恢复半导体探测器的性能的方法和设备技术

用于逆转半导体辐射探测元件（４４）的退化的能量分辨率的系统，其中所述探测元件用于辐射探测器组件中。一装置（３８），识别和能量分辨率的初始水平相比呈现退化的能量分辨率的半导体元件。一装置（４０），通过施加反向偏压将退化的半导体元件恢复到能量分辨率的初始水平。加热器（７４）通过使环境温度上升而加快该恢复过程。筛选装置（４８）筛选新的半导体元件以识别容易退化的元件。由正向偏置装置（５０）施加正向偏压以引起退化。加热器（５２）提高环境温度以加速新半导体元件的性能退化。在安装到探测器内之前，对已识别的可能退化的元件进行反向偏置处理。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及辐射探测器领域。本专利技术特别涉及使用半导体探测器的核成像系统，诸如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)系统以及正电子发射断层摄影(PET)成像系统。然而，本专利技术还可应用于将半导体探测器用于非成像用途的其它辐射探测装置、其它成像形态、固态探测器的制造过程等。核成像采用放射性对受检者的身体进行成像。通常将放射性药剂注入患者。放射性药剂化合物包含以可预计的速率和特征能量进行gamma(伽马)射线衰减的放射性同位素。将辐射探测器靠近患者放置以监测和记录所发射的辐射。围绕患者旋转或索引该探测器，从而从多个方向监测所发射的辐射。基于诸如探测的位置和能量的信息，确定人体内放射性药剂的分布，并重建其分布图像以研究循环系统、选定器官或组织中的放射性药剂吸收等。尽管现在最常用的是具有单个大闪烁器和光电倍增管阵列的探测器头，但其他人也提出了使用小闪烁器的阵列，每个闪烁器和光电二极管或(检测每个单独的闪烁晶体内的闪烁的)其它光敏固态器件相关联。诸如利用光电效应以探测辐射的碲化锌镉(cadmium-zinc-tellurideCZT)探测器、碲化镉探测器等的单个固态辐射探测器的阵列优于闪烁晶体/光电探测器设计。在固态探测器中，接收到的辐射光子将电子从其围绕靶材料原子的轨道释放。对探测器材料施加大的偏置电压从而辅助光电现象以及电子传输。这些电子作为电学脉冲信号被检测到。尽管通常可以预期从CZT获得非常好的性能，本专利技术申请人已经注意到，部分像素的能量分辨率随时间显著退化。半导体探测器的能量分辨率，例如系统区别不同能量的两个事件的能力，是成像系统的关键元素。由于核照相机通常在使用中使其探测器在长工作周期内受到偏压并具有严格的性能标准，其探测器的退化成为严重的问题。然而，这种不一致的固态探测器退化不利地影响包含CZT和其它固态探测器的各种设备。本专利技术已经确认这种退化和偏置电压的存在是相关联的。在系统使用之间关闭该偏压可显著降低退化速率。然而，医疗成像系统通常基本上持续工作或者工作时间至少持续几个小时。为了使这些昂贵机器的患者吞吐量较高，平均来说，成像机器的“关闭”时间通常小于“启用”时间。采用这种时间安排，在短短的六个月内就会出现显著的退化。需要这样的一种技术，其允许识别或恢复退化的像素以避免昂贵的替换以及成像设备的停用。本专利技术提供了一种新的改进的成像设备和方法，该设备和方法克服上述问题及其它问题。根据本专利技术的一个方面，公开了用于逆转半导体辐射探测元件的退化的能量分辨率的系统，其中所述探测元件用于辐射探测器组件中。一种装置，识别和能量分辨率的初始水平相比呈现退化的能量分辨率的半导体元件。一种装置，通过在升高的环境温度下施加反向偏压，将已退化的半导体元件恢复到能量分辨率的初始水平。根据本专利技术的另一个方面，公开了恢复半导体元件的退化性能的方法。识别和能量分辨率的初始水平相比呈现退化的能量分辨率的半导体元件。通过施加反向偏压以及更高的环境温度，将识别出的已退化半导体元件被恢复到能量分辨率的初始水平。本专利技术的一个优点在于恢复了半导体元件的初始本征性能。本专利技术的另一个优点为，筛选出易出现退化性能的新半导体元件，并在将半导体元件安装到探测器内之前应用恢复过程。本专利技术的另一个优点在于，基于性能标准对新半导体元件分组，从而将具有相似特性的半导体元件安装到一个组件中。本领域普通技术人员在阅读和理解对优选实施例的下述详细描述之后将会明白本专利技术的另外优点和益处。本专利技术形式上可以为各种元件以及元件的排列，各种步骤以及各步骤的安排。附图仅仅是出于阐述优选实施例的目的，不应被理解成限制本专利技术。附图说明图1为诊断成像系统的示意图；图2为根据本申请的恢复系统的示意图；图3为呈现良好能量分辨率的像素的响应的直方图；以及图4为呈现不良能量分辨率的像素的响应的直方图。参考图1，核成像设备10通常包含支撑旋转台架14的固定台架12。由旋转台架14承载一个或多个探测器头16以探测从感兴趣区域或检查区域18发出的辐射。每个探测器头包含探测器元件的二维阵列20。在优选实施例中，探测器阵列20包含碲化镉或碲化锌镉(CZT)固态半导体探测器元件或晶体的阵列。也可以考虑使用将伽马辐射直接转换成电荷的其它半导体探测器。每个头16包含电路22，其用于将每个辐射响应转换成表示其在探测器面上的位置(x，y)以及能量(z)的数字信号表示。在SPECT成像中，准直器24控制方向和角度展宽，阵列20的每个探测器可以从该准直器接收辐射。通常，待成像的对象被注入一种或多种放射性药剂或放射性同位素并将该对象置于由躺椅26支撑的检查区域18。对象内存在的药剂会产生从对象发射的辐射。由探测器头16探测辐射，这些探测器头优选按角度索引或围绕检查区域18旋转以收集来自多个方向的发射数据。将投影发射数据(x，y，z)以及每个探测器头围绕检查区域18的角度位置(θ)存储在数据存储器28内。重建处理器30处理该事件和来自数据存储器28的探测器取向数据，并将其转换成体积图像表示。该图像表示随后被存储在体积图像存储器32，以供视频处理器34处理并显示在诸如视频监视器、打印机等的图像显示器36上。探测器元件的响应随时间退化。然而，每个元件的退化并不相同。一些元件可能不会有显著的退化，而其它元件可能出现明显的退化。为了逆转这种退化，退化的探测器元件监测或识别装置或识别过程38监测各个探测器元件的输出并指出已退化元件。装置38可监测所有元件，或者如果在制造时的筛选过程中已经识别出具有退化趋势的元件，则只观察选定元件以识别超出预定限度的退化。退化逆转系统或恢复装置40能够周期性地或者当探测到退化阈值水平时逆转由监测器38监测到的退化。在制造过程中，预先筛选探测器阵列以识别缺陷元件和具有退化趋势的元件。特别地参考图2，探测器阵列20包含单独的半导体片42，每个半导体片包含多个(例如32个)单独的元件或像素44，这些元件或像素44排列成矩形矩阵。在标准模式中，筛选技术对阵列20进行逐个筛选。由像素响应读出器46收集每个像素44的响应，并将其存储在数据存储器28内。像素响应读出器46包含模数转换器、多路复用器等，这些都是将每个像素作为分开的通道进行处理所必需的。监测装置38从数据存储器28检索像素数据以识别呈现性能降低的像素，这将在下文中进行更详细的讨论。继续参考图2，监测装置38可选择包含筛选程序或装置48，其启动对最新制造的半导体元件44的筛选，从而在将其用于成像系统之前检测性能的降低。正向偏置装置50对半导体元件44施加正常的偏压并持续预定的时间。温度装置或加热器52被用于提高环境温度以加速该筛选过程，例如以使得可能退化的半导体元件更快退化，因为已经发现温度增大会促进性能的退化。像素响应读出器46收集每个像素44的响应并将数据存储在数据存储器28内。监测装置38包含像素分析器54，该分析器分析每个像素的辐射活动性。像素分析器54包含计数器56，该计数器对每个通道的辐射事件的数目求和。需要足够多数目的计数以提供对每个像素的能量谱的准确或可重复描绘。为了确定哪个像素退化或漂移，对每个像素44所记录的计数数目进行计数。根据像素和能量，例如使用多通道分析器和脉冲分析器对这些计数分类，从而产生光谱。由光谱分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于逆转半导体辐射探测元件（４４）的退化的能量分辨率的系统，其中所述探测元件用在辐射探测器组件中，该系统包含：用于识别呈现和能量分辨率的初始水平相比退化的能量分辨率的半导体元件的装置（３８）；以及用于将退化的半导体元件恢 复到能量分辨率的初始水平的装置（４０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-22 60/513,3971.一种用于逆转半导体辐射探测元件(44)的退化的能量分辨率的系统，其中所述探测元件用在辐射探测器组件中，该系统包含用于识别呈现和能量分辨率的初始水平相比退化的能量分辨率的半导体元件的装置(38)；以及用于将退化的半导体元件恢复到能量分辨率的初始水平的装置(40)。2.如权利要求1所述的系统，其中半导体元件(44)包含从碲化锌镉晶体和碲化镉晶体之一选取的晶体阵列。3.如权利要求1所述的系统，其中该恢复装置(40)进一步包含反向偏置装置(72)，其对识别出的退化元件施加反向偏压并保持预选时间。4.如权利要求3所述的系统，其中该恢复装置(40)进一步包含加热器(74)，其在对识别出的退化元件施加反向偏压时，提供升高的环境温度，从而加速退化元件的恢复。5.如权利要求1所述的系统，其中识别装置(38)包含使得容易对一批新半导体元件中的可能退化的半导体元件进行识别的筛选装置(48)，该筛选装置(48)包含正向偏置装置(50)，其对半导体元件施加正向偏压以引起能量分辨率的退化；以及加热器(52)，其升高环境温度以加速新半导体元件的能量分辨率的退化。6.如权利要求5所述的系统，其中该恢复装置(40)进一步包含反向偏置装置(72)，其对识别出的退化元件施加反向偏压并保持预选时间。7.如权利要求6所述的系统，其中该恢复装置(40)进一步包含加热器(74)，其在对识别出的退化元件施加反向偏压时，提供升高的环境温度，以加速退化元件的恢复。8.如权利要求1所述的系统，其中探测器组件的半导体元件(44)对伽马辐射有响应。9.一种恢复半导体元件的退化的性能的方法，该方法包含识别呈现和能量分辨率的初始水平相比退化的能量分辨率的半导体元件；以及将退化的半导体元件恢复到能量分辨率的初始水平。10.如权利要求9所述的方法，其中响应于对能量分辨率降低的半导体的识别，发出服务呼叫并由服务技术人员执行恢复步骤。11.如权利要求9所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：D加农，JJ格里斯默，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]