CN1320373C - 辐射检测器 - Google Patents

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Abstract

一种辐射检测器，包括多个检测器单元以及设置在各个检测器单元之间的X射线吸收组件。单个检测器单元包括传感器元件以及读出电路。所述X射线吸收组件具有较宽部分以及较窄部分，并且所述读出电路被容纳在X射线吸收组件的较窄部分。因此，所述读出电路由所述较宽部分保护以免受到入射X-射线的影响。

Description

辐射检测器
技术领域
本发明涉及一种辐射检测器，包括
-多个检测器单元；
-X射线吸收组件，沿侧向分离各个检测器单元的至少一部分；
-包括传感元件以及读出电路的单个检测器单元。
背景技术
这种辐射检测器可以从国际申请WO 00/25149中获知。
已知的辐射检测器是X射线计算机断层成象检测器。所述已知的辐射检测器包括被构造为闪烁器元件矩阵的闪烁器。已知的辐射检测器的单个检测器单元包括闪烁器元件以及充当所述传感器元件的光电传感器。所述闪烁器将入射辐射转换为所述光电传感器能够感测的低能量级的辐射。特别的是，将单晶的或者多晶的钨酸镉或者钆氧化-硫化物用于这种闪烁器元件。在已知的辐射检测器中，所述传感元件是优选的是使用CMOS工艺来制造的检测器芯片。X射线吸收组件设置作为吸收体层，该层相对于闪烁器的表面纵向延伸。所述单个检测器单元具有它们各自的放大器元件，将这些放大器元件直接放置在所述吸收体层的下面，以便保护单个放大器免受入射辐射。单个检测器单元具有它们各自的读出电路，其中相关检测器单元的放大器形成其一部分。
因为所述放大器元件必须非常精确地与吸收体层对准，所以所述放大器元件必须被准确地定位，并且这样导致在已知的辐射检测器的制造工艺中存在繁重的步骤。
发明内容
本发明的一个目的在于在于提供一种辐射检测器，其中对辐射敏感的电子电路受到保护，并且能够以更加简单的方式来制造它。
此目的是在依照本发明的辐射检测器中实现的，其中
-所述X射线吸收组件具有宽部分以及窄部分，
-所述读出电路被容纳在所述X射线吸收组件的窄部分。
依照本发明，所述读出电路被置于吸收组件的例如具有凹槽形状的窄部分中。由此，设置在所述窄部分例如所述凹槽中的读出电路通过所述宽部分而被保护以免受到入射辐射。因此特别的是，诸如所述放大器的对辐射很敏感的读出电路部分受到保护。依照本发明，只将整个单个读出电路的一部分、尤其是对辐射最敏感的部分设置于所述窄部分中，例如设置于所述吸收组件的凹槽中。将所述检测器单元作为线性阵列或者作为具有检测器单元行以及列的矩阵来布置。所述侧向是沿线性阵列的纵轴，或者处于矩阵的表面。所述X射线吸收组件例如分离各个相邻的检测器单元，以便避免可能由散射X-射线引起的串扰。本发明的这些以及其他方面将参照在从属权利要求中定义的实施例来进一步作详细说明。
在本发明的辐射检测器的优选实施例中，所述单个检测器单元具有沿横向堆叠的多个传感器元件。横向基本上与侧向横切，在侧向中将所述检测器单元一个紧挨一个地布置。在讨论中，对检测器单元的各个传感器元件而言辐射敏感的所述读出电路、尤其是至少部分读出电路被设置于吸收组件的窄部分。在这优选实施例中，在讨论中，将所述检测器单元中堆叠的多个传感元件沿入射辐射方向周围设置。也就是说，将单个检测器单元中的传感器元件沿入射辐射的传播方向彼此向后设置。由于每个传感元件吸收和/或衰减一些入射辐射，由于将传感器元件设置在辐射检测器的后方，所以相对于接收辐射的辐射检测器一侧、到达所述传感元件的辐射能量较高。因此，此实施例十分适合于检测辐射，其中可以从空间以及能量谱两方面来分析辐射强度。
特别的是，所述辐射检测器能够检测X辐射。这是通过采用对X-射线敏感的闪烁器来实现的，其中所述闪烁器将X辐射转换为低能量的辐射，所述低能量辐射具有380nm至750nm范围内的波长，优选的是，例如将绿光用作低能量的辐射。闪烁器的适当材料例如是钨酸镉(CdWO4)或者掺杂镨，氟或者铈(Gd2O2S:Pr，F，Ce)的钆-硫氧化物。所述传感元件具有对低能量辐射很敏感的光电传感器。应注意的是，所述X射线吸收组件优选的是也吸收低能量辐射，以便避免所谓的光学串扰，当允许低能量辐射到达相邻检测器单元时可能发生所述光学串扰。作为选择，所述传感元件可以包括X辐射敏感光电导体元件，用于将入射X射线转换为随后通过读出电路读出的电荷。
作为X射线检测器的本发明的辐射检测器尤其适合用于X射线检查设备，其中所述X射线检测器接收X射线投影图像，它可以从该X射线投影图像得出图像信号，诸如电子视频信号。本发明的辐射检测器还尤其适合用于计算机断层成象系统，其中所述X射线检测器根据入射的X射线形成衰减分布图，其中所述入射X射线从多个方位通过将要检查的对象。根据这些衰减分布图，可以重构表示对象中的局部密度的图象数据组。所述图象数据组可能涉及一个或者多个通过对象的横截面，但是所述图象数据组还可以涉及将要检查的对象的重构体积。特别的是，当应用于计算机断层成像系统时，所述X射线检测器优选的是作为二维检测器来布置，所述二维检测器可以同时根据所述对象中的多个切片来获得衰减分布图，或者可以根据锥形的X射线束获得衰减分布图。
特别的是，依照本发明的所述辐射检测器能够检测正电子发射。这是通过采用对X-射线敏感的闪烁器来实现的，其中所述闪烁器将正电子发射转换为低能量辐射，所述低能量辐射具有300nm至550nm范围内的波长，例如紫外线、蓝色或者绿光。适当闪烁器材料例如是NaI:Tl、LaBr3:Ce、Gd2SiO5:Ce或者Lu2SiO5:Ce。所述传感元件具有光电传感器，其对所述低能量辐射较为敏感，或者作为选择采用转换层来将例如紫外线的低能量辐射转换为更低能量，例如绿光。作为选择，所述传感元件可以包括正电子发射敏感光电导体元件，用于将入射的正电子发射转换为随后通过读出电路读出的电荷。
在本发明的辐射检测器的进一步优选的实施例中，所述检测器单元的一部分基本上对X辐射敏感。这些X射线敏感检测器单元形成第一组。所述检测器单元的另一部分基本上对正电子辐射敏感。这些正电子辐射敏感检测器单元形成第二组。所述辐射检测器的此实施例能够同时检测X辐射以及正电子辐射。据此，辐射检测器的此实施例有益的是用于组合检查，所述检查例如涉及X射线计算机断层成象(CT)与正电子发射断层成象(PET)。因为依照本发明对组合检查的应用使用了相同的辐射检测器，所以存在较小需要或者根本不需要对例如CT以及PET图像进行相互注册(mutual registration)。此外，因为在单个检查中执行了例如CT以及PET扫描以便同时获得X射线CT数据以及PET数据，所以减少了病人通过时间。据此，所述组合检查方法对于将要检查的病人来说更加舒适。
此外，本发明的辐射检测器适合应用于涉及X射线CT以及单光子发射计算机断层成象(SPECT)的组合检查中。SPECT涉及γ辐射光子的发射。已经显而易见的是，所述检测器单元在对X-射线以及对γ射线的敏感性方面具有某些重叠处。
附图说明
将参照下文描述的实施例并且参照附图来阐明本发明的这些以及其他方面，其中
图1利用图表示出了计算机-层析成象系统，其中依照本发明的X射线检测器作为由检测器阵列形成的多线检测器3来利用，
图2示出了图1计算机-层析成象系统中的X射线检测器的略图，以及
图3示出了图2X射线检测器的一部分的细节。
具体实施方式
图1利用图表示出了带有被形成为检测器阵列的多线检测器阵列3的计算机-断层成象系统。X射线源2以及其面对的多线检测器阵列3被安装在环形门架或者台架1中。所述X射线源2发射通过病人5的锥形X射线束4并且发射到多线检测器阵列3上。将被检查的病人5在桌子6上被传送至旋转台架1中。
所述检测器阵列3被设置在远离X射线源2的焦点距离r的位置。在台架1的整转期间，所述X射线束4相对于法线从不同方向φ辐射台架平面中的病人5，以便形成相应的衰减分布图，所述衰减分布图由所述多线检测器接收。基于这些衰减分布图来重构辐射区域中的病人的横截面图像7。
所述检测器阵列3包括被布置在多个行中的多个检测器单元。这些行沿旋转轴方向(z方向)平行延伸。
图2示出了作为图1计算机-断层成象系统中X射线检测器操作的辐射检测器的略图。图3示出了图2的X射线检测器的一部分的细节。图2的X射线检测器具有两行111，112的检测器单元10。相邻检测器单元通过铅薄片11形式的吸收组件来分离，其横向地延伸至X射线检测器的表面。这些铅薄片11阻断散射的X-射线并且避免相邻检测器单元之间的串扰。单个吸收组件包括宽部分12以及窄部分13以便形成凹槽14。所述宽部分朝向辐射检测器一侧定位，在所述辐射检测器该侧入射有例如X-射线的辐射。单个检测器单元包括多个传感元件，其包括闪烁器晶体21，22以及23、光电二极管24，25以及26以及读出电路20。单个传感元件具有反射层31，34。优选的是，这些反射层环绕大多数相应的闪烁器晶体。在所述闪烁器晶体中将入射的X-射线转换为低能量的辐射，例如绿光，并且由所述光电二极管来检测。当首先远离所述光电二极管的传送生成时，绿光通过所述反射层31，34被导向所述光电二极管。所述光电二极管根据入射的低能量辐射形成电荷，所述低能量辐射诸如绿光，所述光电二极管对所述低能量辐射敏感。由单个读出电路20读出来自于相应的传感元件的电荷。各个传感元件的所述读出电路被置于凹槽14中。因此，所述读出电路被保护以免受到入射以及散射的X-射线的影响，其中所述入射以及散射的X-射线被X射线吸收薄片11的宽部分12阻断。特别的是，将诸如读出电路的放大器的辐射敏感部分置于所述凹槽14中。
所述读出电路让它们的输出端口40与信号通道41电气耦合，所述信号通道41用于将信号运送到图像信号输出端(未示出)。

Claims (5)

1.一种辐射检测器，包括
多个检测器单元；
X射线吸收组件，沿侧向分离各个检测器单元的至少一部分；
单个检测器单元，包括
传感器元件以及读出电路，其中
所述X射线吸收组件具有宽部分以及窄部分
所述读出电路被容纳在所述X射线吸收组件的窄部分。
2.如权利要求1所述的辐射检测器，其中单个检测器单元包括沿横向堆叠的多个传感器元件。
3.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述检测器单元基本上对X辐射敏感。
4.如权利要求1所述的辐射检测器，其中所述检测器单元基本上对正电子辐射敏感。
5.如权利要求1所述的辐射检测器，具有基本上对X辐射敏感的第一组检测器单元和基本上对正电子辐射敏感的第二组检测器单元。
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