本发明专利技术涉及一种利用直接转换探测器光子计数地探测X射线辐射的方法，其中，依据现有辐射能量产生与其尽可能成比例的电流脉冲和/或电压脉冲，并且在超过预定的电流门限或电压门限的情况下在探测器中计数所产生的电流脉冲和/或电压脉冲，其中，将如下的门限用作预定的电流门限或电压门限，所述门限对应于具有比所使用的探测器材料的k边缘更小的能量的光子的探测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用直接转换探测器在医学或材料检查的CT系统的领域中光子计数地探测X射线辐射的方法，其中，依据现有辐射能量产生与其尽可能成比例的电流脉冲和/或电压脉冲，并且在超过预定的电流门限或电压门限的情况下在探测器中对所产生的电流脉冲和/或电压脉冲进行计数。此外，本专利技术还涉及一种利用直接转换探测器元件按照前面提到的方法光子计数地探测X射线辐射的探测器系统。
技术介绍
与开头提到的类型类似的方法和探测器是普遍公知的。在此，通过在探测器材料中对通过电离辐射形成的自由电荷作为电流脉冲或电压脉冲进行测量，对所探测的辐射的剂量率以及能量分布进行测量。在此，这样形成的电荷脉冲的高度大约与分别侵入到探测器材料的X射线量子或光子的能量成比例。在测量这样的事件时通常要注意的是，通过接通在对脉冲进行计数之前必须超过的门限，尽可能地抑制总是强制性地在测量电子器件中出现的噪声。因为在医学或材料检查的CT系统的领域中进行测量的范围内有规律地使用从30keV至大多小于300keV的能量范围中的X射线辐射谱，该门限这样设置，使得其基本上不小于30keV的等效。由此确保了与噪声相距足够的间隔。已经表明，这样的方法和探测器具有关于其辐射灵敏度相对强烈的漂移，并且由此导致错误的测量结果。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，找到一种利用直接转换探测器在医学或材料检查的CT系统的领域中光子计数地探测X射线辐射的方法以及一种为此使用的探测器系统，其不太易于漂移。为了探测伽马辐射和X射线辐射，特别是在CT(计算机断层造影)和双能CT中，基于诸如 CdTe、CdZnTe, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP、TlBr2,HgI2 的半导体材料来使用直接转换探测器。在这些探测器中不是计数集成的信号而是计数单个的X射线量子。也就是有助于成像的测量值是计数率。该计数率通过只有X射线量子触发的电流脉冲超过一定的门限才探测事件的电子器件来采集。该门限的高度可以校准到所探测的X射线能量并且由此典型地以keV给出。对于所提到的材料普遍的是，出现极化，特别是在对于CT设备所需的辐射流密度的情况下。这通过增加占据低于流的晶格缺陷引起并且由此提高了复合。导致了减小每个X射线量子的收集的电荷量，并且由此导致更小的电流脉冲幅度。因此，在极化的状态下此时一些脉冲低于门限，并且不再触发计数事件。也就是由于极化导致减少测量信号。该现象被称为“探测器漂移”或简称为“漂移”。探测器的这种漂移结合成像的方法和在此根据探测器数据实施的图像数据的重建导致各种图像伪影，并且几乎不能根据这样重建的图像数据对吸收值进行定量地测量。因此建议，使用尽可能低噪声的电子器件，该电子器件允许在特别低的门限的情况下进行测量。由此，测量门限可以设置 为非常低，而另一方面也可以与噪声电平相距足够的间隔。为何该解决方案去除了漂移问题的原因在于，材料固有的漂移在低门限的情况下比在高门限的情况下表现出来的明显更低。在门限能量为20keV，更好为IOkeV,更好为5keV的情况下实现了足够低的漂移值。设置的门限的下限代表了放大器的噪声水平。该噪声水平近似地遵循高斯分布，该高斯分布的宽度通过电子噪声来确定并且其绝对高度通过模拟的处理链(Verarbeitungskette)的带宽或最大速率来确定。因此，门限至少设置为这样高，使得噪声产生的计数事件(=Dunkelzahlmte,暗计数率)不负面地影响成像。如果暗计数率比最小待探测的流明显更小，则是这种情况。在计算机断层造影中最大流位于大约IxlO9量子/(mm2*s)处。动态范围是六个数量级。因此，可以接受最大大约为IxlO3量子/(mm2*s)的暗计数率。也就是，放大器的噪声水平应当这样提供，使得不超出在为漂移最小化设置的门限能量时的暗计数率。该要求部分地与如下的期望相反可以利用信号处理电子器件处理时间上非常密的脉冲序列。因此对于给出的应用情况，除了谨慎的噪声优化还应当在可实现的速度与最小门限设置之间做出单独地权衡。为了将信号处理链的噪声最小化，原则上可以使用所有常用的方法。例如特别有利的关键方法(SchlUsselmethode)是-减小由于探测器电极及其连接所引起的前置放大器的输入电容；-将前置放大器的反馈电容调整到探测器输入电容；-谨慎地优化作为主噪声源的前置放大器；-将信号链的传递函数关于信号和噪声功率频谱进行优化；-以最大计数率为代价将脉冲成形器的时间常数最大化(=最大化整形时间)；-通过对数字部分和模拟部分进行最大空间地以及电子地整形来减少数字与模拟串扰(=Crosstalk);以及-最小化传感器漏电流。此外，为了漂移最小化采用特别合适的校准方法也是有利的。在电子噪声规定了像素的最低可设置的门限的同时，应该在产生大量像素的探测器元件中在探测器上还考虑在各个像素之间的噪声变化(=Dispersion,分散)以及(DAC分辨率、步长以及设置范围的)门限的设置准确性。因此，漂移最小化的探测器也应当具有一种用于设置门限的装置，其调整像素的分散并且调整所需的能量分辨率。按照本专利技术，在门限校准时利用不同的优先权建议两个特别有利的实施方案a)如果探测器的能量分辨率具有最高的意义，则具有优势的是，将探测器的各个像素(更精确地说是将产生像素的探测器元件)设置到尽可能相同的门限。在这种情况下，最小门限不仅通过电子噪声，而且通过其在像素之间的分散来确定。因此这种类型的漂移优化的探测器附加地通过根据通常的方法的分散优化设计来突出。这意味着，像素与像素的噪声水平的偏差应当是最小的，并且由此也可以在整个探测器上相同地设置门限。b)如果主要要求在于尽可能小的漂移，则可以以能量分辨率为代价像素单独地这样设置最小门限，使得恰好低于所要求的最大暗计数率。信号处理的电子器件的分散在这种情况下转换为门限的能量分散。作为校准机构，此处例如可以是自动的方法，该方法在每次门限设置时测量暗计数率，并且 然后在每个像素中以满足暗计数率标准的最小值设置能量门限。与门限设置的类型的选择无关，可以在像素中设置更宽的、更高的能量门限自然是具有优势的。此外还具有优势的是，其信号与低漂移的门限的信号关联或者校正。通过该按照本专利技术的实施方式，实现了减小或消除探测器漂移，通过采集所有由于X射线量子产生的信号脉冲得出高的量子效率，并且通过低噪声的电子器件实现良好的能量分辨率，这在双能CT检查时得出特别高的对比度。相应于上面描述的基本思想，专利技术人建议了一种利用直接转换探测器光子计数地探测X射线辐射的方法，其中-依据现有辐射能量产生与其尽可能成比例的电流脉冲和/或电压脉冲，并且-在超过预定的电流或电压门限的情况下在探测器中计数所产生的电流脉冲和/或电压脉冲，并且-将如下的门限用作预定的电流门限或电压门限该门限对应于具有比所使用的探测器材料的k边缘更小的能量的光子的探测。在此特别具有优势的是，所使用的门限同时大于在测量系统中出现的噪声电平。关于具体的值，建议这样设置门限，使得其对应于小于23keV，优选小于20keV，优选小于IOkeV,优选在IOkeV和5keV之间的入射光子。此外建议，为了测量使用连续工作的或时钟控制工作的脉冲高度鉴别器。但特别有利的是，为了测量辐射使用由至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.15 DE 102011005539.81. ー种利用直接转换探測器(3，5)光子计数地探測X射线辐射的方法，其中， 1.I.依据现有辐射能量产生与其尽可能成比例的电流脉冲和/或电压脉冲，并且 1.2.在超过预定的电流门限或电压门限的情况下在所述探测器(3，5)中计数所产生的电流脉冲和/或电压脉冲， 其特征在干， 1.3.将如下的门限用作预定的电流门限或电压门限所述门限对应于具有比所使用的探測器材料的k边缘更小的能量的光子的探測。2.根据上述权利要求I所述的方法，其特征在于，所使用的门限同时大于在測量系统中出现的噪声电平。3.根据上述权利要求I至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述门限被这样设置，使得其对应于小于23keV，优选小于20keV，优选小于IOkeV,优选在IOkeV与5keV之间的入射光子。4.根据上述权利要求I至2中任一项所述的方法，其特征在干，使用连续工作的脉冲高度鉴别器(K)以用于測量。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：E克拉夫特，D尼德尔洛纳，C施罗特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：
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