X射线辐射的检测和X射线检测器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于利用X射线检测器(100)检测X射线辐射(R)的方法，所述X射线检测器具有直接转换的半导体检测器元件(150a,150b)，其中借助辐射源(210a,210b)将附加辐射(K)传送到半导体检测器元件(150a,150b),并且附加辐射(K)的传送基于预先给出的额定值(Ta,Tb,Tc)被控制或调节。特别地，额定值可以时间上可变地作为目标值的序列被预先给出。此外描述了一种X射线检测器系统(200)，利用所述X射线检测器系统可以执行该方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】X射线辐射的检测和X射线检测器系统
本专利技术涉及一种用于检测X射线辐射的方法、一种X射线检测器、一种X射线检测器系统和一种具有用于检测X射线辐射的直接转换的半导体检测器元件的计算机断层成像系统。
技术介绍
为了检测X射线辐射，公知不同的检测器系统。例如为了能够检测在计算机断层成像领域中出现的X射线辐射的流密度，广泛应用闪烁晶体检测器。闪烁晶体检测器将X射线辐射首先光化学地转换为光子，所述光子具有合适的能量，以便例如使得能够借助半导体二极管(光电二极管)检测光子。此外为了计算机断层成像，致力于使用所谓的直接转换的半导体检测元件，其在没有之前的能量转换的情况下在半导体材料中吸收X射线辐射。在半导体检测器元件中产生在此所谓的电子空穴对。要强调的是，“直接转换”的概念在本专利技术的范围中不限制半导体材料中X射线量子的吸收的方式。尽管该名称具有不同的猜测，但是“直接转换的半导体检测器元件”既可以实现X射线量子的所谓的直接的也可以实现间接的吸收(光子支持的吸收)。对于概念“直接转换的半导体材料”主要的是，X射线量子在半导体材料中被吸收，也就是与闪烁晶体检测器不同，避免了X射线辐射经过之前的光化学转换的弯路。取决于吸收的X射线辐射的能量，在半导体检测器元件中产生一定量的自由的载流子。在此半导体的价带的通常被束缚的电子在吸收X射线辐射的情况下获得至少如下多的能量，使得其可以如提到的那样直接或间接克服使用的半导体材料的能带隙并且在半导体的导电带中几乎“自由运动地”(专业人员公知在半导体中相应的转移机制)对于电流的引导作出贡献。在价带中留下电子缺失位置，其也称为空穴，其在价带中也是“运动的”，从而产生的电子缺失位置也可以对于电流的引导作出贡献。然而，在电子和空穴之间的漂移或扩散速度可以明显不同。如果将自由运动的载流子，例如通过与半导体检测器元件相连的场电极，带入电场的影响中，并且通过施加电压，则由于自由运动的载流子的可用性，得到光电流。通过评估载流子包的脉冲形状(特别是脉冲高度)，可以确定吸收的X射线光子或吸收的X射线辐射的数量和能量。对于半导体中运动的载流子的电荷转移和由此对于脉冲形状是关键性的机制——漂移和扩散，通过自由的载流子的运动性(迁移率μ)来描述。特别地，漂移在此还取决于已经提到的电场。特别地，致力于基于CdTE,CdZnTe,CDZnTeSe,CdMnTe,InP,TlBr2,Hgl2的直接转换的半导体检测器元件的使用。然而在这些检测器材料下不利的是，半导体材料中的电场和由此光电流的脉冲形状可以在其中不期望地改变。在对于X射线辐射的检测来说相关的时间尺度上，这些材料按照不期望的数量具有位置固定的晶格缺陷即所谓的“陷阱”。这些陷阱可以捕获导电带的自由运动的电子或价带的空穴并且将其位置固定地对于一定的时间结合到晶格缺陷。此外这些晶格缺陷在被占据或未被占据的状态中表示空间电荷。空间电荷的该形成被称为半导体检测器元件的极化效应，简称极化。所描述的效应的缺陷是，由于阱或载流子陷入引起空间电荷带的形成在时间上取决于未被占据的或被占据的陷阱的数量改变。半导体材料中的电场和得到的光电流的脉冲形状由此可以是取决于吸收事件的时间间隔的，从而相同的吸收事件并非以可复制的方式被评估并且出现所谓的计数率漂移。即，X射线量子的计数率对于时间上恒定的辐射密度在时间上改变。由此，不可能明确地反算出能量或吸收的X射线量子的数量，从而这些检测器对于在成像应用、例如计算机断层成像中的可靠应用来说，只能以极大开销被使用。为了缓解提到的极化效应，和衰减在X射线辐射的检测期间特别是极化取决于时间的改变，可以照射半导体检测器元件。当晶格缺陷被对应的载流子占据时以及当产生未被占据的晶格缺陷时，则极化可以被改变。为此使用光源，其辐射产生在半导体中的载流子，所述载流子然后经过相对长的时间段可以结合到晶格缺陷。这样的晶格缺陷也称为饱和的晶格缺陷，其与离子化的晶格缺陷不同，可以看作是准电荷中性的。由此改变空间电荷带的构造，并且特别地也可以将其稳定化。可以通过如下调整(konditioniert)半导体检测器元件，即，可以明确地反算出能量或计数率。为了特别是对于成像应用实现X射线辐射的可靠的、明确的检测，此外需要，同样明确地进行调整，即，半导体检测器元件具有定义的调整。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，可复制地或者说明确地检测X射线辐射，从而所检测的X射线辐射的评估例如满足对于X射线成像的要求或改善用于X射线成像的可能性。该技术问题利用按照权利要求1的用于检测X射线辐射的方法、按照权利要求14的X射线检测器系统、按照权利要求18的X射线检测器和按照权利要求19的计算机断层成像系统解决。按照本专利技术，建议一种用于利用X射线检测器检测X射线辐射的方法，所述X射线检测器具有直接转换的半导体检测器元件，其中借助辐射源将附加的(即除了待检测的X射线辐射之外的)辐射传送到半导体检测器元件。如开头已经提到的，概念“直接转换”涉及半导体检测器元件，其至少部分地吸收X射线辐射源的待检测的X射线辐射并且基于所吸收的X射线辐射产生检测信号，即，特别是检测脉冲。为此半导体检测器元件可以包括多个场电极，其将电场施加到半导体检测器元件中，并且这样确定一个或多个检测区域，所述检测区域分别形成X射线检测器的一个像素。按照本专利技术传送的附加辐射在此用于对半导体检测器元件的开头已经描述的调整并且优选用于改变在半导体检测器元件中的同样开头描述的极化效应，并且特别优选地用于改变半导体检测器元件中的电场(和可能载流子的自由的路径长度)。特别地，该附加辐射在以下也可以称为“调整辐射(Konditionierungsstrahlung)”。附加辐射或者说调整辐射的传送，或间接来说输出，按照本专利技术基于预先给出的额定值被控制或调节。借助按照本专利技术的额定值，例如可以以可靠的方式预先给出，半导体检测器元件是如何调整的或优选在将来对于待进行的X射线检测测量应当如何调整半导体检测器元件。特别地，基于如下知识，即，了解调整，即，特别是极化或极化的补偿，足以实现X射线辐射的明确的检测。这特别地也意味着，借助额定值，将调整与确定的X射线检测测量的要求进行匹配。即，额定值对于各种时间上不同的X射线检测测量是可变的或在一个X射线检测测量期间被改变。例如检测器的通过最大计数率给出的特定灵敏度可以是需要的或足够的。借助额定值，例如计数率，然后可以预先给出或确定，半导体检测器元件是否相应地调整了，以实现该最大的计数率。如果否，或如果更小的灵敏度足够，则调整辐射的传送可以相应地被控制或调节，直到达到期望的新的额定值，例如最大灵敏度。从其中利用当前额定值控制或调节的状态出发，所力求的新的额定值在以下也可以称为“目标值”。额定值特别地可以是额定测量值，也就是直接测量的或间接从测量中导出的值。例如这可以借助额定值和特别是来自于由以下参量，即时间、特别是持续时间或调整辐射或X射线辐射的传送时刻、X射线检测器的运行持续时间、特别是调整辐射或X射线辐射的辐射强度(或者说辐射密度、计数率、剂量)构成的组中的额定测量值来实现。优选地，可以借助额定值进行后面还要详细描述的校准并且基于进行的校准例如基于多个目标值(即，连续待到来的新的额定值)控制或调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用X射线检测器(100)检测X射线辐射(R)的方法，所述X射线检测器具有直接转换的半导体检测器元件(150a,150b)，其中，借助辐射源(10,210,210a,210b)将附加辐射(K)传送到所述半导体检测器元件(150a,150b),并且基于预先给出的额定值(Ta,Tb,Tc)来控制和/或调节所述附加辐射(K)的传送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.31 DE 102012213494.81.一种利用X射线检测器(100)检测X射线辐射(R)的方法，所述X射线检测器具有直接转换的半导体检测器元件(150a,150b)，其中，借助辐射源(10,210,210a,210b)将附加辐射(K)传送到所述半导体检测器元件(150a,150b)，以使载流子经过相对长的时间段结合到晶格缺陷,基于预先给出的额定值(Ta,Tb,Tc)来控制或调节所述附加辐射(K)的传送，以及所述附加辐射(K)至少在第一测量序列之前的时间上的准备阶段中并且在还没有执行X射线测量期间进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辐射源(210,210a,210b)包括至少一个来自于由紫外线光源、红外线光源和用于可见光的光源构成的组中的部件。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述辐射源(210,210a,210b)包括发光二极管、激光器、卤素灯、荧光灯。4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述辐射源(10)包括X射线辐射源(10)。5.根据权利要求1或3所述的方法，其中，在时间上和/或关于辐射密度和/或关于能量，来控制和/或调节所述附加辐射(K)的传送。6.根据权利要求1或3所述的方法，其中，采集与所述额定值(Ta,Tb,Tc)相对应的监视测量值(Ma,Mb,Mc)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，用于采集监视测量值(Ma,Mb,Mc)的监视单元(160,160a,160b,160c)包括来自于由以下构成的组中的至少一个部件：-光传感器，-X射线传感器，-X射线检测器的半导体检测器元件(150a,150b)，-X射线检测器的评估电子器件，-剂量计，-温度计，-照度计。8.根据权利要求1或3所述的方法，其中，基于要利用待检测的X射线辐射(R)透射的检查对象(O)的特性，来控制和/或调节所述附加辐射(K)的传送。9.根据权利要求1或3所述的方法，其中，基于X射线辐射(R)通过X射线辐射源(10)的输出的进程和/或X射线辐射源(10)的X射线辐射(R)通过检查对象(O)的衰减，来控制和/或调节所述附加辐射(K)的传送。10.根据权利要求1或3所述的方法，其中，基于计数率漂移来控制和/或调节所述附加辐射(K)的传送。11.根据权利要求1或3所述的方法，其中基于以下参量中至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：E戈德尔，D尼德洛纳，M斯特拉斯伯格，S沃思，P哈肯施密德，S卡普勒，B克赖斯勒，M拉巴延德英扎，M莱因万德，C施勒特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE