[发明专利]用于辐射探测器的转换器元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于辐射探测器的转换器元件、包括这种转换器元件的辐射探测器、包括这种辐射探测器的成像系统以及用于制造这种转换器元件的方法。

背景技术

US 2007/03006 A1公开了一种用于谱CT(计算机断层摄影)扫描器的X射线探测器，其中，对入射的X射线光子进行计数并针对它们的能量进行分类。该探测器包括吸收入射的X射线光子的转换材料以及用于探测所得到的电信号的电极。为了应对高计数速率，在转换材料的晶块上提供单阳极的阵列以减小像素的有效尺寸。然而，这种探测器的问题在于入射的X射线光子生成的电荷云会扩展到不同像素上，从而使空间和/或谱分辨率下降。

发明内容

基于这种情况，本发明的目的在于提供一种改善辐射探测的精确度、尤其是与用于谱CT的辐射探测器相关的精确度的手段。

这一目的是通过根据权利要求1的转换器元件、根据权利要求11的辐射探测器、根据权利要求12的成像系统和根据权利要求13的方法实现的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据其第一方面，本发明涉及一种用于辐射探测器的转换器元件，其包括以下部件：

a)至少两个在下文被称为“转换元(cell)”的单元，并且其包括用于将入射的电磁辐射转换成电信号的转换材料。在辐射探测器中通常操作“转换元”，使得它们的信号对应于利用所述探测器根据入射辐射生成的图像的一个图像要素(“像素”)。探测到的电磁辐射具体可以包括X射线或γ射线，并且辐射的光子生成的电信号通常将对应于可以在转换材料中移动的电荷云(例如，电子空穴对)。

b)置于上述转换元之间并通过材料结合到所述转换元的至少一个“分隔壁”。通常，术语“通过材料结合”与“相互通过材料接合”、“熔接”或“材料配合”同意，应当表示两种材料在分子水平上的接合。这种材料结合例如可以通过一种材料在另一种材料上或在所述另一种材料附近胶粘、焊接、熔接或晶体生长来实现。优选地，分隔壁的材料直接(即无需任何像胶那样的媒介材料)通过材料结合到转换元。

应当指出，分隔壁原则上可以具有任何形状和尺度，尽管通常将使其形成像片或平板那样。按照惯例，然后将把若干这样的板统计为不同的“分隔壁”，尽管在概念上也可以将它们视为一个(形状更复杂的)分隔壁。

在现有技术中已知的用于谱CT的转换器元件中(例如US 2007/03006A1)，提供了转换材料的唯一的块，通过置于它们上面的电极阵列按功能将其细分成多个元。然而，入射的光子所生成的电荷云能够在这种块中自由地扩展，并由此到达生成所述电荷云的那些元之外的其他元的像素电极。与之不同的是，可以通过本发明的转换器元件中两个转换元之间的分隔壁控制电信号的扩展。利用对分隔壁的适当设计，尤其能够将电荷云限制到生成所述电荷云的转换元中，即使所述元仅有很小的体积。因此，可以实现转换器元件精确度和空间/谱分辨率的实质性改善。

用于转换元的转换材料具体可以包括CdTe和/或CdZnTe(“CZT”)，这些材料具有优异的转换特性，使得它们适于应用于例如基于谱CT的光子计数中。另一方面，这些转换材料非常脆，使得它们的机械处理很困难，并妨碍例如将其切割成小块。由于转换元和分隔壁之间的材料结合，本发明的转换器元件即使对于这种脆性转换材料也实现了稳定结构。用于转换元的其他可能的直接转换材料例如是Si和GaAs。

一般而言，转换元可以具有任何形状和尺寸。然而，在优选实施例中，转换元将具有大致为圆柱形或长方体形式，面积(垂直于纵轴测量的)为大约0.01×0.01mm²到1×1mm²，优选为大约0.05×0.05mm²到大约0.3×0.3mm²。在另一优选实施例中，转换元可以具有大致平坦的几何结构，厚度小于大约1mm，优选小于大约0.05mm。

例如，具有这些尺度的转换元适用于谱CT中的辐射探测器。如果包括上述脆性转换材料，就几乎不能通过切割或锯割来制造这样小的转换元。

可以通过一个或多个分隔壁将转换器元件中的至少一个转换元与相邻转换元完全分隔。在这种情况下，使分隔壁对所述转换元中生成的电信号的影响最大化并在整个像素体积上延伸。

在转换器元件的另一实施例中，通过材料结合到分隔壁的两个转换元此外可以彼此直接接触。转换元中的这种直接接触可以有利地经由例如转换元的材料熔合提供附加的机械稳定性。