CN112998728A - 光子计数x射线探测器和运行光子计数x射线探测器的方法 - Google Patents

Abstract

本公开的各实施例涉及光子计数X射线探测器和运行光子计数X射线探测器的方法。本发明涉及一种X射线探测器，其具有用于将X射线转换为电信号的转换器元件和多个像素元件，其中，多个像素元件中的每个像素元件具有用于处理电信号的第一信号处理级，该第一信号处理级分别具有至少一个信号放大器和至少一个比较器；多个像素元件中的至少一组像素元件的第一信号处理级的信号输出端与共同的第二信号处理级耦连以传输信号；共同的第二信号处理级具有可配置的切换矩阵；使得在为多个像素元件中的一组像素元件的第一信号处理级的每个信号输出端配置切换矩阵之后，可以提供用于对所提供的数字像素信号进行数字处理的处理链。

Description

光子计数X射线探测器和运行光子计数X射线探测器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于记录X射线图像数据集的光子计数X射线探测器、一种具有光子计数X射线探测器的医学成像设备、以及一种用于运行该光子计数X射线探测器的方法。

背景技术

光子计数X射线探测器用于许多成像应用中。因此，这些X射线探测器例如用于医学成像中的计算机断层扫描仪中，以生成患者检查区域的断层X射线图像。

作为光子计数X射线探测器特别是可以使用光子计数的直接转换X射线探测器。在这种X射线探测器中，可以通过合适的转换器材料将入射的X射线辐射或光子转换成电脉冲。电脉冲由评估电子装置评估，例如由集成电路(专用集成电路，ASIC)评估。然后，在计数的X射线探测器中，通过对由在转换器材料中吸收X射线光子所触发的电脉冲进行计数来测量入射的X射线辐射。所产生的电脉冲的高度或长度通常与所吸收的X射线光子的能量成比例。因此，可以通过将电脉冲的高度或长度与能量阈进行比较来提取光谱信息。光子计数X射线探测器通常具有用于比较的多个可设置的能量阈，从而使得可以根据由能量阈定义的多个能量范围来进行能量分辨的测量。在X射线成像中使用光子计数探测器与能量积分探测器相比具有许多优势。因此，在X射线成像中使用光子计数探测器使得可以实现高的空间分辨率和固有的能量分辨测量。

通常，首先以电信号放大和电信号整形开始处理在转换器元件中所生成的电信号。此外，根据不同的设计方案，在此将多个相邻像素的信号组合(称为“Charge Summing”，中文为电荷求和)。然后，通常借助于一个或多个比较器将所产生信号的电平与一个或多个阈值进行比较。经数字化的信号可以进一步以如下方式进行不同处理：例如可以对比较器的超过阈值的次数进行计数，例如借助于所谓的“上升沿计数器(rising edge counters)”对时钟上升沿进行计数；例如可以借助于门控或重合逻辑(Koinzidenzlogik)来计算多个相邻像素的比较器信号；例如可以借助于融合(Fusing)、求和(Summing)来计算相邻计数器的计数值；可以确定比较器信号的时间点(“来波时间(Time-of-Arrival)”)和/或持续时间(“超时阈值(Time-over-Threshold)”)；等等。

然而，通常这些方法中只有一种或两种方法被实际实现在ASIC中，并且次序在设计的范畴中被确定。此外，逐像素电路通常对于每个像素相同地实施，并且必要时附加地嵌入跨像素通信逻辑，利用该跨像素通信逻辑可以从ASIC中读取所获得的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于灵活使用的改进的X射线探测器。

该目的通过根据本发明的特征实现。在从属权利要求和以下说明中阐述了本发明的其他有利的且部分本身具有创造性的实施方式和改进方案。

本发明涉及一种光子计数X射线探测器，具有用于将X射线辐射转换为电信号的转换器元件和多个像素元件，其中，

a.多个像素元件中的每个像素元件具有用于处理电信号的第一信号处理级，该第一信号处理级分别具有至少一个信号放大器和至少一个比较器，以用于在多个像素元件的一个像素元件的第一信号处理级的相应信号输出处提供数字像素信号，

b.多个像素元件中的至少一组像素元件的第一信号处理级的信号输出端与共同的第二信号处理级耦连以传输信号，共同的第二信号处理级具有用于对所提供的数字像素信号进行数字处理的多个数字逻辑元件，

c.共同的第二信号处理级具有可配置的切换矩阵，以用于将多个数字逻辑元件的至少一部分数量的数字逻辑元件与多个像素元件中的一组像素元件的第一信号处理级的信号输出端互连以传输信号，

d.使得在为多个像素元件中的一组像素元件的第一信号处理级的每个信号输出端配置切换矩阵之后，可以提供用于对所提供的数字像素信号进行数字处理的处理链。

在本发明的范畴中，所使用的光子计数X射线探测器还可以被称为直接转换X射线探测器。直接转换X射线探测器通常以堆叠结构来实现，其中在一层转换器材料上(即，在转换器元件上)在下侧连接有所分配的评估单元。转换器元件的下侧通常具有呈金属化接触元件形式的、矩阵状的多个电极，在下文中也称为传感器像素电极。评估单元与这些电极接触(例如，焊接)以传输信号。在此，通常转换器侧的接触元件分别与以像素形式实施的配对接触元件(在下文中也称为像素电极)在评估单元的侧面相对布置。然后，评估单元通常提供逐像素的像素电子装置，以用于逐像素地处理通过像素电极输入的信号。在转换器元件的转换器材料中，根据X射线光子的局部沉积能量将入射的X射线辐射转换为电荷载流子，基于此在逐像素的像素电子装置中产生信号(通常是电脉冲)，并对其进行进一步处理。可以在转换器元件中为逐像素的像素电子装置分配相应的探测体积，探测体积基本上由相应传感器像素电极和安装在转换器元件对置侧的顶部电极之间的电场形成，并且形成像素元件的灵敏探测体积。

根据本发明的光子计数X射线探测器的多个像素元件中的每个像素元件根据本发明都具有逐像素的第一信号处理级，该第一信号处理级基本上提供对通过像素元件的像素电极输入的信号的模拟处理。特别地，借助于第一信号处理级的根据本发明的信号放大器来放大输入信号，并且借助于至少一个比较器将放大的信号与代表能量阈的至少一个阈值进行比较。在信号超过阈值的情况下，在比较器处输出输出信号。因此，向一个数字信号(或多个数字信号)的转换基本上在该步骤中进行，从而在第一信号处理级的相应信号输出端提供数字像素信号，以用于在第二信号处理级中进一步处理。

多个像素元件中的一个像素元件的第一信号处理级还可以具有不止一个比较器，这些比较器分别具有一个阈值，以便根据阈值在多个像素元件中的一个像素元件的第一信号处理级的多个信号输出端提供多个数字像素信号。

根据本发明，光子计数X射线探测器的多个像素元件中的至少一组像素元件具有共同的第二信号处理级。多个像素元件中的所选择的部分数量的像素元件被组合为一组。因此，至少为该组中的像素元件共同提供共同的第二信号处理级。多个像素元件中的所有像素元件都可以与共同的处理级连接。也就是说，该至少一个组可以包括全部的多个像素元件。然而，该多个像素元件还可以分为多个组，其中每个组分别与共同的第二处理级连接。

第二信号处理级中所提供的多个数字逻辑元件可以理解为所提供的用于数字像素信号的数字信号处理的共同资源，其可以公共地用于多个像素元件中的组中的像素元件的数字像素信号的信号处理。在此，数字逻辑元件特别是可以理解为如下的电子电路，该电子电路从一个或多个数字表示的输入信号以及配置信号或控制信号的集合中求取一个或多个输出变量。在此，该电路还可以具有会影响输入信号的处理(或存储元件的值)的内部存储元件。在此，电路的工作方式可以以以时钟的、组合的或事件驱动的方式进行。

第二信号处理级包括可配置的切换矩阵，该切换矩阵可以被配置以用于互连被分配给第二信号处理级的信号输出端，从而可以基于所提供的数字逻辑元件的选择，为每个所分配的信号输出端提供借助于信号输出端输出的数字像素信号的处理链。特别地，处理链表示数字逻辑元件的互连和串联以及相应的信号输出端，从而通过连接实现对在信号输出端处输出的信号的处理。在处理链的末端，根据互连，可以提供一个或多个经处理的数字信号。因此，可配置的切换矩阵能够实现信号输出端与所提供的逻辑元件的至少一种选择的可配置的互连。切换矩阵还可以使逻辑元件以可配置的方式互连。

数字逻辑元件的选择包括所提供的数字逻辑元件的至少一部分数量的数字逻辑元件。

逻辑元件可以分别与第一信号处理级的一个或多个信号输出端互连，和/或分别又与一个或多个数字逻辑元件互连。

一个或多个经处理的数字像素信号可以——但不一定必须——能够被分配给特定的像素元件。一个或多个经处理的像素信号还可以分别基于不同信号输出端的多个数字像素信号，进而还可以基于组中的不同像素元件。例如，不同信号输出端的数字像素信号可以例如借助于重合逻辑或求和逻辑来一起计算。

在此，切换矩阵可以被设计为类似于FPGA(“field-programmable gate array”，可翻译为“现场可编程门阵列”)。也就是说，切换矩阵可以被设计为其中可以装载逻辑电路的集成电路，其中可以通过切换矩阵的编程或配置来定义或调整所期望的电路结构。因此，可以通过配置内部存在的数字逻辑元件来实现并且特别是重复性地重新配置不同的电路和功能。特别是在交付X射线探测器之后，在运行期间以及针对不同的测量和应用，可以重新配置切换矩阵。因此，可以以可调整和可配置的方式提供数字像素信号的信号处理链，从而提供X射线探测器的功能。

在此，对于与共同的第二信号处理级互连的每个信号输出端至少可以提供一个处理链。然而还可以存在切换矩阵的如下配置，其中未设置对所选信号输出端的处理，即其中在配置切换矩阵之后相应地不提供处理链。这特别是以下情况：例如为了有利于更低的数据速率、更低的功耗等而省去特定的像素信号。也就是说，在配置切换矩阵之后，可以为至少一组像素元件的第一信号处理级的至少一部分或全部信号输出端分别提供数字处理链。

优选地，可以为与共同的第二信号处理级关联的每个信号输出端分别独立地在数字逻辑元件处配置处理链。然而，还可以存在光子计数X射线探测器的如下实施变型方案，其中对于一组像素元件中的像素元件的信号输出端分别仅可以共同配置信号处理链，从而为每个像素元件分别提供相同的处理链，以用于像素元件的所提供的数字像素信号。然而，这仍然可以包括在逻辑元件处为像素元件的不同像素信号提供不同的信号处理链。

因此，在这种意义上，第一信号处理级可以理解为由逐像素的像素电子装置形成。然后，可以为多个像素元件中的一个根据本发明的像素元件分别分配第一信号处理级、相应的像素电极或传感器像素电极、以及转换器元件中的探测体积。相反，第二信号处理级虽然可以分别提供逐像素的像素信号的数字处理链，但是不是作为整体被分配给单个的特定像素元件，而是仅分配给一组像素元件。

X射线探测器的根据本发明的实施有利地可以使得模拟信号处理和数字信号处理在更大程度上解耦。模拟信号处理(放大和比较器)可以有利地尽可能接近传感器地进行，并且数字的进一步处理可以清楚地被提取出来，并且共同应用于像素组。

数字信号处理的提取可以实现评估单元的高灵活性和可复用性。借助于可配置的矩阵读取的对像素组的合并(即，具有可配置的切换矩阵的第二信号处理级)有利地实现像素信号的适配于测量的处理。所提供的逻辑元件的互连可以有利地由用户配置和调整。

通过将像素元件的相应灵敏探测体积与信号预处理的模拟部分连接，可以实现具有最小阻抗、低噪声和低功耗的模拟信号预处理。在此，信号放大器的经放大的模拟输出信号优选地直接与至少一个或多个比较器连接。这可以实现高的开关频率和精确的时序，并产生数字像素信号，梳子像素信号对于到数字逻辑元件的传输是鲁棒的，这些数字逻辑元件通过切换矩阵连接以传输信号。

因此，通过根据本发明的架构可以将靠近传感器的信号处理和数字化的特别有利的模拟性能与高度可配置的数字处理链的灵活性相结合。

此外，X射线探测器的根据本发明的实施方式使得：即使在例如大像素间距时(例如，仅对每两个像素电极在评估单元和转换器元件之间提供导电连接)，还可以资源高效地利用评估单元。具体而言，通过导电连接不与传感器像素电极连接的像素电极、以及与这些像素电极耦连的相应第一信号处理级可以简单地被去激活，或者在切换矩阵中保持未被使用。而已使用的像素可以仍然例如在重合逻辑中与其实际的相邻部件(Nachbar)连接。

为此，可以有利地规定，根据本发明的X射线探测器或至少一个切换矩阵可以通过可设置的寄存器参数来配置，使得可以根据所设置的寄存器参数为数字像素信号提供不同的数字处理链。

寄存器参数例如可以通过X射线探测器的控制接口被调整，即，基本上可被编程。以此方式，可以通过为不同的测量和/或应用调整寄存器参数值来对切换矩阵的逻辑进行重新参数化，进而进行调整。

因此，还可以有利地以简单的方式实现自动参数化。例如，可以在外部在存储单元中或者还可以在切换矩阵的多个寄存器中预存寄存器参数值的多个集合。

寄存器参数值的集合可以分别根据X射线应用而存在。特定的X射线应用的选择(例如，关于待检查的对象、特定的记录区域、应用流程或特定的记录模态)可以在很大程度上得出关于在记录X射线图像数据集期间的记录条件、所期望的图像质量和/或待获得的图像信息的推断，从而有利地使得可以根据需要进行X射线探测器的调整。

寄存器参数值的集合还可以例如与一个或多个应用参数相关联。应用参数可以是：X射线应用的参数、和/或分配有根据本发明的X射线探测器的医学成像设备的参数、和/或与根据本发明的X射线探测器在结构上连接的医学成像设备的参数。

这意味着应用参数可以直接与X射线应用相关联，或者还可以从X射线应用中导出。例如，应用参数可以基于X射线通量、时间点或持续时间、医学X射线设备的控制参数(例如，X射线管电流或X射线管电压)、待记录的X射线图像数据集的图像参数(例如，光谱分辨率或空间分辨率)。

此外，应用参数还可以例如基于由分配有根据本发明的X射线探测器的医学成像设备所预设的边界条件，例如可用的冷却功率或电源。

有利的是，可以简单地且必要时自动地配置X射线探测器，从而始终可以提供最有利于X射线应用、医学X射线设备的给定边界条件和/或测量的X射线探测器的配置。

在光子计数X射线探测器的另一实施方式中，可以为像素元件组的第一数量的信号输出端提供第一处理链，并且可以为第二数量的信号输出端提供与第一处理链不同的第二处理链。

有利的是，可以对信号处理进行灵活配置和根据需要调整信号处理。

在此，可以为像素元件的不同信号输出端提供不同的处理链。例如，可以根据需要为像素元件的一部分信号输出端设置与重合逻辑或求和电路的互连。例如，因此可以通过以完整的空间分辨率部分地传输像素元件的数字像素信号来实现空间分辨率和光谱分辨率的独立配置，而像素元件的另一部分数字像素信号可以利用其他像素元件的像素信号进行计算。

同样，可以为经受不同边界条件的像素元件的数字像素信号分别配置不同的信号处理链。例如，如下的像素元件可以与布置在中间的像素元件以不同的方式配置，这样的像素元件在像素元件的矩阵型布置方式内被布置在边缘侧从而具有更少的直接相邻像素元件。

根据光子计数X射线探测器的一种有利的设计变型方案，多个数字逻辑元件包括至少一个计数元件和一个读取元件。

因此，可以在X射线探测器的最简单配置中提供简单的光子计数X射线探测器。

计数元件可以特别地包括计数器，该计数器被设计为基于输入信号将计数器的计数读数提高一个计数单位。在此，计数元件特别地可以包括多个计数器。因此，计数元件可以是具有多个计数器的资源块，从而可以基于多个信号输出对所生成的数字像素信号的数量进行计数，并且将其至少暂时存储起来。

代替例如每个像素元素4个计数器，可以例如提供具有48个计数器的可配置的资源块，即计数元件，该资源块可以由一组(例如，16个)像素元件以可以共同配置的方式使用。

然后，可以借助于读取元件读取计数元件的计数读数，从而可以基于其生成X射线图像数据集。

根据光子计数X射线探测器的另一优选实施方式，多个数字逻辑元件还包括以下列表中的至少一种元件：

–重合逻辑，

–信号延迟元件，

–缓冲元件，

–用于防止计数元件瘫痪的开关元件，

–组合逻辑门，

–多路复用器，

–寄存器元件，

–在触发时会产生固定长度或可配置长度的脉冲的元件，或

–测量触发的时间点或持续时间的元件。

有利地，可以实现X射线探测器的优选的互连方式。多个数字逻辑元件特别地包括列表中元件的组合。另外，还可以设置其他类型的数字逻辑元件。

此外还可以规定，在第二信号处理级中多次提供多个数字逻辑元件中的一个数字逻辑元件。

取决于使用目的并且根据可用空间和可用功率，相应的数字逻辑元件可以以不同的选择和数量存在。可以有利地为信号输出端提供合适的信号处理链。

在根据本发明的光子计数X射线探测器的另一实施方式中，在可配置的切换矩阵的配置之后，多个数字逻辑元件中的未互连的数字逻辑元件与电源断开。

有利地，未使用的逻辑元件可以被关闭。例如，这可以借助于可设置的寄存器参数来预设和配置。可以有利地提供分别适配于应用和边界条件的、高效节能的X射线探测器。此外，相同的评估单元还可以通过资源的有针对性的节能使用而用于如下的应用/产品，在这样的应用/产品中，可用的功率/冷却预算较少。备选的，可以通过对冷却预算的优化以简单的方式并且事后地提高评估单元的可用性能和功能范围。因此，本发明有利地使得相同的评估单元可以用于不同的产品和/或应用中，从而可以实现灵活的使用。

根据光子计数X射线探测器的另一设计变型方案，多个像素元件被分为像素元件的多个组，其中每个组分别被分配有可配置的切换矩阵。

例如，一个组可以分别分配给一个ASIC。然而可以将多个像素组分配给一个ASIC。一个组还可以包括像素元件的不同选择，例如，一个组可以通过相对于防散射光栅(ASG，“Anti-Scatter-Grid”)的布置来限定。例如，一个组分别包括分别分配给ASG的直通通道的ASG像素组。还可以有其他的分组方式。例如，相应的组可以分别包括固定数量的像素元件，这些像素元件彼此之间具有相似关系。例如，该关系由其相对于彼此的布置方式给定。例如，一组像素元件分别包括8×8或16×16个像素元件的联合(Verbund)。这种联合还可以称为宏像素，其中该联合的像素元件的信号在需要时优选地一起计算。

通过将多个像素元件划分为分别被分配给一个切换矩阵的多组像素元件，可以有利地将相应切换矩阵的复杂度或切换矩阵的配置的复杂度保持在较低水平。

另外，切换矩阵的配置可以有利地简单地转用到多个切换矩阵上。

根据光子计数X射线探测器的备选设计变型方案，多个像素元件被分成像素元件的多个组，其中该多个组被分配有共同的可配置切换矩阵。

可以有利地在像素元件组之间以简化的方式实现互连和信号交换。例如，可以以简化的方式实现跨像素组的重合考虑。这些组可以例如通过共同的外部参数来定义。例如，这些组可以分别包括ASG像素组或宏像素。

在此，在一种有利的变型方案中仍然可以规定，可配置的切换矩阵可以基于组来被配置。

例如，在切换矩阵中，针对每个像素组分别类似地设置有相同数量和选择的数字逻辑元件。例如，切换矩阵的一个子矩阵的配置可以基于组地转用到切换矩阵的其余部分上，即，配置可以基于组地被复制和应用。

在根据本发明的光子计数X射线探测器的另一实施方式中，评估单元提供用于第一处理级的至少一个第一区域和用于第二处理级的第二区域，其中至少一个第一区域以岛的形式设置在第二区域内，或者在边缘侧沿着第二区域设置。

通过将基本上是模拟的第一信号处理级和数字的第二信号处理级解耦，可以实现信号处理的数字部分和模拟部分的更灵活的布置和更灵活的布局规划(英文为Floorplanning；规划评估单元中的部分电路的布置)。因此，可以有利地实现)在面积上设计得更小的、特定于像素的电路(即，相应第一信号处理级)，此外还可以实现更小的像素元件间距。

具体而言，第一信号处理级和第二信号处理级的解耦有利地使得例如可以将为相应的像素元件的第一信号处理级提供的评估单元区域分别以岛的形式嵌入到为至少一组像素元件提供数字信号处理级的区域内。同样可以规定，将一组像素元件的第一信号处理级的表面区域组合形成条带、中心或环。例如，第一信号处理级可以分别被组合布置为在边缘侧沿着被设置用于第二信号处理级的第二区域。例如，第一信号处理级可以分别组合布置为在第二区域内中间，该第二区域被设置用于第二信号处理级。

根据光子计数X射线探测器的另一设计变型方案，评估单元被分层地构造，其中在第一层中提供第一处理级，并且在沿射线入射方向位于第一层之后的第二层中提供第二处理级。

因此，例如在面积上可以设计得更小的、特定于像素的第一信号处理级可以有利地实现更小的像素元件间距。

在其改进方案中，在独立的晶片裸片(一个或不同半导体晶片的独立的子区域)中设置模拟电路和数字电路的划分，即，相应的第一处理级和第二处理级的划分。通过这样划分成独立的裸片，可以在一个裸片堆叠工艺(Die-Stacking Prozess)中将其组合成一个评估单元。当在独立的裸片中提供第一信号处理级和第二信号处理级时，模拟电路和数字电路不再束缚于相同的技术，使得例如在提供时可以使用不同的结构尺寸，从而还可以彼此独立地进行优化。以这种方式，例如在第二信号处理级的实现保持相同的情况下还可以实现不同的像素尺寸。

根据一个实施变型方案，根据本发明的光子计数X射线探测器可以沿着X射线入射方向在转换器元件和评估单元之间具有重新布线层。

重新布线层特别地包括导电连接部，其将输入接触元件的第一空间分布转换到输出接触元件的第二空间分布。通过提供重新布线层，传感器像素电极和评估侧的像素电极的位置可以有利地解耦，从而使得能够灵活地布置分配给电路部分的区域(即，相应的像素元件组的第一信号处理级和第二信号处理级)。

此外，本发明还涉及具有根据本发明的光子计数X射线探测器的医学成像设备。

在此，光子计数X射线探测器的特征和优点可以直接转用到医学成像设备上。

医学成像设备可以特别地被设计为医学X射线设备。医学成像设备可以特别地包括光子计数X射线探测器所分配有的X射线源，以用于曝光X射线探测器。医学成像设备通常包括至少一个根据本发明的光子计数X射线探测器和与之对置的至少一个X射线源，例如X射线管。为了记录X射线图像数据集，可以将待成像的对象特别地放置在X射线源和光子计数X射线探测器之间，并且借助于X射线源进行透射。

医学成像设备特别地可以被设计为计算机断层扫描系统。然而，医学成像设备还可以被设计为例如C型臂X射线设备和/或Dyna-CT或其他类型。

此外，本发明还涉及一种用于运行光子计数X射线探测器的方法，该光子计数X射线探测器根据上述变型方案之一被设计，以用于生成X射线图像数据集，其中至少一个切换矩阵可以通过可设置的寄存器参数被配置，该方法包括以下步骤：

a.基于寄存器参数值的第一组合，调整可设置的寄存器参数，

b.基于调整后的寄存器参数来配置至少一个可配置的切换矩阵，进而为至少一组像素元件的第一信号处理级的至少一部分信号输出端分别提供数字处理链，该至少一部分信号输出端与至少一个切换矩阵耦连以传输信号，

c.借助于X射线探测器接收X射线辐射，基于X射线辐射，在转换器元件中产生电信号，

d.借助于光子计数X射线探测器的第一处理级和第二处理级来处理所产生的电信号，其中在多个像素元件的至少一组像素元件中的一个像素元件的第一信号处理级的相应信号输出端处提供数字像素信号，数字像素信号借助于为相应的信号输出端提供的数字处理链在第二信号处理级中被进一步处理，

e.输出处理后的数字像素信号，基于处理后的数字像素信号，求取X射线图像数据集。

在此，X射线探测器被分配给用于发射X射线辐射的X射线源。

通过寄存器参数的寄存器参数值的调整可能性，针对不同的测量和/或应用，切换矩阵的逻辑可以有利地简单且重复性地被参数化，进而被调整。

在根据本发明的方法的一个实施变型方案中，在第二调整的步骤中，基于寄存器参数值的第二集合来调整可设置的寄存器参数，其中在至少一个可配置的切换矩阵的第二配置的步骤中，借助于寄存器参数值的第二集合，为至少一组像素元件的第一信号处理级的至少一部分信号输出端提供第二数字处理链，第二数字处理链不同于第一数字处理链。

根据一个有利的方法变型方案，寄存器参数值的第一集合和/或寄存器参数值的第二集合根据X射线应用而被确定。

X射线应用的选择(例如，关于待检查的对象、特定的记录区域、应用流程、或特定的记录模态)在很大程度上决定了在记录X射线图像数据集期间的记录条件、以及所期望的图像质量、和/或待获取的图像信息。

因此，根据X射线应用来确定寄存器参数值可以有利地允许有利地根据需要来调整X射线探测器。

在本发明的范畴中，关于本发明的不同实施方式和/或不同的权利要求类别(方法、用途、装置、系统、组件等)描述的特征尤其可以组合成本发明的另外的实施方式。例如，涉及装置的权利要求还可以利用结合方法描述或要求保护的特征来改进，并且反之亦然。方法的功能特征在此可以通过相应构造的具体部件来实施。除了在本申请中明确描述的本发明的实施方式之外，可以想到本领域技术人员能够实现的本发明的各种其他实施方式，而不脱离本发明的由权利要求预先给定的范围。

不定冠词“一”或“一个”的使用不排除：所涉及的特征还可以多重存在。使用表述“具有”不排除：借助表述“具有”关联的术语可以是相同的。例如，医学成像设备具有医学成像设备。表述“单元”的使用不排除：表述“单元”所涉及的对象可以具有在空间上彼此分离的多个部件。

在本申请的上下文中，表述“基于”可以尤其在表述“通过使用”的意义下被理解。特别地，表达“基于第二特征来产生(备选地，求取、确定等)第一特征”并不排除基于第三特征来产生(备选地，求取、确定等)第一特征。

附图说明

下面参考附图借助于示例性实施方式说明本发明。附图中的图示是示意性的、大幅简化的并且不一定按比例绘制。其中：

图1示意性地示出了X射线探测器1的示例性实施方式，

图2示出了用于说明一组像素元件5与第一信号处理级和第二信号处理级互连以传输信号的示意图，

图3示出了用于说明多组像素元件5与第一信号处理级和第二信号处理级互连以传输信号的示意图，

图4示出了用于说明一组像素元件5与根据第一配置变型方案的示例性处理链互连以传输信号的示意图，

图5示出了用于说明一组像素元件5与根据第二配置变型方案的示例性处理链互连以传输信号的示意图，

图6示出了用于说明一组像素元件5与根据第三配置变型方案的示例性处理链互连以传输信号的示意图，

图7至图10分别示出了为第一处理级和第二处理级设置的评估单元区域的示例性相对布置，

图11示出了示例性的医学成像设备，并且

图12示出了用于运行光子计数X射线探测器以生成X射线图像数据集的方法的示意性方法流程。

具体实施方式

图1示意性地示出了X射线探测器1的示例性实施方式。

在该示例中，根据本发明的X射线探测器1是具有多个根据本发明的X射线探测器1的探测器模块的一部分。在一个优选实施方式中，探测器模块具有多个X射线探测器1的二维矩阵或布置。相应的X射线探测器1又具有以矩阵状布置的多个像素元件5。

在所示的示例中，相应的X射线探测器1具有转换器元件3。转换器元件3可以被设计为平面直接转换器，例如具有CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、TlBr2、HgI2、GaAs、Si或其他材料作为转换器材料。转换器元件3的上侧具有第一电极18(顶部电极)。转换器元件3的下侧具有传感器像素电极16。传感器像素电极16通过导电连接部69和像素电极57与评估单元59连接。评估单元59可以包括例如ASIC(“Application SpecificIntegrated Circuit”，中文为专用集成电路)。导电连接部69例如可以被设计为与铜柱(“copper pillars”)连接的焊球(“bump bonds”)或焊接材料，或者还可以以其他方式设计。传感器像素电极16的总数量、导电连接部69的数量、像素电极57的数量和像素元件5的数量通常相同。在第一电极18与相应的传感器像素电极16之间的电场决定了在转换器元件3中分别分配给多个像素元件5中的一个像素元件5的灵敏探测体积(sensitivesDetektionsvolumen)。

在所示的示例中，根据一个有利的设计方案，在相应的X射线探测器1的转换器元件3和评估单元59之间还布置有重新布线层65，也称为中介层。

重新布线层65特别是包括导电连接部，这些导电连接部将输入接触元件的第一空间分布转换到输出接触元件的第二空间分布。重新布线层65的输入接触元件特别是布置在重新布线层65的朝向传感器像素电极16的一侧，并且与传感器像素电极16耦连以传输信号。输出接触元件特别是布置在重新布线层65的朝向评估单元59的像素电极57的一侧，并且与像素电极57耦连以传输信号。在此，输入接触元件的空间分布基本上对应于传感器像素电极16的空间分布。输出接触元件的空间分布则基本上对应于评估单元59的像素电极57。重新布线层65还可以直接接触地施加在转换器元件3上，或者直接接触地施加在评估单元59上。

在所示的示例中，重新布线层65在此在多个评估单元59和转换器元件3上延伸。这可以特别有利于X射线探测器的稳定性。然而，还可以有其他实施方式。同样，可以考虑如下的实施变型方案，其中多个评估单元59分配给被设计为平面的共同的转换器元件3。

此外，X射线探测器1或X射线探测器模块还可以包括在此未示出的其他部件，例如基板或外围电子装置。

评估单元59被设计用于处理由入射在转换器元件3上的X射线辐射引起的电信号。根据本发明，X射线探测器1的多个像素元件5中的每个像素元件5在此具有用于处理电信号的第一信号处理级、特别是逐像素的第一信号处理级，其中在多个像素元件的相应像素元件5的第一信号处理级的相应信号输出端7处提供数字像素信号。

根据本发明，多个像素元件5中的至少一组20像素元件5的第一信号处理级的信号输出端7进一步与共同的第二信号处理级耦连以传输信号。然后，第二信号处理级特别是用于一组20像素元件5的所提供的数字像素信号的进一步数字处理。

图2以高度抽象的形式示出了用于说明多个像素元件5的一组20像素元件5与第一信号处理级和第二信号处理级互连以传输信号的示意图。

在此，组20中的像素元件5的数量仅为示例性的，并且仅出于说明目的而被选择。还可以为组20分配更多或更少的像素元件5。

分配给组20中的相应像素元件5的传感器像素电极16与在评估单元59中所提供的第一信号处理级耦连以传输信号。每个像素元件7特别是具有逐像素的第一信号处理级。

用于处理由转换器元件3馈入的信号的、像素元件5的第一信号处理级分别具有至少一个信号放大器17和至少一个比较器19。比较器具有至少一个可设置的阈值THR。

通过像素电极输入的信号在像素元件5的第一信号处理级中借助于信号放大器17被放大，并且放大后的信号借助于至少一个比较器19至少与表示能量阈的阈值THR进行比较。在信号超过阈值THR的情况下，在信号输出端7输出输出信号。在第一信号处理级的信号输出端7处特别是提供数字像素信号。

多个像素元件5中的一个像素元件5的第一信号处理级还可以具有不止一个比较器19，这些比较器19分别具有阈值THR，从而可以根据多个阈值THR在多个像素元件5的一个像素元件5的多个信号输出端7处提供多个数字像素信号。

多个像素元件5中的至少一组20像素元件5的第一信号处理级的信号输出端7进一步与共同的第二信号处理级耦连以传输信号。

共同的第二信号处理级具有多个数字逻辑元件9，用于在信号输出端7处所提供的数字像素信号的数字处理。在第二信号处理级中所提供的多个数字逻辑元件9可以理解成：为数字像素信号的数字信号处理所提供的共同资源元件，这些共同资源元件可以共同地用于多个像素元件的组的像素元件5的数字像素信号的信号处理。

另外，共同的第二信号处理级包括可配置的切换矩阵11，用于多个数字逻辑元件9中的至少一部分数量的数字逻辑元件9与多个像素元件5中的像素元件5的组16的第一信号处理级的相应信号输出端7互连以传输信号。

在切换矩阵11的配置之后，然后可以为多个像素元件5中的像素元件5的组16的第一信号处理级的每个信号输出端7提供用于所提供的数字像素信号的数字处理的处理链。

因此，处理链可以特别是代表数字逻辑元件9的选择的互连和串联、以及相应信号输出端7的互连和串联，从而由互连实现在信号输出端7处输出的数字像素信号的数字处理。

切换矩阵11可以被设计为类似于FPGA(“field-programmable gate array”，可翻译为“现场可编程门阵列”)。也就是说，切换矩阵11可以被设计为其中可以装载逻辑电路的集成电路，其中可以通过切换矩阵11的编程或配置来定义或调整(时序的规定以及)所期望的电路结构。

在此，数字逻辑元件9的选择至少包括所提供的数字逻辑元件9中的部分数量的数字逻辑元件9。逻辑元件可以分别与第一信号处理级的一个或多个信号输出端7互连，和/或分别又与一个或多个数字逻辑元件9互连。

在此，根据一种配置，可以为该组16像素元件5的第一数量的信号输出端7提供第一处理链，并且可以为第二数量的信号输出端7提供与第一处理链不同的第二处理链。

此外，根据另一有利的实施变型方案，可配置的切换矩阵11还可以特别是借助于可设置的寄存器参数来配置，从而可以根据所设置的寄存器参数为信号输出端7提供不同的数字处理链。

根据一种优选的设计变型方案，多个数字逻辑元件9在此包括至少一个计数元件13和一个读取元件14。

因此，在X射线探测器1的最简单配置中，可以提供简单的光子计数X射线探测器，该光子计数X射线探测器根据相应的像素元件5的所提供的阈值THR对直接在像素元件5中输入的信号的数量进行计数，基于此可以创建X射线图像数据集。

计数元件13可以包括计数器。计数器可以特别是被设计为：在信号输入时使计数器的计数读数提高一个计数单位。计数器可以包括例如所谓的“上升沿计数器”或“下降沿计数器”(基于信号的上升沿的计数器或基于信号的下降沿的计数器)。在此，计数元件13可以优选地包括多个计数器。因此，计数元件13可以对应于具有多个计数器的资源块，从而例如基于与计数元件13耦连的多个信号输出端7，可以分别对所生成的数字像素信号的数量进行计数，并且将其至少暂时存储起来。

然后，可以借助于读取元件14来读取计数元件14的计数读数。读取元件14可以包括例如移位寄存器或所谓的读取树(Readout-Tree)。

此外，根据一个有利的实施变型方案，多个数字逻辑元件9还可以包括以下列表中的至少一种元件：重合逻辑、信号延迟元件、缓冲元件、用于防止计数元件瘫痪的开关元件、组合逻辑门、多路复用器、寄存器元件、在触发时会产生固定长度或可配置长度的脉冲的元件、测量触发的时间点或持续时间的元件。

通过提供所提及的元件中的至少一个或多个元件，可以以有利的方式为光子计数X射线探测器的使用实现有利的互连。

重合逻辑使得例如可以记录多个像素元件中的两个或更多个像素元件5之间的重合。重合信息的收集以及将重合信息输入到X射线图像数据集中可以实现空间分辨率和/或光谱分辨率的改善。

信号延迟元件可以特别是有利地用于补偿例如由于不同的线长而导致的两个数字像素信号之间的信号差。

用于防止瘫痪的开关元件可以有利地用于改善X射线探测器的高通量性能。这样的开关元件在持续超过比较器阈值的情况下会引起其他信号。这种开关元件可以例如被设计为堆积触发器(例如参见Kraft等人的“Experimental evaluation of the pile-uptrigger method in a revised quantum-counting CT detector”，Proc.SPIE 8313，Medical Imaging 2012：Physics of Medical Imaging，83134A(2012)；https://doi.org/10.1117/12.911231)或被设计为所谓的“即时重触发器”(Loeliger等人的“The newPILATUS3 ASIC with instant retrigger capability”，2012IEEE Nuclear ScienceSymposium and Medical Imaging Conference Record(NSS/MIC)(2012)；https://doi.org/610-615.10.1109/NSSMIC.2012.6551180)。

组合逻辑门可以包括与门、与非门、或门、或非门、异或门或者非门。基于此可以有利地实现不同的算术功能或逻辑功能，例如信号的相加或相减。另外，可以实现用于数据传输的元件，例如多路复用器、多路分解器、编码器、解码器。

多路复用器可以例如有利地将从多个输入信号中选择的一个信号接通到多路复用器的输出端。

借助于在触发时产生固定长度或可配置长度的脉冲的元件使得可以进行在光子计数探测器的专业领域中众所周知的所谓的“超时阈值”测量(超过阈值的持续时间)。测量触发的时间点或持续时间的元件可以例如使得可以进行在光子计数探测器的专业领域中众所周知的所谓的“来波时间”测量(信号的到达时间)。例如，这可以有利地用于收集重合信息。

寄存器元件可以有利地借助于存储在寄存器元件中的寄存器参数来实现配置，并且可以实现同步和/或读取。

可以有利地设置缓冲元件用于驱动具有更高负载的节点。

另外，还可以设置其他类型的逻辑元件。例如，可以设置当在其输入上出现(特定的或可配置的)模式时触发的逻辑元件。同样，可以设置用于一个或多个时钟信号的连接元件，或者可以设置监控元件(例如，用于信号的外部观察的数字缓冲器)。

优选地，在第二信号处理级中特别是还可以多次提供多个逻辑元件9中的相应逻辑元件9。然后，取决于使用目的以及可用空间和可用功率，相应的数字逻辑元件9可以以合适的选择和数量存在，以便为多个信号输出端7有利地提供信号处理链。

此外，在数字逻辑的规划和综合中，还可以有利地通过适当的布局或适当的综合边界条件来确保：尤其是在快速开关区域中，典型的连接路径和节点阻抗被优化。例如，可以有利的是，将重合逻辑分布式地分别置于相邻的像素元件5之间。

对于节省资源和节能高效的X射线探测器1可以有利地规定，在可配置的切换矩阵11的配置之后，多个逻辑元件9中的未互连的逻辑元件9与电源断开。

根据光子计数X射线探测器1的另一设计变型方案，多个像素元件5被分成像素元件5的多个组20，其中每个组20分别分配有可配置的切换矩阵11。例如，可以将组分别分配给ASIC。一个组还可以具有像素元件5的不同选择，例如分别为ASG像素或宏像素。

在组20之间(也即在切换矩阵之间)还可以设置信号技术上的连接，从而例如还可以针对重合考虑进行跨组的信号交换。

如图3中示意性示出的，还可以将像素元件5的多个组20分配给一个切换矩阵11。即，将多个像素元件5分为像素元件5的多个组20，其中多个组20共同分配有一个可配置的切换矩阵11。

然而，在此可以优选地规定，可配置的切换矩阵11可以以基于组的方式被配置，从而可以将切换矩阵的子矩阵的配置以基于组的方式复制到其余的切换矩阵上。

在此可以规定，为每个组重复性地设置相同数量和选择的数字逻辑元件(由图3中的方框201表示)，从而对于像素元件的每个组20可以借助于切换矩阵11为数字像素信号配置相同的信号处理链。

通过切换矩阵11的可配置性以及信号处理链的可配置性得到信号处理的多个可行方案。因此，逻辑元件的选择和互连可以适配于X射线应用：在X射线通量非常低时，例如在筛选应用的情况下，例如具有加权像素融合(多个像素元件的数字像素信号的合并)的配置或具有最大空间分辨率和/或光谱分辨率的配置可以是有利的。而在高通量应用中，可以例如激活对重合逻辑的使用，以减少或测量电荷共享/脉冲堆积的负面影响。在需要高空间分辨率的检查的情况下(例如，在听觉检查或骨质疏松症的情况下)，如下的配置可以是有利的，这样的配置使用计数器资源来使空间分辨率最大化，并且为此根据较少数量的频谱阈值来测量信号。在倾向于需要高的软组织对比度或精确的材料识别的检查的情况下，相反的配置(通过更小的空间分辨率、加权的像素融合、高数量的频谱阈值或频谱加权来降低噪声)可以是有利的。而在时间紧迫的检查的情况下(例如，在心脏病学或急诊室中)，可能需要具有最大图像频率的测量，以便实现对扫描持续时间和运动伪像的最小化。这可以通过具有最小数据量的配置来实现。例如，通过降低光谱分辨率和空间分辨率(通过相邻像素的组合)，可以减少原始数据量。例如，这可以借助于相邻像素的比较器信号的求和(求或(Veroderung))或者通过直接在芯片上进行相邻计数器读数的相加来实现。除了可以使读取间隔更短之外，这特别地还具有以下优点：同时还降低了读取期间的功耗。而在具有不清楚的或多病态的问题的检查(患有多种疾病的患者)的情况下，如下的配置可以是有利的，这样的配置提供较慢的速度但在单次扫描中即可以提供最大信息量。

此外，空间分辨率和光谱分辨率还可以彼此独立地配置。具体示例大致可以包括：以完整的空间分辨率来测量第一阈值和第二阈值，但是仅以一半的空间分辨率来测量第三阈值，但是结合第一阈值来设置用于重合计数器的空闲计数器资源。

另外，可以有利地以改进的方式提供重合电路的灵活性和性能。通过灵活的互连，根据应用，例如还可以求取较高阶的重合，例如在具有信号的像素元件中的第二较高能量阈值THR与相邻像素的第一较低能量阈值的重合。

图4示出了用于说明一组20像素元件5互连以传输信号的示意图，其中示出了根据第一配置变型方案的示例性处理链。

在该图示中特别是通过方框仅示出了在该简化的变型方案中被互连的数字逻辑元件9。另外，在第二信号处理级中可以提供在此未示出的其他逻辑元件9。

在该变型方案中，相应的像素元件5的逐像素的第一信号处理级具有三个比较器19和相应的三个信号输出端7。组20的像素元件的每个信号输出端7与共同的第二信号处理级耦连，该第二信号处理级具有可配置的切换矩阵11和多个逻辑元件9。

每个像素元件5的相应的第一比较器和第二比较器19的信号输出端7与具有多个计数器的计数元件13互连，从而可以基于相应的第一比较器和第二比较器19的输出信号，根据阈值THR分别对数字像素信号的数量进行计数。

另外，像素元件5的相应的第三比较器19的信号输出端7与相邻像素元件5的相应信号输出端7一起经由求和元件18与计数元件13互连，从而根据相应的第三比较器19的阈值THR对每两个相邻像素元件5的像素信号的总数进行计数。

作为结果，在该配置变型方案中，基于第一比较器阈值和第二比较器阈值THR，以完整的空间分辨率对数字像素信号进行计数，而第三比较器阈值THR仅以一半的空间分辨率被测量。在此，假设像素信号的阈值被相同地设置。即，在所有像素元件5上，相应的第一比较器19分别具有相同的能量阈，相应的第二比较器19和相应的第三比较器19同样如此。

另外，在该示例中，每个信号输出端7与用于防止相应耦连的计数器瘫痪的元件互连，以改善高通量性能。

图4示出了用于说明一组20像素元件5互连以传输信号的示意图，其中示出了根据第二配置变型方案的示例性处理链。

在该变型方案中，相应的像素元件5的逐像素的第一信号处理级再次具有三个比较器19和相应的三个信号输出端7。然而，仅基于前两个比较器19的信号输出端7被提供的数字像素信号分别被进一步处理。为此，基于每两个相邻像素元件5的相应的第一比较器19的信号输出端7分别附加地与重合逻辑12耦连。

因此，在该变型方案中，借助于计数元件13又对每个像素元件5的、基于前两个阈值的信号进行计数，并且还对每两个相邻像素元件5之间重合出现的信号进行计数。在该示例中省去了光谱分辨率，以作为回报收集每两个相邻像素元件5之间的重合信息。

图6示出了用于说明一组20像素元件5互连以传输信号的示意图，其中示出了根据第三配置变型方案的示例性处理链。

在这种情况下，每两个相邻像素元件5的对应比较器19的数字像素信号通过求和逻辑18被合并，并且借助于计数元件13进行计数，因此虽然空间分辨率较低，但是可以实现数据量的减少，从而可以实现快速的记录频率。

在此，上述配置变型方案示出了用于示例性说明的简单互连。此外，更复杂的配置变型方案可以被实施，并且以简单的方式从所述变型方案中被导出。

图7至图9分别示出了为第一处理级和第二处理级设置的评估单元59的区域的示例性相对布置的图示，该评估单元59为多个像素元件中的至少一组20像素元件5提供第一处理级和第二处理级。

区域可以理解为评估单元59的平面区域。相应的平面区域59特别是可以在平面上被设计为垂直于射线入射方向，或者垂直于由转换器元件3和评估单元59构成的堆叠布置的堆叠方向。

根据X射线探测器1的一个实施变型方案，评估单元59可以设置用于第一处理级的至少一个第一区域61和用于第二处理级的第二区域63，其中至少一个第一区域61以岛的形式设置在第二区域63内，如示例性地在图7和图8中所示的。

然而，根据X射线探测器1的一个实施变型方案，评估单元59还可以提供用于第一处理级的至少一个第一区域61和用于第二处理级的第二区域63，其中至少一个第一区域61在边缘侧沿着第二区域63设置，如示例性地在图9中所示的。

如图7所示，为相应的像素元件5的第一信号处理级提供的、评估单元59的区域61可以以岛的形式嵌入在区域63内，该区域63为一组20像素元件提供数字信号处理级。在此，数字信号处理级的区域63可以例如占据整个像素组的平面延伸范围。

同样，可以规定，一组像素元件的第一信号处理级的区域也被组合布置为形成条带、中心或环。例如，第一信号处理级可以组合布置为居中并呈岛状，如图8所示。例如，第一信号处理级可以组合布置为分别在边缘侧沿着第二区域63，如图9所示。

图10示出了第一处理级和第二处理级的另一示例性相对布置的图示，其中评估单元59被分层构造，并且其中在第一层62中提供第一处理级，并且在沿射线入射方向65位于第一层62后面的第二层64中提供第二处理级。

在其改进方案中，在独立的晶片裸片(一个或不同半导体晶片的独立的子区域)中设置模拟电路和数字电路的划分，即，相应的第一处理级和第二处理级的划分，然后可以将它们组合成评估单元59。

图11以计算机断层扫描系统32的形式示出了根据本发明的医学成像设备的示例性实施方式。计算机断层扫描系统32具有包括转子35的机架33。转子35包括探测器装置2和用于曝光探测器装置2的辐射源37，例如X射线管。探测器装置2具有至少一个根据本发明的光子计数X射线探测器1。探测器装置2可以具有包括多个X射线探测器1的探测器模块。

对象39(在此是患者)被支承在患者卧榻41上，并且可以沿着旋转轴线z 43移动穿过机架33。通常，对象39可以例如包括动物患者和/或人类患者。

在计算机断层扫描系统32的情况下，通常借助于X射线探测器从多个角度方向分别记录对象的(原始)X射线图像数据集。(原始)X射线图像数据集基本上基于所输出的处理后的数字像素信号。然后，基于(原始)X射线图像数据集可以借助于数学方法(例如，包括滤波后的反投影或迭代重建方法)来重建最终X射线图像数据集、体图像数据集、或图层图像数据集。

为了控制医学成像设备和/或基于通过光子计数X射线探测器1记录的测量数据(即，处理后的数字像素信号)来创建X射线图像数据集，设置了呈运算单元45形式的系统控制器。

运算单元45可以包括控制单元53，该控制单元53可以被设计为使寄存器参数的寄存器参数值适配于光子计数X射线探测器1的可配置切换矩阵的配置。为此，控制单元53可以经由控制接口与至少一个X射线探测器耦连，以便传输控制指令和/或寄存器参数值。此外，控制单元还可以被设计为根据X射线应用来确定寄存器参数值的集合，或者查询和/或求取用于决定寄存器参数值的合适的集合的应用参数。

控制单元53和/或运算单元45可以实现为计算机、微控制器或集成电路的形式。控制单元53和/或运算单元45可以具有硬件元件或软件元件，例如微处理器或所谓的FPGA(“Field Programmable Gate Array”的英文缩写)。控制单元53和/或运算单元45还可以是计算机的真实联合或虚拟联合(对于真实联合的术语是“集群”，对于虚拟联合的术语是“云”)。

此外，输入设备47和输出设备49与运算单元45连接。输入设备47和输出设备49例如可以实现交互，例如手动调整寄存器参数值，基于可以确定哪些寄存器参数值来输入参数，由用户确认或触发方法步骤。此外，医学成像设备还可以包括存储单元55。

图12示出了用于运行光子计数X射线探测器1的方法的示意性方法流程，该光子计数X射线探测器1根据上述变型方案之一设计，并且用于记录X射线图像数据集，其中至少一个切换矩阵11可以通过可设置的寄存器参数来配置。

该方法包括以下步骤：基于寄存器参数值的第一集合来调整S1可设置的寄存器参数。

该方法还包括步骤S2：基于调整后的寄存器参数来配置至少一个可配置的切换矩阵11，从而为至少一组20像素元件5的第一信号处理级的至少一部分信号输出端7分别提供数字处理链，这些信号输出端7与至少一个切换矩阵11耦连以传输信号。这还包括可以为至少一组20像素元件5的第一信号处理级的所有信号输出端7分别提供数字处理链，这些信号输出端7与至少一个切换矩阵11耦连以传输信号。

该方法还包括利用X射线探测器1接收X射线辐射的步骤，基于此在转换器元件3中生成电信号，在处理S4的步骤中借助于X射线探测器1的第一处理级和第二处理级处理这些电信号，其中在多个像素元件5中的至少一组20像素元件5的一个像素元件5的第一信号处理级的相应的信号输出端7处提供数字像素信号，这些数字像素信号在第二信号处理级中借助于为相应的信号输出端7提供的数字处理链被进一步处理。

该方法还包括输出S5处理后的数字像素信号的步骤，基于此求取X射线图像数据集。

根据按照本发明的方法的实施变型方案的方法的改进方案，在第二调整的步骤S6中，可以基于寄存器参数的第二集合来调整可设置的寄存器参数，并且其中在至少一个可配置的切换矩阵11的第二配置的步骤S7中，借助于寄存器参数值的第二集合为多个像素元件5中的至少一组20像素元件5的第一信号处理级的至少一部分信号输出端7提供与第一数字处理链不同的第二数字处理链。

根据一个有利的方法变型方案，在此可以根据X射线应用来确定寄存器参数的第一集合和第二集合。X射线探测器1可以有利地最优地适配于X射线图像数据集的记录的当前边界条件和X射线应用的需求。在此，可以非常灵活地调整X射线探测器。

例如，可以在外部在存储单元55中或者还可以在切换矩阵11本身的多个寄存器元件中预存寄存器参数值的多个集合。然后，可以根据X射线应用从寄存器参数值的多个集合中确定并使用一个集合。

在此，寄存器参数值的集合可以例如与X射线应用相关的一个或多个应用参数相关联。例如，应用参数可以基于X射线通量、时间点或持续时间、医学成像设备的控制参数(例如，X射线管电流或X射线管电压)、待记录的X射线图像数据集(例如，光谱分辨率或空间分辨率)的图像参数。然后，可以借助于应用参数确定寄存器参数值的有利的集合。

应用参数可以例如由外部存储单元55、外部传感器单元或控制单元53借助于X射线探测器1来查询。应用参数可以例如借助于X射线探测器1本身来测量或求取，例如X射线通量或X射线辐射能量。然后，基于所查询和/或所求取的应用参数可以确定并为切换矩阵11的配置选择寄存器参数值的集合。应用参数还可以通过与X射线探测器1耦连的控制单元53来查询和/或求取，然后，可以通过控制接口将控制指令和/或新的寄存器参数值传输到X射线探测器1。

除了与X射线应用相关的应用参数之外，还可以有其他应用参数。例如，应用参数还可以基于由分配有根据本发明的X射线探测器1的医学成像设备所预设的边界条件，例如可用的冷却功率或电源。

有利地，可以简单地并且必要时自动地配置X射线探测器1，从而始终可以提供最有利于X射线应用、医学成像设备的给定边界条件和/或测量的X射线探测器1配置。

Claims (15)

1.一种光子计数X射线探测器(1)，具有一个转换器元件(3)和多个像素元件(5)，所述转换器元件用于将X射线辐射转换为电信号，其中，

a.所述多个像素元件(5)中的每个像素元件(5)具有用于处理所述电信号的一个第一信号处理级，所述第一信号处理级分别具有至少一个信号放大器(17)和至少一个比较器(19)，以用于在所述多个像素元件(5)的一个像素元件(5)的所述第一信号处理级的相应的信号输出端(7)处提供数字像素信号，

b.所述多个像素元件(5)中的至少一组(20)像素元件(5)的所述第一信号处理级的所述信号输出端(7)与一个共同的第二信号处理级耦连以传输信号，共同的所述第二信号处理级具有用于对所提供的所述数字像素信号进行数字处理的多个数字逻辑元件(9)，

c.共同的所述第二信号处理级具有一个可配置的切换矩阵(11)，以用于将所述多个数字逻辑元件(9)的至少一部分数量的数字逻辑元件与所述多个像素元件(5)中的所述一组(20)像素元件(5)的所述第一信号处理级的相应的信号输出端(7)互连以传输信号，

d.使得在为所述多个像素元件(5)中的所述一组(20)像素元件(5)的所述第一信号处理级的每个信号输出端(7)配置所述切换矩阵(11)之后，能够提供用于对所提供的所述数字像素信号进行数字处理的一个处理链。

2.根据权利要求1所述的光子计数X射线探测器(1)，其中能够为所述一组(20)像素元件(5)的第一数量的信号输出端(7)提供一个第一处理链，并且其中能够为第二数量的信号输出端(7)提供一个第二处理链，所述第二处理链不同于所述第一处理链。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，其中所述多个数字逻辑元件(9)包括至少一个计数元件(13)和一个读取元件(14)。

4.根据权利要求3所述的光子计数X射线探测器(1)，其中，所述多个数字逻辑元件(9)还包括以下列表中的至少一种元件：

–重合逻辑，

–信号延迟元件，

–缓冲元件，

–用于防止计数元件瘫痪的开关元件，

–组合逻辑门，

–多路复用器，

–寄存器元件，

–在触发时会产生固定长度或可配置长度的脉冲的元件，

–测量触发的时间点或持续时间的元件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，其中在所述第二信号处理级中，多次提供所述多个数字逻辑元件(9)中的一个数字逻辑元件(9)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，其中在所述可配置的切换矩阵(11)的配置之后，所述多个数字逻辑元件(9)中的未互连的数字逻辑元件(9)与一个电源断开。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，其中所述多个像素元件(5)被分为像素元件(5)的多个组(20)，其中每个组(20)分别被分配有一个可配置的切换矩阵(11)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，其中所述多个像素元件(5)被分为像素元件的多个组(20)，其中所述多个组(20)被分配有一个共同的可配置切换矩阵(11)。

9.根据权利要求8所述的光子计数X射线探测器(1)，其中所述一个可配置切换矩阵(11)能够按组被配置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，具有一个评估单元(59)，所述评估单元为至少一组(20)像素元素(5)提供所述第一处理级和所述第二处理级，并且其中所述评估单元(59)提供用于所述第一处理级的至少一个第一区域(61)和用于所述第二处理级的一个第二区域(63)，其中所述至少一个第一区域(61)以岛的形式布置在所述第二区域(63)内，或者在边缘侧沿着所述第二区域(63)布置。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)，具有一个评估单元(59)，所述评估单元为至少一组(20)像素元件(5)提供所述第一处理级和所述第二处理级，并且其中所述评估单元(59)被分层地构造，并且其中在一个第一层(62)中提供所述第一处理级，并且在沿射线入射方向位于所述第一层(62)之后的一个第二层(64)中提供所述第二处理级。

12.一种医学成像设备，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的光子计数X射线探测器(1)。

13.一种用于运行光子计数X射线探测器(1)的方法，所述光子计数X射线探测器根据权利要求1至11中任一项被实现，以用于生成一个X射线图像数据集，其中所述X射线探测器(1)的所述至少一个切换矩阵(11)能够借助于可设置的寄存器参数被配置，所述方法包括以下步骤：

a.基于寄存器参数值的第一集合，调整(S1)所述可设置的寄存器参数，

b.基于调整后的所述寄存器参数来配置(S2)所述至少一个可配置的切换矩阵(11)，进而为所述至少一组(20)像素元件(5)的所述第一信号处理级的至少一部分信号输出端(7)分别提供一个数字处理链，所述至少一部分信号输出端(7)与所述至少一个切换矩阵(11)耦连以传输信号，

c.利用所述光子计数X射线探测器(1)接收(S3)X射线辐射，基于所述X射线辐射，在所述转换器元件(3)中产生电信号，

d.借助于所述光子计数X射线探测器(1)的所述第一处理级和所述第二处理级来处理(S4)所产生的所述电信号，其中在所述多个像素元件(5)中的至少一组(20)像素元件(5)中的一个像素元件(5)的所述第一信号处理级的相应的信号输出端(7)处提供数字像素信号，所述数字像素信号借助于为相应的信号输出端(7)提供的所述数字处理链在所述第二信号处理级中被进一步处理，

e.输出(S5)处理后的所述数字像素信号，基于处理后的所述数字像素信号，产生一个X射线图像数据集。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在第二调整的步骤(S6)中，基于寄存器参数值的第二集合来调整所述可设置的寄存器参数，并且其中在所述至少一个可配置的切换矩阵(11)的第二配置的步骤(S7)中，借助于寄存器参数值的所述第二集合，为所述至少一组(20)像素元件(5)的所述第一信号处理级的至少一部分信号输出端(7)提供一个第二数字处理链，所述第二数字处理链不同于所述第一数字处理链。

15.根据权利要求13或14中任一项所述的方法，其中寄存器参数值的所述第一集合和/或寄存器参数值的所述第二集合根据X射线应用而被确定。

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