用于放射照相术的方法和设备以及放射检测器技术

一种用于放射照相术的方法和设备，以及一种用于检测入射放射的检测器。在该方法和设备中，从Ｘ射线源（６０）发射Ｘ射线（９），该Ｘ射线形成平面束并透过要成象的目标（６２），并且在检测器（６４）中检测透过所述目标（６２）的Ｘ射线。检测入射放射的检测器腔（６４）包括在其间施加电压以建立电场的电极配置，该电场可以引起由入射放射释放的一次和二次离子化电子的电子－离子雪崩。相对于入射放射（９）检测器（６４）最好定向成使放射在其间建立电场的基本平行的第一板和第二板之间横向地进入。由所述电子－离子雪崩感生的电信号在包括多个彼此相邻排列并且各沿着大致和入射放射平行的方向的检测器电极元件的检测器电极配置的至少一个中检测。在处理电子电路中处理来自每个检测器电极元件的脉冲，以得到和每个检测器电极元件对应的每个象素的值。检测器腔中和所述Ｘ射线光子交互作用的原子属于温度在－３０℃到室温之间的液体或固体材料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于获得放射照相图象的方法和设备。并且涉及一种用于检测入射放射的检测器。为了可以看见图象内的目标，必须使信噪比超过某阈值。理想的系统应使图像噪声只由光子统计决定。但对于利用屏幕-胶片组合运行的系统典型地不是这种情况。为了得到有用的诊断图象必须提高对患者的X射线的放射剂量。X射线光子通量本质上是数字的。但是，人们必须区分产生数字图象中的二种不同方法积分技术实质上是模拟方法。每个象素中的响应和X射线的总能量通量成比例。接着利用象素数字地建立图象。用来成象的积分方法的例子有CCD(电荷耦合设备)、储存荧光体、硒板等。这些“数字”检测器中多数的动态范围类似于胶片的动态范围。象胶片技术中那样，光子流的能量(而不是光子数量)被积分，并且因为X射线管产生宽的能量谱而增加了噪声。最重要的噪声源是“暗电流”和光子能量中的起伏。光子计数法实质上是数字方法，其中检测每个光子并对检测信号计数。二维光子计数检测器需要许多读出元件以及大量互连。这典型地导致这样的系统中都遇到的制造问题以及可靠性问题。难以制造高分辨率的并且在高概率下和X射线光子的大部分进行交互作用的大型二维检测器。在二维检测器读出系统中，克服尺寸限制和成本限制的一种方法是建立一个本质为一维的图象接收器并通过扫描X射线束来获得图象的第二维，以及建立一个横越要成象的目标的检测器。可以通过利用单行检测器以及高准直的平面X射线束完成扫描。此外，该方法消除了散射放射噪声，但对X射线管施加大的热负载。为了减小管负载并简化机械结构(通过减小扫描距离)，多行的低成本一维检测器组是有益的。使用行检测器的一个优点是明显减小由于要成象的目标中散射的放射所造成的图象噪声。不会在行检测器中检测到目标中Compton式散射的X射线光子。为了研制基于扫描技术的光子计数X射线成象设备已做出多种尝试。这需要能产生其上升时间为几纳秒的快速信号的检测器。只有很少检测媒体可以产生这样快的信号，例如气体或半导体(如硅)。半导体检测器是昂贵的，从而在多行配置中是不实用的。在气体媒体中，X射线光子和发出一次(primary)离子化电子的气体原子相互作用，这进而产生会在气体雪崩中进一步增多的电子-离子对。气体检测器的优点是低成本、气体中的高无噪声信号放大(高达106)以及检测媒体的均匀性。已发表文献中说明的数种成象系统把多线正比腔(proportionalchamber)用作为检测器，在其基本配置下，该多线正比腔包括一组在二个阴极平面中延伸的并且与其平行的细阳极线。在这些阳极线和这些阴极平面之间施加的电压在该腔中建立一个电场。气体中通过由于X射线光子的入射而产生的气体原子离子化发出的电子向这些阳极线漂移，并且当接近这些细线时这些电子在该强电场中经受和气体分子的离子化交互作用。随之而来的雪崩式增加以105或更大的放大因子产生电荷信号的无噪声放大。在S.E.Baru等人的“用于数字放射设备的多线正比腔(Multi wireproportional chamber for a digital radiographic installation)”一文(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A，Vol.283(Nov.10 1989)，P431-435)中说明了一个基于光子计数的数字图象系统的例子。该检测器是漂移腔和带有对准X射线源焦点的不平行阳极线的多线正比腔的组合。这些辐射状线使得能在没有视差的情况下使用厚的交互容积。通过加大阳极线和阴极平面之间的间隙保证沿着各阳极线增益的均匀性。但是，该说明的设备具有下述缺点。为了线的安装以及高电压隔离需要提供足够的空间，从而造成X射线检测效率的损失。为解决视差问题采用辐射状线造成由于阳极线的实际间距最小约为1mm而限制了位置分辨率。可以通过使用以提供最终的多线正比腔分辨率的阴极带读出来解决该问题。在V.M.Autchenco等的“The OD-3 fastone-co-ordinate X-ray detector”一文(Nuclear Instruments and Methodsin Physics Research A，vol.367(Des.11.1995)，P.79-82)中说明了一种实际可行的快速阴极条读出的可能性。在该解决方案中，增大阳极-阴极间隔和降低施加给不同阳极线组的高电压相结合。用于医学成象的多线正比腔使用中的一个周知问题是在约为10kHz/mm2的高X射线通量下降低检测器性能的空间电荷效应。为了降低空间电荷效应，在US-A-5521956(G.Charpak)中公开的现有技术的设备中通过增加交错的阴极线来修正阳极平面。在多线正比腔中使用细线(典型地直径小于100μm)使得难以制造这样的腔并且降低可靠性，因为一根断线会使整个检测器不能工作。结构非常简单并且不使用阳极线的气体雪崩检测器是气体平行板雪崩腔。这种检测器本质上是一个充气的电容器，其包括二个大致平行的导电板、一个阳极和一个阴极，并施加着高电压。该高电压选择成使得通过气体离子化释放的电子在二个板之间的强电场下产生雪崩。典型地，两板之间的距离为一毫米数量级，而场强取决于所使用的气体的类型为每毫米几千伏数量级。取决于应用的不同可以使用各种各样的气体。在这种检测器中，X射线光子入射到和检测器平面平行的一个平面上或者入射到阴极上，其中阴极是由发射电子的材料制成的，当X射线光子和该电子交互作用时称为光电子。一个胜过多线正比腔的重要优点是，气体平行板雪崩腔中的静电场不集中在各根细线周围，而是在整个放大容积中基本上不变。这造成正离子横跨放大间隙的极短移动时间，从而极明显地减小空间电荷效应。在F.Angelini等的“一种用于极高数据率的带有象素读出的平行板腔(A parallel plate chamber with pixel readout for very high data rate)”一文(IEEE Transactions on Nuclear Science，vol.36(February 1989)，P213-217)中说明了一个用于放射成象的采用气体平行板雪崩腔的例子。在所说明的二维读出配置中，尽管在平行板腔的前面增加了一个漂移腔以增加气体层的厚度但仍难以达到高X射线转换效率。US-A-5 308 987(Wuest等)中公开的另一种设备利用用高原子序数材料制成的阴极改善二维读出配置中所使用的平行板腔内的转换效率，高原子序数材料的光电子低产量造成X射线射线检测效率的下降。现有使用的气体平行板雪崩腔中和多线正比腔的另一个重要的不同是，其气体放大因子极强地依赖于从一次离子化电荷到阳极的距离，这造成差的能量分辨率和差的信号检测效率。由于这个问题，现有设备不能把气体平行板雪崩腔中的气体放大间隙用作为X射线转换容积。在SE 9704015-8中通过设置一个基本上侧向地入射到检测器上的良好瞄准的平面束克服这个限制。气体X射线检测器的普遍缺点和来自X射线源的X射线流束是发散的这一事实有关，在厚的转换容积中，该发散造成视差。大多数建议的使视差最小的方法都难以在实际中实现。在US 5 614 722中公开可以用液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获得放射照相术图象的方法，包括：从Ｘ射线源发射Ｘ射线，使所述Ｘ射线透过要成象的目标，在一个腔内检测透过所述目标的Ｘ射线，该腔在入射放射方向上的深度允许大部分入射的Ｘ射线光子和所述腔内的原子交互作用，以在一检测器中生成一次 离子化的电子－离子对，该检测器具有在其间施加电压用来建立一个电场的电极配置，检测至少一个检测器电极配置中的电信号，所述电信号是由所述电子－离子对在多个彼此相邻排列的检测器电极元件中的至少一个电极元件里感生的，其特征在于，使得所述Ｘ射线光 子和所述腔内的属于一种温度在－３０℃和室温之间的液体材料或固体材料的原子交互作用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汤姆富兰克，
申请(专利权)人：埃克斯康特尔股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]