CN103575753A - 用于x射线检测器的电子可变增益 - Google Patents

Abstract

一种电子电路（150），用于处理由X射线检测器阵列（110）测量的电子测量数据，所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线并且具有响应传播到所述检测器阵列（110）上的X射线生成电子测量数据的多个检测器像素（102），所述电子电路（150）包括：测量数据接收接口（152），所述测量数据接收接口配置成用于接收来自所述检测器像素（102）的电子测量数据作为模拟信号；模拟增益调节单元（154），所述模拟增益调节单元配置成用于根据可调节模拟增益值操纵所述模拟信号；以及处理器（156、166），用于在所述操纵之后处理所述电子测量数据。

Description

用于X射线检测器的电子可变增益

技术领域

本发明涉及用于处理测量数据的电子电路、用于检测X射线的X射线检测器、用于通过X射线辐射分析样本的X射线分析装置、用于处理测量数据的方法和软件程序或产品。

背景技术

X射线管是产生X射线的真空管。X射线是具有比紫外光短的波长的电磁波谱。X射线管在许多领域中使用，例如X射线结晶照相术、医疗设备、机场行李扫描仪和用于工业检查。

X射线管包括将电子发射到真空中的阴极和收集电子的阳极，因此建立电子束。高压电源连接阴极和阳极以加速电子。来自阴极的电子与阳极材料碰撞使得生成的能量的一部分作为X射线发射。X射线束然后可以通过经过X射线光学器件并且随后经过准直器成形。

X射线束然后可以被引导到例如呈晶体的形式的样本以用于执行X射线结晶照相分析。X射线结晶照相术是用于确定晶体内的原子的布置的方法，其中X射线束撞击晶体并且导致X射线束分散到许多特定方向。从这些衍射束的角和强度能够计算晶体内的电子的强度的三维图片。从该电子强度可以确定晶体中的原子的平均位置。

散射X射线从样本传播到X射线检测器。在这里，X射线可以由闪烁体转化成光量子。光量子然后可以由像素化阵列检测器（例如CCD或CMOS检测器）以空间分辨率检测并且由此可以转化成电子测量信号。检测器然后将把电子测量信号传到电路进行信号处理。

X射线实验的电子测量信号的评估是复杂的。在许多情况下，例如在蛋白结晶照相术的情况下，信号幅度很小。而且，诸如背景噪声或电子伪影的干扰影响可能进一步减小评估的精确性。

因此，当评估X射线测量数据时，在可获得精确性方面有限制。

发明内容

本发明的目的是以高精度处理X射线实验的电子测量信号。该目的由独立权利要求实现。另外的实施例由从属权利要求体现。

根据本发明的示例性实施例，提供一种电子电路（例如集成电路），所述电子电路用于处理由X射线检测器阵列测量的电子测量数据，所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线，并且具有响应传播到所述检测器阵列上的X射线生成电子测量数据的多个检测器像素，所述电子电路包括：测量数据接收接口，所述测量数据接收接口配置成用于接收来自所述检测器像素的电子测量数据作为模拟信号；模拟增益调节单元，所述模拟增益调节单元配置成用于根据可调节模拟增益值操纵所述模拟信号（特别地配置成用于用被称为模拟增益值的因数乘以模拟信号，其中该因数不是不可变地固定，而是可以自由地变化或设置成期望值）；以及处理器，用于在所述操纵之后处理所述电子测量数据。

根据另一示例性实施例，提供一种X射线检测器，其中所述X射线检测器包括：X射线检测器阵列，所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线并且具有响应传播到所述检测器阵列上的X射线生成电子测量数据作为模拟信号的多个检测器像素；以及具有上述特征的用于处理所述电子测量数据的电子电路。

根据另一示例性实施例，提供一种用于通过X射线辐射分析样本的X射线分析装置，其中所述X射线分析装置包括用于生成将朝着所述样本引导的X射线束的X射线源，以及具有上述特征的用于检测在与所述样本相互作用后的X射线的X射线检测器。

根据又一示例性实施例，提供一种处理由X射线检测器阵列测量的电子测量数据的方法，所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线并且具有响应传播到所述检测器阵列上的X射线生成电子测量数据的多个检测器像素，其中所述方法包括接收来自所述检测器像素的电子测量数据作为模拟信号，根据可调节模拟增益值操纵所述模拟信号，以及在所述操纵之后处理所述电子测量数据。

根据本发明的再一示例性实施例，提供一种优选地存储在数据载体上的软件程序或产品，当在诸如计算机的数据处理系统上运行时用于控制或执行具有上述特征的方法。

本发明的实施例可以部分地或完全地由一个或多个合适的软件程序体现或支持，所述软件程序可以存储在任何类型的数据载体上或由任何类型的数据载体以另外方式提供，并且可以在任何合适的数据处理单元中或由任何合适的数据处理单元执行。软件程序或例程可以优选地在X射线数据分析的背景下应用。根据本发明的实施例的X射线数据分析方案可以由计算机程序（即，由软件）或通过使用一个或多个特定电子优化电路（即，在硬件中）或以混合形式（即，借助于软件部件和硬件部件）执行或帮助。

在本申请的背景下，术语“模拟信号”可以特别地表示任何连续电信号，即，可以呈任何逐渐变化值的任何电信号。它与数字信号的区别在于有意义的信号中的小波动。

在本申请的背景下，术语“数字信号”可以特别地表示代表离散值的序列的电信号，例如数字化（进行采样和模数转换的）模拟信号。

在本申请的背景下，术语“可调节增益值”可以特别地表示因数，将电子测量信号在模拟域中乘以所述因数以由此改变或操纵它。增益值未被设置成固定值，而是与此相反可以由用户或处理器根据某个应用或实验的要求设置成任何期望的或适当的值。

根据示例性实施例，来自用于分析样本的X射线衍射或散射实验的数据可以在生成电模拟信号之后直接进行处理，使得由测量数据构成的图像具有更好的对比度或产生更有意义的结果，所述数据例如由检测器像素的二维矩阵状阵列检测。通过允许已经在模拟信号域中（即在将模拟信号转换到数字域以便进一步处理之前）的测量信号的灵活调节，获得图像质量（其中可以由嵌入暗背景中的局部强度最大值构成二维图像）的该改善。换句话说，通过允许在数字转换之前模拟信号所乘的增益因数的自由选择，在信号处理架构中实现额外自由度。模拟增益因数的可选择性具有的优点是可以逐渐地或连续地（即不仅仅以逐步或离散方式）调节正或负信号放大。考虑到数字信号的离散特性，模拟域中的该无级增益选择在数字域中是不可能的。所以，模拟增益因数的自由可调节性显著地细化信号处理，导致显著改善的图像质量。特别地，可以通过增加自由度以调节已经在模拟域中的信号（即，在信号处理路径的早期阶段，在该阶段信号还没有在电子处理期间加入模拟以及数字域中的伪影），显著地改善信噪比。允许选择增益值，特别地与噪声滤波算法组合，允许以改善的信噪比测量强信号而不测量饱和和较弱信号。这对于产生弱数据的X射线衍射应用是特别有用的。此外，通过使用信噪比作为决定X射线实验的持续时间的参数或标准，从弱衍射样本更快速收集数据成为可能。

接着，将解释电子电路的另外示例性实施例。然而，这些实施例也适用于X射线检测器、X射线分析装置、方法和软件程序或产品。

在实施例中，模拟增益调节单元具有配置成用于接收来自通信耦合实体（例如另一个设备的处理器或操作通信耦合通信设备或处理器的用户）的可调节模拟增益值（或更确切地，指示选定模拟增益值的控制信号）的模拟增益值输入接口。所以，系统可以具有独立外部接口，经由所述独立外部接口可以从外部实体输入期望的模拟增益值。

在实施例中，模拟增益调节单元具有配置成用于接收由用户输入的可调节模拟增益值的用户接口。这样的用户接口允许个人用户输入（例如键入）期望的选定模拟增益值。所以用户有机会主动地介入信号处理而不是仅仅面对不可影响的结果。通过使用户能够在合适模拟增益值的选择中发挥作用，可以改善测量结果的值并且可以抑制信号伪影。

在实施例中，模拟增益调节单元配置成用于根据衰减模拟信号（即减小模拟信号的幅度）的可调节模拟增益值操纵模拟信号。衰减模拟信号的模拟增益值（其特别地是乘法因数）小于一。因此，在模拟信号似乎太大以致于不能获得有意义的结果的情况下，可以通过衰减信号改善图像的质量。

在实施例中，模拟增益调节单元配置成用于根据增强模拟信号（即增加模拟信号的幅度）的可调节模拟增益值操纵模拟信号。增强模拟信号的模拟增益值大于一。这在信号尽管具有较小噪声但是很弱的情况下可以是特别合适的，原因是模拟域中的信号的简单放大于是可以扩大可从结果图像察觉或导出的信息。

在又一实施例中，模拟增益值的值也可以设置成一，即，对于某个实验或测量数据集，可以由用户停用信号操纵。

在实施例中，模拟增益调节单元配置成用于根据通过仅仅从有限数量的预定可选择模拟增益值选择而可调节的模拟增益值操纵模拟信号。在该情况下，不仅可以选择模拟增益值，而且也能够从限定完整电子增益设置的信号处理参数的完整集合选择（例如，这样的电子增益设置也可以包括指示可以匹配相应模拟增益值的一个或多个数字增益参数的数据）。为了使系统也适用于技能不足或经验不足的用户，系统可以提供多个合适的增益设置，用户然后可以从其中自由地选择期望的增益设置。因此，可以防止用户进行不适当的选择，使得可以通过调节增益参数的复杂系统引导用户。所以，系统不太倾向于出故障，原因是仅仅允许用户从多个合理的增益设置选择。在一个实施例中，仅仅能够在0.5、1、2和4的增益值当中选择。

在实施例中，模拟增益调节单元配置成用于根据仅仅在预定、指定范围内可调节的模拟增益值操纵模拟信号。例如，该范围可以从0.5到4。而且通过限制模拟增益值的容许范围，系统可以不太倾向于出故障，原因是防止用户输入将不产生有意义的结果的不合理的模拟增益值。

在实施例中，模拟增益调节单元允许为某个X射线光子能量调节模拟增益值。对于不同X射线光子能量，可以调节不同模拟增益值。

在实施例中，电子电路包括配置成用于将被操纵模拟信号转换成数字信号的模数转换器。所以，模拟信号在乘以可调节增益值之后可以转换成数字信号。模数转换器是例如使用采样将模拟形式的连续量转换成数字形式的离散表示的设备。

在实施例中，电子电路包括配置成用于根据数字增益值操纵数字信号（特别地配置成用于使数字信号乘以被称为数字增益值的因数）的数字增益单元。因此，额外信号幅度操纵在数字域中是可能的。例如，通过使用某个模拟增益值改善信噪比，可以有利于归一化或再次调节数字域中的信号幅度。例如，数字增益值可以通过使它乘以可调节数字增益值至少部分地补偿模拟域中的信号的操纵。通过数字增益单元，可以使信号与其它要求兼容，例如可以由连接的其它设备进一步处理的数字信号值的某个范围。可以基于先前应用的和选择的模拟增益值确定数字增益值。

在实施例中，电子电路包括配置成用于根据可调节数字增益值操纵数字信号的数字增益调节单元。在本申请的背景下，术语“可调节数字增益值”可以特别地表示因数，数字化电子测量信号在数字域中乘以所述因数以由此改变或操纵它。数字增益值未被设置成固定值，而是与此相反可以由用户或处理器根据某个应用或实验的要求设置成任何期望的或适当的值。通过允许用户或另一个设备也在数字域中调节数字增益值，进一步增加系统的灵活性。模拟和数字域中的独立可调节性给予用户或设备操纵测量数据的高自由度以获得很好的信噪比或对比度。

在实施例中，处理器配置成用于处理数字信号。换句话说，可以在模数转换之后执行进一步的信号处理。

在实施例中，处理器配置成用于特别地基于图像识别程序抑制数字信号中的噪声。噪声抑制算法也可以应用于数字域中的操纵信号。也能够执行基线校正使得具有比预定阈值小的值的信号可以设置成零，零被认为仅仅表示噪声。

在实施例中，检测器阵列包括成行和列布置的检测器像素的矩阵状二维阵列。检测器阵列可以是电荷耦合器件（CCD）检测器阵列或互补金属氧化物半导体（CMOS）检测器阵列。根据本发明的实施例的可变增益调节架构与CCD和CMOS技术都兼容。

在CCD图像传感器中，像素可以由掺杂MOS（金属氧化物半导体）电容器表示，当图像采集开始时所述掺杂MOS电容器可以偏压到阈值之上以用于逆变（inversion），允许在半导体氧化物接口处将入射光子转换成电子电荷。CCD能够读出这些电荷以由此导出模拟形式的电子测量数据。

CMOS检测器是包括集成电路的图像传感器，所述集成电路包含像素传感器的阵列，每个像素包含光电检测器和有源放大器。这样的图像传感器可以由CMOS工艺产生。

在实施例中，X射线检测器包括覆盖检测器阵列的检测器像素的闪烁体。作为闪烁体的替代选择，任何其它X射线-光转化结构可以位于检测器像素的上游以用于将待检测的X射线转化成较低能量的光子，例如在紫外波长范围内的光量子或光子。闪烁体可以被认为是可以将X射线转化成多个较低能量的光子的固体，其中该数量指示光子的能量。所以，闪烁体可以被认为是布置在模拟信号处理器的上游的光域中的放大器。

在实施例中，X射线检测器包括在闪烁体和检测器阵列之间的光纤光锥（taper）。这样的光纤光锥可以被认为是布置在闪烁体和检测器阵列之间并且允许朝着相应的检测器像素引导在闪烁体中生成的光子的多个波导。通过该光纤的锥形布置，能够提供物理较大闪烁体和物理较小X射线检测器像素阵列之间的接口，由此将光子聚焦到检测器像素上。

在实施例中，X射线源包括生成X射线的X射线管，用于收集和聚焦在X射线管中生成的X射线的X射线光学器件，和用于在由X射线光学器件收集和聚焦X射线之后调节X射线的X射线束调节器。X射线源可以包括用于发射电子束的电子束发射器，所述电子束然后由施加的高电压朝着阳极加速。当撞击阳极时，电子束生成X射线，然后X射线可以由X射线光学器件（例如反射镜）聚焦。这样收集和聚焦的X射线然后可以输入诸如准直器的X射线束调节器以用于进一步束成形。离开准直器的X射线束然后可以传播到样本，在所述样本处散射X射线。检测器可以布置在样本的下游并且可以检测信号和暗区域的二维图像。

在实施例中，X射线分析装置配置成X射线衍射仪。X射线散射输送关于晶体、粉末和薄膜的晶体结构、化学组成和物理性质的信息并且基于根据入射和散射角、极化和波长或能量观察撞击样本的X射线束的散射强度。特别在X射线衍射仪中，适当的信噪比是重要的，原因是在许多情况下相应的应用遭受小信号（例如参见蛋白结晶照相术）。因此，适当的信号评估和噪声抑制以及可调节增益管理在这样的技术中最有利。

附图说明

通过参考结合附图进行的实施例的以下更详细描述，本发明的实施例的其它目的和许多附带优点将容易领会并且变得更好理解。大致上或功能上相同或相似的特征将由相同的附图标记表示。

图1示出根据本发明的示例性实施例的X射线检测器阵列和用于处理电子测量数据的耦合电子电路。

图2示出根据本发明的示例性实施例的X射线衍射仪。

图3示出根据本发明的示例性实施例的X射线检测器和连接电子电路。

图4是图3的布置的分解图。

图5是根据本发明的示例性实施例的电子电路以及X射线检测器阵列的方块图。

图6是示出图5的电子电路的模拟通道的方块图。

具体实施方式

在下面，将解释本发明人关于X射线检测器的测量信号的评估的一些考虑，基于所述考虑开发了本发明的示例性实施例。

X射线检测器的常规信号处理电子设备具有固定模拟增益（对于某个X射线光子能量）。对于强X射线信号结果可以是检测器的饱和（电子设备具有导致每个像素的ADU的最大可能值；ADU表示模数单位，即，表示像素检测器的（例如CCD的）输出的数。生成的ADU和在像素检测器上采集的电子的数量之间的关系由电子增益限定。在ADU中给出的强度提供用于比较图像的方法）。对于弱X射线信号，结果可能是低信噪比，其中信号难以与检测器的噪声源（其是电子读出噪声和来自成像器、即由自生成电子产生的暗电流）区分。

与此相反，本发明的示例性实施例涉及具有可变电子增益的X射线检测器的构造，所述可变电子增益将改善其测量弱信号以及强信号的能力。相应地，能够执行多个可调（或可切换）电子增益设置（其中值可以由实际电子电路设计产生）。低于当前值的值将抑制ADU值并且因此显著地减小图像噪声，同时将强信号保持在检测器的动态范围内（即，强信号不超范围并且不饱和读出电子设备）。高于当前值的值将增强ADU值并且因此增加弱信号，放大图像噪声和数据信号以便于通过软件或固件算法进行图像滤波，导致改善的信噪比。

因此，通过选择增益设置中的一个并且使用噪声滤波算法，根据本发明的示例性实施例的X射线检测器可以允许测量更强的信号而不饱和并且也允许以改善的信噪比测量更弱的信号。可以通过软件和固件进行该选择，并且因此可以控制该选择以用当前样本进行最佳实验。弱信号的改善信噪比将特别有用于产生弱数据的X射线衍射应用，例如卫星散射、谐波和漫射衍射（例如来自无序样本）。当信噪比用作参数以决定实验持续时间时，这将允许从弱衍射样本更快地收集数据。可变电子增益有利地等于用于检测器的可变总增益。

在下面，参考图1，将解释根据本发明的示例性实施例的用于检测X射线的X射线检测器100。

X射线检测器100包括CCD检测器阵列110，该CCD检测器阵列具有布置成具有行和列的二维矩阵的多个检测器像素102。转化结构133（例如闪烁体）位于待检测的撞击X射线（未显示，但是从根据图1的左手侧传播到转化结构133）和检测器像素102之间。转化结构133将入射X射线转化成然后由检测器像素102检测的光量子。通过生成电子测量数据作为电子信号，例如一定数量的电荷载子（例如电子），检测器像素102的每一个配置成用于直接检测光量子并且因此间接检测X射线。更确切地，传播到X射线检测器阵列110的X射线可以首先由转化结构133转化成光量子，然后光量子由检测器像素102的半导体部件转化成模拟电子信号，即，电流或电压。

电子电路150在检测器阵列110的下游，可以配置成集成电路或常规地布线，并且适合于处理由检测器阵列110的检测器像素102输送的电子测量数据。

电子电路150配置成用于处理由检测器像素102供应的电子测量数据，并且在测量数据接收接口152处接收模拟格式的该电子数据。换句话说，测量数据接收接口152电耦合到检测器像素102的输出，并且接收来自检测器像素102的电子测量数据作为模拟信号。

这些模拟信号然后可以在可选的多路复用器（MUX）164中预处理。多路复用器164选择来自检测器像素102的若干模拟输入信号中的一个，并且将选定输入信号传到单线中，使得它们作为多路复用信号177顺序地供应到模拟增益调节单元154的输入。作为图1的顺序信号处理架构的替代选择，部分或完全并行处理也是可能的。

模拟增益调节单元154配置成用于根据可调节、可变、可选择模拟增益值操纵供应的模拟信号。在所示实施例中，用户接口158设在模拟增益调节单元154处，可以接收用户可以经由输入/输出单元160输入的用户限定或用户选定模拟增益调节值。输入/输出单元160可以包括输入元件，例如按钮、小键盘、鼠标或操纵杆，期望的模拟增益调节值可以作为控制命令经由所述输入元件发送到模拟增益调节单元154。相应的模拟信号然后将乘以模拟增益调节单元154中的选定模拟增益调节值。此外，一个或多个额外数据通信接口167、168可以设在模拟增益调节单元154处，诸如数据处理器156或预处理器166的电子单元可以经由所述数据通信接口将模拟增益值发送到模拟增益调节单元154。

在一个实施例中，模拟增益调节单元154允许耦合实体160、166、156选择小于1（其导致模拟信号的衰减或幅度减小）和/或大于1（其导致模拟信号的增强或幅度增加）和/或1（其根本不导致模拟信号的操纵）的任何增益值。在另一实施例中，由模拟增益调节单元提供仅仅限定或有限数量的允许增益设置，例如可以选择0.5、1、2或4的增益值。在又一实施例中，模拟增益调节单元154允许仅仅在指定范围内（例如在0.1到5）之间自由地调节增益值。

模拟增益调节单元154然后使作为多路复用信号177接收的模拟信号幅度乘以被调节模拟增益值并且将输出提供给预处理单元166。预处理单元166配置成用于在将测量信号转换成数字域之前预处理乘以被调节模拟增益值的测量信号。预处理单元166也经由输入/输出单元160接收来自用户的控制命令。

在经过可选的预处理单元166之后，经预处理的模拟信号可以供应到将比例扩大或比例缩小的和经处理的模拟信号转换成数字域的模数转换器（ADC）162。最后产生的数字信号用附图标记165表示。

后者可以供应到可选的数字增益调节单元168，所述数字增益调节单元配置成用于执行数字信号165乘以大于1或小于1或等于1的任何数字增益值。数字增益值可以可由或不可由耦合实体（例如输入/输出单元160）调节。

数据处理器156位于数字增益调节单元168的下游以用于处理数字域中的数据。特别地，数据处理器156可以配置成用于将噪声抑制算法应用于被操纵数字信号188。在该背景下，可以应用导致增强被操纵数字信号188中的信噪比的图像识别程序。例如也可能由数据处理器156执行基线校正（备选地这可以在预处理器166中进行），通过该基线校正例如在预定阈值之下的信号可以设置成零，由此抑制噪声。

数据处理器156的输出可以供应到数据输出单元170，经由该数据输出单元数据可以在输入/输出单元160（其可以包括显示设备，例如监视器）上向用户显示或者可以供应到另一个实体（未显示，参见箭头）以进行进一步处理或使用。

图2显示根据本发明的示例性实施例的X射线衍射仪200的三维图。

X射线衍射仪200包括X射线源，该X射线源包括例如旋转阳极型的X射线管202，在该X射线管内通过将电子束引导到阳极上生成X射线束。此外，显示了X射线光学器件204，该X射线光学器件用于收集和聚焦在X射线管202中生成的X射线束并且附连到X射线管202。除此以外，提供X射线调节器206或准直器，用于在由X射线光学器件204收集和聚焦X射线束之后调节X射线束。

也显示了安全遮光器241和快速遮光器243。此外，显示了调节螺杆245，通过该调节螺杆可以相对于X射线管202调节X射线光学器件204，并且可以相对于X射线光学器件204调节X射线束调节器206。特别地，可以通过致动调节螺杆245对准X射线光学器件204的可调节反射镜（未显示）。

离开X射线束调节器206的X射线束299然后可以朝着发生X射线散射的蛋白晶体208或任何其它晶状或粉状样本引导。散射X射线然后朝着具有检测器阵列110和电子电路150的X射线检测器100引导。

图3显示X射线检测器100的三维图。X射线299在由闪烁体300转化成光量子之前传播通过X射线检测器100的铍窗口366。在闪烁体300的下游设有作为波导的光纤光锥302，即，多个光纤的锥形布置，所述光纤光锥将光量子聚焦到CCD检测器像素102上。检测器像素102生成指示光信号的模拟电子信号，所述光信号又指示X射线299。这些模拟信号将供应到电子电路150并且由该电子电路处理，如上面参考图1所述。用于冷却CCD检测器像素102的珀尔帖（Peltier）冷却器367也在图3中显示并且布置在检测器阵列和电子电路150之间。

图4显示图3中所示的部件的分解图。

图3和图4中所示的检测器100可以在X射线衍射仪上使用。检测器100具有在前面的真空室和在后面的电子封装。当冷却成像器（在所示实施例中，CCD检测器像素102）时真空是有利的，以便避免水冷凝。真空室在前面用铍窗口366密封，原因是这具有对于X射线299的良好透明度。在室的内部，X射线光子在闪烁体300上生成绿光光子（用附图标记369示意性地显示），绿光光子通过光纤块（即光纤光锥302）聚焦到成像器设备（即CCD检测器像素102）上。光纤光锥302可以构造成具有或不具有变焦比。在没有变焦的情况下，它实现从前端到成像器端的1:1图像转移。在有变焦的情况下，它实现例如1:1.3、1:2或1:2.5比率的图像缩小（当前端大于成像器时）。绿光子369在成像器的检测器像素102中生成电子，并且这些电子在检测器像素102中积累持续X射线曝光的时间。在曝光结束时，电子设备150从检测器像素102读出电子，将其转化成电压信号，然后将它数字化为由软件存储作为2D图像文件的值。检测器100的放大或增益分成两个部分：光学和电子。光学增益表示对于进入检测器100的一个X射线光子在成像器中产生的电子的数量。这取决于闪烁体300处的放大（每一个X射线光子的绿光子369的数量）、闪烁体300和成像器之间的传输损失和成像器的灵敏度。检测器100可以与各种特征能量的X射线光子（例如钼K-α或铜K-α）一起使用，钼K-α或铜K-α每个以不同方式与闪烁体300相互作用，并且因此产生不同的光学增益值。电子增益描述图像数据中的模数单位（ADU）和从成像器读出的电子的数量之间的比率。这取决于电子设备150的构造并且与X射线光子能量无关。

X射线检测器100具有从X射线299到绿光光子369的前端转化（其对应于某个光学增益）。到电子信号的后端转化具有各种设置。在实施例中，可变电子增益设置为x0.5、x1、x2和x4。在ADU/电子方面这将表示：0.24、0.48、0.96和1.92。可变电子增益设置可以通过电子设备、固件和/或软件的设计实现。

图5显示根据本发明的示例性实施例的X射线检测器的方块图500。

电子信号从X射线检测器阵列110输送到模拟通道177（在所示实施例中为四个）中。提供满足图1的实体154、166的功能的第一电子芯片。经由接口，第一电子芯片154、166与第二电子芯片通信，第二电子芯片与图1的实体168、156相关。第三电子芯片170也有助于数据处理。第二电子芯片168、156经由CAN（控制器局域网络）总线512通信。第三电子芯片170具有以太网连接514。能够用第一电子芯片154、166进行双向触发通信。此外，提供配电单元510，该配电单元可以被供应电力（例如12V DC，2A），参见附图标记518。珀尔帖冷却器367可以由珀尔帖冷却器电源520供应电力。

温度传感器504在四个点执行温度测量，可以在方块506中评估温度测量。此外，提供时钟单元502。

图6显示根据本发明的实施例的电子电路的模拟通道的方块图600。

检测器阵列110经由接口152耦合到交流耦合前置放大器604。在使信号通过偏移去除器602和信号组合器606之后，它应用于可变增益放大器154。处理器166在这里由参考信号测量单元608和视频信号测量单元610构成。相应处理的信号然后供应到数字接口，参见附图标记162。

应当注意术语“包括”不排除其它元件或特征并且“一”不排除多个。与不同实施例关联描述的元件也可以组合。也应当注意的是权利要求中的附图标记不应当被理解为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种电子电路（150），所述电子电路用于处理由X射线检测器阵列（110）测量的电子测量数据，所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线，并且具有响应传播到所述检测器阵列（110）上的X射线生成电子测量数据的多个检测器像素（102），所述电子电路（150）包括：

测量数据接收接口（152），所述测量数据接收接口配置成用于接收来自所述检测器像素（102）的电子测量数据作为模拟信号；

模拟增益调节单元（154），所述模拟增益调节单元配置成用于根据可调节模拟增益值操纵所述模拟信号；

处理器（156、166），用于在所述操纵之后处理所述电子测量数据。

2.根据权利要求1所述的电子电路（150），其中所述模拟增益调节单元（154）具有模拟增益值输入接口（158、167、178），配置成用于接收来自通信耦合实体（160、156、166）的可调节模拟增益值。

3.根据权利要求1或2所述的电子电路（150），其中所述模拟增益调节单元（154）具有用户接口（158），配置成用于接收由用户、特别地经由输入单元（160）输入的可调节模拟增益值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子电路（150），其包括以下特征中的至少一个：

所述模拟增益调节单元（154）配置成用于根据衰减所述模拟信号的可调节模拟增益值操纵所述模拟信号；

所述模拟增益调节单元（154）配置成用于根据增强所述模拟信号的可调节模拟增益值操纵所述模拟信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子电路（150），其中所述模拟增益调节单元（154）配置成用于根据通过从多个预定可选择模拟增益值选择而可调节的模拟增益值操纵所述模拟信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子电路（150），其中所述模拟增益调节单元（154）配置成用于根据在指定范围内、特别是在从0.5到4的范围内可调节的模拟增益值操纵所述模拟信号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子电路（150），其包括配置成用于将被操纵模拟信号转换成数字信号的模数转换器（162）。

8.根据权利要求7所述的电子电路（150），其包括配置成用于根据数字增益值操纵所述数字信号的数字增益单元（168）。

9.根据权利要求7所述的电子电路（150），其包括配置成用于根据可调节数字增益值操纵所述数字信号的数字增益调节单元（168）。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的电子电路（150），其中所述处理器（156）配置成用于处理所述数字信号。

11.根据权利要求10所述的电子电路（150），其中所述处理器（156）配置成用于特别地基于图像识别程序抑制所述数字信号中的噪声，导致所述数字信号中的增强信噪比。

12.一种X射线检测器（100），其包括：

X射线检测器阵列（110），所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线，并且具有响应传播到所述检测器阵列（110）上的X射线生成电子测量数据作为模拟信号的多个检测器像素（102）；

根据权利要求1至11中任一项所述的用于处理所述电子测量数据的电子电路（150）。

13.根据权利要求12所述的X射线检测器（100），其中所述检测器阵列（110）包括由电荷耦合器件检测器阵列和互补金属氧化物半导体检测器阵列组成的群组中的一种。

14.一种处理由X射线检测器阵列（110）测量的电子测量数据的方法，所述X射线检测器阵列配置成用于检测X射线，并且具有响应传播到所述检测器阵列（110）上的X射线生成电子测量数据的多个检测器像素（102），所述方法包括：

接收来自所述检测器像素（102）的电子测量数据作为模拟信号；

根据可调节模拟增益值操纵所述模拟信号；

在所述操纵之后处理所述电子测量数据。

15.一种优选地存储在数据载体上的软件程序或产品，当在诸如计算机的数据处理单元（154、156、166）上运行时用于执行根据权利要求14所述的方法。

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