具有脉冲整形器的探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于探测入射辐射(尤其是X辐射)的光子的探测器单元，所述探测器单元包括用于生成取决于光子能量的信号的信号处理电路。此外，本发明还涉及一种辐射探测器和一种用于生成目标的图像的成像装置，以及一种用于处理指示探测到的光子的电信号的方法。
【背景技术】
[0002]US 2007/0098139公开了一种用于对X射线光子进行能量解析计数的方法和系统。所述系统包括:电荷放大器，在所述电荷放大器中，对应于探测到的光子的电荷信号被放大；信号整形器，在所述信号整形器中，对应于所述电荷信号的脉冲被生成；能量水平鉴别器，在所述能量水平鉴别器中，所述脉冲关于光子能量而被鉴别；以及计数器，其用于对探测到并且鉴别出的脉冲的数量进行计数。此外，所述系统包括控制器，所述控制器接收所述计数器的输出并且基于该光子计数反馈来调节所述信号整形器的整形时间。
【发明内容】
[0003]具有允许在大的动态范围的通量水平上对辐射(尤其是X辐射)的经改进的探测的手段是有利的。
[0004]该目标是通过根据权利要求1所述的探测器单元、根据权利要求13所述的辐射探测器、根据权利要求14所述的成像装置、以及根据权利要求15所述的方法来解决。在从属权利要求中公开了优选实施例。
[0005]根据第一方面，以上提及的关心的问题是通过用于探测入射辐射(尤其是X射线或伽马光子)的光子的探测器单元来解决的。所述探测器单元包括以下部件:
[0006]-信号处理电路，其用于生成信号，所述信号取决于当前探测到的光子(其对所述信号做出贡献)的能量和对所述信号处理电路是固有的并且在下文中将被称为“处理参数”的至少一个参数。
[0007]-通量估计器，其用于估计光子的通量，并且用于基于估计出的所述通量来调节所述信号处理电路的前述处理参数。其中，所述通量估计器接收来自处理阶段的通量估计器输入信号(根据所述输入信号来估计光子的通量)，所述处理阶段独立于所述信号处理电路的输出。
[0008]所述探测器单元将典型地包括以上未明确提及的其他部件，这是因为在本发明的背景中对所述其他部件的实现不是必须的，例如，用于将入射光子转换成电信号的部件、或者用于评估所生成的信号的部件。
[0009]通常，“光子的通量”被定义为每单位时间入射光子的数量(例如以每秒计数(cps)来测量的)ο
[0010]“独立于所述信号处理电路的输出的处理阶段”可以是所述信号处理电路内的处理阶段，尽管其优选地是相对于信号流位于所述信号处理电路前方的处理阶段。此外，该独立性通常仅是单向的，即所述处理阶段(有原因地)独立于所述信号处理电路的输出，但是并非反之亦然。
[0011]所描述的探测器单元具有允许在大范围的通量水平上对入射光子的准确探测的优势，这是因为目前的光子的通量被估计并且被用于调节对表示探测到的光子的电信号的处理。因此，该处理可以总是被保持在最优范围中，允许例如在低通量水平和高通量水平两者处对光子能量的准确探测。该调节的准确度尤其高，这是因为对目前光子通量的估计独立于所述信号处理电路的输出。在US 2007/0098139 Al中，根据计数器的输出来确定通量，并且基于先前事件，仅可以做出相对于未来的源于通量变化的调整。与此相比，所描述的探测器单元允许对处理参数的调节，所述处理参数被用于处理当前探测到的光子，其中，可以已经考虑了所述光子对通量的贡献。因此，对在投影内的通量的变化做出反应是可能的。在极端情况下，探测到的光子可以经由所述光子对所估计的通量的贡献而影响所述光子本身由所述信号处理电路的处理。
[0012]根据所述探测器单元的一个具体实施例，所述通量估计器的输入端(接收根据其估计通量的信号)被连接到生成指示积分的探测到的光子能量的信号的积分通道。通常将以时间加权的方式来完成对探测到的光子能量的(时间)积分，其中，较近的事件被给出比较早的事件更高的加权。典型地，积分时间段被局限到某个给定的时间窗。所述积分通道的信号提供辐射强度(即每单位时间沉积的能量的)的某种移动平均值，如果由光子承载的平均能量是已知的，则可以从所述辐射强度的移动平均值导出光子通量。
[0013]前述实施例特别适于与探测器单元相结合，在所述探测器单元中，积分通道已经是可用的，所述积分通道平行于包括所述信号处理电路和所述通量估计器的通道。所述积分通道特别可以从相同和/或从不同的光子探测事件，而不是由所述信号处理电路处理的那些事件，导出所述积分通道的信号(即积分通道可以处理与所述信号处理电路相同的(一个或多个)像素的信号和/或除所述信号处理电路之外的(一个或多个)其他像素的信号)O
[0014]根据另一实施例，所述通量估计器的输入端(接收根据其估计通量的信号)和所述信号处理电路的输入端可以被连接到公共信号源。这意味着所述通量估计器和所述信号处理电路被直接或间接地(即经由中间部件)提供有相同的输入信号。因此，由入射光子生成的信号由所述通量估计器和所述信号处理电路并行地处理。
[0015]所述通量估计器可以包括用于对输入特别是指示探测到的光子的电信号的(时间)积分的积分器。所述积分可以优选地对应于对表不探测到的光子的输入信号的加权时间总和。
[0016]所述探测器单元可以任选地包括转换单元，入射光子在所述转换单元中被转换成电荷信号。这特别可以是包括适当的转换器材料(例如CdTe、CZT)的直接转换单元，所述直接转换单元将入射光子直接转换成所述材料的相应的导带价带中的电子-空穴对。备选地，所述转换单元可以包括闪烁体，入射(X射线或伽马)光子在所述闪烁体中被转换成可以被例如光电二极管探测到的具有较低能量的光子。
[0017]前述的探测器单元还可以任选地包括电荷敏感放大器，所述电荷敏感放大器用于接收和放大其转换单元的输出。所述转换单元和/或所述电荷敏感放大器的输出是公共信号源的范例，在以上提及的所述探测器单元的实施例中，所述通量估计器和所述信号处理电路都可以被连接到所述公共信号源。
[0018]在所述探测器单元的优选实施例中，所述信号处理电路可以包括整形器，所述整形器用于生成具有由当前探测到的光子(所述光子触发所述脉冲)的能量和所述处理参数(即如果存在若干处理参数，则为所述处理参数中的至少一个)确定的形状的电脉冲。在下文中，所述整形器的所述处理参数也被称为“形状参数”。通过调整所述形状参数，所述通量估计器可以总是将脉冲形状保持在用于处理的最优范围中，允许例如在低通量水平(使用较长的脉冲)和高通量水平(使用较短的脉冲)两者处对光子能量的准确探测。在许多实施例中，信号处理电路可以只包括整形器(即术语“信号处理电路”可以被这些实施例的“整形器”替换)。
[0019]可以以许多不同的方式来实现所述整形器。在优选实施例中，所述整形器包括具有反馈路径的放大器，所述放大器包括电阻器和/或电容器。具有这样的元件的整形器例如是根据WO 2009/133481 A2已知的，通过引用将其并入本申请。
[0020]在前述实施例的进一步的发展中，所述通量估计器可以能够调整所述放大器的所述反馈路径中的所述电阻器和/或所述电容器。如果电阻器例如是由晶体管实现，则所述晶体管的门极可以被反馈估计器控制。这提供了简单并且快速的手段，所述通量估计器可以经由所述手段来控制所述整形器的必要的处理参数。
[0021]在另一实施例中，所述信号处理单元可以包括具有可变增益放大器的(额外的)放大阶段，所述可变增益放大器用于放大整形器(例如以上提及的种类的整形器)的输出。那么，该放大器的增益可以是可以由所述通量估计器调节的处理参数。因此，例如，如果整形器的输出水平由于增加的通量水平而减小，则可能恢复整形器的输出水平。
[0022]所述探测器单元还可以包括鉴别器的集合，其中，每个鉴别器可以根据由所述信号表示的光子的能量来对信号进行鉴别(分类)。所述鉴别器特别可以被耦合到以上提及的整形器的输出端，其中，每个鉴别器可以鉴别由所述整形器生成的每个脉冲。这允许对入射辐射的能量解析探测。
[0023]在前述实施例的进一步发展中，所述通量估计器还适于调节所述鉴别器中的至少一个的至少一个操作参数(所述鉴别器因此是“信号处理电路”的部分，并且所述操作参数是“处理参数”的范例)。所述通量估计器例如可以适于特别以随着通量增加而减低鉴别器的阈值的方式来调节所述阈值。这可以抵消随通量水平的增加的脉冲高度的减小。
[0024]探测器单元还可以任选地包括至少一个计数器，所述至少一个计数器用于对由所述整形器生成的脉冲进行计数，因此允许对光子计数探测方案的实现。该实施例特别可以与前述的实施例组合，产生能量解析的光子计数探测。所述计数器可以任选地被认为是或不是所述信号处理电路的部分。<