量子計數的輻射探測器制造技術

本發明專利技術涉及一種量子計數的輻射探測器，尤其是X射線探測器，其中在并行的處理支路上對單像素（1）的信號和組合像素（2）的信號進行分析，其中然后能夠將計數結果以合適的方式進行組合，以便降低在每個應用中不希望的干擾效應的影響。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及ー種量子計數的輻射探測器，尤其是X射線探測器，所述輻射探測器具有探測器元件陣列，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器元件的組以便形成較大的探測器單元；第一處理級，借助所述第一處理級來為每個組分別提供取決于組內探測器元件所產生的電荷量的和的電信號；以及第ニ處理級，借助所述第二處理級通過分析所提供的電信號來對入射到每個組的輻射量子進行計數，以便為每個組獲得計數結果。
技術介紹
計數的X射線探測器被使用在很多成像應用中。例如這種X射線探測器被應用在醫學成像的計算機斷層造影設備中，以便產生患者的檢查區域的斷層造影的X射線 圖像。在量子計數的X射線探測器中，依據單個探測器元件的尺寸(下文中也稱作像素)而產生不同的不希望的效應，所述效應在選擇探測器的像素尺寸時導致沖突的要求。對于高流性能(Hochflussverhalten),盡可能小的像素尺寸是優選的，以便使得堆積效應(Pile-up-Effekt)的概率保持較低并且充分利用小像素效應(Small-Pixel-Effekt)。相反，對于探測器的良好的能量分辨率，優選選擇盡可能大的像素，以便使得在像素內所記錄能量上不希望的電荷共享(Charge-Sharing)效應和K-逃逸(Κ-Escape)效應保持為低。上述兩種效應在較小的像素中對測量結果具有較大的影響。附加地，這些不希望的效應由于其統計表現還導致額外的噪聲份額。最后，通過選擇像素尺寸也確定了 X射線探測器的可達到的位置分辨率。在多種應用中，由于這些對立的要求使得在選擇探測器元件尺寸或者像素尺寸時需要折衷，其相對于能量集成的探測器來說削弱了量子計數探測器的優勢。由此，在將量子計數的探測器應用到臨床計算機斷層造影設備中時，所需的X射線流必然導致選擇僅僅100 μ m至300 μ m的像素尺寸，因為否則的話在完全的X射線流中像素被強制為癱瘓狀態而無法再提供有價值的數據。然而對于這些小的像素尺寸，在使用量子計數的探測器時，尤其是由CdTe或者CZT (CdZnTe)構成的探測器，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是極大的了。由WO 2009/042827公知了ー種量子計數的X射線探測器，其中通過將多個相鄰探測器元件的計數結果相加或者另外地相組合，使得由單個的探測器元件組成更大的探測器単元。然而，相對于不利的K-逃逸效應和電荷共享效應，這種措施沒有帶來優勢，因為由此形成的錯誤不再能夠僅僅通過計數結果來確定和校正。US 2009/0080601描述了ー種量子計數的X射線探測器，其中探測器元件被動態地組合成較大的探測器單元，方法是，探測器元件經由開關矩陣而彼此電氣地連接并且將生成的信號傳輸給共同的比較器。這種方法需要在測量之前對待預計的X射線流進行估計，因此在多種應用中其適用性受到限制。此外，在形成的探測器單元的不同尺寸之間的突然轉換帶來了很大問題，因為對于由不同的像素尺寸生成的信號不能以簡單的方式來滿足對持續可辨的(differenzierbar)連接條件的要求。在DE 10 2004 048 962中公知了ー種量子計數的X射線探測器，其中如果其被符合電路識別為屬于光子事件，則相鄰探測器元件的電荷脈沖被模擬地疊加。最后，WO 2004/008488描述了ー種探測器，其中多個探測器元件的信號分別被模擬地疊加并且然后被傳送給共同的鑒別器和計數器，以便充分利用小像素效應(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探測器的性能。所述電荷疊加方法的癱瘓性能近似地對應于具有這樣的像素的探測器的性能，所述像素的面積是分別被組合成更大探測器單元的像素的總面積。包含例如四個像素信號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使用了探測器癱瘓
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，提供ー種量子計數的輻射探測器，所述輻射探測器可以靈活地與各個應用相匹配，以便將不希望效應的影響保持在盡可能小。通過這樣的量子計數的輻射探測器來解決上述技術問題。所述輻射探測器由如下組成探測器元件陣列，其分別產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器元件的組以用于形成較大的控制器単元；第一處理級，借助其來為每個組分別提供取決于組內探測器元件所產生的電荷量的和的第一電信號；以及第ニ處理級，借助其通過分析所提供的第一電信號來對入射到每個組的輻射量子進行計數，以便為每個組得到第ー計數結果。所建議的輻射探測器的特征在于第一處理級附加地為每個探測器元件或者為探測器元件的每個子組(組被劃分為所述子組)提供取決于探測器元件或子組所產生的電荷量的第二電信號；并且第二處理級通過分析所提供的第二電信號來同樣地對入射到每個探測器元件或者每個子組的輻射量子進行計數，以便為每個單個探測器元件或者為探測器元件的每個子組獲得第二計數結果；并且通過組合第一和第二計數結果來計算圖像信息或者第一有效信號，所述有效信號被進ー步處理以便生成圖像信息。對于所建議的輻射探測器由此實現了兩個并排的彼此互不相關的處理支路。首先將單個探測器元件或者像素在處理中進行組合，以便由此形成較大的相連的探測器單元(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相鄰的探測器元件(在此也被稱為亞像素)組合成宏像素，方法是，將由這四個亞像素所產生的電荷量模擬地疊加并且隨后將其傳輸給計數處理。與之獨立地在另ー個處理支路中優選地為每個單個探測器元件或像素或者亞像素進行分離地處理，方法是，將由這個探測器元件所產生的電荷量或者從中導出的信號在放大之后同樣地傳輸給計數處理。由此對于所建議的輻射探測器，多個探測器元件或者像素被組合成宏像素，其中每個單像素卻就像在常規探測器中那樣獲得自己的信號處理以及自己的計數。同吋，電荷脈沖或者電信號、屬于宏像素的亞像素被模擬地疊加并且傳輸到自己的計數器電路或者鑒別器/計數器電路。通過該并行的信號處理和分析，既得到單個探測器元件的計數結果，又得到較大的探測器單元的計數結果。然后，根據應用其可以這樣組合，使得對于該應用在測量或者圖像記錄時出現不希望效應的盡可能小的影響。在此，優選通過第一計數結果和第二計數結果的不同加權來進行計數結果的組合。由此例如可以事后決定，是否以較大的加權或者唯一地使用單個探測器元件的計數狀態，以便改進高流性能，或者是否以較強的加權或者唯一地使用探測器單元的計數狀態，以便改進能量分辨率。由于可以時間上在輻射探測(例如X射線拍攝)之后對計數結果進行組合，也可以將關于實際測量的X射線流的認識應用于分析。第一處理級和第二處理級的概念在本申請中不可以理解為其在此是封閉的處理単元。更確切地說，第一處理級覆蓋由探測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數器進行計數以用于第二處理級。由此，第一處理級例如可以包含前置放大器和信號成形器(Signalformer)，就像從現有技術中所公知的那樣。明顯地，也可以在第二處理級中使用多個比較器或鑒別器，以便可以進行能量選擇地進ー步處理或者計數。所建議的輻射探測器例如可以是由CdTe或者CZT組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種量子計數的輻射探測器，特別是X射線探測器，具有？探測器元件（1）的陣列，所述探測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器元件（1）的組，以便形成較大的探測器單元（2），？第一處理級（3），借助所述第一處理級來為每個組分別提供取決于所述組的探測器元件（1）所產生的電荷量的和的第一電信號（9），以及？第二處理級（4），借助所述第二處理級通過分析所提供的第一電信號（9）來對入射到每個組的輻射量子進行計數，以便為每個組獲得第一計數結果，其特征在于，所述第一處理級（3）被這樣構造，使得其附加地為每個探測器元件（1）或者為探測器元件（1）的由組劃分的每個第一子組提供取決于所述探測器元件（1）或者所述第一子組所產生的電荷量的第二電信號（7），并且所述第二處理級（4）被這樣構造，使得其通過分析所提供的第二電信號（7）來對入射到每個探測器元件（1）或者每個第一子組的輻射量子進行計數，以便為每個單個探測器元件（1）或者每個第一子組獲得第二計數結果，并且通過組合所述第一計數結果和第二計數結果來計算圖像信息或者第一有效信號。

【技術特征摘要】
2011.06.21 DE 102011077859.41.ー種量子計數的輻射探測器，特別是X射線探測器，具有 -探測器元件(I)的陣列，所述探測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器元件(I)的組，以便形成較大的探測器單元(2)， -第一處理級(3)，借助所述第一處理級來為每個組分別提供取決于所述組的探測器兀件(I)所產生的電荷量的和的第一電信號(9),以及 -第二處理級(4)，借助所述第二處理級通過分析所提供的第一電信號(9)來對入射到每個組的輻射量子進行計數，以便為每個組獲得第一計數結果， 其特征在干， 所述第一處理級(3)被這樣構造，使得其附加地為每個探測器元件(I)或者為探測器元件(I)的由組劃分的每個第一子組提供取決于所述探測器元件(I)或者所述第一子組所產生的電荷量的第二電信號(7)，并且 所述第二處理級(4)被這樣構造，使得其通過分析所提供的第二電信號(7)來對入射到每個探測器元件(I)或者每個第一子組的輻射量子進行計數，以便為每個單個探測器元件(I)或者每個第一子組獲得第二計數結果，并且通過組合所述第一計數結果和第二計數結果來計算圖像信息或者第一有效信號。2.根據權利要求I所述的輻射探測器，其特征在于，所述第一處理級(3)具有用于將由每個探測器元件(I)或者每個第一子組所產生的電荷量分配到兩個分離的處理支路上的裝置(6)，其中，在兩個處理支路中的ー個上生成并分析所述第一電信號(9)，而在兩個處理支路中的另ー個上生成并分析所述第二電信號(7)。3.根據權利要求I所述的輻射探測器，其特征在于，所述第一處理級(3)具有用于將為每個探測器元件(I)或者每個第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T哈內曼，S詹森，S卡普勒，E克拉夫特，D尼德羅納，M雷恩萬德，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：