CN101080653A - 用于连续探测器修正的脉冲x射线 - Google Patents

Abstract

X射线照相成像设备(10)，包括发射辐射束到检查区域(16)的第一辐射源(14)。探测器(18)将穿过检查区域(16)的所探测的辐射线转换成表示所探测的辐射的探测器电信号。探测器(18)具有至少一个在时间上变化的特性，如偏移B(t)或增益A(t)。栅极脉冲装置(64)以每秒1000到5000个脉冲的速率将第一辐射源(14)打开和关闭，这样在每秒1000到5000次之间至少重新测量偏移B(t)，并在探测器信号产生过程中多次修正。用第二脉冲装置(88)通过发脉冲给恒定强度(X_Ref)的第二受脉冲作用的源(86，100，138)来测量增益A(t)。在探测器信号产生过程中对增益A(t)每秒多次重新测量和修正。

Description

用于连续探测器修正的脉冲X射线

技术领域

本申请涉及诊断成像技术。已发现其特别适用于计算机X射线断层摄影成像中，并且将特别参考其进行描述。而且，还发现其适用于使用X射线探测器的其它成像设备和方法。

背景技术

CT扫描器通常包括X射线源和分别固定到台架完全相对侧上的X射线探测器阵列。在对位于台架的腔中的患者进行扫描的过程中，台架围绕旋转轴旋转，而在扫描期间采集数据的过程中X射线源发射X射线。X射线由包括多个探测器元件的探测器采集。

通常，在CT扫描器中使用的X射线探测器包括一层闪烁晶体，其连接到硅光电二极管阵列。闪烁晶体吸收穿过患者的X射线并产生与所吸收的X射线强度成比例的光。光电二极管吸收由闪烁晶体产生的光并将其转换成与所吸收光成比例的电流。理想的探测器产生与入射到探测器的X射线强度成正比的信号电流S(t)。

一般来讲，X射线探测器以时间关联增益(time dependent gain)A(t)和偏移B(t)为特征。偏移由X射线源已经关闭之后其仍停留在打开的残余信号表示。通常，X射线探测器的闪烁层选自于具有随时间几乎恒定的增益A(t)和偏移B(t)的材料。对于这种探测器来说(具有几乎恒定的增益A(t)和偏移B(t))最经常的是在进行扫描过程中不对增益和/或偏移中的变化进行修正。在一些扫描系统中，在进行扫描过程中只对偏移B(t)中的变化进行较小的修正。通常，每次扫描都对探测器的偏移B(t)进行校准，例如大约每隔30秒。探测器的增益A(t)可每隔一个月进行校准。因此对适于探测器的材料进行精心选择，这样偏移和增益中的变化在校准之间很小以至于可被忽略。

其增益和偏移几乎恒定的闪烁晶体材料是昂贵的，其将巨大的成本增加到探测器的成本上。但是如果在CT扫描器中使用次的、低成本的闪烁晶体材料，在扫描过程中增益A(t)和偏移B(t)的变化可是实质性的并且不能被忽略。

在现代CT扫描器中遇到的另一问题是由于将具有相应较薄切片的探测器做得较小，使得经由探测器的信号减少。经由探测器的信号减少可导致CT扫描中的伪影，其中患者的较大阻尼导致低信号状况，例如当通过肩部对患者进行成像时。通过使用具有较高增益A(t)_X的探测器可以克服低信号状况，从而改善信噪比。

具有较高增益的材料是已知的。如果没有在增益和/或偏移中变化的已知问题的话，这种材料可用于CT扫描器中。例如，诸如CdZnTe、CdTe、TlBr、PbO等的直接转换半导体(X射线光电导体)可获得比闪烁器-光电二极管探测器大十倍的增益。较高的增益可改善具有较薄切片的扫描器中的成像。但是，光电导体的增益和偏移是不稳定的，并且随时间的改变相当大。

本发明预期克服上述限制和其它的改善设备和方法。

发明内容

根据本申请的一面，公开了X射线照相成像设备。第一辐射源发射一束辐射线到检查区域中，其中设置用于检查的对象。探测器将所探测的穿过检查区域的辐射线转换成探测器电信号，该信号代表所探测的射线和至少一个在时间上变化的特性。修正装置确定对探测器信号的修正值，以在探测器信号的产生过程中多次补偿至少一个在时间上变化特性，并且用所确定的修正值来修正探测器信号。

根据另一方面，公开了X射线照相成像方法。一束辐射线投射到检查区域中，其中设置用于检查的对象。将所探测的穿过检查区域的辐射线被转换成探测器电信号，该信号代表所探测的射线和至少一个在时间上变化的特性。确定对探测器信号的修正值，以在探测器信号的产生过程中多次补偿至少一个在时间上变化的特性。用所确定的修正值来修正探测器信号。

本申请的一个优势是在CT扫描过程中连续修正X线探测器的增益和偏移。

另一优势是使用现有的成像探测器。

另一优势是使用现有的转换电子器件。

另一优势是不增加扫描时间。

另一优势是由于在一次扫描过程中探测器的偏移和/或增益的变化在成像中有效防止伪影。

另一优势是使用较低成本的已知具有时间改变特性的探测器材料。

另一优势是通过使用X射线光电导体来减少扫描器切片的厚度。

在阅读优选实施例的下述详细说明之后，本发明的普通技术人员将明了众多的附加优势和益处。

附图说明

本发明可采取各种组件和组件的排布，以及采取各种过程操作和过程操作的排布。附图只是用于解释说明优选实施例的目的，并且不解释为对本发明的限制。

图1示出代表计算机X射线断层摄影成像系统的图；

图2示出代表成像系统一部分的图，其包含受脉冲作用的X射线源；

图3A示出数据采集的时序图；

图3B示出发脉冲给X射线源的时序图；

图4图示出CT系统的一部分，其具有受脉冲作用的第一X射线源和受脉冲作用的第二X射线源；

图5A示出用于增益校准的数据采集的时序图；

图5B示出在增益校准过程中发脉冲给第二X射线源的时序图；

图5C示出在对于包括两个受脉冲作用的源的成像系统的扫描过程中数据采集的时序图；

图5D示出在扫描过程中发脉冲给第一X射线源的时序图；

图5E示出在扫描过程中发脉冲给第二X射线源的时序图；

图6A图示出探测器的视场；

图6B示出通过X射线源的快速发脉冲进行调制的X射线平均强度的曲线图；

图7图示出CT成像系统的细节部分，其中第二受脉冲作用的源是光源；

图8图示出CT成像系统的细节部分，其中探测器包括X射线光电导体，并且第二受脉冲作用的源是光源；以及

图9图示出CT成像系统的细节部分，其中探测器包括X射线光电导体，以及第二受脉冲作用的源是电荷载流子注入源。

具体实施方式

参照图1，成像系统10包括计算机X射线断层摄影扫描器12，其罩住或支撑第一辐射源14，在一个实施例中，该辐射源14是将辐射束投射到由扫描器12限定的检查区域16中的X射线源或X射线管。通过两维辐射线探测器18探测穿过检查区域16之后的辐射束，该探测器18包括布置成探测穿过检查区域16之后的射线束的多个探测模块或探测元件20。探测器18包括X射线至模拟信号转换层22，其具有通常随时间变化的增益A(t)和/或偏移B(t)特征。在一个实施例中，转换层22包括闪烁晶体或闪烁器或闪烁层24的阵列，其与光电二极管阵列26连接。在另一实施例中，转换层22包括诸如CZT、CdTe、TiBr、PbO等的多个直接转换半导体或X射线光电导体。通常，X射线管14产生具有锥形束、楔形束或其它几何形状束的发散X射线束，当其穿过检查区域16时扩大以便基本充满射线探测器18的区域。

成像对象28(在检查区域16中示出)放置在床30或将成像对象移动到检查区域16中的其它支撑物上。床30沿着轴向方向Oz(图1中示出为Z方向)线性移动。辐射源14和辐射探测器18关于检查区域16相对安装在旋转台架32上，这样台架32的旋转使得辐射源14围绕检查区域16旋转，以提供观察的角度范围。由于每一探测器元件探测对应于沿从上述源延伸到探测器元件的线性、狭窄锥形或其它基本线性的投影获取的衰减线性积分的信号，因此采集的数据被称为是投影数据。

在一个实施例中，当旋转台架32旋转而床30静止时采集轴向投影数据集。轴向投影数据集包含对应于横向于轴向或Z方向的探测器元件的行或列的多个轴向切片。可选的，通过执行重复的轴向扫描和在每一轴向扫描之间移动床30来获取附加的轴向切片。

在另一实施例中，通过旋转台架32同时使得床30连续线性运动以便产生围绕设于床30上的成像对象的辐射源14的螺旋轨迹来获取螺旋投影数据集。

在扫描过程中，沿每一投影经过的一部分辐射线由成像对象吸收，以便产生辐射线的通常空间变化的衰减。探测器18的探测元件20对横过辐射束的辐射强度进行采样，以便产生辐射吸收投影数据。模数转换器34将由探测器18采集的模拟信号转换成一系列的数字。包括对象的X射线衰减测量值、偏移测量值以及增益测量值的数字数据存储在数据存储器36中。修正装置38将数学修正值施加到投影数据，以便修正随时间改变的探测器偏移B(t)和/或增益A(t)的变化，如将在下述进行更详细描述的那样。在一个实施例中，修正装置38结合有模数转换器34。修正的投影数据存储在缓冲存储器40中。

对于多切片扫描器中的源聚焦采集的几何形状来说，衰减线性积分的读数或存储在缓冲存储器40中的投影数据集的投影可以用P(γ，β，n)作为参数表示，其中γ是由旋转台架32的位置确定的辐射源14的源角，β是位于扇中的角度(β∈[-φ/2，φ/2]，其中φ是扇角)，以及n是Oz方向中的探测器行数。在一个实施例中，重新排列处理器48将投影数据重新排列到标准的横向-轴向坐标系的平行非等距的光栅中。上述重新排列可以被表示为P(γ，β，n)→P(θ，l，n)，其中θ是对投影数字参数表示，其包括由l参数表示的平行读数，l代表读数和等角点之间的距离，以及n是在Oz方向中的探测器行数。

重新排列的平行射线投影数据集P(θ，l，n)存储在投影数据集存储器50中。可选的，在将投影数据P(θ，l，n)存储在投影数据集存储器50中之前进行间隔，由内插处理器52将投影数据内插到等距的坐标系中或其它希望的坐标空间中。重构处理器54应用过滤的反投影或其它图像重构技术，以便将投影数据集重构成存储在重构图像存储器56中的一个或多个重构的图像。重构图像由视频处理器58处理并显示在使用者界面60上，或者另外被处理或使用。在一个实施例中，使用者界面60还使得放射学家、技师或其它操作者与计算机X射线断层摄影扫描器控制器62接触，以便进行可选的轴向、螺旋或其它计算机X射线断层摄影成像一段时间。

继续参照图1以及进一步参照图2，栅极脉冲电路或装置64将X射线管14以大约每秒1000到5000个脉冲的速率打开或关闭，从而允许以每秒的相同次数测量随时间变化的偏移B(t)，也就是随时间推移连续进行的。在每秒1000到5000个脉冲的采用速率下，偏移B(t)只需要在大约100微秒这一段时间被认定为恒定。该假设对于宽范围的可用于制备探测器18的次的闪烁器和X射线光电导体来说是非常合理的。优选的，脉冲上升时间T_r和脉冲下降时间T_f等于或小于1usec。

更具体的，通过快速切换相对于灯丝68的阴极杯或栅极(grid)66上的电势可获得快速切换。转到电路A，正的高压电源70连接到X射线管14的阳极72。负的高压电源74连接到X射线管14的阴极66。对于每一电源70，74来说，电压分别优选为大约+60,000伏/-60,000伏，这导致从阳极72到阴极66的总电势为120,000伏。栅极脉冲装置64包括栅极电源76，开关78以及灯丝电源80，其供应脉冲电势到栅极66和灯丝68。栅极脉冲电压优选从1000到5000伏。当开关78从定时控制单元或装置82接收命令信号以关闭或打开时，栅极脉冲装置64改变和灯丝68上的电势相对的阴极66上的电势。当使得阴极66上的电压相对于灯丝为负的大约几千伏时，截断电子束并对X射线进行区分。修正装置38测量信号，计算修正值并将其应用到上述测量值中。

继续参照图1和图2以及进一步参照图3A和图3B，在X射线源14的打开时间t₁中，测量的信号S(t₁)通常等于：

S(t₁)＝A(t₁)·X(t₁)+B(t₁)，其中

S(t₁)是在X射线源的打开时间t₁中的探测器18的测量信号；

X(t₁)是在探测器18上的X射线强度；

A(t₁)是在打开时间t₁中的探测器18的增益；以及

B(t₁)在打开时间t₁中的探测器18的信号偏移。

在时间t₂中，X射线源14关闭，偏移测量装置84测量偏移B(t₂)，其等于测量信号S(t₂)：

S(t₂)＝B(t₂)，其中

S(t₂)是在关闭时间t₂中的探测器18的测量信号；

B(t₂)是关闭时间t₂中的探测器18的测量偏移。

由于打开时间t₁和关闭时间t₂彼此在时间上接近，例如在200usec内，偏移中的变化仅仅是较小的并且可以被忽略。例如，测量偏移B(t₂)的值几乎等于信号偏移B(t₁)的值：

B(t₂)≈B(t₁)。

修正装置38通过从所测量的信号S(t₁)减去所测量的偏移B(t₂)来计算修正的信号值，从而得到修正的信号Sc(t₁)：

Sc(t₁)＝[A(t₁)·X(t₁)+B(t₁)]-B(t₂)≈A(t₁)·X(t₁)

或者

Sc(t₁)＝S(t₁)-S(t₂)，其中

Sc(t₁)是修正的信号值；

X(t₁)是入射到探测器18上的X射线强度；

A(t₁)是在打开时间t₁中的探测器18的增益；

B(t₁)是在打开时间t₁中的探测器18的信号偏移；

B(t₂)是关闭时间t₂中的探测器18的测量偏移；

S(t₁)是打开时间t₁中的探测器18的测量信号；和

S(t₂)是在关闭时间t₂中的探测器18的测量信号。

在图3A和3B的时序图中，对于X射线脉冲的打开时间T_ON和关闭时间T_OFF显示为与数据采集间隔同样的宽度。当然，还预期对于X射线脉冲的打开时间T_ON和关闭时间T_OFF中的至少一个比数据采集间隔短，例如，这允许对于探测器信号的时间在进行偏移测量之前被消耗完。可替换的，X射线源的打开时间和关闭时间可以是不同的时间长度。对于辐射源的打开和关闭时间的相应数据采集间隔可以在长度上适当的改变。

继续参照图1以及进一步参照图4，诸如X射线源的第二照明源86加到图2的电路A，以便用与偏移测量同样的时序连续对探测器18的增益A(t)进行测量。通过关闭第一X射线源14以及打开直接照射探测器而不是通过对象的第二X射线源86来完成对增益的测量。照明源86产生恒定强度X_Ref的第二照度，其用作参考照度以测量探测器的增益A(t)。优选的，第二X射线源86是具有比第一X射线源14的辐射强度低的辐射强度的X射线源。第二X射线源86优选比第一X射线源14更接近于探测器18设置，这样来自第二源86的照明不穿过对象28。在一个实施例中，例如，第一X射线管14的额定值在100和500mA之间，而第二X射线源86的额定值在1和2mA之间。这种第二X射线源86具有小的覆盖区并且成本有效。设置第二X射线源86的一个可能位置是在探测器18的后面，这样X射线穿过探测器18的背面。第二X射线源86可以是场发射X射线管或快速关闭的放射性同位素源。

第二源86是栅控X射线管，类似于第一X射线管14。第二脉冲装置88将第二X射线源86以大约每秒1000到5000个脉冲的速率打开或关闭。优选的，脉冲上升时间T′_r和脉冲下降时间T′_f等于或小于1usec。合适的电子器件90包含有电路。电子器件90优选包括将高压供应到第二X射线源86的阳极的正高压电源、将负的高压供应到X射线源86的栅极的负高压电源、栅极电源、开关以及将脉冲电势供应到栅极和第二X射线源86的灯丝的灯丝电源。第二脉冲装置88从定时控制单元或装置82接收命令信号以关闭或打开第二脉冲装置的开关，以改变栅极相对于灯丝的电势，从而快速切断X射线。

继续参照图1和4以及进一步参照图5A和5B，有时在扫描之前，校准程序或装置92测量探测器18的额定或校准增益A_cal。修正未来的测量到额定增益。校准程序92包括以快速连续作出的两个测量。当第二X射线源86在时间t_A中处于打开时进行第一测量S(t_A)。当第二X射线源86在时间t_B中处于关闭时进行第二测量S(t_B)。上述两个测量的信号S(t_A)和S(t_B)具有下述关系：

S(t_A)＝A_cal·X_Ref+B(t_A)                (1)

S(t_B)＝B(t_B)，其中

S(t_A)是在时间t_A中的探测器的测量信号；

X_Ref是第二源86的强度；

A_cal是在时间t_A中的探测器18的校准增益；

B(t_A)是在时间t_A中的探测器18的信号偏移；

S(t_B)是在时间t_B中的探测器18的测量信号；以及

B(t_B)是在时间t_B中的探测器18的测量偏移。

由于时间t_A和时间t_B彼此在时间上接近，偏移中的变化仅仅是较小的并且可以被忽略。因此，测量偏移B(t_B)大约等于信号偏移B(t_A)。校准增益A_cal的值等于：

A_cal＝[S(t_A)-B(t_A)]/X_Ref或者

A_cal＝[S(t_A)-B(t_B)]/X_Ref

A_cal是在时间t_A中的探测器18的校准增益；

S(t_A)是在时间t_A中的探测器的测量信号；

B(t_A)是在时间t_A中的探测器18的信号偏移；

X_Ref是第二源86的强度；以及

S(t_B)是在时间t_B中的探测器18的测量信号。

继续参照图1和4以及进一步参照图5C-5E，增益测量装置94计算探测器18的增益。初始，第二X射线源86关闭。在时间t₁中，第一X射线源14打开。在时间t₁中被测量的信号S(t₁)等于：

S(t₁)＝A(t₁)·X(t₁)+B(t₁)，其中

S(t₁)是在时间t₁中的探测器18的测量信号；

X(t₁)是入射到探测器18上的X射线强度；

A(t₁)是在时间t₁中的探测器18的增益；以及

B(t₁)在时间t₁中的探测器18的信号偏移。

如上所述，在关闭时间t₂中，偏移测量装置84测量偏移B(t₂)，其等于测量信号S(t₂)：

S(t₂)＝B(t₂)，其中

S(t₂)是在关闭时间t₂中的探测器18的测量信号；

B(t₂)是关闭时间t₂中的探测器18的测量偏移。

在时间t₃中，其在时间上接近于时间t₁和t₂，增益测量装置94测量探测器18的增益。更具体的，定时装置82发送命令以关闭X射线源14以及打开第二X射线源86。在时间t₃中被测量的信号S(t₃)等于：

S(t₃)＝A(t₃)·X_Ref+B(t₃)，其中

S(t₃)是在时间t₃中的探测器18的测量信号；

A(t₃)是在时间t₃中的探测器18的信号增益；

X_Ref是第二源86的强度，以及

B(t₃)在时间t₃中的探测器18的信号偏移。

接近理想信号的修正信号Sc(t₁)等于：

Sc(t₁)＝A_Cal·X(t₁)，其中

Sc(t₁)是在时间t₁中的探测器的修正信号；

X(t₁)是入射到探测器18上的X射线强度，以及

A_Cal是探测器18的校准增益。

如果校准增益A_Cal等于[S(t_A)-S(t_B)]/X_Ref以及X射线强度X(t₁)等于[S(t₁)-B(t₁)]/A(t₁)，那么修正信号Sc(t₁)等于：

Sc(t₁)＝{[S(t_A)-S(t_B)]/X_Ref}·{[S(t₁)-B(t₁)]/A(t₁)}，其中

Sc(t₁)是在时间t₁中的探测器18的修正信号；

S(t_A)是在时间t_A中的探测器18的测量信号；

S(t_B)是在时间t_B中的探测器18的测量信号；

X_Ref是第二源86的强度，

S(t₁)是在时间t₁中的探测器18的测量信号；

B(t₁)是在时间t₁中的探测器18的信号偏移；以及

A(t₁)是在时间t₁中的探测器18的信号增益。

在此作出假设，时间t₁，t₂和t₃在时间上接近；例如，探测器的偏移在时间t₁，t₂，t₃保持恒定，因此，B(t₁)≈B(t₂)＝S(t₂)，这样修正的信号Sc(t₁)等于：

Sc(t₁)＝{[S(t_A)-S(t_B)]/X_Ref}·{[S(t₁)-S(t₂)]/A(t₁)}

由于A(t₁)≈A(t₃)＝{[S(t₃)-B(t₃)]/X_Ref}和B(t₃)≈B(t₂)＝S(t₂)，那么：

Sc(t₁)＝{[S(t_A)-S(t_B)]·[S(t₁)-S(t₂)]}/{S(t₃)-S(t₂)}，其中

Sc(t₁)是在时间t₁中的探测器18的修正信号；

S(t_A)是在时间t_A中的探测器18的测量信号；

S(t_B)是在时间t_B中的探测器18的测量信号；

S(t₁)是在时间t₁中的探测器18的测量信号；

S(t₂)是在时间t₂中的探测器18的测量信号；

S(t₃)是在时间t₃中的探测器18的测量信号。

这样，修正装置38在时间t₁修正信号S(t₁)的增益和偏移，从而产生修正的信号Sc(t₁)，其是在时间t₁上的修正信号。如果增益A(t)是A_Ref的恒定值以及偏移等于零的话，将会产生修正的信号Sc(t₁)最接近测量的信号S′(t₁)的情况。

在一个实施例中，为了减少噪声，还可以随着时间对偏移和增益测量进行平滑或求平均。

如在图5C，5D和5E中所示，在用于系统的时序图中，该系统包括两个受脉冲作用的X射线源以便连续修正增益A(t)和偏移B(t)，对于X射线源14的X射线脉冲的打开时间T_ON和关闭时间T_OFF显示为与数据采集间隔同样的宽度。当然，还预期对于X射线源14的X射线脉冲的打开时间T_ON和关闭时间t_OFF中的至少一个可以比数据采集间隔短，例如，允许对于探测器信号的时间在进行偏移测量之前消耗完。可替换的，X射线源的打开时间和关闭时间可以是不同的时间长度。对于X射线源的打开和关闭时间的相应数据采集间隔可以适当的在长度上改变。

参照图6A和6B，X射线管14的强度连续改变以获得快速的剂量调制，以及降低传送到患者的总辐射剂量。在CT扫描器中，通常改变到X射线管14的灯丝68的电流，以便在扫描过程中改变X射线的强度。当X射线必须穿过对象28的较厚的解剖组织结构时，通常需要更多的X射线；而当对具有较薄解剖组织结构的区域进行成像时，需要更少的X射线。当需要较大的平均X射线强度时，例如，已知X射线不得不通过对象28的较宽部分时，使用长的X射线脉冲96。当需要较少的平均X射线强度时，例如，已知X射线不得不通过对象28的较薄部分时，使用短的脉冲98。当X射线穿过患者解剖组织结构的较薄部分时，通过减少X射线的强度，减少患者的总剂量。在扫描过程中平均的X射线强度几乎保持恒定。

参照图7，使用诸如紫外光(UV)的受脉冲作用的光源100来激发闪烁器24，从而将光引入到探测器18中，其由光电二极管26来探测。注入到闪烁层24中的光类似于在相同材料中被吸收的X射线那样被吸收。紫外光102由光纤104和光导106导引进入探测器18中。光电二极管26对UV光实质上是不敏感的。优选的，光电二极管26固有地感知不到UV光。可选的，UV阻挡滤光层可以沉积在光电二极管表面上。紫外光102用作代替图4中的第二X射线源的参考照明以便测量探测器的增益A(t)。更具体的，UV光管(light pipe)108被安装到闪烁层24的内表面110上。内表面110优选涂有反射层112。在反射层中的小孔114允许UV光102达到闪烁层24，使得光102扩展开以照明闪烁晶体并且达到光电二极管26，其产生与光成比例的电信号。上述信号由如上所述的修正装置38来测量和修正。

UV光管108可以基本透过X射线，并且可以由诸如特定的玻璃、石英等的任何UV透明材料制成。UV光管108优选涂有反射材料的第二层118，以便防止UV光102从管108中逃逸。达到每一探测器元件的UV强度不必相等，这是因为可以对不均匀的强度进行修正。在一个实施例中，单一的UV源100使用多个光纤起到多个探测模块的作用。

参照图8，到X射线到模拟转换层22包括X射线光电导体128，其由受脉冲作用的光源100激发。注入到光电导体128中的光形成载流子，其类似于由在相同材料中吸收的X射线产生的载流子。光源100产生用于探测器增益测量的基准照明。X射线光电导体128包括顶部电极层130以及底部或像素电极132。高压电源134经由顶部电极130供应高偏压到探测器18。光管108设置在顶部电极130之上，以便经由光纤104和光导106将光102分布到位于顶部电极层130中的开孔136中。光管108优选可以基本透过X射线，并且可以由光学透明玻璃、塑料或者其它透明材料制成。底部电极132是为探测器18的多个独立的X射线敏感区域探测信号的各个电极。上述信号由如上所述的修正装置38来测量和修正。

参照图9，电荷载流子注入装置138将载流子注入到光电导体128中。这种人为注入的载流子基本以与由X射线产生的载流子的同样方式起作用。在X射线探测中影响增益的在光电导体中的陷阱作用也影响对于由电极注入的载流子的增益。更具体的，为了测量探测器增益A(t)的目的，顶部电极层130被分为两个或多个电极，例如公共偏置和注入顶部电极140，142。在适当的扫描条件下，顶部电极140，142处于相同的固定电势下。更具体的，当开关144处于“关闭”位置时，高压电源134提供高偏压到顶部电极140，142。在探测器增益A(t)的测量过程中，关闭第一X射线源14。开关144处于“打开”位置。注入电源146提供注入电势到注入电极142，而高压电源134提供高偏压到公共偏置电极140。在该方式下，差分电压施加到公共偏置和注入电极140，142。差分电压导致将载流子注入到顶部表面110处的光电导体128中。上述载流子产生由底部电极132探测的信号。上述信号由如上所述的修正装置38来测量和修正。

为了防止不需要的载流子注入到光电导体128中，也称为阻挡接触的薄层146设置在顶部金属电极140，142和X射线光电导体128之间。不需要的载流子的注入导致高的暗电流，这是非常不希望的结果。阻挡接触146可以由不同的方法形成，诸如P-N结，肖特基载流子，绝缘-隧穿载流子等。在正常条件下，当施加高偏压时，阻挡接触146防止载流子注入。将非常高的差分电势施加到顶部电极140，142会导致具有产生的载流子注入的阻挡接触146的非破坏性击穿。上述三种类型的阻挡接触146的每一个都倾向于为这种击穿。

结合上述精确修正的受脉冲作用的X射线源的使用将允许使用探测器，其增益和偏移随时间变化。这种以前不能使用的探测器的例子是由次的闪烁器、X射线光电导体等制成的探测器。

在一个实施例中，对探测器的偏移和/或增益随时间变化的统计历史纪录进行采集。基于所采集的历史纪录不经常对系统进行校准。

参照优选实施例对本发明进行了描述。显然，在阅读和理解前述详细说明后他人可作出修正和改变。本发明意旨解释为包括所有的落入所附权利要求或其等同物范围内的这种修正和改变。

Claims (25)

1.一种X射线照相成像设备(10)，其包括：

第一辐射源(14)，其投射辐射束到设置用于检查的对象(28)的检查区域(16)中；

探测器(18)，其将所探测的穿过检查区域(16)的辐射转换成探测器电信号，该电信号表示所探测的辐射和至少一个在时间上变化的特性；以及

修正装置(38)，其用于确定对探测器信号的修正值以便在探测器信号的产生过程中多个补偿至少一个在时间上变化的特性，并且用该确定的修正值来修正探测器信号。

2.如权利要求1中所述的设备，其中变化的特性是偏移B(t)，并且所述修正装置(38)包括用于测量探测器(18)的偏移B(t)的偏移装置(84)，并且进一步包括：

用于快速发脉冲给第一辐射源(14)的栅极脉冲装置(64)，在第一辐射源的打开时间(t₁)中和在第一辐射源的关闭时间(t₂)中所述偏移B(t)保持基本恒定，该偏移装置(84)在第一源的关闭时间(t₂)测量偏移值(B₂)，该偏移值(B₂)等于在关闭时间(t₂)中的信号值(S₂)。

3.如权利要求2中所述的设备，其中栅极脉冲装置(64)以每秒1000到5000个脉冲的速率将第一辐射源(14)打开和关闭，使得在每秒1000到5000次之间对偏移B(t)进行重新测量。

4.如权利要求2中所述的设备，其中修正装置(38)通过从所探测的信号减去所测量的偏移值(B₂)来修正所探测的信号：

Sc₁＝A₁X₁-B₂，其中

Sc₁是在时间(t₁)中的修正信号；

A₁是在时间(t₁)中的探测器(18)的增益；

X₁是在时间(t₁)中入射到探测器(18)上的X射线强度；

B₂是在时间(t₂)中探测器(18)的测量偏移。

5.如权利要求2所述的设备，进一步包括：

用于激发探测器(18)的恒定强度(X_Ref)的第二受脉冲作用的源(86，100，138)；以及

用于快速发脉冲给第二源(86，100，138)的第二脉冲装置(88)。

6.如权利要求5中所述的设备，其中修正装置(38)进一步包括：

用于确定探测器(18)的额定增益(A_Cal)的校准装置(92)，该额定增益是关于信号(S_A)和信号(S_B)的强度被确定，其中信号(S_A)是在第二源(86，100，138)在时间(t_A)中处于打开状态时进行测量的，以及信号(S_B)的在第二源(86，100，138)在时间(t_B)中处于关闭状态时进行测量的：

A_Cal＝[S_A-S_B]/X_Ref

A_Cal是探测器(18)的校准增益；

S_A是在时间(t_A)中的探测器(18)的测量信号；

X_Ref是第二源(86)的强度；以及

S_B是在时间(t_B)中的探测器(18)的测量信号.

7.如权利要求6中所述的设备，其中修正装置(38)包括增益装置(94)，其根据探测器(18)的增益(A_t)的变化以下述方式修正所探测的信号：

Sc₁＝{[S_A-S_B]·[S₁-S₂]}/{S₃-S₂}，其中

Sc₁是在时间(t₁)中的探测器(18)的修正信号；

S_A是在时间(t_A)中的探测器(18)的测量信号；

S_B是在时间(t_B)中的探测器(18)的测量信号；

S₁是在时间(t₁)中的探测器(18)的测量信号；

S₂是在时间(t₂)中的探测器(18)的测量信号；

S₃是在时间(t₃)中的探测器(18)的测量信号，

其中时间(t₃)是在第一源(14)处于关闭时的第二源(86)的打开时间，该时间(t₃)在时间上与时间(t₁)和(t₂)接近。

8.如权利要求7中所述的设备，其中转换层(22)包括：

闪烁晶体(24)的阵列，该晶体探测辐射事件并将所探测的事件转换成光；以及

光电二极管(26)的阵列，该光电二极管(26)连接到闪烁晶体以便探测光并将所探测的光转换成电信号。

9.如权利要求7中所述的设备，其中转换层(22)包括：

X射线光电导体的阵列(128)，该光电导体探测辐射事件并将所探测的事件转换成电信号。

10.如权利要求5中所述的设备，其中第二受脉冲作用的源是X射线源(86)、光源(100)以及载流子注入源(138)之一。

11.如权利要求5中所述的设备，其中第二受脉冲作用的源是UV光源。

12.如权利要求1中所述的设备，其中改变特性是偏移B(t)和增益(A_t)中的至少之一，并且进一步包括：

旋转台架(32)，其使得第一辐射源(14)围绕轴向方向(Z)旋转，从而在各种角度位置投射辐射束；

用于激发探测器(18)的恒定强度(X_Ref)的第二受脉冲作用的源(86，100，138)，该第二源围绕检查区域设置；

用于快速发脉冲给第一源(14)的栅极脉冲装置(64)；以及

用于快速发脉冲给第二源(86，100，138)的第二脉冲装置(88)，其中修正装置(38)以相应的脉冲装置(64，88)的发脉冲的速率对偏移B(t)和增益(A_t)中的至少之一进行重新测量和修正。

13.如权利要求12中所述的设备，其中第一源(14)的强度由栅极脉冲装置(64)根据第一X射线源(14)的角度位置进行调节，从而获得快速的剂量调制。

14.如权利要求1中所述的设备，进一步包括：

A/D转换器(34)，其将模拟电信号转换成一系列数字，并且其中修正装置(38)至少部分与A/D转换器(34)集成。

15.一种X射线照相成像的方法，包括：

将辐射束投射到其中设置用于检查的对象(28)的检查区域(16)中；

将所探测的穿过检查区域(16)的辐射转换成探测器电信号，该电信号表示所探测的辐射和至少一个在时间上变化的特性；

确定对探测器信号的修正值以在探测器信号的产生过程中多次补偿至少一个在时间上变化的特性；和

用所确定的修正值来修正探测器信号。

16.如权利要求15中所述的方法，其中变化的特性是偏移B(t)，并且所述修正步骤包括测量探测器(18)的偏移，并且进一步包括：

快速发脉冲给第一辐射源(14)，在第一辐射源打开的时间(t₁)中和第一辐射源关闭的时间(t₂)中所述偏移B(t)保持基本恒定；以及

在第一源关闭的时间(t₂)测量偏移值(B₂)，该偏移值(B₂)等于在关闭时间(t₂)中的信号值(S₂)。

17.如权利要求16中所述的方法，其中发脉冲的步骤包括：

以每秒1000到5000个脉冲的速率打开和关闭第一辐射源(14)；以及

在每秒1000到5000次之间对偏移进行测量。

18.如权利要求16中所述的方法，进一步包括：

用恒定强度的第二受脉冲作用的源(86，100，138)激发探测器(18)；以及

快速发脉冲给第二源(86，100，138)。

19.如权利要求18中所述的方法，其中修正步骤进一步包括：

确定探测器(18)的额定增益(A_Cal)，该额定增益是关于信号(S_A)和信号(S_B)的强度被确定的，其中信号(S_A)是在第二源在时间(t_A)中处于打开状态时进行测量的，以及信号(S_B)是在第二源在时间(t_B)中处于关闭状态时进行测量的：

A_Cal＝[S(t_A)-S(t_B)]/X_Ref

A_Cal是探测器(18)的校准增益；

S_A是在时间(t_A)中的探测器(18)的测量信号；

X_Ref是第二源(86)的强度；以及

S_B是在时间(t_B)中的探测器(18)的测量信号。

20.如权利要求19中所述的方法，其中修正步骤进一步包括：

根据探测器的增益(A_t)的变化以下述方式修正所探测的信号：

Sc₁＝{[S_A-S_B]·[S₁-S₂]}/{S₃-S₂}，其中

Sc₁是在时间(t₁)中的探测器(18)的修正信号；

S_A是在时间(t_A)中的探测器(18)的测量信号；

S_B是在时间(t_B)中的探测器(18)的测量信号；

S₁是在时间(t₁)中的探测器(18)的测量信号；

S₂是在时间(t₂)中的探测器(18)的测量信号；

S₃是在时间(t₃)中的探测器(18)的测量信号，

其中时间(t₃)是在第一源(14)处于关闭时的第二源(86)的打开时间，该时间(t₃)在时间上与时间(t₁)和(t₂)接近。

21.如权利要求20中所述的方法，其中探测步骤包括：

用X射线光电导体的阵列(128)探测辐射事件并将所探测的辐射事件转换成电信号。

22.如权利要求16中所述的方法，进一步包括：

在至少一部分关闭时间中，用较低能量的X射线辐射、光以及注入的电荷载流子之一来激发探测器。

23.如权利要求15中所述的方法，其中变化的特性是偏移B(t)和增益A(t)中的至少之一，并且进一步包括：

使得第一辐射源(14)围绕轴向方向(Z)旋转，从而在各种角度位置投射辐射束；

用恒定强度(X_Ref)的第二受脉冲作用的源(86，100，138)来激发探测器(18)；

快速发脉冲给第一源(14)；

快速发脉冲给第二源(86，100，138)；以及

以相应的脉冲装置(64，88)的发脉冲的速率对偏移B(t)和增益A(t)中的至少之一进行重新测量和修正。

24.如权利要求23中所述的方法，进一步包括：

根据第一源的角度位置对第一源(14)的强度进行连续调节，从而获得快速的剂量调制。

25.一种用于执行权利要求15所述方法的计算机X射线断层摄影扫描器。

Images