[发明专利]用于在像素化图像探测器中提供共享电荷的系统和方法

说明书

背景技术

本文公开的主题通常涉及图像探测器，更具体地涉及像素化固态图像探测器以及利用所述探测器的光子探测。

用于诊断成像系统的探测器，例如用于单光子发射计算机断层照相（SPECT）和计算机断层照相（CT）成像系统的探测器，常常由半导体材料制成，其中例如碲化镉锌（CdZnTe，常常称之为CZT）、碲化镉（CdTe）和硅（Si）。这些半导体探测器典型地包括像素化探测器模块的阵列。像素化固态伽马射线探测器的空间分辨率由探测器像素的尺寸来限定。最小的像素尺寸还由固体物理学和工程学来限定。

在CZT探测器中的伽马射线相互作用期间，在连续的阴极和像素化阳极之间逐渐形成电荷云。该云生长朝向探测器的阳极侧移动。在常规系统中，将每个像素阳极连接到前置放大器和每像素大量的读出通道(例如256个读出通道)上。因此，随着像素尺寸减少以提高空间分辨率，总读出通道的数量增加，从而增加了电子设备、控制器、成本以及热产生的复杂度。因此，用相对大的像素尺寸来制造使用直接转换半导体材料（例如CZT或者CdTe）的伽马和x射线探测器，以减少电子设备的复杂度（例如减少特定用途集成电路（ASIC）复杂度）并且减少或者避免在相邻像素之间共享的电荷云。

然而，对于x射线和CT应用来说，这个大像素尺寸表现得并不令人满意。另外，在SPECT系统中，图像性能直接与探测器像素的数量相关。

发明内容

根据各种实施例，提供了用于控制像素化固态光子探测器的电荷分布的方法。该方法包括在配置中为像素化固态光子探测器提供多个像素使得通过至少两个像素来探测电荷分布，并且从所述至少两个像素获得电荷信息。该方法还包括基于所获得的电荷信息来确定电荷分布与多个像素相互作用的位置。

根据其它的实施例，提供了包括半导体衬底和半导体衬底的一个表面上的多个阳极像素的像素化固态光子探测器。所述阳极像素中的每一个在至少一个方向上具有拉伸长度。像素化固态光子探测器还包括与多个阳极像素相反的半导体衬底的另一个表面上的阴极。

根据另一些实施例，提供了包括半导体衬底和半导体衬底的一个表面上的多个阳极像素的像素化固态光子探测器。所述阳极像素中的每一个被划分成多个子像素。像素化固态光子探测器还包括与多个阳极像素相反的半导体衬底的另一个表面上的阴极。

附图说明

图1是根据各种实施例形成的像素化探测器的一部分的简化的横截面视图。

图2是根据各种实施例的、用于控制像素化探测器的多个像素化元件间的电荷分布的方法的流程图。

图3是根据一个实施例形成的像素化光子探测器的顶部透视图。

图4是包括图3的多个像素化光子探测器的伽马照相机的顶部透视图。

图5是根据各种实施例形成的像素化探测器的俯视图并且示出了不同的像素配置。

图6是根据各种实施例形成的像素化探测器的俯视图并且示出了行和列连接布置。

图7是根据各种实施例形成的、具有拉伸像素的像素化探测器的俯视图。

图8是根据各种实施例的、利用像素化探测器确定电荷相互作用的位置的方法的流程图。

图9是说明根据各种实施例形成的像素连接布置的图示。

图10是说明根据各种实施例形成的另一种像素连接布置的图示。

图11是说明根据各种实施例的电荷探测的图示。

图12是说明不具有通道组合的电荷探测的图示。

图13是说明在y轴上没有位置插值情况下的电荷探测的图示。

图14是说明根据各种实施例的、使用错开的阳极的电荷探测的图示。

图15是说明根据各种实施例的、使用错开和拉伸的阳极的电荷探测的图示。

图16是根据各种实施例形成的、具有拉伸像素的像素化探测器的俯视图。

图17是根据说明成对连接的阳极像素的各种实施例形成的具有拉伸像素的像素化探测器的俯视图。

图18是根据各种实施例形成的、在二维阵列中具有拉伸像素的像素化探测器的俯视图。

图19是根据具有电阻层的各种实施例形成的像素化探测器的一部分的简化的横截面视图。

图20是根据具有像素化阳极和像素化阴极的各种实施例形成的像素化探测器的一部分的横截面视图的图示并且说明了相互作用的深度（DOI）。

图21是根据各种实施例形成的两层像素化探测器的一部分的横截面视图的图示。