[发明专利]能够管理周边电荷共享的X射线检测器

说明书

本文公开了一种检测器，包括：多个像素、保护环的多个区段、以及控制器，该控制器被配置成对一段时间内入射在所述多个像素中的每个像素上并且能量落入多个仓内的X射线光子进行计数。所述控制器被配置成检测在像素和保护环区段之间的电荷共享。在检测到电荷共享的情况下，所述控制器还被配置成忽略一个单个光子。在没有检测到电荷共享的情况下，所述控制器被配置成对于相同能量范围的仓将入射到所有像素上的X射线光子数相加。所述检测器可以将所有相加的数来编纂成其上入射的X射线光子能谱。

【技术领域】

本发明涉及适用于X射线(例如，X射线荧光)的检测器，特别是涉及能够检测和处理周边电荷共享的检测器。

【背景技术】

X射线萤光(XRF)是被诸如暴露于高能X射线或伽马射线激发的材料发出的特征萤光X射线。由于每个元素具有特征能量的轨道，通过分析样品的萤光X射线，就可以识别样品中的元素。对于给定的原子，可能弛豫的数量受到限制。如在图1A中示出的，当L轨道上的电子弛豫填充K轨道上的空位(L→K)时，萤光X射线叫作Kα。来自M→K弛豫的萤光X射线叫作Kβ。如在图1B中示出的，来自M→L弛豫的萤光X射线叫作Lα，等等。

萤光X射线可以通过对光子能量分类(能量色散分析)或者通过分离萤光X射线的波长(波长色散分析)来加以分析。每个特征能量峰的强度直接与样品中每个元素的含量有关。

可在能量色散分析中使用比例计数器或者各种类型的固态检测器(PIN二极管、Si(Li)、Ge(Li)、硅漂移检测器SDD)。这些检测器基于相同原理：入射X射线光子使大量检测器原子电离，其中产生的载流子的数量与入射X射线光子的能量成比例。收集载流子并对其计数以确定入射X射线光子的能量，并且对下一个入射X射线光子重复该过程。在检测到许多X射线光子后，可通过对这些X射线光子的数目(作为它们能量的函数)计数，从而编制成光谱。

半导体X射线检测器将X射线直接转换成电信号。半导体X射线检测器可包括半导体层，该半导体层在其感兴趣波长吸收X射线。当在半导体层中吸收X射线光子时，产生出多个载流子(例如，电子和空穴)。在本文中，术语“载荷子”、“电荷”和“载流子”可以互换使用。半导体X射线检测器可具有多个能独立确定当场X射线强度和X射线光子能量的像素。由X射线光子产生的载流子可以在电场下被扫入像素中。如果由单个X射线光子产生的载流子被多于一个的像素收集，或者被像素附近的保护环收集(“电荷共享”)，半导体X射线检测器的性能会受到负面的影响。在确定X射线光子能量的应用中(例如元素分析)，电荷共享对精确光子能量测量而言问题尤为突出，因为X射线光子的能量根据其产生的载流子总量来确定。

【发明内容】

本文公开了一种包括下述各项的检测器：多个像素，其中所述检测器被配置成在一时间段内对入射在所述多个像素中的每个像素上并且其能量落在多个仓内的X射线光子数量进行计数；保护环，其包括多个区段，其中所述检测器被配置成检测由所述区段收集的载流子；控制器，其被配置为检测在所述多个像素中的至少一个像素与所述保护环的至少一个区段之间的电荷共享。

根据实施例，所述检测器的多个像素被布置在阵列中。

根据实施例，所述检测器被配置成基于由X射线光子产生并且被每个像素收集的载流子，对X射线光子计数。

根据实施例，检测器的保护环环绕所述多个像素。

根据实施例，所述控制器被配置成通过确定从至少一个像素检测的电压与从区段检测的电压在同一时间段开始变化，来检测电荷共享。

根据实施例，控制器被配置成当控制器检测在至少一个像素和至少一个区段之间的电荷共享时，忽略X射线光子的一个光子。