光子計(jì)數(shù)x射線探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線探測(cè)器和用于對(duì)入射X射線光子的探測(cè)的方法。此外，本發(fā)明涉及包括這樣的X射線探測(cè)器的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]US 7268354B2公開了具有用于對(duì)入射X射線光子進(jìn)行計(jì)數(shù)的多個(gè)探測(cè)器元件的X射線探測(cè)器。為了改進(jìn)探測(cè)器元件的線性度，提前確定校正因子。該方法的問題是探測(cè)器的行為可能隨著時(shí)間漂移，使得所確定的校正因子可能變得不合適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供允許對(duì)X輻射的更準(zhǔn)確的確定和改進(jìn)的動(dòng)態(tài)范圍的器件。
[0004]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線探測(cè)器、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法和根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實(shí)施例。
[0005]根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)入射X射線光子的探測(cè)的X射線探測(cè)器，所述探測(cè)器包括以下部件:
[0006]-至少一個(gè)傳感器單元，其用于對(duì)入射X射線光子到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，出于引用的目的在下文中所述信號(hào)被稱為“傳感器信號(hào)”。
[0007]-至少一個(gè)通量傳感器，其用于生成與入射X射線光子的通量相關(guān)的信號(hào)，在下文中所述信號(hào)被稱為“通量信號(hào)”。
[0008]-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其用于基于所述通量信號(hào)來(lái)評(píng)估所述傳感器信號(hào)。
[0009]所描述的X射線探測(cè)器優(yōu)選包括多個(gè)傳感器單元，所述多個(gè)傳感器單元以空間分辨的方式被布置在一維或二維陣列中以用于探測(cè)入射X輻射。當(dāng)利用所述傳感器信號(hào)來(lái)生成圖像時(shí)，所述圖像例如由所述X輻射貫穿的對(duì)象的投影圖像，所述傳感器單元通常對(duì)應(yīng)于這樣的圖像的像素。
[0010]一般地，入射在所述X射線探測(cè)器上的所述X輻射的不同部分(束)可以分別撞擊所述傳感器單元和所述通量傳感器。然而在優(yōu)選實(shí)施例中，由相同的入射X射線束撞擊所述傳感器單元和所述通量傳感器。備選地，所述通量傳感器可以被暴露于整個(gè)X輻射，因此提供與整體通量相關(guān)的通量信號(hào)。
[0011 ] 此外，一個(gè)或多個(gè)傳感器單元可以與一個(gè)或多個(gè)通量傳感器相關(guān)聯(lián)，其中，傳感器單元的數(shù)量低于、等于或高于相關(guān)聯(lián)的通量傳感器的數(shù)量。因此，給定的通量傳感器的通量信號(hào)可以被用于評(píng)估(i)僅單個(gè)傳感器單元的傳感器信號(hào)，或(ii)若干傳感器單元的傳感器信號(hào)。類似地，可以通過考慮(i)僅單個(gè)通量傳感器的通量信號(hào)，或(ii)若干通量傳感器的通量信號(hào)來(lái)評(píng)估給定的傳感器單元的傳感器信號(hào)。
[0012]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)“通量”應(yīng)當(dāng)指示每單元區(qū)域和時(shí)間的入射X射線光子的數(shù)量(例如，以光子/Hl2S度量)?！巴啃盘?hào)”可以直接表示入射X射線光子的通量，或與其相關(guān)的一些其他量(例如，以W/m2的入射X輻射的強(qiáng)度)。
[0013]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以通過專用電子硬件、具有相關(guān)聯(lián)的軟件的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理硬件或兩者的混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于所述通量信號(hào)對(duì)所述傳感器信號(hào)的“評(píng)估”尤其可以包括對(duì)所述傳感器信號(hào)的校正，例如對(duì)與入射X射線光子的通量(輸入)相關(guān)的所述傳感器信號(hào)的值(輸出)中的非線性的校正。具體而言，能夠校正處于高通量的傳感器信號(hào)的飽和或校正傳感器信號(hào)的模糊性。所述評(píng)估還可以包括在X射線數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已知的步驟，例如對(duì)信號(hào)的數(shù)字化和/或?qū)脑诓煌暯窍芦@得的多個(gè)投影的體積圖像的重建。
[0014]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)入射X射線光子的探測(cè)的方法，所述方法包括可以以列出的或任何其他合適的順序被執(zhí)行的以下步驟:
[0015]a)對(duì)入射X射線光子到電傳感器信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
[0016]b)對(duì)于入射X射線光子的通量相關(guān)的通量信號(hào)的生成。
[0017]c)基于所述通量信號(hào)對(duì)所述傳感器信號(hào)的評(píng)估。
[0018]所述方法的步驟a)可以優(yōu)選地借助于傳感器單元來(lái)完成，步驟b)可以優(yōu)選地利用至少一個(gè)通量傳感器來(lái)完成，并且步驟c)可以優(yōu)選地利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)完成。所述方法尤其可以利用上述類型的X射線探測(cè)器來(lái)執(zhí)行。
[0019]本發(fā)明還涉及一種成像系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)，尤其是譜分辨的光子計(jì)數(shù)CT系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)包括以下部件:
[0020]-X射線源。
[0021 ]-上述類型的X射線探測(cè)器，即，所述X射線探測(cè)器具有至少一個(gè)傳感器單元、至少一個(gè)通量傳感器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)傳感器單元用于將入射X射線光子轉(zhuǎn)換成電傳感器信號(hào)，所述至少一個(gè)通量傳感器用于生成與入射X輻射的通量相關(guān)的通量信號(hào)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于基于所述通量信號(hào)來(lái)評(píng)估所述傳感器信號(hào)。任選地，所述X射線探測(cè)器可以根據(jù)下述的其優(yōu)選實(shí)施例中的任何來(lái)設(shè)計(jì)。
[0022]當(dāng)X射線從所述X射線源通過被定位在成像區(qū)域中的對(duì)象被指向所述X射線探測(cè)器時(shí)，所述對(duì)象的投影圖像能夠利用成像系統(tǒng)來(lái)生成。
[0023]所述X射線探測(cè)器、所述方法和所述X射線成像系統(tǒng)是基于相同的發(fā)明構(gòu)思的，所述發(fā)明構(gòu)思即基于并行測(cè)得(或獲得)的通量信號(hào)對(duì)傳感器單元的傳感器信號(hào)的評(píng)估/校正。因此，為所述X射線探測(cè)器、所述方法或所述成像系統(tǒng)中的一個(gè)提供的說明也對(duì)其他元件有效。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的所述X射線探測(cè)器、所述方法和所述成像系統(tǒng)具有這樣的優(yōu)點(diǎn):因?yàn)橥啃盘?hào)是被并行測(cè)量的，所以能夠動(dòng)態(tài)地校正在由所述(一個(gè)或多個(gè))傳感器單元提供的傳感器信號(hào)上的通量相關(guān)的影響。例如，這允許改進(jìn)探測(cè)器輸出的線性度，或解決，例如歸因于麻痹性探測(cè)器行為而可能發(fā)生在原始傳感器信號(hào)中的模糊性，其中，輸入計(jì)數(shù)率在沒有來(lái)自測(cè)得的計(jì)數(shù)率的模糊性的情況下不能夠被識(shí)別。
[0025]在下文中，將描述本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其涉及上述的所述X射線探測(cè)器、所述方法和所述成像系統(tǒng)。
[0026]一般地，所述傳感器單元和所述通量傳感器可以以相對(duì)于彼此的任何布置被設(shè)置。然而在優(yōu)選實(shí)施例中，所述傳感器單元和所述通量傳感器將關(guān)于X射線入射的主方向被對(duì)齊，其中，所述“主方向”可以被定義為入射X射線的所有方向的平均。通常，因?yàn)槿肷漭椛鋬H具有有限的發(fā)散度，這些方向?qū)⒈桓叨刃ＵＴ谠S多情況下，X射線入射的主方向可以簡(jiǎn)單地利用連接所述X射線源(的重心)與所述傳感器單元(的重心)的方向來(lái)識(shí)別。
[0027]前述的關(guān)于X射線入射的主方向?qū)λ鰝鞲衅鲉卧退鐾總鞲衅鞯膶?duì)齊意味著沖擊在所述傳感器單元上的所述X射線光子(的大部分或所有)也將撞擊所述通量傳感器(如果所述X射線光子沒有事先被吸收在所述傳感器單元中)或者反之亦然(在所述通量傳感器被布置在所述傳感器單元的前面的較不優(yōu)選的情況下)。因此，所述通量傳感器將被暴露于與所述傳感器單元相同的入射X輻射的相同部分，這允許以空間分辨的方式來(lái)單獨(dú)地校正所述傳感器信號(hào)。
[0028]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述傳感器單元包括轉(zhuǎn)換材料，所述轉(zhuǎn)換材料用于將入射X射線光子轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào)，例如轉(zhuǎn)換成在所述轉(zhuǎn)換材料的傳導(dǎo)相應(yīng)價(jià)帶中的電子-空穴對(duì)。
[0029]前述的轉(zhuǎn)換材料可以優(yōu)選地包括從包括以下的組中選擇的半導(dǎo)體材料:純組IV-元素(如硅(Si)、砸(Se)或鍺(Ge))、來(lái)自類型1-VII的半導(dǎo)體化合物(如碘化鈉(NaI)), I1-VI (如碲化鎘(CdTe)或碲化鎘鋅(CdxZn1-Je或CZT))、II1-V(如砷化鎵(GaAs))、或IV-VI (如氧化鉛(PbO))。最優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換材料包括具有高X射線或γ射線吸收能力和高電荷迀移性的半導(dǎo)體，例如CdTe和CZT。
[0030]至少一個(gè)電極可以被耦合到所述轉(zhuǎn)換材料以用于感測(cè)所生成的電荷信號(hào)。此外，在所述轉(zhuǎn)換材料的相對(duì)側(cè)上的電極可以被用作(一個(gè)或多個(gè))陽(yáng)極和(一個(gè)或多個(gè))陰極以生成所述轉(zhuǎn)換材料中的電場(chǎng)，沿著所述電場(chǎng)生成的電荷信號(hào)能夠行進(jìn)直到他們到達(dá)所述電極中的一個(gè)。
[0031]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以包括被定位鄰近所述(一個(gè)或多個(gè))傳