CN111801600A - 多谱x射线探测器 - Google Patents
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Abstract
通常，双层多谱X射线探测器能够提供关于成像样本的谱数据的两个点，因为前X射线探测器还用来在由后X射线探测器进行探测之前对入射的X射线谱的一部分进行滤波。前置滤波器能够被放置在前X射线探测器前面以增强谱分离。然而，前置滤波器的提供意味着X射线辐射的强度必须被增加以实现相同的信噪比。本申请涉及具有前X射线探测器、后X射线探测器和被放置在它们中间的结构化谱滤波器的多谱X射线探测器。所述结构化谱滤波器具有被配置为对前X射线探测器的超像素进行采样的第一和第二区域，从而使得能够每个超像素获得三个单独的谱信息项。
Description
技术领域
本发明总体涉及多谱X射线探测器、X射线成像系统、以及用于制造多谱X射线探测器的方法。
背景技术
在常规的多谱X射线探测器中，两个X射线转换层被提供为彼此堆叠。探测到的信号被单独地读出。最靠近X射线源的顶部X射线转换层通常吸收X射线的低能量分量。被定位为远离X射线源的底部X射线转换层通常吸收从X射线源发射的X射线的更高能量分量。
改变高能量X射线谱与低能量X射线谱的分离的之前尝试已经采用被定位在单层X射线探测器前面的结构化滤波器。这种滤波器使得像素的子集能够接收不同的X射线谱，能够从所述X射线谱计算能量分离图像。在US2014/0321616A1中描述了这种方法。这样的X射线探测器能够被进一步改进。
发明内容
因此，可能需要提供改善的多谱X射线探测器。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决。从属权利要求包含了进一步的实施例。
一种多谱X射线探测器，包括：
第一X射线探测器，其被配置为接收入射的X射线辐射；
结构化谱滤波器，其被配置为接收从所述第一X射线探测器传播出来的中间X射线辐射；以及
第二X射线探测器，其与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器传播出来的经滤波的中间X射线辐射。
所述第一X射线探测器包括形成超像素的邻接的多个像素。
所述第二X射线探测器包括第一多个像素和第二多个像素，所述第一多个像素和第二多个像素中的每个均被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分。
所述结构化谱滤波器包括滤波器结构，所述滤波器结构与所述超像素的像素对齐，并且包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域，其中，所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器的所述第一多个像素上的所述中间X射线辐射的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射。
形成所述第一X射线探测器的所述超像素的所述邻接的多个像素与所述第二X射线探测器的至少所述第一和所述第二多个像素对齐。
相应地，提供了能够在入射的X射线谱的多于两个部分之间进行区分的多层探测器。常规的多层(多谱)X射线探测器通常使用最靠近X射线源的第一(前)探测器层来探测低能量X射线，并且使用在第一探测器层后面的第二(后)探测器层来探测高能量X射线。当入射的X射线穿过第一X射线探测器时，第一X射线探测器的闪烁体材料和基底用来对入射的X射线的谱进行滤波。
根据第一方面，第一探测器层的像素探测第一X射线谱。第二X射线层的第一和第二组像素分别探测第二和第三X射线谱，并且与第一探测器层的超像素对齐。对于第一探测器层的每个超像素，存在第二探测器的至少两组像素。第一组像素暴露于(从第一探测器层的后面出来的)经滤波的第一X射线谱，并且第二组像素暴露于已经被结构化滤波器的元件进一步滤波的经滤波的第一X射线谱。因此，多层探测器可获得的谱信息是(在第一探测器中探测到的)第一X射线谱信息、(在第二X射线探测器的第一组像素探测到并且被至少第一X射线探测器滤波的)经滤波的第一X射线谱和(在第二探测器的第二组像素探测到并且被结构化滤波器滤波的)另外的经滤波的第一X射线谱。
此外，从多层探测器以避免使用在多层探测器前面的滤波器的方式提供(第一探测器的)每个超像素的至少三个X射线谱。在多层探测器前面使用滤波器导致进入多层探测器的所有X射线辐射的强度的降低。根据第一方面，不需要前置探测器滤波器，因为结合结构化谱滤波器的第二X射线探测器对第一X射线探测器的每个超像素空间地采样。
任选地，所述结构化谱滤波器的所述第二区域被配置为与由所述结构化谱滤波器的所述第一区域做出的对所述中间X射线的所述改变不同地改变朝向所述第二X射线探测器的所述第二多个像素引导的所述中间X射线辐射的所述谱。
相应地，提供了对被第二X射线探测器的第二区域的像素接收的X射线辐射的谱的更精细控制，从而实现多层X射线探测器与被成像样本或图像采集协议中的不同材料类型的更好匹配。
任选地，所述第二X射线探测器的所述第一多个像素和所述第二X射线探测器的第二多个像素是共平面的。
任选地，所述结构化谱滤波器包括多个第三滤波器区域，所述多个第三滤波器区域被配置为与由所述结构化谱滤波器的所述第一和第二区域做出的所述改变不同地改变入射在所述结构化谱滤波器上的所述中间X射线辐射的所述谱。
相应地，对于第一X射线探测器的每个超像素，四个不同的X射线谱是可分辨的：(i)到达第一X射线探测器的超像素的入射的X射线谱，(ii)由第一滤波器区域滤波的中间X射线辐射，(iii)由第二滤波器区域滤波的中间X射线辐射，以及(iv)由第三滤波器区域滤波的中间X射线辐射。这实现了对成像样本的材料特性的更准确计算，因为在样本与X射线探测器之间建立了具有不同频率响应的更多通道。
任选地，所述第一X射线探测器的所述超像素的所述像素被配置为探测初级X射线谱。所述第二X射线探测器的所述第一多个像素被配置为使用与所述结构化谱滤波器的所述第一区域对齐的所述第二X射线探测器的像素来探测第二X射线谱，并且使用与所述结构化谱滤波器的所述第二区域对齐的所述第二X射线探测器的像素探测第三X射线谱。
任选地，所述结构化谱滤波器的所述第一区域具有与所述结构化谱滤波器的所述第二区域的所述厚度不同的厚度。
相应地，由于其厚度的不同，传播通过第一区域的X射线将在相比于传播通过第二区域的X射线在不同的程度上被干扰。提供谱滤波器材料的变化厚度是提供不同X射线谱的可选方式。
任选地，所述结构化谱滤波器的所述第一区域的所述厚度在范围0.05mm至0.7mm内，并且所述结构化谱滤波器的所述第二区域的所述厚度在范围0.2mm至2mm内。
任选地，所述结构化谱滤波器还包括相对于所述结构化谱滤波器的所述第一和第二区域具有低X射线辐射的平坦化区域，以使所述结构化谱滤波器的外部厚度相等。
因此，结构化谱滤波器中的高度差能够通过将具有低X射线吸收的填充材料应用于结构化谱滤波器来补偿，从而便于结构化谱滤波器在探测器内的更容易安装。
任选地，所述平坦化区域包括聚合物。
任选地，所述结构化谱滤波器的所述第一区域包括与包括所述结构化谱滤波器的所述第二区域的所述材料不同的质量吸收系数的材料。
相应地，具有不同X射线谱透射性质的不同材料被提供在结构化谱滤波器中。
任选地，所述第一和/或第二区域的材料包括铜、银、铝、或锡、或其合金。
任选地，所述结构化谱滤波器被制作(i)在所述第一X射线探测器的后表面上，或者(ii)其中，所述结构化谱滤波器被制作(ii)在所述第二X射线探测器的前表面上。
相应地，制造结构化谱滤波器被集成到堆叠的探测器的一个或其他面上的多层探测器导致材料的费用和组装复杂性的降低。
任选地，所述第一区域被制作在所述第一X射线探测器的后表面上，并且所述第二区域被制作在所述第二X射线探测器的前表面上。
相应地，通过要求在图案中利用第一材料处理第一探测器和利用第二材料处理第二探测器，其使得能够第一和第二探测器被组装时实现超像素的子采样，简化制造过程是可能的。
根据第二方面，提供了一种X射线成像系统，包括：
X射线源，其配置为朝向感兴趣区域发射X射线辐射；
根据第一方面的多谱X射线探测器，其被配置为接收已经穿过所述感兴趣区域的X射线辐射；以及
X射线系统控制单元。
所述X射线系统控制单元被配置为激活所述X射线源，并且接收来自所述第一X射线探测器的第一X射线信号和来自所述第二X射线探测器的第二X射线信号，并且生成所述感兴趣区域的多谱图像。
相应地，提供了能够提供关于在X射线检查下的样本的更详细的多能量X射线信息的X射线系统。
根据第三方面，提供了一种用于制造多谱X射线探测器的方法，包括：
提供第一X射线探测器，所述第一X射线探测器被配置为接收入射的X射线辐射，
其中，所述第一X射线探测器包括形成超像素的邻接的多个像素；
提供结构化谱滤波器，所述结构化谱滤波器被配置为接收从所述第一X射线探测器中传播出来的中间X射线辐射；以及
提供第二X射线探测器，所述第二X射线探测器与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器传播出来的经滤波的中间X射线辐射；
其中，所述第二X射线探测器包括第一多个像素和第二多个像素，两者都被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分；
其中，所述结构化谱滤波器包括滤波器结构，所述滤波器结构与所述超像素的像素对齐，并且包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域，其中，所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器的所述第一多个像素上的所述中间X射线辐射的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射；并且
其中，形成所述第一X射线探测器的所述超像素的所述邻接的多个像素至少与所述第二X射线探测器的所述第一和所述第二多个像素对齐。
相应地，更高效地制造能够在X射线检查下提供关于样本的更详细的多能量X射线信息的探测器是可能的。
任选地，提供了一种多谱X射线探测器，包括：
第一X射线探测器，其被配置为接收入射的X射线辐射；
结构化谱滤波器，其被配置为接收从所述第一X射线探测器中传播出来的中间X射线辐射；以及
第二X射线探测器，其与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器传播出来的经滤波的中间X射线辐射。
所述第一X射线探测器包括形成超像素的邻接的多个像素。
所述第二X射线探测器包括第一多个像素和第二多个像素，所述第一多个像素和第二多个像素均被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分。
所述结构化谱滤波器包括滤波器结构，所述滤波器结构与所述超像素的像素对齐，并且包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域。所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器的所述第一多个像素上的所述中间X射线辐射的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射。
在下文中，术语“X射线探测器”指的是一般用来将入射的X射线辐射转换成能够提供关于X射线辐射已经穿过的对象的内部结构的信息的信号(电信号、数据)的设备。通常，在多谱成像应用中，X射线探测器可以是“直接转换”或“间接转换”类型。典型的“直接转换”探测器使用X射线光导体(诸如非晶硒)将X射线直接转换成电荷。典型的“间接转换”X射线探测器包括在基底(例如硅基底)中制作的闪烁体和光电二极管阵列。撞击具体闪烁体单元的X射线被转换成一道可见光，当可见光冲击硅光电二极管阵列时，该可见光被转换成电荷。本申请中讨论的结构化谱滤波器可以与“直接转换”或“间接转换”型探测器一起使用。
在下文中，术语“入射的X射线辐射”意指例如通过旋转阳极X射线生成的可以穿过医学或安全扫描器中的患者或另一感兴趣对象并且到达第一X射线探测器的X射线辐射射束。术语“中间X射线辐射”意指已经穿过第一X射线探测器并且已经被第一X射线探测器(例如，频谱地)干扰和/或衰减的X射线辐射射束。术语“经滤波的中间X射线辐射”意指已经穿过第一X射线探测器和结构化谱滤波器的辐射射束。经滤波的中间X射线辐射入射在第二X射线探测器上。
在下文中，术语“邻接的”意味着共亨共同边界或接触。
在下文中，术语“被配置为改变谱”意指调整入射的X射线射束的频(能量)谱的材料或组件。这种材料可以用来允许高频(能量)X射线在相对少的衰减的情况下传播，但是强烈地衰减低频(能量)X射线，或反之亦然。也可以提供材料和/或材料的组合来生成“带通”和/或“带阻”X射线能量(频率)特性。
因此，提出了在两个X射线转换层中间使用结构化谱滤波器。结构化谱滤波器将每个超像素分成经历由结构化谱滤波器的不同区域的不同谱滤波并且被单独地读出的像素。因此，X射线谱的多于两个部分能够由多谱探测器基于被提供在结构化谱滤波器中的每个超像素的区域的数量来进行区别。例如，结构化滤波器能够由针对每个像素的不同材料或相同材料的不同高度组成。相比于结合单个闪烁体层的前置探测器滤波器，结构化滤波器在至少两个闪烁体层中间的提供需要更少量的吸收材料来实现类似的谱分离。相应地，本申请中讨论的技术提供了与现有技术前置滤波器解决方案相比改进许多的剂量效率。
尽管呈现的方面参考医学X射线应用进行讨论，但是应意识到该技术可广泛应用于许多类型的X射线成像，诸如被用于行李扫描或非破坏性材料分析的X射线探测器。
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到阐述。
附图说明
本发明的示范性实施例将会在未按比例呈现的示意性附图中进行描述。
图1图示了根据第一方面的多谱X射线探测器的示意性侧视图。
图2图示了在根据第一方面的多谱X射线探测器内部的各阶段处获得的一组四个谱特性的范例。
图3图示了根据第一方面的实施例的多谱X射线探测器的示意性侧视图。
图4图示了根据第一方面的实施例的多谱X射线探测器的示意性侧视图。
图5图示了五个不同的多谱探测器布置的示意性侧视图。
图6示意性地图示了可选像素与超像素对齐。
图7图示了根据第二方面的X射线系统的示意图。
图8图示了根据第三方面的制造多谱X射线探测器的方法的示意图。
图9展示了针对本文中讨论的技术的模拟结果。
具体实施方式
为了区别X射线成像中的X射线能量，通常使用在彼此的顶部上的两个X射线转换层，并且单独地读出两个层的信号。面向X射线源的顶层优选地吸收低能量X射线。底层主要吸收X射线谱的更高能量部分。转换层能够是闪烁体(在间接转换探测器的情况下)或半导体(在所谓的直接转换探测器的情况下)。两个层能够由相同的或不同的材料制作。通常，谱分离(X射线谱的吸收部分在穿过第一探测器之前和之后有多不同)能够通过提供中间材料(谱滤波器)来增加。作为一范例，滤波器可以由薄金属板材组成。
双层探测器的缺点是它只能够在X射线谱的两个部分之间进行区别。给定的分离可能对于所有可能的应用和患者并不都是理想的。传统的金属前置探测器滤波器的缺点是，它必须吸收很大一部分的冲击X射线量子以给出好的谱分离。由于前置探测器滤波器对于不同像素(像金属网格)具有不同性质，存在空间分辨率与谱分辨率之间的权衡。图1图示了根据第一方面的多谱X射线探测器的侧示意图。
图1的多谱X射线探测器10a包括：
第一X射线探测器12，其被配置为接收入射的X射线辐射XI；
结构化谱滤波器14，其被配置为接收被配置为接收从所述第一X射线探测器12中传播出来的中间X射线辐射XF1；以及
第二X射线探测器16，其与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器14轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器14传播出来的经滤波的中间X射线辐射XF2。所述第一X射线探测器12包括形成超像素SP1的邻接的多个像素SP11、SP12。所述第二X射线探测器16包括第一多个像素P11和第二多个像素P12，所述第一多个像素P11和第二多个像素P12均被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分。
所述结构化谱滤波器包括滤波器结构14，所述滤波器结构14与所述超像素的像素对齐，包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域14a和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域14b。所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器16的所述第一多个像素P11、P12上的所述中间X射线辐射XF1的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射XF2。
尽管图示的版本示出了与探测器像素12b、16b(例如，光电二极管或光电晶体管)的相应阵列匹配的闪烁体单元12a、16a的阵列的“间接转换”探测器，但是图示的布置在不失一般性的情况下也适于“直接转换探测器”。当然，使用连续闪烁体材料的探测器(其中，像素通过光电二极管的定位来定义)是另一可选实施方式。
超像素SP1、SP2、SP3和SP4包括多个邻接的像素SP11、SP12、SP21、SP22、SP31、SP32、SP41、SP42。任选地，每个超像素表示当对患者进行成像时的空间(解剖)分辨率的最小单元。因此，外部读出电路可以组合(累积)从SP11、SP12接收的信号以形成SP1读出信号。第一X射线探测器12将相同的谱调整(由于谱吸收特性和闪烁体单元12a的相信尺寸)应用于冲击像素SP11、SP12、SP21、SP22、SP31、SP32、SP41、SP42的X射线辐射XI。相应地，来自像素12b的读出信号表示具有第一X射线滤波器特性的X射线信号。
与第一X射线探测器12轴向对齐的是结构化谱滤波器14。结构化谱滤波器14接收从第一X射线探测器12的后面出来的中间X射线辐射XFI。在图1中，结构化谱滤波器14包括具有第一区域14a和第二区域14b的滤波器结构，所述第一区域14a和第二区域14b具有不同的X射线滤波器特性。不同的特性可以源于将第一14a和第二14b区域提供为不同的材料、或提供为具有不同厚度的相同材料、或提供为区域中的一个中不存在的材料区(切口)引起。相应地，冲击结构化谱滤波器14的中间X射线辐射XFI被分成已经穿过第一区域14a的第一部分和已经穿过二区域14b的第二部分。
因此，中间X射线辐射XFI通过结构化谱滤波器14的第一14a和第二14b区域被空间地采样。任选地，空间采样型式在“每个超像素”基础上重复。
因此，经滤波的中间X射线辐射被构造成已经在每个超像素内以不同方式被滤波的部分。经滤波的中间X射线辐射XF2朝向第二X射线探测器16向前传播。尽管被示为“间接转换”探测器，但是第二X射线探测器16也可以被提供为“直接转换探测器”。此外，在任选的实施例中，“间接转换”探测器和“直接转换”探测器可以分别被提供为第一和第二X射线探测器，或反之亦然。
第二X射线探测器16包括与结构化谱滤波器的第一区域14a的重复图案对齐的第一多个像素P11、P21、P31、P41。此外，第二X射线探测器16包括与结构化谱滤波器的第二区域14b的重复图案对齐的第二多个像素P12、P22、P32、P42。第一多个像素P11、P21、P31、P41接收已经从结构化谱滤波器的第一区域14a中传播出来的经滤波的中间X射线辐射。第二多个像素P12、P22、P32、P42接收已经从结构化谱滤波器的第二区域14b中传播出来的经滤波的中间X射线辐射。
结构化谱滤波器14的第一区域14a将第二X射线滤波特性应用于冲击的中间X射线辐射XFI。结构化谱滤波器14的第二区域14b将第三X射线滤波特性应用于冲击的中间X射线辐射XFI。然而，因为冲击结构化谱滤波器14的中间X射线辐射XFI已经由第一X射线探测器12的第一X射线滤波特性被滤波，所以已经穿过结构化谱滤波器14的第一区域14a的经滤波的中间X射线辐射XF2的第一部分具有的谱特性为第一X射线滤波特性和第二X射线滤波特性的组合。同样地，已经穿过结构化谱滤波器14的第二区域14b的经滤波的中间X射线辐射XF2的第二部分具有的谱特性为第一X射线滤波特性和第三X射线滤波特性的组合。
在操作中，入射的X射线射束被应用于多谱X射线探测器10a。提供了对应于每个超像素的至少三个X射线能量的来自第一X射线探测器12b的像素和第二X射线探测器16b的像素的读出信号。SP1(SP11、SP12)的读出像素信号任选地被组合成共同的第一读出超像素信号。替代地，第一X射线探测器12的超像素阵列包括具有与第二X射线探测器16的像素相同的尺寸的像素不是必要的。例如，超像素SP1可以被通过为具有比第二X射线探测器16的像素P11大得多的区域的单个像素。
相应地，来自第一X射线探测器12的像素阵列12b的读出信号表示根据相同的第一X射线滤波特性滤波的入射的X射线射束XI。从第二X射线探测器16的第一多个像素P11、P21、P31、P41提供根据第一X射线探测器的第一X射线特性与结构化谱滤波器的第一区域14a的第二X射线特性组合的函数滤波的第二多个读出信号。从第二X射线探测器16的第二多个像素P12、P22、P32、P42提供根据第一X射线探测器的第一X射线特性与结构化谱滤波器的第二区域14a的第三X射线特性组合的函数滤波的第三多个读出信号。这样，第二X射线滤波器16的读出信号表示在第一和第二X射线能量处的超像素SP1的空间采样。
应意识到，该讨论能够在不失一般性的情况下被延伸到任何尺寸的X射线探测器。
上面描述的布置能够在低得多的剂量影响的情况下为每个第一X射线探测器的超像素12提供至少三个单独的谱能量测量。当然，第二X射线探测器16a的像素不一定具有如所图示的相等尺寸。任选地，从具有更高滤波幅度的结构化谱滤波器14的区域接收经滤波的中间X射线辐射XF2的像素可以在面积上被定尺寸为从具有更低滤波幅度的结构化谱滤波器14的区域接收经滤波的中间X射线辐射XF2的像素的1.5、2或2.5倍，例如，以使信噪比相等。
相应地，来自第二X射线探测器16的第一P11、P21、P31、P41和第二P12、P22、P32、P42组像素的信号可以被单独地读出，并且用来在不同的材料(诸如骨骼与水)之间进行区分。
此外，由于结构化谱滤波器14在第一X射线探测器12和第二X射线探测器16中间的定位，不需要对冲击的X射线辐射XI的前置滤波，需要入射的X射线辐射XI的更低总剂量。任选地，(例如，金属的)前置滤波器可以被提供在b第一X射线探测器的前面。
任选地，第一X射线探测器12基本上吸收入射的X射线辐射XI的低能量部分。任选地，第二X射线探测器16基本上吸收入射的X射线辐射XI的高能量部分。
任选地，第二X射线探测器16包括与第一X射线探测器12的材料基本上相同的材料。
图1示意性地图示了具有与结构化谱滤波器14a、14b的对应区段和第一X射线探测器的超像素SP1的对应像素SP11、SP12相同的尺寸的每个像素P11、P12。然而，在本文中讨论的方法中，结构化谱滤波器的第一和第二区域的尺寸不限于这种情况。
例如，结构化谱滤波器14的第一区域14a可以被定尺为覆盖第二X射线探测器16的多个像素。例如，谱滤波器的第一区域14a可以覆盖多达第二X射线探测器的9、16、25、36、49或64个像素。作为一范例，通常，X射线探测器像素具有0.143mm的节距。在这种情况下，覆盖大约49个像素的结构化谱滤波器的第一区域14a将具有一平方毫米的面积。
任选地，结构化谱滤波器的第一区域14a和/或第二区域14b的节距分别等于第二X射线探测器的第一像素P11和/或第二像素P12的节距。任选地，结构化谱滤波器的第一区域14a和/或第二区域14b的节距分别是第二X射线探测器16的第一像素P11和/或第二像素P12的节距的一、二、三、四、五、六或若干倍。
当然，结构化谱滤波器的第一区域14a和第二区域14b能够具有不同的节距。这在结构化谱滤波器14的第一区域14a包括与为切口(没有滤波器)或具有非常低的吸收的第二滤波器区域14b相比较高吸收材料的情况下可以是有用的。
任选地，因此，结构化谱滤波器的第一区域14a可以在节距上等于结构化谱滤波器的第二区域，或与结构化谱滤波器的第二区域14b相比，可以在尺寸上是1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、4倍、6倍或10倍。
任选地，第二X射线探测器16也可以以“分箱模式”被运行，其中，来自第二X射线探测器16的多个像素(诸如3x3网格)的信号被累积以形成针对第二X射线探测器16的该像素“组”的读出信号。在此情况下，结构化谱滤波器的第一区域14a将会被定尺寸为覆盖第二X射线探测器的像素的“分箱的”3x3网格。
图2图示了在根据第一方面的多谱X射线探测器内部的各阶段处获得的一组四个谱特性的范例。所示出的曲线图均给出了在其穿过多谱X射线滤波器期间的各阶段处的X射线信号的谱分离的效果。
图2a)示出了已经穿过患者的作为标准医学X射线辐射的入射的X射线辐射XI的谱特性18。
图2b)图示了在第一X射线探测器12之后的中间X射线辐射XI。能够看出在e1keV之下的X射线能量根据第一滤波特性基本上已经被去除。
图2c)图示了在第一X射线探测器12之后的经滤波的中间X射线辐射XFI的第一部分。能够看出中心在e2keV的更高X射线能量已经基于第一滤波特性和第二滤波特性的组合穿过结构化谱滤波器的第一部分14a。
图2d)图示了在第一X射线探测器12之后的经滤波的中间X射线辐射XFI的第二部分。能够看出集中于e3keV的更低X射线能量已经基于第一滤波特性和第三滤波特性的组合穿过结构化谱滤波器的第二部分14b。
相应地，三组谱信息能够从同一探测器获得。
转向结构化谱滤波器14的结构，许多技术和材料能够被用来提供超像素的空间采样。
任选地，结构化谱滤波器14可以包括由与第二区域14b不同的材料制作的第一区域14a。例如，不同的材料(诸如铜、银、铝、锡、或这些的合金)可以被提供在至少两个区域中中。
任选地，第一区域包括银(Ag)，并且第二区域包括铝(Al)，从而提供第三和第四X射线谱的差别。
任选地，在结构化谱滤波器14具有不同高度的第一和第二区域的情况下，能够提供例如包括PTFE或另一聚合物的平坦化层以便于结构化谱滤波器14的安装。
任选地，具有与结构化谱滤波器14不同的滤波的第二探测器16中的相邻像素被分组为对应于第一X射线探测器12的超像素，以便将来自不同吸收谱的信息组合到一个图像内。然而，对于给定的超像素，存在像素和结构化谱滤波器区域的许多图案。
任选地，被分配给每个超像素的像素的数量在范围2至9内。
图3图示了包括由两种不同材料构成的结构化谱滤波器14的多谱X射线探测器10b的示意性侧视图。结构化谱滤波器14的第一区域14c由第一材料构成。结构化谱滤波器14的第二区域14d由第二材料(通过相反的阴影线型式示出)构成。
因此，冲击结构化谱滤波器14的中间X射线辐射XI穿过跨结构化谱滤波器14的相同线性距离。然而，因为第一区域14c中包括的第一材料可以在给定频率处具有比第二区域14c中包括的第二材料更大的单位长度X射线吸收系数，所述经滤波的中间X射线辐射XFI被空间地采样。
当然，不存在对结构化谱滤波器14中可以包括的材料的数量的限制，并且每个超像素SP1、SP2、SP3和SP4可以通过结构化谱滤波器14结合第二X射线探测器16的像素的适当子分割而被空间地采样两次、三次、四次、五次或更多次。
图4图示了多谱X射线探测器10c的示意性侧视图，其中，第二和第三谱滤波特性通过将结构化谱滤波器14的第一14e和第二14f区域提供为具有不同高度而被提供。
任选地，结构化将第一14e和第二14f区域提供为相同的材料，所述第一14e和第二14f区域均具有不同的高度(在此情况下，第一区域14e的第二谱特性和第二区域14f的第三谱特性将会具有相同的形状，但是具有谱域中的不同线性Y偏移)。
任选地，结构化将第一14e和第二14f区域提供为不同的材料，所述第一14e和第二14f区域均具有不同的高度(在此情况下，第一区域14e的第二谱特性和第二区域的第三谱特性将会具有不同的形状和谱域中的依赖于材料性质的不同线性Y偏移)。
相应地，根据该选项的结构化谱滤波器14具有第一区域和第二区域14f，所述第一区域具有在0.7mm至2mm的范围内的最大外部厚度，所述第二区域14f具有在范围0.05mm至0.2mm内的最大外部厚度，但是技术人员将意识到，该原理能够被延伸到依赖于所使用的材料和期望的性能的其他范围。
应意识到，结构化谱滤波器14被布置在第一X射线探测器12和第二X射线探测器16之间，但是一系列不同的构造技术可以被用来实现此。如图所示，例如在图1中所示，结构化谱滤波器14可以被提供为用于定位在第一X射线探测器12和第二X射线探测器16中间的分立的内嵌件。
任选地，结构化谱滤波器14可以被制作在第一X射线探测器12的后面上(其中，术语后面意味着探测器板的与入射的X射线辐射冲击的面相对的面)、或在第二X射线探测器16的前面上(其中，术语前面意味着第二X射线探测器16的面向第一X射线探测器12的后面的面)。将滤波器制作在X射线探测器板的一个或其他表面上简化了制造过程、最终探测器的材料的费用，并且减少了机械对齐问题。
任选地，结构化谱滤波器14的第一区域14a可以被提供在第一X射线探测器12的后面上，并且结构化谱滤波器的第二区域14b可以被提供在第二X射线滤波器16的前表面上，或反之亦然，从而允许根据本领域技术人员已知的技术的X射线射束的光学发散(例如，由于探测器距X射线管的焦斑的距离)。
图5图示了结构化谱滤波器14的替代布置的一系列示意性侧视图。
图5a图示了具有第一X射线探测器12和第二X射线探测器16的多谱滤波器32的侧视图，其中，结构化滤波器被直接制作到第一X射线探测器12的后面上。在这种情况下，结构化滤波器组件被提供为比第二区域34b具有更大的厚度的第一区域34a。第二X射线滤波器没有结构化X射线滤波器14的元件。
图5b图示了具有第一X射线探测器12和第二X射线探测器16的多谱滤波器42的侧视图，其中，结构化滤波器被直接制作到第二X射线探测器16的前面上。在这种情况下，结构化滤波器组件被提供为具有比第二区域44b更大的厚度的第一区域44a。第一X射线滤波器12没有结构化X射线滤波器14的元件。
图5c图示了具有第一X射线探测器12和第二X射线探测器16的多谱滤波器36的侧视图，其中，结构化滤波器作为第一材料的第一区域36a被直接制作到第一X射线探测器12的后面上。具有与第一材料不同的质量吸收系数的第二材料的第二区域36b被制作到第二X射线探测器16的前面上。
图5d图示了具有第一X射线探测器12和第二X射线探测器16的多谱滤波器46的侧视图，其中，结构化滤波器作为第一材料的第一区域48a被直接制作到第二X射线探测器16的前面上。具有与第一材料不同的质量吸收系数的第二材料的第二区域48b被制作到第二X射线探测器16的前面上。
图5e图示了具有第一X射线探测器12和第二X射线探测器16的多谱滤波器38的侧视图，其中，结构化滤波器作为第一材料的第一区域40a被直接制作到第一X射线探测器12的后面上。具有与第一材料不同的质量吸收系数的第二材料的第二区域40b被制作到第二X射线探测器12的后面上。
对于每个超像素，具有不同谱特性的区域(第一区域、第二区域等)可以根据不同图案被分布在超像素内。
图6a图示了由四个像素(通过粗线定义)构成的一个超像素。每个像素具有四种不同的材料，例如3个不同材料的金属滤波器和1个聚合物“无滤波器”区域。
图6b提供了具有基于两种材料(或厚度A、B)图案的空间谱采样的超像素的范例。图6c提供了具有使用三种材料(或厚度A、B、C)型式的空间谱采样的超像素的范例。
作为实际的范例，执行多谱X射线探测器的计算机模拟。基准双能量模型被提供有被建模为在管处具有2.5mm厚度Al滤波的120kVp管和20cm直径水目标的输入谱。
图9图示了该技术的计算机模拟的结果。
在图9a)和9b)中示出的双能量情况的第一和第二范例中，穿过2.5mm铝滤波器和20cm水模型的120kVp处的模拟的输入X射线谱被应用于分别在图9a)和9b)中示出的结构。图3、9a)和9b)中示出的结构对应于常规的双层多谱探测器。附随的表格示出了所图示的常规的双层多谱探测器的不同横向区域处的平均总吸收。
在图9c)和9d)中示出了如在本申请中讨论的基于具有结构化谱滤波器的探测器的三能量情况的第三和第四范例。
图9a)和b)示意性地图示了经历不同滤波(S1未滤波，S2已滤波)的X射线射束的两个部分(S1、S2)。在图9a中图示了前置探测器滤波器，并且图9b图示了在传统的双层探测器的两个部分之间的中间(非结构化)滤波器。
设置“谱分离”(即吸收的X射线射S1和S2的平均能量的差，作为范例，被固定到大约10keV)，对于第一版本(图9a)，需要0.2mm厚Ag滤波器。在第二版本中，仅需要0.04mm材料，但是在整个探测器区域上面。相比于第二种情况下的68％，第一版本中的平均总X-吸收是54％，因此第二种情况具有高得多的剂量效率。
图9c)和9d)将相同的原理应用于前置探测器滤波器与结构化中间滤波器的比较，后者如在本申请中讨论的。在该范例中，结构化滤波器由具有银(Ag)金属层的第一区域和不存在金属的第二区域组成。
作为范例，银金属层的厚度被计算为使得第一X射线射束S1与第二X射线射束S2之间的能量分离为8.1keV，并且S1和S3的分离为16.1keV。在前置探测器滤波器的情况下需要0.17和0.45mm的金属厚度，但是作为中间滤波器仅需要0.22mm。因此，在具有前置探测器滤波器的范例中，平均X射线吸收仅是进来的能量的41％，而根据该选项，在中间结构化滤波器的情况下，它是61％。这意味着，为了实现相同的信噪比，在前置探测器滤波器的情况下将会需要多50％的X射线剂量。
图7图示了根据第二方面的X射线成像系统50的示意图。所述系统包括：
X射线源52，所述X射线源52被配置为朝向感兴趣区域54发射X射线辐射；
根据第一方面或其任选的实施例的多谱X射线探测器56，所述多谱X射线探测器56被配置为接收已经穿过所述感兴趣区域的X射线辐射；以及
X射线系统控制单元58。
所述X射线系统控制单元58被配置为激活所述X射线源52、52a、52b，并且接收来自所述第一X射线探测器的第一X射线信号60和来自所述第二X射线探测器的第二X射线信号，并且生成所述感兴趣区域的多谱图像。
任选地，X射线成像系统50是X射线机场行李扫描器或X射线材料分析系统。
图8图示了根据第三方面的制造多谱X射线源的方法，包括：
提供第一X射线探测器，所述第一X射线探测器被配置为接收入射的X射线辐射，其中，所述第一X射线探测器包括形成超像素的邻接的多个像素；
提供结构化谱滤波器，所述结构化谱滤波器被配置为接收从所述第一X射线探测器中传播出来的中间X射线辐射；并且
提供第二X射线探测器，所述第二X射线探测器与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器传播出来的经滤波的中间X射线辐射；
其中，所述第二X射线探测器包括第一多个像素和第二多个像素，两者都被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分；
其中，所述结构化谱滤波器包括滤波器结构，所述滤波器结构与所述超像素的像素对齐，并且包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域，其中，所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器的所述第一多个像素上的所述中间X射线辐射的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射
第一和第二X射线探测器的提供是布置之前制造的X射线探测器单元(间接或直接转换类型)的主题。结构化谱滤波器可以例如被提供为在第一和第二X射线探测器中间的离散部分。任选地，结构化谱滤波器通过对金属板材进行微加工、3D打印或蚀刻来制作。任选地，板材利用聚合物来进行平面化处理。替代地，结构化谱滤波器被提供为不同材料的第一和第二区域的矩阵，并且通过烧结被结合在一起。例如，第一和第二材料能够使用等离子蒸汽沉积或化学蒸汽沉积被沉积到基质上。类似的过程应用于结构化谱滤波器在第一X射线探测器后或第二X射线探测器前面的形成。
必须注意，参考不同主题描述了本发明的实施例。尤其是，参考方法类型的权利要求描述了一些实施例，而参考设备类型的权利要求描述了其他实施例。然而，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下描述中获悉，除属于一个类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被视为由本申请所公开。然而，能够组合所有特征，从而提供比特征的简单加和更多的协同效果。
尽管已经在附图和上述描述中详细图示并描述了本发明，但是这些图示和描述应被视为是说明或示范性的，而不是限制性的。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、公开内容和从属权利要求，在实践所请求保护的本发明时，能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行在权利要求中记载的若干项目的功能。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。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，包括：
第一X射线探测器(12)，其被配置为接收入射的X射线辐射；
结构化谱滤波器(14)，其被配置为接收从所述第一X射线探测器中传播出来的中间X射线辐射；以及
第二X射线探测器(16)，其与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器传播出来的经滤波的中间X射线辐射；
其中，所述第一X射线探测器包括形成超像素(SP1、SP2、SP3、SP4)的邻接的多个像素；
其中，所述第二X射线探测器包括第一多个像素(P11、P21、P31、P41)和第二多个像素(P12、P22、P32、P42)，所述第一多个像素和所述第二多个像素中的每个均被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分；
其中，所述结构化谱滤波器包括滤波器结构，所述滤波器结构与所述超像素的像素对齐，并且包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域(14a)和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域(14b)，其中，所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器的所述第一多个像素上的所述中间X射线辐射的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射；并且
其中，形成所述第一X射线探测器的所述超像素的所述邻接的多个像素至少与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素和所述第二多个像素对齐。
2.根据权利要求所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)的所述第二区域(14b)被配置为与由所述结构化谱滤波器(14)的所述第一区域(14a)做出的对所述中间X射线的所述改变不同地改变朝向所述第二X射线探测器(16)的所述第二多个像素(P12、P22、P32、P42)引导的所述中间X射线辐射的所述谱。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述第二X射线探测器(16)的所述第一多个像素(P11、P21、P31、P41)和所述第二X射线探测器(16)的第二多个像素(P12、P22、P32、P42)是共平面的。
4.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)包括多个第三滤波器区域，所述多个第三滤波器区域被配置为与由所述结构化谱滤波器的所述第一区域和所述第二区域做出的所述改变不同地改变入射在所述结构化谱滤波器(14)上的所述中间X射线辐射的所述谱。
5.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述第一X射线探测器的所述超像素(SP1、SP2、SP3、SP4)的所述像素被配置为探测初级X射线谱；并且
其中，所述第二X射线探测器(16)的所述第一多个像素(P11、P21、P31、P41)被配置为使用所述第二X射线探测器(16)的与所述结构化谱滤波器(14)的所述第一区域(14a)对齐的像素来探测第二X射线谱，并且使用所述第二X射线探测器(16)的与所述结构化谱滤波器的所述第二区域对齐的像素(P12)来探测第三X射线谱。
6.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)的所述第一区域(14a)具有与所述结构化谱滤波器(14)的所述第二区域(14b)的厚度不同的厚度。
7.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)的所述第一区域(14a)的厚度(T1)在范围0.05mm至0.7mm内，并且所述结构化谱滤波器(14b)的所述第二区域(14b)的厚度(T2)在范围0.2mm至2mm内。
8.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)还包括相对于所述结构化谱滤波器的所述第一区域(14a)和所述第二区域(14b)具有低X射线吸收的平坦化区域，以使所述结构化谱滤波器的外部厚度相等。
9.根据权利要求8所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述平坦化区域包括聚合物。
10.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)的所述第一区域(14a)包括具有与包括所述结构化谱滤波器的所述第二区域(14b)的材料不同的质量吸收系数的材料。
11.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述第一区域(14a)和/或所述第二区域(14b)的材料包括铜、银、铝、或锡、或其合金。
12.根据前述权利要求中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述结构化谱滤波器(14)被制作(i)在所述第一X射线探测器的后表面(34a、34b、40a、40b)上，或者(ii)其中，所述结构化谱滤波器被制作(ii)在所述第二X射线探测器(16)的前表面(44a、44b、48a、48b)上。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的多谱X射线探测器(10a、10b、10c)，
其中，所述第一区域(36a)被制作在所述第一X射线探测器(12)的后表面上，并且所述第二区域(36b)被制作在所述第二X射线探测器(16)的前表面上。
14.一种X射线成像系统(50)，包括：
X射线源(52)，其被配置为朝向感兴趣区域(54)发射X射线辐射；
根据权利要求1至13中的一项所述的多谱X射线探测器(56)，其被配置为接收已经穿过所述感兴趣区域的X射线辐射；以及
X射线系统控制单元(58)；
其中，所述X射线系统控制单元被配置为：激活所述X射线源，并且接收来自所述第一X射线探测器的第一X射线信号和来自所述第二X射线探测器的第二X射线信号，并且生成所述感兴趣区域的多谱图像。
15.一种用于制造多谱X射线探测器的方法，包括：
提供第一X射线探测器，所述第一X射线探测器被配置为接收入射的X射线辐射，其中，所述第一X射线探测器包括形成超像素的邻接的多个像素；
提供结构化谱滤波器，所述结构化谱滤波器被配置为接收从所述第一X射线探测器传播出来的中间X射线辐射；以及
提供第二X射线探测器，所述第二X射线探测器与所述第一X射线探测器和所述结构化谱滤波器轴向地对齐，并且被配置为接收从所述结构化谱滤波器传播出来的经滤波的中间X射线辐射；
其中，所述第二X射线探测器包括第一多个像素和第二多个像素，所述第一多个像素和所述第二多个像素两者都被对齐以接收已经穿过所述超像素的所述经滤波的中间X射线辐射的一部分；
其中，所述结构化谱滤波器包括滤波器结构，所述滤波器结构与所述超像素的像素对齐，并且包括与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素对齐的第一区域和与所述第二X射线探测器的所述第二多个像素对齐的第二区域，其中，所述第一区域被配置为改变入射在所述第二X射线探测器的所述第一多个像素上的所述中间X射线辐射的所述谱以形成所述经滤波的中间X射线辐射；并且
其中，形成所述第一X射线探测器的所述超像素的所述邻接的多个像素至少与所述第二X射线探测器的所述第一多个像素和所述第二多个像素对齐。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114767140A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-22 | 北京朗视仪器股份有限公司 | X射线滤波器、能谱成像系统及特异性组织鉴别方法 |
| CN115993373A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-04-21 | 同源微（北京）半导体技术有限公司 | X射线成像装置、滤波结构及其制造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11819348B2 (en) * | 2020-02-14 | 2023-11-21 | Varex Imaging Corporation | Multi-maximum x-ray spectrum systems and multi-layer imaging systems |
| WO2022238488A1 (de) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von mehrenergie-röntgenaufnahmen |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007058447A1 (de) * | 2007-12-05 | 2009-06-10 | Siemens Ag | Röntgendetektor, Röntgengerät und Verfahren zur Erfassung einer Röntgenstrahlung |
| US20130051521A1 (en) * | 2010-03-12 | 2013-02-28 | Kromek Limited | Detector Device, Inspection Apparatus and Method |
| GB201408713D0 (en) * | 2014-05-16 | 2014-07-02 | Ibex Innovations Ltd | Multi-pixel x-ray detector apparatus |
| WO2014184573A1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Ibex Innovations Ltd | Multi-pixel x-ray detector apparatus |
| US20160084972A1 (en) * | 2013-05-16 | 2016-03-24 | Ibex Innovations Ltd. | X-Ray Detector Apparatus |
| US20160157795A1 (en) * | 2013-07-23 | 2016-06-09 | Koninklijke Philips N.V. | Hybrid (spectral/non-spectral) imaging detector array and corresponding processing electronics |
| US20170071559A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Siemens Healthcare Gmbh | Spectral filtration of x-rays for energy-selective x-ray imaging |
| US20170079601A1 (en) * | 2015-09-22 | 2017-03-23 | Siemens Healthcare Gmbh | Method and device for the imaging scanning of a female breast in the context of digital projective mammography or tomosynthesis |
| US20170273642A1 (en) * | 2014-09-08 | 2017-09-28 | Koninklijke Philips N.V. | Systems and methods for grating modulation of a spectra and intensity in computed tomography |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138167A (en) * | 1991-01-23 | 1992-08-11 | University Of Alabama - Birmingham | Split energy radiation detection |
| DE10325335A1 (de) * | 2003-06-04 | 2004-12-30 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von Bildern mit Hilfe von hochenergetischen Photonen |
| US7869559B2 (en) | 2006-10-19 | 2011-01-11 | General Electric Company | X-ray detector methods and apparatus |
| US8729478B2 (en) * | 2010-06-09 | 2014-05-20 | Carestream Health, Inc. | Dual screen radiographic detector with improved spatial sampling |
| JP5779819B2 (ja) | 2011-09-07 | 2015-09-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 放射線検出器 |
| GB201119257D0 (en) | 2011-11-08 | 2011-12-21 | Eshtech Ltd | X-ray detection apparatus |
| DE102011089595A1 (de) | 2011-12-22 | 2013-06-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Röntgendetektor und Verfahren zur Erzeugung eines Gesamtröntgenbildes |
| US10310106B2 (en) * | 2015-10-24 | 2019-06-04 | X-Scan Imaging Corporation | Dual/multiple-energy x-ray sensor with separation between pixels and active circuitry |
| CN112673286B (zh) * | 2018-09-10 | 2024-11-01 | 皇家飞利浦有限公司 | 双传感器子像素辐射探测器 |
-
2018
- 2018-02-02 EP EP18154833.0A patent/EP3521862A1/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-01-28 WO PCT/EP2019/052011 patent/WO2019149663A1/en unknown
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- 2019-01-28 CN CN201980016717.6A patent/CN111801600B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007058447A1 (de) * | 2007-12-05 | 2009-06-10 | Siemens Ag | Röntgendetektor, Röntgengerät und Verfahren zur Erfassung einer Röntgenstrahlung |
| US20130051521A1 (en) * | 2010-03-12 | 2013-02-28 | Kromek Limited | Detector Device, Inspection Apparatus and Method |
| WO2014184573A1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Ibex Innovations Ltd | Multi-pixel x-ray detector apparatus |
| US20160084972A1 (en) * | 2013-05-16 | 2016-03-24 | Ibex Innovations Ltd. | X-Ray Detector Apparatus |
| US20160157795A1 (en) * | 2013-07-23 | 2016-06-09 | Koninklijke Philips N.V. | Hybrid (spectral/non-spectral) imaging detector array and corresponding processing electronics |
| GB201408713D0 (en) * | 2014-05-16 | 2014-07-02 | Ibex Innovations Ltd | Multi-pixel x-ray detector apparatus |
| US20170273642A1 (en) * | 2014-09-08 | 2017-09-28 | Koninklijke Philips N.V. | Systems and methods for grating modulation of a spectra and intensity in computed tomography |
| US20170071559A1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Siemens Healthcare Gmbh | Spectral filtration of x-rays for energy-selective x-ray imaging |
| US20170079601A1 (en) * | 2015-09-22 | 2017-03-23 | Siemens Healthcare Gmbh | Method and device for the imaging scanning of a female breast in the context of digital projective mammography or tomosynthesis |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114767140A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-22 | 北京朗视仪器股份有限公司 | X射线滤波器、能谱成像系统及特异性组织鉴别方法 |
| CN115993373A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-04-21 | 同源微（北京）半导体技术有限公司 | X射线成像装置、滤波结构及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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