专利名称：用于探测低和高x射线通量的方法和装置的制作方法
用于探测低和高χ射线通量的方法和装置本申请一般性地涉及成像领域并且更具体地涉及X射线探测方法和装置。它至少 应用于基于X射线的成像系统，特别是CT和数字X射线成像系统，并且将特别参考此类系 统进行描述。但是，它也可应用于PET和SPECT成像以及其他领域。计算机断层摄影(CT)是在很多不同背景下使用的成像模态，包括用于医学成像。 在CT中，设置在成像对象之外的X射线源产生X射线，这些X射线至少部分穿过该对象并且 由近似设置在对象与X射线相对的侧上的探测器探测。X射线源和X射线探测器经常一起 围绕成像对象旋转以在围绕中心轴线的不同位置或投射角处记录二维或体积X射线图像。 X射线探测器通常与X射线源所发射的X射线相互作用以产生表示由探测器接收的X射线 强度和频谱的电子信号，其对应于扇形楔状或锥形几何结构的X射线投影。然后这些电子 信号可以被电子处理以产生对象的CT图像或其他基于X射线的三维图像。这种X射线探测器通常包括一个或多个单元，通常为像素化阵列中的探测器像 素，每个探测器像素具有一个探测动态范围。也就是说，给定的X射线探测器单元有用于可 靠地测量最小值与最大值之间的X射线通量。在这一背景下，“X射线通量”表示由X射线 探测器单元在给定时间段内探测的X射线光子的数量或X射线能量的总量。电子噪声和其 他效应使得低于X射线探测器单元的动态范围的最小值的测量值变得不可靠。在另一端， 高于X射线探测器单元的动态范围的最大值，该单元变得过度饱和并且不能跟得上被探测 的X射线的量，再次使得测量值不可靠。特定X射线探测器单元的动态范围例如依赖于闪 烁体、光电探测器、电子电路等。这些因素可以被改变以设计具有用于给定应用的适当动态 范围的(多个)x射线探测器单元。CT成像中所使用的已知X射线探测器单元具有用于涉及中等X射线通量至高X射 线通量的应用的宽有效动态范围。对这种已知X射线探测器单元的有效动态范围的低端限 制是约500平均X射线光子每毫秒(光子/ms)，其中平均X射线光子在此被视为具有70keV 的能量。在此提到的所有光子/ms值均指平均光子。因此，这些已知的X射线探测器单元 通常仅具有非常有限的能力来探测低于约500光子/ms的X射线通量。可能期望扩展在CT 成像或其他基于X射线的成像中使用的X射线探测器单元的有效动态范围的低端。理论 上，即使读取时间段内的单个X射线光子的测量(即单个局部投影)对于图像重建也是有 用的。因此，期望尝试接近这一限制。X射线探测器单元的动态范围的最小X射线通量由若干因素确定。两个这种因素 是单元内的噪声水平以及单元对X射线辐射的响应的潜在线性丢失。单元内的噪声水平是 到达该单元的X射线光子的固有泊松噪声或“量子”噪声、由闪烁体生成的次级光子的泊松 噪声、光电探测器暗电流、系统中部件的电子噪声以及可能的其他效应的组合。为了可靠的 X射线测量，所记录的X射线值应该在该噪声水平之上，并且优选应该至少是该噪声水平的 两倍。在CT成像中所使用的已知X射线探测器单元中，噪声水平相当于约50至250光子 /ms。关于潜在的线性丢失，CT成像中所使用的已知电流积分电子电路(例如，低增益光电 二极管和相关电子电路)在中等至高X射线通量之间的宽动态范围中具有良好的线性，但 是在低于约500光子/ms的低X射线通量下通常具有非线性响应。
根据本发明的一个方面，提供一种在CT成像中使用的用于探测低和高X射线通量 的方法和装置。它们也适用于数字X射线探测器。—个优点是增加了可探测的X射线剂量的范围，特别是在较低端。根据相对低的X 射线剂量生成有用图像的优点是很明显的，即对象被暴露于较少的辐射。这在对例如以下 对象进行成像时是特别有用的无症状患者、年幼患者、特别大的患者或者对于正在进行的 诊断或处理必须经历若干反复成像会话的患者，以及可能的其他种类的患者。这在良好的 低造影分辨率很重要的情况下也是有用的，例如在区分脑成像中的白质和灰质或者区分癌 组织和正常组织的情况下。另外，探测低X射线通量的能力可以减少图像伪影和图像噪声。另一个优点是通过一个X射线探测器来测量用于CT成像的低X射线剂量以及高 X射线剂量的能力。例如，心脏扫描经常需要高X射线通量，这是通过高X射线源管电流实 现的。另一方面，肺扫描可能通过较低的X射线通量来完成。有利的是能够通过一个装置 来执行心脏扫描(以高X射线通量)和肺扫描(以低X射线通量)。本领域普通技术人员在阅读以下详细描述的优选实施例后将明显认识到很多其 他优点和益处。本发明可以体现为各种部件及部件布置，以及各种处理操作和处理操作布 置。附图仅用于图示说明优选实施例，并不应被解读为限制本发明。
图1是X射线探测器单元100的示意性截面视图，未按比例绘出；图2是多个X射线探测器单元100组合在一起形成阵列200的示意性透视图，未 按比例绘出；以及图3是可替代的X射线探测器单元300的示意性截面视图，未按比例绘出。附图和书面说明描述了 X射线探测器单元的示例性实施例。附图本质上是示意性 的，主要意在图示说明而不是按比例精确描绘所示的元件。因此，图中所示的给定元件的尺 寸与其他元件的尺寸之间的关系并不必然反映这种相对尺寸是在实际X射线探测器单元 中能够找到的。例如，在实际X射线探测器单元中，相对于闪烁体10的尺寸，反射体材料M 将比图示的薄得多。图1图示说明X射线探测器单元100的第一实施例。X射线探测器单元100包括 闪烁体10，从图1的视角可以看出，该闪烁体具有顶面12、底面14和四个侧面。在图1的 视图中仅示出了两个侧面16和18。关系术语“顶”、“底”和“侧”仅从图1以及以下描述的 其他附图的角度是有意义的。它们对于单元100的操作不具有任何功能意义。因此，在特 定的应用中，单元100可能被置于基于X射线的成像系统中，从而使得面12实际上是底面。X射线探测器单元100的功能是控制碰撞到顶面12上的入射X射线20并产生表 示X射线20的量或总X射线能量的电信号。这一处理中的第一步是由闪烁体10执行的， 该闪烁体通过吸收入射X射线20的能量并将该能量转换成次级光子22而起到换能器的作 用。因此由闪烁体10产生的次级光子22的量可以表示在读取时间段内被吸收的X射线能 量。很多不同的闪烁体在本领域是已知的。代表性的闪烁体包括BGO、CsI, CffO, G0S、 GS0,LaBr3>LSO,LYSO,NaI,ZnSe和LuTAG等等。特定应用的需求可能导致一种或多种闪烁 体特别适用于或特别不适用于该应用。通过以下描述将理解，单元100中所使用的闪烁体 10的响应时间可能相对缓慢。例如，响应于吸收单个X射线光子，闪烁体10可以发射具有 长于约1微秒的主要衰减时间的次级光子22。氧硫化钆(GOS)被认为是用在X射线探测器单元100和下述其他实施例中的适当闪烁体。根据出版的文献，GOS的主要衰减时间是约3微秒。X射线探测器单元100包括光学耦合到闪烁体10的底面14的第一光电探测器102 以及光学耦合到闪烁体10的侧面18a的第二光电探测器104。这种光学耦合可以通过直接 接触实现，或通过例如滤波器、透明或半透明层、透明或半透明粘合剂、光导等的中介元件 来实现。光电探测器102和104吸收由闪烁体10产生的次级光子22的能量并且将该能量 转换为电信号。由光电探测器102和104产生的电信号表示碰撞到光电探测器102和104 上的次级光子22的量，并因此也表示X射线通量。如下面进一步所述，第一光电探测器102 对于测量低X射线通量是有用的，而第二光电探测器104对于测量高X射线通量是有用的。闪烁体10在其外部的除了光电探测器102和104光学耦合到闪烁体10的区域之 外的每一部分上覆盖有反射体材料M。该反射体材料M反射诸如次级光子22的光学光 子，但是允许X射线光子20不受影响地穿过。因此，次级光子22必须通过光电探测器102 和104(除了一些小的丢失)离开闪烁体10 (如果它们完全离开)。一些次级光子22将在 它们能够到达光电探测器102或104之前被闪烁体10自吸收，而一些可能通过或绕过反射 体材料28而逃逸。第一和第二光电探测器102和104分别具有将光电探测器102和104连接到电路 板30的电引线沈和28。电路板30通过这些引线沈和28从光电探测器102和104接收 电信号并将它们传递到信号处理硬件且进一步到图像处理器32。图像处理器32处理从若干不同X射线探测器单元100接收的电信号以根据(多 个)数学算法形成对象的基于X射线的图像。该图像可以被显示在相关联的显示器34上。 可以为用户提供用户输入36以控制图像处理器32。图像处理器32可以将相关成像数据和 其他数据存储到存储器38中。前述功能以及下面描述的其他功能可以被执行为软件逻辑。此处所使用的“逻辑” 包括但不限于硬件、固件、软件和/或其组合以执行(多个)功能或(多个)动作，和/或 导致来自其他部件的功能或动作。例如，基于期望的应用或需要，逻辑可以包括软件控制的 微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)的离散逻辑或者其他编程的逻辑设备。逻辑也可以完 全体现为软件。此处所使用的“软件”包括但不局限于促使计算机或其他电子设备以期望的方式 执行功能、动作和/或行为的一个或多个计算机可读和/或可执行指令。这些指令可以体 现为各种形式，诸如例行程序、算法、�？榛蛘甙ɡ醋远唇涌獾姆掷氲挠τ贸绦蚧虼� 码的程序。软件也可以实现为各种形式，诸如独立程序、函数调用、servletapplet、存储在 诸如作为操作系统的一部分的存储器38的存储器中的指令或者其他类型的可执行指令。 本领域普通技术人员应该认识到软件的形式取决于例如期望应用的需求、其运行的环境和 /或设计者/编程者的期望等等。此处描述的系统和方法可以在各种平台上实现，包括例如网络化控制系统和独立 控制系统。另外，此处所示和所述的逻辑优选驻留于计算机可读介质如存储器38之内或 之上。不同计算机可读介质的示例包括闪存、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、 可编程只读存储器(PR0M)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、磁盘或磁带、包括CD-ROM和DVD-ROM的光学可读介质等等。此外，这里所述的处理和逻辑可以合并成一个大的处理流程或划分成多个子处理流程。这里已经描述的处理流 程的排序并不是严格的，而是可以重新布置且同时仍达到相同的结果。事实上，这里所述的 处理流程可以根据授权或期望在它们的实现方式中被重新布置、整理和/或重新组织。X射线探测器单元100的第一光电探测器102被配置为探测由低X射线通量产生 的次级光子22。优选第一光电探测器102的动态范围的最小X射线通量低于约250光子 /ms，更优选低于约100光子/ms，并且最优选低于约50光子/ms。适当的第一光电探测器 102的代表性动态范围是约15至1500光子/ms (具有相当于约7光子/ms的暗噪声)。这 种设备是已知并且包括例如硅光电倍增管(SiPM)，也被称为单光子雪崩二极管(SPAD)或 多单元Geiger模式雪崩光电二极管(GAPD)、线性雪崩光电二极管(LAD)、光电倍增管以及 其他光电探测器。在优选实施例中，第一光电探测器102是SiPM。一般地，SiPM包括很多小的并联 光敏单元(或子像素)，这些单元被分组成像素。例如，一个像素可以包括约1000个单元。 每个光敏单元以Geiger模式操作，此时偏置电压大于击穿阈值。由于这种单元的高电增 益，由该单元吸收的单个次级光子22可以在该单元中生成瞬时雪崩，导致它将恒定且显著 的电荷量传送到读出电子电路30。因为单元以Geiger模式操作，一个次级光子22的吸收 将产生与在该单元由于猝灭(quench)而被重置之前的若干次级光子22的吸收相同的电荷 量。一种适当 SiPM 的代表性示例是Hamamatsu Photonics Model MPPC Series S10362-11。在另一优选实施例中，第一光电探测器102是光电二极管，其具有针对在约15至 1500光子/ms的范围内的低信号而优化的读出电子电路。例如，该读出电子电路可以被配 置为具有高增益，这改善了针对低信号的光电探测器响应的线性，但是限制了整体动态范 围的上端。第一光电探测器102可以以信号积分模式或信号计数模式操作。在信号积分模式 下，光电探测器102的读出电子电路30在给定读取时间段内对由碰撞到换能器10上的X 射线20产生的能量进行积分，并且产生表示该总积分能量的电信号。CT成像中使用的典型 光电探测器的读取时间经常在约100至400 μ s范围内，且经常为200 μ S。在信号积分模 式下，光电探测器的电子电路30通常在该读取时间段内对变化的电荷、电流或电压进行积 分。相反，在信号计数模式下，光电探测器的电子电路30计算有多少X射线20碰撞到换能 器10上，并且还确定每个X射线20的能量。应该认识到，信号计数模式是比信号积分模式 执行起来更复杂和更昂贵的处理。如果第一光电探测器102是以信号积分模式操作的SiPM，则光电探测器102可以 具有缓慢的时间响应并且被耦合到相对缓慢的换能器10。以GOS闪烁体作为代表性换能 器10，CT成像中所使用的普通GOS闪烁体针对每个受控X射线光子20生成持续约10至 200 μ s的次级光子22脉冲。因此，很多X射线光子的闪烁光脉冲重叠，使得难以区分不同 的X射线光子。在信号积分模式下，电子电路30在所限定的读取时间段——在普通CT中 一般为200 μ s——期间对所有SiPM单元的脉冲进行积分，并且单个单元的恢复时间为约 1 μ S。因此来自换能器的次级光子脉冲(10至200 μ s)明显比单独SiPM单元脉冲(1 μ S) 更长。因此，SiPM单元不需要具有快速恢复时间，因为SiPM不被用于区分不同的X射线光 子。因此SiPM单元可以被被动猝灭而不是主动猝灭。SiPM单元的被动猝灭比主动猝灭实 现起来更不复杂也更不昂贵。通常，被动猝灭可以用单个电阻器来执行，而主动猝灭则需要受控的开关电路。也不需要复杂且昂贵的光子计数电子电路30来读取来自光电探测器102 的信息。X射线探测器单元100的第二光电探测器104被配置为探测由高X射线通量—— 高于约1500光子/ms——产生的次级光子22，其具有比第一光电探测器102更宽的动态范 围。在超过约1500光子/ms的X射线通量下，第一光电探测器102通常由于过多的次级光 子22而过度饱和，并因此不能提供有用的信息。与第一光电探测器102类似，第二光电探 测器104可以以信号积分模式或信号计数模式操作。第二光电探测器104可能是例如以信 号积分模式操作的电流积分PIN光电二极管。再次回到图1，在闪烁体10中由入射X射线20生成的次级光子22中的一些将到 达第一光电探测器102，而其他次级光子将到达第二光电探测器104。也就是说，次级光子 22的总数量在同时记录数据的两个光电探测器102和104之间划分。探测器单元100可以 被配置为以任何可能优选的比率在光电探测器102和104之间分配次级光子22。例如，闪 烁体10的高度和宽度可以被改变以便为次级光子22提供更大或更小的可用表面积以到达 相应的探测器102和104。可以改变其他参数或作出修改以实现优选的比率。因此，在X射线20被探测的时间段内，两个光电探测器102和104同时记录数据。 该数据由电路板30收集并且被传递到图像处理器32。典型地，若干单元100中的每一个传 递信息到图像处理器32。然后图像处理器32确定是否使用来自特定单元100的第一光电 探测器102、单元100的第二光电探测器104或单元100的两个光电探测器102和104的数 据来产生CT图像。例如，如果特定单元100处的X射线通量特别低，则来自该单元100的第二光电探 测器104的数据可能受噪声支配。在该情况下，来自第二光电探测器104的数据可能被忽 略，而代替地使用来自第一光电探测器102的数据。或者，如果特定单元100处的X射线通 量特别高，则该单元100的第一光电探测器102可能过度饱和。在该情况下，来自第一光电 探测器102的数据可能被忽略，而代替地使用来自第二光电探测器104的数据。另一方面， 特定单元100处的X射线通量可能在低于、处于或靠近第一光电探测器的动态范围的上限 并且高于、处于或靠近第二光电探测器的动态范围的下限的边界区域内。在该情况下，来自 单元100的两个光电探测器102和104的数据可能利用常规方法一起加权以获得两个数据 集之间的平滑且精确的过渡。转向图2，若干X射线探测器单元100可以被组合成包括一维阵列200的列或条 以帮助形成X射线探测器。单元100的一些部件一例如反射体材料24——未示出在图2 中。图3中示出了三个闪烁体像素10及其相关联的光电探测器102和104，但是很明显阵 列200可以具有任何数量的X射线探测器单元100。为了更简单地与图1进行比较，在图2 中标示出了一个闪烁体10的顶面12、底面14和侧面16。还图示了阵列200相对于入射X 射线20的取向。形成阵列200的一种常规方式是将第一光电探测器102安装到单个底部电路芯片 202上，并且将第二光电探测器104安装到单个侧部电路芯片204上。然后闪烁体10可以 被附接到芯片202和204，从而将闪烁体10光学耦合到它们各自的光电探测器102和104。 在这种实施例中，芯片202和204在功能上替换图1中的电路板30。因此，芯片202和204 从它们各自的光电探测器102和104收集数据，并且将数据传递到图像处理器32 (图2中未示出)。为了帮助确保每个X射线探测器单元100仅对碰撞到该单元100的顶面12上的 X射线20进行计数，将X射线屏蔽或反射材料40置于单元100的顶面12之间的空间内。 X射线屏蔽材料40——例如铅或钨——充分地防止任何X射线穿过屏蔽体40。X射线反射 材料40——例如白色涂料或塑料——充分地反射X射线。如图1所示，X射线屏蔽或反射 材料40也可以覆盖耦合到闪烁体10的侧面18的光电探测器104。多个一维阵列200可以并排放置以形成X射线探测器单元100的二维阵列(未示 出)。当然存在将X射线探测器单元100组合成阵列或其他分组以形成X射线探测器的很 多其他方式。图3图示说明X射线探测器单元300的第二实施例。X射线探测器单元300与图 1的X射线探测器单元100共有很多相同的部件，并且这些部件在两幅图中被相同地编号。 X射线探测器单元300与单元100的不同之处在于第一和第二光电探测器的位置被转换。 也就是说，图3中的第一光电探测器302被光学耦合到闪烁体10的侧面18，并且图3中的 第二光电探测器304被光学耦合到闪烁体10的底面14。第一光电探测器102和302的结 构和功能是相同的，且第二光电探测器104和304的结构和功能是相同的。此外，X射线探测器单元300合并有在换能器10与第一光电探测器302之间的半 透明/半反射(并因此非吸收)层306。半透明层306将反射一些次级光子22远离第一光 电探测器302，但是也将允许一些次级光子22通过以进入第一光电探测器302。这种层306 可以由例如白色涂料形成。该涂料的厚度可以变化以调整该层306的透明度/反射率，例 如其可能为约10 μ m至30 μ m。当然，半透明层也可以被置于换能器10和第二光电探测器 304之间。在X射线探测器单元300中合并有(多个)这种半透明层可以优化到达相应的 探测器302和304的次级光子22的比率。虽然未示出，(多个)这种半透明层也可以与图 1中的X射线探测器单元100或其他此类单元结合使用。例如，如果换能器10的高度显著大于其宽度，半透明层306可以是有利的。如果 第一光电探测器302是SiPM，则其动态范围随着其表面积线性增减，从而其动态范围有利 地随着高度的增加而增加。然而，在这种配置中，可能发生过多次级光子22进入第一光电 探测器302而非第二光电探测器304的情况。半透明层306防止发生这种不平衡，从而允 许足量的次级光子22到达第二光电探测器304，从而它可以生成精确的信号。以与上面关于单元100所述的相同方式或以任何其他方式，若干X射线探测器单 元300可以被组合在一起以形成X射线探测器阵列。已经参考优选实施例描述了本发明。很明显，其他人员在阅读和理解前面详细的 描述之后将容易想到各种修改和变化。意在本发明被解读为包括所有这些修改和变化，只 要它们处于随附权利要求及其等价物的范围内。本发明可以体现为各种部件及部件布置以 及各种步骤和步骤布置。附图仅用于图示说明优选的实施例，并不应被解读为限制本发明。
权利要求
1.一种辐射00)探测器单元(100，300)，其包括换能器(10)，其将所述辐射00)转换成次级光子02)；第一光电探测器(102，302)，其光学耦合到所述换能器(10)，具有有最小辐射通量的 第一探测动态范围，并且进行操作以将所述次级光子02)中的至少一部分转换成第一电 子信号；第二光电探测器(104，304)，其光学耦合到所述换能器(10)，具有有最小辐射通量的 第二探测动态范围，并且进行操作以将所述次级光子02)中的至少一部分转换成第二电 子信号；其中，所述第一动态范围的最小辐射通量小于所述第二动态范围的最小辐射通量。
2.如权利要求1所述的辐射探测器单元，其中，所述辐射选自于X射线和伽马射线的群组。
3.如权利要求1或2所述的辐射探测器单元，其中，所述换能器(10)是闪烁体。
4.如权利要求3所述的辐射探测器单元，其中，所述闪烁体包括氧硫化钆(GOS)。
5.如权利要求3所述的辐射探测器单元，其中，由所述闪烁体(10)响应于单个辐射 (20)光子产生的所述次级光子02)以大于约1微秒的主要衰减时间发射。
6.如权利要求1所述的辐射探测器单元，其中，所述第一光电探测器(102,30 以信号 积分模式操作，且所述第二光电探测器(104，304)以信号积分模式操作。
7.如任一前述权利要求所述的辐射探测器单元，其中，所述第一光电探测器(102， 302)是多单元Geiger模式雪崩光电二极管或高增益光电二极管。
8.如权利要求7所述的辐射探测器单元，其中，所述光电二极管包括被动猝灭的光电 探测单元。
9.如任一前述权利要求所述的辐射探测器单元，其还包括通过电引线(沈，28)连接到 所述第一和第二光电探测器的电路板(30)。
10.如权利要求1所述的辐射探测器单元，其中，所述辐射00)通过所述换能器(10) 的第一面(1 进入所述换能器(10)，所述第一光电探测器(10 光学耦合到所述换能器 (10)的与所述第一面(1 相对的第二面(14)，且所述第二光电探测器(104)光学耦合到 所述换能器(10)的不同于所述第一面(1 和所述第二面(14)的第三面(18)。
11.如权利要求1所述的辐射探测器单元，其中，所述辐射00)通过所述换能器(10) 的第一面(1 进入所述换能器(10)，所述第二光电探测器(304)光学耦合到所述换能器 (10)的与所述第一面(1 相对的第二面(14)，且所述第一光电探测器(30 光学耦合到 所述换能器(10)的不同于所述第一面(1 和所述第二面(14)的第三面(18)。
12.如权利要求1所述的辐射探测器单元，其中，所述第一动态范围的最小辐射通量等 于或小于约250平均X射线光子每毫秒。
13.如权利要求12所述的辐射探测器单元，其中，所述第二动态范围的最小辐射通量 等于或大于约500平均X射线光子每毫秒。
14.如权利要求1所述的辐射探测器单元，其还包括设置于所述换能器(10)与所述第 一光电探测器(30 和所述第二光电探测器(304)中的至少一个之间的半透明层(306)。
15.一种基于X射线的成像系统，其包括包括一个或多个X射线探测器单元(100，300)的X射线探测器，所述一个或多个X射线探测器单元(100,300)包括换能器(10)，其将X射线(20)转换成次级光子(22)；第一光电探测器(102，302)，其光学耦合到所述换能器(10)，具有有最小X射线通量的 第一探测动态范围，并且进行操作以将所述次级光子02)中的至少一部分转换成第一电 子信号；第二光电探测器(104，304)，其光学耦合到所述换能器(10)，具有有最小X射线通量的 第二探测动态范围，并且进行操作以将所述次级光子02)中的至少一部分转换成第二电 子信号；并且其中，所述第一动态范围的最小X射线通量小于所述第二动态范围的最小X射线通量；以及计算机可读介质(32)，其包括逻辑以使用所述一个或多个X射线探测器单元的所述第 一和第二电子信号中的至少一个来生成基于X射线的图像。
16.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述换能器(10)是闪烁体。
17.如权利要求15所述的成像系统，其中，由所述闪烁体(10)响应于单个X射线光子 (20)产生的所述次级光子02)以大于约1微秒的主要衰减时间发射。
18.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述第一光电探测器(102，302)以信号积分 模式操作，且所述第二光电探测器(104，304)以信号积分模式操作。
19.如权利要求15、16、17或18所述的成像系统，其中，所述第一光电探测器(102， 302)是多单元Geiger模式雪崩光电二极管或高增益光电二极管。
20.如权利要求19所述的成像系统，其中，所述光电二极管包括被动猝灭的光电探测 单元。
21.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述X射线00)通过所述换能器(10)的第 一面(1 进入所述换能器(10)，所述第一光电探测器(10 光学耦合到所述换能器(10) 的与所述第一面(1 相对的第二面(14)，且所述第二光电探测器(104)光学耦合到所述换 能器(10)的不同于所述第一面(1 和所述第二面(14)的第三面(18)。
22.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述X射线00)通过所述换能器(10)的第 一面(1 进入所述换能器(10)，所述第二光电探测器(304)光学耦合到所述换能器(10) 的与所述第一面(1 相对的第二面(14)，且所述第一光电探测器(30 光学耦合到所述换 能器(10)的不同于所述第一面(1 和所述第二面(14)的第三面(18)。
23.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述第一动态范围的最小X射线通量等于或 小于约250平均X射线光子每毫秒。
24.如权利要求23所述的成像系统，其中，所述第二动态范围的最小X射线通量是约 500平均X射线光子每毫秒。
25.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述一个或多个X射线探测器单元还包括设 置于所述换能器(10)与所述第一光电探测器(30 和所述第二光电探测器(304)中的至 少一个之间的半透明层(306)。
26.如权利要求25所述的成像系统，其中，第一半透明层(306)被设置于所述换能器 (10)与所述第一光电探测器(30 之间，且第二半透明层被设置于所述换能器(10)与所述 第二光电探测器(304)之间。
27.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述基于X射线的成像系统是计算机断层摄 影成像系统或数字X射线成像系统。
28.如权利要求15所述的成像系统，其中，所述计算机可读介质(32)还包括逻辑以确 定是否使用每个所述一个或多个X射线探测器单元(100，300)的所述第一电子信号、所述 第二电子信号或所述第一和第二电子信号二者来生成基于X射线的图像。
29.一种探测X射线辐射00)的方法，该方法包括通过换能器(10)将所述X射线辐射00)转换成次级光子02)；通过第一光电探测器(102,30 将所述次级光子0 中的至少一部分转换成第一电 子信号，所述第一光电探测器(102,30 光学耦合到所述换能器(10)并具有有最小X射线 通量的第一探测动态范围，以及通过第二光电探测器(104，304)将所述次级光子0 中的至少一部分转换成第二电 子信号，所述第二光电探测器(104，304)光学耦合到所述换能器(10)并具有有最小X射线 通量的第二探测动态范围；其中，所述第一动态范围的最小辐射通量小于所述第二动态范围的最小辐射通量。
30.一种辐射00)探测器单元(100，300)，其包括换能器(10)，其将所述辐射00)转换成次级光子02)；第一光电探测器(102，302)，其光学耦合到所述换能器(10)，具有第一探测动态范围， 并且进行操作以将所述次级光子0 中的至少一部分转换成第一电子信号；以及第二光电探测器(104，304)，其光学耦合到所述换能器(10)，具有不同于所述第一探 测动态范围的第二探测动态范围，并且进行操作以将所述次级光子02)中的至少一部分 转换成第二电子信号；其中，该单元被配置为在所述第一光电探测器与所述第二光电探测器之间分配次级光 子的量。
31.如权利要求30所述的辐射探测器单元，其中，所述换能器(10)包括闪烁体，该闪烁 体在光学耦合到所述第一光电探测器(102,30 的第一面具有第一面积，并且在光学耦合 到第二光电探测器(104，304)的第二面具有第二面积，其中，所述第一面积和第二面积具 有被选择以在所述第一光电探测器(102，302)与所述第二光电探测器(104，304)之间分配 次级光子(2 量的量值。
32.如权利要求31所述的辐射探测器单元，其中，所述辐射00)通过所述换能器(10) 的进入面(1 进入所述换能器(10)，所述换能器(10)的所述第一面与所述进入面(12)相 对，且所述换能器(10)的所述第一面不同于所述第二面(18)。
33.如权利要求30所述的辐射探测器单元，其还包括设置于所述换能器(10)与所述第 一光电探测器(102,30 和所述第二光电探测器(104，304)中的至少一个之间的半透明层 (306)。
34.如权利要求33所述的辐射探测器单元，其中，第一半透明层被设置于所述换能器 (10)与所述第一光电探测器(102,30 之间，且第二半透明层(306)被设置于所述换能器 (10)与所述第二光电探测器(104,304)之间。
35.如权利要求30所述的辐射探测器单元，其中，所述第一探测动态范围的最小辐射 通量等于或小于约250平均X射线光子每毫秒。
36.如权利要求35所述的辐射探测器单元，其中，所述第二探测动态范围的最小X射线 通量等于或大于约500平均X射线光子每毫秒。
37.如权利要求30所述的辐射探测器单元，其中，所述辐射选自于X射线和伽马射线的群组。
全文摘要
提供了一种在CT成像中使用的用于探测低和高X射线密度的方法和装置。两个光电探测器被耦合到同一个换能器上，这两个光电探测器中的一个具有相对低的动态范围，而另一个具有相对高的动态范围。第一个光电探测器例如可以是被动猝灭的SiPM。
文档编号G01T1/20GK102119342SQ200980131250
公开日2011年7月6日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年8月13日
发明者A·利夫内, R·卡尔米 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司
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