[发明专利]X射线辐射探测器、计算机断层成像系统和为此的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测X射线辐射的直接转换的X射线辐射探测器，该X射线辐射探测器至少具有用于探测X射线辐射的半导体材料、至少一个准直器和以附加辐射辐照半导体材料的至少一个辐射源，和一种具有X射线辐射探测器的CT系统。本发明还涉及一种用于借助直接转换的X射线辐射探测器探测入射的X射线辐射的方法。

背景技术

为了尤其在CT、双能CT、SPECT和PET系统中探测伽马和X射线辐射尤其使用基于诸如CdTe、CdZnTe、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、TIBr₂、HgI₂的半导体材料的直接转换的探测器。然而，在这些材料情况下尤其在对于CT设备所需的高辐射流密度中出现极化效应。

极化指的是在高的光子或辐射流的情况下所探测到的计数率的减小。该极化是通过载流子、尤其缺电子处或者说空穴的非常小的移动性以及通过半导体中固有的晶格缺陷()的浓度造成的。即，通过电场由于与晶格缺陷关联的、位置固定的电荷而变小来形成极化，所述电荷起通过X射线辐射产生的载流子的俘获和复合中心的作用。由此造成载流子寿命和运动性减小，其又导致在高辐射流密度时探测到的计数率的减小。

半导体材料的极化在测量过程中变化。电场的该变化又引起所测量的脉冲高度的变化和由此也影响半导体探测器的计数率，也称作漂移。由此，通过极化而限制了直接转换器的最大可探测的辐射流。尤其在对于CT设备所需的高辐射流密度中极化效应加强地出现。出于该原因而至今不能将如其尤其在计算机断层成像应用中存在的高辐射密度直接转换为电脉冲。探测信号不能再直接与待测量对象的衰减相关联。

该问题至今未完全解决。一个解决方案在于，通过以附加的X射线辐射辐照探测器而大部分地去除半导体材料的极化，方法是在测量过程之前直接执行该附加的辐照。然而，该方法不适用于患者工作，因为患者将经受附加的剂量。通过测量过程之前的附加的X射线辐照而设置了探测器的预载荷状态，半导体材料于是被有意识地极化，从而不仅可以执行校准测量还可以执行实际的测量过程。

另一解决方案在于，以探测器的恒定的通电值执行测量过程。由此可以将准费米能级保持恒定。这例如通过在待探测的X射线辐射入射之前已经在半导体材料中生成附加的载流子来实现。如果开始实际的X射线辐射，晶格缺陷已经被载流子占据，如这对应于X射线辐射下的平衡状态。半导体材料的极化被补偿。由此电场在测量过程期间保持恒定并且可以建立在通过所检查的对象引起的衰减与探测器的计数率之间的明确关联。

在另一解决方案中，以红外辐射辐照半导体材料。该辐照引起对探测器的、与以X射线辐射辐照类似的调节，其中IR辐射可以简单操作并且对于患者无害。至今已知的是，通过成面的阴极辐照半导体材料。然而直接辐照半导体材料是困难的，因为到半导体材料上的直接辐射路径通过散射辐射格栅而受限。为了均匀的辐照于是在散射辐射格栅下侧和半导体上侧之间仅保留窄缝隙。该问题的解决方案至今未知。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，实现一种直接转换的X射线辐射探测器，其中可以均匀辐照用于探测的半导体材料并且于是阻止半导体材料的极化或者说探测器的漂移，以及一种用于运行这种X射线辐射探测器的方法。

上述技术问题通过独立权利要求的特征来解决。本发明的有利改进方案是从属权利要求的内容。

发明人已经认识到，通过直接辐照X射线辐射探测器，可以实现对该X射线辐射探测器中的半导体材料的均匀辐照。为此在准直器与半导体材料之间的缝隙中，在准直器的与半导体材料对置的侧上施加涂层，其将附加辐射均匀地反射到半导体上。半导体材料于是被间接地辐照。这具有的优点是，辐射不仅能够通过在准直器与半导体材料之间的小缝隙向半导体入射，而且可以借助在涂层上的反射来进行均匀且大面积地辐照。相应地，于是该反射层可以由布置在准直器与半导体材料之间的缝隙外部的光源来辐照，其中反射层将辐射反射到半导体材料上。

该辐射穿过施加在半导体材料上的、至少部分透明的电极，并且在半导体材料中接近表面处产生附加的载流子。在此，也可以在半导体材料上的电极与反射层之间进行多次反射。通过附加辐射的反射而将半导体在其整个表面上均匀辐照。相应地，进行均匀的载流子产生，其中，附加的载流子占据半导体晶体中的晶格缺陷，即，形成位置固定的电荷，其抵抗半导体的由X射线辐射引起的极化。由此阻止极化。