JP7179177B2 - エッジオン光子計数検出器 - Google Patents
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Description
Claims (20)
- 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、前記半導体基板が、入射X線光子を前記半導体基板内の電子正孔対に変換することを可能にすることによって、前記入射X線光子を電気パルスに直接転送することを可能にするように構成された、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、
前記複数のアクティブ積分型画素は、少なくとも2つの方向に配置され、前記少なくとも2つの方向のうちの1つは、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は、前記入射X線の方向に実質的に直交する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は、前記入射X線に対してエッジオンで配向され、
前記複数のアクティブ積分型画素は、ドリフトする電子および/または正孔から誘導された電流を検出するための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、
前記複数のアクティブ積分型画素は、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と、前記増幅器の下流のアナログストレージと、を備え、前記アナログストレージは前記アクティブ積分型画素および前記アナログストレージからのデータの制御された読出しを可能にする、エッジオン光子計数検出器(20)。 - 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または2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深さ、および同じ幅を有する、請求項3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3または4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3から5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、増幅器を備える、請求項1から6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)を備える、請求項7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8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9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10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10または11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10から12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、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13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14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15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16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16または17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18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18または19に記載のX線画像システム。
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