CN104977599A - 光检测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光检测器。根据一实施例，光检测器包括多个光电换能器、多个电阻器、和多个复位部。每个光电换能器被配置成输出由源自将接收的光转换成电荷的检测信号。每个电阻器在该电阻器的一端处与对应的光电换能器的输出端串联连接。每个复位部与对应的电阻器并联连接并配置成响应于检测信号使对应的光电换能器的输出端处于复位电平。

Description

光检测器

相关申请的交叉引用

本申请基于2014年4月11日提交的日本专利申请No.2014-082263并要求其优先权的权益，通过引用将该申请的全部内容结合于此。

领域

本文所描述的实施例一般涉及光检测器。

背景技术

现正积极地开发基于硅的光电倍增管，并且用于使用闪烁体和光电倍增管来检测极弱的光的***也已取得改进。旨在实现更好性能的开发努力也在进行中。首先，包括各自与灭弧电阻器串联连接的雪崩光电二极管(APD)阵列的硅光电倍增管(SiPM)能够实现高信噪(SN)比和高动态范围，并且可用低电压驱动，并且因此预期许多应用。

从光电倍增管输出的电荷通常由积分电路转换成电压、采样并保持、然后被模数(AD)转换。所获取的数字信号然后被数字信号处理，并被转换为直方图。

使用光子计数的X射线计算机断层扫描(CT)装置被估计具有大约10⁸计数每秒的对于入射在闪烁体上的X射线的计数率，且因此需要能够以高能量分辨率来测量几百个通道上的高速数据的读出电路。

采用光子计数，计数率主要受限于光电倍增管的恢复时间和AD转换所需要的时间。虽然高性能的AD转换器已变得可用，但仍然有必要减小光电倍增管的恢复时间，以便实现以高计数率进行测量。用于实现较短恢复时间的一个可能的办法是通过减小电容器(C)和电阻器(R)的CR时间常数来减小光电倍增管(SiPM)的灭弧电阻。

然而，如果灭弧电阻变得太小，光电倍增管可能变成不能执行灭弧操作。这对恢复时间的减少施加了限制。公开了主动灭弧来缓和这种折衷。在主动灭弧中，使用晶体管来代替灭弧电阻器。主动灭弧要求每个APD与晶体管串联连接。为了实现光电换能器阵列，期望APD与晶体管集成，但高压APD不易于与低压晶体管集成。此外，APD需要确保孔径比。

发明内容

实施例的目的在于提供能够提供高计数率的光检测器。

根据一实施例，光检测器包括多个光电换能器、多个电阻器、和多个复位部。每个光电换能器被配置成输出源自将接收的光转换成电荷的检测信号。每个电阻器在该电阻器的一端处与对应的光电换能器的输出端串联连接。每个复位部与对应的电阻器并联连接并配置成响应于检测信号使对应的光电换能器的输出端处于复位电平。

根据上述光检测器，可提供高计数率。

附图简述

图1是根据第一实施例的光子计数CT装置的配置的示意图；

图2是根据第一实施例的提供给光子计数CT装置的检测器的平面图；

图3是根据第一实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器的检测元件的截面图；

图4是检测器中的电荷信号读出电路的框图；

图5是根据第二实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器的检测元件的截面图；

图6是根据第三实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器的电荷信号读出电路的框图；以及

图7是与闪烁体结合的检测器的截面图。

具体实施方式

下面参考所附附图详细描述了使用光检测器的光子计数计算机断层扫描(CT)装置的一些实施例。

第一实施例

根据第一实施例的光子计数CT装置通过在对由穿过对象的X射线(X射线光子)引起的光子计数时使用光子计数检测器来重构具有高SN比的X射线CT图像数据。由于每个光子具有不同的能量，因此光子计数CT装置通过测量每个光子的能级来获得X射线能量分量的信息。光子计数CT装置通过用一个管电压驱动X射线管来收集一块投影数据、将该投影数据分成多个能量分量、并使用这些能量分量来生成图像。

图1示出了根据第一实施例的光子计数CT装置的结构。如图1所示，光子计数CT装置包括台架10、床20、和控制台30。

台架10包括发射控制器11、X射线发生器12、检测器13、收集器(数据采集***(DAS))14、旋转框架15、和驱动器16。台架10向对象P发射X射线，并测量穿过对象P的X射线。

旋转框架15支承X射线发生器12和检测器13以使它们彼此面对，其中对象P插在X射线发生器12和检测器13之间。旋转框架15是圆形框架，其由稍后描述的驱动器16驱动以沿着围绕对象P的圆形路径以高速旋转。

X射线发生器12包括X射线管12a、楔块12b、和准直器12c。X射线发生器12是向对象P发射X射线的设备。X射线管12a是被导致通过由稍后描述的X射线发生器12提供的高电压向对象P发射X射线的真空管。X射线管12a向对象P发射X射线束同时随着旋转框架15旋转而被旋转。X射线管12a生成以扇形角和锥角传播的X射线束。

楔块12b是用于调节从X射线管12a发射的X射线的量的X射线过滤器。具体而言，楔块12b是传递并衰减从X射线管12a发射的X射线的过滤器，使得照射对象P的从X射线管12a发射的X射线具有预定分布。

例如，楔块12b是通过将铝处理成预定目标角度和预定厚度而实现的过滤器。楔块还被称为楔形过滤器或蝴蝶结过滤器。准直器12c是用于限制用X射线照射的区域的狭缝，其中在稍后描述的发射控制器11的控制下通过楔块12b控制X射线的量。

发射控制器11是向X射线管12a提供高电压的作为高压发生器的设备，并且X射线管12a使用由发射控制器11提供的高电压来生成X射线。发射控制器11通过调节将被供应至X射线管12a的管电压和管电流来调节照射对象P的X射线的量。发射控制器11还通过调节准直器12c的孔径来调节用X射线(扇形角或锥角)照射的范围。

驱动器16驱动旋转框架15使其旋转，藉此使X射线发生器12和检测器13沿着围绕对象P的圆形路径旋转。每当检测器13接收到X射线光子时，检测器13输出对应于该X射线光子能级的信号。X射线是例如从X射线管12a发射并穿过对象P的X射线光子。检测器13包括多个检测元件，每当X射线光子入射时，每个检测元件输出单脉冲电信号(模拟信号)。可通过计数电信号(脉冲)的数量来计数入射到每个检测元件上的X射线光子的数量。通过对信号执行预定操作，可测量引起信号输出的X射线光子的能级。

检测器13中的每个检测元件包括闪烁体和诸如硅光电倍增管(SiPM)之类的光电传感器。检测器13被配置为所谓的“间接转换检测器”，其中检测器13经由闪烁体将入射的X射线光子转换成闪烁体光，并且使用光电传感器(诸如，光电倍增管)将该闪烁体光转换成电信号。虽然在该示例中提供所谓的“间接转换检测器”为检测器13，但可提供在不使用闪烁体等等的情况下直接获取对应于入射X射线的量的电荷的脉冲的“直接转换检测器”。

图2示出了检测器13的示例。检测器13是表面检测器，其中各自包括闪烁体和光电传感器(诸如，光电倍增管)的检测元件40在通道方向(图1中的Y轴方向)中排布为N列并且在身体轴向方向(图1中的Z轴方向)中排布为M行。每个检测元件40对一个入射光子输出单脉冲电信号。通过将从检测元件40中的对应一个输出的脉冲彼此区分开，可计数入射在对应的检测元件40上的X射线光子的数量。可通过执行基于脉冲强度的操作来测量所计数的X射线光子的能级。

在检测器13之后提供被称为模拟前端的电路，该电路用于计数来自每个检测元件40的输出并将输出提供至图1所示的收集器14。

收集器14收集作为计数来自检测器13的输出的结果的计数信息。换言之，收集器14将从检测器13接收到的信号彼此区分，并收集计数信息。计数信息是每当从X射线管12a发射并穿过对象P的X射线光子入射时可从检测器13(检测元件40)接收到的信号处获取的信息块。具体而言，计数信息是其中入射在检测器13(检测元件40)上的X射线光子的计数与能级相关联的信息。收集器14将所收集的计数信息传输至控制台30。

换言之，在X射线管12a的每个阶段(真空管阶段)处，收集器14将从每个接收元件40接收到的脉冲区分开，并收集入射在对应的检测元件40处的对应入射位置(检测位置)上的X射线光子的计数和X射线光子的能级作为计数信息。例如，收集器14使用已输出用于计数的脉冲(电信号)的检测元件40的位置作为入射位置。收集器14还通过对电信号执行给定操作来测量X射线光子的能级。

图1中所示的床20是对象P躺在其上的设备，并且包括床顶部22和床驱动设备21。床顶部22是对象P躺在其上的台面。床驱动设备21在Z轴方向中移动床顶部22，藉此将对象P移动到旋转框架15中。

台架10例如通过旋转旋转框架15同时移动床顶部22来执行螺旋扫描以螺旋地扫描对象P。台架10还可执行其中移动床顶部22的传统扫描，然后对象P被固定在一个位置并且通过使旋转框架15旋转来沿着圆形路径扫描对象P。台架10还可通过以特定增量移动床顶部22的位置并在多个相应扫描区域上执行传统扫描来执行步进－拍摄(step-and-shoot)扫描。

控制台30具有输入单元31、显示器32、扫描控制器33、预处理器34、第一存储35、重构器36、第二存储37、和控制器38的功能。控制台30接收由操作者执行的光子计数CT装置的操作，并使用由台架10收集的计数信息来重构X射线CT图像。

输入单元31将通过操作者操作光子计数CT装置上的鼠标、键盘等进行输入将各种指令和设置的信息传送至控制器30。例如，输入单元31从操作者处接收诸如用于捕获X射线CT图像数据的条件、用于重构X射线CT图像数据的重构条件、和X射线CT图像数据的图像处理条件之类的信息。

显示器32是由操作者查看的监测设备。显示器32在控制器38的控制下显示X射线CT图像数据，和用于经由输入单元31从操作者处接收各种指令、设置等的图形用户界面(GUI)。

扫描控制器33在控制器38的控制下通过控制发射控制器11、驱动器16、收集器14、和床驱动设备21的操作来控制由台架10执行的收集计数信息的过程。

预处理器34通过对从收集器14接收的计数信息施加校正(诸如，对数变换、偏移校正、灵敏度校正和射束硬化校正)来生成投影数据。

第一存储35在其中存储由预处理器34生成的投影数据。换言之，第一存储35在其中存储用于重构X射线CT图像数据(经校正的计数信息)的投影数据。

重构器36使用存储在第一存储35中的投影数据来重构X射线CT图像数据。可使用各种技术(其一个示例包括反投影)来重构X射线CT图像数据。反投影的示例包括滤波反投影(FBP)。重构器36还通过对X射线CT数据执行各种类型的图像处理来生成图像数据。重构器36在第二存储37中存储所重构的X射线CT图像数据和作为这样的各种类型的图像处理的结果所生成的图像数据。

从由光子计数CT装置获取的计数信息生成的投影数据包括已穿过对象P衰减的X射线能量的信息。例如，重构器36因此能够重构特定能量分量的X射线CT图像数据。例如，重构器36还可重构多个能量分量中的每一个的X射线CT图像数据块。

重构器36还可通过将表示能量分量的颜色分配给表示能量分量的X射线CT图像数据的每个像素来生成多个X射线CT图像数据块，X射线CT图像数据的每个块以不同颜色表示能量分量中的对应一个。重构器36还可将这样的X射线CT图像数据块叠加到一个图像数据块中。

控制器38通过控制台架10、床20、和控制台30的操作来控制整个光子计数CT装置。具体而言，控制器38通过扫描控制器33来控制在台架10中执行的CT扫描。控制器38还通过控制预处理器34和重构器36来控制由控制台30执行的图像重构过程和图像生成过程。控制器38还控制在显示器32上显示存储在第二存储37中的各种类型的图像数据。

图3示出了表示提供给检测器13的检测元件40的截面图。每个检测元件40包括多个雪崩光电二极管(APD)50(例如，列方向中五个和在行方向中五个，且总共25个)作为光电换能器的示例。通过对半导体衬底执行半导体制造工艺来批量制造APD 50。具体而言，首先，在n型半导体衬底41上外延生长p型半导体层42。然后注入杂质(诸如，硼)，使得p型半导体层42局部转换成p+型半导体层43。以这种方式，在n型半导体衬底41上多个地形成APD。例如，在图3中示出的在APD 50所排列的方向(即，图2中的通道方向)的X方向中，或在垂直于X方向的方向中(即，图2中的身体轴向方向)的每个APD 50的长度为800微米。

然后，使APD 50彼此隔离，使得APD 50不彼此电干扰。通过向APD 50之间的区域提供深沟槽隔离结构(作为一个示例)、或用磷注入实现的沟道截断结构(作为另一示例)来执行该隔离。通过该隔离，在APD 50之间形成沟道截断区44。调节该隔离使得被提供为多个APD 50的检测元件40和另一检测元件40之间的区域(即，像素区域和另一像素区域之间的像素间区域)包含在p型半导体层42的表面上的硅(Si)，该侧面是更接近闪烁体层的侧面。换言之，调节该隔离，使得沟道截断区44在更接近闪烁体层的侧面上包含Si。

在其上形成APD 50的p型半导体层42上，成对地提供无源区45，使得对应的APD 50插在两个无源区45之间，然后用绝缘层46覆盖。然后在无源区对45中的一个上形成灭弧电阻器51，该灭弧电阻器51用于被动灭弧并将与相应的APD 50串联连接。灭弧电阻器51是电阻器的一个示例，并且多晶硅例如用于形成灭弧电阻器51。然后提供绝缘层47，并提供用于使APD 50和灭弧电阻器51导通(conduction)的接触层(接触孔)48。然后形成第一布线层52，并经由接触层(接触孔)48使其与灭弧电阻器51导通。

然后在无源区45上形成作为复位部的示例的复位薄膜晶体管(TFT)53。作为示例，复位TFT 53具有底部栅极结构。除了复位TFT53之外，还形成提供为以预定增益放大来自APD 50的输出并输出结果的TFT的放大器电路55。

为了具体解释，首先，在形成第一布线层52时，同时形成复位TFT53的栅电极56和放大器电路55的栅电极。然后，沉积栅绝缘膜57。氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝、或它们的层叠，例如，可以用作栅极绝缘膜57。然后，沉积复位TFT 53的半导体层(沟道层63)和放大器电路55的半导体层(沟道层64)。例如，用包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)中的一个或多个的氧化物半导体的溅射来实现复位TFT 53的至少沟道层63。例如，也可用包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)中的一个或多个的氧化物半导体的溅射来实现放大器电路55的沟道层64。

然后沉积蚀刻保护膜，并且在300摄氏度到500摄氏度左右的温度下热处理该结构。蚀刻保护膜58可包含诸如氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝、或它们的层压结构之类的材料。可在诸如惰性气氛(例如，氮气)之类的气氛中或在作为包含氧气或氢气的惰性气氛的混合气氛中热处理该结构。

然后在蚀刻保护膜58和栅绝缘膜57上形成开口。然后形成第二布线层54、复位TFT 53的漏电极59和源电极60、和放大器电路55的漏电极65和源电极66。复位TFT 53的漏电极59和源电极60电连接至被动灭弧电阻器51的相应端。以这种方式，用复位TFT 53实现了并联路径，并且以高速执行灭弧操作。将放大器电路55的输出端连接至复位TFT 53的栅电极56。以这种方式，复位TFT 53被控制成由放大器电路55的输出所驱动。

然后形成钝化膜61。例如，可在复位TFT 53的制造工艺中，可在沉积第一布线层52之前或在沉积半导体层之前执行平坦化工艺。平坦化技术的示例包括化学机械抛光、或使用涂布绝缘膜(例如，旋涂玻璃(SOG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG))的回流。复位TFT 53被解释成具有底部栅极结构，但可具有诸如顶部栅极结构之类的另一结构。

最后，在n型半导体衬底41的后表面上形成电极层62。电极层62用作APD 50的阴极电极。用该工艺实现设置有主动灭弧APD 50(检测元件40)的检测器13。

图4示出了用于从APD 50读取电荷的读出电路的框图。如图4所示，在读出电路中，以盖革模式操作的APD 50串联连接至被动灭弧电阻器51，并且主动灭弧复位TFT 53与灭弧电阻器51并联连接。用于放大光子信号的放大器电路55连接至APD 50的阳极端A。放大器电路55的输出端连接至复位TFT 53的栅极G。复位TFT 53的源极S连接在电容器70和放大器电路55之间。复位TFT 53的漏极D连接至低速模拟路径的输出端子67和灭弧电阻器51(与APD 50相对的灭弧电阻器的一侧)之间的连接。用于去除直流分量的电容器70AC耦合至APD 50的阳极端A作为用于读取高速模拟信号的装置。

读出电路具有APD 50的电源端子66、放大器电路55的电源端子(未示出)、低速模拟路径的输出端子67、和高速数字路径的输出端子68。在具有AC耦合电容器70的配置中，读出电路还设置有高速模拟路径的输出端子69。这些总计达总共五或六个端子。

在这种读出电路中，当APD 50接收光子时，由光电换能器生成的电子－空穴对在APD 50中被放大，并且在APD 50的阳极A和阴极K之间的耗尽层电容中对所生成并放大的电荷进行充电。此举立刻升高了APD50的阳极端A处的电势。由灭弧电阻器51生成的电荷被转换成电流，并且经由低速模拟路径的输出端子67和高速模拟路径的输出端子69作为具有灭弧电阻器51和耗尽层电容的放电时间常数的模拟脉冲而被输出。由于高速模拟路径的输出端子69与电容器70AC耦合，因此经由高速模拟路径的输出端子69输出的模拟脉冲仅具有模拟脉冲的高频分量。

放大器电路55放大在APD 50的阳极端A处的电势，并且经由高速数字路径的输出端子68输出功率电平信号(高电平作为数字值)。来自放大器电路55的该输出被反馈回复位TFT 53的栅极G。此举驱动复位TFT 53执行复位操作。当复位TFT 53执行复位操作时，在APD 50的阳极端A处的电荷可以比灭弧电阻器51和耗尽层电容的放电时间常数短的时间常数进行放电。

当APD 50的阳极端A完全放电时，阳极端A处于复位电平并且来自放大器电路55的输出也被复位至GND电平(低电平作为数字值)。以这种方式，APD 50可被更快速地复位，并且时间常数比灭弧电阻器51和APD 50的耗尽层电容的放电时间常数更短。

可从以上描述可以清楚，对于根据第一实施例的光子计数CT装置，灭弧电阻器51和复位TFT 53层叠在APD 50之上，并且复位TFT 53由来自ADP 50的输出所驱动。因此，可执行其中用比灭弧电阻器51和APD 50的耗尽层电容的放电时间常数更短的时间常数来更快速地复位APD 50的高速灭弧操作，从而可以高计数率来测量极弱的光。作为示例，极弱的光是“每秒10¹⁰计数”左右的照射。

第二实施例

下面描述根据第二实施例的光子计数CT装置。在根据第二实施例的光子计数CT装置中，使用与被动灭弧电阻器相同的材料形成复位TFT 53的栅电极，从而省略产生第一布线层52的工艺。

图5示出根据第二实施例的提供给光子计数CT装置中的检测器13的检测元件40的截面图。如早前所述的，每个检测元件40包括通过对半导体衬底执行半导体制造工艺批量制造的多个APD 50。具体而言，首先，在n型半导体衬底41上外延生长p型半导体层42。然后注入杂质(诸如，硼)，使得p型半导体层42局部转换成p+型半导体层43。通过该工艺，在n型半导体衬底41上形成多个APD 50。

然后通过向APD 50之间的区域提供深沟槽隔离结构(作为一个示例)，或用磷注入实现的沟道截断结构(作为另一示例)来使APD 50彼此隔离，使得APD 50不彼此电干扰。通过该隔离，在APD 50之间形成沟道截断区44。调节该隔离使得被提供为多个APD 50的检测元件40和另一检测元件40之间的区域(即，像素区域和另一像素区域之间的像素间区域)包含在p型半导体层42的表面上的硅(Si)，该侧面是更接近闪烁体层的侧面。换言之，调节该隔离，使得沟道截断区44在更接近闪烁体层的侧面上包含Si。

在其上形成APD 50的p型半导体层42上，成对地提供无源区45，使得对应的APD 50置于两个无源区45之间，然后用绝缘层46覆盖。例如，然后在无源区域45上用多晶硅形成复位TFT 53的栅电极71，并然后采用相同的多晶硅形成用作被动灭弧电阻器的电阻器层72和73以及上述第一布线层52。电阻器层72与APD 50串联连接。

然后，沉积栅绝缘膜57。氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝、或它们的层叠，例如，可以用作栅极绝缘膜57。在沉积栅绝缘膜57之后，提供接触层(接触孔)48，并且使APD 50处于与电阻器层72导通。

然后在无源区45上形成复位TFT 53。作为一个示例，复位TFT 53具有底部栅极结构。除了复位TFT 53之外，还形成放大器电路55，该放大器电路55被设置为以预定增益放大来自APD 50的输出并输出结果的TFT。

为了具体解释，首先，形成复位TFT 53的栅电极71、电阻器层72和73、和放大器电路55的栅电极。然后沉积蚀刻保护膜58，并且在300摄氏度到500摄氏度左右的温度下热处理该结构。蚀刻保护膜58可包含诸如氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝、或它们的层压结构之类的材料。可在诸如惰性气氛(例如，氮气)之类的气氛中或在作为包含氧气或氢气的惰性气氛的混合气氛中热处理该结构。

然后在蚀刻保护膜58上形成开口，并形成复位TFT 53的半导体层(沟道层63)和放大器电路55的半导体层(沟道层64)。例如，采用包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)中的一个或多个的氧化物半导体的溅射来实现复位TFT 53的至少沟道层63。例如，也可采用包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)中的一个或多个的氧化物半导体的溅射来实现放大器电路55的沟道层64。

然后在蚀刻保护膜58上形成开口。然后形成第二布线层54、复位TFT 53的漏电极59和源电极60、和放大器电路55的漏电极65和源电极66。复位TFT 53的漏电极59和源电极60电连接至被动灭弧电阻器72的相应端。以这种方式，用复位TFT 53实现了并联路径，并且以高速执行灭弧操作。将放大器电路55的输出端连接至复位TFT 53的栅电极71。以这种方式，复位TFT 53被控制成由放大器电路55的输出所驱动。

然后形成钝化膜61。在复位TFT 53的制造工艺中，例如，可在沉积半导体层之前执行平坦化工艺。平坦化技术的示例包括化学机械抛光，或使用涂布绝缘膜(例如，SOG、BPSG、或PSG)的回流。复位TFT 53被解释成具有底部栅极结构，但可具有诸如顶部栅极结构之类的另一结构。

最后，在n型半导体衬底41的后表面上形成电极层62。电极层62用作APD 50的阴极电极。用该工艺实现的是设置有主动灭弧APD 50(检测元件40)的检测器13。

在根据第二实施例的光子计数CT装置中，例如，多晶硅用于形成复位TFT 53的栅电极71，并且相同的多晶硅用于形成用作被动灭弧电阻器的电阻器层72和73以及上述第一布线层52。以这种方式，除了与用第一实施例实现的相同有益效果之外，还以相同的工艺中产生复位TFT 53的栅电极71和灭弧电阻器(电阻器层72)，并且可省略制造第一布线层52(参见图3)的工艺。

第三实施例

下面描述根据第三实施例的光子计数CT装置。根据第三实施例的光子计数CT装置设置有计数入射光子的数量并数字地输出该结果的读出电路作为从APD 50读取电荷的读出电路。由于以下描述的第三实施例和以上描述的其他实施例之间的区别仅在于读出电路，以下将仅解释表示该区别的读出电路，并省略冗余解释。

图6示出了用于从APD 50读取电荷的读出电路的框图，该读出电路被提供给根据第三实施例的光子计数CT装置。呈现与第一实施例中解释的读出电路(参见图4)中的相同操作的部件在图6中被分配有相同的附图标记。可从图6看出，根据第三实施例的光子计数CT装置包括了包括复位开关81的积分电路82、比较器84、计数器85、和存储器86。

复位开个81以预定的测量间隔执行复位操作。积分电路82计算在从复位开关81执行复位操作时到复位开关81执行另一复位操作时的周期(即，测量间隔)上对来自放大器电路55的输出进行积分，并将结果提供至比较器84。比较器84通过将经由阈值输入端子83的阈值输入与来自比较器84的积分输出相比较来数字化由APD 50检测到的X射线检测输出。比较器84在其中积分输出等于或大于阈值的周期期间输出高电平(1)的比较输出，并且在积分输出小于阈值的周期期间输出低电平(0)的比较输出。

计数器85对高电平的比较输出的数量进行计数。计数器85经由高速数字路径的输出端子68来输出计数。例如，计数器85还将该计数提供至寄存器或设置为静态随机存取存储器(SRAM)的存储器86。存储器86在其中存储计数。存储在存储器86中的计数基于图1所示的控制器38的读取控制被读出，并经由输出端子87输出。

根据第三实施例的计数光子CT装置能够计数并数字地输出光子计数。而且，除了与采用上述实施例实现的有益效果之外，还可为每个APD 50存储光子入射事件的数量。

最后，图7示出了其中检测元件与闪烁体结合的检测器13的截面图。在图7中，闪烁体层90由反射构件91分为对应于像素区域的区域。例如，由反射构件91分割的闪烁体层90的每个像素区域在其中像素区域排列的方向(X方向)中的长度为900微米。例如，反射构件91的每个相对的表面的宽度为100微米。

分隔成处于与反射构件91的相应像素区域接触的区域的闪烁体层90接合至钝化膜61，其中粘合层92插在闪烁体层90和粘合层92之间。例如，粘合层92的厚度为51微米。

根据上述至少一个实施例的光检测器，光检测器包括多个光电换能器、多个电阻器、和多个复位部。每个光电换能器被配置成输出由将接收的光转换成电荷所产生的检测信号。每个电阻器在该电阻器的一端处与对应的光电换能器的输出端串联连接。每个复位部与对应的电阻器并联连接并配置成响应于检测信号使对应的光电换能器的输出端处于复位电平。因此，可提供高计数率。

虽然已描述了某些实施例，但这些实施例仅已通过示例的方式呈现，并且不旨在限制发明的范围。实际上，本文所描述的新的实施例可以各种其他形式体现，而且，可作出各种删减、替换和对本文所描述的实施例的形式的改变而不背离发明的精神。所附权利要求和它们的等效方案旨在覆盖将落入发明的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (8)

1.一种光检测器，包括：

多个光电换能器，每个光电换能器被配置成输出源自将接收的光转换成电荷的检测信号；

多个电阻器，每个电阻器在该电阻器的一端处与对应的光电换能器的输出端串联连接；以及

多个复位部，每个复位部与对应的电阻器并联连接并配置成响应于所述检测信号使对应的光电换能器的输出端处于复位电平。

2.如权利要求1所述的光检测器，其特征在于，每个光电换能器被配置为以盖革模式操作的雪崩光电二极管，其中反向偏置电压等于或超过击穿电压。

3.如权利要求1或2所述的光检测器，其特征在于，每个复位部被配置为薄膜晶体管，其中源极和栅极连接至对应的光电换能器的输出端，并且漏极连接至对应电阻器的另一端。

4.根据权利要求3所述的光检测器，其特征在于，

每个光电换能器包括设置在第一导电类型的半导体衬底上的多个元件，每个元件被设置为第二导电类型的半导体区域，所述第二导电类型的半导体区域输出源自将在半导体表面上接收的光转换成电荷的检测信号，

在其中在所述半导体衬底上接收到光的区域外形成每个电阻器，每个电阻器经由绝缘膜被部署，

每个光电换能器和对应的电阻器由形成在每个光电换能器和对应的电阻器之上的第一布线层所连接，

薄膜晶体管被配置成使用所述第一布线层作为底部栅极电极，其中氧化膜***在所述薄膜晶体管和所述第一布线层之间，

由第二布线层使得所述薄膜晶体管的源极和漏极进行接触，所述第二布线层沉积在所述薄膜晶体管上并连接至所述第一布线层；以及

所述第二布线层由沉积在所述第二布线层上的绝缘保护层所覆盖。

5.根据权利要求3所述的光检测器，其特征在于，

所述电阻器包含多晶半导体或薄膜金属，以及

所述薄膜晶体管由包含铟、镓、和锌中的一个或多个的氧化物半导体产生。

6.根据权利要求3所述的光检测器，其特征在于，所述薄膜晶体管的栅极和所述电阻器包含相同的电阻器材料。

7.根据权利要求1或2所述的光检测器，其特征在于，进一步包括：

数字转换器，所述数字转换器配置成通过输出来自每个光电换能器的检测信号和预定阈值之间的比较结果来输出所述检测信号的数字化检测数据；

存储器，所述存储器配置成存储来自所述数字转换器的检测数据并根据读取控制来输出所述检测数据。

8.根据权利要求1或2所述的光检测器，其特征在于，进一步包括闪烁体，所述闪烁体配置成将入射光转换成闪烁体光以使得在所述光电换能器上接收到所述闪烁体光。