本发明专利技术涉及一种用于借助直接转换的X射线辐射探测器(C3,C5)探测入射的X射线辐射的方法，其中，以具有至少1.6eV能量的附加的辐射照射用于探测的半导体材料(HL)来生成附加的电荷载体。本发明专利技术还涉及一种用于按照根据本发明专利技术的方法探测X射线辐射的直接转换的X射线辐射探测器(C3,C5)，至少具有用于探测X射线辐射的半导体材料(HL)和至少一个辐射源(Q)，该辐射源以附加的辐射照射半导体材料(HL)，其中，所述辐射具有至少1.6eV的能量，以及涉及一种具有X射线辐射探测器(C3,C5)的CT系统(C1)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于探测X射线辐射的方法、X射线辐射探测器和CT系统
本专利技术涉及一种用于借助直接转换的X射线辐射探测器探测入射的X射线辐射的方法。本专利技术还涉及一种用于探测X射线辐射的直接转换的X射线辐射探测器，至少具有为探测X射线辐射而使用的半导体材料和至少一个辐射源，该辐射源以附加的辐射照射半导体材料，以及涉及一种具有X射线辐射探测器的CT系统。
技术介绍
为了探测特别是在CT、SPECT和PET系统中的伽玛辐射和X射线辐射，尤其使用或者力求使用基于半导体材料如 CdTe、CdZnTe, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP、TIBr2, HgI2的直接转换的探测器。然而在这些材料中，特别是在对于CT设备所需的高辐射通量密度下出现极化效应。 极化表示在高的光子通量或辐射通量下探测的计数率的下降。该极化的原因是由于电荷载体尤其是空穴的非常细微的移动和由于半导体中固有晶体缺陷的聚集。也就是由于电场因为与晶体缺陷相关的位置固定的电荷而降低导致形成极化，这些电荷对于由辐射产生的电荷载体起捕获中心和复合中心的作用。由此导致电荷载体寿命和运动性的下降，这又导致在高的光子通量下探测的计数率的下降。 然而，辐射探测器必须具有高的电荷载体寿命和运动性，以便能够分离在照射期间产生的电子和空穴。通过极化限制了直接转换器的最大可探测的辐射通量。由于该原因，至今仍不能将尤其应用在计算机断层造影中的高的辐射密度完全且直接转换成电脉冲。 出版物US 20080164418A1描述了一种降低在半导体探测器中的极化的方法，在该方法中作为对电离辐射在半导体中的吸收的响应而产生电脉冲，其中，在半导体中形成空间电荷，并且根据产生的空间电荷以具有一个或多个波长的IR辐射照射半导体，从而至少部分地降低在半导体中的极化，并且由此降低其对于电脉冲的影响。所使用的IR辐射具有最大能量为1.57eV以及最小为790nm的波长。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，实现一种改良方法来探测在直接转换的X射线辐射探测器中的X射线辐射，其中几乎完全避免在用于探测的半导体材料中的极化。 该技术问题通过独立权利要求的特征解决。从属权利要求的内容是本专利技术的优选扩展。 专利技术人认识到，通过在半导体材料中产生附加的空间电荷或者附加的电荷载体，能够防止在用于探测的半导体材料中的极化。附加产生的电荷载体能够填充并由此弱化(passivieren)半导体晶体的固有晶体缺陷，特别是深层的晶体缺陷。因此形成位置固定的电荷，其阻止形成空间电荷并由此阻止半导体的极化。 电荷载体可以通过能量充足的辐射被外加到半导体材料中。使用的辐射具有至少1.6eV的能量。为此例如可以使用电磁辐射，如可见光或者紫外线辐射或者电子辐射。相比之下，先前引用的出版物us 20080164418A1中使用的IR辐射在波长至少790nm的情况下仅具有最高1.57eV的能量。于是，在X射线辐射期间和/或在X射线辐射之前的定义的时间间隔中和/或以不同的或相同的能量照射半导体材料。 通过照射在半导体材料表面附近产生电荷载体，并且从那里扩散或漂移到半导体材料的内部。对于辐射方向具有不同的可能性，例如阴极侧和/或阳极侧或者通过在半导体表面上的半透明的触点或者通过在探测器的电极罩的缝隙或者从侧面。在CT系统中应用的情况下，可以将辐射源安装在半导体的Z侧，从而从z方向照射半导体。 根据各自使用的半导体材料的带隙进行在可见光范围内的辐射的能量或波长的选择。如果光辐射的能量大于带隙的能量差，则在能带间激励电荷载体。因此，可以实现电荷载体的带间跃迀。例如CMTe在室温下具有带隙为1.4eVo这相当于大约850nm的波长，也就是接近IR辐射。为了实现在CdTe中的带间跃迀，使用相应的具有更短波长并由此具有更高能量的辐射，即能量大于1.6eV。然而，随着光辐射的能量增长或者说波长减小，光辐射到半导体材料中的渗透深度降低，从而光辐射的吸收更多地发生在半导体的可能受扰乱的表面层。在此，电荷载体生成会变得低效。因此，在使用可见光辐射下有意义的是，将辐射能量匹配到带隙的能量，并且例如与带隙能量偏差不多于25%。 另一种向半导体外加附加的电荷载体的可能性在于，在CT系统的评估电子器件即ASIC(特定用途集成电路)上产生可见光辐射，并且通过可透光的接触材料耦合输入到半导体。为此，辐射源可以直接生长、沉积和/或机械连接在ASIC上。例如使用发光二极管(简称LED)作为辐射源。该辐射源可以布置在每个像素间隙下或ASIC的边缘。这样实施的辐射源也能够实现阳极侧或阴极侧照射半导体。 原则上通过照射阴极，在半导体的阴极下的几微米处形成电荷载体，即带负电的电子和带正电的空穴。空穴在阴极处直接复合，而电子穿越半导体材料并且由此在半导体内部也填充晶体缺陷。形成带正电的空间电荷。在阳极侧照射的情况下则正好相反。空穴穿越半导体材料并且也填充在半导体内部的晶体缺陷，从而形成带负电的空间电荷。通过阴极侧和/或阳极侧照射半导体，可以影响或者说控制在半导体材料中空间电荷的形成，并且由此影响或者说控制极化状态。如下选择在阳极侧或者阴极侧照射的份量，使得产生的空间电荷相当于在X射线辐射下形成的带电相反的空间电荷。例如通过由于附加生成的电荷载体而产生的带正电的空间电荷来均衡由于X射线辐射而产生的带负电的空间电荷。因此在X射线辐射入射到半导体材料的情况下，空间电荷也保持恒定。因此，探测器响应是稳定的。 特别地，在同时和/或顺序地照射阳极侧和/或阴极侧的情况下，可以选择不同波长范围或者说能量范围和不同强度的组合。例如，根据在CT系统中计划的X射线扫描的kV设定和mAs设定改变射线的能量范围和强度，以便使空间电荷优化匹配在X射线辐射探测器内的能量沉积的轮廓。 原则上也就是至今重要的半导体的晶体缺陷(在该晶体缺陷上形成空间电荷并且导致极化)被弱化或者说均衡，从而使半导体材料适合作为用于高通量运行中例如CT或双能量CT系统的直接转换的X射线辐射探测器。 专利技术人相应地建议一种用于借助直接转换的X射线辐射探测器探测入射的X射线辐射的方法，特别是在CT系统中使用的方法，其中，以能量至少1.6eV的附加辐射照射用于探测的半导体材料来生成附加的电荷载体。在这样的方法中，通过除了待探测的X射线辐射外，附加地以能量充足的辐射照射半导体，防止了在半导体中的极化。然而，该附加的辐射不被探测，并且不用于成像。它仅用于产生附加的电荷载体。根据本专利技术，为此使用具有能量至少1.6eV的辐射。这相当于最大波长为770nm。在优选实施方式中，使用具有更高能量的辐射，即优选大于2.leV，更优选在2.1eV与3.2eV之间。 借助能量充足的辐射在半导体中产生附加的电荷载体，也就是电子和空穴。这样产生的电荷载体填充半导体材料的晶体缺陷，特别是深层晶体缺陷，由此使其中性化并且形成位置固定的电荷。以此防止在晶体缺陷处形成空间电荷，并由此防止极化。以此有利地保持高的电荷载体寿命和运动性，从而在高的光子通量下也不会降低探测的计数率。因此不会由于极化而限制直接转换的X射线辐射探测器的最大可探测的辐射通量。根据本专利技术，也可以将优选在CT系统中的高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于借助直接转换的X射线辐射探测器(C3,C5)探测入射的X射线辐射的方法，特别是用在CT系统中，其中，1.1以具有至少1.6eV能量的附加的辐射照射用于探测的半导体材料(HL)来生成附加的电荷载体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.31 DE 102012213411.51.一种用于借助直接转换的X射线辐射探测器(C3，C5)探测入射的X射线辐射的方法，特别是用在CT系统中，其中， 1.1以具有至少1.6eV能量的附加的辐射照射用于探测的半导体材料(HL)来生成附加的电荷载体。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，以大于2.1eV的能量照射所述半导体材料(HL)。3.按照上述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，以电磁辐射、特别是可见光和/或紫外线照射所述半导体材料(HL)。4.按照上述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，以电子辐射照射所述半导体材料(HL)。5.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在阳极侧和/或阴极侧照射所述半导体材料(HL)。6.按照上述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从侧面、通过半透明的触点、通过电极罩的缝隙和/或通过评估电子器件照射所述半导体材料(HL)。7.按照上述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，从z方向和/或圆周方向照射所述半导体材料(HL)。8.按照上述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，脉冲式地和/或持续地照射所述半导体材料(HL)。9.按照上...
【专利技术属性】
技术研发人员：P哈肯施密德，E克拉夫特，C施勒特，M斯特拉斯伯格，S沃思，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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