[发明专利]具有测试电路的辐射探测器组件

说明书

下文涉及辐射成像领域、计算机断层摄影（CT）领域、发射断层摄影成像领域、辐射探测器领域和相关领域。

在计算机断层摄影（CT）成像中，X射线管发射穿过受检者的X射线，并由相对布置的辐射探测器组件探测经受检者衰减的X射线。在一些CT系统中，所述辐射探测器组件包括将X射线光子转换成光猝发（即，闪烁）的闪烁体以及被布置为对光进行探测的光电二极管。这样的辐射探测器组件具有高灵敏度积分模式，并提供了其他益处，但其不能够利用可在受检者后面的信号中得到的谱信息，或者，在应用kVp开关的情况下，仅能够实现利用两个不同的管谱采集一些谱信息的双能量成像。

为了使探测器能够对这一谱信息进行充分评估（即，利用两个以上的谱分辨测量结果），一个主要的方案是利用包括（单晶）直接转换材料的辐射探测器阵列代替闪烁体/光电二极管组合，所述直接转换材料诸如是基于CdTe-ZnTe的合金系；到目前为止，仅有非晶直接转换材料表现出高到足以解决人体医学CT成像中的高计数速率的速度。在这样的辐射探测器组件中，使探测器阵列像素化成探测器像素的阵列（例如，30×30=900）。每个探测器像素都包括电极、介质隔离等，以界定在操作上分立的辐射探测元件。使像素化的探测器阵列与探测器电子器件电连接，以形成辐射探测器组件的模块。在一种方案中，将像素化的探测器阵列（或探测器晶体）倒装芯片结合到提供信号处理的专用集成电路（ASIC）上或者结合到这样的ASIC的阵列上。所述ASIC为探测器像素中的每个实现能量分辨计数通道，例如，其包括脉冲整形器或其他模拟处理电路，其输出被连接至模数（A/D）转换器，诸如为二进制模数（A/D）转换器的比较器，所述转换器的输出为二进制值，如果未探测到X射线光子，其取一个值，而如果探测到X射线光子，则取第二不同的值。在一种不同的方案中，可以将探测器晶体结合到内插物衬底上，而这一内插物衬底又结合至所述ASIC，这一结合有可能是经由结合至所述ASIC的另一内插物实现的。如果所述ASIC表现出的像素间距小于所述探测器晶体上的像素间距，那么将利用这样的内插物。

在将CT系统用于医学成像或其他任务之前，对辐射探测器组件进行测试，以确保其正常工作。通常，对组装后的辐射探测器组件执行测试，所述组件包括这些模块中的若干模块构成，包括一个或多个倒装结合的ASIC部件，测试方式是在适当受控的条件下利用X射线对辐射探测器组件进行照射。可以在将其安装在CT系统中之前或之后执行初始测试。在安装之后，偶尔重复探测器阵列测试，例如，在每次启动CT系统时重复所述测试，以检验所述辐射探测器组件在操作规程内的连续工作。在安装到CT系统中之后执行的测试通常利用CT系统的X射线管作为所述检验的辐射源。

这些辐射探测器组件测试方案具有显著的缺点和限制。所述测试假定X射线辐射跨越探测器阵列具有均匀性。如果这一假设不正确，那么测试结果将反映X射线辐射的空间不均匀性，因而即使所述辐射探测器组件实际是在操作规程内工作的，也可能无法通过所述测试。所述测试还无法在探测器阵列的探测器像素的问题与由ASIC执行的下游信号处理的问题之间进行区分。因此，在通过测试发现辐射探测器组件的模块处于操作规程以外时采取的补救措施是替代包括探测器阵列和一个或多个ASIC部件的整个模块。

下文提供了新的经改进的设备和方法，其克服了上述问题和其他问题。

根据一个公开的方面，一种设备包括专用集成电路（ASIC），其被配置成与将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块操作性连接。所述ASIC包括被配置成使从探测器阵列模块接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路和被配置成执行对所述信号处理电路的电测试的测试电路。

根据另一公开的方面，一种设备包括被配置成将辐射粒子转换成电探测脉冲的探测器阵列模块和与所述探测器阵列模块操作性连接的专用集成电路（ASIC）。所述ASIC包括被配置成使从探测器阵列模块接收的电探测脉冲数字化的信号处理电路和被配置成向所述信号处理电路注入测试电脉冲的测试电路。所述测试电路包括被配置成测量注入到所述信号处理电路中的测试电脉冲的电流计。

根据另一公开的方面，一种如上一段所述的设备还包括与所述ASIC操作性连接并且被配置成执行包括如下操作的ASIC测试方法的处理器：（i）使所述测试电路向所述信号处理电路中注入测试电脉冲；（ii）使所述测试电路的电流计测量通过操作（i）向所述信号处理电路中注入的测试电脉冲，并存储测量结果；（iii）存储所述信号处理电路响应于操作（i）的输出；以及（iv）针对所述测试电脉冲的多个不同值重复操作（i）、（ii）和（iii）。