光检测器的制造方法
【专利说明】光检测器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2014年4月11日提交的日本专利申请N0.2014-082263并要求其优先权的权益，通过引用将该申请的全部内容结合于此。
[0003]领域
[0004]本文所描述的实施例一般涉及光检测器。
【背景技术】
[0005]现正积极地开发基于硅的光电倍增管，并且用于使用闪烁体和光电倍增管来检测极弱的光的系统也已取得改进。旨在实现更好性能的开发努力也在进行中。首先，包括各自与灭弧电阻器串联连接的雪崩光电二极管(APD)阵列的硅光电倍增管(SiPM)能够实现高信噪(SN)比和高动态范围，并且可用低电压驱动，并且因此预期许多应用。
[0006]从光电倍增管输出的电荷通常由积分电路转换成电压、采样并保持、然后被模数(AD)转换。所获取的数字信号然后被数字信号处理，并被转换为直方图。
[0007]使用光子计数的X射线计算机断层扫描(CT)装置被估计具有大约18计数每秒的对于入射在闪烁体上的X射线的计数率，且因此需要能够以高能量分辨率来测量几百个通道上的高速数据的读出电路。
[0008]采用光子计数，计数率主要受限于光电倍增管的恢复时间和AD转换所需要的时间。虽然高性能的AD转换器已变得可用，但仍然有必要减小光电倍增管的恢复时间，以便实现以高计数率进行测量。用于实现较短恢复时间的一个可能的办法是通过减小电容器(C)和电阻器(R)的CR时间常数来减小光电倍增管(SiPM)的灭弧电阻。
[0009]然而，如果灭弧电阻变得太小，光电倍增管可能变成不能执行灭弧操作。这对恢复时间的减少施加了限制。公开了主动灭弧来缓和这种折衷。在主动灭弧中，使用晶体管来代替灭弧电阻器。主动灭弧要求每个Aro与晶体管串联连接。为了实现光电换能器阵列，期望Aro与晶体管集成，但高压Aro不易于与低压晶体管集成。此外，Aro需要确保孔径比。
【发明内容】
[0010]实施例的目的在于提供能够提供高计数率的光检测器。
[0011]根据一实施例，光检测器包括多个光电换能器、多个电阻器、和多个复位部。每个光电换能器被配置成输出源自将接收的光转换成电荷的检测信号。每个电阻器在该电阻器的一端处与对应的光电换能器的输出端串联连接。每个复位部与对应的电阻器并联连接并配置成响应于检测信号使对应的光电换能器的输出端处于复位电平。
[0012]根据上述光检测器，可提供高计数率。
[0013]附图简述
[0014]图1是根据第一实施例的光子计数CT装置的配置的示意图；
[0015]图2是根据第一实施例的提供给光子计数CT装置的检测器的平面图；
[0016]图3是根据第一实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器的检测元件的截面图；
[0017]图4是检测器中的电荷信号读出电路的框图；
[0018]图5是根据第二实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器的检测元件的截面图；
[0019]图6是根据第三实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器的电荷信号读出电路的框图；以及
[0020]图7是与闪烁体结合的检测器的截面图。
【具体实施方式】
[0021]下面参考所附附图详细描述了使用光检测器的光子计数计算机断层扫描(CT)装置的一些实施例。
[0022]第一实施例
[0023]根据第一实施例的光子计数CT装置通过在对由穿过对象的X射线(X射线光子)引起的光子计数时使用光子计数检测器来重构具有高SN比的X射线CT图像数据。由于每个光子具有不同的能量，因此光子计数CT装置通过测量每个光子的能级来获得X射线能量分量的信息。光子计数CT装置通过用一个管电压驱动X射线管来收集一块投影数据、将该投影数据分成多个能量分量、并使用这些能量分量来生成图像。
[0024]图1示出了根据第一实施例的光子计数CT装置的结构。如图1所示，光子计数CT装置包括台架10、床20、和控制台30。
[0025]台架10包括发射控制器11、X射线发生器12、检测器13、收集器(数据采集系统(DAS)) 14、旋转框架15、和驱动器16。台架10向对象P发射X射线，并测量穿过对象P的X射线。
[0026]旋转框架15支承X射线发生器12和检测器13以使它们彼此面对，其中对象P插在X射线发生器12和检测器13之间。旋转框架15是圆形框架，其由稍后描述的驱动器16驱动以沿着围绕对象P的圆形路径以高速旋转。
[0027]X射线发生器12包括X射线管12a、楔块12b、和准直器12c。X射线发生器12是向对象P发射X射线的设备。X射线管12a是被导致通过由稍后描述的X射线发生器12提供的高电压向对象P发射X射线的真空管。X射线管12a向对象P发射X射线束同时随着旋转框架15旋转而被旋转。X射线管12a生成以扇形角和锥角传播的X射线束。
[0028]楔块12b是用于调节从X射线管12a发射的X射线的量的X射线过滤器。具体而言，楔块12b是传递并衰减从X射线管12a发射的X射线的过滤器，使得照射对象P的从X射线管12a发射的X射线具有预定分布。
[0029]例如，楔块12b是通过将铝处理成预定目标角度和预定厚度而实现的过滤器。楔块还被称为楔形过滤器或蝴蝶结过滤器。准直器12c是用于限制用X射线照射的区域的狭缝，其中在稍后描述的发射控制器11的控制下通过楔块12b控制X射线的量。
[0030]发射控制器11是向X射线管12a提供高电压的作为高压发生器的设备，并且X射线管12a使用由发射控制器11提供的高电压来生成X射线。发射控制器11通过调节将被供应至X射线管12a的管电压和管电流来调节照射对象P的X射线的量。发射控制器11还通过调节准直器12c的孔径来调节用X射线(扇形角或锥角)照射的范围。
[0031]驱动器16驱动旋转框架15使其旋转，藉此使X射线发生器12和检测器13沿着围绕对象P的圆形路径旋转。每当检测器13接收到X射线光子时，检测器13输出对应于该X射线光子能级的信号。X射线是例如从X射线管12a发射并穿过对象P的X射线光子。检测器13包括多个检测元件，每当X射线光子入射时，每个检测元件输出单脉冲电信号(模拟信号)。可通过计数电信号(脉冲)的数量来计数入射到每个检测元件上的X射线光子的数量。通过对信号执行预定操作，可测量引起信号输出的X射线光子的能级。
[0032]检测器13中的每个检测元件包括闪烁体和诸如硅光电倍增管(SiPM)之类的光电传感器。检测器13被配置为所谓的“间接转换检测器”，其中检测器13经由闪烁体将入射的X射线光子转换成闪烁体光，并且使用光电传感器(诸如，光电倍增管)将该闪烁体光转换成电信号。虽然在该示例中提供所谓的“间接转换检测器”为检测器13，但可提供在不使用闪烁体等等的情况下直接获取对应于入射X射线的量的电荷的脉冲的“直接转换检测
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[0033]图2示出了检测器13的示例。检测器13是表面检测器，其中各自包括闪烁体和光电传感器(诸如，光电倍增管)的检测元件40在通道方向(图1中的Y轴方向)中排布为N列并且在身体轴向方向(图1中的Z轴方向)中排布为M行。每个检测元件40对一个入射光子输出单脉冲电信号。通过将从检测元件40中的对应一个输出的脉冲彼此区分开，可计数入射在对应的检测元件40上的X射线光子的数量。可通过执行基于脉冲强度的操作来测量所计数的X射线光子的能级。
[0034]在检测器13之后提供被称为模拟前端的电路，该电路用于计数来自每个检测元件40的输出并将输出提供至图1