CN108140650A - 具有高空间解析度的x射线检测器 - Google Patents
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Abstract
公开了一种适合于检测X射线的装置，系统和方法。该装置包括：X射线吸收层(110)和掩模(301)；其中该掩模(301)包括第一视窗(3010)和第二视窗(3011)，以及该第一视窗(3010)和该第二视窗(3011)之间的部分；其中第一和第二视窗(3010,3011)对于入射X射线不是非透明的；并且其中第一和第二视窗(3010,3011)被设置使得由传播通过第一视窗(3010)的X射线光子在X射线吸收层(110)中产生的载流子和由传播通过第二视窗(3011)的X射线光子在X射线吸收层(110)中产生的载流子在空间上不重叠。
Description
【技术领域】
本公开涉及X射线检测器，特别涉及有载流子的高空间分辨能力的X射线检测器。
【背景技术】
X射线检测器可以是用于测量X射线的通量，空间分布，光谱或其他性质的装置。
X射线检测器可用于许多应用。一个重要应用是成像.X射线成像是放射摄影技术并且可以用于揭示组成不均匀和不透明物体(例如人体)的内部结构元素。另一个重要应用是元素分析。元素分析是就一些材料的元素组成来分析它的样本的过程。
早期的X射线检测器包括照相底片和照相胶片。照相底片可以是具有感光乳剂涂层的玻璃底片。
在20世纪80年代，出现了光激励萤光板(PSP板).PSP板可包含在它的晶格中具有色心的萤光材料。在将PSP板暴露于X射线时，X射线激发的电子被困在色心中直到它们受到在板表面上扫描的激光光束的激励。在激光扫描板时，被捕获的激发电子发出光，其被光电倍增管收集。收集的光转换成数字图像。
另一种X射线检测器是X射线图像增强器。在X射线图像增强器中，X射线首先撞击输入萤光体(例如，碘化铯)并且被转换成可见光。可见光然后撞击光电阴极(例如，包含铯和锑复合物的薄金属层)并且促使电子发射。发射电子数量与入射X射线的强度成比例。发射电子通过电子光学器件投射到输出萤光体上并且促使该输出萤光体产生可见光图像。
闪烁体的操作与X射线图像增强器有些类似之处在于闪烁体(例如，碘化钠)吸收X射线并且发射可见光，其然后可以被对可见光合适的图像感测器检测到。
半导体X射线检测器可以将X射线直接转换成电信号并且从而提供比前代X射线检测器更好的性能。半导体X射线检测器可包括半导体层，其在感兴趣波长吸收X射线。当在半导体层中吸收X射线光子时，产生多个载流子(例如，电子和空穴)。如本文使用的，术语“载流子”，“电荷”和“载体”可互换地使用。半导体X射线检测器可具有多个像素，其可以独立确定X射线的局部强度和X射线光子能量.X射线光子产生的载流子可在进入像素的电场下被扫过。如果单个X射线光子产生的载流子被超过一个像素收集(“电荷共用”)，半导体X射线检测器的性能可受到负面影响。在确定X射线光子能量的应用(例如，元素分析)中，因为X射线光子的能量通过它产生的电荷量来确定，电荷共用对于光子能量的准确测量尤其成问题。电荷共用在要确定入射X射线光子的位置时也可以成为问题。
【发明内容】
本文公开的教导涉及用于X射线检测的装置，系统和方法。更特定地，本教导涉及有载流子的空间分辨能力的X射线检测器的装置，系统和方法。
在一个示例中，公开适合于检测X射线的装置，该装置包括：X射线吸收层和掩模；其中该掩模包括第一视窗和第二视窗，以及该第一视窗和该第二视窗之间的部分；其中第一和第二视窗对于入射X射线不是非透明的；其中该部分对于入射X射线是非透明的；并且其中第一和第二视窗被设置使得由传播通过第一视窗的X射线光子在X射线吸收层中产生的载流子和由传播通过第二视窗的X射线光子在X射线吸收层中产生的载流子在空间上不重叠。
根据实施例，第一视窗和第二视窗是最近邻。
根据实施例，装置进一步包括：第一组一个或多个电极，其配置成接收来自传播通过第一视窗的入射X射线的信号；和第二组一个或多个电极，其配置成接收来自传播通过第二视窗的入射X射线的信号。
根据实施例，接收信号包括收集由入射X射线产生的载流子。
根据实施例，第一视窗或第二视窗或两者包括一个或多个通孔或一个或多个盲孔或其组合。
根据实施例，第一视窗或第二视窗或两者包括一个或多个通槽或一个或多个盲槽或其组合。
根据实施例，第一视窗或第二视窗或两者包括与那部分的材料不同的材料。
根据实施例，掩模包括金属。
本文公开这样的系统，其包括上文描述的装置和X射线源，该系统组态成用于对人的胸部或腹部进行X射线放射摄影。
本文公开这样的系统，其包括上文描述的装置和X射线源。该系统组态成用于对人的口腔进行X射线放射摄影。
本文公开货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括上文描述的装置和X射线源。该货物扫描或非侵入式检查(NII)系统组态成用于基于背散射X射线来形成图像。
本文公开货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括上文描述的装置和X射线源。该货物扫描或非侵入式检查(NII)系统组态成使用通过被检查物体的X射线来形成图像。
本文公开全身扫描器系统，其包括上文描述的装置和X射线源。
本文公开X射线电脑断层摄影(X射线CT)系统，其包括上文描述的装置和X射线源。
本文公开电子显微镜，其包括上文描述的装置，电子源和电子光学系统。
本文公开这样的系统，其包括上文描述的装置。该系统组态成用于测量X射线源的剂量。
本文公开这样的系统，其包括上文描述的装置。该系统是X射线望远镜，X射线显微镜，X射线显微CT系统或配置成进行乳房摄影，工业缺陷检测，显微放射摄影，铸件检查，焊缝检查或数字减影血管摄影的系统。
在另一个示例中，公开了使用前面提到的装置的方法，该方法包括：将装置放置在相对于场景的多个位置处；用在多个位置处的装置获得数据；从数据编译场景的图像。
根据实施例，获得数据包括使装置相对于场景移动。
根据实施例，获得数据进一步包括使场景相对于装置移动。
根据实施例，获得数据进一步包括使透镜相对于场景和装置移动。
根据实施例，采用上文的方法获得数据进一步包括测量传播通过每个视窗的入射X射线的强度。
部分额外优势和新颖特征将在接着的描述中阐述，并且部分将在本领域内技术人员检查下列附图时变得明显或可通过生产或操作示例而获悉。本教导的优势在下文论述的详细示例中阐述的方法论，工具和组合的各种方面可通过实践或使用实现和得到。
【附图说明】
图1A示意示出根据实施例的检测器的横截面图。
图1B示意示出根据实施例的检测器的详细横截面图。
图1C示意示出根据实施例的检测器的备选详细横截面图。
图2A示意示出根据实施例的半导体X射线检测器的一部分的示范性顶视图。
图2B示意示出由X射线光子产生的载流子在它们漂移时扩散。
图2C示意示出X射线光子可引起X射线萤光并且萤光X射线可产生载流子。
图3A示意示出根据实施例有载流子的空间分辨能力的示范性X射线检测器。
图3B示意示出根据实施例有载流子的空间分辨能力的另一个示范性X射线检测器。
图3C示意示出根据实施例有载流子的空间分辨能力的另一个示范性X射线检测器。
图4A示意示出根据实施例有载流子的空间分辨能力的X射线检测器的示范性顶视图。
图4B示意示出根据实施例有载流子的空间分辨能力的X射线检测器的另一个示范性顶视图。
图5示意示出根据实施例使用有载流子的空间分辨能力的X射线检测器的示范性方法。
图6A示意示出根据实施例使用有载流子的空间分辨能力的X射线检测器通过使该X射线检测器相对于场景移动的示范性方法。
图6B示意示出根据实施例使用有载流子的空间分辨能力的X射线检测器通过使场景相对于该X射线检测器移动的另一个示范性方法。
图6C示意示出根据实施例使用有载流子的空间分辨能力的X射线检测器通过使透镜移动的另一个示范性方法。
图7示意示出根据实施例适合于医学成像(例如胸部X射线放射摄影，腹部X射线放射摄影等)的系统，其包括本文描述的X射线检测器。
图8示意示出根据实施例适合于牙齿X射线放射摄影的系统，其包括本文描述的X射线检测器。
图9示意示出根据实施例的货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括本文描述的X射线检测器。
图10示意示出根据实施例的另一个货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括本文描述的X射线检测器。
图11示意示出根据实施例的全身扫描器系统，其包括本文描述的X射线检测器。
图12示意示出根据实施例的X射线电脑断层摄影(X射线CT)系统，其包括本文描述的X射线检测器。
图13示意示出根据实施例的电子显微镜，其包括本文描述的X射线检测器。
图14示意示出根据实施例的X射线显微镜或X射线显微CT系统。
图15示意示出根据实施例的X射线显微镜或X射线显微CT系统。
【具体实施方式】
在下列详细描述中，通过示例阐述许多具体细节以便提供对相关教导的全面理解。然而，本教导可在没有这样的细节的情况下实践，这对于本领域内技术人员应是明显的。在其他实例中，以相对高的层级，在没有细节的情况下描述众所周知的方法，规程，部件和/或电路，以避免不必要地混淆本教导的各个方面。
当X射线光子被具有像素阵列的X射线检测器的半导体层吸收时，产生多个载流子(例如，电子和空穴)并且它们可在朝向电路的电场下被扫过以用于测量这些载流子。载体沿电场方向漂移并且在其他方向上扩散。载体轨迹的包络可以是大致圆锥形状。如果包络坐落在X射线检测器的两个或以上像素的边界上，出现电荷共用(在本教导中使用的“电荷共用”意指从单个X射线光子产生的载流子被两个或以上像素收集)。因为X射线光子的能量通过它产生的电荷的量来确定，电荷共用可导致X射线光子测量的不准确。
在本教导中，相邻像素之间的电荷共用受到能够限制载流子扩散的X射线检测器的限制，使得单个X射线光子仅被X射线检测器中的单个像素收集。
图1A示意示出根据实施例的半导体X射线检测器100。该半导体X射线检测器100可包括X射线吸收层110和电子层120(例如，ASIC)，用于处理或分析入射X射线在X射线吸收层110中产生的电信号。在实施例中，半导体X射线检测器100不包括闪烁体。X射线吸收层110可包括半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、碲化镉、碲锌镉或其组合。半导体对于感兴趣的X射线能量可具有高的质量衰减系数。
如在图1B中的检测器100的详细横截面图中示出的，根据实施例，X射线吸收层110可包括由第一掺杂区111，第二掺杂区113的一个或多个离散区114形成的一个或多个二极管(例如，p-i-n或p-n)。第二掺杂区113可通过可选的本征区112而与第一掺杂区111分离。离散部分114通过第一掺杂区111或本征区112而彼此分离。第一掺杂区111和第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区111是p型并且区113是n型，或区111是n型并且区113是p型)。在图1B中的示例中，第二掺杂区113中的每个离散区114与第一掺杂区111和可选的本征区112一起形成二极管。即，在图1B中的示例中，X射线吸收层110具有多个二极管，其具有第一掺杂区111作为共用电极。第一掺杂区111还可具有离散部分。
在X射线光子撞击包括二极管的X射线吸收层110时，X射线光子可被吸收并且通过许多机制产生一个或多个载流子。一个X射线光子可产生10至100000个载流子。载流子可在电场下向二极管中的一个电极漂移。该场可以是外部电场。电触点119B可包括离散部分，每个所述离散部分与离散区114电接触。在实施例中，单个X射线光子产生的载流子可以被两个不同的离散区114共用。
如在图1C中的检测器100的备选详细横截面图中示出的，根据实施例，X射线吸收层110可包括具有半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、碲化镉、碲锌镉或其组合的电阻器，但不包括二极管。半导体对于感兴趣的X射线能量可具有高的质量衰减系数。
在X射线光子撞击X射线吸收层110(其包括电阻器但不包括二极管)时，它可被吸收并且通过许多机制产生一个或多个载流子。一个X射线光子可产生10至10万个载流子。载流子可在电场下向电触点119A和119B漂移。该场可以是外部电场。电触点119B包括离散部分。在实施例中，单个X射线光子产生的载流子可以被两个不同的触点119B共用。
电子层120可包括电子系统121，该电子系统适合于处理或解释入射到X射线吸收层110上的X射线光子产生的信号。电子系统121可包括例如滤波网路，放大器，积分器和比较器等类比电路或例如微处理器等数字电路和内存。电子系统121可包括像素共用的部件或专用于单个像素的部件。例如，电子系统121可包括专用于每个像素的放大器和在所有像素之间共用的微处理器。电子系统121可通过通孔131电连接到像素。通孔之间的空间可用填充材料130填充，其可使电子层120到X射线吸收层110的连接的机械稳定性增加。在不使用通孔的情况下使电子系统121连接到像素的其他接合技术是可能的。
图2A示出具有4×4阵列的离散区114的装置100的一部分的示范性顶视图。在这些离散区114中的一个的足迹周围入射的X射线光子产生的载流子大致未与这些离散区114中的另一个共用。围绕离散区114的区域210叫作与该离散区114关联的像素，其中由其中入射的X射线光子产生的载流子中的大致全部(超过95％，超过98％的或超过99％)流向离散区114，即在X射线光子在像素内部撞击时，这些载流子中不到5％，不到2％或不到1％流到像素外。像素可采用任何适合的阵列来组织，例如方形阵列，三角形阵列和蜂窝状阵列。像素可具有任何适合的形状，例如圆形、三角形、方形、矩形和六角形。像素可以是独立可定址的。
相似地，当图2A中的4×4阵列指示图1B中的电触点119B的离散部分的阵列时，在电触点119B的这些离散部分中的一个的足迹周围入射的X射线光子产生的载流子大致未与电触点119B的这些离散部分中的另一个共用。围绕电触点119B的离散部分的区域叫作与电触点119B的离散部分关联的像素，由其中入射的X射线光子产生的载流子中的大致全部(超过95％，超过98％或超过99％)流向电触点119B的离散部分。即，在X射线光子在像素内部撞击时，这些载流子中不到5％，不到2％或不到1％流到与电触点119B的一个离散部分关联的像素外。像素可采用任何适合的阵列来组织，例如方形阵列，三角形阵列和蜂窝状阵列。像素可具有任何适合的形状，例如圆形、三角形、方形、矩形和六角形。像素可以是独立可定址的。
如在图2A中示出的，与两个相邻离散区114关联的两个像素210(例如，210-1和210-2)可以叫作两个相邻像素(在本教导中使用的“相邻像素”意指这样的像素，其接近彼此使得从单个光子产生的载体可被这些像素共用)。
图2B示出根据实施例具有分散载流子的检测器的示范性横截面图。在半导体X射线检测器中，载流子朝像素漂移同时在所有方向上扩散。区210、211、212或213示意示出在一组载体在进入像素的电场下朝像素漂移时它们所占据的空间。
图2C示出入射X射线光子可以产生X射线萤光。即，可产生例如201、202和203等二次X射线光子并且它们可以在离入射光子撞击的地方相对远的位点处产生额外载流子。
入射X射线光子和二次X射线光子可以被吸收并且导致产生多个载流子。这些载流子可在各种方向上移动，例如沿电场方向漂移并且在其他方向上扩散。在图2C中，每个圆(例如2011、2012、2013、2021、2022、2023、2031、2032和2033)代表光子产生的载流子在一个时间点占据的区的足迹。
图2C还图示了电荷共用的机制。载流子占据的区可在像素内部，或在相邻像素的边界上(例如，区2033)。
如上文论述的，当载流子占据的区在两个或以上相邻像素的边界上时，出现电荷共用，其可引起能量测量问题。在实施例中，X射线检测器中的电子系统121仍可以准确测量X射线光子的能量，即使对X射线光子产生的载体出现电荷共用也如此。
根据实施例，两个相邻像素不必共用边界，但可以彼此接近使得由单个光子产生的载体可被两个像素共用。即，电荷共用可在相邻像素上出现，即使没有被相邻像素共用的边界也如此。
如果像素的尺寸太小，例如比载流子到达像素时载流子占据的区还小，可以一直发生电荷共用。另一方面，如果像素的尺寸太大，多个光子很可能同时撞击像素，这可以对准确的X射线检测和图像产生造成困难。
图3A示意示出根据实施例的半导体X射线检测器100。该半导体X射线检测器100可以包括上文描述的X射线吸收层110和掩模301。该掩模301可包括多个视窗，例如视窗3010和视窗3011，以及使视窗彼此分离的部分3012。视窗3010是视窗3011的最近邻。如本文使用的，视窗A是视窗B的最近邻意指没有其他视窗比视窗A更接近视窗B.两个视窗之间的距离可以是中心距离。如本文使用的，视窗的中心定义为视窗内三维空间的中心。
视窗对于入射X射线不是非透明的。例如，视窗可具有至少80％或至少90％的X射线透射率。
使视窗分离的部分对于入射X射线基本上是非透明的。例如，该部分可具有至多20％或至多10％的X射线透射率。
视窗3010和3011被设置使得由传播通过视窗3010的X射线光子在X射线吸收层110中产生的载流子和由传播通过视窗3011的X射线光子在X射线吸收层110中产生的载流子在空间上不重叠。
多个电触点119B可配置成接收来自传播通过单个视窗的X射线光子的信号(例如，检测产生的载流子)，如在图3A中示意示出的。在一个示例中，电触点119B之中的第一组119B1配置成接收来自传播通过视窗3010的入射X射线的信号；并且电触点119B之中的第二组119B2配置成接收来自传播通过视窗3011的入射X射线的信号。
根据实施例，接收信号可包括收集由入射X射线产生的载流子。当多个电触点用于接收来自传播通过视窗的单个光子的信号时，接收的信号可组合以达到来自单个光子的总信号。例如，由组119B1接收的载流子的量可相加来达到由通过视窗3010的光子产生的载流子的总量。因为视窗3010和3011被设置使得通过每个视窗产生的载流子不具有空间重叠，被组119B1接收的所有信号必须来自在视窗3010处在检测器上入射的光子,并且被组119B2接收的所有信号必须来自在视窗3011处在检测器上入射的光子。
可以想像可对X射线检测器100提供电触点119B的各种设置。例如，如在图3B中示意示出的，单个电触点119B1和119B2配置成分别接收来自通过视窗3010和视窗3011的X射线光子的基本上所有信号。单个电触点119B1和119B2几乎可以与视窗3010和3011之间的间距一样大，但不必那么大。图3C示意示出掩模301可以是电触点119A的部分。
掩模301中的视窗可具有任何适合的形状和设置。例如，视窗可具有矩形形状或不规则形状，例如圆形、矩形、方形、多边形、槽或其他不规则形状。例如，视窗可以为二维阵列设置，具有相等或不等的视窗到视窗距离。一个这样的示例在图4A中示意示出。视窗可以为串联序列设置，即具有相等或不等的视窗到视窗距离的一维阵列。一个这样的示例在图4B中示意示出。视窗的二维阵列设置可在需要场景的两个方向上的空间解析度的情况下使用。视窗的一维阵列设置可在需要场景的一个方向上的空间解析度的情况下使用。
掩模301可以是金属(例如，金、铂)膜或在阻挡X射线方面高效的其他适合的材料。
根据实施例，视窗可以是盲孔，即，视窗所占据的空间中的材料可以通过适合的方法而部分去除，例如蚀刻、扩孔、钻削或研磨，而未突破到掩模的另一侧。
根据实施例，视窗可以是通孔，即，视窗所占据的空间中的材料可以通过适合的方法而完全去除，例如蚀刻、扩孔、钻削或研磨，使得视窗对掩模的两侧都是打开的。一个掩模的视窗可以是盲孔和通孔的混合物。视窗可使用适合的技术而图案化，例如模版印刷或光刻。
视窗可未被填充或部分或完全用与掩模的余下部分不同的材料填充。
视窗可在形成为盲孔或通孔后用与掩模的不同的材料填充，并且如此的视窗和该部分具有不同的材料。例如，对于视窗的填充材料可以是铝。
图5示意示出使用上文公开的检测器的方法。该方法可包括：将检测器放置在相对于场景的多个位置处；用多个位置处的检测器获得数据；从数据编译场景的图像。
如在图6A中示出的，采用上文的方法获得资料可包括使检测器100相对于场景60移动。
如在图6B中示出的，采用上文的方法获得资料可包括使场景60相对于检测器100移动。
如在图6C中示出的，光学系统(例如透镜61)用于形成场景60，并且采用上文的方法获得资料可包括使透镜61相对于检测器100和场景60移动。
图像可通过测量传播通过每个视窗中的入射X射线的强度而形成。
在下文提供上文的X射线检测器的应用的各种示范性实施例。
图7示意示出这样的系统，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。该系统可用于医学成像，例如胸部X射线放射摄影，腹部X射线放射摄影等。系统包括X射线源1201从X射线源1201发射的X射线穿过物体1202(例如，例如胸部，肢体，腹部等人体部位)，由于物体1202的内部结构(例如，骨头，肌肉，脂肪和器官等)而衰减不同程度并且被投射到半导体X射线检测器100。半导体X射线检测器100通过检测X射线的强度分布来形成图像。
图8示意示出这样的系统，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。该系统可用于医学成像，例如牙齿X射线放射摄影。系统包括X射线源1301，从X射线源1301发射的X射线穿过物体1302，其是哺乳动物(例如，人类)口腔的部分。物体1302可包括上颚骨，颚骨，牙齿，下颚或舌头.X射线由于物体1302的不同结构而衰减不同程度并且被投射到半导体X射线检测器100。半导体X射线检测器100通过检测X射线的强度分布来形成图像。牙齿比龋齿，感染和牙周膜吸收更多的X射线。牙科患者接收的X射线辐射的剂量典型地是较小的(对于全口系列是近似0.150mSv)。
图9示意示出货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括本文描述的半导体X射线检测器100系统可用于在例如海运集装箱、车辆、轮船、行李等传输系统中检查和识别物品。系统包括X射线源1401，从X射线源1401发射的X射线可从物体1402(例如，海运集装箱，车辆，轮船等)背散射并且被投射到半导体X射线检测器100，物体1402的不同内部结构可有差异地背散射X射线。半导体X射线检测器100通过检测背散射X射线的强度分布和/或背散射X射线光子的能量来形成图像。
图10示意示出另一个货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。系统可用于公交站和机场处的行李筛查。系统包括X射线源1501。从X射线源1501发射的X射线可穿过行李件1502，由于行李的内含物而有差异地衰减并且被投射到半导体X射线检测器100。半导体X射线检测器100通过检测透射的X射线的强度分布来形成图像。系统可揭示行李的内含物并且识别公共交通上禁用的鉴定物品，例如枪支、毒品、锋利武器、易燃物。
图11示意示出全身扫描器系统，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。该全身扫描器系统可为了安全筛查目的来检测人体上的物体而不物理脱衣或进行物理接触。全身扫描器系统可能够检测非金属物体。全身扫描器系统包括X射线源1601。从X射线源1601发射的X射线可从被筛查的人1602和其上的物体背散射，并且被投射到半导体X射线检测器100。物体和人体可有差异地背散射X射线。半导体X射线检测器100通过检测背散射X射线的强度分布来形成图像。半导体X射线检测器100和X射线源1601可配置成在线性或旋转方向上扫描人。
图12示意示出X射线电脑断层摄影(X射线CT)系统，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。X射线CT系统使用电脑处理的X射线来产生被扫描物体的特定区域的断层摄影图像(虚拟“切片”)。断层摄影图像在各种医学学科中可用于诊断和治疗目的，或用于缺陷检测，失效分析，计量，元件分析和逆向工程。X射线CT系统包括本文描述的半导体X射线检测器100和X射线源1701。半导体X射线检测器100和X射线源1701可配置成沿一个或多个圆形或螺旋形路径同步旋转。
图13示意示出电子显微镜，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。该电子显微镜包括电子源1801(也叫作电子枪)，其配置成发射电子。电子源1801可具有各种发射机制，例如热离子、光电阴极、冷发射或等离子体源。发射的电子经过电子光学系统1803，其可配置成使电子成形、加速或聚焦。电子然后到达样本1802并且图像检测器可从其处形成图像。电子显微镜可包括本文描述的半导体X射线检测器100，用于进行能量色散X射线光谱分析(EDS)。EDS是用于样本的元素分析或化学表征的分析技术。当电子入射在样本上时，它们促使从样本发射特征X射线。入射电子可激发样本中原子的内壳层中的电子，从壳层逐出电子，同时在电子所在的地方形成电子空穴。来自外部较高能量壳层的电子然后填充该空穴，并且较高能量壳层与较低能量壳层之间的能量差可采用X射线的形式释放。从样本发射的X射线的数量和能量可以被半导体X射线检测器100测量。
图14示意示出根据实施例的X射线显微镜或X射线显微CT系统1900，其包括本文描述的半导体X射线检测器100。X射线显微镜1900可包括X射线源1901，聚焦光学器件1904和用于检测样本1902所得的X射线图像的检测器100。
X射线源1901可以是具有5至20微米大小的微聚焦X射线源。聚焦光学器件1904可有助于从X射线源1901辐照的X射线聚焦成焦点1905，其形成微小的虚拟源。焦点1905可具有1至100nm的的大小。
样本1902可安装在样品架1903上。该样品架1903可配置成使样本1902移动或旋转。例如，样品架1903可包括压电驱动器。
在图15中示出的示例中，X射线源1901可包括一个或多个子源(例如，高度准直X射线束)。这些子源的源可配置成照亮样本1902的部分并且产生这些部分的子图像1909。产生子源的一个方式是通过使用二维光栅。这些部分可在空间上彼此不重叠。子图像可在空间上彼此不重叠。检测器100可这样配置使得它的视窗与至少一些子图像对齐。子源(例如，束扫描)和检测器100可采用一定方式移动来捕捉样本1902的每个部分的子图像。该配置通过不照亮样本的一部分而允许减少X射线的暴光，其中该不照亮部分的图像不需被检测器100捕捉。
聚焦光学器件1904可以是菲涅耳带片。菲涅耳带片可以与用作聚焦光学器件1904的大部分折射光学器件一样具有色差。因此，菲涅耳带片的焦距对于具有不同波长或频率的X射线是不同的。在该情况下，相对于具有预定波长或预定的小范围波长的X射线可确定焦点1905。
聚焦光学器件1904可以是基于多反射的聚焦光学器件。在该情况下，相对于具有所有感兴趣波长的X射线可确定焦点1905。
样本302可以是一块生命体器官或组织，具有100微米或以下的厚度。样本1902可接近焦点1905放置，可放置在更接近检测器100的一面或在更接近X射线源1901的一面。
检测器100能够分辨入射X射线光子的能量但不一定具有该能力。
由于本文已经公开了各种方面和实施例，其他方面和实施例对于本领域内技术人员将变得明显。本文公开的各种方面和实施例是为了说明目的而不意在为限制性的，其真正范围和精神由下列权利要求指示。
Claims (26)
1.一种适合于检测X射线的装置，所述装置包括：
X射线吸收层和掩模；
其中所述掩模包括第一视窗和第二视窗，以及所述第一视窗和所述第二视窗之间的部分；
其中所述第一和第二视窗对于入射X射线不是非透明的；
其中所述部分对于所述入射X射线是非透明的；并且
其中所述第一和第二视窗被设置使得由传播通过所述第一视窗的X射线光子在所述X射线吸收层中产生的载流子和由传播通过所述第二视窗的X射线光子在所述X射线吸收层中产生的载流子在空间上不重叠。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一视窗和所述第二视窗是最近邻。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括：第一组一个或多个电极，其配置成接收来自传播通过所述第一视窗的入射X射线的信号；和第二组一个或多个电极，其配置成接收来自传播通过所述第二视窗的入射X射线的信号。
4.如权利要求3所述的装置，其中接收所述信号包括收集由所述入射X射线产生的载流子。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述第一视窗或所述第二视窗或两者包括一个或多个通孔或一个或多个盲孔或其组合。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述第一视窗或所述第二视窗或两者包括一个或多个通槽或一个或多个盲槽或其组合。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一视窗或所述第二视窗或两者包括与所述部分的材料不同的材料。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述的掩模包括金属。
9.一种系统，其包括如权利要求1所述的装置和X射线源，其中所述系统组合成用于对人的胸部或腹部进行X射线放射摄影。
10.一种系统，其包括如权利要求1所述的装置和X射线源，其中所述系统组态用于对人的口腔进行X射线放射摄影。
11.一种货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括如权利要求1所述的装置和X射线源，其中所述的货物扫描或非侵入式检查(NII)系统组态成用于基于背散射X射线来形成图像。
12.一种货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括如权利要求1所述的装置和X射线源，其中所述的货物扫描或非侵入式检查(NII)系统组态成用于基于通过被检查物体的X射线来形成图像。
13.一种全身扫描器系统，其包括如权利要求1所述的装置和X射线源。
14.一种X射线电脑断层摄影(X射线CT)系统，其包括如权利要求1所述的装置和X射线源。
15.一种电子显微镜，其包括如权利要求1所述的装置，电子源和电子光学系统。
16.一种系统，其包括如权利要求1所述的装置，其中所述系统组态用于测量X射线源的剂量。
17.一种系统，其包括如权利要求1所述的装置，其中所述系统是X射线望远镜，X射线显微镜或X射线显微CT系统或其中所述系统组合成用于进行乳房摄影，工业缺陷检测，显微放射摄影，铸件检查，焊缝检查或数字减影血管摄影。
18.一种适合于相衬X射线成像(PCI)的系统，所述系统包括：
如权利要求1所述的装置；
第二X射线检测器；以及
间隔物，其中所述装置和所述第二X射线检测器被所述间隔物隔开。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述装置和所述第二X射线检测器配置成用于分别同时捕捉物体的图像。
20.如权利要求18所述的系统，其中所述第二X射线检测器等同于所述装置。
21.一种适合于相衬X射线成像(PCI)的系统，所述系统包括如权利要求1所述的装置，其中所述装置配置用于移动物体并且捕捉其图像，所述物体暴露于在离所述物体不同距离的入射X射线。
22.一种使用如权利要求1所述的装置的方法，所述方法包括：
将所述装置放置在相对于场景的多个位置处；
用在所述多个位置处的装置获得数据；
从所述数据编译所述场景的图像。
23.如权利要求22所述的方法，其中获得数据包括使所述装置相对于所述场景移动。
24.如权利要求22所述的方法，其中获得数据包括使所述场景相对于所述装置移动。
25.如权利要求22所述的方法，其中获得数据包括使透镜相对于所述场景和所述装置移动。
26.如权利要求22所述的方法，其中获得数据包括测量传播通过每个所述视窗的入射X射线的强度。
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