(57)【要約】  本発明は、衝突する高エネルギー電磁放射線１００を第１のカウント信号に変換するための低吸収直接変換材料１１と第１の電気接点１２とを含む第１の直接変換層１０と、衝突する高エネルギー電磁放射線１００を第２のカウント信号に変換するための高吸収直接変換材料２１と第２の電気接点２２とを含む第２の直接変換層２０であって、高吸収直接変換材料が、低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらす、第２の直接変換層２０と、第１の電気接点に接触した第１の端子３１及び第２の電気接点に接触した第２の端子３２、並びに、誤りに関して第２のカウント信号を第１のカウント信号に基づいて修正するように構成された処理回路３５を備えるキャリア層３０、３０ａ、３０ｂとを備え、高エネルギー電磁放射線が第２の直接変換層に衝突する前に高エネルギー電磁放射線が第１の直接変換層を透過するように、第１の直接変換層と第２の直接変換層とが配置されている光子カウントディテクターに関する。
2021533347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突する高エネルギー電磁放射線を第１のカウント信号に変換するための低吸収直接変換材料と第１の電気接点とを含む第１の直接変換層と、
衝突する高エネルギー電磁放射線を第２のカウント信号に変換するための高吸収直接変換材料と第２の電気接点とを含む第２の直接変換層であって、前記高吸収直接変換材料が、前記低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらす、第２の直接変換層と、
前記第１の電気接点に接触した第１の端子及び前記第２の電気接点に接触した第２の端子、並びに、誤りに関して前記第２のカウント信号を前記第１のカウント信号に基づいて修正する処理回路を備えるキャリア層であって、高エネルギー電磁放射線が前記第２の直接変換層に衝突する前に高エネルギー電磁放射線が前記第１の直接変換層を透過するように、前記第１の直接変換層と前記第２の直接変換層とが配置されている、キャリア層と、
を備える、光子カウントディテクターであって、
前記処理回路が、更に、前記第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する高エネルギー電磁放射線の推定結果として前記第１のカウント信号を使用し、前記第２のカウント信号に変化が存在するが前記第１のカウント信号に変化が存在しない場合、又は、前記第１のカウント信号と前記第２のカウント信号との間の相関が基準相関から逸脱している場合、前記第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定する、
光子カウントディテクター。
【請求項２】
前記低吸収直接変換材料が、高エネルギー電磁放射線を１つ又は複数の第１のエネルギー分解カウント信号に変換し、前記高吸収直接変換材料が、高エネルギー電磁放射線を１つ又は複数の第２のエネルギー分解カウント信号に変換する、請求項１に記載の光子カウントディテクター。
【請求項３】
前記処理回路が、前記低吸収直接変換材料より低い前記高吸収直接変換材料の安定性によりもたらされる誤りに関して、前記第２のカウント信号を修正する、請求項１又は２に記載の光子カウントディテクター。
【請求項４】
前記処理回路が、最低エネルギー閾値未満の、前記第２のカウント信号の信号部分における変化が存在するが、前記最低エネルギー閾値未満の、前記第１のカウント信号の対応する信号部分における変化がない場合、前記第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の光子カウントディテクター。
【請求項５】
前記第１の直接変換層と前記第２の直接変換層との間に配置された１つの前記キャリア層を備え、前記第１の端子が、前記キャリア層の第１の表面側に配置されており、前記第２の端子が、前記第１の表面側の反対側にある前記キャリア層の第２の表面側に配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の光子カウントディテクター。
【請求項６】
前記第１の直接変換層と前記第２の直接変換層との間に配置された第１のキャリア層であって、前記第１の端子が、前記第１の直接変換層を向いた前記第１のキャリア層の表面側に配置されており、前記第１の電気接点に接触している、第１のキャリア層と、
前記第１の直接変換層とは逆を向いた前記第２の直接変換層の側に配置された第２のキャリア層であって、前記第２の端子が前記第２の直接変換層を向いた前記第２のキャリア層の表面側に配置されており、前記第２の電気接点に接触している、第２のキャリア層と、
を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の光子カウントディテクター。
【請求項７】
前記低吸収直接変換材料が、シリコン、リン化インジウム、ヨウ化水銀、及びガリウムヒ素のうちの１つを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の光子カウントディテクター。
【請求項８】
前記高吸収直接変換材料が、テルル化カドミウム、及びテルル化カドミウム亜鉛のうちの１つを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の光子カウントディテクター。
【請求項９】
第１の直接変換層の低吸収直接変換材料に衝突する高エネルギー電磁放射線を表す第１のカウント信号を取得する第１の信号入力と、
第２の直接変換層の高吸収直接変換材料に衝突する高エネルギー電磁放射線を表す第２のカウント信号を取得する第２の信号入力であって、前記高吸収直接変換材料が、前記低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらし、高エネルギー電磁放射線が前記第２の直接変換層に衝突する前に高エネルギー電磁放射線が前記第１の直接変換層を透過するように、前記第１の直接変換層と前記第２の直接変換層とが配置されている、第２の信号入力と、
誤りに関して前記第２のカウント信号を前記第１のカウント信号に基づいて修正する処理回路と、
を備える、光子カウントディテクターのための修正デバイスであって、
前記処理回路が、更に、前記第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する高エネルギー電磁放射線の推定結果として前記第１のカウント信号を使用し、前記第２のカウント信号に変化が存在するが前記第１のカウント信号に変化が存在しない場合、又は、前記第１のカウント信号と前記第２のカウント信号との間の相関が基準相関から逸脱している場合、前記第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定する、
修正デバイス。
【請求項１０】
衝突する高エネルギー電磁放射線を第１のカウント信号に変換するための低吸収直接変換材料と、第１の電気接点とを備える第１の直接変換層と、
衝突する高エネルギー電磁放射線を第２のカウント信号に変換するための高吸収直接変換材料と、第２の電気接点とを備える第２の直接変換層であって、前記高吸収直接変換材料が、前記低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらし、高エネルギー電磁放射線が前記第２の直接変換層に衝突する前に前記高エネルギー電磁放射線が前記第１の直接変換層を透過するように、前記第１の直接変換層と前記第２の直接変換層とが配置されている、第２の直接変換層と、
前記第１の電気接点に接触した第１の端子及び前記第２の電気接点に接触した第２の端子を備えるキャリア層と、
請求項９に記載の修正デバイスと、
前記第１の端子及び前記第２の端子を前記修正デバイスに接続する接続手段と、
を備える、光子カウント検出構成体。
【請求項１１】
第１の直接変換層の低吸収直接変換材料に衝突する高エネルギー電磁放射線を表す第１のカウント信号を取得するステップと、
第２の直接変換層の高吸収直接変換材料に衝突する高エネルギー電磁放射線を表す第２のカウント信号を取得するステップであって、前記高吸収直接変換材料が、前記低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらし、前記高エネルギー電磁放射線が前記第２の直接変換層に衝突する前に前記高エネルギー電磁放射線が前記第１の直接変換層を透過するように、前記第１の直接変換層と前記第２の直接変換層とが配置されている、第２のカウント信号を取得するステップと、
誤りに関して前記第２のカウント信号を前記第１のカウント信号に基づいて修正するステップと
を有する、光子カウントディテクターのための修正方法であって、
前記第１のカウント信号が、前記第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する前記高エネルギー電磁放射線の推定結果として使用され、前記第２のカウント信号に変化が存在するが前記第１のカウント信号に変化が存在しない場合、又は、前記第１のカウント信号と前記第２のカウント信号との間の相関が基準相関から逸脱している場合、前記第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定される、
修正方法。
【請求項１２】
コンピュータにおいてコンピュータプログラムが実行されたとき、請求項１１に記載の方法のステップを前記コンピュータに実行させるプログラムコード手段を含む、
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光子カウントディテクター、及び、光子カウントディテクターのための修正デバイス及び方法に関する。本発明は、更に、光子カウント検出構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー分解光子カウントスペクトルＣＴの出現は、直接変換材料の完成度及び安定性に大きく依存している。材料の安定性に対する更なる改善はゆっくりと実現されつつあるにすぎないのに対し、想定されるカウント数からの逸脱を補償する方法が導入される必要がある。多くの方法が知られているが、修正手段の複雑さ、及び／又は有効性において大幅なトレードオフを伴う。
【０００３】
米国特許出願公開第２００８／２３０７０９（Ａ１）号は、イメージングされる物体に向けて高周波電磁エネルギーのビームを出射する高周波電磁エネルギー源を含む診断イメージングシステムを開示している。エネルギー弁別型（ＥＤ）ディテクターは、高周波電磁エネルギー源により出射された高周波電磁エネルギーを受信する。ＥＤディテクターは、第１の直接変換層と第２の直接変換層とを含む。第１の直接変換層は第１の直接変換材料を含み、第２の直接変換層は、第１の直接変換材料と異なる第２の直接変換材料を含む。データ獲得システム（ＤＡＳ）はＥＤディテクターに動作可能に接続されており、コンピュータがＤＡＳに動作可能に接続されている。
【０００４】
特開平０２−２５９５９０（Ａ）号は、ＣｄＴｅから形成された第２のディテクターと、ＣｄＴｅより大きいキャリア移動距離を伴う半導体ＧａＡｓから形成された第１のディテクターとを含む放射線検出デバイスを開示している。次に、ディテクターの厚さが、例えば０．４ｍｍであり、検出される放射線Ｒのエネルギーが５０ｋｅＶである場合、放射線の約５０％が、まず第１のディテクターにより吸収され、放射線の残りの５０％の大部分が第２のディテクターにより吸収される。したがって、実際に入射する放射光子の数は第２のディテクターにおいて半分に減り、パイルアップの生成が第２のディテクターのみが使用される場合に比べて減少し、したがって、第１のディテクターは、検出される放射線Ｒの一部を吸収するために十分に厚いものである。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１６／２０６２５５（Ａ１）号は、Ｘ線源から送信されたＸ線を受信するように構成された光子カウントディテクター装置を開示している。光子カウントディテクター装置は、第１のエネルギービン集合を使用して光子を検出するように構成された第１の検出材料を含む第１の光子カウントディテクターを含む。光子カウントディテクター装置は、Ｘ線源から送信されたＸ線の入射方向に対して第１の光子カウントディテクターの上方に配置された第２の光子カウントディテクターを更に含む。第２の光子カウントディテクターは、第２のエネルギービン集合を使用して光子を検出するように構成された第２の検出材料を含む。第１のエネルギービン集合は、第２のエネルギービン集合と異なる。
【０００６】
光子カウントディテクターにおける想定されるカウント数からの逸脱を補償するための解決策の必要性が依然として存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
想定されるカウント数からの逸脱を補償するための、光子カウントディテクター、修正デバイス、光子カウント検出構成体、及び対応する方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様において、
−  衝突する高エネルギー電磁放射線を第１のカウント信号に変換するための低吸収直接変換材料と第１の電気接点とを含む第１の直接変換層と、
−  衝突する高エネルギー電磁放射線を第２のカウント信号に変換するための高吸収直接変換材料と第２の電気接点とを含む第２の直接変換層であって、高吸収直接変換材料が、低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらす、第２の直接変換層と、
−  第１の電気接点に接触した第１の端子及び第２の電気接点に接触した第２の端子、並びに、誤りに関して第２のカウント信号を第１のカウント信号に基づいて修正するように構成された処理回路を備えるキャリア層と、
を備え、
高エネルギー電磁放射線が第２の直接変換層に衝突する前に高エネルギー電磁放射線が第１の直接変換層を透過するように、第１の直接変換層と第２の直接変換層とが配置されており、
処理回路が、第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する電磁放射線の推定結果として第１のカウント信号を使用し、第２のカウント信号に変化が存在するが第１のカウント信号に変化が存在しない場合、又は、第１のカウント信号と第２のカウント信号との間の相関が基準相関から逸脱している場合、第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定するように更に構成された、
光子カウントディテクターが提示される。
【０００９】
本発明の更なる態様において、
−  第１の直接変換層の低吸収直接変換材料に衝突する高エネルギー電磁放射線を表す第１のカウント信号を取得するように構成された第１の信号入力と、
−  第２の直接変換層の高吸収直接変換材料に衝突する高エネルギー電磁放射線を表す第２のカウント信号を取得するように構成された第２の信号入力であって、高吸収直接変換材料が、低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらし、高エネルギー電磁放射線が第２の直接変換層に衝突する前に高エネルギー電磁放射線が第１の直接変換層を透過するように、第１の直接変換層と第２の直接変換層とが配置されている、第２の信号入力と、
−  誤りに関して第２のカウント信号を第１のカウント信号に基づいて修正するように構成された処理回路と、
を備え、
処理回路が、第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する電磁放射線の推定結果として第１のカウント信号を使用し、第２のカウント信号に変化が存在するが第１のカウント信号に変化が存在しない場合、又は、第１のカウント信号と第２のカウント信号との間の相関が基準相関から逸脱している場合、第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定するように更に構成された、
光子カウントディテクターのための修正デバイスが提示される。
【００１０】
更なる態様において、
−  衝突する高エネルギー電磁放射線を第１のカウント信号に変換するための低吸収直接変換材料と第１の電気接点とを含む第１の直接変換層と、
−  衝突する高エネルギー電磁放射線を第２のカウント信号に変換するための高吸収直接変換材料と第２の電気接点とを含む第２の直接変換層であって、高吸収直接変換材料が、低吸収直接変換材料より高い吸収をもたらし、高エネルギー電磁放射線が第２の直接変換層に衝突する前に高エネルギー電磁放射線が第１の直接変換層を透過するように第１の直接変換層と第２の直接変換層とが配置されている、第２の直接変換層と、
−  第１の電気接点に接触した第１の端子及び第２の電気接点に接触した第２の端子を備えるキャリア層と、
−  本明細書において開示されている修正デバイスと、
−  第１の端子と第２の端子とを修正デバイスに接続する接続手段と、
を備える、光子カウント検出構成体が提示される。
【００１１】
本発明の更に異なる更なる態様において、対応する方法、コンピュータにおいてコンピュータプログラムが実行されたとき、本明細書において開示されている方法のステップを実施することをコンピュータにさせるためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム、及び、プロセッサにより実行されたとき、本明細書において開示されている方法が実施されることをもたらすコンピュータプログラムプロダクトを中に記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において定義される。請求項に記載された修正デバイス及び方法、コンピュータプログラム、並びに媒体は、請求項に記載されているシステム、特に、従属請求項において規定されているもの、及び、本明細書において開示されているものと同様の、及び／又は同一の好ましい実施形態を含むことが理解されなければならない。
【００１３】
本発明は、検出ボリュームを２つの別個の、好ましくはエネルギー分解層にセグメント分けするというアイデアに基づいている。第１の層（入射放射線に対して、より高い層／上層）は、低吸収層材料であるが高い安定性能をもつことが意図される。第２の層（入射放射線に対して、より低い層）は、高吸収材料を含む。総フラックスの一部のみを受ける上層は、より低い層の安定性問題を修正するための基準として機能するが、加えて、エネルギー分解情報を提供してもよい。
【００１４】
低吸収を伴う第１の層は、例えばＧａＡｓ又はＳｉから作られる。ＧａＡｓは非常に安定した材料であるが、ＧａＡｓは、その低吸収を理由として、独立型ディテクターとしてのＣＴに適さない。高吸収を伴う第２の層は、例えば、臨床ＣＴの厳しい要求に対して依然として不十分な安定性を提供するが、十分な吸収を提供することが知られたＣｄ（Ｚｎ）Ｔｅ（ＣＺＴ）又はＣｄＴｅから作られる。一実施形態において、１つのＡＳＩＣ基材は、両方の層のための、及び、第２の層の不十分な安定性により主にもたらされる誤りに関して、第２のカウント信号の第２のカウント信号を、第１の層の第１のカウント信号に基づいて修正するための処理回路を搭載するための搭載部として機能するために使用される。したがって、一実施形態において、処理回路は、低吸収直接変換材料と比べたときの高吸収直接変換材料のより低い安定性によりもたらされる誤りに関して第２のカウント信号を修正するように構成されている。開示されている光子カウントディテクターにより、想定されるカウント数からの第２のカウント信号のずれが補償され得る。
【００１５】
高エネルギー電磁放射線は、概して、例えば１ｋｅＶより高いエネルギーをもつ、好ましくは、例えば２０ｋｅＶより高い範囲内（好ましくは最大で例えば１６０ｋｅＶ）の相応の臨床的に関連したエネルギーをもつ電磁放射線と理解されるものとする。この電磁放射線は、好ましくはｘ線放射線であるが、概してガンマ放射線であってもよい。
【００１６】
一実施形態において、低吸収直接変換材料は、高エネルギー電磁放射線を１つ又は複数の第１のエネルギー分解カウント信号に変換するように構成されており、高吸収直接変換材料は、高エネルギー電磁放射線を１つ又は複数の第２のエネルギー分解カウント信号に変換するように構成されている。これは、エネルギー分解された情報を提供する。更に、これは、第２のカウント信号における誤り、及び、第２のカウント信号の修正の要求される因子を特定するために、エネルギー分解されたカウント信号の一部、例えば最低エネルギー閾値未満のみを使用する選択肢を与える。別の実施形態において、２つ以上の（又は、更にはすべての）エネルギー閾値が使用される。
【００１７】
処理回路は、第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する電磁放射線の推定結果として第１のカウント信号を使用するように更に構成されている。例えば、１つの選択肢によると、第２のカウント信号に変化が存在するが第１のカウント信号に変化が存在しない場合、第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定される。これにより、最低エネルギー閾値未満の、第２のカウント信号の信号部分における変化が存在するが、最低エネルギー閾値未満の、第１のカウント信号の対応する信号部分における変化がない場合、第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定される。別の選択肢によると処理回路は、第１のカウント信号と第２のカウント信号との間の相関が基準相関から逸脱している場合、第２のカウント信号におけるドリフトが存在すると判定するように構成されている。これらの選択肢は、誤りの所望の修正を可能にする安価でいくぶん単純な手法を提供し、したがって、修正された第２のカウント信号により表された、又は、修正された第２のカウント信号から特定された測定結果の、及び最終的なカウント信号の正確さを改善する。
【００１８】
光子カウントディテクターの別の実施形態は、第１の直接変換層と第２の直接変換層との間に配置された１つのキャリア層を備え、第１の端子は、キャリア層の第１の表面側に配置されており、第２の端子は、第１の表面側の反対側にあるキャリア層の第２の表面側に配置されている。この実施形態において、キャリア層は、キャリア層を共有している第１の直接変換層と第２の直接変換層との間に挟まれている。
【００１９】
別の実施形態によると、第１の直接変換層と第２の直接変換層との間に配置された第１のキャリア層であって、第１の端子が、第１の直接変換層を向いた第１のキャリア層の表面側に配置されており、第１の電気接点に接触している、第１のキャリア層と、第１の直接変換層とは逆を向いた第２の直接変換層の側に配置された第２のキャリア層であって、第２の端子が、第２の直接変換層を向いた第２のキャリア層の表面側に配置されており、第２の電気接点に接触している、第２のキャリア層とを含む２つのキャリア層が提供される。この実施形態において、各直接変換層は、各直接変換層自体のキャリア層をもつ。処理回路は、両方のキャリア層に提供されてもよく、又は、両方のカウント信号が第２のカウント信号の修正を特定するために処理回路により利用可能であるように、何らかの手法により接続された２つのキャリア層のうちの１つに提供されてもよい。
【００２０】
概して、低吸収直接変換材料は、シリコン、リン化インジウム、ヨウ化水銀、及びガリウムヒ素のうちの１つを含み、高吸収直接変換材料は、テルル化カドミウム、及びテルル化カドミウム亜鉛のうちの１つを含む。
【００２１】
第１の直接変換層の厚さは、第２の直接変換層の厚さより小さいものである。しかし、他の実施形態も存在する。例えば、Ｓｉが低吸収直接変換材料として使用される場合、第１の直接変換層の厚さは、第２の直接変換層の厚さより大きいものである。概して、第１の直接変換層では多くの吸収をもたらすことは必要とされないが、第１の直接変換層が少なくとも十分な数の光子を吸収しない場合、ノイズが存在する。
【００２２】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下で説明される実施形態から明らかとなり、以下で説明される実施形態を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による光子カウントディテクターの第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明による光子カウントディテクターの第２の実施形態の概略図である。
【図３】本発明による修正デバイスの概略図である。
【図４】本発明による光子カウント検出構成体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、光子カウントディテクター１の第１の実施形態の概略図を示す。光子カウントディテクター１は、第１の直接変換層１０、第２の直接変換層２０、及びキャリア層３０を備える。
【００２５】
第１の直接変換層１０は、衝突する高エネルギー電磁放射線１００（特にｘ線放射線）を第１のカウント信号に変換するための低吸収直接変換材料１１と、第１の電気接点１２とを含む。低吸収材料は、例えばＧａＡｓである。良い検出グレードのＧａＡｓセンサーは、例えば２００μｍの厚さ（最大５００μｍ）において利用可能である。２００μｍの厚さのＧａＡｓは、１２０ｋＶｐスペクトルに対して衝突する光子の約２４％を吸収するのみである。
【００２６】
第２の直接変換層２０は、衝突する高エネルギー電磁放射線１００を第２のカウント信号に変換するための高吸収直接変換材料２１と、第２の電気接点２２とを含む。高吸収直接変換材料２１は、低吸収直接変換材料１１より高い吸収をもたらし、及び、９８％より多くの光子を吸収する、例えば厚さ２ｍｍの、例えばＣｄ（Ｚｎ）Ｔｅである。
【００２７】
高エネルギー電磁放射線１００が第２の直接変換層２０に衝突する前に、高エネルギー電磁放射線１００が第１の直接変換層１０を透過する（すなわち貫通する）ように、第１の直接変換層１０及び第２の直接変換層２０が配置されている。
【００２８】
キャリア層３０は、第１の端子３１と第２の端子３２とを備える。第１の端子３１は、キャリア層３０の第１の表面側３８に配置されており、例えばはんだバンプ３３を介して第１の電気接点１２に接触している。第２の端子３２は、第１の表面側の反対側にあるキャリア層３０の第２の表面側３９に配置されており、例えばはんだバンプ３４を介して第２の電気接点２２に接触している。
【００２９】
キャリア層３０は、更に、誤りに関して第２のカウント信号を第１のカウント信号に基づいて修正するための、例えば光子カウント電子機器といった処理回路３５を備える。キャリア層３０は、例えば、ＡＳＩＣ層として構成され、及び、吸収を最小化（例えば＜１００μｍ）するように薄くされ得るＳｉ基材から構成される。
【００３０】
図１に示される光子カウントディテクター１において、１つのＡＳＩＣ層３０がＡＳＩＣ層３０の上部及び底部に位置する２つの別個の検出層１０、２０の衝突する光子を獲得するための搭載部として使用される。ＡＳＩＣ層３０は、両方の層１０、２０のために利用可能な検出ピクセル（すなわち第１の電気接点１２及び第２の電気接点２２）の総数と同数のピクセル３６を備える。図１に示される断面において、（左から右に）奇数番目のピクセルは、第１の端子３１を介して上層１０に接続しており、偶数番目のピクセルは、第２の端子３２を介して底層２０に接続している。
【００３１】
搭載部としての１つのＡＳＩＣ層３０の使用は、底層２０がＴＳＶ（シリコン貫通ビア）３７により底層２０に対応したＡＳＩＣピクセルに接続されていることを意味する。
【００３２】
多くの構成が考えられるが限定されるわけではない。例えば、両方の層１０、２０が、１×１ｍｍ２のピクセルを備え、及び、１６×１６ピクセルの配置をとる。したがって、ＡＳＩＣ層３０は全部で５１２個のセンサーアノードとして機能する。この例において、ＡＳＩＣピクセルエリアは、＜０．５ｍｍ２であることを必要とする。
【００３３】
代替的に、底層２０（又は、上層１０）は、より高密度のピクセル接点を備える。一例において、上層１０は、１６×１６ピクセルを備える。各ＧａＡｓピクセル３６に対して、下方の底層２０は、４つのピクセル、すなわち合計で３２×３２ピクセルを備える。上層１０は主に底層２０の安定性の修正のための基準として機能するので、両方の層１０、２０が同数のピクセルを含むことが厳密に必要とされるわけではない。好ましくは、上層におけるピクセル、及び、底層におけるピクセル（又は複数のピクセル）が、同じ検出ボリュームに実質的に対応している。この特定の例において、ＡＳＩＣ層３０は全部で１２８０個のピクセルとして機能する。
【００３４】
より低い層２０における不安定さの修正／補償は、収集されたデータに基づいて、チップ外において（又は、オフラインで）、すなわち外部処理ユニットにより実施され得る。本発明によると、処理回路３５は、キャリア層３０上に、又はキャリア層３０内に提供されている。
【００３５】
上層１０は、底層２０のドリフトの修正の尺度として使用され得る衝突するフラックスの良い推定を提供する。第１の近似において、底層２０のカウントのドリフトは、ドリフトが上層１０において観測されない場合の（材料の不安定さに起因した）閾値のエネルギードリフトの正味のドリフトと解釈される。
【００３６】
一実施形態において、低吸収直接変換材料１１は、高エネルギー電磁放射線１００を第１のエネルギー分解カウント信号に変換するように構成されており、高吸収直接変換材料２１は、高エネルギー電磁放射線１００（特に上層１０及びキャリア層３０を通る放射線１００の一部）を第２のエネルギー分解カウント信号に変換するように構成されている。この場合において、最低エネルギー閾値（例えば２５ｋｅＶ）より高いカウントは、ピクセル当たりの衝突するフラックスを推定するための、及び、より低い層におけるカウントの変化がドリフトにより、又はｘ線フラックスによりもたらされるか否かを検出するための、良い近似として使用され得る。例えば、所与のエネルギー閾値における弁別器は、閾値を上回る光子ごとにトリガーする。
【００３７】
底層２０における不安定さに対する修正スキームの一実施形態が、以下のように構成される。安定した上層センサー及び底層センサーのために、最低エネルギー閾値ＮＴ及びＮＢに対する測定カウントレートは、非常に良く相関しなければならない。これらの相関は、ディテクターが実際に、例えばＣＴスキャンにおいて使用される前に、より低いフラックスにおいて校正測定中に評価される。底層２０がスキャン中に不安定さを示す場合、すなわち、低フラックス校正測定中に測定された相関からの著しいずれを表す相関が幾つかの投影にわたって測定された場合、校正測定中に測定された相関に到達することに基づいて、底層カウントに対して修正が実施される。
【００３８】
言い換えると、第１のカウント信号は、第２のカウント信号のドリフトを修正するために、衝突する電磁放射線の推定結果として使用される。第２のカウント信号におけるドリフトが存在するか否かは、第２のカウント信号に変化が存在するが第１のカウント信号に変化が存在しない場合であるか否か、特に、最低エネルギー閾値未満の、第２のカウント信号の信号部分における変化が存在するが、最低エネルギー閾値未満の、第１のカウント信号の対応する信号部分における変化がない場合であるか否かを確認することにより決定される。代替的に、第２のカウント信号におけるドリフトは、第１のカウント信号と第２のカウント信号との間の相関が、例えば前もって校正測定中に測定された基準相関から逸脱しているか否かを確認することにより判定される。
【００３９】
最低閾値が高く相関することが想定されることが留意されなければならない。これは、修正の質の尺度としても使用され得る。
【００４０】
図１に示される実施形態では、両方の層１０、２０からの光子が同じ数のエネルギービン及び同じカウントレート性能をもつ同じフロントエンド電子機器（処理回路）により獲得されると仮定される。別の実施形態において、ＡＳＩＣピクセルは、ＡＳＩＣピクセルが割り当てられた層に特に適応される。
【００４１】
例えば、より低い吸収をもたらすようにされた上層１０（例えば＜２００μｍの厚さのＧａＡｓ）に割り当てられたピクセル３６ａは、非常に高いレートが可能であることを必要としなくてもよく、処理ユニット３５は、改善されたノイズ特性のために最適化されてもよい。
【００４２】
更に異なる更なる実施形態において、上層１０に割り当てられたピクセル（すなわち、図１における奇数番目のピクセル）は、底層２０に割り当てられたピクセルほど多くのエネルギー閾値を必要としなくてもよい（高エネルギーイベントに対して無視できるに近い程度の吸収である）。更には、別の実施形態において、上層１０に割り当てられたピクセルは、ノイズレベルより高い１つのエネルギー閾値のみをもつ。
【００４３】
パッケージング要件は、光子カウントディテクター及び従来の平面状デュアルレイヤーディテクターのために開発された４サイドバタブル技術と同様である。
【００４４】
別の実施形態において、可撓性ケーブルが、キャリア層からの信号を（例えばピクセルから直接的に）外部修正デバイス（図３参照）に導くように提供される。この場合において、処理ユニットがキャリア層に提供さえされなくてもよいが、上述の修正を含む完全な信号処理がオンザフライで、又は所望のときに外部修正デバイスにおいて提供されてもよい。
【００４５】
概して、低吸収直接変換材料は、２％から４５％の範囲内、特に１０％から２５％の範囲内の高エネルギー電磁放射線の吸収を伴う材料であり、高吸収直接変換材料は、５５％から９８％の範囲内、特に７５％から９０％の範囲内の高エネルギー電磁放射線の吸収を伴う材料である。したがって、第２の直接変換層２０は、すべての光子のうちの１００％を漸近的に吸収する。
【００４６】
上述の数は、両方の層にわたる吸収の分布を示す。第２の直接変換層２０の最小厚は、取り得る最高のエネルギーをもつ光子を第２の直接変換層２０が効果的に止めるようなものとされ、すなわち、例えば１２０ｋｅＶの光子を吸収する第１の直接変換層１０の確率が最小であるので、上部において第１の直接変換層１０として提供された２００μｍのＧａＡｓ層が存在する場合でも、第２の直接変換層２０として２ｍｍのＣＺＴ層が依然として必要とされる。全体として、層１０及び２０のスタックは、それぞれの用途のエネルギーの範囲内（ＣＴの場合、最大１４０ｋｅＶから）にある光子のうちの１００％近くを止める。
【００４７】
理論上は、低吸収直接変換材料の吸収の上限は存在しない。しかし、実際には、上限は厚い層における材料の可用性により決定される。十分に厚いＧａＡｓ層が利用可能である場合、十分に厚いＧａＡｓ層が使用され得、ＣＺＴ層を完全に回避し得る。合理的に利用可能なＧａＡｓ層は最大で例えば２００μｍまでの範囲内の厚さをもち、又は更には５００μｍも可能である。
【００４８】
一実施形態において、高吸収直接変換材料は、第１の直接変換層１０の低吸収直接変換材料が吸収しない吸収の範囲をカバーする。例えば、第１の直接変換層１０は、実現可能なものに応じた大きさにされ、このことが結果として、更に第２の直接変換層２０の最小厚を決定する。
【００４９】
更なる一実施形態において、図１に示される実施態様は、光子カウントディテクター２の別の実施形態を示す図２に示される２つのキャリア層３０ａ、３０ｂによっても実現され得る。
【００５０】
光子カウントディテクター２は、第１の直接変換層１０と第２の直接変換層２０との間に配置された第１のキャリア層３０ａと、第１の直接変換層１０とは逆を向いた第２の直接変換層２０の側に配置された第２のキャリア層３０ｂとを備える。第１の端子３１は、第１の直接変換層１０を向いた第１のキャリア層３０ａの表面側３８ａに配置されており、第１の電気接点１２に接触している。第２の端子３２は、第２の直接変換層２０を向いた第２のキャリア層３０ｂの表面側３９ｂに配置されており、第２の電気接点２２に接触している。
【００５１】
処理ユニット３５は、第１のキャリア層３０ａに、若しくは第２のキャリア層３０ｂに、又は、独立して層３０ａと層３０ｂとの両方に若しくは、部分的にキャリア層３０ａとキャリア層３０ｂとの両方に配置されている。２つの処理ユニットを接続している、及び／又は、処理ユニット３５にピクセル３６を接続している相互接続手段（例えば、１つ又は複数の可撓性ケーブル、及び／又は、統合された伝導線）が提供されてもよい（図２には示されていない）。一実施形態において、可撓性ケーブルが一方側における１つのキャリア層から信号を取り出し、同じ側における、又は他方側における他のキャリア層に信号を導く。したがって、可撓性ケーブルは、必要とされる場合、両方のキャリア層間の通信を確立するために使用される。
【００５２】
別の実施形態において、可撓性ケーブルは、両方のキャリア層から外部修正デバイスに信号を導くために提供される（図３参照）。この場合において、どのキャリア層にも処理ユニットが提供さえされなくてもよいが、上述の修正を含む完全な信号処理が、オンザフライで、又は所望のときに、外部修正デバイスにおいて提供される。
【００５３】
図３は、本発明による修正デバイス４０の概略図を示す。修正デバイス４０は、処理ユニット３５に実質的に対応しており、内部処理ユニット３５を含まない上述の光子カウントディテクターと組み合わされて、外部手段として使用され得る。修正デバイス４０は、例えば、（プログラムされた）プロセッサ、若しくは（プログラムされた）コンピュータ、又は専用ハードウェアとして実現される。
【００５４】
修正デバイス４０は、第１の直接変換層１０の低吸収直接変換材料１１に衝突する高エネルギー電磁放射線１００を表す第１のカウント信号を取得するように構成された第１の信号入力４１を備える。修正デバイス４０は、第２の直接変換層２０の高吸収直接変換材料２１に衝突する高エネルギー電磁放射線１００を表す第２のカウント信号を取得するように構成された第２の信号入力４２を備える。第１の信号入力４１及び第２の信号入力４２は、例えば、フォトンカウントディテクター、特に光子カウントディテクターのピクセルから第１のカウント信号及び第２のカウント信号を受信する、データ又は信号インターフェースの形態をとる共通信号入力として実現される。
【００５５】
修正デバイスは、上述の手法のうちの１つにより、誤りに関して第２のカウント信号を第１のカウント信号に基づいて修正するように構成された処理回路４３を更に備える。修正された第２のカウント信号が、単独で、又は、更に情報を提供する第１のカウント信号と組み合わされて、フォトンカウントディテクターの測定信号として最終的に使用され、次に、測定信号は、用途により所望されるように更に処理され、例えばスキャンされる物体の画像を生成するために使用される。
【００５６】
修正デバイス４０又は処理ユニット３５により適用される修正の別の実施形態は、以下の手法により、測定されたデータを反復して修正するための反復工程を使用する。この実施形態において、校正結果の集合が、知られた条件において、特に底層２０のアーティファクトを最小化するために低フラックスにおいて、獲得される。校正結果のこの集合ｃは、（複数のベースライン物質分解をもたらす）材料の番号ｍとともに取得される。測定されたデータは、初期物質分解Ａを実施するために使用される。使用される材料に起因して、上層１０の測定結果Ｇが正しいこと、及び、底層２０の測定結果Ｃが誤りを含むものであることが分かっている。Ｇはノイズを含むが低いバイアスを伴う（すなわち、非常に正確な）測定結果である可能性がある。材料組成Ａの結果は、最良のフィット（任意選択的に、最も近く近接したもの）に対応した校正データを導出するために使用される。校正データは、底層２０の測定結果Ｃを測るために使用される。それに基づいて、新しい物質分解Ａ’が計算される。これは反復工程である可能性が高い。
【００５７】
より正式な表現によると、これは、次のように表記される。
上層１０：測定データＧ；校正データＧｃ，ｍ
底層１０：測定データＣ；校正データＣｃ，ｍ
物質分解：Ａ
ルックアップ：Ｇｃ，ｍ（Ａ）、Ｃｃ，ｍ（Ａ）
測定データの修正：
【数１】
2021533347.tif 000003
新しい物質分解：Ａ’
【００５８】
図４は、光子カウント検出構成体５０の概略図を示す。光子カウント検出構成体５０は、本明細書において開示されているフォトカウントディテクター（この実施形態において図１に示されるもの、代替的に図２に示されるもの（図示されていない））を備えるが、キャリア層３０の一部として処理回路を全く含まない。更に、本明細書において開示されている、例えば図３に示される修正デバイス４０が提供される。接続手段５１、例えば可撓性ケーブルが、（直接的に、又は、図４に示されるように）キャリア層３０の第１の端子３１及び第２の端子３２を、ピクセル３６を介して修正デバイス４０に接続する。この手法により、提案される修正が、修正デバイス４０において外部的に行われる。
【００５９】
本発明は、好ましくは、ＣＴ、例えばスペクトルＣＴに対して適用され得るが、特にイメージング目的のために、例えば医療イメージングにおいて高エネルギー電磁放射線が検出されることとなるおおむねすべての用途に適用され得る。
【００６０】
図面及び上述の説明に本発明が例示され、詳細に説明されているが、このような例示及び説明は例示又は一例とみなされ、限定とはみなされず、本発明は開示されている実施形態に限定されない。開示されている実施形態に対する他の変形例が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の考察により、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解及び実現され得る。
【００６１】
特許請求の範囲において、「備える（含む、有する、もつ）」という表現は、他の要素もステップも排除せず、単数形の表現は複数を排除しない。１つの要素又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載されている幾つかの項目の機能を実現してもよい。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということが、利点を得るためにこれらの手段の組合せが使用不可能なことを示すわけではない。
【００６２】
特許請求の範囲における参照符号は、いずれも特許請求の範囲を限定するように解釈されてはならない。
【図１】
2021533347.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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