JP6924755B2 - 光子計数放射線検出器、撮像システム、およびスペクトル放射線検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、広くは、撮像情報を検出する複数の検出画素を有する画素のアレイを有する放射線検出器に関する。本発明は、更に、スペクトル放射方法及び撮像システムに関する。

エネルギ分解光子計数検出器は、テルル化カドミウム亜鉛（CdZnTe、CZTとしても知られる）又はテルル化カドミウム（CdTe）のような直接変換材料に基づく。直接変換材料は、誤った情報及び／又はノイズの増加若しくは分解能の損失を引き起こす無視できない欠点を頻繁に示す化合物半導体である。例えば、検出器画素は、隣接する画素に対して意図されたいくらかの電荷を受け取ることができ（電荷共有）、又は半導体に向けて放射線が放出されない場合でも半導体材料を流れる電流を示すことができる（暗電流）。暗電流は、電極の種類（例えば、ブロッキング又は抵抗電極）及びセンサの抵抗率に依存して、画素ごとに数nAから画素ごとに数十nAの範囲である。前記暗電流は、典型的には指数関数的に、温度に大きく依存し、主として、温度上昇に伴う伝導帯電子及び価電子帯ホールの熱平衡密度の増加によって引き起こされる。

特に、CZTは、様々な原因による多数の望ましくないアーチファクトを示し、近年絶え間なく改良されてきた。これらのアーチファクト（例えば、光伝導利得）のいくつかに対処するために、例えば、ベースライン回復（BLR）回路が、必要とされる。このような回路は、また、暗電流及び温度変化によって引き起こされるゆっくりした変動を補償する。しかしながら、BLR回路は、また、高速応用例に関連して多くのアーチファクトを引き起こす。 CZTが（光電流以外の）フラックス依存性の過電流を示さなくなるとすぐに、BLRの使用は、これが引き起こす付加的なアーチファクトを考えると、特にこのような回路の不完全性（誘導に対する感度、パイルアップ等）に対処するには大幅に複雑な回路の開発を必要とすることを考慮すると、もはや正当ではない。

前述の暗電流の温度に対する依存性に対する許容可能な解決法が、非常に望ましい。暗電流の変化は、ベースラインシフトを引き起こし、その結果、エネルギ推定の誤差を生じる。検出器温度は、一般的に調整されるが、±1℃より下の温度マージンは、保証されないかもしれない。これは、実施に依存して2keVを超えるエネルギドリフトを引き起こしうる。

現在の解決法は、例えばグリッドスイッチサンプリングを含み、例えばUS2013/0284940A1から既知であるように、ベースラインシフトのサンプリングを、完全なスキャンを通して分散される、Ｘ線がオフである短期間に同期させる。この解決法は、特別な高度なＸ線管及びジェネレータ機能を必要とする。

他の解決法は、スキャン前サンプリングであってもよく、スキャンを開始する前に、ベースラインがサンプリングされ、暗電流が補償される。しかしながら、長いスキャンに対して、温度がずれることがあり、これはエネルギ推定誤差を引き起こす。

第３の潜在的な解決法は、AC結合であり、これは、十分に低い周波数変化を完全に排除する。 しかしながら、これは、大きなデカップリングキャパシタ及び入力バイアス抵抗を必要とし、必要とされる高レベルのモノリシック集積化には対応しない。また、基準を再確立するのに、BLR又はベースラインホルダ（BLH）を必要とする。

US2011/0248175A1は、センサ画素と一緒に検出器表面上に配置された基準APDを含む核検出器に対する温度補償回路を開示している。

本発明の目的は、検出器画素における不所望な電流を補償することである。

本発明による実施例は、撮像情報を検出する複数の検出画素を有する画素のアレイを有する光子計数放射線検出器を対象にする。前記画素のアレイの少なくとも１つの画素は、放射線を受けることから遮蔽される。これは、前記遮蔽された画素が、基準画素として使用されることを可能にし、前記基準画素から、様々な特性が、放射線を受ける画素と同時に、しかし、放射線の影響なしで、決定されうる。これは、この場合、例えば、ベースラインを設定する又は照射された画素の特性を補正するのに使用されうる。

好適な実施例において、前記検出器画素は、直接変換検出画素であり、好ましくは、テルル化カドミウム亜鉛に基づく検出画素である。

更に好適な実施例において、前記少なくとも１つの遮蔽された画素は、放射線吸収被覆、好ましくは放射線吸収コーティング又は放射線吸収構造により入射放射線から遮蔽される。

更に好適な実施例において、前記光子計数放射線検出器は、更に、前記少なくとも１つの遮蔽された画素を有する少なくとも１つの補償エリアと、前記補償エリアに接続され、前記補償エリアから電流を測定し、前記少なくとも１つの補償エリアから測定された電流から暗電流値を決定するように構成された暗電流決定器と、前記決定された暗電流値に基づいて検出された撮像情報に暗電流補償を適用するように構成された暗電流補償器とを有する。このように、電流が、１以上の遮蔽された画素からなる前記補償エリアから測定され、したがって、ここで生じたいかなる電流も、衝突する放射線から生じることはできない。したがって、暗電流値は、前記測定された電流から決定され、他の照射された画素における暗電流を補償するのに使用されうる。

更に好適な実施例において、散乱線除去グリッドが、前記画素のアレイ上に取り付けられ、前記少なくとも１つの補償エリアの各々が、前記散乱線除去グリッドの壁により囲まれる。このＡＳＧグリッドは、特に、検出器陽極表面を、効率的に遮蔽されることができる１以上の画素を含むセクションに分割するのに適している。遮蔽されたエリアの構築は、特に、ＡＳＧセクションを使用する場合に便利である。好ましくは、前記補償エリアは、１又は４の検出画素をカバーし、これらは、小さなセクションである。単一の画素は、画素ごとの暗電流の良好な指標を提供しうるが、近隣の画素は、どのような形でも前記遮蔽された画素に影響を与えるかもしれず、前記ＡＳＧの構築は、より小さな寸法において、より複雑になる。より多くの画素を使用することは、これを少なくとも部分的に克服するが、読み出し及び補償電子素子の増大された複雑性という代償を払う。４つの画素は、ＡＳＧ構築と電子素子複雑性との間の特に良好な妥協を提供する。

更に好適な実施例において、前記暗電流補償器は、好ましくは前記決定された暗電流値の反転値である補償電流値における、補償電流を、前記検出画素に、好ましくは全ての検出画素に供給することにより暗電流補償を適用するように構成される。これは、スキャン中の直接補償を可能にする。

代替的な更に好適な実施例において、前記暗電流補償器は、画像再構成中に前記検出された撮像情報を補償するのに使用される暗電流補償値を提供するように構成される。これは、全ての補償がデジタルで実行され、前記暗電流決定器のみが物理的に存在する必要があるので、減少された量の電子素子を可能にする。前記決定された暗電流値は、この場合、画像再構成アルゴリズムのような画像データ処理に対する付加的な入力として使用される。

更に好適な実施例において、前記暗電流決定器は、撮像情報より低いサンプリングレートで前記暗電流値を決定するように構成される。これは、品質を大幅に妥協することなしに処理の量を減少させる。

他の好適な実施例において、前記補償エリアは、電荷共有防止手段、好ましくはガードリングにより囲まれる。これは、周囲の画素による前記補償エリアに対する影響を減少させる。

更に好適な実施例において、放射線マスクが、前記画素のアレイの複数の画素を遮蔽する。マスクは、１以上の画素を遮蔽し、１以上の補償エリアを形成する便利な方法である。これは、また、前記放射線マスクが、規則的なパターン、好ましくはチェッカーボードパターンで前記複数の画素を遮蔽し、より好ましくは前記画素のアレイの一つおきの画素を覆う、更なる実施例を可能にする。これは、とりわけ、超高エネルギ分解（ＵＨＥＲ）検出器を構築することを可能にする。

本発明の他の実施例は、撮像情報を検出する複数の検出画素及び入射放射線から遮蔽され、暗電流値を決定するように構成される少なくとも１つの画素を有する画素のアレイを有する光子計数放射線検出器を照射するステップと、前記決定された暗電流値に基づいて前記検出された撮像情報に暗電流補償を適用するステップとを有する、対応するスペクトル放射線検出方法を対象とする。

本発明の他の実施例は、撮像情報を検出する複数の検出画素及び入射放射線から遮蔽される少なくとも１つの画素を有する画素のアレイを有する光子計数放射線検出器を照射するステップを有する、対応するスペクトル放射線検出方法を対象とし、複数の遮蔽された画素が、好ましくは規則的なパターン、より好ましくはチェッカーボードパターンにおいて、放射線マスクにより放射線から遮蔽される。

本発明の他の実施例は、本発明による光子計数放射線検出器を有する撮像システムを対象とする。好適な実施例において、前記放射線検出器は、Ｘ線放射線検出器、好ましくはコンピュータ断層撮影Ｘ線検出器である。

本発明の他の態様及び実施例は、以下の詳細な記載を読み、理解すると当業者により理解されるだろう。多くの追加の利点及び利益は、好適な実施例の以下の詳細な記載を読むと当業者に明らかになるだろう。

本発明は、図面により図示される。

光子計数放射線検出器の断面の概略的表現を示す。 放射線からブロックされた１つのエリアを持つ放射線検出器の上の散乱線除去グリッドの概略的表現を示す。 画素が放射線からブロックされない検出器画素のアレイの上面図の概略的表現を示す。 画素が放射線からブロックされない検出器画素のアレイの上面図の概略的表現を示す。 本発明による補償エリアを形成するブロックされた画素を持つ検出器画素のアレイの上面図の概略的表現を示す。 本発明によって暗電流を測定し、補償電流を提供する電気的実施例を示し、その基本的な構成要素の高度に概略的な表現である。 本発明によって暗電流を測定し、補償電流を提供する電気的実施例を示し、どのようにしてこれが電気回路で実施されうるかの例を示す。 本発明によって暗電流を測定し、補償電流を提供する電気的実施例を示し、どのようにしてこれが電気回路で実施されうるかの例を示す。 本発明によって暗電流を測定し、補償電流を提供する電気的実施例を示し、どのようにしてこれが電気回路で実施されうるかの例を示す。 規則的なパターンで放射線からブロックされる画素のアレイを描く。 検出器画素をブロックする規則的なパターンを得るのに使用されることができるマスク構造を示す。

本発明は、様々な構成要素及び構成要素の取り合わせ、並びに様々な処理動作及び処理動作の取り合わせの形を取りうる。図面は、好適な実施例を説明する目的のみであり、本発明を限定するように解釈されるべきではない。良好に視覚化するために、特定のフィーチャは、省略されてもよく、又は寸法は、正しい縮尺に従わなくてもよい。

放射線検出器は、放射線源により照射される（人間のような）対象の撮像情報を得るのに使用される。全ての非減衰放射線は、前記対象を通過し、前記放射線検出器に入り、前記放射線は、撮像情報に変換される。代替的な放射線検出器は、例えば、天文学又は写真撮影において使用されてもよく、入射放射線は、対象の情報又は画像を提供するように検出される。

本発明は、例えばスペクトル放射線撮像において使用されるような、光子計数検出器における暗電流ドリフトを補償することに関する。しばしば、これらの検出器は、直接変換放射線原理に基づく。図１は、断面において直接変換光子計数検出器１０の高度に概略的な表現を示す。

直接変換光子計数検出器１の大部分は、直接変換材料層１１により形成される。直接変換材料層１１は、固有材料である又は完全に空乏化したｐ−ｉ−ｎ構造を持つ単結晶半導体材料からなることができる。ＣＺＴは、本発明の実施例の観点から適切な半導体材料であるが、当業者に既知である他の直接変換材料も、本発明の利点から利益を得る（例えばＣｄＴｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓ等）。直接変換層１１は、検出器陰極１２と検出器陽極１３との間に配置される。前記検出器陰極は、負のバイアス電位に保持され、前記検出器陽極は、より少ない反発（通常は引きつける正の）電位に保持される。検出器陰極１２は、直接変換材料層１１上の連続的な層を形成し、一般に、前記直接変換光子計数検出器により検出されるエネルギレベルを持つ光子に対して透明である（又は無視できる吸収を持つ）。検出器陽極１３は、直接変換層１１の反対側にあり、検出器画素１３１のアレイ１２からなる。

光子ｘが、検出器陰極１２を通過し、直接変換材料層１１まで貫通する場合、前記光子は、直接変換材料と相互作用し、多くの電子‐ホール対を生成する。正電荷ホールは、強力に負に帯電された検出器陰極１２に向けてドリフトし、負電荷の電子は、より正に帯電した検出器陽極１３に向けてドリフトする。電子が、検出器陽極１３に近づく場合、信号が、各検出器画素１３１から誘導され（典型的には電流）、前記信号は、収集後に、特定の電極画素１３１に近づいた電子雲の電荷を示す。前記生成された信号は、この場合、処理ユニット（図示されない）により更に処理され、複数のいわゆるエネルギビン内の衝突する光子のエネルギの推定を生成する。この情報は、書き下された情報として又は検査された対象の（一部の）再構成画像として表示ユニット（図示されない）上でユーザに対して実際に表示される。

いくつかの場合に、光子は、例えば２つの隣接した陽極のギャップ上の体積において又は法線から強力に外れる角度で衝突する光子又はクロストークにより、正しい画素によりカウントされることができない。これに対処する様々な方法が存在する。１つの特定の頻繁に使用される解決法は、検出器１０上に配置され、放射線源に向けて前記検出器表面から実質的に垂直に突き出すタングステンのような放射線吸収材料で作られた壁を持つ散乱線除去グリッド（ＡＳＧ）１４の使用である。法線から外れる大きすぎる角度で入る光子は、壁１４により吸収又は方向転換される。図２は、検出器１０上に配置されたＡＳＧ１４の三次元表現を示す。ＡＳＧ壁１４は、上面を、通常は１つの画素１３１又は画素１３１のグループ（例えば２×２の画素）を覆う離散的なセクションに分割する。

以前に取り上げられたように、直接変換画素１３１が照射されない場合でさえ、これらは、通常は温度変化により引き起こされる又は影響を受ける小さな電流、いわゆる暗電流を生成する。結果として生じるベースラインシフトは、補正される必要がある。本発明は、放射線検出手順の間に照射されない画素１３２のみが、陽極画素１３のアレイにおける他の照射される画素と正確に同じ条件下で暗電流信号を生成するという洞察に基づく。これは、放射線から遮蔽される１以上の画素からなる補償エリア１３２を作成することにより達成されうる。電流が、補償エリア１３２から測定される場合、これは、代表暗電流値を生じる。この暗電流値は、この場合、例えば検出器画素１３１の各々の前記測定された電流値から（補償エリア１３２内の画素の量を補正した）補償エリア１３２から測定された電流値を単純に減算することにより、検出器画素１３１の測定された電流値を補償するのに使用されうる。

画素は、放射線が下の画素に到達するのをブロックする放射線吸収を使用することにより放射線から遮蔽されうる。これは、例えば、遮蔽される画素に又は上に加えられる又は配置されるブロック又は板のような吸収構造又は吸収コーティングの形式の完全吸収材料を使用することにより実現されうる。遮蔽は、コーティング及び構造の組み合わせを使用することにより実現されてもよい。コーティングを使用する利点は、例えばプリンティングにより、製造中に画素に加えられることが比較的容易であることである。しかしながら、完全吸収コーティングは、特に薄いコーティング及び／又は高エネルギ放射線に対しては、得るのが難しいかもしれない。構造は、これらをＡＳＧと組み合わせる又はこれらを画素に又は上に配置、成型又はプリントする、様々な形で製造段階に組み込まれうる。より厚い構造は、放射線をブロックする点でより効率的であるが、正確な配置が重要である。遮蔽は、また、例えば検出器陰極１２とＡＳＧ１４との間、又は代わりに前記放射線源と放射線検出器１０との間に配置されたフィルタにより、放射線検出器１０の外側で行われてもよいが、正確なアライメントは、この状況では極めて難しいかもしれない。

代わりに、レーザ焼結型のＡＳＧ構造に対して、ブロック要素は、前記ＡＳＧ自体と同じ処理工程において形成されてもよく、この後のいかなる誤整列又は機械的操作をも除去する。これは、しかしながら、製造時間及び材料のために増大されたコストを生じうる。

図２に示される例示的な実施例は、衝突するＸ線が完全にブロックされる補償エリア１３２を形成する中心エリアを持つＡＳＧアレイ１３を持つ。補償エリア１３２は、高度吸収材料を加えることにより達成され、下の全ての検出器画素を覆う。典型的には、１又は４の画素が、検出器サブピクセル化に依存する。図面において、前記中心エリアは、遮蔽される。前記遮蔽されるエリアの位置は、前記アレイ内の他の場所であってもよいが、暗電流変化が、前記ＣＺＴの大部分における電流の変化を示さないかもしれないので、好ましくは、前記アレイの縁ではない。更に、アレイ１３及びＡＳＧ１４は、前記補償エリア１３２の１以上を備えられてもよい。

図３Ａは、ＡＳＧ１４にアラインされた既知のＣＺＴ陽極の概念図を示す。この例において、各ＡＳＧセクションは、２×２の検出器画素を閉じ込める。中心ＡＳＧセクション内の画素は、Ｘ線を完全に吸収している。図３Ｂは、適切な電場分布を保証するようにガードリング１３３により囲まれた１つのＡＳＧセクション内に単一の画素１３１を持つ異なる陽極幾何構成を持つ代替実施例を示す。図３Ｂに示される構造の利益は、前記陽極が、故意に全ての近隣から離れて保持され、したがって、電荷共有及び／又はｋエスケープ（k-escape）により引き起こされる誤った事象を完全に除去する。

図３Ｃにおいて、補償エリア１３２は、図３Ａの中心ＡＳＧセクション内の２×２の画素１３１又は図３Ｂのガードリング１３３を持つ単一の画素１３１を放射線遮蔽材料で遮蔽することにより形成される。下の画素は、衝突する光子を受けず、それぞれの陽極に存在する唯一の信号は、暗電流である。前記暗電流は、測定され、アレイ１３内の全ての他の画素１３１に補償電流を提供するのに使用される。これは、ブロックされたＡＳＧセクションにおいて測定された暗電流が、異なるバルク位置における暗電流を示すという仮定の下で行われうる。この仮定が満たされる度合いは、センサ均一性とともに増大し、温度ドリフトが、検出器タイル上に形成しかつ１つのＡＳＩＣに接続された１つのＣＺＴ結晶上で均一に表れるという事実により正当化される。（図３Ａのように）２×２の遮蔽された画素１３１を使用する利点は、単一の画素品質又は画素間の（わずかな）サイズ差への依存を小さくするように、４つの異なる暗測定が得られ、これらが平均化されてもよく、又は外れ値が無視されてもよいことである。（図３Ｂのように）ガードリング１３４を持つ単一の画素１３１を使用する利点は、前記ＡＳＧセクション内の中心測定が得られ、周囲の画素からの、電荷共有のようなスピルオーバ（spill-over）効果が最小化されることである。

図４Ａの高度に概略的な表現は、補償エリア１３２の遮蔽された画素から暗電流値Ｉ１を決定する暗電流決定器４１を示す。この暗電流値Ｉ１は、この場合、検出画素１３１の測定された電流値を補正するのに使用される暗電流補償Ｉ２を提供する暗電流補償器４２に対する入力として使用される。最も直接的な方法は、暗電流補償Ｉ２を、前記決定された暗電流値Ｉ１の逆として規定することである（Ｉ２＝−Ｉ１）。より多くの又は少ない電流が補償に使用される他の補償方法が、本発明内で同様に考えられる。

補償エリア１３２から暗電流を決定し、検出画素１３１における暗電流を補償することは、様々な方法で実現されうる。４つの遮蔽された画素を有する補償エリア１３２の下の電気回路の１つの例示的な実施は、図４Ｂに示される。暗電流決定器４１は、例えば４つの単独の画素上に存在する暗電流に比例する電圧を生成するのに使用される単純なトランスインピーダンス増幅器を有する。全く同じ暗電流（又は暗電流を表す強度）に対応する電流が、この場合、生成される。暗電流補償器４２において、この電流は、２つの調整された電流ミラーを使用することにより符号を反転される（正から負、又はその逆）。画素ごとの１つの出力補償電流は、この場合、前記アレイ全体に分散される。図４Ｂに示される電流ミラーは、US20110168892A1から既知であるが、他の既知のミラートポロジも可能であり、考慮される。この回路の出力電流は、暗電流に等しく、前記アレイ内の放射線にさらされた全ての検出画素１３１（画素Ｎ、画素Ｎ＋１、画素Ｎ＋２等）に注入される正しい符号を持つ。効果的に、前記アレイ内の全ての検出画素１３１が、補償される。電流符号及び１つ又は２つの電流ミラーの必要性は、前記トランスインピーダンス増幅器及び電圧制御されるソースの実装に依存する。４つの画素が暗電流を決定するのに使用される図４Ｂの例において、画素ごとの出力電流は、好ましくは、取得された暗電流の４分の１を表すようにされる。この利得係数は、電圧制御される電流において又は前記電流ミラーを形成するトランジスタの単純な寸法により実施されうる。

補償は、完全なアレイ１３が同じ温度である場合に完全である。正確な暗電流がアレイ１３にわたり異なりうる場合でさえ、前記補償は、温度により引き起こされるドリフトが、エネルギ推定に影響を与えない、すなわち特定量の暗電流が、依然として存在するが、経時的に変動しないことを保証する。アレイ１３内の温度が前記アレイにわたり大きな勾配を持つ（例えば＞＞摂氏２度）場合にのみ、補償の量が、十分ではないかもしれないが、しかしながら、ベースラインドリフトを最小化する。

図４Ｂに示される実施例の拡張として、複数の補償エリア１３２が、例えば、それぞれ前記ＣＺＴ結晶の４つの角においてではないが、近くの４つの個別の遮蔽された画素又は２×２の遮蔽された画素の４つのグループを覆う。このようにして、暗電流及び両方の方向における前記センサ上の暗電流の勾配の良好なサンプリングが、達成されることができる。しかしながら、より複雑な電子素子が、減算される暗電流データの内挿（又は前記センサの周辺エリアに向けた外層）を実施するのに必要とされる。

図４Ｃは、前記補償電流が画素にわたり分散されることを可能にする実施例を概念的に示す。この特定の実施例は、アレイ１３内に存在する画素１３１と同じ数の信号をルーティングすることを必要とする。より実際的な実施は、前記電流ミラーの出力枝を各画素に移動することである。このようにして、全ての画素１３１に共通であるゲート電圧のみが、分散される必要があり、すなわち、補償エリア１３２（描かれた回路の中心セクション）のみが、単一の出力を持ち、前記単一の出力が、検出画素１３１にルーティングされる。更に他の代替例において、前記電流ミラーは、中心画素内に留まってもよいが、単一の画素に分散されるだけである。電流再生成回路は、この場合、各画素において近隣に再配分する等に使用されうる。このような再生成回路は、例えば、US20110168892A1から既知である。

図４Ｂに示される回路は、連続的に動作する。このトランスインピーダンス増幅器設計は、したがって、ノイズに関して決定的であり、前記補正は、非常に小さな入力参照オフセットを持つ増幅器に協力に依存する。より十分な実装は、したがって、サンプルホールド段が後に続く積分器段からなってもよい。前記補償は、したがって、所定の時間間隔で（例えばフレームごとに１回）更新されることができる。暗電流変化は、主に、低周波数成分として表れるので、１以上のフレームごとに一回の時間間隔で更新することは、十分でありうる。これを実装する例示的な実施例は、図４Ｄに示される。前記積分器は、ノイズ特性を大幅に改善し、例えば、R. Steadman et al, "A CMOS Photodiode Array with In-Pixel Data Acquisition System for Computed tomography", IEEE JSSC 2004, Vol.39)から既知であるように、有限入力オフセット及び１／ｆノイズの影響を取り除くように相関二重サンプリング（ＣＤＳ、Correlated Double Sampling）技術を実施することを可能にする。

本発明の更に他の実施例において、ハードウェアを用いる暗電流の補償を控えることが提案される。代案として、暗電流測定値が、検出器動作中に周期的に、しかしながら、スキャン中に予測される温度の非常にゆっくりの変化の観点から典型的には前記検出器自体のサンプリングレートより大幅に低いサンプリングレートで、サンプリングされる。サンプリングされた値は、デジタル化され、再構成のために撮像データと一緒に送出される。画像再構成中に、時間に対する暗電流の変化は、電荷感知増幅器の利得に基づいてエネルギ閾値のシフトの変化に変換される。温度変化により誘導されるシフトが、登録されたエネルギの数ｋｅＶ下に留まる限り、ハードウェアにおいて補償されないことは、スペクトル性能の大幅な損失を被らない。

図５Ａは、アレイ１３内の一つおきの画素１３１が、放射線から遮蔽され、補償エリア１３２のパターンを形成する、更なる実施例を示す。この例において、互い違いの一つおきの画素を覆う規則的なチェッカーボードのようなパターンが、図示される。以前に取り上げられた利点の他に、この実施例は、特に超高エネルギ（ＵＨＲ）光子計数撮像に対して、前述のものを越えた更なる利点を提供する。

ＡＳＧ１４は、通常は前記検出器自体の画素より大きなピッチで配置されるという事実にもかかわらず電荷共有を最小化することに既に寄与している。より細かいピッチのＡＳＧは、より高い製造複雑性及びコストを犠牲にして、エネルギ応答を改善する。多数の応用に対して、これは、必要ではないかもしれない。一つおきの画素を放射線から遮蔽することにより、低エネルギテールが、選択的に減少され、これにより限定的な数の特定のプロトコルに対して、エネルギ分解能を大幅に改善する。

この実施例は、より高いエネルギ分解能から利益を得る特定の光子計数放射線撮像応用に特に適している超高エネルギ分解（ＵＨＥＲ）モードを得ると見なされてもよい。超高分解ＵＨＲと同様に、前記検出器の効果的な照射エリアが、減少される。この場合、しかしながら、良好な空間分解能が達成されるのみならず、被ばく画素が、近隣画素からの電荷共有により大きく影響を受けずに、最良の可能なエネルギ応答を供給することも保証される。図５Ｂに示される実施例において、従来のＵＨＲとは対照的に、遮蔽マスク１５は、（回転軸に沿った）単独のスリットからならないが、むしろ、ＡＳＧピッチの半分で開口１５１及び遮蔽セクション１５２を持つチェッカーボードのようなパターンからなる。

遮蔽セクション１５２は、好ましくは、Ｘ線吸収材料、例えば十分な厚さ（例えば１００−２００μｍ）のタングステン、タンタル、モリブデン等からなる。遮蔽エリア１５２及び開口１５１は、検出器画素と同じサイズを持ち、前記利点から最適に利益を得るように完全にアラインされる必要がある。

例えば約１平方ミリメートルのＡＳＧピッチに対して、前記検出器が、１：４のサブピクセル化を示す、すなわち、ＡＳＧ壁１４により囲まれたエリアにより形成される各ＡＳＧセクションが、アラインされ、２×２の検出器画素を閉じ込める。前述のチェッカーボードパターンは、したがって、各ＡＳＧセクションに対して、（対角の）２つの検出器画素のみが照射されることを確認する。これは、電荷共有の可能性を大幅に減少させる。前記ＡＳＧは、単独で、（電荷共有により生じる）低エネルギテールを半分に既に減少させる。付加的なＵＨＥＲグリッド１５は、９０％の推定により残りのテールを更に減少させ、ほとんど完全なスペクトル応答をもたらす。

本発明の利点は、実施例に描かれた画素の幾何構成及び数に限定されない。他の幾何構成、アスペクト比、遮蔽画素の量（例えば１×２、３×３...）及び／又は回路実装が、全ての実施例に対して実現されうる。図４Ａ、Ｂ及びＣに示された回路は、当業者が図３Ｂの単独画素実施例又は図５Ａのものに適合するように実装する方法を知っている適合を必要とする。

本発明は、放射線検出器、特に、例えばコンピュータ断層撮影イメージャのような、セキュリティ又は医療撮像に使用される特定のＸ線検出器に関連する。

本発明は、図面及び先行する記載において詳細に図示及び説明されているが、このような図示及び説明は、限定的ではなく、説明用又は例示的であると見なされるべきであり、本発明は、開示された実施例に限定されない。

開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する際に当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

請求項内の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. 撮像情報を検出する複数の直接変換検出画素を有する画素のアレイを有する光子計数放射線検出器において、前記画素のアレイの少なくとも１つの画素が、放射線を受けることから遮蔽され、
   前記少なくとも１つの遮蔽された画素を有する少なくとも１つの補償エリアと、
   前記補償エリアに接続され、前記補償エリアからの電流を測定し、前記少なくとも１つの補償エリアから測定された電流から暗電流値を決定する暗電流決定器と、
   前記決定された暗電流値に基づいて前記検出される撮像情報に対して暗電流補償を適用する暗電流補償器と
   を有する、
   光子計数放射線検出器。
2. 前記直接変換検出画素が、テルル化カドミウム亜鉛又はテルル化カドミウムに基づく検出画素である、請求項１に記載の光子計数放射線検出器。
3. 前記少なくとも１つの遮蔽された画素が、放射線吸収被覆により入射放射線から遮蔽される、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の光子計数放射線検出器。
4. 前記画素のアレイの上に取り付けられる散乱線除去グリッドを有し、前記少なくとも１つの補償エリアの各々が、前記散乱線除去グリッドの壁により囲まれる、請求項１に記載の光子計数放射線検出器。
5. 前記暗電流補償器が、前記検出画素に補償電流を供給することにより暗電流補償を適用する、請求項１に記載の光子計数放射線検出器。
6. 前記暗電流補償器が、画像再構成中に前記検出された撮像情報を補償するのに使用される暗電流補償値を提供する、請求項１に記載の光子計数放射線検出器。
7. 前記暗電流決定器が、撮像情報のサンプリングレートより低いサンプリングレートで前記暗電流値を決定する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光子計数放射線検出器。
8. 前記補償エリアが、電荷共有防止手段により囲まれる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光子計数放射線検出器。
9. 放射線マスクが、前記画素のアレイの複数の画素を遮蔽する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光子計数放射線検出器。
10. 前記放射線マスクが、規則的なパターンで前記複数の画素を遮蔽する、請求項９に記載の光子計数放射線検出器。
11. 撮像情報を検出する複数の検出画素及び入射放射線から遮蔽される少なくとも１つの画素を有する画素のアレイを有する光子計数放射線検出器を照射するステップ、
    前記少なくとも１つの遮蔽された画素から暗電流値を決定するステップと、
    前記決定された暗電流値に基づいて前記検出された撮像情報に暗電流補償を適用するステップと
    を有するスペクトル放射線検出方法。
12. 複数の遮蔽された画素が、放射線マスクにより放射線から遮蔽される、請求項１１に記載のスペクトル放射線検出方法。
13. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光子計数放射線検出器を有する撮像システム。
14. 前記光子計数放射線検出器が、Ｘ線放射線検出器である、請求項１３に記載の撮像システム。

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