TWI788320B - 輻射檢測器、用於檢測輻射之系統、使用輻射檢測器之設備及分配記憶體之方法 - Google Patents

輻射檢測器、用於檢測輻射之系統、使用輻射檢測器之設備及分配記憶體之方法 Download PDF

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Abstract

本文公開輻射檢測器，其包括：輻射吸收層，其配置成吸收輻射；多個計數器，每個與倉關聯並且配置成對檢測器所吸收的輻射粒子的數目計數；記憶體，其包括多個單元；處理器，其配置成對計數器分配單元。

Description

輻射檢測器、用於檢測輻射之系統、使用輻射檢測器之設備及分配記憶體之方法
本公開涉及配置成在例如X射線檢測器等輻射檢測器中動態分配記憶體用於粒子計數的方法和裝置。
輻射檢測器是測量輻射性質的設備。該性質的示例可以包括輻射的強度、相位和極化的空間分佈。輻射可以是與受檢者交互的輻射。例如，輻射檢測器測量的輻射可以是穿過受檢者或從受檢者反射的輻射。輻射可以是電磁輻射，例如紅外光、可見光、紫外光、X射線或γ射線。
一個類型的輻射檢測器基於輻射與半導體之間的交互。例如，該類型的輻射檢測器可以包括半導體層，其吸收輻射並且然後產生數量與輻射能量成比例的載荷子(例如，電子和空穴)。這些載荷子由電路收集且計數來確定輻射能量並且對下一個入射輻射重複該過程。通過對所檢測的輻射的數目計數而可以將光譜編譯為其能量的函數。因為必須在檢測器準備下一個檢測之前收集輻射產生的載荷子，這些檢測器的速度受到限制。
本文公開輻射檢測器，其包括：輻射吸收層，其配置成吸收輻射；多個計數器，每個與倉關聯並且配置成記錄輻射吸收層所吸收的輻射的粒子數目，其 中粒子的能量落在倉中；記憶體，其包括多個單元；處理器，其配置成對計數器分配單元。
根據實施例，處理器配置成基於計數器中記錄的粒子的至少一個數目對計數器分配單元。
根據實施例，處理器配置成基於計數器中記錄的粒子的至少一個數目的變化率對計數器分配單元。
根據實施例，處理器配置成釋放單元。
根據實施例，處理器配置成基於計數器中記錄的粒子的至少一個數目對計數器釋放單元。
根據實施例，處理器配置成基於計數器中記錄的粒子的至少一個數目的變化率對計數器釋放單元。
根據實施例，輻射是X射線。
根據實施例，輻射檢測器進一步包括控制器，其中該控制器配置成確定輻射粒子的能量是否落入倉內；並且其中控制器配置成促使與倉關聯的計數器記錄的數目增加一。
根據實施例，輻射檢測器進一步包括：第一電壓比較器，其配置成將輻射吸收層的電觸點的電壓與第一閾值比較；第二電壓比較器，其配置成將該電壓與第二閾值比較；控制器，其配置成從第一電壓比較器確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值的時間啟動時間延遲。
根據實施例，控制器配置成在時間延遲開始或終止時啟動第二電壓比較器。
根據實施例，輻射檢測器進一步包括電壓表，其中控制器配置成在時間延遲終止時促使電壓表測量電壓。
根據實施例，控制器配置成基於在時間延遲終止時測量的電壓值確定粒子能量。
根據實施例，檢測器包括電容器模組，其電連接到電觸點，其中該電容器模組配置成從電觸點收集載荷子。
根據實施例，控制器配置成使電極連接到電接地。
根據實施例，電壓變化率在時間延遲終止時大致為零。
根據實施例，電壓變化率在時間延遲終止時大致為非零。
根據實施例，輻射吸收層包括二極體。
根據實施例，輻射吸收層包括矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合。
根據實施例，輻射檢測器不包括閃爍體。
根據實施例，輻射檢測器包括像素陣列。
本文公開這樣的系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個和X射線源，其中該系統配置成對人的胸部或腹部進行X射線放射攝影。
本文公開這樣的系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個和X射線源，其中該系統配置成對人的口腔進行X射線放射攝影。
本文公開貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個和X射線源，其中該貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統配置成使用背散射X射線形成圖像。
本文公開貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個和X射線源，其中該貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統配置成使用透射通過被檢查物體的X射線來形成圖像。
本文公開全身掃描器系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個和輻射源。
本文公開電腦斷層攝影(CT)系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個和輻射源。
本文公開電子顯微鏡，其包括上文的輻射檢測器中的任一個、電子源和電子光學系統。
本文公開這樣的系統，其包括上文的輻射檢測器中的任一個，其中該系統是X射線望遠鏡或X射線顯微鏡，或其中該系統配置成進行乳房放射攝影、工業缺陷檢測、顯微放射攝影、鑄件檢查、焊縫檢查或數字減影血管攝影。
本文公開這樣的方法，其包括：確定輻射粒子的能量是否落入倉內；在確定能量落入倉內時，促使與該倉關聯的第一計數器記錄的第一數目增加一；確定該第一數目或其變化率是否滿足第一條件；在確定第一數目或其變化率滿足該第一條件時，對第一計數器分配記憶體的單元。
根據實施例，方法進一步包括：確定第二計數器記錄的第二數目或其變化率是否滿足第二條件；在確定該第二數目或其變化率滿足該第二條件時，從第二計數器釋放記憶體的單元。
本文公開這樣的方法，其包括：監測配置成僅對輻射粒子計數的計數器所記錄的數目，這些粒子中的每個的能量在倉內；確定該數目或其變化率是否滿 足第一條件；在確定數目或其變化率滿足該第一條件時，對計數器分配記憶體的單元。
根據實施例，方法進一步包括：確定數目或其變化率是否滿足第二條件；在確定數目或其變化率滿足該第二條件時，從計數器釋放記憶體的單元。
100:輻射檢測器
110:輻射吸收層
111:第一摻雜區
112:本征區
113:第二摻雜區
114:離散區
119A:電觸點
119B:電觸點
120:電子層
121:電子系統
130:填充材料
131:通孔
150:像素
151:輻射的能量
152:步驟
153A、153B、153C:倉
154A、154B、154C:計數器
301:第一電壓比較器
302:第二電壓比較器
305:開關
306:模數轉換器
309:電容器模組
310:控制器
320、320A、320B、320C、320D、320E、320F:計數器
328:處理器
329:記憶體
501、502、503、504、505、506、510、511、512、513、514:過程
1201:脈衝輻射源
1202:物體
1301:脈衝輻射源
1302:物體
1401:脈衝輻射源
1402:物體
1501:脈衝輻射源
1502:行李
1601:脈衝輻射源
1602:人
1701:脈衝輻射源
1801:電子源
1802:樣本
1803:電子光學系統
圖1A和圖1B示意示出根據實施例的輻射檢測器及其框圖。
圖2A示意示出輻射檢測器的橫截面圖。
圖2B示意示出輻射檢測器的詳細橫截面圖。
圖2C示意示出輻射檢測器的備選詳細橫截面圖。
圖3A和圖3B各自示出根據實施例的檢測器的電子系統的部件圖。
圖4A示意示出具有6個計數器的電子系統，這些計數器中的每個具有16個位；以及在計數器中記錄的輻射粒子的數目。
圖4B示意示出計數器需要在一段時間後計數的倉的最小數目。
圖5A示意示出在計數開始之前分配給計數器的一些記憶體單元。
圖5B示意示出處理器318可以將來自記憶體的一個額外單元分配給計數器中的一個。
圖5C示意示出處理器對計數器分配許多記憶體單元。
圖6A和圖6B各自示出根據實施例的方法的流程圖。
圖7-圖13各自示意示出這樣的系統，其包括本文描述的輻射檢測器。
圖1A示意示出根據實施例的輻射檢測器100。該檢測器具有像素150的陣列。陣列可以是矩形陣列、蜂窩狀陣列、六邊形陣列或任何其他適合的陣列。每個像素150配置成檢測其上入射的來自輻射源的輻射粒子並且測量輻射的特性(例如，粒子的能量、波長和頻率)。例如，每個像素150配置成在一段時間內對其上入射的、能量落在多個倉中的輻射粒子的數目計數。所有像素150可配置成在相同時段內對其上入射的、在多個能量倉內的輻射粒子的數目計數。每個像素150可具有它自己的模數轉換器(ADC)，其配置成使代表入射輻射粒子的能量的模擬信號數位化為數字信號。像素150可配置成並行操作。例如，在一個像素150測量入射輻射粒子時，另一個像素150可等待輻射粒子到達。像素150可以但不必獨立可尋址。
檢測器100可具有至少100、2500、10000個或更多的像素150。檢測器100可配置成使所有像素150所計數的具有相同能量範圍的倉的所檢測輻射的數目相加。例如，檢測器100可使像素150存儲在能量從70KeV到71KeV的倉中的數目相加、使像素150存儲在能量從71KeV到72KeV的倉中的數目相加，等等。檢測器100可將倉的相加數目編譯為檢測器100上入射的輻射的能譜。
圖1B示意示出根據實施例的檢測器100的框圖。每個像素150可測量其上入射的輻射的能量151。輻射的能量151在步驟152中被數位化(例如，由ADC)到多個倉153A、153B、153C…中的一個內。倉153A、153B、153C…每個分別具有對應的計數器154A、154B和154C。當能量151分配到倉內時，對應計數器中存儲的數目增加一。檢測器100可使對應於像素150中的相同能量範圍的倉的所 有計數器中存儲的數目相加。例如，所有像素150中的所有計數器154C中存儲的數目可相加並且存儲在對於相同能量範圍的全局計數器100C中。所有全局計數器中存儲的數目可編譯為檢測器100上入射的輻射的能譜。
圖2A示意示出根據實施例的輻射檢測器100的橫截面圖。該輻射檢測器100可包括輻射吸收層110和電子層120(例如，ASIC)，用於處理或分析入射輻射在輻射吸收層110中產生的電信號。檢測器100可包括或可不包括閃爍體。輻射吸收層110可包括半導體材料，例如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合。半導體對於感興趣的輻射可具有高的品質衰減係數。
如在圖2B中的輻射檢測器100的詳細橫截面圖中示出的，根據實施例，輻射吸收層110可包括由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114形成的一個或多個二極體(例如，p-i-n或p-n)。第二摻雜區113可通過本征區112(可選)而與第一摻雜區111分離。離散部分114通過第一摻雜區111或本征區112而彼此分離。第一摻雜區111和第二摻雜區113其有相反類型的摻雜(例如，區111是p型並且區113是n型，或區111是n型並且區113是p型)。在圖2B中的示例中，第二摻雜區113的離散區114中的每個與第一摻雜區111和本征區112(可選)一起形成二極體。即，在圖2B中的示例中，輻射吸收層110具有多個二極體，其具有第一摻雜區111作為共用電極。第一摻雜區111還可具有離散部分。
在來自輻射源的輻射撞擊輻射吸收層110(其包括二極體)時，輻射光子可被吸收並且通過許多機制產生一個或多個載荷子。這些載荷子可在電場下向二極體中的一個的電極漂移。場可以是外部電場。電觸點119B可包括離散部分，其中的每個與離散區114電接觸。在實施例中，載荷子可在多個方向上漂移使 得輻射的單個粒子產生的載荷子大致未被兩個不同離散區114共用(“大致未被共用”在這裏意指這些載荷子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流向與餘下載荷子不同的離散區114中的一個)。在這些離散區114中的一個的足跡周圍入射的輻射粒子產生的載荷子大致未與這些離散區114中的另一個共用。與離散區114關聯的像素150可以是圍繞離散區114的區域，其中由其中入射的輻射粒子產生的載荷子中的大致全部(超過98%、超過99.5%、超過99.9%或超過99.99%)流向離散區114。即，這些載荷子中不到2%、不到1%、不到0.1%或不到0.01%流到像素外。
如在圖2C中的檢測器100的備選詳細橫截面圖中示出的，根據實施例，X射線吸收層110可包括具有半導體材料(例如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合)的電阻器，但不包括二極體。半導體對於感興趣的輻射可具有高的品質衰減係數。
在輻射撞擊輻射吸收層110(其包括電阻器但不包括二極體)時，它可被吸收並且通過許多機制產生一個或多個載荷子。一個輻射粒子可產生10至100000個載荷子。載荷子可在電場下向電觸點119A和119B漂移。場可以是外部電場。電觸點119B包括離散部分。在實施例中，載荷子可在多個方向上漂移使得單個輻射粒子產生的載荷子大致未被電觸點119B的兩個不同離散部分共用(“大致未被共用”在這裏意指這些載荷子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流向與餘下載荷子不同的離散部分中的一個)。在電觸點119B的這些離散部分中的一個的足跡周圍入射的輻射粒子產生的載荷子大致未與電觸點119B的這些離散部分中的另一個共用。與電觸點119B的離散部分關聯的像素150可以是圍繞離散部分的區域，其中由其中入射的輻射粒子產生的載荷子中的大致全部(超 過98%、超過99.5%、超過99.9%或超過99.99%)流向電觸點119B的離散部分。即，這些載荷子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%或不到0.01%流到與電觸點119B的一個離散部分關聯的像素外。
電子層120可包括電子系統121，其適合於處理或解釋輻射吸收層110上入射的輻射產生的信號。電子系統121可包括例如濾波網路、放大器、積分器和比較器等模擬電路或例如微處理器等數字電路和記憶體。電子系統121可以包括一個或多個ADC。電子系統121可包括像素共用的部件或專用於單個像素的部件。例如，電子系統121可包括專用於每個像素的放大器和在所有像素之間共用的微處理器。電子系統121可通過通孔131電連接到像素。通孔之間的空間可用填充材料130填充，該填充層130可使電子層120到輻射吸收層110的連接的機械穩定性增加。在不使用通孔的情況下使電子系統121連接到像素的其他接合技術是可能的。
圖3A和圖3B各自示出根據實施例的電子系統121的部件圖。電子系統121可包括第一電壓比較器301、第二電壓比較器302、多個計數器320(其包括計數器320A、320B、320C、320D…)、開關305、ADC 306和控制器310。
第一電壓比較器301配置成將電觸點119B的離散部分的電壓與第一閾值比較。第一電壓比較器301可配置成直接監測電壓，或通過使一段時間內流過二極體或電觸點的電流整合來計算電壓。第一電壓比較器301可由控制器310可控地啟動或停用。第一電壓比較器301可以是連續比較器。即，第一電壓比較器301可配置成被連續啟動，並且連續監測電壓。配置為連續比較器的第一電壓比較器301使系統121錯過由入射輻射粒子產生的信號的機會減少。配置為連續比較器的第一電壓比較器301在入射輻射粒子強度相對高時尤其適合。第一電壓 比較器301可以是鐘控比較器，其具有較低功耗的益處。配置為鐘控比較器的第一電壓比較器301可導致系統121錯過由一些入射輻射粒子產生的信號。在入射輻射強度低時，錯過入射輻射粒子的機會因為兩個連續光子之間的間隔相對長而較低。因此，配置為鐘控比較器的第一電壓比較器301在入射輻射強度相對低時尤其適合。第一閾值可以是一個入射輻射粒子可在電觸點119B中產生的最大電壓的1-5%、5-10%、10%-20%、20-30%、30-40%或40-50%。最大電壓可取決於入射輻射粒子的能量(即，入射輻射的波長)，輻射吸收層110的材料和其他因素。例如，第一閾值可以是50mV、100mV、150mV或200mV。
第二電壓比較器302配置成將電壓與第二閾值比較。第二電壓比較器302可配置成直接監測電壓，或通過使一段時間內流過二極體或電觸點的電流整合來計算電壓。第二電壓比較器302可以是連續比較器。第二電壓比較器302可由控制器310可控地啟動或停用。在停用第二電壓比較器302時，第二電壓比較器302的功耗可以是啟動第二電壓比較器302時的功耗的不到1%、不到5%、不到10%或不到20%。第二閾值的絕對值大於第一閾值的絕對值。如本文使用的，術語實數x的“絕對值”或“模數”|x|是x的非負值而不考慮它的符號。即，
Figure 107100842-A0305-02-0012-1
。第二閾值可以是第一閾值的200%-300%。例如，第二閾值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二電壓比較器302和第一電壓比較器301可以是相同部件。即，系統121可具有一個電壓比較器，其可以在不同時間將電壓與兩個不同閾值比較。
第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可包括一個或多個運算放大器或任何其他適合的電路。第一電壓比較器301或第二電壓比較器302可具有高的速度以允許系統121在高的入射輻射通量下操作。然而，具有高的速度通常以功 耗為代價。
控制器310可以是例如微控制器和微處理器等硬體部件。控制器310配置成從第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值(例如，電壓的絕對值從第一閾值的絕對關值以下增加到等於或超過第一閾值的絕對值的值)的時間啟動時間延遲。在這裏因為電壓可以是負的或正的而使用絕對值，這取決於是使用二極體的陰極還是陽極的電壓或使用哪個電觸點。控制器310可配置成在第一電壓比較器301確定電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值的時間之前，保持停用第二電壓比較器302、計數器320和第一電壓比較器301的操作不需要的任何其他電路。時間延遲可在電壓變穩定(即，電壓的變化率大致為零)之前或之後終止。短語“電壓的變化率大致為零”意指電壓的時間變化小於0.1%/ns。短語“電壓的變化率大致為非零”意指電壓的時間變化是至少0.1%/ns。
控制器310可配置成在時間延遲期間(其包括開始和終止)啟動第二電壓比較器。在實施例中，控制器310配置成在時間延遲開始時啟動第二電壓比較器。術語“啟動”意指促使部件進入操作狀態(例如，通過發送例如電壓脈衝或邏輯電平等信號、通過提供電力等)。術語“停用”意指促使部件進入非操作狀態(例如，通過發送例如電壓脈衝或邏輯電平等信號、通過切斷電力等)。操作狀態可具有比非操作狀態更高的功耗(例如，高10倍、高100倍、高1000倍)。控制器310本身可被停用直到第一電壓比較器301的輸出在電壓的絕對值等於或超出第一閾值的絕對值時才啟動控制器310。
如果在時間延遲期間第二電壓比較器302確定電壓的絕對值等於或超出第二閾值的絕對值並且輻射粒子的能量落在與計數器320關聯的倉中，控制器310 可配置成促使計數器320中的一個記錄的數目增加一。
控制器310可以配置成促使ADC 306在時間延遲終止時將電壓數位化並且基於電壓確定輻射粒子的能量落在哪個倉中。
控制器310可配置成使電觸點119B連接到電接地，以便使電壓重定並且使電觸點119B上累積的任何載荷子放電。在實施例中，電觸點119B在時間延遲終止後連接到電接地。在實施例中，電觸點119B在有限複位時期連接到電接地。控制器310可通過控制開關305而使電觸點119B連接到電接地。開關可以是電晶體，例如場效應電晶體(FET)。
ADC 306可將它測量的電壓作為模擬或數字信號饋送給控制器310。ADC可以是逐次逼近型寄存器(SAR)ADC(也叫作逐次逼近ADC)。SAR ADC在最終彙聚於模擬信號的數字輸出之前經由通過所有可能量化等級的二進位搜索來使模擬信號數位化。SAR ADC可其有四個主要子電路：採樣和保持電路，用於獲取輸入電壓(Vin)；內部數模轉換器(DAC)，其配置成對模擬電壓比較器供應等於逐次逼近型寄存器(SAR)的數字代碼輸出的模擬電壓，該模擬電壓比較器將Vin與內部DAC的輸出比較並且向SAR輸出比較結果，SAR配置成向內部DAC供應Vin的逼近數字代碼。SAR可被初始化使得最高有效位(MSB)等於數字1。該代碼被饋送到內部DAC內，其然後將該數字代碼的模擬等效物(Vref/2)供應到比較器內用於與Vin比較。如果該模擬電壓超出Vin，比較器促使SAR將該位重定；否則，位留下1。然後SAR的下一個位設置為1並且進行相同測試，從而繼續該二進位搜索直到SAR中的每個位已被測試。所得的代碼是Vin的數字逼近並且最後在數位化結束時由SAR輸出。
系統121可包括電容器模組309，其電連接到電觸點119B，其中電容器模組 配置成從電觸點119B收集載荷子。電容器模組可以包括放大器的回饋路徑中的電容器。如此配置的放大器叫作電容跨阻放大器(CTIA)。CTIA通過防止放大器飽和而具有高的動態範圍並且通過限制信號路徑中的帶寬來提高信噪比。來自電極的載荷子在一段時間(“整合期”)(例如，如在圖6中示出的，在ts至t0之間)內在電容器上累積。在整合期終止後，由ADC 306對電容器電壓採樣並且然後由重定開關將其重定。電容器模組309可以包括直接連接到電觸點119B的電容器。
每個像素的計數器320與一定能量範圍的多個倉關聯。例如，其320A可以與具有70-71KeV能量的粒子的倉關聯，計數器320B可以與71072KeV的倉關聯，計數器320C可以與72-73KeV的倉關聯，計數器320D可以與73-74KeV的倉關聯。當ADC 306確定入射輻射粒子的能量在倉中時，計數器320與計數器320的倉關聯並且該倉中記錄的數目增加一。
在實施例中，電子系統121包括多個計數器320(例如計數器320A、320B、320C、320D…)。通過計數器320具有的位的數量確定每個計數器320的粒子計數上限。例如，包括4個位的計數器可以計數達16個，並且具有16個位的計數器可以計數達65536。位可以由任何適合的電路實現，例如觸發器，其是具有兩個穩定級並且可以用於存儲資訊且可以通過施加於一個或多個控制輸入的信號而改變狀態的電路。不同能級的輻射粒子的數目由於入射輻射的性質而十分不同。在圖4A中示出的示例中，電子系統121配置成通過使用六個計數器320A至320F而對處於6個不同能級的粒子計數，這些能級中的每個具有16個位。在一段時間後，計數器中記錄的輻射粒子的數目是不同的-計數器320C具有幾乎215的最高計數，而計數器320F具有少於15的最低計數。即，計數器320C需 要它全部的16個位，而計數器320F只需要它的16個位中的4個。圖4B示出在圖4A中計數器需要記錄它們的相應計數的位的最小數目。
在實施例中，輻射檢測器100可具有記憶體329和處理器328，該處理器328配置成在粒子計數期間對需要更多記憶體的那些計數器動態分配記憶體單元。這些單元可以是任意數量的位(例如，一個位)。記憶體329可以具有至少100、2500、10000個或更多單元。輻射檢測器100的每個像素可以具有它的專用記憶體329或像素可以共用記憶體329。在實施例中，在計數開始之前，每個計數器可以具有初始分配給計數器的一些單元。如圖5A中示出的，計數器320A至320F初始全部具有分配於此的4個位，這允許每個計數器計數達15個粒子。
隨著計數的進行，計數器中記錄的粒子數目可以增加，但可能以不同速率。計數器中的一些可以在其他計數器達到它們初始分配的記憶體329的單元所允許的最大量之前達到該最大量。在圖5B中示出的示例中，在計數器320C將達到它初始分配的4個位所允許的最大量之前，處理器328可以在計數器320C溢出之前從記憶體329對計數器320C分配額外單元(例如，一個位)。計數器320C的最大計數從而增加超過16(例如，到32)。
處理器328配置成監測計數器中記錄的輻射粒子的數目。如果計數器中記錄的粒子數目滿足一定條件(例如，達到閾值，或所記錄的數目的變化率達到閾值速率)，控制器328配置成從記憶體329對計數器分配單元。在圖5C中示出的示例中，處理器328對計數器分配許多單元。例如，計數器320C現在具有15個位，而計數器320F仍具有初始分配的4個位。
在實施例中，如果計數器記錄的的粒子數目滿足一定條件(例如，保持在閾值以下，或所記錄的數目的變化率保持在閾值速率以下)，處理器328配置成 使單元從計數器釋放回到記憶體329。釋放的單元可以根據需要重新分配給計數器。
圖6A示意示出在輻射檢測器中動態分配記憶體單元的方法的示例流程圖。在過程501中，確定輻射粒子(例如，被檢測器的輻射吸收層吸收的那些中的一個)的能量是否落入倉內。在過程502中，如果粒子的能量如在過程510中確定的那樣落入倉內，與該倉關聯的計數器中記錄的粒子數目增加一。在過程503中，確定記錄的粒子數目或其變化率是否滿足一定條件(例如，數目或速率等於或超出閾值或速率)。在過程504中，如果如在過程503中確定的那樣滿足條件，對該計數器分配記憶體單元。在可選過程505中，確定另一個計數器中記錄的粒子數目或其變化率是否滿足另一個條件(例如，數目或速率等於或低於閾值或速率)。在可選過程506中，如果其他計數器中記錄的粒子數目或其變化率滿足其他條件，記憶體單元從其他計數器釋放並且返回記憶體。
圖6B示意示出在輻射檢測器中動態分配記憶體單元的方法的流程圖的另一個示例。在過程510中，配置成只對能量落入倉內的輻射粒子計數的計數器所記錄的數目得到監測。在過程511中，確定該數目或其變化率是否滿足第一條件(例如，數目或速率等於或超出閾值或速率)。在過程512中，如果如在過程511中確定的那樣滿足第一條件，對該計數器分配記憶體單元。在可選過程513中，確定數目或其變化率是否滿足第二條件(例如，數目或速率等於或低於閾值或速率)。在可選過程514中，如果數目或其變化率滿足第二條件，記憶體單元從計數器釋放並且返回記憶體。
圖7示意示出這樣的系統，其包括本文描述的輻射檢測器100。該系統可用於醫學成像，例如胸部X射線放射攝影、腹部X射線放射攝影等。系統包括發 射X射線的脈衝輻射源1201。從脈衝輻射源1201發射的X射線穿過物體1202(例如，例如胸部、肢體、腹部等人體部位)、由於物體1202的內部結構(例如，骨頭、肌肉、脂肪和器官等)而衰減不同程度並且被投射到輻射檢測器100。輻射檢測器100通過檢測X射線的強度分佈來形成圖像。
圖8示意示出這樣的系統，其包括本文描述的輻射檢測器100。該系統可用於醫學成像，例如牙齒X射線放射攝影。系統包括脈衝輻射源1301。從脈衝輻射源1301發射的X射線穿過物體1302，其是哺乳動物(例如，人類)口腔的部分。物體1302可包括上顎骨、顎骨、牙齒、下顎或舌頭。X射線由於物體1302的不同結構而衰減不同程度並且被投射到輻射檢測器100。輻射檢測器100通過檢測X射線的強度分佈來形成圖像。牙齒比齲齒、感染和牙周膜吸收更多的X射線。牙科患者接收的X射線輻射的劑量典型地是小的(對於全口系列是近似0.150mSv)。
圖9示意示出貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括本文描述的輻射檢測器100。系統可用於在例如海運集裝箱、車輛、輪船、行李等傳輸系統中檢查和識別物品。系統包括脈衝輻射源1401。從脈衝輻射源1401發射的X射線可從物體1402(例如，海運集裝箱、車輛、輪船等)背散射並且被投射到輻射檢測器100。物體1402的不同內部結構可有差異地背散射X射線。輻射檢測器100通過檢測背散射輻射的強度分佈和/或背散射輻射的能量來形成圖像。
圖10示意示出另一個貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括本文描述的輻射檢測器100。系統可用於公交站和機場處的行李篩查。系統包括發射X射線的脈衝輻射源1501。從脈衝輻射源1501發射的X射線可穿過行李1502件、由於行李的內含物而有差異地衰減並且被投射到輻射檢測器100。輻射檢測器 100通過檢測透射的X射線的強度分佈來形成圖像。系統可揭示行李的內含物並且識別公共交通上禁用的專案，例如槍支、毒品、鋒利武器、易燃物。
圖11示意示出全身掃描器系統，其包括本文描述的輻射檢測器100。該全身掃描器系統可為了安全篩查目的來檢測人體上的物體而不物理脫衣或進行物理接觸。全身掃描器系統可能夠檢測非金屬物體。全身掃描器系統包括脈衝輻射源1601。從脈衝輻射源1601發射的輻射可從被篩查的人1602和其上的物體背散射，並且被投射到輻射檢測器100。物體和人體可有差異地背散射X射線。輻射檢測器100通過檢測背散射輻射的強度分佈來形成圖像。輻射檢測器100和脈衝輻射源1601可配置成線上性或旋轉方向上掃描人。
圖12示意示出X射線電腦斷層攝影(X射線CT)系統。X射線CT系統使用電腦處理的X射線來產生被掃描物體的特定區域的斷層攝影圖像(虛擬“切片”)。斷層攝影圖像在各種醫學學科中可用於診斷和治療目的，或用於缺陷檢測、失效分析、計量、組件分析和逆向工程。X射線CT系統包括本文描述描述的輻射檢測器100和發射X射線的脈衝輻射源1701。輻射檢測器100和脈衝輻射源1701可配置成沿一個或多個圓形或螺旋形路徑同步旋轉。
圖13示意示出電子顯微鏡。該電子顯微鏡包括電子源1801(也叫作電子槍)，其配置成發射電子。電子源1801可具有各種發射機制，例如熱離子、光電陰極、冷發射或等離子體源。發射的電子經過電子光學系統1803，其可配置成使電子成形、加速或聚焦。電子然後到達樣本1802並且圖像檢測器可從其處形成圖像。電子顯微鏡可包括本文描述的輻射檢測器100，用於進行能量色散X射線光譜分析(EDS)。EDS是用於樣本的元素分析或化學表徵的分析技術。當電子入射在樣本上時，它們促使從樣本發射特徵X射線。入射電子可激發樣本中原子的內 殼層中的電子、從殼層逐出電子，同時在電子所在的地方形成電子空穴。來自外部較高能量殼層的電子然後填充該空穴，並且較高能量殼層與較低能量殼層之間的能量差可採用X射線的形式釋放。從樣本發射的X射線的數量和能量可以被輻射檢測器100測量。
儘管本文公開各種方面和實施例，其他方面和實施例對於本領域內技術人員將變得明顯。本文公開的各種方面和實施例是為了說明目的而不意在為限制性的，其真正範圍和精神由下列權利要求指示。
320、320A、320B、320C、320D、320E、320F:計數器
328:處理器
329:記憶體

Claims (25)

  1. 一種輻射檢測器，其包括：輻射吸收層，其配置成吸收輻射；多個計數器，每個與倉關聯並且配置成對所述輻射吸收層所吸收的輻射的粒子數目計數，其中所述粒子的能量落在所述倉中；記憶體，其包括多個單元；處理器，其配置成對所述計數器分配所述單元；其中所述處理器配置成基於所述計數器中記錄的粒子的至少一個數目或所述計數器中記錄的粒子的至少一個數目的變化率對所述計數器分配所述單元。
  2. 如申請專利範圍第1項之輻射檢測器，其中所述處理器配置成釋放所述單元。
  3. 如申請專利範圍第2項之輻射檢測器，其中所述處理器配置成基於所述計數器中記錄的粒子的至少一個數目對所述計數器釋放所述單元。
  4. 如申請專利範圍第2項之輻射檢測器，其中所述處理器配置成基於所述計數器中記錄的粒子的至少一個數目的變化率對所述計數器釋放所述單元。
  5. 如申請專利範圍第1項之輻射檢測器，其中所述輻射是X射線。
  6. 如申請專利範圍第1項之輻射檢測器，其進一步包括：控制器；其中所述控制器配置成確定所述輻射的粒子的能量是否落入所述倉內； 其中所述控制器配置成促使與所述倉關聯的計數器記錄的數目增加一。
  7. 如申請專利範圍第6項之輻射檢測器，其進一步包括：第一電壓比較器，其配置成將所述輻射吸收層的電觸點的電壓與第一閾值比較；第二電壓比較器，其配置成將所述電壓與第二閾值比較；控制器，其配置成從所述第一電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超出所述第一閾值的絕對值的時間啟動時間延遲。
  8. 如申請專利範圍第7項之輻射檢測器，其中所述控制器配置成在所述時間延遲開始或終止時啟動所述第二電壓比較器。
  9. 如申請專利範圍第7項之輻射檢測器，其進一步包括電壓表，其中所述控制器配置成在所述時間延遲終止時促使所述電壓表測量所述電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項之輻射檢測器，其中所述控制器配置成基於在所述時間延遲終止時測量的電壓值確定所述能量。
  11. 如申請專利範圍第7項之輻射檢測器，其進一步包括電連接到所述電觸點的電容器模組，其中所述電容器模組配置成從所述電觸點收集載荷子。
  12. 如申請專利範圍第7項之輻射檢測器，其中所述控制器配置成使所述電觸點連接到電接地。
  13. 如申請專利範圍第7項之輻射檢測器，其中所述電壓變化率在所述時間延遲終止時為零。
  14. 如申請專利範圍第1項之輻射檢測器，其中所述輻射吸收層包括二極體。
  15. 如申請專利範圍第1項之輻射檢測器，其中所述輻射吸收層包括矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合。
  16. 如申請專利範圍第1項之輻射檢測器，其中所述輻射檢測器不包括閃爍體。
  17. 一種用於檢測輻射之系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器和X射線源，其中所述系統配置成對人的胸部或腹部進行X射線放射攝影。
  18. 一種用於檢測輻射之系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器和X射線源，其中所述系統配置成對人的口腔進行X射線放射攝影。
  19. 一種貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器和X射線源，其中所述貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統配置成使用背散射X射線形成圖像。
  20. 一種貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器和X射線源，其中所述貨物掃描或非侵入式檢查(NII)系統配置成使用透射通過被檢查物體的X射線來形成圖像。
  21. 一種全身掃描器系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器和輻射源。
  22. 一種電腦斷層攝影(CT)系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器和輻射源。
  23. 一種電子顯微鏡，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻 射檢測器、電子源和電子光學系統。
  24. 一種用於檢測輻射之系統，其包括如申請專利範圍第1-16項之任一項所述的輻射檢測器，其中所述系統是X射線望遠鏡或X射線顯微鏡，或其中所述系統配置成進行乳房放射攝影、工業缺陷檢測、顯微放射攝影、鑄件檢查、焊縫檢查或數字減影血管攝影。
  25. 一種輻射檢測器，其包括：輻射吸收層，其配置成吸收輻射；多個計數器，每個與倉關聯並且配置成對所述輻射吸收層所吸收的輻射的粒子數目計數，其中所述粒子的能量落在所述倉中；記憶體，其包括多個單元；處理器，其配置成對所述計數器分配所述單元及釋放所述單元；其中所述處理器配置成基於所述計數器中記錄的粒子的至少一個數目或所述計數器中記錄的粒子的至少一個數目的變化率對所述計數器釋放所述單元。
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