[发明专利]校准X射线探测器的装置和方法、校准设备和X射线设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于能量地校准光子计数的X射线探测器的一种装置以及一种方法。此外，本发明涉及具有这种装置的一种校准设备以及一种X射线设备。

背景技术

用于X射线辐射的光子计数的探测器通常是具有像素的、由直接转换的半导体材料组成的X射线探测器，通过规定与像素相对应的能量阈值，该X射线探测器能够能量分辨地计数或探测各个击中X射线探测器的像素的X射线光子。在X射线光子击中像素的情况下或者在侵入X射线探测器的半导体材料的情况下，出现光子与半导体材料相互作用，其中产生自由电子，通过电场分离出的这些自由电子在像素的电极上产生对应于光子能量的电荷脉冲。通过例如包括前置放大器的信号处理电子器件将该电荷脉冲转换为测量电压，将该测量电压与代表不同能级的阈电压相比较。通过这种方式可以将特定的能量对应于探测的光子并且能够相应地计数光子。

为了能够以提到的方式能量分辨地计数击中这种X射线探测器的X射线光子，必须事先能量地校准探测器。需要对每个具有像素和信号处理电子器件的探测器的测量信道进行校准。在此，对每个测量信道确定特征变量该特征变量描述了探测器材料和信号处理电子器件的特殊特性。对于达到探测器的均匀响应特性以及由此例如在计算机断层造影中应用探测器时对于获得尽可能无伪影和无偏移的CT图像关键的是，尽可能精确地设置阈电压。

在校准时，通常将相应于X射线光子能量的、已知大小的电荷脉冲注入像素中并且分析具有相应像素的测量信道的响应特性。根据该分析对每个测量信道得出所注入的、特定电荷大小的脉冲和测量电压的值之间的关系，从而能够对不同电荷脉冲大小的各个测量信道或对X射线光子能量分别规定阈电压。

校准可以电子地进行或在使用X射线的情况下进行。在电子校准时，例如利用时钟电源或通过电容的快速再充电来产生电荷脉冲。为此，用于产生电荷脉冲的源本身必须首先被校准。此外，在电子校准时，对探测器材料的特殊特性的考虑在电荷收集时是有问题的。

对于在使用X射线的情况下进行校准存在不同的方案。根据第一方案基于测量或确定不同X射线谱的光子的特定的终点能量对探测器进行校准。然而利用X射线探测器分别探测用于校准的不同X射线谱的终点，在实践中证实这是难的或成本高的。

另一种可能性是使用放射源，该放射源发出具有明确定义的能量的X射线光子。然而关于处理、射线屏蔽、可用能量和产生的X射线光子流，使用放射源是有问题的，后者因为源随着逐渐老化变得微弱。

为了校准理论上也能使用同步加速器，但由于高技术的开销和极其有限的可用性这在实践中被排除。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，提供本文开头提到类型的用于能量地校准光子计数的X射线探测器的装置和方法以及校准设备和X射线设备，其中，将X射线荧光辐射用于校准。

根据本发明，上述技术问题通过一种借助X射线荧光辐射用于能量地校准光子计数的X射线探测器的装置来解决，该装置包括多种有针对性地选择的化学元素，其中的每个元素在利用电子或高能射线(优选多色X射线)进行照射时发射具有至少一个特定或特有能量的X射线荧光辐射的光子，可以将该具有至少一个特定或特有能量的X射线荧光辐射的光子用于能量地校准光子计数的X射线探测器。

X射线荧光被理解为化学元素的X射线所特有的次级或荧光的光子的发射，为了发射这些化学元素通过利用电子或高能射线(例如多色X射线)进行照射而被激励。由于电子或高能射线的能量，最内壳层(Schale)、即K壳层的电子从化学元素的原子脱离。形成的空穴直接通过来自于更高壳层的电子来填充，其中以X射线荧光辐射的形式释放出能量差。因为K壳层的能级或化学元素的K边缘(K-Kante)的能量位置是不同的，所以产生的X射线荧光辐射对于每个化学元素来说都是特有的。

因此，为了简化光子计数的X射线探测器的校准，发明人建议：有针对性地选择多种化学元素并且将它们在装置中作为用于校准光子计数的X射线探测器的单元或构件而准备好。如果优选地利用多色X射线来照射该装置，则该装置的化学元素仅发射特定能量的X射线荧光辐射的光子，该能量取决于所选择的化学元素的K边缘的不同能量位置并且可以用于校准。该装置提供的优点是其操作简单，也就是说，为了校准所使用的化学元素不必单独并依次地被激励以便发射X射线荧光辐射，而是这可以通过已知的元素的选择与其已知的特定能量的X射线荧光辐射的光子的发射同时进行。