FR2856481A1 - Dispositif et procede a centroide pour une definition d'image de rayons x inferieure au pixel - Google Patents

Abstract

Un dispositif (16) pour détecter des rayons X comprend un scintillateur qui émet une pluralité de photoélectrons lorsqu'il est frappé par un photon de rayons X. Les photoélectrons sont amplifiés dans un multiplicateur d'électrons à gaz et les photoélectrons obtenus sont accumulés sur un réseau bidimensionnel d'électrodes collectrices de charges. Des signaux électriques sont produits qui indiquent la quantité de photoélectrons frappant chaque électrode collectrice de charges. Un organe de traitement (20) détermine une position de l'impact de photon de rayons X par analyse de la distribution spatiale des photoélectrons accumulés par le réseau d'électrodes collectrices de charges. L'intensité du photon de rayons X est déterminée d'après le nombre de photoélectrons accumulés.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE A CENTROIDE POUR UNE DEFINITION D'IMAGE DE RAYONS X

INFERIEURE AU PIXEL

La présente invention porte sur des dispositifs d'imagerie aux rayons X; et en particulier sur des détecteurs de rayons X qui produisent un signal d'image électrique dans un tel dispositif.

L'équipement conventionnel d'imagerie aux rayons X comprend une source pour projeter un faisceau de rayons X à travers un objet dont on souhaite former l'image, tel qu'un patient médical. La partie du faisceau qui traverse le patient frappe un détecteur de rayons X qui convertit les rayons X atténués par le patient en photons, qui sont 10 ensuite convertis en un signal d'image électrique. Un type de détecteur de rayons X comprend en combinaison un scintillateur placé devant un réseau bidimensionnel de photodétecteurs. Chaque photodétecteur intègre l'énergie des photons de rayons X incidents sur la période de temps de l'exposition aux rayons X afin de produire un signal qui est proportionnel à l'intégrale de l'énergie des rayons X ou intensité des rayons X. 15 Le signal électrique provenant de chaque photodétecteur forme un élément d'image, couramment appelé pixel, ces pixels étant ensuite traités et combinés pour former une image présentée sur un écran vidéo. La définition de l'image de rayons X obtenue est défavorablement affectée par la déviation ou diffusion de la lumière à l'intérieur du scintillateur. Pour accroître le rendement de détection des rayons X, il est souhaitable 20 d'accroître l'épaisseur du scintillateur, mais une plus grande épaisseur accroît aussi la diffusion de la lumière.

Le brevet des Etats-Unis n 6.011.265 décrit un détecteur qui peut être utilisé pour des rayons X ou des rayons gamma. Le rayonnement pénètre dans le détecteur par une fenêtre d'entrée et interagit avec un gaz pour former des électrons primaires. Ces 25 électrons passent à travers une série de multiplicateurs d'électrons à gaz (MEG) et frappent finalement un ensemble linéaire d'électrodes collectrices de charges. Les électrodes collectrices de charges sont connectées à des circuits électroniques de lecture qui produisent un pixel à partir du signal provenant de chaque électrode.

La définition des données de rayons X obtenues est limitée par le pas, ou 30 espacement, des électrodes collectrices de charges. L'aptitude à construire physiquement le réseau d'électrodes et les circuits électroniques de lecture qui lui sont connectés limite donc la définition du détecteur de rayons X. Bien que des progrès en microélectronique permettent la formation d'électrodes plus fines et de circuits électroniques de lecture plus denses afin d'accroître la définition d'image, cette meilleure définition est associée 5 à une importante élévation de coût. Il est donc souhaitable d'accroître la définition d'une image de rayons X sans payer le prix d'un accroissement de densité des électrodes collectrices de charges et des circuits électroniques.

La présente invention porte sur la formation d'une image de rayons X par détection de chaque impact d'un photon de rayons X, appelé incidence de photon, sur un 10 dispositif de détection. La position de l'incidence de photon est déterminée et le nombre d'incidences de photon est compté en chaque position définie sur le dispositif en vue d'être utilisé dans la construction de l'image de rayons X. Ce dispositif pour détecter les rayons X comprend un scintillateur qui émet une pluralité de photoélectrons lorsqu'il est frappé par un photon de rayons X. Cet impact est 1 5 appelé incidence de photon de rayons X. Un multiplicateur d'électrons à gaz, comprenant une pluralité d'étages, est adjacent au scintillateur pour recevoir les photoélectrons. Un réseau bidimensionnel d'électrodes collectrices de charges est positionné pour recevoir des photoélectrons émis par le multiplicateur d'électrons à gaz en réponse à la réception de la pluralité de photoélectrons provenant du scintillateur. 20 Chaque électrode collectrice de charges produit un signal électrique indiquant la quantité de photoélectrons ayant frappé cette électrode collectrice de charges respective.

Les signaux électriques provenant de la matrice d'électrodes collectrices de charges sont appliqués à un organe de traitement de signaux. L'organe de traitement de signaux analyse les signaux électriques et définit une matrice bidimensionnelle 25 d'électrodes collectrices de charges dans le réseau bidimensionnel. La matrice définie est de préférence carrée et centrée sur l'électrode collectrice de charges ayant produit le signal électrique indiquant le plus grand nombre d'impacts de photoélectrons. L'analyse des signaux électriques provenant des électrodes collectrices de charges de la matrice détermine une position de l'incidence de photon de rayons X. En conséquence, l'effet 30 adverse sur la définition d'image dû à la diffusion de lumière dans le scintillateur est réduit par localisation de l'incidence de photon de rayons X avec une meilleure précision selon la présente technique. Cela permet d'employer un scintillateur plus épais pour obtenir un meilleur rendement de détection de rayons X sans diminution sensible de la définition d'image.

Dans la forme de réalisation préférée du présent dispositif, l'organe de traitement de signaux détermine la position de l'incidence de photon de rayons X par calcul de moyennes pondérées d'intensité des signaux électriques dans deux dimensions orthogonales de la matrice d'électrodes collectrices de charges. Par exemple, les coordonnées orthogonales x, y de la position d'incidence d'un photon de rayons X 10 peuvent être calculées d'après les équations: m m X= i i En, i m m En,Y, nYi niy L niY y=i = i ni V- m Eni Nm dans lesquelles x est une coordonnée de la position de pixel le long d'un premier axe de la matrice, y est une coordonnée de la position de pixel le long d'un deuxième axe qui 15 est orthogonal au premier axe, i est un entier naturel désignant l'une des électrodes collectrices de charges, ni est un nombre de photoélectrons collectés par la iième électrode collectrice de charges de la matrice, xi est l'abscisse de la iième électrode collectrice de charges dans la matrice, m est le nombre d'électrodes collectrices de charges dans la matrice, Nm est le nombre total de photoélectrons collectés par la 20 matrice, et yi est l'ordonnée de la iième électrode collectrice de charges dans la matrice.

Dans un autre aspect de la présente invention, l'organe de traitement de signaux détermine une valeur d'intensité pour l'incidence de photon de rayons X en réponse aux signaux électriques provenant des électrodes collectrices de charges de la matrice, par exemple en sommant ces signaux électriques.

Chaque étage du multiplicateur d'électrons à gaz peut comprendre un isolant portant des premier et second revêtements en feuille métallique sur ses faces opposées, formant une structure sandwich, et une pluralité de trous traversants qui passent à travers la structure sandwich. Le dispositif peut comprendre en outre une source de premier et second potentiels de polarisation qui sont appliqués aux premier et second revêtements métalliques respectivement, de manière à créer une zone de concentration de champ électrique au niveau de chacun des trous traversants.

Le dispositif peut comprendre en outre une grille de focalisation entre des électrodes collectrices de charge adjacentes.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour détecter des rayons X, comprenant les étapes consistant à prévoir un scintillateur qui émet des 10 photoélectrons lorsqu'il est frappé par un photon de rayons X, cet impact étant appelé incidence de photon de rayons X; amplifier les photoélectrons dans un multiplicateur d'électrons à gaz comprenant une pluralité d'étages; recevoir, au niveau d'un réseau bidimensionnel d'électrodes collectrices de charges, des photoélectrons émis par le multiplicateur d'électrons à gaz, chaque électrode collectrice de charges produisant un 15 signal électrique indiquant une quantité de photoélectrons frappant l'électrode collectrice de charges respective; et déterminer une position de l'incidence de rayons X en réponse aux signaux électriques provenant d'une matrice bidimensionnelle comprenant une pluralité d'électrodes collectrices de charges du réseau bidimensionnel.

La détermination d'une position de l'incidence de photon de rayons X peut 20 comprendre le calcul d'une moyenne pondérée d'intensité des signaux électriques provenant de la matrice bidimensionnelle d'électrodes collectrices de charges.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description suivante de quelques exemples de réalisation, illustrée par les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'un système d'imagerie aux rayons X 25 incorporant la présente invention; la figure 2 est un schéma en coupe du détecteur de rayons X de la figure 1; la figure 3 représente la formation de signaux dans le détecteur de rayons X; la figure 4 représente la distribution bidimensionnelle de photoélectrons sur une matrice de 3x3 électrodes définie dans le détecteur de rayons X; et la figure 5 représente une erreur de détection à déplacement inférieur au pixel pour une incidence de photon de rayons X se produisant décentrée dans la matrice d'électrodes.

A propos d'abord de la figure 1, un système d'imagerie aux rayons X 10, par 5 exemple utilisé en imagerie médicale, comprend une source de rayons X 12 qui projette un faisceau conique de rayons X 14 vers un réseau détecteur 16 placé du côté opposé du patient médical dont on forme l'image. Le réseau détecteur 16 est formé par un réseau bidimensionnel d'une pluralité d'éléments détecteurs 18 qui détectent ensemble les rayons X projetés qui traversent un patient 15. L'impact d'un photon de rayons X sur le 10 réseau détecteur 16 est appelé incidence de photon et entraîne la production de signaux électriques par plusieurs des éléments détecteurs 18, comme décrit plus bas. Le réseau détecteur 16 comprend des circuits qui numérisent les signaux des éléments détecteurs.

Le fonctionnement de la source de rayons X 12 est commandé par un système de commande et de traitement d'image 20 qui comprend un organe de commande de rayons 15 X 22 fournissant des signaux de puissance et de minutage à la source de rayons X 12.

Un système d'acquisition de données (SAD) 24 échantillonne des données produites par des éléments détecteurs 18. Le fonctionnement de l'organe de commande de rayons X 22 et du système d'acquisition de données 24 est commandé par un système informatique 25 qui reçoit des instructions et des paramètres d'exposition qu'un 20 opérateur entre via un pupitre 26, qui comprend un clavier et un écran d'affichage permettant à l'opérateur de visualiser l'image de rayons X et des données opérationnelles associées au système de commande et de traitement d'image 20. Le système informatique 25 traite les données provenant du réseau détecteur 16 afin de déterminer la position de chaque incidence de photon et de compter les incidences de photon en 25 chaque position définie dans le réseau. Ces informations sont stockées en tant que données d'image de rayons X dans un dispositif de mémoire de masse 28 en vue d'une utilisation subséquente dans la reconstruction d'une image de rayons X. A propos de la figure 2, le réseau détecteur 16 et les circuits de traitement de signaux associés comptent le nombre de photons de rayons X qui frappent le détecteur 30 et déterminent la position de chaque impact, ces informations étant utilisées pour former l'image de rayons X. Le réseau détecteur 16 comprend un scintillateur 30 comprenant une couche de matière à scintillation 32, telle que de l'iodure de sodium ou de l'iodure de césium. La surface du scintillateur 30 qui est en regard de la source de rayons X est revêtue d'une couche 34 qui réfléchit la lumière produite à l'intérieur de la matière à 5 scintillation 32 de sorte que la lumière se propage vers la surface opposée. Cette surface opposée est revêtue d'une couche conductrice 36 qui est elle-même revêtue d'une couche de photocathode 38. La couche conductrice 36 est connectée à un diviseur de tension 42 qui applique un potentiel négatif relativement fort (par exemple de -2800 V) à la couche conductrice. La couche conductrice 36 est relativement mince et possède 10 une forte transmission de la lumière aux longueurs d'onde produites dans la matière à scintillation 32. On peut agir sur la diffusion de lumière désirée à l'intérieur du scintillateur 30 en modifiant son épaisseur ou en utilisant des structures en colonnes ou de tramage, qui ont été utilisées dans des détecteurs antérieurs. L'intensité lumineuse au niveau de la couche de photocathode 38 due à un seul photon de rayons X frappant la 15 matière à scintillation 32 possède une distribution spatiale qui peut être mesurée. Dans la suite de cette description, on suppose qu'il s'agit d'une fonction d'étalement de point gaussienne. La couche de photocathode 38 émet des photoélectrons 40 lorsqu'elle reçoit de la lumière provenant de la matière à scintillation 32.

Les photoélectrons 40 émis par le scintillateur 30 pénètrent dans un 20 multiplicateur d'électrons à gaz (MEG) 44 comprenant trois étages 45, 46 et 47. Les détails et fonctionnalité d'un multiplicateur d'électrons à gaz 44 sont bien connus, comme décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis mentionné plus haut. Chaque étage MEG 45-47 comprend une couche d'isolant électrique dont les surfaces principales sont revêtues de métal et comprennent un réseau de zones de concentration 25 de champ électrique formé par une pluralité de trous traversants 54 qui s'étendent à travers l'étage multiplicateur. Spécifiquement, le premier étage MEG 45 comprend un matériau isolant électrique 48 pris en sandwich entre des couches métalliques 50 et 52.

Chacune des couches de revêtement métalliques 50 et 52 est connectée à différents points du diviseur de tension 42, de sorte qu'il existe une différence de potentiel aux 30 bornes de l'étage multiplicateur, ce qui crée une zone de concentration de champ électrique comme représenté par les lignes de champ électrique sur la gauche du dessin.

Des champs électriques similaires sont créés au niveau de chaque trou dans les étages multiplicateurs. Les potentiels négatifs appliqués aux couches de revêtement métalliques de chaque étage MEG 45-47 sont de moins en moins forts en s'éloignant du 5 scintillateur 30. Le premier étage MEG 45 comporte des trous 54 relativement petits par rapport aux trous formés dans les étages suivants, et possède aussi un gain unité, faible, qui est choisi pour minimiser le renvoi vers la photocathode 38 des ions et photons émis par le scintillateur gazeux. En d'autres termes, le premier étage MEG 45 remplit une fonction d'extraction et de blocage de renvoi des électrons.

Les deuxième et troisième étages MEG 46 et 47 ont une structure physique similaire à celle du premier étage MEG 45. En particulier, une couche d'isolant 56 du deuxième étage MEG 46 est revêtue de couches métalliques 60 et 62, et le troisième étage MEG 47 est revêtu de couches métalliques 64 et 66. Toutes ces couches de revêtement métalliques 60-64 sont connectées à des prises successives du diviseur de 15 tension 42 afin de créer une polarisation négative de plus en plus faible sur ces couches conductrices. Le gain désiré du MEG 44 est fourni par les deuxième et troisième étages 46 et 47, qui fournissent chacun un gain compris entre 10 et 100. Comme des gains MEG élevés ont un effet adverse sur la stabilité et le taux de comptage maximal, il est préférable que ces gains restent relativement modérés. De façon bien connue, les gains 20 sont déterminés en fonction du taux de comptage de rayons X requis (des gains plus faibles étant requis pour des taux plus élevés), du niveau de bruit électronique de lecture, et de la production de photoélectrons par le scintillateur 30 (une plus faible production de photoélectrons requérant un gain plus élevé). Des étages MEG supplémentaires peuvent être insérés si un gain plus élevé est requis.

Les photoélectrons sortant du troisième étage MEG 47 se propagent vers un étage de lecture 70 qui comprend un réseau bidimensionnel d'électrodes collectrices de charges 72 séparées dans les deux dimensions par une grille de focalisation 74. La grille de focalisation 74 est connectée à une prise finale du diviseur de tension 42, étant de ce fait polarisée pour attirer les photoélectrons provenant du troisième étage MEG 47. 30 Chaque électrode collectrice de charges 72 reçoit des photoélectrons provenant du multiplicateur d'électrons à gaz 44 et est connectée via un préamplificateur 76 au système d'acquisition de données 24 de la figure 1. Lorsque l'impulsion provenant d'un préamplificateur individuel dépasse un niveau prédéterminé, le signal d'impulsion est numérisé par un convertisseur analogique-numérique (CAN) 77 avec une définition 5 adéquate (par exemple trois bits). Puis le système d'acquisition de données 24 définit une matrice de 3x3 (ou 5x5) électrodes collectrices de charges 72 ayant les valeurs de signal les plus élevées.

Les circuits de lecture et le système d'acquisition de données 24 fonctionnent à une vitesse suffisante pour détecter des photoélectrons frappant les électrodes 10 collectrices 72 en résultat de l'impact d'un seul photon de rayons X sur le scintillateur 30. En d'autres termes, lorsque le signal provenant d'une électrode collectrice de charges 72 donnée est lu, le niveau de ce signal correspond à une seule incidence de photon de rayons X. En outre, comme représenté sur la figure 2, il existe plusieurs canaux à travers le MEG 44 pour chaque électrode collectrice de charges 72. On comprendra 15 qu'une incidence de photon de rayons X se produisant en un seul point dans le scintillateur 30 provoque l'entrée de photoélectrons provenant de la photocathode 38 dans plusieurs de ces canaux. En fait, comme représenté sur la figure 3, un photon de rayons X 80 frappant le scintillateur 30 produit des photons de lumière qui frappent une zone de la photocathode 38 en produisant de ce fait un nuage de photoélectrons 20 primaires 82. La fonction d'étalement de point lumineux du scintillateur au niveau de la photocathode 38, ainsi que la distribution des photoélectrons dans le nuage 82, sont des distributions gaussiennes en deux dimensions autour du chemin du photon de rayons X 80. Les photoélectrons du nuage 82 entrent dans le MEG 44 et sont multipliés à mesure qu'ils se propagent vers les électrodes collectrices de charges 72. Une seule incidence de 25 photon de rayons X produit un flux de photoélectrons à travers le MEG 44 qui frappent une pluralité d'électrodes collectrices de charges 72 dans une région bidimensionnelle de l'étage de lecture 70.

Le traitement des données provenant du détecteur de rayons X 16 utilise des échantillons de signaux provenant d'une matrice carrée d'électrodes collectrices de 30 charges 72 pour déterminer l'intensité et la position de chaque photon de rayons X frappant le détecteur. La détermination d'intensité et de position est basée sur les échantillons de signaux provenant d'une matrice carrée d'électrodes collectrices de charges 72 qui est définie par le système informatique 25 pour chaque incidence de photon de rayons X. Le traitement va être décrit dans le contexte d'une matrice 3x3, 5 mais on comprendra qu'il est possible d'employer une matrice 5x5 ou une matrice carrée plus grande.

La figure 4 représente la distribution bidimensionnelle des photoélectrons frappant une matrice 3x3, repérée 86, d'électrodes collectrices de charges 72 en résultat d'une incidence de photon de rayons X se produisant directement au-dessus du centre de 10 l'électrode centrale dans cette matrice. En supposant que 624 photoélectrons ont été émis par la photocathode 38 en résultat de l'impact de ce seul photon de rayons X, la distribution des photoélectrons frappant les neuf électrodes collectrices de charges 72 de la matrice 86 est indiquée par les nombres ni à l'intérieur de chaque carré de la matrice, n étant le nombre de photoélectrons primaires, i désignant l'électrode collectrice de 15 charges particulière et G étant le gain total du MEG 44. Le nombre de photoélectrons frappant chaque électrode collectrice de charges 72 suit donc une distribution sensiblement gaussienne autour du centre de la matrice 86, qui dans ce cas correspond à la position de l'incidence de photon de rayons X s'étant produite dans le scintillateur 30 directement au-dessus du centre de la matrice. Une distribution gaussienne précise est le 20 cas idéal, et le nombre réel de photoélectrons frappant chaque électrode collectrice de charges diffèere du nombre idéal en raison de bruit et d'autres facteurs. Toutefois, la distribution est sensiblement gaussienne. L'impact des photoélectrons entraîne l'accumulation d'une charge sur les électrodes collectrices de charges 72 affectées.

Le système d'acquisition de données 24 reçoit en permanence des signaux 25 provenant d'une pluralité de préamplificateurs 76 et de CAN 77 et mémorise des échantillons de signaux numériques représentant la valeur de charge sur chaque électrode collectrice de charges 72. Lorsqu'il reçoit les échantillons de signaux provenant du système d'acquisition de données 24, le système informatique 25 sélectionne l'électrode collectrice de charges 72 ayant produit l'échantillon de signal le 30 plus élevé en tant qu'électrode centrale de la matrice de traitement 86. Le reste de cette matrice 3x3 86 est formé par les huit électrodes collectrices de charges 72 qui entourent l'électrode centrale sélectionnée. Les coordonnées (xi, yi) de chaque électrode collectrice de charges dans la matrice 86 définie sont définies par rapport à une origine au centre de l'électrode centrale, comme représenté sur la figure 4. En outre, si on connaît le gain des 5 MEG, on peut calculer le nombre de photoélectrons primaires pour chaque électrode collectrice de charges 72 à partir du signal total produit par cette électrode.

Dans l'exemple illustré sur la figure 4, on suppose que l'incidence de photon de rayons X s'est produite directement au-dessus du centre de l'électrode collectrice de charges centrale dans la matrice 86 désignée. Toutefois, il est plus probable que 10 l'incidence de photon de rayons X soit décalée par rapport au centre d'une électrode collectrice de charges 72. Comme représenté sur la figure 5, l'incidence de photon de rayons X est susceptible de se produire au-dessus d'une certaine position 90 qui est décalée du centre (0, 0) d'une électrode collectrice de charges 72. En résultat, le maximum de la distribution gaussienne des photoélectrons frappant les électrodes 15 collectrices de charges est décalé pour coïncider avec cette position 90.

Jusqu'à présent, le traitement d'image identifiait l'incidence de photon de rayons X comme étant située à la position de l'électrode collectrice de charges 72 ayant produit le plus fort signal. La définition ou finesse du détecteur de rayons X était donc égale au pas des électrodes collectrices de charges. Dans le présent système d'imagerie 10, le 20 système informatique 25 est capable de déterminer la position du photon de rayons X avec une meilleure définition par détermination de cette position à l'intérieur de la surface de l'électrode centrale dans la matrice carrée définie 86. Cette détermination est basée sur les échantillons de signaux produits par les électrodes collectrices de charges 72 dans cette matrice.

Le système informatique 25 calcule les coordonnées x et y de l'incidence de photon de rayons X par rapport au centre (0, 0) de la matrice 86 par détermination d'une moyenne pondérée d'intensité de distribution d'électrons suivant deux axes orthogonaux conformément aux équations 1 et 2: m m nix niX Yn,x, Znx, x - i (1) Nrn ni m m E n, Y m (2) E ni Nm dans lesquelles x est une coordonnée de la position de l'incidence de photon de rayons X le long d'un premier axe de la matrice, y est une coordonnée de la position d'incidence 5 de photon de rayons X le long d'un deuxième axe qui est orthogonal au premier axe, i est un entier naturel désignant l'une des électrodes collectrices de charges, ni est un nombre de photoélectrons primaires collectés par la iième électrode collectrice de charges de la matrice, xi est l'abscisse de la iième électrode collectrice de charges dans la matrice, m est le nombre d'électrodes collectrices de charges dans la matrice, Nm est le nombre 10 total de photoélectrons primaires collectés par la matrice, et yi est l'ordonnée de la iième électrode collectrice de charges dans la matrice.

Les coordonnées x, y de l'incidence de photon de rayons X et l'intensité de photon appelée M sont stockées dans la mémoire du système informatique 25 en vue d'une utilisation subséquente avec des données similaires sur d'autres incidences de 15 photon de rayons X se produisant dans une exposition aux rayons X donnée afin de construire une image de l'objet 15.

Cette analyse des signaux électriques provenant des électrodes collectrices de charges de la matrice détermine la position de l'incidence de photon de rayons X même lorsque la lumière produite a été diffusée dans le scintillateur et a produit un assez grand 20 nuage d'électrons. L'effet adverse sur la définition d'image dû à la diffusion de lumière dans le scintillateur est donc réduit par localisation de l'incidence de photon de rayons X selon la présente technique. Cela permet d'employer un scintillateur plus épais en vue d'accroître le rendement de détection de rayons X sans diminution notable de la définition d'image.

On comprendra que certains des photoélectrons à la périphérie du nuage 82 peuvent frapper l'étage de lecture 70 en dehors de la matrice carrée 86. Cet effet a peu d'importance quand l'incidence de photon de rayons X se produit directement au-dessus du centre d'une électrode collectrice de charges 72, car ces photoélectrons extérieurs sont alors distribués uniformément dans toutes les directions autour de la matrice.

Toutefois, l'incidence de photon de rayons X est probablement décalée du centre d'une 5 électrode collectrice de charges 72, comme au-dessus de la position 90 sur la figure 5.

En conséquence, certains des photoélectrons primaires dans la partie supérieure droite du nuage 82 ne vont pas tomber sur la matrice 86 de 3x3 électrodes. En conséquence, le calcul de la position d'incidence de photon de rayons X va être basé sur des échantillons de données non symétriques et peut donner les coordonnées d'un point 92 qui est décalé 10 de la position réelle 90 de l'incidence de photon de rayons X. Du bruit présent dans le système contribue aussi au déplacement A. Le bruit quantique, dû aux variations du nombre de photoélectrons produits en différentes sections du scintillateur 30 suivant une distribution de Poisson, et le bruit de quantification spatiale contribuent tous les deux au déplacement de la position calculée par rapport à la position réelle de l'incidence de 15 photon de rayons X. L'erreur de déplacement peut être corrigée par collecte de données empiriques qui quantifient cette erreur. Une technique consiste à faire passer les rayons X par un très petit trou pour frapper une position connue et bien définie sur l'étage de lecture 70.

Les signaux provenant des électrodes collectrices de charges 72 sont traités, comme 20 décrit plus haut, pour calculer la position de l'incidence de photon de rayons X. La position calculée (x, y)-cal estcomparée à la position réelle (x, y)-vrai pour déterminer un coefficient de correction (x, y)_coef = (x, y)_vrai - (x, y)_cal. Le coefficient de correction pour chaque électrode collectrice de charges centrale peut être calculé de cette manière et mémorisé dans une table à consulter. Au cours de la séquence 25 d'imagerie réelle, chaque position calculée est corrigée pour obtenir une position corrigée selon (x, y)_corr = (x, y) _cal + (x, y)_coef Une autre technique d'étalonnage consiste à employer une matrice de très grande taille (par exemple une matrice 9x9 au lieu d'une matrice 3x3 utilisée pendant l'imagerie). Grâce à cette matrice beaucoup plus grande, très peu de photoélectrons ne 30 sont pas détectés et les équations (1) et (2) donnent sensiblement la position réelle (x, y) _vrai de l'incidence de photon de rayons X. Bien que cette matrice beaucoup plus grande puisse être employée au cours de la séquence d'imagerie réelle, le temps de traitement de signaux serait beaucoup plus long, par exemple le temps de traitement est neuf fois plus long pour une matrice 9x9 que pour une matrice 3x3. Dans cette dernière 5 technique d'étalonnage, la position de l'incidence de photon est calculée deux fois, une première fois en utilisant des données de la matrice 9x9 et de nouveau avec les données d'une matrice 3x3 seulement. La différence entre les deux positions calculées définit l'erreur de déplacement pour l'électrode collectrice de charges centrale des matrices, et donc le coefficient de correction.

La description précédente porte principalement sur une forme de réalisation préférée de l'invention. Bien que diverses variantes ait été signalées dans la portée de l'invention, les personnes compétentes dans l'art imagineront probablement d'autres

variantes à l'étude de cette description.

LISTE DES COMPOSANTS

12 5 14 16 18 20 10 22 24 25 26 28 15 30 32 34 36 38 20 40 42 44 45 46 25 47 50, 52 54 56 30 58 Système d'imagerie aux rayons X Source de rayons X Faisceau conique de rayons X Objet Réseau détecteur Elément détecteur Système de commande et de traitement d'image Organe de commande de rayons X Système d'acquisition de données Système informatique Pupitre Dispositif de mémoire de masse Scintillateur Matière à scintillation Couche réfléchissante Couche conductrice Couche de photocathode Photoélectron Diviseur de tension Multiplicateur d'électrons à gaz Premier étage Deuxième étage Troisième étage Matériau isolant électrique Couches métalliques de premier étage Trou traversant Couche d'isolant de deuxième étage Couche d'isolant de troisième étage 60, 62 64, 66 72 5 74 76 77 80 82 10 86 92 Couches métalliques de deuxième étage Couches métalliques de troisième étage Etage de lecture Electrode collectrice de charges Grille de focalisation Préamplificateur Convertisseur analogique- numérique Photon de rayons X Nuage de photoélectrons primaires Matrice bidimensionnelle Position Point

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif (16) pour détecter des rayons X, caractérisé en ce qu'il comprend: un scintillateur (30) qui émet une pluralité de photoélectrons (40) lorsqu'il est 5 frappé par un photon de rayons X, lequel impact est appelé incidence de photon de rayons X; un multiplicateur d'électrons à gaz (44) adjacent au scintillateur (30) pour recevoir la pluralité de photoélectrons, et comprenant une pluralité d'étages; un réseau bidimensionnel d'électrodes collectrices de charges (72) positionnées 10 pour recevoir des photoélectrons émis par le multiplicateur d'électrons à gaz (44) en réponse à la réception de la pluralité de photoélectrons provenant du scintillateur (30), chaque électrode collectrice de charges produisant un signal électrique représentant une quantité de photoélectrons ayant frappé cette électrode collectrice de charges respective; et un organe de traitement de signaux (20) qui analyse les signaux électriques provenant d'une matrice bidimensionnelle (86) comprenant une pluralité d'électrodes collectrices de charges (72) du réseau bidimensionnel afin de déterminer une position de l'incidence de photon de rayons X.

2. Dispositif (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traitement de signaux (20) détermine une valeur d'intensité pour l'incidence de photon de rayons X en réponse aux signaux électriques provenant des électrodes collectrices de charges (72) de la matrice (86).

3. Dispositif (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traitement de signaux (20) somme les signaux électriques provenant des électrodes collectrices de charges (72) de la matrice (86) afin d'obtenir une valeur d'énergie pour l'incidence de photon de rayons X.

4. Dispositif (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traitement de signaux (20) détermine la position de l'incidence de photon de rayons X par calcul d'une moyenne pondérée d'intensité des signaux électriques provenant de la matrice bidimensionnelle (86) comprenant une pluralité d'électrodes collectrices de charges (72).

5. Dispositif (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de traitement de signaux (20) détermine la position de l'incidence de photon de rayons X d'après les équations: m m inixi niX x= i m Z ni N i m m Eniy, E.ny, i ni Nm in dans lesquelles x est une coordonnée de la position de pixel le long d'un premier axe de la matrice (86), y est une coordonnée de la position de pixel le long d'un deuxième axe qui est orthogonal au premier axe, i est un entier naturel désignant l'une des électrodes 15 collectrices de charges (72), ni est un nombre de photoélectrons primaires collectés par la iième électrode collectrice de charges de la matrice (86), xi est l'abscisse de la iième électrode collectrice de charges dans la matrice, m est le nombre d'électrodes collectrices de charges (72) dans la matrice, Nm est la somme des photoélectrons primaires collectés par la matrice, et yj est l'ordonnée de la iième électrode collectrice de 20 charges dans la matrice.

6. Dispositif (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque étage du multiplicateur d'électrons à gaz (44) comprend: un isolant (48) portant des premier et second revêtements de feuille métallique 25 (50, 52) sur ses faces opposées formant une structure sandwich; et une pluralité de trous traversants (54) à travers ladite structure sandwich.

7. Dispositif (16) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source (42) de premier et second potentiels de polarisation qui sont appliqués aux premier et second revêtements métalliques (50, 52) respectivement de manière à créer 5 une zone de concentration de champ électrique au niveau de chacun des trous traversants (54).

8. Dispositif (16) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une grille de focalisation (74) entre des électrodes collectrices de charges (72) 10 adjacentes.

9. Procédé pour détecter des rayons X, caractérisé par les étapes consistant à: prévoir un scintillateur (30) qui émet des photoélectrons lorsqu'il est frappé par un photon de rayons X, lequel impact étant appelé incidence de photon de rayons X; amplifier les photoélectrons dans un multiplicateur d'électrons à gaz (44) comprenant une pluralité d'étages (45, 46, 47); recevoir, au niveau d'un réseau bidimensionnel (70) d'électrodes collectrices de charges (72), des photoélectrons émis par le multiplicateur d'électrons à gaz (44), chaque électrode collectrice de charges produisant un signal électrique indiquant une 20 quantité de photoélectrons frappant l'électrode collectrice de charges respective; et déterminer une position de l'incidence de photon de rayons X en réponse aux signaux électriques provenant d'une matrice bidimensionnelle (86) comprenant une pluralité d'électrodes collectrices de charges (72) du réseau bidimensionnel (70).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la détermination d'une position de l'incidence de photon de rayons X comprend le calcul d'une moyenne d'intensité pondérée des signaux électriques provenant de la matrice bidimensionnelle (86) comprenant une pluralité d'électrodes collectrices de charges (72).