[发明专利]用于探测X射线量子的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测X射线量子的方法和装置，这些X射线量子在X射线管中产生，并且入射到具有由产生测量信号的像素组成的二维矩阵的多像素X射线探测器。

背景技术

X射线辐射被应用到完全不同的使用领域中，除了别的之外也被应用到医疗中，用来检查对象的结构和/或组成。除了合适的X射线源（典型地是X射线管）之外，对于入射的X射线辐射需要X射线探测器。

特别是，为了X射线辐射的成像的探测而使用电子探测器作为X射线探测器，该探测器的测量信号通过读取电子器件来采集并且典型地被数字化。

在此，为了在闪烁器中产生具有在可见光范围内的波长的光子，在其中使用X射线辐射的探测器是特别常见的。于是，这些光子由光敏感的半导体传感器（例如CCD传感器）组成的矩阵来采集并且被转换为电子的测量信号。在这种探测方式中主要缺点是如下的情况，即，用于图像质量的主要参数对比度分辨率和位置分辨率不能被独立于彼此地优化。

对于好的对比度分辨率来说，需要确保尽可能少的X射线量子穿过闪烁器，而不与之相互作用。因为吸收概率随着材料延展而增加，相应地对于闪烁器要选择尽可能大的厚度。但是在闪烁器中产生的光在所有方向上传播。这导致了X射线量子已经产生的光子的分布在闪烁器和传感器矩阵之间的接触面积的范围内随着闪烁器厚度的增加而变得更宽，这导致了位置分辨率的减小。在反过来的情况下，随着闪烁器的厚度变得更小光子分布的宽度减小。如果此外还减小单独的像素的大小，则由此提高了位置分辨率。作为该依赖关系的结果，在设计这种探测器时始终要在位置分辨率和对比度分辨率之间的折衷。

另一个问题由使用光敏感的半导体传感器造成。其尺寸选择得越小，则越不利信噪比，从而由此附加地限制了可实现的位置分辨率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于位置分辨地探测X射线量子的特别有效的方法。此外，本发明还提供一种探测器，利用该探测器可以执行这种方法。

该方法用于探测X射线量子，后者在X射线管中产生并且入射到具有由产生测量信号的像素组成的二维矩阵的多像素X射线探测器。为此，在规定的时间间隔内产生测量信号的并且此外其位于由多个像素组成的连续的集中的像素，由分析单元分配给事件集（Eventcluster）。这种事件集的像素的测量信号由分析单元评估为相关的并且因此引入如下的位置的近似，在该位置处X射线量子与多像素X射线探测器相互影响。在此假定，X射线量子的入射通常影响多个相邻的像素，从而这些像素分别产生测量信号。之后，使用这些测量信号来估计在哪些位置X射线量子入射到了多像素X射线探测器。在此，特别借助合适的算法进行该近似。因此测量信号经受共同的运算来确定X射线量子的入射点。

特别优选地，该方法的一种变形是在多像素X射线探测器中包括闪烁器、在其之后由用于产生测量信号的光敏感的像素组成的二维矩阵以及用于分析由像素产生的测量信号的分析单元，其中每个测量信号表示已经导致产生相应的测量信号的光量的度量。由此根据测量信号可以获得适用于提高位置分辨的探测的效率的附加的信息。

按照该方法的扩展，对于时间间隔规定小于1μs的值。借助时间间隔应当避免多个X射线量子为产生测量信号作出贡献，因为在这种情况下近似本质上更难实施。在选择尽可能有利的时间间隔的情况下适合考虑两个观点。随着X射线辐射强度的增加应当尽可能地减小时间间隔的大小，因为多个X射线量子既位置接近地又时间接近地入射到多像素X射线探测器的概率增加。同时通常必要的是，对于时间间隔设置最小大小来确保由于X射线量子的相邻像素的期望的影响完全计入测量信号的产生并且同样该测量信号也由分析单元评估为相关的。在此可以考虑特别是所使用的电子组件的反应时间、切换时间或延迟时间。

相应于另一种极合适的方法变形，根据对于离散质点的有限数量确定数学上的重心的原理进行如下的位置的近似，在该位置处X射线量子与多像素X射线探测器相互作用。在此优选地对于每个事件集确定自身的重心。在此单独的像素的相对位置彼此用作位置分布并且由像素产生的测量信号用作质量分布（Masseverteilung）。根据测量信号的信息内容与之替换地，由测量信号得出的单独的信息被用作质量分布，例如对于入射到光敏感的像素的光量的度量。通过使用这种用于位置分辨地探测X射线量子的方法能够实现如下的辨析率该辨析率比所使用的像素矩阵的和由此按照现有技术的多像素X射线探测器的受到像素大小限制的辨析率更高。在简化的变形中，作为重心确定的替换例如进行几何中点确定。