CN111226136B

CN111226136B - 辐射检测器中的暗噪声补偿

Info

Publication number: CN111226136B
Application number: CN201780096018.8A
Authority: CN
Inventors: 曹培炎
Original assignee: Shenzhen Xpectvision Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Xpectvision Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: EP3704514A4; TW201917414A; CN111226136A; WO2019084704A1; EP3704514A1; US20200252561A1; US11032500B2; TWI804522B

Abstract

本文所公开的是一种辐射检测器(100)，包括：按照阵列来布置的像素，像素包括在阵列周边的外围像素(151)以及在阵列内部的内部像素(150)，像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号；电子系统(121)，配置成向外围像素(151)提供对外围像素(151)的暗噪声的第一补偿，并且向内部像素(150)提供对内部像素(150)的暗噪声的第二补偿，第一补偿和第二补偿是不同的。

Description

辐射检测器中的暗噪声补偿

【技术领域】

本公开涉及用于补偿辐射检测器中的暗噪声的影响的方法和设备。

【背景技术】

辐射检测器是测量辐射的性质的装置。性质的示例可包括辐射的强度、相位和极化的空间分布。辐射可以是与受检者进行交互的辐射。例如，由辐射检测器所测量的辐射可以是穿透受检者或者从受检者反射的辐射。辐射可以是电磁辐射，例如红外光、可见光、紫外光、X射线或γ射线。辐射可属于其他类型，例如α射线和β射线。

一种类型的辐射检测器基于辐射与半导体之间的交互。例如，这种类型的辐射检测器可具有半导体层(其吸收辐射并且生成载流子(例如电子和空穴))以及用于检测载流子的电路。

辐射检测器可被“暗”噪声(例如暗电流)不利地影响。辐射检测器中的暗噪声包括即使辐射检测器配置成要检测的辐射没有入射到辐射检测器时也存在的物理效应。隔离或降低暗噪声对辐射检测器所检测的总体信号的影响对于使辐射检测器更为有用是有帮助的。

【发明内容】

本文所公开的是一种辐射检测器，包括：像素，按照阵列来布置，像素包括在阵列周边的外围像素以及在阵列内部的内部像素，像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号；电子系统，配置成向外围像素提供对外围像素的暗噪声的第一补偿，并且向内部像素提供对内部像素的暗噪声的第二补偿，第一补偿和第二补偿是不同的。

按照实施例，电子系统配置成通过向外围像素提供第一电流来提供第一补偿，并且通过向内部像素提供第二电流来提供第二补偿，第一电流和第二电流是不同的。

按照实施例，第一电流和第二电流在幅值、波形或频率方面是不同的。

按照实施例，第一电流的幅值比第二电流的幅值要大至少10倍。

按照实施例，辐射是X射线。

按照实施例，像素的每个包括辐射吸收层和电极；其中电子系统包括：第一电压比较器，配置成将电极的电压与第一阈值进行比较；第二电压比较器，配置成将电压与第二阈值进行比较；计数器，配置成记录辐射吸收层所吸收的辐射粒子的数量；控制器；其中控制器配置成从第一电压比较器确定电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值的时间开始时间延迟；控制器配置成在该时间延迟期间启动第二电压比较器；控制器配置成在第二电压比较器确定电压的绝对值等于或超过第二阈值的绝对值时使计数器所记录的数量增加一。

按照实施例，控制器配置成在时间延迟开始或到期时启动第二电压比较器。

按照实施例，辐射检测器还包括伏特计，其中控制器配置成在时间延迟到期时使伏特计测量电压。

按照实施例，控制器配置成基于在时间延迟到期时所测量的电压的值来确定辐射粒子能量。

按照实施例，控制器配置成将电极连接到电接地。

按照实施例，电压的变化率在时间延迟到期时基本上为零。

按照实施例，电压的变化率在时间延迟到期时基本上为非零。

按照实施例，像素的每个包括二极管或电阻器。

按照实施例，像素的每个包括硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或者其组合。

按照实施例，辐射检测器没有包括闪烁器。

本文所公开的是一种辐射检测器，包括：像素，按照阵列所布置，像素包括在阵列周边的外围像素以及在阵列内部的内部像素，像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号，像素的每个包括辐射吸收层和电极；

其中电子系统包括：第一电压比较器，配置成将电极的电压与第一阈值进行比较；第二电压比较器，配置成将电压与第二阈值进行比较；计数器，配置成记录辐射吸收层所吸收的辐射粒子的数量；控制器；

其中控制器配置成从第一电压比较器确定电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值的时间开始时间延迟；控制器配置成在该时间延迟期间启动第二电压比较器；控制器配置成在第二电压比较器确定电压的绝对值等于或超过第二阈值的绝对值时使计数器所记录的数量增加一；其中电子系统配置成对外围像素和内部像素应用第二阈值的不同幅值。

按照实施例，控制器配置成将电极连接到电接地。

按照实施例，电压的变化率在时间延迟到期时基本上为零。

按照实施例，外围像素的第二阈值的绝对值比内部像素的第二阈值的绝对值要高。

本文所公开的是一种包括上述任何辐射检测器以及X射线源的系统，其中该系统配置成对人体胸腔或腹部执行X射线照相。

本文所公开的是一种包括上述任何辐射检测器以及X射线源的系统，其中该系统配置成对人体口腔执行X射线照相。

本文所公开的是一种货物扫描或者非侵入式检查(NII)系统，包括上述任何辐射检测器以及X射线源，其中货物扫描或者非侵入式检查(NII)系统配置成使用背散射X射线来形成图像。

本文所公开的是一种货物扫描或者非侵入式检查(NII)系统，包括上述任何辐射检测器以及X射线源，其中货物扫描或者非侵入式检查(NII)系统配置成使用经过被检查对象所透射的X射线来形成图像。

本文所公开的是一种全身扫描仪系统，包括上述任何辐射检测器以及辐射源。

本文所公开的是一种计算机断层扫描(CT)系统，包括上述任何辐射检测器以及辐射源。

本文所公开的是一种电子显微镜，包括上述任何辐射检测器、电子源和电子光学系统。

本文所公开的是一种系统，包括上述任何辐射检测器，其中该系统是X射线望远镜或X射线显微镜，或者其中该系统配置成执行乳房X射线照相、工业缺陷检测、显微射线照相、铸件检查、焊接检查或数字减影血管造影。

本文所公开的是一种使用辐射检测器的方法，其中辐射检测器包括按照阵列所布置的像素，像素包括在阵列周边的外围像素以及在阵列内部的内部像素，像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号；该方法包括：确定外围像素的电信号中的第一暗噪声的份额；确定内部像素的电信号中的第二暗噪声的份额；基于第一暗噪声的份额来确定第一补偿信号并且基于第二暗噪声的份额来确定第二补偿信号；以及采用第一补偿信号对外围像素的电信号补偿第一暗噪声并且采用第二补偿信号对内部像素的电信号补偿第二暗噪声；其中第一补偿信号和第二补偿信号是不同的。

按照实施例，第一暗噪声的份额或者第一暗噪声的份额通过在辐射检测器没有接收辐射的同时测量电信号来确定。

按照实施例，第一补偿信号和第二补偿信号是电流。

按照实施例，第一补偿信号和第二补偿信号在幅值、或在波形或在频率方面是不同的。

【附图说明】

图1示意示出按照实施例的辐射检测器。

图2A示意示出辐射检测器的截面图。

图2B示意示出辐射检测器的详细截面图。

图2C示意示出辐射检测器的备选详细截面图。

图3A和图3B各示出按照实施例、图2B或图2C中的检测器的电子系统的组件图。

图4A和图4B分别示出配置成补偿采取电流形式的暗噪声的电路。

图5示意示出按照实施例、流经暴露于辐射的辐射吸收层的二极管的电极或电阻器的电触点的电流的时间变化(上曲线)以及电极的电压的对应时间变化(下曲线)，电流通过入射到辐射吸收层上的辐射粒子所生成的载流子所引起。

图6示意示出按照实施例、按照图5所示方式进行操作的电子系统中通过噪声(例如暗噪声)所引起的流经电极的电流的时间变化(上曲线)以及电极的电压的对应时间变化(下曲线)。

图7示意示出补偿辐射检测器中的暗噪声的方法的流程图。

图8-图14各示意示出包括本文所述辐射检测器的系统。

【具体实施方式】

图1示意示出作为示例的辐射检测器100。辐射检测器100具有包括内部像素150和外围像素151的像素阵列，其中内部像素150被外围像素151所包含。外围像素151处于阵列的周边。内部像素150处于阵列的内部。阵列可以是矩形阵列、蜂窝阵列、六边形阵列或者任何其他适当阵列。阵列中的每个像素(例如外围像素151或内部像素150)配置成在暴露于辐射(其可来自辐射源)时在其电极上生成电信号。每个像素可配置成测量辐射的特性(例如粒子的能量、波长和频率)。例如，阵列中的每个像素配置成对某个时间段之内入射到其上、其能量落入多个格中的辐射粒子(例如光子)的数量进行计数。阵列中的每个像素可配置成对相同时间段之内在能量的多个格内入射到其上的辐射粒子的数量进行计数。阵列中的每个像素可具有其自己的模数转换器(ADC)，其配置成将表示入射辐射粒子的能量的模拟信号数字化为数字信号。阵列中的每个像素可配置成并行地操作。例如，当一个像素测量入射辐射粒子时，另一个像素可等待辐射粒子到达。阵列中的像素可以不必是单独可寻址的。

图2A示意示出按照实施例的辐射检测器100的截面图。辐射检测器100可包括辐射吸收层110和电子层120(例如ASIC)，以用于处理或分析入射辐射在辐射吸收层110中生成的电信号。辐射检测器100可以或者可以不包括闪烁器。辐射吸收层110可包括半导体材料，例如硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或者其组合。半导体对感兴趣辐射可具有高质量衰减系数。

如图2B中的辐射检测器100的详细截面图所示，按照实施例，辐射吸收层110可包括一个或多个二极管(例如p-i-n或p-n)，其通过第一掺杂区111以及第二掺杂区113的一个或多个离散区114所形成。第二掺杂区113可通过可选本征区112与第一掺杂区111分隔。离散区114通过第一掺杂区111或本征区112相互分隔。第一掺杂区111和第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区域111为p型，而区域113为n型，或者区域111为n型，而区域113为p型)。在图2B的示例中，第二掺杂区113的离散区114的每个形成具有第一掺杂区111和可选本征区112的二极管。即，在图2B的示例中，辐射吸收层110具有多个二极管，其具有作为共享电极的第一掺杂区111。第一掺杂区111还可具有离散部分。

当来自辐射源的辐射照射辐射吸收层110(其包括二极管)时，辐射粒子可被吸收，并且通过多个机制来生成一个或多个载流子。载流子可在电场下漂移到二极管之一的电极。该电场可以是外部电场。电触点119B可包括离散部分，其每个与离散区114进行电接触。在实施例中，载流子可沿这样的方向漂移，使得辐射的单个粒子所生成的载流子基本上没有由两个不同离散区114所共享(“基本上没有共享”在这里表示这些载流子的不到2％、不到0.5％、不到0.1％或者不到0.01％流动到离散区114中与载流子的其余部分不同的离散区114)。通过在这些离散区114之一的占用面积周围入射的辐射的粒子所生成的载流子基本上没有与这些离散区114的另一个共享。与离散区114关联的像素150或151可以是离散区114周围的一个区域，其中入射到其上的辐射的粒子所生成的基本上全部(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或者超过99.99％)载流子流动到离散区114。即，这些载流子的不到2％、不到1％、不到0.1％或者不到0.01％流动到像素之外。

如图2C的辐射检测器的备选详细截面图所示，按照实施例，辐射吸收层110可包括半导体材料(例如硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或者其组合)的电阻器，但是没有包括二极管。半导体对感兴趣辐射可具有高质量衰减系数。

当辐射照射辐射吸收层110(其包括电阻器但没有包括二极管)时，它可被吸收，并且通过多个机制来生成一个或多个载流子。辐射的粒子可生成10至100000个载流子。载流子可在电场下漂移到电触点119A和119B。该电场可以是外部电场。电触点119B包括离散部分。在实施例中，载流子可沿多个方向漂移，使得辐射的单个粒子所生成的载流子基本上没有由电触点119B的两个不同离散部分所共享(“基本上没有共享”在这里表示这些载流子的不到2％、不到0.5％、不到0.1％或者不到0.01％流动到离散部分中与载流子的其余部分不同的离散部分)。通过在电触点119B的这些离散部分之一的占用面积周围入射的辐射的粒子所生成的载流子基本上没有与电触点119B的这些离散部分的另一个共享。与电触点119B的离散部分关联的像素(例如内部像素150或外围像素151)可以是离散部分周围的一个区域，其中入射到其上的辐射的粒子所生成的基本上全部(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或者超过99.99％)载流子流动到电触点119B的所述离散部分。即，这些载流子的不到2％、不到0.5％、不到0.1％或者不到0.01％流动到与电触点119B的一个所述离散部分关联的像素之外。

电子层120可包括电子系统121，其适合于处理或解释入射到辐射吸收层110上的辐射所生成的信号。电子系统121可包括模拟电路(例如滤波器网络、放大器、积分器和比较器)或者数字电路(例如微处理器和内存)。电子系统121可包括一个或多个ADC。电子系统121可包括像素所共享的组件或者专用于单个像素的组件。例如，电子系统121可包括专用于每个像素的放大器以及在全部像素之间共享的微处理器。电子系统121可通过通孔131电连接到像素。通孔之间的空间可填充有填充材料130，其可增加电子层120到辐射吸收层110的连接的机械稳定性。将电子系统121连接到像素而没有使用通孔的其他接合技术是可能的。

由入射到辐射吸收层110上的辐射所生成的信号可采取电流形式。同样，暗噪声也可采取电流(例如从电触点119B所流动的DC电流)的形式。如果可确知电流，则可对电子系统121补偿电流(例如从其中转移)。

图3A和图3B各示出按照实施例的电子系统121的组件图。系统121包括电容器模块309，其电连接到二极管300的电极或者电触点，其中电容器模块配置成收集来自电极的载流子。电容器模块309能够包括电容器，以及来自电极的载流子对某个时间段(“积分周期”)在电容器上累积。在积分周期已经到期之后，电容器电压被取样，并且然后通过复位开关来复位。电容器模块能够包括直接连接到电极的电容器。电容器可处于放大器的反馈路径中。这样配置的放大器称作电容互阻抗放大器(CTIA)。CTIA通过阻止放大器饱和而具有高动态范围，并且通过限制信号路径中的带宽来改进信噪比。

采取电流形式的暗噪声如果未经补偿，则连同辐射所生成的信号一起对电容器模块309中的电容进行充电。暗噪声的一部分可归因于半导体材料内的结晶缺陷。结晶缺陷的性质或密度在外围像素和内部像素中可以是不同的。因为外围像素可具有带有晶格中的不连续性的侧壁，所以暗噪声对外围像素151的影响可比暗噪声对内部像素150的影响要大(例如要大10倍、要大100倍、要大1000倍)。例如，内部像素150的暗噪声的电流可在微微安培(即，1-1000pA)的范围中；外围像素151的暗噪声的电流可在纳米安培(即，1-1000nA)的范围中。

图4A和图4B分别示出配置成补偿采取电流形式的暗噪声的电路。电流源模块388与电容器模块309的电容器并联。电流源模块388可以是可调整的，使得源自它的电流补偿辐射检测器100的像素的暗噪声的电流。因为外围像素151的暗噪声可不同于(例如大于)内部像素150的暗噪声，所以电流源模块388可配置成向外围像素151提供第一补偿信号(例如第一补偿电流)，并且向内部像素150提供第二补偿信号(例如第二补偿电流)。第一补偿信号的幅值可比第二补偿信号要大10倍或100倍或1000倍。第一补偿信号在波形或频率方面可不同于第二补偿信号。在图4A和图4B所示的电路中，暗噪声的电流经过电流源模块388来转移，使得暗噪声的电流没有对电容器充电。

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、伏特计306和控制器310，如图3A和图3B所示。

第一电压比较器301配置成将二极管300的电极的电压与第一阈值进行比较。二极管可以是通过第一掺杂区111、第二掺杂区113的离散区114之一以及可选本征区112所形成的二极管。备选地，第一电压比较器301配置成将电触点(例如电触点119B的离散部分)的电压与第一阈值进行比较。第一电压比较器301可配置成直接监测电压，或者通过对某个时间段对流经二极管或电触点的电流求积分来计算电压。第一电压比较器301可由控制器310可控地启动或停用。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可配置成连续被启动，并且连续监测电压。配置为连续比较器的第一电压比较器301降低系统121错过入射辐射粒子所生成的信号的机会。当入射辐射强度较高时，配置为连续比较器的第一电压比较器301是特别适合的。第一电压比较器301可以是钟控比较器，其具有更低功率消耗的有益效果。配置为钟控比较器的电压比较器301可能使系统121错过一些入射辐射粒子所生成的信号。当入射辐射强度较低时，错过入射辐射粒子的机会较低，因为两个连续光子之间的时间间隔较长。因此，当入射辐射强度较低时，配置为钟控比较器的第一电压比较器301是特别适合的。第一阈值可以是一个入射辐射粒子可在二极管或电阻器中生成的最大电压的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(即，入射辐射的波长)、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。

第二电压比较器302配置成将电压与第二阈值进行比较。第二电压比较器302可配置成直接监测电压，或者通过对某个时间段对流经二极管或电触点的电流求积分来计算电压。第二电压比较器302可以是连续比较器。第二电压比较器302可由控制器310可控地启动或停用。当停用第二电压比较器302时，第二电压比较器302的功率消耗可小于启动第二电压比较器302时的功率消耗的1％、5％、10％或20％。第二阈值的绝对值大于第一阈值的绝对值。如本文所使用的术语实数x的“绝对值”或“模量”|x|是x的非负值，而不考虑其符号。即，第二阈值可以是第一阈值的200％-300％。第二阈值可以是一个入射辐射粒子可在二极管或电阻器中生成的最大电压的至少50％。例如，第二阈值可以是100mV、150mV、200mV、250mV或300mV。第二电压比较器302和第一电压比较器301可以是同一组件。即，系统121可具有一个电压比较器，其能够在不同时间将电压与两个不同阈值进行比较。

第一电压比较器301或者第二电压比较器302可包括一个或多个运算放大器或者任何其他适当电路。第一电压比较器301或第二电压比较器302可具有高速度，以允许系统121在入射辐射的高通量下操作。但是，具有高速度常常以功率消耗为代价。

计数器320配置成记录到达二极管或电阻器的辐射粒子的数量。计数器320可以是软件组件(例如计算机内存中存储的数值)或硬件组件(例如4017 IC和7490 IC)。

控制器310可以是硬件组件，例如微控制器或者微处理器。控制器310配置成从第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值(例如，电压的绝对值从低于第一阈值的绝对值增加到等于或高于第一阈值的绝对值的值)的时间开始时间延迟。在这里使用绝对值，因为电压可以为负或正，这取决于是二极管的阴极还是阳极的电压或者使用哪一个电触点。控制器310可配置成在第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值的时间之前保持停用第一电压比较器301的操作不要求的第二电压比较器302、计数器320和任何其他电路。时间延迟可在电压变稳定、即电压的变化率基本上为零之前或之后到期。词语“电压的变化率基本上为零”表示电压的时间变化小于0.1％/ns。词语“电压的变化率基本上为非零”表示电压的时间变化至少为0.1％/ns。

控制器310可配置成在该时间延迟期间(包括开始和到期)启动第二电压比较器。在实施例中，控制器310配置成在时间延迟开始时启动第二电压比较器。术语“启动”表示使组件进入操作状态(例如通过发送诸如电压脉冲或逻辑电平之类的信号、通过提供电力等)。术语“停用”表示使组件进入非操作状态(例如通过发送诸如电压脉冲或逻辑电平之类的信号、通过切断电力等)。操作状态可具有比非操作状态要高的功率消耗(例如高10倍、高100倍、高1000倍)。控制器310本身可停用，直到第一电压比较器301的输出在电压的绝对值等于或超过第一阈值的绝对值时启动控制器310。

控制器310可配置成在时间延迟期间、第二电压比较器302确定电压的绝对值等于或超过第二阈值的绝对值时，使计数器320所记录的数量增加一。

控制器310可配置成在时间延迟到期时使伏特计306测量电压。控制器310可配置成将电极连接到电接地，以便重置电压，并且排放电极上累积的任何载流子。在实施例中，电极在时间延迟到期之后连接到电接地。在实施例中，电极连接到电接地有限重置时间段。控制器310可通过控制开关305将电极连接到电接地。开关可以是晶体管(例如场效应晶体管(FET))。

控制器310可配置成控制电流源模块388。例如，控制器310可通过控制电流源模块388来改变暗噪声的补偿的幅值或波形或频率。控制器310可运行指令，并且由此实现图7和图8的流程。

图5示意示出入射到二极管或电阻器上的辐射粒子所生成的载流子所引起的流经电极的电流的时间变化(上曲线)以及电极的电压的对应时间变化(下曲线)。电压可以是电流相对时间的积分。在时间t₀，辐射粒子照射二极管或电阻器，载流子在二极管或电阻器中生成，电流开始流经二极管或电阻器的电极，并且电极或电触点的电压的绝对值开始增加。在时间t₁，第一电压比较器301确定电压的绝对值等于或超过t₁阈值V1的绝对值，以及控制器310开始时间延迟TD1，并且控制器310可在TD1开始时停用第一电压比较器301。如果在t₁之前停用控制器310，则在t₁启动控制器310。在TD1期间，控制器310启动第二电压比较器302。如这里所使用的术语在时间延迟“期间”表示开始和到期(即，结束)以及它们之间的任何时间。例如，控制器310可在TD1到期时启动第二电压比较器302。如果在TD1期间，第二电压比较器302确定电压的绝对值在时间t₂等于或超过t₂阈值V2的绝对值，则控制器310使计数器320所记录的数量增加一。在时间t_e，辐射粒子所生成的全部载流子漂移出辐射吸收层110。在时间t_s，时间延迟TD1到期。在图5的示例中，时间t_s在时间t_e之后；即，TD1在辐射粒子所生成的全部载流子漂移出辐射吸收层110之后到期。因此，电压的变化率在t_s基本上为零。控制器310可配置成在TD1到期时或者在t₂或者它们之间的任何时间停用第二电压比较器302。

控制器310可配置成在时间延迟TD1到期时使伏特计306测量电压。在实施例中，控制器310在电压的变化率在时间延迟TD1到期后变成基本上为零之后使伏特计306测量电压。在这个时刻的电压与辐射粒子所生成的载流子量成比例，其涉及辐射粒子的能量。控制器310可配置成基于伏特计306所测量的电压来确定辐射粒子的能量。确定能量的一种方式是通过对电压分箱来确定能量。计数器320可具有每格的子计数器。当控制器310确定辐射粒子的能量落入格中时，控制器310可使那一格的子计数器所记录的数量增加一。因此，系统121可以能够检测辐射图像，并且可以能够解析每个辐射粒子的辐射粒子能量。

图6示意示出按照图5所示方式进行操作的系统121中通过暗噪声所引起的流经电极的电流的时间变化(上曲线)以及电极的电压的对应时间变化(下曲线)。在时间t₀，暗噪声开始。如果暗噪声不够大以使电压的绝对值超过V1的绝对值，则控制器310不启动第二电压比较器302。如果噪声如第一电压比较器301所确定在时间t₁足够大以使电压的绝对值超过V1的绝对值，则控制器310开始时间延迟TD1，并且控制器310可在TD1开始时停用第一电压比较器301。在TD1期间(例如在TD1到期时)，控制器310启动第二电压比较器302。

内部像素150的暗噪声在TD1期间不太可能足够大以使电压的绝对值超过V2的绝对值。因此，控制器310没有使计数器320所记录的数量增加。在时间t_e，噪声结束。在时间t_s，时间延迟TD1到期。控制器310可配置成在TD1到期时停用第二电压比较器302。如果电压的绝对值在TD1期间不超过V2的绝对值，则控制器310可配置成不使伏特计306测量电压。在TD1到期之后，控制器310将电极连接到电接地复位时间段RST，以允许因噪声而在电极上累积的载流子流动到接地，并且重置电压。

辐射检测器的外围像素151的暗噪声在幅值方面可比内部像素150的暗噪声要大许多(例如要大10倍、要大100倍或者要大1000倍)。V2的绝对值对于外围像素151可比对于内部像素150要大。外围像素151的V2的绝对值可凭经验选择为充分高，以使得外围像素151的暗噪声所引起的电压的绝对值在TD1期间不超过V2的绝对值，由此阻止计数器320所记录的数量因暗噪声而增加。外围像素151的V2的绝对值可凭经验选择成使得入射辐射粒子所引起的电压的绝对值在TD1期间超过V2的绝对值。在时间t_e，噪声结束。在时间t_s，时间延迟TD1到期。控制器310可配置成在TD1到期时停用第二电压比较器302。如果电压的绝对值在TD1期间不超过V2的绝对值，则控制器310可配置成不使伏特计306测量电压。在TD1到期之后，控制器310将电极连接到电接地复位时间段RST，以允许因噪声而在电极上累积的载流子流动到接地，并且重置电压。因此，系统121在噪声抑制方面可极为有效。

图7示意示出使用辐射检测器100的方法的流程图。在过程2010，例如通过在辐射检测器100没有接收辐射的同时测量信号，来确定外围像素151的电信号中的第一暗噪声的份额2020。在过程2030，第一补偿信号2040基于第一暗噪声的份额2020来确定。在过程2015，例如通过在辐射检测器100没有接收辐射的同时测量内部像素150的电信号，来确定内部像素150的电信号中的第二暗噪声的份额2025。在过程2035，第二补偿信号2045基于第二暗噪声的份额2025来确定。第一补偿信号2040可以是电流，或者第二补偿信号2045可以是电流，其中电流可由电流源模块388来输出，并且可在幅值或波形或频率方面是不同的。在过程2050，分别地，采用第一补偿信号2040对辐射检测器100的外围像素151的电信号来补偿第一暗噪声，并且采用第二补偿信号2045对内部像素150的电信号来补偿第二暗噪声。

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

在实施例中，伏特计306可将所测量的电压作为模拟或数字信号来馈送给控制器310。

按照实施例，辐射检测器可用于X射线检测应用。

图8示意示出包括本文所述辐射检测器100的系统。该系统可用于医疗成像，例如胸腔X射线照相、腹部X射线照相等。该系统包括脉冲辐射源1201，其发射X射线。从脉冲辐射源1201所发射的X射线穿透对象1202(例如，人体部位，例如胸腔、肢体、腹部)，通过对象1202的内部结构(例如骨骼、肌肉、脂肪和器官等)不同程度地被衰减，并且投射到辐射检测器100。辐射检测器100通过检测X射线的强度分布来形成图像。

图9示意示出包括本文所述辐射检测器100的系统。该系统可用于医疗成像，例如牙科X射线照相。该系统包括脉冲辐射源1301，其发射X射线。从脉冲辐射源1301所发射的X射线穿透对象1302，其是哺乳动物(例如人类)口腔的部分。对象1302可包括上颌骨、腭骨、牙齿、下颌骨或舌头。X射线通过对象1302的不同结构不同程度地被衰减，并且投射到辐射检测器100。辐射检测器100通过检测X射线的强度分布来形成图像。牙齿比蛀牙、感染、牙周膜要更多地吸收X射线。由牙科患者所接收的X射线辐射的剂量通常较小(对全口系列为大约0.150mSv)。

图10示意示出包括本文所述辐射检测器100的货物扫描或者非侵入式检查(NII)系统。该系统可用于检查和识别运输系统(例如集装箱、车辆、船舶、行李等)中的商品。该系统包括脉冲辐射源1401。从脉冲辐射源1401所发射的辐射可从对象1402(例如集装箱、车辆、船舶等)背散射，并且投射到辐射检测器100。对象1402的不同内部结构可不同地背散射辐射。辐射检测器100通过检测背散射辐射的强度分布和/或背散射辐射的能量来形成图像。

图11示意示出包括本文所述辐射检测器100的另一个货物扫描或者非侵入式检查(NII)系统。该系统可用于公共交通车站和机场的行李检查。该系统包括脉冲辐射源1501，其发射X射线。从脉冲辐射源1501所发射的X射线可穿透行李1502，通过行李的内容以不同方式衰减，并且投射到辐射检测器100。辐射检测器100通过检测所透射X射线的强度分布来形成图像。该系统可展现行李的内容，并且识别对公共交通所禁止的商品(例如火器、麻醉剂、锐器、易燃品)。

图12示意示出包括本文所述辐射检测器100的全身扫描仪系统。全身扫描仪系统可为了安检而检测人体上的对象，而无需物理上移开服装或进行物理接触。该全身扫描仪系统可以能够检测非金属对象。该全身扫描仪系统包括脉冲辐射源1601。从脉冲辐射源1601所发射的辐射可从被检查人体1602和其上的对象背散射，并且投射到辐射检测器100。对象和人体可不同地背散射辐射。辐射检测器100通过检测背散射辐射的强度分布来形成图像。辐射检测器100和脉冲辐射源1601可配置成沿直线或旋转方向来扫描人体。

图13示意示出X射线计算机断层扫描(X射线CT)系统。X射线CT系统使用计算机处理X射线来产生被扫描对象的特定区域的断层扫描图像(虚拟“层面”)。断层扫描图像可用于各种医学学科中的诊断和治疗目的或者用于瑕疵检测、故障分析、度量衡、组合件分析和逆向工程。X射线CT系统包括本文所述的辐射检测器100以及发射X射线的脉冲辐射源1701。辐射检测器100和脉冲辐射源1701可配置成沿一个或多个圆形或螺旋路径同步地旋转。

图14示意示出电子显微镜。电子显微镜包括电子源1801(又称作电子枪)，其配置成发射电子。电子源1801可具有各种发射机构，例如热离子、光电阴极、冷发射或等离子体源。所发射电子经过电子光学系统1803，其可配置成对电子进行整形、加速或聚焦。电子然后到达样本1802，并且图像检测器可从其中形成图像。电子显微镜可包括本文所述的辐射检测器100，以用于执行能量色散X射线光谱(EDS)。EDS是用于样本的元素分析或化学表征的分析技术。当电子入射到样本时，它们引起特征X射线从样本的发射。入射电子可激发样本的原子的内核层中的电子，从而在创建电子所在的电子空穴的同时将它从壳层中逐出。来自更高能量外壳层的电子然后填充空穴，并且更高能量壳层与更低能量壳层之间的能量的差可采取X射线形式来释放。从样本所发射的X射线的数量和能量能够由辐射检测器100来测量。

这里所述的辐射检测器100可得到其他应用，例如在X射线望远镜、X射线乳房X射线照相、工业X射线缺陷检测、X射线显微镜或显微射线照相、X射线铸件检查、X射线无损测试、X射线焊接检查、X射线数字减影血管造影等。可适合使用这个辐射检测器100代替照相底板、胶片、PSP板、X射线图像增强器、闪烁器或者X射线检测器。

虽然本文公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对本领域的技术人员将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施例是为了便于说明而不是要进行限制，其真实范围和精神通过以下权利要求书来指示。

Claims

1.一种辐射检测器，包括：

按照阵列所布置的像素，所述像素包括在所述阵列周边的外围像素以及在所述阵列内部的内部像素，所述像素的每个包括辐射吸收层和电极，并且所述像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号；

电子系统，配置成向所述外围像素提供对所述外围像素的暗噪声的第一补偿，并且向所述内部像素提供对所述内部像素的暗噪声的第二补偿，所述第一补偿和所述第二补偿是不同的。

2.如权利要求第1项所述的辐射检测器，其中，所述电子系统配置成通过向所述外围像素提供第一电流来提供所述第一补偿，并且通过向所述内部像素提供第二电流来提供所述第二补偿，所述第一电流和所述第二电流是不同的。

3.如权利要求第2项所述的辐射检测器，其中，所述第一电流和所述第二电流在幅值、波形或频率方面是不同的。

4.如权利要求第2项所述的辐射检测器，其中，所述第一电流的幅值比所述第二电流的幅值要大至少10倍。

5.如权利要求第1项所述的辐射检测器，其中，所述辐射是X射线。

6.如权利要求第1项所述的辐射检测器，其中，所述电子系统包括：

第一电压比较器，配置成将所述电极的电压与第一阈值进行比较；

第二电压比较器，配置成将所述电压与第二阈值进行比较；

计数器，配置成记录所述辐射吸收层所吸收的辐射粒子的数量；

控制器；

其中所述控制器配置成从所述电压比较器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的时间开始时间延迟；

其中所述控制器配置成在所述时间延迟期间启动所述第二电压比较器；

其中所述控制器配置成在所述第二电压比较器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时，使所述计数器所记录的所述数值增加一。

7.如权利要求第6项所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成在所述时间延迟开始或到期时启动所述第二电压比较器。

8.如权利要求第6项所述的辐射检测器，还包括伏特计，其中所述控制器配置成在所述时间延迟到期时使所述伏特计测量所述电压。

9.如权利要求第8项所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成基于在所述时间延迟到期时所测量的所述电压的值来确定辐射粒子能量。

10.如权利要求第6项所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成将所述电极连接到电接地。

11.如权利要求第6项所述的辐射检测器，其中，所述电压的变化率在所述时间延迟到期时基本上为零。

12.如权利要求第6项所述的辐射检测器，其中，所述电压的变化率在所述时间延迟到期时基本上为非零。

13.如权利要求第1项所述的辐射检测器，其中，所述像素的每个包括二极管或电阻器。

14.如权利要求第1项所述的辐射检测器，其中，所述像素的每个包括硅、锗、GaAs、CdTe、CdZnTe或者其组合。

15.如权利要求第1项所述的辐射检测器，其中，所述辐射检测器没有包括闪烁器。

16.一种辐射检测器，包括：

按照阵列所布置的像素，所述像素包括在所述阵列周边的外围像素以及在所述阵列内部的内部像素，所述像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号，所述像素的每个包括辐射吸收层和电极；

一种电子系统，包括：

第二电压比较器，配置成将所述电压与第二阈值进行比较；

控制器；

其中所述控制器配置成在所述第二电压比较器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时，使所述计数器所记录的所述数值增加一；

其中所述电子系统配置成对于所述外围像素和所述内部像素应用所述第二阈值的不同幅值。

17.如权利要求第16项所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成在所述时间延迟开始或到期时启动所述第二电压比较器。

18.如权利要求第16项所述的辐射检测器，还包括伏特计，其中所述控制器配置成在所述时间延迟到期时使所述伏特计测量所述电压。

19.如权利要求第17项所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成基于在所述时间延迟到期时所测量的所述电压的值来确定辐射粒子能量。

20.如权利要求第16项所述的辐射检测器，其中，所述控制器配置成将所述电极连接到电接地。

21.如权利要求第16项所述的辐射检测器，其中，所述电压的变化率在所述时间延迟到期时基本上为零。

22.如权利要求第16项所述的辐射检测器，其中，所述电压的变化率在所述时间延迟到期时基本上为非零。

23.如权利要求第16项所述的辐射检测器，其中，所述外围像素的所述第二阈值的所述绝对值比所述内部像素的所述第二阈值的所述绝对值要高。

24.一种包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及X射线源的系统，其中，所述系统配置成对人体胸腔或腹部执行X射线照相。

25.一种包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及X射线源的系统，其中，所述系统配置成对人体口腔执行X射线照相。

26.一种货物扫描或者非侵入式检查系统，包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及X射线源，其中所述货物扫描或者非侵入式检查系统配置成使用背散射X射线来形成图像。

27.一种货物扫描或者非侵入式检查系统，包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及X射线源，其中所述货物扫描或者非侵入式检查系统配置成使用经过被检查对象所透射的X射线来形成图像。

28.一种包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及辐射源的全身扫描仪系统。

29.一种包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及辐射源的计算机断层扫描系统。

30.一种包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器以及电子源和电子光学系统的电子显微镜。

31.一种包括如权利要求第1-23任一项所述的辐射检测器的系统，其中所述系统是X射线望远镜或X射线显微镜，或者其中所述系统配置成执行乳房X射线照相、工业缺陷检测、显微射线照相、铸件检查、焊接检查或数字减影血管造影。

32.一种使用辐射检测器的方法，

其中，所述辐射检测器包括按照阵列所布置的像素，所述像素包括在所述阵列周边的外围像素以及在所述阵列内部的内部像素，所述像素的每个配置成在暴露于辐射时在其电极上生成电信号；

所述方法包括：

确定所述外围像素的所述电信号中的第一暗噪声的份额；

确定所述内部像素的所述电信号中的第二暗噪声的份额；

基于所述第一暗噪声的所述份额来确定第一补偿信号并且基于所述第二暗噪声的所述份额来确定第二补偿信号；以及

采用所述第一补偿信号对所述外围像素的所述电信号来补偿所述第一暗噪声，并且采用所述第二补偿信号对所述内部像素的所述电信号来补偿所述第二暗噪声；

其中所述第一补偿信号和所述第二补偿信号是不同的。

33.如权利要求第32项所述的方法，其中，所述第一暗噪声的所述份额或者所述第一暗噪声的所述份额通过在所述辐射检测器没有接收辐射的同时测量所述电信号来确定。

34.如权利要求第32项所述的方法，其中，所述第一补偿信号和所述第二补偿信号是电流。

35.如权利要求第32项所述的方法，其中，所述第一补偿信号和所述第二补偿信号在幅值、或在波形或在频率方面是不同的。