[发明专利]用于确定和校正半导体阵列检测器的响应的稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明的领域是半导体类型的成像器，尤其是X射线或伽马辐射成像器。

背景技术

图1中表示了一种半导体类型的成像器。一般而言，其包括检查器材料M，该检查器材料M的第一面包括一般以阵列形式布置的大量像素P(可能在几千到几百万之间)，第二面包括大电极E，该大电极E使得可以对检测器进行极化。当检测器被通常波长很短的辐射R照射的时候，每个像素P测量代表能量的信号S，该能量是由发生在检测器面对该像素的区域中的辐射和检测器材料之间的相互作用而在检测器材料中产生的。

在这样的检测器中，像素的响应不是均匀的。换句话说，承受相等辐射的相同检测器的两个像素可能会产生不同幅值的两个信号。人们也谈到响应的空间非均匀性(spatial heterogeneity)。这种非均匀性有几个原因。尤其是会注意到检测器材料的空间可变检测特性，对于多个像素而言，彼此之间具有敏感度方面的差异是可能的。当这种非均匀性相对于时间稳定的时候，通常情况下或者通过简单的增益校正和偏移校正，或者通过多项式类型的更加复杂的函数来进行校正。

非均匀性的第二个重要原因可能是检测器的响应的时间不稳定性或漂移。这种类型的漂移的起源可能来自于一种较强的照射，其通过空间电荷的出现而在局部改变了材料的内部电场。从而，承受大量累积辐射(integrated radiation)的检测器越多，响应的空间非均匀性的变化也越大，这种方式依赖于照射历史。

此外，在同一次采集的过程中，像素的敏感度(也就是说，表现为入射辐射通量的函数的信号)会变化。因此存在敏感度不随时间变化的稳定像素以及敏感度随时间变化的不稳定像素。举例说明，图2代表像素的信号S的幅值I_S在几百秒的持续时间上的时间变化，其测量为给定时间周期、或计算周期或采集时间中记录的若干冲击NI。在图2的情况下，采集时间等于0.2秒，检测器被照射大约180秒的持续时间。曲线的每个点对应于在2ms的周期中由检测器检测到的打击的次数。在照射之初(也就是说时间t接近于0秒)，检测到的打击或相互作用的次数等于大约19400，并且随着照射时间缓慢减少。在3分钟照射之后，打击的次数会少于19000。该图是通过将CdTe的像素(尺寸为200μm×200μm，厚度为1.5mm)暴露于在检测器水平面处以3×10⁸光子.mm².s^-1的通量率输送的X射线束而获得的。这种现象的原因是在承受照射的检测器中出现了空间电荷区域。这些空间电荷区域减弱了电极化场，其效果是敏感度的降低，从而导致检测到的相互作用的次数更少。这是一种逐渐发展的现象，导致检测器的空间和时间上的波动的极化。

因此，阵列检测器的敏感度在空间上和在时间上都发生变化。从而响应的空间不均匀性在同一次采集的过程中变化，这种现象也是难以预测的。目前还不存在能够以令人满意的方式解决这个问题的方案，除了去除陷阱能级(其是半导体材料中出现空间电荷的原因)之外。这可以使得问题最小化，但是较大或较小稳定性的区域仍然保留。对于诸如X射线断层摄影术的特定应用，这个问题是很重要的；对于避免图像中的伪像，稳定性准则是最重要的。

发明内容

根据本发明的方法可以消除这些缺点或限制大部分这些缺点。本发明是一种用于确定检测器的响应的稳定性的方法。换言之，根据本发明的方法可以将响应于像素化阵列检测器的变化映射到时间上。该方法尤其可以识别响应随时间特别稳定的像素(称为“稳定像素”或“参考像素”)以及响应随时间不稳定的像素(称为“不稳定像素”)。该方法还能够在曝光的过程中对检测器的响应的稳定性进行校正。

本发明还涉及一种检测设备展示装置，其能够实施用于确定和校正响应的稳定性的本方法。

更准确地说，本发明的主题是一种控制由像素构成的半导体阵列成像器的响应的稳定性的方法，所述方法包括描述所述稳定性的特征的至少一个第一阶段，其特征在于，所述第一阶段包括以下步骤：

-用随时间保持恒定的标准辐射照射检测器的像素一段预定持续时间；

-存储在所述预定持续时间内以规则时间间隔由每个像素输送的信号；

-对于每个像素确定由每个像素输送的信号的幅值分布；

-通过代表所述分布的离散度的至少一个统计指标来描述每个分布的特征；

-基于该指标将每个像素分为至少两类像素，每类代表像素的时间响应的稳定性，属于第一类的像素表示为“稳定像素”，属于第二类的像素表示为“不稳定像素”。