X射線探測器制造技術

本發明專利技術涉及一種X射線探測器，所述X射線探測器包括傳感器單元(200、300)，其用于探測入射X射線輻射，所述傳感器單元(200、300)包括多個傳感器元件(230、311-314)、每個傳感器元件的計數通道(240)、每個傳感器元件的集成通道(250)和處理單元(260)，每個傳感器元件的所述計數通道(240)用于通過對自測量間隔開始響應于入射X射線輻射而生成的光子或電荷脈沖進行計數來獲得計數信號，每個傳感器元件的所述集成通道(250)用于獲得表示自測量間隔開始探測到的輻射的總能量的集成信號，所述處理單元(260)用于從傳感器元件(321)的集成信號中估計傳感器元件(311、312)的計數信號，所述傳感器元件(311、312)的計數通道在測量間隔期間已經是飽和的。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】X射線探測器
本專利技術涉及一種X射線探測器和對應的X射線探測方法。本專利技術還涉及一種包括X射線探測器的X射線設備、處理器和在具有X射線探測器的X射線設備中使用的處理方法以及用于實施所述處理方法的計算機程序。
技術介紹
用于檢查對象(例如，患者或材料(諸如輪胎或鑄件))的基于光子計數的譜CT系統需要探測器，其能夠處理在現今能量集成的CT系統中生成的高計數率。通常使用的直接轉換材料不夠快，不足以處理能夠在這樣的系統中發生的高計數率。尤其，在接近直接射束(“表面射束”)或直接觀察直接射束的對象后的探測器像素通常將這樣的高計數率視為他們是飽和的，即，它們不提供可用的計數信號，尤其不具有足夠的能量信息；為簡單起見，盡管幾何上這些射束不接近對象的表面，本文中術語“表面射束”也包括被如此弱地衰減以致其使像素觀察到過高計數率的射束。在一方面，這能夠意味著，由于非常高的計數率，不再能夠將脈沖彼此區別，即，像素(在下文中也被稱為傳感器的“傳感器元件”，所述傳感器被包括在探測器中)是飽和的(在下文中這樣的像素或傳感器元件也被稱為“堆積像素”)。在另一方面，其能夠意味著，歸因于大量電荷俘獲，探測器像素的體積的部分或所有變得極化，即，內部電場瓦解，使得由于與X射線光子的相互作用，在結晶中生成的電子空穴對不再被有效分離。在后一種情況中，由于歸因于弱化的電場，在X射線互相作用中生成的大多數電子空穴對未被收集，使得不可預見地損壞能量信息，既不用光子計數探測器，也不用能量集成探測器，很難或甚至不可能從測量數據中獲得正確的信息。然而，在第一情況(即，“飽和”或“堆積”像素或傳感器元件的情況)中，由本專利技術提供的解決方案似乎是可能的。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種X射線探測器和對應的探測方法，甚至在傳感器元件中的一些的計數通道已經是飽和的并且由此不能直接提供可靠計數信號的情況下，所述X射線探測器和對應的探測方法能夠提供精確和可靠的測量數據。本專利技術的又一目的是提供一種X射線設備、在具有X射線探測器的X射線設備中使用的處理器和處理方法，并且涉及一種用于實施所述處理方法的計算機程序。在本專利技術的第一方面中，提出一種X射線探測器，所述X射線探測器包括-傳感器單元，其用于探測入射X射線輻射，所述傳感器單元包括多個傳感器元件，-每個傳感器元件的計數通道，其用于通過對自測量間隔的開始響應于入射X射線輻射而生成的(X射線)光子或電荷脈沖進行計數來獲得計數信號。-每個傳感器元件的集成通道，其用于獲得表示自測量間隔的開始探測到的輻射的總能量的集成信號，以及-處理單元，其用于從傳感器元件的集成信號中估計傳感器元件的計數信號，所述傳感器元件的計數通道在測量間隔期間已經是飽和的。在本專利技術的又一方面中，提出一種X射線設備，所述X射線設備包括:X射線源，其用于放射X射線輻射；根據本專利技術的X射線探測器；以及，重建單元，其用于根據估計的飽和傳感器元件的計數信號和獲得的非飽和傳感器元件的計數信號來重建圖像。在本專利技術的又一方面中，提出一種在具有X射線探測器的X射線設備中使用的處理器，所述X射線探測器包括:傳感器單元，其用于探測入射X射線輻射，所述傳感器單元包括多個傳感器元件；每個傳感器元件的計數通道，其用于通過對自測量間隔的開始響應于入射X射線輻射而生成的(X射線)光子或電荷脈沖進行計數來獲得計數信號；以及，每個傳感器元件的集成通道，其用于獲得表示自測量間隔開始探測到的輻射的總能量的集成信號，所述處理器包括:-處理單元，其用于從傳感器元件的集成信號中估計傳感器元件的計數信號，所述傳感器元件的計數通道在測量間隔期間已經飽和，以及-重建單元，其用于根據估計的飽和傳感器元件的計數信號和獲得的非飽和傳感器元件的計數信號來重建圖像。在本專利技術的又一方面中，提供一種X射線探測方法、處理方法和計算機程序，所述計算機程序包括程序代碼模塊，其用于當在計算機上執行所述計算機程序時令計算機執行處理方法的步驟。在從屬權利要求中定義本專利技術的優選實施例。應當理解，主張要求的方法、處理器和計算機程序具有與主張要求的探測器以及與在從屬權利要求中定義的類似和/或相同的優選實施例。由此，本專利技術提出使用具有傳感器的X射線探測器，所述傳感器具有傳感器元件(像素)，所述傳感器元件(像素)提供在一個或多個能量閾值以上的計數數量和同時(優選在每個像素中的)集成測量結果。集成測量結果提供在測量間隔期間由探測器的分離傳感器元件接收的總電荷的信息，例如，所述探測器的分離傳感器元件可以在大型量子流的情況下有用。然而，集成測量結果還用于相當精確地估計具有傳感器元件的能量信息的計數信號，所述傳感器元件的計數通道在測量間隔期間已經是飽和的(那些傳感器元件通常被稱為“飽和傳感器元件”或“堆積像素”)。利用計數通道測量結果的修改設置(其中一些計數通道測量結果從對于飽和傳感器元件的估計中獲得，其他計數通道測量結果在實際測量中獲得)，能夠應用通常的數據評估處理，例如圖像重建，例如，用于K-邊緣成像的擴展Alvarez-Macovsky分解或對于每個能量分箱的重建分箱。在實施例中，所述處理單元適于-根據獲得的傳感器元件的集成信號來確定對象模型，以及-根據所述對象模型來確定飽和傳感器元件的計數信號。由此，能夠通過重建每個像素中的集成通道的信號來獲得對象模型，所述對象模型提供對對象的材料成分以及尤其用于表面射束的X射線射束的路徑長度的一些估計。盡管可以額外使用非飽和傳感器元件的計數信號，通常不需要其確定對象模型和/或確定飽和傳感器元件的計數信號。具有可用對象模型，在又一實施例中，所述處理單元適于通過以下操作來確定飽和傳感器元件的計數信號-根據對象模型和在對象前面的X射線射束的譜，對入射到所述飽和傳感器元件的X射線射束進行建模，以及-根據相應的飽和傳感器元件的經建模的X射線射束，確定飽和傳感器元件的計數信號。在本文中，“在對象前面”意味著對象面對X射線源的一側，即，在X射線射束擊中對象之前。根據本實施例，采取在對象前面的X射線射束的(已知或測量)譜，所述X射線射束終止在飽和像素中。然后通過使用來源于對象模型的針對獨立X射線射束(或X射線射束組)的衰減因素對這些(確定的)x射線射束進行衰減。這提供入射到飽和探測器像素的射束譜。由此，能夠獲得對飽和傳感器元件的計數信號的相當精確的估計。換言之，根據本實施例，對象模型用于模擬(在能量譜方面)在對象后面(即，在對象面對探測器的一側)的那些X射線射束。這樣的X射線射束沿著非常弱的吸收路徑穿過對象，使得入射計數率如此高，以至于堆積增加了對于射束引起探測像素的計數通道飽和能夠校正的水平。然后針對某個像素的經建模的X射線射束用于確定針對考慮的像素的計數通道的經建模的測量結果。優選地，在每個像素中，根據具有有限通量的空氣掃描(即，測量結果)來導出直接射束信號，使得像素都是不飽和的。然后這些直接射束信號被放大到在具有對象的測量中使用的通量值。利用該途徑，不需要定位掃描(即，對象的低劑量掃描來得到對對象屬性(例如準確的幾何形狀)的估計，通常用于劑量優化)來確定對象模型。根據單個掃描的數據采集來獲得對象模型，其也提供一幅或多幅預期圖像(例如在K-邊緣成像的情況下)。優選地，所述計數通道包括至少一個鑒別器，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種X射線探測器，包括：?傳感器單元(200、300)，其用于探測入射X射線輻射，所述傳感器單元包括多個傳感器元件(230、311?314)，?每個傳感器元件的計數通道(240)，其用于通過對自測量間隔的開始響應于所述入射X射線輻射而生成的光子或電荷脈沖進行計數來獲得計數信號，?每個傳感器元件的集成通道(250)，其用于獲得表示自所述測量間隔的所述開始探測到的輻射的總能量的集成信號，以及?處理單元(260)，其用于從所述傳感器元件(321)的所述集成信號中估計傳感器元件(311、312)的計數信號，所述傳感器元件(311、312)的計數通道在所述測量間隔期間已經是飽和的。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.12.19 US 61/577,3221.一種X射線探測器，包括: -傳感器單元(200、300)，其用于探測入射X射線輻射，所述傳感器單元包括多個傳感器元件(230,311-314), -每個傳感器元件的計數通道(240)，其用于通過對自測量間隔的開始響應于所述入射X射線輻射而生成的光子或電荷脈沖進行計數來獲得計數信號， -每個傳感器元件的集成通道(250)，其用于獲得表示自所述測量間隔的所述開始探測到的輻射的總能量的集成信號，以及 -處理單元(260)，其用于從所述傳感器元件(321)的所述集成信號中估計傳感器元件(311,312)的計數信號，所述傳感器元件(311、312)的計數通道在所述測量間隔期間已經是飽和的。2.根據權利要求1所述的X射線探測器， 其中，所述處理單元(260)適于 -根據獲得的所述傳感器元件的集成信號來確定對象模型，以及 -根據所述對象模型來確定飽和傳感器元件的所述計數信號。3.根據權利要求2所述的X射線探測器， 其中，所述處理單元(260)適于通過以下操作來確定飽和傳感器元件的所述計數信號: -根據所述對象模型和在所述對象(16)前面的X射線射束的譜，對入射到所述飽和傳感器元件的所述X射線射束進行建模，并且 -根據相應的所述飽和傳感器元件的經建模的X射線射束來確定所述飽和傳感器元件的所述計數信號。4.根據權利要求1所述的X射線探測器， 其中，所述計數通道(240a)包括至少一個鑒別器(420-l、420-2、420-n)，尤其至少兩個鑒別器，用于對自測量間隔的開始的處于不同能量水平的光子或電荷脈沖進行計數，以及獲得自測量間隔的開始的能量相關計數信號。5.根據權利要求1所述的X射線探測器， 其中，所述傳感器單元(300)包括直接轉換感測層(310)，其用于將入射X射線輻射直接轉換為形成電荷脈沖的電荷信號。6.根據權利要求5所述的X射線探測器， 其中，所述傳感器單元(300)還包括集成層(320)，所述集成層表示所述集成通道，所述集成層被布置在所述直接轉換感測層(310)面對遠離所述入射X射線輻射的一側，以將到達所述集成層(320)的X射線輻射轉換為所述集成信號。7.根據權利要求6所述的X射線探測器， 其中，所述處理單元(260)適于通過對相鄰傳感器元件的集成信號進行插值或通過對所述傳感器元件的所述計數信號進行推算來估計傳感器元件的集成信號，在所述傳感器元件處不足的X射線輻射到達所述集成層。8.根據權利要求1所述的X射線探測器， 其中，所述傳感器單元(200)包括間接感測裝置O，其用于首先將入射X射線輻射轉換為光子，并且然后將所述光子轉換為電荷信號。9.根據權利要求1所述的X射線探測器， 其中，所述傳感器單元包括直接轉換感測裝置O和間接感測裝置，所述直接轉換感測裝置用于將入射X射線輻射直接轉換為形成電荷脈沖的電荷信號，所述間接感測裝置用于首先將入射X射線輻射轉換為光子，并且然后將所述光子轉換為所述集成信號。10.一種X射線探測方法，包括: -通過具有多個傳感器元件的傳感器來探測入射X射線輻射， -通過對自測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C·赫爾曼，
申請(專利權)人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL