CN206235582U - X射线计算机断层摄影装置及x射线数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种X射线计算机断层摄影装置以及X射线数据采集装置，不仅可以简化探测器与模拟‑数字转换电子装置的连接，同时还可以避免X射线损伤模拟‑数字转换电子装置。所述X射线数据采集装置包括用于检测X射线的探测器阵列和采集信号的模拟‑数字转换电子装置，还包括连接在所述探测器阵列和所述模拟‑数字转换电子装置之间的电路板，所述探测器阵列、所述电路板和所述模拟‑数字转换电子装置由上至下依次设置，所述电路板设有射线遮挡区域，所述射线遮挡区域与所述模拟‑数字转换电子装置相匹配，以遮挡所述模拟‑数字转换电子装置的有源电子元器件。

Description

X射线计算机断层摄影装置及X射线数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及X射线扫描技术领域，特别是涉及一种X射线计算机断层摄影装置以及一种X射线数据采集装置。

背景技术

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的X射线数据采集的示意图。

在计算机断层摄影扫描设备里，探测器阵列1＇与X射线源2＇相对地安装在旋转机架上或安装在围绕旋转机架的固定机架上。由X射线源2＇发射的X射线通过位于检测区域内的受检目标后，被下方的探测器阵列1＇检测到；探测器阵列1＇上的闪烁体将X射线转化为光子，闪烁体下方的光电二极管阵列将光信号转化为对应的电流信号；模拟电流信号进入模拟-数字转换芯片后产生数字化的信号，送给下一级处理，用于最终产生图像。

在目前计算机断层摄影扫描器里，通常探测器阵列1＇在Z方向上包含2到16排探测器，而负责信号采集的模拟-数字转换电子装置被安置在探测器阵列1＇的后方，且在超出X射线束宽度之外的区域。

随着探测器总排数的增加，模拟信号数量的急剧增加，考虑到内部空间限制，以及对模拟信号噪声的要求，将放置在远端的模拟-数字转换电子装置与探测器阵列1＇的探测器元件相互连接变得愈加困难。

数字转换电子装置被设置在探测器阵列1＇的下方最容易实现这种互连，但采用这种设置方式，模拟-数字转换电子装置不可避免地暴露在X射线束辐射范围内，透过探测器的入射X射线随着时间积累，足以造成电子装置性能改变甚至损坏。

为了解决辐射损害问题，已经提出了使用抗辐射的处理装置。通常用于处理计算机断层扫描器探测器数据的模拟-数字转换芯片对辐射损害比数字电子装置更敏感。抗辐射模拟-数字转换芯片通常比相似的常规专用集成电路更大，价格上更加昂贵，并且同相似的常规模拟-数字转换芯片相比，每信道需要更大的功率，需要对它提供更多的电能，同时会产生更多的热量，这会对CT系统的散热和图像的质量造成很大的影响。

另一种方法是通过在模拟-数字转换芯片上涂敷遮挡辐射材料(诸如铅或钨层)来阻挡辐射照射。然而，这会使设计复杂化，而且存在模拟信号引入电容的问题。

再一种方法是在探测器模块内部加入至少两层辐射遮挡层，但制作工艺复杂，因为辐射遮挡层需要存在陶瓷板基中，并且每层辐射遮挡层需要开众多开口避让的探测器引出信号线，不同辐射遮挡层的开口不能在同一X射线路径上，设计成本高。

或者，将模拟-数字转换电子装置垂直放置在探测器模块下方，以减少接收X射线光子的面积，但X射线长时间的积累，仍可能对模拟-数字转换造成影响。

因此，如何设计一种X射线计算机断层摄影装置以及X射线数据采集装置，以便在降低辐射影响的同时简化连接，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种X射线计算机断层摄影装置以及X射线数据采集装置，不仅可以简化探测器与模拟-数字转换电子装置的连接，同时还可以避免X射线损伤模拟-数字转换电子装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种X射线数据采集装置，包括用于检测X射线的探测器阵列和采集信号的模拟-数字转换电子装置，还包括连接在所述探测器阵列和所述模拟-数字转换电子装置之间的电路板，所述探测器阵列、所述电路板和所述模拟-数字转换电子装置由上至下依次设置，所述电路板设有射线遮挡区域，所述射线遮挡区域与所述模拟-数字转换电子装置相匹配，以遮挡所述模拟-数字转换电子装置的有源电子元器件。

本实用新型的X射线数据采集装置，采用电路板实现探测器阵列与模拟-数字转换电子装置的连接，与现有技术中采用柔性或刚挠结合的电路板相比，常规的电路板具有较高的良品率，设计和加工费用较低。更为重要的是，还电路板设有射线遮挡区域，该射线遮挡区域能够与模拟-数字转换电子装置相匹配，进而有效地遮挡模拟-数字转换电子装置的有源电子元器件，不会造成电子装置性能的改变和损坏，能够保证正常使用，使得在成像辐射的路径中设置模拟-数字转换电子装置变得容易。

相应地，模拟-数字转换电子装置与探测器之间的距离得以缩短，使得探测器阵列、电路板和模拟-数字转换电子装置可以由上至下依次设置，实现了模拟-数字转换电子装置与探测器阵列的紧密互连，探测器模块能够平铺成较大的二维辐射探测器，以更好地满足扫描需求；同时，由于探测器阵列与模拟-数字转换电子装置大致垂直，用于实现两者连接的连接线较短，有利于减小连接线的输入电容，从而降低了模拟信号噪声。

可选地，所述电路板还设有布线区域，用于布置所述探测器阵列和所述模拟-数字转换电子装置的连接线。

可选地，所述电路板的中部区域形成所述射线遮挡区域，其他区域形成所述布线区域。

可选地，所述有源电子元器件包括模拟-数字转换芯片。

可选地，所述电路板设有用于遮挡X射线的遮挡板，所述遮挡板垂直于由所述探测器阵列透射的X射束，以便在所述遮挡板背离X射束的一面形成所述射线遮挡区域。

可选地，所述遮挡板采用高原子序数材料制成。

可选地，所述遮挡板采用高原子序数的绝缘材料制成。

可选地，所述电路板为印刷电路板。

本实用新型还提供了一种X射线计算机断层摄影装置，包括上述任一项所述的X射线数据采集装置。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的X射线数据采集的示意图；

图2为本实用新型所提供X射线数据采集装置在一种实施方式中的结构示意图；

图3为图2所示X射线数据采集装置的原理示意图；

图4为图2所示X射线数据采集装置中电路板3的结构示意图；

图5为图2所示X射线数据采集装置中模拟-数字转换电子装置2的结构示意图。

图1中：

探测器阵列1＇、X射线源2＇；

图2-5中：

探测器阵列1、闪烁体11、光电二极管12、模拟-数字转换电子装置2、模拟-数字转换芯片21、防护区域22、电路板3、射线遮挡区域31、布线区域32、连接线4。

具体实施方式

本实用新型提供了一种X射线计算机断层摄影装置以及X射线数据采集装置，不仅可以简化探测器与模拟-数字转换电子装置2的连接，同时还可以避免X射线损伤模拟-数字转换电子装置2。

以下结合附图，对本实用新型进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本实用新型的技术方案。

为便于说明，本文的上下以X射线计算机断层摄影装置的正常使用状态为参照，使用时，X射线源处于上方，X射线由上至下投射。

如图2所示，本实用新型的X射线数据采集装置包括由上至下依次设置的探测器阵列1、电路板3和模拟-数字转换电子装置2，其中，探测器阵列1用于检测X射线；模拟-数字转换电子装置2用于将探测器阵列1根据所检测到的X射线转化成的电流信号转换为数字信号，送给下一级处理，用于最终生成图像；电路板3用于连接探测器阵列1和模拟-数字转换电子装置2，并设有射线遮挡区域31，该射线遮挡区域31能够与模拟-数字转换电子装置2相匹配，以便对模拟-数字转换电子装置2的有源电子元器件进行遮挡，避免有源电子元器件受到高强度X射线的辐射。

所述有源电子元器件是指，必须接有工作电源才能正常工作的一类元器件，有源电子元器件在电路中除了有输入信号外，还必须要有外加工作电源才能工作。

诚如背景技术所述，随着时间的积累，透过探测器阵列1入射的X射线，足以造成有源电子元器件的性能改变甚至损坏。针对这一技术问题，本实用新型在用于连接探测器阵列1与模拟-数字转换电子装置2的电路板3设有射线遮挡区域31，然后将模拟-数字转换电子装置2安装在与该射线遮挡区域31对应的位置，进而通过电路板3的射线遮挡区域31对X射线进行遮挡，实现模拟-数字转换电子装置2中有源电子元器件的防护，以此使得在成像辐射的路径中设置模拟-数字转换电子装置2变得更加容易，可以将模拟-数字转换电子装置2安装在探测器阵列1的下方，大致可以处于探测器阵列1的正下方，如图2所示。

当模拟-数字转换电子装置2设置在探测器阵列1的下方时，可以采用较短的连接线4将探测器阵列1与模拟-数字转换电子装置2进行电连接，基本上消除了连接线4过长的问题；在连接线4较短的情况下，有利于减小连接线4的输入电容，从而降低噪声，具有更高的降噪性能。

并且，由于模拟-数字转换电子装置2与探测器阵列1的连接变得更为简单，模拟-数字转换电子装置2能够满足模拟信号数量急剧增加的需求，则计算机断层摄影扫描器的探测器模块就能够平铺成较大的二维辐射探测器，进而更好地满足扫描需求。

同时，现有技术中，探测器阵列1与模拟-数字转换电子装置2之间通过柔性电路板或者刚挠结合的电路板连接。但是，目前，柔性电路板和刚挠结合电路板的设计和加工费用较高，良品率也低于常规印制电路板。

本实用新型中，电路板3可以为印刷电路板，采用常规的印刷电路板就可以实现探测器阵列1与模拟-数字转换电子装置2的连接，与现有技术相比，成本更低，使用更为可靠。

如图3和图4所示，本实用新型中，电路板3还设有布线区域32，该布线区域32用于布置探测器阵列1与模拟-数字转换电子装置2的连接线4。

如图3所示，由X射线源发射的X射线通过位于检测区域内的受检目标后，被下方的探测器阵列1所检测，探测器阵列1可以包括闪烁体11和处于闪烁体11下方的光电二极管12，其中，闪烁体11将X射线转化为光子，闪烁体11下方的光电二极管12阵列将光信号转化为对应的电流信号，然后向外输出。探测器阵列1所输出的电流信号通过连接线4传递至模拟-数字转换电子装置2，具体可以在探测器阵列1的输出端和模拟-数字转换电子装置2的输入端之间设置连接线4，通过连接线4将探测器阵列1所输出的电流信号传递给模拟-数字转换电子装置2，这些用于实现电流信号的连接线4需要穿过电路板3。

为满足连接线4的布置需求，电路板3设有相应的用于布置这些连接线4的区域，称之为布线区域32；探测器阵列1的输出端连接有连接线4，这些连接线4穿过电路板3的布线区域32，到达下方的模拟-数字转换电子装置2，从而将电流信号传递给模拟-数字转换电子装置2。

如图4所示，射线遮挡区域31设置在电路板3的中部区域，或者说，电路板3的中部区域形成射线遮挡区域31，而其他区域形成布线区域32。

相应地，如图3所示，模拟-数字转换电子装置2将其有源电子元器件设置在与电路板3的中部区域相对应的位置，而连接线4由探测器阵列1的输出端引出后，朝向电路板3的两侧弯折，以避开射线遮挡区域31、进入布线区域32，在布线区域32内穿过，然后再与模拟-数字转换电子装置2的输入端连接。

所述布线区域32是指用于布置连接线4的区域，具体可以根据连接线4的数量以及复杂程度进行设置，以便于形成足够的布线空间。连接线4穿过布线区域32时，具体可以按照预定的形状或者顺序对连接线4进行布置，还可以通过固线部件对连接线4进行固定。

所述电路板3的中部区域是指，以电路板3的中心为参照，向外延伸预定距离所形成的区域，是相对于电路板3的外端而言的，该区域的大小和位置根据模拟-数字转换电子装置2中有源电子元器件的布置区域进行设置。

如图5所示，模拟-数字转换电子装置2中，有源电子元器件主要包括用于实现模拟电流信号至数字化信号转换的模拟-数字转换芯片21，可以设置两个模拟-数字转换芯片21。电路板3的射线遮挡区域31会在模拟-数字转换电子装置2的相应位置形成一个防护区域22，两个模拟-数字转换芯片21就可以设置在该防护区域22中；两个模拟-数字转换芯片21之间具有预定的间距，并且，由于防护区域22的外缘属于遮挡防护能力较低的区域，故两个模拟-数字转换芯片21中，任意一者均与防护区域22的边缘具有一定的安全距离，如图5所示。

在上述基础上，可以在电路板3上设置用于遮挡X射线的遮挡板，该遮挡板可以大致垂直于由探测器阵列1透射的X射束，该遮挡板可以吸收大量的X射线，以便在该遮挡板背离X射束的一面形成一个射线强度较弱的区域，即为射线遮挡区域31。

可以理解，遮挡板的大小和位置均与模拟-数字转换电子装置2相匹配，进而能够使得所形成的射线遮挡区域31与模拟-数字转换电子装置2相匹配。

遮挡板背离X射束的一面是指，遮挡板的下面，即遮挡板以其上面正对X射束，相应地，遮挡板的下面所对应的区域即为射线遮挡区域31。

具体地，可以采用高原子序数的材料制成遮挡板，如钨、铅、钨合金、铅合金等；或者，遮挡板也可由绝缘的高原子序数材料制成，例如，氧化铅，其厚度足够厚，足以达到吸收大量入射辐射的作用。

本实用新型还提供了一种X射线计算机断层摄影装置，包括上述的X射线数据采集装置。本实用新型仅对X射线数据采集装置进行了改进和说明，其他部分请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本实用新型所提供X射线计算机断层摄影装置以及X射线数据采集装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种X射线数据采集装置，包括用于检测X射线的探测器阵列(1)和采集信号的模拟-数字转换电子装置(2)，其特征在于，还包括连接在所述探测器阵列(1)和所述模拟-数字转换电子装置(2)之间的电路板(3)，所述探测器阵列(1)、所述电路板(3)和所述模拟-数字转换电子装置(2)由上至下依次设置，所述电路板(3)设有射线遮挡区域(31)，所述射线遮挡区域(31)与所述模拟-数字转换电子装置(2)相匹配，以遮挡所述模拟-数字转换电子装置(2)的有源电子元器件。

2.如权利要求1所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述电路板(3)还设有布线区域(32)，用于布置所述探测器阵列(1)和所述模拟-数字转换电子装置(2)的连接线(4)。

3.如权利要求2所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述电路板(3)的中部区域形成所述射线遮挡区域(31)，其他区域形成所述布线区域(32)。

4.如权利要求1所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述有源电子元器件包括模拟-数字转换芯片(21)。

5.如权利要求1-4任一项所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述电路板(3)设有用于遮挡X射线的遮挡板，所述遮挡板垂直于由所述探测器阵列(1)透射的X射束，以便在所述遮挡板背离X射束的一面形成所述射线遮挡区域(31)。

6.如权利要求5所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述遮挡板采用高原子序数材料制成。

7.如权利要求6所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述遮挡板采用高原子序数的绝缘材料制成。

8.如权利要求5所述的X射线数据采集装置，其特征在于，所述电路板(3)为印刷电路板。

9.一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一项所述的X射线数据采集装置。