CN110368012B - 探测器、医用放射诊断设备及探测器的组装方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种探测器、医用放射诊断设备及探测器的组装方法，探测器包括基板、设于基板上的电子组件、光电转换器组件及闪烁体阵列；电子组件包括多个子组件，光电转换器组件包括多个光电转换器，至少两个相邻的光电转换器相连，光电转换器与子组件电性连接，闪烁体阵列包括多个闪烁体；闪烁体用于将接收到的辐射光子转化为发光光子，光电转换器用于接收发光光子并转化为模拟信号，子组件用于将模拟信号转化为数字信号。本申请中，由于光电转换器组件中的至少两个光电转换器相连，至少两个子组件安装于相连的至少两个光电转换器后形成晶片模组，之后将晶片模组组装于基板，有利于简化探测器的组装步骤，同时提高电子组件的共面度。
Description
技术领域
本申请涉及医疗领域，尤其涉及一种探测器、医用放射诊断设备及探测器的组装方法。
背景技术
医用放射诊断设备，例如电子计算机断层扫描(CT，Computed Tomography)，利用精确准直的X线束，与灵敏度极高的探测器，一同围绕人体的某一部位，作断层或螺旋扫描，具有扫描速度快、图像清晰等特点，广泛应用于放射诊断医学领域。探测器，负责高灵敏度探测并将探测到的信号转化为数字信号，之后传送给建像机，重建出CT影像。
请结合图1，传统的探测器中的电子组件，例如ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)晶片2，通常加工为小尺寸以保证良率，且将光电二极管3按照ASIC晶片2的尺寸进行切割，之后将光电二极管3与ASIC晶片2进行组装，形成探测器的CSP(Chip Scale Package，芯片级封装)部件，多个CSP部件分别粘贴在基板1上，最后在光电二极管3上组装闪烁体阵列4。但由于ASIC晶片与光电二极管需要一一进行组装，组装形成的CSP部件需要一一组装到基板上，组装过程较为复杂；此外，CSP部件由于分别进行粘贴，彼此之间存在高度差而导致共面度较低。
发明内容
本申请提供一种结构简单、组装方便的探测器、医用放射诊断设备及探测器的组装方法。
本申请提供一种探测器，所述探测器包括基板、设于所述基板上的电子组件、设于所述电子组件上的光电转换器组件及设于所述光电转换器组件上的闪烁体阵列；所述电子组件包括多个子组件，所述光电转换器组件包括多个光电转换器，至少两个相邻的所述光电转换器相连，所述光电转换器与所述子组件电性连接，所述闪烁体阵列包括多个闪烁体；其中，所述闪烁体用于将接收到的辐射光子转化为发光光子，所述光电转换器用于接收所述发光光子并转化为模拟信号，所述子组件用于将所述模拟信号转化为数字信号。
进一步的，所述光电转换器组件包括连接部，所述连接部连接相邻的光电转换器。
进一步的，所述光电转换器组件为一体结构，在垂直于基板和电子组件的排列方向上，所述光电转换器组件的尺寸与基板的尺寸相等。
进一步的，所述光电转换器组件包括分开设置的多个光电转换器模块，每个所述光电转换器模块包括至少两个相连的光电转换器。
进一步的，所述探测器包括第一连接层，所述光电转换器组件与电子组件通过第一连接层连接，所述第一连接层的材料为导电树脂、共晶合金或包晶合金。
进一步的，所述探测器包括第二连接层，所述第二连接层连接所述电子组件和基板，所述第二连接层的材料为导电树脂。
本申请还提供一种医用放射诊断设备，所述医用放射诊断设备包括如前所述的探测器。
本申请还提供一种探测器的组装方法，所述探测器包括基板、电子组件、光电转换器组件及闪烁体阵列，所述探测器的组装方法包括：将所述电子组件组装于所述光电转换器组件下方；将所述电子组件及光电转换器组件组装于基板上方；将所述闪烁体阵列组装至所述光电转换器组件上方；其中，所述电子组件包括多个子组件，所述光电转换器组件包括多个光电转换器，相邻的所述光电转换器相连，所述闪烁体阵列包括多个闪烁体。
进一步的，所述将所述电子组件组装于所述光电转换器组件下方：将多个子组件分别组装于所述光电转换器组件下方。
进一步的，所述将所述电子组件组装于所述光电转换器组件的下方，包括：通过高精度贴片机将所述电子组件组装于所述光电转换器组件下方。
本申请中，由于光电转换器组件中的至少两个光电转换器相连，至少两个子组件安装于相连的至少两个光电转换器后形成晶片模组，之后将晶片模组组装于基板，相比于逐一将单个CSP部件组装于基板，有利于简化探测器的组装步骤，同时提高电子组件的共面度。
附图说明
图1为现有技术中探测器的结构示意图；
图2为本申请的探测器的一个实施例的侧视示意图；
图3为图2所示的探测器的立体示意图，其中闪烁体阵列未图示；
图4为本申请探测器的另一个实施例的立体示意图，其中闪烁体阵列未图示；
图5为本申请探测器的组装方法中电子组件和光电转换器组件的组装示意图；
图6为本申请探测器的组装方法中电子组件、光电转换器组件与基板的组装示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作确定，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
请结合图1至图4所示，本申请提供一种探测器，所述探测器包括基板、设于所述基板上的电子组件、设于所述电子组件上的光电转换器组件及设于所述光电转换器组件上的闪烁体阵列；所述电子组件包括多个子组件，所述光电转换器组件包括多个光电转换器，至少两个相邻的所述光电转换器相连，所述光电转换器与所述子组件电性连接，所述闪烁体阵列包括多个闪烁体；其中，所述闪烁体用于将接收到的辐射光子转化为发光光子，所述光电转换器用于接收所述发光光子并转化为模拟信号，所述子组件用于将所述模拟信号转化为数字信号。
本申请中，由于光电转换器组件中的至少两个光电转换器相连，至少两个子组件安装于相连的至少两个光电转换器后形成晶片模组，之后将晶片模组组装于基板，相比于逐一将单个CSP部件组装于基板，有利于简化探测器的组装步骤，同时提高电子组件的共面度。
请结合图2及图3，本实施例的探测器，用于医用放射诊断设备，例如CT设备。所述探测器包括基板10、设于基板上电子组件20、设于电子组件20上的光电转换器组件30及设于光电转换器组件30上的闪烁体阵列40。
需要说明的是，本申请中基板10指向闪烁体阵列40的方向为向上方向，闪烁体阵列40指向基板10的方向为向下方向，由于探测器放置方式的不同，向上方向和向下方向也会随之改变。
所述闪烁体阵列40包括呈阵列排布的多个闪烁体41，所述闪烁体41用于将辐射光子(例如X射线光子)转化为发光光子。所述闪烁体41的材质可以为Na(I Tl)、Cs(I Tl)、CsI(Na)、CdWO4、CaF2(Eu)、GOS、LYSO、LYSO(Ce)、YSO(Ce)、LSO、BGO、LSO(Ce)、BaF2、PWO、NaI、LaBr3、LaBr3(Ce)、GSO、LGSO、GAGG、YAP(Ce)、YAG(Ce)、ZnS(Ag)中的至少一种。
所述光电转换器组件30包括呈阵列排布的多个光电转换器31，所述光电转换器31面对所述闪烁体41且接收所述发光光子，光电转换器31用于接收到发光光子并转化为模拟信号。本实施例中，光电转换器31为光电二极管，在其他实施例中，光电转换器31也可以是其他实现光电转换的元件。
本实施例中，所述光电转换器组件30还包括连接部32(仅在图2中示意)，所述连接部32连接相邻的两个光电转换器31，即相邻的光电转换器31相连，从而使光电转换器组件30成为一体结构。这里的“相连”指的是机械意义的连接，而非电学意义上的连接。本实施例中，光电转换器组件30为一体结构，其尺寸与基板10的尺寸相同，即直接从原料中切割出整片的光电转换器组件。需要注意的是，公差范围的尺寸差别仍属于“尺寸相同”的范畴，且这里的“尺寸”指的是垂直于上下方向的方向(本实施例中为横向)上的尺寸。
本实施例中，连接部32的结构与光电转换器的结构相同。在其他实施例中，连接部的结构也可以不同于光电转换器的结构，而仅用于连接相邻的光电转换器。
所述电子组件20包括呈阵列排布的多个子组件21，所述子组件21与所述光电转换器31电连接，所述子组件21用于将光电转换器产生的模拟信号转化为数字信号。本实施例中，所述子组件21为ASIC晶片，在其他实施例中，子组件21还可以是其他实现模数转换的元件。
由于ASIC晶片的合格率较低，如果将电子组件20设计为一体结构，很难保证一体结构中的每个ASIC晶片都合格，而若存在不良品会导致整个电子组件不合格，因此本实施例中ASIC晶片彼此独立设置。电子组件20的多个ASIC晶片组装于所述光电转换器组件30。本实施例中，探测器包括第一连接层50，所述第一连接层50连接所述电子组件20和光电转换器组件30，从而实现ASIC晶片与光电转换器31的组装。第一连接层50的材料可以是导电树脂，例如导电环氧树脂、导电酚醛树脂等，也可以是共晶合金或包晶合金，例如铋铟(BiIn)、铋-锡(BiSn)或铋-锡-铟(BiSnIn)等。
相比于逐个组装光电转换器和ASIC晶片形成CSP部件，再将CSP部件逐一组装至基板的方案来说，本申请的光电转换器组装过程更加简单高效，尤其是当光电转换器30和ASIC晶片的数量较多时，装配效率可提升7～14倍。此外，由于光电转换器组件30是一体结构，因此组装完成后的模块(如图3所示)的上表面301的共面度很高，即Y方向的公差较小。由于上表面301的共面度远高于图1所示的光电二极管阵列3的上表面，从而为光电转换器31的入射光线提供了更加接近于90°的入射角，减少不必要的折射和反射带来的串扰；同时由于上表面301的共面度较高，因而可以与闪烁体阵列40紧密耦合，从而提高光耦合层的填充质量和光传导效率，改善信号的均匀性。在垂直于上下方向的横向上，由于光电转换器组件30为一体式结构，可降低闪烁体41与光电转换器30之间的装配公差，X方向、Z方向及θ角的装配公差。例如当一个闪烁体41对应多个光电转换器31时(可参照图2所示)，可以将一个闪烁体41与多个光电转换器31之间的多个离散的装配公差转化为一个公共的装配公差，以减小装配公差，从而为闪烁体之间的间距更小，从而使闪烁体阵列具有更大的光接收面积，为光电转换器31带来更多的信号输出，同时噪声和串扰也同步减少，从而改善探测器的信噪比。
所述基板10可选用陶瓷基板，陶瓷基板包括单层陶瓷基片或多层陶瓷基片，也可以选用玻璃基板。本实施例中，探测器包括第二连接层60，所述第二连接层60连接所述电子组件20和基板10，第二连接层60的材料为导电树脂，导电树脂具有一定的弹性，在基板10与电子组件20时，导电树脂适当变形可保证电子组件20的下表面的共面度。
请结合图4，在其他实施例中，探测器的光电转换器组件30A包括分开设置的多个光电转换器模块31A，每个光电转换器模块31A包括至少两个相连的光电转换器，光电转换器模块31A可视为光电转换器组件30A的子单元，而光电转换器则可视为光电转换器模块31A的子单元。类似的，光电转换器模块31A的两个光电转换器也可以通过连接部(未图示)连接，连接部的结构与可以光电转换器的结构相同，也可与光电转换器的结构不同，而仅用于连接相邻的光电转换器。
电子组件的至少两个子组件21A可组装至光电转换器模块31A，再将组装后的模组组装至基板，相比于现有技术，同样可以在一定程度上简化装配步骤，且提高光电转换器组件30A与闪烁体阵列配接的上表面的共面度。探测器的其他结构与前述实施例类似，在此不再赘述。
另一方面，本申请还提供一种医用放射诊断设备，医用放射诊断设备可以是CT设备、PET设备、PET-CT设备等。所述医用放射诊断设备包括前述任一实施例所述的探测器，当然，医用放射诊断设备还包括扫描床、成像扫描仪、重建处理器、计算机系统等部件，本实施例中不再一一详细描述。
此外，请结合图1、图5及图6，本申请还提供一种探测器的组装方法，其中探测器为前述任一实施例所述的探测器，所述探测器的组装方法包括：
步骤S1：将所述电子组件20的子组件组装于所述光电转换器组件30下方。
可选的，通过高精度贴片机将电子组件20的子组件分别组装至光电转换器组件30的下方，高精度贴片机的精度高于±5μm。
步骤S2：将所述基板10组装于所述电子组件20下方。
步骤S3：将闪烁体阵列40组装至所述光电转换器组件上方。
相比于逐个组装光电转换器和ASIC晶片形成CSP部件，再将CSP部件逐一组装至基板的方案来说，本申请的光电转换器组装过程更加简单高效，尤其是当光电转换器30和ASIC晶片的数量较多时，装配效率可提升7～14倍。此外，由于光电转换器组件30是一体结构，因此组装完成后的模块(如图3所示)的上表面301的共面度很高，即Y方向的公差较小。由于上表面301的共面度远高于图1所示的光电二极管阵列3的上表面，从而为光电转换器31的入射光线提供了更加接近于90°的入射角，减少不必要的折射和反射带来的串扰；同时由于上表面301的共面度较高，因而可以与闪烁体阵列40紧密耦合，从而提高光耦合层的填充质量和光传导效率，改善信号的均匀性。在垂直于上下方向的横向上，由于光电转换器组件30为一体式结构，可降低闪烁体41与光电转换器30之间的装配公差，X方向、Z方向及θ角的装配公差。例如当一个闪烁体41对应多个光电转换器31时(可参照图2所示)，可以将一个闪烁体41与多个光电转换器31之间的多个离散的装配公差转化为一个公共的装配公差，以减小装配公差，从而为闪烁体之间的间距更小，从而使闪烁体阵列具有更大的光接收面积，为光电转换器31带来更多的信号输出，同时噪声和串扰也同步减少，从而改善探测器的信噪比。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种探测器，其特征在于，所述探测器包括：
基板；
电子组件，设于所述基板上，所述电子组件包括多个子组件；
光电转换器组件，设于所述电子组件上，所述光电转换器组件包括多个光电转换器，至少两个相邻的所述光电转换器相连，所述光电转换器与所述子组件电性连接；
晶片模组，至少两个所述子组件安装于相连的至少两个所述光电转换器后形成所述晶片模组，将所述晶片模组组装于所述基板；
闪烁体阵列，设于所述光电转换器组件上，所述闪烁体阵列包括多个闪烁体；
其中，所述闪烁体用于将接收到的辐射光子转化为发光光子，所述光电转换器用于接收所述发光光子并转化为模拟信号，所述子组件用于将所述模拟信号转化为数字信号。
2.如权利要求1所述的探测器，其特征在于：所述光电转换器组件包括连接部，所述连接部连接相邻的光电转换器。
3.如权利要求1所述的探测器，其特征在于：所述光电转换器组件为一体结构，在垂直于基板和电子组件的排列方向上，所述光电转换器组件的尺寸与基板的尺寸相等。
4.如权利要求1所述的探测器，其特征在于：所述光电转换器组件包括分开设置的多个光电转换器模块，每个所述光电转换器模块包括至少两个相连的光电转换器。
5.如权利要求1至4项中任一项所述的探测器，其特征在于：所述探测器包括第一连接层，所述光电转换器组件与电子组件通过第一连接层连接，所述第一连接层的材料为导电树脂、共晶合金或包晶合金。
6.如权利要求5所述的探测器，其特征在于：所述探测器包括第二连接层，所述第二连接层连接所述电子组件和基板，所述第二连接层的材料为导电树脂。
7.一种医用放射诊断设备，其特征在于：所述医用放射诊断设备包括如权利要求1至6项中任一项所述的探测器。
8.一种探测器的组装方法，所述探测器包括基板、电子组件、光电转换器组件、晶片模组及闪烁体阵列，其特征在于，所述探测器的组装方法包括：
将所述电子组件组装于所述光电转换器组件下方；
将所述电子组件及光电转换器组件组装于基板上方；
将所述闪烁体阵列组装至所述光电转换器组件上方；
其中，所述电子组件包括多个子组件，所述光电转换器组件包括多个光电转换器，至少两个相邻的所述光电转换器相连，至少两个所述子组件安装于相连的至少两个所述光电转换器后形成所述晶片模组，将所述晶片模组组装于所述基板，所述闪烁体阵列包括多个闪烁体。
9.如权利要求8所述的探测器的组装方法，其特征在于：所述将所述电子组件组装于所述光电转换器组件下方：
将多个子组件分别组装于所述光电转换器组件下方。
10.如权利要求8或9所述的探测器的组装方法，其特征在于：所述将所述电子组件组装于所述光电转换器组件的下方，包括：
通过高精度贴片机将所述电子组件组装于所述光电转换器组件下方。
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2019
- 2019-07-04 CN CN201910599352.6A patent/CN110368012B/zh active Active
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