[发明专利]用于单光子计数器的温度补偿和控制电路

说明书

以下涉及诊断成像领域。其在与用于核医学成像器的辐射探测器结合时具有特别的应用，该核医学成像器采用辐射透射或者放射性药物，例如是单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像器、正电子发射断层摄影(PET)成像器、平面X射线成像器等等，并将特定参考其进行描述。将意识到的是本发明也可应用于其他的辐射成像模式，以及应用于采用辐射探测器的系统和方法，例如天文学和机场行李筛查。

在SPECT中，向成像对象施予放射性药物，并且使用一个或多个通常被称为伽马照相机的辐射探测器经由放射性衰变事件引起的辐射发射来探测该放射性药物。典型地，每个伽马照相机包括辐射探测器阵列和设置在该辐射探测器阵列之前的蜂房型准直器。该蜂房型准直器定义了线性或者小角度的圆锥形视线从而所探测到的辐射包括投影数据。如果将伽马照相机在一角度视图范围上移动，例如180°或者360°的角度范围上，那么可以使用滤波反投影、期望最大化或者另一成像技术来将所得到的投影数据重建为放射性药物在成像对象中的分布图像。有利地，能够将该放射性药物设计为集中于选定的组织以提供那些选定组织的优先成像。

在PET中，向成像对象施予放射性药物，该放射性药物在该成像对象中的放射性衰变事件产生正电子。每个正电子与电子相互作用以产生发射两个反向伽马射线的物质/反物质湮灭事件。使用符合探测线路，围绕成像对象的辐射探测器阵列探测与正电子-电子湮灭相应的符合的反向伽马射线。连接两个符合探测的响应线(LOR)包含正电子-电子湮灭事件的位置。这种响应线类似于投影数据并且能够被重建以产生二维或三维图像。在飞行时间PET(TOF-PET)中，在两个符合γ射线事件的探测之间的小的时间差被用于沿着LOR定位湮灭事件。

在平面X射线成像中，辐射源照射对象，并且设置在该对象相对侧的辐射探测器阵列探测经透射的辐射。归因于成像对象中组织对辐射的衰减，所探测到的辐射提供了对成像对象中的骨或者其他硬的、辐射-吸收结构的二维平面表示。这种基于透射的成像较计算机断层摄影(CT)成像得到了改进，辐射源绕成像对象旋转以提供在扩大角度范围上的透射视图或者投影数据，例如180°或者360°跨度的角度视图。使用滤波反投影或者其他图像重建技术，这一辐射投影数据被重建为二维或三维的图像表示。

SPECT、PET和其他基于辐射的医学成像都共同需要紧凑和鲁棒的辐射探测器模块。在过去，SPECT和PET辐射探测器模块典型地包括与闪烁体晶体光学耦合的光电倍增管(PMT)阵列。该闪烁体晶体吸收辐射粒子并将其转换为由光电倍增管测量的光爆发(burst)。光电倍增管提供高探测和增益(～10⁶)特性，但是它们体积大、易碎、需要高电压、并且对磁场很敏感。在一些辐射探测系统中，光电倍增管已经被产生与光爆发强度成比例的模拟信号的光电二极管代替。虽然光电二极管在高光情形中提供了对光电倍增管的划算的、低电压的选择，但是它们在低光(低伽马射线通量)感测的应用中不能提供适当的增益，因而导致不良的信噪比。

为了解决这些难点，已经开发了硅光电倍增器(SiPM)探测器，其包含了光电倍增管的高增益和稳定性以及光电二极管的划算和低电压特性。SiPM探测器使用每个都与相应的闪烁晶体光学耦合的小雪崩二极管阵列(APD)。该APD在击穿区域中受到偏压。在这一区域中，APD变得对单个载流子敏感，例如可由入射的光子导致。这些载流子、电子和/或空穴，也可热生成，因而导致引起噪声的暗计数。电子和空穴两者都可以引起二极管的击穿，因而产生强的输出信号。在模拟SiPM中，输出信号包括大量的无源淬火二极管的累积电荷。相反，数字SiPM基于电压脉冲来单独地探测击穿事件，该电压脉冲由逻辑门数字化并由邻近APD的数字计数器计数。

在数字盖革模式中，APD响应于相应的闪烁晶体中来自辐射事件的光的光子而击穿，并且产生输出脉冲。该输出脉冲作为二进制的1被计数以确定由撞击相应闪烁体的辐射事件生成的光子的数量。这一光子计数对应于所探测到的辐射事件的能量。