第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值的時刻之前，保持停用第二電壓比較器302、記憶體320和第一電壓比較器301的操作不需要的任何其它電路。時間延遲可在電壓變穩定(即，電壓的變化率實質上為零)之前或之後終止。短語「電壓的變化率實質上為零」意指電壓的時間變化小於0.1%/ns。短語「電壓的變化率實質上為非零」意指電壓的時間變化是至少0.1%/ns。
控制器310可配置成在時間延遲期間(其包括開始和終止)啟動第二電壓比較器。在實施例中，控制器310配置成在時間延遲開始時啟動第二電壓比較器。術語「啟動」意指促使部件進入操作狀態(例如，通過發送例如電壓脈衝或邏輯電平等信號、通過提供電力等)。術語「停用」意指促使部件進入非操作狀態(例 如，通過發送例如電壓脈衝或邏輯電平等信號、通過切斷電力等)。操作狀態可具有比非操作狀態更高的功耗(例如，高10倍、高100倍、高1000倍)。控制器310本身可被停用直到第一電壓比較器301的輸出在電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值時啟動控制器310。
控制器310可被配置為：在所述時間延遲期間，當第二電壓比較器302確定電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值時，確定輻射粒子被輻射吸收層110吸收並且引起記憶體320記錄的輻射粒子數增加一。
控制器310可被配置為：在所述時間延遲終止時引起電壓表306測量電壓。控制器310可配置成使電觸點119B連接到電接地，以使電壓重定並且使電觸點119B上累積的任何載流子放電。在實施例中，電觸點119B在所述時間延遲終止後連接到電接地。在實施例中，電觸點119B在有限復位時期連接到電接地。控制器310可通過控制開關305而使電觸點119B連接到電接地。開關可以是電晶體，例如場效應電晶體(FET)。
在實施例中，電子系統121沒有類比濾波網路(例如，RC網路)。
電壓表306可將其測量的電壓值作為類比或數位信號饋送給控制器310。
圖3示意性地示出：從電觸點119B流向濾波器308的電流的時間變化(上曲線)，由入射在二極體或電阻器上的輻射粒子 產生的載流子引起的電流，以及電容器電壓對應的時間變化(下曲線)。在時間t0，輻射粒子撞擊二極體或電阻器，載流子開始在輻射吸收層110中產生，電流開始流過電觸點119B，並且流經濾波器308的電流可被積分器309在時間段上積分。在時間t1，第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值V1的絕對值，並且控制器310啟動時間延遲TD1並且控制器310可在TD1開始時停用第一電壓比較器301。如果控制器310在t1之前被停用，在t1啟動控制器310。在TD1期間，控制器310啟動第二電壓比較器302。如這裡使用的術語在時間延遲「期間」意指開始和終止(即，結束)和中間的任何時間。例如，控制器310可在TD1終止時啟動第二電壓比較器302。如果在TD1期間，第二電壓比較器302確定在時間t2電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值，控制器310引起記憶體320記錄的數增加一。在時間te，輻射粒子產生的所有載流子漂移出輻射吸收層110。在時間ts，時間延遲TD1終止。在圖3的例子中，時間ts在時間te之後；即TD1在輻射粒子產生的所有載流子漂移出輻射吸收層110之後終止。電壓的變化率從而在ts實質上為零。控制器310可配置成在TD1終止時或在t2或中間的任何時間停用第二電壓比較器302。
控制器310可配置成促使電壓表306在時間延遲TD1終止時測量電壓。在實施例中，在電壓的變化率在時間延遲TD1終止後大致變為零之後，控制器310促使電壓表306測量電壓。該時刻的電壓與輻射粒子的能量相關。控制器310可配置成基於電 壓確定輻射粒子的能量。
在TD1終止後，控制器310在復位期RST使電觸點119B連接到電接地以允許電極上累積的載荷子流到接地並且使電壓重定。在RST之後，系統121準備檢測另一個入射輻射粒子。電子系統121在圖3的例子中能夠應對的入射輻射粒子的速率隱式地受限於1/(TD1+RST)。如果第一電壓比較器301被停用，控制器310可以在RST終止之前的任何時間啟動它。如果控制器310被停用，可在RST終止之前啟動它。
圖4A示意性地示出檢測器100的詳細橫截面圖，根據實施例，這裡輻射吸收層110包括分佈層126(即，分佈層126形成在與輻射吸收層110的其餘部分相同的襯底上)。分佈層126可包括多個通孔127A，其與第一多個電觸點119B對準並被連接到第一多個電觸點119B。分佈層126還可以包括多個導電墊127B，其被連接到通孔127A並被結合到第二多個電觸點125。分佈層126可具有多個交替的通孔127A以及其中間的連接。通孔127A和導電墊127B可以包括諸如銅和鋁的導電材料。分佈層126可以包括電絕緣材料(例如二氧化矽)，通孔127A和導電墊127B被嵌入其中。
輻射吸收層110與電子層120的結合可以通過合適技術，例如直接結合，引線結合或倒裝晶片結合。
直接結合是沒有任何附加中間層(例如焊料凸塊)的晶片接合過程。結合過程是基於兩個表面之間的化學結合。直接結 合可以在被升高的溫度下，但不是必須如此。
引線接合是使用引線接合(例如，金線和銅線)將所述輻射吸收層110連接到所述電子層120的接合過程。引線結合可以由諸如環氧樹脂之類的電絕緣材料固定並保證安全。
倒裝晶片接合使用焊料凸塊330，其被沉積到接觸墊(例如，分佈層126的導電墊127B)。輻射吸收層110或電子層120被翻轉並且各層的接觸墊被對準。焊料凸塊330可被熔化以將輻射吸收層110的接觸墊和電子層120焊接在一起。焊料凸塊330中的任何空隙空間可以被絕緣材料填充。
根據實施例，如圖4B中的檢測器100的詳細橫截面圖所示。圖4B所示的結構與圖4A中的結構相似，除了電子層120包括分佈層126(即，分佈層126形成於與電子層120的其餘部分相同的襯底上)。分佈層126可以包括多個通孔127A，其被對準並被連接至第二多個電觸點125。分佈層126也可包括多個導電墊127B，其被連接到所述通孔127A並被結合到所述第一多個電觸點119B。
圖5示意性地示出根據實施例的輻射檢測器100的部分的示例性俯視圖。輻射檢測器100包括多個圖元150，其被安置成陣列，例如矩形陣列，蜂窩陣列，六邊形陣列或任何其他合適的陣列。圖元150的每個可以具有自己的類比數位轉換器(ADC)，其被配置成將代表入射輻射粒子能量的類比信號數位化為數位信號。對於一些輻射檢測器應用，具有10位解析度或更高的ADC 是有用的。圖元150中的每個圖元可被配置成測量它的暗電流，例如，在每個輻射粒子入射其上之前或與之同時。圖元150中的每個圖元可被配置成從入射其上的輻射粒子的能量減去暗電流的貢獻。圖元150可被配置成平行作業。例如，當一個圖元150測量入射輻射粒子時，另一圖元150可等待輻射粒子到達。圖元150可不必單獨定址。因為檢測器100具有可以平行作業的許多圖元，所述檢測器能處理更高速率的入射輻射粒子。這是因為特定圖元150的入射速率是整個圖元陣列的入射速率的1/N，這裡N是圖元數。
圖6示意性地示出包括本文所述的輻射檢測器100的系統。該系統可用於醫學成像，例如胸部輻射照相，腹部輻射照相，牙科輻射照相等。所述系統包括輻射源701。從輻射源701發射的輻射穿透物體702(例如，人體部位如胸部，肢體，腹部，嘴巴)，被物體702的內部結構(例如，骨骼，肌肉，脂肪，器官以及牙齒等)不同程度衰減，並且被投射到檢測器100。檢測器100通過檢測輻射的強度分佈而形成圖像。
圖7示意性地示出包括本文所述的輻射檢測器100的元素分析儀。元素分析儀能夠檢測在諸如玩具的物體上的一個或多個感興趣的元素的存在。高能量的帶電粒子束(諸如電子或質子，或輻射束)被引導到物體上。物體的原子被激發並在特定波長處發射輻射(其是元素的特徵)。檢測器100接收所述被發射的輻射並基於所述被發射的輻射的能量確定所述元素的存在。例如，輻 射檢測器100可被配置為檢測位於鉛發射的波段的輻射。如果輻射檢測器100從物體上確實接收到在這些波段的輻射，就能知道鉛存在。本文描述的輻射檢測器100可具有其它應用，比如在輻射望遠鏡，輻射乳房攝影，工業輻射缺陷檢測，輻射顯微或微成像，輻射鑄造檢查，輻射無損檢測，輻射焊接檢查，輻射數位減影血管造影等。使用該輻射檢測器100適合於代替攝影板，攝影膠片，PSP板，輻射圖像增強器，閃爍體或另一個輻射檢測器。
圖8示意性地示出包括本文所述的輻射檢測器100的貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統。該系統可用於檢查和識別例如集裝箱，車輛，船舶，行李等運輸系統中的貨物。該系統包括輻射源9011。從輻射源9011發射的輻射可以從物體9012(例如，集裝箱，車輛，船舶等)背散射並被投射到輻射檢測器100。物體9012的不同內部結構可以不同地背散射所述輻射。檢測器100通過檢測背散射輻射的強度分佈和/或背散射輻射粒子的能量來形成圖像。
圖9示意性地示出包括本文所述的輻射檢測器100的另一貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統。該系統可用於公共運輸站和機場的行李篩選。該系統包括輻射源1001。從輻射源1001發射的輻射可穿透行李1002，被行李的內容不同地衰減，並被投射到輻射檢測器100。所述輻射檢測器100通過檢測透射輻射的強度分佈而形成圖像。該系統可以揭示行李的內容，並識別在公共交通上禁止的物品，例如槍支，毒品，鋒利武器，易燃物。
圖10示意性地示出包括本文所述的輻射檢測器100的全身掃描系統。全身掃描系統可以為了安全篩選目的檢測人身體上的物體，不需要物理地移去衣物或進行物理接觸。全身掃描系統能檢測非金屬物體。全身掃描器系統包括輻射源1101。從輻射源1101發射的輻射可從被篩選的人1102和其身上的物體背散射，並被投射到檢測器100。所述物體和所述人體可以不同地背散射輻射。檢測器100通過檢測背散射輻射的強度分佈來形成圖像。檢測器100和輻射源1101可被配置為沿直線或旋轉方向掃描人。
圖11示意性地示出包括本文所述的檢測器100的輻射電腦斷層掃描(輻射CT)系統。輻射CT系統使用電腦處理的輻射來產生被掃描物件的特定區域的斷層圖像(虛擬「切片」)。斷層圖像可用於各種醫學學科中的診斷和治療目的，或用於探傷，故障分析，計量，組裝分析和反向工程。輻射CT系統包括在此描述的檢測器100和輻射源1201。檢測器100和輻射源1201可被配置成沿一個或多個圓形或螺旋路徑同步旋轉。
圖12示意性地示出包括本文所述的檢測器100的電子顯微鏡。電子顯微鏡包括被配置為發射電子的電子源1301(也稱為電子槍)。電子源1301可具有各種發射機制，例如熱離子，光電陰極，冷發射或電漿源。被發射的電子通過電子光學系統1303，其可被配置為影響、加速或聚焦電子。然後電子到達樣品1302，並且圖像檢測器可從那裡形成圖像。電子顯微鏡可以包括本文所述的檢測器100，用於進行能量色散輻射光譜學(EDS)。EDS是 用於樣品的元素分析或化學表徵的分析技術。當電子入射到樣品上時，可從樣品發射特徵輻射。入射電子可以激發樣品中的原子的內殼中的電子，從所述殼中將其排出，同時在所述電子原先的位置形成電子空穴。來自外部的高能殼層的電子填充所述空穴，較高能量殼層與較低能量殼層之間的能量差可以按輻射的形式釋放。通過檢測器100可以測量從樣品發射的輻射的數量和能量。
儘管本文公開各種方面和實施例，其它方面和實施例對於本領域技術人員將變得明顯。本文公開的各種方面和實施例是為了說明的目的而不意在為限制性的，其真正範圍和精神由下述申請專利範圍所指示。
100:檢測器
110:輻射吸收層
120:電子層

Claims (23)

  1. 一種檢測器，包括：包括電觸點的輻射吸收層；濾波器，其被電連接到電觸點並且被配置為對來自電觸點、低於第一截止頻率的信號進行衰減；積分器，其被電連接到所述濾波器，並且被配置為在時間段上積分來自所述濾波器的信號，其中所述濾波器還被配置為對來自所述電觸點、在第二截止頻率和第三截止頻率之間的信號進行衰減。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中所述第二截止頻率和所述第三截止頻率均高於所述第一截止頻率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中所述輻射吸收層被配置為從入射到其上的輻射粒子產生電荷載流子，並且所述電觸點被配置成收集所述電荷載流子的部分。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中所述輻射吸收層包括砷化鎵(GaAs)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中，所述輻射吸收層產生暗雜訊的第一組分，其中所述暗雜訊的第一組分低於所述第一截止頻率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中所述輻射吸收層產生暗雜訊的第二組分，其中所述暗雜訊的第二組分在所述第二截止頻率和所述第三截止頻率之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中所述輻射吸收層包括第一多個電觸點並且被配置成在所述第一多個電觸點上從入射到所述輻射吸收層上的輻射產生電信號；其中所述檢測器還包括電子層，其包括第二多個電觸點和電子系統，其中所述電子系統被電連接到所述第二多個電觸點，並且被配置為處理或解釋所述電信號；其中所述檢測器還包括分佈層，其被配置成將所述第一多個電觸點電連接到所述第二多個電觸點，其中，所述輻射吸收層或所述電子層包括所述分佈層；其中，所述第一多個電觸點和所述第二多個電觸點具有不同的空間分佈。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的檢測器，其中所述第一多個電觸點的數密度低於所述第二多個電觸點的數密度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的檢測器，其中，所述輻射吸收層包括所述分佈層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的檢測器，其中，所述分佈層包括多個通孔，其被對準並被連接至所述第一多個電觸點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的檢測器，其中所述分佈層還包括多個導電墊，其中所述通孔被連接至所述導電墊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的檢測器，其中所述第二多個電觸點被結合到所述導電墊。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的檢測器，其中所述電子層包括所述分佈層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的檢測器，其中所述分佈層包括多個通孔，其被對準並被連接至所述第二多個電觸點。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的檢測器，其中所述分佈層還包括多個導電墊，其中所述通孔被連接至所述導電墊。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的檢測器，其中所述第一多個電觸點被結合到所述導電墊。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的檢測器，其中所述檢測器包括被佈置在陣列中的多個圖元。
  18. 一種成像系統，包括如申請專利範圍第1項所述的檢測器，以及輻射源，其中所述系統被配置成對人體、肢體、牙齒進行輻射照相。
  19. 一種貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，包括如申請專利範圍第1項所述的檢測器以及輻射源，其中所述貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統被配置成基於背散射輻射形成圖像。
  20. 一種貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，包括如申請專利範圍1所述的檢測器以及輻射源，其中所述貨物掃描或非侵入性檢查(NII)系統被配置成基於穿過被檢查物體的輻射來形成圖像。
  21. 一種全身掃描系統，包括如申請專利範圍1所述的檢測器和輻射源。
  22. 一種輻射電腦斷層掃描(輻射CT)系統，包括如申請專利範圍第1項所述的檢測器和輻射源。
  23. 一種電子顯微鏡，包括如申請專利範圍第1項所述的檢測器、電子源和電子光學系統。
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