專利名稱：X射線探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種X射線探測器，尤其是涉及一種用于射線照相檢查設備的X射線探測器，該射線照相檢查設備例如是用于乳腺造影或血管造影的計算機斷層造影設備或X射線儀。
背景技術：
公知射線照相檢查設備的X射線探測器由于不同的測量要求而有所區別。X射線探測器尤其就其空間和時間分辨率來說是與探測器面積、量子效率和讀取速率相適應的。即使對于公知X射線探測器的模塊化設置，其探測器模塊在不同的射線照相檢查設備中也是不能更換的。開發、制造和提供與相應測量要求適應的探測器模塊需要很高的花費。
EP 0819406A1描述了一種計算機斷層造影設備。其中探測器由多個平行探測器行組成，這些探測器行分別由相鄰設置的探測器元件構成。探測器行可以分別由多個探測器模塊組成。所建議的探測器模塊特別地與對計算機斷層造影設備的探測器的要求適應。該模塊不能通用于制造其它射線照相檢查設備。
DE 19935093A1公開了一種具有多行探測器的計算機斷層造影設備。每一行都由多個相鄰設置的探測器元件組成。每個探測器元件由閃爍器陶瓷和設置在后面的光電二極管組成。為了減小設置在探測器后面的電路的花費，可以將探測器元件成組地與該電路連接和分離。
DE 19502574C2公開了一種計算機斷層造影設備，具有包括N行的平面探測器。每一行都由M個相鄰設置的探測器元件組成。為了將涉及讀取、數據速率和再現的平面探測器的復雜度降低到實用化的程度，將多行探測器元件互連。互連的探測器元件形成一個探測器列。該組合電路使得探測器元件的模擬輸出信號相加。相加的輸出信號在后面連接的電子電路中被數字化并進一步處理為圖像信息。
DE 19600115C1公開了一種具有平面探測器的計算機斷層造影設備。該平面探測器由多個子探測器組成，該子探測器又由探測器元件的一個矩陣構成。考慮到后面連接的電子電路的功能，為了優化對平面探測器的讀取，建議順序讀取每一個子探測器的探測器元件。
DE 10106221A1描述了一種X射線探測器，其中可以由半導體材料構成設置為矩陣形狀的探測器元件。吸收的X射線量子由于其吸收而被直接轉換為電載荷信號，其大小大致與吸收的能量成正比。為了優化在一個大動態范圍內的測量，建議在連接在探測器元件后的求值單元中并行地對產生的載荷信號執行計數方法和積分方法。兩種方法的結果都一起用于數據處理單元，并用于確定對X射線輻射的吸收量的總結果。所建議的探測器雖然可以模塊化構造，但該模塊一般不能通用于制造不同的射線照相檢查設備。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于解決現有技術的缺陷。尤其是提供一種通用的X射線探測器，其作為部件適合于制造不同的射線照相檢查設備。
該技術問題是通過權利要求1的特征解決的。本發明的合適實施方式由權利要求2至8的特征給出。
根據本發明具有一種X射線探測器，具有多行像素，其中每一個像素由一個或多個子像素/n構成，其中每個子像素具有用于將入射的X射線輻射束直接轉換為電信號的探測器材料，其中每個子像素都分配有用于將電信號轉換為對應的數字信號的裝置，其中具有用于將該數字信號處理為代表入射到像素上的X射線量子的數量和/或能量的數字和信號的裝置。
所建議的X射線探測器是通用的。通過設置用于處理數字信號的裝置可以將像素的大小和必要時將通過相加子像素的數字信號而產生的和信號與相應的測量要求相適應。所建議的X射線探測器同樣可以用于X射線計算機斷層造影設備和射線照相設備。
在本發明的上下文中，“像素”被理解為一個子像素和一組子像素。每一個子像素構成一個X射線探測器元件。由多個X射線探測器元件提供的數字信號可以借助用于根據預定程序處理為數字和信號的裝置進行相加。如果一個像素由一組子像素構成，則可以通過故障子像素識別和校正故障。雖然有一個或多個子像素存在故障還是能獲得像素的功能。所建議的X射線探測器特別可靠和持久。
數字和信號是像素的信號并作為像素信號用于在EDV設備的顯示屏上產生一個圖像點或產生由該EDV設備給出的打印件。
“電信號”尤其被理解為電載荷信號。這種電載荷信號在吸收X射線量子時借助可直接轉換的材料(例如GaAs、CdTe、CdZnTe的半導體或Se、PbI2或PbO的光電導體)起作用。
合適的是，用于處理的裝置具有用于設置形成一個像素的子像素的數量和/或用于選擇每個像素中用于求值的子像素的數量的裝置。利用該用于設置的裝置可以確定構成一個像素的子像素的大小和/或排列。用于設置的裝置可以是預先固定給定的程序。在此，尤其是根據所需要的數據傳輸率R來設置構成一個像素的子像素的數量和/或排列。下式成立R＝b*f*A/(c*d2)，其中b是位深度(Bittiefe)，f是以圖像/秒為單位的拍攝頻率，A是射線照相檢查面積，c是互連的子像素的數量，d是子像素的橫向大小。
值c確定橫向大小為d的互連為一個像素的子像素的數量。所建議的X射線探測器既適用于計算機斷層造影又適用于射線照相。對于位深度為b＝16、拍攝頻率f＝5000幅圖像/秒、射線照相檢查面積A為500cm2和像素大小(c*d2)為1mm2的計算機斷層造影設備的X射線探測器，形成的數據傳輸率R為4Gb/秒。對于位深度為b＝14、拍攝頻率f＝30幅圖像/秒、射線照相檢查面積A為40cm2和像素大小(c*d2)為100μm2的計算機斷層造影設備的X射線探測器，形成的數據傳輸率R為6.72Gb/秒。這表明，利用本發明的X射線探測器可以滿足更大范圍的測量要求。
根據另一個實施方式的特征，具有用于校正由于一個或多個子像素發生故障而減小的和信號的校正裝置。在此，其可以是對應的可編程的集成電路，該電路將一個像素提供的和信號與預定的和信號進行比較。一旦判定發生了改變，就根據預定的程序促使該像素內的子像素設置發生變化。也可以根據測量的差來校正或標準化減小的和信號。
合適的是，所述校正裝置具有比較器，用于將用已知X射線強度輻射時產生的和信號與預定的和信號或另一個像素的和信號的最大值進行比較。為了進行校正，校正裝置還可以具有改變對用于測量和信號的子像素的選擇的裝置。
根據另一個實施方式，探測器材料是碲化鎘、碲化鎘鋅或碘化汞。還可以采用這些物質的混合物或與其它物質的混合物。合適的是，探測器材料的厚度能保證測量目的所需的劑量量子效率(DQE)。在計算斷層造影具有一個X射線探測器的情況下，對于厚度為1.4mm的碲化鎘所需的DQE可以達到＞90％。合適的是，這樣選擇探測器材料的厚度，使得探測器元件同樣可以用于不同的測量目的。
根據另一個實施方式的特征，將預定數量的像素以及分配給其子像素的用于轉換的裝置實現為可以更換的探測器模塊。這種探測器模塊同樣適用于制造例如針對X射線計算機斷層造影設備和射線照相設備的探測器。優選地，在這種關聯中，用于處理的裝置和/或校正裝置是探測器模塊的組件。
下面借助附圖詳細解釋本發明。
圖1示出第一探測器元件的示意結構，圖2示出第二探測器元件的示意結構，圖3示出第一布置的探測器模塊的示意結構，圖4示出根據圖3的探測器模塊在第二布置下的示意結構，圖5示出具有第一模塊的X射線平面探測器，圖6示出具有第二模塊的X射線平面探測器。
具體實施例方式
圖1示意地示出了第一探測器元件。在由一種用于將吸收的X射線量子的能量直接轉換為電載荷信號的材料構成的直接轉換器層1(例如Cd(Zn)Te)上設置了第一電極2，該電極對著(在此未示出的)輻射源。在直接轉換器層1背離輻射源的那一側上具有構造的第二電極3，該第二電極與CMOS計數電路4連接。該CMOS計數電路4通過焊接觸點5與基座6上的導軌(在此未示出)電連接。
在圖2中示出的第二探測器元件與圖1中的第一探測器元件構造相似。在此，CMOS計數電路4通過彈子格(Ballgrid)觸點7與基座6連接。
圖3和圖4示出了X射線探測器模塊8的俯視圖，其中給出多個布置變形I，II，III。具有探測器平面或傳感器平面A的X射線探測器模塊8分別由16個探測器元件組成。每個探測器元件形成一個棱長為d的四方形子像素。在圖3中所示的最簡單的布置變形I的情況下，每個像素只由一個子像素9構成(組合(Binning)c＝1，16個像素傳輸的位寬度b＝4)。數字輸出用附圖標記11表示。在這種情況下，將由每個探測器元件提供的數字信號積分以及進一步處理為該像素的和信號。
用于處理數字信號的裝置可以是連接在CMOS單元電路后面的特殊裝置。該裝置也可以與CMOS單元電路4組合為一個元件。特別有利的是，可以對用于處理數字信號的裝置編程。在這種情況下可以按照同一種硬件配置來制造根據本發明的X射線探測器。根據不同的測量要求，可以借助用于處理數字信號的裝置相應地配置X射線探測器。用于處理的裝置例如可以為了達到較高的分辨率而這樣編程，使得每個子像素都形成一個像素。
在圖3所示的替代布置變形II中，一個像素由4個互連的子像素9構成(組合c＝4)。在這種情況下，X射線探測器模塊8具有4個像素。每個像素傳輸的位寬度b＝6。借助用于處理數字信號的裝置在位寬度b＝6的計數器中將由探測器元件提供的數字信號進行相加并進一步處理為該像素的和信號。如果子像素9出現故障，則將數字信號校正為增益偏差。“組合”在圖中分別用點劃線標出。
在圖4示出的布置變形III中，X射線探測器模塊8總共形成一個像素(組合c＝16)。在此，所有16個子像素9互連在一起。只需傳輸一個像素。在這種情況下傳輸的位寬度b＝8。
對于適用于X射線計算機斷層造影和其他應用的X射線探測器模塊8的具體實施方式
，設置棱長在50到200μm的范圍內、優選為100μm的子像素。為了在棱長為100μm時實現像素面積為1mm2的一個像素，互連100個子像素。X射線探測器模塊的總面積例如在棱長為幾個厘米的范圍內，如為5×2cm2。一個這樣的模塊包括100000子像素，對應著棱長為1mm的1000個像素。在這種情況下，只要有一個子像素9發生故障，就會引起數量級為1％的增益誤差，該增益誤差可以在不損害圖像質量的條件下得到補償。
如果CMOS計數電路是可以編程的，則所建議的X射線探測器模塊8是特別有利和通用的。在這種情況下，可以借助編程來設置待互連的子像素9的大小和數量。X射線探測器模塊8可以非常簡單的與各自的測量目的相適應。
圖5和圖6示出了構成X射線平面探測器的多個模塊或者說X射線探測器模塊8的排列。在圖5示出的實施例中，X射線探測器模塊8的接頭設置在側面，尤其是設置在X射線平面探測器最長的一邊上，并組合為導線12(功率輸入和數據I/O導線)。該導線導向數字控制器10，該數字控制器的數據輸出用13表示。
在圖6示出的另一個實施例中，X射線探測器模塊8在其背面有接頭，并借助導線12(功率輸入和數據I/O導線)與數字控制器10連接。
權利要求
1.一種具有多行像素的X射線探測器，其中每一個像素由一個或多個子像素(9)構成，其中每個子像素(9)具有探測器材料(1)，用于將入射的X射線輻射束直接轉換為電信號，其中每個子像素(9)都分配有用于將該電信號轉換為對應的數字信號的裝置，其中具有用于將該數字信號處理為代表入射到像素上的X射線量子的數量和/或能量的數字和信號的裝置。
2.根據權利要求1所述的X射線探測器，其中，所述用于處理的裝置具有用于設置形成一個像素的子像素(9)的數量和/或用于選擇每個像素中用于求值的子像素(9)的數量的裝置。
3.根據權利要求1或2所述的X射線探測器，其中，具有用于校正由于一個或多個子像素(9)發生故障而減小的和信號的校正裝置。
4.根據上述權利要求之一所述的X射線探測器，其中，所述校正裝置具有比較器，用于將用已知X射線強度輻射時產生的和信號與預定的和信號或另一個像素的和信號的最大值進行比較。
5.根據上述權利要求之一所述的X射線探測器，其中，所述校正裝置還可以具有改變對用于測量所述和信號的子像素(9)的選擇的裝置。
6.根據上述權利要求之一所述的X射線探測器，其中，所述探測器材料是碲化鎘、碲化鎘鋅或碘化汞。
7.根據上述權利要求之一所述的X射線探測器，其中，將預定數量的像素以及分配給其子像素(9)的用于轉換的裝置(4)實現為可以更換的探測器模塊(8)。
8.根據權利要求7所述的X射線探測器，其中，所述用于處理的裝置是探測器模塊(8)的組件。
9.根據權利要求7或8所述的X射線探測器，其中所述校正裝置是探測器模塊(8)的組件。
全文摘要
本發明涉及一種具有多行像素的X射線探測器，其中每一個像素由一個或多個子像素(9)構成，其中每個子像素(9)具有用于將入射的X射線輻射束直接轉換為電信號的探測器材料(1)，其中每一個子像素(9)都分配有用于將該電信號轉換為對應的數字信號的裝置(4)，其中具有用于將該數字信號處理為代表入射到像素上的X射線量子的數量和/或能量的數字和信號的裝置。
文檔編號A61B6/00GK1750786SQ200480004109
公開日2006年3月22日 申請日期2004年2月2日 優先權日2003年2月14日
發明者比約恩·海斯曼, 托馬斯·馮德哈爾 申請人:西門子公司