CN1782737A - 探测器条块和由其组成的探测器及带有该探测器的ct仪 - Google Patents

探测器条块和由其组成的探测器及带有该探测器的ct仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种探测器条块(2)或由多个这种探测器条块(2)构成的探测器(1)，以及公开了一种带有一个这种探测器(1)的计算机层析X射线摄影仪，其中，每个探测器条块(2)由多个单个模件(5)构成。探测器条块有一个用于机械地固定各单个模件(5)的模件支座(3)和一个在结构上与之分开的用于各单个模件(5)电触点接通的印刷线路板(4)，从而可以无干扰地更换单个模件(5)，并且可以在建立电触点连通的同时方便地使单个模件(5)实现取向定位。

Description

探测器条块和由其组成的探测器及 带有该探测器的CT仪
技术领域
本发明涉及一种探测器条块以及一种由多个这种探测器条块构成的探测器。此外，本发明还涉及一种带有一个这种探测器的计算机层析X射线摄影仪。
背景技术
由EP 0847596B1已知一种用于X射线体层照相机的探测器，它由许多单个模件构成，它们与一个为探测器配设的构件支座直接地机械及电连接。每个单个模件有排成一个阵列的探测元件。探测器设计为使每个单个模件能无损更换。然而单个模件与构件支座电连接和机械连接的同时实施，尤其在要求单个模件彼此相对定位时带来一系列缺点。
各单个模件的电触点接通必须这样来设计，即，即便在与定位取向相关地推移单个模块时，也能可靠地保持电接触。但若要求与构件支座的电触点接通相对于推移运动不敏感，则在设计上很麻烦，并且用于制造相应接触元件(触角和接触面)的工艺也很复杂。
此外，在此已知的情况下在构件支座与单个模件之间可靠的电接触只有当接触元件在用一定的力固定时才有可能。然而与之相关的机械的相互作用使得各个模件难以方便和精确地定位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计一种探测器条块和一种探测器以及一种计算机层析X射线摄影仪，使得能以简单的方式在可靠地电触点接通的同时实现各单个模件的准确定位。
上述技术问题首先通过一种具有多个单个模件的探测器条块来解决，该探测器条块包括一个用于机械地固定各单个模件的模件支座和一个与之分开设计用于各单个模件电触点接通的印刷线路板，其中，该印刷线路板设在所述探测器条块背对X射线的那一侧。
其余的技术问题可相应地通过一种具有至少一个固定在一探测器机架上的如上所述的探测器条块的探测器以及一种带有这样一个探测器的计算机层析X射线摄影仪来解决。
按本发明，探测器条块有一个用于机械地固定多个单个模件的模件支座和一个与之分开的用于单个模件电触点接通的印刷线路板，其中，印刷线路板设在模件支座与单个模件对置的那一侧。
也就是说，与已知的情况相反，单个模件的机械固定和电触点接通按本发明在结构上彼此分开实施。基于机械与电功能的分离，单个模件可以方便地在单个模件可靠地触点接通的同时准确定位。避免了如在已知的情况下由于单个模件的电触点接通引起的机械上相互干扰作用。
按本发明有利的设计，电触点接通借助带状导线进行，所以当带状导线有适当长度和适当柔性时，以简单的方式允许在建立电接触的同时实现单个模件无阻碍地移动。带状导线可例如是所谓的柔性电缆。
优选地，电触点接通用于向各单个模件供电以及传输信号和控制指令，从而在各单个模件相互之间不需要另外的数据线或电源线。
在模件支座与各单个模件之间的机械固定有利地设计为可拆的，所以各单个模件可以无损地以简单的方式更换和彼此定位找齐。各单个模件的定位尤其也在实现单个模件的电触点接通的同时完成。
为了简单起见，下面将模件支座面朝X射线的那一侧称前侧，而模件支座相应地背对X射线的那一侧称后侧。
单个模件在模件支座上的机械固定优选地采用非常便于制造的螺钉连接装置。例如可以设想，模件支座分别有一个例如形式上为孔的洞，以及各单个模件上分别有一个与该孔相配的螺纹孔，所以这两个部分可通过一个螺钉连接，螺钉从模件支座的后侧出发穿过模件支座的孔导入单个模件的螺纹孔内。
也可以取代螺钉连接装置有利地采用夹紧装置，借助它可以将各自的单个模件与模件支座通过简单地插接彼此连接。
按本发明的一种有利的设计，模件支座有用于实现单个模件电触点接通的装置，从而可以在各单个模件与印刷线路板之间实现简单的电缆导引。在最简单的情况下，用于实施单个模件电触点接通的装置采用模件支座中的槽，它们例如通过铣削、钻孔或冲压制成。
按本发明的一项有利的设计，模件支座附加地配备有固定装置，它们用于将探测器在探测器机架上方便和可靠地机械固定。
各单个模件可以有利地按一维方向排列在探测器条块的模件支座上。但也可以设想探测器条块的其他构型，按此构型，各单个模件优选地按二维方向排列在模件支座上。具体要选择单个模件这两种布局的哪一种，可例如取决于使用的方式和所需要的探测面积。
每个单个模件可以有利地有电子构件，用于信号放大、信号处理或用于干扰信号的去耦。优选地，每个单个模件包括一个探测元件阵列，它们固定在一基底上，例如陶瓷基底上。
设在模件支座上的安装器件使得在构造探测器条块时有利地使单个模件在模件支座上的定位更加容易。按一种特别简单的设计，安装器件可以是标志线，它们分别指示相邻单个模件之间的边界线。但也可以取代标志线在模件支座中设隆起，单个模件在安装时可置入各个隆起之间。
按本发明有利的设计，每个探测元件是一个直接转换半导体。与之不同，同样可以设想每个探测元件包括一个闪烁器和一个光电二极管。为了平行校准所射入的X射线，可同样恰当的是为每个单个模件配设一准直仪。
附图说明
下面借助以下的示意图对本发明的一些具体实施方式及本发明的其他有利的扩展设计予以详细说明。附图中：
图1用部分立体视图和部分方框图表示一个计算机层析X射线摄影仪；
图2用立体分解视图表示按本发明的探测器条块；
图3是对于图2所示探测器条块的侧视图，但图中还示出形式上为插塞连接的机械连接装置和分别包括一闪烁器和一光电二极管的一些探测元件；以及
图4在俯视图中表示按本发明的探测器局部和多个固定在一探测器机架上的探测器条块。
具体实施方式
图1在部分立体透视、部分方框图中表示一个计算机层析X射线摄影仪。该计算机层析X射线摄影仪包括一个具有X射线源16和探测器1的照相系统，该探测器由多个探测器条块2构成，其中，每个探测器条块2有许多沿图1中表示的坐标系统的Z方向排列的单个模件5。此外计算机层析X射线摄影仪有用于处理由探测器1产生的探测器输出信号的计算装置19和一个用于显示结果图像的显示器20。
X射线源16和探测器1彼此以这样的方式对置地装在一个图1中未表示的可旋转的探测器机架上，即，在计算机层析X射线摄影仪运行时令从计算机X射线源16的焦点22射出并以边缘射线17为界的X射线束命中探测器1。
探测器机架可以借助一个图中没有表示的驱动装置沿图示的方向绕旋转轴线23旋转。在这里，旋转轴线23平行于图示的直角坐标系的Z轴延伸。对于一个放置在卧台18上的目标、例如患者的照相区，可以此方式为了重建多个体层图像制作来自不同投射方向或转角位置的X射线照片。在这里照相区也可以通过在照相系统16.1绕要检查的照相区旋转的同时沿Z轴的方向连续送进卧台18按螺旋线21的形式扫描。
每张X射线照片包括由所述探测器1产生的探测器输出信号，后者是对于通过照相区行进的X射线减弱的度量。探测器输出信号供入计算装置19，在那里取决于计算机层析X射线摄影仪的运行方式按一种已知的重建方法它们被计算为体层或体积图像。
图2表示按本发明的探测器条块2的立体分解示意图。该探测器条块2例如可以用于构建在图1中表示的计算机层析X射线摄影仪的探测器1。该探测器条块2由多个单个模件5构成，在图2中为了看得清楚起见只表示了其中一个单个模件5。这种单个模件5典型的尺寸沿图示的Z方向和方向在1cm×1cm至10cm×10cm的范围内。单个模件5的深度尺寸例如在1mm至15cm之间。图示各单个模件5沿一维方向前后排列在一共同的模件支座3上并机械地固定在该模件支座上，并与一个在结构上与模件支座3分开设计的印刷线路板4电连接。
每个单个模件5有一个由探测元件6组成的阵列固定在一基底7例如陶瓷基底上。所述探测元件6用于产生探测器输出信号，后者是对于从图1中所示X射线源16例如X射线管射出的并透射通过照相区的X射线被吸收程度的度量表示。命中一个探测元件6的X射线转换为一个探测器输出信号，在本实施方式中这通过直接转换半导体32进行。但X射线也可以借助为各个探测元件6分别配设的如图3中所示的闪烁器24和与闪烁器24光学耦合的光电二极管25转换。恰当的方式是为每个单个模件5配设一个视准器或准直仪8，使得由一个探测元件6分别检测一定的空间角区的X射线。
在基底7的背对X射线的下面称为后侧的那一侧上，在本实施方式中设一些电子构件28、29、30，用于电压处理、信号放大和借助电容器进行干扰信号去耦。但这些电子构件28、29、30并不是必须为基底7或单个模件5配设。也可以设想，在印刷线路板4上或为所述探测器机架配设的一电子设备上设置至少一部分电子构件28、29、30。
为了借助一个螺钉连接装置在单个模件5与模件支座3之间建立机械连接，为单个模件5设至少一个螺纹孔14。螺纹孔14恰当地可以加工在一个小的是基底7总体的一个组成部分的铝块34内。此外，在各自的单个模件5后侧装上一根连接电缆11，例如柔性电缆，用于建立单个模件5与印刷线路板4的电触点接通。连接电缆11与单个模件5以及与设在它上面的电子构件28、29、30牢固地钎焊连接。当然也可以设想，连接电缆11按插塞连接的形式可拆地安装在单个模件5上。
在模件支座3上为单个模件5的一个螺纹孔14分别配设一个洞15，所以单个模件5可为了与模件支座3建立机械连接用螺钉连接。为此，将一个螺钉16分别从模件支座3的后侧穿过洞15旋入单个模件5的螺纹孔14内。螺钉连接装置具有突出的优点，即，使这种机械连接为了单个模件5的彼此定位或更换可以方便地重新拆卸。但是，为了建立机械连接不仅适用螺钉连接装置，而且也如图4内所示适用插塞连接装置26、27，例如所谓的键槽连接装置。
模件支座3有安装器件35，例如形式上为施加在模件支座表面上的标志线，从而可以实现单个模件5定位准确地配合在模件支座3内。此外在模件支座3内设装置13，用于实施单个模件5的电触点接通或用于穿过单个模件5的连接电缆11。在图示的实施方式中，装置13包括纵向的槽，它们供从各单个模件5出发的各连接电缆11穿过用。
此外在模件支座3上设有固定装置10，后者可以将模件支座3或探测器条块2固定在一个探测器机架上。在图2所示的实施方式中，模件支座3设有形式上为孔的固定装置10，它用于建立螺钉连接。但也可以使用另类的固定装置10，例如插塞连接装置。
模件支座3优选地用金属制成。但原则上也可以使用任意其他材料。重要的仅仅是，模件支座3有一定刚度，以便各单个模件在计算机层析X射线摄影仪运行期间承受照相系统旋转时大的加速度力时也不会从其在模件支座3上的位置偏移出。
印刷线路板4与模件支座3在结构上分开设计并与之机械连接，但该机械连接也并非必需。印刷线路板4与各单个模件5处于柔性的电连接状态以及可以通过一个为此所设的接头9插入一个为探测器机架所配设的电子设备内。连接电缆11与印刷线路板4之间的电连接例如设计为可拆的插塞连接12的形式。
各单个模件5的机械固定和电触点接通可互相分开设计，所以在各单个模件5彼此相对定位时，当建立单个模件5的电触点接通时，不会发生如在前言所述的探测器结构中可能的那种机械的相互干扰作用的情况。确切地说，单个模件5的定位设计为与电触点接通无关。例如可以设想，在用于构造各自的探测器条块2的第一个装配步骤中，在脱开电触点接通的情况下完成单个模件5的准确定位，以及在第二个装配步骤中，通过将连接电缆11插入印刷线路板上为其设置的插塞连接装置12中，再建立单个模件5的电触点接通。
通过连接电缆11实现单个模件5的供电和信号尤其是探测器输出信号及控制指令的传输。连接电缆11与在印刷线路板4上的电接头9连接，后者再与一个图中未表示的为所述探测器机架配设的电子设备建立连接。
图3是对于图2所示按照本发明的探测器条块2的侧视图。但与图2不同，每个探测元件6并不具有一个直接转换半导体，而是有一个闪烁器24和一个与之光学耦合的光电二极管25。此外，在各单个模件5与模件支座3之间的机械连接不是借助螺钉连接装置14、15、16，而是通过插塞连接装置26、27实现，其中，每个插塞连接装置26、27由在单个模件一侧的配合销钉26和在模件支座一侧的配合孔27构成。
图4在俯视图中表示按本发明的探测器1的局部，它有许多固定在一个探测器机架31上的探测器条块2。在这里，每个探测器条块2通常构成一个弯曲的圆柱状外壳面的一个分段。多个并列的探测器条块2因而确定了一个圆柱形探测面，它有与一次检查相匹配的尺寸。每个探测器条块2由多个单个模件5构成，其中，单个模件5按二维排列在图4中看不见的一个模件支座3上。各单个模件5与一个在结构上与该模件支座3分开设计的印刷线路板4的电触点接通，在这里同样不能看到。为了看得清楚起见，仅对一个探测器条块2的部件标有附图标记。各单个模件5通过设在探测器条块2侧面的探测器机架螺钉33与所述探测器机架31连接。
除了图4中表示的探测器条块沿Z方向定位外，同样可以设想可以将探测器条块沿方向定位。探测器也不一定必须由许多探测器条块构成。完全可以有利地仅由唯一一个探测器条块构成探测器。在这种情况下取消了探测器条块间的彼此相对定位。

Claims (20)

1.一种具有多个单个模件(5)的探测器条块(2)，它包括一个用于机械地固定各单个模件(5)的模件支座(3)和一个与之分开设计用于各单个模件(5)电触点接通的印刷线路板(4)，其中，该印刷线路板(4)设在所述探测器条块(2)背对X射线的那一侧。
2.按照权利要求1所述的探测器条块，其中，所述各单个模件(5)的电触点接通借助带状导线(11)进行。
3.按照权利要求1或2所述的探测器条块，其中，所述电触点接通用于各单个模件(5)的供电以及传输信号和控制指令。
4.按照权利要求1至3之一所述的探测器条块，其中，在所述模件支座(3)与各单个模件(5)之间的机械固定设计为可拆的。
5.按照权利要求1至4之一所述的探测器条块，其中，为了在所述模件支座(3)与各单个模件(5)之间的机械固定采用螺钉连接装置(14、15、16)。
6.按照权利要求1至4之一所述的探测器条块，其中，为了在所述模件支座(3)与各单个模件(5)之间的机械固定采用夹紧装置(26、27)。
7.按照权利要求1至6之一所述的探测器条块，其中，所述模件支座(3)具有使各单个模件(5)电触点接通的装置(13)。
8.按照权利要求7所述的探测器条块，其中，所述用于使各单个模件(5)电触点接通的装置(13)是所述模件支座(3)中的槽。
9.按照权利要求1至8之一所述的探测器条块，其中，所述模件支座(3)具有用于将所述探测器条块(2)机械固定在一个探测器机架(31)上的固定装置(10)。
10.按照权利要求1至9之一所述的探测器条块，其中，所述模件支座(3)上有安装器件(35)。
11.按照权利要求10所述的探测器条块，其中，所述安装器件(35)是一条标志线。
12.按照权利要求1至11之一所述的探测器条块，其中，所述各单个模件(5)一维排列地装在所述模件支座(3)上。
13.按照权利要求1至11之一所述的探测器条块，其中，所述各单个模件(5)二维排列地装在所述模件支座(3)上。
14.按照权利要求1至13之一所述的探测器条块，其中，所述每个单个模件(5)具有用于信号放大、电压处理或干扰信号去耦的电子构件(28、29、30)。
15.按照权利要求1至14之一所述的探测器条块，其中，所述每个单个模件(5)有一个由探测元件(6)组成的阵列，该探测元件(6)阵列固定在一基底(7)上。
16.按照权利要求15所述的探测器条块，其中，所述每个探测元件(6)是一个直接转换半导体(32)。
17.按照权利要求15所述的探测器条块，其中，所述每个探测元件(6)有一个闪烁器(24)和一个光电二极管(25)。
18.按照权利要求1至17之一所述的探测器条块，其中，所述每个单个模件(5)有一准直仪(8)。
19.一种探测器(1)，其具有至少一个固定在一探测器机架(31)上的按照权利要求1至18之一所述的探测器条块(2)。
20.一种计算机层析X射线摄影仪，有一个按照权利要求19所述的探测器(1)。
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