X射线探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种X射线探测器，所述X射线探测器包括传感器单元(200、300)，其用于探测入射X射线辐射，所述传感器单元(200、300)包括多个传感器元件(230、311-314)、每个传感器元件的计数通道(240)、每个传感器元件的集成通道(250)和处理单元(260)，每个传感器元件的所述计数通道(240)用于通过对自测量间隔开始响应于入射X射线辐射而生成的光子或电荷脉冲进行计数来获得计数信号，每个传感器元件的所述集成通道(250)用于获得表示自测量间隔开始探测到的辐射的总能量的集成信号，所述处理单元(260)用于从传感器元件(321)的集成信号中估计传感器元件(311、312)的计数信号，所述传感器元件(311、312)的计数通道在测量间隔期间已经是饱和的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线探测器
本专利技术涉及一种X射线探测器和对应的X射线探测方法。本专利技术还涉及一种包括X射线探测器的X射线设备、处理器和在具有X射线探测器的X射线设备中使用的处理方法以及用于实施所述处理方法的计算机程序。
技术介绍
用于检查对象(例如，患者或材料(诸如轮胎或铸件))的基于光子计数的谱CT系统需要探测器，其能够处理在现今能量集成的CT系统中生成的高计数率。通常使用的直接转换材料不够快，不足以处理能够在这样的系统中发生的高计数率。尤其，在接近直接射束(“表面射束”)或直接观察直接射束的对象后的探测器像素通常将这样的高计数率视为他们是饱和的，即，它们不提供可用的计数信号，尤其不具有足够的能量信息；为简单起见，尽管几何上这些射束不接近对象的表面，本文中术语“表面射束”也包括被如此弱地衰减以致其使像素观察到过高计数率的射束。在一方面，这能够意味着，由于非常高的计数率，不再能够将脉冲彼此区别，即，像素(在下文中也被称为传感器的“传感器元件”，所述传感器被包括在探测器中)是饱和的(在下文中这样的像素或传感器元件也被称为“堆积像素”)。在另一方面，其能够意味着，归因于大量电荷俘获，探测器像素的体积的部分或所有变得极化，即，内部电场瓦解，使得由于与X射线光子的相互作用，在结晶中生成的电子空穴对不再被有效分离。在后一种情况中，由于归因于弱化的电场，在X射线互相作用中生成的大多数电子空穴对未被收集，使得不可预见地损坏能量信息，既不用光子计数探测器，也不用能量集成探测器，很难或甚至不可能从测量数据中获得正确的信息。然而，在第一情况(即，“饱和”或“堆积”像素或传感器元件的情况)中，由本专利技术提供的解决方案似乎是可能的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种X射线探测器和对应的探测方法，甚至在传感器元件中的一些的计数通道已经是饱和的并且由此不能直接提供可靠计数信号的情况下，所述X射线探测器和对应的探测方法能够提供精确和可靠的测量数据。本专利技术的又一目的是提供一种X射线设备、在具有X射线探测器的X射线设备中使用的处理器和处理方法，并且涉及一种用于实施所述处理方法的计算机程序。在本专利技术的第一方面中，提出一种X射线探测器，所述X射线探测器包括-传感器单元，其用于探测入射X射线辐射，所述传感器单元包括多个传感器元件，-每个传感器元件的计数通道，其用于通过对自测量间隔的开始响应于入射X射线辐射而生成的(X射线)光子或电荷脉冲进行计数来获得计数信号。-每个传感器元件的集成通道，其用于获得表示自测量间隔的开始探测到的辐射的总能量的集成信号，以及-处理单元，其用于从传感器元件的集成信号中估计传感器元件的计数信号，所述传感器元件的计数通道在测量间隔期间已经是饱和的。在本专利技术的又一方面中，提出一种X射线设备，所述X射线设备包括:X射线源，其用于放射X射线辐射；根据本专利技术的X射线探测器；以及，重建单元，其用于根据估计的饱和传感器元件的计数信号和获得的非饱和传感器元件的计数信号来重建图像。在本专利技术的又一方面中，提出一种在具有X射线探测器的X射线设备中使用的处理器，所述X射线探测器包括:传感器单元，其用于探测入射X射线辐射，所述传感器单元包括多个传感器元件；每个传感器元件的计数通道，其用于通过对自测量间隔的开始响应于入射X射线辐射而生成的(X射线)光子或电荷脉冲进行计数来获得计数信号；以及，每个传感器元件的集成通道，其用于获得表示自测量间隔开始探测到的辐射的总能量的集成信号，所述处理器包括:-处理单元，其用于从传感器元件的集成信号中估计传感器元件的计数信号，所述传感器元件的计数通道在测量间隔期间已经饱和，以及-重建单元，其用于根据估计的饱和传感器元件的计数信号和获得的非饱和传感器元件的计数信号来重建图像。在本专利技术的又一方面中，提供一种X射线探测方法、处理方法和计算机程序，所述计算机程序包括程序代码模块，其用于当在计算机上执行所述计算机程序时令计算机执行处理方法的步骤。在从属权利要求中定义本专利技术的优选实施例。应当理解，主张要求的方法、处理器和计算机程序具有与主张要求的探测器以及与在从属权利要求中定义的类似和/或相同的优选实施例。由此，本专利技术提出使用具有传感器的X射线探测器，所述传感器具有传感器元件(像素)，所述传感器元件(像素)提供在一个或多个能量阈值以上的计数数量和同时(优选在每个像素中的)集成测量结果。集成测量结果提供在测量间隔期间由探测器的分离传感器元件接收的总电荷的信息，例如，所述探测器的分离传感器元件可以在大型量子流的情况下有用。然而，集成测量结果还用于相当精确地估计具有传感器元件的能量信息的计数信号，所述传感器元件的计数通道在测量间隔期间已经是饱和的(那些传感器元件通常被称为“饱和传感器元件”或“堆积像素”)。利用计数通道测量结果的修改设置(其中一些计数通道测量结果从对于饱和传感器元件的估计中获得，其他计数通道测量结果在实际测量中获得)，能够应用通常的数据评估处理，例如图像重建，例如，用于K-边缘成像的扩展Alvarez-Macovsky分解或对于每个能量分箱的重建分箱。在实施例中，所述处理单元适于-根据获得的传感器元件的集成信号来确定对象模型，以及-根据所述对象模型来确定饱和传感器元件的计数信号。由此，能够通过重建每个像素中的集成通道的信号来获得对象模型，所述对象模型提供对对象的材料成分以及尤其用于表面射束的X射线射束的路径长度的一些估计。尽管可以额外使用非饱和传感器元件的计数信号，通常不需要其确定对象模型和/或确定饱和传感器元件的计数信号。具有可用对象模型，在又一实施例中，所述处理单元适于通过以下操作来确定饱和传感器元件的计数信号-根据对象模型和在对象前面的X射线射束的谱，对入射到所述饱和传感器元件的X射线射束进行建模，以及-根据相应的饱和传感器元件的经建模的X射线射束，确定饱和传感器元件的计数信号。在本文中，“在对象前面”意味着对象面对X射线源的一侧，即，在X射线射束击中对象之前。根据本实施例，采取在对象前面的X射线射束的(已知或测量)谱，所述X射线射束终止在饱和像素中。然后通过使用来源于对象模型的针对独立X射线射束(或X射线射束组)的衰减因素对这些(确定的)x射线射束进行衰减。这提供入射到饱和探测器像素的射束谱。由此，能够获得对饱和传感器元件的计数信号的相当精确的估计。换言之，根据本实施例，对象模型用于模拟(在能量谱方面)在对象后面(即，在对象面对探测器的一侧)的那些X射线射束。这样的X射线射束沿着非常弱的吸收路径穿过对象，使得入射计数率如此高，以至于堆积增加了对于射束引起探测像素的计数通道饱和能够校正的水平。然后针对某个像素的经建模的X射线射束用于确定针对考虑的像素的计数通道的经建模的测量结果。优选地，在每个像素中，根据具有有限通量的空气扫描(即，测量结果)来导出直接射束信号，使得像素都是不饱和的。然后这些直接射束信号被放大到在具有对象的测量中使用的通量值。利用该途径，不需要定位扫描(即，对象的低剂量扫描来得到对对象属性(例如准确的几何形状)的估计，通常用于剂量优化)来确定对象模型。根据单个扫描的数据采集来获得对象模型，其也提供一幅或多幅预期图像(例如在K-边缘成像的情况下)。优选地，所述计数通道包括至少一个鉴别器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线探测器，包括：‑传感器单元(200、300)，其用于探测入射X射线辐射，所述传感器单元包括多个传感器元件(230、311‑314)，‑每个传感器元件的计数通道(240)，其用于通过对自测量间隔的开始响应于所述入射X射线辐射而生成的光子或电荷脉冲进行计数来获得计数信号，‑每个传感器元件的集成通道(250)，其用于获得表示自所述测量间隔的所述开始探测到的辐射的总能量的集成信号，以及‑处理单元(260)，其用于从所述传感器元件(321)的所述集成信号中估计传感器元件(311、312)的计数信号，所述传感器元件(311、312)的计数通道在所述测量间隔期间已经是饱和的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.19 US 61/577,3221.一种X射线探测器，包括: -传感器单元(200、300)，其用于探测入射X射线辐射，所述传感器单元包括多个传感器元件(230,311-314), -每个传感器元件的计数通道(240)，其用于通过对自测量间隔的开始响应于所述入射X射线辐射而生成的光子或电荷脉冲进行计数来获得计数信号， -每个传感器元件的集成通道(250)，其用于获得表示自所述测量间隔的所述开始探测到的辐射的总能量的集成信号，以及 -处理单元(260)，其用于从所述传感器元件(321)的所述集成信号中估计传感器元件(311,312)的计数信号，所述传感器元件(311、312)的计数通道在所述测量间隔期间已经是饱和的。2.根据权利要求1所述的X射线探测器， 其中，所述处理单元(260)适于 -根据获得的所述传感器元件的集成信号来确定对象模型，以及 -根据所述对象模型来确定饱和传感器元件的所述计数信号。3.根据权利要求2所述的X射线探测器， 其中，所述处理单元(260)适于通过以下操作来确定饱和传感器元件的所述计数信号: -根据所述对象模型和在所述对象(16)前面的X射线射束的谱，对入射到所述饱和传感器元件的所述X射线射束进行建模，并且 -根据相应的所述饱和传感器元件的经建模的X射线射束来确定所述饱和传感器元件的所述计数信号。4.根据权利要求1所述的X射线探测器， 其中，所述计数通道(240a)包括至少一个鉴别器(420-l、420-2、420-n)，尤其至少两个鉴别器，用于对自测量间隔的开始的处于不同能量水平的光子或电荷脉冲进行计数，以及获得自测量间隔的开始的能量相关计数信号。5.根据权利要求1所述的X射线探测器， 其中，所述传感器单元(300)包括直接转换感测层(310)，其用于将入射X射线辐射直接转换为形成电荷脉冲的电荷信号。6.根据权利要求5所述的X射线探测器， 其中，所述传感器单元(300)还包括集成层(320)，所述集成层表示所述集成通道，所述集成层被布置在所述直接转换感测层(310)面对远离所述入射X射线辐射的一侧，以将到达所述集成层(320)的X射线辐射转换为所述集成信号。7.根据权利要求6所述的X射线探测器， 其中，所述处理单元(260)适于通过对相邻传感器元件的集成信号进行插值或通过对所述传感器元件的所述计数信号进行推算来估计传感器元件的集成信号，在所述传感器元件处不足的X射线辐射到达所述集成层。8.根据权利要求1所述的X射线探测器， 其中，所述传感器单元(200)包括间接感测装置O，其用于首先将入射X射线辐射转换为光子，并且然后将所述光子转换为电荷信号。9.根据权利要求1所述的X射线探测器， 其中，所述传感器单元包括直接转换感测装置O和间接感测装置，所述直接转换感测装置用于将入射X射线辐射直接转换为形成电荷脉冲的电荷信号，所述间接感测装置用于首先将入射X射线辐射转换为光子，并且然后将所述光子转换为所述集成信号。10.一种X射线探测方法，包括: -通过具有多个传感器元件的传感器来探测入射X射线辐射， -通过对自测...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·赫尔曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL