[实用新型]一种多电极的能量积分型X射线能谱探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种探测器。特别是涉及一种用于医用X射线能谱探测的多电极的能量积分型X射线能谱探测器。

背景技术

能谱CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)主要利用人体组织对不同能量的X射线光子的吸收差异进行图像重建，可以实现更精确的物质分离和鉴定。高精度的能量敏感型X射线探测器是能谱CT的关键部分。多电极硅条状的单光子计数探测器是目前较常见的一种直接型X射线探测器，顺序排布的正电极主要实现邻近范围内的单个光子与Si半导体直接作用产生的光生电荷的收集，探测器通过探测光电流脉冲高度来鉴别单个入射光子的能量，并对不同能量的射线光子分类计数。该探测器理论上具有较高的能量分辨率，但是由于半导体中载流子迁移率的限制，在高光子流的情况下极易出现多个光子产生的光电流堆叠的现象，严重地降低了探测器光子鉴别能力；而且探测器相邻电极之间缺少电荷隔离，存在不可避免的电极间电荷分享的现象，造成对光电流脉冲高度的错误判断。目前光子计数型探测器的最高计数率达到10⁸光子/mm²/s，还远不能满足实际的离床需求。

医用多色X射线具有连续的能谱，射线在半导体内遵循指数型的衰减规律，不同能量的射线吸收情况存在差异，一般低能段X射线将在半导体较浅处吸收，高能段X射线将集中在半导体的较深处吸收，可以将X射线的连续能谱离散成若干个不同宽度的能谱段分别进行集成探测。X射线与半导体直接作用产生的光生电荷数目与光子的能量存在正比的关系，单个光子能量越高，光生电荷数目也越多。

光子计数型探测器存在光电流堆叠、极间电荷分享等较多误差影响，而且计数率无法满足临床实际需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种不仅降低了病人的辐射剂量，而且为能谱CT图像重建提供更具体、多样的投影数据的多电极的能量积分型X射线能谱探测器。

本实用新型所采用的技术方案是：一种多电极的能量积分型X射线能谱探测器，包括无掺杂的本征半导体敏感区，所述本征半导体敏感区的一侧表面通过重掺杂形成P型区，所述本征半导体敏感区的另一侧表面通过重掺杂形成N型区，所述P型区远离本征半导体敏感区一侧的表面上设置有背面电极，所述本征半导体敏感区和N型区部分采用浅沟槽隔离结构被隔离为沿X射线能谱探测器宽度方向具有2个以上的像素单元的结构，每一个所述的像素单元的N型区远离本征半导体敏感区一侧的表面上由上至下设置有长度依次递增的第一正面电极、第二正面电极和第三正面电极，所述每一个像素单元的第一正面电极、第二正面电极和第三正面电极分别各依次通过一个整形滤波器和一个电荷积分器共同连接本像素单元中的集成电路处理器，每一个所述的像素单元的上端表面构成X射线的入射面。

所述的浅沟槽隔离结构是在所述本征半导体敏感区和N型区部分长度方向形成有1个以上的浅沟隔离槽，每一个所述的浅沟隔离槽内都嵌入有绝缘层。

所述浅沟隔离槽的槽底位于本征半导体敏感区的厚度之间。

所述第一正面电极的长度为：1cm～1.5cm，所述第二正面电极的长度为：1.5cm～2.0cm，所述第三正面电极的长度为：2.5cm～3.0cm。

所述第一正面电极、第二正面电极和第三正面电极的厚度相同，均为0.0001cm～0.0005cm。

所述第一正面电极、第二正面电极和第三正面电极的宽度相同，均为0.02cm～0.07cm。

由所述背面电极、P型区、本征半导体敏感区、N型区和正面电极构成的X射线能谱探测器的线阵长度为5cm～6cm；宽度为3×0.02cm～3×0.07cm；，厚度为0.05cm～0.06cm。

本实用新型的一种多电极的能量积分型X射线能谱探测器，不是对单个入射光子进行逐个能量甄别，而是通过每个电极收集的光生电荷总量获得相应的分段能谱的光强衰减信息。本实用新型将连续射线能谱进行分段集成探测，不受射线源光子流量的限制，而且不同像素之间的隔离层极大地降低了不同像素之间的电荷分享影响，经过一次射线曝光，利用不同厚度的半导体内光生电荷总数，即可获得多个分段能谱的X射线衰减信息，降低了扫描时间和射线剂量，提高了时间和空间的分辨率，为能谱CT成像提供了更具体、多样的投影信息。

附图说明

图1是本实用新型多电极的能量积分型X射线能谱探测器线阵结构示意图；

图2是本实用新型中一个像素单元的结构示意图。

图中

101：第一正面电极102：第二正面电极