CN112462413B - 探测器模块、探测器和成像装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种探测器模块、探测器和X线影像成像设备,探测器模块包括沿从X射线源发出的X射线的传播方向依次布置的防射线栅格、高压电场层、探测器传感器和模块支架,其中,高压电场层固设在探测器传感器上,探测器传感器固设于模块支架,其特征在于,探测器模块包括固定结构,防射线栅格具有相对的第一端和第二端,第一端和第二端分别通过各自的固定结构支撑并连接于模块支架,并且连接为使得防射线栅格与高压电场层之间存在间隙,其中,两端的固定结构中的至少一者与防射线栅格和/或模块支架绝缘地连接。通过上述技术方案,本公开提供的探测器模块能够在满足防射线栅格的绝缘需求的同时,提高成像效果。
Description
技术领域
本公开涉及探测器技术领域,具体地,涉及一种探测器模块、探测器和成像装置。
背景技术
在探测器中,为了避免散射的X射线对探测器传感器的干扰,探测器中包括防射线栅格,该防射线栅格布置在探测器传感器接受X射线的表面,用于吸收散射的X射线。通常,防射线栅格由CT(Computed Tomography)值较高的高原子序数金属构成,例如钨、钼等。因此,在对探测器传感器供给高压电场时,需要对防射线栅格进行绝缘设计,以避免产生电子噪声,保护探测器其它电子器件,并满足安全法规。
在相关技术中,在防射线栅格与供应高压电场的分布层之间布置有绝缘垫层,以实现防射线栅格与供应高压电场的分布层的绝缘。在这种情况下,放射线栅格、绝缘垫层、供应高压电场的分布层、探测器传感器依次层叠且固连,探测器传感器最终固连到外部搭载结构上。其中,为了满足绝缘强度的要求,绝缘垫层需要具有足够的厚度。然而,绝缘垫层的存在会衰减到达探测器传感器的X射线,造成对成像的干扰。并且,绝缘垫层较大的厚度会使得防射线栅格与探测器传感器之间的空间增大,会导致散射的X射线到达探测器传感器的路径增多,影响成像效果。
发明内容
本公开的目的是提供一种探测器模块,该探测器模块能够在满足防射线栅格的绝缘需求的同时,提高成像效果。
为了实现上述目的,本公开提供一种探测器模块,所述探测器模块包括沿从X射线源发出的X射线的传播方向依次布置的防射线栅格、高压电场层、探测器传感器和模块支架,其中,所述高压电场层固设在所述探测器传感器上,所述探测器传感器固设于所述模块支架,所述探测器模块包括固定结构,所述防射线栅格具有相对的第一端和第二端,所述第一端和所述第二端分别通过各自的固定结构支撑并连接于所述模块支架,并且连接为使得所述防射线栅格与所述高压电场层之间存在间隙,其中,两端的所述固定结构中的至少一者与所述防射线栅格和/或所述模块支架绝缘地连接。
可选地,所述防射线栅格在所述第一端具有第一端面、在所述第二端具有第二端面,所述第一端面和所述第二端面彼此相背离。
可选地,所述固定结构包括固定块,所述固定块具有第一连接面,该第一连接面与所述第一端面或所述第二端面直接或间接地连接。
可选地,所述固定块具有第二连接表面,所述第二连接表面与所述模块支架连接在一起。
可选地,所述固定结构包括垫块,所述固定块通过所述垫块固连于所述模块支架。
可选地,所述第一连接表面与所述第一端面或所述第二端面粘接,所述固定块的第二连接表面与所述垫块粘接,所述垫块粘接于所述模块支架。
可选地,所述固定结构包括紧固连接组件,所述紧固连接组件将所述固定块、所述垫块和所述模块支架可拆卸地连接在一起;所述紧固连接组件建立所述防射线栅格与所述模块支架之间的绝缘,其中,所述固定块和/或所述垫块由硬质金属材料制成。
可选地,所述固定块和所述垫块中的至少一者由绝缘材料制成。
可选地,所述防射线栅格具有从所述第一端面和/或所述第二端面向外延伸的耳板部,所述固定结构包括固定块,所述固定块与所述耳板部可拆卸地连接,且与所述模块支架可拆卸地连接。
可选地,所述固定块构造为L形,且包括互成角度的第一边部分和第二边部分,所述第一边部分通过第一紧固件可拆卸地连接于所述耳板部,所述第二边部分通过定位件相对于所述模块支架定位并通过第二紧固件可拆卸地连接于所述模块支架;所述第一紧固件和/或所述第二紧固件建立所述防射线栅格与所述模块支架之间的绝缘,且所述固定块由硬质材料制成。
可选地,两端的所述固定块中的至少一者由绝缘材料制成。
在上述技术方案的基础上,本公开还提供一种探测器,所述探测器包括多个上述探测器模块。
在上述技术方案的基础上,本公开再提供一种X线影像成像设备,所述X线影像成像设备包括上述探测器。
通过上述技术方案,本公开提供的探测器模块通过固定结构将防射线栅格支撑并连接于模块支架,通过这种安装方式,防射线栅格与模块支架在完成连接时,即能够使得防射线栅格与高压电场层之间存在间隙,由此保证防射线栅格与高压电场层之间无法形成导电路径,同时防射线栅格两端的固定结构中的一者与防射线栅格和/或所述模块支架绝缘地连接,能够保证防射线栅格与探测器模块中的其它导电器件(如模块支架)之间无法形成导电路径,从而满足防射线栅格的绝缘需求。并且,通过这种设计,防射线栅格与探测器传感器之间的距离较小,因而减少了散射的X射线到达探测器传感器的路径,且防射线栅格与高压导电层之间无需设置额外的绝缘结构,不会衰减到达探测器传感器的X射线,因而能够提高成像效果。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是本公开第一实施例提供的探测器模块的立体结构示意图;
图2示意性地示出了防射线栅格在探测器传感器和X射线源之间使用;
图3是本公开第二实施例提供的探测器模块的部分结构示意图;
图4是本公开第三实施例提供的探测器模块的部分结构示意图;
图5是本公开第四实施例提供的探测器模块的部分结构示意图;
图6是本公开第五实施例提供的探测器模块的部分结构示意图;
图7是本公开第六实施例提供的探测器模块的部分结构示意图。
附图标记说明
1-防射线栅格,11-耳板部,2-固定结构,21-固定块,22-垫块,23-连接螺栓,24-绝缘垫圈,25-第一边部分,26-第二边部分,27-连接孔,3-高压电场层,4-探测器传感器,5-模块支架,100-X射线源。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
在本公开中,在未作相反说明的情况下,本公开所使用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性。此外,在下面的描述中,当涉及到附图时,除非另有解释,不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开,不应当理解为对本公开的限制。
根据本公开的具体实施方式,参考图1、图3至图7中所示,提供一种探测器模块,该探测器模块包括沿从X射线源100发出的X射线的传播方向依次布置的防射线栅格1、高压电场层3、探测器传感器4和模块支架5,其中,所述高压电场层3固设在所述探测器传感器4上,所述探测器传感器4固设于所述模块支架5,所述探测器模块包括固定结构2,所述防射线栅格1具有相对的第一端和第二端,所述第一端和所述第二端分别通过各自的固定结构2支撑并连接于所述模块支架5,并且连接为使得所述防射线栅格1与所述高压电场层3之间存在间隙,其中,两个所述固定结构2中的至少一者与所述防射线栅格1和/或所述模块支架5绝缘地连接。
通过上述技术方案,本公开提供的探测器模块通过固定结构2将防射线栅格1支撑并连接于模块支架5,通过这种安装方式,防射线栅格1与模块支架5在完成连接时,即能够使得防射线栅格1与高压电场层3之间存在间隙,由此保证防射线栅格1与高压电场层3之间无法形成导电路径,同时防射线栅格1两端的固定结构2中的一者与防射线栅格1和/或所述模块支架5绝缘地连接,能够保证防射线栅格1与探测器模块中的其它导电器件(如模块支架5)之间无法形成导电路径,从而满足防射线栅格1的绝缘需求。并且,通过这种设计,防射线栅格1与探测器传感器4之间的距离较小,因而减少了散射的X射线到达探测器传感器4的路径,且防射线栅格1与高压导电层之间无需设置额外的绝缘结构,不会衰减到达探测器传感器4的X射线,因而能够提高成像效果。
其中,为了保证防射线栅格1与模块支架5之间无法形成导电路径,防射线栅格1的两端的固定结构2中的至少一者可以与防射线栅格1绝缘地连接,也可以与模块支架5绝缘地连接,还可以的是,两个固定结构2中的至少一者与防射线栅格1和模块支架5均绝缘地连接。
其中,模块支架5可以是同时搭载探测器传感器4和防射线栅格1的相同支架,也可以是探测器整体上的某处安装结构,还可以是医疗设备中X射线源100和探测器之间的某处安装结构,对此,本公开不作具体限制。此外,在本公开一些实施方式中,可以的是防射线栅格1的两端通过固定结构2连接于不同的模块支架5,例如,其一端连接于探测器整体上的某处安装结构,其另一端连接于X射线源100和探测器之间的某一处。因此,本申请的技术方案可以理解为,通过固定结构2改变放射线栅格1的安装固定方式,使其不再依赖于绝缘层的支撑,而是通过固定结构2支撑和安装在外部的搭载结构(可以理解为模块支架5)上,从而可以取消绝缘层的设置,只需要在防射线栅格1与其下方的高压电场层3之间空出所需的间隙即可,即能够达到绝缘的目的,也能够消除绝缘层带来的衰减缺陷。
因此,基于这样的构思,本申请中的固定结构2可以以所需的方式构造,防射线栅格1的两端可以选择以不同方式构造的固定结构2。下面将结合附图以及相应的实施例描述固定结构2的不同实施方式,从而使得本公开能够被更详细地了解。
在具体描述之前,需要解释的是,图2示意性地示出防射线栅格1在探测器传感器4和X射线源100之间使用,沿从X射线源100发出的X射线的传播方向,X射线依次入射到防射线栅格1、探测器传感器4,通过防射线栅格1将散射的X射线吸收,由此降低甚至避免散射的X射线对探测器传感器4的干扰,以保证成像效果。
在一些实施方式中,防射线栅格1可以通过粘接、焊接等方式直接与固定结构2机械地连接。在这种情况下,为了便于防射线栅格1与固定结构2的连接,防射线栅格1在所述第一端具有第一端面、在所述第二端具有第二端面,所述第一端面和第二端面彼此相背离,固定结构2通过与第一端面或第二端面的粘接而与防射线栅格1固定在一起。
可选择地,参考图1所示的实施例中,所述固定结构2可以包括固定块21,所述固定块21具有第一连接表面,该第一连接表面与所述第一端面或所述第二端面直接连接,由此实现防射线栅格1与固定块21之间的固定连接。其中,第一连接表面可以通过粘接、焊接等不可拆卸的方式与第一端面或第二端面直接连接,也可以通过螺纹连接、铆接、丝接等可拆卸的方式与第一端面或第二端面直接连接。
其中,第一连接表面与第一端面之间和/或第二端面之间可以设置以实现上述地“绝缘地连接”。例如,两者之间设置有绝缘垫层,通过该绝缘垫层并选择合适的绝缘地连接方式(例如非金属件螺接等方式)实现固定块21与防射线栅格1之间绝缘地连接,由此阻断防射线栅格1与模块支架5的导电路径。此外,还可以通过对固定块21的第一连接表面进行表面处理方式而获得绝缘涂层,选择粘接等方式以实现固定块21与防射线栅格1之间绝缘地连接,例如,通过普通涂装、电泳涂装、静电喷涂、流化床涂装、火焰喷涂等方法在固定块21的第一连接表面获得高分子绝缘涂层,或者,通过热喷涂、激光涂覆等方法在固定块21的第一连接表面获得陶瓷绝缘涂层等。
对于固定块21与模块支架5之间的机械连接,可以以任意合适的方式实现。可选择地,固定块21还具有第二连接表面,该第二连接表面可以设置为与模块支架5直接连接(例如粘接、超声波焊接、螺纹连接、铆接、丝接等方式),由此实现固定块21与模块支架5之间的直接连接。也可以的是,第二连接表面与模块支架5之间可以借助下述的垫块22(数量不限)间接连接,下文中将描述。
基于防射线栅格1与固定块21之间的机械连接方式,可以在两者之间进行合适的设置以实现上述的“绝缘地连接”。可选择地,两端的固定块21中的至少一者的第二连接表面与模块支架5之间可以设置有绝缘垫层,通过该绝缘垫层并选择合适的绝缘地连接方式实现固定块21与模块支架5之间绝缘地连接,由此阻断防射线栅格1与模块之间的导电路径。此外,还可以通过对固定块21的第二连接表面进行表面处理方式而获得绝缘涂层,选择粘接等方式以实现固定块21与模块支架5之间绝缘地连接,例如,通过普通涂装、电泳涂装、静电喷涂、流化床涂装、火焰喷涂等方法在固定块21的第二连接表面获得高分子绝缘涂层,或者,通过热喷涂、激光涂覆等方法在固定块21的第二连接表面获得陶瓷绝缘涂层等。
在该实施例中,还可以的是,两端的固定块21中的至少一者由绝缘材料制成,这样,固定块21与防射线栅格1和模块支架5分别完成机械地连接即可实现绝缘地连接。其中,由绝缘材料制成的固定块21可以通过粘接、超声波焊接、螺纹连接、铆接、丝接等合适的方式实现与防射线栅格1的连接。
在本公开提供的具体实施方式中,可选择地,固定结构2可以包括垫块22,所述固定块21通过所述垫块22固连于所述模块支架5,如图3至图5中所示。其中,固定块21与垫块22之间以及垫块22与模块支架5之间可以通过粘接、螺纹连接等合适的方式连接,下文将结合附图详细描述。在此需要说明的是,在本公开提供的一些实施方式中,垫块22的数量可以根据需求设计,例如,可以为如图3至图5所示的实施例中的一个垫块22。当然,也可以是依次连接在固定块21和模块支架5之间的两个、三个甚至更多个,以满足不同的实际需求,这种需求可以是,例如防射线栅格1与高压电场层3之间的间距大小的需求,也可以是防射线栅格1与模块支架5之间的连接空间的限制需求,等等。
在图3所示的实施例中,所述固定块21的所述第二连接表面与所述垫块22可以通过粘接、焊接等不可拆卸的方式或通过螺接、铆接、丝接等可拆卸的方式实现机械连接,所述垫块22可以通过粘接、焊接等不可拆卸的方式或通过螺接、铆接、丝接等可拆卸的方式实现机械地连接于所述模块支架5。
在此情况下,可以通过多种方式实现上述的“绝缘地连接”。可选择地,固定块21或垫块22可以是由绝缘材料制成的,通过自身不导电的性质来阻断防射线栅格1与模块支架5之间的导电路径。还可以是,垫块22由硬质金属材料制成,在此情况下,垫块22与固定块21和/或模块支架5之间设置有绝缘垫层,或者,通过普通涂装、电泳涂装、静电喷涂、流化床涂装、火焰喷涂、热喷涂、激光涂覆等合适的方式在垫块22的表面获得绝缘涂层,借助绝缘的紧固件例如螺栓等零件可以实现垫块21与固定块21和/或模块支架5之间绝缘地连接,通过该绝缘垫层或绝缘涂层进而阻断防射线栅格1与模块支架5之间的导电路径。
在一些实施方式中,固定结构2可以包括紧固连接组件,通过紧固连接组件将固定块21、垫块22和模块支架5可拆卸地连接在一起。在图4所示的实施例中,所述紧固连接组件包括连接螺栓23,所述连接螺栓23穿过所述固定块21、所述垫块22而螺纹连接于所述模块支架5,或者也可以是,所述连接螺栓23穿过所述固定块21、所述垫块22和所述模块支架5而与锁紧螺母连接,以将所述固定块21、所述垫块22和所述模块支架5紧固在一起。在该实施例中,为了阻断防射线栅格1与模块支架5之间的导电路径,垫块22和连接螺栓23可以均由绝缘材料制成。此外,也可以使用连接铆钉代替上述的连接螺栓23而将固定块21、垫块22和模块支架5紧固在一起。
在此情况下,上述的“绝缘地连接”可以由紧固连接组件设计为绝缘来实现,如图5所示的实施例中,所述固定结构2包括绝缘垫圈24,所述绝缘垫圈24建立所述连接螺栓23与所述固定块21之间的绝缘,在此情况下,垫块22由绝缘材料制成,通过绝缘垫圈24阻断防射线栅格1与模块支架5之间的导电路径。在另一些实施方式中,如若不采用绝缘垫圈24,则连接螺栓23制成,或者由硬质金属材料制成并在外表设有一层绝缘层,在该实施例中对此不作具体限制。
在保证绝缘的前提下,为了保证防射线栅格1与固定块21之间的连接可靠性,固定块21或者固定块21和垫块22可以是由硬质金属材料制成的,通过硬质金属制成的固定块21向防射线栅格1提供可靠地支撑,保证防射线栅格1与固定块21之间的连接强度和连接可靠性,同时保证防射线栅格1和固定块21之间的连接精度。
在本公开提供的其它实施方式中,固定块21和垫块22中的至少一者可以由绝缘材料制成,这样也可以实现防射线栅格1与模块支架5之间绝缘地连接。
在本公开提供的另外的一些具体实施方式中,参考图6和图7中所示,所述防射线栅格1具有从所述第一端面和/或所述第二端面向外延伸的耳板部11,所述固定结构2包括固定块21,所述固定块21与所述耳板部11可拆卸地连接,且与所述模块支架5可拆卸地连接。在这种情况下,上述的“绝缘地连接”可以以任意合适的形式配置。
在其中的一些实施方式中,参考图6所示的实施例中,固定块21由绝缘材料制成,绝缘螺栓或绝缘铆钉等紧固用零部件可依次穿过耳板部11、固定块21而螺纹连接于模块支架5,也可以的是,耳板部11、固定块21和模块之间通过头部带有绝缘垫层的螺栓或铆钉连接。当然,固定块21可以由硬质金属材料制成,设有绝缘外层,并通过绝缘的紧固用零部件来绝缘防射线栅格1与模块支架5之间的电性绝缘,由此可以增大其中的连接强度、连接可靠性以及连接精度。
在一些实施方式中,参考图7所示的实施例中,所述固定块21可以构造为L形,且包括互成角度的第一边部分25和第二边部分26,所述第一边部分25通过第一紧固件(例如螺栓、螺钉、铆钉等)可拆卸地连接于所述耳板部11,所述第二边部分26通过定位件(例如定位销等)相对于所述模块支架5定位并通过第二紧固件(例如螺栓、螺钉、铆钉等)可拆卸地连接于所述模块支架5。在该实施例中,第一边部分25沿第一方向延伸,第二边部分26沿与第一方向互成角度的第二方向延伸,固定块21上开设有沿第二方向延伸的连接孔27,紧固件穿过该连接孔27而与模块支架5螺纹连接。
其中,两端的固定块21中的至少一者可以由绝缘材料制成,由此,紧固件可以是由绝缘材料或硬质金属材料制成的,在该实施例中对此不作具体限制。此外,在该实施例中,固定块21的第一边部分25和第二边部分26也可以通过粘接、焊接等其它连接方式分别实现与防射线栅格1和模块支架5的连接。
在上述的实施例中,绝缘材料可以具备高击穿电压、高弹性模量、低热膨胀系数、低蠕变、低吸水性等特点,例如PEEK材料(Peek materials)、PPS塑胶原料(Phenylenesulfide)、FR-4(耐燃材料等级的代号)耐燃材料等。
在上述的实施例中,硬质金属材料具备硬度高、强度高等特点,用于提供足够的连接强度、连接可靠性,并且保证与之相关的构件之间的连接精度,可以为由碳化钨、碳化钛、碳化钽组成的组中的一种或几种。
在上述技术方案的基础上,本公开还提供一种探测器,所述探测器包括多个上述探测器模块,其中,多个探测器模块通过适当的排列方式构成探测器,探测器整体安装在X线影像成像设备上。探测器模块上的传感器所得到的信号,通过探测器模块上或探测器整体内部的电子PCBA(Printed Circuit Board Assembly),经AD转换等处理方式,得到图像信号,并进入X线影像成像设备主体的信号传输通道。
在上述技术方案的基础上,本公开再提供一种X线影像成像设备,所述X线影像成像设备包括上述探测器。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (12)
1.一种探测器模块,所述探测器模块包括沿从X射线源(100)发出的X射线的传播方向依次布置的防射线栅格(1)、高压电场层(3)、探测器传感器(4)和模块支架(5),其中,所述高压电场层(3)固设在所述探测器传感器(4)上,所述探测器传感器(4)固设于所述模块支架(5),其特征在于,所述探测器模块包括固定结构(2),所述防射线栅格(1)具有相对的第一端和第二端,所述第一端和所述第二端分别通过各自的固定结构(2)支撑并连接于所述模块支架(5),并且连接为使得所述防射线栅格(1)与所述高压电场层(3)之间存在间隙,其中,两端的所述固定结构(2)中的至少一者与所述防射线栅格(1)和/或所述模块支架(5)绝缘地连接。
2.根据权利要求1所述的探测器模块,其特征在于,所述防射线栅格(1)在所述第一端具有第一端面、在所述第二端具有第二端面,所述第一端面和所述第二端面彼此相背离。
3.根据权利要求2所述的探测器模块,其特征在于,所述固定结构(2)包括固定块(21),所述固定块(21)具有第一连接表面,该第一连接表面与所述第一端面或所述第二端面连接在一起。
4.根据权利要求3所述的探测器模块,其特征在于,所述固定块(21)具有第二连接表面,所述第二连接表面与所述模块支架(5)直接或间接地连接。
5.根据权利要求3所述的探测器模块,其特征在于,所述固定结构(2)包括垫块(22),所述固定块(21)通过所述垫块(22)固连于所述模块支架(5)。
6.根据权利要求5所述的探测器模块,其特征在于,所述固定结构(2)包括紧固连接组件,所述紧固连接组件将所述固定块(21)、所述垫块(22)和所述模块支架(5)可拆卸地连接在一起;
所述紧固连接组件建立所述防射线栅格(1)与所述模块支架(5)之间的绝缘,其中,所述固定块(21)和/或所述垫块(22)由硬质金属材料制成。
7.根据权利要求5所述的探测器模块,其特征在于,所述固定块(21)和所述垫块(22)中的至少一者由绝缘材料制成。
8.根据权利要求2所述的探测器模块,其特征在于,所述防射线栅格(1)具有从所述第一端面和/或所述第二端面向外延伸的耳板部(11),所述固定结构(2)包括固定块(21),所述固定块(21)与所述耳板部(11)可拆卸地连接,且与所述模块支架(5)可拆卸地连接。
9.根据权利要求8所述的探测器模块,其特征在于,所述固定块(21)构造为L形,且包括互成角度的第一边部分(25)和第二边部分(26),所述第一边部分(25)通过第一紧固件可拆卸地连接于所述耳板部(11),所述第二边部分(26)通过定位件相对于所述模块支架(5)定位并通过第二紧固件可拆卸地连接于所述模块支架(5);
所述第一紧固件和/或所述第二紧固件建立所述防射线栅格(1)与所述模块支架(5)之间的绝缘,且所述固定块(21)由硬质材料制成。
10.根据权利要求9所述的探测器模块,其特征在于,两端的所述固定块(21)中的至少一者由绝缘材料制成。
11.一种探测器,其特征在于,所述探测器包括多个根据权利要求1-10中任意一项所述的探测器模块。
12.一种X线影像成像设备,其特征在于,所述X线影像成像设备包括根据权利要求11所述的探测器。
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