[发明专利]对像素进行光子计数的方法、像素化检测器和成像装置

说明书

对像素进行光子计数的方法、像素化检测器和成像装置。公开了一种对像素化检测器中的多个像素进行光子计数的方法，其中，对于所述多个像素中的每一个，限定一个或更多个邻近像素。所述方法包括：在所述多个像素中的一个或更多个中接收电荷，并且对于所述多个像素中的每一个，将所述电荷与触发阈值进行比较。如果像素中的电荷高于所述触发阈值，则在寄存延迟之后在像素中寄存电荷，其中，所述寄存延迟取决于在像素中接收的电荷的电平，使得寄存延迟随电荷增加而减小。当电荷被寄存时，使像素的计数器递增，并且禁止邻近像素的计数器的递增。还公开了一种像素化半导体检测器。

本申请要求2015年2月23日提交的欧洲专利申请15382072.5的权益。

技术领域

本公开涉及光子计数。本公开尤其涉及在像素化(pixelated)检测器中进行光子计数的方法以及尤其适合于光子计数的像素化检测器。本公开还涉及包括这样的像素化检测器的成像装置。

背景技术

自发明丝室以来，利用光子计数技术的X射线成像开始占得地盘。光子计数的一个关键特征是其能够实际上不受电子和检测器噪声影响。可逐个光子地检测，这对于在一时段内累积电荷并在曝光时间结束时将电荷数字化的诸如CCD的成像系统是不可能的。当不存在X射线辐射时，在电荷累积模式下，噪声随信号被累积并且稍后通过测量偏移信号而被减去。

另一方面，在光子计数模式的情况下，可如图1中所看到的，信号被馈送至鉴别器中。鉴别器(或“比较器”)将输入信号与固定值进行比较。该固定值通常被称为触发阈值或触发电平。如果输入信号高于触发电平，则鉴别器改变电平，并且这使计数器递增1个计数。因此，触发阈值应该被设定为高于噪声电平。

光子计数成像装置中的良好图像分辨率通常来自两个因素：高对比度(即，高信噪比)和空间分辨率。这意味着随着各个检测器(或“像素”)的尺寸减小，空间分辨率将改进。因此，常常使用像素化检测器。

本文中的像素化检测器意指检测器电极被“分段”，即，单个电极被再分成像素矩阵。这些像素通常可全部具有相同的尺寸，但是这不是必须如此。因此，可在各个像素的层面，而非作为整体的检测器的层面寄存(register)检测器中的能量的储存。能量的储存在本文中可被称作“事件”。并且这样的能量的储存通常可由核材料的衰减引起。这种形式的检测常常用在核医学成像中。

已知有不同类型的检测器，例如基于闪烁晶体的检测器以及所谓的半导体检测器。由于上述空间分辨率，通常优选基于半导体材料的室温像素化固态检测器。当在半导体检测器中“检测”到高能光子时，形成电子-空穴。电子和空穴由于所施加的偏置电压而在相反的方向上朝着电极移动。在像素化检测器中，由于电极被像素化，所以可确定电极内的寄存的位置，以使得可确定检测器内的冲击的位置。

由于在电子器件和检测器泄漏电流的层面检测系统不含噪声，所以可以利用光子计数来实现高对比度图像。然而，当涉及到空间分辨率时，光子计数也会受到小像素尺寸检测器的困扰。

在“事件”的情况下，半导体检测器中捕获的光子生成半径为约10μm的小电荷云。由于偏置电压，该电荷云开始向检测器电极漂移，并且在该漂移时间期间，电荷的横向尺寸可根据菲克定律的漫射公式而扩大。因此，会发生这样的情况：在不同像素上收集单个事件的能量。如果在一个以上的像素中储存的能量高于触发阈值，则事件因此被计数一次以上。