CN104414676A - X射线探测器和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于探测X射线辐射的X射线探测器，具有：平面的阴极；被划分成多个像素元素的阳极；和布置在阴极与阳极之间的直接转换器，用于将辐射转换成电荷，其中，围绕像素元素或像素元素的组布置了至少两个保护环或保护环结构，在该保护环或保护环结构上施加电势，其中，在至少两个保护环的至少两个不同的环上或保护环结构的部分上施加不同的电势。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于探测X射线辐射的X射线探测器，以及一种用于平衡X射线探测器的不同像素元素的辐射响应的方法。
背景技术
对于特别是在计算机断层造影、血管造影、单光子发射造影(SPECT)、正电子发射造影(PET)等中的伽马辐射和X射线辐射的探测器，除了别的之外研发了基于直接转换的材料的辐射探测器。用于直接转换器的典型材料例如是III-V或II-VI半导体，例如碲化镉或碲化镉锌。对于X射线辐射的探测，为直接转换器设置了电极(阴极和阳极)并且施加了高电压。通过电场将由(X射线)辐射产生的载流子分离、朝着电极加速并且可以作为电流来测量。
为了实现辐射探测器的位置分辨，典型是将电极之一(通常是阳极)像素化，即划分成多个的子面积(像素元素)。另外，通过所谓的保护环(Guardring)包含了像素结构，例如是多个像素元素的组(例如4×4)，在该保护环上施加了特定的电势。例如在专利文件US 6，928，144 B2中描述了保护环。保护环通常用于通过部分地补偿例如漏电流和电场畸变，改善X射线探测器或探测器模块的边缘像素的情况。但是，位于辐射探测器的边缘上或者仅位于探测器模块的边缘上的像素元素经常显示与中间的像素元素不同的辐射响应情况。这样的辐射探测器的另一个问题在于，像素元素根据其是否位于散射辐射栅格结构(Anti-Scatter-Grid Struktur防散射栅格结构)上和以什么形式位于散射辐射栅格结构上而情况不同。在US 2012/0267737A1中，通过延长两个电极之一(例如上面的阴极)超过基底，对像素元素的边缘特性进行了计算。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种X射线探测器，其考虑了像素元素例如关于其边缘位置和/或通过散射辐射栅格对其影响的不同的辐射响应情况，以及提供一种对应的方法。
根据本发明的用于探测X射线辐射的X射线探测器具有：平面的阴极；被划分成多个像素元素的阳极；和布置在阴极与阳极之间的直接转换器，用于将辐射转换成电荷，其中，围绕像素元素或像素元素的组布置了至少两个保护环或保护环结构，在所述保护环或保护环结构上施加电势，其中，在至少两个保护环的至少两个不同的环上或保护环结构的部分上施加不同的电势，其能够通过借助可施加给保护环或保护环结构的不同的电势补偿边缘像素元素、具有直接相邻像素元素少的像素元素或者以其它方式受损的像素元素的辐射响应情况，并因此对均匀和高质量的成像做出贡献。作为优点由此得到，更好地面对像素元素的不同情况，例如由于环境条件(例如通过散射辐射栅格，没有相邻物的边缘等)出现的空间电荷或极化的形成的情况，以便最终能够实现X射线探测器的均匀的响应，并且由此实现无伪影的成像。
保护环和保护环结构可以分别包围一小组的(例如由4个、9个或16个像素元素组成的宏像素)、多个的或仅单个的像素元素。
按照本发明的构造，X射线探测器具有多个的保护环或保护环结构，在其上施加了至少两个不同的电势。
按照本发明的另一种构造，根据邻近保护环或保护环结构的像素元素在辐射探测器内部的位置，给保护环或保护环结构的部分施加不同的电势。在此，邻近X射线探测器的边缘像素元素的保护环结构的部分特别是具有与邻近在所有侧都被相邻像素元素包围的像素元素的保护环结构的部分不同的电势。以这种方式可以针对中间像素元素补偿和平衡边缘像素元素的不同情况。在此，根据需要可以设置成，在边缘像素元素区域中的电势高于或低于在中间像素元素区域中的电势。在此，根源需要也能够调节所施加的电势的差别的量级；例如不同的电势能够以系数1或2相区分。
这里，边缘像素元素应被理解为或者在整个X射线探测器的边缘上或者在探测器模块或其它探测器区段的边缘上布置的像素元素，并且由于其位置例如在方形像素元素情况下具有少于八个直接的相邻像素元素，即例如仅有五个或三个相邻像素元素。中间像素元素具有八个直接的相邻像素元素。邻近保护环结构的电势的位置依赖关系也可以适用于没有直接的边缘像素元素的像素元素；因此它们也可以仅位于探测器边缘或探测器模块边缘附近，但是具有不同于中央布置的像素元素的保护环电势。在此，可以在边缘像素元素与X射线探测器(探测器模块等)中央布置的像素元素之间的保护环结构的部分上施加例如逐级不同的电势。
按照本发明的另一种构造，根据位于X射线探测器前方的散射辐射栅格的散射辐射栅格结构给保护环或保护环结构的部分施加不同的电势。也就是根据是否存在散射辐射栅格以及它关于各自的像素元素是如何构造和布置的来选择保护环或保护环结构各自的电势。特别地，邻近被散射辐射栅格结构至少部分地遮住的像素元素的保护环结构的部分具有与邻近未被遮住的像素元素的保护环结构的部分不同的电势。这里也可以通过合适的保护环结构的电势来补偿相应的至少部分被遮住的像素元素的不同的辐射响应情况。这里也可以按照需要相应地选择电势，例如对于被遮住的像素元素按照相应的量级更高或更低地选择，例如以系数1或2。不同的遮住例如可以通过不同的电势来补偿。
直接转换器由III-V或II-VI半导体构成，特别是由碲化镉或碲化镉锌(CZT)构成。
按照本发明的另一种构造，X射线探测器被构造成用于计算机断层成像的CT-X射线探测器。这样的CT-X射线探测器经常被构造成弧形，并且具有一行或多行由多个像素元素组成的探测器模块。通过CT-X射线探测器通常从不同的投影方向拍摄多个大多狭窄的、被X射线辐射扇面照射的截面图像，然后紧接着在计算机上对其进行重建。CT-X射线探测器通常由多个探测器模块构成，后者又具有多个像素元素。
按照本发明的另一种构造，X射线探测器被构造成平面图像探测器，例如用于透视或血管造影成像。这样的平面图像探测器是矩形和平面状构造的。
附图说明
以下借助在附图中示意性示出的实施例详细解释根据本发明特征的发明以及其它优选构造，但是本发明不限于这些实施例。附图中：
图1示出了已知的具有X射线探测器的计算机断层成像设备的视图，
图2示出了具有已知的保护环结构的X射线探测器的视图，
图3示出了根据本发明具有施加了不同电势的保护环结构的X射线探测器的剖面视图。
具体实施方式
在图1中示出了已知的具有CT-X射线探测器11的计算机断层成像设备10。计算机断层成像设备10包括用于安置待检查的患者的患者安置台12、具有围绕系统轴13可旋转地布置的拍摄系统14；11的未示出的机架。拍摄系统14；11具有X射线管14和X射线探测器11，它们互相对置对齐，使得在运行中从X射线管14的焦点15发出的X射线辐射到达X射线探测器11。X射线探测器11包括散射辐射栅格16、在未示出的阴极与像素化的阳极之间的直接转换器17和在辐射方向上位于其后的读取电子器件18。X射线探测器11具有多个例如编组为探测器模块19的像素元素或探测器元素。由此能够位置分辨地计数和/或能够能量选择性地采集X射线量子。为了拍摄检查区域的图像，在围绕系统轴13旋转拍摄系统14；11时从多个不同的投影方向采集投影。所生成的图像数据随后被传输到具有重建单元21的图像计算机20，重建单元从图像数据中按照已知方法重建例如以患者的截面图像形式的图像。在与图像计算机20连接的显示单元22上可以显示图像。
在图2中示出了一组像素元素23的例子，这些像素元素被已知的保护环24包围。保护环24或保护环结构可以包围一组像素元素、单个像素元素或多个像素元素(例如以整个探测器模块的形式)。保护环例如可以作为导电材料(例如金、铂或其它金属)的导电轨或导电点安装在像素元素的像素化的阳极侧面。借助相应的接线在保护环或保护环结构上施加电势。已知的X射线探测器具有保护环，在该保护环上基本上施加了相同的电势。
在图3中示出了根据本发明具有保护环结构25的X射线探测器的剖面图，在该保护环结构上施加了不同的电势。包围或邻近X射线探测器(例如探测器模块或传感器板或整个X射线探测器)的子单元的边缘像素元素23.1的保护环结构的部分被施加第一电势26(被填充的点)，以便补偿边缘像素元素的边缘特性。这样选择电势，使得边缘像素元素按照其空间电荷或极化等的构成的情况(即例如关于其辐射响应情况)与中间像素元素23.2平衡。例如邻近被散射辐射栅格轻微遮住的像素元素23.3的保护环结构25的另外的部分具有与第一电势26不同的第二电势27(部分被填充的点)。另外，邻近被散射辐射栅格严重遮住的像素元素23.4的保护环结构的另外的部分被施加第三电势28(未被填充的点)，其中，第三电势28不同于其它两个电势。
替代地，可以考虑本发明的许多不同的结构。也可以例如围绕每个像素元素添加一个保护环，其中，这里也可以例如根据各个被包围的像素元素的位置设置不同的电势。或者围绕例如4×4像素元素的一组像素元素(宏像素)分别存在保护环，其于是在“边缘”组的情况下(在X射线探测器或探测器模块或传感器板等的边缘处)具有与中间宏像素的保护环不同的电势。
也可以例如仅给包围或邻近X射线探测器(例如探测器模块或传感器板或整个X射线探测器)的子单元的边缘像素元素的保护环结构的部分施加第一电势，而其余的保护环结构具有与其不同的第二电势。
通过根据保护环结构的空间位置施加不同的电势，最终可以实现X射线探测器的均匀响应，并且由此实现无伪影的成像。
本发明可以如下总结为：为了均匀地且尽可能无伪影的成像，设置一种用于探测X射线辐射的X射线探测器，具有：平面的阴极；被划分成多个像素元素的阳极；和布置在阴极与阳极之间的直接转换器，用于将辐射转换成电荷，其中，围绕像素元素或像素元素的组布置至少两个保护环或保护环结构，在该保护环或保护环结构上施加电势，其中，在至少两个保护环的至少两个不同的环上或保护环结构的部分上施加不同的电势。
Claims (10)
1.一种用于探测X射线辐射的X射线探测器，具有：平面的阴极；被划分成多个像素元素(23)的阳极；和布置在阴极与阳极之间的直接转换器(17)，用于将X射线辐射转换成电荷，其中，围绕所述像素元素(23)或所述像素元素(23)的组布置了至少两个保护环(24)或保护环结构(25)，在所述保护环(24)或所述保护环结构(25)上施加电势，其中，在至少两个保护环(24)的至少两个不同的环上或保护环结构(25)的部分上施加不同的电势。
2.按照权利要求1所述的X射线探测器，所述X射线探测器具有多个在其上施加至少两个不同的电势的保护环(24)或保护环结构(25)。
3.按照上述权利要求中任一项所述的X射线探测器，其中，根据邻近所述保护环(24)或所述保护环结构(25)的像素元素(23)在所述X射线探测器内部的位置，给所述保护环(24)或所述保护环结构(25)的部分施加不同的电势。
4.按照上述权利要求中任一项所述的X射线探测器，其中，根据位于所述X射线探测器前方的散射辐射栅格(16)的散射辐射栅格结构，给所述保护环(24)或所述保护环结构(25)的部分施加不同的电势。
5.按照权利要求3所述的X射线探测器，其中，邻近所述X射线探测器的边缘像素元素(23.1)的保护环结构(25)的部分具有与邻近在所有侧面都被相邻像素元素围绕的像素元素(23)的保护环结构的部分不同的电势。
6.按照权利要求4所述的X射线探测器，其中，邻近被所述散射辐射栅格结构至少部分地遮住的像素元素(23.3；23.4)的保护环结构(25)的部分具有与邻近未被遮住的像素元素的保护环结构的部分不同的电势。
7.按照上述权利要求中任一项所述的X射线探测器，其中，所述直接转换器(17)由碲化镉或碲化镉锌(CZT)构成。
8.按照上述权利要求中任一项所述的X射线探测器，其被构造成用于计算机断层成像的CT-X射线探测器(11)。
9.按照上述权利要求中任一项所述的X射线探测器，其被构造成平面图像探测器。
10.一种用于平衡按照权利要求1至9中任一项所述的X射线探测器的不同像素元素的辐射响应的方法，其中，根据邻近保护环结构(25)的部分的像素元素(23)在所述X射线探测器内部的位置，或者根据位于所述X射线探测器前方的散射辐射栅格(16)的散射辐射栅格结构，给保护环(24)或保护环结构(25)的部分施加不同的电势。
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