計數探測器的製作方法

2023-05-06 11:18:06

專利名稱：計數探測器的製作方法
計數探測器本文大體上涉及粒子計數探測器。儘管將其描述為特別應用於與計算機斷層攝 影(CT)結合使用的光子計數，但它還涉及期望對粒子計數的其他應用。計算機斷層攝影(CT)系統包括輻射源，輻射源發射貫穿檢查區域的多能量電 離光子。用於對光子計數的系統還可以包括相對於輻射源與檢查區域相對定位的多譜探 測器，例如具有輻射敏感像素陣列的CZT探測器，該多譜探測器探測貫穿檢查區域的光 子。探測器陣列的每個像素產生針對其探測的每個光子的電信號，其中電信號指示該光 子的能量。該系統還包括基於電信號對探測到的光子進行能量解析的電子器件。這些電子器件已包括脈衝整形器，其處理來自像素的進入電荷並產生電壓脈 衝，該電壓脈衝的峰值幅度指示所探測光子的能量。這些電子器件還已包括鑑別器，其 將電壓脈衝的幅度與根據不同能量水平設置的一個或多個閾值進行比較。常規上，鑑別 器已包括針對每個閾值的不同比較器。

圖11圖示了具有N個閾值/比較器的示例。如 果比較器的輸入電壓超過對應的基準電壓，比較器的輸出電壓改變，觸發對應的計數器 遞增。需要額外的邏輯電路來向正確的能量窗分配正確的計數。令人遺憾的是，常規的脈衝整形器可以產生衰減時間相對長的電壓脈衝，導致 脈衝的大伸展度，減小了最大計數速率以緩解脈衝堆積，這可能導致脈衝的錯誤分箱。 此外，用於電子器件的面積有限。結果，對於採用針對每個閾值的不同比較器的常規方 法而言，有限的面積限制了能夠使用的比較器數目，因此，將能量窗的數目限制為比較 器的數目。此外，每個比較器都消耗功率並發散熱量。本申請的各個方面解決上述問題以及其他問題。根據一個方面，一種醫療成像系統的光子計數探測器的脈衝整形器包括具有反 饋電容器的積分器。所述積分器對指示所探測光子的電荷脈衝積分，在所述反饋電容器 中存儲積分的電荷，由此產生輸出電壓脈衝，該輸出電壓脈衝的峰值幅度指示所探測光 子的能量。結束脈衝識別器識別電荷脈衝的結束並產生指示電荷脈衝的結束的輸出信 號。控制器響應於該輸出信號產生控制信號，其中該控制信號引起所述積分器的復位。在另一方面中，一種醫療成像系統的光子計數探測器的能量鑑別器包括一系列 串聯連接的比較器，其中每個比較器的輸出受前一個比較器的輸出影響。判決部件確定 比較器的輸出，該輸出指示所探測光子的能量。控制器部件在電荷收集時間消逝之後觸 發判決部件以存儲比較器的輸出。在另一方面中，一種醫療成像系統的光子計數探測器包括探測貫穿檢查區域的 發射輻射的探測器像素，其中該探測器像素產生指示由探測器像素所探測的光子的能量 的信號。脈衝整形器包括積分器，該積分器接收信號並產生指示所探測光子的能量的信 號，其中該脈衝整形器包括選擇性地復位積分器的電路系統。能量鑑別器包括一系列串 聯連接的比較器，其基於至少一個對應於期望光子能量的電壓閾值對所述信號進行能量 鑑別並產生指示所探測光子的能量的輸出信號。在閱讀並理解了下述詳細說明的情況下，本領域技術人員將認識到本發明的其 他方面。
可以通過各種部件和部件布置，以及通過各種步驟和步驟布置實現本發明。附 圖僅用於對優選實施例進行圖示的目的，不應認為其對本發明構成限制。圖1圖示了一種成像系統；圖2和4-6圖示了示例脈衝整形器；圖3圖示了示例電荷、電壓和復位脈衝；圖7和8圖示了示例能量鑑別器；圖9圖示了一種對來自探測器像素的脈衝進行整形的方法；圖10圖示了一種對整形脈衝進行能量鑑別的方法；圖11圖示了一種現有技術的鑑別器。參考圖1，計算機斷層攝影(CT)系統100包括旋轉臺架104，其圍繞縱軸或z軸 關於檢查區域108旋轉。諸如X射線管的X射線源112由旋轉臺架104支撐並發射貫穿 檢查區域108的多能量輻射束。輻射敏感探測器116包括至少一個像素或傳感器120， 該至少一個像素或傳感器120探測由源112發射的光子。像素120針對每個探測到的光 子，產生對應的電信號，例如電流或電壓。適當的探測器116的示例包括直接轉換探測 器(例如碲化鎘鋅(CZT))和基於閃爍體的傳感器，基於閃爍體的傳感器包括與光傳感器 光學相通的閃爍體。前置放大器122放大電信號。脈衝整形器124處理電信號並產生指示所探測光子的能量的脈衝，例如電壓的 脈衝或其他脈衝。如下文更詳細描述的，脈衝整形器124可以包括復位電路系統，在 已經識別進入電荷脈衝的結束之後，復位電路系統對整形器124復位。作為非限制性示 例，電路系統可以換出存儲積分電荷的反饋電容器，通過施加等量但符號相反的電荷來 消除所存儲的電荷，或釋放所存儲的電荷，這些操作全都在識別出進入電荷脈衝結束時 進行。在一種情況下，這導致在進入電荷脈衝結束之後整形器124的快速復位，實現更 短的脈衝尾部，允許更高的計數速率，相對於通過讓所存儲電荷經由整形器124的衰減 時間常數衰減對反饋電容器放電的配置而言。當然，可以備選地使用沒有快速復位的脈 衝整形器。具有至少一個比較器132的能量鑑別器128對來自整形器124的脈衝進行能量 鑑別。這包括將整形器124的輸出脈衝峰值幅度與分別對應於特定能量水平的一個或多 個閾值進行比較，並產生指示光子能量所落在的能量範圍的輸出信號。如下文更詳細討 論的，鑑別器128可以包括一系列串聯連接的比較器132，其中每個比較器受前面比較器 輸出的影響。在一種情況下，這允許減少用於給定數量能量窗(2N-1)的比較器數量(從 2N_1到N)而不會影響光譜靈敏度。這也可能導致針對給定數量能量窗的晶片面積、功 耗和/或散熱減少。或者，可以針對給定數量的比較器、晶片面積、功耗和/或散熱增 加能量窗的數目。當然，可以備選地使用沒有一系列串聯比較器132的能量鑑別器。計數器136基於能量鑑別器128的輸出為每個閾值或為每個能量窗對計數值進行 遞增。計數值提供了用於對所探測光子進行能量解析的信息。重建器140基於由對探測 器像素(120)輸出的信號進行能量解析而確定的譜特性選擇性地重建由探測器116產生的 信號。諸如臥榻的對象支撐物144支撐檢查區域108內的患者或其他對象。對象支撐物 144是可移動的，從而在執行掃描過程的同時相對於檢查區域108對對象加以引導。採用 通用計算機充當操作員控制臺118。控制臺118包括諸如監視器或顯示器的人可閱讀的輸出裝置以及諸如鍵盤和滑鼠的輸入裝置。控制臺118上駐留的軟體允許操作員例如通過 圖形用戶界面(GUI)控制掃描器100或與其交互。如上所討論的，脈衝整形器124處理來自探測器像素(120)的進入電荷並產生電 壓脈衝，該電壓脈衝的峰值幅度指示所探測光子的能量。圖2和4-6圖示了適當脈衝整 形器的示例，圖3圖示了示例電荷脈衝、電壓脈衝和復位脈衝。首先參考圖2，脈衝整形器124包括積分器202，積分器202包括放大器204和 反饋電容器組206。放大器204可以是運算放大器或其他放大器。反饋電容器組206包 括第一電容器208:和第二電容器2082 (在這裡統稱為電容器208)。將電容器208選擇性 地與放大器204電耦合，以在反饋迴路中與其電連通。在本示例中，經由相應的開關210和212將電容器208與放大器204耦合，開關 交替地將電容器208與放大器204耦合在一起。這樣，在開關210閉合時，開關212打 開，電容器208:與放大器204電連通，在開關212閉合時，開關210打開，電容器2082 與放大器204電連通。可以與電容器208串聯增加電阻器，這可以減少擺動，由此實現 更緩和的穩定時間。結束脈衝識別器214識別來自前置放大器122的進入電荷脈衝的結束。可以使 用各種技術來實現這一點。作為非限制性示例，結束脈衝識別器214可以通過確定進入 脈衝的零導數、從電荷脈衝開始的一時間間隔的結束等來識別出脈衝的結束。結束脈衝 識別器214的輸出信號指示是否已經發生脈衝的結束。控制器216基於結束脈衝識別器214的輸出產生控制信號。要認識到，控制器 216可以包括T觸發器(T-flip flop)或其他部件，其提供基於結束脈衝識別器214的輸出 在各狀態之間翻轉的輸出信號。控制信號被饋送到鑑別器128，其通知鑑別器128已經發 生脈衝的峰。作為響應，例如，經由採樣及保持或其他電路系統讀取和/或存儲鑑別器 128的輸出。也使用該控制信號來翻轉開關210和212的狀態，其交換電容器208，由此通過 去除充電電容器208並用放電的電容器208替換它來有效地復位積分器202。從控制器 216到電容器組206的路徑中的延遲部件220延遲送往電容器組206的控制信號。在一種 情況下，設置延遲使得能夠在交換電容器208之前讀取放大器204的輸出值。在操作中，電容器208中放電的或基線充電的一個電容器電耦合至積分器202的 反饋迴路。在電荷進入積分器202時，迴路中的反饋電容器208累積並存儲與其關聯的 電荷，由此產生指示在積分器202輸出處的電荷的電壓。結束脈衝識別器214如上所述 識別進入電荷脈衝的結束並產生指示電荷脈衝的結束的信號。控制器216基於這個信號 產生控制信號，該控制信號調用鑑別器128以讀取積分器202的輸出值。在經由延遲部件220實現預定義的延遲之後，還將控制信號提供到電容器組 206，翻轉開關210和212的狀態，交換反饋迴路中的電容器208。這樣，利用電容器208 中放電的或基線充電的一個電容器來替換充電的電容器。在一種情況下，這基本相當於 基本同時將電容器放電到預定義的初始狀態。這樣，相對於對電容器208放電而不交換 電容器208，在更短持續時間之內，積分器202迅速復位以用於下一進入脈衝。在一種情 況下，這樣復位反饋迴路中的電容器208可能足夠快，以減少在積分器202接收到下一進 入電荷脈衝之前的空載時間。
簡要參考圖3，圖3a圖示了由積分器202接收的電荷脈衝流中的示例電荷脈衝 302和304。圖3b圖示了分別在經由對電容器208交換來復位積分器202時(306和308) 以及通過允許所存儲的電荷經由時間常數衰減而對電容器208放電而不對電容器208進行 交換時(310和312)，針對電荷脈衝302和304的每個的積分器202的輸出電壓脈衝。在 本示例中，電壓脈衝310是具有長衰減尾部的延長脈衝，尾部與電壓脈衝312交迭。尾 部的貢獻可能錯誤地增大脈衝312的峰值幅度。通過適當地定時電荷脈衝的結束並通過 對電容器進行交換來復位積分器202，實現相對較快的計數通道。圖3c圖示了來自控制 器216的示例控制信號314。如在316和318所示，控制信號314的狀態在電荷脈衝的結 束處改變，這引起電容器208的交換，並因此使積分器202復位。現在參考圖4，脈衝整形器124包括電容器組206中反饋電容器208中的單獨一 個。脈衝整形器124還包括第一和第二復位電容器402i* 4022(統稱為電容器402)，第 一和第二復位電容器402:和4022分別經由開關404和406交替電耦合於積分器202的輸 入和輸入基礎電平電壓之間以及積分器202的輸出和輸出基礎電平電壓之間。這樣，在 電容器402:經由開關404耦合到輸入時，電容器4022經由開關406耦合到輸出(如圖所 示)，反之亦然。在本示例中，電容器208、402i* 4022的電容基本相等。控制信號確 定將哪個復位電容器402耦合到輸入，以及將哪個耦合到輸出。在操作中，各電容器402耦合到積分器202，一個耦合到輸入，另一個耦合到輸 出。在圖示的示例中，電容器402i耦合到輸入，而電容器4022耦合到輸出。在電荷進入 積分器202時，反饋電容器208累積並存儲與其關聯的電荷，由此產生指示在積分器202 輸出處的電荷的電壓。結束脈衝識別器214識別進入電荷脈衝的結束並產生指示其的信 號。控制器216基於該信號產生控制信號，該控制信號調用鑑別器128以讀取積分器202 的輸出值。在經由延遲部件220實現預定義的延遲之後，控制信號激發開關404和406的翻 轉，這交換了電容器402，使得電容器402i耦合到輸出而第二電容器4022耦合到輸入。 結果，向積分器202的輸入提供基本等於反饋電容器208中存儲的電荷但符號相反的電荷 脈衝，使電容器208放電，因此，使積分器202復位。這樣，相對於通過讓所存儲的電 荷衰減的復位電容器208而言，積分器202更迅速地復位。同樣，可以與電容器208串 聯地增加電阻器以減小擺動。由於放電是通過流入積分器202的電流實現的，所以可以 對積分器202復位，同時對下一進入電荷脈衝積分。圖5示出了可以用於結合圖2和4論述的示例中的一個或兩個的變體。為了簡 潔清楚起見，示出了圖4的電容器組206。傳輸門502位於電荷脈衝的路徑中。結束脈 衝識別器214的輸出信號翻轉傳輸門502的狀態。在本示例中，在結束脈衝識別器214 識別出進入電荷脈衝的結束時，輸出信號的狀態激發傳輸門502打開，並且積分器202如 上所述復位。在傳輸門502打開時，不向積分器202提供電荷。在復位時，控制信號的 狀態變化，並激發傳輸門502關閉，允許下一進入電荷脈衝的電荷流向積分器202。在圖示的示例中，在電荷脈衝和傳輸門502之間放置電容器504。在傳輸門502 打開時，電容器504累積進入電荷，在傳輸門502關閉時，電容器504向積分器202釋放 電荷。利用圖2中的整形器，傳輸門502稍早於電容器交換打開。結果，沒有電流從任 何外部源流入電容器208，迫使輸出完全復位，因為零電荷意味著零輸出電壓。在已經達到完全復位時，可以打開傳輸門502並將存儲的電荷釋放到積分器202中，其中完全復位 由復位感測電路確定或在定時延遲之後。利用圖4的整形器，在完成復位之前再次打開 傳輸門502，因此電荷不能脫離反饋電容器208，並且可以觸發傳輸門502響應於復位感 測電路或在定時延遲之後關閉。參考圖6，整形器124還包括電荷泵602，電荷泵602位於電荷脈衝的路徑中積 分器202之前。在本示例中，結束脈衝識別器214識別電荷脈衝的結束和由積分器202 的輸出導致的積分器202的復位。結束脈衝識別器214的輸出激活和去活電荷泵602和 傳輸門502 二者。在結束脈衝識別器214識別出電荷脈衝的結束時，激活電荷泵602並打開傳輸門 502。在傳輸門502打開且電荷泵602被激活時，電荷泵602從積分器202的反饋電容器 208釋放電荷。在結束脈衝識別器214識別出反饋電容器被放電時，電荷泵602被去活且 傳輸門502關閉。在傳輸門502關閉且電荷泵602被去活時，積分器202可以再次對進 入電荷積分。要認識到，可以與信號幅度成比例地改變由電荷泵602使用的電流，由此 確保精確的電平復位。在另一實施例中，電荷泵602是受控電荷泵。在這種情況下，在輸出處存在大 電壓間隙時，可以使用大電流產生快速放電。在間隙閉合時，電流減小，允許復位到基 本零電荷。這可以通過向電荷泵602饋送放大器的差電流實現，在電荷泵602中其輸出 電壓將確定完全復位。如上所討論的，鑑別器128鑑別來自整形器124的脈衝。圖7和8圖示了適當 的鑑別器128的示例。通常，在以下示例中，鑑別器128包括多個彼此串聯連接的比較 器132。在一種情況下，這允許使閾值判決串行化。結果，用於2N-1個能量窗的比較器 132的數目為N，相對於為每個閾值使用一個比較器132的配置(導致2n-1個比較器132) 而言，比較器132的數目減少了。這樣，對於給定數量的能量窗而言，可以減小鑑別器 128的佔據面積。減少比較器132的數量也可以減少功耗和/或散熱。或者，可以增加 每給定佔據面積的能量窗數量。首先參考圖7，鑑別器128包括三個能量窗，Ebin3、Ebin2和Ebinl。如上所
述，在所探測光子的能量和來自整形器124的針對所探測光子的電壓脈衝的峰值幅度之 間有相關。這樣，可以根據對應的電壓範圍描述感興趣的光子能量窗。在本示例中，最 高的能量窗Ebin3對應於從V2到電壓最大值的電壓；中間能量窗Ebin2對應於從VI到 V2的電壓，而較低的能量窗Ebinl對應於從V0到VI的電壓，其中V0表示噪聲電平上 方的基線電壓電平。鑑別器128包括第一和第二比較器702和704、判決部件706、控制部件708和 計數器136。提供來自整形器124的電壓脈衝作為兩個比較器702和704的輸入。提供 第二基準電壓VI作為第一比較器702的另一輸入。基於第一比較器702的輸出，交替 提供第一和第三基準電壓V0和V2作為第二比較器704的另一輸入。在本示例中，開關 712交替將第一和第三基準電壓V0和V2與第二比較器704電耦合。第一比較器702的輸出對開關712進行控制。例如，在電壓脈衝的幅度低於VI 時，第一比較器702的輸出使開關712轉換到第一位置，這將基準電壓V0或V2之一與 第二比較器704耦合，並且在電壓脈衝的幅度高於VI時，第一比較器702的輸出使開關712轉換到第二位置，這將基準電壓V0或V2中的另一個與第二比較器704耦合。將來自比較器702和704的輸出都提供到判決部件706。判決部件706基於兩個 輸出使計數器136的對應子計數器714、716或718遞增。在本示例中，計數器714對應 於Ebinl，計數器716對應於Ebin2，計數器718對應於Ebin3。控制部件708控制何時 存儲比較器702和704的輸出值以及使子計數器遞增。在電荷收集時間消逝之後，控制部件708觸發對來自比較器132的值的存儲。電 荷收集時間指示電壓脈衝建立起來要花的估計時間量，從進入電壓脈衝的幅度超過V0時 開始。基於充電時間觸發判決部件706確保了在存儲輸出值並使計數器遞增之前接收到 進入脈衝的峰值幅度，由此減少了錯誤計數，因為在電壓脈衝建立起來時，第一和第二 比較器702和704的輸出可能改變並且開關712可能在各位置之間轉換。在操作中，從整形器124接收電壓脈衝。電壓脈衝被提供到第一和第二比較器 702和704。第一比較器702基於電壓脈衝的峰值幅度和基準電壓，輸出第一信號。第 一信號使開關712轉換到第一或第二位置，如果開關712沒有已經在這個位置的話。開 關712將適當的基準電壓耦合到第二比較器704。第二比較器704基於電壓脈衝的峰值幅 度和基準電壓，輸出第二信號。第一和第二信號被提供給判決部件706，第一和第二信號 一起提供指示所探測光子的能量的信息。基於第一和第二信號並在電荷收集時間之後， 計數器136遞增，使得其值指示所探測光子的能量所在的能量窗。針對每個所探測光子 重複以上操作。要認識到，可以針對兩個或更少能量窗按比例縮小或針對超過三個能量窗按比 例擴大鑑別器128。如上所述，串行比較器鑑別器包括針對2N_1個能量窗的N個比較 器。N個比較器128中的每個接收進入電壓脈衝以及基準電壓或選擇性地接收多個基準電 壓之一。在一種情況下，用於比較器128的基準電壓數量一般是前一比較器128的基準 電壓數量的兩倍，串聯繫列中的第一個比較器128具有單一基準電壓。類似地，對於相 繼的比較器128而言開關數量加倍，系列中的第二比較器128除外，因為第一比較器128 沒有開關。例如，圖8中的鑑別器128包括針對七個(2n-1，其中N = 3)能量窗的串聯 的三個(N = 3)比較器。圖9圖示了對來自探測器像素的脈衝整形的方法。在902，接收指示所探測光子 的電荷脈衝並由積分器對該電荷脈衝積分。在904，識別出電荷脈衝的結束。在906， 存儲積分器的輸出。在908，通過這裡所述的復位技術對積分器復位。針對每個所探測 光子重複以上動作。圖10圖示了對整形脈衝進行能量鑑別的方法。在1002，從脈衝整形器接收電壓 脈衝。在1004，利用多個串聯連接的比較器比較電壓脈衝的峰值幅度。在1006，在電 荷收集時間消逝之後保存系列的輸出。在1008，將對應於所探測光子的能量的計數進行 遞增。針對每個所探測光子重複以上動作。要認識到，可以將整形器124用於任何模擬處理通道，在模擬處理通道中電流 隨時間的積分(電荷)是期望的信息。具體而言，可以將整形器124用於進入脈衝速率 非常高的那些通道。可以將鑑別器128用於基於以小像素尺寸對單個X射線光子計數的 應用中，其中高能量解析度很重要，例如對於基於高光子通量下的譜信息的醫療X射線 和/或X射線CT應用。
已經參考優選實施例描述了本發明。在閱讀並理解了前述詳細說明的基礎上， 本領域技術人員可以進行修改和變化。這意味著，應當將本發明推斷為包括所有此類落 在權利要求及其等同替代的範圍內的修改和變化。
權利要求
1.一種醫療成像系統的光子計數探測器的脈衝整形器(124)，包括具有反饋電容器(208)的積分器(202)，其中，所述積分器(202)對指示所探測光 子的電荷脈衝進行積分，在所述反饋電容器(208)中存儲積分的電荷，由此產生輸出脈 衝，所述輸出脈衝的峰值幅度指示所探測光子的能量；結束脈衝識別器(214)，其識別所述電荷脈衝的結束並產生指示電荷脈衝的結束的輸 出信號；以及控制器(216)，其響應於所述輸出信號產生控制信號，其中，所述控制信號激發所述 積分器(202)的快速復位。
2.根據權利要求1所述的脈衝整形器(124)，其中，相對於允許所述反饋電容器 (208)中存儲的電荷基於所述積分器(202)的衰減時間常數衰減而言，由所述控制信號引 起的復位更迅速地使所述積分器(202)復位。
3.根據權利要求1所述的脈衝整形器(124)，還包括第二反饋電容器(208)；以及第一和第二開關(210，212)，所述第一和第二開關基於所述控制信號分別交替將所 述反饋電容器(208)中的不同一個與所述積分器(202)電耦合，其中，所述復位包括翻轉 所述開關(210，212)，由此利用所述反饋電容器(208)中放電的一個交換所述反饋電容 器(208)中充電的一個。
4.根據權利要求3所述的脈衝整形器(124)，其中，所述反饋電容器(208)中放電的 一個被放電到基線電荷。
5.根據權利要求1所述的脈衝整形器(124)，還包括第一和第二放電電容器(402)；以及開關(404，406)，其基於所述控制信號選擇性地交替將所述放電電容器(402)中的 一個電耦合到所述積分器(202)的輸入並將所述放電電容器(402)中的另一個電耦合到所 述積分器(202)的輸出，其中，所述復位包括翻轉所述開關(404，406)，由此交換所述 第一和第二放電電容器(402)。
6.根據權利要求5所述的脈衝整形器(124)，其中，交換所述放電電容器(402)向所 述積分器(202)的輸入提供了相對於所述反饋電容器(208)中存儲的電荷而言量值基本相 等且符號相反的電荷，對所述反饋電容器(208)放電。
7.根據權利要求1所述的脈衝整形器(124)，還包括耦合到所述積分器(202)的輸 入的電荷泵(602)，其中，所述結束脈衝識別器(214)基於所述積分器(202)的輸出識別 進入電荷脈衝的結束，並且所述結束脈衝識別器(214)的所述輸出信號控制所述電荷泵 (602)的狀態。
8.根據權利要求7所述的脈衝整形器(124)，其中，在識別出所述電荷脈衝的結束 時，激活所述電荷泵(602)，釋放所述反饋電容器(208)中存儲的電荷，由此對所述積分 器(202)復位。
9.根據權利要求1所述的脈衝整形器(124)，還包括傳輸門(502)，所述傳輸門(502) 打開饋送所述電荷脈衝到所述積分器(202)的電路徑用於所述復位，並關閉所述電路徑 用於積分。
10.根據權利要求1所述的脈衝整形器(124)，其中，所述控制信號調用鑑別器(128)在所述復位之前對所述積分器(202)的所述輸出進行能量鑑別。
11.一種醫療成像系統的光子計數探測器的能量鑑別器(128)，包括一系列串聯連接的比較器(132)，其中，所述比較器(702，704)中的每個的輸出受 所述比較器(702，704)中的前一個的輸出影響；判決部件(706)，其確定所述比較器(702，704)的輸出，所述輸出指示所探測光子 的能量；以及控制器部件(708)，所述控制器部件(708)在電荷收集時間消逝之後觸發所述判決部 件(706)以存儲所述比較器(702，704)的所述輸出。
12.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，其中，所述比較器(702，704)中的每個從 脈衝整形器(124)接收指示所探測光子的電荷脈衝以及與不同能量水平對應的多個閾值 中的不同閾值。
13.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，其中，所述系列(132)中的比較器(702， 704)的數量小於能量窗的數量。
14.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，其中，所述系列(132)包括針對2N_1個 能量窗的N個比較器(702，704)，其中N為正整數。
15.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，其中，所述電荷收集時間是到所述電荷脈 衝的結束的時間估計。
16.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，其中，比較器(702，704)的所述輸出確定 了用於所述系列(132)中下一比較器(702，704)的基準電壓。
17.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，其中，所述比較器(702，704)中的一個的 所述輸出對開關(712)進行翻轉，所述開關電耦合用於比較器(702，704)中的下一個的 基準電壓。
18.根據權利要求11所述的鑑別器(128)，還包括計數器(136)，所述計數器(136) 基於所有所述比較器(702，704)的所述輸出使一個或多個子計數器(714，716，718)遞增。
19.根據權利要求18所述的鑑別器(128)，其中，使用所述計數器(136)的值對所探 測光子進行能量解析。
20.一種醫療成像系統的光子計數探測器，包括探測器像素(120)，其探測貫穿檢查區域的發射輻射，其中，所述探測器像素(120) 產生指示由所述探測器像素(120)探測的光子的能量的信號；包括積分器(202)的脈衝整形器(124)，所述積分器(202)接收所述信號並產生指示 所探測光子的能量的信號，其中，所述脈衝整形器(124)包括選擇性地復位所述積分器 (202)的電路系統(210，212，214，216，220，404，406，602)；以及能量鑑別器(128)，其包括一系列串聯連接的比較器(132，702，704)，所述能量鑑 別器基於對應於期望光子能量的至少一個電壓閾值對所述信號進行能量鑑別並產生指示 所探測光子的能量的輸出信號。
全文摘要
一種脈衝整形器(124)包括積分器(202)，積分器具有反饋電容器(208)，反饋電容器存儲指示所探測光子的電荷脈衝的積分電荷。積分器的輸出脈衝包括指示所探測光子的峰值幅度。結束脈衝識別器(214)識別電荷脈衝的結束。控制器(216)產生控制信號，在識別出脈衝結束時所述控制信號引起積分器(202)的復位。能量鑑別器(128)包括一系列串聯連接的比較器(132)。每個比較器(702，704)的輸出受前一個比較器(702，704)的輸出影響。判決部件(706)確定比較器(702，704)的輸出，並且控制器部件(708)在電荷收集時間消逝之後觸發所述判決部件(706)存儲所述比較器(702，704)的輸出。
文檔編號G01T1/17GK102016637SQ200980115390
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月20日 優先權日2008年4月30日
發明者A·馬克斯, C·赫爾曼, E·勒斯爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司