CN108293096A - 辐射探测器和x射线成像系统 - Google Patents

辐射探测器和x射线成像系统 Download PDF

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Abstract

提出了一种辐射探测器(100)，其具有闪烁体(102)、光电传感器(104)以及电子模块(108)。所述电子模块(108)具有带有电荷积分器(112)的电流频率转换器(110)，其用于生成具有与在测量周期期间由所述光电传感器(104)生成的电荷相关的频率的脉冲信号。所述电子模块(108)还包括用于生成所述脉冲信号的频率偏移的电流源(120)、用于中断由所述电荷积分器(112)对所述电荷的积分的中断设备(134)以及用于确定所述脉冲信号的所述频率的逻辑模块(124)。其中，所述逻辑模块(124)被配置用于确定辐射源(404)的关闭状态并且用于在确定所述辐射源(404)的所述关闭状态时触发所述中断设备(134)。

Description

辐射探测器和X射线成像系统
技术领域
本发明大体上涉及辐射探测器的领域。更具体地，本发明涉及用于X射线成像系统的辐射探测器、X射线成像系统、用于操作X射线成像系统的方法、计算机程序单元和计算机可读介质。
背景技术
可以例如被用于计算机断层摄影应用中的传统辐射探测器通常包括耦合到光电二极管的闪烁体以将X射线通量转换成可见光并且此后转换成电流，即每单位时间的电荷。来自光电二极管的电流通常通过电流频率转换器和数字计数器进行转换和数字化。
为了将电子器件保持在用于低X射线通量的适当操作点，通常将与来自光电二极管的电流并行的偏置电流供应给电流频率转换器，该偏置电流生成供应给电流频率转换器的电流的偏移。
这种辐射探测器通常会遭受许多噪声源(例如偏置电流的1/f噪声)的影响。在低X射线通量下，这种噪声可能会变得更加明显，并可能为超低剂量成像设定限制。
US2012/0097856A1公开了一种具有光学地耦合到闪烁体阵列的光电传感器阵列的成像探测器，其中，利用了如上所述的电流频率转换器。
发明内容
因此可能需要具有改进的噪声特性的辐射探测器和X射线成像系统。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决。进一步的实施例被包含在从属权利要求和以下描述中。
应该指出，本发明的以下描述的第一方面同样适用于X射线成像系统、用于操作X射线成像系统的方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。
本发明的第一方面涉及一种辐射探测器，特别是一种X射线探测器。所述辐射探测器包括闪烁体、光学地耦合到所述闪烁体的光电传感器以及电子模块。所述电子模块包括电流频率转换器，所述电流频率转换器包括电荷积分器和比较器。所述电流频率转换器被配置用于将在测量周期期间由所述光电传感器生成和/或输出的电荷积分并转换成具有与所述电荷相关的频率的脉冲信号。所述脉冲因此可以具有与每时间的电荷相关(即，其与由所述光电传感器生成的电流相关)的频率。其中，所述电子模块包括用于向所述电流频率转换器供应偏置电流并用于生成所述脉冲信号的频率偏移的电流源。所述电子模块包括用于中断由所述电荷积分器对所述电荷的积分的中断设备。所述电子模块还包括用于确定所述脉冲信号的所述频率的逻辑模块，其中，所述逻辑模块被配置用于确定辐射源的关闭状态并且用于在确定所述辐射源的所述关闭状态时触发所述中断设备。
对本发明的第一方面进行进一步说明，所述辐射探测器包括用于将诸如X射线光子的辐射粒子的通量转换成可见光的闪烁体。该可见光然后借助于光电传感器转换为电荷，所述光电传感器可以包括用于将由闪烁体输出的可见光转换为电荷的光电二极管。在测量周期期间由光电传感器生成和/或输出的电荷之后借助于电荷积分器来逐步地(即以电荷的特定量和/或部分)积分，直到达到预定义的电荷阈值，并且当达到预定义的阈值时借助于比较器来生成脉冲信号的单个脉冲。因此，由光电传感器生成的电荷可以在具有指示在测量周期期间生成的电荷的频率的测量周期期间被连续地积分并转换成数字脉冲信号。为了将电子模块的部件保持在可行的和/或适当的操作点，偏置电流被供应给电流频率转换器，其导致恒定的电流(即每单位时间的电荷)供应给电荷积分器并且继而导致脉冲信号的恒定频率偏移。该频率偏移可以与从在辐射探测器的辐照期间由光电传感器生成的电荷得到的信号叠加，从而生成脉冲信号。由电流频率转换器输出的脉冲信号的频率最终借助于逻辑模块来确定。电流频率的这种转换基本上允许通过确定脉冲信号的频率来以高精度在几个数量级的动态范围上确定X射线通量。
借助于中断设备，电荷积分器的电荷积分和/或电荷积分器的电荷积分功能能够被中断、抑制、禁止和/或停止。辐射探测器的逻辑模块被配置用于确定辐射源的关闭状态，其中没有辐射和/或没有与实际成像过程相关的辐射撞击到辐射探测器上。响应于确定辐射源的关闭状态和/或在确定辐射源的关闭状态之后，逻辑模块触发中断设备，使得借助于电荷积分器的电荷积分被中断、抑制、禁止和/或停止。响应于确定辐射源的关闭状态和/或在确定辐射源的关闭状态之后，逻辑模块触发中断设备，使得借助于电荷积分器的电荷积分被中断、抑制、禁止和/或停止。
该方法对于X射线通量调制应用可以是特别有利的。在这些应用中，X射线源可以以脉冲模式进行操作，其中，X射线源被交替地完全接通和关闭，或者其中，X射线源以变化的管电流进行操作并且辐射探测器仅在用于采集投影数据的特定时间间隔期间利用相关的X射线光子的通量来辐照并因此用于图像重建。
因此，通过确定辐射源的关闭状态并中断电荷积分器的电荷积分，可以确保例如在通量调制应用中，在其中辐射探测器未被辐照和/或未被与图像重建相关的X射线通量辐照的时间段期间，偏置电流不会贡献于脉冲信号，即偏置电流不会借助于电流频率转换器来数字化。因此，在辐射源的关闭状态期间，偏置电流的噪声(诸如1/f噪声)被抑制。换句话说，通过在确定关闭状态时确定截止状态并中断电荷积分，可以确保偏置电流仅在测量周期期间和/或在积分期间贡献于噪声，在所述积分时段期间电荷应当由光电传感器生成和/或在所述积分时段期间电荷应当由电荷积分器积分。
术语辐射源的“关闭状态”可以是指其中没有辐射粒子撞击到探测器上和/或其中没有与采集投影数据相关的辐射粒子的通量撞击到探测器上的时间段和/或时间间隔。关于X射线通量调制应用，“关闭状态”可以表示其中X射线源被完全关闭和/或其中仅将小的管电流被供应给X射线管的状态使得X射线通量可以被生成，所述X射线通量可以不被用于图像重建和/或采集投影数据。
因此，术语“测量周期”可以是指时间段和/或时间间隔，其中由辐射粒子的通量(例如X射线通量)生成的脉冲信号要借助于辐射探测器来探测以便采集用于图像重建的投影数据。测量周期可以至少与辐射源的接通状态一样长，在此期间辐射粒子撞击到探测器上和/或在此期间与采集投影数据相关的辐射通量撞击到探测器上。然而，测量周期也可以比接通状态更长。测量周期也可以是指积分时段，在所述积分时段期间来自光电传感器的电荷和/或偏置电流借助于电荷积分器来积分。
通常，“中断设备”可以是指用于中断、禁止和/或抑制电荷积分器的电荷积分的中断模块、中断单元和/或中断器。通过示例，这可以经由使电荷积分器短路和/或经由将电荷积分器连接到地电位来实现。例如，电荷积分器的积分电容器可以被短路。而且，可以借助于中断设备来抑制和/或中断向电荷频率转换器供应偏置电流。因此，中断设备可以被配置用于排出和/或清除偏置电流使得由电荷积分器对偏置电流的积分被抑制。
“逻辑模块”可以尤其被配置用于处理数字信号、样本数据、输出数字信号和/或输出数据。逻辑模块可以例如是指离散逻辑模块、离散逻辑单元、处理单元和/或处理器。
根据实施例，逻辑模块被配置用于在确定辐射源的关闭状态之后探测到脉冲信号的另外的脉冲时触发中断设备。因此，逻辑模块可以被配置为响应于探测到另外的脉冲和/或在探测到另外的脉冲之后触发中断设备。换句话说，逻辑模块可以被配置为在满足两个条件时触发中断设备，其中，第一条件是确定辐射源的关闭状态，并且其中，第二条件是在确定关闭状态之后探测脉冲信号的另外的脉冲。然而，这两个条件也可以被同时满足。另外的脉冲可以例如在辐射源被切换到关闭状态之后由偏置电流生成。通过等待另外的脉冲并在探测到该另外的脉冲之后触发中断设备，可以确保中断设备仅在电荷积分器的电荷被转换为另外的脉冲之后被立即触发，使得电荷积分器可以几乎不承载电荷并且因此可以为随后的测量周期做准备。因此，电荷积分器可以被重置，使得电荷积分器中几乎没有剩余电荷，否则该电荷将贡献于随后的测量周期的脉冲信号。这可以增强和/或改进投影数据的总体精确采集。
根据实施例，逻辑模块被配置用于通过接收指示辐射源的关闭状态和/或指示辐射源的接通状态的控制信号来确定所述关闭状态。通过示例，控制信号可以例如直接从X射线成像系统的控制器被接收，该控制器可以被配置用于接通和/或关闭辐射源，即将辐射源切换到接通状态和/或关闭状态。而且，控制信号可以与用于将辐射源切换到关闭状态和/或接通状态的控制器的切换信号相关。这可以确保关闭状态可以由逻辑模块可靠地确定而没有时间延迟。
根据实施例，中断设备包括电子开关，其中，逻辑模块被配置用于通过致动电子开关来触发中断设备。电子开关可以特别地是基于半导体的开关，例如，晶体管、晶闸管、场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、互补金属氧化物半导体、等等。电子开关因此可以通过向开关的栅极端子提供电信号来致动。通常使用电子开关可以允许相当快速的切换并且因此允许利用紧凑且可靠的电路对中断设备的相当快速的触发。
根据实施例，电子开关被连接到将电流源和电流频率转换器相互连接的电源线，其中，电子开关被配置用于将电源线连接到地电位。这样，当中断设备被触发时，偏置电流可以被清除和/或排出，从而可靠地中断电荷积分器的电荷积分。
根据实施例，电流频率转换器的电荷积分器包括积分电容器，其中，中断设备的电子开关被配置为使电荷积分器的积分电容器短路。开关可以与积分电容器并联布置并且在开关的致动时提供针对偏置电流的旁路路径。这确保任何电荷从积分电容器被清除和/或排出，从而重置积分电容器和/或电荷积分器。
本发明的第二方面涉及一种X射线成像系统，其包括用于发射X射线的辐射源以及如上文和下文所述的辐射探测器。因此，辐射探测器可以是指X射线探测器并且辐射源可以是指诸如X射线管的X射线源。特别地，X射线成像系统可以是指计算机断层摄影(CT)成像系统。
根据实施例，辐射源是栅控X射线管。X射线管可以包括布置在X射线管的阳极与阴极之间的栅格。其中，从阳极到阴极的电子通量可以利用被供应给栅格的负控制电位切断以便禁止在阳极处的X射线光子的生成。因此，X射线成像系统可以例如是指具有快速X射线通量调制能力(诸如X射线管栅格切换)的CT成像系统。其中，切换时间可以低于1μsec，并且通量调制可以被用于对用于CT的角度采样进行稀疏。此外，脉冲宽度调制可以被用于仅在积分时段和/或测量周期内的有限时间间隔内辐照辐射探测器。
根据实施例，X射线成像系统还包括被配置用于借助于切换信号将辐射源交替地切换到接通状态和关闭状态的控制器，其中，辐射探测器的逻辑模块被配置用于基于控制器的切换信号来确定辐射源的关闭状态。通过示例，在接通状态中，没有电位和/或正电位可以被施加到X射线管的栅格，而在关闭状态中，负电位可以被施加到栅格以禁止X射线光子的生成。逻辑模块可以基于其来确定辐射源的关闭状态的控制信号可以与切换信号相关，从而允许可靠地确定关闭状态。而且，切换信号可以直接作为控制信号被提供给逻辑模块以确定关闭状态。
本发明的第三方面涉及一种用于操作具有辐射探测器和辐射源的X射线成像系统的方法。该方法包括以下步骤：
-在X射线成像系统的测量周期期间，通过辐照包括光学地耦合到闪烁体的光电传感器的辐射探测器来生成电荷；
-借助于具有电荷积分器的电流频率转换器来将所述电荷积分并转换成具有指示在所述测量周期期间生成的所述电荷的频率的脉冲信号；
-借助于电流源来向所述电流频率转换器供应偏置电流；
-借助于所述辐射探测器的逻辑模块来确定所述辐射源的关闭状态；并且
-在确定所述关闭状态之后中断由所述电荷积分器对所述电荷的积分。
其中，在所述测量周期期间生成的所述电荷可以以电荷的特定部分和/或量被逐步地积分以便生成脉冲信号。换句话说，由光电传感器生成的电荷可以被连续地积分并数字化为脉冲信号。
应该指出，如上文和下文所述的辐射探测器的特征和/或元件可以是X射线成像系统和/或方法的特征和/或元件。反之亦然，如上文和下文中所述的X射线成像系统和/或方法的特征可以是辐射探测器的特征和/或元件。
根据实施例，该方法还包括在确定关闭状态之后探测脉冲信号的另外的脉冲的步骤，其中，在探测到另外的脉冲之后中断借助于电荷积分器对电荷的积分。
根据实施例，中断对电荷的积分的步骤包括重置电流频率转换器的电荷积分器。
根据实施例，中断对电荷的积分的步骤包括使电荷积分器的积分电容器短路。
备选地或额外地，中断对电荷的积分的步骤包括将电源线连接到地电位，经由电源线偏置电流被供应到电流频率转换器。
本发明的第四方面涉及一种计算机程序单元，其当在X射线成像系统的控制器上运行时令所述控制器执行如上文和下文所述的方法的步骤。
本发明的第五方面涉及一种计算机可读介质，其上有计算机程序单元，所述计算机程序单元当在X射线成像系统的控制器上运行时令所述控制器执行如上文和下文所述的方法的步骤。
计算机可读介质可以是软盘、硬盘、USB(通用串行总线)存储设备、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)和EPROM(可擦可编程只读存储器)。计算机可读介质也可以是数据通信网络，例如互联网，其允许下载程序代码。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐述。
附图说明
下面将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释本发明的主题，其中：
图1示意性地示出了辐射探测器；
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的辐射探测器；
图3示意性地示出了图示图2的辐射探测器的操作的时序图；
图4示意性地示出了根据本发明的实施例的X射线成像系统；
图5示意性地示出了图示根据本发明的实施例的用于操作X射线成像系统的方法的步骤的流程图。
原则上，在各图中相同的部分被提供有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性地示出了传统辐射探测器100。辐射探测器100可以特别地是用于探测X射线光子的X射线辐射探测器100。
辐射探测器100包括闪烁体102和光电传感器104，光电传感器104包括光电二极管106并且光电传感器104光学地耦合到闪烁体102。撞击在闪烁体102上的X射线光子101被转换成可见光，其然后被光电二极管106转换为电荷和/或电流I。
辐射探测器100还包括具有电流频率转换器110的电子模块108。电流频率转换器110包括具有放大器114和积分电容器116的电荷积分器112。放大器114和电容器116可以被视为转换器110的前端放大器。电流频率转换器110还包括连接到放大器114的输出部并且被配置用于将在放大器114的输出部处的电压与阈值进行比较的比较器118。电流频率转换器110通常被配置用于将供应给转换器110的每单位时间的电荷(即，电流)转换成具有指示每单位时间的电荷和/或与电流和/或与每单位时间的电荷和/或电流相关的频率的数字脉冲信号。
电子模块108还包括用于将偏置电流经由电源线122供应给电流频率转换器110的电流源120。
此外，电子模块108包括具有用于接收来自电流频率转换器110的数字脉冲信号的第一输入部125的逻辑模块124。
电子模块108还包括用于在测量周期和/或积分时段期间重置电流频率转换器110的电荷积分器112的重置开关126。重置开关126包括由参考电压Vref充电的电容器128和连接到逻辑模块124的控制输出部127的开关元件130。
电子模块108的功能如下文所述。电荷积分器112(即，放大器114和积分电容器116)将由光电传感器104和/或光电二极管106生成的负电流I和/或电荷积分，其中，积分电容器116承载正电压，其通过电流I和/或相应的电荷而被减少。如果积分器112和/或积分电容器116的电压达到零，则由比较器118生成数字脉冲。该脉冲经由第一输入部125被发送到逻辑模块124，逻辑模块124继而触发重置开关126并通过电信号致动开关元件130。当开关元件130被致动时，电荷积分器112和/或积分电容器116被充电有电容器128的正基准电荷包，电容器128其本身由基准电压Vref充电。如果没有供应偏置电流，则这些事件的数量由逻辑模块124计数并且表示分别在采集间隔、测量周期和/或积分时段中来自光电传感器104和/或光电二极管106的总电荷。
此外，可以例如通过经由逻辑模块124的时钟输入部129向逻辑模块124提供时钟信号132来测量在第一个脉冲或事件与最后一个脉冲或事件之间的时间。
为了将电子模块108的电子部件保持在用于低通量的X射线光子的可行和/或适当的操作点，偏置电流借助于电流源120来供应。偏置电流经由电源线122与光电传感器104的电流I并行地被供应。图1所示的辐射探测器100可能会受到多种噪声源(例如偏置电流的1/f噪声)的影响。在低X射线通量处，这种噪声可能会变得有效并且可能为超低剂量成像设定限制。
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的辐射探测器100。如果没有另外说明，则图2的辐射探测器100包括与图1的辐射探测器100相同的功能、特征和/或元件。
辐射探测器100的电子模块108包括用于中断由电荷积分器112对电荷的积分和/或中断电荷积分器112的电荷积分功能的中断设备134。为此，中断设备134包括与电荷积分器112的积分电容器116并联布置和/或连接的电子开关136。
电子开关136可以是例如任何合适的基于半导体的开关，其可经由逻辑模块124的致动信号致动。为此，逻辑模块124包括用于输出致动信号并经由线路135将其发送到电子开关136(例如发送到电子开关136的栅极端子)的输出部131。通过开关136的致动，即通过闭合开关136，提供针对偏置电流的旁路路径，积分电容器116被短路，并且任何电荷从积分电容器被清除和/或排出，从而重置电荷积分器112和/或积分电容器116。
逻辑模块124还包括用于接收指示辐射源的关闭状态和/或与辐射源的关闭状态相关(参见图4)的控制信号的第二输入部133和/或通量输入部133。例如，控制信号可以由被配置用于将辐射源切换到接通状态和关闭状态的控制器204(参考图4所示的控制器410)提供。
逻辑模块124被配置用于在接收到控制信号之后、在接收到控制信号时和/或响应于接收到控制信号并且因此在确定辐射源的关闭状态时通过向电子开关136提供致动信号来触发中断设备134。
此外，逻辑模块124被配置用于在确定关闭状态之后探测到脉冲信号的另外的脉冲时触发中断设备。因此该另外的脉冲从偏置电流得到，其允许综合地且可靠地确定从偏置电流得到的频率偏移和/或其允许在测量周期和/或积分时段期间减去仅由偏置电流贡献引起的所有脉冲。因此，这允许确定在测量周期和/或积分时段期间仅由光电传感器104生成的电荷引起的每测量周期和/或积分时段的脉冲的数量。
这里要指出，额外地或备选地，电子开关136可以被连接到电源线122并且借助于中断设备134通过将电源线122连接到地电位来中断电荷积分。
下面简要总结图2的辐射探测器100的功能和/或操作。辐射探测器100使用可以被视为X射线通量接通指示器信号的控制信号来将电荷积分器112的电荷积分和对该电荷到脉冲信号的转换限制到具有X射线光子的通量的时间间隔和/或测量周期和/或积分时段。因此，此间隔之外的电子噪声不会贡献于采集噪声。
在积分时段和/或测量周期期间，即例如当控制信号指示辐射源的接通状态时，电子模块108的部件像图1的传统辐射探测器100一样工作。如果辐射源被切换到关闭状态，即如果通量时段停止，则可以被视为辐射探测器100的数字控制部分的逻辑模块124等待直到下一计数事件发生，即直到探测到脉冲信号的另外的脉冲。由于偏置电流，这将会甚至在没有来自光电传感器104的任何电流和/或电荷的情况下发生。此时，电荷积分器112被中断和/或停止并且任何电荷从积分电容器116中被清除和/或排出。因此，积分器112被保持在零伏。电子开关136将使所有电流(即偏置电流和所有噪声电流)切断、短路、清除和/或排出。当下一通量时段、测量周期和/或积分时段开始时，电子开关136再次被致动，切断被释放并且电荷积分器112被充电有基准电荷包，从而使积分器112再次开始电荷积分。
除了事件和/或脉冲计数之外，还可以借助于逻辑模块124测量从通量开始到测量周期内的最后计数和/或脉冲的时间。这个时间能够被用于精确地计算由偏置电流引起的计数和/或脉冲，其应当从由逻辑模块124确定的计数事件和/或脉冲中减去以便提高测量的准确性和精度。
图3示意性地示出了图示图2的辐射探测器100的操作的时序图。其中，曲线300示出了作为时间的函数的指示辐射源的接通状态和关闭状态的控制信号。曲线302描绘了作为时间的函数的由电荷积分器112和/或积分电容器116承载的电荷。曲线304图示作为时间的函数的重置开关126和/或重置开关126的开关元件130的致动。曲线306图示作为时间的函数的中断设备134的电子开关136的致动。
辐射探测器100的操作如下。在时间t0处，可以开始测量周期和/或积分时段，其中，辐射源被切换到如曲线300所示的控制信号所指示的接通状态。电荷积分器112被供应有如曲线302所示的正电荷包，其由如曲线304所示的重置开关126的致动引起。此外，电子开关136被断开，从而允许电荷积分器112的常规操作。
来自光电传感器的偏置电流和电流I被供应给电荷积分器112，积分电容器116的电荷被减少，从而引起电荷积分器112的电荷降低，如曲线302所示。当积分电容器116的电荷达到零时，比较器118被触发并且脉冲被发送到逻辑模块124，其继而触发重置开关126并且引发积分电容器116被重新充电有基准电荷包。这得到在曲线302中描绘的积分器112的锯齿状信号。
在时间t1处，辐射源被切换到关闭状态，如曲线300所示的控制信号所指示。因此，关闭状态由逻辑模块124确定。因为辐射源被关闭，所以仅偏置电流被供应给电荷积分器112，并且因此最后的积分器脉冲的斜率改变。逻辑模块124现在等待直到在时间t2处由电流频率转换器生成另外的脉冲。当两个条件都满足时，即断开状态被确定并且探测到另外的脉冲时，逻辑模块124通过致动电子开关136来触发中断设备134，如曲线306所示。因为来自积分器112的所有电荷被清除和/或排出，所以积分器112被保持在零伏。
从t0到t1的时间间隔可以是指辐射源的接通状态，并且从t0到t2的时间间隔可以是指测量周期和/或在其期间借助于积分器112执行电荷积分的积分时段。
然后，中断设备134保持被触发和/或开关136保持闭合直到下一个测量周期在可以由控制信号触发的时间t3处开始。
图4示意性地示出了根据本发明的实施例的X射线成像系统400。图4所示的X射线成像系统400是CT成像系统400。
X射线成像系统400包括具有X射线辐射源404的可旋转机架402，X射线辐射源404将X射线的射束投射向辐射探测器406。
如果没有另外说明，则图4的辐射探测器100包括与前述图1至图3中描述的辐射探测器100相同的特征、功能和元件。
辐射源404和探测器100被布置在机架402的相对侧上。借助于探测器100感测和/或探测穿过患者408的投射的X射线，其中，患者408被布置在可移动台409上。
X射线成像系统400还包括控制器410，控制器410可以尤其控制机架402的旋转和X射线源404的操作。控制器410例如可以是指控制单元、控制布置和/或计算机。
特别地，辐射源404是包括阳极、阴极和布置在其间的栅格的栅控X射线管404。其中，从阳极到阴极的电子通量可以利用被供应给栅格的负控制电位被切断以便禁止在阳极处生成X射线光子。因此，X射线成像系统400可以例如是指具有快速X射线通量调制能力(例如X射线管栅格切换)的CT成像系统。其中，切换时间可以低于1μsec，并且通量调制可以被用于对用于CT的角度采样进行稀疏。此外，脉冲宽度调制可以被用于仅在积分时段和/或测量周期内的有限时间间隔内辐照辐射探测器。
此外，控制器410被配置用于借助于切换信号将辐射源404交替地切换到接通状态和关闭状态，其中，辐射探测器100的逻辑模块124被配置用于基于控制器410的切换信号来确定辐射源404的关闭状态。通过示例，在接通状态中，没有电位可以被施加到X射线管404的栅格，而在关闭状态中，负电位可以被施加到栅格以禁止X射线光子的生成。
图5示意性地示出了图示根据本发明的实施例的用于操作具有辐射探测器100和辐射源404的X射线成像系统400的方法的步骤的流程图。
在步骤S1中，在X射线成像系统400的测量周期期间，通过利用辐射源404辐照辐射探测器100来生成电荷，辐射探测器100包括光学地耦合到闪烁体102的光电传感器104。
在步骤S2中，将电荷积分并转换成具有指示在测量周期期间生成的电荷的频率的脉冲信号，其中，步骤S2借助于具有电荷积分器112的电流频率转换器110来执行。
在另一步骤S3中，借助于电流源120来向电流频率转换器110供应偏置电流。
在步骤S4中，借助于辐射探测器100的逻辑模块124来确定辐射源404的关闭状态。
在步骤S5中，在步骤S4中确定关闭状态之后，借助于逻辑模块124来确定脉冲信号的另外的脉冲。
最后，在步骤S6中，借助于中断设备134来中断由电荷积分器112对电荷的积分，中断设备134由逻辑模块124在步骤S4中确定辐射源404的关闭状态时并且在步骤S5中探测到另外的脉冲时触发。
任选地，中断对电荷的积分包括重置电流频率转换器110的电荷积分器112。
任选地，中断对电荷的积分包括使电荷积分器112的积分电容器116短路和/或将经由其向电流频率转换器110供应偏置电流的电源线122连接到地电位。
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，但这样的说明和描述应当被认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。本领域技术人员通过研究附图、说明书以及权利要求书，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元素或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。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。权利要求书中的任何附图标记均不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种辐射探测器(100)，包括：
闪烁体(102)；
光电传感器(104)，其光学地耦合到所述闪烁体(102)；以及
具有电流频率转换器(110)的电子模块(108)，所述电流频率转换器(110)包括电荷积分器(112)和比较器(118)，所述电流频率转换器(110)用于将在测量周期期间由所述光电传感器(104)生成的电荷积分并转换成具有与所述电荷相关的频率的脉冲信号；
其中，所述电子模块(108)包括用于向所述电流频率转换器(110)供应偏置电流并用于生成所述脉冲信号的频率偏移的电流源(120)；
其中，所述电子模块(108)包括用于中断由所述电荷积分器(112)对所述电荷的积分的中断设备(134)；
其中，所述电子模块(108)包括用于确定所述脉冲信号的所述频率的逻辑模块(124)；并且
其中，所述逻辑模块(124)被配置用于确定辐射源(404)的关闭状态并且用于在确定所述辐射源(404)的所述关闭状态时触发所述中断设备(134)。
2.根据权利要求1所述的辐射探测器(100)，
其中，所述逻辑模块(124)被配置用于在确定所述关闭状态之后探测到所述脉冲信号的另外的脉冲时触发所述中断设备(134)。
3.根据前述权利要求中的一项所述的辐射探测器(100)，
其中，所述逻辑模块(124)被配置用于通过接收指示所述辐射源(404)的所述关闭状态和/或指示所述辐射源(404)的接通状态的控制信号来确定所述关闭状态。
4.根据前述权利要求中的一项所述的辐射探测器(100)，
其中，所述中断设备(134)包括电子开关(136)；并且
其中，所述逻辑模块(124)被配置用于通过致动所述电子开关(136)来触发所述中断设备(134)。
5.根据权利要求4所述的辐射探测器(100)，
其中，所述电子开关(136)被连接到将所述电流源(120)和所述电流频率转换器(110)相互连接的电源线(122)；并且
其中，所述电子开关(136)被配置用于将所述电源线(122)连接到地电位。
6.根据权利要求4所述的辐射探测器(100)，
其中，所述电流频率转换器(110)的所述电荷积分器(112)包括积分电容器(116)；并且
其中，所述中断设备(134)的所述电子开关(136)被配置为使所述电荷积分器(112)的所述积分电容器(116)短路。
7.一种X射线成像系统(400)，包括：
用于发射X射线的辐射源(404)；以及
根据前述权利要求中的一项所述的辐射探测器(100)。
8.根据权利要求7所述的X射线成像系统(400)，
其中，所述辐射源(404)是栅控X射线管。
9.根据权利要求7或8中的一项所述的X射线成像系统(400)，还包括：
控制器(410)，其被配置用于借助于切换信号将所述辐射源(404)交替地切换到接通状态和关闭状态，
其中，所述辐射探测器(100)的所述逻辑模块(124)被配置用于基于所述控制器(410)的所述切换信号来确定所述辐射源(404)的所述关闭状态。
10.一种用于操作具有辐射探测器(100)和辐射源(404)的X射线成像系统(400)的方法，所述方法包括以下步骤：
在所述X射线成像系统(400)的测量周期期间，通过辐照包括光学地耦合到闪烁体(102)的光电传感器(104)的所述辐射探测器(100)来生成电荷；
借助于具有电荷积分器(112)的电流频率转换器(110)来将所述电荷积分并转换成具有指示在所述测量周期期间生成的所述电荷的频率的脉冲信号；
借助于电流源(120)来向所述电流频率转换器(110)供应偏置电流；
借助于所述辐射探测器(100)的逻辑模块(124)来确定所述辐射源(404)的关闭状态；并且
在确定所述关闭状态之后中断由所述电荷积分器(112)对所述电荷的积分。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在确定所述关闭状态之后探测所述脉冲信号的另外的脉冲；并且
其中，在探测到所述另外的脉冲之后中断对所述电荷的积分。
12.根据权利要求10和11中的一项所述的方法，
其中，中断对所述电荷的积分包括重置所述电流频率转换器(110)的所述电荷积分器(112)。
13.根据权利要求10至12中的一项所述的方法，
其中，中断对所述电荷的积分包括使所述电荷积分器(112)的积分电容器(116)短路；和/或
其中，中断对所述电荷的积分包括将电源线(122)连接到地电位，经由所述电源线(122)所述偏置电流被供应到所述电流频率转换器(110)。
14.一种计算机程序单元，其当在X射线成像系统(400)的控制器(410)上运行时令所述控制器(410)执行根据权利要求10至13中的一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读介质，其上存储有根据权利要求14所述的计算机程序单元。
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