CN113366342A - 能量分辨x射线成像设备和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种能量分辨X射线成像设备和一种用于电磁辐射成像的方法。该设备包括一个或多个像素，每个像素包括在行方向上延伸的布置成一行(206)的多个检测器单元(202)。该行(206)被配置为在该行(206)的一端的入射表面(208)处接收光子(204)，并且所接收的光子(204)在该行方向上穿透多个检测器单元(202)。同一行(206)的多个检测器单元(202)被配置为生成相应信号，所述信号基于光子(204)对检测器单元(202)的行(206)的穿透而共同指示光子(204)的能量分辨光谱轮廓。
Description
技术领域
下面讨论的技术一般涉及能量分辨X射线成像，具体涉及用于提供能量分辨X射线成像的图像传感器的结构。
背景技术
X射线技术在基础科学(例如，材料科学、分子生物学等)、安检、医学诊断成像等方面有着广泛的应用。X射线一般是指光子能量从102电子伏特(eV)至106eV，对应波长为100至10-3nm的一类电磁波。由于X射线光子的能量比外壳电子的能量高几个数量级，因此与红外光和可见光相比，X射线光子经历更小的光-物质散射横截面，以致呈现更大的穿透深度。因此，X射线可用于无损结构/材料分析和医学成像。X射线检测器可用于将高能X射线光子转换为电信号。X射线检测器通常分为两大类：间接转换检测器和直接转换检测器。
间接转换检测器利用闪烁器将高能X射线光子转换为低能可见光光子的集合，然后将可见光光子与光检测器(诸如光电倍增管或CCD/CMOS/光电二极管)耦合成电信号。随着闪烁器(例如，CsI:TI、Gd2O2S:Eu等)和光耦合技术的进步，间接转换X射线检测器可以相当高效且具有成本效益。结合薄膜场效应晶体管(TFT)技术，平板间接转换检测器的大面积成像通常用于医学诊断中的X射线成像。然而，间接转换检测器时间响应慢，空间分辨率低，并且不具备能量分辨能力。
直接转换检测器通过包括光电吸收和康普顿散射在内的一系列过程来检测半导体中由X射线光子生成的电荷。在光电吸收中，入射的X射线光子以全部能量转移而将内壳电子踢出。当忽略从检测器体积逸出的特征X射线(也称为荧光线)时，光电效应导致入射光子能量的全部吸收。光电效应在高达200keV的能量范围内占主导地位。而在康普顿散射中，入射光子以部分能量转移而被外部电子散射，产生热电子或电子-空穴对和较低能量的光子。该散射会在半导体中感应出电场并产生电信号。为了实现具有快速时间响应的直接转换检测器，该检测器需要具有紧凑的尺寸、高电荷迁移率和小的寄生电容。直接转换检测器可以将电信号转换为电压脉冲。类似于光子学中的光子计数的技术可用于通过脉冲轮廓监测X射线光子能量。当X射线光子在检测器中释放能量E时，生成的电子-空穴对的数量如下：
其中w是产生电子-空穴对所需的材料相关平均能量。这种能量灵敏度对于高速半导体X射线检测器来说是独一无二的。理论上，与间接转换检测器相比，直接转换检测器的优点包括效率高、灵敏度高、尺寸紧凑、空间分辨率高、能量灵敏度高。
适用于X射线检测器的半导体包括例如硅(Si)、锗(Ge)、硒化物(Se)、碲化镉(CdTe)、Cd1-xZnxTe和碲化汞(HgTe)。每种材料在X射线横截面中具有不同的效率。在X射线能量远离内壳跃迁(荧光线)的非共振相互作用的情况下，光电效应的横截面可以近似为
其中Z是材料的原子序数，以及E是X射线光子能量。通常，重原子比较轻的原子具有更强的X射线横截面，例如：就X射线横截面而言，HgTe(Z＝80,52)>CdTe(Z＝48,52)>Se(Z＝34)>Ge(Z＝32)>Si(Z＝14)。尽管如此，具有更强的X射线横截面并不一定意味着HgTe在X射线检测方面优于Si，相反，每种半导体材料都具有其自身的优点和缺点。
通常，使用高横截面材料可以减小检测器的尺寸，从而由于寄生电容小而导致高空间分辨率和潜在的快速时间响应。检测器的整体性能(例如，检测率)主要受暗电流和时间响应引起的噪声水平的影响。例如，虽然HgTe具有高吸收系数和电荷迁移率，但HgTe的带隙小且制造工艺要求高。由于小带隙导致的高的暗电流使得基于HgT的检测器更适合低温应用。尽管在上述半导体中硅对X射线的吸收的横截面最小，但由于间接带隙相当大、载流子迁移率高、晶体质量出色以及成熟的装置制造技术所致的最低的暗电流使得硅适用于X射线检测应用，例如软X射线直接检测应用。用于高能辐射(如X射线)的直接转换半导体检测器可以具有各种结构，例如，PIN二极管结构(例如，硅：锂检测器)、电荷耦合装置(CCD)和漂移检测器。
发明内容
总的来说，本发明提供一种直接转换X射线检测方法和检测器结构，其可以实现具有高的效率和空间分辨率的能量分辨检测和成像。
本公开的一个方面提供一种用于电磁辐射成像的设备。该设备包括一个或多个像素，每个像素包括在行方向上延伸的布置成一行的多个检测器单元。该行被配置为在该行的一端的入射表面处接收光子，并且所接收的光子在该行方向上穿透该多个检测器单元。同一行的该多个检测器单元被配置为生成基于该光子对该检测器单元的行的穿透而共同指示该光子的能量分辨光谱轮廓的相应信号。
本公开的另一方面提供一种用于电磁辐射成像的方法。该方法在一个或多个像素处接收光子，每个像素包括在行方向上延伸的布置成一行的多个检测器单元。该方法在该行的一端的入射表面处接收光子，并且该光子在该行方向上穿透该多个检测器单元。该方法进一步在该多个检测器单元处生成相应信号，该相应信号基于该光子对该检测器单元的行的穿透而共同指示该光子的能量分辨光谱轮廓。
本公开的另一方面提供一种用于电磁辐射成像的设备。该设备包括在行方向上延伸的布置成一行的多个检测器单元。该多个检测器单元被配置为在该行的一端的入射表面处接收光子，并且所接收的光子在该行方向上穿透该多个检测器单元。该设备还包括用于在该多个检测器单元处生成相应信号的工具。该信号基于光子对该检测器单元的行的穿透而共同指示该光子的能量分辨光谱轮廓。
附图说明
图1是概念性地示出根据本公开的一方面的示例性X射线检测器结构的图。
图2示出了说明硅和锗中的能量相关光子吸收的两个图表。
图3是概念性地示出根据本公开的一方面的一维X射线检测器结构的图。
图4是概念性地示出根据本公开的一方面的二维X射线检测器结构的图。
图5是示出根据本公开的一方面的X射线检测的第一模拟结果的图。
图6是示出根据本公开的一方面的X射线检测的第二模拟结果的图。
图7是示出根据本公开的一方面的能量分辨X射线成像系统的图。
具体实施方式
下面结合附图公布的详细描述旨在作为对各种配置的说明，以及并不旨在代表能够实践本文中所描述概念的唯一配置。出于提供对各种概念的透彻理解的目的，该详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在某些情况下，以框图形式显示公知的结构和组件以避免模糊这些概念。虽然在本申请中通过对一些示例的说明来描述各个方面和实施例，但是本领域技术人员将理解，另外的实施方式和使用案例可以出现在许多不同的布置和场景中。
本公开的方面提供了一种直接转换X射线检测方法和检测器结构，其可以实现具有高的效率和空间分辨率的能量分辨检测和成像。该工作原理基于固体(例如半导体材料)中X射线的强能量相关吸收。在本公开中，术语“X射线”一般在通用意义上用于表示通常高于100eV的高能量光子。取决于能量，X射线光子在某些材料中具有显著不同的吸收横截面和穿透深度。在本公开的一些方面，一行或多行半导体单元的阵列被配置为当光子在沿着与行的方向相同的方向上传播时，测量X射线强度。在本公开的一些方面，X射线检测方法可以使用拉普拉斯变换技术获得能量分辨的X射线光谱轮廓。所公开的X射线检测器结构可以使用范围广泛的半导体检测器来实现，例如，硅CMOS/CCD检测器和复合漂移检测器。所公开的X射线检测器结构和方法能够实现快速且经济的能量分辨X射线成像。
X射线检测器的像素结构
图1是概念性地示出根据本公开的一方面的示例性X射线检测器结构100的图。检测器100包括一行检测器单元(在图1中表示为单元1至单元n)，所述检测器单元可用于为一个能量分辨图像像素生成信号。这些信号表示由像素检测到的光子的能量分辨光谱轮廓。在一些示例中，检测器单元可以制造在公共衬底上。Z表示单元与检测器(像素)的前表面102之间的距离。入射在前表面102上的X射线光子104沿着检测器单元的行行进并且通过沿着该单元的能量转移而消失。在该行的一端的X射线光子的入射角基本上垂直于检测器的前表面102。在本公开的一些方面，检测器单元可以是被配置为检测光子(例如，X射线光子)等的互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合装置(CCD)图像传感器单元。然而，本公开限于使用CMOS和CCD传感器单元。在一些方面，其他合适的检测器可用作检测器单元以检测如图1中所配置的X射线光子。在本公开的一些方面，上述检测器结构100可以用于硅、锗、CdTe、CdZTe等的CCD或CMOS检测器单元的平板中。
图2示出了说明硅和锗中的强能量相关光子吸收的两个图表。这些图表说明了作为硅(Z＝14)和锗(Z＝32)的光子能量(X轴)的函数的质量衰减系数(μ/ρ)和质量能量吸收系数(μen/ρ)的值(y轴)。在100eV到200KeV的范围内的X射线光子吸收占主导地位的光电效应显示出很强的能量相关性：
其中Z是材料的原子序数，以及E是X射线光子能量。在本公开的一些方面，可以使用图1所示的检测器结构100基于光子的穿透深度轮廓来确定入射X射线光子能量。
用于检测X射线能量的算法
参考图1，检测器结构100由一行半导体检测器单元(例如，单元1到单元n)组成。检测器单元被定向成使得X射线光子入射角基本上垂直于检测器结构100的前表面102，以使得X射线光子沿着基本上平行于行方向的单元穿过。沿基本垂直于该行方向的方向跨单元施加合适的电场(在图1中表示为E场)。每个检测器单元例如根据下面的等式(1)生成基本上与X射线光子强度成比例的电信号(例如，电荷或电流)。
参考等式(1)，z是单元距检测器前表面102的距离；I(z)是在位置z处的单元的电信号；ρ(λ)为X射线在波长λ处的光谱密度；I(λ)是在特定窗口(λ-δ,λ+δ)内的波长λ处到达检测器前表面(即Z＝0)的X射线强度；α(λ)是波长λ处的X射线的吸收系数；以及ΔZ是检测器单元宽度。该单元宽度的方向可以独立于该行方向。
根据像素大小和能量分辨率要求，一行中包含的单元的数量可以等于所需的X射线能量窗口的数量。一行中的更多单元提供作为检测器的更高的能量分辨率。例如，如果一行中的单元总数为n，则能量分辨率由X射线能量范围与n个窗口的比率确定。例如，如果X射线束的能量范围从10KeV到100KeV，则512单元检测器的能量分辨率为(100KeV-10KeV)/512，大约为176eV。
下面是用于具有n个单元的检测器的从方程(1)导出的线性方程组(2)：
这里，I(1),I(2),…I(n)分别表示由检测器单元1,2,...n生成的电信号；ΔZ表示单元空间宽度；以及Zn表示检测器前表面和第n个单元之间的空间。因此，可以通过下面的线性方程组(3)解析得到在λ附近的特定能量范围内的X射线光子强度I(λ)。
检测器结构100便于使用小单元尺寸以实现快速时间响应，同时通过在平行于入射X射线的方向上堆叠的一行单元提供足够的X射线吸收。例如，当X射线光子穿过总长度为几厘米的单元堆栈时，即使使用硅检测器单元，也可以实现高达100keV的总X射线吸收。在X射线穿透方向上堆叠单元可以解决使用小的单元的吸收效率问题。此外，使用更小的独立单元，可以避免对用于单元制造的高纯度晶体的需要。
一维X射线检测器
图3是概念性地示出根据本公开的一方面的一维(1D)X射线检测器结构200的图。1D检测器结构200由检测器单元202的阵列组成。检测器单元的三个示例性行206(在图3中表示为像素1、像素2和像素3)在图3中示出。在其他示例中，X射线检测器结构200可以具有比图3所示的更多或更少的检测器单元的行。在一些示例中，每行可以具有两个或更多个检测器单元。在一些方面，检测器单元202可以是被配置为检测光子(例如，X射线光子等)的CMOS或CCD单元等。在一个示例中，每行检测器单元可以具有与上文关于图1描述的检测器结构100类似的结构。在另一示例中，每个像素中的检测器单元202布置成单一的行并且在行方向上紧接地彼此相邻(即，在两个相邻检测器单元202之间没有衬底、导线或传感器或任何非光电层)。每行检测器单元为具有能量分辨率的X射线成像提供一个像素。在图3中，示出了三个像素(即，像素1、像素2、像素3)。为此，每个检测器单元202被配置为输出与入射到检测器表面208上的辐射(例如，在图3中表示为X射线光子204)的所检测的强度以及光子的穿透深度相对应的信号(例如，电信号)。如上所述，不同的光子波长具有不同的吸收横截面和从入射表面的穿透深度。通过沿行方向检测不同检测器单元位置处的电信号，可以使用上述线性方程组(3)确定波长λ附近的特定能量范围内的X射线强度I(λ)。
在一个实施例中，CCD或CMOS图像传感器用于检测X射线光子。图像传感器以其侧面之一面向X射线光子源的方式定向，使得X射线光子在图像传感器的该侧面的入射角基本上垂直于跨图像传感器的厚度的侧表面(即图像传感器的前表面和后表面基本上平行于X射线光子的行进方向)。
二维X射线检测器
图4是概念性地示出根据本公开的一方面的二维(2D)检测器结构300的图。2D检测器结构300由多个检测器层组成。图4中示出了三个示例性检测器层302、304和306。每个检测器层具有与关于图1和3所描述的那些以及1D X射线检测器中描述的示例相似的检测器单元的阵列。在一些示例中，检测器单元308可以是CMOS或CCD或类似单元，其被配置为检测入射在检测器结构300的前表面上的辐射光子310(例如，X射线光子)。用于成像的2D X射线能量分辨检测器可以通过将多个1D检测器层(例如，检测器层302、304、306)如图4所示地堆叠在一起来实现。每行(例如，行312)检测器单元为具有能量分辨率的X射线成像提供一个像素。在图4中，在该示例中示出了3x8像素。
在一个实施例中，多个CCD或CMOS图像传感器沿着它们的前表面或后表面堆叠在一起以形成用于检测X射线光子等的堆叠感测结构。堆叠感测结构以其侧面之一面向X射线光子源的方式定向，使得X射线光子在该侧面的入射角基本上垂直于跨越叠感测结构的厚度的侧表面(即，堆叠感测结构的前表面和后表面基本平行于X射线光子的行进方向)。
模拟数据
图5是示出根据本公开的一方面的具有12x12像素的概念性X射线检测器的模拟结果的图。在一些示例中，X射线检测器可以具有类似于图1所示的检测器结构100或图4所示的检测器结构300的结构。该模拟基于由25％的13keV光子和75％的43keV光子组成的X射线轮廓。根据硅的吸收系数，各个像素处的计数在图5的左图示出。右图示出了检测到的光束轮廓，其对应于25％的13keV光子和75％的43keV光子。
图6是示出根据本公开的一方面的具有12x12像素的概念性X射线检测器的模拟结果的图。X射线检测器可以具有类似于图1所示的检测器结构100或图4所示的检测器结构300的结构。模拟基于由10％的17keV光子、30％的30keV光子、20％的43keV光子和40％的47keV光子组成的X射线轮廓。根据硅的吸收系数，各个像素处的计数在图6的左图示出。右图示出了检测到的光束轮廓，其对应于10％的17keV光子、30％的30keV光子、20％的43keV光子和40％的47keV光子。
图7是示出根据本公开的一方面的能量分辨X射线成像系统400的图。该系统包括X射线检测器402、信号处理器404和显示器406。X射线检测器402可以具有与以上关于图4描述的检测器结构300类似的结构。X射线检测器402可以具有多个像素，每个像素被配置为检测各种波长的X射线辐射和相应的光子能量。X射线检测器402的像素可以具有与以上关于图1描述的X射线检测器结构100类似的结构。例如，X射线检测器402的每个像素可以包括在与X射线辐射的入射角对齐的方向上堆叠的单行检测器单元。在X射线的检测期间，X射线检测器402被定位成使得入射光子在检测器单元的行方向上穿过检测器单元。当光子穿过一行检测器单元时，具有不同光子强度的光子可以以不同的距离穿透该行。因为具有较高能量的光子可以比具有较低能量的光子更深入地穿透一行检测器单元，所以该行检测器单元可以促进基于光子穿透的能量分辨成像。X射线检测器402也可以是上文描述的实施例之一。在一个实施例中，移动机构可以连接到X射线检测器402，用于跨X射线光子源移动X射线检测器402。
信号处理器404接收由检测器单元响应于X射线光子的检测而生成的电信号。信号处理器404可以包括任何类型的处理装置，诸如微处理器、微控制器、嵌入式控制器、逻辑电路、软件、固件等，用于处理从X射线检测器402接收的信号。在本公开的一些方面，信号处理器404可以被配置为利用上述线性方程组(3)确定围绕不同波长的各种能量范围内的X射线光子强度，并将相应的能量分辨成像信号输出到显示器406。然后，基于成像信号，显示器406可以基于由信号处理器404确定的光子强度显示或输出具有检测到的X射线的能量分辨率的图像。
在本公开中，词语“示例性”用于表示“用作示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任何实施方式或方面不一定被解释为优选的，或优于本公开的其他方面。同样，术语“方面”并不要求本公开的所有方面都包括所讨论的特征、优点或操作模式。术语“耦合”在本文中用于指两个对象之间的直接或间接耦合。例如，如果对象A物理接触对象B，而对象B接触对象C，则对象A和C仍可被认为彼此耦合——即使它们没有直接相互物理接触。例如，即使第一对象从不与第二对象直接物理接触，第一对象也可以是耦合到第二对象的。术语“电路”和“电子线路”被广泛使用，旨在包括电气装置和导体的硬件实施方式以及信息和指令的软件实施方式，当所述电气装置和导体的硬件实施方式被连接和配置时，能够执行本公开中所描述的功能，而不限制电子电路的类型；当由处理器执行所述信息和指令的软件实施方式时，能够执行本公开中描述的功能。
图1-7中所示的组件、步骤、特征和/或功能中的一个或多个可以重新排列和/或组合成单个组件、步骤、特征或功能，或体现在几个组件、步骤或功能中。在不脱离本文公开的新颖性特征的情况下，还可以添加另外的元件、组件、步骤和/或功能。图1-7中所示的设备、装置和/或组件可以被配置为执行本文所描述的方法、特征或步骤中的一个或多个。本文描述的新颖算法也可以在软件中有效地实现和/或嵌入在硬件中。
应当理解，所公开的方法中步骤的具体顺序或层次是示例性过程的示出。可以理解，基于设计偏好，方法中步骤的特定顺序或层次可以重新排列。所附的方法权利要求以示例顺序呈现各个步骤的元素，并且不意味着限于呈现的特定顺序或层次，除非在其中具体叙述。
提供上述描述以使得本领域技术人员能够实践本文所描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他方面。因此，权利要求并不旨在限制本文所示的方面，而是旨在被赋予与权利要求的语言一致的全部范围，除非特别说明，其中对单数形式的元素的引用不旨在表示“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。除非另有特别说明，术语“一些”是指一个或多个。提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；以及a、b和c。本领域普通技术人员已知的或以后已知的贯穿本公开所述的各个方面的元素的所有结构和功能等同物明确通过引用合并于此并旨在由权利要求书涵盖。此外，本文所公开的任何内容都不打算专用于公众，而不管在权利要求中是否明确地列举了这样的公开内容。任何权利要求要素均不得根据35U.S.C.§112(f)解释，除非使用短语“手段用于”明确叙述该要素，或者在方法权利要求的情况下，使用短语“步骤用于”来叙述该要素。
Claims (20)
1.一种用于电磁辐射成像的设备，包括：
一个或多个像素，每个像素包括在行方向上延伸的布置成一行的多个检测器单元；
其中，所述行被配置为在所述行的一端的入射表面处接收光子，所接收的光子在所述行方向上穿透所述多个检测器单元；以及
其中同一行的所述多个检测器单元被配置为生成基于所述光子对所述检测器单元的所述行的穿透而共同指示所述光子的能量分辨光谱轮廓的相应信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述能量分辨光谱轮廓的能量分辨率基于包括在所述同一行中的检测器单元的数量。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括处理器，所述处理器被配置为基于所述相应信号和不同波长的所述光子的强度的线性方程组将所述相应信号转换为所述能量分辨光谱轮廓。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个检测器单元中的每一个被配置为基于所述检测器单元距所述入射表面的距离、所述光子的光谱轮廓、所述光子的强度以及所述检测器单元的尺寸来生成对应的信号。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述同一行的所述多个检测器单元制造于同一衬底上。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述同一行的所述多个检测器单元在基本上垂直于所述入射表面的方向上堆叠。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个检测器单元中的每一个包括半导体材料，所述半导体材料从由硅、锗、硒化物、碲化镉、碲化镉锌和碲化汞组成的组中选择。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个检测器单元包括电荷耦合装置(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器，其被配置为生成与所检测到的所述光子的能量成比例的信号。
9.一种用于电磁辐射成像的方法，包括：
在一个或多个像素处接收光子，每个像素包括在行方向上延伸的布置成一行的多个检测器单元，所述光子在所述行的一端的入射表面被接收并沿所述行方向穿透所述多个检测器单元；以及
在所述多个检测器单元处生成相应信号，所述相应信号基于所述光子对检测器单元的所述行的穿透而共同指示所述光子的能量分辨光谱轮廓。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述能量分辨光谱轮廓的能量分辨率基于包括在同一行中的所述检测器单元的数量。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
基于所述相应信号和不同波长的所述光子的强度的线性方程组，将所述相应信号转换为所述能量分辨光谱轮廓。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述生成相应信号包括：
基于对应的检测器单元距所述入射表面的距离、所述光子的光谱轮廓、所述光子的强度和所述检测器单元的尺寸来生成所述相应信号中的每一个。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述接收光子包括：
定位堆叠在基本上垂直于所述入射表面的方向上的同一行的所述多个检测器单元。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述生成相应信号包括：
生成与在距所述入射表面不同距离处检测到的所述光子的能量成比例的所述相应信号。
15.一种用于电磁辐射成像的设备，包括：
在行方向上延伸的布置成一行的多个检测器单元，其被配置为在所述行的一端的入射表面处接收光子，所接收的光子在所述行方向穿透所述多个检测器单元；以及
用于在所述多个检测器单元处生成相应信号的工具，所述信号基于所述光子对检测器单元的所述行的穿透而共同指示所述光子的能量分辨光谱轮廓。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述能量分辨光谱轮廓的能量分辨率基于包括在同一行中的检测器单元的数量。
17.根据权利要求15所述的设备，还包括：
用于基于所述相应信号和不同波长的所述光子的强度的线性方程组将所述相应信号转换为所述能量分辨光谱轮廓的工具。
18.根据权利要求15所述的设备，其中所述用于生成相应信号的工具还被配置为：
基于对应的检测器单元距所述入射表面的距离、所述光子的光谱轮廓、所述光子的强度和所述检测器单元的尺寸来生成所述相应信号中的每一个。
19.根据权利要求15所述的设备，其中，同一行的所述多个检测器单元在基本上垂直于所述入射表面的方向上堆叠。
20.根据权利要求15所述的设备，其中，所述用于生成相应信号的工具还被配置为：
生成与在距所述入射表面不同距离处检测到的所述光子的能量成比例的所述相应信号。
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