JP6209683B2 - 光子を検出する検出デバイス及びそのための方法 - Google Patents
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Description
国際公開第2014/091278(A1)号パンフレット(特許文献4)には、検査領域をトラバースする放射線を検出し、それを示す電気信号を生成する直接変換検出器ピクセルを含むイメージングシステムにおいて、前記電気信号は、ピクセルの直接変換材によって生成されて当該信号のレベルをシフトする持続性電流を含むことが開示されている。持続性電流推定器は、持続性電流を推定し、該推定に基づき補償信号を生成する。前置増幅器は、電気信号及び補償信号を受信し、補償信号は持続性電流を実質的に相殺して、持続性電流を補償された信号を生成するとともに、補償された信号を増幅して、増幅された補償された信号を生成する。成形器は、増幅された補償された信号に基づき、直接変換材を照射する放射線のエネルギを示すパルスを生成する。
国際公開第2014/087264(A1)号パンフレット(特許文献5)には、X線画像情報の補正、例えば、X線検出器素子における持続性電流に関するX線画像情報の補正が開示されている。X線検出器は、オーミック接触を有する光伝導体として具現されてよく、夫々の光伝導体ピクセルにおいて衝突する光子の量及びエネルギに応じて光電流を出力する。そのような光伝導体は光伝導利得を示してよい。すなわち、X線放射によって照射される場合の測定電流は、電子−正孔対のみを生成する衝突光子により生じる電流よりも高い。光伝導利得を補償するよう、X線画像情報の画像補正のための方法であって、光電流を生成するX線放射に依存したX線検出器素子のリードアウト情報を受信し、補償情報を用いてリードアウト情報に光伝導利得を補償することを有する方法が提供される。
実施形態において、前記第2の期間は、前記第1の期間内にあり、前記第2期間電流供給ユニットは、前記第2の期間の間に前記センサからのピクセル電流を測定するよう構成され、前記第2期間電流供給ユニットによって供給される前記センサからの電流は、前記ピクセル電流に対応する。
・ 測定された全ピクセル電流及び光伝導利得から補償電流を決定すること;
・ 検出器のリードアウトごとにセンサ内の分極の度合いを決定するようベースライン再生フィードバック信号を検出又はモニタリングすること;及び/又は
・ ベースラインレベルを上回る如何なる信号も無視されることを確かにする回路をベースライン再生回路の入力部で含めること
によって、スペクトル型CTにおける直接変換検出器による固有誤差に起因したアーチファクトを低減する技術が提案される。
PCG=1+(Ipersistent/Iphoto) (1)
である。この式において、PCG=1は、全く電荷注入がない場合を表し、すなわち、持続性電流Ipersistentは消失する。
・ 前もってCd[Zn]Teピクセルセンサの各ピクセルの光伝導利得を決定すること,
・ 各測定期間(MP)における個別的な光子の数に加えて、しかし、サブMPインターバル(これは、X線信号の同時の計数及び積分を説明する、図3でも表されている国際公開第2007/010448(A2)号パンフレットにおいて記載されているCIX概念によって論じられているように、アナログフロントエンドに適用可能である。)において、各ピクセルにおいて観測される電流も測定すること,及び
・ 測定された全ピクセル電流Itotal及び(既知の)光伝導利得PCGから、その場合に電流源によって供給される、以下で記載される補償電流を導出すること
が提案される。補償は十分に高速であるべきであるから、サブMPインターバルはピクセル電流を測定するために使用される。結果として得られるフィードバックループのための時定数は、持続性電流Ipersistentがゆっくりと変化すると考えられるので、従来のBLRによるのと同じレンジにある(msレンジ)。“ゆっくりと”とは、パルス列によって引き起こされる電流変動に対してゆっくりということ、例えば、1kHzを下回る周波数しか含まないことを意味する点に留意されたい。
Ipersistent=Itotal(1−(1/PCG)) (2)
を提供する。
f(Itotal,PCG,Idark)=Itotal(1−(1/PCG))
である。
Iphoto=Itotal/PCG。
この式は、関係Itotal=Iphoto+Ipersistentから、及び式(2)から、次のように導出されてよい:
PCG=Icomp/Iphoto+1
この式において、Icompは持続性電流に対応する。
(a) 光伝導利得PCGの測定:スイッチS1L及びS1Rは閉じられ、それによりBLRが使用され得る。スイッチS2は、S3が左枝を接地GNDへ(ノードAの正確な電位を保つよう電圧源を介して)接続した状態で、(電流ミラーCMを介して)電流Icompを測定するよう位置S2cにあり、S3が左枝をI−チャネルI−CHへ接続するときに、Iphotoを測定するよう位置S2bにある。
(b) 通常動作:スイッチS1L及びS1Rが開いている。すなわち、BLRは切り離されている。S2は位置S2aにある。S3は、差動対の左枝をI−チャネルへ接続する。このモードにおいてのみ、デジタル−アナログ・コンバータDACは動作し、電流源I=f(Itotal,PCG,Idark)を制御する。
・ アノードと、カソードと、光子を電子及び正孔に変換する中間にある直接変換材とを有するセンサ10を設けること(ステップ1010),
・ 光子によって生成される電荷パルスを電気パルスに変換すること(ステップ1020),並びに
・ 電気パルスに基づき補償信号を供給すること(ステップ1030)。
Claims (15)
- 放射線源によって発せられる光子を検出する検出デバイスであって、第1の期間の間に前記光子を検出するよう構成される検出デバイスにおいて、
アノードと、カソードと、光子を電子及び正孔に変換する中間の直接変換材とを有するセンサと、
光子によって生成される電荷パルスを電気パルスに変換するよう構成される成形要素と、
前記成形要素の出力部と前記成形要素の入力部との間に結合される補償ユニットと
を有し、
前記補償ユニットは、光伝導利得供給回路を有し、該光伝導利得供給回路は、前記センサのために光伝導利得を供給するよう構成され、
前記補償ユニットは、第2期間電流供給ユニットを更に有し、該第2期間電流供給ユニットは、少なくとも第2の期間の間に前記センサから電流を供給するよう構成され、前記第2の期間は、前記第1の期間よりも短く、
前記補償ユニットは、補償信号を前記成形要素へ供給するよう構成され、
前記補償信号は、前記センサからの電流と、前記センサのための光伝導利得とに基づく、
検出デバイス。 - 前記補償ユニットは、第1の電流源、第2の電流源及び第3の電流源と、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタとを有し、
前記第1のトランジスタのソース及び前記第2のトランジスタのソースは、前記第1の電流源へ結合される、
請求項1に記載の検出デバイス。 - 前記第1のトランジスタのドレインは、前記第2の電流源へ結合され、
前記第2のトランジスタのドレインは、前記第3の電流源へ結合され、
前記電気パルスは、前記第1のトランジスタのゲートへ供給され、
基準電圧は、前記第2のトランジスタのゲートへ供給され、
前記第2のトランジスタのドレインは、前記成形要素の入力部へ結合される、
請求項2に記載の検出デバイス。 - 前記補償ユニットは、ベースライン再生回路を更に有する、
請求項1に記載の検出デバイス。 - 当該検出デバイスは、
ベースライン再生回路と、
第1のスイッチ、第2のスイッチ、第3のスイッチ及び第4のスイッチを有し、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間に前記ベースライン再生回路が結合されるスイッチングネットワークと、
電流ミラーと
を更に有し、
当該検出デバイスは、第1のモード及び第2のモードにおいて動作し、
前記第1のモードにおいて、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチは、前記ベースライン再生回路が動作するように閉じられ、前記第3のスイッチは、前記第2のトランジスタのドレインを前記電流ミラーへ結合し、前記第4のスイッチは、前記第1のトランジスタのドレインを接地へ結合し、
前記第2のモードにおいて、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチは、前記ベースライン再生回路が切り離されるように開き、前記第3のスイッチは、前記第2のトランジスタのドレインを前記第1のトランジスタのドレインへ結合する、
請求項2に記載の検出デバイス。 - 当該検出デバイスは、第4の電流源を更に有し、該第4の電流源は、前記第2のトランジスタのドレインと前記第1のトランジスタのドレインとの間に結合される、
請求項2に記載の検出デバイス。 - 当該検出デバイスは、デジタル−アナログ・コンバータ及び積分チャネルを更に有し、前記デジタル−アナログ・コンバータは、前記積分チャネルの出力部と前記第4の電流源の制御入力部との間に結合される、
請求項6に記載の検出デバイス。 - 前記補償ユニットは、ベースライン再生回路及び分極判定ユニットを有し、該分極判定ユニットは、前記ベースライン再生回路からのベースライン再生電流から前記センサ内の分極の程度を決定するよう構成される、
請求項1に記載の検出デバイス。 - 前記分極判定ユニットは、積分器回路を更に有し、該積分器回路は、前記ベースライン再生回路からのベースライン再生電流を積分するよう、且つ、該ベースライン再生電流を前記成形要素の入力部へ供給するよう構成される、
請求項8に記載の検出デバイス。 - 前記補償ユニットは、ベースライン再生回路及びリミッタ回路を有し、該リミッタ回路は、前記成形要素の出力部と前記ベースライン再生回路の入力部との間に結合される、
請求項1に記載の検出デバイス。 - 前記リミッタ回路は、前記電気パルスが所定の閾値を上回る場合に、前記ベースライン再生回路への前記電気パルスの供給を遮るよう構成される、
請求項10に記載の検出デバイス。 - 第1の期間の間に検出デバイスによって、放射線源によって発せられた光子を検出する検出方法であって、
アノードと、カソードと、光子を電子及び正孔に変換する中間の直接変換材とを有するセンサを設けるステップと、
前記センサのために光伝導利得を供給するステップと、
成形要素により、光子によって生成される電荷パルスを電気パルスに変換するステップと、
前記第1の期間よりも短い少なくとも第2の期間の間に前記センサから電流を供給するステップと、
前記センサからの電流と、前記センサのための光伝導利得とに基づく補償信号を前記成形要素へ供給するステップと、
画像を形成するよう前記電気パルスを処理するステップと
を有する検出方法。 - 前記補償信号を供給するステップは、ベースライン再生電流から前記センサ内の分極の程度を決定することを含む、
請求項12に記載の検出方法。 - 前記補償信号を供給するステップは、
前記電気パルスをリミッタ回路へ供給するステップと、
前記電気パルスが所定の閾値を下回ると前記リミッタ回路が決定する場合に、前記電気パルスをベースライン再生回路へ供給するステップと
を有する、請求項12に記載の検出方法。 - 前記第2の期間は、前記第1の期間内にあり、
前記第2期間電流供給ユニットは、前記第2の期間の間に前記センサからのピクセル電流を測定するよう構成され、
前記第2期間電流供給ユニットによって供給される前記センサからの電流は、前記ピクセル電流に対応する、
請求項1に記載の検出デバイス。
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