CN1690728A - 用于采集x射线的检测器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于采集X射线的检测器模块。该检测器模块包括多个检测器元件，其中每个检测器元件具有一个X射线(3)的入射面(2)。在检测器模块之前设置了带有多个准直板(5)的准直器，这些准直板具有与射线路径(6)相垂直、宽度为K的横截面(7)。准直板(5)这样设置，使得横截面(7)以其总宽度K遮挡入射面(2)。

Description

用于采集X射线的检测器模块
技术领域
本发明涉及一种用于采集X射线的检测器模块，尤其是用于计算机断层造影的检测器模块，其包括一个由检测器元件构成的阵列和一个在X射线路径中设置在检测器元件之前的准直器，其中，每个检测器元件具有一个X射线入射面，而准直器具有多个准直板，每个准直板具有一个与X射线路径相垂直、宽度为K的横截面检测器元件检测器元件检测器元件。
背景技术
这种检测器模块按照现有技术例如在计算机断层造影中采用。在此，用检测器元件采集由X射线源发出并由一物体发送的X射线检测器元件。这些检测器元件可分别由一闪烁器元件和一光电二极管构成。为阻止闪烁元件之间的串扰，可以用隔板将它们彼此分开。
X射线在穿过物体时会散射。散射射线使噪音部分加大，并减小对比度，从而对图像质量产生不利影响。
散射射线可以用沿射线路径设置在检测器元件之前的准直器来吸收。这样一种准直器例如由德国专利说明书DE 100 11 877 C2公开。它由多个基本平行布置的、强吸收的准直板构成。
每个准直板具有垂直于射线路径的、遮蔽在射线路径上位于其后的检测器模块的横截面。在常规的检测器模块中准直板沿射线方向布置在该隔板的上方。隔板厚度通常为准直板厚度的三倍。因此横截面仅遮蔽隔板。
检测器模块的几何效率由检测器元件的面积与检测器模块的总面积之比给出。该几何效率可以通过减小隔板的厚度来提高。但是，隔板厚度的减小增加了将准直板定位在隔板上方的耗费。
在实践中，可能会出现准直板由于受热或机械影响而相对于检测器运动。还可能出现准直板以不希望的方式局部遮挡检测器元件。该遮挡面积的大小既不已知，又随时间变化。在这种情况下对遮挡进行校正是不可能的，因而在X射线图像中产生伪影。
在通常的检测器模块中，对于100μm厚的准直板，隔板的厚度约为300μm。通过减小隔板的厚度来提高几何效率伴随产生高耗费。减小隔板厚度要求提高将准直板定位在隔板上方的精确度。此外，要求带有小厚度变化的薄准直板。这是费事和昂贵的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是消除现有技术的缺点。尤其是要提供一种可方便和低成本制造的检测器模块。此外，提供一种带有改善的几何效率的检测器模块。
为解决上述技术问题，本发明用于采集X射线的检测器模块、尤其是用于计算机断层造影的检测器模块包括一个由检测器元件构成的阵列和一个在X射线的路径中设置在检测器元件之前的准直器，其中，每个检测器元件具有一个X射线入射面，该准直器具有多个准直板，每个准直板具有一个与X射线路径相垂直的、具有宽度K的横截面，其中，准直板相对于检测器元件这样设置，使得横截面以其总宽度遮挡入射面。
按照本发明的措施，准直板相对于检测器元件这样设置，使得横截面以其总宽度遮挡入射面，省去了在隔板上方进行精确而费事的定位。[可将准直板布置在检测器元件的入射面上方。省去了将准直板精确定位在隔板上方的麻烦。
此外，可以采用具有较大厚度变化的准直板。定位、厚度变化和隔板厚度在一个宽范围内彼此无关。此外，隔板的厚度可以减小到足以实现光学分开的厚度。因此，可以提高几何效率。
在检测器模块中，入射面的一部分总被准直板的截面遮挡。遮挡面积的大小基本上是时间上恒定的，且是已知的。可以对检测器元件的遮挡进行校正。
按照本发明的一种结构，所述阵列由一行彼此相邻设置的检测器元件构成。单行阵列在计算机断层造影中被采用。检测器模块可以方便地安装在现有的X射线装置中。省去对装置进行费事费钱的改装。
按照本发明的另一种结构，准直板基本上平行于z方向设置。这样一种设置可以用于单行检测器元件，其中这些检测器元件沿着与z方向相垂直的方向设置。准直板吸收方向的散射射线。
按照一种优选结构，准直板这样设置，使得横截面大体遮挡在入射面的中间部位。在此，遮挡表面例如沿z方向大体在入射面的中间部位。此外，遮挡表面例如沿方向尽可能远离入射面的边缘。在这种布置中，准直板可以特别简单地沿方向定位。在建议的设置中，尽管准直板相对于检测器元件的位置变化，但遮挡面积保持不变，且是已知的。因此准直板的位置变化不会引起X射线图像中的伪影。
按照本发明的又一种结构，所述阵列具有多个沿z方向彼此接续的行。例如检测器元件成棋盘形布置。在此，优选准直器具有基本平行于方向布置的准直板。这样的准直器吸收沿z方向和方向的散射射线。
在本发明的一种特别优选的结构中，准直板这样设置，使得横截面沿z方向和/或方向大体遮挡在入射面的中间部位。入射面的长度和宽度明显大于准直板的厚度。对于大体位于中间部位但不在入射面边缘附近的定位，为准直板的运动提供了特别大的空间。对于准直板的因热或机械而感应的小的常规运动，遮挡面积保持不变，且是已知的。
按照本发明的再一种结构，准直板这样设置，使得它们垂直于射线路径形成一种如线形、矩形、蜂窝形或菱形的几何形状。这种形状可以与检测器元件的形状相匹配。此外，在两维的、例如为矩形的布置中，准直板可以相互之间保持稳定，从而减小其运动。
此外，可以将准直板垂直于X射线的射线路径设计成之字形、波纹形和弯曲形。从而能提高准直器的机械强度。减小了为使准直板具有足够稳定性所要求的厚度。减小了入射面的遮挡表面，提高了几何效率。
按照本发明的一种优选结构，准直板垂直于射线路径具有小于150μm的平均厚度。薄的准直板减小了遮挡表面，提高了几何效率。这种准直板的机械稳定性可以借助于合适的形状或例如二维布置来加以提高。
按照本发明的一种特别优选的结构，检测器元件布置成具有最大为150μm的间隔，优选采用隔板作为中间连接件。这种尤其通过隔板厚度给定的检测器元件的间隔可以减小到为实现光学分开所要求的最小值。由于通过本发明的布置可以使隔板厚度明显减小，使得检测器元件的入射面相应增大。
按照本发明的另一种结构，准直板沿射线路径具有约为1cm至4cm的长度。这样的长度是实现将散射射线尽可能完全吸收所要求的。有利于吸收的长度取决于准直板的厚度和彼此之间的间隔。通过其形状和布置达到稳定的准直板可以制造成沿射线方向具有较大的长度。这提高了对散射射线的吸收。
此外，还建议准直板由钨或钼制成。钨和钼由于具有良好的吸收作用特别适用于制造准直板。
按照本发明的再一种结构，检测器元件具有将射线转换成电或光信号的转换器。该转换器尤其是由一种例如用Gd2OS陶瓷制成的闪烁体元件。在检测器元件的功能可以灵活实现的情况下，检测器模块可以应用在广阔的使用领域。
按照本发明的另一种措施，一种用于采集X射线的检测器、尤其是用于计算机断层造影的检测器，包括多个本发明的检测器模块。这种检测器具有本发明检测器模块的优点，可以代替常规的检测器。例如可以应用于计算机断层造影、光学检查、或单光子发射计算机断层造影(SPECT)。该检测器可以方便且低成本地生产。与常规的检测器相比，其具有更高的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作详细说明：
图1示出了一段检测器模块的透视图；
图2示出了另一检测器模块沿入射X射线方向的俯视图。
具体实施方式
图1示出了一段带有多个沿z方向并列设置的检测器元件1的检测器模块的透视图。在此，它可以是一种闪烁陶瓷。平行于方向，在一行中彼此相邻地设置着多个检测器元件1。每一个检测器元件1具有一个X射线3的入射面2。在每两个检测器元件1之间有一个隔板4。在检测器元件1上设置有准直板5。该准直板基本上平行于z方向。z方向与方向相垂直。每个准直板5在垂直于X射线3的入射方向6上具有横截面7。附图标记8表示入射面2的被遮挡表面。被遮挡表面8大体位于入射表面2的中间部位。附图标记9表示位于入射面2中、由于准直板5的运动而产生的遮挡区。准直板5相对于检测器元件1总是这样设置，使得该被遮挡区9完全在入射面2之内。从而，确保入射面2总是由遮挡表面8遮挡。准直板5沿方向具有厚度K，检测器元件1具有长度D，隔板4具有宽度S。附图标记10表示散射射线。
该检测器模块的功能如下：
检测器元件1采集沿方向6入射的X射线3。设置在每两个检测器元件之间的隔板4阻止检测器元件1的光学串扰4。为吸收散射射线10，在检测器元件1前沿X射线3的入射方向6设置了准直板5。入射面2被减小了遮挡表面8，该遮挡表面8是由在横截面7中吸收X射线造成的。隔板4未被遮挡。准直板5的运动可能由于热或机械的原因而引起，且在约100μm的范围内。运动时遮挡表面8的大小保持不变。该遮档表面8总是位于遮挡区9。遮挡表面8的大小是已知的。这使得检测器元件1的校准成为可能，从而该运动不会在X射线拍摄中造成伪影。将准直板5大体设置在检测器元件1的中间部位是特别有利的。检测器元件1的长度D明显大于准直板5的厚度K，例如为10倍。对于沿方向的定位，在长度D上存在另一个例如为100-200μm的空间。定位可以方便地实现。隔板的宽度S被减小到最小，从而恰好阻止了检测器元件的光学串扰。
对于给定的检测器模块，几何效率ηgeo可以简单地如下进行计算：
ηgeo＝(D-K)/(D+S)
通常，几何效率ηgeo由X射线检测面积与检测器的总面积之比给出。
在给定的检测器模块中，D＝1.4mm。准直板5的厚度为100μm，即K＝100μm。检测器元件1之间的足够的光学隔开可以用宽度S为100μm的隔板来实现。该检测器模块的ηgeo为86.67％。
现有技术中公开的准直板5设置在隔板4上方中间部位的检测器模块，几何效率仅达到80％。
图2示出具有三个沿z方向相接续的检测器行的检测器模块。检测器元件1成棋盘形布置，且彼此由隔板4分开。准直板5大体布置在检测器元件1上方的中间部位。准直板5垂直于z方向和方向形成栅格，且可以相互之间保持稳定。可以类似于图1简单地将准直板5定位在检测器元件1上方的中间部位。该定位沿z方向和沿方向不需要精确到几微米。此外，在准直板5运动如100-200μm时检测器元件1的遮挡表面保持不变，从而不会造成X射线图像中的伪影。

Claims (14)

1.一种用于采集X射线(3)的检测器模块，尤其是用于计算机断层造影的检测器模块，其包括一个由检测器元件(1)构成的阵列和一个在X射线(3)的路径(6)中设置在检测器元件(1)之前的准直器，其中，每个检测器元件(1)具有一个用于X射线(3)的入射面(2)，该准直器具有多个准直板(5)，每个准直板(5)具有一个与X射线路径(6)相垂直的、具有宽度K的横截面(7)，其特征在于：所述准直板(5)相对于所述检测器元件(1)这样设置，使得所述横截面(7)以其总宽度(K)遮挡所述入射面(2)。
2.按照权利要求1所述的检测器模块，其特征在于：所述阵列由一行彼此相邻设置的检测器元件(1)构成。
3.按照权利要求1或2所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)基本上平行于z方向(z)设置。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)这样设置，使得所述横截面(7)大体遮挡在所述入射面(2)的中间部位。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述阵列具有多个在z方向(z)上彼此接续的行。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述准直器具有基本平行于方向()布置的准直板(5)。
7.按照权利要求6所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)这样设置，使得所述横截面(7)沿z方向(z)和/或方向()大体遮挡在所述入射面(2)的中间部位。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)这样设置，使得它们垂直于射线路径(6)形成一种如线形、矩形、蜂窝形或菱形的几何形状。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)垂直于射线路径(6)具有小于150μm的平均厚度(K)。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述检测器元件(1)设置成具有最大为150μm的间隔(S)，优选采用隔板(4)作为中间连接件。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)沿射线路径(6)方向具有约为1cm至4cm的长度。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述准直板(5)优选由钨或钼制成。
13.按照权利要求1至12中任一项所述的检测器模块，其特征在于：所述检测器元件(1)具有将射线转换成电或光信号的转换器。
14.一种用于采集X射线的检测器，尤其是用于计算机断层造影的检测器，其包括多个如权利要求1所述的检测器模块。
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