CN101558325B - 用于对x射线光子进行计数的装置、成像设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对X射线光子(12，14)进行计数的装置(10)。该装置(10)包括适于将光子(12，14)转换成电荷脉冲的传感器(16)、适于将电荷脉冲(51)转换成电脉冲(53)的处理元件(18)以及适于将电脉冲(53)与第一阈值(TH1)进行比较并且在超过第一阈值(TH1)时输出事件(55)的第一鉴别器(20)。第一计数器(22)对这些事件(55)进行计数，除非第一门控元件(24)禁止计数。当第一鉴别器(20)输出事件(55)时启用第一门控元件(24)，并且当通过测量或通过关于在处理元件(18)中处理光子(12，14)所需的时间的知识发现对光子(12，14)的处理被完成或即将完成时停用第一门控元件。通过启用和停用第一计数器(22)，可以解决堆积事件，即多个电脉冲(53)的堆积。本发明还涉及相应的成像设备和相应的方法。

Description

用于对X射线光子进行计数的装置、成像设备和方法

技术领域

本发明涉及对X射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的装置、成像设备和方法。

背景技术

当要生成对象内部的三维图像时，计算机断层摄影(CT，也被称为计算断层摄影)已经发展成常用手段。三维图像是基于围绕单一旋转轴获得的大量二维X射线图像创建的。虽然CT最常用于人体的医学诊断，也已经发现其适用于非破坏性材料测试。关于CT的基础和应用的详细信息可以在Willi A.Kalender的“Computed Tomography”(ISBN 3-89578-216-5)这本书中找到。

未来CT和X射线成像的一个关键创新方面在于对光子的能量分辨的计数，当被分析的对象暴露于X射线辐射时允许这些光子穿过该对象或者这些光子透射过该对象。根据所透射过的光子(未被吸收)具有的数量和能量，可以推断出X射线辐射所行进经过的是哪种类型的材料。特别地，这可以识别人体内的不同部分、组织和材料。更具体地说，吸收系数是依赖于能量的，因此开发出能够分辨撞击光子的能量的探测器可以解决这一依赖性并导致“射束硬化”效应的消除。

当涉及对光子的探测和计数时，可以理解的是，当光子撞击传感器的转换材料时它产生电荷脉冲(有时也被称为电流脉冲)。探测到这一电荷脉冲并推断出电子的存在。该电荷脉冲源于较大数量的电子-空穴对，这些电子-空穴对是在X射线光子与传感器转换材料相互作用时生成的。这一电荷脉冲的持续时间对应于所谓的电荷收集时间。

本申请的重点不是探测单个电子-空穴对，而是处理源于表示光子的电子-空穴对的电荷脉冲，这也可以表述为“探测光子”或“对光子进行计数”。对于由X射线光子的相互作用生成的电荷脉冲，也使用电荷脉冲属于这一X射线光子这样的表述。同样地，例如“处理由光子撞击传感器所产生的电荷脉冲”在下文中有时也表示为“处理光子”。

当实现用于计算机断层摄影应用的计数探测器时主要关注点之一是处理进入的光子的非周期特性。必须考虑的是光子通量是非常高的且在时间上随机分布。光子的分布可以用Poisson分布来描述。

由于该随机分布，很可能发生所谓的堆积事件。这意味着，一个或多个额外的光子可能在探测器处理完先前的光子之前达到。这种堆积事件可能产生错误的结果并可能显著降低成像器件的能量分辨率。

不能探测到新的事件意即不能处理新的撞击光子的时间窗口被称为探测器的死时间。当正确地考虑探测器的死时间时，可以更好地考虑堆积事件。然而，总是还存在仅部分处理事件/光子的风险和/或忽视事件/光子的风险。

如何解决对堆积脉冲的拒绝的一个理念在Canberra Industries，Inc.的编号为NAN 0013,8/93的申请文件“A Practical Guide to High Count RateGermanium Gamma Spectroscopy”第10-12页有所描述。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于对X射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的装置，该装置具有改进的计数性能。本发明的另一目标是提供一种基于对X射线光子的计数且尤其适用于医学用途的相应的成像设备。本发明的又一个目标是提供一种用于对X射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的改进的方法。

根据本发明的一个方面，这一目标通过一种用于对X射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的装置而实现，该装置包括适于将光子转换成电荷脉冲(使用如CdZnTe、CdTe等材料)的传感器、适于将电荷脉冲转换成电脉冲的处理元件、适于将电脉冲与第一阈值进行比较并且在超过第一阈值时输出事件的第一鉴别器、适于对事件进行计数的第一计数器以及适于选择性地抑制第一计数器对事件的计数的第一门控元件，其中，第一门控元件包括连接到第一鉴别器的输出的启用输入以及与处理元件的状态相关联的停用输入，从而当启用第一门控元件时禁止第一计数器的计数以便处理电脉冲的堆积。

根据本发明的另一方面，这一目标通过一种基于对X射线光子的计数且尤其适用于医学用途的成像设备而实现，该成像设备包括前述的装置。这种成像设备尤其体现为X射线机器、计算机断层摄影、用于核医学技术的设备(例如正电子发射断层摄影或单光子发射计算机断层摄影)或任何其他射线摄影设备。

根据本发明的又一方面，这一目标通过一种用于对X射线光子尤其是计算机断层摄影中的光子进行计数的方法而实现，该方法包括以下步骤：

-将光子转换成电荷脉冲，

-利用处理元件将电荷脉冲处理成电脉冲，

-将电脉冲与阈值进行比较，

-当超过阈值时输出事件，以及

-当停用门控时对事件进行计数，

-其中，基于事件启用门控，并且根据处理元件的状态停用门控，从而当启用门控时禁止计数以便处理电脉冲的堆积。

因此，本发明采用以下理念：等待事件发生，对事件进行计数，然后禁止对进一步的事件的计数直到与处理元件相关的特定情况或条件发生。通过采用这一方案，可以避免对某一事件的处理干扰或破坏随后的事件的能量信息。

停用输入与处理元件的状态相关联意味着，为了使停用输入的状态与处理元件的状态相关，有可能但是非强制性地将停用输入连接到处理元件的部件。特别地，如稍后将示出的，有可能基于处理元件的预期状态设置停用输入，该预期状态来源于关于处理元件如何处理光子的一般知识。

关于术语“连接”，应该意识到，虽然直接的连接可以是一个设计选择，也有可能经由电元件/电子元件或甚至经由电网络来实现这一连接。因此，当提到“连接”的元件时，可以理解为以下含义，即一个元件的输入条件的变化引起另一元件的输入状态的变化。

在优选实施例中，停用输入连接到清除鉴别器的输出，该清除鉴别器适于将电脉冲与清除阈值进行比较并且当电脉冲的电压下降到清除阈值以下时改变停用输入的状态。

在这一实施例中，将另一鉴别器即清除鉴别器连接到处理元件，具体而言是连接到处理元件的输出，以便随时间监测电脉冲。特别地，这意味着清除鉴别器随着电脉冲的建立而经受升高的电压，且随着脉冲的逐渐减弱而经受降低的电压。通过电连接使停用输入与处理元件的状态相关联。优选将停用输入连接到处理元件的输出，特别地，如果处理元件包括整形器，则连接到整形器的输出。

如果电脉冲的当前状态或当前电压水平下降到清除阈值以下，则清除鉴别器将改变停用输入的状态。

虽然有可能使用具有两个阈值的鉴别器以便建立滞后现象，但采用具有一个阈值的鉴别器是足够的。在这种情况下，当电脉冲的电压上升到清除阈值以上时停用输入的状态也发生变化(例如从0到1)。将清除阈值设置为指示出对光子的处理被完成或几乎完成的电压水平。

总体上，这一实施例提供了以下功能性：撞击传感器的光子生成电荷脉冲，由处理元件将该电荷脉冲转换成电脉冲。如果该电脉冲超过第一鉴别器的第一阈值，则第一鉴别器生成由第一计数器进行计数的事件。这一事件还被第一门控元件的启用输入接收，这进而禁止对后续事件的进一步计数。

在达到峰值之后，导致事件的生成的电脉冲将逐渐减弱。应该注意，由于第一门控元件的停用输入连接到处理元件，即使由第一鉴别器生成的事件结束(例如由下降沿指示)，这一事件的结束也不会直接影响第一门控元件的状态。

随着电脉冲逐渐减弱，处理元件将达到指示出对光子的处理被完成或即将完成的状态。这一状态由在处理元件内或在处理元件处且优选在处理元件的输出处达到的某一电压水平来指示。如果由处理元件生成的电脉冲的电压下降到清除阈值以下，则停用输入的状态将发生变化，以便禁能第一门控元件的禁止作用并再次允许对事件进行计数。

这一实施例的益处在于，只要已经对一个事件进行了计数则禁止进一步的计数，并且在重新使能计数之前等待电脉冲下降到清除阈值以下。如果在第一事件之后很快发生第二事件，则将不对第二事件进行计数，这是因为直到过去了足够的时间以便电脉冲逐渐减弱并下降到清除阈值以下后，电脉冲的电压才将下降到清除阈值以下。因此，提供了有效且相当容易实施的理念以便处理堆积事件。

在另一优选实施例中，清除阈值表示处理元件的基线阈值。

处理元件的基线阈值应理解为指示出处理元件已经完成或即将完成对光子的处理的阈值。换句话说，基线阈值是处理元件处于允许下一个进入的光子被正确地处理的状态的指标。特别地，如果处理元件包括前置放大器和整形器，可以将清除阈值设置为指示出整形器已经完成或即将完成对脉冲的整形的水平。

以这种方式，实现了一种有效的手段来确定何时完成或即将完成对光子的处理。

在另一优选实施例中，将至少一个第二鉴别器与第一鉴别器并联，第二鉴别器连接到适于对事件进行计数的第二计数器，第二鉴别器适于将电脉冲与第二阈值进行比较并且当超过第二阈值时输出事件。

这一实施例改进了关于光子能量而对光子的分析，因为可以通过使第二阈值不同于第一阈值来实现多阈值探测器。例如，如果第一阈值低于第二阈值，低能量事件将仅被第一计数器计数，而高能量事件将被第一计数器和第二计数器都计数。这允许确定发生了多少低能量事件和多少高能量事件。当然，这一方案可以扩展到多个鉴别器/计数器，从而可以鉴别多于两个能级。

在另一优选实施例中，提供适于选择性地抑制第二计数器对事件的计数的第二门控元件，其中，第二门控元件包括连接到第二鉴别器的输出的启用输入以及连接到清除鉴别器的输出的停用输入。

这提供了相对简单的方案来将第二计数器用于处理堆积事件。如果电脉冲上升到第二阈值以上，则第二鉴别器输出由第二计数器计数的事件。此时启用第二门控元件，从而禁止第二计数器对进一步的事件的计数。基本上与第一门控元件同时，即当电脉冲的电压下降到清除鉴别器的清除阈值以下时，将第二门控元件禁能。

应该注意，当然有可能为第二门控元件提供单独的清除鉴别器。然而，通过使用禁能第一门控元件和第二门控元件二者的一个清除鉴别器，实际上可以同时重新使能第一计数器和第二计数器的计数。

在另一优选实施例中，将时间测量元件连接到第一门控元件的输出。

这允许测量实际死时间和/或平均死时间，以便有效地校正死时间效应，从而在一定程度上解决堆积事件并能够更好地确定被观察事件的正确率。如本申请的介绍性部分所述，处理死时间是困难的，因为它可能依赖于事件的高度。另外，堆积事件可能以受Poisson统计驱动的随机方式延长死时间，从而导致可延长(可瘫痪(paralyzable))的死时间。

通过测量计数器已经被禁能多长时间，可以确定实际死时间。同时，通过考虑两个或更多测得的死时间，可以获得平均死时间。

在另一优选实施例中，停用输入连接到计时器，由第一鉴别器触发计时器的启动，将计时器的持续时间设置为处理元件的稳定时间，并且计时器的停止改变停用输入的状态。

这一实施例提供了一种有效但简单的手段来处理多个电脉冲的堆积而不需要处理元件与停用输入之间的实际连接。这一实施例的功能性如下：

当第一鉴别器生成事件时，第一计数器对该事件进行计数且启用第一门控元件，由此禁止第一计数器的进一步计数。启动计时器并运行一定时间，即所谓的稳定时间。这是在高的统计置信度下光子的处理被完成或即将完成所用的时间。该稳定时间表示处理单个光子花费多长时间，并且可以基于数学计算和/或经验测量而被很好地确定。因此，当计时器停止时，可以以高度的统计置信度假设处理元件已经准备好处理下一个光子，即使未直接测量处理元件的状态。当计时器停止时，改变停用输入的状态，以便停用第一门控元件并重新使能对事件的计数。

如果第二事件快速紧随第一事件，意即在计时器仍然运行时第二事件紧跟着发生，则重新启动计时器且不对第二事件进行计数。只有当在指定的持续时间内没有进一步的事件发生时，计时器才将达到停止条件且第一门控元件将被停用。

应该注意，当使用计时器时，也可以应用上述的多阈值探测器的理念。

在另一优选实施例中，第二计数器包括禁能输入，当启用禁能输入时禁止第二计数器对所接收的事件进行计数，禁能输入连接到第一门控元件的输出。

可以通过很多不同的方式阻止计数器对事件进行计数。例如，当使用开关元件尤其是半导体开关元件时，可以阻止事件到达计数器。然而，存在与开关元件的使用相关联的缺点。因此提议提供具有禁能输入的计数器，当被启用时该计数器不对到达该计数器的事件进行计数。这允许快速打开/关闭计数而不需要额外的开关元件。

在第一门控元件的输出与第二计数器的禁能输入之间提供延迟元件可以是有利的。可能发生如下情况，即当电脉冲建立时，超过第一鉴别器的第一阈值，由此启用第一门控元件，这进而可能禁能第二计数器，甚至在脉冲超过第二阈值之前，由此禁止第二计数器对这一事件进行计数。延迟元件确保在已经超过第一阈值之后且禁能第二计数器之前给出足够的时间，以便等待电脉冲是否还超过第二阈值。

在本发明的另一优选实施例中，提供至少一个第三计数器，该第三计数器适于对未被第一计数器计数的事件的数量进行计数。

这改善了对进入的光子的分析，因为对多少事件上升到阈值以上进行了计数并且对多少事件由于第一计数器被禁能而未被计数进行了计数。当然，这一理念根据需要可以扩展到多个计数器。

在另一优选实施例中，第三计数器连接到逻辑元件，该逻辑元件适于指示出在第一计数器被禁能时第一鉴别器何时输出事件。

这提供了非常简单但有效的手段来对第一计数器尚未计数的事件进行计数。特别地，可以使用与元件(AND-element)，其通过第一端口连接到第一鉴别器的输出并通过第二端口连接到第一门控元件的输出。然后，如果第一鉴别器生成了事件并且如果与此同时启用了第一门控元件，则将由第三计数器对该事件进行计数。

在本发明的另一优选实施例中，处理元件包括至少一个前置放大器和至少一个整形器。

这提供了有效的手段来实现处理元件。作为替代，处理元件也有可能包括整形前置放大器。

在另一优选实施例中，门控元件是以置位输入作为启用输入并以复位输入作为停用输入的触发器。

该触发器是用于提供门控元件的经济有效的手段。

在另一优选实施例中，第一计数器包括禁能输入，当启用禁能输入时禁止第一计数器对所接收的事件进行计数，该禁能输入电连接到第一门控元件的输出。

通过提供禁能输入，可以快速并方便地打开和关闭计数器的计数而不必提供额外的开关元件。

通过参考以下描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。

应该理解，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以用于所指示出的相应组合，而且可以用于其他组合或作为孤立的特征。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且将通过参考这些附图在以下描述中更详细地进行解释，在附图中：

图1示出用于在成像设备中对光子进行计数的装置；

图2示出用于在计算机断层摄影中对光子进行计数的方法；

图3示出根据本发明的装置的第一实施例；

图4示出根据本发明如何处理脉冲的堆积；

图5示出根据本发明的装置的第二实施例；

图6示出根据本发明的装置的第三实施例；

图7示出根据本发明的装置的第四实施例；

图8示出根据本发明的装置的第五实施例；以及

图9示出根据本发明的装置的第六实施例。

具体实施方式

图1示出用于对X射线光子12、14进行计数的装置10的高层次概况。装置10被包含在尤其是计算机断层摄影的成像设备11中。

装置10包括适于将光子12、14转换成电荷脉冲的传感器16、适于将电荷脉冲转换成电脉冲的处理元件18、适于比较电脉冲和第一阈值TH1并且在超过第一阈值TH1时输出事件的第一鉴别器20。该装置10还包括适于对事件进行计数的第一计数器22以及适于选择性地抑制第一计数器22对事件的计数的第一门控元件24。

第一门控元件24包括连接到第一鉴别器20的输出28的启用输入26以及与处理元件18的状态相关联的停用输入30，从而当启用第一门控元件24时禁止第一计数器22的计数以便处理多个电脉冲的堆积。下面的描述将提供对装置10的更详细的描述。

图2示出根据本发明当对X射线光子12、14尤其是计算机断层摄影中的光子12、14进行计数时的基本步骤。

在步骤32，撞击传感器16的光子12、14被转换成电荷脉冲。然后，在步骤34，具体而言通过处理元件18将电荷脉冲处理成电脉冲。

在步骤36，将电脉冲与阈值进行比较，具体而言是与第一鉴别器20的第一阈值TH1进行比较。响应于这一比较，如果超过了阈值，则输出事件(步骤38)。

如果门控被停用，则对该事件进行计数(步骤40)，具体而言是使用第一计数器22进行计数。基于该事件启用门控，并根据处理元件18的状态停用门控。这允许当启用门控时禁止计数，以便处理多个电脉冲的堆积。

图3示出根据本发明的装置10的第一实施例。

传感器16用符号表示为与电容C_s并联的提供电流I_s的电流源。处理元件18由前置放大器50及紧随其后的整形器52实现，该前置放大器接收来自传感器16的电荷脉冲51。虽然前置放大器50本质上起到用于来自传感器16的电荷脉冲51的积分器的作用，但整形器52提供具有上升缘和下降缘的电脉冲53。在这种情况下处理元件18的输出28对应于整形器52的输出。

第一鉴别器20连接到处理元件18的输出28，并且第一鉴别器20的输出54连接到第一计数器22的输入。

第一门控元件24体现为触发器，该触发器以置位输入作为启用输入26并以复位输入作为停用输入30。

第一门控元件24还包括输出Q，该输出连接到第一计数器22。在这一实施例中，第一计数器22具有禁能输入58，该禁能输入由对来自第一门控元件24的信号进行非门操作的小圆圈指示。这意味着，如果第一门控元件24提供高信号(HIGH-signal)具体而言是“1”，则禁止第一计数器22的计数。反之亦然，当第一门控元件24提供低信号(LOW-signal)具体而言是“0”时，第一计数器22对进入事件55进行计数。

如图所示，第一鉴别器20的输出54连接到第一门控元件24的启用输入26。因此，如果由第一鉴别器20提供事件55，具体而言是如果由第一鉴别器20提供上升沿，则启用输入26也接收事件55并且第一门控元件的状态(由输出Q指示)被置位为“1”。应该注意，实际上并不需要提供“1”或“0”。使用两个可区分的电压水平是足够的，其中一个电压水平指示计数被禁止，而另一个电压水平指示计数要被执行。

第一门控元件24的停用输入30连接到清除鉴别器60的非门输出，该清除鉴别器对出现在处理元件18的输出28处的电脉冲53与清除阈值CTH进行比较。这意味着，如果电脉冲53超过清除阈值CTH，则由清除鉴别器60提供“1”，然而，由于非门元件，停用输入30接收“0”。因此，不执行复位并且第一门控元件24的状态不改变。如果电脉冲53下降到清除阈值CTH以下，停用输入30接收“1”并且使第一门控元件24的状态复位，在这种情况下输出Q变为“0”。

总之，如果电脉冲53超过第一阈值TH1，则第一鉴别器20生成事件55，该事件由第一计数器22进行计数。与此同时，在第一门控元件24的启用输入26处接收该事件55，从而将输出Q置位为“1”，该输出由第一计数器22的禁能输入58接收。只有当电脉冲53下降到清除鉴别器60的清除阈值CTH以下时，才触发第一门控元件24的停用输入30并且将第一门控元件24的输出Q置位为“0”，这重新使能第一计数器22。

装置10的有益效果在图4中示出，其中沿时间轴t和电压轴V示出三个电脉冲53-1、53-2、53-3的发生。从它们各自的峰值P1、P2、P3可以看出，电脉冲53-1、53-2、53-3不是均匀间隔开的。特别地，假设峰值P1、P2表示堆积情况。在图表下面示出一横条，该横条指示第一计数器22的当前状态，其中“开(ON)”表示第一计数器22将对事件55进行计数，而“关(OFF)”表示第一计数器22将不对事件55进行计数。

初始时，第一电脉冲53-1低于第一阈值TH1和清除阈值CTH。第一计数器22为开。随着电脉冲53-1上升，它上升到第一阈值TH1以上，由此第一鉴别器20输出事件55，该事件由第一计数器22进行计数，使能第一门控元件24并且关闭第一计数器22。

在P1处达到峰值之后，电脉冲53-1逐渐减弱并下降到第一阈值TH1以下，然而仍然在清除阈值CTH以上。应该注意，这一情况并不导致第一门控元件24的状态或第一计数器22的状态发生变化。

在第一电脉冲53-1下降到清除阈值CTH以下之前，第二电脉冲53-2进入并上升到第一阈值TH1以上。第一鉴别器20再次生成事件55。然而，由于第一计数器22关闭，这一事件55未被计数。

在P2处达到峰值之后，第二电脉冲53-2逐渐减弱并下降到第一阈值TH1以下，然后下降到清除阈值CTH以下。此时第一门控元件24被复位，由此打开第一计数器22。

第三电脉冲53-3进入并上升到第一阈值TH1以上，这导致生成又一事件55。由于第一计数器22为开，这一事件55被计数。与此同时再次关闭第一计数器22，直到电脉冲53-3下降到清除阈值CTH以下。

可以看出，所展示的装置10提供了非常有效的手段来处理堆积事件。

图5示出根据本发明的装置10的第二实施例，其采用多个阈值来鉴别进入的光子12、14的能级。

所示出的装置10基于根据图3的装置10，因此下面将仅描述其差异。

该装置10包括第二鉴别器70，其与第一鉴别器20并联。第二鉴别器70连接到适于对事件进行计数的第二计数器72。此外，第二鉴别器70适于将电脉冲53与第二阈值TH2进行比较并且当超过第二阈值TH2时输出事件。

如具有第三阈值TH3的第三鉴别器74所指示的，这一理念可以扩展到多个鉴别器和多个计数器。然而，为了清楚起见，仅解释了关于引入第二鉴别器70的必要基础知识。

该装置还包括第二门控元件76，其适于选择性地抑制第二计数器72对事件55的计数。如关于第一门控元件24所述，第二门控元件76还包括启用输入26’和停用输入30’。启用输入26’连接到第二鉴别器70的输出，而停用输入30’连接到清除鉴别器60的非门输出。

当电脉冲53上升到第一阈值TH1以上时，禁能第一计数器22，而当电脉冲53上升到第二阈值TH2以上时，禁能第二计数器72。当电脉冲53下降到清除阈值CTH以下时，同时重新使能两个计数器22、72。

第二阈值TH2优选设置为高于第一阈值TH1。然后，第一计数器22将接收超过第一阈值TH1的所有事件，而第二计数器72仅接收超过第一阈值TH1和第二阈值TH2的事件。通过从第一计数器22的值中减去第二计数器72的值，可以计算出有多少电脉冲53超过了第一阈值TH1但未超过第二阈值TH2。由此可以实现基于光子12、14的能级的鉴别。

图6示出根据本发明的装置10的第三实施例。它类似于图5所示的实施例，但是门控第二计数器72的理念发生变化。在更详细地解释这一差异的同时，所有其他细节可参考图5。

如图所示，将第二计数器72的禁能输入58’经由延迟元件90连接到第一门控元件24的输出Q。这意味着，来自第一门控元件24的禁能第一计数器22的信号在延迟由延迟元件90指定的某一持续时间后被传输给第二计数器72。

虽然延迟元件90不是强制性的，但优选使用该元件以避免以下情况：在电脉冲53上升到阈值TH2之前，由于电脉冲53超过第一阈值TH1而导致第二计数器72被禁能，由此第二计数器72错失计数。

图7示出根据本发明的装置10的第四实施例。所示的装置10基于图3所示的装置10，因此参考前文中给出的解释。

这一第四实施例提供两个附加特征，这些附加特征可以组合地进行采用，也可以单独地进行采用，即采用一个特征而不采用另一个特征。

第一附加特征用时间测量元件80表示，该时间测量元件连接到第一门控元件24的输出Q。时间测量元件80测量禁能第一计数器22的持续时间。这允许计算装置10的实际死时间，并且当考虑至少两个测得的死时间时可以计算平均死时间。对死时间的良好估计允许更好地解释所获得的数据。

第二附加特征基于逻辑元件82，此处为与元件，该逻辑元件适于指示出在第一计数器22被禁能时第一鉴别器20何时输出事件55。这是通过将逻辑元件82的一个输入连接到第一鉴别器20的输出54且将另一个输入连接到第一门控元件24的输出Q实现的。

将逻辑元件82的输出馈送给第三计数器84，由此该第三计数器而非第一计数器22对由第一鉴别器20生成的事件55进行计数。这允许对与第一计数器22相关的已经发生的堆积事件进行计数。

图8示出据本发明的装置10的第五实施例。这一实施例类似于图3所示的装置10，然而采用了不同的理念来重新使能第一计数器22。在这一实施例中，不是借助于电连接而是基于处理元件18处理光子12、14需要多少时间的知识将停用输入30与处理元件18的状态联系在一起。

与先前实施例类似，如果第一鉴别器20生成事件55，则由第一门控元件24禁能第一计数器22。然而，与先前实施例不同，此处事件55的发生还触发计时器86的启动条件。

计时器86适于在停止条件发生之前等待指定的持续时间，从而向第一门控元件24的停用输入30提供低信号或“0”。在计时器86中设置的持续时间对应于在已经探测到事件55的开始之后处理元件18处理所接收的光子12、14将需要的预期时间。

换句话说，当事件55的开始指示出由处理元件18对光子12、14的处理时，第一计数器22被禁能且仅当预期处理光子12、14所需的持续时间已经过去时被重新使能。

由于对光子12、14的处理是众所周知的，并且可以在理论上或实际上确定与处理相关联的时间，因此在不需要直接连接的情况下，停用输入与处理元件18的状态之间存在非常好的关联。

同样针对这一实施例，解决了对事件(或电脉冲)的堆积的处理。如果第二光子14太快地紧随在第一光子12之后，意即在持续时间过去之前，与第二光子14相关联的新事件55将重新启动计时器86，于是该计时器将再次运行完整的持续时间。只有当在生成新事件55之前持续时间已过去时，计时器86才将使第一门控元件24复位，由此重新使能第一计数器22。

应该注意，即使没有通过电连接实现停用输入30与处理元件18的状态之间的关联，这一实施例的最终结果也是可以与先前实施例相比的。

图9示出根据本发明的装置10的第六实施例。这一实施例基于图8的实施例，因此参考图8以便解释基本的功能性。此外，这一实施例采用已经通过参考图6的实施例详细解释的第二鉴别器70和第二计数器72。因此，还参考对图6的解释。

在图9的实施例中，假设第二计数器72是不具有专用禁能输入的简单标准化计数器。然而，可以通过在第二计数器72之前放置逻辑元件88(此处为与元件)来实现禁能输入的效果，其中逻辑元件88适于允许事件55’传递到第二计数器72，只要第一门控元件24的输出Q(已被延迟元件90延迟)不发送高信号到逻辑元件88。在这一实施例中，由延迟元件90所施加的延迟被设置为电荷收集时间。

这意味着，如果电脉冲53上升到第一阈值TH1以上，则第一鉴别器20将输出启用第一门控元件24的事件55，由此在已经对给定事件进行了计数之后禁能第一计数器22。与此同时，事件55已经触发了计时器86的启动。

不管如何被延迟元件90延迟，来自第一门控元件24的输出Q的信号都将被传送到逻辑元件88。应用这一时间段，即在来自第一门控元件24的信号实际到达逻辑元件88之前的时间段，以便进行等待，如果电脉冲53也超过第二阈值TH2，则表示也必须由第二计数器72进行计数的电脉冲53。这意味着，如果电脉冲53确实上升到第二阈值TH2以上，则在来自第一门控元件24的信号将逻辑元件88的一个输入置位为“0”并由此抑制来自第二鉴别器70的事件55’到达第二计数器72之前，由第二计数器72对相应的事件55’进行计数。

从这一实施例可以看出，可以使用计数器和逻辑元件的组合来替代具有专用禁能输入的计数器。

虽然在附图和前述描述中已经详细地图示说明和描述了本发明，但这种图示说明和描述应被视为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。

通过研究附图、公开内容及所附权利要求，本领域技术人员可以在实践要求保护的本发明时理解并实现所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”和“一个”并不排除多个。术语“左”、“右”等仅用于方便理解本发明而不限制本发明的范围。

虽然已经公开并分别示出了若干部件以便易于理解本发明，但应该意识到，由于能够对电部件/电子部件进行集成，也可以将两个或更多部件组合成一个部件，这一个部件包括这两个或更多部件的功能性/特征。

在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记均不应被解读为限制其范围。

Claims (16)

1.一种用于对X射线光子(12，14)进行计数的装置(10)，包括适于将光子(12，14)转换成电荷脉冲(51)的传感器(16)、适于将所述电荷脉冲(51)转换成电脉冲(53)的处理元件(18)、适于将所述电脉冲(53)与第一阈值(TH1)进行比较并且在超过所述第一阈值(TH1)时输出事件(55)的第一鉴别器(20)、适于对事件(55)进行计数的第一计数器(22)以及适于选择性地抑制所述第一计数器(22)对事件(55)的计数的第一门控元件(24)，其中，所述第一门控元件(24)包括连接到所述第一鉴别器(20)的输出(28)的启用输入(26)以及连接到清除鉴别器(60)的输出的停用输入(30)，所述清除鉴别器适于将所述电脉冲(53)与清除阈值(CTH)进行比较并且当所述电脉冲(53)的电压下降到所述清除阈值(CTH)以下时改变所述停用输入(30)的状态，从而当启用所述第一门控元件(24)时禁止所述第一计数器(22)的计数。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述光子(12，14)是计算机断层摄影中的光子。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述清除阈值(CTH)表示所述处理元件(18)的基线阈值。

4.如权利要求1所述的装置，其中，将至少一个第二鉴别器(70)与所述第一鉴别器(20)并联，所述第二鉴别器(70)连接到适于对事件(55’)进行计数的第二计数器(72)，所述第二鉴别器(70)适于将所述电脉冲(53)与第二阈值(TH2)进行比较并且当超过所述第二阈值(TH2)时输出事件(55’)。

5.如权利要求4所述的装置，还包括适于选择性地抑制所述第二计数器(72)对事件(55’)的计数的第二门控元件(76)，其中，所述第二门控元件(76)包括连接到所述第二鉴别器(70)的输出的启用输入(26’)以及连接到所述清除鉴别器(60)的输出的停用输入(30’)。

6.如权利要求4所述的装置，其中，将时间测量元件(80)连接到所述第一门控元件(24)的输出(Q)。

7.如权利要求4所述的装置，其中，所述第二计数器(72)包括禁能输入(58’)，当启用所述禁能输入时禁止所述第二计数器(72)对所接收的事件进行计数，所述禁能输入(58’)连接到所述第一门控元件(24)的输出(Q)。

8.如权利要求4所述的装置，还包括至少一个第三计数器(84)，所述第三计数器适于对未被所述第一计数器(22)计数的事件(55)的数量进行计数。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述第三计数器(84)连接到逻辑元件(82)，所述逻辑元件适于指示出在所述第一计数器(22)被禁能时所述第一鉴别器(20)何时输出事件(55)。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理元件(18)包括至少一个前置放大器(50)和至少一个整形器(52)。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一门控元件(24，76)是以置位输入作为所述启用输入(26，26’)并以复位输入作为所述停用输入(30，30’)的触发器。

12.如任意一项前述权利要求所述的装置，其中，所述第一计数器(22)包括禁能输入(58)，当启用所述禁能输入时禁止所述第一计数器(22)对所接收的事件(55)进行计数，所述禁能输入(58)连接到所述第一门控元件(24)的输出(Q)。

13.一种基于对X射线光子的计数的成像设备(11)，其包括如任意一项前述权利要求所述的装置(10)。

14.如权利要求13所述的成像设备，其用于医学用途。

15.一种用于对X射线光子(12，14)进行计数的方法，包括以下步骤：

-将光子转换(32)成电荷脉冲(51)，

-利用处理元件(18)将所述电荷脉冲处理(34)成电脉冲(53)，

-将所述电脉冲(53)与阈值(TH1)进行比较(36)，

-当超过所述阈值(TH1)时输出(38)事件(55)，以及

-当停用门控时对所述事件(55)进行计数(40)，

-其中，基于所述事件(55)启用门控，并且当所述电脉冲(53)的电压下降到清除阈值(CTH)以下时停用门控，从而当启用门控时禁止计数。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述光子(12，14)是计算机断层摄影中的光子。

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