CN1269197A - 集成的自对准x射线检测器组件 - Google Patents

集成的自对准x射线检测器组件 Download PDF

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Abstract

一种用于计算机控制X射线断层分析系统的X射线检测器组件,包括一个用于使一个闪烁晶体阵列和一相应的光电二极管阵列对准的排列栅格。该栅格包括与多个抗散射板啮合的延伸部,从而各抗散射板和各闪烁晶体按一预定方式对准。

Description

集成的自对准X射线检测器组件
本发明涉及用于计算机控制断层分析(CT)扫描仪的X射线检测器系统。
第三代CT扫描仪包括一个X射线源和相应地固定在一环形盘的径向相对侧的X射线检测器系统。后者可转动地安装在一个龙门支柱上，从而在一次扫描期间，环形盘可绕一转动轴线转动，而X射线则从射线源出发，穿过一个被定位在该盘开口内的物体，到达该检测器系统。
该检测器系统通常包括一个检测器阵列，它们沿一个圆弧布置，该圆弧的曲率中心在一焦点处，X射线源从焦点处发出辐射。在一次扫描期间在一个测量瞬间被一个单一检测器检测到的X射线被在它们路径上的所有物体的集合所削弱。检测器检测这种衰减并发出一个单一的强度测定作为在X射线路径上的物质衰减进而物质密度的函数。
为了精确地重现来自X射线的密度数据的影像，射线的位置进而检测器的位置必须精确地知道。而且，由于致密的物质趋向于使X射线分散，因此将任何不横穿从射线源到每一检测器的直线的辐射均应从每一这样的检测器的测量中被排除出去。为了除去这些分散的辐射，一组非常薄的X射线不能透过的抗散射板通常被插在检测器和被扫描的物体之间，使各独立的板对准，从而通过使到达检测器的基本上仅仅是那些横穿在辐射源和每个检测器之间的直辐射线来校准来自辐射源的X射线。
令人遗憾的是，对抗散射板的需要增加了额外的困难，因为如果这些抗散射板在一检测器上投下一个X射线“阴影”，那么它们将干扰该检测器的测量，除非所有的抗散射板都均匀地遮住所有的检测器。每个被遮住的检测器的输出将不仅仅是被减小，而且通过任何辐射源、抗散射板和/或检测器的可检测到的相对运动将被调整。
符合这些要求的困难是很明显的。为了提供现代X射线断层分析扫描仪所要求的清晰度，就需要有上百个检测器，并要使多个检测器位于X射线束的圆弧的一单一角度内。这使得典型的检测器的宽度大约为1毫米。典型的抗散射板的宽度约为检测器宽度的百分之十。相邻的检测器之间的间隔几乎无法大于这一值。因此，需要检测器和抗散射板的位置和对准非常精确。为了进一步解决该问题，整个组件通常以60—120rpm的速率绕被扫描的物体转动，产生基本上变化的力并需要严格的安装技术。由于引入了二维的检测器阵列，误差的积累发生在两个方向上而不是仅仅在一个方向上，因此，保证检测器和抗散射板定位的高精确度就更加重要了。
高清晰度检测器子系统的困难是获得并维持检测器及抗散射板与来自辐射源的X射线束严格对准的要求。任何温度和子系统的相对对准中的振动变化都会进一步影响误差。
人们进行了很多努力以使检测器和抗散射板在断层分析系统内精确地定位和对准。例如，已转让给本发明受让人的Dobbs等人的美国专利No.5,487,098公开了一种检测器和抗散射板阵列的预装配模块。各检测器和抗散射板模块均安装到一支承结构或骨架上，然后该结构再安装到断层分析系统中的一转动龙门上。每个检测器模块必须与相应的抗散射板模块对准，且每对模块必须相对于焦点对准，以获得最大的辐射接收率。
Shaw等人的美国专利No.4,338,521公开了一种模块式检测器阵列，其包括两个可拆卸的装配部分，一个包含检测器，另一个包含抗散射板。该阵列的这两部分必须装配在一起以保证它们之间的对准。然后组装好的模块必须在与辐射源对准后固定地安装到断层分析系统中。
DiBianca等人的美国专利No.4,429,227公开了一种模块式X射线检测器，其包括在一个二极管支承框架内的一对二极管、一对闪烁器条、和一准直板，该板具有延伸部用于与二极管支承框架的相应延伸部啮合。该准直板在每一侧包括一个槽用于容纳闪烁器条。每一准直板/二极管对被独立地安装在一对陶瓷部的槽中，陶瓷部被安装到一拱形壳体的相应端件上。
现有技术并没有公开使用一种完全集成的检测器/抗散射板组件，其中该检测器和抗散射板被固有地相互对准。因此，提供一种完全集成的X射线检测器和抗散射板组件的优点是所有的二极管、闪烁晶体和抗散射板均在它们被装配在一起时即自对准。
本发明简述
本发明提供了一种集成的自对准X射线检测器组件，该组件包括：
该检测器组件的一个支承；
以一预定的阵列格式布置在该支承上的多个光电二极管；
在所述光电二极管和一信号处理器之间的相应的多个电连接，用于将电信号从各光电二极管传输到该信号处理器；
位于该光电二极管阵列上方的一个排列栅格，该排列栅格包括与该光电二极管阵列相对应的一个多单元阵列；
布置在该排列栅格的各单元内的多个闪烁晶体，从而该光电二极管阵列中的每个光电二极管与相应的闪烁晶体配成对；以及
与该排列栅格的一部分啮合的多个抗散射板，从而各抗散射板相对于各闪烁晶体按一预定方式对准。
在一个实施例中，各光电二极管和闪烁晶体被布置成一维阵列。在另一实施例中，各光电二极管和闪烁晶体被布置成二维阵列。
在优选实施例中，该排列栅格包括从该排列栅格的相对两端延伸出的延伸部。在一个实施例中，该延伸部在该排列栅格平面内。在另一实施例中，该延伸部横穿于该排列栅格平面。
该组件还可进一步包括在该排列栅格的两端之间从该排列栅格平面横向延伸的一个延伸部。
在一个实施例中，各抗散射板与各闪烁晶体对准。在另一实施例中，各抗散射板与各闪烁晶体之间的间隔对准。
本发明的这些和其他目的和优点中，一部分将是很明显的，而一部分将在下文中呈现出来。因此，本发明包括拥有这种结构的装置、各元件的组合以及各部分的布置，这些均在下面的详细描述中被例示出来，而它们的范围将由权利要求来限定。
附图简述
为了更全面地理解本发明的目的和特征，下面将参照附图对本发明进行详细描述，其中：
图1是本发明的X射线检测器组件的分解视图；
图2是用于本发明组件的排列栅格的一个实施例的平面图；
图3是装有抗散射板的排列栅格的另一实施例的的分解立体图；
图4是装有抗散射板的排列栅格的另一实施例的的分解立体图。
附图的详细描述
本发明的检测器组件10在图1中示出。一个安装块12支承着一基板14，在基板14上设置有多个光电二极管16和闪烁晶体18，正如在下文详细描述的那样。一个导电的互连线路图案20被印制在基板14上并形成了一个从光电二极管16到一信号传输电缆(未示出)的电导线网络。光电二极管16以一预定的阵列布置在基板14上，从而每个光电二极管都经引线22而被电连接到信号传输电缆上，从而在光电二极管和下面的印刷互连网络线路20之间形成了电连接。
排列栅格24的详细结构在图2中示出。栅格24包括由栅格条27分隔出的多个单元26的一个阵列。各单元26的尺寸最好做成每个单元能容纳一个闪烁晶体18。
排列栅格24位于光电二极管阵列的上方，从而每个光电二极管均位于排列栅格的一个单元下面。然后，闪烁晶体18再置于栅格的上方，并对准在栅格的相应单元内，从而每个闪烁晶体18均与一个相应的光电二极管16相对准。
如在图2中最清晰地示出的，排列栅格24包括一对延伸部28，该延伸部包括多个槽30。这些槽的尺寸精确地做成能容纳抗散射板32的一个边缘，正如在图3和4中所最清晰地示出的那样。抗散射板32的边缘装配在排列栅格24的延伸部28的槽30中，从而可置于闪烁晶体阵列的上方，以防止散射的X射线到达闪烁晶体上。通过以这种方式来使用排列栅格，抗散射板和闪烁晶体可彼此精确的对准。
排列栅格优选采用轻质材料制成，例如铝，其被精确地机加工或蚀刻以形成单元26的阵列。在一优选实施例中，排列栅格用光或激光进行蚀刻，以保证单元间栅距的必要精度和准度，以及各槽与各单元和栅格条的对准。
在本发明的一个实施例中，在排列栅格延伸部上的各槽30与排列栅格的各栅格条27对齐。这种对齐保证了抗散射板32的位置可在栅格条27上投射一个阴影，而在闪烁晶体本身上不会有阴影，该栅格条在两相邻的闪烁晶体之间界定了一间隔。在另一实施例中，各槽30与栅格的单元26对齐。这种对齐保证了抗散射板的位置可在闪烁晶体上投射一阴影，优选是以一种均匀的方式，从而避免了由于抗散射板出现在晶体的上方而产生的信号调整。
排列栅格对于抗散射板无论是与如图4所示的一维晶体阵列，还是与如图3所示的二维晶体阵列的自对准，都是很有效的。闪烁晶体可以具有不同的尺寸，如由在图2中示出的排列栅格中的单元的尺寸所表示的那样，或者，这些闪烁晶体可以具有一个统一的尺寸，如由在图4中示出的栅格的均匀的单元所表示的那样。
排列栅格的延伸部28可以如图2和4所示在排列栅格的平面内，或者，如图3所示，横穿于排列栅格的平面。在图4所示的实施例中，抗散射板32可包括脚部34或便于抗散射板与排列栅格的延伸部上的槽啮合的其他延伸部。
在图3所示的实施例中，排列栅格的延伸部横穿于栅格平面延伸，从而抗散射板可直接装配在槽中。
可以考虑的是，图3所示的排列栅格也可包括一个或多个位于排列栅格的外侧边缘之间并横穿于排列栅格平面延伸的附加延伸部36，以对抗散射板32提供附加的支承和对准，特别是在晶体阵列相对其宽度较长的情况下。
上述装置在不脱离本发明公开的范围的情况下还可以进行一些改变，因此所有包含在上述说明中和由附图所示的内容应被认为是例示性而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，该组件包括：
该检测器组件的一个支承；
以一预定的阵列格式布置在该支承上的多个光电二极管；
在所述光电二极管和一信号处理器之间的相应的多个电连接，用于将电信号从各光电二极管传输到该信号处理器；
位于该光电二极管阵列上方的一个排列栅格，该排列栅格包括与该光电二极管阵列相对应的一个多单元阵列；
布置在该排列栅格的各单元内的多个闪烁晶体，从而该光电二极管阵列中的每个光电二极管与相应的闪烁晶体配成对；以及
与该排列栅格的一部分啮合的多个抗散射板，从而各抗散射板相对于各闪烁晶体按一预定方式对准。
2.根据权利要求1所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，各光电二极管和闪烁晶体被布置成一维阵列。
3.根据权利要求1所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，各光电二极管和闪烁晶体被布置成二维阵列。
4.根据权利要求1所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，该排列栅格包括从该排列栅格的相对两端延伸出的延伸部。
5.根据权利要求4所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，该延伸部以在该排列栅格平面内的一个方向延伸。
6.根据权利要求4所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，该延伸部以横穿于该排列栅格平面的方向延伸。
7.根据权利要求1所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，该组件还进一步包括从该排列栅格的两端之间的一位置处、从该排列栅格平面横穿地延伸的一个延伸部。
8.根据权利要求1所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，各抗散射板基本上与各闪烁晶体对准。
9.根据权利要求1所述的一种集成的自对准X射线检测器组件，其特征在于，各抗散射板基本上与各闪烁晶体之间的间隔对准。
10.一种用于计算机控制X射线断层分析系统的X射线检测器组件，包括一个辐射源；一个X射线检测器组件，其用于检测辐射并把代表所检测到的辐射的电信号传输到一个信号处理器；以及位于该辐射源和该检测器组件之间的一个待扫描物体的一个支承，其特征在于，该X射线检测器组件包括：
该检测器组件的一个支承；
以一预定的阵列格式布置在该支承上的多个光电二极管；
在所述光电二极管和一信号处理器之间的相应的多个电连接，用于将电信号从各光电二极管传输到该信号处理器；
位于该光电二极管阵列上方的一个排列栅格，该排列栅格包括与该光电二极管阵列相对应的一个多单元阵列；
布置在该排列栅格的各单元内的多个闪烁晶体，从而该光电二极管阵列中的每个光电二极管与相应的闪烁晶体配成对；以及
与该排列栅格的一部分啮合的多个抗散射板，从而各抗散射板相对于各闪烁晶体按一预定方式对准。
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