CN109313275B - 针对辐射探测器的死区时间校准 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对包括探测器元件的辐射探测器(2)的校正设备(8)，每个探测器元件用于探测入射光子。所述校正设备(8)被配置为读取表示针对不同入射光子通量由所述探测器元件探测到的入射光子通量的探测信号；并且评估单元(11)被配置为基于对各自探测器元件的探测信号的集体评估，针对每个探测器元件确定所述探测器元件的死区时间和所述探测器元件的表示有效面积的参数。此外，所述校正设备(8)被配置为基于所述探测器元件的表示有效面积的所确定的参数和所确定出死区时间，针对每个探测器元件确定校正参数以补偿所述探测器元件的有效面积和死区时间的差异。

Description

针对辐射探测器的死区时间校准

技术领域

本发明总体涉及对光子计数辐射探测器的探测器元件的不均匀性的校正。更具体地，本发明涉及一种针对包括探测器元件的辐射探测器的校正设备并且涉及一种针对这样的辐射探测器的校正方法，每个探测器元件用于探测入射到探测器元件上的光子，并且被配置为根据探测到的光子来提供探测信号。

背景技术

在成像应用中，用于探测X射线辐射的辐射探测器通常由多个探测器元件组成，这些探测器元件也常常被称为像素。由于个体探测器元件和相关联的读出电路通常不是完全相同的，因此探测器元件对入射辐射的响应常常在不同探测器元件之间变化。这些变化的响应尤其是由探测器元件的增益变化引起的，这可能例如源于探测器元件的光子转换产率的不均匀性、电荷传输损失、电荷俘获、或者读出电路性能的变化。这些变化能够借助于探测器元件的有效面积来参数化。因此，这些变化在本文中也被称为增益类型或有效面积类型不均匀性。

为了消除或减少由有效面积类型不均匀性导致的图像伪影，可以执行所谓的平场校正。在一种实施方式中，平场化可以涉及利用均匀的辐射强度来照射所述辐射探测器，使得所有探测器元件将在理想的辐射探测器中探测到相同的辐射强度。然后，可以基于探测器元件的输出信号与诸如所有探测器元件的平均输出的参考之间的相对差异来确定所述平场校正。

当利用低辐射通量来照射这样的探测器时，这样的平场校正为积分辐射探测器并且也为光子计数探测器提供了良好的结果。光子计数或谱探测器允许探测个体入射光子并且根据特定能量范围(通常也被称为能量分组(bin))来确定其能量。例如，这样的探测器被用在医学和诸如例如材料测试的其他应用中所使用的谱CT扫描器中、被用在安全应用中所使用的反向散射X射线扫描器中、以及被用在其他设备中。在这些应用中，辐射探测器常常在高辐射通量下操作，并且已经观测到平场校正在高辐射通量下不会产生令人满意的结果。相反，在低辐射通量下对辐射探测器的平场化之后，与由有效面积类型不均匀性导致的那些图像伪影相似的图像伪影常常在高辐射通量下重新出现。

已经发现，这是由于探测器元件的死区时间的不均匀性。探测器元件的死区时间对应于在将入射光子转换成电信号之后的时间，在该时间期间，探测器元件不能够明确地探测另一入射光子。辐射探测器的不同探测器元件的死区时间通常也变化，并且特别是在高光子通量下，这样的变化引起前述伪影，这些伪影不能够借助于平场校正来消除。

WO 2013/144812 A2公开了一种包括光子计数X射线探测器的成像***。所述探测器具有输入光子计数率确定器，其根据探测到的输出光子计数率来确定输入光子计数率，所述输出光子计数率是基于输出光子计数率到输入光子计数率映射而测量到的。所述映射是基于麻痹性(paralyzable)探测器模型在空气扫描中生成的，并且为每个输出光子计数率分配两个候选输入光子计数率。针对探测到的输出光子计数率，输入光子计数率确定器确定正确的输入光子计数率，特别是基于针对具有不同辐射敏感区域的探测器像素或者使用被分配给探测器像素的整形器的不同整形时间测量到的输入光子计数率的比率。

发明内容

本发明的目的是允许减少由大光子计数辐射探测器的死区时间不均匀性而引起的图像伪影，特别是当利用高光子通量来照射所述辐射探测器时。

在一个方面中，本发明提出了一种针对包括探测器元件的辐射探测器的校正设备，每个探测器元件用于探测入射到探测器元件上的光子，并且被配置为根据探测到的光子来提供探测信号。所述校正设备能够被耦合到所述辐射探测器，并且所述校正设备包括：(i)采集单元，其被配置为读取表示针对入射到辐射探测器上的不同光子通量由探测器元件探测到的入射光子通量的探测信号；(ii)评估单元，其被配置为基于对各自探测器元件的探测信号的集体评估，针对每个探测器元件确定探测器元件的死区时间以及探测器元件的表示有效面积的参数；以及(iii)校正单元，其被配置为：基于所述探测器元件的所确定的死区时间以及表示有效面积的所确定的参数，针对每个探测器元件确定第一校正参数以补偿所述探测器元件的有效面积的差异并且确定第二校正参数以补偿所述探测器元件的死区时间的差异。

由于所述校正设备能够基于对探测器信号的集体评估来确定校正参数以补偿探测器元件的有效面积和死区时间的差异，因此校正能够被应用于探测器输出和/或所述探测器能够相对于有效面积类型和死区时间类型的不均匀性两者来调整。因此，特别是针对高光子通量，能够避免由探测器元件的不均匀性导致的图像伪影。此外，能够省去对相对于低光子通量的不均匀性的额外校正。因此，所述校正设备允许相对于光子通量的整个范围尤其有效地补偿探测器元件的不均匀性。

在本文中所使用的术语探测器元件的有效面积具体对应于光子通过其能够进入探测器元件的探测器元件的表面面积乘以表示对探测器元件的增益的贡献的因子，其与入射光子通量或探测器元件的死区时间无关，其中，所述探测器元件的增益对应于在入射光子通量与探测到的光子的计数率之间的比率。因此，在低光子通量下的增益基本上对应于前述因子。

优选地，所述校正单元被配置为基于针对所述探测器元件确定的第一校正参数和第二校正参数来调整所述辐射探测器。

在一个相关实施例中，每个探测器元件包括读出电子器件，所述读出电子器件包括至少一个第一部件，所述至少一个第一部件用于提供指示入射到所述探测器元件上的多个光子的信号，并且所述校正设备被配置为基于所述第一校正参数来调整所述至少一个第一部件，所述第一校正参数是基于所述探测器元件的表示所述有效面积的参数来确定的。

针对探测器元件的第一校正参数可以具体对应于在所述探测器元件的表示有效面积的所确定的参数的平均值与针对所述探测器元件所确定的参数的值之间的比率。这样的第一校正参数允许有效地补偿探测器元件的有效面积的差异。

在另外的实施例中，每个探测器元件包括读出电子器件，所述读出电子器件包括至少一个第二部件，所述至少一个第二部件用于提供包括脉冲的信号，每个信号指示由入射光子在探测器元件中产生的电荷的量，并且所述校正设备被配置为基于所述第二校正参数来调整所述至少一个第二部件，所述第二校正参数是基于所述探测器元件的死区时间来确定的。

所述第二校正参数可以对应于用于调节所述探测器元件的死区时间以使得所述探测器元件具有大致相等的死区时间的参数。在此，探测器元件的死区时间特别包括所述读出电子器件的贡献并且基于所述第二校正参数，特别地，所述读出电子器件可以相对于其对死区时间的贡献来进行校准。

相关的第二部件可以特别地包括积分放大器和脉冲整形器，其对由光子产生的电荷进行积分并且输出具有指示光子能量的特定宽度和高度的脉冲。所述探测器元件的死区时间特别地受脉冲宽度影响，并且所述校正设备可以特别地基于所述第二校正参数来调节所述脉冲宽度以补偿所述死区时间的差异。

在本发明的一个实施例中，所述评估单元被配置为：基于用于根据表示入射光子通量的参数估计由所述探测器元件探测到的辐射通量的模型，来确定所述探测器元件的表示有效面积的参数和所述探测器元件的死区时间。所述模型可以特别地基于麻痹性探测器模型，即，针对探测器的模型，其中，在死区时间期间入射的光子重新开始死区时间间隔。这样的探测器模型允许光子计数辐射探测器的探测器元件对入射辐射的响应的良好近似。

在相关实施例中，所述模型取决于所述探测器元件的表示有效面积的参数并且取决于所述探测器元件的死区时间，并且其中，所述评估单元被配置为确定所述参数和所述死区时间，使得在所估计的辐射通量与所探测到的辐射通量之间的差异被最小化。

在另外的相关实施例中，所述评估单元被配置为生成被拟合到数据点的曲线的参数，每个数据点对应于取决于探测到的光子通量的参数和指示相关联的入射光子通量的参数的对，所述曲线是基于所述模型来确定的。因此，对所述传感器信号的集体评估涉及将曲线拟合到从所述传感器信号导出的数据点。

在本发明的一个实施例中，所述模型由下式给出：

m＝Q·P·exp(-Q·P·τ)，

其中，m对应于由所述探测器元件探测到的光子通量，Q是表示入射光子通量的参数，P是所述探测器元件的表示有效面积的参数，并且τ对应于所述探测器元件的死区时间。

本发明的相关实施例包括：基于所述模型确定的所述曲线是由下式给出的直线：

log(m/Q)＝log(P)-Q·P·τ，

其中，函数log(.)定义自然对数，并且其中，所述评估单元基于所述直线的y截距来确定所述探测器元件的表示有效面积的参数，并且基于所述直线的斜率来确定所述探测器元件的死区时间。由于在该实施例中被拟合到数据点的曲线是直线，因此所述曲线拟合具有相对低的计算复杂度并且允许对校正参数的快速确定。

在本发明的另外的实施例中，入射光子是在X射线管中根据管电流I生成的X射线光子，从而入射光子通量是由具有常数c的c·I给出的，其中，c·I是指示入射光子通量的参数，并且其中，探测器元件的表示有效面积的参数对应于探测器元件的有效面积。此外，本发明的一个实施例包括管电流I是指示入射光子通量的参数，并且所述探测器元件的表示有效面积的参数对应于c·A，其中，A是所述探测器元件的有效面积。

在另外的方面中，本发明提出一种成像设备，其包括校正设备，并且还包括辐射探测器。所述成像设备可以特别地包括谱CT设备。在一个实施例中，所述成像设备还包括辐射源，并且所述校正设备被配置为控制所述辐射源以发射辐射，使得所述辐射探测器被以不同光子通量照射。

在另外的方面中，本发明提出一种针对包括探测器元件的辐射探测器的校正方法，每个探测器元件用于探测入射到所述探测器元件上的光子，并且被配置为根据探测到的光子来提供传感器信号。所述校正方法包括：(i)采集表示针对入射到所述辐射探测器上的不同光子通量由所述探测器元件探测到的入射光子通量的传感器信号；(ii)基于对各自探测器元件的传感器信号的集体评估，针对每个探测器元件确定所述探测器元件的死区时间以及所述探测器元件的表示有效面积的参数；并且(iii)基于所述各自探测器元件的所确定的死区时间以及表示有效面积的所确定的参数，针对每个探测器元件确定第一校正参数以补偿所述探测器元件的有效面积的差异并且确定第二校正参数以补偿所述探测器元件的死区时间的差异。

此外，可以提供一种计算机程序，其包括用于在计算机设备运行所述计算机程序时指示计算机设备执行所述方法的程序代码。

应当理解，上述的校准设备、成像设备以及校正方法具有相似和/或相同的优选实施例，特别是如在具体实施例中所限定的。

应当理解，本发明的优选实施例也能够与上述实施例的任何组合。

参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。

附图说明

在以下附图中：

图1示意性并且示例性示出了包括辐射探测器和耦合到辐射探测器的校正设备的成像设备的部件；

图2示意性并且示例性示出了辐射探测器的探测器元件的部件；

图3a示意性并示例性示出了根据在入射光子通量的第一范围中的入射光子通量的具有不同死区时间的探测器元件的探测到的光子计数率；并且

图3b示意性并且示例性示出了根据在入射光子通量的第二范围中的入射光子通量的具有不同死区时间的探测器元件的探测到的光子计数率。

具体实施方式

图1示意性并且示例性图示了用于探测X射线辐射的辐射探测器2，其被用在成像***1中。在附图所图示并且在下文中详细描述的实施例中，成像***1被配置为CT***，所述CT***用于在医学或者诸如例如材料测试的其他应用中生成对象的三维图像。在其他实施例中，成像***1可以以另一种方式来配置。例如，成像***1可以包括具有辐射探测器2的反向散射X射线扫描器。

除了辐射探测器2之外，成像***1还包括辐射源3，特别是X射线源，诸如X射线管。辐射源3产生辐射束4，辐射束4穿过检查区域5，在CT***的情况下，检查区域5被布置在辐射源3与辐射探测器2之间，从而辐射探测器2探测穿过检查区域5的辐射。在这样的***中，辐射源3和辐射探测器2可以特别地被安装在可旋转的机架上，从而其能够围绕所述对象旋转以采集在不同角度处的投影。在反向散射X射线***的情况下，辐射源3和辐射探测器2被布置为使得辐射探测器2探测由检查区域5中的对象反射的辐射。

辐射探测器2和辐射源3可以被耦合到控制单元6，控制单元6控制X射线源2和辐射探测器3的操作。辐射探测器2还被耦合到重建单元7，重建单元7以本领域技术人员已知的方式基于由辐射探测器2收集到的测量数据来重建图像。由于使用根据预定能量范围确定光子能量的能量鉴别光子计数探测器2，所以由重建单元7生成的X射线图像可以包括一组子图像，所述一组子图像包括针对每个能量范围的和/或相对于被包括在成像对象中的不同感兴趣材料的一幅子图像(所谓的材料分解)。这些子图像也可以被组合以形成针对多个能量范围的一幅图像。

控制单元6和重建单元7可以被配置为计算机设备，所述计算机设备包括处理器单元以执行实施由控制单元6和重建单元10执行的例程的计算机程序。在一个实施例中，控制单元6和重建单元7被实施在单独的计算机设备中。然而，同样可能的是，控制单元6和重建单元7被包括在单个计算机设备中，以及被实施在计算机设备的若干处理器单元或单个处理器单元中。

辐射探测器2被配置为光子计数探测器，所述光子计数探测器能够探测单个入射X射线光子，并且允许根据多个预先定义的能量分组来确定其能量。在这方面，入射到辐射探测器2中的光子产生电荷载流子(电子和空穴)的电荷云，其漂移到探测器电极，其中，电荷的量取决于入射X射线光子的能量。所生成的电荷由辐射探测器2的读出电子器件收集，所述读出电子器件继而生成电信号(例如，电压信号)，所述电信号的幅度与撞击的X射线光子的能量成比例。

对此，辐射探测器2包括多个探测器元件201，探测器元件201被布置在平坦的或凹面的阵列中。因此，探测器元件201以彼此垂直布置的行和列的形式来布置。优选地，所有探测器元件201都是相同类型的。在图2中，相对于一个实施例示意性并且示例性描绘了探测器元件201中的一个探测器元件的部件。

根据所图示的实施例，每个探测器元件201包括用于将X射线转换成电信号的转换器元件202，所述转换器元件被提供在阴极触点203与阳极触点204之间。转换器元件202由半导体材料制成，其中，适合的半导体材料例如是碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CdZnTe)、硒碲化镉(CdTeSe)、CdZnTeSe、碲化锰镉(CdMnTe)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)、钙钛矿以及碘化汞(HgI)。阴极触点203通常被保持在比阳极触点204低的电势(即，相对于阳极触点204向阴极触点203施加负偏压)，从而在转换器元件202内在阴极触点203与阳极触点204之间形成电场。X射线光子可以通过阴极触点203进入到转换器元件202中，并且所述电场可以基本上平行于入射辐射束4的(主)射束方向。

转换器元件202可以跨多个探测器元件201，并且可以被配置为具有比其厚度大得多的横向尺寸的基本上立方体的块。阴极触点203和阳极触点204可以被连接到转换器元件202的大的顶侧和底侧，使得电场沿着转换器元件202的较小厚度方向延伸。此外，阴极电极203可以被配置为连续阴极电极，其可以由被施加到转换器元件202上的薄金属化膜形成，并且其可以形成多个探测器元件201的阴极电极。探测器元件201的阳极触点204可以被配置为阳极像素，其与其他探测器元件201的阳极触点分离。

阳极触点204和阴极触点203收集由入射在转换器元件202上的光子所产生的电荷，并且被连接到读出电子器件205，读出电子器件205收集所得到的电流并且确定随后被提供给重建单元7的测量数据。因此，当X射线光子进入到转换器元件202中时，其激发半导体材料，并且由此生成电荷载流子(电子和空穴)。所述电荷载流子在转换器元件202中的电场的影响下漂移到阴极触点203或阳极触点204，并且产生由读出电子器件205收集到的前述电信号脉冲，其可以在例如被附接到所述转换器元件的阳极侧的CMOS ASIC结构中实施。

读出电子器件205可以具体包括积分放大器206，诸如电荷敏感放大器，其对每个事件的输入电流(例如，入射的X射线光子)进行积分，并且产生对应的阶梯状输出电压信号，其中，阶梯-高度与光子的能量成比例。所述放大器输出信号在所谓的脉冲整形器电路207中被滤波以产生电压信号，其中，由积分放大器206生成的每个阶梯对应于具有特定宽度和逐渐舍入的最大值的脉冲，其幅度与阶梯的高度(即，由入射的X射线光子生成的电荷云的积分电荷)成比例。为此目的，脉冲整形器电路207具体地设置脉冲的持续时间。因此，脉冲整形器电路207限制放大器206的阶梯状输出信号的衰减时间，其对应于具有非常长的衰减时间的脉冲。另外，脉冲整形器电路207增加阶梯状放大器输出信号的上升时间。

由所述脉冲整形器电路生成的脉冲的选定形状以及特别是选定宽度是两个冲突目标之间的折中。一方面，脉冲宽度应当大，以便减少噪声。另一方面，连续脉冲不应当重叠，以便能够区分它们以及相关联的光子事件。鉴于此，脉冲整形器电路207被配置为使得脉冲宽度尽可能小以实现可接受的信噪比。

此外，读出电子器件205可以包括两个或更多个脉冲鉴别器208₁、...、208_N，其中，每个脉冲鉴别器将放大器整形器206的输出信号与预定阈值S_i(i＝1,...,N)进行比较，并且如果放大器整形器的输出超过阈值S_i，则产生输出信号。这些脉冲鉴别器208₁、...、208_N的阈值S_i表示前述能量分组的边界。可以对其进行选择，使得整形器电路207的输出信号中的脉冲(其对应于具有在对应于特定能量分组的范围内的能量的光子)具有在对应于所述能量分组的上边界与下边界的阈值之间的幅度。可以在校准流程的范围内提供阈值S_i的对应配置，所述校准过程可以以本领域技术人员已知的方式来执行。每个鉴别器208₁、...、208_N的输出部可以被连接到相关联的计数器209₁、...、209_N，以用于对在鉴别器208₁、...、208_N中登记的光子数进行计数。根据这种配置，每个光子产生相对于与其能量相对应的能量分组以及相对于较低能量分组的计数。因此，能够基于计数器值之间的差异来确定特定能量分组内的光子的数量。具体地，针对最高能量分组的计数对应于具有该能量分组中的能量的光子的数量。能够基于在具有下一较高分组中的能量的光子的数量与针对相应能量分组的计数之间的差异来确定具有较低能量分组中的能量的光子的数量。

在此基础上，读出电子器件205可以确定每个能量分组的入射光子的数量和速率(即，每单位时间间隔的光子的数量)。所确定的速率信息可以经由读出电子器件203的处理电路210被提供给重建单元7，并且基于该信息，重建单元10可以针对与能量分组相对应的能量范围中的每个能量范围来重建被定位在检查区域5中的对象的谱图像。这些图像对应于前述子图像，其可以被单独地进一步评估或者其可以被组合以形成单幅X射线图像。

同样地，在辐射探测器2的探测器元件201是相同类型的情况下，探测器元件201对入射辐射的响应变化。这些变化的响应具有不取决于通量的贡献和取决于通量的贡献。不取决于通量的变化是由探测器元件201在低光子通量下的增益的不均匀性引起的，并且能够被参数化为探测器元件201的有效面积的变化。取决于通量的贡献特别是由探测器元件201的死区时间的变化引起的。

所述死区时间对应于在探测事件之后的时间间隔，在所述时间间隔期间，探测器元件不能够明确地探测到另外的入射光子。其包括若干贡献，特别是转换元件202的固有死区时间的贡献以及读出电子器件205的贡献，其中，后者尤其受由脉冲整形器电路207形成的脉冲的宽度的影响。在这方面，读出电子器件205(特别是鉴别器208₁、...、208_N)仅能够区分具有特定最大重叠的连续脉冲。在重叠超过该最大值的情况下，则不能够区分脉冲。这导致死区时间间隔，所述死区时间间隔具有与具有最大重叠的脉冲之间的时间距离相对应的长度。因此，该死区时间间隔的长度随着脉冲宽度的增加而增加。

探测器元件201的有效面积的变化也发生在低光子通量处(即，当两个入射光子之间的时间间隔大于死区时间时)，并且能够借助于在低辐射通量处的平场校正来校正。在较高的辐射通量下，所述死区时间的变化比在较低的辐射通量处具有更大的影响。然而，这些变化不能够借助于在低辐射通量处进行的平场校正来补偿。

在图3a和图3b中，基于根据麻痹性探测器模型而提供的模拟来图示说明探测器元件201的死区时间的不均匀性的影响。在这样的探测器模型中，能够根据下式来计算所探测到的计数率m：

m＝n·A·e^-n·A·τ (1)

其中，n是每表面积的入射光子的速率，A是探测器元件201的有效面积，并且τ是探测器元件201的死区时间。在图3a和图3b中，计数率m被示为针对具有相同有效面积A但不同死区时间τ的不同模拟探测器元件的每表面积的入射光子速率的函数。假设死区时间τ是根据高斯分布来分布的，其平均值为τ＝23μs，并且标准偏差为τ＝2.3μs。

在图3a中，计数率m被示出为入射光子速率nA高达15kcps(千计数每秒)。在图中能够看到，针对这样的低通量，计数率m的变化相对较小。在图3b中，示出了针对高达250kcps的入射光子nA速率的计数率m。在图中能够看到，对于高入射光子速率nA，计数率m的变化显著更高。

为了具体校正不同探测器元件201的死区时间的这种变化并且避免由这些变化引起的图像伪影，执行校正流程。所述流程可以特别地在被集成于控制单元6中的校正模块8中执行。类似地，校正模块8可以被集成到另一单元中，诸如重建单元7，或者其可以被配置为成像***1的单独部件。

在校正流程中，确定探测器元件201的表示死区时间的参数，并且同时确定探测器元件的表示有效面积的参数。基于这些参数，探测器元件201的读出电子器件205被调整和/或由辐射探测器2输出的探测信号被修改。由于所述流程允许补偿有效面积类型不均匀性和死区时间类型不均匀性，因此不需要对探测器元件201的不均匀性的进一步补偿。具体地，能够省去辐射探测器2的额外平场化。

校正模块8基于在每个表面区域的不同入射光子速率处针对每个探测器元件201测量的多个计数率m来确定辐射探测器2的探测器元件201的死区时间和有效面积。为了执行测量，辐射探测器2优选以均匀强度被照射。为此目的，可以移除任何射束整形滤波器(如果在正常操作中使用)，诸如蝶形滤波器。为了以每表面积不同的入射光子速率来照射辐射探测器2，可以改变由辐射源3发射的辐射的强度。该变化可以由校正模块8根据预定例程来控制。在该例程期间，校正模块8可以控制辐射探测器3发射具有在例程期间增加的强度的辐射(然而，同样能够使用其他变化模式)。在辐射源3被配置为X射线管的情况下，控制单元6可以特别地改变管电流，以便改变所发射的辐射的强度，并且因此改变在辐射探测器2处的每表面积的入射光子速率。

针对每个探测器元件201，针对不同的入射光子速率n来测量计数率m，并且测量到的计数率m和相关联的入射光子速率n和/或指示其的参数(诸如管电流)由校正模块8的采集单元9来读取，并且被存储在校正模块8中。使用所存储的数据，所述校正模块的评估单元10基于探测器模型来确定探测器元件201的死区时间参数和有效面积参数，所述探测器模型允许根据入射光子速率n和/或指示其的参数来估计计数率m，并且其包括探测器元件的死区时间和有效面积作为参数。针对每个探测器元件201，评估单元10可以确定死区时间参数和有效面积参数，使得在测量到的计数率m与借助于模型估计的对应计数率之间的差异根据预定标准被最小化。

在一种实施方案中，使用麻痹性探测器模型来确定辐射探测器2的探测器元件201的死区时间和有效面积。具体地，可以使用类似于基于等式(1)的模型的模型。在所述模型中，可以假设入射光子速率与X射线管的管电流I成比例，即，具有常数c的n＝c·I。因此，模型中的计数率m由下式给出：

m＝I·c·A·e^-I·c·A·τ。 (2)

能够修改该等式以实现取决于I的log(m/I)的线性函数：

log(m/I)＝log(c·A)-c·A·τ·I， (3)

其中，log(.)表示自然对数。基于该等式并且基于测量到的计数率m以及相关联的管电流I，所述评估单元可以将直线(即，线性函数y＝a·x+b)拟合到使用测量到的数据而确定的对(I,log(m/I))(即，数据对(I，log(m/I))对应于直线的对(x,y))。这样的拟合使在测量到的计数率m与模型中的计数率的对应估计之间的差异根据标准被最小化，所述标准是由所应用的拟合技术来确定的，其中，可以使用本领域技术人员已知的任何适合的拟合技术。拟合的直线的y截距b对应于log(c·A)，并且允许根据c·A＝exp(b)来计算有效面积参数c·A。直线的斜率a对应于-c·A·τ。因此，能够根据下式根据直线的斜率a和y截距b来计算死区时间：

常数c可以在另外的流程中确定。在这种情况下，能够确定有效面积A，并且将其用于校正探测器元件的有效面积类型不均匀性。在备选实施方案中，基于参数c·A进行对这些不均匀性的校正。

在这两种实施方案中，可以使对有效面积类型不均匀性的校正类似于常规的平场校正，并且涉及在校正模块的校正单元11中所确定的校正参数。具体地，校正单元11可以基于如上文所解释地确定的参数c·A的有效面积或值来计算探测器元件201的参数c·A的平均有效面积或平均值。然后，校正单元10可以确定针对每个探测器元件201的校正因子，其可以对应于所确定的平均值与针对各自探测器元件201所确定的参数c·A的有效面积或值的比率。然后，通过使用校正因子校正使用计数器209₁、...、209_N确定的光子数量或速率来执行实际校正。为此目的，所述校正因子可以由读出电子器件205、特别是由处理电路210应用于表示光子数量或速率的信号。作为备选方案，当根据由辐射探测器2提供的探测信号来生成图像时，可以由重建单元7来应用所述校正因子。

为了补偿探测器元件201的死区时间类型不均匀性，校正单元11可以校准探测器元件201的读出电子器件205，使得所有探测器元件201具有至少近似相等的死区时间。因此，基于如上文所解释地确定的探测器元件201的死区时间，来校准读出电子器件205对死区时间的贡献。为了调节该贡献，校正单元11可以特别地调节由脉冲整形器电路生成的脉冲的脉冲宽度。具体地，校正单元11可以增加脉冲宽度，以便增加探测器元件201的死区时间并且减小脉冲宽度以便减少死区时间。优选地，这些调节在由期望的最小信噪比施加的限制内进行。因此，仅减小脉冲宽度，使得仍然实现可接受的信噪比水平。

为了调节脉冲宽度，校正单元11可以在一种实施方案中调节放大器206的增益。这样的调节导致脉冲高度改变，并且因此也导致改变的脉冲宽度。在这样的调节时，可以执行对读出电子器件205的新能量校准，以便补偿作为能量确定的基础的脉冲高度的变化。类似地，校正单元11可以以另一种方式来调节脉冲宽度。在这方面，放大器206和整形器电路207通常提供用于调节脉冲宽度的许多调谐能力，这对于本领域技术人员而言是已知的。

如上文所描述的，辐射探测器的探测器元件的不均匀性可以在谱CT***或探测发射对待成像对象的辐射的另一谱X射线设备中得到补偿。以类似的方式，能够在探测由对象反射的辐射的成像***(诸如反向散射X射线扫描器)中补偿辐射探测器的探测器元件。在此，可以借助于反射元件将来自所包括的X射线源的辐射引导到辐射探测器，以便采集被用于确定校正因子的测量数据，或者可以使用沿着朝向辐射探测器的方向发射的附加的X射线源来照射所述辐射探测器。

通过研究附图、公开内容和所附的权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，其与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分来提供，但是也可以以其他形式分发，诸如经由互联网或者其他有线或无线电信***。

权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种针对包括探测器元件(201)的辐射探测器(2)的校正设备(8)，每个探测器元件用于探测入射到所述探测器元件(201)上的光子，并且被配置为根据探测到的光子来提供探测器信号，其中，所述校正设备(8)能够被耦合到所述辐射探测器，并且所述校正设备包括：

采集单元(9)，其被配置为针对入射到所述辐射探测器(2)上的不同光子通量读取由所述探测器元件(201)探测到的入射光子通量的计数率(m)及其相关联的入射光子速率(n)和/或指示入射光子速率的参数；

评估单元(10)，其被配置为：使用所述计数率(m)及其相关联的入射光子速率(n)和/或指示入射光子速率的所述参数来基于探测器模型，针对每个探测器元件(201)确定所述探测器元件(201)的死区时间和所述探测器元件(201)的表示有效面积的参数，其中，所述探测器模型允许根据入射光子速率(n)和/或指示入射光子速率(n)的参数来估计计数率(m)，并且所述探测器模型包括所述探测器元件的所述死区时间和所述有效面积作为参数；以及

校正单元(11)，其被配置为：针对每个探测器元件(201)，基于所确定的所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的参数确定第一校正参数以补偿所述探测器元件(201)的所述有效面积的差异，并且基于所确定的所述探测器元件(201)的死区时间确定第二校正参数以补偿所述探测器元件(201)的所述死区时间的差异。

2.根据权利要求1所述的校正设备(8)，其中，每个探测器元件(201)包括读出电子器件(205)，所述读出电子器件包括至少一个第一部件(210)，所述至少一个第一部件用于提供指示入射到所述探测器元件(201)上的多个光子的探测信号，并且其中，所述校正设备(8)被配置为基于所述第一校正参数来调整所述至少一个第一部件(210)。

3.根据权利要求1所述的校正设备(8)，其中，针对探测器元件(201)的所述第一校正参数对应于在所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的所确定的参数的平均值与针对所述探测器元件(201)确定的所述参数的值之间的比率。

4.根据权利要求1所述的校正设备(8)，其中，每个探测器元件(201)包括读出电子器件(205)，所述读出电子器件包括至少一个第二部件(206、207)，所述至少一个第二部件用于提供包括脉冲的探测信号，每个脉冲指示由入射光子在所述探测器元件(201)中产生的电荷的量，并且其中，所述校正设备(8)被配置为基于所述第二校正参数来调整所述至少一个第二部件(206、207)。

5.根据权利要求1所述的校正设备(8)，其中，所述第二校正参数对应于用于调节所述探测器元件(201)的所述死区时间以使得所述探测器元件(201)具有大致相等的死区时间的参数。

6.根据权利要求1所述的校正设备(8)，其中，所述评估单元(10)被配置为：基于用于根据表示所述入射光子通量的参数估计由所述探测器元件(201)探测到的辐射通量的模型，来确定探测器元件(201)的表示所述有效面积的所述参数和探测器元件(201)的所述死区时间。

7.根据权利要求6所述的校正设备(8)，其中，所述模型取决于所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的所述参数并且取决于所述探测器元件(201)的所述死区时间，并且其中，所述评估单元(10)被配置为确定所述参数和所述死区时间以使得在所估计的辐射通量与探测到的辐射通量之间的差异被最小化。

8.根据权利要求6所述的校正设备，其中，所述评估单元(10)被配置为生成被拟合到数据点的曲线的参数，每个数据点对应于取决于探测到的光子通量的参数和指示相关联的入射光子通量的参数的对，所述曲线是基于所述模型来确定的。

9.根据权利要求6所述的校正设备(8)，其中，所述模型是由下式给出的：

m＝Q·P·exp(-Q·P·τ)，

其中，m对应于由所述探测器元件(201)探测到的所述光子通量，Q是表示所述入射光子通量的所述参数，P是所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的所述参数，并且τ对应于所述探测器元件(201)的所述死区时间。

10.根据权利要求8所述的校正设备(8)，其中，所述曲线是由下式给出的直线：

log(m/Q)＝log(P)-Q·P·τ，

其中，函数log(.)定义自然对数，并且其中，所述评估单元(10)基于所述直线的y截距来确定所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的所述参数并且基于所述直线的斜率来确定所述探测器元件(201)的所述死区时间。

11.根据权利要求6所述的校正设备(8)，其中，所述入射光子是在X射线管(3)中根据管电流I生成的X射线光子，从而所述入射光子通量由具有常数c的c·I给出，其中，c·I是指示所述入射光子通量的所述参数，并且其中，所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的所述参数对应于所述探测器元件(201)的所述有效面积。

12.根据权利要求6所述的校正设备(8)，其中，入射辐射是在X射线管(3)中根据管电流I生成的X射线辐射，从而所述入射光子通量由具有常数c的c·I给出，其中，所述管电流I是指示所述入射光子通量的所述参数，并且其中，所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的所述参数对应于c·A，其中，A是所述探测器元件(201)的所述有效面积。

13.一种成像设备(1)，包括根据权利要求1所述的校正设备(8)，并且还包括所述辐射探测器(2)。

14.根据权利要求13所述的成像设备(1)，还包括辐射源，其中，所述校正设备(8)被配置为控制所述辐射源发射辐射，使得所述辐射探测器被以不同光子通量照射。

15.一种针对包括探测器元件(201)的辐射探测器(2)的校正方法，每个探测器元件用于探测入射到所述探测器元件(201)上的光子，并且被配置为根据探测到的光子来提供探测信号，其中，所述校正方法包括：

针对入射到所述辐射探测器(2)上的不同光子通量采集由所述探测器元件(201)探测到的入射光子通量的计数率(m)及其相关联的入射光子速率(n)和/或指示入射光子速率的参数；

使用所述计数率(m)及其相关联的入射光子速率(n)和/或指示入射光子速率的所述参数来基于探测器模型，针对每个探测器元件(201)确定所述探测器元件(201)的死区时间和所述探测器元件(201)的表示有效面积的参数，其中，所述探测器模型允许根据入射光子速率(n)和/或指示入射光子速率(n)的参数来估计计数率(m)，并且所述探测器模型包括所述探测器元件的所述死区时间和所述有效面积作为参数；并且

针对每个探测器元件(201)，基于所确定的所述探测器元件(201)的表示所述有效面积的参数确定第一校正参数以补偿所述探测器元件(201)的所述有效面积的差异，并且基于所确定的所述探测器元件(201)的死区时间确定第二校正参数以补偿所述探测器元件(201)的所述死区时间的差异。