[发明专利]光子计数探测器系统

权利要求书

1.一种光子计数探测器系统，其特征在于，包括：

光子计数探测器，包括：转换晶体，用于在设定的X射线剂量率采集图像的条件下，对入射的X射线光子激发出电子空穴对；具有像素阵列结构的光子计数专用芯片，包括：

多个排列的像素结构，用于分别将由以像素电荷信号形式收集对应当前像素的由所述转换晶体激发出的电子空穴对转换获得的电压脉冲信号进行处理获得准三角波模拟电压脉冲信号，并基于所述准三角波模拟电压脉冲信号统计多个能量区间内数字脉冲计数个数以及累计的过阈时间并输出；

光子数计算模块，连接所述光子计数探测器，用于当X射线剂量率为高X射线剂量率时，基于各像素结构输出的累计的过阈时间，计算各像素每个能量区间的平均光子数；在当X射线剂量率为低X射线剂量率时，基于各像素结构输出的各能量区间内数字脉冲个数以及累计的过阈时间，计算各像素每个能量区间内的光子数目以及光子总能量。

2.根据权利要求1中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，每个像素结构包括：

电荷放大器，用于将以像素电荷信号形式收集的对应当前像素的由探测器的俘获晶体激发出的电子空穴对转换为电压脉冲信号；

整形器，连接所述电荷放大器，用于对所述电压脉冲信号进行处理，输出准三角波模拟电压脉冲信号；

分别对应一或多个不同的能级能量区间的能级输出模组，用于分别统计各能量区间内数字脉冲计数个数以及累计的过阈时间并输出。

3.根据权利要求2中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，每个能级输出模组包括：

对应当前能级区间的比较器，用于在所述准三角波模拟电压脉冲信号的电压值大于对应当前能量区间的能级电压阈值时输出高电平；

计数器，连接所述比较器，用于在所述比较器输出高电平时统计数字脉冲计数个数并输出；

计时器，连接所述比较器，用于在所述比较器输出高电平时统计模拟三角波累计的过阈时间并输出。

4.根据权利要求3中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，所述计时器采用外部高速采样时钟作为内部计时主频。

5.根据权利要求4中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，累计的过阈时间的单位为外高速采样时钟周期，且该外高速采样时钟周期通过外部晶振设定。

6.根据权利要求2中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，在当X射线剂量率为低X射线剂量率时，所述整形器输出的准三角波模拟电压脉冲信号为相似三角形。

7.根据权利要求1中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，当X射线剂量率为高X射线剂量率时，基于各像素结构输出的各能量区间内的数字脉冲计数个数以及累计的过阈时间，计算各像素每个能量区间的平均光子数的方式包括：

当X射线剂量率为高X射线剂量率时，根据由各像素结构获得的所述准三角波模拟电压脉冲信号获得的对应各像素的每个能量区间下的光子脉冲平均脉宽以及各像素的每个能量区间下的累计的过阈时间计算获得各像素的每个能量区间下的平均光子数。

8.根据权利要求1中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，在当X射线剂量率为低X射线剂量率时，基于各像素结构输出的各能量区间内数字脉冲个数以及累计的过阈时间，计算各像素每个能量区间内的光子数目以及光子总能量的方式包括：

在当X射线剂量率为低X射线剂量率时，将所述各像素结构输出的各能量区间内数字脉冲个数作为各像素每个能量区间内的光子数目，并基于光子能量关系根据由各像素结构获得的所述准三角波模拟电压脉冲信号获得的对应各像素的每个能量区间下的阈值等效脉宽时间、各像素每个能量区间内的光子数目以及各像素的每个能量区间下的累计的过阈时间计算获得各像素每个能量区间内的光子总能量。

9.根据权利要求8中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，所述光子能量关系包括：

E∝T1+A×T2；

其中，E为光子总能量，T1为累计的过阈时间，A为光子数目以及T2为光子脉冲平均脉宽。

10.根据权利要求1中所述的光子计数探测器系统，其特征在于，各像素结构通过低电压差分信号数据总线向光子数计算模块传输多个能量区间内数字脉冲计数个数以及累计的过阈时间。