[发明专利]暗电流补偿

说明书

本发明涉及包括像素的阵列(13)的光子计数辐射探测器(10)，所述像素的阵列包括用于探测成像信息的多个探测像素(131)。所述像素的阵列中的至少一个像素(132)被屏蔽以免于接收辐射。暗电流由被屏蔽的像素(132)确定，用于补偿其他未被屏蔽的像素(131)的暗电流。实施例涉及将像素屏蔽集成在防散射网格内或掩模内。

技术领域

本发明总体涉及包括像素的阵列辐射探测器，所述像素的阵列包括用于探测成像信息的多个探测像素。本发明还涉及光谱辐射方法和成像系统。

背景技术

能量分辨光子计数探测器基于直接转换材料，例如碲锌镉(CdZnTe，也称为CZT)或碲化镉(CdTe)。直接转换材料是化合物半导体，通常表现出不可忽略的不需要的项，其将导致错误的信息和/或增加的噪声或分辨率的损失。例如，探测器像素可以接收意在相邻像素的一些电荷(电荷共享)，或者即使当没有辐射朝着半导体发射时它也可以展现流过半导体材料的电流(暗电流)。根据电极类型(例如阻塞电极或欧姆电极)和传感器电阻率，暗电流的范围为从每像素几nA到每像素几十nA。所述暗电流高度依赖于温度，通常呈指数函数，主要由随着温度升高导带电子和价带空穴的热平衡密度增加而引起。

特别是CZT展现出许多具有各种原因的不期望的伪迹，其近年来被不断改善。为了解决这些伪迹(例如光电导增益)中的一些，例如需要基线恢复(BLR)电路。这种电路还补偿由于温度变化引起的暗电流和缓慢波动。然而，BLR电路本身在高速率应用的情况下也会导致大量的伪迹。只要CZT没有表现出任何通量依赖性的过度电流(并非光电流)，给定其引起的额外伪迹，并且特别是考虑到处理这样的电路缺陷(对感应的敏感性，堆积等)需要开发更复杂的电路，BLR的使用不再是合理的。

针对上述暗电流对温度的依赖性的可接受的解决方案将是非常期望的。暗电流的变化引起基线偏移，其将继而导致能量估算中的错误。虽然探测器的温度一般是调节的，但低于+/-1℃的温度容差可能无法得到保证。这可能会导致能量漂移超过2keV，取决于实现方式。

目前的解决方案包括例如网格开关采样：例如根据US 2013/0284940A1已知，将基线移位的采样同步到X射线关闭的短周期，贯穿完整的扫描分布。该解决方案需要特殊的、先进X射线管和发生器功能。

另一种解决方案可以是预扫描采样：在开始扫描之前，对基线进行采样并补偿暗电流。但对于长时间扫描，温度可能会偏离，这会导致能量估计错误。

第三种可能的解决方案是AC耦合：这完全消除了足够低的频率变化。然而，其需要大的去耦电容和输入偏置电阻，与所需的高水平的单片集成不兼容。其还要求BLR或基线保持器(BLH)重新建立参考。

US2011/0248175A1公开了一种用于核探测器的温度补偿电路，其包括与传感器像素一起放置在探测器表面上的参考APD。

发明内容

本发明的一个目的是补偿探测器像素中不期望的电流。

根据本发明的实施例涉及包括像素阵列的热计数辐射探测器，所述像素阵列包括用于探测成像信息的多个探测像素。所述像素的阵列中的至少一个像素被屏蔽以免于接收辐射。这允许将被屏蔽的像素用作参考像素，通过该参考像素，可以利用正在接收辐照的像素同时确定各种属性，但是没有辐射的影响。这可以例如用于设置被辐照的像素的基线或正确特性。

在优选的实施例中，探测像素是直接转换探测像素，优选地，基于碲锌镉的探测像素。

在另一优选实施例中，通过吸收辐射的覆盖物，优选地吸收辐射的涂层或吸收辐射的结构，将所述至少一个被被屏蔽的像素屏蔽免受入射辐射。