CN102667526A - 具有测试电路的辐射探测器组件 - Google Patents

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Abstract

一种辐射探测器组件（20）包括被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块（40）以及与所述探测器阵列操作性连接的专用集成电路（42）。所述ASIC包括被配置成使从探测器阵列模块接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路（60）和被配置成向所述信号处理电路注入测试电脉冲的测试电路（80）。所述测试电路包括被配置成测量注入到所述信号处理电路中的测试电脉冲的电流计（84）以及被配置成生成注入到所述信号处理电路中的测试电脉冲的电荷脉冲发生器（82）。通过使所述ASIC（42）与所述探测器阵列模块（40）操作性连接组装所述辐射探测器组件（20），并且在不利用辐射的情况下测试组装后的辐射探测器组件的ASIC的信号处理电路（60）。

Description

具有测试电路的辐射探测器组件
下文涉及辐射成像领域、计算机断层摄影（CT）领域、发射断层摄影成像领域、辐射探测器领域和相关领域。
在计算机断层摄影（CT）成像中，X射线管发射穿过受检者的X射线，并由相对布置的辐射探测器组件探测经受检者衰减的X射线。在一些CT系统中，所述辐射探测器组件包括将X射线光子转换成光猝发（即，闪烁）的闪烁体以及被布置为对光进行探测的光电二极管。这样的辐射探测器组件具有高灵敏度积分模式，并提供了其他益处，但其不能够利用可在受检者后面的信号中得到的谱信息，或者，在应用kVp开关的情况下，仅能够实现利用两个不同的管谱采集一些谱信息的双能量成像。
为了使探测器能够对这一谱信息进行充分评估（即，利用两个以上的谱分辨测量结果），一个主要的方案是利用包括（单晶）直接转换材料的辐射探测器阵列代替闪烁体/光电二极管组合，所述直接转换材料诸如是基于CdTe-ZnTe的合金系；到目前为止，仅有非晶直接转换材料表现出高到足以解决人体医学CT成像中的高计数速率的速度。在这样的辐射探测器组件中，使探测器阵列像素化成探测器像素的阵列（例如，30×30=900）。每个探测器像素都包括电极、介质隔离等，以界定在操作上分立的辐射探测元件。使像素化的探测器阵列与探测器电子器件电连接，以形成辐射探测器组件的模块。在一种方案中，将像素化的探测器阵列（或探测器晶体）倒装芯片结合到提供信号处理的专用集成电路（ASIC）上或者结合到这样的ASIC的阵列上。所述ASIC为探测器像素中的每个实现能量分辨计数通道，例如，其包括脉冲整形器或其他模拟处理电路，其输出被连接至模数（A/D）转换器，诸如为二进制模数（A/D）转换器的比较器，所述转换器的输出为二进制值，如果未探测到X射线光子，其取一个值，而如果探测到X射线光子，则取第二不同的值。在一种不同的方案中，可以将探测器晶体结合到内插物衬底上，而这一内插物衬底又结合至所述ASIC，这一结合有可能是经由结合至所述ASIC的另一内插物实现的。如果所述ASIC表现出的像素间距小于所述探测器晶体上的像素间距，那么将利用这样的内插物。
在将CT系统用于医学成像或其他任务之前，对辐射探测器组件进行测试，以确保其正常工作。通常，对组装后的辐射探测器组件执行测试，所述组件包括这些模块中的若干模块构成，包括一个或多个倒装结合的ASIC部件，测试方式是在适当受控的条件下利用X射线对辐射探测器组件进行照射。可以在将其安装在CT系统中之前或之后执行初始测试。在安装之后，偶尔重复探测器阵列测试，例如，在每次启动CT系统时重复所述测试，以检验所述辐射探测器组件在操作规程内的连续工作。在安装到CT系统中之后执行的测试通常利用CT系统的X射线管作为所述检验的辐射源。
这些辐射探测器组件测试方案具有显著的缺点和限制。所述测试假定X射线辐射跨越探测器阵列具有均匀性。如果这一假设不正确，那么测试结果将反映X射线辐射的空间不均匀性，因而即使所述辐射探测器组件实际是在操作规程内工作的，也可能无法通过所述测试。所述测试还无法在探测器阵列的探测器像素的问题与由ASIC执行的下游信号处理的问题之间进行区分。因此，在通过测试发现辐射探测器组件的模块处于操作规程以外时采取的补救措施是替代包括探测器阵列和一个或多个ASIC部件的整个模块。
下文提供了新的经改进的设备和方法，其克服了上述问题和其他问题。
根据一个公开的方面，一种设备包括专用集成电路（ASIC），其被配置成与将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块操作性连接。所述ASIC包括被配置成使从探测器阵列模块接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路和被配置成执行对所述信号处理电路的电测试的测试电路。
根据另一公开的方面，一种设备包括被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块和与所述探测器阵列模块操作性连接的专用集成电路（ASIC）。所述ASIC包括被配置成使从探测器阵列模块接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路和被配置成向所述信号处理电路注入测试电脉冲的测试电路。所述测试电路包括被配置成测量注入到所述信号处理电路中的测试电脉冲的电流计。
根据另一公开的方面，一种如上一段所述的设备还包括与所述ASIC操作性连接并且被配置成执行包括如下操作的ASIC测试方法的处理器：（i）使所述测试电路向所述信号处理电路中注入测试电脉冲；（ii）使所述测试电路的电流计测量通过操作（i）向所述信号处理电路中注入的测试电脉冲，并存储测量结果；（iii）存储所述信号处理电路响应于操作（i）的输出；以及（iv）针对所述测试电脉冲的多个不同值重复操作（i）、（ii）和（iii）。
根据另一公开的方面，在根据上面三段中的任何一段所述的设备中，所述测试电路包括电荷脉冲发生器，其被配置成生成被注入到所述信号处理电路中的测试电脉冲。
根据另一公开的方面，一种方法包括：不利用辐射对专用集成电路（ASIC）的信号处理电路进行电测试；以及测试辐射探测器组件，其包括（i）被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列以及（ii）与所述探测器阵列操作性连接以使所述电探测脉冲数字化的ASIC，对所述辐射探测器组件的所述测试利用入射到所述探测器阵列模块上的辐射。
根据另一公开的方面，一种方法包括：通过使专用集成电路（ASIC）与被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块操作性连接来组装辐射探测器组件；以及不利用辐射对组装后的辐射探测器组件的ASIC的信号处理电路进行测试。
根据另一公开的方面，公开了一种根据上面两段中的任一段所述的方法，其中，所述ASIC包括电荷脉冲发生器和电流计，并且不利用辐射对所述ASIC的信号处理电路进行测试包括利用所述ASIC的电荷脉冲发生器向所述信号处理电路内注入测试电脉冲，并利用所述ASIC的电流计测量注入到所述信号处理电路中的测试电脉冲。
一个优点在于所述辐射探测器组件测试更具检验性。
另一优点在于所述辐射探测器组件测试能够在探测器阵列模块的故障与由一个或多个ASIC部件实施的下游信号处理的故障之间进行区分。
另一优点在于辐射探测器组件测试的速度更快。
在阅读并理解下文的详细说明之后，对于本领域技术人员而言，更多优点将是显而易见的。
图1图解示出了一种采用CT辐射探测器组件的成像系统，所述CT辐射探测器组件包括文中公开的新颖特征；
图2图解示出了图1的CT辐射探测器组件；
图3图解示出了用于测试图1和2的CT辐射探测器组件的测试方法。
参考图1，其示出了一种辐射成像系统的示范性范例，所述辐射成像系统适当地利用了具有文中公开的电子器件校准的辐射探测器阵列。所述示范性范例是一种混合式PET/CT成像系统10，在图示的实施例中，其为GEMINITM PET/CT成像系统（可以从荷兰艾恩德霍芬的Koninklijke PhilipsElectronics N.V获得）。所述混合式PET/CT成像系统10包括透射计算机断层摄影成像（CT）扫描架12和正电子发射断层摄影（PET）扫描架14。所述混合式PET/CT成像系统10是一种“混合式”系统，因为将通用的直线受检者传送系统16布置为将成像受检者传送至CT扫描架12或PET扫描架14中的任何一个当中。CT扫描架12配备有X射线管18和对X射线敏感的辐射探测器组件20。通过CT扫描架12的局部剖面示出了内部部件18、20。PET扫描架14容纳在PET扫描架14内按照环形圈布置的PET辐射探测器组件22（通过PET扫描架14的局部剖面对其进行了局部图解表示）。PET辐射探测器组件22对正电子－电子湮灭事件发射的512keV辐射敏感。
混合式成像系统10与图示的计算机或者其他控制电子器件操作性连通，所述计算机或控制电子器件实现了CT辐射探测器组件测试模块30和CT图像采集/重建/显示模块32。CT辐射探测器组件测试模块30结合构建到CT辐射探测器组件20内的测试电路执行对CT辐射探测器组件20的测试。CT图像采集/重建/显示模块32使包括X射线管18和辐射探测器组件20的CT扫描架12采集受检者的X射线透射投影数据，并实施滤波反向投影、迭代重建或其他重建算法，从而根据所采集的投影数据生成受检者的重建图像，进而将重建图像显示到计算机24的显示器34上和/或通过打印装置（未示出）将其打印出来和/或将其存储在适当的存储器内，等等。
作为例示，CT辐射探测器组件20包括文中公开的测试电路（将示范性地参考图2对其进一步描述）。更一般地，还可以结合PET辐射探测器组件22或其他辐射探测器组件，例如，γ照相机的辐射探测器头中的组件，来实现所公开的具有测试电路的辐射探测器组件以及利用其的辐射探测器组件测试方法。此外，尽管图1通过举例的方式图示了混合式成像系统10，但也可以结合独立的（而非混合式的）辐射成像系统利用所公开的具有内置的测试电路的辐射探测器组件以及所公开的利用其的辐射探测器组件测试方法。
此外，如本文所使用的，应当将诸如“辐射粒子”、“入射辐射的粒子”以及类似措辞的词汇广义地解释为包括诸如α粒子、β粒子、γ粒子、X射线光子、光子等的辐射粒子。在所述示范性实施例中，本文可能利用诸如“光子”或“X射线光子”的对于作为CT系统中具有X射线的形式的辐射的示范性范例比较合适的示范性措辞。类似地，在对所述示范性实施例的描述过程中可能用到诸如“光子计数”或“光子计数模式”的词汇，应当将其广义地解释为总体上涵盖对辐射粒子的计数，因而其旨在涵盖对于感兴趣的辐射以及在所述辐射探测器组件的探测器阵列中采用的直接转换材料的类型而言合适的光子、X射线光子、α粒子或β粒子等的计数。
参考图2，辐射探测器组件20包括探测器阵列模块40和专用集成电路42，在图2中通过示意性截面视图对两者进行了局部图示。探测器阵列模块40被像素化，即，包括探测器像素的阵列，在图2中将所述像素表示为在文中将作为范例进行论述的示范性探测器像素44以及在图2中示出的用以表现像素化阵列的额外探测器像素44'。探测器像素44、44'由将辐射粒子转换成电探测脉冲的适当的直接转换材料构成。对于X射线而言，一些适当的直接转换材料包括CdTe-ZnTe合金系的合金。辐射探测器阵列模块40被像素化成探测器像素44、44'的阵列，例如，30×30=900个探测器像素的阵列。每个探测器像素44、44'都包括电极、介质隔离等（未示出的特征），从而将所述探测器像素界定成在操作上独立的辐射探测元件。在示范性范例中，将探测器像素44、44'设置在衬底46上，所述衬底提供机械支撑并且任选还可以包括导电迹线或其他操作元件。
示范性ASIC 42基本呈平面，并且包括面向探测器阵列模块40的前表面50和朝向背离探测器阵列模块40的后表面44。ASIC 42的前表面50通过包括多个结合凸起的倒装芯片结合部54与探测器阵列模块40连接，在图2中通过举例的方式以视图对所述结合凸起中的两个进行了局部图示。倒装芯片结合部54在探测器阵列模块40和ASIC 42之间提供了操作性连接，从而，还是举例来说，使探测器像素44中的X射线光子探测生成的电探测脉冲传送至ASIC 42。应当理解，ASIC 42与探测器阵列模块40可以在面积上具有相同的扩张范围，也可以不具有相同的扩张范围。例如，在一些（同扩张）实施例中，ASIC 42和探测器阵列模块40两者具有相同的面积A×B；另一方面，在一些（非同扩张）实施例中，探测器阵列模块40可以具有面积A×B，而ASIC 42可以具有（A/2）×（B/2）。在后一种情况下，适当地提供四个这样的ASIC部件，以跨越探测器阵列模块40的更大的（A×B）面积。
在组装后的（亦即，倒装芯片结合后的）构造中，每个探测器像素都具有对应的信号处理电路（文中有时将其称为ASIC像素），从而使所述探测器像素生成的电探测脉冲数字化。为了就一个范例进行举例说明，图2示出了ASIC像素60，其包括用于使示范性探测器像素44生成的电探测脉冲数字化的信号处理电路。ASIC像素60包括脉冲整形器62或者其他模拟处理电路，以将从探测器像素44接收的电探测脉冲的形状修整成更加标准化的形状。例如，在一些实施例中，脉冲整形器62对电探测脉冲的形状进行修整，使之呈现具有选定的脉冲半峰全宽（FWHM）的高斯形状或其他标准形状。对于具有标准化形状的脉冲而言，脉冲高度通常与引起所述脉冲的X射线光子的能量成比例，或者大致成比例。将脉冲整形器62的输出输入到充当二进制模数（A/D）转换器的一个或多个比较器64、65、66中。比较器64、65、66中的每个都具有不同的阈值：比较器64具有阈值Th1；比较器65具有阈值Th2；而比较器66具有阈值Th3。一般而言，Th1≠Th2≠Th3，这里不失一般性地假定Th1<Th2<Th3。相应地，将（经整形的）电探测脉冲高度表示为P，表1示出了对于不同脉冲高度P的范围而言比较器64、65、66的输出，其中，输出“0”表示P小于比较器阈值，输出“1”表示P大于比较器阈值。能够看出，所述三个比较器或二进制A/D转换器64、65、66共同实现了能区分的数字化电平。可以直接输出表1的二进制值（未示出），或者在图示的实施例中，ASIC像素60的额外ASIC像素读出电路68使比较器64、65、66的输出结合，以生成在处于ASIC 42的背面的端子70处能读取的单个模拟或数字输出。
表1
Figure BDA00001798014900071
尽管图2示出了单个端子70作为示意性的范例，但ASIC像素60可以具有多端子（例如，多引脚）输出。例如，可以由二位二进制输出方便地表示具有四个可能的数字化信号输出电平的示范性实施例，所述二位二进制输出提供二进制值“00”、“01”、“10”或“11”来表示四个可能电平。此外，尽管示出了三个比较器64、65、66作为范例，但应当理解，比较器的数量可以为一（从而提供二电平数字输出），也可以是两个、三个、四个或更多比较器，数字分辨率和/或范围随着比较器的数量的提高而增大。此外，尽管作为范例将三个比较器64、65、66示为并行工作，但应当理解，也可以利用其他类型或构造的A/D电路。
作为范例示出了对应于示范性探测器像素44的示范性ASIC像素60，但应当理解，可以为每个探测器像素44、44'复制ASIC像素60。例如，如果探测器阵列模块40被像素化成30×30探测器像素阵列，那么总共有900个探测器像素，那么就有对应的900个ASIC像素使从所述900个探测器像素接收的电探测脉冲数字化。为了实现均匀成像：所述900个ASIC像素的比较器64的阈值Th1应当是相同的（在指定的容差内）；所述900个ASIC像素的比较器65的阈值Th2应当是相同的（在指定的容差内）；所述900个ASIC像素的比较器64的阈值Th3应当是相同的（在指定的容差内）。在一些实施例中，通过提交给每个ASIC像素的修整信号能够对这些阈值加以调谐，而在其他实施例中，不存在修整，而是预计ASIC制造是充分精确的，从而确保处于指定容差内的相同的阈值Th1、Th2、Th3。
返回简要参考图1，所述CT系统包括由计算机24的经编程的处理器或其他数字处理器适当实现的CT探测器组件测试模块30。测试模块30与ASIC 42的测试电路协同工作，以对ASIC像素进行测试，从而确保所述像素的阈值Th1、Th2、Th3处于指定容差内。
返回参考图2，其示意性示出了ASIC 42的测试电路80。测试电路80被配置成执行信号处理电路的电测试，亦即，对ASIC像素60的测试。这种测试是独立于探测器阵列模块40的运行的电测试，并且不使用入射到探测器阵列模块40上的辐射。可以在没有辐射入射到探测器阵列模块40上的情况下执行由测试电路80执行的对信号处理电路的电测试，甚至既可以在将探测器阵列模块40操作性连接（例如，倒装芯片结合）至ASIC 42的情况下，也可以在不将探测器阵列模块40操作性连接至AISC 42的情况下，执行所述测试。
测试电路80被配置成将测试电脉冲注入到信号处理电路内（例如，注入到ASIC像素60内）。为此目的，测试电路80包括电荷脉冲发生器82，其被配置成生成注入到信号处理电路中的（具有能配置的尺寸）测试电脉冲。所述测试电脉冲模拟从探测器像素44接收的电探测脉冲。例如可以通过斩波电流源或者通过开关电容器等以各种不同的形式实现电荷脉冲发生器82。测试电路80还包括被配置成测量注入到信号处理电路中的测试电脉冲的电流计84。例如，可以通过脉冲积分器电路实现所述电流计84。任选地，提供电荷脉冲读出电路86，从而使测试电脉冲的测量结果数字化或者对其进行其他处理，并在设置在ASIC 42的背面52的一个或多个端子88处输出所述（任选数字化的）测量结果。
通过响应于在端子88处通过电流计84测量的具有一范围的不同（积分）尺寸的测试电脉冲的注入读取ASIC像素60的输出端子70，能够利用阈值扫描经验性地确定比较器64、65、66的阈值Th1、Th2、Th3，即，在注入具有已知尺寸的（即利用电流计度量过的）脉冲的同时，每个阈值从其最大值移动至最小值（或相反）；将探测到所生成的输入脉冲的数量的50%的阈值设置看作是对应于注入脉冲的尺寸的阈值。不同的测试电脉冲尺寸的范围优选跨越阈值Th1、Th2、Th3的预期范围，或者优选跨越在操作规程内工作的ASIC的阈值Th1、Th2、Th3的范围。
在一些实施例中，为每个ASIC像素复制所图示的测试电路80。因而，例如，如果有900个探测器像素和对应的900个ASIC像素，那么将有900例图示的测试电路80。或者，能够提供更少的例示的测试电路80，就一些实施例而言，可以少到只有单个例示的测试电路80。在这样的实施例中，如图所示，提供总线90，其被配置成使测试电路80与选定的ASIC像素操作性连接，以测试选定的ASIC像素。
任选地，在将脉冲积分器或其他电流计84用于ASIC像素的测试之前对其进行度量或校准。就这一方面的示范性范例而言，在ASIC 42上提供一个或多个输入端子92。图示的端子92处于ASIC的背面，在一些实施例中，这样做可能存在问题，因为其可能利用了非标准的CMOS接触，因此可以转而将用于对电流计84进行度量或校准的一个或多个端子放置在别处。可以通过外部校准电荷脉冲源94将经校准的电流脉冲输入到（一个或多个）端子92内。在（一个或多个）端子92处输入的经校准的电流脉冲馈送到对所述经校准的电流脉冲进行测量的脉冲积分器/电流计84中，并通过读出电路86使所述测量结果数字化，并在（一个或多个）端子88处输出。通过这种方式，能够对脉冲积分器/电流计84进行校准，并将校准信息适当存储在能够被CT探测器组件测试模块30访问的内存或数据存储器内。所述内存或数据存储器可以是实现测试模块30的计算机24的部分或者能够由其访问，或者也可以是ASIC 42内包含的存储元件（未示出）。
或者，可以由内部电流源或电荷脉冲发生器94'（以虚线示出）对脉冲积分器或电流计84进行度量，利用经校准的外部电流计或脉冲积分器（未示出）经由ASIC 42上的输出端子88测量（进而度量）所述内部电流源或电荷脉冲发生器94'的信号。在这一校准期间，旁路分流器95绕过读出元件84、86，从而使输出端子88直接输出来自内部电流源或电荷脉冲发生器94'的信号。一旦完成了对内部电流源或电荷脉冲发生器94'的度量，就断开旁路分流器95，从而利用脉冲积分器或电流计84测量来自经度量的内部源94'的这一已知电流或电荷脉冲，由此对脉冲积分器或电流计84进行度量。
继续参考图1和2，并进一步参考图3，描述用于测试辐射探测器组件20的适当测试流程。通过与ASIC 42的测试电路80协同工作的探测器组件测试模块30执行所述测试流程。在初始校准操作中，将外部校准电荷脉冲源94在操作100中施加到（一个或多个）端子92上，在操作102中对脉冲积分器/电流计84进行校准，并在操作104中存储所述校准信息。假设脉冲积分器/电流计84随着时间的推移没有发生显著的漂移，那么一般没有必要频繁地执行校准操作100、102、104。在一些实施例中，在将辐射探测器组件20安装到CT扫描架12内之前，在工厂内执行所述校准操作100、102、104。可以在将ASIC 42倒装芯片结合到探测器阵列模块40之前或之后执行校准操作100、102、104。在简化的度量流程中，注入恒定电流（而非脉冲电流），并通过所述电流计测量所述恒定电流。
一旦完成了校淮操作100、102、104，就可以执行ASIC测试了。通常，定期执行ASIC测试，例如，在每天早上启动CT扫描架时，或者每星期一次，也可以根据其他时间表执行。可以在将ASIC 42倒装芯片结合至探测器阵列模块40之前或之后执行ASIC测试，但是在例行操作当中，对组装后的辐射探测器组件20（即，将ASIC 42倒装芯片结合到了探测器阵列模块40上，并将辐射探测器组件20安装到了CT扫描架12上）执行ASIC测试也是很方便的。放射科医师或其他用户（例如）通过选择计算机24的屏幕34上显示的菜单中的“ASIC测试”在操作110中启动ASIC测试。一旦启动之后，测试电路80（更具体而言为电荷脉冲发生器82）在操作112中向ASIC像素施加测试电荷脉冲，预期所述测试电荷脉冲的“能量”范围跨越阈值Th1、Th2、Th3的范围，在操作114中记录比较器输出（或者更一般而言的所述ASIC像素对所施加的测试电荷脉冲的响应）。如116的图解所示，例如经由总线90对所有的ASIC像素顺次切换所述测试，由此对ASIC 42的所有像素重复操作112、114。在记录操作114中，由通过所存储的校淮信息104校准的脉冲积分器/电流计84测量测试电荷脉冲，从而能够定量地确定每个ASIC像素的阈值Th1、Th2、Th3，以生成每个ASIC像素的比较器的阈值表格120。
可以通过各种方式利用阈值信息120。在一种方案中，ASIC像素验证算法122对照操作规程比较每个ASIC像素的阈值Th1、Th2、Th3，以识别不良像素（亦即，其阈值Th1、Th2、Th3中的至少一个未处于操作规程内的像素）的图124。将图124作为确定是否认为ASIC 42为次品的ASIC验证算法126的输入。在做出这一评定的过程中，ASIC验证算法126优选不仅考虑不良ASIC像素的总数，还考虑其在图124上的分布。例如，如果不良ASIC像素是相互隔开的，并且是跨越辐射探测器组件20的面充分随机分布的，那么所述ASIC 42可能通过验证测试；相反，如果相同数量的不良ASIC像素在辐射探测器组件20的面上聚集在一起，从而产生相对较大的不准确ASIC像素区域，那么所述ASIC 42就可能无法通过验证测试。ASIC验证算法126可以考虑的其他因素包括：不良ASIC像素的阈值与操作规程的偏差（偏差越大越倾向于造成ASIC验证失败）；不良ASIC像素的绝对位置（例如，不良ASIC像素处于探测器面的边缘可能比处于探测器面的中心更可容忍）；等等。
ASIC验证算法126例如在计算机显示器34上生成输出（任选包括图形显示的标示出了不良ASIC像素的ASIC像素图），从而通知放射科医师或其他用户ASIC 42是通过了还是未通过ASIC测试。在一些实施例中，如果通过了ASIC测试，那么执行操作130，在所述操作中停用不良ASIC像素或者简单地忽略其输出。这一点可以通过软件实现（例如，保持不良像素表，该表格能够被CT图像采集/重建/显示模块32访问，以丢弃不良像素采集的数据），或者可以通过硬件方案实现，例如，其包括处于每个ASIC像素处的信号处理电路内的停用电路（未示出），在针对所述ASIC像素开启停用设置时，所述停用电路将像素输出全部设为零。
如果输出128通知放射科医师或其他用户ASIC 42未通过ASIC测试，那么放射科医师或其他用户将适当地采取补救措施。有利地，放射科医师或其他用户知道了所述ASIC 42是有缺陷的—相反，对辐射探测器组件20作为整体执行的测试则无法区分是探测器阵列模块40中的缺陷，还是ASIC42中的缺陷。相应地，放射科医师或其他用户响应于指示ASIC 42有缺陷的测试输出128对辐射探测器组件20适当地进行维修，包括利用不同的ASIC替代有缺陷的ASIC 42，并重复ASIC测试，以检验新安装的ASIC。这样避免了对探测器阵列模块40的不必要的替换，而探测器阵列模块40通常都是一种价格昂贵的部件。
继续参考图1、图2和图3，在一些实施例中，利用ASIC测试的结果，尤其是ASIC像素的比较器的阈值表格120作为对探测器阵列模块40进行测试的信息。总而言之，由于阈值表格120响应于ASIC像素中的变化而做出信息通报，因而将辐射探测器组件20作为整体观察到的其余变化将归因于探测器阵列模块40中的像素44、44'中的变化。
为此目的，在完成了ASIC测试之后，放射科医师任选在操作110中启动探测器组件测试，例如，在计算机24的屏幕24上显示的菜单中选择“探测器组件测试”。与ASIC测试不同，探测器组件测试利用入射到探测器阵列模块40上的辐射。在一些实施例中，对安装在CT扫描架12中的组装后的辐射探测器组件执行探测器组件测试，通过X射线管18提供入射到探测器阵列模块40上的辐射。为了使入射到探测器阵列模块40上的辐射具有明确界定的谱，任选在操作142中插入诸如K边缘滤波器或其他谱滤波器的滤波器。在一种适当的方案中，一旦用户在操作140中选择了探测器组件测试，那么计算机将显示加载滤波器的指示，并暂停，直到用户指示滤波器加载完毕为止。如图2所示，在探测器阵列模块40的辐射敏感面和X射线管18之间适当地插入K边缘滤波器143。
一旦加载了K边缘滤波器（或者，更一般地，建立了入射到探测器阵列模块40上的辐射，该辐射的谱具有适当的边缘或者其他谱特征，以实现对入射光子能量的识别），那么在操作144中针对所有像素测量对X射线的像素响应。在测量操作144中，“像素”一词表示（例如）探测器像素44和与之对应的ASIC像素60的操作性组合。在操作146中，针对探测器组件20的每个像素确定对照探测器像素电荷输出校准的光子能量。在确定这一校准的过程中，利用ASIC像素比较器64、65、66的阈值表120，从而准确地得知数字化电路64、65、66测量的像素电荷输出。此外，由于利用了k边缘滤波器143（或者，更一般而言，由于已知在测量操作144中入射到探测器上的辐射的谱），因而将准确地得知实际的X射线光子能量。因此，将容易地确定关于光子能量和探测器像素电荷输出的校准。（应当认识到，在不参考ASIC像素比较器64、65、66的阈值表120的情况下将无法容易地确定这一校准，因为没有这一信息120，不可能将探测器像素44的探测器像素电荷输出中的变化与比较器64、65、66的阈值Th1、Th2、Th3的变化区分开。）在后续的数据评估中，例如，在图像重建中，可以将这一关系用于校正目的。
探测器阵列验证算法148利用操作146生成的探测器像素校准验证探测器阵列模块40。这一验证适当地考虑了一些因素，例如，针对入射到探测器阵列模块40上的（得到了明确的谱界定的）辐射产生的跨越探测器阵列模块40的探测器像素电荷输出的差异、所述差异的位置（就ASIC验证而言，在探测器区域的中央存在探测器像素电荷输出差异将比在边缘处产生类似的差异带来更大的问题）等等。探测器阵列验证算法148提供适当地显示在计算机显示器34上的通过或者失败输出150。如果探测器阵列验证算法148的输出150指示探测器阵列存在缺陷，那么放射科医师或其他用户可以仅替换探测器阵列模块40，并保留ASIC 42（假设ASIC通过了操作110的ASIC测试，并继续前行），由此实施维修。如果假定探测器晶体和读出ASIC之间利用了可撤销结合方法，那么这样能够避免更换价格昂贵的ASIC 42，从而再一次降低维修成本。
本申请描述了一个或多个优选实施例。在阅读并理解了前述说明之后，其他人可以想到修改和变化。这意味着，应当将本申请推断为包括落在权利要求及其等同要件的范围内的所有此类修改和变化。

Claims (24)

1.一种设备，包括：
专用集成电路（ASIC）（42），其被配置成与将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块（40）操作性连接，所述ASIC包括：
信号处理电路（60），其被配置成使从所述探测器阵列接收的电探测脉冲数字化，
测试电路（80），其被配置成执行对所述信号处理电路的电测试。
2.一种设备，包括：
探测器阵列模块（40），其被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲；以及
专用集成电路（ASIC）（42），其与所述探测器阵列操作性连接，所述ASIC包括：
信号处理电路（60），其被配置成使从所述探测器阵列接收的电探测脉冲数字化，
测试电路（80），其被配置成向所述信号处理电路中注入测试电脉冲，所述测试电路包括被配置成测量注入到所述信号处理电路中的所述测试电脉冲的电流计（84）。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述ASIC（42）还包括如下部件之一：
能够经外部访问的校准电荷输入端子（88），所述电流计（84）还被配置成测量在所述能够经外部访问的校准电荷输入端子处输入的校准电荷，以及
能够经外部访问的校准输出端子（88），内部测试结构（94'）的电流或电流脉冲被配置成（95）在所述输出端子（88）处输出，以便利用与所述校准输出端子（88）连接的外部电流计或脉冲积分器对其进行度量，从而在对所述内部测试结构（94'）进行度量之后，能够利用所述内部测试结构（94'）对所述内部电流计（84）进行度量。
4.根据权利要求2-3中的任一项所述的设备，其中，所述电流计（84）包括脉冲积分器。
5.根据权利要求2-4中的任一项所述的设备，还包括：
在所述探测器阵列模块（40）与所述ASIC（42）之间的倒装芯片结合部（54）。
6.根据权利要求2-5中的任一项所述的设备，还包括：
处理器（24），其与所述ASIC（42）操作性连接并且被配置成执行ASIC测试方法，所述ASIC测试方法包括如下操作：
（i）使所述测试电路（80）向所述信号处理电路（60）中注入测试电脉冲，
（ii）使所述测试电路的所述电流计（84）测量通过操作（i）向所述信号处理电路中注入的所述测试电脉冲，并存储测量结果，
（iii）存储所述信号处理电路（60）响应于操作（i）的输出，以及
（iv）针对所述测试电脉冲的多个不同值重复操作（i）、（ii）和（iii）。
7.根据权利要求6所述的设备，其中：
所述信号处理电路包括多个ASIC像素，每个ASIC像素（60）都包括被配置成使从所述探测器阵列模块（40）的对应探测器像素（44）接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路；并且
所述ASIC测试方法还包括如下操作：
（v）针对所述多个ASIC像素重复操作（i）、（ii）、（iii）和（iv），以及
（vi）基于通过操作（i）、（ii）、（iii）、（iv）和（v）生成的所存储的所述测试电脉冲的测量结果以及所存储的所述信号处理电路的输出对所述ASIC像素分类。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述ASIC测试方法还包括如下操作：
（vii）基于通过操作（vi）生成的对所述ASIC像素（60）的分类对所述ASIC（42）进行分类。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中，所述测试电路（80）包括：
电荷脉冲发生器（82），其被配置成生成注入到所述信号处理电路（60）中的测试电脉冲。
10.根据权利要求9所述的设备，其中：
所述信号处理电路（60）包括至少一个比较器（64、65、66）；并且
所述电荷脉冲发生器（82）被配置成生成具有能够在一取值范围内进行选择的值的所述测试电脉冲，所述范围跨越所述至少一个比较器的阈值的预期范围。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述至少一个比较器包括具有不同阈值的多个比较器（64、65、66）。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的设备，其中，所述信号处理电路包括多个ASIC像素，每个ASIC像素（60）都包括被配置成使从所述探测器阵列模块（40）的对应探测器像素（44）接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路，并且所述测试电路包括：
总线（90），其被配置成使所述测试电路（80）与选定的ASIC像素（60）操作性连接，以便对所述选定的ASIC像素进行测试。
13.一种方法，包括：
不利用辐射对专用集成电路（ASIC）（42）的信号处理电路（60）进行电测试；以及
对辐射探测器组件（20）进行测试，所述辐射探测器组件（20）包括（i）被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块（40），以及（ii）使所述ASIC（42）与所述探测器阵列操作性连接，以使所述电探测脉冲数字化，从而对所述辐射探测器组件的所述测试利用了入射到所述探测器阵列上的辐射。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，利用与所述探测器阵列模块（40）操作性连接的ASIC（42）执行对所述ASIC（42）的信号处理电路（60）的电测试。
15.根据权利要求13-14中的任一项所述的方法，其中，所述ASIC（42）的所述信号处理电路（60）包括比较器（64、65、66），并且所述电测试包括：
确定所述信号处理电路（60）的参数（120），至少包括所述比较器（64、65、66）的阈值。
16.根据权利要求13-15中的任一项所述的方法，其中，所述辐射探测器组件（20）的测试包括：
基于如下内容生成关于辐射粒子能量和所述探测器阵列模块（40）的像素（44、44'）的像素电荷输出的校准数据（146）：
通过所述电测试确定的所述ASIC（42）的所述信号处理电路（60）的参数（120），以及
入射到所述探测器阵列上的所述辐射的谱。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，对所述辐射探测器组件（20）的测试还包括：
利用X射线管（18）生成入射到所述探测器阵列模块（40）上的辐射；以及
通过在所述X射线管与所述探测器阵列之间插入谱滤波器（143）来界定入射到所述探测器阵列上的辐射的谱的至少一个特征。
18.根据权利要求13-17中的任一项所述的方法，其中，对所述ASIC（42）的信号处理电路（60）的电测试和对所述辐射探测器组件（20）的测试都是在使所述ASIC与所述探测器阵列操作性连接，并将所述辐射探测器组件安装在计算机断层摄影成像（CT）系统（12）中的情况下执行的，对所述辐射探测器组件的测试包括：
利用所述CT系统的X射线管（18）生成入射到所述探测器阵列上的辐射，所述X射线管还用于所述CT系统执行的CT成像数据采集。
19.一种方法，包括：
通过使专用集成电路（ASIC）（42）与被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块（40）操作性连接来组装辐射探测器组件（20）；以及
不利用辐射对组装后的辐射探测器组件（20）的ASIC（42）的信号处理电路（60）进行测试。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
如果响应于所述测试指示所述ASIC（42）存在缺陷，那么对所述辐射探测器组件（20）进行维修，包括更换存在缺陷的ASIC，并重复所述测试。
21.根据权利要求19-20中的任一项所述的方法，还包括：
利用入射到经组装的辐射探测器组件（20）的探测器阵列上的辐射来测试所述辐射探测器组件（20）的所述探测器阵列模块（40）。
22.根据权利要求19-21中的任一项所述的方法，还包括：
生成标示出了任何不良像素的所述ASIC的像素显示图。
23.根据权利要求19-22中的任一项所述的方法，还包括：
停用所述ASIC的任何未通过所述测试的像素。
24.根据权利要求13-23中的任一项所述的方法，其中：
所述ASIC（42）包括电荷脉冲发生器（82）和电流计（84）；并且
不利用辐射对所述ASIC的信号处理电路（60）进行测试包括利用所述ASIC（42）的电荷脉冲发生器（82）向所述信号处理电路（60）中注入测试电脉冲，并利用所述ASIC（42）的电流计（84）测量注入到所述信号处理电路（60）中的测试电脉冲。
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