[發明專利]直接轉換探測器的電路裝置和讀取直接轉換探測器的方法

有效

• 申請號: 201210059318.8
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN102681002A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: C.施羅特
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;G01T1/17;H04N5/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種具有多個輻射敏感的部分平面的電離輻射直接轉換探測器、特別是CT系統的探測器的電路裝置，其中，作為輻射敏感的材料提供直接轉換的半導體材料，并且每個部分平面與單獨讀取該部分平面的特有的讀取電子器件對應，該讀取電子器件分別具有用于均衡探測的電子信號的脈沖整形器。此外，本發明還涉及一種用于讀取電離輻射直接轉換探測器、特別是CT系統的探測器元件的方法。

背景技術

在電離輻射探測器，特別是CT系統的探測器的分析電子器件中使用脈沖整形器是公知的。

同樣公知的是，能夠可變地設置整形時間常數，以便調整到出現的光子流密度并且由此減小探測器的漂移。但這種可變調整不總是導致避免取決于輻射強度的探測器漂移的期望的目標。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是，找到一種電離輻射直接轉換探測器的電路裝置以及一種用于讀取直接轉換探測器的探測器元件的方法，其允許盡可能地避免或校正探測器漂移。

為了探測伽馬和X射線輻射，特別是在CT和雙能CT中，使用基于諸如CdTe、CdZnTe、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、TlBr₂或HgI₂的半導體材料的直接轉換探測器。其中不是計數集成信號而是計數各個X射線量子。也就是，有助于成像的測量值是計數率。計數率由只有通過X射線量子觸發的電流脈沖超過一定的門限才探測事件的電子器件來采集。該門限的高度可以校準到X射線能量并且因此典型地以keV給出。

上面提到的材料特別是在對于CT設備必要的輻射流密度的情況下共同的是發生極化。這通過在流的條件下增加占據晶格缺陷引起并且由此改變內部電場。也就是導致脈沖形狀改變并且由此導致通過入射的X射線量子發起的電流脈沖的幅度的變化。

因此，在極化狀態中一些脈沖低于或超過預先給定的門限，并且不觸發或觸發附加的計數事件。也就是說由于極化導致改變了測量信號。該現象被稱為探測器漂移。

這種探測器漂移在成像中導致各種圖像偽影并且不再能夠定量地測量。典型地在其中探測電流脈沖的電子計數單元中采用所謂的脈沖整形器。其將原始的本征脈沖的脈沖平面描繪為脈沖高度。脈沖平面包含電荷量的實際感興趣的信息，該電荷量與探測的X射線量子的能量成比例。通過脈沖整形器可以簡單地通過使用比較門限探測該能量，因為能量信息也就是觸發的能量的量現在通過根據信號經過(Durchlauf)的脈沖高度由脈沖整形器重建。

整形時間常數越長，則通過脈沖整形器按照信號高度進行的輸入信號變換越好。但是選擇極長的常數的問題是，在計數機斷層造影中必須探測極密的脈沖序列。如果脈沖過長，則突出地導致疊加脈沖，其使探測器癱瘓。整形時間常數越長，則癱瘓出現的越早。因此，在涉及密的脈沖序列的使用中寧愿選擇短的整形時間常數，但由此提高了電子噪聲，該噪聲降低了能量分辨率并且產生高的探測器漂移。

發明人已經認識到，每個計數單元可以由兩個子單元合成，其中每個子單元各包含一個脈沖整形器和至少一個比較門限。在此，至少一個脈沖整形器應當具有長的整形時間常數，使得對于一個子單元來說在低流情況下，也就是在CT檢查時強吸收的情況下使用該長的整形時間常數，而另一個子單元具有帶有短的整形時間常數的脈沖整形器，并且由此在高流的情況下，也就是在CT掃描時低吸收的情況下提供良好的測量信號。

由此，低于探測的計數率的特定門限，也就是在長的整形時間常數的情況下還沒出現癱瘓的范圍中可以使用具有長的整形時間常數的子單元的信號以用于成像。該信號幾乎無漂移并且示出良好的能量分辨率，由此得出高的多能對比度。高于門限可以使用具有短整形時間常數的子單元，其雖然示出較強的漂移以及較差的能量分辨率，但是通過更晚發生的癱瘓具有高流能力。

在本發明的意義上，在此計數單元等同于探測器元件，該探測器元件在掃描對象時探測唯一的射線。由此在讀取期間射線掃描的平面被劃分為至少兩個部分平面。但在本發明的范圍中，也可以進一步劃分為例如2x2、3x2、3x3、3x4或4x4等多個部分平面，其中，將探測器元件的部分平面的總和劃分為具有較長或較短的整形時間常數的部分平面。如果使用多于兩個部分平面，則此外可以在具有相同整形時間常數的組內劃分為不同數量的比較門限的子組，以便至少部分地改善能量分辨率。

因為在CT掃描期間總是重復經過強吸收的區域，其中出現低流的情況，在這些位置可以通過均衡子單元的計數率總是重復地在掃描內校正較強漂移的快速的子單元，其中將慢的單元的信號用作校正信號。