CN110178053A - 具有用于粒子计数的动态分配内存的辐射检测器 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种辐射检测器，包括：辐射吸收层，其配置成吸收辐射；多个计数器，每个计数器与仓关联并且配置成对检测器所吸收的辐射粒子数目计数；内存，其包括多个单元，其可以动态地被分配给计数器。

Description

具有用于粒子计数的动态分配内存的辐射检测器
【技术领域】
本公开文涉及配置成在辐射检测器中动态地分配内存以进行粒子计数的方法和装置，所述辐射检测器例如为X射线检测器等。
【背景技术】
辐射检测器是测量辐射性质的设备。该性质的示例可以包括辐射的强度、相位和极化的空间分布。辐射可以是与受检者交互的辐射。例如，辐射检测器测量的辐射可以是穿过受检者或从受检者反射的辐射。辐射可以是电磁辐射，例如红外光、可见光、紫外光、X射线或γ射线。
一种类型的辐射检测器基于辐射与半导体之间的交互。例如，这种辐射检测器可以包括半导体层，该半导体层吸收辐射，然后产生数目与辐射能量成比例的载流子(例如，电子和空穴)。这些载流子由电路收集并计数以确定辐射能量，并且对下一个入射辐射重复该过程。通过对所检测的辐射的数目计数，可以将光谱编译为其能量的函数。因为必须在检测器准备下一个检测之前收集由辐射产生的载流子，因此这些检测器的速度受到限制。
【发明内容】
本发明公开了一种辐射检测器，包括：辐射吸收层，其配置成吸收辐射；多个计数器，每个计数器与仓关联并且配置成记录辐射吸收层所吸收的辐射粒子数目，其中粒子的能量落在仓中；内存，其包括多个单元；处理器，其配置成对计数器分配单元。
根据实施例，处理器配置成基于计数器中所记录粒子的至少一个数目对计数器分配单元。
根据实施例，处理器配置成基于计数器中所记录粒子的至少一个数目的变化率对计数器分配单元。
根据实施例，处理器配置成释放单元。
根据实施例，处理器配置成基于计数器中所记录粒子的至少一个数目对计数器释放单元。
根据实施例，处理器配置成基于计数器中所记录粒子的至少一个数目的变化率对计数器释放单元。
根据实施例，辐射是X射线。
根据实施例，辐射检测器进一步包括控制器，其中该控制器配置成确定辐射粒子的能量是否落入仓内；并且其中控制器配置成促使与仓关联的计数器记录的数目增加一。
根据实施例，辐射检测器进一步包括：第一电压比较器，其配置成将辐射吸收层的电触点的电压与第一阈值比较；第二电压比较器，其配置成将该电压与第二阈值比较；控制器，其配置成从第一电压比较器确定电压的绝对值大于等于第一阈值的绝对值的时刻起启动时间延迟。
根据实施例，控制器配置成在时间延迟开始或终止时启动第二电压比较器。
根据实施例，辐射检测器进一步包括电压表，其中控制器配置成在时间延迟终止时促使电压表测量电压。
根据实施例，控制器配置成基于在时间延迟终止时测量的电压值确定粒子能量。
根据实施例，检测器包括电容器模组，该电容器模组电连接到电触点，其中该电容器模组配置成从电触点收集载流子。
根据实施例，控制器配置成使电极连接到电接地。
根据实施例，电压变化率在时间延迟终止时大致为零。
根据实施例，电压变化率在时间延迟终止时大致为非零。
根据实施例，辐射吸收层包括二极管。
根据实施例，辐射吸收层包括硅、锗、砷化镓、碲化镉、碲锌镉或其组合。
根据实施例，辐射检测器不包括闪烁体。
根据实施例，辐射检测器包括像素阵列。
本文公开一种系统，该系统包括任一种上文所述的辐射检测器和X射线源，其中该系统配置成对人的胸部或腹部进行X射线放射摄影。
本文公开了一种系统，该系统包括任一种上文所述的辐射检测器和X射线源，其中该系统配置成对人的口腔进行X射线放射摄影。
本文公开了一种货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括任一种上文所述的辐射检测器和X射线源，其中该货物扫描或非侵入式检查(NII)系统配置成使用背散射X射线形成图像。
本文公开了一种货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括上任一种上文所述的辐射检测器和X射线源，其中该货物扫描或非侵入式检查(NII)系统配置成使用透射通过被检查物体的X射线来形成图像。
本文公开了一种全身扫描器系统，其包括任一种上文所述的辐射检测器和辐射源。
本文公开了一种电脑断层摄影(CT)系统，其包括任一种上文所述的辐射检测器和辐射源。
本文公开了一种电子显微镜，其包括任一种上文所述的辐射检测器、电子源和电子光学系统。
本文公开了一种系统，其包括任一种上文所述的辐射检测器，其中该系统是X射线望远镜或X射线显微镜，或者其中，该系统配置成进行乳房放射摄影、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。
本文公开了一种方法，其包括：确定辐射粒子的能量是否落入仓内；在确定能量落入仓内时，促使与该仓关联的第一计数器记录的第一数目增加一；确定该第一数目或其变化率是否满足第一条件；在确定第一数目或其变化率满足该第一条件时，对第一计数器分配内存的单元。
根据实施例，方法进一步包括：确定第二计数器记录的第二数目或其变化率是否满足第二条件；在确定该第二数目或其变化率满足该第二条件时，从第二计数器释放内存的单元。
本文公开了一种，其包括：监测配置成仅对辐射粒子计数的计数器所记录的数目，这些粒子中的每个粒子的能量在仓内；确定该数目或其变化率是否满足第一条件；在确定数目或其变化率满足该第一条件时，对计数器分配内存的单元。
根据实施例，方法进一步包括：确定数目或其变化率是否满足第二条件；在确定数目或其变化率满足该第二条件时，从计数器释放内存的单元。
【附图说明】
图1A和图1B示意性地示出了根据实施例的辐射检测器及其方框图。
图2A示意性地示出了辐射检测器的横截面图。
图2B示意性地示出了辐射检测器的详细横截面图。
图2C示意性地示出了辐射检测器的备选详细横截面图。
图3A和图3B各自示出根据实施例的检测器的电子系统的部件图。
图4A示意性地示出了具有6个计数器的电子系统，这些计数器中的每个具有16个位；以及在计数器中记录的辐射粒子的数目。
图4B示意性地示出了计数器需要在一段时间后计数的仓的最小数目。
图5A示意性地示出了在计数开始之前分配给计数器的一些内存单元。
图5B示意性地示出了处理器318可以将来自内存的一个额外单元分配给数个计数器中的一个计数器。
图5C示意性地示出了处理器对计数器分配许多内存单元。
图6A和图6B各自示出根据实施例的方法的流程图。
图7-图13各自示意性地示出了这样的系统，其包括本文描述的辐射检测器。
【具体实施方式】
图1A示意性地示出了根据实施例的辐射检测器100。该检测器具有像素150的阵列。阵列可以是矩形阵列、蜂窝状阵列、六边形阵列或任何其他适合的阵列。每个像素150配置成检测其上入射的来自辐射源的辐射粒子并且测量辐射的特性(例如，粒子的能量、波长和频率)。例如，每个像素150配置成在一段时间内对其上入射的、能量落在多个仓中的辐射粒子的数目计数。所有像素150可配置成在相同时段内对其上入射的、在多个能量仓内的辐射粒子的数目计数。每个像素150可具有它自己的模数转换器(ADC)，其配置成将代表入射辐射粒子能量的模拟信号数字化为数字信号。像素150可配置成并行地操作。例如，在一个像素150测量入射辐射粒子时，另一个像素150可等待辐射粒子到达。像素150可以但不必独立可寻址。
检测器100可具有至少100、2500、10000个或更多个的像素150。检测器100可配置成将所有像素150计数的、具有相同能量范围的仓的所检测辐射的数目相加。例如，检测器100可将像素150存储在能量从70KeV到71KeV的仓中的数目相加、将像素150存储在能量从71KeV到72KeV的仓中的数目相加、等等。检测器100可将仓的相加数目编译为检测器100上入射的辐射能谱。
图1B示意性地示出了根据实施例的检测器100的方框图。每个像素150可测量其上入射的辐射能量151。辐射的能量151在步骤152中被数字化(例如，由ADC)到多个仓153A、153C、153C…中的一个仓内。仓153A、153C、153C…每个分别具有对应的计数器154A、154B和154C。当能量151分配到仓内时，对应计数器中存储的数目增加一。检测器100可使对应于像素150中相同能量范围的仓的所有计数器中存储的数目相加。例如，所有像素150中的所有计数器154C中存储的数目可以相加并存储在对于相同能量范围的全局计数器100C中。所有全局计数器中存储的数目可编译为检测器100上入射的辐射的能谱。
图2A示意性地示出了根据实施例的辐射检测器100的横截面图。该辐射检测器100可包括辐射吸收层110和电子层120(例如，ASIC)，用于处理或分析入射辐射在辐射吸收层110中产生的电信号。检测器100可包括或可不包括闪烁体。辐射吸收层110可包括半导体材料，例如硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或其组合。半导体对于感兴趣的辐射可具有高的品质衰减系数。
如在图2B中的辐射检测器100的详细横截面图中示出地，根据实施例，辐射吸收层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可通过本征区112(可选)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，或者区111是n型并且区113是p型)。在图2B中的示例中，第二掺杂区113的数个离散区114中的每个离散区与第一掺杂区111和本征区112(可选)一起形成二极管。即，在图2B中的示例中，辐射吸收层110具有多个二极管，这些二极管具有第一掺杂区111作为共用电极。第一掺杂区111也可以具有离散部分。
在来自辐射源的辐射撞击辐射吸收层110(其包括二极管)时，辐射光子可以被吸收，并通过许多机制产生一个或多个载流子。这些载流子可在电场下向数个二极管中的一个二极管的电极漂移。电场可以是外部电场。电触点119B可包括数个离散部分，每个离散部分与离散区114电接触。在实施例中，载流子可在多个方向上漂移，使得由单个辐射粒子产生的载流子大致上未被两个不同的离散区114共用(“大致上未被共用”在本文意指这些载流子中不到2％、不到0.5％、不到0.1％或不到0.01％的载流子流向与余下载流子不同的数个离散区114中的一个离散区)。在这些离散区114中的一个离散区的足迹周围入射的辐射粒子所产生的载流子大致未与这些离散区114中的另一个离散区共用。与离散区114相关联的像素150可以是围绕该离散区114的区域，入射到该区域中的辐射粒子所产生的载流子中的大致全部(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或超过99.99％)流向离散区114。即，这些载流子中不到2％、不到1％、不到0.1％或不到0.01％的载流子流到该像素之外。
如在图2C中的检测器100的备选详细横截面图中示出地，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、GaAs、CdTe、CdZnTe或其组合)的电阻器，但不包括二极管。半导体对于感兴趣的辐射可具有高的品质衰减系数。
在辐射撞击辐射吸收层110(其包括电阻器但不包括二极管)时，该辐射可被吸收，并通过许多机制产生一个或多个载流子。一个辐射粒子可产生10至100000个载流子。载流子可在电场下向电触点119A和119B漂移。电场可以是外部电场。电触点119B包括离散部分。在实施例中，载流子可在多个方向上漂移，使得由单个辐射粒子产生的载流子大致上未被电触点119B的两个不同的离散部分共用(“大致上未被共用”在本文意指这些载流子中不到2％、不到0.5％、不到0.1％或不到0.01％的载流子流向与余下载流子不同的数个离散部分中的一个离散部分)。在电触点119B的这些离散部分中的一个离散部分的足迹周围入射的辐射粒子所产生的载流子大致上未与电触点119B的这些离散部分中的另一个离散部分共用。与电触点119B的离散部分相关联的像素150可以是围绕该离散部分的区域，入射到该区域中的辐射粒子所产生的载流子中的大致上全部载流子(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或超过99.99％)流向电触点119B的该离散部分。即，这些载流子中不到2％、不到0.5％、不到0.1％或不到0.01％的载流子流到与电触点119B的该离散部分关联的像素外。
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由辐射吸收层110上入射的辐射产生的信号。电子系统121可包括例如滤波网路、放大器、积分器和比较器等的模拟电路，或者包括例如微处理器和内存等的数字电路。电子系统121可以包括一个或多个ADC。电子系统121可包括由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，该填充层130可使电子层120到辐射吸收层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3A和图3B各自示出根据实施例的电子系统121的部件图。电子系统121可包括第一电压比较器301、第二电压比较器302、多个计数器320(其包括计数器320A、320B、320C、320D…)、开关305、ADC 306和控制器310。
第一电压比较器301配置成将电触点119B的离散部分的电压与第一阈值比较。第一电压比较器301可配置成直接监测电压，或通过将一段时间内流过二极管或电触点的电流整合来计算电压。第一电压比较器301可由控制器310可控地启动或停用。第一电压比较器301可以是连续比较器。即，第一电压比较器301可配置成被连续地启动，并且连续地监测电压。配置为连续比较器的第一电压比较器301使得系统121错过由入射辐射粒子产生的信号的机会减少。配置为连续比较器的第一电压比较器301在入射辐射粒子强度相对高时尤其适合。第一电压比较器301可以是钟控比较器，其具有较低功耗的益处。配置为钟控比较器的第一电压比较器301可导致系统121错过由一些入射辐射粒子产生的信号。在入射辐射强度低时，错过入射辐射粒子的机会因为两个连续光子之间的间隔相对长而较低。因此，配置为钟控比较器的第一电压比较器301在入射辐射强度相对低时尤其适合。第一阈值可以是一个入射辐射粒子可在电触点119B中产生的最大电压的1-5％、5-10％、10％-20％、20-30％、30-40％或40-50％。最大电压可取决于入射辐射粒子的能量(即，入射辐射的波长)，辐射吸收层110的材料和其他因素。例如，第一阈值可以是50mV、100mV、150mV或200mV。
第二电压比较器302配置成将电压与第二阈值比较。第二电压比较器302可配置成直接监测电压，或通过使一段时间内流过二极管或电触点的电流整合来计算电压。第二电压比较器302可以是连续比较器。第二电压比较器302可由控制器310可控地启动或停用。在停用第二电压比较器302时，第二电压比较器302的功耗可以是启动第二电压比较器302时的功耗的不到1％、不到5％、不到10％或不到20％。第二阈值的绝对值大于第一阈值的绝对值。如本文使用的，术语实数x的“绝对值”或“模数”|x|是x的非负值而不考虑它的符号。即，第二阈值可以是第一阈值的200％-300％。例如，第二阈值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二电压比较器302和第一电压比较器310可以是相同的部件。即，系统121可具有一个电压比较器，其可以在不同时间将电压与两个不同的阈值比较。
第一电压比较器301或第二电压比较器302可包括一个或多个运算放大器或任何其他适合的电路。第一电压比较器301或第二电压比较器302可具有高的速度，以允许系统121在高的入射辐射通量下操作。然而，具有高的速度通常以功耗为代价。
控制器310可以是例如微控制器和微处理器等硬件部件。控制器310配置成从第一电压比较器301确定电压的绝对值大于等于第一阈值的绝对值(例如，电压的绝对值从第一阈值的绝对阈值以下增加到等于或超过第一阈值的绝对值的值)的时刻起启动时间延迟。本文中，因电压可以是负的或正的而使用了绝对值，这取决于使用了二极体的阴极还是阳极的电压或者取决于使用了哪个电触点。控制器310可配置成在第一电压比较器301确定电压的绝对值大于等于第一阈值绝对值的时间之前，保持停用第二电压比较器302、计数器320以及第一电压比较器301的操作所不需要的任何其他电路。时间延迟可在电压变稳定(即，电压的变化率大致为零)之前或之后终止。短语“电压的变化率大致为零”意指电压的时间变化小于0.1％/ns。短语“电压的变化率大致为非零”意指电压的时间变化是至少0.1％/ns。
控制器310可配置成在时间延迟期间(其包括开始和终止)启动第二电压比较器。在实施例中，控制器310配置成在时间延迟开始时启动第二电压比较器。术语“启动”意指促使部件进入操作状态(例如，通过发送例如电压脉冲或逻辑电平等信号、通过提供电力等)。术语“停用”意指促使部件进入非操作状态(例如，通过发送例如电压脉冲或逻辑电平等信号、通过切断电力等)。操作状态可具有比非操作状态更高的功耗(例如，高10倍、高100倍、高1000倍)。控制器310本身可被停用，直到第一电压比较器301的输出在电压的绝对值大于等于第一阈值的绝对值时才启动控制器310。
如果在时间延迟期间，第二电压比较器302确定电压的绝对值大于等于第二阈值的绝对值并且辐射粒子的能量落在与计数器320关联的仓中，那么控制器310可配置成促使计数器320中的一个记录的数目增加一。
控制器310可以配置成促使ADC 306在时间延迟终止时将电压数字化并且基于电压确定辐射粒子的能量落在哪个仓中。
控制器310可配置成使电触点119B连接到电接地，以便使电压重定并且使电触点119B上累积的任何载流子放电。在实施例中，电触点119B在时间延迟终止后连接到电接地。在实施例中，电触点119B在有限复位时期连接到电接地。控制器310可通过控制开关305而使电触点119B连接到电接地。开关可以是晶体管，例如场效应晶体管(FET)。
ADC 306可将它测量的电压作为模拟或数字信号馈送给控制器310。ADC可以是逐次逼近型寄存器(SAR)ADC(也叫作逐次逼近ADC)。SAR ADC在最终汇聚于模拟信号的数字输出之前经由通过所有可能量化等级的二进位搜索来使模拟信号数字化。SAR ADC可具有四个主要子电路：采样和保持电路，用于获取输入电压(Vin)；内部数模转换器(DAC)，其配置成对模拟电压比较器供应等于逐次逼近型寄存器(SAR)的数字代码输出的模拟电压，该模拟电压比较器将Vin与内部DAC的输出比较并且向SAR输出比较结果，SAR配置成向内部DAC供应Vin的逼近数字代码。SAR可被初始化使得最高有效位(MSB)等于数字1。该代码被馈送到内部DAC内，其然后将该数字代码的模拟等效物(Vref/2)供应到比较器内以与Vin比较。如果该模拟电压超出Vin，比较器促使SAR将该位复位；否则，位留下1。然后，SAR的下一个位设置为1并且进行相同测试，从而继续该二进位搜索直到SAR中的每个位已被测试。所得的代码是Vin的数字逼近，并且最后在数字化结束时由SAR输出。
系统121可包括电容器模组309，其电连接到电触点119B，其中电容器模组配置成从电触点119B收集载流子。电容器模组可以包括放大器的回馈路径中的电容器。如此配置的放大器叫作电容跨阻放大器(CTIA)。CTIA通过防止放大器饱和而具有高的动态范围，并且通过限制信号路径中的带宽来提高信噪比。来自电极的载流子在一段时间(“整合期”)(例如如在图6中示出的，在ts至t0之间)内在电容器上累积。在整合期终止后，由ADC 306对电容器电压采样，然后由复位开关将其复位。电容器模组309可以包括直接连接到电触点119B的电容器。
每个像素的计数器320与一定能量范围的多个仓关联。例如，其320A可以与具有70-71KeV能量的粒子的仓关联，计数器320B可以与71072KeV的仓关联，计数器320C可以与72-73KeV的仓关联，并且计数器320D可以与73-74KeV的仓关联。当ADC306确定入射辐射粒子的能量在仓中时，计数器320与计数器320的仓关联，并且该仓中记录的数目增加一。
在实施例中，电子系统121包括多个计数器320(例如计数器320A、320B、320C、320D…)。通过计数器320具有的位的数目确定每个计数器320的粒子计数上限。例如，包括4个位的计数器可以计数达16个，并且具有16个位的计数器可以计数达65536。位可以由任何适合的电路实现，例如触发器，其是具有两个稳定级并且可以用于存储数据且可以通过施加于一个或多个控制输入的信号而改变状态的电路。不同能级的辐射粒子的数目由于入射辐射的性质而十分不同。在图4A中示出的示例中，电子系统121配置成通过使用六个计数器320A至320F而对处于6个不同能级的粒子计数，这些能级中的每个能级具有16个位。在一段时间后，计数器中记录的辐射粒子的数目是不同的-计数器320C具有几乎215的最高计数，而计数器320F具有少于15的最低计数。即，计数器320C需要它全部的16个位，而计数器320F只需要它的16个位中的4个。图4B示出在图4A中计数器需要记录它们的相应计数的位的最小数目。
在实施例中，辐射检测器100可具有内存329和处理器328，该处理器328配置成在粒子计数期间对需要更多内存的那些计数器动态分配内存单元。这些单元可以是任意数目的位(例如，一个位)。内存329可以具有至少100、2500、10000个或更多个单元。辐射检测器100的每个像素可以具有它的专用内存329或像素可以共用内存329。在实施例中，在计数开始之前，每个计数器可以具有初始分配给计数器的一些单元。如图5A中示出的，计数器320A至320F初始全部具有分配于此的4个位，这允许每个计数器计数达15个粒子。
随着计数的进行，计数器中记录的粒子数目可以增加，但可能以不同速率增加。计数器中的一些可以在其他计数器达到它们初始分配的内存329的单元所允许的最大量之前达到该最大量。在图5B中示出的示例中，在计数器320C将达到它初始分配的4个位所允许的最大量之前，处理器328可以在计数器320C溢出之前从内存329对计数器320C分配额外单元(例如，一个位)。计数器320C的最大计数从而增加超过16(例如，到32)。
处理器328配置成监测计数器中记录的辐射粒子数目。如果计数器中记录的粒子数目满足一定条件(例如，达到阈值，或者所记录的数目的变化率达到阈值速率)，控制器328配置成从内存329对计数器分配单元。在图5C中示出的示例中，处理器328对计数器分配许多单元。例如，计数器320C现在具有15个位，而计数器320F仍具有初始分配的4个位。
在实施例中，如果计数器记录的的粒子数目满足一定条件(例如，保持在阈值以下，或所记录的数目的变化率保持在阈值速率以下)，处理器328配置成使单元从计数器释放(deallocate)回到内存329。被释放的单元可以根据需要重新分配给计数器。
图6A示意性地示出了在辐射检测器中动态分配内存单元的方法的示例流程图。在过程501中，确定辐射粒子(例如，被检测器的辐射吸收层吸收的那些辐射粒子的一个辐射粒子)的能量是否落入仓内。在过程502中，如果粒子的能量如在过程510中确定的那样落入仓内，与该仓关联的计数器中记录的粒子数目增加一。在过程503中，确定记录的粒子数目或其变化率是否满足一定条件(例如，数目或速率大于等于阈值或速率)。在过程504中，当如在过程503中确定的那样满足条件时，对该计数器分配内存单元。在可选过程505中，确定另一个计数器中记录的粒子数目或其变化率是否满足另一个条件(例如，数目或速率大于等于阈值或速率)。在可选过程506中，如果其他计数器中记录的粒子数目或其变化率满足其他条件，内存单元从其他计数器释放并且返回内存。
图6B示意性地示出了在辐射检测器中动态分配内存单元的方法的流程图的另一个示例。在过程510中，配置成只对能量落入仓内的辐射粒子计数的计数器所记录的数目进行监测。在过程511中，确定该数目或其变化率是否满足第一条件(例如，数目或速率大于等于阈值或速率)。在过程512中，当如在过程511中确定的那样满足第一条件时，对该计数器分配内存单元。在可选的过程513中，确定数目或其变化率是否满足第二条件(例如，数目或速率大于等于阈值或速率)。在可选的过程514中，如果数目或其变化率满足第二条件，内存单元从计数器释放并且返回内存。
图6B示意性地示出了在辐射检测器中动态分配内存单元的方法的流程图的另一个示例。在过程510中，配置成只对能量落入仓内的辐射粒子计数的计数器所记录的数目进行监测。在过程511中，确定该数目或其变化率是否满足第一条件(例如，数目或速率大于等于阈值或速率)。在过程512中，当如在过程511中确定的那样满足第一条件时，对该计数器分配内存单元。在可选的过程513中，确定数目或其变化率是否满足第二条件(例如，数目或速率大于等于阈值或速率)。在可选的过程514中，如果数目或其变化率满足第二条件，内存单元从计数器释放并且返回内存。
图7示意性地示出了这样的系统，该系统包括本文描述的辐射检测器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。系统包括发射X射线的脉冲辐射源1201。从脉冲辐射源1201发射的X射线穿过物体1202(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)不同程度地衰减，并被投射到辐射检测器100。辐射检测器100通过检测X射线的强度分布来形成图像。
图8示意性地示出了这样的系统，其包括本文描述的辐射检测器100。该系统可用于医学成像，例如牙齿X射线放射摄影。系统包括脉冲辐射源1301。从脉冲辐射源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的不同结构而不同程度地衰减，并被投射到辐射检测器100。辐射检测器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小的(对于全口系列是近似0.150mSv)。
图9示意性地示出了货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括本文描述的辐射检测器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。系统包括脉冲辐射源1401。从脉冲辐射源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，并被投射到辐射检测器100。物体1402的不同内部结构可有差异地背散射X射线。辐射检测器100通过检测背散射辐射的强度分布和/或背散射辐射的能量来形成图像。
图10示意性地示出了另一个货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括本文描述的辐射检测器100。系统可用于公交站和机场处的行李筛查。系统包括发射X射线的脉冲辐射源1501。从脉冲辐射源1501发射的X射线可穿过行李1502件、因行李的内含物而有差异地衰减，并被投射到辐射检测器100。辐射检测器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违禁品，例如枪支、毒品、锋利武器、易燃物。
图11示意性地示出了全身扫描器系统，其包括本文描述的辐射检测器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脱掉衣物或进行身体接触。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脉冲辐射源1601。从脉冲辐射源1601发射的辐射可从被筛查的人1602和其上的物体背散射，并被投射到辐射检测器100。物体和人体可有差异地背散射X射线。辐射检测器100通过检测背散射辐射的强度分布来形成图像。辐射检测器100和脉冲辐射源1601可配置成线上性或旋转方向上扫描人。
图12示意性地示出了X射线电脑断层摄影(X射线CT)系统。X射线CT系统使用电脑处理的X射线来产生被扫描物体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、组件分析和逆向工程。X射线CT系统包括本文描述描述的辐射检测器100和发射X射线的脉冲辐射源1701。辐射检测器100和脉冲辐射源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示意性地示出了电子显微镜。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辐射检测器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。然后，来自外部较高能量壳层的电子填充该空穴，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射线的数目和能量可以被辐射检测器100测量。
尽管本文公开了各种方面和实施例，其它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示明。

Claims (30)

1.一种辐射检测器，包括：
辐射吸收层，该辐射吸收层配置成吸收辐射；
多个计数器，所述多个计数器中的每个计数器与仓关联，并且配置成对所述辐射吸收层所吸收的辐射粒子数目计数，其中所述粒子的能量落在所述仓中；
内存，该内存包括多个单元；
处理器，该处理器配置成对所述计数器分配所述单元。
2.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述处理器配置成基于所述计数器中所记录粒子的至少一个数目对所述计数器分配所述单元。
3.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述处理器配置成基于所述计数器中所记录粒子的至少一个数目的变化率对所述计数器分配所述单元。
4.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述处理器配置成释放所述单元。
5.根据权利要求4所述的辐射检测器，其中，所述处理器配置成基于所述计数器中所记录粒子的至少一个数目对所述计数器释放所述单元。
6.根据权利要求4所述的辐射检测器，其中，所述处理器配置成基于所述计数器中所记录粒子的至少一个数目的变化率对所述计数器释放所述单元。
7.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述辐射是X射线。
8.根据权利要求1所述的辐射检测器，该辐射检测器进一步包括：
控制器；
其中,所述控制器配置成确定所述辐射的粒子能量是否落入所述仓内；
其中,所述控制器配置成促使与所述仓关联的计数器记录的数目增加一。
9.根据权利要求8所述的辐射检测器，该辐射检测器进一步包括：
第一电压比较器，该第一电压比较器配置成将所述辐射吸收层的电触点的电压与第一阈值比较；
第二电压比较器，该第二电压比较器配置成将所述电压与第二阈值比较；
控制器，该控制器配置成从所述第一电压比较器确定所述电压的绝对值大于等于所述第一阈值的绝对值的时刻起启动时间延迟。
10.根据权利要求9所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成在所述时间延迟开始或终止时启动所述第二电压比较器。
11.根据权利要求9所述的辐射检测器，该辐射检测器进一步包括电压表，其中，所述控制器配置成在所述时间延迟终止时促使所述电压表测量所述电压。
12.根据权利要求11所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成基于在所述时间延迟终止时测量的电压值确定所述能量。
13.根据权利要求9所述的辐射检测器，该辐射检测器进一步包括电连接到所述电触点的电容器模组，其中，所述电容器模组配置成从所述电触点收集载流子。
14.根据权利要求9所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成使所述电触点连接到电接地。
15.根据权利要求9所述的辐射检测器，其中，所述电压变化率在所述时间延迟终止时大致为零。
16.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述辐射吸收层包括二极管。
17.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述辐射吸收层包括硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或其组合。
18.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述辐射检测器不包括闪烁体。
19.一种系统，包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器和X射线源，其中，所述系统配置成对人的胸部或腹部进行X射线放射摄影。
20.一种系统，该系统包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器和X射线源，其中所述系统配置成对人的口腔进行X射线放射摄影。
21.一种货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器和X射线源，其中，所述货物扫描或非侵入式检查(NII)系统配置成使用背散射X射线形成图像。
22.一种货物扫描或非侵入式检查(NII)系统，其包括如申请专利范围第1-18项之任一项所述的辐射检测器和X射线源，其中所述货物扫描或非侵入式检查(NII)系统配置成使用透射通过被检查物体的X射线来形成图像。
23.一种全身扫描器系统，包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器和辐射源。
24.一种电脑断层摄影(CT)系统，包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器和辐射源。
25.一种电子显微镜，包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器、电子源和电子光学系统。
26.一种系统，包括根据权利要求1-18中任一项所述的辐射检测器，其中，所述系统是X射线望远镜或X射线显微镜，或者其中，所述系统配置成进行乳房放射摄影、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。
27.一种方法，包括：
确定辐射粒子的能量是否落入仓内；
在确定所述能量落入所述仓内时，促使与所述仓关联的第一计数器记录的第一数目增加一；
确定所述第一数目或其变化率是否满足第一条件；
在确定所述第一数目或其变化率满足所述第一条件时，对所述第一计数器分配内存的单元。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
确定第二计数器记录的第二数目或其变化率是否满足第二条件；
在确定所述第二数目或其变化率满足所述第二条件时，从所述第二计数器释放内存的单元。
29.一种方法，包括：
监测配置成仅对辐射粒子计数的计数器所记录的数目，每个所述粒子的能量在仓内；
确定所述数目或其变化率是否满足第一条件；
在确定所述数目或其变化率满足所述第一条件时，对所述计数器分配内存的单元。
30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括：
确定所述数目或其变化率是否满足第二条件；
在确定所述数目或其变化率满足所述第二条件时，从所述计数器释放所述内存的单元。
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