(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検査装置のフォトン・ディテクタにより生成される電気信号を処理する処理ユニットであって：
前記電気信号が第１パルス高さ閾値を超える第１レートの変化を判定することにより、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成され；及び
前記第１パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第１エッジにおけるパルス高さであり、
前記第１エッジは前記ノイズ・ピークの上昇エッジであり、
前記第１レートの変化は、電気信号が第１パルス高さ閾値を跨ぐ回数を判定すること、又は判定された回数をパルス数のリファレンス値と比較することにより判定される、処理ユニット。
【請求項２】
Ｘ線検査装置のフォトン・ディテクタにより生成される電気信号を処理する処理ユニットであって：
前記電気信号が第１パルス高さ閾値を超える第１レートの変化を判定することにより、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成され；及び
前記第１パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第１エッジにおけるパルス高さであり、
前記処理ユニットは、前記電気信号が第２パルス高さ閾値を超える第２レートの変化を判定することにより、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成され；
前記第２パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルにおけるノイズ・ピークの第２エッジにおけるパルス高さであり；及び
前記第２エッジは前記ノイズ・ピークの下降エッジであり、
前記第１レートの変化は、電気信号が第１パルス高さ閾値を跨ぐ回数を判定すること、又は判定された回数をパルス数のリファレンス値と比較することにより判定される、処理ユニット。
【請求項３】
前記処理ユニットは、前記電気信号が第２パルス高さ閾値を超える第２レートの変化を判定することにより、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成され；
前記第２パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルにおけるノイズ・ピークの第２エッジにおけるパルス高さであり；及び
前記第２エッジは前記ノイズ・ピークの下降エッジである、請求項１に記載の処理ユニット。
【請求項４】
前記処理ユニットは、前記第１レートに対する第１リファレンス値を決定するように構成され；及び
前記処理ユニットは、前記電気信号が第１パルス高さ閾値を超える現在の測定されたレートを、前記第１リファレンス値から減算することにより、前記第１レートの変化を判定するように構成される、
請求項１ないし３のうち何れか一項に記載の処理ユニット。
【請求項５】
前記処理ユニットは、前記電気信号のパルス高さスペクトルを判定するために、前記電気信号の閾値スキャンを実行するように構成され；及び
前記処理ユニットは、判定されたパルス高さスペクトルの前記ノイズ・ピークのエッジにおける変曲点に、第１リファレンス・ポイントを設定するように構成される、
請求項１ないし４のうち何れか一項に記載の処理ユニット。
【請求項６】
前記処理ユニットは、前記ベースライン・シフトを、前記電気信号から減算するように構成される、請求項１ないし５のうちの何れか一項に記載の処理ユニット。
【請求項７】
前記処理ユニットは、様々な時点について判定されたベースライン・シフトをストレージ・ユニットに保存するように構成される、請求項１ないし６のうちの何れか一項に記載の処理ユニット。
【請求項８】
前記ベースライン・シフトと前記第１レートの変化との間の関数関係に基づいて、前記ベースライン・シフトを判定するように構成される、請求項１ないし７のうちの何れか一項に記載の処理ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちの何れか一項に記載の処理ユニットを有するＸ線検査装置のためのフォトン・ディテクタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のフォトン・ディテクタを有するＸ線検査装置。
【請求項１１】
Ｘ線源；及び
前記処理ユニットが前記ベースライン・シフトを判定する場合に、前記Ｘ線源をターン・オフにする制御ユニット；
を有する請求項１０に記載のＸ線検査装置。
【請求項１２】
Ｘ線検査装置のフォトン・ディテクタの電気信号のベースライン・シフトを判定するための方法であって：
前記電気信号が第１パルス高さ閾値を超える第１レートの変化を判定するステップであって、前記第１パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第１エッジにおけるパルス高さである、ステップ；及び
判定された第１レートの変化に基づいて、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するステップ；
前記電気信号が第２パルス高さ閾値を超える第２レートの変化を判定するステップであって、前記第２パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第２エッジにおけるパルス高さである、ステップ；及び
判定された第２レートの変化に基づいて、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するステップ；
を有し、
前記第１レートの変化は、電気信号が第１パルス高さ閾値を跨ぐ回数を判定すること、又は判定された回数をパルス数のリファレンス値と比較することにより判定される、方法。
【請求項１３】
Ｘ線検査装置のフォトン・ディテクタの電気信号のベースライン・シフトを判定するための方法であって：
前記電気信号が第１パルス高さ閾値を超える第１レートの変化を判定するステップであって、前記第１パルス高さ閾値は、前記電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第１エッジにおけるパルス高さである、ステップ；及び
判定された第１レートの変化に基づいて、前記電気信号のベースライン・シフトを判定するステップ；
を有し、前記第１エッジは前記ノイズ・ピークの上昇エッジであり、
前記第１レートの変化は、電気信号が第１パルス高さ閾値を跨ぐ回数を判定すること、又は判定された回数をパルス数のリファレンス値と比較することにより判定される、方法。
【請求項１４】
処理ユニットにより実行される場合に、請求項１２又は１３に記載の方法を実行ように処理ユニットを指図するプログラム・エレメント。
【請求項１５】
処理ユニットにより実行される場合に、請求項１２又は１３に記載の方法を実行ように処理ユニットを指図するプログラム・エレメントが保存されるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトン・ディテクタのベースライン・シフトの判定に関連する。特に、本発明は、処理ユニット、フォトン・ディテクタ、X線検査装置、方法、プログラム・エレメント及びコンピュータ読み取り可能な媒体に関連する。
【背景技術】
【０００２】
フォトン計数ディテクタのパフォーマンスは、フォトン計数ディテクタのアナログ信号ベースラインの制御不可能で予測不可能な変動に起因して、高いX線フラックスに著しく劣化し、読み出しASICにより探査されることが可能である。ベースラインの変動は、例えば、強いX線照射におけるセンサー材料の抵抗変化、空間電荷に起因する電場の変動、又は他の半導体内の他の影響により引き起こされ、及び、照射履歴にも依存し得る。
【発明の概要】
【０００３】
フォトン・ディテクタにより生成される信号のベースライン・シフトについての更に高精度な判定を行う必要がある。
【０００４】
本発明の態様は独立請求項に記述されている。利点及び更なる形態は、従属請求項、明細書及び図面に記載されている。
【０００５】
本発明の第1形態は、X線検査装置のフォトン・ディテクタにより生成される電気信号を処理する処理ユニットに関連する。処理ユニットは、電気信号が第1パルス高さ閾値(又は第1波高閾値)を超える第1レートの変化を判定することにより、電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成される。第1パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第1エッジにおけるパルス高さである。
【０００６】
言い換えれば、本発明の要旨は、ベースライン・シフト又はドリフトの影響を継続的に監視し、それにより、ベースライン・シフトは、ベースライン修復部によりリアルタイムに補正されることが可能である、或いは、以後の処理によりディテクタの信号を補正する手段としてディテクタ出力に含められることが可能である。ベースライン・シフトは、(例えば、第1パルス高さ閾値のような)パルス高さ閾値をクロスする頻度の変化を測定することにより、非常に敏感に検出されることが可能である。第1パルス高さ閾値を、ノイズ・ピークの第1エッジに設定することにより、ベースライン・シフトは、第1パルス高さ閾値を超える第1レートが、急速に減少又は増加することを引き起こす。従って、ベースライン・シフトの現在レベルについての非常に正確な測定値(又は尺度)が、第1レートの変動から取得されることが可能である。
【０００７】
本発明は、フォトン・ディテクタの信号品質に影響を及ぼし得るフォトン・ディテクタ(特に、半導体)に伴う幾つもの問題が存在することに基づいている。そのような一群の影響は「ポラリゼーション(polarization)」という用語で要約されてよい。ポラリゼーションについての簡易な考え方によれば、X線による半導体ディテクタの強い照射の下で生成される電子-正孔ペアの個数が非常に多くなり、強い電場の影響の下でさえ、センサーの全体的な効率は、センサーからの電荷を速やかに輸送するには充分でないかもしれなくなる。そのような状況では、ローカルな電荷密度がローカルな電場に影響を及ぼす領域が、所定のセンサーの複数の部分に生じ、センサーの電荷収集効率が劣化してしまう。例えば、暗電流−対−光電流のような放射によっては引き起こされない他の影響が、センサーのDC電流に影響を及ぼすかもしれない。
【０００８】
更に、読み出しASIC(処理ユニット)の何れかのチャネルで受信されるアナログ信号のDC成分が動的な変動の影響を受ける場合、全てのパルスのパルス高さ測定値がそのようなエラーの影響を受けるおそれがある。その影響は、それらが補正されないままにされる場合、X線検査装置の画像品質に著しく影響を及ぼすおそれがある。更に、その影響は、一定の照射という条件の場合でさえ、所定の一方又は双方の側のエネルギ・ウィンドウにおいて測定されるフォトン数の時間依存性を招く。
【０００９】
本発明の文脈において、処理ユニットは、フォトン・ディテクタの読み出しユニット又は読み出しASIC(特定用途向け集積回路)と言及してよい。フォトン・ディテクタはX線ディテクタであってもよい。更に、フォトン・ディテクタは、フォトン計数ディテクタとして実現されてもよい。従って、フォトン・ディテクタは、所定のパルス高さ閾値を超えるパルスを引き起こす訪れるイベントをカウントするように構成されてよい。イベントは、フォトン・ディテクタに到来するフォトンに関連付けてよいことが、理解されてよい。フォトン・ディテクタは、そのようなイベントに応じて電気信号を生成するように構成される。従って、電気信号は、到来するイベントに対する電気応答信号であると理解されてよい。
【００１０】
この電気信号は、ベースライン・シフト又はベースライン・ドリフトの影響を受けるかもしれない。ベースラインは、上述したように、フォトン・ディテクタの電気信号についてのDC成分を指してよい。上述したように、ベースラインは、時間経過とともにドリフトするおそれがある。ベースライン・シフトは、ベースラインを判定することにより、又は、ベースラインの変化を判定することにより、判定されてよい。従って、ベースライン・シフトの判定は、異なる時点におけるベースラインの判定を含んでよいことが、理解される。時間tで生じる信号パルスの高さを正確に識別するために、処理ユニットは、同じ時間におけるベースラインを判定するように構成されてもよく、すなわち、ベースラインは時間の関数b(t)として判定されてよい。言い換えれば、エネルギ閾値が例えばベースラインに関して較正されていた場合(b=0)、b(t)=b0という量に達する時間tにおけるベースライン・シフトは、パルス高さを、まさに同じ量b0だけ誤認識させてしまうことを招く。従って、その値b0を判定することにより、測定されたパルス高さは、そのように誤った測定がなされた後でさえ、補正されることが可能である。
【００１１】
電気信号が第1パルス高さ閾値を超える第1レートの変化を判定することは、電気信号が第1パルス高さ閾値を跨ぐ(クロスする)回数を判定すること、及び/又は、判定された回数を、パルス数のリファレンス値と比較することと、関連していてもよいことが理解される。第1パルス高さ閾値を跨ぐことは、電気信号のパルスにより又はノイズ成分により引き起こされるかもしれない。本発明の文脈において、パルス高さ閾値を超えるレートは、パルス高さ閾値についてのクロスする頻度又は度数(the  crossing  frequency)として規定されることが可能である。
【００１２】
パルス高さスペクトルは、パルス高さ閾値の関数として、電気信号がパルス高さ閾値を超える又はクロスするレート又は頻度と言及されてよい。例えば、パルス高さスペクトルは、積分されるパルス高さスペクトル(an  integrated  pulse  height  spectrum)であってよい。ノイズ・ピークは、パルス高さスペクトルのうち低い方のパルス高さ端部に位置付けられてもよく、ガウス型の形状を有していてもよい。第1エッジは、ノイズ・ピークの上昇又は下降エッジを指してよい。例えば、第1エッジは、ノイズ・ピークの上昇する左側のエッジ(ノイズ・ピークのうち、ノイズ・ピークの下降する右側エッジと比較して、より小さなパルス高さに位置付けられるエッジ)である。
【００１３】
ノイズ・ピークは、少なくとも部分的にディテクタの電子回路及び/又は処理ユニットにより引き起こされる。更に、ノイズ・ピークは、パルス高さスペクトルにおける最低パルス高さ閾値の近辺に位置付けられるピークであってもよい。言い換えれば、ノイズ・ピークより低いパルス高さ閾値の近辺にはピークは存在しない。
【００１４】
更に、処理ユニットは、フォトン・ディテクタの動作中に、ベースライン・シフトを決定するように構成されてよい。従って、ベースライン・シフトの判定は、フォト・ディテクタのフレーム読み込みの最中に実行されてよい。例えば、処理ユニットは、フォトン・ディテクタの読み込んだもののうち、全てのフレームについて、5フレーム毎に或いは10フレーム毎に、ベースライン・シフトを判定するように構成されてよい。この点に関し、パイルアップ効果(pile  up  effects)が重要ではない場合に、低フラックスでフォトン・ディテクタを照射すること、及び、パイルアップ効果が重要である場合に、高フラックスでフォトン・ディテクタを照射すること、の間で区別が為されてもよい。パイルアップ効果は、幾つかのイベントが同時に又は短時間の間に生じてそれらが区別されないような、フォトン・ディテクタの状況に関連する。低フラックスの場合、ディテクタはほとんどの時間でアイドルであり、ベースライン・シフトは、パルス間の期間内に判定されてもよい。例えば、ベースライン・シフトは、1パルスの処理の完了時に、本発明の文脈で説明されるベースライン・シフトの判定をトリガすることにより、ベースライン・シフトが判定されてもよい。この例では、1フレーム中の幾つかのパルスが他のパルスとは異なって補正されてもよく、それにより、例えば情報がカウンタのインクリメントにより失われてしまう前に、パルスの高さが速やかに補正される。ベースライン・シフトは、代替的に、各フレームの開始時又は終了時に判定されてもよい。更に、低フラックスの場合に、左エッジのクロスしている度数は、フレーム毎のレベルでのベースライン・シフトを表すことが可能である。
【００１５】
高フラックスの場合、フォトン・ディテクタのアナログ信号がベースラインにより支配される時間は、希になるかもしれない。従って、この場合、所定の期間の間、X線検査装置のX線源をスイッチ・オフするように構成される制御ユニットが提供されてもよく、その所定の期間内において、ベースラインの評価又は判定が実行される。例えば、X線源は、X線源に備えられるシャッタ又はグリッド・スイッチ・オプションによりターン・オフにされてもよい。必須ではないが、好ましくは、このX線源の切り替えは、X線ディテクタ又はシステムのフレーム読み込みに同期している。
【００１６】
別の実施形態によれば、第1エッジはノイズ・ピークの上昇エッジである。従って、第1エッジは、ノイズ・ピークの下降エッジと比較して、低いパルス高さ閾値に関連付けられる。
【００１７】
ノイズ・ピークの上昇エッジに位置付けられるパルス高さ閾値を選択することにより、第1の判定されたパルス高さ閾値をクロスするレートについての判定される変化は、X線信号コンポーネントの影響をほとんど受けない。
【００１８】
本発明の別の実施形態によれば、処理ユニットは、電気信号の第2パルス高さ閾値を超える第2レートの変化を判定することにより、電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成される。第2パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルにおけるノイズ・ピークの第2エッジにおけるパルス高さである。更に、第2エッジはノイズ・ピークの下降エッジである。従って、第2エッジは、ノイズ・ピークの上昇エッジと比較して、より大きなパルス高さ閾値に関連付けられてよい。
【００１９】
更に、第1レート及び第2パルス高さ閾値に関連して説明される特徴及び利点は、第2レート及び第2パルス高さ閾値にも当てはまる。2つのパルス高さ閾値を超える2つのレートを測定することにより、ベースライン・シフトは、より正確に判定される。更に、2つの閾値を利用することは、ベースライン・シフトの判定のダイナミック・レンジ、すなわち、シフトについての受け入れ可能な振幅の許容範囲を拡大する。
【００２０】
本発明の更に別の実施形態によれば、処理ユニットは、処理ユニットは、第1レートに対する第1リファレンス値を決定するように構成される。更に、処理ユニットは、電気信号が第1パルス高さ閾値を超える現在の測定されたレートを、第1リファレンス値から減算することにより、第1レートの変化を判定するように構成される。
【００２１】
これにより、第1パルス高さ閾値を越える現在の測定されるレートは、フォトン・ディテクタの読み込みフレーム中に、第1パルス高さ閾値を超えるレートを指すものであってもよい。処理ユニットは、第1期間に第1リファレンス値を判定し、第2期間に変化を判定するように構成されてもよく、その場合の第2期間はフォトン・ディテクタの読み込みフレーム中であってもよい。
【００２２】
本発明の別の実施形態によれば、処理ユニットは、電気信号のパルス高さスペクトルを判定するために、電気信号の閾値スキャンを実行するように構成されてもよい。更に、処理ユニットは、判定されたパルス高さスペクトルのノイズ・ピークのエッジにおける変曲点に、第1リファレンス・ポイントを設定するように構成される。
【００２３】
更に、処理ユニットは、電気信号のパルス高さスペクトルを判定するために電気信号の閾値スキャンを実行し、かつ、ノイズ・ピークのエッジの別の位置にリファレンス位置を設定するように構成されてもよい。閾値スキャンは、所定のパルス高さ閾値を超える又はクロスするパルス数を判定し、それにより様々なパルス高さ閾値をスキャンすることに関連してもよい。閾値スキャンは、統合されたパルス高さスペクトルをもたらす。第1リファレンス位置を変曲点に設定することにより、ベースライン・シフトの線形近似は、ベースライン・シフトに対する正確な値をもたらす。
【００２４】
本発明の別の実施形態によれば、処理ユニットは、ベースライン・シフトを、電気信号から減算するように構成される。
【００２５】
言い換えれば、処理ユニットは、ベースラインの最小サンプルの関数として、ベースラインをアクティブに補償する追加的なハードウェア手段を有する。例えば、処理ユニットは、ベースライン修復回路を有してもよい。例えば、ベースライン・シフトの判定は、ディテクタのフレーム読み込み前に実行されてもよく、それにより、ディテクタの電気信号はオンラインで補正されることが可能になる。例えば、閾値は、所定のエネルギ値に関連するパルス高さ値に対応するように、ディジタル・アナログ変換ユニット(DAC)により設定されてもよい。DACは、ユーザが定義したディジタル・エネルギ値(例えば、1keVの整数倍)を、そのエネルギに対応するパルス高さに対応するアナログ電圧レベルに変換する。ベースライン・シフトの判定に基づいて、処理ユニットの全ての閾値のDACは、判定されたベースライン・シフトの分だけシフトされる。
【００２６】
本発明の更に別の実施形態によれば、処理ユニットは、様々な時点に対して判定されたベースライン・シフトをストレージ・ユニットに保存するように構成される。
【００２７】
ストレージ・ユニットは、例えば、メモリ・ユニットであってよい。このようにして、処理ユニットの出力を処理するソフトウェア・ユニットは、保存されたベースライン・シフトとともに、処理ユニットの出力を補正することが可能である。
【００２８】
本発明の別の実施例によれば、処理ユニットは、ベースライン・シフトと第1レートの変化との間の関数関係に基づいて、ベースライン・シフトを判定するように構成される。
【００２９】
更に、処理ユニットが上述したように第2レートを判定するように構成される場合、処理ユニットは、ベースライン・シフトと第2レートの変化との間の関数関係に基づいて、ベースライン・シフトを判定するように構成されてもよい。
【００３０】
この関数関係は、例えば、ベースライン・シフトと第レートの変化との間の線形関係(b(t)=b0+c[H-H(p-)])であってもよく、ここで、b(t)は現在の判定されたベースラインを示し、b0はベースラインの初期値であり、cはクロスする度数の変化とベースラインとの間の比例定数であり、Hは第1パルス高さ閾値を超える第1レート(第1のクロスする度数)のリファレンス値であり、H(p-)は第1パルス高さ閾値p-を越える現在の判定された第1レート(第1のクロスする度数)である。言い換えれば、[H-H(p-)]は第1レート(第1のクロスする度数)の変化を示す。しかしながら、関数関係は、より高次の項又はより複雑な関数を含んでもよい。
【００３１】
本発明の第2形態は、本発明の文脈で説明される処理ユニットを有するX線検査装置のためのフォトン・ディテクタに関連する。上述したように、フォトン・ディテクタは、X線ディテクタ、有利な形態ではフォトン計数ディテクタであってよい。
【００３２】
本発明の第3形態は、本発明の文脈で説明されるフォトン・ディテクタを有するX線検査装置に関連する。
【００３３】
X線検査装置は例えばCTスキャナであってよい。更に、X線検査装置は、スペクトルCTスキャン又はスペクトル・マンモグラフィ・スキャンを実行するデバイスであってよい。しかしながら、X線検査装置は、他の種類のX線検査装置であってもよい。
【００３４】
本発明の更に別の実施形態によれば、X線検査装置は、X線源と、処理ユニットがベースライン・シフトを判定する場合に、X線源をターン・オフにする制御ユニットとを有する。
【００３５】
制御ユニットは、例えば、X線源についてのシャッタ又はグリッド・スイッチング・デバイスであってよい。このようにして、第1レートの変化が、まさにその時点でのX線入射により影響を受けない真のベースライン・シフトを表すことが、保証される。例えば、X線源がターン・オフされる期間が測定プロセスに導入され、それにより、その期間内でベースライン・シフトが判定されるようにする。例えば、約400μsの典型的なCTフレーム時間の場合、X線源がターン・オフされる10μsの期間は、充分高い統計値とともにフレーム毎にベースライン・シフトを決定するために充分である。言い換えれば、X線源は、フレーム時間のうち僅かな時間の間ターン・オフされる。例えば、その僅かな時間は、フレーム時間の10％，5％或いは2.5％未満であってよい。
【００３６】
本発明の第4形態は、X線検査装置のフォトン・ディテクタの電気信号におけるベースライン・シフトを判定するための方法に関連する。本方法は、電気信号が第1パルス高さ閾値を超える第1レートの変化を判定するステップを有し、第1パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第1エッジにおけるパルス高さである。更に、本方法は、判定された第1レートの変化に基づいて、電気信号のベースライン・シフトを判定するステップを有する。
【００３７】
別の実施形態によれば、本方法は、電気信号が第2パルス高さ閾値を超える第2レートの変化を判定するステップを有し、第2パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第2エッジにおけるパルス高さである。更に、本方法は、判定された第2レートの変化に基づいて、電気信号のベースライン・シフトを判定するステップを有する。
【００３８】
本発明の文脈で説明される方法は、本発明の文脈で説明される処理ユニットにより実行される。更に、処理ユニットに関連して説明される特徴及び利点は、本願で説明される方法にも関連する。更に、本方法は、処理ユニットに関連して説明されるステップを有してよい。
【００３９】
本発明の第5形態はプログラム・エレメントに関連し、プログラム・エレメントは、処理ユニットにより実行される場合に、上述した本願の対象の方法を実行するように処理ユニットを指図する。
【００４０】
プログラム・エレメントは例えばプログラム・コードであってもよく、プログラム・コードは、処理ユニットが本発明の文脈で説明される方法を実行するように構成されるために、処理ユニットにロードされる。更に、プログラム・エレメントは、本発明の文脈で説明される方法を実行するように、プログラム・エレメントを動作させるアップデート(又は更新プログラム)に関連してもよい。
【００４１】
本発明の第6形態はプログラム・エレメントが保存されるコンピュータ読み取り可能な媒体に関連し、プログラム・エレメントは、処理ユニットにより実行される場合に、本発明の文脈で説明される方法を実行するように処理ユニットを指図する。
【００４２】
例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体は処理ユニットを拡張するように構成されるメモリ・ユニットであってもよく、それにより、処理ユニットは本願で説明される方法を実行するように構成される。
【００４３】
本発明のこれら及び他の形態は、以下に説明される実施形態に関連して明確になり且つ説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例によるフォトン・ディテクタ及び処理ユニットを有する検査装置を示す図。
【図２】本発明の実施例によるパルス波高スペクトルを示す図。
【図３】本発明の実施例によるパルス波高スペクトルのノイズ・ピークを示す図。
【図４】本発明の実施例による方法のフローチャートを示す図。
【図５】本発明の実施例による方法のフローチャートを示す図。  図面は概略的なものであり、寸法に忠実なわけではない。以下の説明において、異なる図面に関して同じ参照符合が使用される場合、それらは同一又は類似するエレメントを指す。同一又は類似するエレメントが異なる参照符合で与えられてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図1には本発明の実施例によるX線検査装置100が示されている。X線検査装置100はガントリ101を有し、ガントリ101はX線源104及びフォトン・ディテクタ102を有する。X線源104及びフォトン・ディテクタ102は、プローブ106が様々な角度から検査できるように、ガントリ101の様々な角度位置まで回転させられることが可能である。X線源104はX線105を放出するように構成され、X線105は、プローブ106を少なくとも部分的に通り抜け、フォトン・ディテクタ102により検出される。フォトン・ディテクタ102は、X線検査装置100のフォトン・ディテクタ102により生成される電気信号を処理する処理ユニット103を有する。処理ユニット103は、電気信号による第1パルス高さ閾値を超えることについての第1割合の変化(a  change  of  a  first  rate)を判定することにより、電気信号のベースライン・シフトを判定するように構成される。更に、第1パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルのノイズ・ピークの第1エッジにおけるパルス高さである。
【００４６】
処理ユニット103は、電気信号のベースライン・シフトをそれにより実際に補償し、或いは、X線検査装置に接続されたコンピュータ・システム107のストレージ・ユニット108に、様々なポイントに対するベースライン・シフトを、正しいタイミングで保存することが可能である。このように、コンピュータ・システム107の処理ユニット109は、ストレージ・ユニット108に正しいタイミングで保存された様々なポイントに相応しいベースラインの値にアクセスし、それにより、処理ユニット109により実行されるコンピュータ・システム107のソフトウェアにより、ディテクタ読み出しの補正が可能である。
【００４７】
更に、X線源は制御ユニット110、例えば、X線源104をターン・オン及びオフにするためのグリッド・スイッチング装置又はシャッタを有する。このように、X線源は、ディテクタ102の読み出しフレームの僅かな期間内でスイッチ・オフされることが可能であり、それにより、ベースライン・シフトがその期間内に判定されることが可能である。
【００４８】
ガントリを有するX線検査装置が示されているが、X線検査装置は他の構造を有することも可能である。
【００４９】
図2には、本発明の実施例によるパルス高さスペクトル200が示されている。パルス高さスペクトル200は、本発明の文脈で説明されるX線検査装置のフォトン計数ディテクタについての一般的なパルス高さスペクトルである。x軸201はパルス高さ閾値を表現し、y軸202はパルス高さ閾値を超える又はクロスするレート(又は確率)を表現する。言い換えれば、y軸202は、様々なパルス高さ閾値に対するクロスする頻度(又は度数)を表現する。
【００５０】
この実施例では、パルス高さスペクトル200は積分されるパルス高さスペクトルである。すなわち、全てのパルス高さ閾値に関し、特定のパルス高さ閾値を超える又はクロスするイベント又はパルスの総数が示される。電気信号はゼロではないノイズ成分を含むので、パルス高さスペクトル200はガウシアン・ノイズ・ピーク203を有する。X線源のX線により引き起こされるディテクタ信号は、カーブ204により示される。ノイズ・ピーク203及びX線信号204を含む完全な信号は、カーブ205により示される。X線信号204がノイズ・ピーク203に加わる場合、ノイズ・ピークの形状は変化することが、予想できる。
【００５１】
電気信号に多くのノイズ成分が存在すると、ノイズ・ピークの半値全幅(the  full-width-half-maximum)を増やす。
【００５２】
図3には、X線源がターン・オフされている場合における、本発明の実施例によるフォトン・ディテクタの電気信号のパルス高さ閾値300が示されている。X軸301は測定されるパルス高さ閾値を示し、y軸302はパルス閾値を超える又はクロスするレートを示す。ノイズ・ピーク303は、例えば、X線源がターン・オフにされている場合に実行される閾値スキャン中に決定される。
【００５３】
X線源はターン・オフにされているので、パルス高さスペクトル300はガウシアン・ノイズ・ピーク303のみを含む。ノイズ・ピークは、第1上昇エッジ305と第2下降エッジ304とを含む。x軸301における位置306は第1パルス高さ閾値p-を示し、x軸301における位置307は第2パルス高さ閾値p+を示す。第1パルス高さ閾値p-306はノイズ・ピーク303の第1エッジ305の変曲点に位置し、第2パルス高さ閾値p+307はノイズ・ピーク303の第2エッジ304の変曲点に位置している。
【００５４】
y軸302における位置308は、第1パルス高さ閾値306を越える第1レートに対する第1リファレンス値H(p-)(第1のクロスする度数)を示す。明示的には示されていないが、第2パルス高さ閾値307を越える第2レートに対する同様なリファレンス値H(p+)(第2のクロスする度数)が決定されることも可能であり、第2パルス高さ閾値H(p+)のリファレンス値は、第1パルス高さ閾値のリファレンス値H(p-)と同一であるとすることが可能である。
【００５５】
フォトン・ディテクタの動作中に、フォトン・ディテクタのベースライン・シフトが変動すると、信号が第1パルス高さ閾値306を越える異なるレートH(p-)が決定され得る。例えば、第1パルス高さ閾値306を越える大きなレート311は、第1レートについての正の変動309に関連し、そのレート311の測定が可能である。一方、第1パルス高さ閾値306を越える低いレート312も測定される可能性があり、その低いレートは第1レートについての負の変動310を示す。
【００５６】
エッジ305及び304におけるノイズ・ピーク303の急峻な勾配に起因して、第1又は第2パルス高さ閾値306，307をクロスするレートは、電気信号のベースライン・シフトに強く依存する。言い換えれば、ベースラインが時間経過とともにシフトする場合、そのシフトは、第1又は第2レートの変化を測定することにより、非常に高感度に検出されることが可能である。
【００５７】
パルス高さスペクトル300において1つ又は2つの閾値がポイント306及び/又は307に設定される場合、ノイズ・カウントの度数は、ベースラインの変動に最も大きく影響を受ける。第1パルス高さ閾値306に関し、如何なる正のベースライン・シフトも、頻度を急速に減少させる一方、如何なる負のベースライン・シフトも、第1パルス高さ閾値のクロスする頻度を急速に増加させる。
【００５８】
先ず、瞬時的なベースライン・シフトは次のように近似されてよい：
b(t)=b0+c[H-H(p-)]
ここで、b(t)は現在の判定されたベースラインを示し、b0はベースラインの初期値であり、cはクロスする度数の変動とベースラインとの間の比例定数であり、Hは第1パルス高さ閾値を超える第1レート(第1のクロスする度数)のリファレンス値であり、H(p-)は第1パルス高さ閾値p-を越える現在の判定された第1レート(第1のクロスする度数)である。言い換えれば、[H-H(p-)]は第1レート(第1のクロスする度数)の変化を示す。しかしながら、関数関係は、より高次の項を含んでもよい。b0及びcの値は、フォトン・ディテクタの較正中に決定されてよい。
【００５９】
第1レートの変動309及び310は、ベースラインの変動による変動314及び313に強く依存することが、理解できる。
【００６０】
図4には、実施例によるX線検査装置のフォトン・ディテクタの電気信号におけるベースライン・シフトを判定するための方法についてのフローチャートが示されている。本方法は、電気信号が第1パルス高さ閾値を越える第1レートの変化を判定するステップS1を有し、第1パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルにおけるノイズ・ピークの第1エッジにおけるパルス高さである。更に、本方法は、判定された第1レートの変化に基づいて、電気信号のベースライン・シフトを判定するステップS2を含む。
【００６１】
図5には、本発明の別の実施例によるX線検査装置のフォトン・ディテクタの電気信号におけるベースライン・シフトを判定するための方法についての別のフローチャートが示されている。本方法は、電気信号が第1パルス高さ閾値を越える第1レートの変化を判定するステップS1を有し、第1パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルにおけるノイズ・ピークの第1エッジにおけるパルス高さである。更に、本方法は、電気信号が第2パルス高さ閾値を越える第2レートの変化を判定するステップS3を有し、第2パルス高さ閾値は、電気信号のパルス高さスペクトルにおけるノイズ・ピークの第2エッジにおけるパルス高さである。更に、本方法は、判定された第1レートの変化に基づいて、電気信号のベースライン・シフトを判定するステップS2、及び、判定された第2レートの変化に基づいて、電気信号のベースライン・シフトを判定するステップS4を含む。
【００６２】
本発明は、図面及び明細書で詳細に記述及び説明されており、そのような記述及び説明は、模範的及び/又は例示的であって、限定ではないように考えられるべきである。本発明は開示された実施形態に限定されない。
【００６３】
開示される実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲を学ぶことにより、請求項にかかる発明を実施する当業者により理解され且つ把握されることが可能である。特許請求の範囲において、「有する(comprising)」という用語は他のエレメント又はステップを排除しておらず、「或る(“a”  or  “an”)」という不定冠詞的な語は複数個を排除していない。ある複数の事項が互いに異なる従属請求項で引用されているという唯それだけの事実は、それらの事項の組み合わせが有利に利用できないことを意味していない。プログラム・エレメントは、例えば、他のハードウェアとともに又はその一部として提供される光記憶媒体又はソリッド・ステート媒体などのような適切な媒体に保存/分散されてよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システム等のような他の形態で分散されていてもよい。請求項における如何なる参照符合も請求項の範囲を限定するように解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００６４】
100  X線検査装置
101  ガントリ
102  フォトン・ディテクタ
103  処理ユニット
104  X線源
105  X線
106  試料
107  コンピュータ・システム
108  ストレージ・ユニット
109  コンピュータ・システムの処理ユニット
110  制御ユニット
200  パルス高さスペクトル
201  x軸
202  y軸
203  ノイズ・ピーク
204  x線信号
205  合成されたカーブ
300  パルス高さスペクトル
301  x軸
302  y軸
303  ノイズ・ピーク
304  下降エッジ
305  上昇エッジ
306  第1パルス高さ閾値p-
307  第2パルス高さ閾値p+
308  第1レートに対するリファレンス値H
309  第1レートの正の変化
310  第1レートの負の変化
311  より大きな第1レートH(p-)
312  より小さな第1レート  H(p-)
313  ベースライン・シフトの正の変化
314  ベースライン・シフトの負の変化
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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