光檢測器的制造方法
【專利說明】光檢測器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基于2014年4月11日提交的日本專利申請N0.并要求其優先權的權益，通過引用將該申請的全部內容結合于此。
[0003]領域
[0004]本文所描述的實施例一般涉及光檢測器。
【背景技術】
[0005]現正積極地開發基于硅的光電倍增管，并且用于使用閃爍體和光電倍增管來檢測極弱的光的系統也已取得改進。旨在實現更好性能的開發努力也在進行中。首先，包括各自與滅弧電阻器串聯連接的雪崩光電二極管(APD)陣列的硅光電倍增管(SiPM)能夠實現高信噪(SN)比和高動態范圍，并且可用低電壓驅動，并且因此預期許多應用。
[0006]從光電倍增管輸出的電荷通常由積分電路轉換成電壓、采樣并保持、然后被模數(AD)轉換。所獲取的數字信號然后被數字信號處理，并被轉換為直方圖。
[0007]使用光子計數的X射線計算機斷層掃描(CT)裝置被估計具有大約18計數每秒的對于入射在閃爍體上的X射線的計數率，且因此需要能夠以高能量分辨率來測量幾百個通道上的高速數據的讀出電路。
[0008]采用光子計數，計數率主要受限于光電倍增管的恢復時間和AD轉換所需要的時間。雖然高性能的AD轉換器已變得可用，但仍然有必要減小光電倍增管的恢復時間，以便實現以高計數率進行測量。用于實現較短恢復時間的一個可能的辦法是通過減小電容器(C)和電阻器(R)的CR時間常數來減小光電倍增管(SiPM)的滅弧電阻。
[0009]然而，如果滅弧電阻變得太小，光電倍增管可能變成不能執行滅弧操作。這對恢復時間的減少施加了限制。公開了主動滅弧來緩和這種折衷。在主動滅弧中，使用晶體管來代替滅弧電阻器。主動滅弧要求每個Aro與晶體管串聯連接。為了實現光電換能器陣列，期望Aro與晶體管集成，但高壓Aro不易于與低壓晶體管集成。此外，Aro需要確保孔徑比。

【發明內容】

[0010]實施例的目的在于提供能夠提供高計數率的光檢測器。
[0011]根據一實施例，光檢測器包括多個光電換能器、多個電阻器、和多個復位部。每個光電換能器被配置成輸出源自將接收的光轉換成電荷的檢測信號。每個電阻器在該電阻器的一端處與對應的光電換能器的輸出端串聯連接。每個復位部與對應的電阻器并聯連接并配置成響應于檢測信號使對應的光電換能器的輸出端處于復位電平。
[0012]根據上述光檢測器，可提供高計數率。
[0013]附圖簡述
[0014]圖1是根據第一實施例的光子計數CT裝置的配置的示意圖；
[0015]圖2是根據第一實施例的提供給光子計數CT裝置的檢測器的平面圖；
[0016]圖3是根據第一實施例的提供給光子計數CT裝置中的檢測器的檢測元件的截面圖；
[0017]圖4是檢測器中的電荷信號讀出電路的框圖；
[0018]圖5是根據第二實施例的提供給光子計數CT裝置中的檢測器的檢測元件的截面圖；
[0019]圖6是根據第三實施例的提供給光子計數CT裝置中的檢測器的電荷信號讀出電路的框圖；以及
[0020]圖7是與閃爍體結合的檢測器的截面圖。
【具體實施方式】
[0021]下面參考所附附圖詳細描述了使用光檢測器的光子計數計算機斷層掃描(CT)裝置的一些實施例。
[0022]第一實施例
[0023]根據第一實施例的光子計數CT裝置通過在對由穿過對象的X射線(X射線光子)引起的光子計數時使用光子計數檢測器來重構具有高SN比的X射線CT圖像數據。由于每個光子具有不同的能量，因此光子計數CT裝置通過測量每個光子的能級來獲得X射線能量分量的信息。光子計數CT裝置通過用一個管電壓驅動X射線管來收集一塊投影數據、將該投影數據分成多個能量分量、并使用這些能量分量來生成圖像。
[0024]圖1示出了根據第一實施例的光子計數CT裝置的結構。如圖1所示，光子計數CT裝置包括臺架10、床20、和控制臺30。
[0025]臺架10包括發射控制器11、X射線發生器12、檢測器13、收集器(數據采集系統(DAS)) 14、旋轉框架15、和驅動器16。臺架10向對象P發射X射線，并測量穿過對象P的X射線。
[0026]旋轉框架15支承X射線發生器12和檢測器13以使它們彼此面對，其中對象P插在X射線發生器12和檢測器13之間。旋轉框架15是圓形框架，其由稍后描述的驅動器16驅動以沿著圍繞對象P的圓形路徑以高速旋轉。
[0027]X射線發生器12包括X射線管12a、楔塊12b、和準直器12c。X射線發生器12是向對象P發射X射線的設備。X射線管12a是被導致通過由稍后描述的X射線發生器12提供的高電壓向對象P發射X射線的真空管。X射線管12a向對象P發射X射線束同時隨著旋轉框架15旋轉而被旋轉。X射線管12a生成以扇形角和錐角傳播的X射線束。
[0028]楔塊12b是用于調節從X射線管12a發射的X射線的量的X射線過濾器。具體而言，楔塊12b是傳遞并衰減從X射線管12a發射的X射線的過濾器，使得照射對象P的從X射線管12a發射的X射線具有預定分布。
[0029]例如，楔塊12b是通過將鋁處理成預定目標角度和預定厚度而實現的過濾器。楔塊還被稱為楔形過濾器或蝴蝶結過濾器。準直器12c是用于限制用X射線照射的區域的狹縫，其中在稍后描述的發射控制器11的控制下通過楔塊12b控制X射線的量。
[0030]發射控制器11是向X射線管12a提供高電壓的作為高壓發生器的設備，并且X射線管12a使用由發射控制器11提供的高電壓來生成X射線。發射控制器11通過調節將被供應至X射線管12a的管電壓和管電流來調節照射對象P的X射線的量。發射控制器11還通過調節準直器12c的孔徑來調節用X射線(扇形角或錐角)照射的范圍。
[0031]驅動器16驅動旋轉框架15使其旋轉，藉此使X射線發生器12和檢測器13沿著圍繞對象P的圓形路徑旋轉。每當檢測器13接收到X射線光子時，檢測器13輸出對應于該X射線光子能級的信號。X射線是例如從X射線管12a發射并穿過對象P的X射線光子。檢測器13包括多個檢測元件，每當X射線光子入射時，每個檢測元件輸出單脈沖電信號(模擬信號)。可通過計數電信號(脈沖)的數量來計數入射到每個檢測元件上的X射線光子的數量。通過對信號執行預定操作，可測量引起信號輸出的X射線光子的能級。
[0032]檢測器13中的每個檢測元件包括閃爍體和諸如硅光電倍增管(SiPM)之類的光電傳感器。檢測器13被配置為所謂的“間接轉換檢測器”，其中檢測器13經由閃爍體將入射的X射線光子轉換成閃爍體光，并且使用光電傳感器(諸如，光電倍增管)將該閃爍體光轉換成電信號。雖然在該示例中提供所謂的“間接轉換檢測器”為檢測器13，但可提供在不使用閃爍體等等的情況下直接獲取對應于入射X射線的量的電荷的脈沖的“直接轉換檢測
PLP，，
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[0033]圖2示出了檢測器13的示例。檢測器13是表面檢測器，其中各自包括閃爍體和光電傳感器(諸如，光電倍增管)的檢測元件40在通道方向(圖1中的Y軸方向)中排布為N列并且在身體軸向方向(圖1中的Z軸方向)中排布為M行。每個檢測元件40對一個入射光子輸出單脈沖電信號。通過將從檢測元件40中的對應一個輸出的脈沖彼此區分開，可計數入射在對應的檢測元件40上的X射線光子的數量。可通過執行基于脈沖強度的操作來測量所計數的X射線光子的能級。
[0034]在檢測器13之后提供被稱為模擬前端的電路，該電路用于計數來自每個檢測元件40的輸出并將輸出提供至圖1