光檢測(cè)器的制造方法
【專利說(shuō)明】光檢測(cè)器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2014年4月11日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2014-082263并要求其優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過(guò)引用將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此。
[0003]領(lǐng)域
[0004]本文所描述的實(shí)施例一般涉及光檢測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0005]現(xiàn)正積極地開發(fā)基于硅的光電倍增管，并且用于使用閃爍體和光電倍增管來(lái)檢測(cè)極弱的光的系統(tǒng)也已取得改進(jìn)。旨在實(shí)現(xiàn)更好性能的開發(fā)努力也在進(jìn)行中。首先，包括各自與滅弧電阻器串聯(lián)連接的雪崩光電二極管(APD)陣列的硅光電倍增管(SiPM)能夠?qū)崿F(xiàn)高信噪(SN)比和高動(dòng)態(tài)范圍，并且可用低電壓驅(qū)動(dòng)，并且因此預(yù)期許多應(yīng)用。
[0006]從光電倍增管輸出的電荷通常由積分電路轉(zhuǎn)換成電壓、采樣并保持、然后被模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換。所獲取的數(shù)字信號(hào)然后被數(shù)字信號(hào)處理，并被轉(zhuǎn)換為直方圖。
[0007]使用光子計(jì)數(shù)的X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)裝置被估計(jì)具有大約18計(jì)數(shù)每秒的對(duì)于入射在閃爍體上的X射線的計(jì)數(shù)率，且因此需要能夠以高能量分辨率來(lái)測(cè)量幾百個(gè)通道上的高速數(shù)據(jù)的讀出電路。
[0008]采用光子計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)率主要受限于光電倍增管的恢復(fù)時(shí)間和AD轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。雖然高性能的AD轉(zhuǎn)換器已變得可用，但仍然有必要減小光電倍增管的恢復(fù)時(shí)間，以便實(shí)現(xiàn)以高計(jì)數(shù)率進(jìn)行測(cè)量。用于實(shí)現(xiàn)較短恢復(fù)時(shí)間的一個(gè)可能的辦法是通過(guò)減小電容器(C)和電阻器(R)的CR時(shí)間常數(shù)來(lái)減小光電倍增管(SiPM)的滅弧電阻。
[0009]然而，如果滅弧電阻變得太小，光電倍增管可能變成不能執(zhí)行滅弧操作。這對(duì)恢復(fù)時(shí)間的減少施加了限制。公開了主動(dòng)滅弧來(lái)緩和這種折衷。在主動(dòng)滅弧中，使用晶體管來(lái)代替滅弧電阻器。主動(dòng)滅弧要求每個(gè)Aro與晶體管串聯(lián)連接。為了實(shí)現(xiàn)光電換能器陣列，期望Aro與晶體管集成，但高壓Aro不易于與低壓晶體管集成。此外，Aro需要確保孔徑比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]實(shí)施例的目的在于提供能夠提供高計(jì)數(shù)率的光檢測(cè)器。
[0011]根據(jù)一實(shí)施例，光檢測(cè)器包括多個(gè)光電換能器、多個(gè)電阻器、和多個(gè)復(fù)位部。每個(gè)光電換能器被配置成輸出源自將接收的光轉(zhuǎn)換成電荷的檢測(cè)信號(hào)。每個(gè)電阻器在該電阻器的一端處與對(duì)應(yīng)的光電換能器的輸出端串聯(lián)連接。每個(gè)復(fù)位部與對(duì)應(yīng)的電阻器并聯(lián)連接并配置成響應(yīng)于檢測(cè)信號(hào)使對(duì)應(yīng)的光電換能器的輸出端處于復(fù)位電平。
[0012]根據(jù)上述光檢測(cè)器，可提供高計(jì)數(shù)率。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的光子計(jì)數(shù)CT裝置的配置的示意圖；
[0015]圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的提供給光子計(jì)數(shù)CT裝置的檢測(cè)器的平面圖；
[0016]圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的提供給光子計(jì)數(shù)CT裝置中的檢測(cè)器的檢測(cè)元件的截面圖；
[0017]圖4是檢測(cè)器中的電荷信號(hào)讀出電路的框圖；
[0018]圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的提供給光子計(jì)數(shù)CT裝置中的檢測(cè)器的檢測(cè)元件的截面圖；
[0019]圖6是根據(jù)第三實(shí)施例的提供給光子計(jì)數(shù)CT裝置中的檢測(cè)器的電荷信號(hào)讀出電路的框圖；以及
[0020]圖7是與閃爍體結(jié)合的檢測(cè)器的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面參考所附附圖詳細(xì)描述了使用光檢測(cè)器的光子計(jì)數(shù)計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)裝置的一些實(shí)施例。
[0022]第一實(shí)施例
[0023]根據(jù)第一實(shí)施例的光子計(jì)數(shù)CT裝置通過(guò)在對(duì)由穿過(guò)對(duì)象的X射線(X射線光子)引起的光子計(jì)數(shù)時(shí)使用光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器來(lái)重構(gòu)具有高SN比的X射線CT圖像數(shù)據(jù)。由于每個(gè)光子具有不同的能量，因此光子計(jì)數(shù)CT裝置通過(guò)測(cè)量每個(gè)光子的能級(jí)來(lái)獲得X射線能量分量的信息。光子計(jì)數(shù)CT裝置通過(guò)用一個(gè)管電壓驅(qū)動(dòng)X射線管來(lái)收集一塊投影數(shù)據(jù)、將該投影數(shù)據(jù)分成多個(gè)能量分量、并使用這些能量分量來(lái)生成圖像。
[0024]圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的光子計(jì)數(shù)CT裝置的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，光子計(jì)數(shù)CT裝置包括臺(tái)架10、床20、和控制臺(tái)30。
[0025]臺(tái)架10包括發(fā)射控制器11、X射線發(fā)生器12、檢測(cè)器13、收集器(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)) 14、旋轉(zhuǎn)框架15、和驅(qū)動(dòng)器16。臺(tái)架10向?qū)ο驪發(fā)射X射線，并測(cè)量穿過(guò)對(duì)象P的X射線。
[0026]旋轉(zhuǎn)框架15支承X射線發(fā)生器12和檢測(cè)器13以使它們彼此面對(duì)，其中對(duì)象P插在X射線發(fā)生器12和檢測(cè)器13之間。旋轉(zhuǎn)框架15是圓形框架，其由稍后描述的驅(qū)動(dòng)器16驅(qū)動(dòng)以沿著圍繞對(duì)象P的圓形路徑以高速旋轉(zhuǎn)。
[0027]X射線發(fā)生器12包括X射線管12a、楔塊12b、和準(zhǔn)直器12c。X射線發(fā)生器12是向?qū)ο驪發(fā)射X射線的設(shè)備。X射線管12a是被導(dǎo)致通過(guò)由稍后描述的X射線發(fā)生器12提供的高電壓向?qū)ο驪發(fā)射X射線的真空管。X射線管12a向?qū)ο驪發(fā)射X射線束同時(shí)隨著旋轉(zhuǎn)框架15旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)。X射線管12a生成以扇形角和錐角傳播的X射線束。
[0028]楔塊12b是用于調(diào)節(jié)從X射線管12a發(fā)射的X射線的量的X射線過(guò)濾器。具體而言，楔塊12b是傳遞并衰減從X射線管12a發(fā)射的X射線的過(guò)濾器，使得照射對(duì)象P的從X射線管12a發(fā)射的X射線具有預(yù)定分布。
[0029]例如，楔塊12b是通過(guò)將鋁處理成預(yù)定目標(biāo)角度和預(yù)定厚度而實(shí)現(xiàn)的過(guò)濾器。楔塊還被稱為楔形過(guò)濾器或蝴蝶結(jié)過(guò)濾器。準(zhǔn)直器12c是用于限制用X射線照射的區(qū)域的狹縫，其中在稍后描述的發(fā)射控制器11的控制下通過(guò)楔塊12b控制X射線的量。
[0030]發(fā)射控制器11是向X射線管12a提供高電壓的作為高壓發(fā)生器的設(shè)備，并且X射線管12a使用由發(fā)射控制器11提供的高電壓來(lái)生成X射線。發(fā)射控制器11通過(guò)調(diào)節(jié)將被供應(yīng)至X射線管12a的管電壓和管電流來(lái)調(diào)節(jié)照射對(duì)象P的X射線的量。發(fā)射控制器11還通過(guò)調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器12c的孔徑來(lái)調(diào)節(jié)用X射線(扇形角或錐角)照射的范圍。
[0031]驅(qū)動(dòng)器16驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架15使其旋轉(zhuǎn)，藉此使X射線發(fā)生器12和檢測(cè)器13沿著圍繞對(duì)象P的圓形路徑旋轉(zhuǎn)。每當(dāng)檢測(cè)器13接收到X射線光子時(shí)，檢測(cè)器13輸出對(duì)應(yīng)于該X射線光子能級(jí)的信號(hào)。X射線是例如從X射線管12a發(fā)射并穿過(guò)對(duì)象P的X射線光子。檢測(cè)器13包括多個(gè)檢測(cè)元件，每當(dāng)X射線光子入射時(shí)，每個(gè)檢測(cè)元件輸出單脈沖電信號(hào)(模擬信號(hào))?？赏ㄟ^(guò)計(jì)數(shù)電信號(hào)(脈沖)的數(shù)量來(lái)計(jì)數(shù)入射到每個(gè)檢測(cè)元件上的X射線光子的數(shù)量。通過(guò)對(duì)信號(hào)執(zhí)行預(yù)定操作，可測(cè)量引起信號(hào)輸出的X射線光子的能級(jí)。
[0032]檢測(cè)器13中的每個(gè)檢測(cè)元件包括閃爍體和諸如硅光電倍增管(SiPM)之類的光電傳感器。檢測(cè)器13被配置為所謂的“間接轉(zhuǎn)換檢測(cè)器”，其中檢測(cè)器13經(jīng)由閃爍體將入射的X射線光子轉(zhuǎn)換成閃爍體光，并且使用光電傳感器(諸如，光電倍增管)將該閃爍體光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。雖然在該示例中提供所謂的“間接轉(zhuǎn)換檢測(cè)器”為檢測(cè)器13，但可提供在不使用閃爍體等等的情況下直接獲取對(duì)應(yīng)于入射X射線的量的電荷的脈沖的“直接轉(zhuǎn)換檢測(cè)
PLP，，
益ο
[0033]圖2示出了檢測(cè)器13的示例。檢測(cè)器13是表面檢測(cè)器，其中各自包括閃爍體和光電傳感器(諸如，光電倍增管)的檢測(cè)元件40在通道方向(圖1中的Y軸方向)中排布為N列并且在身體軸向方向(圖1中的Z軸方向)中排布為M行。每個(gè)檢測(cè)元件40對(duì)一個(gè)入射光子輸出單脈沖電信號(hào)。通過(guò)將從檢測(cè)元件40中的對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出的脈沖彼此區(qū)分開，可計(jì)數(shù)入射在對(duì)應(yīng)的檢測(cè)元件40上的X射線光子的數(shù)量。可通過(guò)執(zhí)行基于脈沖強(qiáng)度的操作來(lái)測(cè)量所計(jì)數(shù)的X射線光子的能級(jí)。
[0034]在檢測(cè)器13之后提供被稱為模擬前端的電路，該電路用于計(jì)數(shù)來(lái)自每個(gè)檢測(cè)元件40的輸出并將輸出提供至圖1