CN107167648A - 确定转换器元件中的直流电流分量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计数式X射线检测器(1)，其用于将X射线辐射(38)转换成电信号脉冲。该计数式X射线检测器(1)在堆叠布置中包括照明层(3)、转换器元件(5)和评价单元(7)，其中照明层(3)设计成照射转换器元件(5)，评价单元(7)包括用于确定转换器元件(5)中的直流电流分量的测量装置(9)、以及用于从信号脉冲中确定事件的数量或能量的计数装置(13)，在转换器元件(5)上形成测量电极(11)，并且在测量电极(11)和测量装置(9)之间形成导电连接(17)。

Description

确定转换器元件中的直流电流分量

技术领域

本发明涉及一种X射线检测器、一种检测器模块、一种系统、一种医疗装置和一种方法，其中确定转换器材料中的直流电流分量，并且稳定转换器元件、X射线检测器或检测器模块的状态变得可能。

背景技术

直接转换计数式X射线检测器用于X射线成像，例如在计算机断层摄影、血管造影或放射成像中。X射线辐射或光子可以通过合适的传感器而转换成电信号脉冲。计数式X射线检测器不仅允许事件的计数，而且有助于获取关于检测到的X射线量的能量的信息。这在医学成像中创造了用于分析和评价信号脉冲的新机会。

可用于这样的传感器的、作为转换器元件的转换器材料的材料例如是CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、TlBr2、HgI2、GaAs或其它材料。入射电离辐射的能量被直接转换为称为电子-空穴对的电荷。对于CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe或CdMnTe，在转换器元件的作为阴极的电极和作为阳极的另一个电极之间施加高电压(例如范围为-500V至-2000V的电压)，以便分离在转换器元件中产生的电子-空穴对的电荷。阴极可以是连续电极的形式。阳极可以是像素化电极的形式。高电压通过外部高压源经由导电触点而施加到电极。X射线量子可以通过能量沉积在转换器元件中产生电子-空穴对。电子-空穴对通过施加的高电压而被分离，并且由高电压的极性而选择的电荷载流子可以被提取或允许漂移到阳极。由此可以在读出单元和/或评价单元中产生电信号脉冲。转换器元件通常通过焊接接头、导电粘合剂或其他方式，以堆叠布置面对面连接到读出单元和/或评价单元，例如集成电路(专用集成电路，ASIC)。电信号脉冲由评价单元(例如ASIC)来评价。包括转换器元件和读出和/或评价单元的堆叠布置被结合到另一基板，例如印刷电路板、陶瓷基板(诸如HTCC或LTCC)、或其它。用于读出读出单元和/或评价单元的电连接可以通过硅通孔(TSV)或引线接合来形成。

在计数式X射线检测器中，检测特性能够随时间稳定，并且通过将检测器材料连续地暴露于附加照明而实现空间上的均匀性。如在暴露于X射线辐射时发生的那样，附加照明也在检测器材料中产生电子-空穴对，其可以通过高电压来提取。从附加照明入射到检测器上的发光能量越高，产生的电子-空穴对越多，并且得到的被称为传感器偏置电流(SBC)的直流分量越高。附加照明的发光能量和转换器元件的照明均匀性可以改变检测器装置的漂移行为。

在图像采集中，由于不期望的偏振效应可能产生不可接受的图像伪影。出版物“Homogene Sensorausleuchtung mit Lichtleiter”(“Homogenous sensor illuminationusing light guide”)，P.Sievers等人，2014，Prior Art Journal，DOI 10.4421/PAPDEOTT003771公开了可以通过附加照明来抑制偏振效应，例如在可见光或红外区域。通过使用具有用于在传感器表面耦合入光的漫射器的检测器，与可以安装在防散射栅格和传感器之间的LED电路板相比，可以实现更均匀的光强度分布。

文献US2002/0109091A1公开了一种X射线检测器，其包括：用于将吸收的X射线量子转换成电荷信号的至少一个转换器单元，用于放大和进一步处理电荷信号的至少一个评价单元，以及至少一个数据处理单元，用于数据的获取、进一步处理以及输出。电荷信号首先由评价单元中的输入放大器来放大，然后在计数通道和积分通道中并行地对它们进行评价。

出版物“CIX-A Detector for Spectral Enhanced X-ray Imaging bySimultaneous Counting and Integrating”，H.Krüger等人，2008，SPIE Medical ImagingConference，San Diego，DOI 10.1117/12.771706公开了一种混合像素检测器，其设计基于同时的电荷积分和光子计数。

计算机断层造影机中的检测器装置由多个X射线检测器或检测器模块构成。例如，可以在检测器装置中布置大约20至50个检测器模块。所述检测器模块沿径向方向安装，由沿着旋转轴线的尽可能窄的间隙隔开。在该布置中，这些检测器模块中的每一个检测器模块通过附加照明而被单独地照明。结果，来自相邻检测器模块的附加照明可以入射到相邻的转换器元件上。这会影响检测器模块的信号稳定性。为了避免图像伪影，期望所有检测器模块均以相同的方式表现。发明人已经发现，期望由附加照明产生的直流分量在所有模块中是相同的。期望以这样的方式调节检测器模块的照明：使得在转换器元件中感应的直流分量对于每个检测器模块是相同的。然而，实际上并非如此，因为制造公差(例如漫射器的制造公差)可能导致不同的模块特性。目标是在整个检测器装置上实现均匀的附加照明并且相应地调节附加照明。

发明内容

本发明的目的是限定一种X射线检测器、一种检测器模块、一种系统、一种医疗装置和一种方法，其使得可以确定转换器材料中的直流电分量，并且稳定X射线检测器或检测器模块的转换器元件的状态。

根据本发明，该目的是通过如权利要求1所述的X射线检测器、如权利要求11所述的检测器模块、如权利要求12所述的系统、如权利要求14所述的医疗装置、以及如权利要求15所述的方法而实现的。

发明人提出了一种以低成本甚至在X射线检测器的独立子单元中能够用来确定直流分量的方法和装置。

本发明涉及一种用于将X射线辐射转换成电信号脉冲的计数式X射线检测器。该X射线检测器具有呈堆叠布置的照明层、转换器元件和评价单元。照明层被设计为照射转换器元件。X射线检测器包括用于在照明有效时确定转换器元件中的电流直流分量的测量装置。评价单元包括用于从信号脉冲中确定事件的数量或能量的计数装置。

照明层、转换器元件和评价单元被堆叠。照明层可以被设计为平行于转换器元件延伸，使得照明层至少跨越或覆盖转换器元件。照明层可以在比转换器元件更大的表面区域上延伸。评价单元可以具有等于或小于转换器元件的延伸。由光源发射的发光能量可以耦合到照明层中。照明层可以包括光源。发光能量可以耦合出照明层，用于转换器元件的附加照明。光源可以发射可见光，或优选地发射红外光。照明可以被称为附加照明。附加照明可以额外地与X射线辐射的曝光同时或在不同的时刻进行。评价单元可以具有评估和/或读出单元的形式。评价单元包括计数装置。X射线检测器包括测量装置。评价单元或用于向转换器元件施加电压的电压源可以包括测量装置。

阳极可以具有像素化电极的形式。计数电极可以分配给检测器元件，该检测器元件可以被设计为从信号脉冲中确定事件的数量和/或能量。检测器元件可以是宏像素的子像素。测量装置被设计成确定转换器元件中的直流电流分量。直流分量可以采取随时间大致恒定或具有低频率的电流或电流流动的形式。直流分量可以是来自附加照明的入射发光能量的度量。直流分量可以依赖于转换器元件的状态而变化。所述状态可以是漂移状态，温度状态或偏振状态。所述依赖性可以是比例的形式，可能具有偏移。与电信号脉冲不同，直流分量不能用于计数事件或用于确定事件的能量。测量装置可用于确定通过转换器元件的直流分量。直流分量可以是电流或电流流动。可以提供数字值作为来自测量装置的输出信号，从该值可以确定电流强度或电流。直流分量可以作为绝对值或相对值而输出。相对值可以将测量的直流分量与另一个未校准的值相关联以便归一化，从而能够给出电流的相对增量。

计数装置从信号脉冲中确定事件的数量和/或能量。事件可以是X射线量子，X射线量子中的至少一些被转换器元件吸收。可以从信号脉冲中确定事件的数量和/或事件的能量。评价单元中的模拟和数字处理单元可以用于执行确定操作并且提供所述确定的结果。

可以有利地执行通过X射线检测器的小型子单元的电流或直流分量的连续监测，从而可以在操作期间或操作之外提供改进的测试和分析手段。测量装置可以用于测量在暴露于X射线辐射期间的DC电导率的变化。功率耗散水平可以根据转换器元件中的DC电导率的变化来确定，并且用作用于温度稳定的过程变量。可以在评价单元中执行通过确定直流分量的闭环控制，以代替使用温度二极管或者作为其补充。可以使用根据本发明的方法来适配用于调节光源的电流，使得相当的或相等的直流分量流过每个模块。

可以有利地通过确定直流分量来调节附加照明。可以有利地测量并且在调节中考虑来自相邻检测器模块和/或相邻照明层的影响。确定直流分量可以有利地用于分析和监视目的。直流分量可以有利地用作用于控制温度的过程变量。直流分量可以有利地用作用于校正计数率的起始点或参数。

可以通过能够为每个检测器模块设置流过光源的相同电流来调节附加照明。这具有如下缺点：光进入传感器的耦合入的效率可能会根据生产批次而发生变化。其可能的结果是，对于假定相同的附加照明，会产生不同的直流分量，这可以导致检测器模块的不同的稳定性行为。设置流过光源的相同电流被证明是非常不精确和不可行的。有利地，通过根据本发明确定直流分量并且基于其来调节附加照明，可能会消除或减少这些缺点。根据本发明的测量装置可以有利地用于实现与手动调节相比而言更平均或更均匀的附加照明。

根据本发明的一个方面，评价单元包括测量装置，测量电极形成在转换器元件上，并且在测量电极和测量装置之间形成导电连接。

测量装置和计数装置可以在此被分配给相同的电极或不同的电极。像素化电极在此可以包括测量电极。像素化电极可以包括测量电极和计数电极。测量电极可以分配给检测器元件。测量电极可以分配给保护环或分配给设计用于确定直流分量的检测器元件，和/或测量电极可以形成保护环或保护环的结构的一部分。被设计为确定直流分量的保护环或检测器元件可以仅用于确定直流分量。被设计为确定直流分量的保护环或检测器元件可以被设计为不根据信号脉冲来确定事件的数量和/或能量，并且从而保护环或检测器元件被设计为确定直流分量可能不适合于根据信号脉冲来确定事件的数量和/或能量，例如，通过不与计数电极形成任何导电连接。可以形成测量电极和计数电极的组合，其可以被设计为确定直流分量。计数电极和测量电极可以分配给不同的检测器元件；例如测量电极可以被设计为保护环、或者被设计为检测器元件的被设计为确定直流分量的电极，并且计数电极可以被设计为用于检测器元件的电极，以用于根据信号脉冲来确定数量或事件的能量。测量电极和计数电极的组合可以分配给检测器元件。

测量电极可以用于确定直流分量，其中测量电极通过导电连接而与测量装置连接。该导电连接可以是焊接接合或导电粘合剂接合的形式。

在评价单元中可以形成多个测量装置。多个测量装置可以在评价单元的表面上方以不规则方式或优选地以均匀分布的方式来布置。测量装置可以被分配给宏像素，该宏像素可以包括多个子像素。可以将测量装置分配给子像素。测量装置可以分配给多个宏像素或多个子像素。在评价单元中可以存在至少一个测量装置。测量装置可以形成为在评价单元中的模拟测量装置。可以使用已知的编码形式，例如来自计数式X射线检测器的已知评价单元或来自Σ-Δ(sigma-delta)转换器。输出信号可以被集成在来自评价单元的读出数据流中。

可以在评价单元中提供用于确定相对直流分量的测量装置，该装置测量通过保护环的电流，通过至少一个被设计为确定直流分量的检测器元件的电流，或者在至少一个检测器元件中的电流。由于晶片制造中的工艺变化，例如所谓的“器件与器件(device-to-device)”或“批与批(lot-to-lot)”变化，可能需要校准测量装置。校准可以在“晶片测试”期间执行，其是在制造评价单元之后的最终测试，并且校准值可以使用微电熔丝(eFuses)永久保存或硬编码在评价单元中。本发明可以允许在一个评价单元内或在一个检测器模块内的多个测量装置。在调节检测器模块的照明时可以考虑来自直接相邻的模块的入射辐射。

可以有利地分别为X射线检测器、检测器模块、或X射线检测器子单元、或检测器模块的子单元测量由附加照明引起的传感器电流。测量装置可以有利地允许在检测器模块内以空间分辨率确定直流分量。

可以有利地在评价单元中执行确定直流分量。通过在评价单元中实现测量装置，可以在所生产的每个评价单元中提供测量装置。可以有利地实现以低成本来提供测量装置。

可以有利地在评价单元中以空间分布的方式(例如在多个检测器元件中或与多个检测器元件或宏像素相关联)来提供多于一个测量装置。可以有利地实施测量装置的工厂校准，其旨在满足用于调节附加照明的要求。对于检测器装置、检测器模块或X射线检测器的子单元，可以有利地确定直流分量。

根据本发明的一个方面，可以确定由照明通过转换器元件感应产生的直流分量。附加照明可以在转换器材料中感应产生直流分量。直流分量可以在测量装置的信号输出端输出。可以有利地确定附加照明对转换器元件的影响。

根据本发明的一个方面，当转换器元件暴露于X射线辐射时，可以确定通过转换器元件的直流分量。直流分量可以在信号输出端输出。有利地，可以在操作期间测量直流分量。有利地，可以持续地监控一段时间内的直流分量。

根据本发明的一个方面，测量电极由保护环来封闭。除了其稳定电场的功能之外，保护环可以有利地用于确定直流分量。有利地，不需要测量装置和计数装置的组合。保护环可以包围至少一个检测器元件。例如，保护环可以包围包含4×4个子像素的宏像素。保护环可安装在由防散射栅格屏蔽的转换器材料的区域中。

根据本发明的一个方面，测量电极是被设计为确定直流分量的检测器元件的电极。被设计为确定直流分量的检测器元件可以是没有分配计数装置的检测器元件。被设计为确定直流分量的检测器元件可以在空间上布置在保护环附近或在保护环中的凹部或凸起中。被设计为确定直流分量的检测器元件可以有利地仅具有确定直流分量的功能。被设计为确定直流分量的检测器元件可以通过防散射栅格来屏蔽入射X射线辐射。

根据本发明的一个方面，保护环或被设计用于确定操作的检测器元件被屏蔽直接入射的X射线辐射。保护环或被设计用于确定操作的检测器元件可以通过防散射栅格来屏蔽直接入射的X射线辐射。有利地，可以确定直流分量，而没有任何或几乎没有任何来自X射线辐射的影响。在X射线辐射入射到X射线检测器上时，可以有利地确定直流分量。保护环或被设计用于确定操作的检测器元件可以布置成使得X射线辐射几乎完全被防散射栅格所吸收。

根据本发明的一个方面，测量电极与计数电极组合而形成，其中计数电极以导电的方式连接到计数装置。计数电极和测量电极被分配给检测器元件。计数装置和测量装置以导电的方式连接到计数电极和测量电极的组合。计数电极和测量电极可以形成为公共电极。检测器元件可以有利地被设计为确定直流分量，并且从信号脉冲中确定事件的数量或能量。

根据本发明的一个方面，关于测量电极和计数电极的组合，可以选择计数装置和/或测量装置。有利地，当确定事件的数量或能量时，可以在X射线辐射的影响下确定直流分量。X射线辐射在转换器材料中产生的电流可以被估计和消减。可以有利地在检测器元件中确定直流分量，而不受X射线辐射的影响。可以有利地以特别好的空间分辨率来确定直流分量。计数装置可以有利地在X射线辐射的影响下单独操作。在测量装置和计数装置之间的选择可以有利地根据需要灵活地进行。

根据本发明的一个方面，堆叠布置中的X射线检测器还包括加热单元和/或冷却单元。加热单元和/或冷却单元可以借助所确定的直流分量来控制。可以有利地实现X射线检测器的稳定操作。特别地，加热单元或冷却单元可以具有平面的设计。加热单元或冷却单元可以位于堆叠布置中。加热单元或冷却单元可以安装在转换器元件的表面上方。加热单元或冷却单元可以形成在评价单元中。加热单元或冷却单元可以形成在评价单元的背离X射线辐射的表面上，例如在附加的基底上。加热单元或冷却单元可以实施为珀尔帖(Peltier)元件。加热单元可以被实施为导电层，其中可以使用可施加的电流来控制加热单元的温度。

本发明还涉及一种检测器模块，其包括至少一个根据本发明的X射线检测器。可以有利地在检测器模块中形成多个测量装置，以获得关于直流分量的空间上尽可能精确的信息。

本发明还涉及一种包括X射线检测器或检测器模块的系统和一种控制系统，其中直流分量是到控制系统的输入信号。控制系统可以是开环控制系统。控制系统可以控制附加照明和/或温度。可以有利地在空间上接近X射线检测器并且没有长距离数据传输的情况下执行控制。

根据本发明的一个方面，输入信号不受入射X射线辐射的影响。到控制系统的输入信号可以有利地不受入射X射线辐射的影响或者独立于入射X射线辐射。可以在辐射源不工作时进行该确定。可以在辐射源的工作期间，在由防散射栅格屏蔽X射线辐射的区域中(例如在保护环中或在被设计为确定直流分量的检测器元件中)执行该确定。有利地，可以简化对照明的调节。

本发明还涉及一种医疗装置，其包括根据本发明的X射线检测器、或根据本发明的检测器模块、或根据本发明的系统。可以有利地实现检测器装置内的X射线检测器的均质或均匀的状态。可以有利地防止或减少成像中的伪影。

本发明还涉及一种用于稳定X射线检测器或检测器模块的转换器元件的状态的方法，包括照明步骤、确定步骤和调节步骤。在照明步骤中，转换器元件由照明层发射的第一发光能量来照明。在确定步骤中，在照明有效时确定转换器元件中的直流分量。在调节步骤中，根据确定的直流分量来调节照明的第二发光能量和/或加热元件的温度，该温度或照明可以被调节。

在照明步骤中，转换器元件由发光能量来照明。可以借助于通过光源的电流来调节发光能量。在确定步骤中，确定在转换器元件中由发光能量感应的直流分量。在调节步骤中，发光能量和/或温度被调节。加热元件可以通过控制对加热元件的电压源来控制。

在X射线检测器的操作期间，该方法可能需要用作监测的一部分。该方法可能用作一次性校准或周期性间隔校准的一部分。附加辐射的最适宜的发光能量可以根据直流分量来确定。其目的在于，获得在时间和空间上恒定的直流分量。可以指定目标范围或限制以实现该目的。

根据本发明的方法可以由例如计算机、微控制器或FPGA之类的单元来执行。该单元可以被设计用于数据处理以及用于控制或影响附加照明。该单元还可以提供用于监控或重用值的存储器。可以实时地执行校正，优选地在评价单元或FPGA中，或在从评价单元读出数据之后执行校正。

确定直流分量可以在故障的情况下或者医疗设备的制造期间进行测试时构成重要的分析或监控功能。在确定步骤中，可以确定例如通过检测器模块的子单元的绝对或相对直流分量。根据本发明的方法可以有利地完全自动地执行；不需要用户交互或乏味的手动微调。

根据本发明的一个方面，确定转换器元件中的直流分量的步骤是由形成在转换器元件上的测量电极和在评价单元中的测量装置来执行。测量装置有利地允许在操作期间连续地确定直流分量。

根据本发明的一个方面，通过用于向转换器元件施加电压的电压源来执行确定转换器元件中的直流分量的步骤。根据本发明的方法可以有利地通过使用以任何方式存在的、用于向转换器元件施加电压的电压源来实现。

根据本发明的一个方面，该方法是迭代的。

可以使用基于嵌套间隔的迭代方法来系统地调节入射到检测器模块上的发光能量。这里其目的可以是在没有X射线辐射的情况下，相同的直流分量流过所有的检测器模块。在该方法中，可以首先为发光能量设置起始间隔，其对于所有检测器模块具有相同的大小，例如预期发光能量的+/-100％的间隔。然后，可以为每个检测器模块顺序地执行以下步骤：

●计算发光能量的当前间隔的平均值；

●将发光能量调节到该平均值；

●稳定所感应的直流分量，其中时间段可以是例如几秒；

●检查直流分量是大于还是小于目标电流；和

●基于检查来调节发光能量，其中对于太大的直流分量，间隔的上限被移动到先前计算的先前施加的间隔的平均值，并且对于太小的直流分量，则将下限移动到先前计算的先前施加的间隔的平均值。

可以对所有检测器模块执行这些步骤。然后，可以对所有检测器模块重复这些步骤，并且重复该方法，直到例如对所有的模块均在小公差范围内实现目标电流，或者直到已经执行了固定数量的迭代，或者直到由于技术原因无法再进一步减少发光能量的间隔，特别是如果发光能量只能被调节为整数值的情况下。

根据本发明的方法可以导致相同的总电流，其由流过每个检测器模块的直流分量和暗电流组成。如果目的是使相同的直流分量流过每个模块，则必须考虑即使没有任何附加的照明时流过转换器元件的暗电流。具体地，这可以意味着可以为每个模块指定单独的目标电流，所述目标电流是所有模块共同的目标电流(特别是直流分量)和模块特定的暗电流的总和。

检测器模块之间的附加照明的串扰效应会通过以下而减少：将发光能量逐渐限制到更窄的范围，以及从检测器模块到检测器模块的连续的迭代过程。可以有利地实现与直流分量的目标值的偏差小于最多3％的偏差。

根据本发明的一个方面，该方法还包括根据所确定的直流分量来校正事件的数量或能量的计数率的步骤。

可以在评价单元中、在下游电子器件中、在FPGA中或在外部计算机中直接校正该计数率。可以从信号脉冲来确定计数率。计数率可以是高于能量阈值的所有事件的计数率。计数率可以是能量窗口内的所有事件的计数率。可以基于校正表或预定的校正多项式来执行校正。校正多项式可以包含关于作为温度或照明的函数的计数率的改变量的信息。

通过转换器元件的总电流与转换器元件中产生的热是成比例的。由于转换器元件的测量计数率取决于温度，因此确定直流分量也可以用于校正该温度效应。转换器元件中的功率耗散以及因此的温度变化可以根据电流测量来确定。这可以有利地用于校正计数率。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的系统的设计，该系统包括根据本发明的第一实施例的X射线检测器；

图2示意性地示出了根据本发明的电极的设计；

图3示意性地示出了根据本发明的第二实施例的X射线检测器的设计；

图4示意性地示出了根据本发明的第三实施例的X射线检测器的设计；

图5示意性地示出了根据本发明的第二实施例的系统的设计，该系统包含根据本发明的第四实施例的X射线检测器；

图6示意性地示出了根据本发明的检测器模块的设计；

图7示意性地示出了根据本发明的多个相邻检测器模块的设计；

图8是根据本发明的计算机断层造影机的示意图；

图9是根据本发明的第一实施例中的方法的示意图；

图10是根据本发明的第二实施例中的方法的示意图；和

图11是根据本发明的第三实施例中的方法的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例中的系统50的示例性实施方式，其包括根据本发明的第一实施例的X射线检测器1。X射线检测器1具有呈堆叠布置的照明层3、转换器元件5和评价单元7。照明层3是具有三维边界的照明元件。由光源4发射的发光能量被耦合到照明层3中。光源4可以位于照明层3的侧面。照明层3可以在比转换器元件5更大的表面区域上延伸。光可以耦合出照明层3(例如经由照明层3中的适当结构)，并且用于照射转换器元件5。在背离X射线辐射38的入射方向的表面上，转换器元件5包括电极，其包括测量电极11和计数电极15。中央测量电极11与计数电极15进行组合。测量电极11和计数电极15通过导电连接17而连接到评价单元7。导电连接17是焊接接头的形式。读出触点57设置在导电连接17之间，以用于与评价单元7进行导电连接。位于左侧的测量电极11被分配给评价单元7中的测量装置9。位于右侧的计数电极15被分配给评价单元7中的计数装置13。计数电极15和测量电极11的组合被分配给计数装置13和测量装置9，其中可以选择这样的计数装置13和/或测量装置9。来自测量装置9以及可能来自计数装置13的输出信号被馈送到控制系统53，该控制系统53根据所确定的直流分量来调节或控制发光能量。在照明层3的面向X射线辐射38的表面之上设置有防散射栅格23，其为位于其下面的转换器元件5的区域屏蔽入射X射线辐射38。测量电极11可以实施为保护环或实施为设计用于确定直流分量的检测器元件。计数电极11和测量电极15的组合被实施为检测器元件的电极。计数电极15被实施为检测器元件的电极。

图2示出了根据本发明的电极的示例性实施例。电极被实施为转换器元件5的背离X射线辐射的表面上的阳极。以4×4方式组合的计数电极15和测量电极11实施为由保护环19包围的4×4检测器元件。保护环19可以形成在防散射栅格的阴影的区域中。保护环19是测量电极11。被设计用于确定直流分量的电极21被分配给被设计用于确定直流分量的检测器元件。用于确定直流分量的电极21是测量电极11。

图3示出了根据本发明的第二实施例中的X射线检测器1的示例性实施方式。与图1不同，X射线检测器1不包含防散射栅格，至少不在所示的区域中。在中心示出了计数电极15和测量电极11的组合。测量电极11在右侧和左侧示出。计数电极15和测量电极11可以交替地或成组地布置。分配给测量电极11和/或计数电极15的检测器元件不被屏蔽X射线辐射38。

图4示出了根据本发明的第三实施例中的X射线检测器1的示例性实施方式。与图3不同，X射线检测器1仅包括计数电极15和测量电极11的组合。所有的检测器元件被设计为确定直流分量、并且确定事件的数量和/或能量。

图5示出了根据本发明的第二实施例的系统50的示例性实施方式，该系统包含根据本发明的第四实施例的X射线检测器1。测量装置9形成在电压源25中，以用于向转换器元件5施加电压或高压。电压源25包括传感器电压供给线65，其朝向转换器元件5的面向X射线辐射38的表面。来自测量装置9的输出信号被馈送到控制系统53，该控制系统53根据所确定的直流分量来调节或控制发光能量。

图6示出了在平行于旋转方向43的侧视图中的根据本发明的检测器模块51的示例性实施方式。X射线检测器1与模块电子器件63和照明层3一起安装在模块的机械结构61中。照明层3可替代地形成为与转换器元件直接接触。在此设计中，照明层3覆盖沿检测器模块51的转动方向43的整个深度。

图7示出了根据本发明的多个相邻检测器模块51的示例性实施方式。通过示例示出了四个相邻的检测器模块。该视图垂直于旋转轴线示出。防散射栅格23被设计成使得检测器元件被屏蔽从X射线辐射散射的入射辐射，同时能够记录直接入射的X射线辐射38。检测器模块51之间的箭头指示不仅来自属于模块本身的照明层3的光入射到转换器元件5上，而且来自相邻的检测器模块51的光也可以。检测器模块51可以沿径向方向以不等于0度的角度来布置，从而可以实现弯曲的检测器装置。

图8示出了根据本发明的包括检测器装置29的计算机断层造影机31的示例性实施方式。检测器装置29包括根据本发明的X射线检测器。检测器装置29可以包括多个检测器模块，其包含至少一个X射线检测器。检测器模块51优选地包括呈二维矩阵或阵列的多个X射线检测器。计算机断层摄影机31包括具有转子35的台架33。转子35包括X射线源37和根据本发明的检测器装置29。患者39支撑在患者台41上，并且可以通过台架33沿着旋转轴线z 43移动。处理单元45用于控制和计算截面图像。输入装置47和输出装置49连接到处理单元45。

图9示出了根据本发明的第一实施例的方法70的示例性实施方式。在照明步骤71中，转换器元件由照明层发射的第一发光能量来照明。在确定步骤73中，使用在转换器元件上形成的测量电极以及使用在评价单元中的测量装置，或者使用用于向转换器元件5施加电压的电压源25，来确定转换器元件中的直流分量。在调节步骤75中，根据确定的直流分量来调节照明的第二发光能量和/或加热元件的温度，该温度或照明可以被调节。可以经由通过光源的电流(例如通过发光二极管的电流)或在光源处来调节发光能量。在确定步骤73中，确定在转换器元件中通过发光能量感应的直流分量。加热元件可以通过控制对加热元件的供电电压来控制。

图10示出了根据本发明的第二实施例的方法70的示例性实施方式。根据本发明的第二实施例的方法70是迭代方法。使用基于嵌套间隔的迭代方法来系统地调节入射到检测器模块上的发光能量。这里的目的是，在没有X射线辐射的情况下，相同的直流分量流过所有的检测器模块。在该方法中，首先为发光能量设置起始间隔，其对于所有检测器模块具有相同的大小，例如预期发光能量的+/-100％的间隔。照明步骤71包括如下步骤：

●计算发光能量的当前间隔的平均值；

●将发光能量调节到该平均值，并进行照射；

●稳定所感应的直流分量，其中时间段可以是例如几秒。

确定步骤73包括检查直流分量是大于还是小于目标电流的步骤。调节步骤75包括基于检查来调节发光能量，其中对于太大的直流分量，间隔的上限被移动到先前计算的先前施加的间隔的平均值，并且对于太小的直流分量，则将下限移动到先前计算的先前施加的间隔的平均值。调节的发光能量可以是第二发光能量，或者是与照明步骤中先前设定的发光能量不同的发光能量。

对所有检测器模块执行这些步骤。然后对于所有检测器模块以相同的顺序来重复这些步骤，如图中的箭头所示，并且重复该方法，直到例如对所有的模块均在小公差范围内实现目标电流，或者直到已经执行了固定数量的迭代，或者直到由于技术原因无法再进一步减少发光能量，特别是如果发光能量只能被调节为整数值的情况下。该确定步骤73可以是最后的步骤，例如当目标电流对所有模块在小公差范围内实现时。

图11示出了根据本发明的第三实施例的方法70的示例性实现方式。方法70另外包括根据所确定的直流分量来校正事件的数量或能量的计数率的步骤。计数率可以在评价单元中、在下游电子器件中、在FPGA中或在外部计算机中直接校正。校正步骤中的校正可以基于校正表或预定的校正多项式来执行。校正多项式可以包含作为温度或照明的函数的关于计数率的变化量的信息。流过转换器元件的总电流与转换器元件中产生的热是成比例的。由于转换器元件的测量计数率取决于温度，因此使用确定的直流分量来校正该温度效应。转换器元件中的功率耗散以及由此产生的温度变化可以根据对电流的测量来确定。通过确定温度变化量来校正计数率。

尽管已经使用优选的示例性实施例更详细地说明了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下得出其他的变型。

Claims (19)

1.一种计数式X射线检测器(1)，用于将X射线辐射(38)转换成电信号脉冲，包括呈堆叠布置的照明层(3)、转换器元件(5)和评价单元(7)，其中

a.所述照明层(3)设计为照射所述转换器元件(5)，

b.所述X射线检测器(1)包括测量装置(9)，所述测量装置(9)用于在照射有效时确定所述转换器元件(5)中的直流电流分量，并且所述评价单元(7)包括计数装置(13)，所述计数装置(13)用于从所述信号脉冲中确定事件的数量或能量。

2.根据权利要求1所述的X射线检测器(1)，其中所述评价单元(7)包括所述测量装置(9)，在所述转换器元件(5)上形成测量电极(11)，并且在所述测量电极(11)和所述测量装置(9)之间形成导电连接(17)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的X射线检测器(1)，其中由所述转换器元件(5)感应的直流分量能够通过所述照射而确定。

4.根据前述权利要求中任一项所述的X射线检测器(1)，其中当所述转换器元件(5)暴露于所述X射线辐射时，能够确定通过所述转换器元件(5)的直流分量。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述测量电极(11)由保护环(19)包围。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述测量电极(11)是被设计为确定所述直流分量的检测器元件的电极。

7.根据权利要求5或6所述的X射线检测器(1)，其中设计用于确定的所述保护环(19)或所述检测器元件被屏蔽直接入射的X射线辐射。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述测量电极(11)与计数电极(15)组合形成，其中所述计数电极(15)以导电的方式而连接到所述计数装置(13)。

9.根据权利要求8所述的X射线检测器(1)，其中关于测量电极(11)和计数电极(15)的所述组合，能够选择所述计数装置(13)和/或所述测量装置(9)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的X射线检测器(1)，还包括在所述堆叠布置中的加热单元和/或冷却单元。

11.一种检测器模块(51)，包括根据权利要求1至10中任一项所述的X射线检测器。

12.一种系统(50)，包括根据权利要求1至10中任一项所述的X射线检测器(1)或根据权利要求11所述的检测器模块，以及控制系统，其中所述直流分量是到控制系统(53)的输入信号。

13.根据权利要求12所述的系统(50)，其中所述输入信号不受入射X射线辐射(38)的影响。

14.一种医疗装置，包括根据权利要求1至10中任一项所述的X射线检测器(1)、或根据权利要求11所述的检测器模块(51)、或根据权利要求12至13中任一项所述的系统(50)。

15.一种用于稳定X射线检测器(1)或检测器模块(51)的转换器元件(5)的状态的方法(70)，包括以下步骤：

a.通过由照明层(3)发射的第一发光能量来照射(71)所述转换器元件(5)；

b.当照明有效时，确定(73)所述转换器元件(5)中的直流分量；以及

c.根据所述确定的直流分量来调节(75)照射的第二发光能量和/或加热元件的温度。

16.根据权利要求15所述的方法(70)，其中通过形成在所述转换器元件(5)上的测量电极(11)以及通过在评价单元(7)中的测量装置(9)，来执行确定(73)所述转换器元件(5)中的所述直流分量的步骤。

17.根据权利要求15所述的方法(70)，其中所述确定(73)所述转换器元件(5)中的所述直流分量的步骤由用于向所述转换器元件(5)施加电压的电压源(25)来执行。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法(70)，其中所述方法是迭代的。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法(70)，还包括根据所确定的直流分量来校正(77)事件的数量或能量的计数率的步骤。