[发明专利]光子计数探测器

说明书

技术领域

下文总体上涉及光子计数探测器，并且下文是利用对计算机断层摄影（CT）的具体应用而描述的；然而，下文还适用于其他成像模态。

背景技术

计算机断层摄影（CT）扫描器一般包括以可旋转的方式安装到固定扫描架上的旋转扫描架。旋转扫描架支撑X射线管，并且被配置为围绕纵向绕检查区域旋转。探测器阵列跨越检查区域X射线管相对设置。X射线管被配置为发射多聚能量电离辐射，该辐射穿越检查区域（以及其内的对象或受检者的部分），并照射探测器阵列。探测器阵列包括探测器像素的一维或二维阵列，其探测辐射并生成指示辐射的信号。每个像素与用于传送对应的信号以供进一步处理的读出通道相关联。重建器重建经处理的信号，从而生成指示检查区域的体积图像数据。

对于谱CT而言，探测器像素已经包含了直接转换探测器像素。一般而言，直接转换像素包括设置在阴极和阳极之间的直接转换材料，其中，跨越阴极和阳极施加电压。光子照射阴极，从而将能量转移到直接转换材料中的电子上，由此建立电子/空穴对，其中，电子将朝向阳极漂移。作为响应，阳极产生由探测器阵列输出的电信号。脉冲成形器对所述电信号进行处理，并产生具有指示所探测到的辐射的能量的幅度峰值或高度的脉冲。能量鉴别器将脉冲的高度与一个或多个能量阈值进行比较。对于每个阈值而言，计数器对脉冲高度跨越阈值的次数计数。能量分箱器将计数分箱到能量范围中，由此对所探测到的辐射进行能量解析。重建器使用谱重建算法对经分箱的信号进行重建。

一般而言，直接转换材料能够在受到X射线辐照时表现出基线漂移。因此，成形器输出的脉冲将上移（或者下移，取决于读出通道的拓扑结构），并提高了脉冲的相对高度。这一基线漂移已经包含了低频分量，低频分量能够将其近似为DC分量。令人遗憾的是，基线漂移可能导致将探测到的辐射错误地分箱到不正确的能量箱中。结合图1和图2示出了这种情况的例子，其中，y轴102表示幅度，x轴104表示时间，能量阈值106₁、106₂、106₃、…、106_K（其中K是大于或等于一的整数）表示鉴别器的阈值，并且脉冲108是由成形器生成的，且具有峰值110。图1示出了没有基线漂移的脉冲108。在这种情况下，幅度峰值110处于阈值106₁和106₂之间。图2示出了存在基线漂移202的脉冲108。在这种情况下，基线漂移202使得脉冲向上移动，因而现在峰值110错误地处于阈值106₃和106_K之间，因而鉴别器将生成错误地指示比脉冲108的实际能量更高的能量的输出。

此外，在基于光子计数的谱CT中，需要多个校准步骤以确保针对能量鉴别的准确能量阈值。这样的校准步骤的基本部分是执行所谓的“阈值扫描”，其中，针对具有已知能量的固定输入电脉冲逐步增大或者降低鉴别器的每个比较器的阈值水平，以便找到阈值位置和对应的相等能量输入之间的关系。对于例行使用而言，这样的阈值扫描必须是非常快的。一般而言，阈值扫描需要针对所有的探测器像素扫过所有的比较器，并读出在每个离散的阈值位置上探测到的计数的数量。这样做可能很费时，因为其要求探测器控制器针对每个位置设置所有的比较器。例如，就具有4×16个像素、4个能量阈值以及512个阈值水平的探测器而言，其可能意味着访问阈值寄存器4×4×16×512或者十三万一千零七十二（131072）次。令人遗憾的是，执行阈值扫描所需的时间可能是不可接受的，特别是在执行系统校准时。

文中描述的各个方面解决了上文提到的问题以及其他问题。

发明内容

在一个方面中，一种成像系统包括具有多个直接转换探测器像素的探测器阵列，所述探测器阵列探测穿越所述成像系统的检查区域的辐射，并生成指示所探测到的辐射的信号。所述成像系统还包括脉冲成形器，所述脉冲成形器被配置为或者对由所述探测器阵列生成的指示所探测到的辐射的信号进行处理，或者对具有对应于不同的已知能量水平的不同的已知高度的一组测试脉冲进行处理，并生成具有指示经处理的所探测到的辐射的能够或者经处理的一组测试脉冲的能量的高度的输出脉冲。所述成像系统还包括阈值调整器，所述阈值调整器被配置为结合所述一组测试脉冲的高度以及一组预定的固定阈值分析对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲的高度，并基于所述分析的结果，生成指示基线漂移的阈值调整信号。