專利名稱：量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器，尤其是X射線探測(cè)器，所述輻射探測(cè)器具有探測(cè)器元件陣列，其分別生成取決于入射的輻射量子的能量的電荷量并且其被劃分為相鄰探測(cè)器元件的組以便形成較大的探測(cè)器單元；第一處理級(jí)，借助所述第一處理級(jí)來(lái)為每個(gè)組分別提供取決于組內(nèi)探測(cè)器元件所產(chǎn)生的電荷量的和的電信號(hào)；以及第ニ處理級(jí)，借助所述第二處理級(jí)通過(guò)分析所提供的電信號(hào)來(lái)對(duì)入射到每個(gè)組的輻射量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便為每個(gè)組獲得計(jì)數(shù)結(jié)果。
背景技術(shù)：
計(jì)數(shù)的X射線探測(cè)器被使用在很多成像應(yīng)用中。例如這種X射線探測(cè)器被應(yīng)用在醫(yī)學(xué)成像的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備中，以便產(chǎn)生患者的檢查區(qū)域的斷層造影的X射線 圖像。在量子計(jì)數(shù)的X射線探測(cè)器中，依據(jù)單個(gè)探測(cè)器元件的尺寸(下文中也稱作像素)而產(chǎn)生不同的不希望的效應(yīng)，所述效應(yīng)在選擇探測(cè)器的像素尺寸時(shí)導(dǎo)致沖突的要求。對(duì)于高流性能(Hochflussverhalten),盡可能小的像素尺寸是優(yōu)選的，以便使得堆積效應(yīng)(Pile-up-Effekt)的概率保持較低并且充分利用小像素效應(yīng)(Small-Pixel-Effekt)。相反，對(duì)于探測(cè)器的良好的能量分辨率，優(yōu)選選擇盡可能大的像素，以便使得在像素內(nèi)所記錄能量上不希望的電荷共享(Charge-Sharing)效應(yīng)和K-逃逸(Κ-Escape)效應(yīng)保持為低。上述兩種效應(yīng)在較小的像素中對(duì)測(cè)量結(jié)果具有較大的影響。附加地，這些不希望的效應(yīng)由于其統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)還導(dǎo)致額外的噪聲份額。最后，通過(guò)選擇像素尺寸也確定了 X射線探測(cè)器的可達(dá)到的位置分辨率。在多種應(yīng)用中，由于這些對(duì)立的要求使得在選擇探測(cè)器元件尺寸或者像素尺寸時(shí)需要折衷，其相對(duì)于能量集成的探測(cè)器來(lái)說(shuō)削弱了量子計(jì)數(shù)探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)。由此，在將量子計(jì)數(shù)的探測(cè)器應(yīng)用到臨床計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備中時(shí)，所需的X射線流必然導(dǎo)致選擇僅僅100 μ m至300 μ m的像素尺寸，因?yàn)榉駝t的話在完全的X射線流中像素被強(qiáng)制為癱瘓狀態(tài)而無(wú)法再提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。然而對(duì)于這些小的像素尺寸，在使用量子計(jì)數(shù)的探測(cè)器時(shí)，尤其是由CdTe或者CZT (CdZnTe)構(gòu)成的探測(cè)器，能量分辨的損失和由電荷共享和K-逃逸所引起的附加噪聲份額已經(jīng)是極大的了。由WO 2009/042827公知了ー種量子計(jì)數(shù)的X射線探測(cè)器，其中通過(guò)將多個(gè)相鄰探測(cè)器元件的計(jì)數(shù)結(jié)果相加或者另外地相組合，使得由單個(gè)的探測(cè)器元件組成更大的探測(cè)器単元。然而，相對(duì)于不利的K-逃逸效應(yīng)和電荷共享效應(yīng)，這種措施沒(méi)有帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橛纱诵纬傻腻e(cuò)誤不再能夠僅僅通過(guò)計(jì)數(shù)結(jié)果來(lái)確定和校正。US 2009/0080601描述了ー種量子計(jì)數(shù)的X射線探測(cè)器，其中探測(cè)器元件被動(dòng)態(tài)地組合成較大的探測(cè)器單元，方法是，探測(cè)器元件經(jīng)由開(kāi)關(guān)矩陣而彼此電氣地連接并且將生成的信號(hào)傳輸給共同的比較器。這種方法需要在測(cè)量之前對(duì)待預(yù)計(jì)的X射線流進(jìn)行估計(jì)，因此在多種應(yīng)用中其適用性受到限制。此外，在形成的探測(cè)器單元的不同尺寸之間的突然轉(zhuǎn)換帶來(lái)了很大問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于由不同的像素尺寸生成的信號(hào)不能以簡(jiǎn)單的方式來(lái)滿足對(duì)持續(xù)可辨的(differenzierbar)連接條件的要求。在DE 10 2004 048 962中公知了ー種量子計(jì)數(shù)的X射線探測(cè)器，其中如果其被符合電路識(shí)別為屬于光子事件，則相鄰探測(cè)器元件的電荷脈沖被模擬地疊加。最后，WO 2004/008488描述了ー種探測(cè)器，其中多個(gè)探測(cè)器元件的信號(hào)分別被模擬地疊加并且然后被傳送給共同的鑒別器和計(jì)數(shù)器，以便充分利用小像素效應(yīng)(Small-Pixel-EfTekt)0然而，上面所描述的兩種電荷疊加方法不能在高流情況下改進(jìn)探測(cè)器的性能。所述電荷疊加方法的癱瘓性能近似地對(duì)應(yīng)于具有這樣的像素的探測(cè)器的性能，所述像素的面積是分別被組合成更大探測(cè)器單元的像素的總面積。包含例如四個(gè)像素信號(hào)的電荷疊加方法示出了幾乎和四倍基本面積的單像素一祥的癱瘓性能，從而在大約四分之一量子流的情況下就已經(jīng)使用了探測(cè)器癱瘓
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供ー種量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器，所述輻射探測(cè)器可以靈活地與各個(gè)應(yīng)用相匹配，以便將不希望效應(yīng)的影響保持在盡可能小。通過(guò)這樣的量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。所述輻射探測(cè)器由如下組成探測(cè)器元件陣列，其分別產(chǎn)生取決于入射輻射量子的能量的電荷量并且被劃分為相鄰探測(cè)器元件的組以用于形成較大的控制器単元；第一處理級(jí)，借助其來(lái)為每個(gè)組分別提供取決于組內(nèi)探測(cè)器元件所產(chǎn)生的電荷量的和的第一電信號(hào)；以及第ニ處理級(jí)，借助其通過(guò)分析所提供的第一電信號(hào)來(lái)對(duì)入射到每個(gè)組的輻射量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便為每個(gè)組得到第ー計(jì)數(shù)結(jié)果。所建議的輻射探測(cè)器的特征在于第一處理級(jí)附加地為每個(gè)探測(cè)器元件或者為探測(cè)器元件的每個(gè)子組(組被劃分為所述子組)提供取決于探測(cè)器元件或子組所產(chǎn)生的電荷量的第二電信號(hào)；并且第二處理級(jí)通過(guò)分析所提供的第二電信號(hào)來(lái)同樣地對(duì)入射到每個(gè)探測(cè)器元件或者每個(gè)子組的輻射量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便為每個(gè)單個(gè)探測(cè)器元件或者為探測(cè)器元件的每個(gè)子組獲得第二計(jì)數(shù)結(jié)果；并且通過(guò)組合第一和第二計(jì)數(shù)結(jié)果來(lái)計(jì)算圖像信息或者第一有效信號(hào)，所述有效信號(hào)被進(jìn)ー步處理以便生成圖像信息。對(duì)于所建議的輻射探測(cè)器由此實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)并排的彼此互不相關(guān)的處理支路。首先將單個(gè)探測(cè)器元件或者像素在處理中進(jìn)行組合，以便由此形成較大的相連的探測(cè)器單元(在下文中也被稱為宏像素)。由此例如可以以公知的方式分別將四個(gè)相鄰的探測(cè)器元件(在此也被稱為亞像素)組合成宏像素，方法是，將由這四個(gè)亞像素所產(chǎn)生的電荷量模擬地疊加并且隨后將其傳輸給計(jì)數(shù)處理。與之獨(dú)立地在另ー個(gè)處理支路中優(yōu)選地為每個(gè)單個(gè)探測(cè)器元件或像素或者亞像素進(jìn)行分離地處理，方法是，將由這個(gè)探測(cè)器元件所產(chǎn)生的電荷量或者從中導(dǎo)出的信號(hào)在放大之后同樣地傳輸給計(jì)數(shù)處理。由此對(duì)于所建議的輻射探測(cè)器，多個(gè)探測(cè)器元件或者像素被組合成宏像素，其中每個(gè)單像素卻就像在常規(guī)探測(cè)器中那樣獲得自己的信號(hào)處理以及自己的計(jì)數(shù)。同吋，電荷脈沖或者電信號(hào)、屬于宏像素的亞像素被模擬地疊加并且傳輸?shù)阶约旱挠?jì)數(shù)器電路或者鑒別器/計(jì)數(shù)器電路。通過(guò)該并行的信號(hào)處理和分析，既得到單個(gè)探測(cè)器元件的計(jì)數(shù)結(jié)果，又得到較大的探測(cè)器單元的計(jì)數(shù)結(jié)果。然后，根據(jù)應(yīng)用其可以這樣組合，使得對(duì)于該應(yīng)用在測(cè)量或者圖像記錄時(shí)出現(xiàn)不希望效應(yīng)的盡可能小的影響。
在此，優(yōu)選通過(guò)第一計(jì)數(shù)結(jié)果和第二計(jì)數(shù)結(jié)果的不同加權(quán)來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)結(jié)果的組合。由此例如可以事后決定，是否以較大的加權(quán)或者唯一地使用單個(gè)探測(cè)器元件的計(jì)數(shù)狀態(tài)，以便改進(jìn)高流性能，或者是否以較強(qiáng)的加權(quán)或者唯一地使用探測(cè)器單元的計(jì)數(shù)狀態(tài)，以便改進(jìn)能量分辨率。由于可以時(shí)間上在輻射探測(cè)(例如X射線拍攝)之后對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行組合，也可以將關(guān)于實(shí)際測(cè)量的X射線流的認(rèn)識(shí)應(yīng)用于分析。第一處理級(jí)和第二處理級(jí)的概念在本申請(qǐng)中不可以理解為其在此是封閉的處理単元。更確切地說(shuō)，第一處理級(jí)覆蓋由探測(cè)器元件所生成的電荷量的處理直到輸入比較器或鑒別器，所述比較器或鑒別器然后在該意義下借助計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)以用于第二處理級(jí)。由此，第一處理級(jí)例如可以包含前置放大器和信號(hào)成形器(Signalformer)，就像從現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣。明顯地，也可以在第二處理級(jí)中使用多個(gè)比較器或鑒別器，以便可以進(jìn)行能量選擇地進(jìn)ー步處理或者計(jì)數(shù)。所建議的輻射探測(cè)器例如可以是由CdTe或者CZT組成的固體探測(cè)器。明顯地，其他類型的固體探測(cè)器或者平面圖像探測(cè)器也是可以實(shí)現(xiàn)的。對(duì)單個(gè)探測(cè)器元件和較大的探測(cè)器單元經(jīng)由兩個(gè)分離的處理支路進(jìn)行的分離處理能夠在所建議的輻射探測(cè)器中以不同的方式被實(shí)現(xiàn)。在此，由每個(gè)探測(cè)器元件在輻射量子入射時(shí)所產(chǎn)生的電荷量必須被分配到分離的處理支路上。這可以在實(shí)施中通過(guò)將電荷直接分配到兩個(gè)處理支路上來(lái)實(shí)現(xiàn)。所生成的電荷量的一部分在此被傳輸給ー個(gè)處理支路，另一部分被傳輸給另ー個(gè)處理支路?？梢苑浅：?jiǎn)單地構(gòu)造這個(gè)電路方案，例如，通過(guò)電容性的分配器，然而卻具有這樣的劣勢(shì)由于在每個(gè)處理支路中減少了的信號(hào)電荷而引起較大的噪聲。由此，優(yōu)選在一個(gè)或者多個(gè)處理步驟之后才實(shí)施在兩個(gè)處理支路上的分開(kāi)，其中由在探測(cè)器元件中產(chǎn)生的電荷生成電信號(hào)，例如電流脈沖、電壓脈沖或者固定的電壓(在峰值保持信號(hào)的情況下)。然后，電信號(hào)被分配到兩個(gè)處理支路。這還可以通過(guò)直接分配或者通過(guò)復(fù)制信號(hào)來(lái)進(jìn)行。在此，不必在每種情況中都各占一半地進(jìn)行分配，而是也可以按照其他的比例進(jìn)行，只要該比例是已知的。例如如果模擬的信號(hào)處理由前置放大器、信號(hào)成形器以及比較器級(jí)的鏈組成，則可以在前置放大器之前或者信號(hào)成形器之后對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行復(fù)制。信號(hào)的復(fù)制品然后一方面?zhèn)鬏數(shù)絾蝹€(gè)探測(cè)器元件的處理鏈上，另ー方面?zhèn)鬏數(shù)教綔y(cè)器單元的處理鏈上。如果前置放大器具有反饋支路，則反饋信號(hào)的復(fù)制品也可以用作探測(cè)器單元的信號(hào)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)的另ー個(gè)類別為每個(gè)探測(cè)器元件使用了所謂的峰值保持器(Peak-Holder)。所述峰值保持器是開(kāi)關(guān)電路，其在某段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)并且存儲(chǔ)輸入信號(hào)的最大值。在該方案中使用單個(gè)探測(cè)器元件的峰值保持信號(hào)的總和作為探測(cè)器単元的信號(hào)。同樣，根據(jù)峰值保持器是否被時(shí)鐘控制或者觸發(fā)或者連續(xù)地工作，不同的實(shí)施也是可能的。同樣在實(shí)施探測(cè)器單元的處理支路中的疊加級(jí)時(shí)，也可以有不同的方案。例如可以通過(guò)對(duì)電流的疊加來(lái)實(shí)施處理，所述電流與在每個(gè)探測(cè)器元件中的信號(hào)電平成比例。在另ー個(gè)有利的實(shí)施方式中，這樣構(gòu)造第二處理級(jí)，使得所述第二處理級(jí)根據(jù)預(yù)定的計(jì)算規(guī)則來(lái)組合第一和第二計(jì)數(shù)結(jié)果，以便從中為每個(gè)單像素獲得組合了的計(jì)數(shù)結(jié)果作為用于隨后圖像顯示的圖像信息。通過(guò)為每個(gè)像素配備與(組合了的)計(jì)數(shù)結(jié)果成比例的強(qiáng)度值或灰度值作為圖像信息，圖像顯示本身以公知的方式進(jìn)行。在預(yù)定的計(jì)算規(guī)則中，使用用于組合兩個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)果的加權(quán)函數(shù)，該加權(quán)函數(shù)在實(shí)施中由單像素信號(hào)以及(探測(cè)器單元的)和信號(hào)的事先確定的癱瘓曲線計(jì)算出。在此，在第一步驟中確定單像素信號(hào)與和信號(hào)的癱瘓曲線。這可以在X射線成像投入使用的情況下例如通過(guò)X射線管的管電流的方案或者通過(guò)X射線輻射的衰減的方案在事先實(shí)施的X射線圖像拍攝中實(shí)現(xiàn)。下一個(gè)步驟為通過(guò)多項(xiàng)式P對(duì)癱瘓曲線進(jìn)行參數(shù)化Re=P (F, ae)并且Rs=P (F，も)，其中 P (F，a) = Σ ^aiF1Re或Rs在此表示在單像素信號(hào)Re與和信號(hào)Rs情況下所測(cè)量的量子流R。F表示所應(yīng)用的量子流。P是具有因數(shù)^的多項(xiàng)式。根據(jù)下面的規(guī)則來(lái)計(jì)算后面用于組合計(jì)算結(jié)果的混合加權(quán)函數(shù)(iiberblend-Gewichtsfunktion)W W (F，ae, as) = [P (F，ae) -P (F，as) ] /P (F, ae) 隨后進(jìn)行坐標(biāo)變換Re — F=p (Re, ae),通過(guò)P (F，ae)的(必要時(shí)近似的)反轉(zhuǎn)函數(shù)W (F，ae, as) — w (Re, ae, as) =W (p (Re, ae), ae, as)在該坐標(biāo)變換之后可以將所測(cè)量的數(shù)據(jù)Re和Rs計(jì)算為有效信號(hào)R R=Rs+w (Re, ae, as) Re通過(guò)這個(gè)計(jì)算規(guī)則，這樣共同計(jì)算出亞像素和宏像素的計(jì)數(shù)結(jié)果，使得獲得最優(yōu)的高流性能，在低流情況下卻在電荷共享和K-逃逸時(shí)完全地實(shí)現(xiàn)宏像素的較大面積的優(yōu)勢(shì)。明顯地也可以這樣實(shí)現(xiàn)所建議的量子探測(cè)器的連接，使得實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)的處理。在此，兩個(gè)處理支路的所建議的分配被依次地?cái)U(kuò)展到子組，下面也稱為第一、第二、……子組，就像其在實(shí)施例之一中再次簡(jiǎn)短闡述的那樣。在此，分別從組的計(jì)數(shù)結(jié)果以及其第一子組的計(jì)數(shù)結(jié)果中計(jì)算出第一有效信號(hào)，所述第一有效信號(hào)再次與第一子組的(第二)子組的計(jì)數(shù)結(jié)果相組合為第二有效信號(hào)等等。優(yōu)選地對(duì)此進(jìn)行延續(xù)，直到進(jìn)行與(作為最后的子組的)單個(gè)探測(cè)器元件的計(jì)數(shù)結(jié)果的結(jié)合。所建議的量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器優(yōu)選被構(gòu)造為X射線探測(cè)器，其例如可以非常有利地被使用在醫(yī)學(xué)成像中，尤其是計(jì)算機(jī)斷層造影領(lǐng)域中。明顯地，所建議的輻射探測(cè)器的結(jié)構(gòu)卻不限于探測(cè)X射線輻射。


下面根據(jù)實(shí)施例再次簡(jiǎn)短地闡述所建議的輻射探測(cè)器。附圖中圖I示出了單像素和組合像素的癱瘓曲線的示例，圖2示出了在處理中所使用的混合加權(quán)函數(shù)的示例，所述混合加權(quán)函數(shù)是所應(yīng)用的流的函數(shù)，圖3示出了混合加權(quán)函數(shù)的示例，所述混合加權(quán)函數(shù)是所測(cè)量的單像素信號(hào)的函數(shù)，圖4示出了測(cè)量信號(hào)以及在現(xiàn)有輻射探測(cè)器中由理想且近似的混合所生成的有效信號(hào)的示例，圖5示出了所建議的輻射探測(cè)器的示意性結(jié)構(gòu)的示例，圖6示出了將亞像素組合成不同大小的宏像素的可能的幾何實(shí)現(xiàn)，以及圖7示出了由于形成級(jí)聯(lián)所建議的輻射探測(cè)器的信號(hào)處理的示例。
具體實(shí)施例方式圖I示出了在對(duì)單個(gè)探測(cè)器元件或像素的處理與將多個(gè)像素組合成宏像素這兩者之間在量子計(jì)數(shù)的X射線探測(cè)器的性能中的區(qū)別。所述附圖示出了所謂的癱瘓曲線，其中所測(cè)量的(也就是通過(guò)計(jì)數(shù)結(jié)果所確定的)量子流R被描繪為用于單像素信號(hào)與和信號(hào)(此處是四個(gè)單像素信號(hào)之和)的入射到探測(cè)器的量子流密度F的函數(shù)(分別與像素面積A和脈沖持續(xù)時(shí)間τ相乗)。單像素信號(hào)表示從單像素中所測(cè)量的比率或計(jì)數(shù)結(jié)果的求和。從圖中可以明顯地看出，和信號(hào)顯示了這樣的特性，即其表示了大約具有4倍増大的面積的單像素的特性。在此，R表示所測(cè)量的比率，Ra表示所施加的比率，分別在任意的單元中。因此，與單像素信號(hào)相比，在大約所施加的量子流的四分之一的情況下已經(jīng)發(fā)生了測(cè)量信號(hào)的飽和以及由此的平滑。對(duì)于所建議的量子探測(cè)器，在處理中以及在處理支路中，將單像素組合成宏像素，方法是，單像素的電荷量(也就是從中得到的電信號(hào))被模擬地疊加并且然后作為和信號(hào)被 傳輸給計(jì)數(shù)分析。然而在并行的處理鏈中，附加地對(duì)所有的單像素分別產(chǎn)生的電荷量被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且同樣地對(duì)于每個(gè)單像素被分開(kāi)地傳輸給計(jì)數(shù)分析。從單像素中和宏像素中得到的計(jì)數(shù)結(jié)果然后以合適的方式被組合，以便為每個(gè)單像素獲得有效的計(jì)數(shù)信號(hào)。對(duì)此引入加權(quán)函數(shù)，借助其來(lái)實(shí)施對(duì)每個(gè)像素的兩個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)果的組合。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)規(guī)定從用于單像素和宏像素的事先確定或者測(cè)量的癱瘓曲線中確定加權(quán)函數(shù)，就像前面已經(jīng)提供的那樣。圖2示出了以這種方式確定的作為施加的流F或施加的比率Ra的函數(shù)的混合加權(quán)函數(shù)的示例。圖3示出了再次作為所測(cè)量的單像素信號(hào)Re的函數(shù)(在此也是在任意単元內(nèi))的混合加權(quán)函數(shù)。從該附圖中明顯看出，該加權(quán)函數(shù)能夠以很好的符合度被近似為線性，使得在多種情況下能夠確定加權(quán)函數(shù)而無(wú)需事先確定的癱瘓曲線。此外，圖4再次示出了兩個(gè)測(cè)量信號(hào)，也就是單像素信號(hào)與和信號(hào)(參見(jiàn)圖1)，以及借助所建議的規(guī)則由理想和近似的混合所確定的有效信號(hào)。圖5示出了所建議的輻射探測(cè)器的結(jié)構(gòu)的示意性示例。在該示例中僅僅為了說(shuō)明而示出了探測(cè)器的四個(gè)探測(cè)器元件或像素1，它們?cè)谔幚碇分恢斜唤M合成宏像素2。由單像素I在輻射量子入射時(shí)產(chǎn)生的電荷量在第一處理級(jí)3中首先通過(guò)相應(yīng)的讀取單元和信號(hào)放大單元5被讀取并且被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后，所述電信號(hào)經(jīng)由分支単元6被分配到兩個(gè)處理支路上。在處理支路之一中將該電信號(hào)7傳輸?shù)降诙幚砑?jí)4上，在所述第二處理級(jí)內(nèi)為每個(gè)像素I設(shè)置了鑒別器10和與之連接的計(jì)數(shù)器11。在第二處理支路上將電信號(hào)7在疊加單元8上模擬地疊加并且然后將所產(chǎn)生的電信號(hào)9在第二處理級(jí)4上傳輸給鑒別器10，所述鑒別器與計(jì)數(shù)器11相連。第二處理級(jí)的組合單元12獲得單像素I以及宏像素2的計(jì)數(shù)結(jié)果作為結(jié)果。然后，在所述組合単元12中以合適的方式對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行組合，以便獲得每個(gè)單像素的和/或每個(gè)宏像素的盡可能小地受干擾效應(yīng)影響的計(jì)數(shù)結(jié)果該方法可以明顯地任意級(jí)聯(lián)，其中然后例如圖I中的單像素在第一級(jí)聯(lián)級(jí)中代表由多個(gè)像素組成的第一宏像素并且圖I中的宏像素由多個(gè)該第一宏像素組合而成。從中得到的有效信號(hào)然后反過(guò)來(lái)被用作第二級(jí)聯(lián)的輸入信號(hào)，其中該信號(hào)與由更多再次更小的宏像素組成的信號(hào)相組合。整個(gè)過(guò)程被繼續(xù)，直到最后進(jìn)行與單像素信號(hào)的組合，以便得到最終的有效信號(hào)。圖7示意性示例地示出了這樣的方法將在64個(gè)單像素上對(duì)應(yīng)于800 μ m的宏像素邊緣長(zhǎng)度的和信號(hào)，與在16個(gè)單像素上對(duì)應(yīng)于400 μ m的宏像素邊緣長(zhǎng)度的和信號(hào)相組合，以便得到第一有效信號(hào)。第一有效信號(hào)然后與在四個(gè)單像素上對(duì)應(yīng)于200 μ m的宏像素邊緣長(zhǎng)度的和信號(hào)相組合，以便得到第二有效信號(hào)。第二有效信號(hào)最后與單像素信號(hào)相組合，以便得到用于圖像顯示的有效信號(hào)。在此，對(duì)于單像素，假定邊緣長(zhǎng)度是100 μ m。此外，圖6以俯視圖示出了具有16個(gè)單像素I的探測(cè)器的截面的強(qiáng)烈示意性的示圖，其四個(gè)組的組合以及16個(gè)組分別通過(guò)加粗顯示的邊界來(lái)勾畫。 ·
權(quán)利要求
1.ー種量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器，特別是X射線探測(cè)器，具有 -探測(cè)器元件(I)的陣列，所述探測(cè)器元件分別生成取決于入射的輻射量子的能量的電荷量并且被劃分為相鄰探測(cè)器元件(I)的組，以便形成較大的探測(cè)器單元(2)， -第一處理級(jí)(3)，借助所述第一處理級(jí)來(lái)為每個(gè)組分別提供取決于所述組的探測(cè)器兀件(I)所產(chǎn)生的電荷量的和的第一電信號(hào)(9),以及 -第二處理級(jí)(4)，借助所述第二處理級(jí)通過(guò)分析所提供的第一電信號(hào)(9)來(lái)對(duì)入射到每個(gè)組的輻射量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便為每個(gè)組獲得第一計(jì)數(shù)結(jié)果， 其特征在干， 所述第一處理級(jí)(3)被這樣構(gòu)造，使得其附加地為每個(gè)探測(cè)器元件(I)或者為探測(cè)器元件(I)的由組劃分的每個(gè)第一子組提供取決于所述探測(cè)器元件(I)或者所述第一子組所產(chǎn)生的電荷量的第二電信號(hào)(7)，并且 所述第二處理級(jí)(4)被這樣構(gòu)造，使得其通過(guò)分析所提供的第二電信號(hào)(7)來(lái)對(duì)入射到每個(gè)探測(cè)器元件(I)或者每個(gè)第一子組的輻射量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便為每個(gè)單個(gè)探測(cè)器元件(I)或者每個(gè)第一子組獲得第二計(jì)數(shù)結(jié)果，并且通過(guò)組合所述第一計(jì)數(shù)結(jié)果和第二計(jì)數(shù)結(jié)果來(lái)計(jì)算圖像信息或者第一有效信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻射探測(cè)器，其特征在于，所述第一處理級(jí)(3)具有用于將由每個(gè)探測(cè)器元件(I)或者每個(gè)第一子組所產(chǎn)生的電荷量分配到兩個(gè)分離的處理支路上的裝置(6)，其中，在兩個(gè)處理支路中的ー個(gè)上生成并分析所述第一電信號(hào)(9)，而在兩個(gè)處理支路中的另ー個(gè)上生成并分析所述第二電信號(hào)(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻射探測(cè)器，其特征在于，所述第一處理級(jí)(3)具有用于將為每個(gè)探測(cè)器元件(I)或者每個(gè)第一子組提供的第二電信號(hào)(7)分配到兩個(gè)分離的處理支路上的裝置(6)，其中，在兩個(gè)處理支路之一上生成并分析所述第一電信號(hào)(9)，而在兩個(gè)處理支路中的另ー個(gè)上生成并分析所述第二電信號(hào)(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的輻射探測(cè)器，其特征在于，用于每個(gè)組和用于每個(gè)探測(cè)器元件(I)或者每個(gè)第一子組的第二處理級(jí)(4)分別包含至少ー個(gè)鑒別器(10)以及計(jì)數(shù)裝置(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輻射探測(cè)器，其特征在于，用于每個(gè)組和用于每個(gè)探測(cè)器元件(I)或者每個(gè)第一子組的第二處理級(jí)(4)具有多個(gè)鑒別器(10)，借助所述鑒別器能夠?qū)θ肷涞妮椛淞孔舆M(jìn)行能量選擇地計(jì)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的輻射探測(cè)器，其特征在于，所述第二處理級(jí)(4)被這樣構(gòu)造，使得其根據(jù)下面的公式將計(jì)數(shù)結(jié)果互相組合R=Rs+w(Re)*Re，其中，Rs是每個(gè)組的所測(cè)量的量子流或者所述第一計(jì)數(shù)結(jié)果，Re是每個(gè)探測(cè)器元件(I)的所測(cè)量的量子流或者所述第二計(jì)數(shù)結(jié)果，并且w對(duì)應(yīng)于加權(quán)函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輻射探測(cè)器，其特征在干，從單個(gè)探測(cè)器元件(I)的癱瘓曲線和探測(cè)器元件(I)的組的癱瘓曲線之間的差中確定所述加權(quán)函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的輻射探測(cè)器，其特征在于，所述第一處理級(jí)(3)被這樣構(gòu)造，使得其為探測(cè)器元件(I)的由第k子組劃分的每個(gè)第k+Ι子組提供取決于第k+Ι子組的探測(cè)器元件(I)所生成的電荷量的和的第k+2電信號(hào)，其中，k=L···!!，并且所述第二處理級(jí)(4)被這樣構(gòu)造，使得其通過(guò)分析所提供的第k+2電信號(hào)來(lái)對(duì)入射到每個(gè)第k+1子組的輻射量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便為每個(gè)第k+Ι子組獲得第k+2計(jì)數(shù)結(jié)果，并且分別通過(guò)組合 第k有效信號(hào)和第k+2計(jì)數(shù)結(jié)果來(lái)計(jì)算第k+Ι有效信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種量子計(jì)數(shù)的輻射探測(cè)器，尤其是X射線探測(cè)器，其中在并行的處理支路上對(duì)單像素(1)的信號(hào)和組合像素(2)的信號(hào)進(jìn)行分析，其中然后能夠?qū)⒂?jì)數(shù)結(jié)果以合適的方式進(jìn)行組合，以便降低在每個(gè)應(yīng)用中不希望的干擾效應(yīng)的影響。
文檔編號(hào)G01T1/161GK102841367SQ20121021121
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者T.哈內(nèi)曼, S.詹森, S.卡普勒, E.克拉夫特, D.尼德羅納, M.雷恩萬(wàn)德 申請(qǐng)人:西門子公司