[发明专利]计数光子的系统和方法

说明书

本申请要求于2009年8月19日提交的第10-2009-0076514号韩国专利申请的权益，用于所有目的的该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

一个或多个实施例涉及一种光子计数系统和方法。

背景技术

通常来说，光子计数检测器是能够计数入射光的单个光子的检测器。例如，光子计数检测器可包括光电倍增器(photomultiplier)，所述光电倍增器通常具有光电阴极、由若干倍增器电极组成的电子倍增器和阳极。随着光的光子进入光电阴极，为了次级电子发射，由光电阴极将光电子向电子倍增器发射，然后由阳极收集所述光电子。因此，以电流脉冲的形式在阳极产生电荷，每个脉冲通常表示单个光子计数(即，如果光子被光电阴极收集，然后由电子倍增器倍增，则随后应该在阳极观察到期望高度和宽度的对应脉冲)。通过检查阳极的电荷，因为检测到每个期望的脉冲，所以总的光子计数能够增加。因此，光子计数检测器被配置为检测入射光的光子，并输出与检测的光子对应的脉冲信号。通常，脉冲信号的数量与光子的数量对应。

如图6A所示，为了计数光子，输出脉冲信号需要经过信号处理，例如，电流电压转换器，将阳极的电流脉冲信号转换成电压信号；放大器，放大电压信号；鉴别器，在非常低的脉冲高度之间进行鉴别，从而表现来自一些噪声的非光子事件，或者在非常高的脉冲高度之间进行鉴别，潜在地表现其他错误。最终，在鉴别器之后，可存在脉冲整形器来对鉴别器的输出信号进行整形，这是因为鉴别器的输出可能是恒定电平(例如，TTL逻辑电平或CMOS电平)。因此，脉冲整形器可形成更适合于用于计数鉴别的脉冲的计数器的矩形脉冲。然后计数器计数由经过鉴别器的矩形脉冲表示的脉冲的数量。

然而，对于这样的信号处理，存在伴随的死区时间(dead time)(即，当系统当前正在处理操作(例如，来自先前脉冲信号的另一光子计数)时的时间段)，从而在计数光子的步骤中不产生的错误的情况下，不能立即开始处理另一预定指令(例如，处理该死区时间期间从光电倍增器输出的最近的脉冲信号)。

因此，当考虑到系统中的死区时间时，例如，如果由光电倍增器输出指示在与第一光子对应的第一脉冲信号仍旧在被处理的同时，由光电倍增器检测第二光子的第二脉冲信号，则发生第一脉冲信号与第二脉冲信号相互重叠的“堆积(pile-up)”。图6B示出这样的堆积情形，其中，电荷通过由光电倍增器输出的若干脉冲的相加而堆积。

这样的堆积妨碍了光子的准确计数。通常来说，通过使用抑制器削弱或消除第二脉冲信号来减轻该问题(即，如果在死区时间期间接收到第二脉冲信号，则拒绝对所述第二脉冲施加信号处理)。然而，当使用该方案时，例如，在死区时间期间由光电倍增器检测到的光子不被邻近信号处理元件计数，所述光子被拒绝或被消除。可在图6C中看到所述问题，其中，只有来自第一脉冲的电荷具有足够的时间消散时，来自随后脉冲的额外电荷才会被添加，导致来自那些随后脉冲的光子计数丢失。因此，在削弱堆积问题的同时拒绝可能合适地检测到的光子的方案不适合于光子计数中的应用，这是因为计数的光子的总量会不准确。

发明内容

根据一个或多个实施例的方面，可提供一种光子计数系统，所述系统包括：计数单元，包括多个配置为分别计数由传感器单元检测到的光子的计数器；切换单元，将来自传感器单元的电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测；控制单元，基于一个或多个接收的标记信号，控制切换单元将电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述标记信号指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间会在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述控制单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。

根据一个或多个实施例的方面，可提供一种光子计数系统，所述系统包括：计数单元，包括多个配置为分别计数由传感器单元检测到的光子的计数器；切换单元，将来自传感器单元的电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述电信号表示由传感器单元进行的光子的可能的检测；其中，切换单元基于来自计数单元的一个或多个状态指示符来将电信号选择性地电提供给至少一个计数器，所述状态指示符指示多个计数器中的一个或多个计数器是否处于各自的死区时间，所述死区时间会在处于死区时间的分别的一个或多个计数器进行多个光子检测中导致多个电荷的分别的堆积，所述切换单元将电信号选择性地提供给未处于死区时间的至少一个计数器。