图像传感器的制作方法

图像传感器


背景技术：

1.x射线检测器可以是用于测量辐射的通量、空间分布、光谱或其他性质的装置。
2.x射线检测器可用于许多应用。一个重要的应用是成像。辐射成像是一种射线照相技术，并可用于揭示非均匀组成的不透明的对象(如人体)的内部结构。
3.用于成像的早期x射线检测器包括照相底板和照相胶片。照相底板可以是具有光敏乳剂涂层的玻璃板。虽然照相底板被照相胶片取代了，但由于它们提供的优质品质及其极端稳定性，它们仍可用于特殊情况。照相胶片可以是具有光敏乳剂涂层的塑料膜(例如，条或片)。
4.在20世纪80年代，可光激励的磷光体板(psp板)变得可用。psp板可以包含在其晶格中具有色心的磷光体材料。当psp板暴露于辐射时，由辐射激发的电子被俘获在色心中，直到它们被在板表面上扫描的激光束激励。当该板被激光扫描时，被俘获的激发电子发出光，该光被光电倍增管收集。收集的光被转换成数字图像。与照相底板和照相胶片相比，psp板可以被重复使用。
5.另一种x射线检测器是辐射图像增强器。辐射图像增强器的组件通常在真空中密封。与照相底板、照相胶片和psp板相比，辐射图像增强器可以产生实时图像，即，不需要曝光后处理来产生图像。辐射首先撞击输入磷光体(例如，碘化铯)并转换成可见光。然后可见光撞击光电阴极(例如，含有铯和锑化合物的薄金属层)并引起电子发射。发射的电子数量与入射辐射的强度成比例。发射的电子通过电子光学器件投射到输出磷光体上并使输出磷光体产生可见光图像。
6.闪烁体在某种程度上与辐射图像增强器类似地操作，因为闪烁体(例如，碘化钠)吸收辐射并发射可见光，然后，该可见光可以通过适合于可见光的图像传感器来检测。在闪烁体中，可见光在所有方向上扩散和散射，从而降低空间分辨率。减小闪烁体厚度有助于改善空间分辨率，但也减少了辐射的吸收。因此，闪烁体必须在吸收效率和分辨率之间达成折衷。
7.半导体x射线检测器通过将辐射直接转换成电信号很大程度上克服了这个问题。半导体x射线检测器可以包括吸收关注波长的辐射的半导体层。当x射线光子在半导体层中被吸收时，产生多个电荷载流子(例如，电子和空穴)并在电场下朝向半导体层上的电触点扫射。当前可用的半导体x射线检测器(例如，medipix)中所需的繁琐的热管理会使得具有大面积和大量像素的检测器难以生产或不可能生产。


技术实现要素：

8.本文公开了一种图像传感器，所述图像传感器包括：多个x射线检测器；致动器，被配置为将所述多个x射线检测器沿一方向移动到多个位置，其中，所述图像传感器被配置为通过使用所述检测器分别捕获在所述位置处的场景的部分的图像；其中，所述部分的每个图像具有与所述方向成角度的至少一个边缘；并且其中，所述图像传感器被配置为通过拼接所述部分的图像来形成所述场景的图像。
9.根据实施例，所述多个x射线检测器间隔设置。
10.根据实施例，所述图像传感器还包括具有多个x射线透射区的掩模。
11.根据实施例，所述x射线透射区被配置为在所述图像传感器上形成空间上不连续的曝光区域；其中，所述曝光区域外的x射线强度基本上为零。
12.根据实施例，所述图像传感器的有效区域在所述曝光区域内。
13.根据实施例，穿过所述曝光区域周边的x射线强度的变化是平滑的。
14.根据实施例，所述致动器被配置为移动所述掩模，从而使得在所述位置处保持所述x射线检测器与所述曝光区域的对准。
15.根据实施例，所述多个x射线检测器中的至少一些按交错的行布置。
16.根据实施例，同一行中的x射线检测器的尺寸一致；其中，同一行中的两个相邻x射线检测器之间的距离大于同一行中的一个x射线检测器在该行的延伸方向上的宽度，并且小于该宽度的两倍。
17.根据实施例，所述致动器包括机械臂。
18.根据实施例，所述多个x射线检测器中的至少一些包括多层检测器。
19.根据实施例，所述多个x射线检测器中的至少一些是矩形形状。
20.根据实施例，所述多个x射线检测器中的至少一些是六边形形状。
21.根据实施例，所述多个x射线检测器中的至少一些是直角梯形形状。
22.根据实施例，所述致动器包括被配置为确定位置的控制单元。
23.本文公开了一种包括任意一种上述图像传感器和x射线源的系统。
【附图说明】
24.图1a示意性地示出了根据实施例的图像传感器。
25.图1b示意性地示出了根据一个实施例的图像传感器的剖视图。
26.图2示意性地示出了根据实施例的图像传感器捕获场景的部分的多个图像。
27.图3a至图3c示意性地示出了根据一些实施例的图像传感器中的x射线检测器的布置。
28.图4示意性地示出了根据实施例的具有多个六边形或直角梯形形状的x射线检测器的图像传感器。
29.图5示意性地示出了根据实施例的x射线检测器具有像素阵列。
30.图6a示意性地示出了根据实施例的x射线检测器的剖视图。
31.图6b示意性地示出了根据实施例的x射线检测器的详细剖视图。
32.图6c示意性地示出了根据实施例的x射线检测器的可替换的详细剖视图。
33.图7a和图7b各自示出了根据实施例的图6a、图6b和图6c中的x射线检测器的电子系统的组件图。
34.图8示意性地示出了根据实施例的流过暴露于辐射的辐射吸收层的二极管的电极或电阻器的电触点的电流的时间变化(上部曲线)，以及该电极的电压的相应时间变化(下部曲线)，该电流是由通过入射在辐射吸收层上的x射线光子产生的电荷载流子引起的。
【具体实施方式】
35.图1a示意性地示出了根据实施例的图像传感器9000。图像传感器9000可以沿着方向951分别在多个位置(例如，图1a中的位置910和920)处捕获场景50的部分的图像。图像传感器9000可以包括多个x射线检测器(例如，图1a中的第一x射线检测器100a、第二x射线检测器100b)、掩模600和致动器(图1b中)。图像传感器9000可以包括支撑件107，该支撑件107可以是系统印刷电路板(pcb)。多个x射线检测器100(例如，100a和100b)可以布置在支撑件107的平坦表面上。多个x射线检测器(例如，100a和100b)可以被配置为接收来自x射线源109并穿过场景50的一部分入射到其上的x射线。掩模60可以包括多个x射线透射区601。
36.在图1所示的示例中，图像传感器9000可以由致动器500沿着第一方向951从第一位置910移动到第二位置920。根据一个实施例，在相对于场景50的第一位置910处，图像传感器9000使用已经穿过场景50的来自源109的x射线来捕获场景50的部分的第一局部图像1010；并且，在相对于场景50的第二位置920处，图像传感器9000使用已经穿过场景50的来自源109的x射线来捕获场景50部分的第二局部图像1020。场景50部分的图像(例如，1010和1020)可以由穿过掩模600的x射线透射区601并由x射线检测器100检测到的x射线形成。由x射线检测器捕获的部分的每个图像可以具有与方向951成角度953的至少一个边缘(例如，图1a中的边缘1011或边缘1021)。如本文所使用的，与方向成角度的边缘意指该边缘与该方向既不平行也不垂直。根据实施例，在图1a所示的示例中，边缘1011和1021与方向951成角度。例如，边缘1011或边缘1021与方向951之间的角度953可以大于10度、30度或45度，如图1a所示。
37.图1b示意性地示出了根据一个实施例的图像传感器9000的剖视图。在图1b所示的示例中，掩模600包括多个x射线透射区601。掩模600的x射线透射区601可以允许入射在其上的x射线的至少一部分穿过，并且其余的x射线可以被掩模600阻挡。掩模600的一个示例可以是带孔的具有足以阻挡x射线的厚度的金属片。这些孔可以是辐射透射区601。根据实施例，如图1a和1b所示，x射线透射区601被配置为在图像传感器9000上形成空间上不连续的曝光区域。如图1b所示，由x射线透射区601形成的曝光区域可以与图像传感器9000上的x射线检测器100对准，其中x射线检测器100的有效区域9002可以在曝光区域内。根据实施例，掩模600阻挡来自源109的x射线，否则其将到达图像传感器9000上的曝光区域之外的死区9004，因此曝光区域之外的入射x射线的强度基本为零，即，在曝光区域之外的x射线强度不足强到被x射线检测器100检测到。在图1b的示例中，x射线检测器100均可以具有有效区域9002和靠近其检测器100的边缘的周边区9005。有源区域9002可以对入射在其上的x射线敏感，周边区9005可以对入射的x射线不敏感，并且检测器100可以不检测入射在其上的x射线。根据实施例，穿过曝光区域周边的x射线强度的变化是平滑的。
38.根据实施例，如图1b所示的致动器500被配置为将图像传感器9000和掩模600一起移动到多个位置。致动器500可以具有各种设计(例如，包括机械臂)。致动器500还可以包括被配置为确定到多个位置的移动的控制器。根据实施例，当致动器500将图像传感器9000和掩模600移动到多个位置时，在捕获场景50的部分的图像的每个位置处，保持x射线检测器100与图像传感器9000上的曝光区域的对准。即，当检测器100在第一位置910处时，由图像传感器9000通过使用检测器100来捕获场景50的第一部分的图像，并且当检测器100在第二位置920处时，由图像传感器9000捕获场景50的第二部分的图像。然后可以拼接这些部分
(例如，1010、1020)的图像以形成场景50的图像。这些部分的图像彼此之间可以重叠以便于拼接。
39.图2示意性地示出了根据实施例的捕获场景50的部分的多个图像的图像传感器9000。在图2所示的示例中，图像传感器9000和掩模600可以通过使用致动器500一起移动到三个位置a、b和c。图像传感器9000可以分别在位置a、b和c处捕获场景50的部分的图像51a、51b和51c。根据一个实施例，图像传感器9000可以拼接这些部分的图像51a、51b和51c以形成场景50的图像52。这些部分的图像51a、51b和51c彼此之间可以重叠以便于拼接。场景50的每个部分可以在检测器处于多个位置处时捕获的图像中的至少一个中。即，当拼接在一起时这些部分的图像可以覆盖整个场景50。
40.x射线检测器100可以以多种方式布置在图像传感器9000中。图3a示意性地示出了根据实施例的一种布置，其中检测器100按交错的行布置。例如，检测器100a和100b在同一行中，在y方向上对准，并且尺寸一致；检测器100c和100d在同一行中，在y方向上对准，并且尺寸一致。x射线检测器100a和100b相对于检测器100c和100d在x方向上交错，这意指x射线检测器100a和100b与检测器100c和100d在x方向上不对准。根据实施例，同一行中的两个相邻检测器100a和100b之间的距离x2大于同一行中的一个检测器的宽度x1(即，x方向上的尺寸，x方向即为该行的延伸方向)，并且小于宽度x1的两倍。x射线检测器100a和100e在同一列中，在x方向上对准，并且尺寸一致；同一列中的两个相邻检测器100a和100e之间的距离y2小于同一列中的一个x射线检测器的宽度y1(即，y方向上的尺寸)。这种布置允许如图2所示的场景的成像，并且可以通过拼接在x方向上间隔设置的三个位置处捕获的场景的部分的三个图像来获得场景的图像。
41.图3b示意性地示出了根据实施例的另一种布置，其中x射线检测器100按矩形网格布置。例如，x射线检测器100可以包括如图3a中精确布置的检测器100a、100b、100e和100f，而没有图3a中的检测器100c、100d、100g或100h。这种布置允许通过在六个位置处拍摄场景部分的图像来对场景进行成像。例如，在x方向上间隔设置的三个位置和在x方向上间隔设置且在y方向上与前三个位置间隔设置的另外三个位置。
42.其他布置也是可能的。例如，在图3c中，x射线检测器100可以在x方向上跨越图像传感器9000的整个宽度，其中两个相邻x射线检测器100之间的距离y2小于一个x射线检测器y1的宽度。假设检测器在x方向上的宽度大于场景在x方向上的宽度，场景的图像可以由在y方向上间隔设置的两个位置处捕获的场景部分的两个图像拼接成。
43.图像传感器9000中的x射线检测器100可以设置有任何合适的尺寸和形状。根据实施例(例如，在图2和图3中)，至少一些x射线检测器是矩形形状。根据实施例，如图4所示，至少一些x射线检测器是六边形或直角梯形形状。
44.图5示意性地示出了根据实施例的x射线检测器100可以具有像素150阵列。该阵列可以是矩形阵列、蜂窝阵列、六边形阵列或任何其他合适的阵列。每个像素150可以被配置为检测入射在其上的x射线光子，测量该x射线光子的能量，或者执行上述两种操作。例如，每个像素150可以被配置为在一段时间内对入射在其上的能量落在多个区间中的辐射粒子的数量进行计数。所有像素150可以被配置为在同一段时间内对多个能量区间内的入射在其上的辐射粒子的数量进行计数。每个像素150可以具有其自己的模数转换器(adc)，其被配置为将表示入射辐射粒子的能量的模拟信号数字化为数字信号。adc可具有10位或更高
的分辨率。每个像素150可以被配置为测量其暗电流，例如在每个x射线光子入射到其上之前或同时测量其暗电流。每个像素150可以被配置为从入射在其上的x射线光子的能量中减去暗电流的贡献。像素150可以被配置为并行操作。例如，当一个像素150测量入射的x射线光子时，另一个像素150可能正在等待另一个x射线光子到达。像素150可以是但不必是可单独寻址的。辐射粒子可以是x射线光子。
45.图6a示意性地示出了根据实施例的x射线检测器100的其中之一的剖视图。x射线检测器100可以包括辐射吸收层110以及用于处理或分析入射的辐射在辐射吸收层110中产生的电信号的电子器件层120(例如asic)。在一个实施例中，图像传感器9000的x射线检测器100不包括闪烁体。辐射吸收层110可以包括半导体材料，诸如硅、锗、gaas、cdte、cdznte或单晶硅。该半导体可以对于关注的辐射能量具有高质量衰减系数。辐射吸收层110的远离电子器件层120的表面103被配置为接收辐射。
46.如图6b中的x射线检测器100的详细剖视图所示，根据实施例，辐射吸收层110可以包括由第一掺杂区111、第二掺杂区113的一个或多个离散区114形成的一个或多个二极管(例如，p-i-n或p-n)。第二掺杂区113可以通过可选的本征区112与第一掺杂区111分离。离散区114通过第一掺杂区111或本征区112彼此分离。第一掺杂区111和第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区域111是p型，区域113是n型，或者，区域111是n型，区域113是p型)。第二掺杂区113的每个离散区114与第一掺杂区111和可选的本征区112形成二极管。即，在图6b中的示例中，辐射线吸收层110具有多个二极管，所述多个二极管具有作为共用电触点的第一掺杂区111。第一掺杂区111还可以具有离散部分。
47.当x射线光子撞击包括二极管的辐射吸收层110时，x射线光子可以通过多种机制被吸收并产生一个或多个电荷载流子。x射线光子可以产生10到100000个电荷载流子。电荷载流子可以在电场下漂移到二极管之一的电触点。该场可以是外部电场。电触点119b可以包括离散部分，每个离散部分与离散区114电接触。在实施例中，电荷载流子可以在各方向上漂移，使得由单个x射线光子产生的电荷载流子基本上不被两个不同的离散区114共用(这里“基本上不
……
共用”意指相比于其余的电荷载流子，这些电荷载流子中的小于2％，小于0.5％，小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流向一个不同的离散区114)。由入射在这些离散区114之一的覆盖区周围的x射线光子产生的电荷载流子基本上不与这些离散区114中的另一个共用。与离散区114相关联的像素150可以是离散区114周围的区域，其中由以0
°
入射角入射到其中的x射线光子产生的基本上全部(大于98％，大于99.5％，大于99.9％，或大于99.99％)的电荷载流子流向离散区114。即，这些电荷载流子中的小于2％、小于1％、小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流过该像素。
48.如图6c中的x射线检测器100的可替换的详细剖视图所示，根据实施例，辐射吸收层110可以包括诸如硅、锗、gaas、cdte、cdznte或其组合之类的半导体材料的电阻器，但不包括二极管。该半导体可以对于关注的辐射能量具有高质量衰减系数。
49.当x射线光子撞击包括电阻器但不包括二极管的辐射吸收层110时，它可以通过多种机制被吸收并产生一个或多个电荷载流子。x射线光子可以产生10到100000个电荷载流子。电荷载流子可以在电场下漂移到电触点119a和119b。该场可以是外部电场。电触点119b包括离散部分。在实施例中，电荷载流子可以在各方向上漂移，使得由单个x射线光子产生的电荷载流子基本上不被电触点119b的两个不同的离散部分共用(这里“基本上不
……
共
用”意指相比于其余的电荷载流子，这些电荷载流子中小于2％，小于0.5％，小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流向一个不同的离散部分)。由入射在电触点119b的这些离散部分之一的覆盖区周围的x射线光子产生的电荷载流子基本上不与电触点119b的这些离散部分中的另一个共用。与电触点119b的离散部分相关联的像素150可以是离散部分周围的区域，其中由以0
°
的入射角入射到其中的x射线光子产生的基本上全部(大于98％，大于99.5％，大于99.9％，或大于99.99％)的电荷载流子流向电触点119b的离散部分。即，这些电荷载流子中的小于2％、小于0.5％、小于0.1％或小于0.01％的电荷载流子流过与电触点119b的一个离散部分相关联的像素。
50.电子器件层120可以包括适合于处理或解释由入射在辐射吸收层110上的辐射的粒子产生的信号的电子系统121。电子系统121可以包括诸如滤波器网络、放大器、积分器和比较器之类的模拟电路或者诸如微处理器和存储器之类的数字电路。电子系统121可以包括由各像素共用的组件或专用于单个像素的组件。例如，电子系统121可以包括专用于每个像素的放大器和在所有像素之间共用的微处理器。电子系统121可以通过通孔131电连接到像素。通孔之间的空间可以使用填充材料130填充，这可以增加电子器件层120与辐射吸收层110的连接的机械稳定性。其它接合技术可以在不使用通孔的情况下将电子系统121连接到像素150。
51.图7a和图7b均示出了根据实施例的电子系统121的组件图。电子系统121可以包括第一电压比较器301、第二电压比较器302、计数器320、开关305、可选的电压表306和控制器310。
52.第一电压比较器301被配置为将至少一个电触点119b的电压与第一阈值进行比较。第一电压比较器301可以被配置为直接监视电压，或者通过在一段时间内对流过电触点119b的电流进行积分来计算电压。第一电压比较器301可以由控制器310可控地激活或去激活。第一电压比较器301可以是连续比较器。即，第一电压比较器301可以被配置为连续激活并连续监视电压。第一电压比较器301可以是时钟控制比较器。第一阈值可以是一个入射x射线光子可以在电触点119b上产生的最大电压的5-10％、10％-20％、20-30％、30-40％或40-50％。最大电压可取决于入射x射线光子的能量、辐射吸收层110的材料和其他因素。例如，第一阈值可以是50mv、100mv、150mv或200mv。
53.第二电压比较器302被配置为将电压与第二阈值进行比较。第二电压比较器302可以被配置为直接监视电压或者通过在一时间段内对流过二极管或电触点的电流进行积分来计算电压。第二电压比较器302可以是连续比较器。第二电压比较器302可以由控制器310可控地激活或去激活。当第二电压比较器302被去激活时，第二电压比较器302的功耗可以小于在第二电压比较器302被激活时的功耗的1％、5％、10％或者20％。第二阈值的绝对值大于第一阈值的绝对值。如本文所使用的，实数x的术语“绝对值”或“模数”|x|是不考虑其符号的x的非负值。即，第二阈值可以是第一阈值的200％-300％。第二阈值可以是一个入射x射线光子可以在电触点119b上产生的最大电压的至少50％。例如，第二阈值可以是100mv、150mv、200mv、250mv或300mv。第二电压比较器302和第一电压比较器301可以是同一组件。即，系统121可以具有一个电压比较器，其可以在不同时间将电压与两个不同的阈值进行比较。
54.第一电压比较器301或第二电压比较器302可以包括一个或多个运算放大器或任何其他合适的电路。第一电压比较器301或第二电压比较器302可以具有高速以允许电子系统121在高通量的入射辐射粒子下操作。然而，具有高速通常以功耗为代价。
55.计数器320被配置为记录入射在包括像素150的辐射吸收层上的辐射粒子的数量。计数器320可以是软件组件(例如，存储在计算机存储器中的数量)或硬件组件(例如，4017ic和7490ic)。
56.控制器310可以是硬件组件，例如微控制器和微处理器。控制器310被配置为从第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值(例如，电压的绝对值从低于第一阈值的绝对值增加为等于或高于第一阈值的绝对值的值)的时间开始时间延迟。这里使用绝对值是因为电压可以是负的或正的，这取决于是使用二极管的阴极还是阳极的电压或使用哪个电触点。控制器310可以被配置为在第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值的时间之前，将第二电压比较器302、计数器320和第一电压比较器301的操作不需要的任何其他电路保持为去激活。时间延迟可以在电压变得稳定即电压的变化率基本上为零之前或之后期满。“电压的变化率基本上为零”的短语意指电压的时间变化小于0.1％/ns。“电压的变化率基本上不为零”的短语意指电压的时间变化至少为0.1％/ns。
57.控制器310可以被配置为在时间延迟期间(包括开始和期满)激活第二电压比较器。在一个实施例中，控制器310被配置为在时间延迟开始或期满时激活第二电压比较器。术语“激活”意指使组件进入操作状态(例如，通过发送诸如电压脉冲或逻辑电平之类的信号，通过提供电力等)。术语“去激活”意指使组件进入非操作状态(例如，通过发送诸如电压脉冲或逻辑电平之类的信号，通过切断电力等)。操作状态可以具有比非操作状态更高的功耗(例如，为非操作状态的10倍，100倍，1000倍)。控制器310本身可以被去激活，直到当电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值时第一电压比较器301的输出激活控制器310为止。
58.控制器310可以被配置为如果在时间延迟期间，第二电压比较器302确定电压的绝对值等于或超过第二阈值的绝对值，则使得由计数器320记录的数量中的至少一个增加1。
59.控制器310可以被配置为使可选的电压表306在时间延迟期满时测量电压。控制器310可以被配置为将电触点119b连接到电接地，以便使电压复位并对在电触点119b上累积的任何电荷载流子进行放电。在一个实施例中，电触点119b在时间延迟期满之后连接到电接地。在实施例中，电触点119b在有限的复位时间段内连接到电接地。控制器310可以通过控制开关305将电触点119b连接到电接地。开关可以是诸如场效应晶体管(fet)之类的晶体管。
60.在一个实施例中，系统121不具有模拟滤波器网络(例如，rc网络)。在实施例中，系统121没有模拟电路。
61.电压表306可以将其测量的电压作为模拟或数字信号馈送到控制器310。
62.电子系统121可以包括电连接到电触点119b的积分器309，其中积分器被配置为从电触点119b收集电荷载流子。积分器309可以在放大器的反馈路径中包括电容器。这样配置的放大器称为电容互阻抗放大器(ctia)。ctia通过阻止放大器饱和而具有高动态范围，并通过限制信号路径中的带宽来提高信噪比。在一时间段(“积分期”)内来自电触点119b的电荷载流子累积在电容器上。积分期期满后，对电容器电压进行采样，然后通过复位开关使电
容器电压复位。积分器309可包括直接连接到电触点119b的电容器。
63.图8示意性地示出了由入射在包围电触点119b的像素150上的x射线光子产生的电荷载流子所引起的流过电触点119b的电流的时间变化(上部曲线)，以及电触点119b的电压的相应时间变化(下部曲线)。电压可以是电流相对于时间的积分。在时间t0，x射线光子撞击像素150，电荷载流子开始在像素150中产生，电流开始流过电触点119b，并且电触点119b的电压的绝对值开始增加。在时间t1，第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超过第一阈值v1的绝对值，控制器310开始时间延迟td1，并且控制器310可以在td1开始时去激活第一电压比较器301。如果控制器310在t1之前被去激活，则控制器310在t1被激活。在td1期间，控制器310激活第二电压比较器302。如这里使用的术语“在
……
期间”意指开始和期满(即结束)以及它们之间的任何时间。例如，控制器310可以在td1期满时激活第二电压比较器302。如果在td1期间，第二电压比较器302在时间t2确定电压的绝对值等于或超过第二阈值v2的绝对值，则控制器310等待电压稳定而稳定。当由x射线光子产生的所有电荷载流子漂移到辐射吸收层110之外时，电压在时间te稳定。在时间ts，时间延迟td1期满。在时间te或之后，控制器310使电压表306数字化电压并确定x射线光子的能量落入哪个区间中。然后，控制器310使计数器320对应于该区间记录的数量加1。在图8的示例中，时间ts在时间te之后；即，在由x射线光子产生的所有电荷载流子漂移到辐射吸收层110之外后，td1期满。如果时间te不能被轻易地测量，则可以根据经验选择td1，以允许有足够的时间来收集由x射线光子产生的基本上所有的电荷载流子，但不要太长，以便有另一个x射线光子的风险。即，可以凭经验选择td1，从而使得凭经验确定时间ts在时间te之后。时间ts不必一定在时间te之后，因为控制器310可以在一旦达到v2时就忽视td1并且等待时间te。因此，电压与暗电流对电压的贡献之间的差异的变化率在te处基本上为零。控制器310可以被配置为在td1期满时或在t2或在其间的任何时间去激活第二电压比较器302。
64.在时间te的电压与由x射线光子产生的电荷载流子的量成比例，该电荷载流子的量与x射线光子的能量相关。控制器310可以被配置为使用电压表306确定x射线光子的能量。
65.在td1期满或电压表306数字化(以较晚为准)之后，控制器310在复位期rst内将电触点119b连接到电接地，以允许累积在电触点119b上的电荷载流子流到地并使电压复位。在rst之后，电子系统121准备好检测另一个入射x射线光子。如果第一电压比较器301已经被去激活，则控制器310可以在rst期满之前的任何时间激活它。如果控制器310已经被去激活，则可以在rst期满之前激活它。
66.虽然本文中公开了各个方面和实施例，但是其它的方面和实施例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。本文中公开的各个方面和实施例是出于说明性的目的而不意图是限制性的，真正的范围和精神由所附权利要求指示。