CN108324298A - 具有像素化第二电极和散射辐射栅格的布置的x射线检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有像素化第二电极和散射辐射栅格的布置的X射线检测器。X射线检测器(1)包括具有散射辐射栅格(3)和平面转换器元件(10)的堆叠布置。转换器元件(10)包括实施在第一表面(11)上的第一电极(15)和具有被实施在第二表面(12)上的两个相邻的第一电极元件(17)的像素化第二电极(16)。散射辐射栅格(3)包括沿两个相邻的第一电极元件(17)之间的边界的栅格壁(4)。栅格壁(4)布置为使得栅格壁(4)基本垂直于第一表面(11)，并且在基本平行于辐射的入射方向(30)以及第一表面(11)的表面法线(13)的投影中，栅格壁(4)至少部分地与两个相邻的第一电极元件(17)重叠。

Description

具有像素化第二电极和散射辐射栅格的布置的X射线检测器

技术领域

本发明涉及一种用于增加信号稳定性的X射线检测器以及用于该目的的医学设备，X射线检测器具有根据本发明的像素化第二电极和散射辐射栅格的布置，以及一种。

背景技术

在X射线成像中，例如在计算机断层摄影、血管造影或放射线照相中，可以使用计数型直接转换X射线检测器或集成型间接转换X射线检测器。

在直接转换X射线检测器中，X射线或光子可以通过适当的转换器材料被转换为电脉冲。例如，所使用的转换器材料可以是CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、TlBr2、HgI2、GaAs、Si或其他材料。电脉冲被评估电子系统评估，该评估电子系统例如是集成电路(专用集成电路ASIC)。在计数型X射线检测器中，入射的X射线通过对如下所述的电脉冲进行计数而被测量：所述电脉冲通过转换器材料对X射线光子的吸收而被触发。电脉冲的高度通常与所吸收的X射线光子的能量成比例。由此，可以通过将电脉冲的高度与一个阈值进行比较，来提取出光谱信息。通常，散射辐射栅格被实施在X射线检测器的辐射入射侧。散射辐射栅格抑制或减少在对象中散射的X射线光子的检测。这可以减少图像伪影。

从DE 10 2014 216 756 A1已知的是一种具有第一强度值的第一分布的第一X射线投影，其由具有多个检测器元件的X射线检测器记录，其中这些检测器元件包括准直器和与X射线检测器相互作用的X射线源。第一强度值中的每一个分别被分配给检测器元件中的一个检测器元件。通过准直器确定检测器元件的阴影使得能够定位第一强度值的焦点。这里，确定第一分布上的阴影和定位步骤基于先前确定的阴影。此外，每个焦点分别被分配给一个检测器元件。

从DE 10 2014 201 772 A1已知的是一种直接转换X射线检测器，其包括用于检测X射线的半导体。在下侧上，即在背离X射线的一侧上，检测器还包括附着到半导体的像素化阳极。阳极被分成多个子像素。相邻布置的子像素分别被组合以形成用于检测目的的正方形计数图像像素。布置在图像像素之间的分别是一行子像素。这些子像素不用于检测，即它们是不计数的。不计数的子像素彼此导电地连接。

对于直接转换X射线检测器，对信号稳定性提出了很高的要求。信号稳定性可能受不同参数的影响，例如，温度、施加到转换器元件的电压、额外的照明等等。特别地，信号稳定性可以包括基于电脉冲的信号或数值的可重现性。信号的稳定性可能受焦点稳定性的影响，例如X射线源。特别地，时间上不稳定的焦点可能影响散射辐射栅格的阴影投射，使得其随时间改变。例如，栅格壁的阴影投射可能由于不稳定的焦点而改变，使得逐栅格壁的相邻检测器元件的阴影随着时间的推移而不同。

发明人已经认识到，通常阴影投射可以影响转换器元件中的电场。在阴影投射区域或栅格壁中可以形成电荷或场的漂移。检测器元件越靠近阴影投射区域或栅格壁，所产生的电荷或场的漂移就越多。栅格壁的不正确定位可导致检测器元件的不需要的阴影。由于安装公差，栅格壁可以(特别地，最小化地)不对齐。对X射线的光束路径的精确检查显示：栅格壁的这些安装公差导致有效像素区的阴影。如果焦点移动，实际的阴影可以不同。在现实中，X射线管的焦点实际上不能以稳定的方式对齐，并且实际上不可能避免位置的轻微波动。这些波动导致栅格壁的阴影投射(以及由此的信号稳定性或漂移)的改变。

转换器元件可以受所谓的辐射漂移影响。如果施加具有恒定光子通量的X射线，则X射线检测器的输出信号随着时间的推移不是恒定的。其原因在于转换器材料的极化。一种假设是材料中的杂质根据通量被占据和/或消减。即使在用X射线辐照之后，很长一段时间仍然可见极化效应。这种信号漂移是图像伪影的主要原因。发明人已经认识到，除了栅格壁之外，像素受特别强烈的信号漂移的影响。

发明内容

本发明的目的是公开一种X射线检测器和医学设备，其能够提高信号稳定性或降低漂移。

根据本发明，该目的由根据权利要求1所述的X射线检测器和根据权利要求16所述的医学设备来实现。

本发明涉及一种X射线检测器，其包括具有散射辐射栅格和平面转换器元件的堆叠布置，平面转换器元件包括第一表面和第二表面。转换器元件包括实施在第一表面上的第一电极。转换器元件还包括像素化第二电极，其具有两个相邻的第一电极元件。特别地，两个相邻的第一电极元件分别包括第一宽度和第一长度。两个相邻的第一电极元件实施在与第一表面相对的第二表面上。散射辐射栅格包括沿两个相邻的第一电极元件之间的边界的栅格壁，栅格壁具有壁厚。栅格壁布置为使得栅格壁基本垂直于第一表面而被布置。栅格壁还布置为：在基本平行于辐射的入射方向以及平行于第一表面的表面法线的投影中，栅格壁至少部分地与两个相邻的第一电极元件重叠。投影可以至少部分地与两个相邻的第一电极元件中的每一个重叠。特别地，在投影中，栅格壁可以额外地、至少部分地、优选完全地与布置在相邻的第一电极元件之间的间隙重叠。

特别地，X射线检测器可以实施为直接转换X射线检测器。直接转换X射线检测器可以针对每个栅格单元包括至少一个检测器元件。直接转换X射线检测器优选地包括多个检测器元件。它可以针对每个栅格单元包括N×M个检测器元件。有利地，可以改善成像的辐射剂量利用率。例如，第一电极元件或可能的第二电极元件被分配给检测器元件。第一电极可以优选为阴极，而像素化第二电极优选为阳极。相邻的第一电极元件可以是相邻的第一阳极元件。第二电极元件可以是第二阳极元件。备选地，第一电极可以是阳极，而像素化第二电极可以是阴极。相邻的第一电极元件可以相邻的第一阴极元件。第二电极元件可以是第二阴极元件。

第一电极和第二电极可以导电方式连接到转换器元件。第一电极和第二电极包括导电材料。在操作中，将不同的电位施加到第一电极和第二电极，使得在第一电极和第二电极之间形成电场。第一电极可以被实施为平面或者像素化。第一电极可以优选地被实施为平面。第一电极可以具有一个结构，所述结构例如由将第一电极应用到转换器元件的方法产生。第二电极是像素化的。第二电极被分成多个第一电极元件和一个可能的第二电极元件或多个可能的第二电极元件。两个相邻的第一电极元件被实施为彼此相邻。两个相邻的第一电极元件彼此电绝缘或者不以导电方式直接相互连接。两个相邻的第一电极元件相互划分界限。间隙或空隙被形成，作为两个相邻的第一电极元件之间的边界。第一宽度可以优选地沿着计算机断层摄影系统的旋转方向被实施。第一长度可以优选地沿着计算机断层摄影系统的旋转轴线被实施。

转换器元件包括第一表面和第二表面。第一表面与第二表面相对。第一电极布置在第一表面上。两个相邻的第二电极元件布置在第二表面上。在操作中，第一表面朝向辐射源对齐。辐射的入射方向基本平行于第一表面的表面法线。第二表面实施在转换器元件背离辐射源的表面上。第一表面可以被指定为上侧。第二表面可以被指定为下侧。

散射辐射栅格可以被实施为散射辐射的一维、二维或三维吸收器。特别地，散射辐射栅格能够吸收散射的X射线光子，例如待检查的对象中的散射的X射线光子。优选地，散射辐射栅格可以被实施为三维吸收器，其具有例如规则栅格形状。散射辐射栅格包括至少一个栅格壁。特别地，栅格壁可以朝向一个点(例如X射线源)对齐。与栅格壁的高度和/或栅格壁的长度相比，壁厚可以很小。优选地，栅格壁可以沿着第一相邻电极元件之间的间隙或边界对齐。在投影中，优选地，栅格壁可以沿着第一相邻电极元件之间的边界被实施。在此，特别地，壁厚可以实施为垂直于边界。边界可以沿着第一宽度或第一长度来实施。沿着壁高度(其可以沿辐射的入射方向实施)，壁厚可以是不同的，例如阶梯状或均匀的。栅格壁可以基本垂直于第一表面布置，其中差异可以小于20度，优选小于10度，特别优选小于5度。

特别地，在操作使用时，投影基本平行于辐射的入射方向。该投影基本平行于第一表面的表面法线。辐射的入射方向与第一表面的表面法线基本平行。在投影中，栅格壁与两个相邻的第一电极元件的平面延伸至少部分地、并且特别地分别重叠。

在投影中，栅格壁可以额外地至少部分地、优选完全地与沿着边界布置在相邻的第一电极元件之间的间隙重叠。在投影中，栅格壁可以覆盖两个相邻的第一电极元件之间的间隙，特别地完全覆盖该间隙。

发明人已经认识到，信号漂移可以主要归因于有效像素大小的改变。由于有效像素大小可以由像素的电极大小或转换器材料本身中的相关联的场模式来限定，所以可以得出结论：转换器材料中的场线由于X射线的辐照而失真。

一个假设是，转换器材料中的杂质占据密度以及因此由X射线引起的极化可以改变。然而，没有或几乎没有X射线到达散射辐射栅格下方的转换器元件。有可能形成新的场分布，其导致有效像素大小的改变。与不具有直接相邻栅格壁的检测器元件相比，具有直接相邻栅格壁的检测器元件被影响的程度可能更大。在两侧上具有直接相邻栅格壁的检测器元件可能具有最大的漂移效应。在紧邻附近仅具有一个壁的检测器元件可能具有中等漂移效应，并且不具有直接相邻栅格壁的检测器元件具有最小的漂移效应。可以存在正漂移或负漂移。

迄今为止，已经尝试将栅格壁下方的死区配置得足够大或足够宽，以使漂移效应消失或大大减小。但是，已知漂移效应具有非常长的范围并延伸到多个检测器元件上。因此，通过死区对漂移效应的抑制非常有限。场位移可能导致有效像素大小的改变。因此，实际在死区中被吸收的X射线量子(即直接靠近栅格壁或在栅格壁下方)现在可以在计数检测器元件中被另外计数。栅格壁边缘处的检测器元件的有效像素大小随时间改变，并且取决于状态来捕获更多或更少的量子，这表现为计数率的漂移或改变。

发明人提出了第二电极和散射辐射栅格的布置，利用该布置相邻的第一电极元件至少部分地在栅格壁的投影内延伸。因此，在所提出的布置中，有利地，可以避免死区或不计数的检测器元件。

有利地，结合散射辐射栅格来描述像素化电极，散射辐射栅格能够满足直接转换X射线检测器的边界条件下的稳定性要求。有利地，可以例如通过可变阴影来使负影响最小化。有利地，可以使由管波动引起的信号波动最小化。

栅格壁本身包括壁厚。例如，壁厚可以是大约100μm。根据检测器元件的某个平面延伸，每个检测器元件现在不再可能被例如四个壁包围，因为否则，尽管患者暴露于具有一定剂量的许多X射线光子，由于在散射辐射栅格中的吸收，这些光子不能有助于成像。利用所提出的像素化电极结合散射辐射栅格的布置，可以在一个栅格单元内实现多个电极元件。因此，与先前的布置相比，栅格壁使剂量损失保持较低或保持恒定。通过将像素化电极结合散射辐射栅格的布置，有利地，可以确保由栅格壁引起的阴影符合稳定性要求。

有利地，利用位于栅格壁紧邻附近的检测器元件，可以减小漂移可。有利地，可以实现改善的临床图像。有利地，空间高分辨事件可以被注册在X射线检测器中。

有利地，可以避免由于场线失真造成的有效像素大小的改变。在像素的外边缘上，实际的栅格壁或栅格壁的阴影投射可能生成场线失真。有利地,可以降低聚焦不稳定性或聚焦波动的影响。

根据本发明的一个方面，特别地，具有第二宽度和第二长度的第二电极元件在投影外侧上被完全实施在第二表面上。特别地，第二电极元件可以不与栅格壁直接相邻。第二电极元件没有布置在投影内，投影基本平行于辐射的入射方向和第一表面的表面法线。第二电极元件没有布置在栅格壁下方。具有多个第二电极元件的实施例是可能的。优选地，所有的第二电极元件或其有效的第二像素大小可以具有相同的大小。备选地，第二电极元件具有不同大小的实施例是可能的。第二电极元件可以被第一电极元件包围，使得可以形成检测单元。检测单元可以至少部分地、优选完全地由栅格壁包围。检测单元可以具有对应于的第一电极元件和第二电极元件的总和。例如，检测器元件可以布置在N行和M列中。检测单元可以包括N×M个检测器元件。例如，检测单元可以包括1×1、2×2、4×4或4×6个检测器元件。检测器元件可以被指定为子像素。检测单元可以被指定为像素。检测单元可以由子像素组成。有利地，与第一电极元件相比，对于第二电极元件，可以减小阴影的影响。

根据本发明的一个方面，相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一平面延伸大于第二电极元件的第二平面延伸。第一平面延伸可以由第一宽度和第一长度张成的区域限定。第二平面延伸可以由第二宽度和第二长度张成的区域限定。平面延伸可以对应于张成的区域。优选地，第一电极元件部分地(特别地，不完全地)布置在投影内。在投影内，更少或几乎没有任何X射线能到达转换器元件。因此，第一电极元件与投影的重叠区域对检测到的事件的计数几乎没有贡献或者完全没有贡献。为了有利地能够检测相同数目的事件，可以将第一平面延伸选择为大于第二平面延伸。

根据本发明的一个方面，第一宽度大于第二宽度和/或第一长度大于第二长度。根据本发明的一个方面，第一宽度大于第二宽度。相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一宽度可以大于第二电极元件的第二宽度。与第二平面延伸相比，第一平面延伸可以通过大于第二宽度的第一宽度来扩大。有利地，可以考虑第二电极元件的阴影。第一宽度和第一长度可以不同或基本相同。第二宽度和第二长度可以不同或基本相同。根据本发明的一个方面，第一长度大于第二长度。相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一长度可以大于第二电极元件的第二长度。与第二平面延伸相比，第一平面延伸可以通过大于第二长度的第一长度来扩大。有利地，可以考虑第二电极元件的阴影。

根据本发明的一个方面，相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件包括第一有效像素区，第一有效像素区由界定相邻的第一电极元件和/或相邻的第二电极元件的区域中的场线的梯度限定。例如，可以通过以下事实来确定有效像素区：在X射线检测器利用X射线进行均匀辐照的情况下，所计数的事件被用作检测器元件的大小的量度。有效像素区可以通过分配给转换器元件中的检测器元件的体积来确定。体积可以由转换器元件中包含的场线确定。有利地，检测器元件或第一电极元件的检测体积可以由场线的梯度限定，而不是将检测体积彼此机械地分离。分配给检测器元件的电场线可以与相邻检测器元件的电场线交界。

根据本发明的一个方面，第二电极元件包括第二有效像素区，第二有效像素区由界定相邻的第一电极元件和/或相邻的第二电极元件的区域中的场线的梯度限定。有利地，检测器元件或第二电极元件的检测体积可以由场线的梯度限定，而不是将检测体积彼此机械地分离。

根据本发明的一个方面，第一有效像素区由散射辐射栅格的入射辐射的阴影限定。相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一有效像素区散射辐射栅格在操作中的入射辐射的阴影限定。在至少一个外边缘或边界区域上，第一有效像素区可以通过栅格壁的阴影投射被限定。在更外边缘上，第一有效像素区可以通过场线的电极引起的梯度限定。特别地，在转换器元件上栅格壁的投影内，X射线的入射可以改变场线的梯度。有利地，场改变可以不再导致第一有效像素区的改变。栅格壁对转换器元件或检测器元件的阴影投射可以在检测器元件的至少一个外边缘上限定检测器元件的有效面积。有效像素区可以被阴影减少。

根据本发明的一个方面，第一有效像素区和第二有效像素区基本上大小相同。相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一有效像素区和第二电极元件的第二有效像素区可以具有基本相同的大小。检测单元的检测器元件可以优选地具有基本均匀的有效像素大小。有利地，可以对检测单元的所有检测器元件的计数事件进行相同的加权或者直接相互比较。有利地，检测器元件可以包括均匀的有效像素区。有利地，可以避免对第一有效像素区和/或第二有效像素区的校正。

根据本发明的一个方面，第一有效像素区和第二有效像素区大小不同。相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一有效像素区和第二电极元件的第二有效像素区具有不同的大小。有利地，检测单元的检测器元件可以被不同地加权。有利地，较大的检测器元件可以采集更多的事件，并且例如用作检测单元的计数的估计。

根据本发明的一个方面，第一有效像素区的表面积和第二有效像素区的表面积相差最大30％。相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一有效像素区的表面积和第二电极元件的第二有效像素区的表面积相差最大30％。例如对于空间上均匀的光子通量并且在辐射源和X射线检测器之间的光束路径中没有检查对象的情况下，最大为30％的差异可以通过校准来补偿。有利地，可以补偿不同检测器元件之间的表面积差异，例如由散射辐射栅格的不精确定位引起的差异。有利地，多个检测器元件的信噪比可以基本相同。有利地，可以避免图像伪影。也可以补偿大于30％的差异，但是信噪比可能受到影响，并且因此在低计数率时可能造成图像伪影。

根据本发明的一个方面，第一有效像素区沿第一宽度和/或沿第一长度的延伸减去第一电极元件与栅格壁在基本垂直的投影中的重叠区域，与相邻的第二有效像素区沿第二宽度或沿第二长度的延伸大小相同。根据本发明的一个方面，第一有效像素区沿第一宽度的延伸减去第一电极元件与栅格壁在基本垂直的投影中的重叠区域，与相邻的第二有效像素区沿第二宽度的延伸大小相同。栅格壁可以布置为使得它在基本垂直的投影中与相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件至少部分地重叠。第一有效像素区在投影外侧沿第一宽度的延伸可以与第二有效像素区沿第二宽度的延伸大小相同。有利地，由X射线辐照的第一有效像素区可以与由X射线辐照的第二有效像素区具有相同的大小。

根据本发明的一个方面，第一有效像素区沿第一长度的延伸减去第一电极元件与栅格壁在基本垂直的投影中的重叠区域，与相邻的第二有效像素区沿第二长度的延伸大小相同。栅格壁可以布置为使得它在基本垂直的投影中与至少一个第一电极元件至少部分地重叠。第一有效像素区在投影外侧沿第一长度的延伸与第二有效像素区沿第二长度的延伸大小相同。有利地，由X射线辐照的第一有效像素区可以与由X射线辐照的第二有效像素区具有相同的大小。

根据本发明的一个方面，特别地，第一有效像素区和/或第二有效像素区的延伸分别基于散射辐射栅格的栅格开口的延伸与沿散射辐射栅格的栅格开口的延伸的第一电极元件和第二电极元件的联合数目的商。联合数目可以对应于沿着栅格开口的检测器元件的数目。例如，联合数目可以对应于M或N。延伸可以指定例如沿着第一宽度或第一长度的部分。特别地，投影外侧的延伸等于栅格开口的延伸与沿栅格开口延伸的联合数目的商，其可以被分配给相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的第一有效像素区。有利地，由X射线辐照的第一有效像素区与由X射线辐照的第二有效像素区具有相同的大小。

根据本发明的一个方面，相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件的延伸基于第一宽度或第一长度与在两个相邻的第一电极元件之间或在一个相邻的第一电极元件和相邻的第二电极元件之间的延伸的总和。与第一宽度和两个相邻的第一电极元件之间的延伸的总和相等的延伸可以被分配给相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件。与第一长度和两个相邻的第一电极元件之间的延伸的总和相等的延伸可以被分配给相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件。与第一宽度和相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件和相邻的第二电极元件之间的延伸的总和相等的延伸可以被分配给相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件。与第一长度和两个相邻的第一电极元件之间的延伸的总和相等的延伸可以被分配给相邻的第一电极元件中的一个第一电极元件。有利地可以使用所分配的延伸来估计第一有效像素区。

根据本发明的一个方面，在散射辐射栅格和转换器元件之间还布置有阴影捕获结构。阴影捕获结构包括X射线吸收材料。阴影捕获结构可以由与散射辐射栅格相同的材料制成。阴影捕获结构可以以栅格形状实施。阴影捕获结构和散射辐射栅格可以具有相互匹配的栅格开口几何形状。阴影捕获结构的壁可以与X射线管的焦点对齐。特别地，阴影捕获结构的壁可以比栅格壁宽30％至100％。有利地，可以减少在X射线检测器中注册的散射光子的数目。可以减小管焦点波动的影响。

根据本发明的一个方面，X射线检测器还包括照明单元，其布置在散射辐射栅格和第一电极之间。在散射辐射栅格与转换器元件之间还可以布置用于以红外线、紫外线或可见光对转换器元件进行额外照明的照明单元。优选地，红外光可以用于额外照明。有利地，通过额外照明可以使转换器元件的极化状态稳定。例如在散射辐射栅格上，为了防止散射光子被注册在转换器元件中，阴影捕获结构可以布置在照明单元下方。

本发明还涉及一种医学设备，其包括根据本发明的X射线检测器。根据本发明的X射线检测器的优点可以有利地转移到根据本发明的医学设备。有利地，可以减少图像伪影。有利地，可以减小管焦点中的波动对图像质量的影响。医学设备可以优选为计算机断层摄影系统。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中：

图1是根据本发明第一实施例的X射线检测器的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的X射线检测器的示意图；

图3是根据本发明第三实施例的X射线检测器的示意图；

图4是根据本发明第四实施例的X射线检测器在第一操作状态下的示意图；

图5是根据本发明第四实施例的X射线检测器在第二操作状态下的示意图；

图6是根据本发明第五实施例的X射线检测器的示意图；

图7是具有根据本发明的X射线检测器的检测器模块的示意图；以及

图8是根据本发明的计算机断层摄影系统的示意图。

具体实施方式

图1以侧视图示出了根据本发明第一实施例的X射线检测器1的示例性实施例。X射线检测器1包括具有散射辐射栅格3和平面转换器元件10的堆叠布置。转换器元件10包括第一表面11和第二表面12。转换器元件10包括在第一表面11上实施的第一电极15。转换器元件10还包括具有两个相邻的第一电极元件16、17的像素化第二电极16。两个相邻的第一电极元件16、17包括第一宽度18和第一长度。两个相邻的第一电极元件16、17在与第一表面11相对的第二表面12上被实施。散射辐射栅格3包括沿两个相邻的第一电极元件16、17之间的边界的栅格壁4，其具有壁厚。栅格壁4布置为使得栅格壁4基本垂直于第一表面11。栅格壁4布置为使得在基本平行于辐射的入射方向30和第一表面11的表面法线13的投影中，栅格壁4部分地与两个相邻的第一电极元件16、17重叠。在操作中，X射线31沿着辐射的入射方向30入射在X射线检测器1上。

图2以侧视图示出了根据本发明第二实施例的X射线检测器1的示例性实施例。X射线检测器1还包括第二电极元件16、27。具有第二宽度和第二长度的第二电极元件16、27在第二表面12上被实施在投影外侧。

为了确保第一有效像素区和第二有效像素区的大小基本相同，延伸23和延伸24被选择为基本相同的大小。延伸21、22、22'、23、24沿着旋转轴线和/或沿着旋转方向布置。在旋转方向上并且沿着旋转轴线的相应的延伸21、22、22'、23、24可以被选择为不同的大小。这里，延伸23是延伸21和延伸22的总和。延伸21是第二宽度或第二长度。延伸22是两个相邻的第二电极元件16、27之间或相邻的第一电极元件16、17与第二电极元件16、27之间的距离。延伸22为30μm至100μm。延伸21为100μm至900μm。延伸22'表示两个相邻的第一电极元件16、17之间的距离。延伸22'优选为30μm至100μm或者小于30μm。延伸22'被实施在投影内。延伸23、24基本对应于栅格开口的延伸6、6'除以检测器元件17、27的联合数目的商。两个相邻的第一电极元件16、17彼此电隔离。

图3以俯视图示出了根据本发明第三实施例的X射线检测器1的示例性实施例。散射辐射栅格3布置在辐射源和转换器元件10之间。散射辐射栅格3布置在第一表面11上方。散射辐射栅格3包括基本呈矩形栅格布置的栅格壁4的布置。栅格壁4具有壁厚5、5'、5”。散射辐射栅格3内的内部栅格壁4的壁厚5可以具有壁厚5，其比散射辐射栅格3或X射线检测器1的边缘处的栅格壁4的壁厚5'、5”大。散射辐射栅格3包括栅格开口6、6'，其中栅格开口6沿着旋转轴线的延伸可以与栅格开口6'沿着旋转方向的延伸相同或不同。第一宽度18和第二宽度28平行于旋转轴线43而对齐。第一长度19和第二长度29平行于旋转方向44对齐。在与辐射的入射方向和第一表面11的表面法线基本平行的投影中，第一电极元件16、17部分地与栅格壁4重叠(由图3中的虚线表示)。与仅在一侧与栅格壁4部分重叠的第一电极元件16、17相比，在两侧与栅格壁4部分重叠的第一电极元件16、17具有更大的平面延伸。在两侧与栅格壁4部分重叠的第一电极元件16、17都具有基本相同的平面延伸。仅在一侧与栅格壁4部分重叠的第一电极元件16、17全部具有基本相同的平面延伸。第二电极元件16、27具有基本相同的第二宽度28和基本相同的第二长度29。对于所有的第二电极元件16、27，第二电极元件16、27的平面延伸是基本恒定的。第一宽度18大于第二宽度28。第一长度19大于第二长度29。例如，栅格开口6、6'可以对应于区段1，其中区段1可以例如平行于第一宽度18、第二宽度28、第一长度19或第二长度19对齐。第一电极元件17和第二电极元件27的联合数目可以是n，例如4。第一有效像素区和/或第二有效像素区的延伸是1/n，即例如1/4。

图4以侧视图示出了根据本发明第四实施例的在第一操作状态下的X射线检测器1的示例性实施例。第二电极元件16、27的电场线14的走向被示出。两个相邻的第一电极元件16、17的电场线14'的走向被示出。电场线14、14'被描绘为处于没有X射线影响的操作状态。场线14、14'在转换器元件10中基本均匀地实施。第一有效像素区20和第二有效像素区26大小基本相同。

图5以侧视图示出了根据本发明第四实施例的在第二操作状态下的X射线检测器1的示例性实施例。在X射线31的影响下，朝向两个相邻的第一电极元件16、17之间的边界的场线14'可以被改变、扭曲或倾斜。在X射线31的影响下，转换器元件10中的极化可以增加，并且因此电场(特别地是投影外侧的电场)可以减小，从而投影内的电场可以增强。第一有效像素区20和第二有效像素区26大小基本相同。

图6以侧视图示出了根据本发明第五实施例的X射线检测器1的示例性实施例。X射线检测器1还包括照明单元8。照明单元8被配置为用额外的光(优选红外线)对转换器元件10进行照明。X射线检测器1还包括阴影捕获结构7。阴影捕获结构7布置在具有栅格壁4的散射辐射栅格和转换器元件10之间。阴影捕获结构7布置在照明单元8与第一电极15之间。阴影捕获结构7优选布置在第一电极15的紧邻附近。阴影捕获结构7包括X射线吸收材料。阴影捕获结构7优选地包括与散射辐射栅格3相同的材料。与散射辐射栅格的指定栅格壁4相比，阴影捕获结构7的壁可以沿旋转方向或旋转轴线被实施得更宽。阴影捕获结构的壁可以被分配给栅格壁4，原因在于例如，栅格壁4和阴影捕获结构7的壁在投影中至少部分地重叠。

图7示出了具有根据本发明的X射线检测器1的检测器模块51的示例性实施例。在优选实施例中，检测器模块51包括多个X射线检测器1的二维矩阵或布置。检测器元件的数目可以例如在从100到几千的范围内。为了简单起见，未示出散射辐射栅格。检测器元件可以包括多个能量通道。X射线检测器1包括转换器元件10。转换器元件10可以实施为平面直接转换器，其包括例如CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、TlBr2、HgI2、GaAs、Si或其他材料作为转换器材料。转换器元件10的上侧包括第一电极15。转换器元件10的下侧包括第二电极16、17、27。第二电极16、17、27经由焊接连接69连接到ASIC 59中的像素电极57和像素电子器件67。例如，焊接连接69可以实施为与铜柱结合的凸块联合物或焊接材料。检测元件17、27的联合数目、焊接连接69的数目、ASIC 59中的像素电极57的数目和像素电子器件67的数目是相同的。第一电极15和检测器元件17、27之间的电场确定灵敏的检测体积。包括检测体积、检测器元件17、27、焊接连接69、像素电极57和连接到像素电极57的像素电子器件67的单元形成检测器元件，例如像素或子像素。ASIC 59的下侧与基底61连接。ASIC 59经由穿过基底61的TSV连接63连接到外围电子器件65。

图8示出了根据本发明的计算机断层摄影系统32的示例性实施例。计算机断层摄影系统32包含具有转子35的台架33。转子35包括辐射源或X射线源37和检测器设备2。检测器设备2包括根据本发明的至少一个X射线检测器。检测器设备2可以包括检测器模块。待检查对象39被支撑在患者床41上，并且可以沿着旋转轴线z 43移动通过台架33。计算单元45用于控制和计算截面图。输入设备47和输出设备49连接到计算单元45。

虽然已经通过优选示例性实施例详细示出了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，并且在不脱离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以从其中获得其他变型。

Claims (16)

1.一种X射线检测器(1)，包括一个堆叠布置，所述堆叠布置具有一个散射辐射栅格(3)和一个平面转换器元件(10)，所述平面转换器元件(10)包括一个第一表面(11)和一个第二表面(12)，其中

a.所述转换器元件(10)包括一个第一电极(15)，所述第一电极(15)被实施在所述第一表面(11)上，

b.所述转换器元件(10)还包括一个像素化的第二电极(16)，所述第二电极(16)具有两个相邻的第一电极元件(17)，其中所述两个相邻的第一电极元件(17)包括第一宽度(18)和第一长度(19)，并且所述两个相邻的第一电极元件(17)被实施在所述第二表面(12)上，所述第二表面(12)与所述第一表面(11)相对，

c.所述散射辐射栅格(3)包括沿所述两个相邻的第一电极元件(17)之间的边界的一个栅格壁(4)，所述栅格壁(4)具有壁厚(5、5'、5”)，

d.所述栅格壁(4)被布置为使得所述栅格壁(4)基本垂直于所述第一表面(11)而被布置并且使得在一个投影中所述栅格壁(4)至少部分地与所述两个相邻的第一电极元件(17)重叠，所述投影基本平行于辐射的入射方向(30)和所述第一表面(11)的表面法线(13)。

2.根据权利要求1所述的X射线检测器(1)，其中一个第二电极元件(27)在所述投影外部被实施在所述第二表面(12)上，所述第二电极元件(27)具有第二宽度(28)和第二长度(29)。

3.根据权利要求2所述的X射线检测器(1)，其中所述相邻的第一电极元件(17)中的一个第一电极元件的第一平面延伸大于所述第二电极元件(27)的第二平面延伸。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第一宽度(18)大于所述第二宽度(28)，和/或所述第一长度(19)大于所述第二长度(29)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述相邻的第一电极元件(17)中的一个第一电极元件包括一个第一有效像素区(20)，所述第一有效像素区(20)由多个区域中的多条场线的多个梯度限定，所述多个区域界定所述相邻的第一电极元件(17)和/或所述相邻的第二电极元件(27)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第二电极元件(27)包括一个第二有效像素区(26)，所述第二有效像素区(26)由多个区域中的多条场线的多个梯度限定，所述多个区域界定所述相邻的第一电极元件(17)和/或所述相邻的第二电极元件(27)。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第一有效像素区(20)由所述散射辐射栅格(3)的入射辐射的阴影限定。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第一有效像素区(20)和所述第二有效像素区(26)大小相同。

9.根据权利要求6至7中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第一有效像素区(20)和所述第二有效像素区(26)大小不同。

10.根据权利要求9所述的X射线检测器(1)，其中所述第一有效像素区(20)的表面积和所述第二有效像素区(26)的表面积最多相差30％。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第一有效像素区(20)沿所述第一宽度(18)和/或沿所述第一长度(19)的延伸减去所述第一电极元件(17)与所述栅格壁(4)在基本垂直的所述投影中的一个重叠区域，与一个相邻的第二有效像素区(26)沿所述第二宽度(28)或沿所述第二长度(29)的延伸大小相同。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述第一有效像素区(20)和/或所述第二有效像素区(26)的延伸基于所述散射辐射栅格(3)的一个栅格开口(6)的延伸与沿所述散射辐射栅格(3)的所述栅格开口(6)的所述延伸的多个所述第一电极元件(17)和多个所述第二电极元件(27)的联合数目的商。

13.根据权利要求2至12中任一项所述的X射线检测器(1)，其中所述相邻的第一电极元件(17)中的一个第一电极元件的延伸基于所述第一宽度(18)或所述第一长度(19)与两个相邻的第一电极元件(17)之间或所述一个相邻的第一电极元件与所述相邻的第二电极元件(27)之间的延伸(22、22')的总和。

14.根据前述权利要求中任一项所述的X射线检测器(1)，其中在所述散射辐射栅格(3)和所述转换器元件(10)之间还布置有一个阴影捕获结构(7)。

15.根据权利要求14所述的X射线检测器(1)，还包括一个照明单元(8)，所述照明单元(8)被布置在所述散射辐射栅格(4)与所述第一电极(15)之间。

16.一种医学设备，包括根据权利要求1至15中任一项所述的一个X射线检测器(1)。