【

具体实施方式

】

图1A、图1B和图2各自示意示出来自不同视图的装置500。图1A示出所述装置500的平台530的第一表面531。所述平台530的所述第一表面531可支撑人体。图1B示意示出所述平台530的第二表面532。所述第二表面532与所述第一表面531相对。如图1B和图2所示，所述装置500具有布置在第一层510中的第一组辐射检测器521。所述第一组辐射探测器521连接到所述第二表面532。所述第一组辐射探测器521可包括至少两个辐射探测器521。所述辐射探测器521之间的所述第一层510的区域可没有任何辐射探测器。

图1B和图2中示意示出，根据实施例，所述装置500具有布置在第二层520中的第二组辐射检测器522。所述第二组辐射检测器522比所述第一组辐射检测器521更远离所述第二表面532。所述第二组辐射检测器522中的每一个辐射检测器可与所述第二表面532间隔开相同的距离。即，所述第二层520可平行于所述第二表面532。所述第二组辐射检测器522可包括至少两个辐射检测器522。所述辐射检测器522之间的所述第二层520的区域可没有任何辐射检测器。所述平台530位于所述人体和所述辐射检测器521和522之间。所述辐射检测器521和522可检测来自所述人体内的辐射源的辐射。所述辐射检测器521和522可检测所述辐射的图像。所述辐射可以是β射线或γ射线。

如图2所示，所述第一层510和所述第二层520是堆叠的。所述第二层520中的所述第二组辐射检测器521可对准所述第一层510的没有任何辐射检测器的区域。

人体内的辐射源可以是为了医疗目的而引入人体的放射性物质。所述放射性物质的例子可包括碘-131(¹³¹I)，碘-123(¹²³I)和碘-125(¹²⁵I)。在一个实例中，¹³¹I用于治疗甲状腺毒症(甲亢)和某些类型的甲状腺癌，因为甲状腺可吸收碘。在一个实例中，¹³¹I用作某些放射性药物的放射性标记物(例如¹³¹I-间碘苯甲酰胍(131I-MIBG)用于成像和治疗嗜铬细胞瘤和神经母细胞瘤)。因此，了解放射性物质的空间分布可有助于使用放射性物质来诊断或治疗某些疾病。所述装置500可具有处理器550，所述处理器550可基于由所述第一组辐射检测器521或所述第二组辐射检测器522检测到的辐射来确定所述辐射源的空间分布。

图3示意示出根据实施例的辐射检测器100(其是所述辐射检测器521和522之一)可具有像素阵列150。所述像素150的阵列可以是矩形阵列、蜂窝阵列、六边形阵列或任何其他合适的阵列。所述辐射检测器100可对在一段时间内入射在所述像素150上的辐射粒子的数目进行计数。所述辐射粒子的一个例子是伽马射线光子。每个所述像素150可配置成测量其暗电流，比如在每个辐射粒子入射到其上之前或同时测量其暗电流。所述像素150可配置成并行操作。例如，所述辐射检测器100可在所述辐射检测器100对另一个像素150上的另一个辐射粒子进行计数之前、之后或同时对入射在一个像素150上的一个辐射粒子进行计数。所述像素150可以是单独可寻址的。

图4A示出根据实施例的辐射检测器100的横截面示意图。所述辐射检测器100可包括辐射吸收层110和电子层120(例如，ASIC)，用于处理或分析在所述辐射吸收层110中产生的入射辐射粒子的电信号。所述辐射检测器100可包括或不包括闪烁。所述辐射吸收层110可包括半导体材料比如单晶硅。所述半导体对于感兴趣的辐射能量可具有高的质量衰减系数。

如图4B中根据实施例的辐射检测器100的更详细的横截面示意图所示，所述辐射吸收层110可包括由第一掺杂区111、第二掺杂区113的一个或多个离散区114组成的一个或多个二极管(例如，p-i-n或p-n)。所述第二掺杂区113可通过可选的本征区112而与所述第一掺杂区111分离。所述离散区114通过所述第一掺杂区111或所述本征区112而彼此分离。所述第一掺杂区111和所述第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区域111是p型并且区域113是n型，或者区域111是n型并且区域113是p型)。在图4B中的示例中，所述第二掺杂区113的每个离散区114与所述第一掺杂区111和所述可选的本征区112一起组成一个二极管。即，在图4B的示例中，所述辐射吸收层110包括多个二极管，其具有所述第一掺杂区111作为共用电极。所述第一掺杂区111还可具有离散部分。所述辐射吸收层110可具有与所述第一掺杂区域111电接触的电触点119A。所述辐射吸收层110可具有多个离散的电触点119B，每个所述电触点119B都与所述离散区域114电接触。

在辐射粒子撞击所述辐射吸收层110(包括二极管)时，所述辐射粒子可被吸收并通过若干机制产生一个或多个载流子。所述载流子可在电场下向电触点119A和电触点119B漂移。所述电场可以是外部电场。在实施例中，所述载流子可向不同方向漂移，使得由单个辐射粒子产生的所述载流子大致未被两个不同的离散区114共用。(“大致未被共用”在这里意指这些载流子中不到2％、不到0.5％、不到0.1％或不到0.01％流向与余下载流子不同的所述离散区114)。由入射在所述离散区域114的其中一个的足迹周围的辐射粒子产生的载流子大致未被这些离散区域114中的另一个共用。与一个离散区域114相关联的像素150可以是所述离散区域114周围的一个区域，由在其中入射的辐射粒子所产生的载流子大致全部(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或超过99.99％)流向所述离散区114。即，这些载流子中的不到2％、不到1％、不到0.1％或不到0.01％流到所述像素150外。

如图4C中根据实施例的辐射检测器100的替代详细横截面示意图所示，辐射吸收层110可包括半导体材料(例如，单晶硅)电阻器，但不包括二极管。所述半导体对于感兴趣的辐射能量可具有高的质量衰减系数。所述辐射吸收层110可具有在所述半导体的一个表面上与所述半导体电接触的电触点119A。所述辐射吸收层110可在所述半导体的另一个表面上具有多个电触点119B。

在辐射粒子撞击包括电阻器但不包括二极管的辐射吸收层110时，所述辐射粒子可被吸收并通过若干机制产生一个或多个载流子。一个辐射粒子可产生10到100000个载流子。所述载流子可在电场下向所述电触点119A和119B漂移。所述电场可以是外部电场。在实施例中，所述载流子可向不同方向漂移，使得由单个辐射粒子产生的所述载流子大致未被两个电触点119B共用(“大致未被共用”在这里意指这些载流子中不到2％、不到0.5％、不到0.1％或不到0.01％流向与余下载流子不同的离散部分)。由入射在一个电触点119B的足迹周围的辐射粒子产生的载流子大致未被另一个电触点119B共用。与电触点119B之一相关联的像素150可以是其周围的区域，由入射在其中的一个辐射粒子产生的载流子大致全部(大于98％，大于99.5％，大于99.9％或大于99.99％)流向所述电触点119B。即，小于2％，小于0.5％，小于0.1％或小于0.01％的所述载流子流到与所述电触点119B相关联的像素之外。

所述电子层120可包括电子系统121，其适于处理或解释由入射在所述辐射吸收层110上的辐射产生的信号。所述电子系统121可包括模拟电路比如滤波器网络、放大器、积分器、比较器等，和数字电路比如微处理器，以及内存。所述电子系统121可包括一个或多个ADC。所述电子系统121可包括由专用于单个像素的组件或由像素共享的组件。例如，电子系统121可包括可专用于每个像素150的放大器和在所有像素150之间共享的微处理器。所述电子系统121可通过通孔131电连接到像素。所述通孔之间的空间可用填充材料130填充，以增加所述电子层120到所述辐射吸收层110的连接的机械稳定性。其他键合技术可在不使用通孔的情况下将电子系统121连接到像素。

图5A和图5B各自示出根据实施例的电子系统121的组件图。所述电子系统121可包括第一电压比较器301、第二电压比较器302、计数器320、开关305、可选的电压表306和控制器310。

所述第一电压比较器301配置成将至少一个电触点119B的电压与第一阈值进行比较。所述第一电压比较器301可配置成直接监测电压，或者通过对在一段时间内流过电触点119B的电流积分来计算电压。所述第一电压比较器301可由所述控制器310可控地启动或停用。所述第一电压比较器301可以是连续比较器。即，第一电压比较器301可被配置为连续被启用并监视电压。所述第一电压比较器301可以是钟控比较器。所述第一阈值可以是一个入射辐射粒子可在所述电触点119B上产生的的最大电压的1-5％、5-10％、10％-20％、20-30％、30-40％或40-50％。最大电压可取决于入射辐射粒子的能量、辐射吸收层110的材料和其他因素。例如，第一阈值可以是50mV，100mV，150mV或200mV。

所述第二电压比较器302配置成将所述电压与第二阈值进行比较。所述第二电压比较器302可配置成直接监测所述电压，或者通过对一段时间内流过所述二极管或电触点的电流积分来计算电压。所述第二电压比较器302可以是连续比较器。所述第二电压比较器302可由所述控制器310可控地启动或停用。在停用所述第二电压比较器302时，所述第二电压比较器302的功耗可以是启动所述第二电压比较器302时的功耗的不到1％、不到5％、不到10％或不到20％。所述第二阈值的绝对值大于所述第一阈值的绝对值。如本文中所使用的，术语实数x的“绝对值”或“模数”|x|是x的非负值而不考虑它的符号。即，所述第二阈值可以是所述第一阈值的200％-300％。所述第二阈值可以是一个入射辐射粒子可在电触点119B上产生的最大电压的至少50％。例如，所述第二阈值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。所述第二电压比较器302和所述第一电压比较器301可以是相同部件。即，所述系统121可具有一个电压比较器，其可在不同时间将电压与两个不同的阈值进行比较。

所述第一电压比较器301或所述第二电压比较器302可包括一个或多个运算放大器或任何其他适合的电路。所述第一电压比较器301或所述第二电压比较器302可具有高的速度以允许系统121在高的入射辐射通量下操作。然而，具有高的速度通常以功耗为代价。

所述计数器320配置成记录入射在围绕电触点119B的像素150上的至少一个辐射粒子。所述计数器320可以是软件组件(例如，存储在计算机内存中的数字)或硬件组件(例如，4017IC和7490IC)。

所述控制器310可以是硬件部件比如微控制器和微处理器。所述控制器310配置成从所述第一电压比较器301确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值(例如，所述电压的绝对值从所述第一阈值的绝对值以下增加到等于或超过所述第一阈值的绝对值的值)时启动时间延迟。在这里因为电压可以是负的或正的而使用绝对值，这取决于是使用二极管的的阴极还是阳极的电压或使用哪个电触点。所述控制器310可配置成在所述第一电压比较器301确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值之前，保持停用所述第二电压比较器302、所述计数器320和所述第一电压比较器301的操作中不需要的任何其他电路。在所述电压变得稳定(即，所述电压的变化率大致为零)之前或之后，时间延迟可终止。短语“变化率大致为零”意指时间变化小于0.1％/ns。短语“变化率大致为非零”意指电压的时间变化至少为0.1％/ns。

所述控制310可配置成在时间延迟期间(其包括开始和终止)启动所述第二电压比较器。在实施例中，所述控制器310配置成在所述时间延迟开始时启动所述第二电压比较器。术语“启动”意指使部件进入操作状态(例如，通过发送信号比如电压脉冲或逻辑电平，通过提供电力等)。术语“停用”意指使部件进入非操作状态(例如，通过发送信号比如电压脉冲或逻辑电平，通过切断电力等)。操作状态可具有比非操作状态更高的功耗(例如，高10倍、高100倍、高1000倍)。所述控制器310本身可被停用直到所述第一电压比较器301的输出电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值时才启动所述控制器310。

如果在所述时间延迟期间，所述第二电压比较器302确定所述电压的绝对值等于或超过所述第二阈值的绝对值，所述控制器310可配置成使所述计数器320的其中一个计数器记录的数目增加一。

所述控制器310可配置成使得可选的所述电压表306在所述时间延迟期满时测量电压。所述控制器310可配置成使所述电触点119B连接到电接地，以使电压重置并使所述电触点119B上累积的任何载流子放电。在实施例中，所述电触点119B在所述时间延迟终止后连接到电接地。在实施例中，所述电触点119B连接到电接地并持续有限的重置时段。所述控制器310可通过控制开关305而使所述电触点119B连接到电接地。所述开关可以是晶体管比如场效应晶体管(FET)。

在实施例中，所述系统121没有模拟滤波器网路(例如，RC网路)。在实施例中，所述系统121没有模拟电路。

所述电压表306可将其测量的电压作为模拟或数字信号馈送给所述控制器310。

所述电子系统121可包括电连接到所述电触点119B的积分器309，其中所述积分器配置成从所述电触点119B收集载流子。所述积分器309可在放大器的反馈路径中包括电容器。如此配置的放大器称为电容跨阻放大器(CTIA)。所述CTIA通过防止运算放大器饱和而具有高的动态范围，并通过限制信号路径中的带宽来提高信噪比。来自所述电触点119B的载流子在一段时间(“积分期”)内累积在电容器上。在积分期终止后，对电容器电压进行采样，然后通过重置开关进行重置。所述积分器309可包括直接连接到所述电触点119B的电容器。

图6示意示出流过所述电触点119B的，由入射在围绕电触点119B的像素150的辐射粒子产生的载流子所引起的电流的时间变化(上曲线)和所述电触点119B电压的对应时间变化(下曲线)。所述电压可以是电流相对于时间的积分。在时间t₀，所述辐射粒子撞击像素150，载流子开始在像素150中产生，电流开始流过所述电触点119B，并且所述电触点119B的电压的绝对值开始增加。在时间t₁，所述第一电压比较器301确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值V1的绝对值，所述控制器310启动时间延迟TD1并且所述控制器310可在所述TD1开始时停用所述第一电压比较器301。如果所述控制器310在t₁之前被停用，在t₁启动所述控制器310。在所述TD1期间，所述控制器310启动所述第二电压比较器302。如这里使用的术语在时间延迟“期间”意指开始和终止(即，结束)和中间的任何时间。例如，所述控制器310可在所述TD1终止时启动所述第二电压比较器302。如果在所述TD1期间，所述第二电压比较器302确定在时间t₂电压的绝对值等于或超过所述第二阈值的绝对值，则所述控制器310等待使电压稳定。所述电压在时间t_e稳定，这时辐射粒子产生的所有载流子漂移出所述辐射吸收层110。在时间t_s，所述时间延迟TD1终止。在时间t_e或t_e之后，所述控制器310使所述ADC 306使电压数字化并确定辐射粒子的能量落在哪个仓中。然后控制器310使对应于仓的计数器320记录的数目增加一。在图6的示例中，时间t_s在时间t_e之后；即TD1在辐射粒子产生的所有载流子漂移出辐射吸收层110之后终止。如果无法轻易测量时间t_e，TD1可根据经验选择以允许有足够的时间来收集由辐射粒子产生的大致上全部的载流子，但TD1不能太长，否则会有另一个入射辐射粒子产生的载流子被收集的风险。即，TD1可根据经验选择使得t_s根据经验在时间t_e之后。因为一旦达到V2，控制器310可忽视TD1并且等待时间t_e，时间t_s不一定在时间t_e之后。因此，电压和暗电流对电压的贡献之间的差异的变化率在t_e大致为零。所述控制器310可配置成在TD1终止时或在t₂或中间的任何时间停用第二电压比较器302。

在时间t_e的电压与由辐射粒子产生的载流子的数目成正比，所述数目与辐射粒子的能量有关。所述控制器310可配置成使用所述电压表306来确定辐射粒子的能量。

在TD1终止或被所述电压表306数字化后(以较迟者为准)，所述控制器310使所述电触点119B连接到电接地并持续一个重置时段RST，以允许所述电触点119B上累积的载流子流到地面并重置电压。在RST之后，所述系统121已准备好检测另一个入射辐射粒子。如果所述第一电压比较器301被停用，所述控制器310可在RST终止之前的任何时间启动它。如果所述控制器310被停用，可在RST终止之前启动它。

图7示意示出根据实施例的方法的流程图。在步骤801中，由第一组辐射检测器521检测来自人体内的辐射源发射的辐射。在步骤802中，由第二组辐射检测器522检测所述辐射。在步骤803中，基于由第一组辐射检测器521检测的辐射和由第二组辐射检测器521检测的辐射，确定所述人体内所述辐射源的空间分布。

尽管本文已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是为了说明的目的而不是限制性的，其真正的范围和精神应该以本文的权利要求书为准。