[发明专利]像素体积约束的方法

说明书

一种能量分辨辐射探测器的晶体中的像素体积约束方法，所述能量分辨辐射探测器优选地是X射线探测器，更优选地是计算机断层摄影探测器，所述晶体具有阴极侧和阳极侧，所述方法包括：a.沿像素虚拟界限在晶体中引起断裂线(501)，b.钝化所述断裂线。

技术领域

本发明涉及能量分辨探测器的晶体中的像素体积约束的方法。虽然本发明应该主要应用于计算机断层摄影和谱计算机断层摄影，但它实际上可以应用于任何基于直接转换的能量分辨光子计数探测器。

背景技术

计算机断层摄影的能量分辨探测器依赖于直接转换材料。这样的探测器的像素大小取决于以每平方毫米Mcps(百万计数/秒)计量的每单位面积的计数率能力与可分辨的光谱信息之间的折衷。也就是说，较小的像素会以降低的能量分辨率为代价而得到更高的可实现的计数率密度。能量分辨率下降很大程度上是由像素间的电荷共享引起的：与给定像素体积中的相互作用相对应的部分电荷漂移到相邻像素，这导致对初级光子的能量估计中的误差以及关于相互作用的位置的不确定性。

当电荷涉及对应于相邻像素的电场线中的像素漂移时发生电荷共享。由于电荷云具有有限的非零体积，由于例如扩散，其在向阳极漂移时扩展。由于像素之间没有物理边界，除非存在某种像素限制机制，否则无法避免这种影响。

在负责采集作为对碰撞的X射线光子的响应而生成的电荷的电子器件中确实存在电荷共享校正方法，例如R.Ballabriga等人的“The Medipix3 Prototype，Pixel ReadoutChip Working with Single Photon Counting Mode With Improved SpectrometryPerformancee”Nuclear Science,IEEE Transactions，第54卷，第5期。然而，这种方法在计数率能力方面造成显著损失，因为对于每个碰撞光子而言，需要评估和决定任何邻居事件以便定位原始像素中的全部电荷。

过去已经提出了直接转换器的加工。然而这需要非常脆的晶体(例如CdTe，CdZnTe)中进行非常侵入性的方法，例如锯切，研磨和/或蚀刻，具有关于形成大的缺陷或甚至完全破裂的严重后果。根据MoberlyChan等人的(MRS BULLETIN·第32卷·2007年5月)已知通过利用FIB研磨/蚀刻在基板上形成波导结构。

已经开发了替代技术来尝试解决这个问题。例如，US20110211668教导通过操纵晶体生长来限制像素。根据US20140048714也已知通过感生电场来限制像素之间的电荷共享，而不是在晶体上断裂、蚀刻或研磨精细凹陷。

本发明的目的是提供一种物理地限制现有晶体的像素以避免电荷共享问题的方式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明寻求通过创建像素边界来最小化跨越像素的电荷共享。更确切地说，本发明涉及能量分辨辐射探测器的晶体中的像素体积约束方法，所述能量分辨辐射探测器优选地是X射线探测器，更优选地是计算机断层摄影探测器，所述晶体具有阴极侧和阳极侧，所述方法包括：

沿像素虚拟界限在晶体中引起断裂线，

钝化所述断裂线，

其中，所述断裂线由聚焦离子束和离子注入中的至少一种引起。

像素虚拟界限对应于晶体的一区域，所述区域在阴极上的正交投影与实际像素限制相匹配。“沿着”像素虚拟界限应被理解为在与像素虚拟界限“相同的方向上”，也就是说，虚线应该近似地以像素的虚拟界限为中心。特别是，该措辞没有假设断裂线的厚度。

由于晶体结构的中断，由像素内的相互作用引起的电子不能跨晶体断裂线漂移到相邻的像素。但是，晶体缺陷通常会引起电荷捕获的位置。如果不进行处理，引起断裂线也会成为电荷捕获位置，对电场和电荷收集效率产生负面影响。

这就是为什么本发明的晶体断裂线要被钝化以防止其构成电荷捕获位置的原因。