CN106073813A - 计算机断层扫描检测器设备 - Google Patents
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Abstract
本文公开一种计算机断层扫描检测器设备。计算机断层扫描检测器设备包括定义凹区(52)的基板(30)。计算机断层扫描检测器设备还包括至少部分设置在凹区(52)中的热管(44)。计算机断层扫描检测器设备还包括与基板(30)附连的电子组件(36)。
Description
技术领域
本文所公开的主题涉及包括热管的计算机断层扫描(computed tomography：CT)检测器设备。
背景技术
在CT系统中，x射线源通常向放置在支承上的主体或对象、如患者或一件行李发出x射线束。x射线束经对象衰减之后照射到检测器部件上。在检测器部件所接收的经衰减的x射线束的强度通常取决于对象对x射线束衰减的程度。
在已知的第三代CT系统中，x射线源和检测器部件在可旋转扫描架部分围绕待成像的对象旋转，使得x射线束与对象相交的扫描架角度不断变化。检测器部件通常包括多个检测器模块。各检测器模块通常分为多个检测器元件。在一系列扫描架角度上收集表示在每个检测器元件所接收的x射线束的强度的数据。数据最终经过处理以便形成图像。
电子组件产生热量，它可通过多个机构使图像质量降级。例如，检测器模块中的光电二极管层的增益与温度高度相关，且以过高温度操作光电二极管层可导致例如光斑或晕圈等的图像伪影。另外，光电二极管之间的像素-像素泄漏量也随温度而增加。高水平像素-像素泄漏负面影响信噪比，并且可引起降低的图像质量。另外，检测器模块温度的增加还可导致检测器部件和准直器(collimitor)的机械对齐的问题。第三代CT成像系统依靠精确对齐的准直器有效地阻挡散射的x射线。但是，检测器部件和准直器的机械对齐可随温度增加到超出最佳工作范围而改变。如果准直器没有与检测器部件适当对齐，则结果可能是附加图像伪影。
问题在于，检测器部件中的过度热量可引起来自多个源头的图像伪影，从而产生降低质量的图像。
发明内容
本文针对上述缺陷、缺点和问题，通过阅读以下说明书将会理解。
在一个实施例中，计算机断层扫描检测器设备包括定义凹区的基板。该设备包括至少部分设置在凹区中的热管，并且该设备还包括与基板附连的电子组件。
在另一个实施例中，计算机断层扫描检测器设备包括轨道以及定义与轨道附连的凹区的基板。该设备包括与基板附连的电子组件。该设备还包括经由热界面材料固定到基板并且至少部分设置在凹区中的热管。
在另一个实施例中，用于调节计算机断层扫描检测器的温度的设备包括热管以及与热管进行热通信的基板。基板适合于支承电子组件。该设备还包括与基板附连的轨道以及与轨道进行热通信的液体冷却剂。
通过附图及其详细描述，本领域的技术人员将会清楚地知道本发明的各种其它特征、目的和优点。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的计算机断层扫描系统的示意图；
图2是示出根据一个实施例、与一对轨道附连的检测器部件的截面的示意图；以及
图3是示出根据一个实施例的检测器部件的截面的示意图。
具体实施方式
在以下详细说明中，参照构成其部分的附图，附图中通过举例说明的方式示出可实施的具体实施例。对这些实施例进行了充分描述，以便使本领域的技术人员能够实施实施例，并且要理解，可利用其它实施例，在没有脱离实施例的范围的情况下，可进行逻辑、机械、电气及其它变更。因此，以下详细描述不是要理解为限制本发明的范围。
参照图1，示出根据一个实施例的计算机断层扫描(CT)系统10的示意表示。CT系统10包括扫描架12、可旋转扫描架部分14和支承16。可旋转扫描架部分14适合于保持x射线源18和检测器部件20。X射线源18配置成向检测器部件20发出x射线束22。检测器部件20包括多个检测器模块(未示出)。支承16配置成支承被扫描的主体24。下文中，术语“主体”和“对象”将包括能够被成像的任何物体。支承16能够相对扫描架12沿z方向平移主体24，如坐标轴26所示。
参照图2，根据一个实施例示出与一对轨道28附连的检测器部件20的截面的示意表示。为了便于本公开，检测器部件20的内径方向朝向图2的顶部。检测器部件20包括基板30、闪烁体32、光电二极管层34、多个电子组件36以及柔性电路(挠性电路)38。基板30可包括例如矾土等陶瓷或者另一种适当的刚性材料。闪烁体32、光电二极管层34、多个电子组件36和柔性电路38安装到基板30。闪烁体32将所接收x射线转换成可见光。光电二极管层34从闪烁体32径向向外安装，并且把来自闪烁体32的可见光转换成电信号。多个电子组件36可包括下列非限制性列表的一个或多个组件：用于把来自光电二极管的模拟电信号转换成数字信号的模数转换器(未示出)、现场可编程门阵列(未示出)以及功率调节器(未示出)。模数转换器、现场可编程门阵列和功率调节器全部是本领域的技术人员众所周知的。如图2所示，多个电子组件36可安装到基板30的径向内侧40和径向外侧42。挠性电路38连接例如模数转换器、功率调节器和现场可编程门阵列等的电子组件36。
热管44示为在图2的截面的基板中。根据一个实施例，热管44包括适合于保持工作流体和油芯(wick)的密封空心管。工作流体一般包括液相成分(component)和气相成分。热管44把来自热管44的高温部分的热量传递到热管44的低温部分。气相成分的工作流体吸收来自热管44的高温部分的热量，并且经过相变成工作流体的气相成分。工作流体的气相成分迁移到热管44的低温部分，在那里它又冷凝成液相成分，因而释放出热量。工作流体的液相成分通过经由毛细作用沿油芯向上移动又返回到热管44的高温部分。热管是本领域的技术人员的众所周知的，并且可包括不同于图2和图3所示的形状。
根据图2所示的实施例，热管44架设在两个轨道28之间。热管44把从电子组件36所产生的热量传送到两个轨道28。应当理解，备选实施例可使用多个热管44，其中各热管44仅沿单方向传递热量。
由于图2是截面，所以只有一个热管44是可见的。但是，实施例可包括两个或更多热管44，以便帮助检测器部件20的冷却。由于检测器部件20安装到可旋转扫描架部分14(图1所示)并且当CT系统10(图1所示)扫描时受到离心荷载，所以有利的是将热管44定位成使得热管44的高温部分和热管44的低温部分一般具有离可旋转扫描架部分14的旋转轴的相同径向距离。
根据一个实施例，热管44可以可选地通过套管46或者另一种形式的电导体与轨道28电连接。套管46用于使热管44电接地。如果实施例没有包括套管46，则可能仍然重要的是以另一种方式使热管44电接地，使得热管44没有充当天线。
根据一个实施例，CT系统10(图1所示)可使用液体冷却剂48从轨道28去除热量。例如，各轨道28可以可选地定义保持液体冷却剂48的通道50。液体冷却剂48经过通道50，从而吸收来自轨道28的热量。虽然图2中未示出，但是通道50形成液体冷却回路的一部分。在吸收来自轨道28的热量之后，液体冷却剂48传播到热交换器(未示出)。液体冷却剂48在通过轨道所定义的通道50向后循环之前将热量释放到热交换器。应当理解，根据其它实施例，可以不同方式来配置冷却回路。另外，其它实施例可以不使用液体冷却回路。它们而是可通过另一个机制、例如本领域的技术人员众所周知的强制空气冷却从各轨道28去除热量。
参照图3，根据一个实施例，示出沿图2的剖面A-A截取的示意截面图。图2和图3之间的共同组件共用共同参考标号。
闪烁体32和光电二极管层34安装到基板30的径向内侧40的挠性电路38。根据一个实施例，基板30的截面一般为I形，如图3所示。基板30应当是刚性的，以便使闪烁体32和光电二极管层34的运动在扫描时最小。另外，由于可旋转扫描架部分14(图1所示)的旋转所引起的高g荷载(g-loading)，基板30应当较轻。采用一般I形截面设计的基板30帮助实现这两个目标。但是，应当理解，可能的是，采用与图3所示那种不同的一般I形截面或者采用完全不同形状的截面来设计满足刚性和重量标准的基板30。
在图3所示的实施例中，基板定义用于固定热管44的每个的凹区52。热管44完全在基板30所定义的凹区52之内，并且采用热界面材料54保持到位。热界面材料54将热管44固定到基板30，并且将热量从基板30传导给热管44。根据一个实施例，热界面材料54可以是环氧树脂或焊料。重要的是要理解，并非本发明的所有实施例均需要具有热界面材料54。例如，凹区46可成型为保持热管44，而无需具有粘合性的热界面材料54。这种情况的一个示例包括具有适合于经由压入配合来保持热管44的圆柱凹区的基板。其它实施例可包括将热管44焊接或铜焊到基板30。为了便于本公开，术语“凹区”还包括能够围绕热管44的整个外围的基板30的空心区。
图3示出根据一个实施例、挠性电路38如何一般环绕基板30的周围。挠性电路38将基板30的径向内侧40上的电子组件36与基板30的径向外侧42的电子组件36连接。根据一个实施例，挠性电路38部分在基板30所定义的凹区52中。根据图3所示的实施例，挠性电路38与热界面材料54附连。根据其它实施例，挠性电路38可直接与热管44附连。基板30所定义的凹区52可在制造检测器模块期间提供优势。例如，如果挠性电路38首先与基板30的径向内侧40和基板30的径向外侧42附连，则凹区52将调节挠性电路38中留下的任何松弛。通过拉紧挠性电路38中的松弛，凹区52放宽基板30和挠性电路38所需的容差。根据其它实施例，挠性电路38可与热管44电连接，或者挠性电路38可与热界面材料54电连接，以便使热管44电接地。
本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意在处于权利要求书的范围之内。
零件清单
Claims (32)
1.一种计算机断层扫描检测器设备，包括：
两个轨道；
定义凹区的基板；
至少部分设置在所述凹区内的热管，所述热管架设在所述轨道之间并且包括油芯；以及
与所述基板附连的电子组件，
其中，所述热管还包括高温部分和低温部分，
其中，所述油芯配置成经由毛细作用将工作流体从所述低温部分移到所述高温部分，并且
其中，所述热管的所述高温部分和所述低温部分具有离可旋转扫描架部分的轴线的相同径向距离。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述基板定义适合保持所述热管的一般圆柱凹区。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述基板包括陶瓷。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述电子组件选自由模数转换器、现场可编程门阵列以及功率调节器组成的组。
5.一种计算机断层扫描检测器设备，包括：
两个轨道；
附连到所述轨道的基板，所述基板定义凹区；
与所述基板附连的电子组件；以及
经由热界面材料固定到所述基板的热管，所述热管至少部分设置在所述凹区内，所述热管架设在所述轨道之间并且包括油芯，
其中，所述热管还包括高温部分和低温部分，
其中，所述油芯适合经由毛细作用将工作流体从所述低温部分移到所述高温部分，并且
其中，所述热管的所述高温部分和所述低温部分具有离可旋转扫描架部分的轴线的相同径向距离。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述热管和所述轨道通过电导体连接。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述电导体包括套管。
8.如权利要求5所述的设备，其中，所述热界面材料包括环氧树脂或焊料。
9.如权利要求5所述的设备，还包括与所述电子组件附连的柔性电路。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述柔性电路从所述基板的第一侧环绕到所述基板的第二侧。
11.如权利要求9所述的设备，其中，所述柔性电路与所述热管电连接。
12.如权利要求5所述的设备，其中，所述工作流体包括液相成分和气相成分。
13.一种计算机断层扫描检测器设备，包括：
定义凹区的基板；
至少部分设置在所述凹区内的热管，所述热管包括油芯；以及
与所述基板附连的电子组件。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述基板定义适合保持所述热管的一般圆柱凹区。
15.如权利要求13所述的设备，其中，所述基板包括陶瓷。
16.如权利要求13所述的设备，其中，所述电子组件选自由模数转换器、现场可编程门阵列以及功率调节器组成的组。
17.如权利要求13所述的设备，其中，所述热管还包括高温部分和低温部分。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述油芯配置成经由毛细作用将工作流体从所述低温部分移到所述高温部分。
19.一种计算机断层扫描检测器设备，包括：
轨道；
附连到所述轨道的基板，所述基板定义凹区；
与所述基板附连的电子组件；以及
经由热界面材料固定到所述基板的热管，所述热管至少部分设置在所述凹区内，所述热管包括油芯。
20.如权利要求19所述的设备，其中，所述热管和所述轨道通过电导体连接。
21.如权利要求20所述的设备，其中，所述电导体包括套管。
22.如权利要求19所述的设备，其中，所述热界面材料包括环氧树脂或焊料。
23.如权利要求19所述的设备，还包括与所述电子组件附连的柔性电路。
24.如权利要求23所述的设备，其中，所述柔性电路从所述基板的第一侧环绕到所述基板的第二侧。
25.如权利要求23所述的设备，其中，所述柔性电路与所述热管电连接。
26.如权利要求23所述的设备，其中，所述柔性电路电连接到所述热管。
27.如权利要求19所述的设备，还包括保持在所述热管内的工作流体。
28.如权利要求27所述的设备，其中，所述油芯适合经由毛细作用在所述热管内移动所述工作流体。
29.如权利要求27所述的设备，其中，所述工作流体包括液相成分和气相成分。
30.一种用于调节计算机断层扫描检测器的温度的设备，包括：
包括油芯的热管；
与所述热管热相通的基板，所述基板适合支承电子组件；
附连到所述基板的轨道；以及
与所述轨道热相通的液体冷却剂。
31.如权利要求30所述的设备，其中，所述轨道定义适合传递所述液体冷却剂的通道。
32.如权利要求30所述的设备，其中，所述液体冷却剂包括介电油或全氟化碳液体。
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