CN114451902A - 放射线检测器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射线检测器结构。本发明涉及一种便携式放射线暗盒(10)，其包括：闪烁体(20)；感光平板(30)，闪烁体和感光平板形成面板(40)，面板具有旨在接收入射的X射线的正面(410)以及与正面相反的背面(420)；电子电路板(50)；机械保护壳体(60)，面板和电子电路板设置在机械保护壳体中，机械保护壳体包括顶面(610)和底面(620)；其特征在于，机械保护壳体的顶面包括：第一刚性材料层(611)；第二刚性材料层(612)，第二刚性材料层与面板的正面接触；多孔材料层(613)，其设置在第一刚性材料层与第二刚性材料层之间。

Description

放射线检测器结构

技术领域

本发明属于成像领域。本发明可以应用于任何类型的成像仪，尤其是X射线成像仪、可见光成像仪和红外成像仪。本发明在此在X射线医学成像领域内通过示例的方式并且在不损失针对其它成像领域的适用性的情况下进行解释。本发明涉及一种便携式放射线暗盒，尤其是一种创新的放射线暗盒结构，该放射线暗盒结构在掉落、来自外部对象的撞击、局部或分布式的压力和任何应力的情况下增强了对盒的保护。

背景技术

过去，放射线系统是笨重的并且基本上不可移动。有必要相对于系统定位对象以获得期望图像。随着固态检测器的出现，检测器变得不那么笨重，并且可以相对于保持固定的对象移动检测器。对于医学放射线，数字检测器以移动盒的形式生产，现在可以在患者的健康状况阻止他或她移动至预留用于放射线的房间时将该移动盒放置在需要图像的患者附近。

数字放射线暗盒主要由以下项组成：至少一个闪烁体，其作用是在X射线的作用下发射可见光；在通常由玻璃制成的基板(在本文献中，以下称为“平板(slab)”)上制造的光电二极管矩阵，其将由闪烁体发射的光信号转换成电荷；以及一个或更多个电子电路板，其读取这些电荷并将所述电荷转换成可见数字图像。

在使用这种类型的设备时对灵活性和反应性的需求促使制造商提出便携式形式的数字放射线暗盒。这些便携式盒则必须对针对外部侵略的极端抵抗与减少的重量和尺寸进行协调。事实上，当患者的重量施加在不被均匀地支承的检测器上时，这些便携式盒在其处理过程中和其整个使用寿命期间都可能经历掉落、来自外部对象的撞击、局部或分布式的压力负载以及弯曲应力。为此，检测器的机械结构需要确保最大限度地保护脆弱元件，所述脆弱元件是闪烁体、平板和电子电路板。

在便携式放射线暗盒的传统设计中，闪烁体与平板相关联，以形成称为面板的子组件。该面板保持抵靠为其提供刚性和机械支承的基座。最后，该面板在插入壳体之前配备有一个或更多个电子电路板。为了限制便携式盒的总重量并确保对穿过它的X射线的低吸收，该壳体的厚度并且特别是壳体的面向X射线源的正面的厚度通常受到限制。

图1表示从现有技术获悉的便携式放射线暗盒结构的截面图。通常，便携式放射线暗盒1包括：

-闪烁体2，其能够将入射的X射线转换成光信号，

-感光平板3，其能够在X射线转换后将由闪烁体2发射的光信号转换成电荷。闪烁体2和感光平板3然后形成面板4。面板4包括旨在根据X射线的入射方向Z接收入射的X射线的正面41、与正面41相反的背面42和两个侧边43(在截面图中)，

-电子电路板5，其确保将电荷转换成数字图像，

-机械保护壳体6，面板4和电子电路板5被设置在该机械保护壳体中，该机械保护壳体包括供入射的X射线投射的顶面61、与顶面61相反的底部62和两个侧面63(在截面图中)。

便携式放射线暗盒1还包括位于壳体6内部的两个固定支承件7，各个固定支承件7抵靠壳体的侧面63设置。两个固定支承件7形成用于面板4的一种基座。

使用固定支承件7使面板在其侧边43处保持抵靠壳体6的侧面63。因此，在壳体6内部存在至少一个腔64，所述至少一个腔限定了面板4的正面41与壳体6的顶面61之间的空的空间。可选地，在面板4的背面42与壳体6的底部62之间还可以存在第二个空的空间，该第二个空的空间部分地被电子电路板5填充。

然后将柔性泡沫8插入腔64中，以完全填充该腔，并在一侧与面板4的正面41物理接触以及在另一侧与壳体6的正面61物理接触。ISO 4090标准关于便携式盒的尺寸有限制，因此柔性泡沫8必须具有极强的延展性。该柔性泡沫8提供针对沿X射线入射方向Z的撞击的隔离。

因此，由固定支承件7形成的基座提供了刚性并避免面板4在便携式盒掉落的情况下或在弯曲的情况下过度变形，并且壳体6的柔性泡沫8使得能够保护面板4免受撞击。最后，壳体6(伴随有柔性泡沫8)和基座的组合刚性避免了在盒上存在压力的情况下的任何显著的劣化。

然而，针对壳体的厚度限制并且特别是遵守将该尺寸限制为15毫米的ISO 4090标准阻止了为这些部分中的每一者(即，基座、壳体6和柔性泡沫8)提供对于完全满足其功能而言是可取的厚度。

因此，根据图1中表示的现有技术的便携式盒1未证明是如所期望的那样坚固。

发明内容

本发明旨在通过提出一种创新的便携式放射线暗盒结构来减轻上述问题中的所有或部分问题，该便携式放射线暗盒结构可以增强其刚性、确保更好的抗变形能力并更有效地保护被包含在便携式放射线暗盒中的易碎元件。

为此，本发明的主题是一种便携式放射线暗盒，所述便携式放射线暗盒包括：

-闪烁体，所述闪烁体能够将入射的X射线转换成光信号，

-感光平板，所述感光平板能够将由所述闪烁体发射的所述光信号转换成电荷，所述闪烁体和所述感光平板形成面板，所述面板具有旨在接收所述入射的X射线的正面以及与所述正面相反的背面，

-电子电路板，所述电子电路板确保将所述电荷转换成数字图像，

-机械保护壳体，所述面板和所述电子电路板被设置在所述机械保护壳体中，所述机械保护壳体包括顶面和底面；

其特征在于，所述机械保护壳体的所述顶面包括：

-第一刚性材料层，

-第二刚性材料层，所述第二刚性材料层与所述面板的所述正面接触，

-多孔材料层，所述多孔材料层被设置在所述第一刚性材料层与所述第二刚性材料层之间。

根据本发明的一个方面，所述多孔材料层是由发泡材料制成的。

根据本发明的一个方面，所述多孔材料层包括多个至少部分中空的，所述至少部分中空的管基本上相对于所述面板的所述正面以直角延伸。

根据本发明的一个方面，所述多孔材料层包括多个珠子(bead)。

根据本发明的一个方面，所述珠子是中空的。

根据本发明的一个方面，所述第二刚性材料层被胶合至所述面板的所述正面。

根据本发明的一个方面，所述多孔材料层由第三厚度限定，并且所述第一刚性材料层和所述第二刚性材料层分别由第一厚度和第二厚度限定，所述第一厚度和所述第二厚度小于所述多孔材料层的所述第三厚度。

根据本发明的一个方面，所述多孔材料层由有机复合材料构成。

根据本发明的一个方面，所述第一刚性材料层和/或所述第二刚性材料层由铝和/或镁和/或碳或矿物有机纤维复合材料构成。

根据本发明的一个方面，所述便携式放射线暗盒包括抵靠所述面板的所述背面设置的抗反向散射保护层，所述抗反向散射保护层优选地由至少一种高原子质量材料构成。

根据本发明的一个方面，所述便携式放射线暗盒包括隔热层，所述隔热层位于所述电子电路板与所述面板的所述背面之间。

附图说明

在阅读通过示例的方式给出的实施方式的详细描述后，将更好地理解本发明并且其它优点将变得显而易见，该描述由附图例示，在附图中：

图1示意性地表示从现有技术获悉的便携式数字盒结构的截面图；

图2示意性地表示根据本发明的便携式数字盒结构；

图3示意性地表示根据本发明的便携式数字盒的壳体的顶面的分解图；

图4示意性地表示根据本发明的变型的便携式数字盒的壳体的顶面的分解图。

为了清楚起见，相同的元件将在不同附图中具有相同的附图标记。

具体实施方式

图2示意性地表示根据本发明的便携式数字盒10。便携式放射线暗盒10包括：

-闪烁体20，该闪烁体能够将入射的X射线转换成光信号，

-感光平板30，该感光平板能够将由闪烁体20发射的光信号转换成电荷。作为指示性示例，感光平板30是感光元件矩阵。闪烁体20和感光平板30形成面板40，该面板具有旨在接收入射的X射线的正面410以及与正面410相反的背面420，

-电子电路板50，该电子电路板确保将电荷转换成数字图像，

-机械保护壳体60，面板40和电子电路板50被设置在该机械保护壳体中，机械保护壳体包括顶面610和底面620。

机械保护壳体60的顶面610包括：

-第一刚性材料层611，其由铝和/或镁和/或碳或矿物有机纤维复合材料构成；

-第二刚性材料层612。第二刚性材料层612与面板40的正面410直接接触。更具体地，面板40的闪烁体20抵靠在第二刚性材料层612上。因此，第二刚性材料层612确保刚性结构的作用并因此允许刚性地保持作为易碎元件的面板40。在不具有这种接触的情况下，面板的简单扭曲会导致面板40的劣化，这是不期望的。优选地，第二层612是从与第一层611相同的刚性材料获得的，该第二层612可以由不同于第一层611的材料构成；

-多孔材料层613，该多孔材料层被设置在第一刚性材料层611与第二刚性材料层612之间。多孔材料层613可以由发泡材料制成。

第一刚性材料层611、多孔材料层613和第二刚性材料层612的这种堆叠结构可以比作为所谓的“三明治”结构。多孔材料层613因此与第一刚性材料层611并与第二刚性材料层612接触，以完全填充机械保护壳体60中的在第一刚性材料层611与第二刚性材料层612之间的空间。这种连续的堆叠提供的优点是确保组件的整体刚性、抵抗撞击和扭曲，同时最小化X射线的吸收。作为变型，多孔材料层613可以固定至第一刚性材料层611和第二刚性材料层612。作为指示性示例，这种固定可以通过胶合来完成。

凭借这种新的结构，可以消除根据现有技术在便携式放射线暗盒中形成的基座，从而允许新的便携式放射线暗盒减轻重量。

有利地，第一刚性材料层611和第二刚性材料层612就像多孔材料层613一样微弱地吸收X射线，从而确保面板40的闪烁体20对X射线的良好接收。此外，第二刚性材料层612可以胶合至面板40的正面410，以将面板40完美地抵靠固定在第二层612上并确保面板40的良好刚性。因此，可以使用允许将面板40胶合至第二刚性材料层612的任何类型的永久胶合，例如，如双面胶粘剂、可以干燥的延展性胶或任何其它弱化学键合(称为范德华键合)。

此外，根据本发明的便携式放射线暗盒10可以包括抵靠面板40的背面420设置的抗反向散射保护层90。理想地，抗反向散射保护层90与面板40的背面420直接接触。抗反向散射保护层90优选地由一种或至少一种高原子质量材料构成或由如下材料的组合构成：该材料的原子序数被准确地选择并且旨在限制X射线在与X射线的入射方向Z基本相反的方向上朝向面板40的反向散射，这种反向散射可能潜在地损坏面板40的正确操作并因此损坏便携式放射线暗盒10。便携式放射线暗盒10还可以包括电磁屏蔽板92，该电磁屏蔽板被设置在抗反向散射保护层90的另一侧上并抵靠抗反向散射保护层90，以便使面板40与由电子电路板50产生的任何电磁波隔离。

便携式放射线暗盒10可以包括隔热层94，隔热层94位于电子电路板50与面板40的背面420之间，以使面板与由电子电路板50产生的热量隔离。

最后，便携式放射线暗盒10可以包括电子电路板50的能源(未示出)。

图3表示便携式数字盒10的壳体60的顶面610的分解图。如前所述，便携式数字盒10的壳体60的顶面610由连续堆叠的第一层611、多孔材料层613和第二刚性材料层612限定。

因此，第一层611由第一厚度e1限定，第二刚性材料层612由第二厚度e2限定并且多孔材料层613由第三厚度e3限定。根据本发明的一个方面，第一厚度e1和第二厚度e2相同。因此并通过示例的方式，第一厚度e1和第二厚度e2可以在大约0.2毫米的最小厚度与0.7毫米的最大厚度之间。然而，也可以设想不对称结构。因此，第一层611的第一厚度e1可以不同于第二层612的第二厚度e2。作为示例，第一厚度e1可以在0.3毫米至1.5毫米之间，而第二厚度e2可以在0.3毫米至1毫米之间。优选地，在第一厚度e1与第二厚度e2之间的不对称结构的情况下，第一厚度e1大于第二厚度e2。事实上，针对可以比作壳体60的外皮的第一层611，增加其厚度(即，增加厚度e1)使得可以增加壳体60的外皮的厚度，并因此使得可以增加壳体60对源自外部环境的撞击和变形的抵抗力。

多孔材料层613的第三厚度e3远大于第一厚度e1和第二厚度e2。更具体地，第三厚度e3可以例如在2毫米至4毫米之间。因此，可以建立第三厚度e3与第一厚度e1和第二厚度e2的总和之间的尺寸比，并且该尺寸比可以在2至8之间变化，这取决于第一厚度e1、第二厚度e2和第三厚度e3的尺寸。

因此，远小于多孔材料层的第三厚度的第一厚度e1和第二厚度e2的这种小尺寸再加上多孔材料层613相对于X射线在很大程度上具有非吸收性的事实不会使所生成图像的质量劣化。

事实上，多孔材料层613由吸收很少或不吸收X射线的有机复合材料构成。更具体地，在第一实施方式中，多孔材料层613包括多个珠子(bead)6130。这些半刚性珠子6130完全填充第三厚度e3。此外，在珠子6130具有圆形或椭圆形形状并且多孔材料层613具有平行六面体形状的情况下，珠子6130之间的空的空间6140均匀地出现。因此，在导致多孔材料层613变形的撞击或负载的情况下，珠子6130相互压紧，从而减少空的空间6140。此外，由于珠子6130是半刚性的，所以它们在施加到多孔材料层613的极端撞击或负载的情况下也可以变形。

以这种方式，多孔材料层613保持刚性层而不是保留完全可变形能力的可延展泡沫，以代替面板40承受与撞击或负载相关的变形。

此外并且为了增加珠子6130变形的能力，珠子6130可以是空心珠子。

然而，在第二实施方式中，代替珠子6130，多孔材料层613可以包括多个至少部分中空的管6150，所述至少部分中空的管基本上相对于面板40的正面410以直角延伸，如图4所示。类似于内部竹状结构，管6150由节点隔开，使得它们可以被认为是由膜片分隔的一组管。这样堆叠在多孔材料层613中的管6150彼此直接接触。

管6150可以具有椭圆形、正方形或矩形截面，但优选为六边形截面。管在多孔材料层613的第三厚度e3中基本上平行于X射线的入射方向Z延伸。因此，在管6150之间也存在空的空间6140，从而允许多孔材料层613容易变形。此外，管6150也可以是可变形的，从而进一步增加多孔材料层613在引起多孔材料层613变形的撞击或负载的情况下变形的能力。

此外，在另一优选实施方式中，可以设想使用包含刚性泡沫的多孔材料层613，该刚性泡沫被限定为一系列可变形材料(如多孔材料)并且具有宏观均匀的腔，该泡沫具有基质宏观形式(如蜂窝状)，然后表现出宏观的均匀性。否则，多孔材料层613中空的空间的不均匀存在会引起所产生的图像上的阴影并因此使所产生的图像的质量劣化。

此外，还可以设想在多孔材料层613内使用膨胀结构以增加其变形能力。

因此，便携式数字盒10的壳体60的顶面610(其由连续堆叠的第一层611、多孔材料层613和第二刚性材料层612限定)提供了比根据图1所示的现有技术的壳体6的刚性加上形成在壳体6内部的基座的刚性大三到十倍的刚性。此外，壳体60的顶面610的变形在其掉落或弯曲的情况下以相同的比例减小。经由第二层612胶合至该顶面610的面板40几乎不可变形并因此不再经受可能对其造成损坏的变形。此外，第一层611、多孔材料层613和第二刚性材料层612的连续堆叠的这种“三明治”结构使得可以将顶面610的厚度限制为等于通常用于构造便携式放射线暗盒1的厚度，从而符合ISO 4090标准，并且不会使所产生的图像的质量劣化，多孔材料层613表现出可忽略的X射线吸收。

Claims (11)

1.一种便携式放射线暗盒(10)，所述便携式放射线暗盒(10)包括：

-闪烁体(20)，所述闪烁体(20)能够将入射的X射线转换成光信号，

-感光平板(30)，所述感光平板(30)能够将由所述闪烁体(20)发射的所述光信号转换成电荷，所述闪烁体(20)和所述感光平板(30)形成面板(40)，所述面板(40)具有旨在接收所述入射的X射线的正面(410)以及与所述正面(410)相反的背面(420)，

-电子电路板(50)，所述电子电路板(50)确保将所述电荷转换成数字图像，

-机械保护壳体(60)，所述面板(40)和所述电子电路板(50)被设置在所述机械保护壳体中，所述机械保护壳体包括顶面(610)和底面(620)；

其特征在于，所述机械保护壳体(60)的所述顶面(610)包括：

-第一刚性材料层(611)，

-第二刚性材料层(612)，所述第二刚性材料层(612)与所述面板(40)的所述正面(410)接触，

-多孔材料层(613)，所述多孔材料层(613)被设置在所述第一刚性材料层(611)与所述第二刚性材料层(612)之间，所述多孔材料层(613)与所述第一刚性材料层(611)接触并与所述第二刚性材料层(612)接触。

2.根据权利要求1所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述多孔材料层(613)是由发泡材料制成的。

3.根据权利要求1所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述多孔材料层(613)包括多个至少部分中空的管(6150)，所述至少部分中空的管基本上相对于所述面板(40)的所述正面(410)以直角延伸。

4.根据权利要求1所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述多孔材料层(613)包括多个珠子(6130)。

5.根据权利要求4所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述珠子(6130)是中空的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述第二刚性材料层(612)被胶合至所述面板(40)的所述正面(410)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述多孔材料层(613)由第三厚度(e3)限定，并且所述第一刚性材料层(611)和所述第二刚性材料层(612)分别由第一厚度(e1)和第二厚度(e2)限定，所述第一厚度(e1)和所述第二厚度(e2)小于所述多孔材料层(613)的所述第三厚度(e3)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述多孔材料层(613)由有机复合材料构成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的便携式放射线暗盒(10)，其中，所述第一刚性材料层(611)和/或所述第二刚性材料层(612)由铝和/或镁和/或碳或矿物有机纤维复合材料构成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的便携式放射线暗盒(10)，所述便携式放射线暗盒(10)包括抵靠所述面板(40)的所述背面(420)设置的抗反向散射保护层(90)，所述抗反向散射保护层(90)优选地由至少一种高原子质量材料构成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的便携式放射线暗盒(10)，所述便携式放射线暗盒(10)包括隔热层(94)，所述隔热层(94)位于所述电子电路板(50)与所述面板(40)的所述背面(420)之间。

Images