CN101996344B - 计数光子的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种计数光子的系统和方法。通过多个计数器计数光子。每个计数器产生用于光子检测器的输出的指示每个计数器的可用性的标记信号。产生的标记信号被输入到控制切换单元的控制单元。基于接收的标记信号，控制单元允许信号被输入到未处于死区时间的计数器。

Description

计数光子的系统和方法

本申请要求于2009年8月19日提交的第10-2009-0076514号韩国专利申请的权益，用于所有目的的该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

一个或多个实施例涉及一种光子计数系统和方法。

背景技术

通常来说，光子计数检测器是能够计数入射光的单个光子的检测器。例如，光子计数检测器可包括光电倍增器(photomultiplier)，所述光电倍增器通常具有光电阴极、由若干倍增器电极组成的电子倍增器和阳极。随着光的光子进入光电阴极，为了次级电子发射，由光电阴极将光电子向电子倍增器发射，然后由阳极收集所述光电子。因此，以电流脉冲的形式在阳极产生电荷，每个脉冲通常表示单个光子计数(即，如果光子被光电阴极收集，然后由电子倍增器倍增，则随后应该在阳极观察到期望高度和宽度的对应脉冲)。通过检查阳极的电荷，因为检测到每个期望的脉冲，所以总的光子计数能够增加。因此，光子计数检测器被配置为检测入射光的光子，并输出与检测的光子对应的脉冲信号。通常，脉冲信号的数量与光子的数量对应。

如图6A所示，为了计数光子，输出脉冲信号需要经过信号处理，例如，电流电压转换器，将阳极的电流脉冲信号转换成电压信号；放大器，放大电压信号；鉴别器，在非常低的脉冲高度之间进行鉴别，从而表现来自一些噪声的非光子事件，或者在非常高的脉冲高度之间进行鉴别，潜在地表现其他错误。最终，在鉴别器之后，可存在脉冲整形器来对鉴别器的输出信号进行整形，这是因为鉴别器的输出可能是恒定电平(例如，TTL逻辑电平或CMOS电平)。因此，脉冲整形器可形成更适合于用于计数鉴别的脉冲的计数器的矩形脉冲。然后计数器计数由经过鉴别器的矩形脉冲表示的脉冲的数量。

然而，对于这样的信号处理，存在伴随的死区时间(dead time)(即，当系统当前正在处理操作(例如，来自先前脉冲信号的另一光子计数)时的时间段)，从而在计数光子的步骤中不产生的错误的情况下，不能立即开始处理另一预定指令(例如，处理该死区时间期间从光电倍增器输出的最近的脉冲信号)。

因此，当考虑到系统中的死区时间时，例如，如果由光电倍增器输出指示在与第一光子对应的第一脉冲信号仍旧在被处理的同时，由光电倍增器检测第二光子的第二脉冲信号，则发生第一脉冲信号与第二脉冲信号相互重叠的“堆积(pile-up)”。图6B示出这样的堆积情形，其中，电荷通过由光电倍增器输出的若干脉冲的相加而堆积。

这样的堆积妨碍了光子的准确计数。通常来说，通过使用抑制器削弱或消除第二脉冲信号来减轻该问题(即，如果在死区时间期间接收到第二脉冲信号，则拒绝对所述第二脉冲施加信号处理)。然而，当使用该方案时，例如，在死区时间期间由光电倍增器检测到的光子不被邻近信号处理元件计数，所述光子被拒绝或被消除。可在图6C中看到所述问题，其中，只有来自第一脉冲的电荷具有足够的时间消散时，来自随后脉冲的额外电荷才会被添加，导致来自那些随后脉冲的光子计数丢失。因此，在削弱堆积问题的同时拒绝可能合适地检测到的光子的方案不适合于光子计数中的应用，这是因为计数的光子的总量会不准确。

发明内容

根据一个或多个实施例的方面，可提供一种光子计数系统，所述系统包括：计数单元，包括多个配置为分别计数由传感器单元检测到的光子的计数器；切换单元，将来自传感器单元的电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测；控制单元，基于一个或多个接收的标记信号，控制切换单元将电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述标记信号指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间会在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述控制单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。

根据一个或多个实施例的方面，可提供一种光子计数系统，所述系统包括：计数单元，包括多个配置为分别计数由传感器单元检测到的光子的计数器；切换单元，将来自传感器单元的电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测；其中，切换单元基于来自计数单元的一个或多个状态指示符来将电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述状态指示符指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间会在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述切换单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。

根据一个或多个实施例的方面，可提供一种光子计数方法，所述方法包括：基于指示计数器的计数可用性的至少一个状态指示符，来选择被配置为分别计数由传感器单元检测到的光子的多个计数器中的未处于死区时间的至少一个计数器；将来自传感器单元的电信号选择性地提供给所述选择的至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测，其中，所述至少一个计数器的选择是基于所述至少一个状态指示符，所述状态指示符指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间会在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述电信号的选择性的供应包括将电信号选择性地提供给所选择的未处于死区时间的所述至少一个计数器。

通过下面结合附图进行的详细描述，其他特点将对本领域的技术人员变得更加清楚，所述描述公开了本发明的一个或多个实施例。

附图说明

结合附图对本发明的实施例进行描述，这些和/或其他方面和优点将变得清楚并更容易理解，在附图中：

图1示出根据一个或多个实施例的光子检测和计数系统；

图2示出根据一个或多个实施例的计数单元的计数器；

图3示出根据一个或多个实施例的光子计数系统的输入信号；

图4是示出根据一个或多个实施例的光子计数方法的流程图；

图5A至图5B示出根据一个或多个实施例的具有多能量(Multi Energy)鉴别器的光子检测和计数系统；

图6A至图6C示出光子检测器排列和由信号处理的死区时间而造成的电荷的堆积。

具体实施方式

现在将更详细地参照附图中示出的一个或多个实施例，其中，相同的标号始终是指相同的元件。为此，本发明的实施例可按多种形式被实施并不应被理解为限于在此阐述的实施例。因此，通过参照附图仅在下面描述实施例以解释本发明的各方面。

图1是示出根据一个或多个实施例的光子检测和计数系统的示图。

如图1所示，例如，光子检测和计数系统100可包括传感器单元101、切换单元102、控制单元103、计数单元104和缓冲器105。

传感器单元101接收光信号，并输出与接收的光信号对应的电信号。例如，传感器单元101检测光子并产生与检测的光子对应的各个脉冲电流。例如，可使用响应于光而产生电流的光电二极管来实现这样的传感器单元101。仅作为示例，传感器单元101可同样是CCD或光电倍增器，入射光可包括不同波长的光(包括X-射线光子)。此外，传感器单元可包括(例如，分别为不同传感器检测光子的)多个光子检测器。

切换单元102将从传感器单元101输出的电信号或电荷选择性地提供给计数单元104内的合适的计数器。例如，计数单元104可包括第一计数器104-1、第二计数器104-2、第三计数器104-3和第四计数器104-4。例如，根据控制单元103的一个或多个控制信号，切换单元102将来自传感器单元101的电信号或电荷选择性地提供给未处于死区时间的计数器104-1、104-2、104-3和104-4中的任意一个计数器。

如图6B和6C所示，死区时间是这样的时间段，在所述时间段内，光子检测系统处于计数先前提供的脉冲信号的光子的操作中，从而除非原来的计数已经完成或者至少随后的脉冲信号不与先前的脉冲信号重叠，否则如果光子检测系统开始处理随后的光子脉冲信号，则会发生堆积。

根据一个或多个实施例，切换单元102防止将电信号或电荷提供给当前操作的计数器，并将电信号或电荷提供给另一计数器(例如，处于待用状态的计数器)。下面将更详细地描述将来自传感器单元101的电信号或电荷提供给未处于死区时间的计数器的一个或多个机制。

例如，计数单元104的计数器104-1、104-2、104-3和104-4被配置为计数光子。

图2是示出根据一个或多个实施例的计数器(例如，计数单元104的计数器)的示图。例如，第一计数器104-1可包括转换器201、放大器202、鉴别器203和数字计数器204，转换器201、放大器202、鉴别器203和数字计数器204中的每个可被配置为对期望的输入电压或电流进行操作以计数光子。

根据光子检测器和信号处理，转换器201将接收的电信号或电荷转换为电压或电流。例如，如果传感器单元101产生由脉冲信号表示的电信号或电荷，则转换器201可将接收的电信号转换为电压。如果信号处理的其余部分不需要这样的转换，则可从计数器排除转换器。

如需要的，放大器202可放大转换器201的输出。如果从传感器单元101提供的电信号或电荷具有可充分检测的电平，则可能不需要放大器。然而，例如，当通过光电倍增器检测光子时，为了合适及准确的鉴别和计数，在光电倍增器的阳极的产生的脉冲信号可能通常仍旧需要放大。

鉴别器203可用来检查阈值下限的放大的脉冲信号(例如，大于所述阈值的脉冲信号被识别为代表光子)。鉴别器203还可鉴别阈值上限的放大的脉冲信号以潜在地鉴别出过高的脉冲信号。鉴别器203的输出可仅是(例如，表示放大的脉冲信号是否落入阈值下限与阈值上限之间，或至少表示放大的脉冲信号是否高于阈值下限的)恒定的“HIGH”信号或“LOW”信号。例如，鉴别器203将接收的放大电压或电流与作为阈值的预定参考电压或预定电流比较，从而输出数字比较值。例如，鉴别器203的输出可以是恒定TTL逻辑电平或CMOS电平，但可选择的输出电平是可用的，鉴别器203的输出可以可选择地是例如适合随后的数字计数器204进行计数的矩形脉冲。例如，鉴别器203或计数器104的其他检查阶段(stage)可将关于辨别为光子计数的每个脉冲信号的附加信息(仅作为示例，可被分析用于关于检测的光子的附加信息的诸如脉冲幅度、脉冲宽度、消散时间、频率等)提供给缓冲器105。

因此，传感器单元101可检测光子，并响应于检测的光子产生脉冲电流。所述脉冲电流可通过转换器201被转换为脉冲电压。之后，转换的脉冲电压可被放大器202放大，然后被输入到鉴别器203。如提到的，然后鉴别器203可将接收的放大电压与预定参考电压比较，并基于比较结果输出恒定的二进制“HIGH”信号或“LOW”信号。例如，如果放大电压与参考电压之间的差至少超过了阈值下限，则鉴别器203输出“1”，如果放大电压与参考电压之间的差低于阈值下限，则鉴别器203输出“0”。因此，例如，鉴别器203的输出可以是恒定的“HIGH”信号或“LOW”信号或者是数字输出“1”或“0”。在一个或多个实施例中，脉冲整形器可紧接着鉴别器203，或者设置有鉴别器203或数字计数器203，以产生例如可能更适合通过数字计数器204计数的矩形脉冲。

数字计数器204可因此计数从鉴别器203输出的数字比较值，并在每次检测到来自鉴别器203的新的二进制“HIGH”信号时增加计数。例如，在上面的情况下，数字计数器204计数由鉴别器203产生的输出“1”。在一个或多个实施例中，在完成计数的同时，鉴别器203可将对应的数字比较值改变回至“LOW”电平。基于所述“LOW”电平，控制单元103可辨别对应的计数器104可用于下一脉冲信号。

鉴别器203的输出(即，鉴别器203的数字比较值)可控制提供给控制单元103的对应标记信号的应用。标记信号表示计数器104-1、104-2、104-3和104-4的各自的可用性或可操作状态，并可被输入到控制单元103，或者在一个或多个实施例中被直接提供给切换单元102。无论何时检查到脉冲信号，鉴别器203都可通知控制单元计数器104已为新的脉冲信号做好准备，或者仅在没有当前施加的脉冲信号满足阈值下限时进行指示。可将标记提供给控制单元103来指示例如计数器104-1处于能够计数来自传感器单元101的新的电信号或电荷而不会造成堆积的阶段。作为另一示例，所述标记可仅是鉴别器203的输出(例如，恒定的“HIGH”信号或“LOW”信号)。控制单元103可被配置为接收恒定的“HIGH”信号或“LOW”信号中的任意一个，或者指示为各自的计数器104的新的脉冲信号准备就绪的任何其他的信号。

再次参照图1，基于计数器是否可用于来自传感器单元101的另一电信号或电荷，控制单元103控制切换单元102，从而(例如，基于各自的标记信号)由传感器单元101提供的电信号或电荷被可选择地提供给计数器104-1、104-2、104-3和104-4中的未处于死区时间的一个计数器。

例如，当来自计数器104-1的标记1是“1”，来自计数器104-2的标记2、来自计数器104-3的标记3和来自计数器104-4的标记4都为“0”时，第一计数器104-1将被认为是处于可操作状态，剩余的计数器104-2、104-3和104-4将被认为是处于待用状态(standby state)。在这种情况下，当传感器单元101提供另一电信号或电荷时，控制单元103控制切换单元102，从而传感器单元101的输出被电连接到第二计数器104-2、第三计数器104-3和第四计数器104-4中的一个计数器。为了方便，在前述描述中，标记信号和数字比较值被描述为被设置为值“1”或“0”，但不限于此。可使用其它值来设置标记信号和数字比较值。此外，所述标记不需要被每个鉴别器203的输出单独地提供给每个计数器104，但所述标记可由每个计数器104的其他死区时间确定部分提供。例如，每个鉴别器203的附加状态信息(例如，鉴别的脉冲信号的幅度方面的附加的和/或可选择的阈值或其他特征的附加信息)可以是可用的，并可被提供给控制单元103和/或缓冲器105。此外，例如，标记信号可不必要仅表示由每个鉴别器203提供给每个数字计数器204的相同的恒定的“HIGH”信号或“LOW”信号，而可以是(仅作为示例，通过附加电路)产生为脉冲式的“HIGH”状态信号或“LOW”状态信号。

缓冲器105可存储计数器104-2、104-3和104-4的计数结果。可在缓冲器105的末端提供图像处理单元来反映计数结果，并在一个或多个实施例中，所述图像处理单元可包括在缓冲系统内。此外，当在多能量系统中使用时，多能量鉴别器(Multi Energy Discriminator)系统可包括在图1的光子计数系统内，并可分析存储在缓冲器105中的每个检查的计数的脉冲信号的信息。在一个或多个实施例中，所述多能量系统可示出(例如，在为高对比度X-射线图像检测X-射线时)获得的具有高对比度的高能量图像。在图5A和图5B中显示具有多能量鉴别器的实施例，并将在下面更详细地讨论所述实施例。

再次参照图1，计数器104-1、104-2、104-3和104-4中的每个计数器通过标记信号来通知控制单元103自己的当前状态(例如，死区时间状态)。控制单元103和切换单元102基于标记信号，允许沿启用光子检测和计数系统100的一般操作的电气路径来选择性地提供来自传感器单元101的电信号或电荷，从而消除由于死区时间引起的脉冲堆积现象。

图3是示出根据一个或多个实施例的光子计数系统的输入信号的示图。

标号301表示传感器单元101的输出，标号302表示输入到计数器104-1、104-2、104-3和104-4的脉冲信号。例如，Pass_1表示第一计数器104-1的输入，Pass_2表示第二计数器104-2的输入，Pass_3表示第三计数器104-3的输入，Pass_4表示第四计数器104-4的输入。

图3中显示的箭头表示由检测的光子产生的脉冲电压(即，作为由传感器单元101提供的脉冲电压)，在示出的从每个箭头的尖端向右下方延伸的虚线下流逝的时间表示在计数光子时产生的死区时间。如上所述，所述死区时间表示对应的计数器应该可能是不可用的时间，以防止堆积。该死区时间还可包括由传感器单元101提供的每个电信号或电荷以充分地进行消散(即，这样在施加的电信号或电荷之间存在期望的最小电荷影响)所花费的时间。例如，可在图6B中看到，因为较大电荷的消散时间大于较小电荷的消散时间，所以由光电倍增器提供的电荷的能量级还可控制死区时间。因为由光电倍增器提供的电荷的能量级可以是可变的，因此不能通过估计计数单元104的处理时间来单独地预测死区时间。因此，依赖于每个鉴别器203的状态可有利于更准确地计数由传感器单元101提供的电信号或电荷的而不会堆积，应该注意，计数器104的可选择的部分或缓冲器105能够提供这样的状态指示，所述状态指示表示各个计数器104是否可用于下一脉冲信号而不会产生堆积，或者如果新的脉冲信号将被施加到相同的计数器104，计数器104是否是最可能不产生堆积的计数器。

首先，将描述传统的光子计数系统包括单个计数器的情况。

由于在传统的光子计数系统中仅提供一个计数器，因此来自传感器单元101的所有电信号或电荷301被输入到所述单个计数器。为了计数器处理脉冲①，产生了死区时间Td。即，即使在死区时间Td期间产生了脉冲②、③和④，光子计数系统也能够不处理脉冲②、③和④，否则将发生堆积。

然而，由于光子检测和计数系统的一个或多个实施例使用多个计数器，因此避免了由于死区时间引起的堆积现象。

基于每个计数器的待用状态，由传感器单元101输出的电信号或电荷301通过切换单元102可类似于各个计数器104输入分布为脉冲信号302。例如，在第一计数器104-1处理脉冲①的情况下，第一计数器104-1计数脉冲①，并将指示第一计数器104-1在操作中的标记信号提供给控制单元103。控制单元103基于接收的各自的标记信号识别出第一计数器104-1在操作中，并且剩余的计数器104-2、104-3和104-4处于待用状态。随后，如果脉冲②被输入到切换单元102，则控制单元103将控制信号发送到切换单元102，从而使作为除第一计数器104-1之外的任何计数器的计数器104-2、104-3和104-4中的一个计数器处理脉冲②。例如，脉冲②可被输入到第二计数器104-2。类似地，此时第二计数器104-2将指示第二计数器104-2在操作中的标记信号提供给控制单元103，控制单元103基于从第二计数器104-2发送的标记信号来控制切换单元102。

即，如果计数器之一处于死区时间，则将信号发送到未处于死区时间的另一计数器的信号传输路径被连接。结果，即使在计数器104之一的死区时间Td期间，光子被传感器单元101检测出，光子计数系统也能够计数各个光子而不会发生堆积现象。

尽管在上面已描述了光子检测和计数系统以便顺序地使用计数器104，但计数器104的使用不限于此，计数器104中的未处于死区时间的任何一个计数器可被随机地选择以进行使用。例如，如果光子计数系统具有多个未处于死区时间的计数器104，则可选择未处于操作状态时间最长的计数器104以进行使用，或者如果所有的计数器104都处于死区时间，则可选择处于操作状态时间最长的计数器104以进行使用，或者可限制或消除来自传感器单元101的最新可用的脉冲信号，应该注意到，用于选择计数器的可选择的调度同样是可用的。此外，尽管示出为是相同的，但计数器104不需要是相同的，每个计数器可具有不同的特征或特点。例如，可从一个计数器104中的鉴别器203提供用于每个计数器的分别的状态的标记，以及可从另一计数器104中的另一部分提供用于每个计数器的分别的状态的标记。

图4是示出根据一个或多个实施例的光子计数方法的流程图。将结合图1描述光子计数方法的流程，然而实施例不限于相同的系统。

在操作401，控制器可从能够从光子检测器接收输出的电信号或电荷的一个或多个计数器接收各自的标记或指示符。例如，控制单元103可从计数器104-1、104-2、104-3和104-4中的每个计数器接收标记信号。标记信号可指示用于光子计数的计数器104-1、104-2、104-3和104-4中的每个计数器的可用性。用于计数光子的可用性可以是基于每个计数器104的若干因素(例如，所述若干因素包括计数器104是否能够计数光子而不会堆积的因素)。在一个或多个实施例中，使用计数器104-1、104-2、104-3和104-4中的每个计数器中提供的鉴别器203的数字比较值来实现标记信号。

例如，在操作402，计数器中的选择的一个计数器可随后被选择来与光子检测器电连接，或者被提供从光子检测器获得的电信号或电荷。例如，控制单元103使用接收的标记信号来选择计数器中未处于死区时间的至少一个计数器。在实施例中，如果与检测的光子对应的计数器的各自的数字比较值是“1”，则控制单元103可指定输出标记信号“0”的计数器作为未处于死区时间的计数器，并将来自传感器单元的电信号或电荷提供给所述未处于死区时间的计数器。在一个或多个实施例中，提供的电信号或电荷可被提供给多于一个的计数器。根据脉冲信号的形式(例如，作为电压脉冲信号或电流脉冲信号)，或者计数器104的排列，在这种情况下，可能需要可变地控制各个计数器104的放大器202或鉴别器203来适应对应的共享脉冲信号。此外，在传感器单元101内存在各自的阳极制造多个电信号或电荷的多个光子检测器的实施例中，控制单元101还可控制哪一个计数器104应该接收哪一个电信号或电荷。

在操作402，用于与光子检测器连接或者被提供从光子检测器获得的电信号或电荷的所选择的一个或多个计数器可与电信号或电荷电连接。例如，控制单元103可控制切换单元102，从而将与传感器单元101检测到的一个或多个光子对应的电信号或电荷提供给所选择的未处于死区时间的计数器。例如，切换单元102可根据控制单元103的控制信号来切换信号传输路径，从而将电信号或电荷发送到未在操作中的计数器。

图5A和5B示出根据一个或多个实施例的光子检测和计数系统。如图5A和5B所示，传感器501通过切换模块502将电信号或电荷提供给一个或多个选择的光子计数块504。如图5A所示，切换模块502可包括选择性地打开或关闭以允许将传感器501的输出供应给各个光子计数块504的单独的开关。图5B共同地将多个光子计数块504示出为自适应处理系统。图5B还将每个光子计数块504示出为具有电压电流转换器511、主放大器512、鉴别器/整形器513和计数器514，其中，从鉴别器/整形器513提供给每个计数器514的相同输出信号获得所述状态标记。将标记信号提供给自适应切换控制器503，所述自适应切换控制器503通过切换模块502将控制传感器501的输出供应给选择的光子计数块504。这里，例如，在鉴别器/整形器513产生输出到计数器514的整形的脉冲之前，所述标记可从鉴别器/整形器513输出到自适应切换控制器503作为恒定的“HIGH”电压或“LOW”电压。在一个或多个实施例中，可将来自鉴别器/整形器513的“HIGH”信号或“LOW”信号直接施加到切换模块502。共同地，切换模块502、自适应切换控制器503、光子计数模块504和缓冲器505可被称为自适应光子处理系统。图5A和图5B的系统还示出具有表现处理的脉冲电荷分析和分类的附加的比较器522和多能量计数器524的多能量鉴别器系统520。可由多个比较器根据作为缓冲器505的输出的处理的脉冲电荷信号的幅度来对所述处理的脉冲电荷信号进行分类，然后可在包括的显示器上将分类的信号的计数可视化为灰度图像。

与上述图1的光子计数系统类似，例如，鉴别器/整形器513的输出可以是恒定的TTL逻辑电平或CMOS电平，然而用于指示每个光子计数块504的状态的可选择的输出电平以及例如适合随后的计数器514计数检测的光子的整形的矩形脉冲是可用的。例如，鉴别器/整形器513或光子计数块504的其他检查阶段可将关于被辨别为光子计数的每个脉冲信号的附加信息(仅作为示例，例如，脉冲幅度、脉冲宽度、消散时间、频率等)提供给缓冲器505。此外，当在多能量系统中使用时，在一个或多个实施例中，可将图像处理单元包括在分析存储在缓冲器505中的每个检查的计数的脉冲信号的信息(例如，由光子计数块提供的光子计数信息)的多能量鉴别器的系统内。基于多能量鉴别的分析，(例如，当获得用于高对比度X-射线图像的X-射线时)所述多能量系统可在包括的显示器上示出获得的具有高对比度的高能量图像，或者将对应的图像数据存储在存储器中。

除上述实施例之外，还可通过永久性介质(例如，计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令来实现实施例，所述计算机可读代码/指令控制至少一个处理装置(例如，处理器或计算机)来实现任何上述实施例。所述介质可与任何定义的、可测量的、有形的允许存储和/或发送计算机可读代码的结构对应。

所述介质还可包括例如计算机可读代码、数据文件、数据结构等和它们的组合。计算机可读介质的一个或多个实施例包括磁介质(例如，硬盘、软盘和磁带)、光介质(例如，CD ROM盘和DVD)、磁光介质(例如，光盘)和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。计算机可读代码可包括机器代码(例如，由编译器产生的机器代码)和包含可由计算机使用翻译器执行的高级代码的文件。所述介质还可以是分布式网络，从而计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。此外，仅作为示例，所述处理元件可包括处理器或计算机处理器，并且所述处理元件可被分布和/或包括在单个装置中。

尽管已经参照本发明的不同实施例具体显示和描述了本发明的多个方面，但是应该理解，这些实施例应该仅被认为是描述性的意义，而不是限制的目的。每个实施例的特点或方面的描述通常应该被认为是可用于剩余实施例中其他相似的特点或方面。如果按不同的顺序执行描述的技术和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的器件按不同的方式组合和/或被其他器件或其等同物代替或补充，可同样达到适当的效果。

因此，尽管已显示和描述了一些实施例，另外的实施例也同样是可用的，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (28)

1.一种光子计数系统，所述系统包括：

计数单元，包括多个配置为分别计数由传感器单元检测的光子的计数器；

切换单元，将来自传感器单元的电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测；

控制单元，基于一个或多个接收的标记信号，控制切换单元来将电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述标记信号指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间能够在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述控制单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。

2.如权利要求1所述的系统，还包括传感器单元，其中，传感器单元包括至少一个光电倍增器。

3.如权利要求1所述的系统，还包括传感器单元，其中，传感器单元包括光电二极管和CCD中的至少一个。

4.如权利要求1所述的系统，其中，每个计数器包括：

鉴别器，将从电信号获得的电压或电流与参考电压或参考电流比较，来鉴别来自传感器单元的电信号是否表示光子检测；

数字计数器，基于鉴别器的输出来计数光子检测。

5.如权利要求4所述的系统，其中，基于多个计数器中的至少一个计数器的鉴别器执行的鉴别来定义一个或多个标记信号中的至少一个标记信号。

6.如权利要求5所述的系统，其中，基于由鉴别器输出到对应的数字计数器的“HIGH”信号或“LOW”信号，定义鉴定传感器单元是否检测到光子的至少一个标记信号。

7.如权利要求1所述的系统，还包括缓冲器存储器，存储来自多个计数器的光子计数信息。

8.如权利要求7所述的系统，还包括多能量鉴别器，所述多能量鉴别器包括多个比较器和分析存储在缓冲器中的光子计数信息的多能量计数器。

9.如权利要求7所述的系统，其中，光子计数信息包括由传感器单元检测并由计数单元计数的X-射线光子的计数信息。

10.如权利要求1所述的系统，其中，多个计数器的每个计数器被配置为计数由传感器单元检测到的X-射线光子。

11.如权利要求1所述的系统，其中，切换单元基于从控制单元提供给切换单元的至少一个控制信号，来防止将电信号电提供给操作中的任意一个计数器，所述控制信号与一个或多个标记中的指示所述一个计数器在操作中的标记对应。

12.一种光子计数系统，所述系统包括：

计数单元，包括多个配置为分别计数由传感器单元检测的光子的计数器；

切换单元，将来自传感器单元的电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测；

其中，切换单元基于来自计数单元的一个或多个状态指示符来将电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述状态指示符指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间能够在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述切换单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。

13.如权利要求12所述的系统，其中，所述一个或多个状态指示符包括来自多个计数器中的每个计数器的指示各自的计数器的当前操作状态的状态指示符。

14.如权利要求13所述的系统，还包括控制单元，从多个计数器接收每个状态指示符，并基于接收的状态指示符，控制切换单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。

15.如权利要求14所述的系统，其中，当每个状态指示符指示各自的计数器不都处于死区时间时，控制单元控制切换单元将电信号提供给确定为处于非死区时间最久的计数器。

16.如权利要求12所述的系统，其中，每个计数器包括：

鉴别器，鉴别来自传感器单元的电信号是否表示光子检测；

数字计数器，基于鉴别器的输出来计数光子检测。

17.如权利要求16所述的系统，其中，所述一个或多个状态指示符基于对应的鉴别器鉴别，包括来自每个计数器的状态指示符。

18.如权利要求12所述的系统，其中，切换单元包括用于多个计数器中的每个计数器的开关，来分别控制将电信号供应给多个计数器中的每个计数器。

19.一种光子计数方法，所述方法包括：

基于指示计数器的计数可用性的至少一个状态指示符，来选择被配置为分别计数传感器单元检测的光子的多个计数器中的未处于死区时间的至少一个计数器；

将来自传感器单元的电信号选择性地提供给所选择的至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测，

其中，基于所述至少一个状态指示符来选择至少一个计数器，所述状态指示符指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间能够在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，电信号的选择性的供应包括将电信号选择性地提供给所选择的未处于死区时间的所述至少一个计数器。

20.如权利要求19所述的方法，其中，每个计数器将从所述电信号获得的电压或电流与参考电压或参考电流比较，来鉴别来自传感器单元的电信号是否表示光子检测，并基于鉴别来计数光子检测。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个状态指示符包括多个标记信号，所述每个标记信号基于各自的鉴别由每个计数器定义。

22.如权利要求19所述的方法，还包括将多个计数器的光子计数信息存储在缓冲器存储器中。

23.如权利要求22所述的方法，还包括：通过多个多能量鉴别器和对应的计数器来分析存储在缓冲器中的光子计数信息。

24.如权利要求22所述的方法，其中，所述光子计数信息包括由传感器单元检测的并由多个计数器计数的X-射线光子的计数信息。

25.如权利要求19所述的方法，其中，多个计数器被配置为计数由传感器单元检测的X-射线光子。

26.如权利要求19所述的方法，其中，电信号的选择性的供应包括：基于从控制器到切换单元的提供电信号的选择性供应的至少一个控制信号，防止将电信号电提供给操作中的任意一个计数器，所述控制器基于由多个计数器中的至少一个计数器提供给该控制器的至少一个状态指示符来控制切换单元以防止电信号的供应。

27.如权利要求26所述的方法，其中，所述至少一个状态指示符包括多个状态指示符，每个状态指示符用于各自的计数器，当状态指示符指示计数器未都处于死区时间时，控制器控制切换单元将电信号提供给确定为处于非死区时间最久的计数器。

28.如权利要求19所述的方法，其中，所述至少一个状态指示符包括多个状态指示符，用于各个计数器的每个状态指示符指示各自的计数器的当前操作状态。

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