CN1912651A - 检测器模块、检测器和计算机断层造影设备 - Google Patents

检测器模块、检测器和计算机断层造影设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种检测器模块,具有检测器元件阵列和印刷电路板(12),在其第一面上设置检测器元件阵列并且在其第二面上设置至少一个用于信号处理的组件(16),其中,印刷电路板(12)与具有自由空间的插头(22)导电连接,在其自由空间内容纳组件。检测器模块(8)用于计算机断层造影设备(1)的检测器(5)。

Description

检测器模块、检测器和计算机断层造影设备
技术领域
本发明涉及一种具有检测器元件阵列和印刷电路板的检测器模块。此外,本发明还涉及一种检测器和一种具有这种检测器模块的计算机断层造影设备。
背景技术
在采用X射线设备、例如具有包括X射线源和X射线检测器的X射线系统的计算机断层造影设备成像时,力求尽可能大地产生可供获取图像所使用的X射线检测器的探测面积,以便例如在X射线系统环绕患者旋转时可以扫描患者的整个器官例如心脏。这种也称为平面检测器的X射线检测器一般情况下由大量二维依次排列的检测器模块组成。每个检测器模块例如具有闪烁器阵列和光电二极管阵列,它们彼此对准并形成检测器模块的检测器元件。闪烁器阵列的元件将射在它们上的X射线辐射转换成可见光,该可见光由光电二极管阵列的后置光电二极管转换成电信号。
事实证明,平面检测器结构方面的问题在半导体检测器的情况下,特别是检测器模块或检测器元件的光电二极管的电接触。在单个检测器模块连续设置在一个圆弧上的常规结构X射线检测器中,处理信号的电子组件可以侧面设置或用于检测器模块的光电二极管接触的电缆可从具有处理信号的电子组件的印刷电路板侧面引出,这一点可参阅US 2005/0029463 A1,而这种结构在平面检测器上却不再可能,因为由于检测器模块的二维设置,侧面不再存在自由空间。在此应当注意的是,出于测量技术的原因尽可能靠检测器元件设置的电子组件来对由检测器模块的检测器元件提供的测量信号进行信号处理,需要比检测器模块本身的探测平面大两到四倍的面积。出于这一原因具有处理信号的电子组件的检测器模块看来需要垂直构成。
US 6396898 B1描述了一种平面检测器的结构,它具有多个连续排列各自包括一个所谓元件模块的检测器模块。检测器的元件模块具有垂直结构,也就是说,包括元件模块的组成部分的闪烁器、光电二极管、具有处理信号的电子组件的衬底和模块底板垂直叠加设置。
此外,在检测器模块的这种垂直结构中还需注意良好的散热,因为否则处理信号的电子组件运行时可观的放热会损坏电子组件。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,这样构成本文开头所述类型的检测器模块,使其可以构成平面检测器并在探测平面的附近存在设置处理信号的电子组件的足够空间。另一技术问题在于,给出一种由这种检测器模块构成的检测器以及一种具有这种检测器的计算机断层造影设备。
依据本发明上述技术问题是通过一种检测器模块得以解决的,该检测器模块具有检测器元件阵列和印刷电路板,在其第一面上设置检测器元件阵列并在其第二面上设置至少一个用于信号处理的组件,其中,印刷电路板与具有自由空间的插头导电连接,在其自由空间内容纳组件。该检测器模块因此具有垂直结构,其中,通过插头的结构可以使用于信号处理的电子组件在常规印刷电路板上靠近检测器元件阵列设置。通过将组件容纳在插头的自由空间内,在此不仅形成对组件的机械保护作用,而且还可以实现检测器模块的紧凑式结构。检测器元件阵列、印刷电路板和插头一般情况下齐平向外封闭,从而各面均可以二维相互排列。
依据本发明的一种实施方式,插头框式构成。优选地在插头框架的上面和底面存在相互导电连接的插接触点。框式插头的空腔内部构成设置在印刷电路板上的组件可以伸入的自由空间。插头的框架向外对容纳在自由空间内的组件形成机械保护作用。但插头也可以盒式构成,也就是说,在一面上敞开而在另一面上具有底。插头的这种方案在下述情况下可以对框架选择使用,即插头利用其底面例如设置在用于构成平面检测器的基板上,检测器模块通过该基板导电连接。
不过,优选插头的框式方案,特别是在依据本发明的一种实施方式中,检测器模块包括设置在第一印刷电路板下面的第二印刷电路板。第二印刷电路板通过插头这样与第一印刷电路板连接,使电信号可以从一个向另一个印刷电路板传输。此外,依据本发明的一种方案,通过具有第二印刷电路板可以在检测器元件阵列的附近设置最好多个用于信号处理的组件。依据本发明的一种实施方式,用于信号处理的组件设置在第二印刷电路板面向第一印刷电路板的面上并容纳在插头的自由空间内。如果需要,还可以具有其它印刷电路板,它们各自通过具有自由空间的插头相互导电连接。前面谈到在印刷电路板之间传输电信号,对此不仅是指传输利用检测器元件阵列测量的信号,而且也指传输供电电流或者供电电压以及需要时也指印刷电路板上存在的电子组件的控制信号。
依据本发明的方案,在第一印刷电路板和/或者第二印刷电路板上这样设置至少一个ASIC,使其不超出自由空间。如果设置在两个印刷电路板上的ASIC彼此面对,那么插头在其尺寸上这样构成,使两个印刷电路板的ASIC不接触也不相互影响。如果印刷电路板上存在其它电子组件,则它们也完全容纳在自由空间内。
依据本发明的一种实施方式,在第一和第二印刷电路板之间设置具有良好导热性材料的隔板。两个印刷电路板的ASIC优选地靠在隔板上,从而检测器模块运行时产生的废热可以通过隔板从检测器模块排出。在此,依据本发明的这些实施方式,隔板由金属例如铜或者铝构成。
依据本发明的另一方案,检测器模块设置在同样具有良好导热性材料的基板上。在此,基板可以采用良好导热性材料如铜的印刷线路涂层或者由这种材料整体构成。为使检测器模块运行时产生的废热通过基板有效地从检测器模块排出,依据本发明的一种实施方式,检测器模块利用良好导热性的适当的连接件固定在基板上。依据本发明的一种方案,在此证明金属材料的螺钉为适用于在基板上固定检测器模块的连接件。据此检测器模块运行时出现的废热可以完全通过隔板、连接件和基板排出。
依据本发明的实施方式,检测器元件阵列可以是在半导体材料的基础上直接转换X射线辐射的检测器元件阵列。不过,检测器元件阵列也可以具有彼此相对对准的闪烁器阵列和光电二极管阵列。
此外,依据本发明的一种实施方式,检测器元件阵列上面设置准直器,以便只让确定空间方向的X射线辐射到达检测器元件阵列上。
关于检测器的技术问题是通过一种具有多个上述检测器模块的用于X射线辐射的检测器得以解决的。在此,在一个基板上优选地设置多个检测器模块。依据本发明的一种实施方式,基板这样构成,使多个检测器模块依次设置在基板上。为构成一种平面检测器,最后具有检测器模块的多个基板并排设置。如果该检测器用于计算机断层造影设备,那么对准计算机断层造影设备对称轴线方向具有检测器模块的基板在检测器弓形架上以方向定位,使得一个圆柱体平面配有检测器模块。
附图说明
在示意的附图中示出了本发明的实施例。其中:
图1以部分方框图式的示意图示出计算机断层造影设备,
图2以剖面图示出图1的计算机断层造影设备的检测器模块,
图3以分解透视图示出图2的检测器模块,以及
图4示出盒式插头。
具体实施方式
图1以部分方框图式的示意图示出计算机断层造影设备1。该计算机断层造影设备1包括X射线源2,从其焦点F发出X射线束3,该射线束利用图1中没有示出但本身公知的光阑例如扇形或者棱锥形构成。X射线束3透射待检查的检查对象4并射中X射线检测器5。X射线源2和X射线检测器5以图1中未示出的方式彼此相对设置在计算机断层造影设备1的旋转框架上,该旋转框架在方向上可以绕计算机断层造影设备1的系统轴Z旋转。计算机断层造影设备1运行时,设置在旋转框架上的X射线源2和X射线检测器5绕检查对象4旋转,其中,从不同的投影方向获取检查对象4的X射线照片。在此,每个投影穿过检查对象4并由于透射检查对象4而衰减的X射线辐射射中X射线检测器5,其中,X射线检测器5产生与所射中的X射线辐射强度相应的信号。图像计算机6以本身公知的方式从利用X射线检测器5测定的信号中计算出检查对象4的一个或者多个二维或者三维图像,这些图像可在显示设备7上显示。
X射线检测器5在本实施例的情况下具有大量检测器模块8,它们在方向和Z方向上并排设置在为圆柱体分表面的检测器弓形架29上并形成平坦的X射线检测器5。
图2以剖面图示例性示出X射线检测器5的检测器模块8。检测器模块8具有垂直结构,其中,闪烁器阵列10设置在光电二极管阵列11的上面。闪烁器阵列10的上面存在准直器9,从而仅来自确定的空间方向的X射线辐射可以到达闪烁器阵列10上。闪烁器阵列10结构化并且包括大量未详细示出的闪烁器元件,它们各自分配给包括大量光电二极管的光电二极管阵列11的光电二极管。闪烁器阵列10和光电二极管阵列11彼此相对对准并相互粘接。闪烁器阵列10和光电二极管阵列11因此形成X射线辐射的检测器元件阵列,其中,一个检测器元件具有一个闪烁器元件和一个光电二极管。
光电二极管阵列11在本实施例的情况下设置在第一印刷电路板12上。如从图3可看到的那样,在朝向光电二极管阵列11的面上印刷电路板12具有所谓焊盘的焊接区13。在本实施例情况下设置在HTCC支撑材料(HighTemperature Cofired Ceramic)上的光电二极管阵列11的光电二极管通过焊料球14在HTCC支撑材料的底面上与印刷电路板12的焊接区13导电连接。
印刷电路板12在其远离光电二极管阵列11的面上具有处理由光电二极管提供的测量信号所需的电气和电子组件,它们为导电接触而与未示出的各印刷线路连接。印刷线路以未详细示出的方式借助于金属化孔穿过印刷电路板12与焊接区13导电连接。用于信号处理的组件包括特别是至少一个ASIC 16,但也包括其它没有详细示出的组件,例如像用于稳定供电电压的电容器、放大电路等。
在本实施例的情况下,第一印刷电路板12的下面设置第二印刷电路板17,以提供用于靠近检测器阵列设置处理信号的电子组件的其它平面。这一点通常是需要的,因为如本文开头所提到的那样,出于测量技术的原因尽可能靠近光电二极管设置的电子组件为处理由光电二极管提供的测量信号,需要比检测器模块8本身探测面积大两到四倍的面积需求。第二印刷电路板17在本实施例的情况下通过隔板18设置在印刷电路板12的下面。第二印刷电路板17在本实施例的情况下在其朝向第一印刷电路板12的面上同样具有印刷线路和用于信号处理的组件,其下面在本实施例的情况下设置ASIC 20。
无论是在第一印刷电路板12还是在第二印刷电路板17上,印刷线路以图中未示出的方式通到各自印刷电路板12、17的边缘。印刷电路板12、17相互间的导电连接优选地通过提供自由空间15的框式插头22完成。为此,印刷电路板12、17彼此相对的面具有插接触点23,它们各自与存在于框式插头22两侧并相互连接的框式插头22的插接触点19共同作用。第二印刷电路板17的插接触点23在图3中可以看出。
插头22的具有自由空间15的框式结构可以使设置在常规印刷电路板12和17上用于信号处理的组件,特别是ASIC16和20容纳在自由空间15内,由此不仅实现检测器模块8紧凑、垂直的结构,而且还实现对这些电子组件的保护作用。在此,插头22由塑料构成,里面装入导电连接和插接触点19。
为使检测器模块8本身导电接触,第二印刷电路板17在本实施例的情况下具有连接电缆24,它通过未示出的金属化孔穿过第二印刷电路板17与第二印刷电路板17的印刷线路连接并通过框式插头22也与第一印刷电路板12导电连接。据此,由光电二极管产生的测量信号可以利用第二印刷电路板12、17的组件被预处理并且通过电缆24传输到检测器模块8后置的电子组件继续进行信号处理,直至所处理的测量信号最后到达计算机6。在此,所处理的测量信号通过例如为滑环的计算机断层造影设备1的旋转部件与计算机断层造影设备1的固定部件之间未示出的接口输送到图像计算机6。
此外,在检测器模块8的组装状态下在框式插头22内还容纳已经提到的隔板18。在此,特别是两个印刷电路板12、17的ASIC16、20这样容纳在自由空间15内,使其靠在隔板18上。因为隔板18具有良好导热性的材料,也就是说,或者采用这种材料涂层或者如在本实施例的情况下那样完全由金属例如铜或者铝构成,所以按照这种方式在检测器模块8运行时特别是ASIC 16、20产生的废热从检测器模块8排出。这一点由此也可以达到,即具有检测器阵列的第一印刷电路板12、隔板18和第二印刷电路板17利用金属螺钉25固定在同样具有良好导热性材料的基板26上。基板26为排放热量或者具有由金属材料例如铜构成的导热轨,或者如在本实施例情况下那样完全由良好导热性的材料最好是金属构成。
如从图3可看到的那样,基板26具有多个位置,在本实施例的情况下具有五个用于检测器模块8的位置,其中,检测器模块8可以这样设置在基板26上,使其在检测器模块8之间没有明显间隙的情况下形成检测器定位或检测器行。为图1的计算机断层造影设备1的X射线检测器5在检测器弓形架29上的方向上并排设置多个在计算机断层造影设备1的系统轴线Z方向上对准的检测器模块行。
所描述的检测器模块8的结构特别具有优点的是,该模块可以按照很小的延伸在相当于检测器模块8法线方向的主离心力方向上非常紧凑地构成。由此可以整体重量更轻地设计X射线检测器,从而减少运行时在X射线检测器高速旋转情况下以多倍提高的旋转质量。通过由于更轻的结构而减少的机械负荷,降低了弯曲现象;因此X射线检测器5运行时尺寸更加稳定且定位更加精确。其结果是,通过相应大地构成X射线检测器5不仅可以扩大系统轴Z方向上的覆盖,而且通过检测器内部信号导线缩短了导线长度还提高了信号质量和减少出现颤噪效应。
如果检测器模块内为处理信号的电子组件需要更多的空间,那么所描述的设置也可以所描述的方式在垂直设置上扩展一个或者多个印刷电路板。
不过,如果处理信号的电子组件仅需要少量空间的话,那么检测器模块也可以仅包括一个印刷电路板,该印刷电路板一般情况下无隔板设置在基板上。在这种情况下作为对框式插头的选择可以使用图4中所示的盒式插头30,它在自由空间31旁具有用于连接在印刷电路板上的插接触点32。该插头同样可以选择性地具有插接触点的底板33而设置在基板26上。
在第一与第二印刷电路板之间设置隔板仅仅是可选的并据此也可以取消。
检测器模块也不一定非得与基板螺钉连接。而是它们也可以利用固定夹或者其它方式设置在基板上。
代之以包括闪烁器阵列和光电二极管阵列的检测器元件阵列,检测器模块也可以具有直接转换X射线辐射的检测器元件阵列。
上面结合计算机断层造影设备对本发明进行了说明。不过,检测器模块和检测器也可以在其它X射线设备例如C形臂X射线设备上使用。

Claims (23)

1.一种检测器模块,具有检测器元件阵列和印刷电路板(12),在其第一面上设置检测器元件阵列并且在其第二面上设置至少一个用于信号处理的组件(16),其中,印刷电路板(12)与具有自由空间(15)的插头(22)导电连接,在其自由空间(15)内容纳组件(16)。
2.按权利要求1所述的检测器模块,其中,插头框式(22)或者盒式(30)构成。
3.按权利要求1或2所述的检测器模块,该模块包括设置在第一印刷电路板(12)下面的第二印刷电路板(17),其中,第二印刷电路板(17)通过插头(22)这样与第一印刷电路板(12)连接,使电信号可以从一个向另一个印刷电路板(12,17)传输。
4.按权利要求3所述的检测器模块,其中,在第二印刷电路板(17)上设置至少一个用于信号处理的组件(20)。
5.按权利要求3或4所述的检测器模块,其中,设置在第二印刷电路板(17)上用于信号处理的组件(20)设置在第二印刷电路板(17)的面对第一印刷电路板(12)的面上并容纳在插头(22)的自由空间(15)内。
6.按权利要求1至5中任意一项所述的检测器模块,其中,第一印刷电路板(12)上这样设置至少一个ASIC(16),使其不超出自由空间(15)。
7.按权利要求3至6中任意一项所述的检测器模块,其中,第二印刷电路板(17)上这样设置至少一个ASIC(20),使其不超出自由空间(15)。
8.按权利要求3至7中任意一项所述的检测器模块,其中,第一和第二印刷电路板(12,17)之间设置具有良好导热性材料的隔板(18)。
9.按权利要求8所述的检测器模块,其中,隔板(18)由金属构成。
10.按权利要求8或9所述的检测器模块,其中,隔板(18)由铜或者铝构成。
11.按权利要求8至10中任意一项所述的检测器模块,其中,至少一个ASIC(16,20)靠在隔板(18)上。
12.按权利要求1至11中任意一项所述的检测器模块,该模块设置在具有良好导热性材料的基板(26)上。
13.按权利要求12所述的检测器模块,该模块利用连接件(25)这样固定在基板(26)上,使检测器模块(8)运行时产生的废热可以通过基板(26)从检测器模块(8)排出。
14.按权利要求12或13所述的检测器模块,该模块与基板(26)螺钉连接。
15.按权利要求1至14中任意一项所述的检测器模块,其中,检测器元件阵列为直接转换X射线辐射的检测器元件阵列。
16.按权利要求1至14中任意一项所述的检测器模块,其中,检测器元件阵列具有闪烁器阵列(10)和光电二极管阵列(11)。
17.按权利要求1至16中任意一项所述的检测器模块,该模块具有设置在检测器元件阵列上面的准直器(9)。
18.一种用于X射线辐射的检测器,其具有按权利要求1至17中任意一项所述的多个检测器模块(8)。
19.按权利要求18所述的检测器,该检测器具有至少一个上面设置多个检测器模块(8)的基板(26)。
20.按权利要求19所述的检测器,其中,检测器模块(8)依次设置在基板(26)上。
21.按权利要求19或20所述的检测器,其中,具有检测器模块(8)的多个基板(26)并排设置。
22.按权利要求19至21中任意一项所述的检测器,其中,基板(26)设置在检测器弓形架(29)上。
23.一种计算机断层造影设备,具有按权利要求18至22中任意一项所述的检测器(5)。
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