[发明专利]用于探测由辐射源发射的光子的探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于探测辐射源发射的光子的探测装置以及对应的探测方法。本发明还涉及包括该探测装置的成像系统以及对应的成像方法。

背景技术

US2010/0066426A1公开了，在利用（例如）与多个光电倍增管（PMT）进行光通信的闪烁晶体来感测入射伽马射线的正电子发射层析成像（PET）系统的数据采集（DAQ）信号通路内一般采用的交流（AC）电容耦合策略。在这样的系统中，通过对光传感器电流进行积分来测量从与闪烁晶体相互作用的伽马射线吸收的能量。这一电流代表通过感测PMT收集的光的量。由于AC耦合的原因，仅将光传感器电流的AC部分传递至积分器，同时通过耦合电容器对直流（DC）部分进行有效阻挡。其缺点在于使计数速率依赖于被积分的光传感器电流信号中的基线偏移或漂移，而所述基线偏移或漂移又可能导致不正确的能量测量。为了缓解这些不利效果，向DAQ信号通路内集成包括无源网络的基线恢复电路。然而，这一电路可能并不总是能够充分校正由AC耦合诱发的基线偏移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于探测辐射源发射的光子的探测装置和探测方法，其能够实现改善的基线偏移校正。本发明的另一目的在于提供一种包括该探测装置的成像系统以及对应的成像方法。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于探测辐射源发射的光子的探测装置，所述探测装置包括：

-用于在光子撞击所述探测装置的同时生成指示所探测到的光子的能量的探测信号的信号发生单元，其中，所述信号发生单元被配置为在光子被避免撞击所述探测装置的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击所述探测装置的光子的影响，

-用于确定所述探测信号的基线偏移的基线偏移确定单元，其中，所述基线偏移确定单元被配置为根据所述基线信号来确定基线偏移，

-用于根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测到的光子的能量的能量确定单元。

本发明基于这样一种构思，即，探测信号的电流基线偏移是一种大体上取决于探测装置在最近的时间段内的辐照的特征（强度，能量）的现象。换言之，在探测到光子时由信号发生单元生成的探测信号的基线偏移一般受先前撞击探测装置的光子的影响，即，其取决于先前的“辐照历史”。因而，基线偏移表示探测信号的较低频率分量，该较低频率分量与探测信号的由个体光子探测引起的较高频率的分量的持续时间相比只是缓慢地发生变化或漂移。如果基线偏移是由交流（AC）耦合的使用导致的，那么上述情况就是成立的，其中，所述交流耦合用于将探测装置的辐射敏感元件，例如，诸如以碲化镉锌为基础的传感器之类的直接转换传感器或者包括与光传感器光通信的闪烁器的基于闪烁器的传感器耦合至信号发生单元。

此外，如果在探测装置的辐射敏感元件和信号发生单元之间采用DC耦合，那么上述情况也是成立的，这时所述基线偏移是其他效应的结果，其他效应例如是堆积效应、辐射敏感元件中的取决于计数速率的漏电流的出现或者辐射敏感元件中的缓慢衰减的残余电流，其可能是在这些元件在较长的时间段（例如，多个帧周期）被暴露至较强的辐射之后被暴露至较低辐射时产生的。文中采用的“帧周期”一词具有探测装置探测与单个帧相关的光子所经历的时间间隔这一惯用的含义。

提供一种具有信号发生单元和基线偏移确定单元的探测装置，所述信号发生单元被配置为在光子被避免撞击所述探测装置的同时生成基线信号，所述基线偏移确定单元被配置为根据所述基线信号确定基线偏移，通过提供这样的探测装置，能够根据“残余”信号来确定基线偏移，所述“残余”信号是指仅包括基线偏移的较低频率分量，但不包括由于个体光子的探测而产生的较高频率分量的信号。其能够实现不受较高频率分量削弱的基线偏移的更加精确确定。之后能量确定单元能够采用这一更加精确地确定的基线偏移来根据探测信号和所确定的基线偏移确定所探测到的光子的能量，从而得到改善的能量确定。

所述探测装置优选是光子计数探测装置（又称为能量鉴别光子计数探测装置），即，通过能量将所探测到的光子鉴别到一个或多个能量间隔内，并针对每一能量间隔提供表示所具有的能量落到相应的能量间隔内的所探测光子的数量的计数值的探测装置。例如，将这样的探测装置应用到医疗成像系统当中，例如，所述系统可以是医疗计算机层析成像（CT）系统、医疗正电子发射层析成像（PET）系统或医疗单光子发射计算机层析成像（SPECT）系统。