CN102216807B - 平铺式辐射检测器的组装方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种平铺式检测器装置(1000)和一种制造平铺式辐射检测器(1000)的方法。这种方法的创新特征在于作为各种图像伪影起源的检测器铺瓦(304，304’)的xyz偏差可以通过所述检测器铺瓦(304，304’)的精确尺寸设定和对准而显著地减少。因此，所制造的平铺式辐射检测器的成像质量、成品率和可靠性得到了显著的提高。

Description

平铺式辐射检测器的组装方法

技术领域

本发明大体上涉及一种成像系统，例如辐射照相系统或者X射线系统，尤其是涉及在这种系统中所使用的多个铺瓦(multi-tile)检测器装置和制造这种装置的方法。更为具体地，本发明涉及一种用于以使与平铺过程(tiling)相关的可视伪影最少或防止可视伪影的方式组装检测器铺瓦(tiles)的系统和方法。

背景技术

医学诊断和成像系统是现代卫生保健设施中普遍使用的。现在，存在许多用于医学诊断和成像系统的医疗器械。这些医疗器械包括计算断层成像(CT)系统、X射线系统(包括常规的和数字/数字化的成像系统)、磁共振(MR)系统、正电子发射层析成像(PET)系统、超声波系统、原子核医疗学系统等等。

医学成像系统通常通过辐射一种非侵入性的辐射源到患者体内，然后由穿过所述患者身体并且冲击成像检测器的部分重建图像来生成图像。在许多成像系统中，所述成像检测器可以包括检测器表面，所述检测器表面包括多个检测器铺瓦。例如，X射线成像检测器、计算机断层成像检测器、正电子发射层析成像检测器、原子核成像检测器、以及伽马射线成像检测器通常使用离子化的光子检测器材料，例如碲锌镉(CZT)、碲化镉(CdTe)，以及其它的各种晶状半导体材料，所述晶状半导体材料由于多种生产要素的影响而具有尺寸限制。例如，使用CZT材料的成像检测器通常需要多个铺瓦，因为CZT晶体在当前的技术水平之下由于成品率问题只能以相对小的尺寸生长。辐射检测器被用在例如医学成像，例如X射线、以及无损测试应用中。大面积的辐射检测器需要多个检测器铺瓦结合在一起，此后称为平铺过程。平铺过程引入了另外的图像伪影，所述图像伪影是由例如检测器铺瓦之间的非活性区域或者间隙、在检测器铺瓦中在x轴、y轴和z轴方向上的偏差、以及检测器铺瓦中的非线性差别所引起的。

相应地，许多CZT铺瓦以平铺式配置与基底例如硅片或者印模相连接，从而为成像检测器提供所需尺寸。令人遗憾的是，平铺过程易于产生导致在重构图像中形成可视伪影的间隙。检测器铺瓦的组装同样也是复杂的，其需要将检测器铺瓦与与其相对应的印模电连接，印模然后必须连接到剩余的图像接收器上。

在基于间接转换的平直检测器中，闪烁器与读取面板相接合，所述读取面板由一个或多个检测器铺瓦组成。闪烁器可以被直接设置在读取面板上或者首先设置在一个基底上，然后例如利用光学胶水或者凝胶将所述基底与读取面板相接合。这个接合层的光学和机械性能对成像质量(IQ)具有大的影响。换而言之，在一个平铺式检测器中检测器铺瓦之间在所有x、y、z三个方向上的偏差导致了图像伪影的产生。Z-偏差导致了检测器铺瓦之间的高度测量差别。这个差别会在接合层中检测器铺瓦的连接处(参见图1)引入空隙或者气泡。这种伪影影响了局部像素的敏感性，从而导致了图像伪影的产生。如果这些缺陷是稳定的，即不会随着时间而改变和/或移动，局部像素的敏感性的相关联变化可以通过常规的增益校正来修正。如果不是这样的话，所述常规的增益校正方法不再是适当的，将导致图像伪影。由x-y-偏差所导致的图像伪影需要通过软件进行修正。为了能够进行适当的校正和/或降低运算容量，所述x-y-偏差应该尽可能地小。

US2005/098732描述了一种检测器，其可以包括以下部分：平基板；附着于所述基板上的检测器铺瓦的(N×M)阵列，每个所述检测器铺瓦包括制造在具有必要电路的基底上的光电传感器阵列；附着于所述基板上的多个数据指铺瓦，每个数据指铺瓦都包括多条数据线；附着于所述基板上的多个扫描指铺瓦，每个扫描指铺瓦都包括多条扫描线；在它们的前表面上互联相邻的所述检测器铺瓦的电互联网络；将所述检测器铺瓦的N个单元连接到多个所述数据指铺瓦的电互联网络；将所述检测器铺瓦的M个单元连接到多个所述扫描指铺瓦的电互联网络。

如前所述，需要一种以使图像伪影最小或者防止图像伪影的方式组装多个检测器铺瓦的技术，所述图像伪影与非活性区域和检测器铺瓦之间的偏差相关联。特别地，需要一种用于减小相邻的检测器铺瓦之间间隙的技术。

发明内容

当前的技术提供了一种平铺式辐射检测器装置，所述装置包括：检测器铺瓦的(N×M)阵列；闪烁器层；共用基底层；其中，所述检测器铺瓦的阵列被设置在所述闪烁器层和所述基底层之间；每个检测器铺瓦具有朝向所述闪烁器层的前侧和朝向所述基底层的背侧；相邻检测器铺瓦的相邻前侧边缘之间的相对高度差小于2μm，优选地小于1μm。

通过采用所述装置，检测器铺瓦之间的偏差和由此产生的相对应的图像伪影能够被显著地减少。因而，所制造的平铺式检测器的成像质量、生产率和可靠性得到了相当大的提高。

一方面，当前的技术提供了一种方法，其中检测器铺瓦在水平(xy)方向被精确地设定尺寸，使得边缘像素与铺瓦边缘之间的非活性区域或者间隙大约为15μm宽，而不会损坏(边缘)像素，并且其中吸附在检测器铺瓦(的活性面侧(active side))上的残留物诸如由尺寸设定工序所产生的微粒的量最少。因此，检测器铺瓦在垂直(z)方向上被精确地设定尺寸，使得检测器铺瓦之间的厚度差得到极大地减小，并且不会引入额外的损坏和污染，例如微粒、有机物。

尤其是，沿着邻接线(即相邻铺瓦相连接的位置)在相邻检测器铺瓦的前侧平面之间的高度差对于成像质量和可靠性是非常关键的。采用所提出的尺寸设定方法步骤，能够使得这些变化范围降低到＜1μm。

另一方面，当前的技术提供了一种用于制造平铺式检测器的方法，包括以下步骤：临时地将检测器铺瓦的(N×M)阵列前侧向下地设置到平直设置板上，使得相邻检测器铺瓦之间的非活性区域在水平方向上的宽度小于四个像素排。

优选地，检测器铺瓦被精确地对准(xyz)，使得(i)检测器铺瓦之间的非活性区域的宽度为零或一个像素排，以及(ii)检测器铺瓦的活性面侧或者前侧足够地平整(＜1μm)。

然而在本发明的另一方面中，在所述平整处理之后，基底被粘合到已对准的检测器铺瓦的背侧。为了实现所述的z-对准精度，对准定位器、共用基底层和胶水层具有极好的平直性且没有微粒是必需的。

然而在本发明的另一个方面中，闪烁器面板然后被粘合到检测器铺瓦的活性面侧上。由于检测器铺瓦的活性面侧被平整，因此位于闪烁器与检测器铺瓦之间的光耦合以及由此产生的成像质量能得到显著的提高。

采用本发明，可以在检测器铺瓦与闪烁器之间形成优良的光学接触，其对于成像质量很关键，因为根据本发明的一个方面检测器铺瓦的活性面侧被平整(精确的z-对准)。

此外，检测器铺瓦之间的x-y偏差可以被显著地减少，因为检测器铺瓦被精确地进行尺寸设定和对准。所述检测器铺瓦的精确对准会产生更少的图像伪影。因而，成像质量、生产率和可靠性被极大地改善，进而降低了成本。

在本发明的另一个方面，闪烁器基底、检测器铺瓦和共用基底的热膨胀应相互匹配，以使与温度相关的图像伪影最少。由于与温度相关的图像伪影被强力地抑制，因此不需要主动冷却，进而降低了成本且提高了可靠性。

在本发明的另一个方面中，相邻检测器铺瓦的相邻前侧边缘之间的相对高度差小于或者等于所述相邻检测器铺瓦的相邻背侧边缘之间的相对高度差。

在本发明的另一个方面中，闪烁器层和/或共用基底层被粘合在检测器铺瓦的阵列上。

在本发明的另一个方面中，装置还包括位于闪烁器层和检测器铺瓦之间的光学透明(optically clear)粘合层。

在本发明的另一个方面中，装置还包括位于基底层和检测器铺瓦之间的粘合层。

在本发明的另一个方面中，粘合层具有不超过25μm的厚度。

在本发明的另一个方面中，检测器铺瓦被对准，使得位于相邻检测器铺瓦之间的非活性区域的宽度小于四个像素排，优选地为零或者一个像素排。

在本发明的另一个方面中，一种用于制造诸如X射线、伽马射线和光子的高能辐射或微粒的平铺式检测器的方法，包括以下步骤：将检测器铺瓦前侧向下地安装到平直真空吸盘上；通过研磨以平整所述检测器铺瓦的厚度，从而从每个检测器铺瓦的背侧除去材料。

根据一个实施例中的所述方面，平铺式辐射检测器的所有检测器铺瓦被同时面朝下地安装在背侧研磨工具的真空吸盘上。真空吸盘优选地具有良好平直性且必须没有微粒，以确保检测器铺瓦的活性面侧是平整的。然后，旋转研磨轮从每个检测器铺瓦的背侧除去一部分材料，使得检测器铺瓦的背侧也被精确地平整。最终的结果是所有的检测器铺瓦具有相同的厚度。优选地，研磨轮延伸超出由检测器铺瓦形成的区域，因为在那种情况下研磨轮仅需要单次通过而无需多次通过，从而提高了厚度均一性。

在本发明的另一个方面中，一种制造诸如X射线、伽马射线和光子的高能辐射或微粒的平铺式检测器装置的方法，包括以下步骤：临时地将检测器铺瓦的(N×M)阵列前侧向下地设置到平直设置板上，使得相邻检测器铺瓦之间的非活性区域在水平方向上的宽度小于四个像素排，优选地为零或者一个像素排。

提供了根据所述方面的一个实施例，其中检测器铺瓦以它们的活性面侧向下的方式在对准定位器上被精确地对准(xyz)。

对准定位器被设计成使得一旦每个铺瓦对准后，真空就分别施加到每个铺瓦上。对准定位器必须具有极好的平直性且必须没有微粒，以使得检测器铺瓦能够精确地z-对准。在这个时刻，检测器铺瓦利用沿着铺瓦的非邻接边缘的对准销和位于铺瓦之间的间隔被手动地对准。可以预料的是，这个工序将例如通过使用机械臂而被自动实施，因为这将大大改善再现性、生产时间、生产能力，以及如果需要的话，改善对准精度(≤1μm)。

在本发明的另一个方面中，临时地设置检测器铺瓦的(N×M)阵列，使得相邻检测器铺瓦的前侧的平面之间的相对垂直距离小于2μm，优选地小于1μm。

在本发明的另一个方面中，该方法还包括将共用基底层粘合到检测器铺瓦的背侧。

在此，在根据所述方面的一个实施例中，薄膜粘合剂(例如是由3M公司提供的OCA8141)在第一个步骤中真空施加到或者利用辊子层压到共用基底(例如硼硅玻璃)的一侧。这个步骤必须在无尘室条件下实施，以防止微粒截留于薄膜粘合剂和公用基底之间。薄膜粘合剂以及共用基底必须具有良好平直性和厚度均一性。然后，共用基底(例如硼硅玻璃)在无尘室条件下附着于对准的检测器的背侧，以确保没有微粒会截留于检测器铺瓦和共用基底之间。

在本发明的另一个方面中，该方法进一步包括将共用闪烁器层粘合到检测器铺瓦的前侧。在一个实施例中，闪烁器面板可以在无尘室条件下被真空接合到检测器铺瓦的活性面侧上，以避免空气和微粒截留于检测器铺瓦和闪烁器之间。

在所述方面的一个实施例中，厚度≤25μm的光学透明薄膜粘合剂(例如由3M公司提供的OCA8141)在无尘室条件下被真空施加到或者利用辊子层压到闪烁器面板(安置在铝质或者不定形碳(a-carbon)基底上的CsI:Tl)的活性面侧上，以防止空气和微粒截留于薄膜粘合剂和闪烁器之间。

在本发明的另一个方面中，通过旋转研磨轮进行研磨，所述研磨轮延伸超出由检测器铺瓦所形成的区域。

在本发明的另一个方面中，在临时设置步骤期间，真空被施加到每个检测器铺瓦上。

在本发明的另一个方面中，所述检测器铺瓦中的至少一个通过以下步骤在平面方向设定尺寸：将检测器面板背侧向下地对准到真空吸盘上；其中所述真空吸盘包括至少两个真空通道，其中一个真空通道被设置成将真空作用于所述检测器面板的预定检测器铺瓦区域，以及第二真空通道被设置成将真空作用于紧邻所述检测器铺瓦区域的所述检测器面板的预定区域；将真空施加到两个通道中；裁切紧邻所述检测器面板的所述预定检测器铺瓦区域的部分；从所述第二真空通道去除真空；以及从所述检测器铺瓦区域去除裁切的部分。

通过所述方面，切割工序可以被实施以能够沿x-y方向对检测器铺瓦进行精确尺寸设定。检测器铺瓦需要从其分离出来的面板在专用的真空吸盘上面朝上地对准。这个真空吸盘主要包括两个真空通道，一个作用于检测器铺瓦，而另一个作用于位于检测器铺瓦的每侧上的“翼”部分，所述“翼”部分通过切割工序从所述检测器铺瓦上被裁切。在切割过程中，对两个通道都施加真空。在切割过程之后，仅对检测器铺瓦施加真空，使得翼部分能够从真空吸盘上被移除。这是通过“翼部分”不接触并且因此不会损坏检测器铺瓦的方式来完成。在切割过程中，检测器铺瓦可以优选地使用从喷嘴阵列中喷射出的去离子水进行连续冲洗，以防止切割工序所产生的碎屑落在检测器铺瓦上。与常规的晶片切割工序相比，检测器铺瓦的损坏和落在检测器铺瓦的活性面侧上的碎屑量都可以显著地减少。

根据本发明的另一个实施例，一种制造诸如X射线、伽马射线和光子的高能辐射或微粒的平铺式检测器的方法，包括以下步骤：将检测器铺瓦一个接一个地并且使它们的活性面侧向下地对准到闪烁器面板上，以形成检测器铺瓦的阵列。一个方面，优选地使用机器人，准确地说是使用机械臂，以实施检测器铺瓦的精确定位(例如≤2μm，优选地≤1μm)。在另一个方面中，其优选地使用可以限定在闪烁器面板和/或检测器铺瓦上的对准标记。

在进行所述对准之前，光学透明薄膜粘合剂被施加到闪烁器面板上。在实施例的一个方面，至少在施加粘合剂的过程中采用真空和无尘室条件，以防止气泡或者微粒在粘合薄膜和闪烁器面板之间的滞留。

根据本发明的另一个实施例，一种制造平铺式检测器的方法，包括以下步骤：将检测器铺瓦一个接一个地并且使它们的活性面(前)侧向下地对准到对准定位器上，以形成检测器铺瓦的阵列；暂时地将机械定位器附着到形成所述阵列的已对准的检测器铺瓦的背侧，其中，所述机械定位器适于对于每个检测器铺瓦单独地沿垂直方向移动；以及从所述对准定位器上移去所述检测器铺瓦的阵列。在调整期间，机械定位器允许分别附着在检测器铺瓦中的一个上的每个相应定位器部分稍微的垂直运动(z-方向)。z-方向的运动可以例如在本方法的下一个步骤中的闪烁器接合期间补偿检测器铺瓦的前侧或者活性面侧之间例如由铺瓦高度差所引起的高度测量差。

在所述方法的一个方面中，在进一步优选的实施例中，真空分别做用于每个检测器铺瓦。一方面，通过至少一个通道来施加真空，所述通道的端部之一通向检测器铺瓦中的一个。根据一个其它方面，所述通道被设置在对准定位器中，并且因此通向相对应铺瓦的活性面侧或者前侧。在另一个方面或者另外地，通道被设置在机械定位器中，并且相应地通向对准的检测器铺瓦的背侧。

在下文中，将对本发明的示例性的实施例进行描述。必须要指出的是，与不同主题相关的技术特征的任何组合当然同样是可行的。

需要指出的是本发明的实施例已经参照不同的主题进行了描述。尤其是，一些实施例已经根据装置类权利要求进行了描述，而另一些实施例已经根据方法类权利要求进行了描述。然而，所属技术领域的技术人员将从上下文的描述中进行汇总，除非有其它的说明，否则除了属于同一个主题类型的技术特征的任何结合之外，任何与不同的主题相关的技术特征的组合，尤其是装置类权利要求的技术特征和方法类权利要求的技术特征的组合也都被认为被本申请所公开。

本发明在上文中所定义的各个方面及其它方面将从在下文中进行描述的实施例中的例子而变得更加明显，并且将参照实施例中的例子被解释。在下文中，本发明将根据实施例中的例子进行更详细的描述，但是其并不是对本发明的限制。为了便于更好的理解，附图采用垂直比例尺放大的方式示出。

基于上文中已给定的内容和下文中的对制造铺瓦的方法的解释，技术人员能够将该方法中的步骤转化成用于实施本发明的计算机程序。

附图说明

图1示出了现有技术中已知的平铺式检测器的侧视图；

图2示出了根据本发明的方法的流程图；

图3示出了检测器面板的示意性俯视图；

图4是安装在真空吸盘上的两个检测器铺瓦的侧视图；

图5示出了图4中的检测器铺瓦位于对准定位器上的侧视图；

图6是基底层的侧视图；

图7是附着于根据图4和图5的两个检测器铺瓦的背侧的图6中的基底层的侧视图；

图8是的根据图7的装置面朝上翻转的侧视图；

图9是位于基底层和薄膜粘合剂之间的闪烁器层的侧视图；以及

图10是根据本发明的检测器装置的侧视图。

图11是根据本发明的另一个方法的流程图；

图12是闪烁器层和粘合层的剖面侧视图；

图13示出了位于图12中的闪烁器层上的检测器铺瓦的剖面侧视图；

图14是基底层的侧视图；

图15是根据本发明的另一检测器装置的侧视图；

图16示出了根据本发明的另一个方法的流程图；

图17是具有两个检测器铺瓦的对准定位器的剖面侧视图；

图18示出了位于机械定位器之上的检测器铺瓦的剖面侧视图；

图19是闪烁器层的剖面侧视图；

图20是具有两个检测器铺瓦的闪烁器层的剖面侧视图；

图21是基底层的剖面侧视图；

图22是根据本发明的另一检测器装置的剖面侧视图。

具体实施方式

根据图1，基于间接式转换的平直的平铺式检测器装置100被示出，其中闪烁器102被接合到读取面板上，所述读取面板由设置在基底层110上的一个或多个检测器铺瓦104，104’组成。闪烁器102可以直接安置到读取面板上，或者先安置到基底(未在此示出)上，基底随后再与读取面板相接合，例如利用光学胶水或者凝胶。这个接合层的光学和机械性能对成像质量(IQ)具有大的影响。因此，在平铺式检测器装置100的检测器铺瓦之中在x、y、z所有三个方向上的偏差导致图像伪影。Z-偏差导致检测器铺瓦之间的高度测量差别。这会在检测器铺瓦104、104’相连接的接合层中产生空隙108或者气泡。这种缺陷影响了每个检测器铺瓦的局部像素敏感性，从而导致了图像伪影。

根据图2，提出了一种组装方法，其能够制造平铺式平直的检测器，所述检测器包括成(N×M)结构的检测器铺瓦，其中N和M都是整数。下文中，将对提出的组装工艺进行更详细的描述，其包括根据图3至10具有N＝2且M＝1结构的平铺式检测器的示意图。

优选地定制的切割工序在第一步骤201中进行，以能够在x-y方向对检测器铺瓦304进行精确的尺寸设定(图3)。检测器铺瓦304需要从其分离出来的面板320在专用的真空吸盘(未在此示出)上面朝上地放置。这个真空吸盘主要包括两个真空通道，一个用于检测器铺瓦，而另一个用于位于检测器铺瓦的每侧上的“翼”部分330，所述“翼”部分330通过切割工序从所述检测器铺瓦上被裁切掉。在切割过程中，对两个通道都施加真空。在切割过程之后，仅对检测器铺瓦304施加真空，使得翼部分330能够从真空吸盘上被去除。这优选地是通过“翼部分″330不接触并且因此不会损坏检测器铺瓦304的方式来完成。在切割过程中，检测器铺瓦304优选地利用从喷嘴阵列360中喷射出的去离子水进行连续地冲洗，以防止切割工序所产生的碎屑落在检测器铺瓦304上。与常规的晶片切割工序相比，检测器铺瓦304的损坏以及落在检测器铺瓦304的活性面侧上的碎屑量都显著地减少了。

第二个步骤202涉及在z方向对检测器铺瓦精确的尺寸设定(如图4)。构成平铺式辐射检测器400的所有检测器铺瓦304，304’以它们的活性面侧或者前侧侧向下的方式同时被安装到未在此示出的背侧研磨工具的真空吸盘406上。真空吸盘406优选地显示出良好平直性且没有微粒，以确保检测器铺瓦304，304’的活性面侧平整到具有预定的精度。然后，旋转研磨轮(未示出)从每个检测器铺瓦304，304’的背侧除去一部分材料420，420’，这样使得检测器铺瓦的背侧同样也是精确地平整。研磨后的结果是所有的检测器铺瓦都呈现出具有相同的厚度408。由于所述的研磨工序，检测器铺瓦的背侧包括研磨痕迹(未示出)。优选地，研磨轮延伸超出由检测器铺瓦304，304’形成的区域，因为在那种情况下研磨轮仅需要单次通过而无需多次通过，其提高了厚度均一性。

重要地，相邻检测器铺瓦304，304’的例如在图5中所示的相邻前侧边缘505，505’之间的相对高度差小于(未经过研磨步骤，但是通过对齐前侧)或者等于(例如通过研磨)所述相邻检测器铺瓦的相邻背侧边缘407，407’之间的相对高度差409。

在第三个步骤203中，检测器铺瓦304，304’对准到对准定位器508上(图5)。检测器铺瓦304，304’以它们的活性面侧向下的方式被精确地对准(xyz方向)到对准定位器508上。在一个实施例中，对准定位器508被设计成一旦每个铺瓦304，304’被对准后真空就能分别作用于每个铺瓦304，304’。对准定位器508优选地显示出良好平直性，并且必须没有微粒，以使得检测器铺瓦304，304’能够精确地实现z-对准。在这个时刻，检测器铺瓦304，304’利用沿着铺瓦304，304’的非邻接边缘的对准销和铺瓦304，304’之间的间隔被手动地对准。可以预料的是，在一个实施例中这个工序将会自动实施，例如利用机械臂，因为这将极大地改善再现性、生产时间、生产能力，以及如果需要的话，改善对准精度(≤1μm)。

在第四个步骤204中，薄膜粘合剂602被施加到共用基底604上。

薄膜粘合剂602(例如由3M公司提供的OCA8141)被真空施加到或者利用辊子层压到共用基底604(例如硼硅玻璃)的一侧。这个步骤必须在无尘室条件下实施，以防止微粒截留于薄膜粘合剂602与公用基底604之间。薄膜粘合剂602，以及公用基底都必须显示出良好平直性和厚度均一性。

在第五个步骤205(图7)中，共用基底604附着于已对准的检测器铺瓦304、304’的背侧。共用基底604优选地在无尘室条件下附着于已对准的检测器铺瓦304、304’的背侧，以确保没有微粒会截留于检测器铺瓦304、304’和共用基底604之间。

在第六个步骤206(图8)中，该装置从对准定位器上被移走，并被翻转，以使检测器铺瓦304、304’的活性面侧朝上(图8)。

在第七个步骤207(图9)中，厚度≤25μm的光学透明薄膜粘合剂908(例如由3M公司提供的OCA8141)在无尘室条件下被真空施加到或者利用辊子层压到闪烁器层910(安置在铝质或者不定形碳基底912上的CsI:Tl)上，以防止空气和微粒截留于薄膜粘合剂908与闪烁器层910之间。

在第八个步骤208(图10)中，闪烁器层910在无尘室条件下被真空接合到检测器铺瓦304、304’上，以避免在检测器装置1000的检测器铺瓦304、304’与闪烁器层910之间发生空气和微粒的滞留。

重要的是即使在其它的独立权利要求中提出另外的组装方法，平铺式检测器也被精确地设定尺寸和对准，使得图像伪影显著地减少。首先，检测器铺瓦可以沿水平(xy)方向精确地设定尺寸，使得在边缘像素与铺瓦边缘之间的非活性区域具有例如15μm的宽度而不会损坏(边缘)像素，以及吸附在检测器铺瓦(的活性面侧)上的残留物例如由尺寸设定工序所产生的微粒的量最少。

然后，检测器铺瓦可以是一起地(图16)或者单独地(图11)附着于闪烁器面板上，使得它们的活性面侧或者前侧能够被自动地平整。因而，闪烁器与检测器铺瓦之间的光耦合以及因此成像质量得到显著地提高。根据图16中示出的第一实施例，检测器铺瓦首先被精确地对准，然后共同地被真空粘合到闪烁器面板。根据图11，检测器铺瓦被单独地对准，随后被真空粘合到闪烁器面板。由于精确的尺寸设定工序，位于相邻检测器铺瓦之间的非活性区域优选地具有不超过一个像素排的宽度(50μm)。专用的对准设备能够使得xy-对准精度达到≤2μm或者优选地≤1μm。尺寸设定工序、(可选的)共用基底粘附到检测器铺瓦的背侧的方式以及互连装置对于在下文中详细描述的两种组装选择来说可以是相同的。

为了能够精确地对准，在无尘室条件下实施对准和闪烁器接合以使颗粒污染最少是必要的。

优选地，闪烁器基底、检测器铺瓦和共用基底的热膨胀是相互匹配的，以使与温度相关的图像伪影最小。

根据图11，一种方法能够制造平铺式平直的检测器，所述检测器包括(N×M)结构的检测器铺瓦，其中N和M都是整数。下文中，将对所提出的组装工艺进行更详细的描述，其包括根据图3、图12至图15的具有N＝2且M＝1结构的平铺式检测器的示意图。

优选地定制切割工序在第一个步骤1101中进行，以能够沿x-y方向精确地设定检测器铺瓦304的尺寸(图3)。步骤1101与上文中所描述的步骤201相同。在所描述的方法中使用的切割工序是优选的，而并不是必须的。

在第二个步骤1102(图12)中，光学透明薄膜粘合剂908(例如25μm厚，例如由3M公司提供的OCA8141)在真空并且无尘室条件下被施加到闪烁器面板910(安置在铝质、不定形碳或者光学纤维(FOP)的基底)上，以防止薄膜粘合剂908和闪烁器面板910之间发生空气和微粒的滞留(图12)。在使用FOP基底的情况下，光学粘合剂被施加到FOP侧上，其它的在闪烁器侧。可选择的，粘合剂通过辊子层压到闪烁器层的活性面侧上。

在第三个步骤1103(图13)中，检测器铺瓦304、304’在无尘室和真空条件下对准，并且一个接一个地接合到闪烁器面板910，以避免在检测器铺瓦304、304’与闪烁器面板910/粘合层908之间发生空气和微粒的滞留。在使用具有FOP基底的闪烁器面板的情况下，检测器铺瓦304、304’的活性面侧通过粘合层908被粘合到FOP侧，其它的粘合到闪烁器侧。检测器铺瓦的精确定位(例如≤2μm或者更好地≤1μm)能够通过使用机械臂和限定在闪烁器面板和/或检测器铺瓦上的对准标记(未在此示出)来实现。换句话说，将检测器铺瓦(304、304’)一个接着一个地对准、并且使它们的活性面侧向下地置于闪烁器面板上以形成检测器铺瓦的阵列在要求保护的方法中的一个中被提出。

在第四个步骤1104(图14)中，粘合剂602被施加于共用基底604(例如硼硅玻璃)的一侧上。必要的是，粘合剂602能够消除检测器铺瓦之间的背侧上的、由例如铺瓦高度差(参见图13)所引起的小的高度测量差别。这种粘合剂的例子是发泡粘合剂。

在第五个步骤1105(图15)中，共用基底604(例如硼硅玻璃)优选地在无尘室条件下附着到已对准的检测器铺瓦304、304’的背侧，以确保没有微粒会截留在检测器铺瓦与共用基底之间。

根据图16，另外的方法能够制造平铺式平直的检测器，所述检测器包括(N×M)结构的检测器铺瓦，其中N和M都是整数。下文中，将对所提出的组装工艺进行更详细的描述，其包括根据图3、图17至图22的具有N＝2且M＝1的结构的平铺式检测器的示意图。

优选地定制的切割工序在第一个步骤1601中进行，以能够沿x-y方向(图3)精确地设定检测器铺瓦304的尺寸。步骤1601与上文中所描述的步骤201或者步骤1101相同。在所描述的方法中采用的切割工序是优选的，而不是必须的。

在第二个步骤1602(图17)中，检测器铺瓦304，304’以它们的活性面侧向下的方式被精确地对准(xyz)到对准定位器1702上。

对准定位器1702被设计成使得一旦铺瓦已经被对准，真空能够分别作用于每个铺瓦。对准定位器必须表现出极好的平直性且必须没有微粒，以确保检测器铺瓦304，304’的精确对准。此时，检测器铺瓦利用沿着铺瓦的非邻接边缘的对准销(未在此示出)和铺瓦之间的间隔被人工地对准。可以预料的是，这个工序将例如通过使用机械臂自动地实施，因为这将极大地改善再现性、生产时间、生产能力，以及如果需要的话，改善对准精度(≤2μm或者≤1μm)。

在第三个步骤1603(图18)中，机械定位器1802临时地附着到对准了的检测器铺瓦304、304’的背侧，例如通过使用至少一个通道将真空施加到每个铺瓦上。机械定位器1802允许每个检测器铺瓦304、304’在保持其xy方向对准的同时单地地发生轻微的垂直移动(z方向1804)。这样，检测器铺瓦的活性面侧中的例如由如图18所示铺瓦高度差所引起的高度测量差别在闪烁器接合期间被自动地补偿(步骤1605，图20)。在机械定位器1802附着之后，铺瓦装置304、304’从对准定位器1802上被移走并可被翻转，使得检测器铺瓦304、304’的活性面侧朝上定向。

接着，在第四个步骤1604(图19)中，光学透明薄膜粘合剂908(例如25μm厚，例如由3M公司提供的OCA8141)优选地在真空和无尘室条件下被施加到闪烁器面板910(安置在铝质、不定形碳、或者光学纤维(FOP)的基底)上，以防止在粘合薄膜与闪烁器面板之间发生空气和微粒的滞留。在使用FOP基底的情况下，光学粘合剂908被施加到FOP侧，其它的被施加到闪烁器侧。

在第五个步骤1605(图20)中，检测器铺瓦304、304’通过使用粘合层908被接合到闪烁器面板910上。检测器铺瓦304、304’优选地在无尘室和真空条件下一起接合到闪烁器面板910上，以避免在检测器铺瓦304、304’与粘合层/闪烁器面板之间发生空气和微粒的滞留。在使用具有FOP基底的闪烁器面板的情况下，检测器铺瓦的活性面侧粘合到FOP侧，其它的粘合到闪烁器侧。当检测器铺瓦接触到闪烁器面板时，它们的活性面侧通过附着于它们背侧的机械定位器而自动地调平整。在闪烁器面板粘合之后，机械定位器被移开。

在第六个步骤1606(图21)中，粘合剂602被施加于共用基底层604(例如硼硅玻璃)的一侧上。粘合剂能够消除由例如在图17中示出的例如铺瓦高度差所导致的检测器铺瓦之间背侧上的小的高度测量差别是必要的。这种粘合剂的例子是发泡粘合剂。

在第七个步骤1607(图22)中，共用基底604在无尘室条件下附着于已对准的检测器铺瓦304、304’的背侧，以确保没有微粒会截留于检测器铺瓦与粘合剂602或者共用基底之间。

本发明所提出的组装方法能够用来制造用于医学成像和无损试验的平铺式(X射线)检测器。虽然它与各式各样的检测器铺瓦类型例如硅、单晶硅兼容，但是它对于制造大面积的单晶硅平直检测器是特别有用的，因为单晶硅技术是不定形硅(a-Si)技术的后继，并且现在是在平直检测器中默认的检测器铺瓦技术，因为它可以提供更好的性能及更多的功能。大面积单晶硅检测器需要平铺过程，因为单晶硅检测器铺瓦的尺寸受到最大硅晶片尺寸的限制，最大硅晶片尺寸现在是12英寸。

Claims (10)

1.一种制造高能辐射或微粒的平铺式检测器装置的方法，所述平铺式检测器装置包括：

检测器铺瓦(304，304’)的N×M阵列，其中，N和M是整数；

闪烁器层(910)；

共用基底层(604)；

其中，所述检测器铺瓦(304，304')的阵列被设置在所述闪烁器层和所述基底层之间；

每个检测器铺瓦(304，304')具有朝向所述闪烁器层的前侧和朝向所述基底层的背侧；

所述方法包括以下步骤：

将检测器铺瓦(304、304’)一个接一个地并且使它们的前侧向下地对准到对准定位器上，以形成检测器铺瓦的N×M阵列；

暂时地将机械定位器附着到形成所述阵列的已对准的检测器铺瓦的背侧，其中，所述机械定位器适于对于每个检测器铺瓦单独地沿垂直方向移动；以及

从所述对准定位器上移去所述检测器铺瓦的阵列；

其中，相邻检测器铺瓦(304，304')的相邻前侧边缘(505，505')之间的相对高度差小于2μm。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括以下步骤：

通过研磨以平整所述检测器铺瓦的厚度(408)，从而从每个检测器铺瓦(304、304’)的背侧除去材料(420、420’)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

相邻检测器铺瓦之间的非活性区域在水平方向上的宽度小于四个像素排。

4.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将基底层附着到形成所述阵列的检测器铺瓦的背侧，其中所述基底层包括粘合层。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘合层适于补偿相邻检测器铺瓦的背侧之间的高度测量差。

6.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述检测器铺瓦(304、304’)中的至少一个通过以下步骤在平面方向设定尺寸：

将检测器面板背侧向下地对准到真空吸盘上；其中所述真空吸盘包括至少两个真空通道，其中一个真空通道被设置成将真空作用于所述检测器面板的预定检测器铺瓦(304、304’)区域，以及第二真空通道被设置成将真空作用于紧邻所述检测器铺瓦区域的所述检测器面板的预定区域；

将真空施加到两个通道中；

裁切紧邻所述检测器面板的所述预定检测器铺瓦区域的部分；

从所述第二真空通道去除真空；

从所述检测器铺瓦(304、304’)区域去除裁切的部分。

7.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，相邻检测器铺瓦(304，304')的相邻前侧边缘(505，505')之间的相对高度差小于1μm。

8.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述高能辐射是X射线或伽马射线。

9.如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述高能微粒是光子。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，相邻检测器铺瓦之间的非活性区域在水平方向上的宽度为零或者一个像素排。