[发明专利]用于X射线萤光的检测器

说明书

本文公开检测器(100)，其包括：多个像素(150)，每个像素(150)配置成在一段时间内对其上入射的、能量(151)落在多个仓(153A，153B，153C)中的X射线光子的数目计数；并且其中检测器(100)配置成对所有像素(150)所计数的具有相同能量范围的仓(153A，153B，153C)添加X射线光子数目。每个像素(150)可包括模数转换器(ADC)(306)，其配置成使代表入射X射线光子的能量(151)的模拟信号数字化为数字信号。像素(150)能够平行作业。像素(150)中的每个能够测量它的暗电流，例如在每个X射线光子入射在其上之前或与之并发。

【技术领域】

本文的公开涉及适合X射线萤光的检测器。

【背景技术】

X射线萤光是从例如暴露于高能X射线或伽马射线的材料发射出的特征萤光X射线。如果原子暴露于具有大于电子电离势的光子能量的X射线或伽马射线，该原子内层轨道上的电子可被逐出，从而在内层轨道上留下空位。当原子外层轨道上的电子弛豫来填充内层轨道上的空位时，发射X射线(萤光X射线或二次X射线)。发射的X射线具有等于外层轨道与内层轨道电子之间的能差的光子能量。

对于指定原子，可能弛豫的数量受到限制。如在图1A中示出的，当L轨道上的电子填充K轨道上的空位(L→K)时，萤光X射线叫作Kα。来自M→K弛豫的萤光X射线叫作Kβ。如在图1B中示出的，来自M→L弛豫的萤光X射线叫作Lα，等等。

分析萤光X射线谱可以识别样品中的元素，因为每个元素具有特征能量轨道。萤光X射线可以通过对光子能量分类(能量色散分析)或通过分离萤光X射线的波长(波长色散分析)来分析。每个特征能量峰的强度直接与样品中的每个元素的含量有关。

比例计数器或各种类型的固态检测器(PIN二极管，Si(Li)、Ge(Li)、硅漂移检测器SDD)可在能量色散分析中使用。这些检测器基于相同原理：入射X射线光子使大量检测器原子电离，其中产生的载流子的数量与X射线光子的能量成比例。收集载流子并且对它们计数来确定入射X射线光子的能量并且重复这一过程以便对下一个入射X射线光子计数。在检测到许多X射线光子后，可通过对X射线光子的数目(作为它们能量的函数)计数来编制光谱。因为由一个入射X射线光子产生的载流子必须在下一个入射X射线光子撞击检测器之前被收集，所以这些检测器的速度受到限制。

波长色散分析典型地使用光电倍增器。从单色器选择入射X射线的单波长X射线光子并且将它们传入光电倍增器。光电倍增器在个别X射线光子经过时对它们计数。计数器是包含可被X射线光子电离的气体的腔。对导电腔壁和中心电极之间(典型地)充电+1700V，并且每个X射线光子跨该场触发脉冲式级联电流。信号被放大并且变换成累积数字计数。这些计数用于确定在所选的单波长的X射线的强度。

【发明内容】

本文公开检测器，其包括：多个像素，每个像素配置成在一段时间内对其上入射的、能量落在多个仓中的X射线光子的数目计数；并且其中检测器配置成对所有像素所计数的具有相同能量范围的仓添加X射线光子数目。

根据实施例，检测器进一步配置成将添加的数目编制成为检测器上入射的X射线光子的光谱。

根据实施例，多个像素采用阵列设置。

根据实施例，像素配置成在相同时段内对X射线光子的数目计数。

根据实施例，像素中的每个包括模数转换器(ADC)，其配置成使代表入射X射线光子能量的模拟信号数字化为数字信号。

根据实施例，像素配置成平行作业。

根据实施例，像素中的每个配置成测量它的暗电流。

根据实施例，像素中的每个配置成在每个X射线光子入射在其上之前或与之并发地测量它的暗电流。

根据实施例，像素中的每个配置成从其上入射的X射线光子的能量减去暗电流的贡献。