CN103314307A - 用于探测由辐射源发射的光子的探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于探测辐射源（2）发射的光子的探测装置（6）。信号发生单元（20）在光子撞击探测装置（6）的同时生成指示探测到的光子的能量的探测信号，在光子被避免撞击探测装置（6）的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击探测装置（6）的光子的影响。基线偏移确定单元（40）根据所述基线信号来确定探测信号的基线偏移。能量确定单元（30）根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测的光子的能量。由于探测信号的基线偏移是由在光子被避免撞击检测装置（6）的同时生成的基线信号确定的，因而能够以更高的准确度确定基线偏移，从而得到改善的能量确定。

Description

用于探测由辐射源发射的光子的探测装置

技术领域

本发明涉及用于探测辐射源发射的光子的探测装置以及对应的探测方法。本发明还涉及包括该探测装置的成像系统以及对应的成像方法。

背景技术

US2010/0066426A1公开了，在利用（例如）与多个光电倍增管（PMT）进行光通信的闪烁晶体来感测入射伽马射线的正电子发射层析成像（PET）系统的数据采集（DAQ）信号通路内一般采用的交流（AC）电容耦合策略。在这样的系统中，通过对光传感器电流进行积分来测量从与闪烁晶体相互作用的伽马射线吸收的能量。这一电流代表通过感测PMT收集的光的量。由于AC耦合的原因，仅将光传感器电流的AC部分传递至积分器，同时通过耦合电容器对直流（DC）部分进行有效阻挡。其缺点在于使计数速率依赖于被积分的光传感器电流信号中的基线偏移或漂移，而所述基线偏移或漂移又可能导致不正确的能量测量。为了缓解这些不利效果，向DAQ信号通路内集成包括无源网络的基线恢复电路。然而，这一电路可能并不总是能够充分校正由AC耦合诱发的基线偏移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于探测辐射源发射的光子的探测装置和探测方法，其能够实现改善的基线偏移校正。本发明的另一目的在于提供一种包括该探测装置的成像系统以及对应的成像方法。

在本发明的第一方面中，提出了一种用于探测辐射源发射的光子的探测装置，所述探测装置包括：

-用于在光子撞击所述探测装置的同时生成指示所探测到的光子的能量的探测信号的信号发生单元，其中，所述信号发生单元被配置为在光子被避免撞击所述探测装置的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击所述探测装置的光子的影响，

-用于确定所述探测信号的基线偏移的基线偏移确定单元，其中，所述基线偏移确定单元被配置为根据所述基线信号来确定基线偏移，

-用于根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测到的光子的能量的能量确定单元。

本发明基于这样一种构思，即，探测信号的电流基线偏移是一种大体上取决于探测装置在最近的时间段内的辐照的特征（强度，能量）的现象。换言之，在探测到光子时由信号发生单元生成的探测信号的基线偏移一般受先前撞击探测装置的光子的影响，即，其取决于先前的“辐照历史”。因而，基线偏移表示探测信号的较低频率分量，该较低频率分量与探测信号的由个体光子探测引起的较高频率的分量的持续时间相比只是缓慢地发生变化或漂移。如果基线偏移是由交流（AC）耦合的使用导致的，那么上述情况就是成立的，其中，所述交流耦合用于将探测装置的辐射敏感元件，例如，诸如以碲化镉锌为基础的传感器之类的直接转换传感器或者包括与光传感器光通信的闪烁器的基于闪烁器的传感器耦合至信号发生单元。

此外，如果在探测装置的辐射敏感元件和信号发生单元之间采用DC耦合，那么上述情况也是成立的，这时所述基线偏移是其他效应的结果，其他效应例如是堆积效应、辐射敏感元件中的取决于计数速率的漏电流的出现或者辐射敏感元件中的缓慢衰减的残余电流，其可能是在这些元件在较长的时间段（例如，多个帧周期）被暴露至较强的辐射之后被暴露至较低辐射时产生的。文中采用的“帧周期”一词具有探测装置探测与单个帧相关的光子所经历的时间间隔这一惯用的含义。

提供一种具有信号发生单元和基线偏移确定单元的探测装置，所述信号发生单元被配置为在光子被避免撞击所述探测装置的同时生成基线信号，所述基线偏移确定单元被配置为根据所述基线信号确定基线偏移，通过提供这样的探测装置，能够根据“残余”信号来确定基线偏移，所述“残余”信号是指仅包括基线偏移的较低频率分量，但不包括由于个体光子的探测而产生的较高频率分量的信号。其能够实现不受较高频率分量削弱的基线偏移的更加精确确定。之后能量确定单元能够采用这一更加精确地确定的基线偏移来根据探测信号和所确定的基线偏移确定所探测到的光子的能量，从而得到改善的能量确定。

所述探测装置优选是光子计数探测装置（又称为能量鉴别光子计数探测装置），即，通过能量将所探测到的光子鉴别到一个或多个能量间隔内，并针对每一能量间隔提供表示所具有的能量落到相应的能量间隔内的所探测光子的数量的计数值的探测装置。例如，将这样的探测装置应用到医疗成像系统当中，例如，所述系统可以是医疗计算机层析成像（CT）系统、医疗正电子发射层析成像（PET）系统或医疗单光子发射计算机层析成像（SPECT）系统。

所述信号发生单元优选是生成探测脉冲信号的脉冲信号发生单元，所述探测脉冲信号具有指示所探测到的光子的能量的振幅。例如，可以通过包括积分放大器的电路来实现脉冲信号发生单元。这样的积分放大器通过对在探测到光子时所述探测装置的辐射敏感元件生成的电信号（例如，电流或电压信号）进行积分而生成脉冲信号。

所述能量确定单元优选是能量鉴别单元，其将所探测到的光子能量鉴别到一个或多个能量间隔内，从而所述探测装置能够针对每一能量间隔提供一个计数值，该计数值表示所具有的能量落在相应的能量间隔内的所探测光子的数量。

例如，所述辐射源可以是X射线管或类似装置、诸如伽马发射放射性核素之类的伽马辐射源或者正电子发射放射性核素。所述辐射源优选可以是多能量辐射源，即发射处于两个或更多能级上的光子的辐射源。

所述探测装置优选被配置为可与辐射源的辐照同步，从而使所述基线偏移确定单元在辐射源被避免对探测装置进行辐照的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

通过提供被配置为可与辐射源的辐照同步的探测装置，即，能够通过适当的同步单元将其与辐射源的辐照同步，能够确保所述基线偏移确定单元在辐射源被避免辐照探测装置的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

优选通过允许向探测装置提供适当的同步信号的诸如模拟或数字接口之类的适当接口来实现探测装置的可同步性。

探测装置还优选被配置为可与辐射源的辐照同步，从而使基线偏移确定时间间隔处于帧周期的末尾。

通过使所述基线偏移确定时间间隔处于帧周期的末尾，所述能量确定单元能够根据所述探测信号和最近确定的基线偏移来确定下一帧期间所探测的光子的能量，从而得到改善的能量确定。

所述基线偏移确定时间间隔优选比帧周期短，例如，是帧周期的大约1%到2%，因而基线偏移确定基本上未降低所保留的用于光子探测的帧周期比例。

所述探测装置优选被配置为可与所述辐射源发出的辐照同步，从而在帧周期期间，所述基线偏移确定单元在避免辐射源辐照探测装置的多个基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

尽管与个体光子探测引起的信号的较高频率分量相比，基线偏移表示探测信号的较低频率分量，但是其一般将根据探测装置的辐照而随着时间的变化而变化或漂移。因而，在某一基线偏移确定的时间间隔期间确定的基线偏移可能只能针对有限的事件段来提供实际基线偏移的良好估计。通过提供被配置为可与辐射源的辐照同步的探测装置使得在帧周期期间，所述基线偏移确定单元在避免辐射源辐照探测装置的多个基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移，能够缩短两次相继的基线偏移确定之间的时间间隔。其允许能量确定单元根据探测信号和更近确定的基线偏移（即更加称得上最新的基线偏移）来确定探测光子的能量，从而得到改善的能量确定。

所述多个基线偏移确定时间间隔中的每者优选比帧周期短，例如，是帧周期的大约1%到2%，因而即使每一帧周期采取多次基线偏移确定，也基本上未缩短所保留的用于光子探测的帧周期比例。

探测装置还优选被配置为可与辐射源的辐照同步，使得基线偏移测量时间间隔开始于撞击探测装置的光子的通量超过预定义的阈值时。

可以通过对帧周期内撞击探测装置的光子的数量进行计数来确定光子通量。例如，如果探测装置是光子计数探测装置，那么能够从所述一个或多个能量间隔的能量鉴别光子计数值确定光子通量。可替代地，如果所述探测装置是光子计数及积分探测装置，即在每一像素内能够同时进行计数和积分的探测装置，那么还可以从所积分的辐射来确定光子通量。

通过使基线偏移测量时间间隔开始于光子通量超过预定义阈值时，可以只在实质的基线偏移能够被预期的情况下执行基线偏移确定。

所述能量确定单元优选被配置为通过从所探测的信号中去除所确定的基线偏移来关于所确定的基线偏移对能量确定进行校正。

所述能量确定单元通过从探测信号中去除所确定的基线偏移来关于基线偏移对探测信号进行校正，从而得到探测信号的“经校正的”版本。之后，其从探测信号的这一“校正”版本确定所探测的光子的能量，从而得到改善的能量确定。这种关于所确定的基线偏移来校正能量确定的方法实施起来尤其简单。

所述能量确定单元还优选被配置为通过将探测信号与为了关于所确定的基线偏移来校正能量确定已被加上所确定的基线偏移的一个或多个能量比较值进行比较，由此确定所探测的光子的能量。

如果能量确定单元通过将探测信号与一个或多个能量比较值进行比较而确定所探测的光子的能量，那么还可以通过使探测信号本身保持不变，但通过加上所确定的基线偏移而改变所述能量比较值来校正从探测信号的基线偏移得到的能量确定中的误差。这为上文所述的用于校正能量确定的方法提供了替代方案，其同样能够得到改善的能量确定。

如果信号发生单元是生成具有指示了所探测的光子的能量的振幅的脉冲探测信号的脉冲发生单元，那么所述能量比较值优选是能量阈值。

所述基线偏移确定单元优选包括用于对基线信号进行采样以生成采样值的采样单元和用于将采样值转换成数字值的模数转换器单元。

所述信号发生单元生成的基线信号通常是电信号，例如是电流信号或电压信号。因此，一种从这一电信号确定基线偏移的方式是采用诸如采样保持电路之类的采样单元对所述电信号进行采样，并将采样值转换成数字值。然后，这一数字值可以直接提供所需的基线偏移的以安培或伏特衡量的测量值。可替代地，在脉冲信号发生单元20生成在探测信号和基线信号中都同等明显的附加固定信号偏置（offset），即，与探测装置的辐照无关的信号偏置的情况下，可以通过减去所述固定信号偏置由所述数字值计算所需的基线偏移。

所述探测装置还优选包括多个像素，每一像素包括信号发生单元和基线偏移确定单元，其中，对于每一像素而言，所述基线偏移确定单元包括用于对基线信号进行采样以生成采样值的采样单元，其中，所述探测装置包括被分配给多个像素的采样单元以用于顺序地将采样值转换为数字值的模数转换器单元。

典型的探测装置包括多个像素，每一像素包括信号发生单元和基线偏移确定单元（以及能量确定单元）。因此，为了确定同一时刻所有像素的基线偏移，希望的是，针对每一像素，所述基线偏移确定单元包括采样单元，使得能够在所有的像素中同时对基线信号进行采样。另一方面，不必同时执行采样值到数字值的转换，而是还可以顺序地（即按照交错的方式）执行所述转换。因而，能够将单个模数转换器单元分配给多个像素的采样单元，以用于顺序地将采样值转换为数字值。这实现了一种包括多个像素而只需要数量相对较小的附加模数转换器单元的探测装置的设计。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于通过探测装置探测辐射源发射的光子的探测方法，所述探测方法包括：

-通过信号发生单元，在光子撞击所述探测装置的同时生成指示所探测的光子的能量的探测信号，在光子被避免撞击所述探测装置的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击所述探测装置的光子的影响，

-通过基线偏移确定单元，根据所述基线信号确定所述探测信号的基线偏移，

-通过能量确定单元，根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测的光子的能量。

在本发明的另一方面中，提供了一种成像系统，所述成像系统包括：

-用于发射光子的辐射源，

-根据权利要求1所述的用于探测辐射源发射的光子的探测装置，

-同步单元，其用于使所述探测装置与所述辐射源的辐照同步，从而使所述基线偏移确定单元在所述辐射源被避免辐照所述探测装置的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

通过为成像系统提供用于使所述探测装置与辐射源的辐照同步的同步单元，能够确保所述基线偏移确定单元在辐射源被避免辐照所述探测装置的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

所述成像系统优选是医疗成像系统，例如是医疗计算机层析成像（CT）系统、医疗正电子发射层析成像（PET）系统或者医疗单光子发射计算机层析成像（SPECT）系统。可替代地，所述成像系统还可以是用于（例如）技术和/或自然对象的材料检验的成像系统。

根据成像系统的类型，所述辐射源可以是（例如）X射线管或类似装置、诸如伽马发射放射性核素之类的伽马辐射源或者正电子发射放射性核素。所述辐射源优选是多能量辐射源，即发射处于两个或更多能级上的光子的辐射源。

所述辐射源优选包括用于开启和关闭光子发射的开关装置，其中，所述同步单元被配置为向所述开关装置提供同步信号，使得在基线偏移确定时间间隔期间对所述开关装置发信号以关闭光子发射。

如果所述辐射源允许对光子发射进行主动控制，例如，X射线管或类似装置，那么所述开关装置优选是网格开关等。这样的网格开关允许非常快地开启或关闭辐射源，其中，对于（例如）X射线管而言，这样的网格开关可以包括位于X射线管的阴极和阳极之间的额外电极，以控制电子的流动。因此，其非常适合确保辐射源在基线偏移确定时间间隔期间不发射光子。这转而允许确保基线偏移确定单元真正由“残余”信号，即仅包括基线偏移的较低频率分量而不包括由个体光子的探测而产生的较高频率分量的信号，来确定基线偏移。

所述成像系统还优选包括用于屏蔽辐射源的屏蔽装置，其中，所述同步单元被配置为向所述屏蔽装置提供同步信号，使得在所述基线偏移确定时间间隔期间向所述屏蔽装置发信号以屏蔽辐射源从而避免其辐照探测装置。

优选将屏蔽装置与不允许对光子发射进行主动控制的辐射源一起使用，该辐射源例如是伽马发射放射性核素或正电子发射放射性核素，但是屏蔽装置也可以与X射线管或类似装置一起使用。

所述屏蔽装置优选是被切换的金属或其他材料片，该金属或其他材料片对于辐射源发射的光子而言是不可透过的。开关装置应当确保在基线偏移确定时间间隔期间没有辐射源发射的光子撞击探测装置。这转而允许确保基线偏移确定单元真正由“残余”信号，即仅包括基线偏移的较低频率分量而不包括由各个光子的探测而产生的较高频率分量的信号，来确定基线偏移。

在本发明的另一方面中，提供了一种成像方法，所述成像方法包括：

-通过辐射源发射光子，

-通过根据权利要求10所述的探测方法来探测所述辐射源发射的光子，

-通过同步单元使所述探测装置与所述辐射源的辐照同步，从而使所述基线偏移确定单元在所述辐射源被避免辐射所述探测装置的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

应当理解，根据权利要求1所述的探测装置、根据权利要求10所述的探测方法、根据权利要求11所述的成像系统以及根据权利要求14所述的成像方法具有类似的和/或等同的优选实施例，尤其是如从属权利要求中定义的优选实施例。

应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任何组合。

通过下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，并将参考下文描述的实施例来阐述本发明的这些和其他方面。

附图说明

在下述附图中：

图1示意性并且示例性地示出了用于探测辐射源发射的光子的探测装置的实施例，

图2示例性地示出了用于说明通过探测装置探测辐射源发射的光子的探测方法的实施例的流程图，

图3示意性并且示例性地示出了成像系统的实施例，

图4示意性并且示例性地示出了成像系统的另一实施例，以及

图5示例性地示出了说明成像方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示意性并且示例性地示出了用于探测辐射源2发射的光子的探测装置6的实施例，例如，所述辐射源如参考图3所示。在这一实施例中为光子计数探测装置的探测装置6包括多个像素，每一像素包括辐射敏感传感器14（这里被示出具有传感器电容15）。像素的辐射敏感传感器14探测辐射源2发射的光子，并针对每一探测光子生成对应的电信号，例如，电流信号或电压信号。适当传感器类型的例子包括直接转换传感器，例如基于碲化镉锌（CZT）的传感器，还包括具有与光传感器光通信的闪烁器的基于闪烁器的传感器。将辐射敏感传感器14生成的电信号（在这一实施例中为电流信号I_S）传递给像素的信号发生单元20，所述单元生成指示所探测的光子的能量的探测信号（例如电流信号或电压信号）。在这一实施例中，信号发生单元20是脉冲信号发生单元，其生成振幅指示所探测的光子的能量的探测脉冲信号。

在这一实施例中，辐射敏感传感器14是DC（直流）耦合至脉冲信号发生单元20，其使得电流信号I_S的DC和AC（交流）部分都被传递至信号发生单元20。在其他实施例中，可采用AC耦合，其效果是，在通过耦合电容器有效地阻挡DC部分的同时，仅将所述电流信号I_S的AC部分传递至信号发生单元20。

在这一实施例中，将脉冲信号发生单元20实施为包括运算放大器21和反馈电容器22的积分放大器，连同并联至反馈电容器22的电阻器23。跨越反馈电容器22的额外电阻器23的电阻值也可取决于跨越所述电阻器的电压降，所述电阻器23在非常低的频率下为所述电路提供了具有有限的闭环增益的反相放大器的特征，同时在较高的频率下充当积分器，因为反馈电容器22使电阻23短路。在其他实施例中，脉冲信号发生单元20可以由两级构成（第一电荷敏感放大器），第二级实施形状修整功能。在这种情况下，基线感测优选在第二级的输出处实施。

将脉冲信号发生单元20生成的探测脉冲信号传递至像素的能量确定单元30，能量确定单元30确定所探测到的光子的能量。在这一实施例中，将所述能量确定单元30实施为能量鉴别器，能量鉴别器通过将探测脉冲信号的振幅与一个或多个能量阈值X₁、X₂、……、X_N进行比较来对所述探测脉冲信号进行能量鉴别。如果探测脉冲信号超过了相应的能量阈值X₁、X₂、……、X_N，那么使对应的计数器C₁、C₂、……、C_N递增，并在帧周期末尾处通过读出线31从计数器C₁、C₂、……、C_N读出对应于每一相应的能量间隔的计数值。

如上文提及的，在这一实施例中，探测装置6采用辐射敏感传感器14和脉冲信号发生单元20的DC耦合，从而使得电流信号I_S的DC和AC部分都被传递至脉冲信号发生单元20。在这种情况下，探测脉冲信号的基线偏移可能由于“堆积”效应而在较强的辐射下出现，即，当冲击到辐射敏感传感器14上的光子的通量如此高以使得辐射敏感传感器14在探测到两个或更多光子时生成的各个电流信号I_S重叠并由此导致了传递至脉冲信号发生单元20的电信号的消隐（pedestal）或基线偏移的时候。

此外，探测装置6可能表现出漏电流，在当前的DC耦合的情况下，漏电流也可能导致探测脉冲信号的基线偏移。

此外，如果使探测装置6的像素在较长的时间周期内，例如在多个帧周期内被暴露至较强的辐照之下，而后被暴露至较低的辐照，那么可能存在源自该像素的某一缓慢衰减的残余电流，其与闪烁器的余辉类似，在当前的DC耦合的情况下，这也可能导致探测脉冲信号的基线偏移。

因而，在采用辐射敏感传感器14与脉冲信号发生单元20的DC耦合的探测装置6的这一实施例中，上述效应可能导致探测脉冲信号的取决于计数速率的基线偏移，这转而可能不利影响能量确定单元30的能量确定。

在采用辐射敏感传感器14与脉冲信号发生单元20的AC耦合的探测装置6的实施例中也可能经历类似的情形，AC耦合具有的效应是：在通过耦合电容器有效地阻挡DC部分的同时仅将电流信号I_S的AC部分传递至脉冲信号发生单元20。由于AC耦合迫使零的平均电流，即，跨越耦合电容器的总电荷积分保持为零，因而传递至脉冲信号发生单元20的电信号具有向下偏移的基线，从而导致探测脉冲信号的对应基线偏移。

此外，由于电流信号I_S的DC部分取决于计数速率，即，光子冲击辐射敏感传感器14的频率，因而传递至脉冲信号发生单元20的电信号的基线以及对应的所述探测脉冲信号的基线偏移一般并非恒定，而是将根据计数速率变化条件发生变化或漂移。

因而，在采用辐射敏感传感器14与脉冲信号发生单元20的AC耦合的探测装置6的实施例的情况下，上述效应也能够导致探测脉冲信号的取决于计数速率的基线偏移，这转而不利地影响能量确定单元30的能量确定。

到现在为止应当已清楚的是，探测装置6的脉冲信号发生单元20在光子撞击探测装置6的同时生成指示所探测的光子的能量的探测脉冲信号。探测脉冲信号可能由于上述效应之一而表现出基线偏移，所述效应一般取决于最近时间段内探测装置6的辐照的特征（例如，强度和/或能量）。换言之，脉冲信号发生单元20在探测到光子时生成的探测脉冲信号的基线偏移一般受先前撞击探测装置的光子的影响，即，其取决于先前的“辐照历史”。因而，基线偏移表示探测脉冲信号的较低频率分量，其与探测信号的由个体光子探测引起的较高频率分量的持续时间相比只是缓慢地发生变化或漂移。

出于这一原因，基线偏移还将存在于在光子被避免撞击探测装置6的同时由脉冲信号发生单元20生成的基线信号内。

现在，可以预见到，探测装置6包括基线偏移确定单元40，基线偏移确定单元40根据基线信号来确定探测脉冲信号的基线偏移，而且能量确定单元30基于探测脉冲信号和所确定的基线偏移来确定所探测的光子的能量。通过这样做，能够由“残余”信号（即，只包括基线偏移的较低频率分量，而不包括由于各个光子的探测而得到的较高频率分量的信号）来确定基线偏移。这能够实现不受较高频率分量削弱的基线偏移的更加精确的确定。然后，能量确定单元30将采用这一更加精确地确定的基线偏移来根据探测脉冲信号和所确定的基线偏移确定所探测到的光子的能量，从而通过（例如）在测得的基线偏移的基础上调整鉴别器X₁、X₂、……、X_N的参考电压而得到改善的能量确定。

在这一实施例中，探测装置6被配置为与辐射源2的辐照同步，使得基线偏移确定单元40在辐射源2被避免对探测装置6进行辐照的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。在这一实施例中，通过允许向探测装置6提供适当的同步信号SYNC的诸如模拟或数字接口之类的适当接口来实现探测装置6的可同步性。

探测装置6被配置为与辐射源的辐照同步，使得基线偏移确定时间间隔处于帧周期的末尾。

在这一实施例中，所述基线偏移确定时间间隔比帧周期短，例如，是帧周期的大约1%到2%，因而基线偏移确定基本上未降低所保留的用于光子探测的帧周期比例。

可替代地或此外，探测装置6可以被配置为与辐射源2的辐照同步，从而在帧周期期间基线偏移确定单元在辐射源2被避免对探测装置6进行辐照的多个基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

此外，探测装置6还可以被配置为与辐射源2的辐照同步，使得基线偏移测量时间间隔开始于撞击探测装置2的光子的通量超过阈值时。

在这一实施例中，像素的基线偏移确定单元40包括用于对基线信号进行采样以生成采样值的采样单元41以及用于将采样值转换成数字值的模数转换器单元42。在这一实施例中，由脉冲信号发生单元20生成的基线信号是诸如电流或电压信号之类的电信号。为了由这一电信号确定基线偏移，采用采样单元对所述电信号进行采样并将其转换成数字值，例如，在这一实施例中，所述采样单元为采样保持电路。然后，这一数字值直接提供所需的基线偏移的以安培或伏特衡量的测量结果。

在脉冲信号发生单元20生成在探测脉冲信号和基线信号中都同等明显的额外固定信号偏置，即与探测装置6的辐照无关的信号偏置的实施例中，可以通过减去所述固定信号偏置来由所述数字值计算所需的基线偏移。

在替代实施例中，每一像素的基线偏移确定单元40包括采样单元41，并且在所有的像素中同时对所述基线信号进行采样。由于另一方面未必要同时执行采样值到数字值的转换，而是还可以顺序地执行，即以交错的方式执行采样值到数字值的转换，所以将单个模数转换器单元42分配给多个像素的采样单元，以用于顺序地将采样值转换成数字值。

在这一实施例中，能量确定单元30被配置为通过从探测脉冲信号中去除所确定的基线偏移而关于所确定的基线偏移对能量确定进行校正。具体而言，能量确定单元30关于基线偏移对探测脉冲信号进行校正，从而得到探测脉冲信号的“经校正的”版本。然后，其由探测脉冲信号的这一“校正”版本确定所探测光子的能量，从而得到改善的能量确定。

在另一实施例中，能量确定单元30通过使探测脉冲信号本身不变，但是通过添加所确定的基线偏移而改变能量比较值，来校正由探测脉冲信号的基线偏移导致的能量确定中的误差。

上文所述的两种用于校正探测光子的能量确定的方法都将得到改善的能量确定。

图2示例性地示出了用于说明通过探测装置6探测辐射源2发射的光子的探测方法的实施例的流程图。在步骤101中，信号发生单元20在光子撞击探测装置6的同时生成指示所探测光子的能量的探测信号，在光子被避免撞击探测装置6的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击探测装置6的光子的影响，即，受到在比信号发生单元20探测到光子（针对其生成指示探测光子的能量的探测信号）的时间更早的时间或时间段撞击探测装置6的光子的影响。在步骤102中，基线偏移确定单元40根据基线信号确定探测信号的基线偏移。在步骤103中，能量确定单元30根据探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测光子的能量。

应当指出，未必按这一顺序连续执行这些步骤。特别地，基线偏移确定单元40能够在信号发生单元20生成基线信号（步骤101的部分）的同时确定探测信号的基线偏移（步骤102），能量确定单元30能够在信号发生单元20生成探测信号（步骤101的部分）的同时确定所探测光子的能量（步骤103）。

图3示意性并且示例性地示出了成像系统的实施例，所述成像系统在这一实施例中是计算机层析成像（CT）系统。所述计算机层析成像系统包括台架1，台架1能够围绕平行于z轴延伸的旋转轴R旋转。将诸如X射线管之类的辐射源2安装到台架1上。辐射源2设置有准直器3，在这一实施例中，所述准直器3从辐射源2发射的辐射形成锥形辐射束4。在其他实施例中，准直器3可以被配置为形成具有另一形状，例如，扇形的辐射束。

辐射束4贯穿圆柱形检查区带5中的受关注区内的对象（未示出），例如，患者或技术对象。在贯穿受关注区之后，辐射入射到也安装在台架1上的探测装置6上。在这一实施例中，探测装置6是参考图1描述的光子计数探测装置。在这一例子中，探测装置6具有包括多个像素的二维探测表面；在其他实施例中，其还可以具有一维探测表面。

优选通过电动机7以优选恒定的但是可调整的角速度来驱动台架1。提供另一电动机8，用于使对象（例如被安置在检查区带5内的患者台上的患者）平行于所述旋转轴R或者所述z轴的方向发生位移。这些电动机7、8被控制单元9控制，例如使得所述辐射源2和检查区带5（尤其是受关注区）沿螺旋轨迹相对于彼此移动。然而，也可以不移动对象或检查区带5（尤其是受关注区），而是只旋转辐射源2，在这种情况下，辐射源2沿圆形轨迹相对于检查区带5（尤其是受关注区）发生移动。

在辐射源2和检查区带5（尤其是受关注区）的相对移动期间，探测装置6根据入射到探测装置6的探测表面上的辐射来生成测量值。因此，辐射源2、用于使辐射源2相对于检查区带5移动的元件（具体而言为电动机7、8、台架1、控制单元9）和探测装置6形成了提供受关注区的测量数据的测量数据提供单元。

将在这一实施例中为所测量的光子计数值的受关注区测量数据提供给重构单元10，该重构单元10重构受关注区的图像。在显示器18上显示重构图像。

所述计算机层析成像系统包括同步单元11，同步单元11用于使探测装置6与辐射源2的辐照同步，从而使探测装置6的基线偏移确定单元40在辐射源2被避免辐照探测装置6的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。在这一实施例中，通过允许向探测装置6提供适当的同步信号SYNC的诸如模拟或数字接口之类的适当接口实现探测装置6的可同步性。

在这一实施例中，辐射源2包括用于开启和关闭光子发射的开关装置12，所述同步单元11被配置为向所述开关装置12提供同步信号SYNC，从而在基线偏移确定时间间隔期间对所述开关装置12发信号以关闭光子发射。所述开关装置优选是网格开关，对于X射线管而言，网格开关可以包括位于所述X射线管的阴极和阳极之间的额外电极，以控制电子的流动。

图4示意性并且示例性地示出了成像系统的另一实施例。这一实施例的成像系统与参考图3描述的成像系统的区别在于：辐射源2不包括用于开启和关闭光子的发射的开关装置12。相反，所述成像系统包括用于屏蔽辐射源2的屏蔽装置13。在这种情况下，同步单元11被配置为向屏蔽装置13提供同步信号SYNC，从而在基线偏移确定时间间隔期间向屏蔽装置13发信号来屏蔽辐射源以避免辐照探测装置2。

优选将屏蔽装置13与不允许对光子发射进行主动控制的辐射源一起使用，例如，该辐射源是伽马发射放射性核素或正电子发射放射性核素，但是屏蔽装置13也可以与X射线管等一起使用。所述屏蔽装置优选是被切换的金属或其他材料片，该金属或其他材料片对于辐射源发射的光子而言是不可透过的。

图5示例性地示出了说明成像方法的实施例的流程图。在步骤201中，辐射源2发射光子。在步骤202中，参考图2描述的探测方法探测辐射源2发射的光子。在步骤203中，同步单元11使探测装置6与辐射源2的辐照同步，从而使基线偏移确定单元40在辐射源2被避免辐照探测装置6的基线偏移确定时间间隔期间确定基线偏移。

应当指出，未必按这一顺序连续执行这些步骤。特别地，如果辐射源2包括用于开启和关闭光子的开关装置12，并且同步单元11被配置为向开关装置12提供同步信号SYNC，从而在基线偏移确定时间间隔期间向开关装置12发信号以关闭光子发射，那么辐射源2可以在基线偏移确定时间间隔期间不发射光子（步骤201）。

通过研究附图、公开文本和所附权利要求，本领域技术人员能够在实践所要求保护的本发明的过程中理解并实施所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除复数。

单个单元或装置可以完成权利要求中列举的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的事实不表示不能有利地采用某些措施的组合。

不应将权利要求中的附图标记推断为限制范围。

本发明涉及用于探测由辐射源发射的光子的探测装置。信号发生单元在光子撞击探测装置的同时生成指示探测到的光子的能量的探测信号，在光子被避免撞击探测装置时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击探测装置的光子的影响。基线偏移确定单元根据所述基线信号确定探测信号的基线偏移。能量确定单元根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测光子的能量。由于探测信号的基线偏移是由在光子被避免撞击检测装置的同时生成的基线信号确定的，因而能够以更高的准确度确定基线偏移，从而得到改善的能量确定。

Claims (14)

1.一种用于探测由辐射源（2）发射的光子的探测装置（6），所述探测装置（6）包括：

-信号发生单元（20），其用于在光子撞击所述探测装置（6）的同时生成指示所探测的光子的能量的探测信号，其中，所述信号发生单元（20）被配置为在光子被避免撞击所述探测装置（6）的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击所述探测装置（6）的光子影响，

-基线偏移确定单元（40），其用于确定所述探测信号的基线偏移，其中，所述基线偏移确定单元（40）被配置为根据所述基线信号来确定所述基线偏移，

-能量确定单元（30），其用于根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测的光子的能量。

2.根据权利要求1所述的探测装置（6），其中，所述探测装置（6）被配置为与所述辐射源（2）的辐照同步，使得所述基线偏移确定单元（40）在所述辐射源（2）被避免辐照所述探测装置（6）的基线偏移确定时间间隔期间确定所述基线偏移。

3.根据权利要求2所述的探测装置（6），其中，所述探测装置（6）被配置为与所述辐射源（2）的所述辐照同步，使得所述基线偏移确定时间间隔位于帧周期的末尾。

4.根据权利要求2所述的探测装置（6），其中，所述探测装置（6）被配置为与所述辐射源（2）的所述辐照同步，使得在帧周期期间，所述基线偏移确定单元（40）在所述辐射源（2）被避免辐照所述探测装置（6）的多个基线偏移确定时间间隔期间确定所述基线偏移。

5.根据权利要求2所述的探测装置（6），其中，所述探测装置（6）被配置为与所述辐射源（2）的所述辐照同步，使得所述基线偏移测量时间间隔开始于撞击所述探测装置（6）的光子的通量超过预定义的阈值时。

6.根据权利要求1所述的探测装置（6），其中，所述能量确定单元（30）被配置为通过从所述探测信号中去除所确定的基线偏移，来关于所确定的基线偏移对能量确定进行校正。

7.根据权利要求1所述的探测装置（6），其中，所述能量确定单元（30）被配置为通过将所述探测信号与为了关于所确定的基线偏移对所述能量确定进行校正已被加上了所确定的基线偏移的一个或多个能量比较值进行比较，来确定所探测的光子的能量。

8.根据权利要求1所述的探测装置（6），其中，所述基线偏移确定单元（40）包括用于对所述基线信号进行采样以生成采样值的采样单元（41）和用于将所述采样值转换成数字值的模数转换器单元（42）。

9.根据权利要求1所述的探测装置（6），其中，所述探测装置（6）包括多个像素，每一像素包括所述信号发生单元（20）和所述基线偏移确定单元（40），其中，针对每一像素，所述基线偏移确定单元（40）包括用于对所述基线信号进行采样以生成采样值的采样单元（41），其中，所述探测装置（6）包括被分配给多个像素的所述采样单元（41）以将所述采样值顺序地转换成数字值的一模数转换器单元（42）。

10.一种用于通过探测装置（6）来探测辐射源（2）发射的光子的探测方法，所述探测方法包括：

-通过信号发生单元（20），在光子撞击所述探测装置（6）的同时生成指示所探测的光子的能量的探测信号，并且在光子被避免撞击所述探测装置（6）的同时生成基线信号，所述基线信号受到先前撞击所述探测装置（6）的光子的影响，

-通过基线偏移确定单元（40）根据所述基线信号来确定所述探测信号的基线偏移，

-通过能量确定单元（30）根据所述探测信号和所确定的基线偏移来确定所探测的光子的能量。

11.一种成像系统，所述成像系统包括：

-用于发射光子的辐射源（2），

-根据权利要求1所述的用于探测所述辐射源（2）发射的光子的探测装置（6），

-同步单元（11），其用于使所述探测装置（6）与所述辐射源（2）的辐照同步，使得所述基线偏移确定单元（40）在所述辐射源（2）被避免辐照所述探测装置（6）的基线偏移确定时间间隔期间确定所述基线偏移。

12.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所述辐射源（2）包括用于开启和关闭光子发射的开关装置（12），其中，所述同步单元（11）被配置为向所述开关装置（12）提供同步信号（SYNC），使得在所述基线偏移确定时间间隔期间对所述开关装置（12）发信号以关闭光子发射。

13.根据权利要求11所述的成像系统，其中，所述成像系统包括用于对所述辐射源（2）进行屏蔽的屏蔽装置（13），其中，所述同步单元（11）被配置为向所述屏蔽装置（13）提供同步信号（SYNC），使得在基线偏移确定时间间隔期间对所述屏蔽装置（13）发信号来屏蔽所述辐射源（2）以避免辐照所述探测装置（6）。

14.一种成像方法，所述成像方法包括：

-通过辐射源（2）发射光子，

-通过根据权利要求10所述的探测方法来探测所述辐射源（2）发射的光子，

-通过同步单元（11）使所述探测装置（6）与所述辐射源（2）的辐照同步，使得所述基线偏移确定单元（40）在所述辐射源（2）被避免辐照所述探测装置（6）的基线偏移确定时间间隔期间确定所述基线偏移。

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