用于光子計數(shù)探測器的自適應持續(xù)電流補償?shù)闹谱鞣椒?br>【技術領域】
[0001] 下文總體上涉及光子計數(shù)探測器，并且更具體而言涉及對光子計數(shù)探測器材料誘 發(fā)的持續(xù)電流進行補償，并且將借助對計算機斷層攝影（CT)的具體應用對其進行描述；但 是，下文同樣適用于其他成像模態(tài)，例如，X射線和/或其他成像模態(tài)。
【背景技術】
[0002] 計算機斷層攝影（CT)掃描器一般包括以可旋轉的方式安裝到固定掃描架上的旋 轉掃描架。所述旋轉掃描架支撐X射線管，并且被配置為繞檢查區(qū)域關于縱軸旋轉。探測 器陣列跨越所述檢查區(qū)域與所述X射線管相對定位。所述X射線管被配置為發(fā)射多能電 離輻射，該輻射穿越所述檢查區(qū)域（以及其中的物體或對象的部分），并照射所述探測器陣 列。所述探測器陣列包括探測器像素的一維或二維陣列，其探測所述輻射并生成指示所述 輻射的信號。每一像素與用于傳送供進一步處理的對應的信號的讀出信道相關聯(lián)。重建器 重建經處理的信號，從而產生指示所述檢查區(qū)域的體積圖像數(shù)據(jù)。
[0003] 對于譜CT而言，所述探測器像素已經包含了直接轉換探測器像素 。一般而言，直 接轉換像素包括設置在陰極和陽極之間的直接轉換材料（例如，碲化鎘（CdTe)、碲化鎘鋅 (CZT)等），其中，跨越所述陰極和陽極施加電壓。X射線光子照射陰極，從而將能量轉移給 直接轉換材料種的電子，這將建立電子/空穴對，其中，電子朝向陽極漂移。陽極作為響應 產生由所述探測器陣列輸出的電信號。放大器對所述電信號放大，并且脈沖整形器對被放 大的電信號進行處理，并產生具有指示所探測到的輻射的能量的峰值幅度或高度的脈沖。 能量區(qū)分器將所述脈沖的高度與一個或多個能量閾值進行比較。對于每一閾值而言，計數(shù) 器對脈沖高度跨越閾值的次數(shù)計數(shù)。能量分裝器將計數(shù)分裝到各個能量范圍中，由此對所 探測到的輻射進行能量解析。重建器使用譜重建算法對經分裝的信號進行重建。
[0004] 諸如CdTe和CZT的直接轉換材料傾向于在受到X射線輻照時產生低頻電流，其將 導致探測器像素輸出的信號的基線漂移。令人遺憾的是，基線漂移將整形器輸出的脈沖移 位，這能夠導致將所探測到的輻射錯誤地分裝到不正確的能量箱內，因為區(qū)分器的閾值是 保持靜止的。這一低頻電流有兩個主要分量；即，暗電流和持續(xù)電流。暗電流是取決于探 測器材料和偏壓的DC分量，并且在采集間隔期間通常不發(fā)生變化。能夠簡單地利用靜態(tài)偏 置補償來校正這一分量，所述靜態(tài)偏置補償向放大器的輸入端注入相反符號的相同量的電 流。所述持續(xù)電流是由電子一空穴對的空穴（在直接轉換材料內）的俘獲而導致的。由于 俘獲電荷的正電勢，電子被注入到了大塊材料內，并且移動至陽極，而不是與空穴復合。所 產生的緩慢變化的電流能夠是非常強的，并且能夠超過光電流（直接由光子生成的電荷的 量）兩個數(shù)量級。令人遺憾的是，所述持續(xù)電流是動態(tài)變化的，并且不能像暗電流那樣利用 單個相反符號的靜態(tài)電流進行補償。

【發(fā)明內容】

[0005] 文中描述的各個方面將解決上文提到的以及其他的問題。
[0006] 在一個方面中，一種成像系統(tǒng)包括直接轉換探測器像素，其探測穿越檢查區(qū)域的 輻射，并生成指示所述輻射的電信號。所生成的電信號包括持續(xù)電流，所述持續(xù)電流是由所 述直接轉換探測器的直接轉換材料產生的，并且將所述電信號的水平移位。所述成像系統(tǒng) 還包括持續(xù)電流估計器，其對所述直接轉換材料產生的持續(xù)電流進行估計，并基于所述估 計生成持續(xù)電流補償信號。所述成像系統(tǒng)還包括前置放大器，其接收持續(xù)電流補償信號和 直接轉換探測器像素輸出的電信號。持續(xù)電流補償信號基本上抵消了直接轉換材料產生的 持續(xù)電流，從而產生持續(xù)電流補償信號。所述前置放大器還對經持續(xù)電流補償?shù)男盘柗糯螅?從而生成被放大的經持續(xù)電流補償?shù)男盘枴Ｋ龀上裣到y(tǒng)還包括整形器，其基于所述被放 大的經持續(xù)電流補償?shù)男盘柹芍甘菊丈渌鲋苯愚D換材料的所述輻射的能量水平的電 脈沖。
[0007] 在另一方面中，一種方法包括基于光子計數(shù)探測器像素的直接轉換材料的表現(xiàn)的 模型生成持續(xù)電流補償信號。所述模型對所述直接轉換材料中的俘獲空穴的生成以及對所 述直接轉換材料的俘獲空穴復合率進行建模。所述方法還包括將所述持續(xù)電流補償信號注 入到前置放大器的輸入端，所述前置放大器接收并放大光子計數(shù)探測器像素響應于輻射照 射所述光子計數(shù)探測器像素而生成的電信號。
[0008] 在另一方面中，估計光子計數(shù)探測器像素的直接轉換材料生成的持續(xù)電流的持續(xù) 電流估計器包括第一電阻元件和積分器，所述第一電阻元件具有指示直接轉換材料中的俘 獲空穴的生成的第一電阻值，并且生成第一輸出信號，所述積分器包括具有指示直接轉換 材料的俘獲空穴復合率的第二電阻值的反饋電阻元件，并且接收并處理所述第一輸出信 號，從而生成對應于直接轉換材料產生的持續(xù)電流的持續(xù)電流補償信號。
【附圖說明】
[0009] 本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置，以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅 僅為了圖示優(yōu)選實施例，并且不得被解釋為限制本發(fā)明。
[0010] 圖1示意性地圖示了與持續(xù)電流估計器連接的成像系統(tǒng)。
[0011] 圖2示意性地圖示了持續(xù)電流的非限制性模型。
[0012] 圖3示意性地圖示了圖2的持續(xù)電流模型的一種非限制性的基于電路的實施方 式。
[0013] 圖4圖示了用于補償持續(xù)電流的方法。
【具體實施方式】
[0014] 如上所述，成像系統(tǒng)光子計數(shù)探測器的直接轉換材料在受到X射線輻照時傾向于 生成低頻電流（即持續(xù)電流），其能夠導致所探測到的輻射的錯誤分裝。文中描述了一種方 案以在數(shù)據(jù)采集期間對持續(xù)電流進行估計并使用所述估計對持續(xù)電流進行補償，由此緩解 由于持續(xù)電流的原因導致的對探測到的輻射的錯誤分裝。
[0015] 圖1圖示了一種成像系統(tǒng)100,例如，計算機斷層攝影（CT)掃描器。成像系統(tǒng)100 包括固定掃描架102和旋轉掃描架104,旋轉掃描架104以可旋轉的方式由固定掃描架102 支持。旋轉掃描架104圍繞檢查區(qū)域106關于z軸旋轉。
[0016] 諸如X射線管的輻射源108由旋轉掃描架104支撐，并且借助旋轉掃描架104圍 繞檢查區(qū)域106關于z軸旋轉。源108發(fā)射穿越檢查區(qū)域106的輻射。任選的輻射控制器 109使輻射發(fā)射狀態(tài)在輻射穿越檢查區(qū)域106的第一狀態(tài)和輻射不穿越檢查區(qū)域106的第 二狀態(tài)之間進行轉換。這可以包括使源108 "開啟/關閉"，將濾波器插入到輻射路徑/從 輻射路徑去除，向源108的切換柵極施加/去除柵極電壓，從而禁止/允許電子從源108的 陰極流至陽極，等等。
[0017] 輻射敏感探測器陣列110界定了跨越檢查區(qū)域106與輻射源108相對的角度弧。 探測器陣列110探測穿越檢查區(qū)域106的輻射，并生成指示所述輻射的電（例如，電壓或電 流）信號。所圖示的探測器陣列110包括一行或多行光子計數(shù)探測器像素111，例如，包括 直接轉換晶體或材料（例如，CdTe、CZT等）的直接轉換探測器像素。對于探測器像素111 中的每者而言，任選的前置放大器112對電信號進行放大，并且脈沖整形器114接收到所述 電信號或者被放大的信號，并生成脈沖（例如，電壓或電流），所述脈沖具有指示所探測到 的對應的入射輻射的能量水平的峰值高度或幅度。
[0018] 持續(xù)電流估計器116針對每一探測器像素111估計對應整形器114的輸出端處的 持續(xù)電流的值，并生成針對每一探測器像素111的持續(xù)電流補償信號。對于探測器像素111 而言，估計器116將所述補償信號饋送或注入回對應前置放大器112的輸入端，其基本抵消 了前置放大器112的輸入端處的探測器像素111的持續(xù)電流。這基本上可以緩解由于探測 器像素111的持續(xù)電流引起的探測器像素111的整形器114的輸出端處的基線漂移。入下 文更詳細描述的，在一種情況下，持續(xù)電流估計器116包括對應于一種數(shù)學模型的電路，該 數(shù)學模型描述了探測器像素111的直接轉換材料關于于持續(xù)電流的表現(xiàn)。
[0019] 能量區(qū)分器118針對每一探測器像素111對整形器114輸出的脈沖進行能量區(qū) 分。所圖示的能量區(qū)分器118包括一組比較器UO 1，…，120N(文中統(tǒng)稱為比較器120)和 一組對應的預定能量閾值（TH)UZ1，…，122 N(文中統(tǒng)稱為能量閾值122)，其中，N是大于 等于一的整數(shù)。比較器120中的每者將輸入脈沖的高度與閾值122中其相應的一個進行比 較，并生成指示峰值高度是否超過了閾值122的輸出信號。
[0020] 針對比較器120中的每者，計數(shù)器124針對多個脈沖中的每者在脈沖的峰值超過 了各閾值時計數(shù)。能量分裝器126基于