本發(fā)明涉及用于探測電離輻射的探測器和對應(yīng)的探測方法，以及成像設(shè)備。

背景技術(shù)：

在醫(yī)療診斷應(yīng)用中，基于電離輻射探測的患者圖像生成是一個重要問題。在這種情形中，存在各種成像方法和系統(tǒng)，諸如計算機斷層攝影術(shù)(ct)、正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(pet)以及單光子發(fā)射計算機斷層攝影術(shù)(spect)。這些成像系統(tǒng)使用探測器，該探測器能夠基于所探測到的輻射生成圖像。

作為閃爍體探測器的替代方式，另一選擇是使用包括半導(dǎo)體材料的探測器(也稱作光子計數(shù)探測器，如從wo2014/087290a1可知的)。此類半導(dǎo)體傳感器，像作為用于ct的可能候選的用于光子計數(shù)直接轉(zhuǎn)換探測器的碲化鎘或czt，與它們的基于電流積分的非光譜閃爍體的對應(yīng)物相反，是非結(jié)構(gòu)化的。然而，這可能導(dǎo)致相鄰探測器像素之間的串?dāng)_易感性增加。這種效應(yīng)通常被稱為電荷共享。

電荷共享在成像性能上具有兩個主要的降級影響：首先，電荷共享是隨機的，這是因為它取決于x射線的交互位置。這導(dǎo)致由原始光子攜帶的能量信息完全損失。其次，電荷共享將信號從一個像素傳送至相鄰像素，因此也將影響探測系統(tǒng)的調(diào)制傳遞功能。出于上面兩個原因，電荷共享的抑制和/或校正對于半導(dǎo)體x射線探測器來說是非常期望的。

在ballabriga等人的“以單光子計數(shù)模式工作的具有改進(jìn)光譜性能的64k像素探測器讀出芯片”(a64kpixeldetectorreadoutchipworkinginsinglephotoncountingmodewithimprovedspectrometricperformance,nucl.instr.andmeth.a,2010)中給出了一種以單光子計數(shù)模式工作的具有新的像素間結(jié)構(gòu)的256x256通道混合像素探測器讀出芯片。該芯片目的在于通過減輕各通道之間的電荷共享效應(yīng)而改進(jìn)像素探測器中的能量分辨率。對芯片上全部2x2像素簇中的電荷求和，并且在逐事件的基礎(chǔ)上以最大總電荷將給定撞擊在本地分配至像素加法電路。每個像素也包含具有可編程深度和溢出控制的兩個12-位二進(jìn)制計數(shù)器。該芯片可構(gòu)造成使得每個探測器像素的尺寸匹配一個讀出像素的尺寸或探測器像素在面積上比讀出像素大四倍。在后者情形中，在較大像素之間逐事件求和仍是可能的。每個像素具有約1600個晶體管以及模擬靜態(tài)功耗在電荷求和模式中低于15μw且在單像素模式中為9μw。該芯片已經(jīng)以8-金屬0.13μm的cmos技術(shù)制造。

在us2011/0155918al中，公開了用于在像素圖像探測器中提供共享電荷的系統(tǒng)和方法。一種方法包括以使得通過至少兩個像素探測到電荷分布的構(gòu)造提供用于像素化固態(tài)光子探測器的多個像素，并從該至少兩個像素獲得電荷信息。該方法還包括基于所獲得的電荷信息確定電荷分布與多個像素的交互位置。

在wo2004/021698al中，公開了一種用于將電磁輻射轉(zhuǎn)換為電信號的探測器布置結(jié)構(gòu)。該探測器布置結(jié)構(gòu)包括敏感區(qū)，其中每個敏感區(qū)對應(yīng)相應(yīng)的電信號，且至少兩個敏感區(qū)以使得單獨的嚙合敏感區(qū)的非重疊包層也彼此嚙合的方式彼此嚙合。

在cunningham等人的“具有用于來自單個晶片側(cè)面的二維位置信息的交叉指形像素的宇宙射線探測器(cosmic-raydetectorwithinterdigitated-fingerpixelsfortwo-dimensionalpositioninformationfromasinglewaferside,1993)”中，公開了一種用于高能核子的同位素和能量探測的宇宙射線探測器類型。這簡化了所需的讀出電子裝置。

然而，仍需要改進(jìn)光子計數(shù)探測器，就它們對電荷共享效應(yīng)的易感性而言。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的探測器、探測方法以及包括所述探測器的具有增加的精度和改進(jìn)的圖像質(zhì)量的成像設(shè)備。

在本發(fā)明的第一方面，給出了一種用于探測電離輻射的探測器。所述探測器包括：

直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層，所述直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層用于響應(yīng)于入射電離輻射來生成載荷子；以及

對應(yīng)于像素的多個電極，所述多個電極用于記錄所述載荷子且生成對應(yīng)于所記錄的載荷子的信號；

其中，所述多個電極的中心電極被構(gòu)造成與至少兩個相鄰電極二維地交織，以通過所述中心電極并通過至少一個相鄰電極來記錄所述載荷子；

所述中心電極被構(gòu)造成形成具有梳齒的梳狀件，以與形成具有梳齒的相應(yīng)梳狀件的至少兩個相鄰電極的梳齒交織；以及

所述中心電極的梳齒與所述至少兩個相鄰電極的梳齒在縱向方向上交錯，所述中心電極和所述兩個相鄰電極沿著所述縱向方向布置。

在另一方面，給出了一種成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括：

輻射源，所述輻射源用于發(fā)射電離輻射穿過成像區(qū)域；

如上所述的探測器，所述探測器用于探測來自所述成像區(qū)域的電離輻射；

門架，所述門架用于支撐所述探測器以使所述探測器繞所述成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)；以及

控制器，所述控制器用于控制所述探測器以在繞所述成像區(qū)域旋轉(zhuǎn)期間探測多個投射位置處的電離輻射。

在又一方面，給出了一種探測方法，所述探測方法包括如下步驟：

從對應(yīng)于像素的多個電極中的中心電極接收中心信號，所述多個電極用于記錄由直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層響應(yīng)于入射電離輻射而生成的載荷子，所述中心信號對應(yīng)于所記錄的載荷子，所述多個電極的中心電極被構(gòu)造成與至少兩個相鄰電極二維地交織以通過所述中心電極并通過至少一個相鄰電極來記錄所述載荷子，所述中心電極被構(gòu)造成形成具有梳齒的梳狀件，以與形成具有梳齒的相應(yīng)梳狀件的至少兩個相鄰電極的梳齒交織，所述中心電極的梳齒與所述至少兩個相鄰電極的梳齒在縱向方向上交錯，所述中心電極和所述兩個相鄰電極沿著所述縱向方向布置；

從所述至少兩個相鄰電極接收至少兩個另外的信號；以及

基于所述中心信號和由所述至少兩個相鄰電極生成的所述兩個另外的信號確定所述入射電離輻射的位置信息和/或所述入射電離輻射的能量信息。

在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種計算機程序，包括程序代碼工具，當(dāng)在計算機上執(zhí)行所述計算機程序時，所述程序代碼工具致使所述計算機執(zhí)行本文中公開的方法的步驟；并且提供了一種非瞬態(tài)計算機可讀記錄介質(zhì)，所述介質(zhì)存儲計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品在由處理器運行時，致使本文中公開的方法得到執(zhí)行。

在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。應(yīng)理解的是，要求保護(hù)的方法、計算機程序、介質(zhì)具有與要求保護(hù)的探測器以及與在從屬權(quán)利要求中限定的相似和/或相同的優(yōu)選實施方式。

本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，即，在光子計數(shù)直接轉(zhuǎn)換探測器中的交錯的電極結(jié)構(gòu)能夠幫助更好地應(yīng)對電荷共享。在直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層中，入射電離輻射、即入射高能量粒子(諸如x射線光子)，導(dǎo)致生成載荷子。這在本文中也可稱為輻射事件。然后，這些載荷子通過電極來記錄。通常，陽極記錄電子。這些陽極對應(yīng)于待生成的圖像中的像素。多個電極記錄入射輻射的位置、能量和強度，并因此能夠生成對應(yīng)的圖像。

每個輻射事件通常導(dǎo)致生成多個載荷子(它們是同時生成的)。通常，一個單獨電極將記錄響應(yīng)于一個輻射事件生成的載荷子。然而，根據(jù)這種生成(或轉(zhuǎn)換)的位置，可以用不同的電極記錄一個輻射事件的載荷子。在由多個相鄰電極記錄載荷子時(電荷共享)，這可能導(dǎo)致入射輻射的定位不精確及其能量讀數(shù)的不精確。本發(fā)明能夠應(yīng)對這一問題。

根據(jù)本發(fā)明，電極被構(gòu)造成每個電極與至少兩個相鄰電極二維地交織的形式。因此，每個電極與至少兩個相鄰電極相交。因此，能夠總是通過至少兩個電極來記錄載荷子。如本文中使用的，交織指的是電極被構(gòu)造成一定程度的重疊。例如，電極可被構(gòu)造成使得一個電極的突出區(qū)段與對應(yīng)地形成的相鄰電極連接。如本文中所使用的，相鄰指的是在空間上鄰近，且相鄰電極彼此隔離開。

始終由至少兩個相鄰電極記錄載荷子。這對應(yīng)于固有的電荷共享，然而，電荷共享能夠通過校準(zhǔn)來補償，因為電極的交織區(qū)段的尺寸是事先已知的。通過利用至少兩個電極來記錄每個事件，可以分析這兩個電極的讀數(shù)并可以確定應(yīng)考慮哪個電極對應(yīng)于入射輻射的位置。

因此，基于一個電極的結(jié)構(gòu)和處理來描述探測器的結(jié)構(gòu)和功能。應(yīng)理解的是，所述多個電極的其他電極是結(jié)構(gòu)相同的。通常，電極將布置成直線或二維陣列。由所有電極(所有通道)生成的信號進(jìn)行相同的處理?？尚械氖?，電極形成彎曲結(jié)構(gòu)或平面布置結(jié)構(gòu)。通常，電極將布置成基本垂直于入射輻射。顯然，根據(jù)探測器的幾何形狀，可行的是，一些電極(例如，探測器邊界處的電極，其在所有側(cè)都沒有相鄰電極)可能需要單獨考慮和處理。

本發(fā)明的探測器能夠克服電荷共享的缺點，即由入射光子(入射電離輻射)攜帶的能量信息的丟失以及由探測系統(tǒng)的傳輸調(diào)制功能造成的不精確性。與先前的方案比較，根據(jù)本發(fā)明的探測器能夠獲得改進(jìn)的光譜性能和分辨率性能。在診斷醫(yī)療x射線成像裝置中，諸如乳房攝影掃描器或ct掃描器，這可以最終導(dǎo)致改進(jìn)的患者治療。

根據(jù)第一實施方式，探測器包括讀出電子裝置，所述讀出電子裝置用于基于由所述電極生成的中心信號和由所述至少兩個相鄰電極生成的兩個另外的信號確定所述入射電離輻射的位置信息和/或所述入射電離輻射的能量信息。該讀出電子裝置可尤其以硬件和/或以軟件來實現(xiàn)。入射電離輻射的位置指的是在直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層中入射高能光子或粒子的位置。評估由不同電極或像素(通道)生成的信號，以由此得出哪個電極歸屬于當(dāng)前評估的輻射事件。此外，確定入射電離輻射的能量信息。該能量指的是主事件(即入射電離輻射)的能量，該能量基于不同電極的信號評估來確定。讀出電子裝置的內(nèi)含物能夠獲得該信息并最終獲得正在包括本發(fā)明的探測器的成像設(shè)備中進(jìn)行成像的個人或?qū)ο蟮膱D像。如本文中所使用的，中心信號指的是一個電極的信號，且另外的信號指的是與該中心電極相鄰的電極的信號。通常，如上所述，相同處理將應(yīng)用于每個通道。

在一優(yōu)選實施方式中，所述電極被構(gòu)造成形成具有梳齒的梳狀件，以與至少兩個相鄰電極交織，所述相鄰電極同樣地形成；以及所述電極的梳齒與所述至少兩個相鄰電極的梳齒交錯。對于根據(jù)本發(fā)明的交織的電極結(jié)構(gòu)來說，一種可能性是利用梳狀結(jié)構(gòu)。每個電極被構(gòu)造成具有梳齒的梳狀件的形式。于是，可行的是，兩個相鄰電極的梳齒彼此交織。尤其是，每個梳狀電極可在兩側(cè)上與相鄰電極交織。由這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的一個優(yōu)點是能夠構(gòu)造每個電極使其利用其表面的一半與相鄰電極相交。此外，所有電極可相同地形成，這可利于制造過程和信號處理。

在一實施方式中，所述多個電極被沿著基本垂直于入射電離輻射的方向的直線布置；以及所述電極被構(gòu)造成在一側(cè)上與第一相鄰電極交織且在另一側(cè)上與第二相鄰電極交織。如本文中所使用的，基本垂直指的是到發(fā)射電離輻射的輻射源的距離差不多是恒定的。因此，電極結(jié)構(gòu)不僅可以是平面的，而且在點狀源的情形中也可以是稍微彎曲的。在電極沿著直線布置時，每個電極在其兩側(cè)具有兩個相鄰電極。對于信號處理來說，這意味著針對每個電極，由該電極生成的信號結(jié)合由兩個相鄰電極生成的信號進(jìn)行處理。用于直線結(jié)構(gòu)的一個示例是如上所述的一串交替排列的梳狀電極。

此外，優(yōu)選地，所述電極的第一半體與所述兩個相鄰電極的第一電極的一半交織，且所述電極的第二半體與所述兩個相鄰電極的第二電極的一半交織。每個電極利用其表面的一半與兩個相鄰電極相交或交織的結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行高效的處理，這是因為由兩個電極生成的信號是基本上直接相當(dāng)?shù)?。因此，對于一個輻射事件，比較由兩個相鄰電極生成的信號能夠直接確定兩個相鄰電極中的哪一個已經(jīng)接收到由該輻射事件生成的全部電荷以及兩個電極中的哪一個僅接收到部分電荷。已經(jīng)接收到全部電荷的電極的位置可被認(rèn)為是更好地對應(yīng)于入射輻射的位置。然而，這通常需要電極具有電荷云直徑的約兩倍的尺寸。

在探測器的優(yōu)選實施方式中，所述讀出電子裝置被構(gòu)造成使所述中心信號的信號水平與所述至少兩個另外的信號的信號水平進(jìn)行比較，且在所述中心信號的信號水平高于所述至少兩個另外的信號的信號水平時確定與所述電極的位置對應(yīng)的入射電離輻射的位置。電極的位置是已知的。根據(jù)由一個電極生成的信號水平與由其相鄰電極生成的信號水平的比較結(jié)果，確定該電極的位置是否可被認(rèn)為是對應(yīng)于入射輻射的位置，即輻射事件的位置。這種評估基于所生成的信號的信號水平。如本文中所使用的信號水平尤其指的是信號的能量。峰值對應(yīng)于脈沖幅值。在所述中心信號的信號水平(即由當(dāng)前評估下的電極生成的信號)高于所述至少兩個另外的信號的信號水平(即由所述至少兩個相鄰電極生成的信號)時，這表示當(dāng)前評估下的電極是已經(jīng)接收入射輻射的全部電荷的電極。換言之，由于確定的是總是一個電極捕獲入射輻射的全部電荷，所以能夠推導(dǎo)出的是具有最高信號水平的電極對應(yīng)于已經(jīng)捕獲全部電荷的電極。因此，該電極的位置對應(yīng)于入射電離輻射的位置。

優(yōu)選地，所述讀出電子裝置被構(gòu)造成在所述電極的位置被確定為對應(yīng)于入射電離輻射的位置時，使與所述電極對應(yīng)的計數(shù)器增加計數(shù)。計數(shù)器對歸屬于每個電極的輻射事件計數(shù)。換言之，對利用每個電極記錄的輻射事件的數(shù)量和能量進(jìn)行計數(shù)?；谠撚嫈?shù)器，則能夠重建強度或能量分布，該分布形成用于重建在包括本文公開的探測器的成像設(shè)備中接受檢查的受檢者的圖像的基礎(chǔ)。該計數(shù)器可以硬件和/或軟件來實現(xiàn)。多倉asic通常至少具有與能量倉或能量閾值一樣多的計數(shù)器。將增加計數(shù)的計數(shù)器的選擇取決于所記錄的能量，即在能量鑒別器(倉)內(nèi)或高于能量閾值(高于閾值的計數(shù))。

在優(yōu)選實施方式中，所述讀出電子裝置包括比較器，所述比較器用于將所述中心信號的信號水平與預(yù)定閾值比較，以用于通過能量鑒別排除與不期望的噪聲影響對應(yīng)的噪聲信號。通常，所有通道將具有比較器。該比較器排除具有太小幅值的脈沖(即由電極生成的信號)，該太小的幅值表示是由電子裝置噪聲(而不是電荷共享或?qū)嶋H信號)造成的較高可能性。這能夠消除由電子裝置或其他不期望的影響造成的不期望的噪聲影響。僅處理具有高于預(yù)定閾值的信號水平的信號。該預(yù)定閾值可在校準(zhǔn)操作中確定，或也可以分析的方式計算出。在多倉asic中，通常每個通道具有4、5或6個比較器。于是，第一比較器用于排除噪聲影響的目的，且其他比較器用于能量分離。

在另一優(yōu)選實施方式中，所述讀出電子裝置包括峰值探測器和比較器，所述峰值探測器用于確定所述中心信號的信號水平的峰值，所述比較器用于將所述峰值與所述至少兩個另外的信號的信號水平的峰值比較。該峰值探測器確定由電極生成的信號的脈沖幅值。該峰值或脈沖幅值與由相鄰電極生成的另外的信號的信號水平的峰值或脈沖幅值進(jìn)行比較。由此，能夠確定哪個電極接收到全部電荷。

優(yōu)選地，所述多個電極的電極具有相同的尺寸和形狀。這允許高效的制造過程。此外，不同電極的信號處理能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

在另一實施方式中，所述多個電極被布置在垂直于入射電離輻射的方向的平面中；且所述電極被構(gòu)造成與至少三個相鄰電極交織以形成二維柵格。在需要二維探測器時，即基本平面的探測器，需要每個電極與至少三個相鄰電極交織。與直線探測器相比，呈平面形式的探測器具有的優(yōu)點是需要相對于在成像設(shè)備中接受檢查的受檢者的較少運動。然而，每個電極與至少三個相鄰電極交織的電極結(jié)構(gòu)制造起來更加復(fù)雜且需要進(jìn)行更精細(xì)地校準(zhǔn)。

優(yōu)選地，所述電極的尺寸比同時生成的載荷子云的直徑大兩倍。通常一個輻射事件，即一個入射高能量粒子，在直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層中生成多個載荷子。這可被稱作為載荷子云。該載荷子云通過多個電極來記錄。因此，一個輻射事件通常對應(yīng)于一個載荷子云。

附圖說明

參照下文描述的實施方式，本發(fā)明的這些和其他方面將變得明顯并得以闡明。在附圖中：

圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的成像設(shè)備；

圖2示意地示出了現(xiàn)有技術(shù)的探測器中不同電極之間的電荷共享效應(yīng)；

圖3a和3b示意地示出了交織的電極結(jié)構(gòu)和在該交織結(jié)構(gòu)中的電荷共享效應(yīng)；

圖4示意地示出了用在根據(jù)本發(fā)明的探測器中的交織的電極結(jié)構(gòu)的另一實施方式；

圖5示意地示出了用在根據(jù)本發(fā)明的一方面的探測器中的讀出電子裝置；

圖6以側(cè)視圖示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的探測器；以及

圖7示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的方法的步驟。

具體實施方式

圖1示意地且示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于對對象進(jìn)行成像的成像設(shè)備12，在該示例中，所述成像裝置是計算機斷層攝影(ct)設(shè)備。ct設(shè)備10包括能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線r旋轉(zhuǎn)的門架12，所述旋轉(zhuǎn)軸線平行于z方向延伸。輻射源14(也被稱為光子源)，其可以是多色x射線管，被安裝在門架12上。輻射源14設(shè)置有準(zhǔn)直器16，所述準(zhǔn)直器利用由輻射源14生成的輻射(光子)形成(例如錐形)輻射束18。輻射貫穿布置在(例如圓柱形)成像區(qū)域20(也被稱為檢查區(qū))中的檢查對象(諸如患者)。在已經(jīng)貫穿成像區(qū)域20之后，輻射束18入射在包括二維探測表面的x射線探測器22(用于探測電離輻射的探測器)上。探測器22也被安裝在門架12上。

ct設(shè)備10包括兩個電機24、26。門架12由電機24以優(yōu)選為恒定但可調(diào)節(jié)的角速度驅(qū)動。電機26被設(shè)置成用于使被布置在成像區(qū)域20中的患者臺上的對象(例如患者)平行于旋轉(zhuǎn)軸線r或z軸的方向移位。這些電機24、26由例如控制單元28控制以使得輻射源14、探測器22和成像區(qū)域20沿螺旋方向相對于彼此移動。然而，也可以是對象不移動，而僅輻射源14和探測器22被旋轉(zhuǎn)，即輻射源14沿相對于對象或成像區(qū)域20的圓形軌跡移動。此外，在另一實施方式中，準(zhǔn)直器16能夠適于形成另一射束形狀，尤其是扇形射束，并且探測器22可包括對應(yīng)于其他射束形狀(尤其是對應(yīng)于扇形射束)來成形的探測表面。

在輻射源14和成像區(qū)域20的相對移動期間，探測器22基于入射電離輻射來生成信號(也稱為探測信號或探測值；優(yōu)選地每像素一個信號，即每個探測元件一個信號值)。通常，信號在讀出電子裝置中進(jìn)行評估，該讀出電子裝置可被包括在探測器22中或也可集成于基于探測值來重建對象的圖像的重建單元30中。由重建單元30重建的圖像可以被提供到顯示單元32以顯示重建的圖像?？刂茊卧?8優(yōu)選地還適于控制輻射源14、探測器22和重建單元30。

光子計數(shù)直接轉(zhuǎn)換探測器通常包括直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層，例如碲化鎘或czt(碲鋅鎘)。在該層中，響應(yīng)于入射電離輻射生成載荷子，即攜帶電荷的粒子，諸如電子和空穴。通過陽極和陰極之間的電場，載荷子由多個電極探測到。換言之，入射光子(例如，x射線光子)在該層入射后生成載荷子或載荷子云。通過評估在不同電極處探測到的載荷子的數(shù)量，能夠獲得入射輻射在直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層中的空間位置的讀數(shù)。因此，能夠?qū)С鲈诔上駞^(qū)域中的對象的圖像。

探測器的電極之間的電荷共享效應(yīng)促成了探測器串?dāng)_并降級了半導(dǎo)體探測器的光譜性能和空間分辨率性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，相鄰的像素化陽極通道之間的電荷共享效應(yīng)的圖解示意在圖2中示出。該圖以俯視圖形式示出了探測器22。在所示出的示例中，所示出的多個電極34a-34f可對應(yīng)于直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層36上的金屬陽極板36。入射電離輻射，例如x射線光子，撞擊半導(dǎo)體并生成載荷子。在圖2中，示出了四個不同的交互位置(對應(yīng)于電荷云)。在理想情形中，待檢測的x射線光子的交互發(fā)生在恰好中心地環(huán)繞一個具體金屬陽極的區(qū)域中，就像陽極34i一樣。在交互位置處于連接兩個相鄰板的像素陽極中心的直線上時，由x射線生成的電荷將在兩個通道之間共享且將觀察到對應(yīng)電子通道中的兩個信號，就像在陽極34a和陽極34f之間出現(xiàn)的事件或在陽極34c和陽極34d之間出現(xiàn)的事件一樣。在交互位置與四個電極的公共角重合的(稀有)事件中，電荷可能在4個通道上平均分布且將在4個不同的通道(陽極34b、34c、34g和34h)中生成四個相關(guān)信號。

由于電荷共享，失去了入射的x射線能量和給定通道中聚集的電荷之間的比例性。此外，電荷共享可導(dǎo)致交互事件的不完美的記錄或定位。因此，需要探測電荷共享效應(yīng)的恰好出現(xiàn)。此外，需要量化該效應(yīng)且需要在參與電荷共享的信號之間進(jìn)行比較。再者，分配過程必須確定該事件需要分配給的像素。該像素必須被分配該事件，而其他參與的像素必須被阻止記錄該事件。

為了提供這種功能，本發(fā)明提出使用交織的電極結(jié)構(gòu)。該交織的電極結(jié)構(gòu)具有由入射輻射產(chǎn)生的載荷子始終由多個陽極記錄的效果。于是，來自一個電極的信號可與來自空間上相鄰電極的信號一起共同地進(jìn)行評估，以允許獲得入射輻射位置和/或其能量的更加精確的讀數(shù)。

在圖3a和3b中，公開了根據(jù)本發(fā)明的探測器22’的一維實施方式?；剡^來參照圖2，將不能夠在單獨處理信號時探測兩個相鄰陽極之間的電荷共享。這是由于交互位置處于兩個像素之間的事實。為避免這種情況，提出了一種更加復(fù)雜的陽極結(jié)構(gòu)，如圖3a和3b所示。示出了總共六個電極38a-f。電極被構(gòu)造成具有梳齒的梳狀件形式。應(yīng)該理解的是，探測器將通常沿其縱向軸線在兩個方向上延伸且將包括成百上千個相同結(jié)構(gòu)的電極。虛線環(huán)繞了對應(yīng)于一個陽極38e的有效像素。所示出的電極被構(gòu)造成梳狀件的形式。在所示的示例中，一個電極與兩個相鄰電極交織。例如，電極38e與電極38a和38b部分地交織。電極38a-38f被構(gòu)造成使得兩個梳狀柵格的組合填充了一個矩形區(qū)域且沒有孔洞。兩個相鄰電極的梳齒交錯。優(yōu)選地，梳狀柵格以對稱的規(guī)則形式交織但僅偏移半個有效像素。出于例示目的，陽極結(jié)構(gòu)在這里示為不具有間隙。在功能實現(xiàn)中，陽極以及尤其是梳齒(也可稱作為“陽極指狀件”)需要在空間上分離開以確保電絕緣。

對于根據(jù)本發(fā)明的交織的電極結(jié)構(gòu)來說，無論入射的x射線光子的交互位置在哪里，始終存在不受電荷共享影響的至少一個像素梳狀件。顯然，由于內(nèi)置的梳狀件結(jié)構(gòu)，在相鄰電極之間始終存在電荷共享。然而，這種內(nèi)置電荷共享是已知的(由于電極的結(jié)構(gòu)是已知的)且能夠通過能量校準(zhǔn)而自動地消除。在這個意義上，在像素梳狀件不偏移半個像素的情形中，該交織的梳狀件結(jié)構(gòu)將用作信號復(fù)制的簡單工具。

在圖3a中，電荷云40通過電極38e來準(zhǔn)確地量化。兩個相鄰電極38a和38b僅記錄約一半的電荷。在圖3b中，電荷云40’通過電極38e和相鄰電極38a來準(zhǔn)確地量化。

因此，在設(shè)定電荷云小于一個梳狀電極的尺寸的一半時，始終有一個電極對全能量峰值(光峰)采樣且因此能夠準(zhǔn)確量化該事件的能量。在80μm的電荷云直徑的半高寬(fwhm)的情況下，單個梳齒將不得不具有約4μm的寬度(設(shè)定每個梳狀電極之間的間隙也是4μm)。因此，在設(shè)定電荷云的直徑為80μm時，將需要160μm的像素。在設(shè)定每個梳狀結(jié)構(gòu)的電極具有8個梳齒和位于相鄰電極的相對梳齒之間的2個非金屬化區(qū)域時，可行的是梳齒的寬度和間隔的寬度是約160/32＝5μm，或梳齒的寬度是6μm且間隔的寬度是4μm。這些測量值應(yīng)理解為僅是示例。根據(jù)本發(fā)明，由一個電極生成的信號可結(jié)合由至少兩個相鄰電極生成的信號來評估。

清楚的是，圖3中示出的結(jié)構(gòu)僅是出于例示說明的目的。本發(fā)明不限于直線結(jié)構(gòu)，而是優(yōu)選地也可與允許覆蓋二維區(qū)域的結(jié)構(gòu)一起應(yīng)用。

圖4中示出了用于覆蓋平面的另一種可能結(jié)構(gòu)。一個中心電極42e具有8個相鄰電極42a-d和42f-i。再次，應(yīng)理解的是，僅示出了一部分結(jié)構(gòu)。通常，探測器將包括布置在一個矩形中的成百上千個像素，該矩形是平面的且垂直于入射電離輻射，或者也可以是彎曲的以便獲得到輻射源的恒定距離。再次，每個電極與相鄰電極(在該示例中八個相鄰電極)交織。多種其他結(jié)構(gòu)是可能的。

通常，根據(jù)本發(fā)明，每個通道或每個像素(對應(yīng)于電極)將在考慮相鄰電極的通道的情況下分別進(jìn)行評估。為了評估交織的電極的信號，通常使用讀出電子裝置。為此，可使用ic結(jié)構(gòu)或asic，即硬件。然而，也能夠以軟件(部分地)評估信號，即一些或全部處理步驟是以在處理器上執(zhí)行的軟件來實現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明，讀出電子裝置(或?qū)?yīng)軟件)利用每個通道的信號。針對每個電極(中心信號)，該信號與兩個或多個相鄰電極的信號進(jìn)行比較并確定哪個信號最大(具有最高水平)。在中心信號最大時，記錄該計數(shù)，即入射電離事件被針對該電極計數(shù)。然而，在相鄰電極的信號較大時，該計數(shù)不被記錄給在評估下的電極。這種操作允許僅由未經(jīng)受電荷共享的信號來觸發(fā)計數(shù)，并且計數(shù)的分配也是空間上正確的。應(yīng)該理解的是，所有通道將通常相同地處理。因此，一個電極被認(rèn)為是另一電極的相鄰電極，反之亦然。

在圖5中，示出了用于上面概括的操作的讀出電子裝置的實現(xiàn)方式。再次，如圖3中示出的電極具有兩個相鄰電極的情形(電極基本上沿著直線布置，其中每個電極n具有兩個相鄰電極n-1和n+1)被認(rèn)為是示例。每個通道輸入具有常規(guī)(或其他)工具(即，csa46+成形器48)，以提供表示輸入電荷的脈沖高度信號。由兩個相鄰電極50a、50b提供的另外信號的輸入將通常相同地進(jìn)行處理。通過設(shè)定至閾值54(能量水平)的比較器52來獲得能量鑒別結(jié)果。顯然，在其他實施方式中，設(shè)有多個鑒別器以有效地實現(xiàn)能量分辨探測器。進(jìn)入事件的探測觸發(fā)電荷共享比較56，也就是說，在成形器48的輸出處由峰值探測器60生成的信號水平在三路比較器56中進(jìn)行比較以確定哪個電極(n+1、n、n-1)聚集最多電荷。如上參照圖3所描述的，在給定梳狀件的幾何形狀的情況下，電極中的至少一個將接收完整電荷(由交互生成的電荷的1/2)。按照定義，所考慮的電極的最大信號必須是在相關(guān)聯(lián)的等同像素區(qū)域的范圍內(nèi)記錄整個事件的那個。因此，使用3路比較器56生成數(shù)字邏輯信號，該數(shù)字邏輯信號指示三個中哪一個具有最大信號(情形a)。在該事件在兩個梳狀件之間相等地共享時(情形b)，由于信號之間的固有差異(例如噪聲)，該比較將仍然決定一個單獨的梳狀件。在其他實施方式中，根據(jù)電極的構(gòu)造，可能的是比較器獲得其他輸入信號(例如，直線構(gòu)造對平面陣列)。于是，鏈接至具有最大信號的梳狀件的計數(shù)器58是能夠響應(yīng)于所記錄的事件而增加計數(shù)的僅有的一個。由于兩個通道中的噪聲可部分地獨立，所以可能發(fā)生的是兩個電極中的全部兩個都記錄了或都沒記錄該計數(shù)?；谠搶崿F(xiàn)方式，可行的是，3路比較器56的輸出反饋至相鄰電極以避免這種結(jié)果。

由于與圖3中示出的梳狀結(jié)構(gòu)不同，在圖4中示出的示例中每個電極與相鄰電極的重疊不是一半，所以需要執(zhí)行對應(yīng)的校準(zhǔn)以使信號相當(dāng)。

此外，在圖5中所示的示例性讀出電子裝置中，僅考慮了一個能量閾值。然而，本發(fā)明不限制多能量鑒別的使用。

圖5中示出的峰值探測器60提供了針對給定事件的最大脈沖高度值。需要通過延遲工具62引入通向3路比較器56的延遲來確保峰值探測器60已經(jīng)獲取到總電荷。由于峰值探測器需要在它能夠再次達(dá)到目的時重置，所以這控制了獲取速度。

應(yīng)理解的是，該實現(xiàn)方式的其他實施方式可以考慮使用并行的多個峰值探測器(通過事件觸發(fā)器多路復(fù)用)，從而消除前述的限制。例如，比較器可被構(gòu)建成使得邏輯電路阻止具有多個高電平有效的輸出，即全部輸出是相互排他的且在任意給定時間僅一個輸出能夠有效，即使在具有相當(dāng)類似的幅值的事件中。存在多種方法(通過硬件優(yōu)先、抑制與延遲…來確定)。

在又一個實施方式中，可不需要峰值探測器60。由于電荷共享事件在梳狀件上瞬時共享，所以能夠通過簡單、連續(xù)地鎖定整個收集時間上的最大信號來獲得3路比較的結(jié)果。

在圖6中，示出了根據(jù)本發(fā)明的探測器22’的實施方式的側(cè)視圖。再次，該示例對應(yīng)于直線結(jié)構(gòu)，例如圖3中所示的梳狀結(jié)構(gòu)。一個電極n具有兩個相鄰電極n+1和n-1。通常，直接轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層36將布置在電極和輻射源之間。讀出電子裝置44可布置在電極下方。

在圖7中，示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的探測方法。在步驟s10中，從多個電極中的一個電極接收中心信號。在步驟s12中，從至少兩個相鄰電極接收至少兩個另外的信號。在步驟s14中，基于中心信號和由所述至少兩個相鄰電極生成的至少兩個另外的信號來確定入射電離輻射的位置信息和/或入射電離輻射的能量信息。

該方法可在連接至如上所述的探測器的處理器上執(zhí)行，且由此以軟件實現(xiàn)讀出電子裝置的一些或全部功能。

在其他優(yōu)選實施方式中，尤其是如圖3a和3b所示的實施方式中，梳齒具有矩形形式；第一相鄰電極與第二相鄰電極由所述中心電極的一個梳齒間隔開；和/或梳齒在所述縱向方向上具有相同的寬度。

在另一優(yōu)選實施方式中，讀出電子裝置被配置成基于中心信號的信號水平乘以二來確定入射輻射的能量。

如本文中所使用的，中心電極指的是在兩側(cè)具有兩個相鄰電極的電極。術(shù)語“中心電極”用于說明電極布置結(jié)構(gòu)。例如，圖3a和3b的電極38b可被認(rèn)為是中心電極。于是，電極38a和38b是兩個相鄰電極。然而，任何電極都可以被認(rèn)為表示中心電極，只要它在兩側(cè)具有兩個相鄰電極。

在圖3a和3b中，示出的是中心電極的梳齒與相鄰電極的梳齒在縱向方向上交錯，中心電極和兩個相鄰電極沿著該縱向方向布置。例如，電極38b的梳齒與電極38e和38f的梳齒交錯。所述縱向方向是由中心電極和兩個相鄰電極限定的且對應(yīng)于圖3a和3b中的左右方向。換言之，在各電極被沿著基本垂直于入射輻射的方向的直線布置時，該直線的方向限定梳齒交錯的方向。沿該直線，一個電極的一個梳齒與另一個電極的一個梳齒交錯。

與現(xiàn)有技術(shù)的陽極構(gòu)造比較，考慮到將一個像素分成一個像素內(nèi)的兩個不同陽極，因此不存在根據(jù)本發(fā)明的這樣的像素，而是“有效像素”。與以三角形形狀相交的陽極相比，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的好處在于在探測到交互時，知道最高信號對應(yīng)于總電荷的恰好一半。因此，換言之，陽極中的至少一個，由于它們是交錯的，將總是觀察到該能量的一半。也就是說，通過定位具有最大信號的像素，通過知曉需要的校正系數(shù)為2，不僅能夠確定碰撞光子的位置還能確定碰撞光子的電荷。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比，不需要將陽極上的電荷求和。

在本發(fā)明的實施方式中，通過提供梳齒來實現(xiàn)該效果，即呈直條(即矩形條)形式(例如，圖3和3b中所示)而不是例如三角形形式的梳狀電極的“指狀件”。矩形“指狀件”具有恒定的寬度。沿這些“指狀件”的矩形的任意位置處的交互將具有相同的結(jié)果。與例如三角形形式的其他形式相比，總電荷將取決于它們進(jìn)入該三角形有多遠(yuǎn)。

此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中(例如，圖3和3b中所示)，不存在僅一個電極記錄一個事件的中心區(qū)域。三角形形式的電極指狀件可以是使得由該事件記錄的電荷與其位置成比例。然而，利用這點將需要事先知道期望哪個電荷。因此，為了確定總電荷，仍需要累加所有電極的電荷。這是本發(fā)明所不需要的。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，梳齒在豎直方向上交錯地布置(例如，圖3和3b中所示)以便每個事件由至少兩個電極來記錄。有效的asic像素是關(guān)于“有效像素”交錯的類型。因此，始終是兩個電極觀察到電荷的情形，即記錄該事件。因此，電荷共享是確切地已知的，且一個電極總是記錄該電荷的一半。因此，總電荷將通過乘以二來獲得。

本文中描述的電子裝置前端(例如，圖5中所示)考慮到多個陽極，以定位哪個陽極具有最大信號以及該電荷的一半。

因此，本文中公開的設(shè)計保證了每次x射線交互所生成的電荷正在導(dǎo)致產(chǎn)生指示至少一個asic通道中該事件的全部能量的信號。因此，換言之，本發(fā)明不僅提出了交織結(jié)構(gòu)還提出了交錯結(jié)構(gòu)。由此，在所述像素內(nèi)產(chǎn)生一像素。本發(fā)明的探測器設(shè)計的一個需求可以是電荷云不應(yīng)顯著地超過所述電極結(jié)構(gòu)之一的尺寸的一半。因此，被接受的是總是以信號強度(如上所解釋的二分之一的因數(shù))換取上述益處。因此，除了位置重建之外，能夠提供總電荷的簡單確定。此外，一個很好的特征是通過設(shè)計，該交織和交錯的陽極以極好的方式解決了線性探測陣列具有的nyquist采樣問題(即，如果你的探測器像素具有dmm的寬度，則需要每d/2mm采樣，以避免在我們的設(shè)計中固有的混疊)。

換言之，本文所提出的設(shè)計解決了電荷共享的問題。通過設(shè)置交織和交錯的電極，確?？偸且粋€電極捕獲一半電荷。因此，除了確定事件的位置之外，還能夠通過將所捕獲的電荷乘以二來確定總電荷。由此，能夠獲得簡單、有效且相對低廉的信號處理。

在本申請中，通常從一個像素的觀點來描述信號處理。由這一個像素生成的信號結(jié)合由相鄰電極生成的信號進(jìn)行評估，以應(yīng)對電荷共享效應(yīng)。然而，應(yīng)理解的是，該處理通常對每個像素都是相同的。換言之，每個像素生成的信號與相鄰像素的信號一起進(jìn)行評估(除了位于探測器邊緣處的像素之外，它們在一側(cè)或多側(cè)不具有相鄰像素并且可能需要單獨處理)。

盡管已經(jīng)在附圖和前文的描述中詳細(xì)說明并描述了本發(fā)明，但這種說明和描述應(yīng)被認(rèn)為是說明性或示例性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求書，在實施要求保護(hù)的本發(fā)明時，能夠理解并實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。

在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單個元件或其他單元可滿足權(quán)利要求中記載的若干項目的功能?；ゲ幌嗤膹膶贆?quán)利要求中記載了某些措施的事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。

計算機程序可以被存儲/分布在合適的介質(zhì)上，諸如與其他硬件一起提供或作為其他硬件的一部分提供的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以被以其他形式分布，諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他的有線或無線電信系統(tǒng)。

權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)解釋為對范圍的限制。