谱光子计数探测器制造技术

一种装置包括脉冲整形器(120)和峰值探测器(150)，其中，所述脉冲整形器(120)用于接收指示探测到的光子的信号并根据所述信号来生成多个脉冲以形成脉冲序列(200)，所述峰值探测器(150)用于在所述脉冲整形器(120)的输出端处对所述脉冲序列(200)进行采样。所述峰值探测器(150)包括用于对所述脉冲序列(200)的极大(202a、b、c)值和极小(204a、b)值进行选择性地检测和采样的电路(300)。之后经由模拟到数字转换器(160)将采样的所述极大(202a、b、c)和所述极小(204a、b)值从模拟格式转换成数字格式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】谱光子计数探测器
本申请总体上涉及谱光子计数探测器。尽管本申请结合对计算机断层摄影(CT)的具体应用加以描述，但是本申请还涉及期望对探测到的具有不同能量的光子进行能量分辨的其他应用。
技术介绍
计算机断层摄影(CT)系统包括辐射源，辐射源发射贯穿检查区域的多能电离光子。这样的系统还包括辐射敏感探测器，辐射敏感探测器相对于检查区域位于辐射源的对面，辐射敏感探测器探测贯穿检查区域的光子。探测器针对每个探测到的光子产生电信号，例如电流或电压。探测器还包括用于基于电信号对所探测到的光子进行能量分辨的电子器件。通过范例的方式，辐射敏感探测器包括脉冲整形器，脉冲整形器用于处理由传感器产生的电流以生成具有指示所探测到的光子的能量峰值幅度的电压脉冲。探测器还包括鉴别器，鉴别器将电压脉冲的幅度与根据不同能量水平设置的两个或更多个阈值进行比较。鉴别器针对第一阈值的输出当脉冲幅度增大并越过第一阈值时升高，而鉴别器针对第二阈值的输出当脉冲幅度减小并越过第二阈值时降低。针对第一阈值和第二阈值中的每个，计数器对上升沿进行计数。当两个或更多个阈值以及对应的计数器并入探测器时，能量分组器能够对能量范围或组中的计数进行能量分组。因此，基于经分组的数据，对所探测到的光子进行能量分辨。遗憾的是，连续的光子探测之间的时间可以导致传感器内的脉冲堆积或脉冲整形器生成重叠脉冲。当脉冲重叠时，其幅度可以相组合使得不易于从该组合中辨别出单个脉冲。因此，鉴别器可能看不出脉冲的幅度越过给定阈值。另外，脉冲的峰值能量可能被重叠脉冲的幅度贡献所移位。因此，所探测到的光子的能量分布可能错误地被移位。此外，在光子计数能量分辨探测器中，因为整形器脉冲持续时间太长以至于不能分开来自直接转换传感器的相邻可区分脉冲，更高的X射线通量导致脉冲在整形器的输出端处堆积。由于堆积，从将整形器输出与许多不同鉴别器阈值进行比较推出的能量估计变得错误。已经提出了随机模型以将堆积并入极大似然评估方案中，然而，由于可能的解决方案的空间如此大使得最有可能的解决方案的概率没有明显不同于最不可能的解决方案的概率，所以该方法没有得到大大改善的能量估计。常规光子计数读出电路使用少量鉴别器来粗略地估计由前述整形器生成的脉冲的高度。堆积一开始起作用，就不再正确地确定脉冲高度。
技术实现思路
本申请的方面解决了以上提到的问题和其他问题。根据一个方面，一种装置包括脉冲整形器和峰值探测器，其中，所述脉冲整形器用于接收指示探测到的光子的信号并根据所述信号来生成多个脉冲以形成脉冲序列，所述峰值探测器用于在所述脉冲整形器的输出端处对所述脉冲序列进行采样。所述峰值探测器包括用于对所述脉冲序列的局部极大值和局部极小值进行选择性地检测和采样的电路。之后经由模拟到数字转换器将采样的所述极大值和所述极小值从模拟格式转换成数字格式。在另一方面中，一种方法包括：经由脉冲整形器来接收指示探测到的光子的信号；根据所述信号来生成多个脉冲以形成脉冲序列；经由峰值探测器在所述脉冲整形器的输出端处对所述脉冲序列进行采样；并且经由所述峰值探测器中的电路对所述脉冲序列的极大值和极小值进行选择性地检测和采样。本领域技术人员在阅读并理解下文详细描述后将认识到本专利技术的更进一步的方面。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件的布置，以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于说明优选实施例的目的，并且不得被解释为对本专利技术的限制。图1图示成像系统的范例。图2图示谷和峰(极小值和极大值)脉冲序列的范例。图3图示用于探测局部极大值和局部极小值的电路的范例。图4图示VSH、V(C1)和V(C2)的时间行为的范例。图5图示源自于具有2ns距离的整形器波形的脉冲序列的范例。图6图示用于通过重建脉冲序列的峰和谷来进行光子计数的方法的流程图的范例。具体实施方式参考图1，计算机断层摄影(CT)系统100包括旋转机架部分104，旋转机架部分104围绕纵轴或z轴绕检查区域108旋转。诸如X射线管的X射线源112由旋转机架部分104支撑并且发射贯穿检查区域108的多能辐射束。辐射敏感探测器116包括多个像素118，多个像素118在至少一百八十度加上扇角的范围内探测由源112发射的光子。多个像素118中的每个针对每个探测到的光子生成对应的电信号，例如电流或电压。适当的传感器的范例包括直接转换探测器(例如，基于碲镉锌(CZT)的探测器)和基于闪烁体的传感器，基于闪烁体的传感器包括与光电传感器进行光学通信的闪烁体。脉冲整形器120处理所述电信号并生成指示所探测到的光子的一个或多个脉冲，例如电压或其他脉冲。脉冲整形器120可以包括用于在第一时间间隔期间对电荷进行积分以产生具有指示所探测到的光子的能量的峰值幅度的脉冲的电子器件，以及用于在相对较短的第二时间间隔期间对电荷进行积分以产生具有指示所探测到的光子的能量是否超出最小期望能量的峰值幅度的脉冲的电子器件。能量鉴别器124对所述脉冲进行能量鉴别。这包括将所生成的脉冲的幅度与各自对应于特定能量水平的一个或多个阈值进行比较。能量鉴别器124针对每个阈值产生指示幅度是否增大并越过对应阈值以及是否减小并越过所述阈值的输出信号。例如，当幅度增大并越过对应阈值时，所述输出信号可以包括上升(或下降)沿，而当幅度减小并越过对应阈值时，所述输出信号可以包括下降(或上升)沿。计数器128针对每个阈值对信号中的上升(或下降)沿进行计数。脉冲滤除器132滤除脉冲，或门控计数器128使得计数器128丢弃诸如堆积脉冲的非期望脉冲的上升(或下降)沿或者不对其进行计数。基于能量鉴别器124的输出，脉冲否决器132产生门信号。计数定标器136针对阈值对计数进行定标或者调整以说明未被计数的被丢弃的脉冲。重建器140基于信号的谱特性选择性地对由探测器116生成的信号进行重建。诸如卧榻的对象支撑物148将患者或其他对象支撑在检查区域108中。对象支撑物148是可移动的从而在执行扫描过程时相对于检查区域108引导对象。通用计算机用作操作员控制台144。控制台144包括诸如监视器或显示器的人类可读输出设备，以及诸如键盘和鼠标的输入设备。驻留在控制台144的软件允许操作员例如通过图形用户接口(GUI)来控制扫描器100并且与扫描器100交互。这样的交互可以包括用于基于谱特征对所述信号进行重建的指令。为了进一步地改善测量结果，能够在每个像素中运行时间计数器170，计数器170例如以比特串(即，每个时钟周期一比特)的形式来记录，“1”指标表示探测到的极大值或极小值，在所述时间点处探测到极小值或极大值。时间计数器170可以被连接到峰值探测器150以对脉冲序列200的极大202a、b、c值与极小204a、b值(见下面描述的图2)之间的时间进行计数，以便得到改善的极大值与极小值之间的计时(原始脉冲序列的特征在于极小值和极大值的集合以及极大值与相邻极小值之间的时间距离)。峰值探测器150还可以与模拟到数字转换器160进行通信，下面将进一步地描述。此外，时间计数器170指的是预定义测量周期(例如，100μs)内的(例如，10MHz时钟的)时钟标记(clockticks)的数量，得到例如每测量周期1000次时钟标记。每当探测到极大值或极小值，时间计数器170对于此时的时钟标记生成“1”，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置(100)，包括：脉冲整形器(120)，其用于接收指示探测到的光子的信号并根据所述信号来生成多个脉冲以形成脉冲序列(200)；以及峰值探测器(150)，其用于在所述脉冲整形器(120)的输出端处对所述脉冲序列(200)进行采样，所述峰值探测器(150)包括用于对所述脉冲序列(200)的极大(202a、b、c)和极小(204a、b)值进行选择性地检测和采样的电路(300)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 US 61/664,9841.一种用于光子计数的装置(100)，包括：脉冲整形器(120)，其用于接收指示探测到的光子的信号并根据所述信号来生成多个脉冲以形成脉冲序列(200)；峰值探测器(150)，其用于在所述脉冲整形器(120)的输出端处对所述脉冲序列(200)进行采样，所述峰值探测器(150)包括用于对所述脉冲序列(200)的极大(202a、202b、202c)值和极小(204a、204b)值进行选择性地检测和采样的电路(300)；模拟到数字转换器(160)，其将所述极大值和所述极小值转换成数字极大值和数字极小值；以及时间计数器(170)，其对于在其期间检测到所述极大值或所述极小值的时钟标记生成第一值并且对于在其期间没有检测到所述极大值或所述极小值的时钟标记生成第二值；其中，使用所述数字极大值、所述数字极小值、所述第一值以及所述第二值来重建原始脉冲序列。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述峰值探测器仅对所述极大值和所述极小值进行采样。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的装置，其中，使用所述数字极大值、所述数字极小值、所述第一值以及所述第二值来重建所述多个脉冲中的个体脉冲的至少一个脉冲高度。4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述时间计数器(170)检测所述极大值的时间点和所述极小值的时间点。5.根据权利要求4所述的装置，其中，以比特串格式来记录所述时间点。6.根据权利要求1所述的装置，其中，经由测试像素测量或CMOS电路仿真来完整地重建所述脉冲序列。7.根据权利要求6所述的装置，其中，时间计数器检测所述极大值和所述极小值的...

【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