CN105764420A - 精确自动对准的ct检测器传感器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种CT检测器模块，其包含模块框架和定位在模块框架上的多个可平铺的检测器传感器。可平铺检测器传感器的每一个包含检测器元素的阵列和安装结构，该安装结构直接地或间接地耦合到检测器元素以提供用于检测器传感器与模块框架的安装和对准。安装结构包含对准板，其通常与检测器元素的阵列相对地定位，其中对准板具有形成基准结构的对准销以将检测器传感器对准在模块框架上，以及一个或多个螺纹凸起部，其配置成在其中接收紧固件，紧固件将检测器传感器固定到模块框架。模块框架包含键控部件，其在检测器传感器安装在模块框架上时接收对准销，以便将检测器传感器对准在模块框架上。

Description

精确自动对准的CT检测器传感器
技术背景
本发明的实施例一般涉及用于诊断成像的射线照相检测器，并且更特别地，涉及计算机断层扫描(CT)检测器模块，其具有多个可平铺(tileable)的检测器传感器，其具有形成在其上的自动对准部件(feature)。
通常，在计算机断层扫描(CT)成像系统中，X射线源向对象或目标(例如，患者或一件行李)发射扇形射束。在下文中，术语“对象”和“目标”应当包含能够被成像的任何事物。射束在由对象衰减后，碰撞在辐射检测器的阵列上。在检测器阵列处接收的衰减射束辐射的强度通常取决于通过对象的X射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元素产生单独的电信号，其指示由每个检测器元素接收的衰减的射束。电信号被发送到模数转换器并且然后被发送用于处理成数字图像。
在多切片(multi-slice)成像系统中，平行的检测器模块行-各由多个检测器包装件(pack)或传感器组成-被布置，使得对应于每个单个阵列行的数据能够用来生成通过患者的单个薄切片图像。检测器模块通常以并排方式定位在一起以形成基本上以X射线源为中心的弧。在定位并且附接检测器模块到CT成像系统的台架时，认识到，检测器模块的这种定位和附接必须以极大精确来完成，使CT成像系统的制造非常困难并且常常在可接受质量的CT成像系统能够运送到客户之前需要检测器模块的大量测试、重新加工和重新对准。
另外，一旦CT成像系统在现场中使用，检测器模块的更换是困难的并且费时的。也就是说，为了更换检测器模块中的有缺陷的辐射检测器，需要整个模块被移除并且带到特定离线夹具以便调换辐射检测器，其中高度训练的技师执行该更换。在现场中，这种对准夹具的使用是不实际的并且不期望的，因为该夹具将会需要没有损坏的情况下运送到现场，并且此外，现场安装工程师将会需要知道如何正确地使用该夹具并且能够校验辐射检测器在安装后的对准。备选地，整个模块-其能够由多个检测器传感器组成-必须作为单元而不仅是有缺陷的传感器来更换。随着检测器覆盖增加，这个问题对于检测器厂商更换现场中整个多传感器模块变得更加昂贵。
因此，将会期望设计一种CT检测器，其在没有对于特定对准夹具的需要或高度训练安装技师的技能的情况下提供其自动对准。对于这种CT检测器还将会期望具有可平铺构造，其实现了便于安装、可量测性、早期易测性、和可维修性，其中实现单个传感器调换/更换而不是全部的多传感器模块调换。
发明内容
根据本发明的一个方面，CT系统包含：可旋转的台架，其具有开口以接收待扫描的目标；X射线投射源，其定位在可旋转的台架上，将X射线射束向目标投射；以及多个检测器模块，其定位在可旋转的台架上并且配置成接收由目标衰减的X射线。多个检测器模块中的每一个还包含：在其上具有顶表面和侧表面的模块框架；以及多个可平铺的检测器传感器，其定位在模块框架的顶表面上以便接收由目标衰减的X射线，其中多个可平铺的检测器传感器中的每一个包含检测器元素阵列，其配置成接收通过目标衰减的X射线并且将X射线转化为电信号；以及安装结构，其直接地或间接地耦合至检测器元素阵列并且配置成提供检测器传感器到模块框架的安装和对准，安装结构包括对准板，其定位在检测器传感器上通常与检测器元素阵列相对的检测器传感器的表面上。对准板包含：对准销，形成基准结构以将检测器传感器对准在模块框架上；以及一个或多个螺纹凸起部，其配置成在其中接收紧固件，紧固件将检测器传感器固定至模块框架。模块框架包含形成在其中的键控部件，其在检测器传感器安装在模块框架上时将每个相应检测器传感器的对准销接收于其中，以便将检测器传感器对准在模块框架上。
根据本发明的另一个方面，用于在CT扫描过程期间接收由目标衰减的X射线的检测器模块，包含：模块框架，其包括顶表面和侧表面；以及多个可平铺的检测器传感器，其定位于模块框架上以接收由目标衰减的X射线。多个检测器传感器中的每一个还包含检测器像素阵列，其配置成接收通过目标衰减的X射线并且将X射线转化为电信号；以及对准板，其在检测器元素阵列的与接收X射线相对的侧面上直接地或间接地与检测器元素阵列耦合，其中对准板具有形成基准结构以将检测器传感器对准在模块框架上的对准销，以及配置成在其中接收将检测器传感器固定至模块框架的紧固件的一个或多个螺纹凸起部。模块框架包含形成在其中的基准孔，其在检测器传感器安装在模块框架上时将每个相应检测器传感器的对准销接收于其中，以便将检测器传感器对准在模块框架上。
根据本发明的又一个方面，用于在CT扫描过程期间接收由目标衰减的X射线的检测器模块，包含：模块框架；以及多个可选择性增加的检测器传感器，其定位在模块框架的顶表面上以便接收由目标衰减的X射线。多个检测器传感器中的每一个还包含检测器元素阵列，其配置成接收通过目标衰减的X射线并且将X射线转化为电信号；以及对准板，其定位在检测器传感器上通常与检测器元素阵列相对的检测器传感器的表面上，对准板包含形成基准结构的对准销以将检测器传感器对准在模块框架上。模块框架包含形成在其中的基准孔，其在检测器传感器安装在模块框架上时将每个相应检测器传感器的对准销接收于其中，以便将检测器传感器对准在模块框架上。
从下面详细描述和附图，各种其它特征和优点将成为显而易见。
附图说明
附图图示目前所预期的用于执行本发明的优选实施例。
在附图中：
图1是CT成像系统的示图。
图2是图1中所图示的系统的方框示意图。
图3是CT系统检测器阵列的一个实施例的透视图。
图4是根据本发明实施例的检测器模块的透视图。
图5和图6是根据本发明实施例与图4的检测器模块一起使用的检测器传感器的视图。
图7是根据本发明实施例将垂直安装结构与自动对准部件结合的图5和6的检测器传感器的透视图。
图8A和8B是根据本发明实施例通过垂直安装结构安装在模块框架上的图7的检测器传感器的视图。
图9A和9B是根据本发明实施例将水平安装结构与自动对准部件结合的图5和6的检测器传感器的透视图。
图10A和10B是根据本发明实施例通过水平安装结构安装在模块框架上的图9A和9B的检测器传感器的视图。
图11是与非侵入式包裹检查系统一起使用的CT系统的示图。
具体实施方式
本发明的操作环境相对于256个切片的计算机断层扫描(CT)系统来描述。然而，如将在下文详细解释，本发明同样可适用于与单切片或多切片配置(也就是说，能够组装以具有期望尺寸的任何基于模块化检测器)一起使用。此外，本发明将相对于X射线的检测和转换来描述。然而，本领域技术人员还将理解，本发明同样可适用于其它高频电磁能量的检测和转换。本发明将相对于“第三代”CT扫描仪来描述，但是与其它CT系统一起同样是可适用的。
参见图1和图2，计算机断层扫描(CT)成像系统10示出为包含台架12，其表示“第三代”CT扫描仪。台架12具有X射线源14，其从源14的焦点15投射X射线射束，并且朝向在台架12相对侧上的检测器组合件18。现参见图2，检测器组合件18由多个检测器模块20与控制和处理板32(即，电子设备板)形成。多个检测器模块20感测透过内科患者22的所投射的X射线16，其中电子设备板32在所获取的数据上执行后续处理。每个检测器模块20产生输出，其表示碰撞X射线射束以及因此当它透过患者22时所衰减的射束的强度。在获取X射线投射数据的扫描期间，台架12和在其上所安装的组件在旋转中心24周围旋转。
台架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26来管理。控制机构26包含：X射线控制器28，其向X射线源14提供功率和定时信号，以及台架马达控制器30，其控制台架12的旋转速度和位置。图像重建器34从电子设备板32接收采样的和数字化的X射线数据并且执行高速重建。所重建的图像作为输入应用到计算机36，计算机36在大容量存储设备38中存储图像。
计算机36还经由控制台(console)40接收来自操作者的命令和扫描参数，控制台40具有某一形式的操作者界面，例如键盘、鼠标、语音激活控制器或者任何其它适合的输入装置。相关联的显示器42允许操作者观察来自计算机36的所重建图像以及其它数据。由计算机36使用操作者所供应的命令和参数向电子设备板32、X射线控制器28和台架马达控制器30提供控制信号和信息。另外，计算机36对工作台马达控制器44进行操作，工作台马达控制器44控制机动工作台46以定位患者22和台架12。特别地，工作台46使患者22整体或部分地移动通过图1的台架开口48。
如图3中所示，检测器组合件18包含导轨17，其具有在其间放置的校准叶片或板19。板19被定位以在这类射束碰撞在例如图4中定位在检测器组合件18上的检测器模块20之前校准X射线并且移除散射X射线16。根据本发明的实施例，检测器组合件18包含57个检测器模块20，每个检测器模块20具有256×16阵列尺寸的像素元素。因而，检测器组合件18具有256行和912列(16×57个检测器)，其允许256个同步数据切片伴随着台架12的每次旋转被收集。然而，虽然示范性检测器模块20阐述为具有256×16阵列尺寸的像素元素，认识到，根据本发明的实施例，检测器组合件18中的行和列的数目能够基于检测器模块20的结构进行有选择性地控制，使得同步收集的切片数目能够在数目方面更少或更大，例如直到512个数据切片。
参见图4，示出了根据本发明的示范性实施例的检测器模块20的构造。检测器模块20包含模块框架52，在其上具有顶表面54和侧表面55。根据本发明的实施例，顶表面54能够构造为平面表面、跟随或不跟随X射线射束的弧度的圆弧中形成的近似曲线或者在其上具有多个成角度的面(facet)的阶梯配置。如图4中所示，多个检测器子模块或“传感器”56定位在模块框架52的顶表面上，并且沿Z轴对准，以接收并且处理通过患者或目标衰减的X射线。根据本发明的实施例，基于CT系统10(图1)中检测器模块20的操作要求，在制造过程期间，能够控制定位在模块框架52的顶表面54上的检测器传感器56的数目。也就是说，检测器模块20的检测器传感器56配置为可平铺的检测器传感器，因为检测器传感器56能够根据期望而有选择性地增加到模块框架52，使得包含在检测器模块20中的检测器传感器56的数目能够被控制，以便改变沿Z轴的覆盖量(即，改变/控制获取的切片的数目)。因而，例如，根据本发明的一个实施例，检测器模块20中可以包含六个检测器传感器56。然而，检测器模块20的其它实施例能够包含四个、八个或十二个检测器传感器56，例如，如由图4中所示的伪线所指示的。在每个实施例中，检测器传感器56沿Z轴关于检测器模块的中线58以对称方式定位在顶表面54上。因而，基于模块框架52上的检测器传感器56的数量增加(populating)和数量减少(depopulating)，认识到，能够建立具有沿Z轴的可控长度/覆盖的检测器模块20。
根据本发明的实施例，图5和图6中示出了检测器传感器56的详细视图。检测器传感器56包含检测器元素或像素60的阵列，检测器元素或像素60配置成接收通过目标衰减的X射线并且将X射线转化为模拟电信号。根据一个实施例，检测器元素/像素60由闪烁体-光电二极管对形成。在形成闪烁体-光电二极管对中，对多个闪烁体检测器元素或像素62进行布置以形成闪烁包装件阵列64。例如，闪烁包装件阵列64可以由32×16阵列的闪烁体检测器元素62构成，使得每个闪烁包装件阵列64包含32个切片。闪烁包装件阵列64定位于光电二极管阵列66上，光电二极管阵列66由多个二极管元素或像素(未示出)形成，其中二极管阵列66由32×16阵列的二极管形成，例如，其对应于闪烁体检测器元素62的数目。
如图5和图6中所示，闪烁体检测器元素62光耦合至二极管阵列66，并且二极管阵列66又电耦合至一个或多个专用集成电路(ASIC)电子设备封装68。ASIC电子设备封装68(即，模数(A/D)转换器)通过在其上(即，在ASIC电子设备封装68的前表面和后表面上)形成的输入/输出(I/O)互连70电气地并且机械地耦合至二极管阵列66。I/O互连70可以形成为例如球栅阵列(BGA)类型的互连，或者将ASIC电子设备封装68电气地并且机械地耦合至二极管阵列66的另一个类似的接合设备。根据本发明的实施例，每个ASIC电子设备封装68包含一个或多个个别的ASIC管芯72，例如四个ASIC管芯72，其共同形成封装68。
虽然检测器传感器56在上面描述为包含定位在光电二极管阵列66上的闪烁体阵列64，认识到，本发明的实施例还囊括直接转换传感器。也就是说，虽然检测器传感器56在图5和6中示出为包含闪烁体阵列64和光电二极管阵列66，认识到，检测器传感器56中的这类元素/材料能够采用直接将X射线转换为电信号的直接转换材料更换，例如碲化镉(CdTe)或碲化镉锌(CZT)。还认识到，不同于图5和6中所示的传感器设计也被认为是处于本发明的范围内。
根据本发明的实施例，一个或多个ASIC电子设备封装68部分配置成执行对从光电二极管阵列66接收的信号进行模数(A/D)转换。也就是说，ASIC电子设备封装68运行以基于从二极管阵列接收的信号水平来将从光电二极管阵列66接收的模拟电信号转换为数字号码(number)。因而，在一个实施例的操作中，X射线碰撞在闪烁体检测器元素62内以生成光子，光子穿过包装件阵列64并且在二极管阵列66内的光电二极管像素/元素上检测，其中由二极管阵列66对其响应所生成的模拟信号由一个或多个ASIC电子设备封装68接收，用于转换为数字信号/号码。
进一步如图5和图6所示，衬底层74(即，ASIC封装衬底)定位于一个或多个ASIC电子设备封装68下方并且与闪烁包装件阵列64相对。衬底层74由电绝缘材料(例如，多层陶瓷(MLC))形成，并且配置成对检测器传感器56提供支撑/刚度。定位于衬底层74和一个或多个ASIC电子设备封装68之间的是挠性电路76，其附连到ASIC电子设备封装68，从检测器模块20(图4)的ASIC电子设备封装到控制和处理板32路由信号，并且还往来于控制和处理板32传送控制和功率。挠性电路76是以“数字挠性电路”的形式，因为它运行以从ASIC电子设备封装68传送数字信号/号码(number)。挠性电路76包含配置成与ASIC电子设备封装68接口(即，与I/O互连70接口)的连接器/可电气接合区域78，以及配置成与检测器模块20(图4)的控制/处理板32接口的连接器80。根据一个实施例，挠性电路76的连接器/可电气接合区域78具有在其中形成的孔(未示出)，其与ASIC电子设备封装68中的ASIC管芯相对应，以将衬底层74(经由基架)热接合至ASIC电子设备封装68。此外，根据实施例，在ASIC电子设备封装68和挠性电路76之间还提供了热粘合剂79，以将组件接合在一起，以及为检测器传感器56提供单独的热接口。
相对于检测器传感器的可平铺性和尺寸，基于检测器传感器的可控和可变性质，检测器模块中由检测器传感器56的结构和内含物提供另外优势。也就是说，根据本发明的实施例，检测器传感器56的配置能够改变以便其性能和可量测性优化。也就是说，虽然上面描述检测器传感器56为具有32×16阵列的检测器像素/元素(即，32个切片和16个通道)，但认识到，检测器传感器56可以被形成以便具有N×M中的任一数目的阵列的像素/元素(例如，N＝16、32或64，M＝16、24或32)，其中基于成本、性能、产量、测试时间可量测性、可靠性等而优化阵列尺寸。因此，检测器传感器56的尺寸可以变化，其中取决于检测器模块20的准确配置，检测器传感器56具有一直从长度中的10mm至长度中的40mm的长度(即，沿Z轴的尺寸)。
根据本发明的实施例，检测器传感器56的每一个还构造有自动对准部件，其使传感器能够插入具有匹配键控部件的框架(例如，框架52，图4)内。自动对准部件创建用于检测器传感器的对准基准表面，其实现以不需要夹紧或调节的这种精度放置传感器。个别检测器传感器的工厂和现场调换能够通过自动对准部件来执行而无需使用具有精度对准的特定夹具或工具，使得提供真正的即插即用检测器传感器能力。
现在参照图7和图8A和8B，根据本发明实施例示出了包含自动对准部件的检测器传感器56以及这类检测器传感器配合至对应的模块框架52以共同形成检测器模块20的视图。首先参照图7，示出检测器传感器56包含形成在其上的本文中通常称作为“垂直”安装结构84的物件，在其上提供了对准基准部件，其使检测器传感器能够精确放置于框架上。垂直安装结构84包含对准板86，其在与闪烁包装件阵列64相对的检测器结构的侧面上(即，与接收X射线的侧面相对)永久地附连到检测器传感器56，其中对准板86精确对准至闪烁包装件阵列64。根据一个实施例，对准板例如通过例如粘合剂，或其他合适材料在检测器传感器56的后侧上附接至衬底层74。对准板86形成为一般平面结构，其平行于检测器传感器56的主要组件(即，闪烁包装件阵列64、光电二极管阵列66)定向。
对准板86包含形成于其上的对准销88，其从板朝外延伸以提供检测器传感器56自动对准到对应的模块框架52(图4)上。也就是说，对准销88用作基准结构，其提供检测器传感器56自动对准到对应的模块框架52上，因为对准销88配置成与形成于模块框架52中的匹配键控部件配合，其接收对准销88以创建对准的组合件，如将在下文更加详细解释。虽然两个对准销88示出为形成在对准板86的一般相对端上，认识到，更大数目的对准销88能够形成在其上以用作基准结构。
对准板86还包含形成于其上的配合部件90，其配置成提供垂直安装结构84(以及检测器传感器56)到在模块框架52上的附连。根据示范性实施例，配合部件90形成为螺纹凸起部，其形成在对准板86的中心区域中，其中螺纹凸起部90在由螺纹凸起部90接收相应螺钉时提供了检测器传感器56与模块框架52的固定附连。
根据示范性实施例，垂直安装结构84还包含热间隙垫(thermalgappad)92，其定位在对准板86上以便处于对准板86和传感器检测器56要安装至的模块框架52之间。热间隙垫92定位在形成于对准板中的凹入容器94中，其实现热间隙垫92的添加。凹入容器94被精确机器加工，使得在检测器传感器56固定至模块框架52时，经由热间隙垫92形成具有低热阻的一致低变热界面(由于间隙垫压缩的一致水平)。要求一致低热阻以实现检测器传感器56的精确温度控制，以及热间隙垫92的内含物提供了处理和控制传感器56和框架52之间的热接触电阻的能力。根据本发明的实施例，热间隙垫92可由任何数量的合适热界面材料(TIM)形成。合适的TIM的示例包含但不限于粘合剂、润滑脂、凝胶、垫、薄膜、液体金属、可压缩金属、以及相变材料。可压缩金属例如是足够软的以在邻接表面之间进行紧密接触，并且例如可包含铟。如图7所示，根据一个实施例，热间隙垫92包含穿过其中/在其中所形成的开口96和一对槽口98，其分别容纳对准板86的螺纹凸起部90和对准销88。
如图8A和8B所示，多个检测器传感器56定位在模块框架52上，其中每个检测器传感器56对准至模块框架52并且通过提供在每个检测器模块56上的垂直安装结构84固定于此。如上面先前指出的，模块框架52包含形成于其中的键控部件，其匹配形成在垂直安装结构84上的基准对准销88，在检测器传感器56定位在模块框架52上时，键合部件接收对准销88。如图8A和8B所示，对于要安装在模块框架52上的每个相应检测器传感器56，基准孔102和基准槽104形成在模块框架52中，其中对准销88接收在孔102和槽104中以便实现放置于模块框架52上的检测器传感器56的自动对准。在检测器传感器56插入在模块框架52中时，检测器传感器56的位置因此被设置并且是不可调节的。
为了提供相应检测器传感器56至模块框架52的固定，通过模块框架52在相应基准孔-基准槽对102、104之间形成螺纹开口106，其中螺纹开口106向外延伸至模块框架52的顶表面54。如图8A所示，螺纹开口106在其中接收紧固件108(例如，螺钉)，其延伸通过模块框架52以便接收在附接于检测器传感器56的垂直安装结构84的配合部件(即螺纹凸起部)90中。紧固件108能够变紧以将检测器传感器56固定至模块框架52，其中紧固件108的变紧还提供了垂直安装结构84的热间隙垫92的一致压缩，使得检测器传感器56和模块框架52之间的整个接触电阻(以及电阻中的变化)被控制以及经由热间隙垫92形成具有低热阻的一致低变热界面。
如图8A和8B进一步所示，模块框架52在其上包含用于将框架与检测器组合件18的导轨17(图3)对准并且配合的部件。模块框架52包含导轨基准定位孔110，其与导轨17上的对应部件配合，使得检测器模块20的框架与导轨17自动对准。配合部件112还提供在安装框架52上用于将框架固定至导轨17。
现在参照图9A和9B以及图10A和10B，根据本发明另一个实施例示出了包含自动对准部件的检测器传感器56，以及这种检测器传感器56配合至对应的模块框架52的视图。首先参照图9A和9B，示出检测器传感器56包含形成于其上的本文中通常称作为“水平”安装结构114的物件，在其上提供了对准基准部件，其实现检测器传感器56精确放置于框架上。水平安装结构114包含L形对准板116，其具有平行于检测器传感器56的主要组件(即闪烁包装件阵列64、光电二极管阵列66)定向的下构件118，以及从下构件118朝外垂直延伸的纵向构件120。L形对准板116在与闪烁包装件阵列64相对的检测器结构的侧面上永久地附连至检测器传感器56，其中L形对准板116的底构件118精确对准至闪烁包装件阵列64。根据一个实施例，底构件118例如通过例如粘合剂，或其他合适材料在检测器传感器56的后面附接至衬底层74。另外，根据一个实施例，底构件118包含形成于其上的切口122，其通过容纳延伸出其后侧的检测器传感器56的SMT数字连接器124来提供水平安装结构114到检测器传感器56的附连。然而，认识到，例如在检测器传感器56包含诸如在图5和6中示出的直接挠性附连76时，L形对准板116能够包含不具有形成于其中的切口122的底构件118。
如图9A和9B中所示，L形对准板116的纵向构件120包含形成于其上的对准销122，其从纵向构件120(在待配合至模块框架52的侧面上)朝外延伸以提供检测器传感器56到对应的模块框架上的自动对准。也就是说，对准销122用作基准结构，其提供检测器传感器56到对应的模块框架52上的自动对准，因为对准销122配置成与形成于模块框架52中的匹配键控部件配合，其接收对准销122以创建对准的组合件。虽然两个对准销122示出为形成在L形对准板116的纵向构件120的一般相对端上，认识到，更大数目的对准销122能够形成在其上以用作基准结构。
L形对准板116还包含形成于其上的配合部件124，其配置成提供垂直安装结构114(以及检测器传感器56)到模块框架52上的附连。根据示范性实施例，配合部件124形成为螺纹凸出部，其形成在L形对准板116的纵向构件120中，其中螺纹凸起部124在螺纹凸起124接收相应紧固件或螺钉时提供了检测器传感器56与模块框架52的固定附连。
根据示范性实施例，水平安装结构114还包含热间隙垫126，其定位在L形对准板116的纵向构件120上以便处于对准板116和传感器检测器56要安装到的模块框架52之间。热间隙垫126定位在形成于纵向构件120中的凹入容器128中，其实现热间隙垫126的添加。凹入容器128被精确机器加工，使得在检测器传感器56固定至模块框架52时，经由热间隙垫126形成具有低热阻的一致低变热界面(由于热间隙垫压缩的一致水平)。要求一致低热阻以实现检测器传感器56的精确温度控制-以及热间隙垫126的内含物提供了处理和控制传感器56和框架52之间的热接触电阻的能力。根据本发明的实施例，热间隙垫126可由任何数量的合适热界面材料(TIM)形成。合适的TIM的示例包含但不限于粘合剂、润滑脂、凝胶、垫、薄膜、液体金属、可压缩金属、以及相变材料。可压缩金属例如是足够软的以在邻接表面之间进行紧密接触，并且例如可包含铟。如图9A和9B所示，根据一个实施例，热间隙垫126包含穿过其中/在其中所形成的一对开口130和一对孔132，其与螺纹凸起部124对准以及其分别容纳L形对准板116的纵向构件120的对准销122。
根据本发明的实施例，在图10A和10B中示出了通过水平安装结构114检测器模块56到检测器框架52的配合。如上面先前指出的，模块框架52包含形成于其中的键控部件(即，基准开口)，其匹配形成在水平安装结构114上的基准对准销122，在检测器传感器56定位在模块框架52上时，键控部件接收对准销122。如图10中所示，对于要安装在模块框架52上的每个相应检测器传感器56，基准孔134和基准槽136形成在模块框架52中侧表面55上，其中对准销122接收在孔和槽134、136中以便实现放置于模块框架52上的检测器传感器56的自动对准。在检测器传感器56插入在模块框架52中时，检测器传感器56的位置因此被设置并且是不可调节的。
为了提供相应检测器传感器56至模块框架52的固定，在模块框架52的侧表面55中在相应的基准孔-基准槽对134、136之间形成螺纹开口138。如图10B所示，螺纹开口138在其中接收紧固件140(例如，螺钉)，其延伸通过对准板116的配合部件(即螺纹凸起部)124以便接收在形成于模块框架52中的螺纹开口138中。紧固件140能够变紧以将检测器传感器56固定至模块框架52，其中紧固件140的变紧还提供了水平安装结构114的热间隙垫126的一致压缩，使得检测器传感器56和模块框架52之间的整个接触电阻(以及电阻中的变化)被控制以及经由热间隙垫126形成具有低热阻的一致低变热界面。根据另一个实施例，来自对准板116的螺柱(未示出)能够与螺母(未示出)一起使用以将检测器传感器56固定至模块框架52。
虽然在图10A和10B中未示出，但是认识到，模块框架52在其上包含用于将框架52与检测器组合件18的导轨17(图3)对准并且配合的部件。也就是说，如上面在图8中所示出和描述的，模块框架52包含导轨基准定位孔110，其与导轨17上的对应部件配合，使得检测器模块20的框架与导轨17自动对准。配合部件112还提供在安装框架52上用于将框架固定至导轨17。
有益地，检测器传感器56上垂直或水平安装结构84、114-特别是在其上的对准板86、116和基准对准销88、122-以及具有匹配的键合控部件/基准孔102、104用于接收对准销的模块框架52的内含物，提供了用于检测器模块20的自动对准的检测器传感器56。不借助于精确夹具或者高度熟练技师实现检测器传感器56的移除和更换-使得能够容易地移除和安装自动对准的检测器传感器56而无需试验间、台架测试套件或现场的特定工具。另外，经由安装结构84、114和安装框架52的设计实现单个检测器传感器56的调换和测试(而不是全部的多检测器传感器模块调换)，以便实现真正的即插即用并且现有时间和成本节约，同时仍提供了单个检测器传感器的精确对准。
现参见图11，根据本发明的另一个实施例示出了检测器模块20的构造。检测器模块20包含模块框架142，其具有顶表面144，构造成具有阶梯配置并且因而在其上包含多个面146。沿Z轴，面146沿模块框架142纵向对准，其中每个面146被定尺寸并且配置成容纳检测器传感器56以接收和处理通过患者或目标衰减的X射线。根据本发明的一个实施例，在模块框架142的顶表面144上形成8个面146，其中检测器传感器56定位在每个面146上，使得每个检测器传感器56中的每个32×16阵列的检测器元素的和导致检测器模块20的256×16阵列尺寸的检测器元素。因此，检测器模块20随着台架12(图1)的每次旋转提供了待收集的256个同步数据切片。
现参见图11，示出包裹/行李检查系统150，其包含可旋转的台架152，其具有在其中的开口154，包裹或者多件行李可通过开口154。可旋转的台架152容纳高频电磁能量源106以及检测器组合件158，检测器组件158具有类似于图4-10中所示的检测器模块20。还提供了传送器系统160并且传送器系统160包含传送器带(conveyorbelt)162，其由结构164支撑以自动并且连续地使包裹或行李件166通过开口154以进行扫描。目标166通过传送器带162馈送通过开口154，然后获取成像数据，并且传送器带162以受控并且连续的形式使包裹166从开口154移开。因此，邮局检查员、行李操作者以及其它安全人员针对爆炸物、刀具、枪支、违禁品等可以以非侵入式地检查包裹166的内容。
根据本发明的实施例，将检测器模块20(图4-10)结合到包裹/行李检查系统150中提供包裹166的减少的扫描时间。也就是说，由于由检测器模块20能够获取256个切片，检测器模块20(图4-10)允许系统150在台架152的单次旋转中扫描更大体积的行李。因而，通过将检测器模块20(图4-10)结合到系统150中，实现了包裹/行李检查系统150对包裹166更加有效的扫描。
因此，根据本发明的一个实施例，CT系统包含：可旋转的台架，其具有开口以接收待扫描的目标；X射线投射源，其定位在可旋转的台架上，将X射线射束向目标投射；以及多个检测器模块，其定位在可旋转的台架上并且配置成接收由目标衰减的X射线。多个检测器模块中的每一个还包含：其上具有顶表面和侧表面的模块框架；以及多个可平铺的检测器传感器，其定位在模块框架的顶表面上以便接收由目标衰减的X射线，其中多个可平铺的检测器传感器中的每一个包含检测器元素阵列，其配置成接收通过目标衰减的X射线并且将X射线转化为电信号；以及安装结构，其直接地或间接地耦合至检测器元素阵列并且配置成提供检测器传感器到模块框架的安装和对准，安装结构包括对准板，其定位在检测器传感器上通常与检测器元素阵列相对检测器传感器的表面上。对准板包含：对准销，形成基准结构以将检测器传感器对准在模块框架上；以及一个或多个螺纹凸起部，其配置成在其中接收紧固件，紧固件将检测器传感器固定至模块框架。模块框架包含形成在其中的键控部件，其在检测器传感器安装在模块框架上时将每个相应检测器传感器的对准销接收于其中，以便将检测器传感器对准在模块框架上。
根据本发明的另一个实施例，用于在CT扫描过程期间接收由目标衰减的X射线的检测器模块，包含：模块框架，其包括顶表面和侧表面；以及多个可平铺的检测器传感器，其定位于模块框架上以接收由目标衰减的X射线。多个检测器传感器中的每一个还包含检测器像素阵列，其配置成接收通过目标衰减的X射线并将X射线转化为电信号；以及对准板，其在检测器元素阵列的与接收X射线相对的侧面上直接地或间接地与检测器元素阵列耦合，其中对准板具有形成基准结构的对准销以将检测器传感器对准在模块框架上，以及一个或多个螺纹凸起部，其配置成在其中接收紧固件，紧固件将检测器传感器固定至模块框架。模块框架包含形成在其中的基准孔，其在检测器传感器安装在模块框架上时将每个相应检测器传感器的对准销接收于其中，以便将检测器传感器对准在模块框架上。
根据本发明的又一个实施例，用于在CT扫描过程期间接收由目标衰减的X射线的检测器模块，包含：模块框架；以及多个可选择性增加的检测器传感器，其定位于模块框架的顶表面上以便接收由目标衰减的X射线。多个检测器传感器中的每一个还包含检测器元素阵列，其配置成接收通过目标衰减的X射线并且将X射线转化为电信号；以及对准板，其定位在检测器传感器上通常与检测器元素阵列相对检测器传感器的表面上，对准板包含形成基准结构的对准销以将检测器传感器对准在模块框架上。模块框架包含形成在其中的基准孔，其在检测器传感器安装在模块框架上时将每个相应检测器传感器的对准销接收于其中，从而将检测器传感器对准在模块框架上。
本书面描述使用包含最佳模式的示例来公开本发明，以及还使本领域技术人员能够实施本发明，包含制作和使用任何设备或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求书限定，并且可包含本领域技术人员想到的其它示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求书的文字语言的结构元素，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的无实质差异的等效结构元素，则预期它们处于权利要求书的范围之内。

Claims (20)

1.一种CT系统，包括：
可旋转台架，具有开口以接收待扫描的目标；
X射线投射源，定位在所述可旋转台架上，所述X射线投射源将X射线射束朝向所述目标投射；以及
多个检测器模块，定位在所述可旋转台架上并且配置成接收由所述目标所衰减的X射线，所述多个检测器模块中的每一个包括：
模块框架，在其上具有顶表面和侧表面；以及
多个可平铺的检测器传感器，定位在所述模块框架的所述顶表面上以便接收由所述目标所衰减的所述X射线；
其中所述多个可平铺的检测器传感器中的每一个包括：
检测器元素阵列，配置成接收通过所述目标所衰减的X射线并且将所述X射线转换成电信号；以及
安装结构，直接地或间接地耦合到所述检测器元素阵列并且配置成提供用于所述检测器传感器到所述模块框架的安装和对准，所述安装结构包括对准板，定位在所述检测器传感器上在通常与所述检测器元素阵列相对的所述检测器传感器表面上，所述对准板包含：
对准销，形成基准结构以将所述检测器传感器对准在所述模块框架上；以及
一个或多个螺纹凸起部，配置成在其中接收紧固件，所述紧固件将所述检测器传感器固定到所述模块框架；
其中所述模块框架包含形成在其中的键控部件，所述键控部件在所述检测器传感器安装在所述模块框架上时将每个相应检测器传感器的所述对准销接收在其中，以便将所述检测器传感器对准在所述模块框架上。
2.如权利要求1所述的CT系统，其中所述多个检测器模块中的每一个还包括：
专用集成电路(ASIC)电子设备封装，电气地并且机械地耦合到所述检测器元素阵列以接收模拟电信号并且将所述模拟电信号转换成数字信号；以及
电绝缘ASIC封装衬底层，定位在与所述检测器元素阵列相对的所述ASIC电子设备封装的后表面上；
其中所述安装结构的所述对准板直接附接到所述衬底层。
3.如权利要求1所述的CT系统，其中所述模块框架的所述键控部件形成在所述模块框架的所述顶表面中，以及其中所述模块框架还包括通过所述模块框架所形成的螺纹开口，所述螺纹开口延伸出到所述模块框架的所述顶表面，其中所述螺纹开口配置成接收将所述检测器传感器固定到所述模块框架的紧固件。
4.如权利要求3所述的CT系统，其中，针对每个检测器传感器，所述安装结构包括垂直安装结构，其中所述对准板具有一般平面构造，平行于所述检测器元素阵列来定向，使得所述对准板的所述对准销接收在形成在所述模块框架的所述顶表面中的相应键控部件中，以及使得所述一个或多个螺纹凸起部接收通过所述模块框架中的相应螺纹开口所定位的紧固件，以便将所述检测器传感器对准和固定在所述模块框架上。
5.如权利要求1所述的CT系统，其中所述模块框架的所述键控部件形成在所述模块框架的侧表面的一个中，并且其中所述模块框架还包括形成在所述模块框架中的螺纹开口，所述螺纹开口延伸出到所述模块框架的一个侧表面，其中所述螺纹开口配置成接收将所述检测器传感器固定到所述模块框架的紧固件。
6.如权利要求5所述的CT系统，其中针对每个检测器传感器，所述安装结构包括水平安装结构，其中所述对准板具有L形构造，其中所述对准板包括平行于所述检测器元素阵列来定向的下构件和从所述下构件垂直向外延伸的纵向构件，其中所述对准销和一个或多个螺纹凸起部形成在所述纵向构件上，以及
其中所述纵向构件上的所述对准销接收在形成在所述模块框架的所述一个侧表面中的相应键控部件中，并且其中所述纵向构件上的所述一个或多个螺纹凸起部接收延伸于此并且延伸到所述模块框架中的相应螺纹开口中的紧固件，以便将所述检测器传感器对准和固定在所述模块框架上。
7.如权利要求1所述的CT系统，其中所述安装结构还包括热间隙垫，所述热间隙垫定位在所述对准板与将所述检测器传感器固定到的所述模块框架的所述顶表面和所述侧表面中的一个之间，所述热间隙垫定位在形成在所述对准板中的凹入容器中，并且包括热界面材料(TIM)，所述热界面材料提供具有所述检测器传感器和所述模块框架之间的低热阻的一致的低变热界面。
8.如权利要求1所述的CT系统，其中所述多个可平铺的检测器传感器中的每一个可选择性地增加到所述模块框架以改变所述检测器模块沿Z轴的覆盖量，其中每个相应检测器传感器的所述安装结构将所述检测器传感器对准在所述模块框架上，以便为每个检测器传感器提供即插即用能力。
9.如权利要求1所述的CT系统，其中所述模块框架包括对准部件，配置成将所述模块框架对准并且配合到附接在所述可旋转台架上的导轨结构。
10.一种用于在CT扫描过程期间接收由目标所衰减的X射线的检测器模块，所述检测器模块包括：
模块框架，包括顶表面和侧表面；以及
多个可平铺的检测器传感器，定位在所述模块框架上以接收由所述目标所衰减的所述X射线，其中所述多个检测器传感器中的每一个包括：
检测器像素阵列，配置成接收通过所述目标所衰减的X射线并且将所述X射线转换成电信号；以及
对准板，在检测器元素阵列的与接收X射线相对的侧面上直接地或间接地与所述检测器元素阵列耦合，所述对准板包含：
对准销，形成基准结构以将所述检测器传感器对准在所述模块框架上；以及
一个或多个螺纹凸起部，配置成在其中接收紧固件，所述紧固件将所述检测器传感器固定到所述模块框架；
其中所述模块框架包含形成在其中的基准孔，所述基准孔在所述检测器传感器安装在所述模块框架上时将每个相应检测器传感器的所述对准销接收在其中，以便将所述检测器传感器对准在所述模块框架上。
11.如权利要求10所述的检测器模块，其中所述多个检测器传感器中的每一个还包括热间隙垫，所述热间隙垫定位在形成在所述对准板中的凹入容器中，使得在所述检测器传感器固定到所述模块框架时，所述热间隙垫压缩在所述对准板和所述模块框架之间，所述热间隙垫包括热界面材料(TIM)，所述热界面材料提供具有所述检测器传感器和所述模块框架之间的低热阻的一致低变热界面。
12.如权利要求10所述的检测器模块，其中所述对准板包括一般平面对准板，平行于所述检测器元素阵列来定向并且直接地或间接地耦合于此，其中所述对准销和单个螺纹凸起部形成在所述一般平面对准板上；以及
其中所述一般平面对准板的所述对准销接收在形成在所述模块框架的所述顶表面中的相应基准孔中，以及所述一般平面对准板的单个螺纹凸起部接收通过形成在所述模块框架中并且延伸出其顶表面的相应螺纹开口所定位的紧固件，以便将所述检测器传感器对准并且固定在所述模块框架上。
13.如权利要求10所述的检测器模块，其中所述对准板包括L形对准板，包括：
下构件，平行于所述检测器元素阵列来定向，并且直接地或间接地耦于此；以及
纵向构件，从所述下构件垂直向外延伸，所述纵向构件包含形成在其上的所述对准销和螺纹凸起部对；
其中所述纵向构件上的所述对准销接收在形成在所述模块框架的一个侧表面中的相应基准孔中，以及所述纵向构件上的所述螺纹凸起部对接收紧固件，所述紧固件从其中延伸以配合形成在所述模块框架的一个侧表面中的螺纹开口对，以便将所述检测器传感器对准并且固定在所述模块框架上。
14.如权利要求10所述的检测器模块，其中所述多个可平铺的检测器传感器中的每一个还包括：
专用集成电路(ASIC)电子设备封装，电气地并且机械地耦合到所述检测器像素阵列以接收模拟电信号并且将所述模拟电信号转换成数字号码；
数字挠性电路，连接到所述ASIC电子设备封装以从其中接收数字信号，并且将所述数字信号传输到所述检测器模块的电子设备板；以及
衬底层，定位在与所述检测器像素阵列相对的所述ASIC电子设备封装的后表面上，以对所述检测器传感器提供支承，以及其中所述对准板直接耦合到所述衬底层。
15.如权利要求10所述的检测器模块，其中所述多个可平铺的检测器传感器中的每一个可选择性地增加到所述模块框架以及从所述模块框架是可移除的，使得包含在所述检测器模块中的检测器传感器的数目是可控的，以便改变所述检测器模块沿Z轴的覆盖量。
16.一种用于在CT扫描过程期间接收由目标所衰减的X射线的检测器模块，所述检测器模块包括：
模块框架；以及
多个可选择性地增加的检测器传感器，定位在所述模块框架的所述顶表面上以便接收由所述目标所衰减的所述X射线；
其中所述多个检测器传感器中的每一个包括：
检测器元素阵列，配置成接收通过所述目标所衰减的X射线并且将所述X射线转换成电信号；以及
对准板，定位在所述检测器传感器上通常与所述检测器元素阵列相对的所述检测器传感器的表面上，所述对准板包含形成基准结构的对准销以将所述检测器传感器对准在所述模块框架上；
其中所述模块框架包含形成在其中的基准孔，所述基准孔在所述检测器传感器安装在所述模块框架上时将每个相应检测器传感器的所述对准销接收在其中，以便将所述检测器传感器对准在所述模块框架上。
17.如权利要求16所述的检测器模块，其中所述多个检测器传感器中的每一个还包括热间隙垫，所述热间隙垫定位在形成在所述对准板中的凹入容器中，使得在所述检测器传感器固定到所述模块框架时，所述热间隙垫压缩在所述对准板和所述模块框架之间，所述热间隙垫包括热界面材料(TIM)，所述热界面材料提供具有所述检测器传感器和所述模块框架之间的低热阻的一致低变热界面。
18.如权利要求16所述的检测器模块，其中所述对准板包括一般平面对准板，平行于所述检测器元素阵列来定向并且直接地或间接地耦合于此，其中所述对准销和单个螺纹凸起部形成在所述一般平面对准板上；以及
其中所述一般平面对准板的所述对准销接收在形成在所述模块框架的所述顶表面中的相应基准孔中，以及所述一般平面对准板的所述单个螺纹凸起部接收通过形成在所述模块框架中并且延伸出所述模块框架的顶表面的相应螺纹开口所定位的紧固件，以便将所述检测器传感器对准并且固定在所述模块框架上。
19.如权利要求16所述的检测器模块，其中所述对准板包括L形对准板，包括：
下构件，平行于所述检测器元素阵列来定向，并且直接地或间接地耦合于此；以及
纵向构件，从所述下构件垂直向外延伸，所述纵向构件包含形成在其上的所述对准销和螺纹凸起部对；
其中所述纵向构件上的所述对准销接收在形成在所述模块框架的一个侧表面中的相应基准孔中，以及所述纵向构件上的所述螺纹凸起部对接收紧固件，所述紧固件从其中延伸以配合形成在所述模块框架的一个侧表面中的螺纹开口对，以便将所述检测器传感器对准并且固定在所述模块框架上。
20.如权利要求16所述的检测器模块，其中所述多个可平铺的检测器传感器中的每一个包括即插即用传感器，所述即插即用传感器可选择性地增加到所述模块框架以及从所述模块框架是可移除的，使得包含在所述检测器模块中的检测器传感器的数目是可控的，以便改变所述检测器模块沿Z轴的覆盖量，并且其中每个相应检测器传感器的所述对准销确保所述检测器传感器在所述模块框架上的对准。
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