量子计数的辐射探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种量子计数的辐射探测器，尤其是X射线探测器，其中在并行的处理支路上对单像素（1）的信号和组合像素（2）的信号进行分析，其中然后能够将计数结果以合适的方式进行组合，以便降低在每个应用中不希望的干扰效应的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种量子计数的辐射探測器，尤其是X射线探测器，所述辐射探測器具有探測器元件阵列，其分别生成取决于入射的辐射量子的能量的电荷量并且其被划分为相邻探測器元件的组以便形成较大的探测器单元；第一处理级，借助所述第一处理级来为每个组分别提供取决于组内探测器元件所产生的电荷量的和的电信号；以及第ニ处理级，借助所述第二处理级通过分析所提供的电信号来对入射到每个组的辐射量子进行计数，以便为每个组获得计数結果。
技术介绍
计数的X射线探测器被使用在很多成像应用中。例如这种X射线探测器被应用在医学成像的计算机断层造影设备中，以便产生患者的检查区域的断层造影的X射线 图像。在量子计数的X射线探测器中，依据单个探測器元件的尺寸(下文中也称作像素)而产生不同的不希望的效应，所述效应在选择探測器的像素尺寸时导致冲突的要求。对于高流性能(Hochflussverhalten),尽可能小的像素尺寸是优选的，以便使得堆积效应(Pile-up-Effekt)的概率保持较低并且充分利用小像素效应(Small-Pixel-Effekt)。相反，对于探測器的良好的能量分辨率，优选选择尽可能大的像素，以便使得在像素内所记录能量上不希望的电荷共享(Charge-Sharing)效应和K-逃逸(Κ-Escape)效应保持为低。上述两种效应在较小的像素中对测量结果具有较大的影响。附加地，这些不希望的效应由于其统计表现还导致额外的噪声份额。最后，通过选择像素尺寸也确定了 X射线探测器的可达到的位置分辨率。在多种应用中，由于这些对立的要求使得在选择探測器元件尺寸或者像素尺寸时需要折衷，其相对于能量集成的探測器来说削弱了量子计数探測器的优势。由此，在将量子计数的探测器应用到临床计算机断层造影设备中时，所需的X射线流必然导致选择仅仅100 μ m至300 μ m的像素尺寸，因为否则的话在完全的X射线流中像素被強制为瘫痪状态而无法再提供有价值的数据。然而对于这些小的像素尺寸，在使用量子计数的探测器时，尤其是由CdTe或者CZT (CdZnTe)构成的探測器，能量分辨的损失和由电荷共享和K-逃逸所引起的附加噪声份额已经是极大的了。由WO 2009/042827公知了ー种量子计数的X射线探测器，其中通过将多个相邻探测器元件的计数结果相加或者另外地相组合，使得由单个的探測器元件组成更大的探測器単元。然而，相对于不利的K-逃逸效应和电荷共享效应，这种措施没有带来优势，因为由此形成的错误不再能够仅仅通过计数结果来确定和校正。US 2009/0080601描述了ー种量子计数的X射线探测器，其中探測器元件被动态地组合成较大的探测器单元，方法是，探測器元件经由开关矩阵而彼此电气地连接并且将生成的信号传输给共同的比较器。这种方法需要在測量之前对待预计的X射线流进行估计，因此在多种应用中其适用性受到限制。此外，在形成的探测器单元的不同尺寸之间的突然转换带来了很大问题，因为对于由不同的像素尺寸生成的信号不能以简单的方式来满足对持续可辨的(differenzierbar)连接条件的要求。在DE 10 2004 048 962中公知了ー种量子计数的X射线探测器，其中如果其被符合电路识别为属于光子事件，则相邻探測器元件的电荷脉冲被模拟地叠加。最后，WO 2004/008488描述了ー种探测器，其中多个探测器元件的信号分别被模拟地叠加并且然后被传送给共同的鉴别器和计数器，以便充分利用小像素效应(Small-Pixel-EfTekt)0然而，上面所描述的两种电荷叠加方法不能在高流情况下改进探测器的性能。所述电荷叠加方法的瘫痪性能近似地对应于具有这样的像素的探测器的性能，所述像素的面积是分别被组合成更大探测器单元的像素的总面积。包含例如四个像素信号的电荷叠加方法示出了几乎和四倍基本面积的单像素一祥的瘫痪性能，从而在大约四分之一量子流的情况下就已经使用了探測器瘫痪
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供ー种量子计数的辐射探測器，所述辐射探測器可以灵活地与各个应用相匹配，以便将不希望效应的影响保持在尽可能小。通过这样的量子计数的辐射探測器来解决上述技术问题。所述辐射探測器由如下组成探測器元件阵列，其分别产生取决于入射辐射量子的能量的电荷量并且被划分为相邻探测器元件的组以用于形成较大的控制器単元；第一处理级，借助其来为每个组分别提供取决于组内探测器元件所产生的电荷量的和的第一电信号；以及第ニ处理级，借助其通过分析所提供的第一电信号来对入射到每个组的辐射量子进行计数，以便为每个组得到第ー计数結果。所建议的辐射探測器的特征在于第一处理级附加地为每个探測器元件或者为探测器元件的每个子组(组被划分为所述子组)提供取决于探測器元件或子组所产生的电荷量的第二电信号；并且第二处理级通过分析所提供的第二电信号来同样地对入射到每个探测器元件或者每个子组的辐射量子进行计数，以便为每个单个探测器元件或者为探测器元件的每个子组获得第二计数結果；并且通过组合第一和第二计数结果来计算图像信息或者第一有效信号，所述有效信号被进ー步处理以便生成图像信息。对于所建议的辐射探測器由此实现了两个并排的彼此互不相关的处理支路。首先将单个探測器元件或者像素在处理中进行组合，以便由此形成较大的相连的探测器单元(在下文中也被称为宏像素)。由此例如可以以公知的方式分别将四个相邻的探測器元件(在此也被称为亚像素)组合成宏像素，方法是，将由这四个亚像素所产生的电荷量模拟地叠加并且随后将其传输给计数处理。与之独立地在另ー个处理支路中优选地为每个单个探测器元件或像素或者亚像素进行分离地处理，方法是，将由这个探測器元件所产生的电荷量或者从中导出的信号在放大之后同样地传输给计数处理。由此对于所建议的辐射探測器，多个探测器元件或者像素被组合成宏像素，其中每个单像素却就像在常规探测器中那样获得自己的信号处理以及自己的计数。同吋，电荷脉冲或者电信号、属于宏像素的亚像素被模拟地叠加并且传输到自己的计数器电路或者鉴别器/计数器电路。通过该并行的信号处理和分析，既得到单个探測器元件的计数结果，又得到较大的探测器单元的计数结果。然后，根据应用其可以这样组合，使得对于该应用在測量或者图像记录时出现不希望效应的尽可能小的影响。在此，优选通过第一计数结果和第二计数结果的不同加权来进行计数结果的组合。由此例如可以事后决定，是否以较大的加权或者唯一地使用单个探測器元件的计数状态，以便改进高流性能，或者是否以较强的加权或者唯一地使用探测器单元的计数状态，以便改进能量分辨率。由于可以时间上在辐射探測(例如X射线拍摄)之后对计数结果进行组合，也可以将关于实际测量的X射线流的认识应用于分析。第一处理级和第二处理级的概念在本申请中不可以理解为其在此是封闭的处理単元。更确切地说，第一处理级覆盖由探測器元件所生成的电荷量的处理直到输入比较器或鉴别器，所述比较器或鉴别器然后在该意义下借助计数器进行计数以用于第二处理级。由此，第一处理级例如可以包含前置放大器和信号成形器(Signalformer)，就像从现有技术中所公知的那样。明显地，也可以在第二处理级中使用多个比较器或鉴别器，以便可以进行能量选择地进ー步处理或者计数。所建议的辐射探測器例如可以是由CdTe或者CZT组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子计数的辐射探测器，特别是X射线探测器，具有？探测器元件（1）的阵列，所述探测器元件分别生成取决于入射的辐射量子的能量的电荷量并且被划分为相邻探测器元件（1）的组，以便形成较大的探测器单元（2），？第一处理级（3），借助所述第一处理级来为每个组分别提供取决于所述组的探测器元件（1）所产生的电荷量的和的第一电信号（9），以及？第二处理级（4），借助所述第二处理级通过分析所提供的第一电信号（9）来对入射到每个组的辐射量子进行计数，以便为每个组获得第一计数结果，其特征在于，所述第一处理级（3）被这样构造，使得其附加地为每个探测器元件（1）或者为探测器元件（1）的由组划分的每个第一子组提供取决于所述探测器元件（1）或者所述第一子组所产生的电荷量的第二电信号（7），并且所述第二处理级（4）被这样构造，使得其通过分析所提供的第二电信号（7）来对入射到每个探测器元件（1）或者每个第一子组的辐射量子进行计数，以便为每个单个探测器元件（1）或者每个第一子组获得第二计数结果，并且通过组合所述第一计数结果和第二计数结果来计算图像信息或者第一有效信号。

【技术特征摘要】
2011.06.21 DE 102011077859.41.ー种量子计数的辐射探測器，特别是X射线探测器，具有 -探測器元件(I)的阵列，所述探测器元件分别生成取决于入射的辐射量子的能量的电荷量并且被划分为相邻探测器元件(I)的组，以便形成较大的探测器单元(2)， -第一处理级(3)，借助所述第一处理级来为每个组分别提供取决于所述组的探測器兀件(I)所产生的电荷量的和的第一电信号(9),以及 -第二处理级(4)，借助所述第二处理级通过分析所提供的第一电信号(9)来对入射到每个组的辐射量子进行计数，以便为每个组获得第一计数結果， 其特征在干， 所述第一处理级(3)被这样构造，使得其附加地为每个探測器元件(I)或者为探测器元件(I)的由组划分的每个第一子组提供取决于所述探测器元件(I)或者所述第一子组所产生的电荷量的第二电信号(7)，并且 所述第二处理级(4)被这样构造，使得其通过分析所提供的第二电信号(7)来对入射到每个探測器元件(I)或者每个第一子组的辐射量子进行计数，以便为每个单个探测器元件(I)或者每个第一子组获得第二计数結果，并且通过组合所述第一计数结果和第二计数结果来计算图像信息或者第一有效信号。2.根据权利要求I所述的辐射探測器，其特征在于，所述第一处理级(3)具有用于将由每个探測器元件(I)或者每个第一子组所产生的电荷量分配到两个分离的处理支路上的装置(6)，其中，在两个处理支路中的ー个上生成并分析所述第一电信号(9)，而在两个处理支路中的另ー个上生成并分析所述第二电信号(7)。3.根据权利要求I所述的辐射探測器，其特征在于，所述第一处理级(3)具有用于将为每个探測器元件(I)或者每个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：T哈内曼，S詹森，S卡普勒，E克拉夫特，D尼德罗纳，M雷恩万德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：