直接转换辐射探测
阅读说明：本技术 直接转换辐射探测 (Direct conversion radiation detection ) 是由 R·斯特德曼布克 C·赫尔曼 于 2018-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种辐射探测器(1)、一种成像系统以及一种用于辐射探测的相关的方法。所述探测器包括：直接转换材料(2),其用于通过直接光子-物质相互作用而将X射线和/或伽玛辐射转换成电子-空穴对。所述探测器包括阳极(3)和阴极(4),其被布置在直所述接转换材料(2)的相对侧上,使得电子和空穴能够分别由阳极和阴极来收集。所述阴极对红外辐射是基本上透明的。所述探测器包括光导层(5),所述光导层在阴极上的所述阴极与直接转换材料相对的一侧处,其中,所述光导层适于使红外辐射在所述直接转换材料上分布。所述探测器包括反射体层(6),所述反射体层被布置在光导层(5)上的在阴极相对的一侧处,其中,所述反射体层适于基本上反射红外辐射。所述探测器包括至少一个光发射器(7),所述至少一个光发射器毗邻光导层(5)和/或被集成在光导层(5)中,其用于将红外辐射发射到光导层中。(The invention relates to a radiation detector (1), an imaging system and an associated method for radiation detection. The detector includes: direct conversion material (2) for converting X-rays and/or gamma radiation into electron-hole pairs by direct photon-to-substance interaction. The detector comprises an anode (3) and a cathode (4) arranged on opposite sides of the direct conversion material (2) such that electrons and holes can be collected by the anode and the cathode, respectively. The cathode is substantially transparent to infrared radiation. The detector comprises a photoconductive layer (5) at a side of the cathode opposite the direct conversion material on the cathode, wherein the photoconductive layer is adapted to distribute infrared radiation over the direct conversion material. The detector comprises a reflector layer (6) arranged on the light guiding layer (5) at a side opposite the cathode, wherein the reflector layer is adapted to substantially reflect infrared radiation. The detector comprises at least one light emitter (7) adjacent to the light guiding layer (5) and/or integrated in the light guiding layer (5) for emitting infrared radiation into the light guiding layer.)
技术领域
本发明涉及辐射探测领域，并且具体涉及通过将入射辐射直接转换为电信号来探测伽玛光子和X射线光子。更具体而言，本发明涉及一种辐射探测器以及一种用于探测辐射的方法。
背景技术
在本领域中已知使用半导体材料，诸如II-VI族二元或三元化合物材料，例如CdZnTe(CZT)和CdTe，作为光子探测中的直接转换材料。这样的材料的优点在于：其对于X射线和伽玛光子谱范围内的光子可能具有良好的阻止能力，并且还可以提供良好的瞬态响应速度以用于将入射辐射直接转换为电信号。CdMnTe、InP、TIBr2或HGI2是材料的其他示例，其由于在适当的能量范围中具有高吸收率而可能适合于X射线和/或伽玛探测。
诸如CZT和/或CdTe的半导体合金可能还适合于在室温下操作并且能够处理高光子通量(例如，每平方毫米每秒超过一百万个光子)的辐射探测器。
因此，这些直接转换材料特别适合于例如在临床应用(诸如谱CT和/或核医学)中的能量分辨光子计数。直接转换材料(诸如CdTe和CdZnTe)可能特别适合于在光子计数能量分辨谱计算机断层摄影(PCS-CT)探测器中使用。
在基于这样的半导体材料的探测器元件中，通过被布置在半导体材料层的两侧上的一对电极来探测对X射线光子或伽玛光子的吸收。能够将电压施加到电极上，以在半导体材料上生成电场，例如使得一个电极充当阴极，而另一电极充当阳极。在成像阵列中，所述电极中的一个电极可以在多个单独的探测元件上共享，例如充当反电极，同时阵列中的每个探测器元件可以具有用于对吸收事件的空间分辨探测的专用读出电极。
然而，直接转换材料(诸如CZT和CdTe)可能对电荷俘获敏感，例如，这导致极化，例如在被暴露于光子通量时引起电场的变化。例如，在探测器中的电极对之间生成的电场中，通过吸收事件而释放的电荷能够通过施加在电极对上的电压差朝向电极之一驱动。这可以生成例如电流形式的可探测的电信号，其幅度与电流曲线的面积积分成比例，并且因此与由入射光子释放的电荷的量成比例。由此生成的评估信号可以被提供给脉冲鉴别器，所述脉冲鉴别器能够以基于阈值的方式来探测光子。
然而，如果通过在探测器体积中的电荷俘获形成空间电荷，例如在像素体积内部，则所施加的电场可能会因该电荷而相对减弱，从而使由光子-物质相互作用生成的电子-空穴对向收集阳极/阴极对的偏移更缓慢。
在本领域中已知减轻例如极化变化和/或电场变化的CZT或CdTe中的电荷俘获的影响。例如，在WO 2014/072939中，公开了直接转换半导体材料的子带红外辐射可以显著减小偏振，例如，使得能够在更高的管电流下实现计数而无任何基线偏移。该国际专利申请还公开了一种被集成到读出电路中的红外辐射设备，半导体晶体是被结合到该读出电路以便使得半导体晶体能够在四个侧面邻接的倒装芯片。
因此，根据在本领域中已知的方法，能够利用包括与高于材料的带隙的能量(例如，针对CZT为1.4eV)相对应的波长的光来照射所述半导体材料。如已经实验证实的，通常由红外辐射进行的这种照射能够辅助显著减少成像和能量分辨率伪影，所述伪影能够由电场条件变化而引起。
发明内容
本发明的实施例的目的是通过基于直接转换材料的探测器来提供良好并且有效的辐射探测。
上述目的是通过根据本发明的方法和设备来实现的。
本发明的实施例的优点在于：能够在辐射探测器中对红外照明进行容易并且有效地积分，以防止或减少直接转换材料的电荷俘获和/或极化。
本发明实施例的优点在于：能够实现对直接转换材料的良好的红外照明，例如基本上均匀的红外照明。
本发明的实施例的优点在于：能够在适合用于临床环境(例如，其用于诊断成像)的直接转换辐射探测器中提供红外照明单元，例如以便减轻成像伪影。
本发明实施例的优点在于：能够在用于诊断成像的光子计数辐射探测器中实现高计数率，例如在高X射线通量下。
在第一方面中，本发明涉及一种辐射探测器，所述辐射探测器包括：直接转换材料，其用于通过在所述直接转换材料中X射线和/或伽玛辐射的直接光子-物质相互作用而将所述辐射转换成电子-空穴对。所述探测器包括阳极和阴极，其被布置在所述直接转换材料的相对侧上，使得当在阳极和阴极上施加电压时，电子-空穴对中的电子和空穴能够分别由阳极和阴极来收集。此外，该阴极对红外辐射是基本上透明的(例如，透明的)。所述辐射探测器还包括光导层，所述光导层在阴极上在阴极的与所述直接转换材料相对的一侧处，其中，所述光导层适于使红外辐射在所述直接转换材料上分布。所述探测器还包括反射体层，所述反射体层被布置在光导层上的在波导层的与阴极相对的一侧处，其中，该反射体层适于(基本上)反射红外辐射。所述探测器还包括至少一个光发射器，所述至少一个光发射器邻接光导层和/或被集成在光导层中，其中，所述至少一个光发射器适于将红外辐射发射到光导层中。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述直接转换材料可以包括碲化镉锌(CdZnTe或CZT)晶体和/或碲化镉晶体。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述阴极可以连续地覆盖所述直接转换材料的一侧，并且阳极可以连续地覆盖所述直接转换材料的另一侧。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述阴极可以连续地覆盖直接转换材料的第一侧，并且所述探测器可以包括被布置在所述直接转换材料的与第一侧相对的第二侧上的像素化栅格中的多个阳极，使得能够以空间分辨的方式来收集通过辐射与所述直接转换材料的相互作用而生成的电子。具体地，所述探测器可以是成像探测器。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述阴极可以包括铟锡氧化物(ITO)。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述光导层可以是对于红外辐射透明的并且适于使红外辐射漫射。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述反射体层可以包括金属箔层，诸如铝箔。在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述至少一个光发射器可以包括发光二极管，所述发光二极管用于在700nm至1600nm的波长范围内的至少部分内(例如，在800nm至1200nm的范围内)发射光。
根据本发明的实施例的辐射探测器还包括读出电子设备，所述读出电子设备用于通过处理从阳极获得的电信号来探测、计数和/或分析电子-空穴对。这样的读出电子设备可以包括例如整形器、计数器、阈值比较器和/或基线恢复器。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述至少一个光发射器可以被电连接到阴极，以接收用于对光发射器供电的电源电流。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述至少一个光发射器可以被连接到电极，使得在阴极与电极之间的电流(例如，电源电流)能够对所述至少一个光发射器供电。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述反射体层可以是导电的并且被电连接到所述至少一个光发射器，从而充当用于对所述至少一个光发射器供电的电极。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述至少一个光发射器可以被连接到导电反射体层，使得在阴极与导电反射体层之间的电流能够对所述至少一个光发射器供电。
根据本发明的实施例的辐射探测器可以包括电源，所述电源用于在阳极和阴极上供应第一电压，例如高电压，例如在用于在直接转换材料上生成适当电场以实现辐射探测的电压的上下文中技术人员所理解的“高电压”；并且用于在阴极和反射体层上供应第二电压，例如偏置电压，例如在用于生成由诸如发光二极管的光发射器的光发射的电压的上下文中技术人员所理解的“偏置电压”。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述至少一个光发射器可以邻接光导层，使得至少一个光发射器在光导层的一侧或多侧上横向地布置。
在根据本发明的实施例的辐射探测器中，所述至少一个光发射器可以包括被嵌入(例如，集成和嵌入)在光导层中的光发射器的阵列。
在第二方面中，本发明涉及一种诊断成像系统，其包括根据本发明的第一方面的实施例的辐射探测器。
在第三方面中，本发明涉及一种用于探测辐射的方法，所述方法包括：
获得直接转换材料，其用于通过在所述直接转换材料中X射线和/或伽玛辐射的直接光子-物质相互作用而将所述辐射转换成电子-空穴对；阳极和阴极，其被布置在所述直接转换材料的相对侧上，其中，所述阴极对红外辐射是基本上透明的；
在所述阳极和所述阴极上施加第一电压，使得所述电子-空穴对中的电子和空穴能够分别由所述阳极和所述阴极来收集；
将红外辐射发射到光导层中，用于使红外辐射在所述直接转换材料上分布，所述光导层被设置在阴极上的在阴极的与所述直接转换材料相对的一侧处；以及
使用被布置在所述光导层上的在所述光导层的与阴极相对的一侧处的反射体层来反射红外光。
在随附的独立权利要求和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以适当地而不仅仅是权利要求中明确阐述地与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征相组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1图示了根据本发明的实施例的第一示例性探测器。
图2图示了根据本发明的实施例的第二示例性探测器。
图3图示了根据本发明的实施例的成像系统。
附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于例示的目的，所述元件中的一些元件的尺寸可能被放大而未按比例绘制。
权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。
在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
具体实施方式
将相对于具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于例示的目的，所述元件中的一些元件的尺寸可能被放大而未按比例绘制。尺度和相对尺度不对应于本发明的实践的实际减小。
此外，在说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等被用于区分相似的元件，而不必用于在时间上、在空间上、以等级或者以任何其他方式来描述序列。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且在本文中所描述的本发明的实施例能够以不同于在本文中所描述或示出的其他序列来操作。
此外，说明书和权利要求书中的术语“顶部”、“下方”等被用于描述性目的，而不必用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且在本文中所描述的本发明的实施例能够以不同于在本文中所描述或示出的其他取向来操作。
应当注意，权利要求中使用的术语“包括”不应当被解释为限于其后列出的单元；其并不排除其他元件或步骤。因此，应当解释为指定所提及的特征、整数、步骤或部件的存在，但是并不排除其他特征、整数、步骤或部件或者其组中的一项或多项的存在或增加。因此，表述“包括单元A和B的设备”的范围不应当限于仅包括部件A和部件B的设备。这意指相对于本发明，设备的唯一相关部件是A和B。
在整个说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例所描述的具体特征、结构或特性被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全都指代同一实施例，而是可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式来组合，这对于本领域普通技术人员而言根据本公开将是显而易见的。
类似地，应当意识到，在本发明的示例性实施例的描述中，有时将本发明的各种特征被组合在单个实施例、附图或者其描述中，以流线化公开内容并帮助理解各种发明方面的一个或多个方面。然而，该公开的方法不应当解释为反映了这样一种意图，即所要求保护的发明需要比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如所附权利要求所反映的，发明方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此，由此将详细说明之后的权利要求明确地并入该详细说明中，其中，每个权利要求独立地作为本发明的单独实施例。
此外，尽管在本文中所描述的一些实施例包括在其他实施例中包含的一些但不包括其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的那样。例如，在所附权利要求中，任何要求保护的实施例可以以任何组合使用。
在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，未详细示出公知的方法、结构和技术，以免混淆对本说明书的理解。
在第一方面中，本发明涉及一种辐射探测器，所述辐射探测器包括：直接转换材料，其用于通过在所述直接转换材料中X射线和/或伽玛射线辐射的直接光子-物质相互作用而将所述辐射成电子-空穴对；阳极和阴极，其被布置在所述直接转换材料的相对侧上，使得当在阳极和阴极上施加电压时，电子-空穴对中的电子和空穴能够分别由阳极和阴极来收集。阴极还对红外辐射是透明的。所述辐射探测器还包括在阴极上的在阴极的与所述直接转换材料相对的一侧上的光导层，其中，所述光导层适于使红外辐射在所述直接转换材料上分布。所述探测器还包括反射体层，所述反射体层被布置在光导层上的在波导层的与阴极相对的一侧处，其中，该反射体层适于反射红外辐射。所述探测器还包括至少一个光发射器，所述至少一个光发射器邻接光导层和/或被集成在光导层中，其中，所述至少一个光发射器适于将红外辐射发射到光导层中。图1示意性示出了根据本发明的实施例的示例性探测器1。为了清楚起见，在图1和图2中例如以“分解”视图将探测器1的各层间隔地示出，但是本领域技术人员将理解，在本发明的实施例中，这些层之间的直接物理接触可能是高度优选的。
辐射探测器1包括直接转换材料2，其用于通过在所述直接转换材料中对X射线和/或伽玛辐射的直接光子-物质相互作用而将所述辐射转换成电子-空穴对。
例如，直接转换材料2可以包括直接转换晶体，例如半导体晶体，例如二元或三元II-IV族化合物半导体的晶体，例如CZT晶体或CdTe晶体。
所述辐射探测器包括阳极3和阴极4。阳极和阴极被布置在直接转换材料2的相对侧上，使得当在阳极和阴极上施加电压V(例如，高电压)时，能够分别由阳极3和阴极4来收集由于辐射暴露而在所述直接转换材料中形成电子-空穴对中的电子和空穴。例如，阳极和阴极可以被配置为例如当在直接转换材料上施加电压V时，允许生成和收集由于直接转换材料的辐射暴露而造成的电子-空穴对，例如使得所述直接转化材料中的电场强度(例如，电压除以直接转换材料的厚度)在100V/cm至20kV/cm的范围内，例如在500V/cm至10kV/cm的范围内，例如在1kV/cm至5kV/cm的范围内。
阴极4可以连续地覆盖直接转化材料2的一侧。阴极4此外对红外辐射是透明的。例如，对于在700nm至1600nm波长范围的至少部分(例如在800nm至1200nm范围)中的光，例如至少对于与所述至少一个光发射器的发射谱相对应的红外光，阴极可以包括具有大于50％(例如高于60％，例如至少75％，例如至少80％)的总透射率的材料。具体地，阴极4可以包括导电的并且对红外辐射基本上透明的材料，例如，铟锡氧化物(ITO)材料。
阳极3可以连续覆盖所述直接转化材料的另一侧，即，直接转化材料2的与设置阴极4的一侧相对的一侧。备选地，探测器1可以包括被布置在所述直接转换材料的该另一侧上的像素化栅格中的多个阳极3，使得能够以空间分辨的方式来收集由辐射与直接转换材料的相互作用而生成的电子。
辐射探测器1还包括阴极4上的在阴极的与直接转换材料2相对的一侧处的光导层5。光导层5适于使红外辐射在直接转换材料2上分布。例如，光导层5可以包括光导元件，所述光导元件用于引导红外辐射，使得直接转换材料被红外辐射通过阴极4基本上均匀地照射。例如，光导层5可以对红外辐射透明。在优选实施例中，光导层5也可以适于使红外光漫射。例如，光导层5可以包括磨砂塑料材料。
光导层5可以形成光分布元件，例如，光漫射和/或衍射元件，其用于在红外辐射穿过阴极4之前对其进行漫射和/或衍射。例如，光导层5可以包括衍射和/或漫射板，红外辐射例如能够从该衍射和/或漫射板基本上均匀地耦合在阴极4上，并且因此优选通过阴极4基本上均匀地分布在直接转化材料2上。
所述探测器还包括被布置在光导层5上的在光导层5的与阴极4相对的一侧处的反射体层6，其中，该反射体层6适于反射红外辐射，例如反射体层6可以包括与光导层5形成接口的材料，对于在700nm至1600nm波长范围的至少部分中的光，例如在800nm至1200nm范围的至少部分中的光，例如至少对于与至少一个光发射器的发射谱相对应的红外光，该材料的反射率高于50％，例如高于60％，例如至少75％，例如至少80％。例如，所述反射体层可以包括金属箔层，诸如铝箔。反射体层6(例如，红外反射体层)可以有利地将尽可能多的红外光限制在探测器内，例如，限制在直接转换材料2中。
所述反射体层还可以是导电的。例如，反射体层6可以充当用于对至少一个光发射器7供电的电极，例如，如在图2中所图示的。
所述探测器还包括邻接光导层5和/或被集成在光导层5中的至少一个光发射器7，其中，所述至少一个光发射器适于将红外辐射发射到光导层5中。例如，所述至少一个光发射器可以包括发光二极管，例如用于发射在700nm至1600nm的波长范围内的光，例如，在800nm至1200nm范围的至少部分中的光。
在所述直接转换材料内(例如在CZT块中)的电场变化能够由空间-电荷区域的积聚引起，例如由于电荷俘获。
此外，所述探测器可以包括读出电子设备，例如能够进行高速率探测器读出的读出电子设备。
根据本发明的实施例的探测器可以特别适合于在临床环境中使用，例如，在诊断成像系统中使用。至少一个光发射器7能够被有利地集成在探测器上，而不会减小用于对探测器的读出的专用集成电路(ASIC)上的可用面积。例如，尽管红外光发射器可以被集成在读出ASIC上以从阳极侧照射直接转换材料，但是这将显著影响ASIC电路的成本并且减少前端电子设备的可用面积。
例如，所述阳极可以被集成在读出电路上，或者与读出电路例如连同读出电子设备共同集成在例如ASIC中。
在根据本发明的实施例的探测器中，红外照明单元被有利地集成在直接转换材料的阴极侧。具体地，阴极可以包括薄的光学透明的(或者至少在相关的IR范围内是透明的)高压触点。在阴极的顶部，例如在透明触点的顶部上，光导层5可以形成IR光导，所述IR光导用于使红外辐射跨整个表面几乎均匀地分布。
至少一个光发射器7(例如，至少一个LED)可以被有利地连接到阴极4，例如被连接到阴极4的高电压触点8，以接收用于对光发射器供电的电源电流。然而，本发明的实施例不必限于此，例如，至少一个光发射器7可以经由一对电极(例如，其可以与阴极4分离，例如隔离)来接收电力。
至少一个光发射器7可以被连接到阴极4和另一电极9，使得在阴极4与另一电极9之间的电流能够对至少一个光发射器7供电。
在优选实施例中，至少一个光发射器7可以被连接到导电反射体层6，使得在阴极4与导电反射体层6之间的电流能够对至少一个光发射器7供电。换言之，另一电极9可以是或者可以包括导电反射体层6。然而，本发明的实施例不必局限于此，例如另一电极9也可以与反射体层6分离，例如隔离。
例如，所述探测器可以包括电源，所述电源用于向阳极和阴极供应电压以便获得在阳极与阴极之间的预定电势差V，以及用于向反射体层6供应电压以便获得在阳极与反射体层之间的预定电势差V+V偏置，其中，V可以指代合适的高电压，其用于在直接转换材料中生成合适的电场以用于辐射探测目的，而V偏置可以指代光发射器的(例如，LED的)偏置电压。本领域技术人员应理解，取决于衬底内LED的阴极/阳极取向，该电势V偏置可以具有数值上的负值或数值上的正值。
因此，当与没有提供红外照明的常规探测器堆栈相比时，根据本发明的实施例的探测器可以有利地仅需要一个额外的电连接。
如在图1中所示的，至少一个光发射器7(例如，至少一个红外发光二极管(LED))可以邻接光导层5。例如，直接转换材料2可以包括入射表面S，待探测的X射线和/或伽玛辐射可以通过该入射表面S进入直接转换材料2。所述光发射器可以有利地从入射表面S横向地布置，使得光发射器不遮挡待探测的入射辐射的潜在轨迹。至少一个光发射器7因此可以被放置在光导层5的一侧或多侧上。
图2图示了根据本发明的实施例的另外的示例性辐射探测器1。至少一个光发射器7可以被集成在光导层5中。这有利地允许根据本发明的实施例的探测器彼此邻接，而在其之间不需要间隙来容纳至少一个光发射器7。例如，至少一个光发射器7(例如，多个红外发光二极管)可以被嵌入在光导层5中，例如被嵌入在对红外光透明的衬底中，例如适于使红外光漫射的红外透明衬底。例如，至少一个光发射器7可以跨整个衬底包括光发射器(例如，LED)的阵列。可以预先确定光发射器的数量和阵列的间距，使得能够获得在光导层5上并且因此在直接转换材料2上(至少其表面S上)的红外光的均匀分布。
在第二方面中，如上文所描述的，本发明的实施例还涉及一种诊断成像系统，其包括根据本发明的第一方面的实施例的辐射探测器。
例如，诊断成像系统100可以是计算机断层摄影系统，例如谱计算机断层摄影系统。
图3图示了包括谱计算机断层摄影(谱CT)扫描器的成像系统100。成像系统100可以包括大致固定机架102和旋转机架104。旋转机架104可以由固定机架102可旋转地支撑，并且可以关于纵轴Z绕检查区域106旋转。
辐射源108(诸如X射线管)可以通过旋转机架104可旋转地支撑，诸如与该旋转机架104一起旋转，并且可以适于发射穿过检查区域106的多能量辐射。辐射源108可以包括单个宽谱X射线管或者由单个宽谱X射线管构成。备选地，所述辐射源可以适于在辐射期间在至少两个不同的光子发射谱之间可控制地切换，例如在至少两个不同的峰值发射电压(例如80kVp、140kVp等)之间切换。在另一变型中，辐射源108可以包括两个或更多个X射线管，其被配置为发射具有不同平均谱的辐射。在另一变型中，辐射源108可以包括以上的组合。
辐射敏感探测器阵列110可以跨检查区域106与辐射源108相对地呈一角度弧。根据本发明第一方面的实施例，阵列110可以包括一排或多排探测器1，其沿着Z轴方向相对于彼此布置。阵列110可以适于探测穿过检查区域106的辐射，并且生成指示所述辐射的信号。辐射敏感探测器阵列110包括根据本发明的第一方面的实施例的直接转换探测器，诸如CdTe、CdZnTe或其他直接转换探测器。
所述系统可以包括用于重建由探测器阵列110输出的信号的重建器112。这可以包括将信号分解成各种能量相关的分量。重建器112可以适于重建能量相关的分量并且生成与一个或多个不同能量相对应的一幅或多幅图像。重建器112还可以组合能量相关的分量以生成非谱图像数据。
所述系统可以包括用于支撑检查区域中的目标或对象的对象支撑件113，诸如卧榻。所述系统还可以包括操作员控制台114，例如被编程用于控制或监测系统100和/或用于为操作员提供用户界面的通用计算机。控制台114可以包括诸如监视器或显示器的人类可读输出设备以及诸如键盘和鼠标的输入设备。驻留在控制台114上的软件可以允许操作员经由图形用户界面(GUI)或者以其他方式与扫描器100交互。该交互可以包括选择谱成像协议或非谱成像协议、启动扫描等。
成像系统100可以被可操作地连接到工作站，例如计算系统116(诸如计算机)，其可以包括用于促进与谱CT扫描器进行通信的输入/输出(I/O)接口118。成像系统100可以包括计算系统116作为系统级集成部件，或者成像系统100可以适于与独立计算系统116进行通信，例如将图像数据传输到计算系统116。
计算系统116还可以包括输出设备120。一个或多个输出设备可以包括例如显示监视器、胶片打印机、纸张打印机和/或用于音频反馈的音频输出。所述计算系统还可以包括输入设备122，或者多个输入设备，诸如鼠标、键盘、触摸界面和/或语音识别界面。计算系统116还可以包括至少一个处理器124，诸如中央处理单元(CPU)、微处理器、用于处理的专用集成电路(ASIC)和/或经适当配置的可编程硬件处理器，诸如现场可编程门阵列。所述计算系统可以包括计算机可读存储介质126，例如非瞬态存储器，诸如物理数字存储器。计算机可读存储介质126可以存储计算机可读指令128和数据130。至少一个处理器124可以适于执行计算机可读指令128。至少一个处理器126还可以执行由信号、载波或其他瞬态介质承载的计算机可读指令。备选地或另外地，所述至少一个处理器可以被物理地配置为例如完全地或部分地体现指令128，而不一定需要对这些指令的存储器存储，例如通过对现场可编程门阵列或专用于执行至少部分指令的ASIC来实现。
指令128可以包括图像处理算法132，其用于分割、分析、配准、量化、测量、过滤和/或执行诊断图像处理领域中已知的其他典型图像处理任务。
在另外的方面中，本发明的实施例还涉及一种用于探测辐射的方法。所述方法包括获得直接转换材料，其用于通过在所述直接转换材料中X射线和/或伽玛辐射的直接光子-物质相互作用而将所述辐射转换成电子-空穴对，使阳极和阴极布置在所述直接转换材料的相对侧，其中，阴极对红外辐射基本上透明。
所述方法包括在阳极和阴极上施加第一电压(V)，例如适当的高电压，使得电子-空穴对中的电子和空穴能够分别由阳极和阴极来收集。
所述方法包括将红外辐射发射到光导层中，以使红外辐射在所述直接转换材料上分布，其中，所述光导层被设置在阴极上在阴极的与所述直接转换材料相对的一侧处。
所述方法包括使用被布置在光导层上在光导层的与阴极相对的一侧处的反射体层来反射红外光。
相对于上文提供的与本发明的第一方面的实施例有关的描述，根据本发明的实施例的方法的细节应当是清楚的。具体地，根据本发明的实施例的由探测器执行的功能或探测器的操作应当被理解为构成根据本发明的实施例的方法的对应步骤和/或特征。