[发明专利]在敏感层上具有多个电极的辐射探测器

说明书

本发明涉及辐射探测器，该辐射探测器包括用于将光子转换成电信号 的敏感层，该敏感层的表面上具有多个电极。此外，本发明涉及X射线探 测器和包括这种辐射探测器的成像系统。

US2006/0033029A1公开了一种辐射探测器，其包括一叠敏感层(例 如CeZnTe(CZT)晶体)，这些敏感层的正面和背面上具有电极。在一个具 体的设计中，该电极采用平行条带的形式，其中正面和背面上的条带相互 垂直。辐射既可以与敏感层平行也可以与敏感层垂直地撞击到所述探测器 上。

FR2705791A公开了一种X射线探测器，其包括用于将入射X射线 光子转换成电荷的块，所述区块具有在其正面上的第一电极阵列和在其背 面上的对电极。将第一电极的信号在时间上积分，并且根据入射光子在转 换器块中的相互作用深度来确定入射光子的能量。此外，第一电极在辐射 方向上具有递增的高度。

US 5 821 540A公开了一种辐射探测器，其包括多个PIN二极管。这些 二极管可按顺序布置在辐射方向上以根据入射辐射的相互作用深度来确定 入射辐射的能量。

WO 00/17670A公开了一种辐射探测器，其包括多个用于将入射辐射转 换成电荷的半导体晶体且在这些晶体的面上具有电极以收集所述电荷。

FR A 2 792 418公开了一种辐射探测器，其包括第一转换器材料板，入 射辐射在第一转换器材料板中被转换成可以使相邻半导体板电离的粒子。

基于这一情形，本发明的一个目的是提供一种替代性的探测器设计， 其中期望所述设计更易于制造并且特别适于在计数探测器中使用。

这一目的是通过根据权利要求1的辐射探测器、根据权利要求12的X 射线探测器以及根据权利要求13的成像系统而实现的。在从属权利要求中 公开了优选实施例。

根据本发明的辐射探测器可在任何领域的应用中用于电磁辐射(特别 是X辐射或伽玛辐射)的定量和/或定性探测。其包括下列部件：

a)辐射孔径，要探测的辐射的光子可以通过该辐射孔径进入，其中所 述光子平均沿给定辐射方向传播。该辐射孔径可以是物理实体，如快门中 的开口，或者其可简单地表示几何区域。

b)用于将光子转换成电信号的敏感层，这些光子通过前述辐射孔径而 来，其中所述敏感层具有正面和与其相对的背面，它们平行于前述辐射方 向。此外，所述正面和背面优选为彼此平行。该敏感层通常是单件、单晶 或多晶结构，其中该材料可以例如选自包括CZT、硒或PbO的组。由入射 光子产生的电信号通常是电荷，特别是电子空穴对。

c)位于该敏感层的正面的独立可寻址的电极的二维阵列，其中这些电 极中的至少两个具有不同的形状。作为定义，“二维阵列”中的电极在两个 垂直方向上一个位于另一个后面。因此该阵列包括至少四个布置在(任意) 四边形的角处的电极。此外，术语“形状”的定义应包括形式和尺寸这两 者；因此具有不同尺寸的两个正方形电极也被认为具有不同的形状。通常， 这些电极具有规则形式，如矩形、多边形或圆形，并且以规则模式(如矩 阵模式)布置。电极是“独立可寻址的”的特征是指每个电极可以独立于 其他电极地钳至一电位并且可以从每个电极独立地采样电信号(例如，到 达该电极的电荷)。最后，应当注意的是，术语“正面”和“背面”是任意 与该敏感层的两个相对面相关联的，并且因此不存在一般性的限制来要求 该电极阵列位于正面上。

d)至少一个位于该敏感层的背面上的对电极。正如其命名所指示的， 该对电极通常连接到与敏感层正面上的电极相比的电功率源的相对端。在 许多应用中，对电极用作收集例如由入射辐射产生的空穴的阴极，而该阵 列的电极用作收集相关联的电子的阳极。对电极通常基本上覆盖该敏感层 的整个背面，尽管在背面上存在对电极的一维或二维阵列也是可能的。

e)信号处理电路，至少一个电极连接至所述信号处理电路，并且该信 号处理电路包括至少一个用于抑制低于预定阈值的电脉冲的鉴别器和至少 一个用于对由该电极感测的电脉冲的数量进行计数的脉冲计数器。