用于对X射线光子进行计数的装置、成像设备和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对Ｘ射线光子（１２，１４）进行计数的装置（１０）。该装置（１０）包括适于将光子（１２，１４）转换成电荷脉冲的传感器（１６）、适于将电荷脉冲（５１）转换成电脉冲（５３）的处理元件（１８）以及适于将电脉冲（５３）与第一阈值（ＴＨ１）进行比较并且在超过第一阈值（ＴＨ１）时输出事件（５５）的第一鉴别器（２０）。第一计数器（２２）对这些事件（５５）进行计数，除非第一门控元件（２４）禁止计数。当第一鉴别器（２０）输出事件（５５）时启用第一门控元件（２４），并且当通过测量或通过关于在处理元件（１８）中处理光子（１２，１４）所需的时间的知识发现对光子（１２，１４）的处理被完成或即将完成时停用第一门控元件。通过启用和停用第一计数器（２２），可以解决堆积事件，即多个电脉冲（５３）的堆积。本发明专利技术还涉及相应的成像设备和相应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对x射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的装置、成像设备和方法。
技术介绍
当要生成对象内部的三维图像时，计算机断层摄影(CT，也被称为计 算断层摄影)已经发展成常用手段。三维图像是基于围绕单一旋转轴获得 的大量二维X射线图像创建的。虽然CT最常用于人体的医学诊断，也己 经发现其适用于非破坏性材料测试。关于CT的基础和应用的详细信息可以 在Willi A. Kalender的"Computed Tomography" (ISBN 3-89578-216-5)这 本书中找到。未来CT和X射线成像的一个关键创新方面在于对光子的能量分辨的 计数，当被分析的对象暴露于X射线辐射时允许这些光子穿过该对象或者 这些光子透射过该对象。根据所透射过的光子(未被吸收)具有的数量和 能量，可以推断出X射线辐射所行进经过的是哪种类型的材料。特别地， 这可以识别人体内的不同部分、组织和材料。更具体地说，吸收系数是依 赖于能量的，因此开发出能够分辨撞击光子的能量的探测器可以解决这一 依赖'性并导致"射束硬化"效应的消除。当涉及对光子的探测和计数时，可以理解的是，当光子撞击传感器的 转换材料时它产生电荷脉冲(有时也被称为电流脉冲)。探测到这一电荷脉 冲并推断出电子的存在。该电荷脉冲源于较大数量的电子-空穴对，这些电 子-空穴对是在X射线光子与传感器转换材料相互作用时生成的。这一电荷 脉冲的持续时间对应于所谓的电荷收集时间。本申请的重点不是探测单个电子-空穴对，而是处理源于表示光子的电 子-空穴对的电荷脉冲，这也可以表述为"探测光子"或"对光子进行计数"。 对于由X射线光子的相互作用生成的电荷脉冲，也使用电荷脉冲属于这一X射线光子这样的表述。同样地，例如"处理由光子撞击传感器所产生的电荷脉冲"在下文中有时也表示为"处理光子"。当实现用于计算机断层摄影应用的计数探测器时主要关注点之一是处 理进入的光子的非周期特性。必须考虑的是光子通量是非常高的且在时间上随机分布。光子的分布可以用Poisson分布来描述。由于该随机分布，很可能发生所谓的堆积事件。这意味着， 一个或多 个额外的光子可能在探测器处理完先前的光子之前达到。这种堆积事件可 能产生错误的结果并可能显著降低成像器件的能量分辨率。不能探测到新的事件意即不能处理新的撞击光子的时间窗口被称为探 测器的死时间。当正确地考虑探测器的死时间时，可以更好地考虑堆积事 件。然而，总是还存在仅部分处理事件/光子的风险和/或忽视事件/光子的风 险。如何解决对堆积脉冲的拒绝的一个理念在Canberra Industries, Inc.的编 号为NAN 0013， 8/93的申请文件"A Practical Guide to High Count Rate Germanium Gamma Spectroscopy"第10-12页有所描述。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种用于对X射线光子尤其是计算机断层摄影中 的光子进行计数的装置，该装置具有改进的计数性能。本专利技术的另一目标 是提供一种基于对X射线光子的计数且尤其适用于医学用途的相应的成像设备。本专利技术的又一个目标是提供一种用于对x射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的改进的方法。根据本专利技术的一个方面，这一目标通过一种用于对x射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的装置而实现，该装置包括适于将光子转换成电荷脉冲(使用如CdZnTe、 CdTe等材料)的传感器、适于将电荷 脉冲转换成电脉冲的处理元件、适于将电脉冲与第一阈值进行比较并且在 超过第一阈值时输出事件的第一鉴别器、适于对事件进行计数的第一计数 器以及适于选择性地抑制第一计数器对事件的计数的第一门控元件，其中， 第一门控元件包括连接到第一鉴别器的输出的启用输入以及与处理元件的 状态相关联的停用输入，从而当启用第一门控元件时禁止第一计数器的计6数以便处理电脉冲的堆积。根据本专利技术的另一方面，这一目标通过一种基于对x射线光子的计数且尤其适用于医学用途的成像设备而实现，该成像设备包括前述的装置。这种成像设备尤其体现为X射线机器、计算机断层摄影、用于核医学技术的设备(例如正电子发射断层摄影或单光子发射计算机断层摄影)或任何 其他射线摄影设备。根据本专利技术的又一方面，这一目标通过一种用于对x射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的方法而实现，该方法包括以下步骤 -将光子转换成电荷脉冲， -利用处理元件将电荷脉冲处理成电脉冲， -将电脉冲与阈值进行比较， -当超过阈值时输出事件，以及 -当停用门控时对事件进行计数，-其中，基于事件启用门控，并且根据处理元件的状态停用门控，从而 当启用门控时禁止计数以便处理电脉冲的堆积。因此，本专利技术釆用以下理念等待事件发生，对事件进行计数，然后 禁止对进一步的事件的计数直到与处理元件相关的特定情况或条件发生。 通过采用这一方案，可以避免对某一事件的处理干扰或破坏随后的事件的能量信息o停用输入与处理元件的状态相关联意味着，为了使停用输入的状态与 处理元件的状态相关，有可能但是非强制性地将停用输入连接到处理元件 的部件。特别地，如稍后将示出的，有可能基于处理元件的预期状态设置 停用输入，该预期状态来源于关于处理元件如何处理光子的一般知识。关于术语"连接"，应该意识到，虽然直接的连接可以是一个设计选择， 也有可能经由电元件/电子元件或甚至经由电网络来实现这一连接。因此， 当提到"连接"的元件时，可以理解为以下含义，即一个元件的输入条件 的变化引起另一元件的输入状态的变化。在优选实施例中，停用输入连接到清除鉴别器的输出，该清除鉴别器 适于将电脉冲与清除阈值进行比较并且当电脉冲的电压下降到清除阈值以 下时改变停用输入的状态。在这一实施例中，将另一鉴别器即清除鉴别器连接到处理元件，具体 而言是连接到处理元件的输出，以便随时间监测电脉冲。特别地，这意味 着清除鉴别器随着电脉冲的建立而经受升高的电压，且随着脉冲的逐渐减 弱而经受降低的电压。通过电连接使停用输入与处理元件的状态相关联。 优选将停用输入连接到处理元件的输出，特别地，如果处理元件包括整形 器，则连接到整形器的输出。如果电脉冲的当前状态或当前电压水平下降到清除阈值以下，则清除 鉴别器将改变停用输入的状态。虽然有可能使用具有两个阈值的鉴别器以便建立滞后现象，但采用具 有一个阈值的鉴别器是足够的。在这种情况下，当电脉冲的电压上升到清除阈值以上时停用输入的状态也发生变化(例如从0到1)。将清除阈值设置为指示出对光子的处理被完成或几乎完成的电压水平。总体上，这一实施例提供了以下功能性撞击传感器的光子生成电荷 脉冲，由处理元件将该电荷脉冲转换成电脉冲。如果该电脉冲超过第一鉴 别器的第一阈值，则第一鉴别器生成由第一计数器进行计数的事件。这一 事件还被第一门控元件的启用输入接收，这进而禁止对后续事件的进一步计数o在达到峰值之后，导致事件的生成的电脉冲将逐渐减弱。应该注意， 由于第一门控元件的停用输入连接到处理元件，即使由第一鉴别器生成的 事件结束(例如由下降沿指示)，这一事件的结束也不会直接影响第一门控 元件的状态。随着电脉冲逐渐减弱，处理元件将达到指示出对光子的处理被完成或 即将完成的状态。这一状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对Ｘ射线光子（１２，１４）尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的装置（１０），包括适于将光子（１２，１４）转换成电荷脉冲（５１）的传感器（１６）、适于将所述电荷脉冲（５１）转换成电脉冲（５３）的处理元件（１８）、适于将所述电脉冲（５３）与第一阈值（ＴＨ１）进行比较并且在超过所述第一阈值（ＴＨ１）时输出事件（５５）的第一鉴别器（２０）、适于对事件（５５）进行计数的第一计数器（２２）以及适于选择性地抑制所述第一计数器（２２）对事件（５５）的计数的第一门控元件（２４），其中，所述第一门控元件（２４）包括连接到所述第一鉴别器（２０）的输出（２８）的启用输入（２６）以及与所述处理元件（１８）的状态相关联的停用输入（３０），从而当启用所述第一门控元件（２４）时禁止所述第一计数器（２２）的计数以便处理电脉冲（５３）的堆积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R斯特德曼布克，C博伊默，C赫尔曼，G蔡特勒，
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]