CN109100771A - 辐射检测器和操作辐射检测器的方法 - Google Patents

辐射检测器和操作辐射检测器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109100771A
CN109100771A CN201810647840.5A CN201810647840A CN109100771A CN 109100771 A CN109100771 A CN 109100771A CN 201810647840 A CN201810647840 A CN 201810647840A CN 109100771 A CN109100771 A CN 109100771A
Authority
CN
China
Prior art keywords
assessment
radiation detector
signal
different
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810647840.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109100771B (zh
Inventor
E·格德雷
M·霍泽曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN109100771A publication Critical patent/CN109100771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109100771B publication Critical patent/CN109100771B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/161Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

公开了辐射检测器和使用辐射检测器的方法,特别是X射线检测器。该辐射检测器包括:传感器单元,具有多个传感器元件用于生成传感器信号;评估单元,具有评估元件用于评估传感器信号,并将传感器信号转换为输出信号;以及信号处理单元,紧随评估单元,信号处理单元用于处理输出信号的目的,其中每个评估元件经由相应的电互连元件连接到关联的传感器元件,电互连元件具有互连电容和单独的长度,其中互连电容是不同的,并且因此导致输出信号表现出不同的信号特性,并且其中,评估元件中的至少一些评估元件还具有附加的致动元件,其中不同的评估元件的致动元件彼此不同,并且被选择以使得输出信号的不同的信号特性对准。

Description

辐射检测器和操作辐射检测器的方法
技术领域
本发明涉及辐射检测器以及操作辐射检测器的方法。
背景技术
医学诊断领域中,特别是诊断放射学中的成像设备,通常包括辐射检测器,特别是X射线辐射检测器或简称为X射线检测器。在本文中,成像设备通常指X射线机器,并且特别指代计算机断层摄影系统。
X射线检测器通常被实施为闪烁体检测器,或者具有直接转换器的光子计数检测器。
闪烁体检测器具有闪烁体材料。闪烁体材料在利用X射线辐射被照射后被激发,并且以光的形式发射激发能量。随后,借助例如实施为光电二极管的传感器元件,发射的光被转换为电传感器信号以形成输出信号,特别是形成电流(也称为信号电流),并且在评估单元中被评估,评估单元通常包括多个评估元件。为此,每个评估元件通常包括一个专用集成电路(ASIC)。例如,输出信号也可以具有电流脉冲,但这种电流脉冲仅在光子计数直接转换器中发生。
闪烁体检测器通常包括以阵列方式布置的多个闪烁体元件。类似地,传感器元件和评估元件同样包括阵列方式的布置。
具有直接转换器的辐射检测器通常包含半导体材料,例如基于碲化镉(CdTe)的半导体,该半导体入射辐射(例如,X射线辐射)转换成电输出信号,特别是转换成电流脉冲。
两种检测器类型分别具有:传感器元件和评估元件二者的矩阵状布置。就此而言,传感器元件也被称为传感器像素,评估元件被称为评估像素。
为了评估信号电流,传感器元件通常具有到与之相关联的评估元件的电连接,这些电连接借助于电互连元件,例如电线元件。信号电流通常在评估单元中被评估以产生输出信号,并且例如在信号处理单元中被转换成图像,信号处理单元通常紧随评估单元。
由于小电流通常借助于评估单元来评估,并且电线通常表现出寄生效应,例如寄生电容,所以传感器单元和评估单元常常被实施为在区域中是同范围的,并且被布置为一个放置于另一个之上,以便将电互连元件长度保持为最小值。本文中的小电流是指其值在1pA到1μA(每个评估元件)的范围内的电流。为了评估这样的小信号电流,通常每个评估元件通常还包括例如放大器单元,用于放大信号电流,并且因此也用于放大输出信号。
在本文中,同范围的实施例被理解为意味着传感器单元和评估单元各自具有以下长度和宽度,该长度和宽度各自具有相等的值,除了<20%的公差,特别是<10%。这同样适用于单独的元件(传感器元件和评估元件)的数目和分布,以及元件(传感器元件和评估元件)的表面区域轮廓,例如,以矩形的形状。此外,传感器单元和评估单元以形式适配的方式被布置为一个在另一个之上。这确保每个传感器元件具有与之相关联的评估元件,评估元件被放置为与传感器元件“相对”。因此,传感器元件和与之相关联的评估元件之间的电连接长度被减小。特别地,通过这种方式,保证了传感器元件与评估元件之间已经提及的最短可能的电连接距离。
特别地,因为电线的长度与寄生效应的幅度之间存在发展的相关性,作为较短的电连接的结果,这些电连接通常表现出最小的寄生效应。在本文中,发展的相关性是指随着电连接的长度(特别是电线的长度)增加,线中发生的寄生效应(例如电线的寄生电容的值)同样表现出增长式发展。
特别地,评估单元通常具有在评估单元的总表面积和评估单元中被评估元件“活跃”使用的表面积之间不利的面积比。在本文中,这被理解为:从电路布局的观点来看,评估单元的表面面积的大部分并未根据评估单元的实际目的来使用。这导致了不被期望的、不利的元件密度。在本文中,元件密度被理解为意味着元件(传感器元件和评估元件)的数目与布置了这些元件(传感器元件和评估元件)的表面面积的比。
为了抵消该不利的面积比,评估单元具有仅由评估元件的各个表面区域形成的表面区域。评估单元的总表面积因此被降低为评估单元的表面积之和。因此,在电路布局方面,除了与制造相关的公差外,评估单元通常没有“未使用”的区域。
因此,评估单元的总表面面积具有比传感器单元的总表面面积更小的值。换言之,在这种情况下,传感器单元和评估单元在区域中并不是同范围的。由此,各个传感器元件和与之相关联的评估元件之间的至少一些电连接(特别是处于传感器和评估单元的外围区域中的那些)具有不同的长度。
归因于长度不同的电连接,发生的寄生效应(特别是发生的寄生电容)具有不同的值。这对于以下具有不利的影响:例如,电输出信号的脉冲形状、放大的输出信号的噪声、以及特别是跨各个评估元件的噪声均匀性。因此,这也不利地影响了辐射检测器的图像质量。所述类型(例如已经提到的噪声)的效应导致了例如不均匀的图像质量,因此降低了所采集的X射线图像的诊断价值。
发明内容
从这个基础出发,本发明的目的是公开一种辐射检测器,其中由这种寄生效应引起的伪像至少被减少。
根据本发明,借助于一种具有权利要求1的特征的辐射检测器,特别是X射线检测器,以及借助于一种具有权利要求15的特征、用于操作辐射检测器的方法,该目的根据本发明被实现。
优选的实施例、改进和变型是从属权利要求的技术方案。
关于辐射检测器所提及的优点和优选的实施例将同样适用于方法,反之亦然。
辐射检测器包括传感器单元,具有多个传感器元件用于生成传感器信号。附加地,辐射检测器包括具有多个评估元件的评估单元。在该布置中,传感器元件的数目优选地与评估元件的数目对应。借助于评估元件,可以评估传感器信号并将传感器信号转换为输出信号。为了处理输出信号,辐射检测器附加地包括紧随评估单元的信号处理单元。
每个评估元件都与一个传感器元件相关联,并且为此目的,借助电互连元件(例如电线),每个评估元件以导电的方式连接到相应的相关联的传感器元件。例如,电互连元件采用的形式是由绞合线构成的电线,优选印刷电路板上的导体迹线。电互连元件具有互连电容(例如,寄生电容),以及单独的长度。例如,在本文中,互连电容通常被理解为意味着每单位长度的电容、边缘电容和/或寄生电容。
在大多数情况下,寄生电容通常被理解为在两个电线元件之间的不被期望的电容,这些电线元件由于它们的电荷和分离它们的距离,而以平行板电容器的方式表现出电容,该电容具有(电)破坏效应。互连电容被特定地理解为特别是电互连元件之间已经提及的类型的寄生电容。
通常,线的单独电容由多个不同的电容表征,例如接地电容和/或到其他线的电容。对于本发明,特别相关的是接地的寄生电容、以及相应的线元件到紧邻的线元件的寄生电容。在本文中,接地通常被理解为零电势。
如在背景技术中所描述的,辐射检测器的传感器单元的表面面积具有与评估单元的表面面积不同的值,特别是更大的值。其结果是,取决于由电互连元件互连的传感器和评估元件的位置,电互连元件具有不同的单独长度。优选地,电互连元件具有以下长度,该长度在传感器单元和评估单元的中心区域中具有10μm到300μm的范围内的值,并且在传感器单元和评估单元的外围区域中具有1mm到4cm的范围内的值。特别地,传感器单元和评估单元二者都具有以平面矩形的方式的形状。在本文中,应将平面理解为意味着板状实施例。例如,出于对称性和更易于制造的原因,至少一些电互连元件具有相同的长度。
此外,互连电容的值,特别是寄生电容的值,与电互连元件的长度值发展地相关。就此而言,归因于电互连元件的不同的单独长度,电互连元件中的至少一些电互连元件的互连电容各自具有不同的值。换言之,归因于它们不同的单独长度,电互连元件中的至少一些电互连元件各自具有不同的互连电容。
归因于互连电容的不同的值,不同的互连电容破坏了经由电互连元件传送的输出信号,因此,所述输出信号表现出不同的信号特性。在本文中,信号特性被特定地理解为意味着输出信号的脉冲形状(特别是脉冲宽度和脉冲高度)和/或其噪声。此外,附加的互连电容影响借助于放大器单元放大的输出信号的噪声。
此外,评估元件中的至少一些评估元件具有附加的致动元件,例如电容,其中不同的评估元件的致动元件彼此不同。致动元件被选择,以使得从评估单元传送到信号处理单元的输出信号的信号特性被对准,所述信号特性根据不同的互连电容而变化。
换言之,为了实现评估单元的均匀响应行为,特别是关于已经被描述的信号特性(例如脉冲宽度)和/或输出信号的噪声,以下已经被证明是有利的:将不同的互连电容对准,以使得不同的电互连元件优选地具有相同的总电容。在本文中,响应行为通常被理解为意味着在信号处理部件内,归因于处理步骤(例如基于传输函数)而发生的信号变化,信号处理部件在这种情况下具体是指相应的评估元件。
这意味着在对准之后,每个电互连元件不管其长度如何都具有相同的互连电容,在这种情况下适用的规则是:互连电容=总电容。为了实现所述类型的总电容值,不同的电互连元件的致动元件各自优选地具有补偿电容值,对应于总电容与电互连元件的相应互连电容之间的差。
由于借助于致动元件仅可以实现不同的互连电容的值中的扩展(特别是增加),所以电互连元件具有的互连电容的最大值用作总电容值的最小值。
以下示例旨在帮助获得更好的理解:
辐射检测器包括三个传感器元件和三个评估元件。每个传感器元件分别借助电互连元件被电连接到评估元件。就此而言,辐射检测器包括三个电互连元件,每个电互连元件各自具有不同的单独长度。归因于电互连元件的不同长度,这些电互连元件各自具有不同的互连电容。第一电互连元件具有值为200fF的互连电容,第二电互连元件具有值为350fF的互连电容,并且第三电互连元件具有值为500fF的互连电容。总电容的值因此由第三电互连元件确定,等于最少为500fF的值(最小值),这是因为在所有三个互连电容中,该元件具有最高的值。例如,这个500fF的值被限定为作为总电容的值。为了将电互连元件的不同互连电容与总电容对准,三个电互连元件各自具有致动元件,致动元件具有补偿电容。第一电互连元件的致动元件具有值为300fF的补偿电容(总电容值和互连电容值之间的差:500fF-200fF=300fF)。第二电互连元件的致动元件具有值为150fF的补偿电容(总电容值与互连电容值之间的差:500fF-350fF=150fF)。
特别地,输出信号的信号特性的对准借助制动元件来实现,该方法已被证明有利于提高辐射检测器的图像质量。此外,借助于输出信号的信号特性的对准,特别是均匀化,降低图像质量的效应可以被预先制止。在目前的情况下,这种效应被称为堆积效应和/或瘫痪效应。在本文中,堆积效应被理解为以下效应,例如,其中两个方波信号脉冲在朝向彼此的侧互相接触,从而信号处理单元将两个信号脉冲检测为单个信号脉冲,该单个信号脉冲具有两个单独脉冲的总持续时间。在本文中,瘫痪效应被理解为以下效应,其中归因于例如堆积效应导致的脉冲重叠,检测器的计数器单元遗漏了要被计数的脉冲。当计数器单元对脉冲进行“计数”时,对于进一步对事件计数,它是“瘫痪”的,因此,计数的脉冲比实际上作为事件出现的脉冲少。
特别地,瘫痪效应发生在高脉冲频率处。例如,在本文中,高脉冲频率被理解为意味着两个脉冲之间的平均间隙具有以下值,该值小于例如一个脉冲的半峰处平均全宽度的十倍。
特别优选地,附加致动元件中的至少一些附加致动元件中具有不同的补偿电容。这种方式的优点在于,从电路布局的角度考虑,以已经描述的方式在电互连元件中实现互连电容的补偿是简单的。
在有利的实施例中,为了使致动元件与互连电容(特别是寄生电容)的不同值相匹配,致动元件在它们的值方面是可调节的。在本文中,可调节被理解为,例如,至少在被安装到辐射检测器的过程期间,致动元件具有可变的补偿电容值。
在有利的实施例中,每个评估元件包括具有放大器元件的专用集成电路(ASIC)。所述实施例的优点在于:借助ASIC,用于评估传感器信号的明确专用电路被实现。通过这种方式,特别地,可以将辐射检测器的特定特性和/或应用细节(例如,辐射检测器的类型,闪烁体检测器或直接转换检测器)集成到电路中,并且因此提高检测器的图像质量。
根据优选的实施例,放大器元件包括信号输入端、反馈输入端和信号输出端。另外,放大器元件优选地包括电阻性反馈元件,例如阻抗,该电阻性反馈元件将信号输出端连接到反馈输入端。备选地,放大器元件包括电容性反馈元件(例如电容器),或者电阻性反馈元件和电容性反馈元件所组成的组合。在本文中,组合被特定地理解为包括电阻性部件和电容性部件二者的反馈元件。
关于放大器元件的实施例,信号特性的均匀化通常可以借助于已知类型的放大器元件来实现。
根据第一实施例变型,致动元件被定位在信号输入端的上游电路中,特别是与放大器元件的信号输入端相连。通过这种方式,实现的是概念上简单的电路布局,并且同时考虑到电路设计的方面,实现的是不同的互连电容的简单补偿,以及由此引起的输出信号的信号特性的均匀化。
根据备选的第二实施例变型,互连电容的对准以及由此引起的输出信号的信号特性的均匀化通过以下布置来实现,在该布置中,致动元件被定位在每个评估元件的信号输出端和反馈输入端之间。特别地,致动元件被布置在每个评估元件的反馈元件中。在本文中,第二实施例变型的重要方面和优点可以从以下事实看出:除了互连电容的对准之外,由于致动元件被布置在反馈元件中,借助反馈可以在每个评估元件中实现输出信号的信号特性的对准。换言之,相比于致动元件被定位在放大器元件的信号输入端的布置,由于致动元件在反馈元件中的布置,因此可以实现输出信号的信号特性的更准确的对准。特别地,关于均匀的响应行为,即关于供信号处理单元进一步处理的均匀的输出信号,第二实施例变型已被证明有利。
优选地,致动元件基于模拟和/或基于校准过程而被设置。例如,校准过程被理解为,代表性测量信号被馈送到评估单元中,评估单元的输出信号在其信号特性方面已知(特别是其脉冲宽度)。生成的输出信号随后被捕获,并与已知的输出信号在所测量的信号特性方面进行比较。针对信号特性的所测量的值(例如脉冲宽度和/或脉冲高度)的偏差随后被用于致动元件的调节。
例如,借助于模拟和/或校准过程,致动元件的设置在辐射检测器的开发过程中和/或(初始)调试阶段中在一次性的基础上被实现。例如,校准数据和/或设置数据被存储在评估元件的相应ASIC中。备选地,输出信号的信号特性的对准通过对不同致动元件的适当选择来实现。
备选地或附加地,例如,致动元件根据温度和/或使用而被设置。在这种情况下,在本文中,与已经提到的一次性设置不同,例如,致动元件的备选设置关于医师感兴趣的患者身体区域来执行。换言之,致动元件由操作者设置,例如根据图像被采集的被检查对象来设置。在本文中,对象优选地被理解为人体器官;备选地,对象一般地被理解为,例如在机场安全检查过程中、或在分析一小片材料的情况下,要被X射线照射的实体。
因为不同的对象表现出不同的辐射特性,并因此具有不同的能量阈值,所以在备选实施例中,设置是根据用于扫描患者(例如肺)的传感器信号的可能能量阈值来执行的。因此,实现了脉冲形状特定于使用的最佳均匀化,并因此实现了最佳图像质量。例如,在每个治疗准备的过程中,在对辐射检测器上电或准备辐射检测器时,特定于使用的致动元件的设置生效。
特别地,实验性测量表明,电互连元件的互连电容具有不同的值,优选在10fF到10pF的范围内,特别地在50fF到1pF的范围内,并且具体地在100fF到500fF的范围内。
优选地,致动元件包括电容器,例如边缘电容器。特别地,在横截面中,边缘电容器具有例如以两个互相交叉的梳子的方式的形状。优点是借助于该电容器,可以实现简单并且成本有效的补偿电容。备选地,致动元件包括平行板电容器。
为了实现互连电容的补偿,致动元件的电容器被有利地实施和/或配置,以使得该电容器具有不同的补偿电容——类似于互连电容的值——补偿电容的值优选地在10fF到10pF的范围内,特别地在50fF到1pF的范围内,并且具体地在100fF到500fF的范围内。
优选地,被布置在评估单元外围区域中的评估元件的致动元件的电容器的不同补偿电容,相比中央区域中的补偿电容,具有更低的值。
根据有利的实施例,被布置在评估单元外围区域的评估元件的致动元件的电容器的不同补偿电容,具有在1fF至100fF范围内的值。
类似地,被布置在评估单元中心区域的评估元件的致动元件的电容器的不同补偿电容,具有在350fF到600fF范围内的值。
该实施例基于如下考虑:相比于例如评估单元的中心区域,在补偿电容的部分上更低的电容值必须被设置在评估单元的外围区域中。
在本文中,外围区域被理解为评估单元的表面面积的一部分,例如,该部分以周边框架的方式,从评估单元的外边缘向着评估单元的中心方向延伸。例如,外围区域覆盖评估单元多达三分之一或一半的总表面面积。
类似地,在本文中,中央区域被理解为评估单元总表面面积与外围区域表面面积之间的差。
优选地,电互连元件以转接板的方式包括布线重路由元件。通过这种方式,在传感器元件和评估元件之间实现了技术上简单并且低成本的电连接。
备选地,例如,传感器单元包括集成布线布置。例如,在本文中,集成布线被理解为具有多条电线的布线层,该布线层被布置在传感器元件的表面上,并且将传感器元件电连接到相关联的评估元件。
优选地,辐射检测器被实施为光子计数X射线检测器。所述实施例的优点可以从以下事实看出,已经描述的效应(堆积效应和瘫痪效应)具有负面影响,特别是在光子计数X射线检测器的情况下。由于将输出信号的信号特性对准,所述效应因此被阻止,特别是在所述类型的X射线检测器的情况下。
借助于用于操作具有权利要求15的特征的辐射检测器的方法,该目的根据本发明被进一步实现。
附图说明
参考附图,下文更详细地解释了本发明的示例性实施例。在一些情况下,附图以高度简化的表示示出:
图1传感器单元的横截面视图,传感器单元被布置在辐射检测器内部与评估单元相对,
图2根据第一变型的辐射检测器电路的高度简化的框图;
图3根据第二变型的辐射检测器电路的高度简化的框图。
在这些附图中,类似作用的部分用相同的附图标记来表示。
具体实施方式
图1示出了具有多个传感器元件6的传感器单元4和具有多个评估元件10的评估单元8。传感器单元4和评估单元8二者被一起布置在辐射检测器2中。在该示例性实施例中,辐射检测器2被实施为光子计数X射线检测器,例如直接转换器。所述类型的辐射检测器被应用于以下:例如,在医学诊断领域中用于检查的目的,和/或在安全敏感区域中,例如在机场安全区域中用于检查行李项和/或人。在操作期间,辐射检测器利用X射线辐射R被照射。辐射检测器特别地是X射线机器的一部分,除了辐射检测器之外,X射线机器还包括辐射源(在示例性实施例中未示出)。
在该示例性实施例中,评估单元8被实施为专用集成电路(ASIC)。这使得该电路能够为了满足特定应用而被明确实现,该特定应用在本文中指X射线诊断。
出于简化表示的原因以及对于图1而言不存在的相关性,图1中省略了辐射检测器2的明确描述。
在示例性实施例中,传感器单元4和评估单元8二者都以阵列的方式被实施。在该布置中,评估元件10的数目与传感器元件6的数目对应。因此,一个评估元件10与一个传感器元件6关联,由此导致辐射检测器包括多个(在示例性实施例中为9个)传感器元件——评估元件对(SAP)11。
为了实现电连接,每个SAP 11包括电互连元件12。例如,电互连元件12具有绞合线形状的电线,具有由导电材料(例如铜、铝或钨)制成的至少一个线元件,或者由所述类型的材料形成。备选地,例如,电互连元件被实施为在印刷电路板上的导体迹线。在该示例性实施例中,借助于布线重路由元件,特别是借助于转接板14,SAP 11被电连接。
在该示例性实施例中,传感器单元4和评估单元8各自被实施为球栅阵列(BGA),由此导致电互连元件12附加地包括电互连球16。在该示例性实施例中,互连球16特别地被布置在转接板14的终端。在该示例性实施例中,互连球16具有值在20μm至50μm范围内的直径。
在该示例性实施例中,相比传感器单元4,评估单元8具有更小的表面积,例如,至少小10%以上,特别是40%以上。
因此,转接板14内电互连元件12的长度根据SAP 11的本地定位而变化。
特别地,相比例如在中心区域20,电互连元件12在传感器单元4和评估单元8的外围区域18中具有更大的长度。在该示例性实施例中,电连接,包括在中心区域22中的互连球16的长度,具有值在10μm到300μm的范围内的长度,并且在外围区域18中,电连接具有值在1mm到4cm的范围内的长度。
由于电互连元件12的不同长度,这些电互连元件12具有不同的寄生效应,特别是互连电容22,例如寄生电容。
互连电容22导致评估单元8的单独的输出信号表现出不同的信号特性。在例如为了产生(X射线)图像的进一步的处理步骤中,不同的信号特性导致了图像质量的不被期望的降低。
为了对准不同的信号特性,特别是在输出信号的脉冲形状和/或噪声等方面,图2以高度简化的框图示出了根据第一实施例变型的辐射检测器2的电路。在示例性实施例中,每个评估元件10都具有该电路。
根据第一实施例变型,电路包括传感器单元4、互连电容22、致动元件24以及具有反馈元件28的放大器元件26、和信号处理单元30。放大器元件26附加地包括信号输入端27、信号输出端25和反馈输入端29。在该示例性实施例中,反馈元件28将信号输出端25连接到反馈输入端29。
作为对电路的解释,以下给出对电路(特别是致动元件24)的目的的简要描述:
在该示例性实施例中,致动元件24包括可调节的电容器,例如边缘电容器。备选地,致动元件24包括常规的平行板电容器。
在本文中,可调节被理解为,例如在辐射检测器2调试期间的校准过程中,电容器的电容的值被设置为相应电互连元件12的互连电容22,以使得归因于单独的电容22和致动元件24的并联连接,两个电容22、24的电容值被加在一起,以形成共同的补偿电容值。
类似地设置剩余致动元件24中的至少一些,使得相同的补偿电容值基于两个电容22、24的并联连接而被产生。这导致评估元件的输出信号表现出相同的信号特性,例如在信号处理单元30内对输出信号的后续处理期间,相比输出信号表现出多个不同信号特性的情况,这引起了质量上更均匀的图像的生成。
为此,在该示例性实施例中,致动元件24被布置在信号输入端27处,特别地,被连接到信号输入端27。
放大器元件26例如被实施为运算放大器。备选地,放大器元件被实施为互阻抗放大器。
在该示例性实施例中,放大器元件26包括作为反馈元件28的阻抗,例如欧姆电阻,并且例如,在第二实施例变型中附加地包括电容器。
在该示例性实施例中,信号处理单元30被实施为例如对输出信号的能量阈值进行量化。
因此,借助于图2所示的电路变型,输出信号的信号特性的对准特别地通过补偿不同的单独电容22而被实现。
根据第二个变型,输出信号的信号特性的对准借助于反馈元件28内的致动元件24的布置来实现。
图2示出了根据第二实施例变型的辐射检测器电路的高度简化的框图。与图1所示的电路类似,图2所示的电路在每种情况下同样被布置为在示例性实施例中每个评估元件的备选方案。
类似于图1所示的实施例,图2所示的电路变型同样包括传感器单元4、互连电容22、放大器元件26、以及反馈单元28和信号处理单元30,互连电容22根据电互连元件12的长度而具有不同的值。
然而,根据该实施例变型,致动元件24被布置在反馈元件28内,并因此连接到放大器元件26的反馈输入端26。由此实现了输出信号的信号特性的对准,特别是关于反馈对准。换言之,根据第二实施例变型,为了对准输出信号的信号特性,除了补偿单独的电容22之外,在下述前提下,可以关于距补偿电容值的可容许偏差来作出近似,该前提是,在存在距补偿电容值的偏差的情况下(并且因此有意识地放弃互连电容的精准补偿),关于输出信号的经对准的信号特性实现一个被加和的值。

Claims (15)

1.一种辐射检测器(2),特别是一种X射线检测器,包括:
-一个传感器单元(4),具有多个传感器元件(6)用于生成一个传感器信号,
-一个评估单元(8),具有多个评估元件(10)用于评估所述传感器信号,并将所述传感器信号转换为一个输出信号,以及
-一个信号处理单元(30),紧随所述评估单元(8),所述信号处理单元(30)用于处理所述输出信号的目的,其中
-每个评估元件(10)经由相应的一个电互连元件(12)连接到一个关联的传感器元件(6),所述电互连元件(12)具有一个互连电容(22)和一个单独的长度,
-多个所述互连电容(22)是不同的,并且因此导致多个所述输出信号表现出多个不同的信号特性,以及
-所述多个评估元件(10)中的至少一些评估元件还具有一个附加的致动元件(24),以及
-不同的多个评估元件(10)的多个所述致动元件(24)彼此不同,并且被选择以使得多个所述输出信号的所述多个不同的信号特性对准。
2.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中多个附加的所述致动元件(24)各自具有一个补偿电容,并且多个所述补偿电容在它们的值方面彼此不同。
3.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中多个所述致动元件(24)是可调节的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中每个评估元件(10)包括一个具有一个放大器元件(26)的ASIC。
5.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中所述放大器元件(26)包括一个信号输入端(27)、一个反馈输入端(29)和一个信号输出端(25)以及附加地,一个反馈元件(28),所述反馈元件(28)将所述信号输出端(25)连接到所述反馈输入端(29)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中所述致动元件(24)被定位在所述信号输入端(27)的电路上游中。
7.根据权利要求5所述的辐射检测器,
其中所述致动元件(24)被布置在所述信号输出端(25)与所述反馈输入端(29)之间,特别是在所述反馈元件(28)中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的辐射检测器(2),
其中所述致动元件(24)基于一个模拟和/或一个校准过程而被设置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中多个所述互连电容(22)优选地各自具有在10fF至10pF的范围内的一个不同的值,特别地在50fF至1pF的范围内,并且具体地在100fF至500fF的范围内。
10.根据前述权利要求之一并且根据权利要求2所述的辐射检测器(2),
其中所述致动元件(24)包括具有一个补偿电容的一个电容器。
11.根据前述权利要求所述的辐射检测器(2),
其中所述补偿电容优选地具有在10fF到10pF的范围内的一个值,特别地在50fF到1pF的范围内,并且具体地在100fF到500fF的范围内。
12.根据权利要求10或11所述的辐射检测器(2),
其中布置在一个外围区域(18)中的一个评估元件(10)的所述电容器的所述补偿电容比布置在一个中心区域中的一个评估元件(10)的所述电容器的所述补偿电容具有更低的电容。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的辐射检测器(2),其中
布置在一个外围区域(18)中的一个评估元件(10)的所述电容器的所述补偿电容具有值在1fF至300fF的范围内的电容,和/或
布置在一个中央区域(20)中的一个评估元件(10)的所述电容器的所述补偿电容具有值在200fF到1000fF的范围内的电容。
14.根据前述权利要求中任一项所述的辐射检测器(2),
其中所述电互连元件(12)以一个转接板(14)的方式包括了一个布线重路由元件。
15.一种用于操作一个辐射检测器(2),特别是一个X射线检测器的方法,所述辐射检测器(2)包括:
-一个传感器单元(4),具有多个传感器元件(6)用于生成一个传感器信号,
-一个评估单元(8),具有多个评估元件(10)用于评估所述传感器信号,并将所述传感器信号转换为一个输出信号,以及
-一个信号处理单元(30),紧随所述评估单元(8),所述信号处理单元(30)用于处理所述输出信号的目的,其中
-每个评估元件(10)经由相应的一个电互连元件(12)连接到一个关联的传感器元件(6),所述电互连元件(12)具有一个互连电容(22)和一个单独的长度,
-多个所述互连电容(22)是不同的,并且因此导致多个所述输出信号表现出多个不同的信号特性,以及
-所述多个评估元件(10)中的至少一些评估元件还具有一个附加的致动元件(24),以及
-不同的多个评估元件(10)的多个所述致动元件(24)彼此不同,并且被选择以使得多个所述输出信号的所述多个不同的信号特性对准。
CN201810647840.5A 2017-06-21 2018-06-21 辐射检测器和操作辐射检测器的方法 Active CN109100771B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17177142.1 2017-06-21
EP17177142.1A EP3418776B1 (de) 2017-06-21 2017-06-21 Strahlendetektor sowie verfahren zum betrieb eines strahlendetektors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109100771A true CN109100771A (zh) 2018-12-28
CN109100771B CN109100771B (zh) 2021-05-14

Family

ID=59215522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810647840.5A Active CN109100771B (zh) 2017-06-21 2018-06-21 辐射检测器和操作辐射检测器的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10261196B2 (zh)
EP (1) EP3418776B1 (zh)
CN (1) CN109100771B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020201668A1 (de) 2020-02-11 2021-08-12 Siemens Healthcare Gmbh Vorverstärker für eine Photodiode
EP3975423A1 (en) * 2020-09-29 2022-03-30 ams International AG Shaper circuit, photon counting circuit and x-ray apparatus
EP3975422A1 (en) 2020-09-29 2022-03-30 ams International AG Transconductance tuning in photon counting

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007144589A2 (en) * 2006-06-12 2007-12-21 Radiation Watch Limited Apparatus and method for operating a pixelated high-energy radiation detector
US20130001427A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 Yoshihiro Okada Radiation detector, radiographic imaging device, radiographic imaging system and line capacitance adjusting method
CN104854475A (zh) * 2012-12-14 2015-08-19 皇家飞利浦有限公司 具有脉冲整形器的探测器
CN107949912A (zh) * 2015-08-28 2018-04-20 西门子医疗有限公司 具有优化电容的不透光焊盘结构的x射线检测器
CN108020858A (zh) * 2016-11-02 2018-05-11 西门子医疗有限公司 具有中间层的辐射检测器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926902A1 (de) * 1979-07-03 1981-01-22 Siemens Ag Dosismesseinrichtung
US20110210262A1 (en) * 2006-06-12 2011-09-01 Radiation Watch Limited Apparatus and method for detecting high-energy radiation
US9348035B2 (en) * 2013-10-22 2016-05-24 General Electric Company Systems and methods for selectable detector configurations

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007144589A2 (en) * 2006-06-12 2007-12-21 Radiation Watch Limited Apparatus and method for operating a pixelated high-energy radiation detector
US20130001427A1 (en) * 2011-06-29 2013-01-03 Yoshihiro Okada Radiation detector, radiographic imaging device, radiographic imaging system and line capacitance adjusting method
CN104854475A (zh) * 2012-12-14 2015-08-19 皇家飞利浦有限公司 具有脉冲整形器的探测器
CN107949912A (zh) * 2015-08-28 2018-04-20 西门子医疗有限公司 具有优化电容的不透光焊盘结构的x射线检测器
CN108020858A (zh) * 2016-11-02 2018-05-11 西门子医疗有限公司 具有中间层的辐射检测器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3418776B1 (de) 2022-01-05
US10261196B2 (en) 2019-04-16
CN109100771B (zh) 2021-05-14
EP3418776A1 (de) 2018-12-26
US20180372887A1 (en) 2018-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111700605B (zh) 探测在测量生物电信号时的干扰
CN109100771A (zh) 辐射检测器和操作辐射检测器的方法
KR100242547B1 (ko) 생물체의 건강진단 장치
JP6118429B2 (ja) 適合されたエネルギー閾値を用いてエネルギー分解x線画像を生成するための方法及びデバイス、当該方法を実施するプログラム、当該プログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体
JP6659536B2 (ja) 電位測定装置及び電位検出方法
US20220096022A1 (en) System, method, and computer algorithm for measuring, displaying, and accurately detecting changes in electrophysiological evoked potentials
EP2217934B1 (en) A sensor arrangement
JP2016131884A (ja) X線ct装置、光子計数型検出装置及び二重積層光子計数型検出器
Demerath et al. Morphometric MRI analysis: improved detection of focal cortical dysplasia using the MP2RAGE sequence
CN107072572A (zh) Ecg电极和引线连接完整性检测
Mertes Establishing critical differences in ear-canal stimulus amplitude for detecting middle ear muscle reflex activation during olivocochlear efferent measurements
DE112011100938T5 (de) Thermometer zur Durchführung klinischer Fernmessungen der Hauttemperatur
Roberts et al. Quantification and reproducibility of tracking cortical extent of activation by use of functional MR imaging and magnetoencephalography
DE102017214862A1 (de) Detektion von Signalpfaddefekten bei der Messung von bioelektrischen Signalen
US9063056B2 (en) Imaging detector and method for operating an image detector
CN109561851A (zh) Mri检查之前患者眼睛中的金属物品的检测
Wu et al. Towards a universal methodology for performance evaluation of electrical impedance tomography systems using full reference SNR
WO2021011757A1 (en) System and method for measuring tissue parameters by use of capacitive tactile sensor
CN106551694B (zh) 电极状态确定设施和用于确定电极状态信息的方法
CN114868038A (zh) 在空闲状态下对坏探测器的检测
KR102411675B1 (ko) 센서 장치
EP2990076B1 (de) Implantat mit einer mri-geräteerkennung
EP2056127A2 (de) Strahlungsmessgerät
Hossain et al. Non-visual environmental imaging and object detection through electrical impedance tomography
JP2020096827A (ja) 呼吸運動を検出するための検出装置および方法、コンピュータプログラム、コンピュータ可読記憶媒体および医療装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant