医疗CT探测器芯片应用系统架构和原理分析

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。

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