JP2018512578A - マルチエネルギ検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
103 マルチエネルギ検出器
200 画素回路
201 単一光子アバランシェダイオード
202 閾値検出器
204、205 ラッチ
300 画素回路
Claims (22)
- 入射放射線を検出するためのマルチエネルギ検出器であって、
入射放射線を複数の光学光子に変換するように構成されたシンチレータ材料と、
画素回路のアレイと、
処理エレクトロニクスとを備え、
前記画素回路は、閾値検出器に結合された単一光子アバランシェダイオード(SPAD)と、SPADと電気的に通信する閾値検出器とを有し、
前記SPADは光学的にシンチレータ材料に結合されると共に一つ若しくはそれ以上の光学光子の検出に反応して電流を生成するように構成され、
前記閾値検出器は前記電流に反応してデジタルパルスを生成するように構成され、
前記処理エレクトロニクスは、画素回路の前記アレイ内の各画素回路からのデジタルパルスを処理して、前記デジタルパルスを入射放射線のエネルギプロファイルに変換することを特徴とするマルチエネルギ検出器。 - 前記画素回路の各々は、さらにアクティブクエンチ回路を備え、アクティブクエンチ回路は、前記SPADをリセットするように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチエネルギ検出器。
- シンチレータ材料はLYSO結晶であることを特徴とする請求項1に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記画素回路のアレイと前記処理エレクトロニクスは、単一のCMOS基板上に組み立てられたことを特徴とする請求項1に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記処理エレクトロニクスは、画素カウントを生成するように構成されたアキュムレータを含み、前記画素カウントはラッチレジスタに送られることを特徴とする請求項1に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記ラッチレジスタは、前記アキュムレータから前記画素カウントを受け取り、前記画素カウントを保存し、前記画素カウントをデジタルバッファに送るように構成されたことを特徴とする請求項5に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記デジタルバッファは、前記ラッチレジスタから前記画素カウントを受け取り、前記画素カウントをバッファし、前記バッファされた画素カウントをデジタルパルスプロセッサに送るように構成されたことを特徴とする請求項6に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記デジタルパルスプロセッサは、前記デジタルバッファから前記バッファされた画素カウントを受け取り、特定のエネルギ値を見つけ、前記エネルギ値をレンジシフタに送るように構成されたことを特徴とする請求項7に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記レンジシフタは、前記パルスプロセッサから前記エネルギ値を受け取り、前記エネルギ値を測定し、そして前記測定されたエネルギ値をヒストグラマに送るように構成されたことを特徴とする請求項8に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記ヒストグラマは、前記レンジシフタから前記測定エネルギ値を受け取り、前記測定エネルギ値のヒストグラムを生成してエネルギスペクトルデータを作成し、前記エネルギスペクトルデータをシリアライザに送るように構成されたことを特徴とする請求項9に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記シリアライザは、前記ヒストグラマから前記エネルギスペクトルデータを受け取り、前記エネルギスペクトルデータを信号分析と画像表示のために外部装置に渡すように構成されたことを特徴とする請求項10に記載のマルチエネルギ検出器。
- デジタルパルスプロセッサは、時系列データを検索してX線パルスと当該X線パルスに関係するパルス高とを見つけるように構成され、当該パルス高は対応するエネルギレベルを表すことを特徴とする請求項8に記載のマルチエネルギ検出器。
- さらに、クロックを有し、前記クロックは、前記画素回路のアレイと前記処理エレクトロニクスを駆動するために用いられることを特徴とする請求項1に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記クロックの周波数は、前記マルチエネルギ検出器のゲインを変えるために変更されることを特徴とする請求項13に記載のマルチエネルギ検出器。
- 前記クロックの周波数は、100MHzから500MHzの範囲にあることを特徴とする請求項14に記載のマルチエネルギ検出器。
- 入射光子を検出するためのセンサであって、
単一光子アバランシェダイオード(SPAD)を備え、
前記SPADは、SPADにより光学光子の検出に際し信号を生成する閾値検出器に結合され、前記SPADは、単一光子によって十分なイオン化が生じて測定可能なアバランシェ電流を引き起こすことが出来る固体光検出器として構成されていることを特徴とする入射光子を検出するセンサ。 - 前記SPADは、対応する電流を生成することによって光子を検出するシンチレータ材料に結合されていることを特徴とする請求項16に記載のセンサ。
- 前記シンチレータ材料は、Lu1.8Y0.2SiO5(Ce)(LYSO)、ルテチウムオキシオルトシリケート(LSO)、ガドリニウムオキシオルトシリケート(GSO)及びランタン臭化物(LaBr)の何れか一であることを特徴とする請求項17に記載のセンサ。
- 一対のフリップフロップラッチを更に有し、前記閾値検出器により生成された信号が、対応するデジタルパルスを得るために前記一対のフリップフロップラッチに送られることを特徴とする請求項16に記載のセンサ。
- 閾値検出器は電界効果トランジスタ(FET)であり、当該FETは前記SPADからの電荷注入の結果として状態を変化するように構成されたことを特徴とする請求項16に記載のセンサ。
- SPADに結合されたアクティブクエンチ回路を更に有し、前記アクティブクエンチ回路は、光子を検出した後にSPADをリセットするように構成されたことを特徴とする請求項16に記載のセンサ。
- 前記SPAD、シンチレータ材料、閾値検出器及びアクティブクエンチ回路は、全て単一のCMOS基板上に組み立てられていることを特徴とする請求項17に記載のセンサ。
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