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医疗CT探测器芯片应用系统架构和原理分析

时间:2023-05-08 16:10

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作者:admin

标签: CT  光敏  探测器 

导读:医疗CT探测器芯片应用系统架构和原理分析-该传感器解决方案包括超低暗电流的光电二极管阵列和并排的 64/128 通道 ADC,允许在设备的三个相邻边缘组装像素阵列。...

EID 探测器技术是广泛运用在计算机断层(CT)扫描医疗产品的光敏数字化探测技术。传统的 EID 技术大多运用分立方案的 PD 光敏二极管阵列和分立的电流型多通道数模转换 ADC 来设计,一直以来,由于架构带来的 SNR 信噪比低,高功耗,分布散热复杂等问题是限制系统成本和性能的主要问题。

ams OSRAM 在 EID 领域通过不断的探索试验,成功的研发出革命性的 EID 探测器产品 AS5950/AS5951,可以满足 16/32 排 CT 产品设计。其通过专利技术的架构整合,在提升系统成像空间分辨率的同时,大大降低了系统的散热和功耗,让整机探测器更集成化、小型化,同时通过简化系统电源风扇的尺寸和数量优化了系统的成本。

方案优势及主要特性    

应用优势 传感器特点
单晶圆集成光敏二极管和 AD 转换读取 高度集成化
高级别抗辐照 产品寿命长可靠性高
超低功耗 0.65mw - 1 mw/Channel
超低暗电流 Darkcurrent 低至 1 pA 
超低输入噪声 低至 0.30 fC
超小尺寸 2.56 x 2.56 x 0.5 mm3
超快积分时间 最小 200 μs 
优化线性度 ±250 ppm of ADC / ±600 ppm ADC+PD

技术原理(节选)    

第一部分:应用系统架构

CT 是大型的医疗设备,主要由 xray 球管、滑环、探测器组成。其中球管和探测器分别分布在滑环的上下半圆病人的上下两侧。其中探测器部分将穿过病人组织的 xray 通过放散格栅,闪烁体转换成可见光再通过阵列 PD 光敏二极管进行光电转换,得到的电荷信号经过 EID 读取电路转换成数字信号,上传成像处理单元形成成像。

艾迈斯欧司朗 AS5950/AS5951 在探测器模组中扮演着重要作用,他们在一个晶圆上集成了 PD 阵列和 ADC cmos 电路并通过 FR4 的 PCB 基底做成 CT 模组。PCB 的后方是高速接口连接器,数字信号可以通过柔性电缆传递到 FPGA 进行数据累计。

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该传感器解决方案包括超低暗电流的光电二极管阵列和并排的 64/128 通道 ADC,允许在设备的三个相邻边缘组装像素阵列。两个 AS5950/1 IC 可放置在 z 方向,作为 16 和 32 排探测器的设计成本优化的 CT 模组。

编辑:黄飞

 

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