[发明专利]能量分辨探测系统和成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测辐射的能量分辨探测系统、一种包括该能量分辨探测系统的成像系统，以及一种用于产生能量分辨探测系统的方法。

背景技术

能量分辨探测系统可以例如用于谱计算机断层摄影(谱CT)，其中，利用辐射谱(具体而言是X射线辐射谱)照射必须进行重建的对象，并且其中，适于能量分辨地探测辐射的能量分辨探测系统探测通过所述对象之后的辐射。

V.B.Cajipe等人在14th Intl.Workshop on Room-TemperatureSemiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors，Rome，Italy，2004年10月18-22日的“Multi-Energy X-ray Imaging with Linear CZT Pixel Arrays andIntegrated Electronics”中公开了一种能量分辨探测系统，其使用碲锌镉(CZT)作为直接地将入射辐射转换成电信号的直接转换材料，并使用专用集成电路(ASIC)作为用于读出所述CZT中生成的电信号的读出单元。这一已知的能量分辨探测系统所具有的缺点为它只能应对有限范围的辐射强度。如果强度(计数率)高于某一强度值时，则这一能量分辨探测系统不能区分不同的辐射量子，具体而言为不能区分撞击在所述能量分辨探测系统上的X射线光子，即，探测信号为若干辐射量子的叠加信号，结果得到了错误的能量测量，从而导致所述能量分辨探测系统的能量分辨率下降。CT系统中所使用的X射线强度远高于所述的某一强度值，以至于不能以光子计数模式操作探测系统，并且由能量分辨探测系统生成的探测信号为不能提供任何能量分辨率的叠加信号。探测信号的这一下降的或不存的能量分辨率引起已由谱CT系统重建的图像中的伪影。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种具有改进的能量分辨率的能量分辨探测系统。本发明的另一目的在于提供一种相应的成像系统。

在本发明的一方面，提出了一种用于探测辐射的能量分辨探测系统，其包括

-第一层，其用于吸收所述辐射的一部分，

-辐射量子计数单元，其包括用于对所述辐射的辐射量子进行计数的第二层，

-读出单元，其与辐射量子计数单元相耦合以便读出所述辐射量子计数单元，

其中，对所述第一层和所述第二层进行布置，从而使得入射在所述探测系统上并且到达所述第二层的所述辐射已经通过所述第一层。

本发明基于如下思想：由于到达所述第二层的辐射通过所述第一层时已经被部分地吸收，因此到达所述第二层的辐射的强度下降，从而削弱了若干辐射量子的叠加效应，因此增加了所述能量分辨探测系统的能量分辨率。

所述第一层优选地包括吸收材料。例如，吸收材料为将辐射转换成光学光子的转换材料，如闪烁材料。

优选地，所述第二层包括用于将辐射转换成电信号的直接转换材料，并且读出单元与所述第二层相耦合以便通过读出所述第二层的电信号来读出所述第二层。这允许以可靠的方式对辐射量子进行计数。

所述直接转换材料优选地与所述读出单元的计数信道相耦合。所述读出单元优选地适于将每一个辐射量子分配给预定的能量窗，其中，对每一个能量窗的辐射量子进行计数。优选地，所述读出单元提供至少两个能量窗。

优选地，所述第一层包括闪烁体材料，并且所述能量分析探测系统还包括用于探测在所述第一层中生成的光(具体而言为光学光子)的光探测单元。这还允许探测已经被所述第一层吸收的辐射，其中，能量分辨探测系统使用所有入射在能量分辨探测系统上的辐射来增大信噪比。

所述闪烁体材料例如为尤其是掺杂有例如镨(Pr)的氧硫化钆(GOS)，并且光探测单元优选地为光电二极管。

进一步优选地，将所述光探测单元布置为在垂直于所述辐射的入射方向的方向上探测在所述第一层中生成的光。这减少了光探测单元中的直接转换，其中，从旁侧感测闪烁光子。

进一步优选地，通过屏蔽体对所述光探测单元进行屏蔽以减少光探测单元对入射在探测系统上的辐射的直接探测。优选地通过由高Z金属制成的屏蔽体对所述光探测单元进行屏蔽，所述高Z金属材料即具有大到可以屏蔽所述光探测单元免于入射辐射的原子序数Z的金属材料。优选地，所述原子序数大于30。进一步优选地，所述原子序数大于40。优选地使用钨、铅和钼中的至少一个来对所述光探测单元进行屏蔽。所述屏蔽体优选地位于布置在入射辐射的方向上的光探测单元的旁侧上。