[发明专利]三维固态成像光电探测器

说明书

一种探测器阵列(112)包括探测器像素(206)。所述探测器像素包括三维腔(304和306；432和404)，所述三维腔具有包括活性区域的壁(308/602和316；434和406/502)，所述活性区域探测在所述三维腔内穿过的可见光子并且产生指示其的相应电信号。所述探测器像素还包括第一闪烁体(320；410)，所述第一闪烁体被设置在所述三维腔中与至少一个探测器像素的底部(320；416)邻近。所述探测器像素还包括第二闪烁体(326；444)，所述第二闪烁体被设置在所述三维腔中在所述第一闪烁体的顶部，其中，第一闪烁体和第二闪烁体响应于吸收X射线光子而发射所述可见光子。所述壁中的至少一个相对于探测器像素垂直地取向，从而使对应的活性区域与第一闪烁体或者第二闪烁体中的一个之间的接触面积最大化。

技术领域

以下总体上涉及一种成像探测器并且更具体地涉及一种三维(3D)固态成像光电探测器并且结合计算机断层摄影(CT)(包括医学和/或行李CT扫描器)来描述。然而，以下还适用于其他成像模态和/或成像应用。

背景技术

计算机断层摄影(CT)扫描器通常包括X射线管，所述X射线管被安装在围绕检查区域关于z轴旋转的可旋转机架上。X射线管发射穿过检查区域和被定位在其中的对象或者物体的辐射。X射线敏感辐射探测器阵列对着检查区域与X射线管相对围成一角弧，检测穿过检查区域的辐射，并且生成指示其的信号。重建器处理信号并且重建指示扫描期间检查区域和其中的对象或物体的部分的体积图像数据。

这样的探测器阵列已经包括晶体或者石榴石闪烁体，其直接地被安装到平坦的固态光电探测器，诸如光电二极管。闪烁体材料响应于利用X射线光子的轰击而产生可见光子，所述可见光子然后被转换为光电探测器中的电流或者脉冲。然而，光电探测器中的电荷载流子的收集的响应时间和效率与现今的平坦X射线敏感辐射探测器阵列的几何结构以及响应于光子而生成电荷载流子的闪烁体硅探测器之间的相互作用有关。

Chappo等人的US 2015/0276939A1(通过引用将其整体并入本文)描述了一种具有深度的第三维的X射线敏感辐射探测器阵列。该3D探测器阵列的几何结构改进相对于二维(2D)平坦光电探测器的电荷收集效率。遗憾的是，电荷收集低效率导致患者利用不有助于图像的电离辐射来辐照，并且电子辐射能够引起对组织的损坏，这能够导致许多健康问题。这样一来，在电荷收集效率中还需要未解决的改进。

发明内容

本文所描述的方法解决上文提到的问题和/或其他问题。

在一个方面中，探测器阵列包括探测器像素。所述探测器像素包括具有包括活性区域的壁的三维腔，所述活性区域探测在所述三维腔内穿过的可见光子并且产生指示其的相应电信号。所述探测器像素还包括第一闪烁体，所述第一闪烁体被设置在所述三维腔中与至少一个探测器像素的底部邻近。所述探测器像素还包括第二闪烁体，所述第二闪烁体被设置在所述三维腔中在所述第一闪烁体的顶部，其中，所述第一闪烁体和所述第二闪烁体响应于吸收X射线光子而发射所述可见光子。所述壁中的至少一个相对于探测器像素被垂直取向，从而使对应的活性区域与所述第一闪烁体或者所述第二闪烁体中的一个之间的接触面积最大化。

在另一方面中，一种方法包括利用三维固态成像光电探测器的闪烁体接收X射线光子；利用所述闪烁体吸收所述X射线光子；并且利用所述闪烁体并且响应于吸收所述X射线光子而产生指示所述X射线光子的能量的可见光子。所述方法还包括利用所述三维固态成像光电探测器的活性区域感测所述可见光子；并且利用活性区域并且响应于探测到所述可见光子而产生指示所述X射线光子的能量的电信号。所述闪烁体与活性区之间的接触面积最大化。

在另一方面中，一种成像系统包括：X射线源，其被配置为发射X射线；三维固态成像光电探测器，其被配置为探测X射线并且生成指示其的信号；以及重建器，其被配置为对来自所述探测器的信号进行重建。所述三维固态成像光电探测器包括第一闪烁体和第二闪烁体，所述第一闪烁体和所述第二闪烁体被设置在活性区的一个或多个凹槽中，使得第一闪烁体和第二闪烁体之一与活性区域的壁之间的接触面积被最大化。