CN108139487B - 光子计数设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数并且解决电荷共享的问题的光子计数设备和方法。考虑在优选非常短的符合窗口内的近邻像素中的脉冲的开始，能够已经在脉冲的开始的情况下探测到电荷共享事件的发生。根据本发明，探测是否脉冲正在被处理，并且一个或多个近邻像素被侦测，以决定在非常短的符合窗口内是否已经记录了同时的相互作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数设备、一种用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数方法以及一种对应的软件产品。
背景技术
可以在多个背景下采用光子计数，所述背景之一是医学成像。例如，能量分辨光子计数探测器被用于谱计算机断层摄影(CT)。也在其他应用(例如光子计数乳房摄影)中提供有些类似的探测器。
在光子计数中的挑战之一是所谓的电荷共享。具体地，在直接转换材料中的电荷共享引起谱性能的劣化。在传感器中的单个X射线相互作用能够使得电荷根据体块内的电荷云的位置而漂移到两个或更多个像素。电荷因此被分布在两个或更多个像素上，并且通常被记录为具有对应的较低等价能量的两个或更多个事件。实际上这意味着预期谱被假的低能量事件污染，所述假的低能量事件不再贡献于光子峰，而是显现为通常被称为“低能量尾”的背景信号。
减少或者完全移除这样的低能量虚假事件对改善探测器的谱质量具有显著影响，并且将例如实现在谱(光子计数)CT的背景下的经改善、即较少噪声的材料分解的图像。
关于电荷共享补偿的方法实现Medipix3-CERN ASIC(例如，参见Ballabriga,R.等人的“The Medipix3 Prototype,a Pixel Readout Chip Working in Single PhotonCounting Mode With Improved Spectrometric Performance”，IEEE Transactions onNuclear Science，第54卷、第5期(2007年10月))。
US 2012/0112088 A1也涉及光子探测并且提供辐射扫描器中的校正电荷共享。US2012/0112088 A1的数据采集部件可以被配置为基于一个或多个脉冲的所识别的能量谱或者基于针对给定时间帧内的给定脉冲被激活和/或去激活的阈值来确定是否已经发生电荷共享。
根据常规方法，可能发生计数率性能的(在一些情况下甚至是显著的)下降。
基于能量谱或者基于脉冲的阈值历史对电荷共享的探测涉及复杂的考虑事项，仅能够在完整的脉冲之后执行。
根据US 2014/0175299 A1的用于记录通过X射线辐射辐照的对象的X射线图像的计数数字X射线探测器包括用于将X射线辐射转换为电信号的直接X射线转换器以及具有多个计数像素元件的矩阵。所述计数像素元件的至少部分具有信号输入部以及用于将所述信号转换为计数信号的两个电路。所述两个电路中的第一电路被配置为将进入相应像素元件的信号直接转换成计数信号并且被配置为对所述计数信号进行计数。所述两个电路中的第二电路被配置为将直接进入相应像素元件的信号与至少一个近邻像素元件的符合发生信号一起转换成计数信号并且对所述计数信号进行计数。所述第一电路和/或所述第二电路能够被个体地激活以及两者一起被激活。
US 2011/0210235 A1提供了一种用于探测电磁辐射或者撞击高能量粒子的云的闪烁的像素的阵列。所述阵列中的每个像素包括：辐射接收器，其用于将电磁辐射或撞击高能量粒子转换成辐射信号；以及转换器，其用于将所述辐射信号转换成脉冲。所述阵列还包括电路，所述电路用于针对在预定近邻中的像素上符合的脉冲对准则脉冲幅度、脉冲到达时间、将脉冲转换成数字信号的时间、脉冲持续时间、脉冲上升和下降时间或者脉冲随时间的积分中的一个或多个进行比较。所述阵列还包括用于抑制针对相同的一个或多个准则与近邻中的另一像素中的对应像脉冲比较为负的那些脉冲的电路。还提供了对应的方法。
WO 2004/064168 A1提供了一种用于单X射线计数的光子计数成像设备，包括：a)光敏材料的层；b)被布置在所述光敏材料的层中的光电探测器二极管的NxM阵列；c)包括高增益、低噪声放大模块的读出单元的NxM阵列，针对每个光电探测器二极管有一个读出单元；所述读出单元由数据处理模块来控制；d)每个读出单元包括内部数据处理模块，其允许将表示由相应光电探测器二极管中的入射光子或预定数量的入射光子所生成的电子空穴对的放大信号的输出信号分配至能预先选择的感兴趣区域；并且e)对所述输出信号的所述分配伴随有由时钟模块所生成的时间戳。由于该措施，除了所述光子计数成像设备的正常操作，由所述放大模块所生成的输出信号能够相对于撞击相应光电探测器二极管的光子的发生来单独地处置。出于该原因，至少针对该预先选择的感兴趣区域的时间分辨率被增强，直到所述时钟模块允许具有合适的频率的该分辨率。
发明内容
本发明的目的是提供一种允许考虑电荷共享的光子计数设备和光子计数方法，并且其中，避免或者至少减少或缓解了现有技术的问题、缺点和/或不足。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数设备，包括：多个能量鉴别器以及脉冲探测器，均被布置为接收通过光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲；以及多个计数器，所述计数器中的每个被耦合到所述能量鉴别器中的一个，以用于根据被耦合的能量的鉴别器的能量水平利用能量鉴别对光子相互作用进行计数，其中，所述脉冲探测器被布置为在接收到预定能量水平的输入的情况下提供脉冲逻辑信号，所述预定能量水平低于能量鉴别器的能量水平，其中，所述光子计数设备还包括阻止电路，所述阻止电路被布置为接收指示在至少一个近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入的近邻逻辑信号，其中，所述阻止电路被布置为，在所述脉冲逻辑信号和所述近邻逻辑信号一起存在于预定尺寸的符合窗口中的情况下，选择性阻止由多个计数器中的任何一个对脉冲进行计数。
在本发明的第二方面中，提出了一种用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数方法，包括以下步骤：接收通过光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲；在脉冲到达预定能量水平的情况下提供脉冲逻辑信号；并且在指示至少一个近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入的近邻逻辑信号和所述脉冲逻辑信号一起存在于预定尺寸的符合窗口中的情况下，阻止由多个计数器中的任何一个对所述脉冲进行计数，所述计数器中的每个被耦合到多个能量鉴别器中的一个，以用于根据耦合的能量鉴别器的能量水平利用能量鉴别对光子相互作用进行计数，每个能量鉴别器被布置为接收所述脉冲。
发明人认识到，考虑在优选非常短的符合窗口内的近邻像素(或转换器材料块)中的脉冲的开始，可能已经在脉冲的开始后探测到电荷共享事件的发生。根据本发明，探测脉冲是否正在被处理，并且侦测一个或多个近邻像素以决定在非常短的符合窗口内是否已经记录了同时相互作用。这样的符合或者能够由来自两个不相关的光子相互作用的真实符合而引起或者能够由共享电荷的同时记录而引起。因为在邻近像素中的电荷共享事件基本上立即地或同时地发生，因此可以使得所述符合窗口在实际实施方式的限制内非常小。具体地，所述符合窗口，尤其是在本发明的CT应用的背景下，可以小于10ns，优选小于5ns，更优选小于2ns，例如可以是仅1ns。
所述符合窗口的宽度优选被选择为使得拒绝真实事件的概率是低的。由于在CT应用中的高速率，存在两个邻近像素接近同时地接收碰撞光子的有限概率。过大的窗口将使电路拒绝可能不是由电荷共享引起的过多事件。然而，如果在存在较低速率的背景下使用本发明，符合窗口可以更宽。此外，预期到，所述符合窗口的尺寸在某种意义上可以是动态的，例如，取决于在先前的时间帧中针对像素或像素组的光子通量，这样的像素或组像素的符合窗口被调节。这意味着在像素或像素组的高通量的时段期间，所述符合窗口可以更小或者变得更小，而在低通量的时段期间，所述符合窗口可以更宽或者变得更宽。预期对符合窗口的(或者共同地或者分离地基于每像素或者每像素组)动态调节，以允许在更大的动态范围上针对电荷共享的拒绝相对于对真实符合的拒绝的更好的折中。
在优选实施例中，所述阻止电路被提供有数字传播延迟网络，以用于确定脉冲逻辑信号和近邻逻辑信号是否一起存在于符合窗口中，和/或其中，所述脉冲逻辑信号被提供有单稳态特性。
必须注意，存在许多种不同的方式来实施所述符合窗口。作为一个范例，提出了单稳态输出，其通常可以由RC时间常量来控制。针对所需的短脉冲，所述符合窗口也可以借助于数字传播延迟网络有利地实施。
在优选实施例中，所述光子计数设备包括输出部，所述输出部用于将所述脉冲逻辑信号提供到光子计数设备，以用于对近邻转换器材料块中的光子相互作用进行计数。
优选地，在给定实施方式中，对应于全范围像素或转换器材料块的所有光子计数设备被布置为将关于脉冲的探测或开始的信息与一个或多个近邻设备进行交换，即使这不是严格必要的。
例如，也可能的是，所述光子计数设备不向近邻光子计数设备提供所述脉冲逻辑信号，其中，所述阻止电路可以在这样的情况下被布置为也选择性地阻止来自近邻转换器材料块的脉冲由近邻光子计数设备进行计数。
在以上优选实施例的修改中，所述光子计数设备包括脉冲窗口延迟部分，所述脉冲窗口延迟部分用于将对所述脉冲逻辑信号的提供延迟预定时间段。
所述脉冲窗口延迟部分允许近邻光子计数设备观察相对于其自身事件的“过往”。然而，这在实施方式中可能不是要求的，因为所有像素能够被允许决定在其自身上解决电荷共享的事件(例如，拒绝脉冲)。
在优选实施例中，所述光子计数设备包括近邻窗口延迟部分，所述近邻窗口延迟部分用于将由所述阻止电路对所述近邻逻辑信号的接收延迟预定时间段。
作为以上修改的配对，也可以在所述阻止电路的接收侧上提供所述延迟。
在优选实施例中，所述光子计数设备包括：鉴别器延迟部分，其用于将由所述多个能量鉴别器对所述脉冲的接收延迟预定时间段；和/或多个计数器延迟部分，每个计数器延迟部分被提供在能量鉴别器的输出部与计数器的输入部之间并且提供预定时间段的延迟。
可以提供在脉冲到达计数器之前对所述脉冲的延迟(或者其处理)，以确保在最低能量鉴别器可以允许增加其对应的计数器之前做出关于解决电荷共享事件(例如，拒绝或不拒绝)的决定。因此，是否要提供这样的延迟取决于整形器速度以及最低阈值相对于脉冲探测器的预定能量水平的位置(即，在脉冲探测器变得活跃之后，在选取符合窗口之前、例如在接下来的>1ns之内不应当达到所述最低阈值)。
在优选实施例中，所述阻止电路还被布置为在接收到来自能量鉴别器和/或脉冲探测器的结束信号的情况下停止阻止对所述脉冲进行计数，所述结束信号指示脉冲已经过期(expired)。
所述阻止电路例如可以使用继而禁用所述计数器记录事件的正反器(flip-flop)来实施。所述正反器可以通过鉴别器重置返回到不活跃状态。尤其能够使用最低鉴别器进行这样的重置，即使使用最低阈值不是被要求的。能够使用任何鉴别器，即，返回到不活跃状态的任何鉴别器可以是指示所述脉冲已经被处理的充分条件。使用最低鉴别器给出了以下益处，即：这确实指示所述脉冲已经(几乎)结束，但是包括可能的缺点。在高通量方案中，脉冲堆积可能阻止最低鉴别器返回到不活跃或者可能使仅很少的返回到不活跃。
在优选实施例中，所述光子计数设备包括脉冲计数器，所述脉冲计数器被布置为基于由所述脉冲探测器所提供的脉冲逻辑信号来对光子相互作用进行计数。
所述脉冲探测器自身可以额外地满足另外的能量鉴别器的功能。换言之，可以朝向本发明来修改光子计数设备的现有设计，而无需增加另外的能量鉴别器/脉冲探测器。
在优选实施例中，所述光子计数设备包括符合计数器，所述符合计数器被布置为对脉冲逻辑信号和近邻逻辑信号一起存在于所述符合窗口中的符合事件进行计数。
能够记录针对每个给定像素已经探测到的电荷共享事件的数量。例如，能够通过包括额外的计数器来获得这样的计数值。此处，能够在两个或更多个像素中对电荷共享事件进行计数，即，在符合中的每个像素将记录所述事件。如果需要，能够采取措施对在仅一个像素中的电荷共享事件进行记录。在所述事件中所涉及的像素也能够基于从近邻设备对所述光子计数设备的输入来分辨所述事件。
在以上优选实施例的有利修改中，所述阻止电路被布置为接收单独的近邻逻辑信号，所述单独的近邻逻辑信号中的每个指示在不同的近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入，其中，所述符合计数器被布置为提供针对所述不同的近邻转换器材料块的符合事件的单独的计数。
此处，代替于单个符合计数器，例如，可以提供总共四个符合计数器，每个符合计数器不仅指示电荷共享事件的数量，而且也指示其与哪个像素共享。假设所述光子计数设备被提供用于中心像素，并且存在四个近邻像素：北侧、南侧、西侧和东侧。例如，当电荷共享事件分别示出在所述像素之间(C-S、C-E和C-W)的符合时，这些计数器可以被称为C-N(中心-北)。事实上，由于将在两个像素中同时地标记符合，假定针对每个像素存在对应地布置的光子计数设备，C-S能够与南侧近邻共享，即，S-C。实际上，这意指该具体计数器将在电荷事件在像素中心与南侧之间共享时记录一个计数。这分别应用于C-E、C-N和C-W。
在优选实施例中，所述光子计数设备包括：相加部分，其被布置用于将通过光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲与通过光子与近邻转换器材料块相互作用而生成的脉冲相加；以及仲裁控制部分，其被布置为基于所述脉冲逻辑信号和所述近邻逻辑信号来控制所述相加部分。
可以在所述电荷共享事件未被完全拒绝的情况下，实现对光子探测的进一步的改善，即使单单这样的拒绝可能已经对改善谱性能和调制传递函数(MTF)具有(非常)积极的影响。在先前段落中所指示的实施例允许通过将这两个(或者甚至多个)事件的电荷相加并将其分配到所涉及的像素中的一个来恢复原始相互作用。换言之，所述恢复涉及将两个或更多个像素的电荷相加，并且使得通过一个单个像素(即，一个光子计数设备)的阈值或鉴别器来处理其。
即使可以在数字域中恢复电荷(通过将鉴别器输出相加)，假设存在提供的足够大数量的阈值(即，能量鉴别是足够精细的)，以上实施例也允许在模拟域中恢复电荷共享事件，因此不存在关于能量鉴别被细化的限制，并且也可以在例如每个像素有三个至六个阈值的情况下使用。
在以上优选实施例的有利修改中，所述光子计数设备包括脉冲输出部，所述脉冲输出部被布置用于将接收到的通过所述光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲输出到光子计数设备，所述光子计数设备用于对在近邻转换器材料块中的光子相互作用进行计数。
潜在地，通过将所述脉冲也提供到近邻光子计数设备，可以获得关于向具体像素分配电荷共享事件的更大的灵活性和准确性。
在以上优选实施例的另一有利修改中，所述光子计数设备包括开关，所述开关被布置用于阻止多个能量鉴别器接收脉冲，其中，所述仲裁控制部分被布置为进行控制，使得：所述相加部分将通过所述光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲与通过所述光子与近邻转换器材料块相互作用而生成的脉冲相加，或者所述开关阻止所述多个能量鉴别器接收脉冲。
此处，提供了对由电荷共享事件所生成的电荷的分配，使得：在所述光子计数设备处接收到的脉冲被转发到另一光子计数设备，同时在适当的位置处中断输入部与计数器之间的连接，或者通过将从一个或多个近邻光子计数设备转发的一个或多个脉冲相加来支持在所述光子计数设备处接收到的脉冲。
在本发明的另外的方面中，提出了一种用于对光子相互作用进行计数的计算机程序，软件产品包括程序代码模块，当所述软件产品在根据本发明的第一方面的光子计数设备上运行时，所述程序代码模块用于使所述光子计数设备执行根据本发明的第二方面的方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的光子计数设备、根据权利要求14所述的用于光子计数的方法、以及根据权利要求15所述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，尤其是如在从属权利要求中所定义的优选实施例。
应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或上述实施例与相应的独立权利要求的任何组合。
本发明的这些和其他方面将根据下文所描述的实施例而显而易见，并且将参考下文所描述的实施例得到阐述。
附图说明
在以下附图中：
图1示出了图示根据本发明的实施例的光子计数设备的框图，
图2示出了两个模拟像素的时间系列，
图3示出了在图2中所标记的区的缩放，
图4示出了在使用和不使用本发明的阻止电路的情况下对计数率图形的比较，
图5示出了图示在图1中所示的光子计数设备的修改的框图，
图6示出了根据本发明的另一实施例的阻止电路的部分，
图7示出了包括在图6中所示的阻止电路的部分的两个近邻光子计数设备，并且
图8示出了图示根据本发明的实施例的用于对光子进行计数的方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1示出了图示根据本发明的实施例的光子计数设备的框图。
在该实施例中的光子计数设备1包括直接转换器3，所述直接转换器将其输出提供到脉冲整形器5，所述脉冲整形器继而将经整形的脉冲提供至多个能量鉴别器7(或阈值部分)。针对这些阈值部分7中的每个，提供了对应的计数器9。
光子计数设备1的基本概况对应于常规光子计数设备，本领域技术人员对常规光子计数设备是非常熟悉的。因此，不需要给出对这些元件的基础操作的额外解释。
此处使用术语“像素”，取决于背景，或者指代具体转换器材料块，或者指代具有其对应的光子计数设备的这样的“像素”的组合。
如上文所指出的，每个像素包括具有若干能量鉴别器的典型光子计数通道。在该实施例中，额外的阈值11(脉冲阈值PTH或脉冲探测器)被提供有低能量水平(例如，5keV，或者充分高于电子噪声)。
该额外的阈值或脉冲探测器11用于脉冲探测，即，探测脉冲正在被处理。脉冲探测器11的输出具有单稳态特性，即，在脉冲被探测时，所述输出在有限时间段(例如，1ns)内保持活跃。
脉冲探测器11的输出利用阻止电路13与邻近像素(例如，北、南、西和东，但不限于此)的对应脉冲探测器11’的输出逻辑地比较。如果该逻辑AND功能15的任何(OR 17)产生活跃输出，其用作在像素1与任何近邻像素之间记录符合事件的指示。
在图1中，近邻像素或光子计数设备1’被示出为不给出进一步的细节，除了指示脉冲探测器11’。此外，出于可读性，示出了近邻光子计数设备1’中的仅一个，而光子计数设备1在该实施例中被布置为从四个近邻光子计数设备1’接收脉冲探测器输出。
上文所提到的在非常短时间区间(例如，1ns)之内的符合撞击可以源自于电荷共享事件。
对此，在图1中所示的实施例启用正反器19，正反器19继而根据记录该事件来禁用计数器9。正反器19可以通过返回到不活跃状态21的较低的阈值来重置，即使在实践中，返回到不活跃状态的任何阈值可以被用于这样的重置。因为跨像素的所有脉冲探测器输出具有相同的单稳态特性，符合窗口最终最对应于单稳态输出的活跃状态的持续时间。
在图1中，所有像素的脉冲探测器输出以给定的时间窗口延迟23被馈送到“中心”像素。该延迟23允许中心像素观察相对于其自身事件的“过往”。这可能不是要求的，因为所有像素可能被允许决定拒绝关于其自己的脉冲。
同样地，在图1中，所有鉴别器7的输出经过相应的传播延迟方框25。这被提供以确保在最低阈值鉴别器7能够被允许增加其对应计数器9之前做出拒绝与否的决定。因此，包括这样的鉴别器延迟25的任何必要性取决于整形器速度以及最低阈值相对于与脉冲探测器11的能量水平的位置(即，在脉冲探测器11变得活跃之后，最低阈值7可能在接下来的例如>1ns之内不活跃)。
在备选实施例(未示出)中，这样的额外的脉冲探测器不被这样提供，因为可以代替地使用跟随有单稳态状态的最低阈值/鉴别器。换言之，本实施例的脉冲探测器11也可以被耦合到对应的计数器，使得也用作与鉴别器7类似的鉴别器。
图2A)示出了随时间的采取任意单位的依据归一化整形器输出101、103的两个模拟像素的时间系列。图2B)示出了对应的脉冲探测触发器。点线矩形105示出了在两个近邻像素中符合的事件。图2C)中的下面的曲线图示出了事件111确实是通过符合探测被捕获的，并且根据本发明的一些实施例，其因此将针对该具体事件而禁用计数机制。
图3示出了由图2中的矩形所标记的区的缩放。脉冲探测信号107、109的交叠(111)(图3B)指示这两个事件的接近同时的发生。
此处应当注意，因为进行模拟以示出探测的功能，因此事件是单能量的并且与规则事件没有差异，并且实现电荷共享事件。
图4示出了依据在撞击计数率(ICR，Mcps/像素)上所观测到的计数率(Mcps/像素)在使用和不使用本发明的阻止电路的情况下的计数率图形的比较。
由于事件的高速率，预期一些真实事件也被拒绝，即使这样的真实事件不对应于电荷共享事件，而是通过两个单独光子的接近同时地撞击而发生的。这样的不期望的拒绝的主要影响是计数率的损失。图4示出了具有(线113)和不具有(115)电荷共享拒绝的计数率图形。如所预期的，在阻止对电荷共享事件的计数的情况下，记录的计数率是有些较低的。随着速率的增加，错误地拒绝真实的单独事件的概率增加。超过最大速率，极端的堆积使得脉冲探测更为困难，并且因此，计数率曲线渐进地跟随麻醉性模型。在中等速率(例如，0-10Mcps/像素ICR)下，拒绝电路的影响是最小的，并且通过区分出由电荷共享引起的事件，可以预期谱质量的显著改善。图4已经考虑了四个邻近像素到命名的中心像素上的符合。
图5示出了图示在图1中所示的光子计数设备的修改的框图。
在该修改中，提供了对针对每个给定像素已经被拒绝的事件的数量进行记录(图4中的曲线117)。能够通过将在图1中所示的实施例扩展为也包括如在图5中所示的额外的计数器27来容易地实现这样的计数值。在该实施例中，将在两个或更多个像素中对电荷共享事件进行计数，即，在符合中的每个像素将记录事件。如果需要，则能够采取措施来记录在一个像素中的电荷共享事件。在所述事件中所涉及的像素能够根据AND函数15的活跃状态来分辨。
在图5中所示的光子计数设备的结构对应于在图1中所示的，除了添加了对发现两个脉冲存在于符合窗口中的实例进行计数的计数器27。
图6示出了根据本发明的另一实施例的阻止电路的部分31。
实施例解决在模拟域中恢复电荷共享事件的可能实施方式。
类似于在图1和图4中所示的实施例，提供了脉冲探测器11’，脉冲探测器11’的输出与由延迟窗口23’延迟的近邻逻辑信号逻辑地比较(AND函数15’)。
偏离在图1和图4中所示的实施例，通过仲裁控制部分29来替换OR函数和RS正反器。该仲裁控制部分的目的是决定哪个像素要接收完全收集的电荷，即，其探测哪些像素是符合的并且选择电荷加和的方向。该选择能够以非常简单的术语进行，例如，具有预定义的权重，其中，电荷始终从南到北以及从东到西转移。
所述仲裁控制部分的输出包括信号A、B、C和D(下文所解释的)。
该实施例利用以下事实：能够非常快速地(例如，在1-2ns之内)实现符合窗口和决定。对入射脉冲的这样的快速反应允许在瞬变响应到达最低阈值之前选择要被添加的整形器。
图7示出了包括在图6中所示的阻止电路13’的部分31的两个近邻光子计数设备。出于简洁的目的，此处仅示出了近邻光子计数设备1”中的两个。
类似于在图1或图4中所示的，光子计数设备1”包括直接转换器3和脉冲整形器5。脉冲整形器5的输出被耦合到相加部分33，并且还被提供到近邻光子计数设备1”(信号X)。
此处相加部分33还被耦合到近邻光子计数设备1”的脉冲整形器5的输出部。
由仲裁控制部分29所提供的信号A(参见图6)控制开关35，所述开关将近邻整形器5的输出连接到相加部分33的加法器37或者将其断开。
相加部分33的输出(信号Z)被引导至光子计数设备1”的鉴别器(未示出)。在所述鉴别器与相加部分33之间，提供了另外的开关39，所述另外的开关由来自仲裁控制部分29的信号B来控制。
假设仲裁控制部分29确定了由在图7中所示的两个光子计数设备1”的整形器5接收到的脉冲是由于电荷共享事件，并且因此应当由上部计数设备1”进行计数。提供了信号A以将加法器37不仅与上部计算设备1”的整形器5连接，而且也与下部计数设备1”的整形器5连接。此外，向开关39提供了信号B，使得相加部分33的输出确实到达所述鉴别器。
因此，下部光子计数设备1”的相加部分33和开关39由对应的仲裁控制部分(未示出)来控制，以停止信号到所述鉴别器的传播(并且因此也停止到对应计数器(未示出)的传播)。
另外的信号C、D被用于控制相对于其他近邻光子计数设备的对应电路。
图8示出了图示根据本发明的实施例的用于对光子进行计数的方法的示意性流程图。
在接收步骤50中，接收通过光子与转换器材料块相互作用而生成的脉冲。
接收到的脉冲被提供到脉冲探测器，并且一旦所述脉冲达到预定能量水平，在信号提供步骤52中，提供脉冲逻辑信号。
在预定尺寸的符合窗口中一起存在指示在至少一个近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入的近邻逻辑信号以及脉冲逻辑信号的情况下，在阻止步骤54中，阻止所述脉冲由多个计数器中的任意一个计数器进行计数，所述计数器中的每个计数器被耦合到多个能量鉴别器中的一个，以用于根据所耦合的能量鉴别器的能量水平利用能量鉴别器对光子相互作用进行计数，每个能量鉴别器被布置为接收脉冲。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应当视为是说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
根据对附图、公开内容和的权利要求的研究，本领域技术人员在实践所请求保护的发明时能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。
在某种程度上，以上讨论涉及用于谱CT的能量分辨光子计数探测器。然而，本发明也在针对宽范围的应用(例如光子计数乳房摄影)的其他探测器中使用。
在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”并不排除多个。
单个处理器、设备或其他单元可以实现权利要求书中所记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
如探测、确定能量、提供信号、对事件或信号进行计数、以及阻止信号的传播的操作能够被实施为计算机程序的程序代码模块和/或专用硬件。
计算机程序可以被存储和/或分布在适合的介质上，诸如与其他硬件一起提供的或者作为其部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式发布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统分布。
权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数设备(1、1’)，包括：
多个能量鉴别器(7)以及脉冲探测器(11、11’)，所述多个能量鉴别器以及所述脉冲探测器中的每个被布置为接收通过光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲，以及
多个计数器(9)，所述计数器(9)中的每个被耦合到所述能量鉴别器(7)中的一个，以用于根据所耦合的能量鉴别器(7)的能量水平利用能量鉴别对光子相互作用进行计数，
其中，所述脉冲探测器(11、11’)被布置为在接收到预定能量水平的输入的情况下提供脉冲逻辑信号，所述预定能量水平低于所述能量鉴别器(7)的所述能量水平，
其中，所述光子计数设备(1、1’)还包括阻止电路(13、13’)，所述阻止电路被布置为接收指示至少一个近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入的近邻逻辑信号，
其中，所述阻止电路(13、13’)被布置为在所述脉冲逻辑信号和所述近邻逻辑信号一起存在于预定尺寸的符合窗口中的情况下阻止由所述多个计数器(9)中 的任何一个对脉冲进行计数。
2.根据权利要求1所述的光子计数设备(1)，
其中，所述阻止电路(13)被提供有数字传播延迟网络，所述数字传播延迟网络用于确定所述脉冲逻辑信号和所述近邻逻辑信号是否一起存在于所述符合窗口中，并且/或者
其中，所述脉冲逻辑信号被提供有单稳态特性。
3.根据权利要求1所述的光子计数设备(1、1”)，
包括输出部，所述输出部用于将所述脉冲逻辑信号提供到用于对近邻转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数设备(1’)。
4.根据权利要求3所述的光子计数设备(1、1”)，
包括脉冲窗口延迟部分，所述脉冲窗口延迟部分用于将对所述脉冲逻辑信号的所述提供延迟预定时间段。
5.根据权利要求1所述的光子计数设备(1、1”)，
包括近邻窗口延迟部分(23)，所述近邻窗口延迟部分用于将由所述阻止电路(13、13’)对所述近邻逻辑信号的所述接收延迟预定时间段。
6.根据权利要求1所述的光子计数设备(1、1”)，
包括：鉴别器延迟部分，其用于将由所述多个能量鉴别器(7)对所述脉冲的所述接收延迟预定时间段；和/或多个计数器延迟部分(25)，每个计数器延迟部分被提供在能量鉴别器(7)的输出部与计数器(9)的输入部之间并且提供预定时间段的延迟。
7.根据权利要求1所述的光子计数设备(1、1”)，
其中，所述阻止电路(13)还被布置为在接收到来自能量鉴别器(7)和/或所述脉冲探测器(11)的结束信号(21)的情况下停止阻止对所述脉冲进行计数，所述结束信号(21)指示所述脉冲已经过期。
8.根据权利要求1所述的光子计数设备(1、1”)，
包括脉冲计数器，所述脉冲计数器被布置为基于由所述脉冲探测器(11)提供的所述脉冲逻辑信号来对光子相互作用进行计数。
9.根据权利要求1所述的光子计数设备(1)，
包括符合计数器(27)，所述符合计数器被布置为对所述脉冲逻辑信号和所述近邻逻辑信号一起存在于所述符合窗口中的符合事件进行计数。
10.根据权利要求9所述的光子计数设备(1)，
其中，所述阻止电路(13)被布置为接收单独的近邻逻辑信号，所述单独的近邻逻辑信号中的每个指示在不同的近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入，
其中，所述符合计数器(27)被布置为提供针对所述不同的近邻转换器材料块的符合事件的单独的计数。
11.根据权利要求1所述的光子计数设备(1、1”)，包括：
相加部分(33)，其被布置用于选择性地将通过所述光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲与通过所述光子与所述近邻转换器材料块相互作用而生成的脉冲相加；以及
仲裁控制部分(31)，其被布置为基于所述脉冲逻辑信号和所述近邻逻辑信号来控制所述相加部分(33)。
12.根据权利要求11所述的光子计数设备(1”)，
包括脉冲输出部(X)，所述脉冲输出部被布置用于将接收到的通过所述光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲输出到光子计数设备(1”)，所述光子计数设备用于对所述近邻转换器材料块中的光子相互作用进行计数。
13.根据权利要求11所述的光子计数设备(1”)，
包括开关(39)，所述开关被布置用于阻止所述多个能量鉴别器(7)接收所述脉冲，
其中，所述仲裁控制部分(31)被布置为进行控制，使得所述相加部分(33)将通过所述光子与所述转换器材料块相互作用而生成的所述脉冲与通过所述光子与所述近邻转换器材料块相互作用而生成的所述脉冲相加，或者所述开关(39)阻止所述多个能量鉴别器接收所述脉冲。
14.一种用于对转换器材料块中的光子相互作用进行计数的光子计数方法，包括以下步骤：
接收通过光子与所述转换器材料块相互作用而生成的脉冲，
在所述脉冲到达预定能量水平的情况下提供脉冲逻辑信号，并且
在指示至少一个近邻转换器材料块中的预定能量水平的输入的近邻逻辑信号和所述脉冲逻辑信号一起存在于预定尺寸的符合窗口中的情况下，阻止由多个计数器中的任何一个对所述脉冲进行计数，所述计数器中的每个被耦合到多个能量鉴别器中的一个，以用于根据所耦合的能量鉴别器的能量水平利用能量鉴别对光子相互作用进行计数，每个能量鉴别器被布置为接收所述脉冲。
15.一种用于对光子相互作用进行计数的计算机可读介质，包括程序代码模块，当在根据权利要求1所述的光子计数设备上运行时，所述程序代码模块用于使所述光子计数设备执行根据权利要求14所述的方法的步骤。
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