CN110837097B - 用于改善对非收集的相邻信号的检测的阳极 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于改善对非收集的相邻信号的检测的阳极”。本发明提供了一种辐射检测器组件，该辐射检测器组件包括半导体检测器、准直器、多个像素化阳极和至少一个处理器。准直器具有限定像素的开口。每个像素化阳极被配置为响应于对光子的接收而生成主信号，并且响应于由至少一个周围阳极对光子的接收而生成至少一个辅信号。每个像素化阳极包括位于准直器的不同开口中的第一部分和第二部分。至少一个处理器可操作地耦接到像素化阳极，并且被配置为从像素化阳极中的一个获取主信号；从至少一个相邻像素化阳极获取至少一个辅信号；以及使用主信号和至少一个辅信号来确定用于光子的接收的位置。

Description

用于改善对非收集的相邻信号的检测的阳极
背景技术
本文所公开的主题整体涉及用于诊断医学成像诸如核医学(NM)成像的装置和方法。
在NM成像中，例如，具有多个检测器或检测器头的系统可用于对受检者成像，诸如用于扫描感兴趣的区域。例如，检测器可邻近受检者定位以获取NM数据，该NM数据用于生成受检者的三维(3D)图像。
成像检测器可用于检测由成像检测器对来自对象(例如，已被施用放射性示踪剂的人类患者或动物身体)的光子的接收。光子的接收可以导致吸收给定光子的主像素中的收集信号，以及在与主像素相邻的一个或多个像素中的由感应电荷引起的非收集信号。例如，可以使用来自相邻像素的非收集信号来确定子像素级的主像素中的主事件的位置。然而，非收集信号往往相对较弱并且可能遭受差的信噪比(SNR)，这降低了使用非收集信号的有效性或准确性。
发明内容
在一个实施方案中，提供了一种辐射检测器组件，其包括半导体检测器、准直器、多个像素化阳极和至少一个处理器。半导体具有表面。准直器设置在该表面上方，并且具有限定像素的开口。多个像素化阳极设置在该表面上。每个像素化阳极被配置为响应于像素化阳极对光子的接收而产生主信号，并且响应于由至少一个周围阳极对光子的接收所引起的感应电荷而产生至少一个辅信号。每个像素化阳极包括位于准直器的不同开口中的第一部分和第二部分。至少一个处理器可操作地耦接到像素化阳极，并且被配置为响应于像素化阳极之一对光子的接收，从该阳极之一获取主信号；响应于由阳极中的一个对光子的接收所引起的感应电荷，从像素化阳极中的一个的至少一个相邻像素化阳极获取至少一个辅信号；以及使用主信号和至少一个辅信号来确定用于光子的接收的位置。
在另一个实施方案中，提供了一种辐射检测器组件，其包括半导体检测器、准直器、多个像素化阳极和至少一个处理器。半导体具有表面。准直器设置在该表面上方，并且具有限定像素的开口。多个像素化阳极设置在该表面上。每个像素化阳极被配置为响应于像素化阳极对光子的接收而产生主信号，并且响应于由至少一个周围阳极对光子的接收所引起的感应电荷而产生至少一个辅信号。每个阳极单元结构包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分形成位于与准直器的不同开口对应的不同像素中的不同像素化阳极的部分。至少一个处理器可操作地耦接到像素化阳极，并且被配置为响应于像素化阳极之一对光子的接收，从该阳极之一获取主信号；响应于由阳极中的一个对光子的接收所引起的感应电荷，从像素化阳极中的一个的至少一个相邻像素化阳极获取至少一个辅信号；以及使用主信号和至少一个辅信号来确定用于光子的接收的位置。
在另一个实施方案中，提供了一种方法，该方法包括提供半导体基板。该方法还包括在半导体基板上提供阳极单元结构，每个阳极单元结构包括阳极条，阳极条被配置成响应于光子的吸收而接收电荷。此外，该方法包括将多个阳极单元结构布置到相应的阳极单元格中，每个阳极单元格包括至少两个阳极单元结构。另外，该方法包括将阳极单元格布置到像素化阳极中，其中每个阳极单元结构的至少第一部分和第二部分形成不同像素的部分，其中每个像素由放置在单元格上方的准直器的开口限定。
附图说明
图1描绘了具有被电压电势偏置的像素的检测器的加权电势的表示。
图2示出了图1的检测器的像素上的感应积分电荷Q的曲线图。
图3示意性地示出了包括检测器的组件，其中检测器包括像素化阳极。
图3a示意性地示出了曲线图，显示了电荷云在像素化阳极上产生的感应电荷Q与时间的关系。
图3b示意性地示出了曲线图，显示了电荷云在像素化阳极上产生的感应电荷Q与时间的关系。
图3c示意性地示出了曲线图，显示了电荷云在像素化阳极上产生的感应电荷Q与时间的关系。
图3d示意性地示出了曲线图，显示了电荷云在像素化阳极上产生的感应电荷Q与时间的关系。
图4a提供了根据各种实施方案的阳极单元结构的平面图。
图4b提供了图4a的阳极单元结构的侧剖视图。
图4c提供了图4a的阳极单元结构的端部剖视图。
图5a提供了根据各种实施方案的阳极单元结构的绝缘层的示意性平面图。
图5b示意性地示出了图5a的阳极单元结构的网格(或例示的示例中的叉状结构)。
图5c提供了图5a的阳极单元结构的示意性顶视图。
图5d提供了图5b的网格的分解图。
图6提供了根据各种实施方案的包括四个阳极单元结构的阳极单元格的示意性平面图。
图7提供了根据各种实施方案的辐射成像检测器的示意性顶视图。
图8a示出了图8b的准直器的各方面的放大视图。
图8b示意性地描绘了根据各种实施方案的具有九个开口的准直器。
图9a提供了各种实施方案中的单元格的对接的示意图。
图9b提供了各种实施方案中的单元格的对接的示意图。
图9c提供了各种实施方案中的单元格的对接的示意图。
图10a示意性地示出了根据各种实施方案的单元格400。
图10b示意性地示出了根据各种实施方案的图10a的单元格与相关准直器的一部分之间的相对位置。
图10c示意性地示出了对接阳极单元格400的面积等于准直器420下方的面积。
图11是在用于各种实施方案的ASIC内的电子通道的示意图。
图12提供了根据各种实施方案的辐射检测器组件的示意性侧视图。
图13提供了图12的辐射检测器组件的半导体检测器的顶视图。
图14提供了图12的辐射检测器组件的各方面的放大平面图。
图15提供了根据各种实施方案的方法的流程图。
图16提供了根据各种实施方案的成像系统的示意图。
图17提供了根据各种实施方案的成像系统的示意图。
图18提供了根据各种实施方案的具有偏移准直器和像素化阳极的检测器系统的示意图。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将更好地理解某些实施方案的以下详细描述。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言，这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。例如，一个或多个功能块(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作系统中，可以是安装的软件包中的功能等。应当理解，各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。
如本文所用，术语“系统”、“单元”或“模块”可包括操作以执行一个或多个功能的硬件和/或软件系统。例如，模块、单元或系统可包括计算机处理器、控制器或基于存储在有形和非暂态计算机可读存储介质(诸如计算机存储器)上的指令来执行操作的其他基于逻辑的设备。另选地，模块、单元或系统可包括基于设备的硬连线逻辑来执行操作的硬连线设备。附图中示出的各种模块或单元可表示基于软件或硬连线指令操作的硬件、指示硬件执行操作的软件、或其组合。
“系统”、“单元”或“模块”可以包括或表示执行本文描述的一个或多个操作的硬件和相关指令(例如，存储在有形和非暂态计算机可读存储介质上(诸如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等)的软件)。硬件可以包括电子电路，其包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的设备，诸如微处理器、处理器、控制器等。这些设备可以是被适当编程或指示以根据上文所述的指令来执行本文所述的操作的现成设备。附加地或另选地，这些设备中的一个或多个可以与逻辑电路硬连线以执行这些操作。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明这种排除。此外，对“一个实施方案”的引用并非旨在被解释为排除也包含所叙述的特征的其他实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加元件。
可以采用各种技术来改善使用虚拟子像素化的X射线和伽马射线成像的质量。这些方法的示例包括2017年7月4日公布的美国专利号9,696,440，“Systems and methodsfor improving energy resolution by sub-pixel energy calibration”；2017年4月25日公布的美国专利号9,632,186，“Systems and methods for sub-pixel locationdetermination”和2017年6月5日提交的美国专利申请序列号15/613998并作为2017年9月21日公布的美国公布申请号2017/0269240的“Systems and methods for improvingimaging by sub-pixel calibration”中讨论的那些方法，所有这些据此全文以引用方式并入。
物理像素到虚拟子像素的虚拟划分可以通过识别物理像素内的事件位置的坐标并根据事件在物理像素中的位置坐标将事件分配给物理像素被划分到的子像素来执行。可以基于像素的阳极上感应的非收集瞬态信号的加权平均来识别物理像素内事件的位置，像素与发生事件(主像素吸收光子)的主像素相邻。
然而，在与主像素相邻的像素中的非收集感应瞬态信号可能较弱并且遭受较差的信噪比(SNR)。非收集感应瞬态信号的差SNR可能导致在导出物理主像素内事件的位置时出错，这会降低使用虚拟子像素化来提高X射线和伽马射线成像系统的图像质量的效率。
因此，各种实施方案提供了检测器和方法来改善在与主像素相邻的像素中测得的非收集瞬态感应信号的SNR。例如，各种实施方案提供了阳极几何结构，其增强了在与主像素相邻的像素中测得的非收集瞬态感应信号的振幅。除此之外或另选地，各种实施方案提供像素化阳极几何结构，其包括在相同阳极中的收集区域和非收集区域。例如，各种实施方案以网格或条的形式提供像素化阳极中的收集区域和非收集区域。可以指出的是，各种实施方案按照相关联准直器和像素化检测器之间的相对位置来定义像素化阳极中的收集区域和非收集区域。
一般来讲，在常规配置中，相邻像素中的非收集信号由主像素中的电荷感应，该电荷离相邻像素相对较远，那里加权电势的电场较弱，导致弱非收集诱导信号。本文所公开的各种实施方案通过使用如下配置来增强相邻非收集感应瞬态信号，从而改善成像：其中当主像素中的电荷在位于主像素区域中的相邻像素的非收集阳极下移动时，相邻像素中的非收集感应信号由主像素中的该电荷产生。因此，产生相邻的非收集感应瞬态信号，那里加权电势的电场更强，导致更强的非收集感应信号。
在解决示例实施方案的特定方面之前，首先讨论撞击检测器的光子的行为。根据Shockley-Ramo定理，图1示出了在像素化检测器10中像素12(或像素化阳极)的加权电势，该像素被1V的电势偏置而周围阳极14和阴极16接地(V＝0)。检测器10可以例如由半导体晶圆11制造，半导体晶圆可以由CdTe、CdZnTe(CZT)、Ge或Si制成。(在实践中可以注意到，例如，像素12和阳极14在实践中可以以相同的电压偏置；然而，提供图1的偏置是为了便于和清楚地描述检测器行为的某些方面。)
根据该定理，加权电势在像素12(或像素化阳极12)中产生的感应电流由公式(1)给出：Eq.(1)i＝qE*V＝qE*V*cos(a)，其中i是感应电流，q是在Z方向上具有厚度D的检测器10中移动的电子电荷，并且E*V是加权电势的电场E的矢量与电子的速度V的矢量之间的标量积，(a)是矢量E和V之间的角度。(可以指出的是，i是具有1V电势的电极上的感应电流，因此，单位方面，上式的左侧可以乘以1V以提供适当的单位；然而，这不会改变感应电流的绝对值。)
在操作中，检测器10的像素12和阳极14(或像素化阳极12、14)相对于阴极16具有高电势。如上所述，对于像素12的偏压为1V，对于阳极14和阴极16的偏压为0V，如图1所示，为了清楚起见，描绘了像素12的加权电势的计算。如图1所示，像素12的加权电势包括由虚线和电场线20示出的等势线18。
根据上面的公式(1)，当像素12是非收集像素时(例如，当与像素12相邻的像素或阳极是收集像素时)，朝向像素14移动的点22、24和26处的电荷在非收集像素12上感生电流或电荷。可以指出的是，在范围I中，根据公式(1)，由从点22、24和26朝向阳极14移动的电荷在像素12上感生的电荷为正(Q＞0)，因为在该范围内，电场E的线的方向与移动电荷的速度V的方向的标量积乘以电荷q的极性为正。然而，在范围II中，根据公式(1)，由从点22、24和26朝向阳极14移动的电荷在阳极12上感生的电荷为负(Q＜0)，因为在该范围内，电场E的线的方向与移动电荷的速度V的方向的标量积乘以电荷q的极性为负。可以指出的是，从点22和26开始的电荷沿轨迹28朝向阳极14移动。类似地，从点24开始的电荷沿轨迹30朝向阳极24移动。
因此，从图1中可以看出，加权电势的电场在阳极下比远离阳极的位置强。因此，如果阳极14被高于像素12电势的电势偏置，则由像素12在点24处的事件产生的电荷将由阳极14收集，同时在像素12下方沿着轨迹30移动。同时，这样的事件将在像素12上感生非收集的电荷，该电荷比在点22处的阳极14下产生的事件在像素12上感生的非收集电荷强得多，后一种电荷沿着轨迹28以常规方式移动以待阳极14收集。
图2示出了检测器10中像素12上的感应积分电荷Q的曲线图100，该积分电荷作为朝向检测器10的阳极14移动的电荷的坐标Z的函数。曲线图100中包括由分别从点24、22和26沿着轨迹28和30朝向阳极14移动的电荷在像素12上产生的非收集感应瞬态信号的曲线102、104和106。可以指出的是，信号102比信号104、106更强，因为由信号102的事件产生的电荷在非收集阳极下移动，该电荷在该非收集阳极上感生非收集信号。
曲线102的感应积分电荷Q沿着轨迹30在范围I中增大，其中在像素12上感生正电荷，并且沿着轨迹30在范围II中减小，其中在像素12上感生负的积分电荷。在点Z＝D处，像素12上的感应电荷Q102为零，如公式(2)所示：Eq.(2)Q102＝Q(I)102-Q(II)102＝0，其中Q(I)102和Q(II)102分别是区域I和II中像素12上的感应电荷
相似地，曲线104的感应积分电荷Q沿着轨迹28在范围I中增大，其中在阳极12上感生正电荷，并且沿着轨迹28在范围II中减小，其中在阳极12上感生负的积分电荷。在点Z＝D处，像素12上的感应电荷Q104为零，如公式(2)所示：Eq.(3)Q104＝Q(I)104-Q(II)104＝0，其中Q(I)104和Q(II)104分别是区域I和II中像素12上的感应电荷
可以指出的是，曲线104表示感应的积分电荷Q104，其小于曲线102表示的积分电荷Q102，因为曲线104用于轨迹28(参见图1)，其比曲线102用于的轨迹30更远离像素12。因此，曲线104的加权电势的电场小于曲线102的该电场，导致曲线104的感应积分电荷Q104小于曲线102的感应积分电荷。
曲线106的感应电荷Q106沿着轨迹28在范围I中上升，其中在像素12上感生正电荷，并且沿着轨迹28在范围II中下降，其中在像素12上感生负电荷。因为对于曲线106，电荷开始从点26移动，沿着轨迹28在范围I内的积分范围比上面针对曲线104所讨论的更短。因此，曲线106在区域I中的正积分电荷Q(I)106小于曲线104在区域I中的正积分电荷Q(I)104。曲线106和曲线104都在范围II中具有相同的积分负电荷(-Q(II)104＝-Q(II)106)。因此，由于曲线106的正积分电荷Q小于曲线104的正积分电荷(Q(I)106-＜Q(I)104)，并且因为它们都具有相同的负积分电荷(Q(II)106-＝Q(II)104)，所以曲线106在Z＝D处的感应电荷为负，如下面的公式(4)和(6)所示。
例如，公式(4)如下：Eq.(4)Q106＝Q(I)106-Q(II)106。由于(Q(II)106-＝Q(II)104)，那么Eq.(5)Q106＝Q(I)106-Q(II)106＝Q(I)106-Q(II)104。由于(Q(I)106-＜Q(I)104)并且在Z＝DQ104＝Q(I)104-Q(II)104＝0，那么：Eq.(6)Q106＝Q(I)106-Q(II)106＝Q(I)106-Q(II)104＜Q(I)104-Q(II)104＝0。因此，Q106＝Q(I)106-Q(II)106＜0。
可以指出的是，在Z＝D处像素12上的感应电荷Q106的负值在电荷灵敏放大器(CSA)诸如图3中所示的CSA 202上保持几乎恒定。CSA 202上的负积分电荷Q106缓慢衰减到零值，其时间常数等于反馈电容器C204和CSA 202(参见图3)的反馈电阻器R206的乘积。
从图2可以看出，阳极14收集的移动电荷的轨迹离像素12越远，像素12上非收集感应信号的振幅越小。
图3示意性地示出了包括检测器210的组件200，该检测器包括像素化阳极212、214和216。各种实施方案中的像素化阳极212、214和216耦接到CSA，诸如包括反馈电容器204和电阻器206的CSA 202。例示的检测器210具有单片阴极208。像素化阳极(或像素)212、214和216相对于阴极208正偏置，并且分别具有相对于阴极208的电压V、V和V-ΔV。
如图3所示，通过在阴极208附近的检测器210中吸收光子形成了电荷云218。电荷云218沿轨迹232移动，并且靠近阳极212和214，该电荷云被分成两个电荷云218a和218b，它们分别沿着轨迹224和226朝向像素212和214移动。
图3a至3d提供曲线图240、250、260和270，这些曲线图分别示出由图3中所示的各个电荷云218、220和222在像素化阳极212上产生的感应电荷Q与时间t的函数关系。
图3a结合图3示意性地示出了曲线图240，其示出电荷云218、218a和218b在像素化阳极212上产生的感应电荷Q与时间t的函数关系。曲线图240中的区段242与电荷218移动所沿的轨迹232(参见图3)有关。电荷云218在像素化阳极212上感生电荷Q，直到电荷云218在点219处分成电荷云218a和218b。
曲线图240中的区段244与轨迹224和226(参见图3)有关，电荷218a和218b分别沿着这两个轨迹从电荷218开始分开的点219移动到像素化的阳极212和214。电荷218a在像素化阳极212上感生电荷作为收集电荷，电荷218b在像素化阳极212上感生电荷作为远离像素化阳极212移动的非收集电荷。由于电荷218b远离像素化阳极212移动，电荷218b在像素化阳极212上感生负电荷，这导致像素212上的总感应电荷Q下降，如曲线图240的区段244所示。曲线图240中的区段244分别与在由像素化阳极212和214收集到电荷218a和218b之后的情况有关。在这种情况下，像素化阳极212上的电荷Q稳定在与由像素化阳极212收集的电荷218a相关的值。
继续参见图3，通过在检测器210的阴极208附近的检测器210中吸收光子形成了电荷云220。电荷云220沿着轨迹228移动并朝向像素化阳极214移动以由像素化阳极214收集。图3b结合图3示意性地示出了曲线图250，其示出电荷云220在收集像素化阳极214上产生的感应电荷Q与时间t的函数关系。曲线图240中的区段252与电荷220移动所沿的轨迹228有关(参见图3)。电荷云220在收集(或主)像素化阳极214上感生电荷Q，直到它被像素化阳极214收集，如曲线图250的区段252所示。曲线图240的区段254与在像素化阳极214收集了电荷220之后的情况有关。在这种情况下，像素化阳极214上的电荷Q稳定在与由像素化阳极214收集的电荷220相关的值。
图3c示意性地示出了曲线图260，其示出像素化阳极212上的感应电荷Q与由主像素化阳极214收集的电荷220产生的时间t的关系。曲线图260包括区段262，其中感应电荷Q由于图1和2的区域(I)中的正积分感应电荷而增大(如上所述)。曲线图260中的区段264示出感应电荷Q由于图1和2的区域(II)中的负积分感应电荷而减小(如上所述)。从图3c的曲线图260可以看出，非收集像素化阳极上的感应电荷的振幅相对较小，远小于图3b的曲线图250中所示的收集信号的振幅。这意味着非收集的信号可能具有差的SNR，这可能导致在导出物理主像素内事件的位置时相对较大的误差。
图3d提供了曲线图270的图示，其示出像素化阳极216上的感应电荷Q与由主像素化阳极214收集的电荷222产生的时间t的关系。曲线图270包括区段272，其中感应电荷Q由于图1和2的区域(I)中的正积分感应电荷而增大(如上所述)。曲线图270的区段274示出感应电荷Q由于图1和2的区域(II)中的负积分感应电荷而减小(如上所述)。如图3d所示，曲线图270中非收集像素化阳极上的感应信号的振幅明显大于图3c的曲线图260中所描绘的振幅。这是由于电荷云220和222的轨迹相对于它们的非收集像素化阳极212和216的相对位置的差异，在被主像素化阳极214收集的同时这两个电荷云分别在这两个非收集像素化阳极上感生其电荷。
可以指出的是，云220的轨迹228远离像素化阳极212。因此，由云220在像素化阳极212上产生的感应信号相对较小，如图3c的曲线图260所示。然而，与云220的轨迹228不同，云222的轨迹230相对靠近并且在像素化阳极216的正下方，其中像素化阳极216的加权电势的电场强。因此，由云222在像素化阳极216上产生的感应信号很大，如图3d的曲线图270所示。
还可以指出的是，即使大部分轨迹230在像素化阳极216下方，电荷云222也可以沿着轨迹230从阴极208移动到像素化阳极214而不被像素化阳极216收集，因为在例示的示例中，像素化阳极216的电势(V-ΔV)低于像素化阳极214的电势V。因此，由于像素化阳极214的较高电势，电荷云222被吸引到像素化阳极214而不是到像素化阳极216。
可以指出的是，在图3d的情况下，感应电荷高于图3c的感应电荷，因此具有更好的SNR，从而导致主像素214内的主事件的更准确的位置导出。利用低于收集阳极电势的电势来偏置非收集阳极以增强非收集阳极上的感应信号的原理通过下面描述的各种实施方案举例说明。然而，在本文所讨论的各种实施方案中，采用特定的阳极几何结构技术来提供更高的感应非收集电荷。
例如，图4a至4c提供了根据各种实施方案的阳极单元结构300的示意性顶视图、示意性侧剖视图和示意性端部剖视图。阳极单元结构300被配置为增强非收集阳极上的非收集信号的振幅。在各种实施方案中，阳极单元结构300使用偏置电压配置，其在各方面类似于图3中所示的偏置电压配置，其中非收集阳极上的偏置电压低于收集阳极上的偏置电压。一般来讲，在各种实施方案中，如下面更详细讨论的，阳极单元结构300包括交错在一起的两个网格。每个网格具有两个区段或区域，包括具有暴露的金属条线(例如，直接施加在检测器的半导体上的金属条)的第一区段或区域，以及包括埋入电隔离材料中的隔离金属条的第二区段或区域，其中至少一部分电绝缘材料形成位于金属条和检测器的半导体之间的绝缘层。因此，第一区段或区域下方的检测器可以处于比第二区段或区域下方检测的器更高的偏置电压，其中第一区段或区域用作收集阳极，第二区段或区域用作非收集阳极。在各种实施方案中，多个阳极单元结构(或其部分)接合以形成阳极单元，该阳极单元用作像素化阳极网格中的像素化阳极。
图4a提供了阳极单元结构300的平面图。阳极单元结构300包括由金属基部条304电连接的金属阳极条302，以利用阳极条302形成叉状结构301。所描绘的阳极条302具有长度L，该长度包含两个区段。第一区段具有长度L1并且是暴露的区段310，其直接施加在制成检测器308(图4c中所示)的半导体板306(图4a和4c中所示)上。第二区段具有长度L2，并且是由虚线示出的掩埋区段312。掩埋区段312埋入(或插置)在图4a和4c中所示的两个绝缘层314和316之间。绝缘层314、316具有长度L3。
各种实施方案中的电绝缘层314直接施加在检测器308的半导体板306上，并且区段310中的阳极条302直接沉积在半导体板306上并沉积在区段312中的层314上。阳极条302可以沉积为区段312，这些区段被附加的绝缘层316覆盖以形成掩埋条312，该掩埋条被绝缘层314和绝缘层316围绕，如图4c所示并且也如图4a所示。可以指出的是，绝缘层314、316可以由例如正或负光敏电阻、聚酰亚胺、聚合物、绝缘胶带或可以施加在半导体板306上的其他绝缘材料制成。可用于施加绝缘层的各种技术包括例如光刻技术、涂漆、刷涂、喷涂或贴扎。如图4a所示，所描绘的绝缘层314、316具有长度L3，该长度大于区段312的长度L2。较长的绝缘层长度有助于确保区段312的所有侧面都被绝缘材料包围，除了该区段连接到区段310的一侧。
除了叉状结构301(其包括阳极条302、连接条或基部条304、暴露区段310和掩埋区段312)和电绝缘层314和316之外，阳极单元结构300还包括与叉状结构301镜像对称的叉状结构330。叉状结构330包括对应的阳极条322、连接条328、暴露区段324、掩埋区段326和电绝缘层318、320(参见图4a和图4b)。两个网格(由第一叉状结构301形成的第一网格和由第二叉状结构330形成的第二网格)的区段和区域被布置成使得在第一网格具有带暴露条的区域的情况下，第二网格具有掩埋或绝缘条，反之亦然。如图4a所示，第一叉状结构301的暴露区段310与第二叉状结构330的掩埋区段326相邻(或设置在这些掩埋区段之间的开口中)，并且第一叉状结构301的掩埋区段312与第二叉状结构330的暴露区段324相邻(或设置在这些暴露区段之间的开口中)。可以指出的是，叉状结构是网格的示例，并且在各种替代实施方案中可以使用其他形状的网格。
可以指出的是，图4b示出了从所有侧面被电绝缘层318和320包围的掩埋条326的横截面，除了掩埋条326连接到暴露条324的地方，其中掩埋条326的横截面与掩埋条312的横截面镜像对称，掩埋条312从所有侧面被电绝缘层314和316包围，除了其连接到暴露条310的地方。还可以指出的是，虽然图4c的侧剖视图示出了被绝缘层314和316掩埋或插置在绝缘层314和316之间的条312，但是条326在阳极单元结构300的另一侧上被绝缘层318和320掩埋或插置在绝缘层318和320之间，其中条310暴露。还可以指出的是，在各种实施方案中，检测器308是像素化检测器，其具有由阳极单元制成的像素化阳极，每个阳极单元包括一个或多个阳极单元结构300。
在各种实施方案中，两个叉状结构301和330都被偏置在相同的电位V处。暴露段302和324被施加在半导体板306的顶部上，因此区段302和324下方的检测器具有电位V。相反，掩埋区段312和326通过由电绝缘层314和318形成的类似电阻器和/或电容器的结构耦接到半导体板306。因此，施加在阴极331和阳极之间的所有DC电压V在这些类似电阻器和/或电容器的结构上下降，并且掩埋区段312和326下的半导体的电位远低于V或甚至可能接近零。因此，掩埋区段312和326充当非收集电极，在检测器308上这些区段下方的电位远低于在检测器308上暴露区段302和324下方的电位并且甚至可能接近零，并且基本上低于暴露区段310和324下方的电位V。
如图4a所示，所示的阳极单元结构300包括两个区域。沿着长度L1的第一区域包含叉状结构(或网格)301的暴露区段310，其是收集阳极条，以及叉状结构(或网格)330的掩埋区段326，其是非收集阳极条。类似地，沿着长度L2的第二区域包含叉状结构(或网格)330的暴露区段324，其是收集阳极条，以及叉状结构(或网格)301的掩埋区段312，其是非收集阳极条。暴露区段324的长度(包括它们的连接条328)为L4。
如图4b中最佳所示，光子332被吸收在检测器308的半导体板306中并产生电荷云334。电荷云334沿着轨线336从阴极331朝向阳极单元结构300的第一区域中的阳极条移动。即使光子332被吸收在阳极单元结构300的第一区域中的非收集掩埋区段326中的一者下，如图4a所示，其也将被结构300的第一区域中的收集暴露区段310中的一者收集(由于暴露区段相对于掩埋区段的电位较高)。
该过程类似于图4c中的端部剖视图中所示的过程，其中光子344被吸收在非收集掩埋阳极条312下的检测器308的半导体板306中并产生电荷云346，该电荷云朝向收集暴露阳极条324移动并且将被阳极条324收集。该过程在各方面也大致类似于图3的电荷222和轨线230所示的过程，这导致图3d的曲线图270所示的增强的感应非收集信号。如本文所用，增强的感应非收集信号(诸如图3d的曲线图270所示的信号)是指非收集的感应信号，诸如通过在非收集阳极下移动电荷产生的信号，其大于感应的非收集信号，诸如图3c的曲线图260所示的信号，该信号是从在主要像素处发生的主要事件接收的，该主要像素与在其上测量非收集信号的非收集像素相邻并远离该非收集像素。因此，在阳极单元结构300的第一区域中吸收的事件由第一叉状结构(或网格)301的暴露区段310中的一者收集，并在第二叉状结构(或网格)330的非收集掩埋区段326上产生增强的非收集信号。
而且，如图4c所示，光子338被吸收在检测器308的半导体板306中并产生电荷云340，该电荷云沿着轨线342从阴极331朝向阳极单元结构300的第二区域中的阳极条移动。光子338被吸收在阳极单元结构300的第二区域中的网格330的收集暴露区段324中的一者下，如图4a所示，并且被阳极单元结构300的第二区域中的收集暴露区段324中的一者收集。区段324上收集的电荷被馈送到CSA 325的输入端，CSA 325是ASIC中相关电子通道的前置放大器的第一级。对于例示的实施方案，检测器308包括许多区段324，每个区段耦接到对应的CSA，如CSA 325。可以指出的是，例如，区段324诸如网格330中的区段324通过条328电连接并且可耦接到单个CSA，诸如CSA 325。
该过程还通过图4c所示的端部剖视图示出，其中光子338被吸收在网格330的收集暴露阳极条324下的检测器308的半导体板306中并产生电荷云340，该电荷云朝向收集暴露阳极条324移动并且将被暴露阳极条324收集。即使电荷云340如图4a所示在区段324下产生，并且沿着轨线342直接朝向网格330的收集暴露区段324移动，电荷云340仍然在网格301的非收集掩埋区段312下移动，因此在区段312上产生增强的非收集信号。因此，在阳极单元结构300的第二区域中吸收的事件由网格330的暴露区段324中的一者收集，并在网格301的非收集掩埋区段312上产生增强的非收集信号。
概括地说，如图4a-c所示，在检测器308的阳极单元结构300的第一区域中产生的任何事件将在网格301上产生收集信号并且在网格330上产生增强的非收集信号。类似地，在检测器308的阳极单元结构300的第二区域中产生的任何事件将在网格330上产生收集信号并且在网格301上产生增强的非收集信号。由于阳极单元结构300包括收集和非收集部分，所以包括一个或多个阳极单元结构300(或其部分)的任何像素化阳极提供包括收集和非收集部分的像素化阳极的示例。
图5a-5d示意性地示出了可用于制造具有阳极单元结构300的检测器308的示例性加工步骤。图5a-5d和图4a-4c示出了对应的部件和方面。因此，将结合图4a-c和图5a-d使用类似的附图标号。
图5a示出了阳极单元结构300的示意性平面图，其示出了交错条形式的电绝缘层314。绝缘层314可由例如使用光刻技术施加在半导体板306的顶部上的正或负光敏电阻或聚酰亚胺制成。另选地，绝缘层314可由钝化层制成，或者可由通过阴影掩模在半导体板306上蒸发或通过光刻法成形的ZnS制成。
图5b示意性地示出了网格(或例示的示例中的叉状结构)301和330。例示的实施方案的网格301、330由在电绝缘层314上以及在半导体板306上部分蒸发的金属阳极条制成。网格301和330一个在另一个内部交织(例如，每个网格的指状物或条邻近另一个网格的一个或多个指状物或条延伸)。例如，网格301和330的特定形状可通过光刻技术或使用阴影掩模形成。图5d提供了网格301和330的分解图。提供图5d是为了清楚地说明网格的形状。如图5d所示，网格301和330被示出为两个分开的网格，它们单独示出而不在另一个网格中交织。
图5c提供了阳极单元结构300的示意性顶视图，其示出了交错条形式的电绝缘层316。各种实施方案中的绝缘层316可由使用光刻技术部分地施加在网格301和330的顶部上并且部分地施加在半导体板306上的正或负光敏电阻或聚酰亚胺制成。在例示的实施方案中，绝缘层314(参见图5a)和绝缘层316的条比网格301和330的条宽。因此，电绝缘层314和316从掩埋区域中的所有侧面包围并封装网格301和330的条，除了在网格301和330的暴露条和掩埋条之间进行连接的侧面之外。另选地，例如，层316可由通过阴影掩模在网格301和306上部分蒸发并在半导体板306上部分蒸发或者通过光刻方法成形的ZnS制成。
图6提供了阳极单元格400的示意性平面图，该阳极单元格包括由虚线框标记的四个阳极单元结构402、404、406和408。每个阳极单元结构402、404、406和408在各个方面可大致类似于本文所述的阳极单元结构300。如上文在附图4a-4c和图5a-5d的描述中所解释的，阳极单元结构402、404、406和408中的每一者包含两个网格即网格301和网格330。在单元格400中，阳极单元结构402、404、406和408的所有网格330面向外。此外，阳极单元结构402、404、406和408的网格301电连接，并且可形成包含多个网格301的一个接触层，如图7所示。例如，当至少一个电子通道连接到像素中的每一者的对应网格301时，网格301连接到ASIC的电子通道。连接的网格301可被称为像素化阳极。因此，包括网格301的像素化阳极包括方形足迹390内的暴露区域310(其可由准直器开口限定)和延伸超过方形足迹390的绝缘区域312(其对应于图7中所示的准直器420的开口426)。
可以指出的是，单元格400的单元结构300中的网格301和网格330具有180°的旋转对称性。因此，可调换网格301和330的位置，使得阳极单元结构402、404、406和408的所有网格330电连接并且可形成包含多个网格330的一个接触层，并且阳极单元结构402、404、406和408的所有网格301面向外。类似地，连接的网格组330可依次连接到ASIC的电子通道，其中至少一个电子通道连接到像素化阳极(或连接的网格组330)中的每一者的对应网格330。
图7提供了辐射成像检测器308的示意性顶视图。检测器308包括半导体板(或基板)306，并且还包括准直器420，该准直器具有沿Y方向的隔板422和沿X方向的隔板424，其中隔板422、424由虚线示出。隔板422和隔板424在准直器420中形成准直开口426。图7示意性地示出了与图6中所示的阳极单元格类似的阳极单元格400，该阳极单元格在配置中包括四个阳极单元结构402、404、406和408，其中所有网格301在电气和几何上组合在一起以形成包含多个网格301的单层301。图7的四个连接网格301可被称为像素化阳极701。应当指出的是，像素化阳极701包括对应像素428内的暴露部分，但不包括对应像素428内的掩埋部分。像素化阳极701还包括图7中所示的从像素428延伸到相邻像素的掩埋部分。
应当指出的是，对于特定网格301，网格301与给定网格330交织以形成阳极单元结构。然而，由于特定网格301与其他网格301的连接以及给定网格330与其他网格330的连接，网格330是与网格301形成的像素化阳极的相邻像素化阳极的一部分。因此，虽然两个网格可协作以形成阳极单元结构，但是在各种实施方案中，两个网格可以是单独的像素化阳极的一部分。还可以指出的是，每个像素可被理解为由两部分构成。像素的第一部分是暴露部分，用作像素或对应像素化阳极的收集部分。像素的第二部分是网格的掩埋部分，用作与收集像素相邻的像素的非收集部分。
准直器420设置在半导体板306的表面上方并且靠近阳极单元格400。阳极单元格400上方的开口426限定检测器308的像素428。应当指出的是，为了清楚和便于说明，仅示出了检测器308的一个阳极单元格400。然而，实际上，检测器308可包括如本文所述的多个阳极单元格400。
隔板422和424沿着阳极单元结构402、404、406和408的暴露区段310和324与掩埋区段312和326之间(还可参见图4a-4c的阳极单元结构300的暴露区段310和324与掩埋区段312和326之间)的边界对齐。如上所述，准直器420的开口426与阳极单元格400之间的相对位置确定像素428的位置是开口426围绕或包含的阳极单元格400上的区域。像素428包括阳极单元结构402、404、406和408的四个网格301的暴露区段，这些暴露区段与阳极单元结构402、404、406和408的四个网格330的掩埋区段交织。可以指出的是，形成像素化阳极701的四个网格301的掩埋部分或区段延伸超过开口426或延伸到像素428之外。因此，像素化阳极701的各部分(例如，网格301的掩埋部分)延伸超过与像素化阳极701相关联的像素428，或超过像素化阳极701所在的像素428。
当事件(例如，吸收的光子)在像素428下的区域中产生时，该事件的电荷在像素428内部的组合网格301上产生收集的感应信号，并且在网格330中的一者上产生至少一个增强的非收集感应信号，该网格具有位于像素428内部的非收集掩埋部分和位于与像素428相邻的周围像素430、432、434或436中的一者中的暴露部分。例如，如果事件在像素428内部的阳极单元结构404的区域下产生，则在像素428中的组合网格301上将存在收集信号，并且在相邻像素430内部的网格330上将存在增强的非收集信号。类似地，如果事件在像素428内部的阳极单元结构406的区域下产生，则在像素428中的组合网格301上将存在收集信号，并且在像素432内部的网格330上将存在增强的非收集信号。类似地，如果事件在像素428内部的阳极单元结构408的区域下产生，则在像素428中的组合网格301上将存在收集信号，并且在像素434内部的网格330上将存在增强的非收集信号。或者，如果事件在像素428内部的阳极单元结构402的区域下产生，则在像素428中的组合网格301上将存在收集信号，并且在像素436内部的网格330上将存在增强的非收集信号。
因此，当在像素428处的组合网格301上测量收集的事件并且同时在像素430、432、434或436中的一者中的网格330上测量增强的非收集信号时，意味着事件位置在像素428的四分之一区域内，该区域是像素428内部的阳极单元结构402、404、406或408中的一者的区域，在该区域中在与像素428相邻的像素处的网格330上测量增强的非收集信号。
因此，可找到像素428内部的事件的位置，其空间分辨率等于像素428的区域的四分之一。发生事件的像素428内部的特定四分之一可分别通过像素428中同时的收集信号和增强的非收集信号以及与像素428相邻的像素来识别。此外，发生收集事件的像素428的四分之一包括在像素428和测量同时的增强非收集信号的相邻像素共用的阳极单元结构中。可以指出的是，当增强的非收集信号是从与像素428相邻的像素处的所有信号中测量的最强信号时，以上讨论涉及像素428处的收集信号和与像素428相邻的像素中的一者处的增强的非收集信号。在与像素428相邻的像素处测量的其他相邻的非收集信号可用于应用这些信号的加权平均值，以推导出上述像素428内部的四分之一中的每一者的子像素化。
接下来，参考图8a和图8b。为了清楚说明，图8a示意性地示出了图7和图8b的放大部分。箭头458指示图8b的包括像素428的部分在图8a中被放大，并且包括包含阳极单元结构402、404、406和408的阳极单元格400。准直器420的开口426设置在像素428上方并且与像素428对齐。阳极单元结构402、404、406和408具有共同的组合网格301以及网格330，共同的组合网格301的暴露部分在像素428内并且其掩埋部分在与像素428相邻的像素中的像素428外部，网格330的暴露部分位于像素428的外部并且其掩埋部分在像素428内部。通过虚线462和464将像素428虚拟地划分为四个虚拟子像素450、452、454和456。如上文结合图7所讨论的，事件(诸如，子像素450中的事件460)的位置通过同时测量像素428中的收集事件和阳极单元结构404的在与像素428相邻的像素中具有暴露区段的网格330上的增强非收集事件来识别。
图8b示意性地示出了具有九个开口426的准直器20，其中各个开口426位于像素428、430、432、434和436上方。图8b示出了形成阳极单元格400的多个阳极单元结构300，这些阳极单元格对接在一起以与准直器420一起形成像素化平面。同样，可以指出的是，给定阳极单元结构(或单元格)的一部分可形成第一像素或像素化阳极的一部分，而相同阳极单元结构(或单元格)的另一部分可形成不同像素或像素化阳极的一部分。
在图8b中，为了便于说明，单元格400彼此略微偏移以在它们之间产生小间隙，以允许单独地观察阳极单元格400中的每一者。实际上，在各种实施方案中，阳极单元格400之间没有此类间隙，网格301的暴露部分电连接，并且网格330的暴露部分电连接。如上所述，网格301和330具有180°的对称性。因此，网格330和301在相邻像素之间是对称的。因此，像素表现得好像它们的对应网格301(或330)在所有像素内部电连接而在像素化阳极之间不电连接。应当理解，即使阳极单元格400之间没有间隙或存在非常小的间隙，给定单元结构或单元格的网格301和330之间也没有电连接。
在各种实施方案中，阳极单元格400彼此对接，同时它们的取向确保两个相邻像素仅共用一个阳极单元结构(例如，阳极单元结构402、404、406和408)。例如，相邻像素428和430仅共享一个阳极单元结构404，相邻像素428和436仅共享一个阳极单元结构402，相邻像素428和434仅共享一个阳极单元结构408，并且相邻像素428和432仅共享一个阳极单元结构406。在这种情况下，例如，像素428中的事件460(参见图8a)将同时产生像素428中的收集信号和像素430中的增强的非收集信号(还可参见图8b)，其中阳极单元结构的网格330的暴露区段电连接。
因此，当收集事件和增强的非收集事件同时出现在图8b的像素428和430上时，意味着主要事件发生在像素428的区域(其是图8a中的虚拟子像素450)中的阳极单元结构404中。类似地，当收集事件和增强的非收集事件同时出现在图8b的像素428和432上时，意味着主要事件发生在像素428的区域(其是图8a中的虚拟子像素452)中的阳极单元结构406中。当收集事件和增强的非收集事件分别同时出现在图8b的像素428和434上时，意味着主要事件发生在像素428的区域(其是图8a中的虚拟子像素454)中的阳极单元结构408中。而且，当收集事件和增强的非收集事件分别同时出现在图8b的像素428和436上时，意味着主要事件发生在像素428的区域(其是图8a中的虚拟子像素456)中的阳极单元结构402中。
因此，如上所述，可找到每个主要事件的位置并将其分配给物理像素被划分成的四个虚拟像素中的一者。该过程基于分别在主像素和与主像素相邻的像素中同时测量收集信号和增强的非收集信号。使用增强的非收集信号改善了非收集信号的SNR，从而允许更准确地推导出主要事件的位置，并且可以测量在不如本文所讨论那样增强幅度的情况下可能无法准确检测到的较小非收集信号。
图9a提供了在检测器308的半导体板306上单元格400对接的示意图(图9a中未示出)。阳极单元格400包括4个阳极单元结构402、404、406和408。阳极单元结构402、404、406和408的取向被定义为它们的网格301和330的取向。因此，相邻的阳极单元结构相对于彼此以90°旋转，每个阳极单元结构402、404、406和408具有位于点403处的一个拐角。可以指出的是，阳极单元结构402、404、406和408的最长尺寸是在定义为阳极单元结构取向的方向上。
为了便于和清楚地说明图9a，阳极单元格400被显示为对接在一起，但是它们之间有间隙。实际上，在各种实施方案中，这些间隙不存在，但被示出用于描绘单元格400之间的相对位置。在各种实施方案中，阳极单元格400对接，其间没有旋转，并且不同单元格400的相邻阳极单元结构的最长尺寸在相同方向上取向。
图9b示意性地描绘了类似于图9a所示的阳极单元格400的对接或接合。然而，在图9b中，它们被示出为没有图9a所示的阳极单元格400之间的间隙。图9b还示出了单元格400、它们的阳极单元结构402、404、406和408以及准直器420的一部分(以虚线示出)之间的相对位置。在图9b中可以看出，准直器420的拐角位于由沿相同取向对齐的两个不同单元格400的两个相邻阳极单元结构形成的区域的中心处。准直器420(包括其隔板)和阳极400之间的相对位置也由图7示出，并在相关描述中解释。
图9c示意性地描绘了阳极单元格400在大于图9b所示面积的面积上的对接或接合，并且被布置成大于准直器420的面积。如在图9c中可以看出，为了使阳极单元格400的对接面积覆盖准直器420的整个面积，在例示的示例中，阳极单元格400的面积应大于准直器420的面积。如上文结合图7和图8b所述，准直器420的每个开口限定像素。每个像素包括相对于彼此以90°旋转的四个不同阳极单元结构的一部分。另外，两个相邻像素仅共享一个公共阳极单元结构，诸如阳极单元结构402、404、406和408之一。
图10a示意性地示出了单元格400，图10b示意性地示出了单元格400和准直器420的一部分(由虚线示出)之间的相对位置，其中准直器420的开口426下方的面积限定像素428。图10c示意性地示出了对接阳极单元格400的面积等于准直器420下方的面积。如上所述，为了使单元格400的对接面积覆盖准直器420的整个面积，对接面积应大于准直器420的面积。因此，使单元格400的对接面积覆盖与准直器420(或检测器308)相同的面积，在准直器420的圆周或边缘下的阳极单元格401应仅包括阳极单元结构的一部分(而阳极单元格400包括整个对应的单元结构)。因此，所描绘的阳极单元格401包括少于四个阳极单元结构。
可以指出的是，虽然准直器420出现在阳极单元格400上方，但它非常靠近检测器308的阴极，而阳极单元格400仍在准直器420的下方，但在各种实施方案中位于远离准直器420的半导体板306的另一个平面上。还可以指出的是，对于检测器308的每个像素，网格301或330的暴露区段电耦接到电荷敏感放大器(CSA)，该电荷敏感放大器是对应于像素的电子通道的前置放大器。
继续参考图7、图8a和图8b，将讨论对检测器308的固有分辨率的改进。可以找到事件的位置，诸如虚拟子像素内的事件460，诸如物理像素428中的虚拟子像素450。
如上所述，子像素内事件位置的推导可使用像素的主事件和邻近主像素的像素中增强的非收集感应信号来完成。该方法的优点在于，当像素化阳极被布置在像素化阳极的常规结构中时，具有增强的非收集感应信号，该信号比从邻近主像素的像素导出的常规非收集感应信号更强。另一方面，主信号和增强的感应非收集信号两者对该事件在子像素内的位置不敏感。因此，需要进一步的信息来导出事件在子像素内的位置。
在当前讨论中用于导出事件位置的信息是来自与不包含该事件的主像素相邻的像素中的阳极单元结构的非收集感应信号的振幅。例如，事件460在物理像素428的虚拟子像素450内的位置的X，Y坐标是通过分别测量来自像素432和436中阳极单元结构406和406的非收集感应信号而导出的。
物理像素428的虚拟子像素450中事件460的坐标X由下式给出：
其中X是沿X轴的坐标，其是从阳极单元结构406和阳极单元结构404之间的边界到虚拟子像素450测量的，KX是沿X轴的比例系数，d(450)是虚拟子像素450的尺寸，I(406)是由像素432测量的阳极单元结构406处的非收集感应信号的振幅，并且I(428)是像素428处的收集信号的振幅。数学项是非收集感应信号的归一化信号I(406)。当I(404)是阳极单元结构404处增强的感应非收集信号时，归一化信号I(406)可使用另一数学项/>导出。可以指出的是，沿X轴的比例系数KX对于信号I(406)的不同归一化具有不同的值。
类似地，物理像素428的虚拟子像素450中事件460的坐标Y由下式给出：
其中Y是沿Y轴的坐标，其是从阳极单元结构402和阳极单元结构404之间的边界到虚拟子像素450测量的，KY是沿Y轴的比例系数，d(450)是虚拟子像素450的尺寸，I(402)是由像素436测量的阳极单元结构402处的非收集感应信号的振幅，并且I(428)是像素428处的收集信号的振幅。数学项是非收集感应信号的归一化信号I(402)。当I(404)是阳极单元结构404处增强的感应非收集信号时，归一化信号I(402)可使用另一数学项/>导出。可以指出的是，比例系数KY对于信号I(402)的不同归一化具有不同的值。
图11是在用于各种实施方案的ASIC内的电子通道的示意图。电子通道包括两个分支。一个分支包括传统整形器，另一个分支包括快速整形器。该设计有助于区分收集信号和非收集信号，因此可用于确定不同像素上的测量信号的类型。在2018年1月2日提交的名称为“Systems and Methods for Collecting Radiation Detection”的美国专利申请序列号15/860,325中提供了对图11的设计的更完整描述，该专利申请据此全文以引用方式并入。
图12提供了根据各种实施方案的辐射检测器组件1200的示意性侧视图。图13提供了辐射检测器组件1200的半导体检测器1210的顶视图，并且图14提供了辐射检测器组件1200的放大平面图。如图12所示，辐射检测器组件1200包括半导体检测器1210、准直器1230和处理单元1220。半导体检测器1210具有其上设置有多个像素化阳极1214(参见图13)的表面1212(参见图13)。阴极(未在图12中示出)可设置在与其上设置有像素化阳极1214的表面1212相对的表面上。例如，单个阴极可沉积在一个表面上，其中像素化阳极设置在相对的表面上。一般来讲，当辐射(例如，一个或多个光子)撞击半导体检测器1210时，半导体检测器1210产生与被检测器1210的体积吸收的辐射对应的电信号。
在各种实施方案中，半导体检测器1210可使用不同的材料来构造，诸如半导体材料，包括通常称为CZT的碲化镉锌(CdZnTe)、碲化镉(CdTe)和硅(Si)等。检测器1210可被配置用于例如核医学(NM)成像系统、正电子发射断层显像(PET)成像系统和/或单光子发射计算机断层显像(SPECT)成像系统。
参见图14，准直器1230设置在图12的表面1212上方，并且包括被配置为将辐射引导至半导体探测器1210的开口1232。每个开口1232限定对应的像素1234。
在图12和图13的例示实施方案中，每个像素化阳极1214根据在表面1212下方的检测器1210的体积中光子被吸收的侧向位置(例如，沿X，Y方向)上产生不同的信号。可以指出的是，图12和图13中的像素化阳极1214被描绘为正方形或矩形；然而，在各种实施方案中，像素化阳极可呈现其他形状，包括结合图4至图10讨论的那些形状。例如，每个像素化阳极1214响应于在特定像素化阳极1214下方或对应于该特定像素化阳极(例如，在准直器1230的相关或对应开口之下，光子穿过该开口进入检测器体积)的检测器1210的体积中光子的吸收而产生主信号或收集信号。对应像素下方的检测器1210的体积被定义为体素(未示出)。对于每个像素化阳极1214，检测器1210具有对应体素。对应于特定像素化阳极1214的某个体素对光子的吸收还导致可由在接收光子的特定像素化阳极1214附近或周围的像素1214检测到的感应电荷。由相邻像素或周围像素检测到的电荷在本文中可被称为非收集电荷，并且产生非收集或辅信号。主信号可包括关于光子能量的信息(例如，跨能量水平范围的分布)以及对应于特定像素化阳极1214的位置信息，在该位置处光子穿过表面1212并被对应体素吸收。
如图14最佳所示，准直器1230包括开口1232。例示的示例的每个像素化阳极1214包括第一部分1250和第二部分1260。第一部分1250位于第一开口1232a中，而第二部分1260位于第二开口1232b中。因此，像素化阳极1214的不同部分位于不同的像素中。
在一些实施方案中，第一部分1250是收集部分，其被配置为响应于像素化阳极1214对光子的接收而收集主要电荷，而第二部分1260是非收集部分，其被配置为响应于相邻像素化阳极(例如，具有设置在准直器开口1232b中的收集部分的像素化阳极，其中设置有像素化阳极1214的第二或非收集部分1260)对光子的接收而收集次要电荷。因此，收集部分可设置在像素化阳极1214上方的开口1232a中，而非收集部分可设置在相邻像素化阳极上方的开口1232b内。图4至图10的暴露和掩埋部分提供了可设置在相邻的准直器开口或像素中的收集部分和非收集部分的其他示例。
例如，在各种实施方案中，像素化阳极1214可由阳极单元格(例如，阳极单元格400)制成，该阳极单元格又由阳极单元结构(例如，阳极单元结构300)制成。如上所述，每个阳极单元结构可包括形成不同像素化阳极1214的部分的第一部分和第二部分。例如，阳极单元结构300的暴露部分可形成第一像素化阳极的一部分，而掩埋或绝缘部分来自与第一像素化阳极相邻的第二像素化阳极的一部分。如结合图4至图10所讨论的，例如，阳极单元结构可包括交织的收集网格和非收集网格。例如，非收集网格可包括插入到绝缘层之间的阳极条，如结合图4至图5所讨论的。此外，网格可包括阳极条(例如，阳极条302)，其从基条(例如，基条304)延伸以形成叉状结构。
另选地，准直器1230的开口1232可偏离像素化阳极1214。例如，图18描绘了具有隔板1410的准直器1400，该隔板形成以实线示出的开口1412。准直器1400可与具有以虚线示出的边界1422的像素化阳极1420结合使用。在例示的实施方案中，像素化阳极1420和准直器开口1412具有相似的间距(或宽度)，但偏移了间距的1/2，使得像素化阳极边界1422穿过准直器开口1412的中心。在各种实施方案中，可采用准直器和像素化阳极间距中的其他偏移量或变化量。
图18的布置允许感应的非收集信号的增加。例如，当准直器1400与像素化阳极1420配准时，像素的中心与准直器孔的中心匹配。可以指出的是，像素化阳极1420的中心是曝光率最高的区域。此外，当事件击中像素中心时，像素中心和相邻像素之间的距离最大。因此，为了增加相邻像素检测到的感应信号，准直器1400可在侧向方向上移动半个间距，以使像素的中心被准直器1400的隔板1410阻挡(可以指出的是，该中心是具有最低子像素精度的像素区域，因为它是像素中距离相邻像素最远的部分)。因此，通过相对于像素化阳极移位准直器位置，具有最低子像素精度的像素部分可与隔板902对齐，并且使准直器开口1412的中心与像素化阳极1420的拐角匹配。
返回到图12至图14，每个像素化阳极1214可具有与其相关联的一个或多个电子通道，该一个或多个电子通道被配置为与像素化阳极协作向处理单元1220的一个或多个方面提供主信号和辅信号。在一些实施方案中，每个电子通道的全部或一部分可设置在检测器1210上。另选地或除此之外，每个电子通道的全部或一部分可被容纳在检测器1210的外部，例如作为处理单元1220的一部分，该处理单元可为或包括专用集成电路(ASIC)。电子通道可被配置为向处理单元1220的一个或多个方面提供主信号和辅信号，同时丢弃其他信号。例如，在一些实施方案中，每个电子通道包括阈值鉴别器。阈值鉴别器可允许传输超过阈值水平的信号，同时防止或抑制不超过阈值水平的信号的传输。一般来讲，阈值水平被设定得足够低以可靠地捕获辅信号，同时例如由于噪声仍被设定得足够高以排除较低强度信号。可以指出的是，因为辅信号的强度可能相对较低，所以所利用的电子器件优选地为低噪声电子器件，以减少或消除未被阈值水平消除的噪声。在一些实施方案中，每个电子通道包括用于存储电信号能量的峰值保持单元，并且还可包括读出机构。例如，电子通道可包括请求确认机制，该机制允许单独读出每个通道的峰值保持能量和像素位置。此外，在一些实施方案中，处理单元1220或其他处理器可控制信号阈值水平和请求确认机制。
在例示的实施方案中，处理单元1220可操作地耦接到像素化阳极1214，并且被配置为获取主信号(针对收集电荷)和辅信号(针对非收集电荷)。处理单元1220还使用主信号和至少一个辅信号来确定用于光子的接收的位置。例如，如结合图7、图8a和图8b所讨论的，处理单元1220可被配置为基于对主像素化阳极产生的收集信号和与主像素相邻的次像素中增强的非收集信号的同时(例如，在狭窄的预定时间范围内)测量确定事件(光子的接收)的位置。在各种实施方案中，处理单元1220被配置为使用获取的事件计数来重建图像。
在各种实施方案中，处理单元1220被配置为使用以下专利中讨论的一种或多种技术来进一步确定子像素位置：在2015年5月28日提交的名称为“Systems and Method forCharge-Sharing Identification and Correction Using a Single Pixel”的美国专利申请序列号14/724,022(“022专利申请”)；2016年9月29日提交的名称为“Systems andMethodsfor Sub-Pixel Location Determination”的美国专利申请序列号15/280,640(“640申请”)；和2015年2月20日提交的名称为“Systems and Methods for ImprovingEnergy Resolution by Sub-Pixel Energy Calibraion”的美国专利申请序列号14/627,436(“436申请”)。022申请、640申请和436申请中的每一个的主题全文以引用方式并入。
在各种实施方案中，处理单元1220包括被配置成执行本文所讨论的一个或多个任务、功能或步骤的处理电路。可以指出的是，本文使用的“处理单元”并不一定限于单个处理器或计算机。例如，处理单元1220可以包括多个处理器、ASIC、FPGA和/或计算机，其可以集成在共同的壳体或单元中或者可以分布在各种单元或壳体中。可以注意到，由处理单元1220执行的操作(例如，对应于本文所讨论的处理流程或方法的操作或其方面)可能是足够复杂的，使得人类在合理的时间段内可能无法执行操作。例如，在与这些信号相关联的时间限制内基于收集的和/或非收集的电荷确定收集的和非收集的电荷的值，和/或确定DOI和/或子像素位置可以依赖于或利用人在合理的时间段内可能无法完成的计算。
所描绘的处理单元1220包括存储器1222。存储器1222可以包括一个或多个计算机可读存储介质。例如，存储器1222可存储所获取的发射信息、对应于生成的图像的图像数据、中间处理步骤的结果等。另外，本文讨论的处理流程和/或流程图(或其方面)可以表示存储在存储器1222中以用于引导辐射检测组件1200的操作的一个或多个指令集。
图15提供了根据各种实施方案的方法1500的流程图。例如，方法1500可以采用本文讨论的各种实施方案(例如，系统和/或方法和/或处理流程)的结构或方面或由这些结构或方面来执行。在各种实施方案中，可以省略或添加某些步骤，可以组合某些步骤，可以同时执行某些步骤，可以将某些步骤分为多个步骤，可能以不同的顺序执行某些步骤，或者可能以迭代方式重新执行某些步骤或一系列步骤。在各种实施方案中，方法1500的部分、方面和/或变型可以能够用作一个或多个算法以引导硬件(例如，处理单元1220的一个或多个方面)执行本文所述的一个或多个操作。
在1502处，提供半导体基板(例如，半导体板306)。在1504处，在半导体基板上提供阳极单元结构(例如，阳极单元结构300)。每个阳极单元结构包括被配置为响应于半导体对光子的吸收而接收电荷的阳极条。例如，在各种实施方案中，阳极单元结构包括收集部分和非收集部分，这些部分可按本文所讨论的交织布置方式来布置。
可采用各种技术来形成阳极单元结构并且/或者将阳极单元结构设置在半导体基板上。阳极单元结构可设置在半导体基板的与阴极相对的表面上。可通过在半导体基板的表面上直接沉积或接合导电材料(例如，金属)来形成收集部分。可利用与导电层或金属层结合的绝缘层来形成非收集部分。例如，在例示的实施方案中，在1506处，在半导体基板上提供绝缘层。在1508处，在绝缘层的顶部上提供阳极条，其中该绝缘层插入阳极条和半导体表面之间。在1510处，在阳极条的顶部上提供附加的绝缘层，其中该阳极条插入两个绝缘层之间。(还可参见图5a至图5d和相关讨论。)
在1512处，多个阳极单元结构布置到对应的阳极单元格中，每个阳极单元格包括至少两个阳极单元结构。例如，在描绘的示例中，在1514处，连接四个对应阳极单元结构的四个网格(例如，网格301)以形成对应的像素化阳极。可以指出的是，通过连接阳极单元结构形成的阳极单元格可包括绝缘或掩埋的非收集部分，这些非收集部分与通过连接网格形成的像素化阳极电隔离，并且延伸到相邻像素中。
在1516处，将阳极单元格布置成像素化阳极。像素化阳极可连接到对应的电子通道以用于处理和/或传输信号，这些信号可用于确定与所接收光子对应的计数。每个阳极单元结构的至少第一部分和第二部分形成不同像素化阳极的部分。(还参见图7和相关讨论。)
图16是NM成像系统1000的示意图，该系统具有安装在机架上的多个成像检测器头组件(其可以例如以行、以鸢尾形状或者其他配置安装，诸如可移动的检测器载体1016朝向患者身体1010径向对齐的配置)。具体地，多个成像检测器1002安装到机架1004。在例示的实施方案中，成像检测器1002被配置为两个单独的检测器阵列1006和1008，这两个阵列耦接到受检者1010(例如，患者)上方和下方的机架1004，如图16所示。检测器阵列1006和1008可以直接耦接到机架1004，或者可以经由支撑构件1012耦接到机架1004以允许整个阵列1006和/或1008相对于机架1004的移动(例如，在向左或向右方向上的横向平移运动，如图16中的箭头T所示)。另外，每个成像检测器1002包括检测器单元1014，其中至少一些安装到从机架1004延伸的可移动检测器载体1016(例如，可由马达驱动以引起其运动的支撑臂或致动器)。在一些实施方案中，检测器载体1016允许检测器单元1014朝向和远离受检者1010移动，诸如线性移动。因此，在例示的实施方案中，检测器阵列1006和1008平行安装在受检者1010的上方和下方，并允许检测器单元1014在一个方向上线性移动(由箭头L指示)，被示为垂直于支撑构件1012(在机架1004上大致水平地耦接)。然而，如本文所述，其他配置和取向也是可能的。应当指出的是，可移动检测器载体1016可以是允许检测器单元1014相对于支撑构件1012和/或机架1004移动的任何类型的支撑件，其在各种实施方案中允许检测器单元1014朝向和远离支撑构件1012线性地移动。
各种实施方案中的每个成像检测器1002小于常规的全身或通用成像检测器。常规的成像检测器可以足够大以一次成像患者身体的大部分或全部宽度，并且可以具有约50cm或以上的直径或更大的尺寸。相比之下，每个成像检测器1002可以包括一个或多个检测器单元1014，其耦接到相应的检测器载体1016并且具有例如4cm至20cm的尺寸，并且可以由镉锌碲(CZT)片块或模块形成。例如，每个检测器单元1014的尺寸可以是8×8cm，并且由多个CZT像素化模块(未示出)构成。例如，每个模块的尺寸可以是4×4cm并且具有16×16＝256个像素。在一些实施方案中，每个检测器单元1014包括多个模块，诸如1×7模块的阵列。然而，可以预期不同的配置和阵列尺寸，包括例如具有多行模块的检测器单元1014。
应当理解，成像检测器1002可以相对于彼此具有不同的尺寸和/或形状，诸如正方形、矩形、圆形或其他形状。每个成像检测器1002的实际视场(FOV)可以与相应成像检测器的尺寸和形状成正比。
机架1004可以形成有穿过其中的孔1018(例如，开口或孔口)，如图所示。患者检查台1020(例如病床)配置有支撑机构(未示出)，以在孔1018内并且相对于成像检测器1002的多个观察位置中的一个或多个处支撑和承载受检者1010。另选地，机架1004可包括多个机架段(未示出)，每个机架段可独立地移动支撑构件1012或一个或多个成像检测器1002。
机架1004还可以被配置成其他形状，例如诸如“C”形、“H”形和“L”形，并且可以围绕受检者1010旋转。例如，机架1004可以形成为闭合环或圆形，或者形成为开放弧形或拱形，其允许在成像时容易地接近受检者1010并且便于受检者1010的装入和卸出，以及减轻一些受检者1010的幽闭恐惧症。
可以定位其他的成像检测器(未示出)以形成多排检测器阵列或在受检者1010周围的弧或环。通过将多个成像检测器1002相对于受检者1010定位在多个位置，诸如沿着成像轴(例如，受检者1010的从头到脚的方向)，可以更快地获取特定于更大FOV的图像数据。
每个成像检测器1002具有辐射检测面，该辐射检测面指向受检者1010或受检者体内的感兴趣区域。
在各种实施方案中，多孔准直器可以被构造成与检测器单元1014的像素配准，在一个实施方案中，这些检测器单元是CZT检测器。但是，也可以使用其他材料。配准的准直可以通过迫使通过一个孔口的光子主要由一个像素收集来改善空间分辨率。另外，配准的准直可以改善像素化检测器的灵敏度和能量响应，因为像素边缘附近或两个相邻像素之间的检测器区域可能具有降低的灵敏度或降低的能量分辨率或其他性能降级。在像素边缘正上方具有准直器隔板减少了光子撞击这些性能降级的位置的机会，而不会降低光子通过准直器的总体概率。
控制器单元1030可以控制患者检查台1020、成像检测器1002(其可以被配置为一个或多个臂)、机架1004和/或准直器1022(在各种实施方案中与成像检测器1002一起移动，与其耦接)的移动和定位。在获取之前或期间或在不同图像获取之间的一系列运动被设置为保持每个成像检测器1002的实际FOV例如朝向或“瞄准”受检者1010的特定区域或区或沿着整个受检者1010。如本文更详细描述的，运动可以是在多个方向上同时、并发或顺序的组合或复杂运动。
控制器单元1030可以具有机架马达控制器1032、检查台控制器1034、检测器控制器1036、枢转控制器1038和准直器控制器1040。控制器1030、1032、1034、1036、1038、1040可以由处理单元1050自动命令，由操作员手动控制，或这两种的组合。机架马达控制器1032可以将成像检测器1002相对于受检者1010移动，例如，单独地，按照段或子集，或者以彼此固定的关系同时移动。例如，在一些实施方案中，机架控制器1032可以使成像检测器1002和/或支撑构件1012相对于受检者1010移动或围绕该受检者旋转，该旋转可以包括小于或高达180度(或更多)的运动。
检查台控制器1034可以移动患者检查台1020以相对于成像检测器1002定位受检者1010。例如，患者检查台1020可以在上下方向、进出方向和左右方向上移动。检测器控制器1036可以控制每个成像检测器1002的移动以使其作为一组一起移动或单独地移动，如本文更详细描述的。在一些实施方案中，检测器控制器1036还可以控制成像检测器1002的移动，以使其更靠近或远离受检者1010的表面移动，诸如通过控制检测器载体1016线性地朝向或远离受检者1010的平移运动(例如滑动或伸缩移动)。可选地，检测器控制器1036可以控制检测器载体1016的移动以允许检测器阵列1006或1008的移动。例如，检测器控制器1036可以控制由T箭头示出(并且如图14中所示为向左和向右)的检测器载体1016的侧向移动。在各种实施方案中，检测器控制器1036可以控制检测器载体1016或支撑构件1012在不同的侧向方向上移动。检测器控制器1036可以控制检测器1002与其准直器1022一起的旋转运动。
枢转控制器1038可以控制检测器单元1014在检测器载体1016的端部处的枢转或旋转运动和/或检测器载体1016的枢转或旋转运动。例如，检测器单元1014或检测器载体1016中的一个或多个可以围绕至少一个轴旋转，以从多个角度取向观察受检者1010，从而获取例如3D SPECT或3D成像操作模式下的3D图像数据。准直器控制器1040可以调节可调准直器的位置，诸如具有可调节带(或叶片)或可调节针孔的准直器。
应当指出的是，一个或多个成像检测器1002的运动可在严格的轴向或径向以外的方向上进行，并且在多个运动方向上的运动可用于各种实施方案中。因此，术语“运动控制器”可用于指示所有运动控制器的集合名称。应当指出的是，可组合各种控制器，例如，可将检测器控制器1036和枢转控制器1038组合以提供本文所述的不同移动。
在获取受试者1010或受试者1010的一部分的图像之前，可调节成像检测器1002、机架1004、患者台1020和/或准直器1022诸如至第一或初始成像位置以及后续成像位置。成像检测器1002可各自被定位成对受试者1010的一部分进行成像。另选地，例如在小尺寸受试者1010的情况下，成像检测器1002中的一个或多个可不用于获取数据，诸如在检测器阵列1006和1008的端部处的成像检测器1002，如图14所示，这些成像检测器处于远离受检者1010的回缩位置。定位可由操作者手动完成以及/或者自动完成，这可包括使用例如图像信息，诸如在当前获取之前获取的其他图像，诸如通过另一种成像模态获取，诸如X射线计算断层摄影(CT)、MRI、X射线、PET或超声。在一些实施方案中，用于定位的附加信息诸如其他图像可由相同系统获取，诸如在混合系统(例如，SPECT/CT系统)中获取。另外，检测器单元1014可以被配置为获取非NM数据，诸如x射线CT数据。在一些实施方案中，可提供多模态成像系统以例如允许执行NM或SPECT成像，以及x射线CT成像，其中可包括如本文中更详细描述的双模态或机架设计。
在成像检测器1002、机架1004、患者台1020和/或准直器1022被定位之后，使用成像检测器1002中的一个或多个来获取一个或多个图像诸如三维(3D)SPECT图像，这可包括使用减小或最小化检测器单元1014之间的间距的组合运动。在各种实施方案中，由每个成像检测器1002获取的图像数据可组合并重建为合成图像或3D图像。
在一个实施方案中，检测器阵列1006和/或1008、机架1004、患者台1020和/或准直器1022中的至少一者在初始定位之后移动，这包括检测器单元1014中的一个或多个的单独移动(例如，组合的侧向运动和枢转运动)连同检测器1002的转动运动。例如，检测器阵列1006和/或1008中的至少一者可在枢转时侧向移动。因此，在各种实施方案中，多个小尺寸检测器诸如检测器单元1014可用于3D成像，诸如当与其他移动结合移动或扫过检测器单元1014时。
在各种实施方案中，数据采集系统(DAS)1060接收由成像检测器1002生成的电信号并且将该数据转换为数字信号以用于后续处理。然而，在各种实施方案中，数字信号由成像检测器1002生成。除了处理单元1050之外，还可提供图像重建设备1062(其可为处理设备或计算机)和数据存储设备1064。应当指出的是，与数据采集、运动控制、数据处理和图像重建中的一者或多者相关的一种或多种功能可通过硬件、软件和/或共享处理资源来完成，这些共享处理资源可位于成像系统1000内或附近，或者可以远程定位。另外，可提供用户输入设备1066以接收用户输入(例如，控制命令)，以及显示器1068以用于显示图像。DAS 1060接收来自检测器1002的采集图像以及机架1004、支撑构件1012、检测器单元1014、检测器载体1016和检测器1002的对应的侧向、竖直、旋转和转动坐标，以用于精确重建包括3D图像及其切片的图像。
可以指出的是，图16的实施方案可被理解为检测器头的线性布置(例如，利用布置成行并且彼此平行延伸的检测器单元)。在其他实施方案中，可以采用径向设计。例如，径向设计可在有效地成像较小物体(诸如四肢、头部或婴儿)方面提供附加的优点。图17提供根据各种实施方案的核医学(NM)多头成像系统1100的示意图。一般来讲，成像系统1100被配置为从已被施用放射性药物的待成像对象(例如，人类患者)获取成像信息(例如，光子计数)。所示成像系统1100包括机架1110，该机架具有贯穿其中的镗孔1112、多个辐射检测器头组件1115和处理单元1120。
机架1110限定镗孔1112。镗孔1112被配置为接纳待成像的对象(例如，人类患者或其部分)。如图15所示，多个辐射检测器头组件1115被安装到机架1110。在例示的实施方案中，每个辐射检测器头组件1115包括臂1114和头部1116。臂1114被配置为朝向和/或远离镗孔1112的中心(以及/或者在其他方向)使头部1116进行径向关节运动，并且头部1116包括至少一个检测器，其中头部1116设置在臂1114的径向向内端部处并且被配置为枢转以提供从中获取成像信息的位置范围。
头部1116的检测器例如可为半导体检测器。例如，半导体检测器的各种实施方案可以使用不同的材料构造，诸如半导体材料，包括通常称为CZT的碲化镉(CdZnTe)、碲化镉(CdTe)和硅(Si)等。检测器可被配置用于例如核医学(NM)成像系统、正电子发射断层显像(PET)成像系统和/或单光子发射计算机断层显像(SPECT)成像系统。
在各种实施方案中，检测器可包括像素化阳极阵列，并且可根据检测器表面下方的检测器的体积中光子被吸收的位置生成不同的信号。在像素化阳极下方的检测器的体积被定义为体素。对于每个像素化阳极，检测器具有对应的体素。对应于特定像素化阳极的某些体素吸收光子导致生成可计数的电荷。计数可与特定位置相关并且用于重建图像。
在各种实施方案中，每个检测器头组件1115可限定朝向镗孔1112的中心取向的对应视图。在例示的实施方案中，每个检测器头组件1115被配置为能够在对应于给定检测器单元的视图的扫描范围内获取成像信息。关于具有围绕镗孔径向设置的检测器单元的系统的示例的另外细节可见于2015年6月30日提交的名称为“Systems and Methods ForDynamic Scanning With Multi-Head Camera”的美国专利申请序列号14/788,180，其主题以引用方式全文并入本文。
处理单元1120包括存储器1122。成像系统1100被示出为包括单个处理单元1120；然而，用于处理单元1120的块可被理解为表示可被分配或彼此远离的一个或多个处理器。所示处理单元1120包括被配置为执行本文所讨论的一个或多个任务、功能或步骤的处理电路。可以指出的是，本文使用的“处理单元”并不一定限于单个处理器或计算机。例如，处理单元1120可包括多个处理器和/或计算机，其可以集成在共同的壳体或单元中或者可以分布在各种单元或壳体中。
一般来讲，处理单元1120的各个方面(例如，编程模块)单独或协同地与其他方面一起执行，以执行本文所讨论的方法、步骤或过程的一个或多个方面。在例示的实施方案中，存储器1122包括有形的非暂态计算机可读介质，该有形的非暂态计算机可读介质在其上存储用于执行本文所讨论的方法、步骤或过程的一个或多个方面的指令。
应当注意，各种实施方案可能以硬件、软件或其组合来实现。各种实施方案和/或部件(例如，模块或其中的部件和控制器)也可以被实现为一个或多个计算机或处理器的一部分。计算机或处理器可以包括计算设备、输入设备、显示单元和接口，例如用于访问因特网。计算机或处理器可以包括微处理器。微处理器可以连接到通信总线。计算机或处理器还可以包括存储器。存储器可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机或处理器还可以包括存储设备，其可以是硬盘驱动器或可移除存储驱动器，诸如固态驱动器、光盘驱动器等。存储设备还可以是用于将计算机程序或其他指令加载到计算机或处理器中的其他类似装置。
如本文所用，术语“计算机”或“模块”可以包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，其包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、ASIC、逻辑电路和能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器的系统。以上示例仅是示例性的，并且因此不旨在以任何方式限制术语“计算机”的定义和/或含义。
计算机或处理器执行存储在一个或多个存储元件中的指令集以便处理输入数据。存储元件还可以根据期望或需要存储数据或其他信息。存储元件可以呈处理机内的信息源或物理存储器元件的形式。
指令集可以包括指示计算机或处理器作为处理机来执行特定操作(诸如各种实施方案的方法和过程)的各种命令。指令集可以呈软件程序的形式。软件可以呈各种形式，诸如系统软件或应用软件，并且可以体现为有形和非暂态计算机可读介质。此外，软件可以呈单独程序或模块的集合、较大程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可以包括以面向对象编程形式的模块化编程。处理机对输入数据的处理可以响应于操作员命令，或者响应于先前处理的结果，或者响应于另一个处理机做出的请求。
如本文所用，“被配置成”执行任务或操作的结构、限制或元件在特定结构上以对应于任务或操作的方式形成、构造或调整。出于清楚和避免疑问的目的，仅能够被修改以执行任务或操作的对象未“被配置成”执行如本文所用的任务或操作。相反，如本文所用，使用“被配置成”表示结构适应或特性，并且表示被描述为“被配置成”执行任务或操作的任何结构、限制或元件的结构要求。例如，“被配置成”执行任务或操作的处理单元、处理器或计算机可以被理解为被特别构造为执行该任务或操作(例如，具有存储在其上或与其一起使用的被定制或旨在执行任务或操作的一个或多个程序或指令，和/或具有定制或旨在执行任务或操作的处理电路的布置)。出于清楚和避免疑问的目的，通用计算机(其可以“被配置成”执行任务或操作，如果适当编程的话)未“被配置成”执行任务或操作，除非或直到被专门编程或结构上进行修改以执行任务或操作。
如本文所用，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中以供计算机执行的任何计算机程序，该存储器包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型仅是示例性的，并且因此不限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。
应当理解，以上描述旨在是例示性的而非限制性的。例如，上述实施方案(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应各种实施方案的教导。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在限定各种实施方案的参数，但它们决不是限制性的并仅是示例性的。在阅读以上描述后，许多其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，各种实施方案的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“在......中”用作相应术语“包含”和“其中”的通俗中文等同物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求的限制不是用装置加功能格式书写的，也不旨在基于35 U.S.C.§112(f)来解释，除非并且直到这些权利要求限制明确地使用短语“用于......的装置”，然后是没有其他结构的功能陈述。
该书面描述使用示例来公开各种实施方案，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践各种实施方案，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。各种实施方案的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种辐射检测器组件，包括：
半导体检测器，所述半导体检测器具有表面；
准直器，所述准直器设置在所述表面上方，所述准直器具有限定像素的开口；
多个像素化阳极，所述多个像素化阳极设置在所述表面上，每个像素化阳极被配置为响应于所述像素化阳极对光子的接收而生成主信号，并且响应于由至少一个周围阳极对光子的接收引起的感应电荷而生成至少一个辅信号，其中每个像素化阳极包括位于所述准直器的不同开口中的第一部分和第二部分；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器能够操作地耦接到所述像素化阳极，所述至少一个处理器被配置为：
响应于所述阳极中的一个对光子的接收，从所述像素化阳极中的所述一个获取主信号；
响应于由所述阳极中的所述一个对所述光子的接收所引起的感应电荷，从所述像素化阳极中的所述一个的至少一个相邻像素化阳极获取至少一个辅信号；以及
使用所述主信号和所述至少一个辅信号来确定用于所述光子的接收的位置。
2.根据权利要求1所述的辐射检测器组件，其中所述像素化阳极中的每一个包括：被配置为响应于所述像素化阳极对光子的接收而收集主要电荷的收集部分，以及被配置为响应于相邻像素化阳极对光子的接收而收集次要电荷的非收集部分。
3.根据权利要求2所述的辐射检测器组件，其中所述第一部分被配置为所述收集部分，并且所述第二部分被配置为设置在相邻像素化阳极上方的所述准直器的开口内的所述非收集部分。
4.根据权利要求2所述的辐射检测器组件，其中所述像素化阳极由包括阳极单元结构的阳极单元格制成，其中每个阳极单元结构包括形成不同像素化阳极的部分的第一部分和第二部分。
5.根据权利要求4所述的辐射检测器组件，其中所述阳极单元结构包括交织的收集和非收集网格。
6.根据权利要求5所述的辐射检测器组件，其中所述非收集网格包括插入到绝缘层之间的阳极条。
7.根据权利要求5所述的辐射检测器组件，其中所述网格包括从基条延伸以形成叉状结构的阳极条。
8.根据权利要求2所述的辐射检测器组件，其中所述处理单元被配置为基于对主像素化阳极产生的收集信号和与所述主像素相邻的次像素中增强的非收集信号的同时测量来确定所述位置。
9.根据权利要求1所述的辐射检测器组件，其中所述准直器的所述开口偏离所述像素化阳极。
10.一种辐射检测器组件，包括：
半导体检测器，所述半导体检测器具有表面；
准直器，所述准直器设置在所述表面上方，所述准直器具有限定像素的开口；
多个像素化阳极，所述多个像素化阳极设置在所述表面上，每个像素化阳极被配置为响应于所述像素化阳极对光子的接收而生成主信号，并且响应于由至少一个周围阳极对光子的接收引起的感应电荷而生成至少一个辅信号，其中每个像素化阳极由包括阳极单元结构的阳极单元格制成，其中每个阳极单元结构包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分形成位于与所述准直器的不同开口对应的不同像素中的不同像素化阳极的部分；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器能够操作地耦接到所述像素化阳极，所述至少一个处理器被配置为：
响应于所述阳极中的一个对光子的接收，从所述像素化阳极中的所述一个获取主信号；
响应于由所述阳极中的所述一个对所述光子的接收所引起的感应电荷，从所述像素化阳极中的所述一个的至少一个相邻像素化阳极获取至少一个辅信号；以及
使用所述主信号和所述至少一个辅信号来确定用于所述光子的接收的位置。
11.根据权利要求10所述的辐射检测器组件，其中每个阳极单元结构包括：被配置为响应于相关联像素化阳极对光子的接收而收集主要电荷的收集部分，以及被配置为响应于相邻像素化阳极对光子的接收而收集次要电荷的非收集部分。
12.根据权利要求11所述的辐射检测器组件，其中所述第一部分被配置为所述收集部分并且设置在所述像素化阳极上方的所述准直器的开口内，并且所述第二部分被配置为所述非收集部分并且设置在相邻像素化阳极上方的所述准直器的开口内。
13.根据权利要求12所述的辐射检测器组件，其中所述阳极单元结构包括交织的收集和非收集网格。
14.根据权利要求13所述的辐射检测器组件，其中所述非收集网格包括插入到绝缘层之间的阳极条。
15.根据权利要求14所述的辐射检测器组件，其中所述非收集网格包括插入到绝缘层之间的阳极条。
16.一种方法，包括：
提供半导体基板；
在所述半导体基板上提供阳极单元结构，每个阳极单元结构包括阳极条，所述阳极条被配置为响应于光子的吸收而接收电荷；
将多个阳极单元结构布置到对应的阳极单元格中，所述阳极单元格中的每一个包括至少两个阳极单元结构；
将所述阳极单元格布置到像素化阳极中，其中所述阳极单元结构中的每一个的至少第一部分和第二部分形成不同像素的部分，其中每个像素由放置在所述单元格上方的准直器的开口限定。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括形成用于每个阳极单元结构的收集部分和非收集部分。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括以交织布置方式形成所述收集部分和所述非收集部分。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括连接四个对应阳极单元结构的四个网格以形成对应的像素化阳极。
20.根据权利要求17所述的方法，其中通过在所述半导体基板上提供绝缘层、在所述绝缘层的顶部上提供阳极条以及在所述阳极条的顶部上提供附加的绝缘层来形成所述非收集部分。
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