輻射檢測器和用于減小輻射檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法
【專利摘要】一種基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器包括：半導(dǎo)體材料的基板(11)；檢測器偏置電壓源(12)，用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段(t1)期間在基板上施加檢測器偏置電壓；讀出布置(13)，用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收重復(fù)地讀出表示被釋放在基板(11)中并且被輸送通過基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)，其中，數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量；外部光源(15)，用于使基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板中的缺陷能級逃離；以及控制裝置(14)，其可操作地連接到檢測器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源。控制裝置(14)被構(gòu)造為在至少一些所述讀出時段期間同時控制檢測器偏置電壓源切斷基板上的檢測器偏置電壓，并且控制外部光源(15)接通光，由此使基板(11)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板中的缺陷能級逃離。
【專利說明】
輻射檢測器和用于減小輻射檢測器中的被俘獲的電荷載子的量白勺方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本技術(shù)領(lǐng)域涉及基于半導(dǎo)體的X射線或伽瑪射線輻射檢測器。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體檢測器中，檢測器由一塊半導(dǎo)體材料組成，電極在半導(dǎo)體的相反面上。檢測器材料中的自由載子被耗盡，并且高電壓電場被施加在使用外部偏置的電極之間。來自外部放射源或X射線管的高能光子經(jīng)由光電或康普頓相互作用在半導(dǎo)體體積中產(chǎn)生電子-空穴對。相互作用是兩步處理，其中，光電或康普頓事件中創(chuàng)建的高能光子經(jīng)由重復(fù)電子-空穴離子化而丟失它們的能量。由于該處理的高截面，電子-空穴對形成直徑僅幾微米的高度局部化電荷云。
[0003]用于成像的光子相互作用的一個重要方面在于，經(jīng)由光電效應(yīng)創(chuàng)建的電子-空穴對的數(shù)量與光子能成比例。電子和空穴的電荷云在電場中分離并且電子和空穴朝向相反電極移動，造成通過裝置的臨時電流。該電流通常由電荷靈敏前置放大器集成，以測量由外部輻射產(chǎn)生的總電荷。另選地，檢測器是光子計數(shù)裝置，其通過讀出由相互作用導(dǎo)致的電子脈沖對被吸收的光子的數(shù)量進(jìn)行實(shí)際計數(shù)。
[0004]在測量期間，通常檢測器電壓被施加在電極上，這意味著在測量時段期間不斷地創(chuàng)建電子-空穴對。然而，在每個信號獲取時段之后，出現(xiàn)未檢測到進(jìn)一步電子-空穴對的時段。在對患者或其部分進(jìn)行成像時，檢測器可能需要具有非常高的重復(fù)率，這意味著每個幀中的信號獲取時間可以低至lms，而讀出時間可以是200微秒或更短。
[0005]半導(dǎo)體的問題是，在被摻雜的半導(dǎo)體內(nèi)出現(xiàn)深能級缺陷，這可能捕捉電荷載子并且降低殘余凈自由載子濃度。這些被俘獲的負(fù)和正電荷載子導(dǎo)致空間電荷形成并且影響半導(dǎo)體中的整體電場，并且可能導(dǎo)致噪音。在所得到的圖像中，一些像素可以是白色的(由于高濃度的電場朝向該像素)，而一些像素將是黑色的(由于低濃度的電場朝向該像素)。
[0006]US 2010/0078559 Al公開了一種解決方案，其中，電荷載子的停留時間通過外部光能源被明顯地減少，并且甚至在高通量曝光條件下，深能級缺陷的占用率(occupancy)也被維持接近于未被輻射的裝置的熱平衡。代替依賴于熱能釋放被俘獲載子，紅外光輻射被用于提供充足的能量以用于被俘獲的電荷載子從缺陷能級逃離。CcU-xZnxTe晶體對于該能量的紅外光是透明的，并且除了與目標(biāo)深能級缺陷的離子化相關(guān)聯(lián)的吸收之外，沒有附加吸收發(fā)生。這允許來自Cd1IZnxTe檢測器晶體的側(cè)源的照射幾何形狀。
[0007]然而，US2010/0078559 Al的方法的缺點(diǎn)在于，其要求檢測器的晶體對外部光學(xué)能源的光是透明的，這允許沒有附加吸收。這可能限制外部光學(xué)能源可用的范圍。
[0008]另一個缺點(diǎn)在于，可能降低檢測器的靈敏度，這是因為所釋放的電荷載子將與經(jīng)由將被檢測的輻射與檢測器的晶體之間的相互作用而創(chuàng)建的電荷載子混合，并且干擾檢測。這通?？赡懿皇菃栴}，但是在低輻射通量，被釋放的電荷載子可能導(dǎo)致檢測靈敏度的不可接受劣化。
[0009]又一個缺點(diǎn)在于，被釋放的負(fù)和正電荷載子不有效地重組，這將進(jìn)一步降低檢測器靈敏度。
[0010]又一個缺點(diǎn)在于，晶體對紅外光輻射的曝光增大了檢測器的暗電流。
[0011]EP 1018655 BI公開了一種用于去除輻射檢測面板中的預(yù)先曝光偽像的方法，并且更特別地，涉及一種用于通過使面板不斷地循環(huán)并且使用曝光前信息和曝光后信息最小化殘留圖像來操作和讀出來自X射線檢測面板的信息的方法。根據(jù)該方法的一個實(shí)施方式，面板不斷經(jīng)歷循環(huán)如下。在時間tl，高DC電壓(VC)被逐漸施加至頂部電極。一旦施加了全電壓，則在時間t2，其被維持在該電平，直到時間t3為止。在時間t4，DC電壓接下來逐漸返回到地(或零)，并且讀出用于所有檢測器元件(像素)的存儲電容器。來自電容器的數(shù)據(jù)被存儲在存儲器中。在時間t5，在讀出之后，使面板優(yōu)選地充滿均勻照明輻射(諸如可見輻射)(再次優(yōu)選地從兩側(cè))，直到時間t6為止。該步驟可以與US 5，563，421中描述的照明步驟相同。在時間t6，終止照明步驟，并且高DC電壓被重新施加至頂部電極。該循環(huán)被不斷地重復(fù)，并且來自每次讀出的讀出數(shù)據(jù)被存儲在存儲器中，替換之前獲取的所存儲數(shù)據(jù)。在該模式的操作期間，面板據(jù)說是備用模式。
[0012]當(dāng)發(fā)生成像曝光時，面板再次經(jīng)受DC電壓至頂部電極的逐漸施加。在DC電壓仍然被施加至頂部電極時，成像輻射曝光發(fā)生。在輻射曝光之后，電容器中存儲的電荷被再次讀出，并且曝光像素數(shù)據(jù)被存儲在不同存儲位置或另一個存儲器中，而不替換緊接在前面板讀出的數(shù)據(jù)。
[0013]在輻射曝光之后，面板返回到備用模式，并且經(jīng)由照明、高DC電壓施加、電容器讀出和曝光之前的步驟等不斷循環(huán)。來自成像曝光之前的最后曝光的數(shù)據(jù)被保存用于校正曝光數(shù)據(jù)。
[0014]然而，這種過程不可應(yīng)用至以非常高的重復(fù)率進(jìn)行的成像，這是因為每個幀包含又一個時間段t6_t5，目的僅僅是優(yōu)選地從兩側(cè)用輻射(諸如可視輻射)來照明該面板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本文檔的目的是公開輻射檢測器和方法，利用它們可以消除或至少緩解至少一些上述缺點(diǎn)。
[0016]第一方面涉及一種基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器，所述基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測器偏置電壓源，所述檢測器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量;外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離；以及控制裝置，所述控制裝置可操作地連接到所述檢測器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源。
[0017]所述控制裝置被構(gòu)造為在至少一些所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離。
[0018]所述控制裝置可以被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，使得所述基板暴露于光，其中，僅在分別在所述輻射檢測器被構(gòu)造為檢測輻射的時間段之后的時間段期間使所述基板暴露于所述光。
[0019]所述控制裝置可以被構(gòu)造為在每個所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源使所述基板暴露于光。
[0020]所述控制裝置可以被構(gòu)造為控制所述檢測器偏置電壓源每當(dāng)在讀出時段結(jié)束、在讀出時段結(jié)束之前的時間、或在讀出時段結(jié)束之后的時間，接通所述基板上的所述檢測器偏置電壓并且切斷所述外部光源。
[0021]所述控制裝置可以被構(gòu)造為在每個所述數(shù)據(jù)獲取時段期間控制所述檢測器偏置電壓源將所述檢測器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源使所述基板不暴露于光。
[0022]所述數(shù)據(jù)獲取時段可以均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約I OOms之間。
[0023]所述讀出時段均在大約0.0lms到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。
[0024]通過以上方面，通過僅在與所述輻射檢測器被用于檢測輻射的那些時段(S卩，上述數(shù)據(jù)獲取時段)分開的時段期間使半導(dǎo)體材料的基板暴露于光來減小被俘獲的電荷載子的量。
[0025]這意味著檢測器的重復(fù)率可以保持為尚；半導(dǎo)體材料的基板暴露于光完全不影響重復(fù)率，這是因為其在已有的讀出時段期間被執(zhí)行。這種解決方案可以不用EP1018655B1中公開的檢測器來執(zhí)行，這是因為其累積電荷并且這種檢測器將受被釋放的電荷影響，這導(dǎo)致讀出被劣化或甚至無用。在以上方面中，使用光子計數(shù)檢測器，并且在該檢測器中，像素在讀出期間被“鎖定”，并且隨后，由曝光釋放的電荷不影響讀出。
[0026]進(jìn)一步地，檢測器的基板不必須對所使用的光是透明的。由光在基板中的吸收創(chuàng)建的任何被釋放電荷載子可以在那里被加速，但是將不干擾檢測。出于相同的原因，由曝光釋放的被俘獲的電荷載子也不干擾檢測。
[0027]更進(jìn)一步地，在輻射檢測器被用于檢測輻射的每個時段(S卩，上述數(shù)據(jù)獲取時段)開始處，光一被切斷，暗電流就減小。
[0028]又進(jìn)一步地，可以獲得增大的信噪比。
[0029]僅在輻射檢測器被用于檢測輻射的時間段(S卩，上述數(shù)據(jù)獲取時段)期間在基板上施加的循環(huán)檢測器偏置電壓將進(jìn)一步減小被困在檢測器的基板中的深能級缺陷處的電荷載子的量。
[0030]而且，使基板暴露于光期間不存在檢測器偏置電壓使得能夠有效地重組被釋放的負(fù)和正電荷載子。
[0031]該方面的優(yōu)點(diǎn)在于，不“丟失”測量幀(measurement frame)，并且總測量時間將不增加。另一方面，其對光和檢測器偏置電壓的切換速度提出更高的要求。在重復(fù)率可能是IkHz或更高的一些應(yīng)用中，硬件局限性可能限制該方面的使用。
[0032]因此，本文檔提出了可以在硬件局限性可能限制第一方面的使用時使用的解決方案。
[0033]因此，第二方面涉及一種基于半導(dǎo)體的檢測器，所述基于半導(dǎo)體的檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測器偏置電壓源，所述檢測器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù);外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離；以及控制裝置，所述控制裝置可操作地連接到所述檢測器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源。
[0034]所述控制裝置被構(gòu)造為在分別在測量時段之后的基板處理時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，其中，每個測量時段包括多個數(shù)據(jù)獲取時段和多個讀出時段。
[0035]每個所述基板處理時段可以包括數(shù)據(jù)獲取時段的至少一部分或一個或多個讀出時段和/或一個或多個數(shù)據(jù)獲取時段。
[0036]所述控制裝置可以被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通光。
[0037]所述控制裝置可以被構(gòu)造為在每個所述測量時段期間控制所述檢測器偏置電壓源將所述檢測器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源不使所述基板暴露于光。
[0038]所述數(shù)據(jù)獲取時段均短于大約10ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約lms，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms。
[0039]所述讀出時段均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.1ms。
[0040]所述測量時段可以均比每個所述基板處理時段長至少大約3倍，優(yōu)選地長至少大約3倍，更優(yōu)選地長至少大約5倍，并且最優(yōu)選地長至少10倍。
[0041]該方面尤其有利于非常高重復(fù)率的應(yīng)用，其中，讀出時段非常短，以致硬件局限性可能在這樣的讀出時段期間限制檢測器偏置電壓源的切換。作為代替，在基板處理時段期間切斷檢測器偏置電壓，并且在該時段期間進(jìn)行的任何讀出可以簡單地被丟棄。與測量時段的尺寸相比，數(shù)據(jù)的丟失將根據(jù)基板處理時段的尺寸發(fā)生。
[0042]輻射檢測器在每個方面中都可以是基于Cd-Te或Cd-Zn-Te的光子計數(shù)輻射檢測器，諸如用于二維成像的基于Cd-Te或Cd-Zn-Te的相機(jī)。
[0043]第三方面涉及一種用于減小基于半導(dǎo)體的輻射檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，該基于半導(dǎo)體的輻射檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測器偏置電壓源，所述檢測器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量；以及外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離。根據(jù)該方法，在至少一些所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離。
[0044]第四方面涉及一種用于減小基于半導(dǎo)體的檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，該基于半導(dǎo)體的檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板;檢測器偏置電壓源，所述檢測器偏置電壓源用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓;讀出布置，所述讀出布置用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出指示被釋放在所述基板中并且被輸送通過所述基板的電荷的數(shù)據(jù)；以及外部光源，所述外部光源用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離。根據(jù)該方法，在分別在測量時段之后的基板處理時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，由此使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，其中，每個測量時段包括多個數(shù)據(jù)獲取時段和多個讀出時段。
[0045]第三和第四方面可以被修改，以結(jié)合用于執(zhí)行以上參照第一和第二方面公開的任何動作的方法步驟。
[0046]進(jìn)一步特性和優(yōu)點(diǎn)將從此后給出的實(shí)施方式的詳細(xì)描述和附圖1至附圖3變得顯而易見，附圖1至附圖3僅通過說明給出。
【附圖說明】
[0047]圖1示意性地示出了根據(jù)一個實(shí)施方式的輻射檢測器。
[0048]圖2示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法的輻射檢測、檢測器偏置電壓和紅外光曝光的時刻圖。
[0049]圖3示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法的輻射檢測、檢測器偏置電壓和紅外光曝光的時刻圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1示意性地示出了根據(jù)一個實(shí)施方式的基于半導(dǎo)體的X射線或伽瑪射線輻射檢測器。輻射檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板11;用于在基板上施加檢測器偏置電壓的檢測器偏置電壓源12;讀出布置13，該讀出布置13用于讀出表示被釋放在基板11中并且被輸送通過基板11的電荷的數(shù)據(jù)；以及控制裝置14，其可操作地連接到檢測器偏置電壓源12和讀出布置13以用于控制它們。輻射檢測器可以是基于Cd-Te或Cd-Zn-Te的輻射檢測器。
[0051 ] 檢測器布局和基板材料的示例還公開在US 5379336；US 6933505；US 7170062；US7189971 ；US7361881；US 2006/011853；US 2006/071174和US 2008/019477中，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
[0052]輻射檢測器還包括外部光源15，外部光源15用于使基板11暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板12中的缺陷能級逃離?？刂蒲b置14被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制外部光源15使基板11暴露于光(例如，紅外光)，以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板11中的缺陷能級逃離，使得基板11僅在分別在輻射檢測器被構(gòu)造為檢測輻射的時間段之后的時間段期間暴露于光。
[0053]用于使基板11暴露于光以使得被俘獲的電荷載子能夠從基板12中的缺陷能級逃離的外部光源15可以是紅外光源，諸如提供合適波長和功率的紅外光的紅外光發(fā)光二極管。給出已知輻射檢測器結(jié)構(gòu)和布局，可以計算合適紅外光波長和功率并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以經(jīng)由實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)。
[0054]控制裝置14可以被構(gòu)造為還控制檢測器偏置電壓源12以循環(huán)方式在基板11上施加檢測器偏置電壓，使得僅在輻射檢測器被構(gòu)造為檢測輻射的數(shù)據(jù)獲取時間段期間將檢測器偏置電壓施加在基板11上。
[0055]圖2示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測器(諸如圖1的輻射檢測器)中的被俘獲的電荷載子的量的方法的輻射檢測DET、檢測器偏置電壓HV和紅外光曝光IR的時刻圖。
[0056]輻射檢測器被構(gòu)造為在測量幀中重復(fù)地檢測輻射，其中，每個測量幀包括數(shù)據(jù)獲取時間段sa和讀出時間段ro，其中，數(shù)據(jù)獲取時間段sa具有長度^并且讀出時間段ro具有長度t2，其中，輻射檢測的重復(fù)率是l/Ui+t)。
[0057]控制裝置14可以被構(gòu)造為控制檢測器偏置電壓源12在基板11上施加檢測器偏置電壓HV，使得檢測器偏置電壓HV僅在數(shù)據(jù)獲取時間段sa期間被接通，并且控制外部光源15使基板11暴露于光IR，使得光僅在讀出時間段ro期間被接通。以這樣的方式，檢測器偏置電壓HV和光IR的切換與輻射檢測DET同步，并且檢測器偏置電壓HV和光IR的切換頻率與輻射檢測DET的重復(fù)率相同。
[0058]數(shù)據(jù)獲取時段均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約10ms之間，和/或讀出時段均在大約0.0Ims到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。
[0059]如果要求，檢測器偏置電壓HV可以在每個數(shù)據(jù)獲取時間段sa開始之前被接通(如由圖2中的短時間段δ表示的)，使得檢測器偏置電壓HV在每個數(shù)據(jù)獲取時間段sa開始之前具有上升到合適電平的時間。另選地，當(dāng)每個數(shù)據(jù)獲取時間段sa開始時或在每個數(shù)據(jù)獲取時間段sa開始不久之后，可以接通檢測器偏置電壓HV。
[0060]圖3示意性地示出了根據(jù)用于減小輻射檢測器(諸如圖1的輻射檢測器)中的被俘獲的電荷載子的量的另選方法的輻射檢測DET、檢測器偏置電壓HV和紅外光曝光IR的時刻圖。
[0061]如在之前示出的實(shí)施方式中，輻射檢測器被構(gòu)造為在測量幀中重復(fù)地檢測輻射，其中，每個測量幀包括數(shù)據(jù)獲取時間段sa和讀出時間段ro。在圖3中，讀出時間段ro被表示為尖峰，以示出它們分別比數(shù)據(jù)獲取時間段sa短得多。
[0062]控制裝置14可以被構(gòu)造為控制檢測器偏置電壓源12在基板11上施加檢測器偏置電壓HV，使得在輻射檢測器被構(gòu)造為檢測輻射并讀出數(shù)據(jù)的多個測量幀(數(shù)據(jù)獲取時間段sa和讀出時間段ro)期間接通檢測器偏置電壓HV，并且在對應(yīng)于一個或更多個測量幀的時間期間切斷檢測器偏置電壓HV。接通偏置電壓HV的時間段由t3表示，并且稱為測量時段，并且切斷偏置電壓HV的時間段由t4表示，并且稱為基板處理時段。在切斷偏置電壓HV的時間段期間，數(shù)據(jù)可以或可以不被讀出布置13讀出。如果數(shù)據(jù)被讀出，則它們可以簡單地被丟棄。
[0063]控制裝置14還可以被構(gòu)造為控制外部光源15使基板11暴露于光IR，使得光僅在偏置電壓HV被切斷的時間段期間被接通。
[0064]以這樣的方式，檢測器偏置電壓HV和光IR的切換與輻射檢測DET同步，并且檢測器偏置電壓HV和光IR的切換頻率低于輻射檢測DET的重復(fù)率。
[0065]數(shù)據(jù)獲取時段^可以均短于大約10ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約Ims，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms，和/或讀出時段t2可以均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.Ims。
[0066]測量時段t3可以均比每個所述基板處理時段t4長至少大約3倍，優(yōu)選地長至少大約3倍，更優(yōu)選地長至少大約5倍，并且最優(yōu)選地長至少10倍。
[0067]另選地，控制裝置14可以被構(gòu)造為控制檢測器偏置電壓源12僅在時間段t3的數(shù)據(jù)獲取時間段sa期間在基板11上施加檢測器偏置電壓HV。但是，這要求與讀出時段匹配的檢測器偏置電壓HV切換。
[0068]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)想到，上面所公開的實(shí)施方式可以被修改為形成落入多項權(quán)利要求內(nèi)的進(jìn)一步實(shí)施方式。
【主權(quán)項】
1.一種基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器，所述基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器包括: -半導(dǎo)體材料的基板(11)， -檢測器偏置電壓源(12)，所述檢測器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段(^)期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓， -讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(II)中并且被輸送通過所述基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量， -外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，以及 -控制裝置(14)，所述控制裝置(14)可操作地連接到所述檢測器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源，其特征在于 -所述控制裝置(14)被構(gòu)造為在至少一些所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(I I)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，使得所述基板暴露于光，其中，僅在分別在所述輻射檢測器被構(gòu)造為檢測輻射的時間段(t i)之后的時間段(t2)期間使所述基板暴露于所述光。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為在每個所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源使所述基板暴露于光。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的檢測器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為控制所述檢測器偏置電壓源每當(dāng)在讀出時段結(jié)束、在讀出時段結(jié)束之前的時間W)、或在讀出時段結(jié)束之后的時間，接通所述基板上的所述檢測器偏置電壓并且切斷所述外部光源。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的檢測器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為在每個所述數(shù)據(jù)獲取時段期間控制所述檢測器偏置電壓源將所述檢測器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源不使所述基板暴露于光。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的檢測器，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時段均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約10ms之間，和/或所述讀出時段均在大約0.0lms到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。7.—種基于半導(dǎo)體的檢測器，所述基于半導(dǎo)體的檢測器包括: -半導(dǎo)體材料的基板(11)， -檢測器偏置電壓源(12)，所述檢測器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段(^)期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓， -讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(II)中并且被輸送通過所述基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)， -外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，以及 -控制裝置(14)，所述控制裝置(14)可操作地連接到所述檢測器偏置電壓源、所述讀出布置和所述外部光源，其特征在于 -所述控制裝置(14)被構(gòu)造為在分別在測量時段(t3)之后的基板處理時段(t4)期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(11)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，其中，每個測量時段包括多個數(shù)據(jù)獲取時段和多個讀出時段。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測器，其中，每個所述基板處理時段包括數(shù)據(jù)獲取時段的至少一部分。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測器，其中，每個基板處理時段包括一個或多個讀出時段和/或一個或多個數(shù)據(jù)獲取時段。10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項所述的檢測器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光。11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項所述的檢測器，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為在每個所述測量時段期間控制所述檢測器偏置電壓源將所述檢測器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源不使所述基板暴露于光。12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任一項所述的檢測器，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時段均短于大約1ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約Ims，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms，和/或所述讀出時段均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.1ms。13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的任一項所述的檢測器，其中，所述測量時段均比每個所述基板處理時段長至少大約3倍，優(yōu)選地長至少大約3倍，更優(yōu)選地長至少大約5倍，并且最優(yōu)選地長至少10倍。14.一種用于減少基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，所述基于半導(dǎo)體的光子計數(shù)檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板(11);檢測器偏置電壓源(12)，所述檢測器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段U1)期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓；讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(11)中并且被輸送通過所述基板(11)的電荷的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)據(jù)包含光子被吸收的電荷脈沖的數(shù)量；以及外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，其特征在于以下步驟: -在至少一些所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(11)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，以循環(huán)方式控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光，使得所述基板暴露于光，其中，所述基板僅在分別在所述輻射檢測器被構(gòu)造為檢測輻射的時間段U^t1)之后的時間段(t4 ; t2 )期間暴露于所述光。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在每個所述讀出時段期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源使所述基板暴露于光。17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項所述的方法，其中，在每個所述數(shù)據(jù)獲取時段期間控制所述檢測器偏置電壓源將所述檢測器偏置電壓施加在所述基板上，并且控制所述外部光源使所述基板不暴露于光。18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時段均在大約0.1ms到大約500ms之間，優(yōu)選地在大約0.5ms到大約200ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約10ms之間，和/或所述讀出時段均在大約0.0lms到大約1ms之間，優(yōu)選地在大約0.1ms到大約5ms之間，并且更優(yōu)選地在大約Ims到大約4ms之間。19.一種用于減小基于半導(dǎo)體的檢測器中的被俘獲的電荷載子的量的方法，所述基于半導(dǎo)體的檢測器包括:半導(dǎo)體材料的基板(11);檢測器偏置電壓源(12)，所述檢測器偏置電壓源(12)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段U1)期間在所述基板上施加檢測器偏置電壓;讀出布置(13)，所述讀出布置(13)用于每當(dāng)在數(shù)據(jù)獲取時段之后的讀出時段(t2)期間，響應(yīng)于光子被吸收，重復(fù)地讀出表示被釋放在所述基板(11)中并且被輸送通過所述基板(I I)的電荷的數(shù)據(jù)；以及外部光源(15)，所述外部光源(15)用于使所述基板暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，其特征在于以下步驟: -在分別在測量時段(t3)之后的基板處理時段(t4)期間同時控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源(15)接通所述光，由此使所述基板(II)暴露于光，以使得被俘獲的電荷載子能夠從所述基板中的缺陷能級逃離，其中，每個測量時段包括多個數(shù)據(jù)獲取時段和多個讀出時段。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，每個所述基板處理時段包括數(shù)據(jù)獲取時段的至少一部分。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，每個基板處理時段包括一個或多個讀出時段和/或一個或多個數(shù)據(jù)獲取時段。22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一項所述的方法，其中，所述控制裝置被構(gòu)造為以循環(huán)方式控制所述檢測器偏置電壓源切斷所述基板上的所述檢測器偏置電壓，并且控制所述外部光源接通所述光。23.根據(jù)權(quán)利要求19至11中的任一項所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)獲取時段均短于大約1ms，優(yōu)選地短于大約5ms，更優(yōu)選地短于大約Ims，并且最優(yōu)選地短于大約0.5ms，和/或所述讀出時段均短于大約5ms，優(yōu)選地短于大約Ims，更優(yōu)選地短于大約0.5ms，并且最優(yōu)選地短于大約0.1ms。
【文檔編號】G01T1/24GK105899970SQ201580003927
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年2月20日
【發(fā)明人】克里斯特·烏爾貝里, M·烏雷奇, N·韋伯
【申請人】愛克斯康特有限公司