CN1955760A - 探测器模块、探测器和计算机x射线断层造影装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种探测器模块(8)，其具有探测器元件阵列和第一印制电路板(12)，该探测器元件阵列设置在第一印制电路板(12)的一面上，在此优选该第一印制电路板(12)在与该阵列相对的另一面上具有至少一个凹处(15)，其中设置至少一个用于信号处理的电子组件(16)。该探测器模块(8)用于计算机X射线断层造影装置(1)的探测器(5)。

Description

探测器模块、探测器和计算机X射线断层造影装置

技术领域

本发明涉及一种具有探测器元件阵列和印制电路板的探测器模块。此外，本发明还涉及一种探测器和具有这种探测器模块的计算机X射线断层造影装置。

背景技术

在采用X射线装置，例如采用具有带X射线源和X射线探测器的X射线系统的计算机X射线断层造影装置成像时，人们力求使得可供获取影像的X射线探测器的探测面积尽可能地大，以便例如在X射线系统在绕患者的一次旋转中可以扫描患者的整个器官，例如心脏。这种也称为平面探测器的X射线探测器一般情况下由大量二维排列的探测器模块组成。每个探测器模块具有例如闪烁器阵列和光电二极管阵列，它们彼此对准并形成探测器模块的探测器元件。闪烁器阵列的元件将射在它们上的X射线转换成可见光，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。

事实表明，平面探测器结构方面的问题特别是探测器模块的光电二极管的电接触。在将单个探测器模块相继地设置在一个圆弧上的常规结构的X射线探测器中，信号处理电路可以设置在侧面或可将用于探测器模块的光电二极管触点接触的电缆从具有用于信号处理电子组件的印制电路板侧面引出，这一点可参阅US 2005/0029463 A1，而这种结构对于平面探测器上却是不可能的，因为由于探测器模块的二维设置而使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近探测器元件设置的电子组件为对由探测器模块的探测器元件提供的测量信号进行信号处理，需要大于探测器模块本身的探测平面两到四倍的面积。出于这一原因看来需要将具有信号处理电子组件的探测器模块垂直构成。

US 6396898 B1介绍了一种平面探测器的结构，它具有多个相互串联、各包括一个所谓的元件模块的探测器模块。探测器的元件模块具有垂直结构，也就是说，元件模块的组成部分包括闪烁器、光电二极管、具有信号处理电子组件的衬底和模块底板，它们相互垂直地设置。

此外在这样的探测器模块的垂直结构中还需注意良好的散热性，因为否则信号处理电子组件工作时就会产生可观的热量而损坏电子组件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，这样实现本文开始所述类型的探测器模块，使其可以构成平面探测器并在探测平面的附近存在设置信号处理电子组件的足够空间。本发明要解决的另一技术问题在于，提供一种由这种探测器模块构成的探测器和具有这种探测器的计算机X射线断层造影装置。

依据本发明上述技术问题是通过一种探测器模块解决的，其具有探测器元件阵列和第一印制电路板，该探测器元件阵列设置在第一印制电路板的一面上，在此第一印制电路板最好在与该阵列相对的另一面上具有至少一个凹处，里面设置至少一个用于信号处理的电子组件。因此提出一种探测器模块的垂直结构，其中，通过在第一印制电路板上具有等同于印制电路板框式结构的凹处，提供了在该凹处内以保护方式设置用于信号处理的电子组件的前提条件。探测器元件阵列和第一印制电路板一般情况下齐平向外封闭，从而各面均可以二维相互排列。

利用第一印制电路板的这种实施方式提供的前提条件是，依据本发明的一种方案，可以以探测器模块垂直结构延续的方式在第一印制电路板下面设置第二印制电路板，它同样具有至少一个凹处，里面设置至少一个用于信号处理的电子组件。因此通过将用于信号处理的电子组件设置在印制电路板的凹处内，可以根据信号处理电子组件所需的占用空间来重叠地设置多个这种印制电路板。通过印制电路板的这种实施方式达到探测器模块的紧凑和稳定的结构，在此可以提供在探测器元件附近设置信号处理电子组件的足够的面积。

依据本发明的一种方案，凹处可以构成为直角六面体形或者缝隙形，其中，后者可以更加简单地通过铣削制造。

依据本发明的一种实施方式，第一和第二印制电路板这样相互连接，使电信号可以从一个印制电路板向另一个印制电路板传输。依据本发明的一种方案，两个印制电路板相互的导电连接在此方面通过框式插头实现，从而无需附加的连接电缆便可以在两个印制电路板之间进行电信号的传输。这样可以形成一种具有清晰外部轮廓的探测器模块的紧凑结构，从而可以简单的方式平面并排设置多个这种探测器模块。前面谈到在印制电路板之间传输电信号，那么对此不仅是指传输利用探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还有对印制电路板上的电子组件的控制信号。

依据本发明的一种方案，在第一印制电路板的凹处和/或者第二印制电路板的凹处内这样设置至少一个ASIC，使其不超出凹处，从而印制电路板可以相互重叠地设置。此外，还这样设置凹处内的其他电子组件，使其不超出各凹处。

设置在印制电路板之一的凹处内的ASIC最好至少基本上与印制电路板的表面齐平封闭。如果然后依据本发明的方案在第一和第二印制电路板之间设置具有良好导热性材料的隔板，那么ASIC可与隔板接触或设置在隔板上，从而探测器模块及ASIC工作时产生的废热可以通过隔板排出。在此方面依据本发明的实施方式，隔板由金属例如铜或者铝构成。

依据本发明的另一方案，探测器模块设置在同样具有良好导热性材料的支撑板上。支撑板在此可以涂敷具有良好导热性材料如铜的轨道或者由这种材料整体构成。为使探测器模块工作时产生的废热通过支撑板有效地从探测器模块排出，依据本发明的一种实施方式，利用具有良好导热性的适当连接件将探测器模块固定在支撑板上。依据本发明的一种方案，证明金属材料的螺钉为适用于在支撑板上固定探测器模块的连接件。据此探测器模块工作时出现的废热可以完全通过隔板、连接件和支撑板排出。

依据本发明的一种实施方式，探测器元件阵列可以是直接转换X射线的探测器元件阵列。但探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，在探测器元件阵列上面设置准直仪，以便只让确定空间方向的X射线到达探测器元件阵列上。

本发明涉及探测器的技术问题通过一种具有多个上述探测器模块的用于X射线的探测器得以解决。在此方面，最好在一个支撑板上设置多个探测器模块。依据本发明的一种实施方式，支撑板这样构成，使多个探测器模块相继设置在支撑板上。最后，为构成平面探测器，将具有探测器模块的多个支撑板相邻地设置。如果该探测器用于计算机X射线断层造影装置，则使其对准计算机X射线断层造影装置的系统轴方向，而将设置有探测器模块的支撑板在方向上相邻地设置在探测器弓形架上，从而构成带有探测器模块的圆柱体部分表面。

附图说明

附图中示意性示出本发明的实施例。其中：

图1以部分方框图的形式示意性示出计算机X射线断层造影装置；

图2以剖面图示出图1中计算机X射线断层造影装置的探测器模块；

图3以解析透视图示出图2的探测器模块；以及

图4和5示出具有凹处的印制电路板俯视图。

具体实施方式

图1以部分框图示意示出计算机X射线断层造影装置1。该计算机X射线断层造影装置1包括X射线源2，从其焦点F发出X射线束3，该射线束以图1中没有示出但本身公知的光阑例如构成扇形或者棱锥形。X射线束3透射所要检查的检查对象4并射中X射线探测器5。X射线源2和X射线探测器5以图1中未示出的方式彼此相对地设置在计算机X射线断层造影装置1的旋转框架上，该旋转框架可在方向上绕计算机X射线断层造影装置1的系统轴线Z旋转。在计算机X射线断层造影装置1工作时，设置在旋转框架上的X射线源2和X射线探测器5环绕检查对象4旋转，在此，从不同的投影方向获取检查对象4的X射线图像。在此每个投影穿过检查对象4并由于透射检查对象4而减弱的X射线射中X射线探测器5，在此X射线探测器5产生相应于所射中的X射线的强度的信号。图像计算机6从利用X射线探测器5测定的信号中以本身公知的方式计算出检查对象4的一个或者多个可在可视装置7上显示的二维或者三维图像。

X射线探测器5在本实施例的情况下具有大量探测器模块，它们在方向和Z方向上相邻地设置在作为圆柱体部分表面的探测器弓形架29上并形成平面X射线探测器5。

图2以剖面图举例示出了X射线探测器5的探测器模块8。探测器模块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的上面有准直仪9，从而仅使来自特定空间方向的X射线可以到达闪烁器阵列10。闪烁器阵列10是结构化的并据此包括大量未详细示出的闪烁器元件，它们分别对应于包括大量光电二极管的光电二极管阵列11的一个光电二极管。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射线探测器元件的阵列，其中，一个探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制电路板12上。在朝向光电二极管阵列11的一侧，印制电路板12如从图3可看到的那样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制电路板12的焊接区13导电连接。

在本实施例的情况下，印制电路板12在其与光电二极管阵列11相对的面上具有例如可以通过铣削产生的直角六面体形的凹处15。直角六面体形凹处15这样构成，使其由边缘环绕或包围，从而使印制电路板12基本上具有框式的结构。但凹处也可以构成为缝隙形，从而使其在两侧由边缘包围并在两侧敞开。在此后一种方案的优点在于凹处的制造。所提到的两种凹处的实施方式在图4和5中以俯视图示出。凹处15的底部以未详细示出的方式具有印制导轨。在印制电路板12的凹处15内设置处理由光电二极管提供的测量信号所需的电子组件，它们为电接触而与各印制导轨连接。凹处15内的印制导轨以未详细示出的方式借助于贯穿连接(Durchkontaktierung)穿过印制电路板12与焊接区13导电连接。用于信号处理的电子组件尤其包括至少一个ASIC 16，但也包括其他没有详细示出的组件，例如像用于稳定供电电压的电容器、放大电路等等。电子组件这样设置在凹处15内，使其不超出凹处15，从而使凹处15具有对组件的保护作用。

此外，印制电路板12的凹处15使得可以简单的方式在印制电路板12的下面设置其他电路板。这一点通常是需要的，因为如开头所提到的那样，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，需要大于探测器模块8本身的探测面积两到四倍的面积。因此在本实施例的情况下在印制电路板12的下面通过隔板18设置第二印制电路板17。第二印制电路板17也具有以与第一印制电路板12的凹处15同样方式构成的凹处19。在第二印制电路板17的凹处19内同样存在导轨和用于信号处理的电子组件，在本实施例的情况下其下面设置两个ASIC 20、21。电子组件同样这样设置在凹处19内，使其不超出凹处19，从而使凹处19具有对组件的保护作用。

无论是在第一印制电路板12上还是在第二印制电路板17上，导轨以图中未示出的方式通到各印制电路板12、17的边缘。印制电路板12、17相互间的电连接或者通过在两个印制电路板12、17的边侧导轨之间引导的连接电缆或者优选通过框式插头22来实现。为此印制电路板12、17在彼此相向的面具有插接触头23，它们分别与两侧具有插接触头的框式插头22的插接触头共同作用。第二印制电路板17的插接触头23可以在图3中看出。

为使探测器模块8本身电接触，在本实施例的情况下第二印制电路板17具有连接电缆24，它通过未示出的贯穿连接穿过第二印制电路板17与第二印制电路板17的导轨连接，并通过框式插头22还与第一印制电路板12导电连接。据此由光电二极管产生的测量信号可以利用两印制电路板12、17的电子组件进行预处理，并通过电缆24传输到探测器模块8后置的电子组件以继续进行信号处理，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汇流环的计算机X射线断层造影装置1的旋转部件与固定部件之间的未示出的接口输送到图像计算机6。

此外在框式插头22中在探测器模块8的组装状态下还容纳已经提到的隔板18。在此特别是两个印制电路板12、17的ASIC 16、20、21这样设置在凹处15、19内，使其位于隔板18上。由于隔板18具有良好导热性的材料，也就是说，或者具有这种材料的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制成，所以按照这种方式在探测器模块8工作时特别是可以将ASIC 16、20、21产生的废热从探测器模块8排出。这一点还可以这样达到，即将具有探测器阵列的第一印制电路板12、隔板18和第二印制电路板17利用金属螺钉25固定在同样具有良好导热性材料的支撑板26上。支撑板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完全由良好导热性的材料最好是金属构成。

正如从图3可看到的那样，支撑板26具有多个用于探测器模块8的位置，在本实施例的情况下具有五个这样的位置，在此探测器模块8可以这样设置在支撑板26上，使其在探测器模块8之间没有明显间隙的情况下形成探测器固定销(Detektorriegel)或探测器模块行。对于图1的计算机X射线断层造影装置1的X射线探测器5，在探测器弓形架29上在方向上相邻地设置多个在计算机X射线断层造影装置1的系统轴Z方向上对准的探测器模块行。

所介绍的探测器模块8的结构特别具有优点的是，该模块可以在与探测器模块8法线方向相应的主离心力的方向上以很小的延伸非常紧凑地构成。由此可以整体重量更轻地设计X射线探测器，从而减少工作时在X射线探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射线探测器5在工作时将更加稳定且定位更加精确。这一点的结果是，通过相应大地构成X射线探测器5不仅可以扩大系统轴Z方向上的覆盖，而且由于探测器内用于信号线路的短的导线长度还提高了信号质量并减少了颤噪效应的出现。

如果信号处理电子组件在探测器模块内需要更多的空间，那么也可以将所介绍的设置以所介绍的方式在垂直设置上扩展一个或者多个印制电路板。

但探测器模块也可以仅包括一个印制电路板，如果信号处理电子组件仅需要少量空间的话，那么该印制电路板一般情况下无隔板地设置在支撑板上。

在第一与第二印制电路板之间设置隔板仅仅是可选择的，并因此也可以取消。

探测器模块也不一定非得与支撑板螺钉连接。确切地说，它们也可以利用固定夹或者其他方式设置在支撑板上。

Claims (24)

1.一种探测器模块，具有探测器元件阵列和第一印制电路板(12)，该探测器元件阵列设置在该第一印制电路板(12)的一面上，其中，该第一印制电路板(12)具有至少一个凹处(15)，里面设置有至少一个用于信号处理的电子组件(16)。

2.根据权利要求1所述的探测器模块，包括第二印制电路板(17)，它设置在所述第一电路板(12)的下方并具有至少一个凹处(19)，里面设置有至少一个用于信号处理的电子组件(20，21)。

3.根据权利要求1或2所述的探测器模块，其中，所述凹处(15，19)构成为直角六面体形。

4.根据权利要求1至3之一所述的探测器模块，其中，所述凹处(15，19)构成为缝隙形。

5.根据权利要求2至4之一所述的探测器模块，其中，所述第一和第二印制电路板(12，17)这样相互连接，使电信号可以从一个印制电路板传输到另一个印制电路板(12，17)。

6.根据权利要求2至5之一所述的探测器模块，其中，所述第一和第二印制电路板(12，17)借助于框式插头(22)这样相互连接，使电信号可以从一个印制电路板传输到另一个印制电路板(12，17)。

7.根据权利要求1至6之一所述的探测器模块，其中，在所述第一印制电路板(12)的凹处(15)内这样设置至少一个ASIC(16)，使其不超出该凹处(15)。

8.根据权利要求2至7之一所述的探测器模块，其中，在所述第二印制电路板(17)的凹处(19)内这样设置至少一个ASIC(20，21)，使其不超出该凹处(19)。

9.根据权利要求2至8之一所述的探测器模块，其中，在所述第一和第二印制电路板(12，17)之间设置具有良好导热性材料的隔板(18)。

10.根据权利要求9所述的探测器模块，其中，所述隔板(18)由金属构成。

11.根据权利要求9或10所述的探测器模块，其中，所述隔板(18)由铜或者铝构成。

12.根据权利要求9至11之一所述的探测器模块，其中，至少一个ASIC(16，20，21)设置在所述隔板(18)上。

13.根据权利要求1至12之一所述的探测器模块，该模块设置在具有良好导热性材料的支撑板(26)上。

14.根据权利要求13所述的探测器模块，该模块利用连接件(25)这样固定在所述支撑板(26)上，使探测器模块(8)工作时产生的废热可以通过该支撑板(26)从探测器模块(8)排出。

15.根据权利要求13或14所述的探测器模块，该模块与所述支撑板(26)用螺钉连接。

16.根据权利要求1至15之一所述的探测器模块，其中，所述探测器元件阵列为直接转换X射线的探测器元件阵列。

17.根据权利要求1至15之一所述的探测器模块，其中，所述探测器元件阵列具有闪烁器阵列(10)和光电二极管阵列(11)。

18.根据权利要求1至17之一所述的探测器模块，该模块具有设置在所述探测器元件阵列上面的准直仪(9)。

19.一种用于X射线的探测器，具有多个根据权利要求1至18之一所述的探测器模块(8)。

20.根据权利要求19所述的探测器，该探测器具有至少一个上面设置有多个探测器模块(8)的支撑板(26)。

21.根据权利要求20所述的探测器，其中，所述探测器模块(8)相继设置在所述支撑板(26)上。

22.根据权利要求20或21所述的探测器，其中，多个具有探测器模块(8)的支撑板(26)相邻地设置。

23.根据权利要求20至22之一所述的探测器，其中，所述支撑板(26)设置在探测器弓形架(29)上。

24.一种计算机X射线断层造影装置，具有根据权利要求19至23之一所述的探测器(5)。

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