本發(fā)明涉及一種x射線檢測器、一種檢測器模塊、一種系統(tǒng)、一種醫(yī)療裝置和一種方法，其中確定轉(zhuǎn)換器材料中的直流電流分量，并且穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器元件、x射線檢測器或檢測器模塊的狀態(tài)變得可能。

背景技術(shù)：

直接轉(zhuǎn)換計數(shù)式x射線檢測器用于x射線成像，例如在計算機斷層攝影、血管造影或放射成像中。x射線輻射或光子可以通過合適的傳感器而轉(zhuǎn)換成電信號脈沖。計數(shù)式x射線檢測器不僅允許事件的計數(shù)，而且有助于獲取關(guān)于檢測到的x射線量的能量的信息。這在醫(yī)學成像中創(chuàng)造了用于分析和評價信號脈沖的新機會。

可用于這樣的傳感器的、作為轉(zhuǎn)換器元件的轉(zhuǎn)換器材料的材料例如是cdte、czt、cdzntese、cdtese、cdmnte、inp、tlbr2、hgi2、gaas或其它材料。入射電離輻射的能量被直接轉(zhuǎn)換為稱為電子-空穴對的電荷。對于cdte、czt、cdzntese、cdtese或cdmnte，在轉(zhuǎn)換器元件的作為陰極的電極和作為陽極的另一個電極之間施加高電壓(例如范圍為-500v至-2000v的電壓)，以便分離在轉(zhuǎn)換器元件中產(chǎn)生的電子-空穴對的電荷。陰極可以是連續(xù)電極的形式。陽極可以是像素化電極的形式。高電壓通過外部高壓源經(jīng)由導電觸點而施加到電極。x射線量子可以通過能量沉積在轉(zhuǎn)換器元件中產(chǎn)生電子-空穴對。電子-空穴對通過施加的高電壓而被分離，并且由高電壓的極性而選擇的電荷載流子可以被提取或允許漂移到陽極。由此可以在讀出單元和/或評價單元中產(chǎn)生電信號脈沖。轉(zhuǎn)換器元件通常通過焊接接頭、導電粘合劑或其他方式，以堆疊布置面對面連接到讀出單元和/或評價單元，例如集成電路(專用集成電路，asic)。電信號脈沖由評價單元(例如asic)來評價。包括轉(zhuǎn)換器元件和讀出和/或評價單元的堆疊布置被結(jié)合到另一基板，例如印刷電路板、陶瓷基板(諸如htcc或ltcc)、或其它。用于讀出讀出單元和/或評價單元的電連接可以通過硅通孔(tsv)或引線接合來形成。

在計數(shù)式x射線檢測器中，檢測特性能夠隨時間穩(wěn)定，并且通過將檢測器材料連續(xù)地暴露于附加照明而實現(xiàn)空間上的均勻性。如在暴露于x射線輻射時發(fā)生的那樣，附加照明也在檢測器材料中產(chǎn)生電子-空穴對，其可以通過高電壓來提取。從附加照明入射到檢測器上的發(fā)光能量越高，產(chǎn)生的電子-空穴對越多，并且得到的被稱為傳感器偏置電流(sbc)的直流分量越高。附加照明的發(fā)光能量和轉(zhuǎn)換器元件的照明均勻性可以改變檢測器裝置的漂移行為。

在圖像采集中，由于不期望的偏振效應(yīng)可能產(chǎn)生不可接受的圖像偽影。出版物“homogenesensorausleuchtungmitlichtleiter”(“homogenoussensorilluminationusinglightguide”)，p.sievers等人，2014，priorartjournal，doi10.4421/papdeott003771公開了可以通過附加照明來抑制偏振效應(yīng)，例如在可見光或紅外區(qū)域。通過使用具有用于在傳感器表面耦合入光的漫射器的檢測器，與可以安裝在防散射柵格和傳感器之間的led電路板相比，可以實現(xiàn)更均勻的光強度分布。

文獻us2002/0109091a1公開了一種x射線檢測器，其包括：用于將吸收的x射線量子轉(zhuǎn)換成電荷信號的至少一個轉(zhuǎn)換器單元，用于放大和進一步處理電荷信號的至少一個評價單元，以及至少一個數(shù)據(jù)處理單元，用于數(shù)據(jù)的獲取、進一步處理以及輸出。電荷信號首先由評價單元中的輸入放大器來放大，然后在計數(shù)通道和積分通道中并行地對它們進行評價。

出版物“cix-adetectorforspectralenhancedx-rayimagingbysimultaneouscountingandintegrating”，h.krüger等人，2008，spiemedicalimagingconference，sandiego，doi10.1117/12.771706公開了一種混合像素檢測器，其設(shè)計基于同時的電荷積分和光子計數(shù)。

計算機斷層造影機中的檢測器裝置由多個x射線檢測器或檢測器模塊構(gòu)成。例如，可以在檢測器裝置中布置大約20至50個檢測器模塊。所述檢測器模塊沿徑向方向安裝，由沿著旋轉(zhuǎn)軸線的盡可能窄的間隙隔開。在該布置中，這些檢測器模塊中的每一個檢測器模塊通過附加照明而被單獨地照明。結(jié)果，來自相鄰檢測器模塊的附加照明可以入射到相鄰的轉(zhuǎn)換器元件上。這會影響檢測器模塊的信號穩(wěn)定性。為了避免圖像偽影，期望所有檢測器模塊均以相同的方式表現(xiàn)。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，期望由附加照明產(chǎn)生的直流分量在所有模塊中是相同的。期望以這樣的方式調(diào)節(jié)檢測器模塊的照明：使得在轉(zhuǎn)換器元件中感應(yīng)的直流分量對于每個檢測器模塊是相同的。然而，實際上并非如此，因為制造公差(例如漫射器的制造公差)可能導致不同的模塊特性。目標是在整個檢測器裝置上實現(xiàn)均勻的附加照明并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)附加照明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是限定一種x射線檢測器、一種檢測器模塊、一種系統(tǒng)、一種醫(yī)療裝置和一種方法，其使得可以確定轉(zhuǎn)換器材料中的直流電分量，并且穩(wěn)定x射線檢測器或檢測器模塊的轉(zhuǎn)換器元件的狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過如權(quán)利要求1所述的x射線檢測器、如權(quán)利要求11所述的檢測器模塊、如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)、如權(quán)利要求14所述的醫(yī)療裝置、以及如權(quán)利要求15所述的方法而實現(xiàn)的。

發(fā)明人提出了一種以低成本甚至在x射線檢測器的獨立子單元中能夠用來確定直流分量的方法和裝置。

本發(fā)明涉及一種用于將x射線輻射轉(zhuǎn)換成電信號脈沖的計數(shù)式x射線檢測器。該x射線檢測器具有呈堆疊布置的照明層、轉(zhuǎn)換器元件和評價單元。照明層被設(shè)計為照射轉(zhuǎn)換器元件。x射線檢測器包括用于在照明有效時確定轉(zhuǎn)換器元件中的電流直流分量的測量裝置。評價單元包括用于從信號脈沖中確定事件的數(shù)量或能量的計數(shù)裝置。

照明層、轉(zhuǎn)換器元件和評價單元被堆疊。照明層可以被設(shè)計為平行于轉(zhuǎn)換器元件延伸，使得照明層至少跨越或覆蓋轉(zhuǎn)換器元件。照明層可以在比轉(zhuǎn)換器元件更大的表面區(qū)域上延伸。評價單元可以具有等于或小于轉(zhuǎn)換器元件的延伸。由光源發(fā)射的發(fā)光能量可以耦合到照明層中。照明層可以包括光源。發(fā)光能量可以耦合出照明層，用于轉(zhuǎn)換器元件的附加照明。光源可以發(fā)射可見光，或優(yōu)選地發(fā)射紅外光。照明可以被稱為附加照明。附加照明可以額外地與x射線輻射的曝光同時或在不同的時刻進行。評價單元可以具有評估和/或讀出單元的形式。評價單元包括計數(shù)裝置。x射線檢測器包括測量裝置。評價單元或用于向轉(zhuǎn)換器元件施加電壓的電壓源可以包括測量裝置。

陽極可以具有像素化電極的形式。計數(shù)電極可以分配給檢測器元件，該檢測器元件可以被設(shè)計為從信號脈沖中確定事件的數(shù)量和/或能量。檢測器元件可以是宏像素的子像素。測量裝置被設(shè)計成確定轉(zhuǎn)換器元件中的直流電流分量。直流分量可以采取隨時間大致恒定或具有低頻率的電流或電流流動的形式。直流分量可以是來自附加照明的入射發(fā)光能量的度量。直流分量可以依賴于轉(zhuǎn)換器元件的狀態(tài)而變化。所述狀態(tài)可以是漂移狀態(tài)，溫度狀態(tài)或偏振狀態(tài)。所述依賴性可以是比例的形式，可能具有偏移。與電信號脈沖不同，直流分量不能用于計數(shù)事件或用于確定事件的能量。測量裝置可用于確定通過轉(zhuǎn)換器元件的直流分量。直流分量可以是電流或電流流動?？梢蕴峁?shù)字值作為來自測量裝置的輸出信號，從該值可以確定電流強度或電流。直流分量可以作為絕對值或相對值而輸出。相對值可以將測量的直流分量與另一個未校準的值相關(guān)聯(lián)以便歸一化，從而能夠給出電流的相對增量。

計數(shù)裝置從信號脈沖中確定事件的數(shù)量和/或能量。事件可以是x射線量子，x射線量子中的至少一些被轉(zhuǎn)換器元件吸收?？梢詮男盘柮}沖中確定事件的數(shù)量和/或事件的能量。評價單元中的模擬和數(shù)字處理單元可以用于執(zhí)行確定操作并且提供所述確定的結(jié)果。

可以有利地執(zhí)行通過x射線檢測器的小型子單元的電流或直流分量的連續(xù)監(jiān)測，從而可以在操作期間或操作之外提供改進的測試和分析手段。測量裝置可以用于測量在暴露于x射線輻射期間的dc電導率的變化。功率耗散水平可以根據(jù)轉(zhuǎn)換器元件中的dc電導率的變化來確定，并且用作用于溫度穩(wěn)定的過程變量。可以在評價單元中執(zhí)行通過確定直流分量的閉環(huán)控制，以代替使用溫度二極管或者作為其補充?？梢允褂酶鶕?jù)本發(fā)明的方法來適配用于調(diào)節(jié)光源的電流，使得相當?shù)幕蛳嗟鹊闹绷鞣至苛鬟^每個模塊。

可以有利地通過確定直流分量來調(diào)節(jié)附加照明?？梢杂欣販y量并且在調(diào)節(jié)中考慮來自相鄰檢測器模塊和/或相鄰照明層的影響。確定直流分量可以有利地用于分析和監(jiān)視目的。直流分量可以有利地用作用于控制溫度的過程變量。直流分量可以有利地用作用于校正計數(shù)率的起始點或參數(shù)。

可以通過能夠為每個檢測器模塊設(shè)置流過光源的相同電流來調(diào)節(jié)附加照明。這具有如下缺點：光進入傳感器的耦合入的效率可能會根據(jù)生產(chǎn)批次而發(fā)生變化。其可能的結(jié)果是，對于假定相同的附加照明，會產(chǎn)生不同的直流分量，這可以導致檢測器模塊的不同的穩(wěn)定性行為。設(shè)置流過光源的相同電流被證明是非常不精確和不可行的。有利地，通過根據(jù)本發(fā)明確定直流分量并且基于其來調(diào)節(jié)附加照明，可能會消除或減少這些缺點。根據(jù)本發(fā)明的測量裝置可以有利地用于實現(xiàn)與手動調(diào)節(jié)相比而言更平均或更均勻的附加照明。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，評價單元包括測量裝置，測量電極形成在轉(zhuǎn)換器元件上，并且在測量電極和測量裝置之間形成導電連接。

測量裝置和計數(shù)裝置可以在此被分配給相同的電極或不同的電極。像素化電極在此可以包括測量電極。像素化電極可以包括測量電極和計數(shù)電極。測量電極可以分配給檢測器元件。測量電極可以分配給保護環(huán)或分配給設(shè)計用于確定直流分量的檢測器元件，和/或測量電極可以形成保護環(huán)或保護環(huán)的結(jié)構(gòu)的一部分。被設(shè)計為確定直流分量的保護環(huán)或檢測器元件可以僅用于確定直流分量。被設(shè)計為確定直流分量的保護環(huán)或檢測器元件可以被設(shè)計為不根據(jù)信號脈沖來確定事件的數(shù)量和/或能量，并且從而保護環(huán)或檢測器元件被設(shè)計為確定直流分量可能不適合于根據(jù)信號脈沖來確定事件的數(shù)量和/或能量，例如，通過不與計數(shù)電極形成任何導電連接?？梢孕纬蓽y量電極和計數(shù)電極的組合，其可以被設(shè)計為確定直流分量。計數(shù)電極和測量電極可以分配給不同的檢測器元件；例如測量電極可以被設(shè)計為保護環(huán)、或者被設(shè)計為檢測器元件的被設(shè)計為確定直流分量的電極，并且計數(shù)電極可以被設(shè)計為用于檢測器元件的電極，以用于根據(jù)信號脈沖來確定數(shù)量或事件的能量。測量電極和計數(shù)電極的組合可以分配給檢測器元件。

測量電極可以用于確定直流分量，其中測量電極通過導電連接而與測量裝置連接。該導電連接可以是焊接接合或?qū)щ娬澈蟿┙雍系男问健?/p>

在評價單元中可以形成多個測量裝置。多個測量裝置可以在評價單元的表面上方以不規(guī)則方式或優(yōu)選地以均勻分布的方式來布置。測量裝置可以被分配給宏像素，該宏像素可以包括多個子像素?？梢詫y量裝置分配給子像素。測量裝置可以分配給多個宏像素或多個子像素。在評價單元中可以存在至少一個測量裝置。測量裝置可以形成為在評價單元中的模擬測量裝置?？梢允褂靡阎木幋a形式，例如來自計數(shù)式x射線檢測器的已知評價單元或來自σ-δ(sigma-delta)轉(zhuǎn)換器。輸出信號可以被集成在來自評價單元的讀出數(shù)據(jù)流中。

可以在評價單元中提供用于確定相對直流分量的測量裝置，該裝置測量通過保護環(huán)的電流，通過至少一個被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件的電流，或者在至少一個檢測器元件中的電流。由于晶片制造中的工藝變化，例如所謂的“器件與器件(device-to-device)”或“批與批(lot-to-lot)”變化，可能需要校準測量裝置。校準可以在“晶片測試”期間執(zhí)行，其是在制造評價單元之后的最終測試，并且校準值可以使用微電熔絲(efuses)永久保存或硬編碼在評價單元中。本發(fā)明可以允許在一個評價單元內(nèi)或在一個檢測器模塊內(nèi)的多個測量裝置。在調(diào)節(jié)檢測器模塊的照明時可以考慮來自直接相鄰的模塊的入射輻射。

可以有利地分別為x射線檢測器、檢測器模塊、或x射線檢測器子單元、或檢測器模塊的子單元測量由附加照明引起的傳感器電流。測量裝置可以有利地允許在檢測器模塊內(nèi)以空間分辨率確定直流分量。

可以有利地在評價單元中執(zhí)行確定直流分量。通過在評價單元中實現(xiàn)測量裝置，可以在所生產(chǎn)的每個評價單元中提供測量裝置。可以有利地實現(xiàn)以低成本來提供測量裝置。

可以有利地在評價單元中以空間分布的方式(例如在多個檢測器元件中或與多個檢測器元件或宏像素相關(guān)聯(lián))來提供多于一個測量裝置?？梢杂欣貙嵤y量裝置的工廠校準，其旨在滿足用于調(diào)節(jié)附加照明的要求。對于檢測器裝置、檢測器模塊或x射線檢測器的子單元，可以有利地確定直流分量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以確定由照明通過轉(zhuǎn)換器元件感應(yīng)產(chǎn)生的直流分量。附加照明可以在轉(zhuǎn)換器材料中感應(yīng)產(chǎn)生直流分量。直流分量可以在測量裝置的信號輸出端輸出?？梢杂欣卮_定附加照明對轉(zhuǎn)換器元件的影響。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，當轉(zhuǎn)換器元件暴露于x射線輻射時，可以確定通過轉(zhuǎn)換器元件的直流分量。直流分量可以在信號輸出端輸出。有利地，可以在操作期間測量直流分量。有利地，可以持續(xù)地監(jiān)控一段時間內(nèi)的直流分量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，測量電極由保護環(huán)來封閉。除了其穩(wěn)定電場的功能之外，保護環(huán)可以有利地用于確定直流分量。有利地，不需要測量裝置和計數(shù)裝置的組合。保護環(huán)可以包圍至少一個檢測器元件。例如，保護環(huán)可以包圍包含4×4個子像素的宏像素。保護環(huán)可安裝在由防散射柵格屏蔽的轉(zhuǎn)換器材料的區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，測量電極是被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件的電極。被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件可以是沒有分配計數(shù)裝置的檢測器元件。被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件可以在空間上布置在保護環(huán)附近或在保護環(huán)中的凹部或凸起中。被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件可以有利地僅具有確定直流分量的功能。被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件可以通過防散射柵格來屏蔽入射x射線輻射。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，保護環(huán)或被設(shè)計用于確定操作的檢測器元件被屏蔽直接入射的x射線輻射。保護環(huán)或被設(shè)計用于確定操作的檢測器元件可以通過防散射柵格來屏蔽直接入射的x射線輻射。有利地，可以確定直流分量，而沒有任何或幾乎沒有任何來自x射線輻射的影響。在x射線輻射入射到x射線檢測器上時，可以有利地確定直流分量。保護環(huán)或被設(shè)計用于確定操作的檢測器元件可以布置成使得x射線輻射幾乎完全被防散射柵格所吸收。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，測量電極與計數(shù)電極組合而形成，其中計數(shù)電極以導電的方式連接到計數(shù)裝置。計數(shù)電極和測量電極被分配給檢測器元件。計數(shù)裝置和測量裝置以導電的方式連接到計數(shù)電極和測量電極的組合。計數(shù)電極和測量電極可以形成為公共電極。檢測器元件可以有利地被設(shè)計為確定直流分量，并且從信號脈沖中確定事件的數(shù)量或能量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，關(guān)于測量電極和計數(shù)電極的組合，可以選擇計數(shù)裝置和/或測量裝置。有利地，當確定事件的數(shù)量或能量時，可以在x射線輻射的影響下確定直流分量。x射線輻射在轉(zhuǎn)換器材料中產(chǎn)生的電流可以被估計和消減?？梢杂欣卦跈z測器元件中確定直流分量，而不受x射線輻射的影響?？梢杂欣匾蕴貏e好的空間分辨率來確定直流分量。計數(shù)裝置可以有利地在x射線輻射的影響下單獨操作。在測量裝置和計數(shù)裝置之間的選擇可以有利地根據(jù)需要靈活地進行。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，堆疊布置中的x射線檢測器還包括加熱單元和/或冷卻單元。加熱單元和/或冷卻單元可以借助所確定的直流分量來控制?？梢杂欣貙崿F(xiàn)x射線檢測器的穩(wěn)定操作。特別地，加熱單元或冷卻單元可以具有平面的設(shè)計。加熱單元或冷卻單元可以位于堆疊布置中。加熱單元或冷卻單元可以安裝在轉(zhuǎn)換器元件的表面上方。加熱單元或冷卻單元可以形成在評價單元中。加熱單元或冷卻單元可以形成在評價單元的背離x射線輻射的表面上，例如在附加的基底上。加熱單元或冷卻單元可以實施為珀爾帖(peltier)元件。加熱單元可以被實施為導電層，其中可以使用可施加的電流來控制加熱單元的溫度。

本發(fā)明還涉及一種檢測器模塊，其包括至少一個根據(jù)本發(fā)明的x射線檢測器?？梢杂欣卦跈z測器模塊中形成多個測量裝置，以獲得關(guān)于直流分量的空間上盡可能精確的信息。

本發(fā)明還涉及一種包括x射線檢測器或檢測器模塊的系統(tǒng)和一種控制系統(tǒng)，其中直流分量是到控制系統(tǒng)的輸入信號?？刂葡到y(tǒng)可以是開環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以控制附加照明和/或溫度?？梢杂欣卦诳臻g上接近x射線檢測器并且沒有長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下執(zhí)行控制。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，輸入信號不受入射x射線輻射的影響。到控制系統(tǒng)的輸入信號可以有利地不受入射x射線輻射的影響或者獨立于入射x射線輻射?？梢栽谳椛湓床还ぷ鲿r進行該確定?？梢栽谳椛湓吹墓ぷ髌陂g，在由防散射柵格屏蔽x射線輻射的區(qū)域中(例如在保護環(huán)中或在被設(shè)計為確定直流分量的檢測器元件中)執(zhí)行該確定。有利地，可以簡化對照明的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明還涉及一種醫(yī)療裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明的x射線檢測器、或根據(jù)本發(fā)明的檢測器模塊、或根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。可以有利地實現(xiàn)檢測器裝置內(nèi)的x射線檢測器的均質(zhì)或均勻的狀態(tài)?？梢杂欣胤乐够驕p少成像中的偽影。

本發(fā)明還涉及一種用于穩(wěn)定x射線檢測器或檢測器模塊的轉(zhuǎn)換器元件的狀態(tài)的方法，包括照明步驟、確定步驟和調(diào)節(jié)步驟。在照明步驟中，轉(zhuǎn)換器元件由照明層發(fā)射的第一發(fā)光能量來照明。在確定步驟中，在照明有效時確定轉(zhuǎn)換器元件中的直流分量。在調(diào)節(jié)步驟中，根據(jù)確定的直流分量來調(diào)節(jié)照明的第二發(fā)光能量和/或加熱元件的溫度，該溫度或照明可以被調(diào)節(jié)。

在照明步驟中，轉(zhuǎn)換器元件由發(fā)光能量來照明。可以借助于通過光源的電流來調(diào)節(jié)發(fā)光能量。在確定步驟中，確定在轉(zhuǎn)換器元件中由發(fā)光能量感應(yīng)的直流分量。在調(diào)節(jié)步驟中，發(fā)光能量和/或溫度被調(diào)節(jié)。加熱元件可以通過控制對加熱元件的電壓源來控制。

在x射線檢測器的操作期間，該方法可能需要用作監(jiān)測的一部分。該方法可能用作一次性校準或周期性間隔校準的一部分。附加輻射的最適宜的發(fā)光能量可以根據(jù)直流分量來確定。其目的在于，獲得在時間和空間上恒定的直流分量?？梢灾付繕朔秶蛳拗埔詫崿F(xiàn)該目的。

根據(jù)本發(fā)明的方法可以由例如計算機、微控制器或fpga之類的單元來執(zhí)行。該單元可以被設(shè)計用于數(shù)據(jù)處理以及用于控制或影響附加照明。該單元還可以提供用于監(jiān)控或重用值的存儲器?？梢詫崟r地執(zhí)行校正，優(yōu)選地在評價單元或fpga中，或在從評價單元讀出數(shù)據(jù)之后執(zhí)行校正。

確定直流分量可以在故障的情況下或者醫(yī)療設(shè)備的制造期間進行測試時構(gòu)成重要的分析或監(jiān)控功能。在確定步驟中，可以確定例如通過檢測器模塊的子單元的絕對或相對直流分量。根據(jù)本發(fā)明的方法可以有利地完全自動地執(zhí)行；不需要用戶交互或乏味的手動微調(diào)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，確定轉(zhuǎn)換器元件中的直流分量的步驟是由形成在轉(zhuǎn)換器元件上的測量電極和在評價單元中的測量裝置來執(zhí)行。測量裝置有利地允許在操作期間連續(xù)地確定直流分量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過用于向轉(zhuǎn)換器元件施加電壓的電壓源來執(zhí)行確定轉(zhuǎn)換器元件中的直流分量的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法可以有利地通過使用以任何方式存在的、用于向轉(zhuǎn)換器元件施加電壓的電壓源來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該方法是迭代的。

可以使用基于嵌套間隔的迭代方法來系統(tǒng)地調(diào)節(jié)入射到檢測器模塊上的發(fā)光能量。這里其目的可以是在沒有x射線輻射的情況下，相同的直流分量流過所有的檢測器模塊。在該方法中，可以首先為發(fā)光能量設(shè)置起始間隔，其對于所有檢測器模塊具有相同的大小，例如預期發(fā)光能量的+/-100％的間隔。然后，可以為每個檢測器模塊順序地執(zhí)行以下步驟：

●計算發(fā)光能量的當前間隔的平均值；

●將發(fā)光能量調(diào)節(jié)到該平均值；

●穩(wěn)定所感應(yīng)的直流分量，其中時間段可以是例如幾秒；

●檢查直流分量是大于還是小于目標電流；和

●基于檢查來調(diào)節(jié)發(fā)光能量，其中對于太大的直流分量，間隔的上限被移動到先前計算的先前施加的間隔的平均值，并且對于太小的直流分量，則將下限移動到先前計算的先前施加的間隔的平均值。

可以對所有檢測器模塊執(zhí)行這些步驟。然后，可以對所有檢測器模塊重復這些步驟，并且重復該方法，直到例如對所有的模塊均在小公差范圍內(nèi)實現(xiàn)目標電流，或者直到已經(jīng)執(zhí)行了固定數(shù)量的迭代，或者直到由于技術(shù)原因無法再進一步減少發(fā)光能量的間隔，特別是如果發(fā)光能量只能被調(diào)節(jié)為整數(shù)值的情況下。

根據(jù)本發(fā)明的方法可以導致相同的總電流，其由流過每個檢測器模塊的直流分量和暗電流組成。如果目的是使相同的直流分量流過每個模塊，則必須考慮即使沒有任何附加的照明時流過轉(zhuǎn)換器元件的暗電流。具體地，這可以意味著可以為每個模塊指定單獨的目標電流，所述目標電流是所有模塊共同的目標電流(特別是直流分量)和模塊特定的暗電流的總和。

檢測器模塊之間的附加照明的串擾效應(yīng)會通過以下而減少：將發(fā)光能量逐漸限制到更窄的范圍，以及從檢測器模塊到檢測器模塊的連續(xù)的迭代過程?？梢杂欣貙崿F(xiàn)與直流分量的目標值的偏差小于最多3％的偏差。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該方法還包括根據(jù)所確定的直流分量來校正事件的數(shù)量或能量的計數(shù)率的步驟。

可以在評價單元中、在下游電子器件中、在fpga中或在外部計算機中直接校正該計數(shù)率?？梢詮男盘柮}沖來確定計數(shù)率。計數(shù)率可以是高于能量閾值的所有事件的計數(shù)率。計數(shù)率可以是能量窗口內(nèi)的所有事件的計數(shù)率?？梢曰谛Ｕ砘蝾A定的校正多項式來執(zhí)行校正。校正多項式可以包含關(guān)于作為溫度或照明的函數(shù)的計數(shù)率的改變量的信息。

通過轉(zhuǎn)換器元件的總電流與轉(zhuǎn)換器元件中產(chǎn)生的熱是成比例的。由于轉(zhuǎn)換器元件的測量計數(shù)率取決于溫度，因此確定直流分量也可以用于校正該溫度效應(yīng)。轉(zhuǎn)換器元件中的功率耗散以及因此的溫度變化可以根據(jù)電流測量來確定。這可以有利地用于校正計數(shù)率。

附圖說明

下面參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的x射線檢測器；

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電極的設(shè)計；

圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的x射線檢測器的設(shè)計；

圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的x射線檢測器的設(shè)計；

圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)包含根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的x射線檢測器；

圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測器模塊的設(shè)計；

圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的多個相鄰檢測器模塊的設(shè)計；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的計算機斷層造影機的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的方法的示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中的方法的示意圖；和

圖11是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的方法的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的系統(tǒng)50的示例性實施方式，其包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的x射線檢測器1。x射線檢測器1具有呈堆疊布置的照明層3、轉(zhuǎn)換器元件5和評價單元7。照明層3是具有三維邊界的照明元件。由光源4發(fā)射的發(fā)光能量被耦合到照明層3中。光源4可以位于照明層3的側(cè)面。照明層3可以在比轉(zhuǎn)換器元件5更大的表面區(qū)域上延伸。光可以耦合出照明層3(例如經(jīng)由照明層3中的適當結(jié)構(gòu))，并且用于照射轉(zhuǎn)換器元件5。在背離x射線輻射38的入射方向的表面上，轉(zhuǎn)換器元件5包括電極，其包括測量電極11和計數(shù)電極15。中央測量電極11與計數(shù)電極15進行組合。測量電極11和計數(shù)電極15通過導電連接17而連接到評價單元7。導電連接17是焊接接頭的形式。讀出觸點57設(shè)置在導電連接17之間，以用于與評價單元7進行導電連接。位于左側(cè)的測量電極11被分配給評價單元7中的測量裝置9。位于右側(cè)的計數(shù)電極15被分配給評價單元7中的計數(shù)裝置13。計數(shù)電極15和測量電極11的組合被分配給計數(shù)裝置13和測量裝置9，其中可以選擇這樣的計數(shù)裝置13和/或測量裝置9。來自測量裝置9以及可能來自計數(shù)裝置13的輸出信號被饋送到控制系統(tǒng)53，該控制系統(tǒng)53根據(jù)所確定的直流分量來調(diào)節(jié)或控制發(fā)光能量。在照明層3的面向x射線輻射38的表面之上設(shè)置有防散射柵格23，其為位于其下面的轉(zhuǎn)換器元件5的區(qū)域屏蔽入射x射線輻射38。測量電極11可以實施為保護環(huán)或?qū)嵤樵O(shè)計用于確定直流分量的檢測器元件。計數(shù)電極11和測量電極15的組合被實施為檢測器元件的電極。計數(shù)電極15被實施為檢測器元件的電極。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電極的示例性實施例。電極被實施為轉(zhuǎn)換器元件5的背離x射線輻射的表面上的陽極。以4×4方式組合的計數(shù)電極15和測量電極11實施為由保護環(huán)19包圍的4×4檢測器元件。保護環(huán)19可以形成在防散射柵格的陰影的區(qū)域中。保護環(huán)19是測量電極11。被設(shè)計用于確定直流分量的電極21被分配給被設(shè)計用于確定直流分量的檢測器元件。用于確定直流分量的電極21是測量電極11。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例中的x射線檢測器1的示例性實施方式。與圖1不同，x射線檢測器1不包含防散射柵格，至少不在所示的區(qū)域中。在中心示出了計數(shù)電極15和測量電極11的組合。測量電極11在右側(cè)和左側(cè)示出。計數(shù)電極15和測量電極11可以交替地或成組地布置。分配給測量電極11和/或計數(shù)電極15的檢測器元件不被屏蔽x射線輻射38。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的x射線檢測器1的示例性實施方式。與圖3不同，x射線檢測器1僅包括計數(shù)電極15和測量電極11的組合。所有的檢測器元件被設(shè)計為確定直流分量、并且確定事件的數(shù)量和/或能量。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的系統(tǒng)50的示例性實施方式，該系統(tǒng)包含根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的x射線檢測器1。測量裝置9形成在電壓源25中，以用于向轉(zhuǎn)換器元件5施加電壓或高壓。電壓源25包括傳感器電壓供給線65，其朝向轉(zhuǎn)換器元件5的面向x射線輻射38的表面。來自測量裝置9的輸出信號被饋送到控制系統(tǒng)53，該控制系統(tǒng)53根據(jù)所確定的直流分量來調(diào)節(jié)或控制發(fā)光能量。

圖6示出了在平行于旋轉(zhuǎn)方向43的側(cè)視圖中的根據(jù)本發(fā)明的檢測器模塊51的示例性實施方式。x射線檢測器1與模塊電子器件63和照明層3一起安裝在模塊的機械結(jié)構(gòu)61中。照明層3可替代地形成為與轉(zhuǎn)換器元件直接接觸。在此設(shè)計中，照明層3覆蓋沿檢測器模塊51的轉(zhuǎn)動方向43的整個深度。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的多個相鄰檢測器模塊51的示例性實施方式。通過示例示出了四個相鄰的檢測器模塊。該視圖垂直于旋轉(zhuǎn)軸線示出。防散射柵格23被設(shè)計成使得檢測器元件被屏蔽從x射線輻射散射的入射輻射，同時能夠記錄直接入射的x射線輻射38。檢測器模塊51之間的箭頭指示不僅來自屬于模塊本身的照明層3的光入射到轉(zhuǎn)換器元件5上，而且來自相鄰的檢測器模塊51的光也可以。檢測器模塊51可以沿徑向方向以不等于0度的角度來布置，從而可以實現(xiàn)彎曲的檢測器裝置。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的包括檢測器裝置29的計算機斷層造影機31的示例性實施方式。檢測器裝置29包括根據(jù)本發(fā)明的x射線檢測器。檢測器裝置29可以包括多個檢測器模塊，其包含至少一個x射線檢測器。檢測器模塊51優(yōu)選地包括呈二維矩陣或陣列的多個x射線檢測器。計算機斷層攝影機31包括具有轉(zhuǎn)子35的臺架33。轉(zhuǎn)子35包括x射線源37和根據(jù)本發(fā)明的檢測器裝置29。患者39支撐在患者臺41上，并且可以通過臺架33沿著旋轉(zhuǎn)軸線z43移動。處理單元45用于控制和計算截面圖像。輸入裝置47和輸出裝置49連接到處理單元45。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的方法70的示例性實施方式。在照明步驟71中，轉(zhuǎn)換器元件由照明層發(fā)射的第一發(fā)光能量來照明。在確定步驟73中，使用在轉(zhuǎn)換器元件上形成的測量電極以及使用在評價單元中的測量裝置，或者使用用于向轉(zhuǎn)換器元件5施加電壓的電壓源25，來確定轉(zhuǎn)換器元件中的直流分量。在調(diào)節(jié)步驟75中，根據(jù)確定的直流分量來調(diào)節(jié)照明的第二發(fā)光能量和/或加熱元件的溫度，該溫度或照明可以被調(diào)節(jié)。可以經(jīng)由通過光源的電流(例如通過發(fā)光二極管的電流)或在光源處來調(diào)節(jié)發(fā)光能量。在確定步驟73中，確定在轉(zhuǎn)換器元件中通過發(fā)光能量感應(yīng)的直流分量。加熱元件可以通過控制對加熱元件的供電電壓來控制。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的方法70的示例性實施方式。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的方法70是迭代方法。使用基于嵌套間隔的迭代方法來系統(tǒng)地調(diào)節(jié)入射到檢測器模塊上的發(fā)光能量。這里的目的是，在沒有x射線輻射的情況下，相同的直流分量流過所有的檢測器模塊。在該方法中，首先為發(fā)光能量設(shè)置起始間隔，其對于所有檢測器模塊具有相同的大小，例如預期發(fā)光能量的+/-100％的間隔。照明步驟71包括如下步驟：

●計算發(fā)光能量的當前間隔的平均值；

●將發(fā)光能量調(diào)節(jié)到該平均值，并進行照射；

●穩(wěn)定所感應(yīng)的直流分量，其中時間段可以是例如幾秒。

確定步驟73包括檢查直流分量是大于還是小于目標電流的步驟。調(diào)節(jié)步驟75包括基于檢查來調(diào)節(jié)發(fā)光能量，其中對于太大的直流分量，間隔的上限被移動到先前計算的先前施加的間隔的平均值，并且對于太小的直流分量，則將下限移動到先前計算的先前施加的間隔的平均值。調(diào)節(jié)的發(fā)光能量可以是第二發(fā)光能量，或者是與照明步驟中先前設(shè)定的發(fā)光能量不同的發(fā)光能量。

對所有檢測器模塊執(zhí)行這些步驟。然后對于所有檢測器模塊以相同的順序來重復這些步驟，如圖中的箭頭所示，并且重復該方法，直到例如對所有的模塊均在小公差范圍內(nèi)實現(xiàn)目標電流，或者直到已經(jīng)執(zhí)行了固定數(shù)量的迭代，或者直到由于技術(shù)原因無法再進一步減少發(fā)光能量，特別是如果發(fā)光能量只能被調(diào)節(jié)為整數(shù)值的情況下。該確定步驟73可以是最后的步驟，例如當目標電流對所有模塊在小公差范圍內(nèi)實現(xiàn)時。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的方法70的示例性實現(xiàn)方式。方法70另外包括根據(jù)所確定的直流分量來校正事件的數(shù)量或能量的計數(shù)率的步驟。計數(shù)率可以在評價單元中、在下游電子器件中、在fpga中或在外部計算機中直接校正。校正步驟中的校正可以基于校正表或預定的校正多項式來執(zhí)行。校正多項式可以包含作為溫度或照明的函數(shù)的關(guān)于計數(shù)率的變化量的信息。流過轉(zhuǎn)換器元件的總電流與轉(zhuǎn)換器元件中產(chǎn)生的熱是成比例的。由于轉(zhuǎn)換器元件的測量計數(shù)率取決于溫度，因此使用確定的直流分量來校正該溫度效應(yīng)。轉(zhuǎn)換器元件中的功率耗散以及由此產(chǎn)生的溫度變化可以根據(jù)對電流的測量來確定。通過確定溫度變化量來校正計數(shù)率。

盡管已經(jīng)使用優(yōu)選的示例性實施例更詳細地說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于所公開的示例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的保護范圍的情況下得出其他的變型。