CN104605876A - 一种ct机检测器模块和检测器系统 - Google Patents

一种ct机检测器模块和检测器系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种CT机检测器模块和检测器系统，所述检测器模块具体为：检测器(2)沿第一方向安装在检测器模块支架(1)上；所述检测器模块支架(1)连接检测器壳体；所述检测器(2)用于将CT机中X射线转换为电信号；模块接口板(3)置于检测器模块支架(1)之下，并通过连接器(8)与检测器(2)进行电气连接；所述模块接口板(3)为检测器(2)输出控制信号和供电，并通过输出线(4)把检测器(2)输出的数字信号传输到底板；所述检测器系统由多个检测器模块沿第二方向拼接而成。

Description

一种CT机检测器模块和检测器系统
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种CT机检测器模块和检测器系统。
背景技术
检测器系统，是CT机中实现光电转换的重要组件。检测器系统由多个独立的检测器，在CT机的X轴方向和Z轴方向呈矩形排布而组成。诸多检测器构成检测器系统后，共同完成光电转换功能。
随着现阶段CT机性能的逐渐提升，检测器系统的规模也越发庞大。所以在单独的检测器嵌入整体检测器系统时，必须重点考虑其安装、拆卸和更换的性能需求；同时也需要兼顾散热性能和防辐射性能等多方面的因素。
现有技术的缺陷在于，传统的检测器系统构成方式，难以满足大规模检测器系统当中的各种性能需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种CT机检测器模块和检测器系统，通过重新设计检测器系统的构成方式，得以满足大规模检测器系统当中的各种性能需求。
为实现上述目的，本发明有以下技术方案：
一种CT机检测器模块，所述检测器模块具体为：
检测器(2)沿第一方向安装在检测器模块支架(1)上；所述检测器模块支架(1)连接检测器系统的壳体；所述检测器(2)用于将CT机中X射线转换为电信号；模块接口板(3)置于检测器模块支架(1)之下，并通过连接器(8)与检测器(2)进行电气连接；所述模块接口板(3)为检测器(2)输出控制信号和供电，并通过输出线(4)把检测器(2)输出的数字信号传输到底板。
所述检测器模块支架(1)具体为：
所述检测器模块支架(1)的两端开有固定孔(24)，用于将检测器模块支架(1)固定到检测器系统的壳体上；检测器模块支架(1)对应模数转换电路板设有固定孔(22)和固定孔(23)。
所述检测器模块支架(1)还包括：
检测器模块支架(1)与模拟信号连接器(11)的固定部分(28-1)对应处，设置凸起的悬臂结构(21)；检测器模块支架(1)上的悬臂结构(21)的数量与检测器模块上检测器(2)的数量相等；悬臂结构(21)的上沿呈平面，各悬臂结构(21)的上沿之间具有夹角。
所述各悬臂结构(21)的上沿之间具有夹角具体为：
所述夹角使得一个检测器模块上的各个检测器(2)的对称中心线延伸后交于所在CT机的焦点处。
所述检测器模块支架(1)还包括：
所述检测器模块支架(1)由导热性良好的金属通过金属压铸工艺及机加工制成，并且下部结构为金属散热翅片形状。
所述检测器(2)包括：
光栅准直器(13)用于吸收CT机散射的X射线，所述光栅准直器(13)粘接在光敏二极管(12)上；光敏二极管(12)用于把X射线转换为可见光，再将可见光转换为模拟电信号；模拟信号连接器(11)用于把光敏二极管(12)产生的模拟电信号传输到模数转换集成电路(9)；模数转换集成电路(9)用于把模拟电信号转换为数字信号。
所述模数转换集成电路(9)贴于检测器模块支架(1)，并且在模数转换集成电路(9)和检测器模块支架(1)的贴合面涂有导热硅脂。
所述检测器(2)还包括：
辐射屏蔽板(10)置于模数转换集成电路(9)与模拟信号连接器(11)之间，用于遮蔽从球管焦点发射出的X射线；所述辐射屏蔽板(10)设计为n形弯曲截面，所述n形截面下垂的两侧为外八字形。
所述检测器(2)还包括：
模拟信号连接器(11)、模数转换集成电路(9)、连接器(8)以及刚挠板(28)组成环形的模数转换电路板，所述模数转换电路板包围检测器模块支架(1)。
一种CT机检测器系统，所述系统具体为：
所述系统由多个如权利要求1～9中所述的检测器模块，沿第二方向拼接而成。
通过以上技术方案可知，本发明存在的有益效果是：按照上述结构建立的检测器模块，能够满足大规模检测器系统当中的散热性能和防辐射性能的需求；并且多个所述检测器模块拼接成检测器系统后，能够满足大规模检测器系统当中的安装、拆卸和更换的性能需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1～图5为本发明实施例所述检测器模块结构示意图；
图6为本发明实施例所述检测器系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使叙述更加准确，本发明中首先对于CT机检测器系统中所谓的X-Y-Z三维坐标系进行简单的叙述。参见图6所示，为所述检测器系统与三维坐标系的关系示意图。其中Z向为与底板所在平面垂直的方向，通常为CT机系统的层方向，Y向为竖直方向，X向与Y-Z两向形成的平面垂直。
本发明中，首先将若干检测器沿第一方向拼接为一列，组成一个检测器模块；再将若干个检测器模块沿着第二方向拼接，最终组成矩形的检测器系统。在CT机中，所述检测器系统一般在X-Z坐标系中呈矩形，那么可设定X向作为第一方向，则Z向作为第二方向；或者反之，X向作为第二方向，则Z向作为第一方向。
参见图1～5所示，为本发明所述检测器模块的具体实施例。本实施例示意图中，示出了四个检测器组成一个检测器模块的具体情况。实际上，基于以下的结构，检测器模块中的检测器数量可以根据需求增减。
参见图1所示，所述检测器模块具体结构如下：
检测器模块支架1，其材质可由铝合金或者锌合金等导热性良好的金属，以确保检测器模块的散热。检测器模块支架1可通过金属压铸加工工艺而成，用于支撑检测器模块中的其余部件，是组成检测器模块的基础组件。
从整体结构上来看，检测器模块支架1的两端具有连接结构，能够使检测器模块与检测器系统的壳体连接。所述连接结构中的固定螺钉5，用于把检测器模块固定到检测器系统的壳体；销钉6，用于在检测器模块固定过程保证检测器模块的位置精度。检测器模块支架1的下部结构为金属散热翅片形状，能够形成沿着检测器模块延伸方向的空气流通槽。
所述检测器模块支架1的具体结构参见后续图4及相关描述。
图1中所示的检测器模块中，包括了4个单体的检测器2。检测器是将CT机中X射线转换为电信号(数字信号)的设备，也是检测器模块中的主体部分。所述检测器2即安装在所述检测器模块支架1上，也就是在检测器2与检测器模块支架1通过定位工装准确定位后，再利用固定螺钉7把检测器2固定在检测器模块支架1上。
所述检测器2的具体结构参见后续图2～3及相关描述。
在此之上，检测器模块支架1优选的可以按照具体情况进行针对性的结构设计，使得在检测器模块装配后，在一个检测器模块上的所有检测器2各自的对称中心线延伸后交于所在CT机的焦点处；这样确保了检测器模块中的各个检测器，沿检测器模块延伸方向的一致性最好。
模块接口板3位于检测器模块支架1之下。模块接口板3通过连接器8与检测器2进行电气连接，进而为检测器2提供控制信号和供电，同时通过输出线4把检测器2输出的数字信号传输到底板。所述底板用于向检测器模块提供电源和控制信号，并把检测器模块输出的信号汇总传输到信号传输系统用的电路板。
所述模块接口板3的具体结构参见后续图5及相关描述.
参见图2所示，为本实施例中所述检测器模块的剖面图，具体如下：
光栅准直器13用于吸收CT机散射的X射线，所述光栅准直器13以耐X射线辐射的胶粘接在光敏二极管12上。
光敏二极管12，作用是把X射线转换为可见光，再将可见光转换为模拟电信号；是光电转换的核心部件。所述光敏二极管12自上而下由闪烁体阵列、硅光敏芯片，基板及连接组件组成。
模拟信号连接器11，用于把光敏二极管12产生的模拟电信号传输到模数转换集成电路9。所述模拟信号连接器11分为可拆卸的两端，一端焊接到光敏二极管12，另一端焊接到模数转换集成电路9，由此实现从光敏二极管12到模数转换集成电路9的搭接。
同时，基于模拟信号连接器11焊接到光敏二极管12的结构，所述模拟信号连接器11还可以作为光敏二极管12的固定部件，实现光敏二极管12的可拆卸固定。另外优选的，为了更可靠地固定光敏二极管12，在检测器模块装配调整完以后，可以在模拟信号连接器11的两端用可耐X线辐射的胶粘结固定。
模数转换集成电路9，作用是把模拟电信号转换为数字信号，同样是光电转换过程中的重要组成部分。本实施例中通过光敏二极管12和模数转换集成电路9二者，协同的实现了X射线—可见光—模拟电信号—数字电信号的一系列信号转换，使得所述检测器2的核心功能得以实现。
需要说明的是，模数转换集成电路9是检测器2中最主要的发热源，所以将其贴于检测器模块支架1，并且在模数转电路板9和检测器模块支架1的贴合面涂上导热硅脂进一步提高导热效果。
辐射屏蔽板10位于，模数转换集成电路9与模拟信号连接器11之间。辐射屏蔽板10的作用是为模数转换集成电路9及其他组件，遮蔽从球管焦点发射出的X射线；并且为了保证屏蔽效果，本实施例中将所述辐射屏蔽板10设计为n形弯曲截面，所述n形截面下垂的两侧为外八字形；这种结构在CT机焦点到模数转换集成电路9上方位置的直线辐射路径上，提供的屏蔽效果比平板形状更好。所述辐射屏蔽板10可以采用钨、铅、钼或者类似的高X线衰减的金属材料合金制成。上述设计可实现在使用同样重量的材料时，所述辐射屏蔽板10达到更好的屏蔽效果。
通过图2所示还可见，模块接口板3与有刚挠板构成了的模数转换电路板的整体结构，该结构呈环形，包围检测器模块支架1。检测器模块支架1内部的散热翅片与模块接口板3得以形成腔体，作为空气流道。所以优选的，在使用过程可以在该空气流道内施加具有一定压力的流动空气，为检测器模块进行散热。
在图3中，更为清晰的示出了模数转换电路板区域的结构。该区域中，主要包括模拟信号连接器11，模数转换集成电路9，连接器8，以及刚挠板28。其中刚挠板分为模拟信号连接器11的固定部分28-1，模数转换集成电路9的左固定部分28-2，模数转换集成电路9的右固定部分28-3以及连接上述三个刚性固定部分的柔性连接带28-4。在模拟信号连接器11的固定部分28-1上有至少4个固定用孔15，用于将检测器2与检测器模块支架1连接。在模数转换集成电路9的左固定部分28-2和模数转换集成电路9的右固定部分28-3上分别有至少2个固定孔16。固定孔16用于把数转换集成电路9的左固定部分28-2和模数转换集成电路9的右固定部分28-3连接到检测器模块支架1的侧壁上，保持模数转换集成电路9与检测模块支架1的金属散热翅片之间贴合，以便进行散热。另外为了实现更好的散热效果，在模数转换集成电路9与检测器模块支架1的金属散热翅片之间还可以优选的涂覆散热硅脂。
图4所示，为检测器模块支架1的轴测图。
所述检测器模块支架1的两端开有固定孔24，用于将检测器模块支架1固定到检测器系统的壳体上。
在检测器2安装到检测器模块支架1的过程中，模数转换电路板将与检测器模块支架1大面积的相接。为了稳定的将检测器2安装固定到检测器模块支架1，检测器模块支架1应当对应模数转换电路板设有固定孔22和固定孔23。检测器模块支架1的侧面20也需要与模数转换集成电路9尽可能匹配；通常该侧面20需要进行机加工，保证与模数转换集成电路9的配合精度。
检测器模块支架1与模拟信号连接器11的固定部分28-1对应处，为凸起的悬臂结构21。检测器模块支架1上的悬臂结构21的数量与检测器模块上检测器2的数量相等。每组悬臂结构21上沿呈平面，各悬臂结构21的上沿之间具有一定夹角，通过该夹角的设置，使得在检测器模块装配后，在一个检测器模块上的所有检测器2各自的对称中心线延伸后交于所在CT机的焦点处；这样确保了检测器模块中的各个检测器，沿检测器模块延伸方向的一致性最好。并且检测器模块支架1上相邻的悬臂结构21之间距离，需留有容纳辐射屏蔽板10的空间。
需要说明但是，由于所述悬臂结构21与模拟信号连接器11的固定部分28-1的接触面较小，所以减少了从检测器模块支架1向模拟信号连接器11的固定部分28-1的热量传递，进而减少了通过模拟信号连接器11向光敏二极管12以及光栅准直器13的热量传递。这使得整个检测器模块具有更好的热稳定性。
参见图5所示，为所述模块接口板3的轴测图。所述模块接口板3由连接器8，底板连接器27，基板25以及基板上相关的电子元件组成。模块接口板3通过连接孔与检测器模块支架1固定到一起。并且模块接口板3的基板25主体由若干刚挠板组成，刚挠板之间以柔性带26连接。所以所述基板25可以通过柔性带的弯折而匹配检测器模块支架1的弯曲度，使得呈扇形排列的检测器2能够准确的连接到连接器8，其中连接用的柔性带26可以适当加长到能够弯折为Ω形的长度，以方便安装过程每个刚性部分与对应的检测器模块对正。
或者，模块接口板3也可以分解为多个，各自与检测器2独立的对应(该结构图中未示出)。
通过以上技术方案可知，本实施例所述检测器模块存在的有益效果是：按照上述结构建立的检测器模块，能够满足大规模检测器系统当中的散热性能和防辐射性能的需求；并且多个所述检测器模块拼接成检测器系统后，能够满足大规模检测器系统当中的安装、拆卸和更换的性能需求。
参见图6所示，为本发明所述检测器系统的结构示意图。所述系统为由若干前述实施例中所述的检测器模块拼接而成的矩形检测器系统。可见所述检测器系统建立在前述的检测器模块之上，所以具备了前述的检测器模块的特点。
本实施例中所述检测器系统存在的有益效果是：能够满足大规模检测器系统当中的散热性能、防辐射性能的需求和安装、拆卸和更换的性能需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种CT机检测器模块，其特征在于，所述检测器模块具体为：
检测器(2)沿第一方向安装在检测器模块支架(1)上；所述检测器模块支架(1)连接检测器系统的壳体；所述检测器(2)用于将CT机中X射线转换为电信号；模块接口板(3)置于检测器模块支架(1)之下，并通过连接器(8)与检测器(2)进行电气连接；所述模块接口板(3)为检测器(2)输出控制信号和供电，并通过输出线(4)把检测器(2)输出的数字信号传输到底板。
2.根据权利要求1所述检测器模块，其特征在于，所述检测器模块支架(1)具体为：
所述检测器模块支架(1)的两端开有固定孔(24)，用于将检测器模块支架(1)固定到检测器系统的壳体上；检测器模块支架(1)对应模数转换电路板设有固定孔(22)和固定孔(23)。
3.根据权利要求1所述检测器模块，其特征在于，所述检测器模块支架(1)还包括：
检测器模块支架(1)与模拟信号连接器(11)的固定部分(28-1)对应处，设置凸起的悬臂结构(21)；检测器模块支架(1)上的悬臂结构(21)的数量与检测器模块上检测器(2)的数量相等；悬臂结构(21)的上沿呈平面，各悬臂结构(21)的上沿之间具有夹角。
4.根据权利要求3所述检测器模块，其特征在于，所述各悬臂结构(21)的上沿之间具有夹角具体为：
所述夹角使得一个检测器模块上的各个检测器(2)的对称中心线延伸后交于所在CT机的焦点处。
5.根据权利要求1～4任意一项所述检测器模块，其特征在于，所述检测器模块支架(1)还包括：
所述检测器模块支架(1)由导热性良好的金属通过金属压铸工艺及机加工制成，并且下部结构为金属散热翅片形状。
6.根据权利要求1所述检测器模块，其特征在于，所述检测器(2)包括：
光栅准直器(13)用于吸收CT机散射的X射线，所述光栅准直器(13)粘接在光敏二极管(12)上；光敏二极管(12)用于把X射线转换为可见光，再将可见光转换为模拟电信号；模拟信号连接器(11)用于把光敏二极管(12)产生的模拟电信号传输到模数转换集成电路(9)；模数转换集成电路(9)用于把模拟电信号转换为数字信号。
7.根据权利要求6所述检测器模块，其特征在于，所述模数转换集成电路(9)贴于检测器模块支架(1)，并且在模数转换集成电路(9)和检测器模块支架(1)的贴合面涂有导热硅脂。
8.根据权利要求6或7所述检测器模块，其特征在于，所述检测器(2)还包括：
辐射屏蔽板(10)置于模数转换集成电路(9)与模拟信号连接器(11)之间，用于遮蔽从球管焦点发射出的X射线；所述辐射屏蔽板(10)设计为n形弯曲截面，所述n形截面下垂的两侧为外八字形。
9.根据权利要求6或7所述检测器模块，其特征在于，所述检测器(2)还包括：
模拟信号连接器(11)、模数转换集成电路(9)、连接器(8)以及刚挠板(28)组成环形的模数转换电路板，所述模数转换电路板包围检测器模块支架(1)。
10.一种CT机检测器系统，其特征在于，所述系统具体为：
所述系统由多个如权利要求1～9中所述的检测器模块，沿第二方向拼接而成。
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