JP2022507204A - エッジオン光子計数検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (25)
- 入射X線に面するそれぞれのエッジを有する少なくとも1つの検出モジュールであって、
半導体基板を備える、少なくとも1つの検出モジュールと、
前記半導体基板内に配置される複数のアクティブ積分型画素と、
を備える、エッジオン光子計数検出器(20)。 - 前記アクティブ積分型画素は、検出素子として動作し、前記検出素子の電気信号のアナログ処理を実施するように構成される、請求項1に記載のエッジオン光子計数検出器。
- アナログ処理回路(25)を備え、
前記アナログ処理回路(25)の少なくとも一部が、前記複数のアクティブ積分型画素内に実装され、
前記アナログ処理回路(25)の任意の残りの部分が、少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)に実装され、前記少なくとも1つのASICが、前記少なくとも1つの検出モジュール内に配置される、請求項1または2に記載のエッジオン光子計数検出器。 - 前記少なくとも1つの検出モジュールが、少なくとも2つの方向に配置される前記複数のアクティブ積分型画素を備え、
前記少なくとも2つの方向のうちの1つが、前記入射X線の方向に成分を有するか、または
前記複数のアクティブ積分型画素が、前記入射X線の方向に実質的に直交の方向にアレイとして配置され、前記アクティブ積分型画素の各々が、前記入射X線に対してエッジオンで配向される、請求項1から3のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。 - 前記複数のアクティブ積分型画素は、前記半導体基板の主要面にグリッドまたはマトリクス状に配置される、請求項1から4のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記複数のアクティブ積分型画素は、前記グリッドまたはマトリクス状のアクティブ積分型画素と入射X線に面するそれぞれのエッジとの間の距離に依存する同じ幅および深さを有する、請求項5に記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記複数のアクティブ積分型画素を備える前記半導体基板の領域は、5×5mm~最大50×50mmの間隔以内で選択される、請求項5または6に記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記少なくとも1つの検出モジュールは、アナログ処理回路(25)を備え、
前記アナログ処理回路(25)の少なくとも一部は、前記複数のアクティブ積分型画素に実装され、
前記アナログ処理回路(25)の任意の残りの部分は、入射X線に面するそれぞれのエッジと反対側の前記少なくとも1つの検出モジュールのそれぞれのエッジにおいて、またはそれと関連して、前記半導体基板の前記主要面の一部分において実装される、請求項5から7のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。 - 前記複数のアクティブ積分型画素の少なくとも一部分は、前記アクティブ積分型画素によって生成される電流パルスに基づいて出力信号を生成するように構成される、増幅器、好ましくは、電荷感応性増幅器(CSA)、およびより好ましくは、シングルエンドCSAを備える、請求項1から8のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記複数のアクティブ積分型画素の前記少なくとも一部分は、前記増幅器からの前記出力信号をフィルタリングするように構成されるパルス整形器を備え、および/または
前記複数のアクティブ積分型画素の前記少なくとも一部分は、前記増幅器および前記パルス整形器に接続される、相殺回路(CC)、好ましくは極零点CCを備える、請求項9に記載のエッジオン光子計数検出器。 - 前記複数のアクティブ積分型画素の前記少なくとも一部分は、前記パルス整形器に接続され、かつその下流に配置され、前記パルス整形器からの出力信号を少なくとも一時的に格納および保持するように構成される、アナログストレージを備える、請求項10に記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記複数のアクティブ積分型画素の前記少なくとも一部分は、
前記パルス整形器からの出力信号のパルス振幅をしきい値と比較することによって、光子イベントを検出し、
前記パルス振幅が前記しきい値に等しいか、またはそれを超過する場合に、トリガ信号を生成するように構成される、イベント検出器を備える、請求項11に記載のエッジオン光子計数検出器。 - 前記アナログストレージ内のデータの読出しは、前記イベント検出器によって出力される前記トリガ信号によって制御され、ならびに/または
前記アナログストレージ内のデータの読出しは、前記アクティブ積分型画素内の前記イベント検出器からの前記トリガ信号に基づいて、および前記少なくとも1つの検出モジュール内の少なくとも1つの近傍アクティブ積分型画素からのそれぞれのトリガに基づいて実施される、請求項12に記載のエッジオン光子計数検出器。 - 前記イベント検出器からの前記トリガ信号に基づいて前記アナログストレージからデータを読み出すように構成される読出し回路を備えるデジタル処理回路(40)を備える、請求項12または13に記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記増幅器は、前記イベント検出器からの前記トリガ信号に基づいて低電力スリープ・モードに入るように構成される、請求項12から14のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記半導体基板は、好ましくは、浮遊帯(FZ)シリコン、高抵抗シリコン、および高抵抗FZシリコンからなる群から選択される、シリコン製であり、前記高抵抗シリコンおよび前記高抵抗FZシリコンは、1kΩcmよりも大きいバルク抵抗を有する、請求項1から15のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 入射X線に面するそれぞれのエッジを有し、横並びに配置され、および/または積層される複数の検出モジュールを備える、請求項1から16のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 複数の検出モジュールは、ウェハを形成するために、基板、好ましくは、セラミック基板に装着され、前記ウェハは、25mmから最大50mmの間隔以内で選択される幅、25mmから最大50mmの間隔以内で選択される深さ、および300μmから最大900μmの間隔以内で選択される厚さを有する、請求項17に記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記複数のアクティブ積分型画素は、前記半導体基板内のアクティブ積分相補型金属酸化膜半導体(CMOS)画素として実装される、請求項1から18のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 前記アクティブ積分型画素の少なくとも一部は、前記入射X線の方向に直交する方向においてよりも、前記入射X線の方向において、少なくとも2:1の関係で、長い伸長を有する、請求項1から19のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器。
- 請求項1から20のいずれかに記載のエッジオン光子計数検出器(20)を備える、X線画像システム(100)。
- 前記X線画像システム(100)は、コンピュータ断層撮影(CT)システム(100)である、請求項21に記載のX線画像システム。
- 前記X線画像システム(100)は、コンプトン相互作用または検出モジュール内のX線光子に関連した光効果を通じた相互作用から生じる電荷拡散を推定するように構成され、
前記X線画像システム(100)は、前記推定された電荷拡散に基づいて、前記検出モジュールの厚さに沿った前記X線光子と前記検出モジュールとの間の相互作用の初期点を推定するように構成される、請求項21または22に記載のX線画像システム。 - 前記X線画像システム(100)は、前記複数のアクティブ積分型画素が前記検出モジュールの主要面に分布している2つの方向のうちの少なくとも一方において、前記X線光子と前記検出モジュールとの間の相互作用の初期点の分解能を増大させるため、前記電荷拡散に関する情報を使用するように構成される、請求項23に記載のX線画像システム。
- 前記電荷拡散は、電荷雲によって表され、
前記複数のアクティブ積分型画素の少なくとも一部分は、前記電荷雲よりも小さいサイズを有する、請求項23または24に記載のX線画像システム。
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