DE10135288A1

DE10135288A1 - Detector module for X-ray computed tomography apparatus, has sensor array and heating element for sensor array that are mounted on front side and back side of printed circuit board, respectively

Info

Publication number: DE10135288A1
Application number: DE2001135288
Authority: DE
Inventors: Claus Pohan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: DE10135288B4

Abstract

A sensor array and a heating element such as resistance heating element and Peltier element for heating the sensor array are mounted on the front side and back side of the printed circuit board. An integrated circuit for regulating the heating element is mounted near the heating element. Independent claims are included for the following: (1) detector; and (2) method for operating X-ray computed tomography apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Detektormodul für einen Röntgen- Computertomographen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Detektor. The invention relates to a detector module for an X-ray Computer tomographs according to the preamble of claim 1 and a detector.

Aus der DE 195 02 574 A1 ist ein Detektor mit mehreren parallelen Detektorzeilen bekannt, die in Richtung der Achse eines zu durchstrahlenden Objekts, z. B. eines Patienten, verlaufen. Mehrere Detektorzeilen können als Montageeinheit bzw. als Detektormodul ausgeführt sein. Dabei ist auf einer Leiterplatte ein aus einer Vielzahl von Sensorelementen gebildetes Sensorarray aufgenommen. Die Leiterplatte ist über einen flexiblen Abschnitt mit einer weiteren Leiterplatte verbunden, auf der ein Stecker zur Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik montiert ist. DE 195 02 574 A1 describes one detector with several parallel detector lines known in the direction of the axis of a object to be irradiated, e.g. B. a patient. Several detector lines can be used as mounting units or as Be designed detector module. It is on one Printed circuit board formed from a large number of sensor elements Sensor array added. The circuit board is over one flexible section connected to another circuit board, on the one plug for connection to a downstream Evaluation electronics is mounted.

Die Sensorelemente weisen geringfügig unterschiedliche Eigenschaften auf. Zur Vermeidung von Bildartefakten ist es notwendig, jedes Sensorelement zu kalibrieren. Dazu können mittels besonderer Messeinrichtungen Kalibriertabellen erstellt werden. Die Kalibriertabellen enthalten z. B. Informationen über das Temperaturverhalten, das Strahlungsdriftverhalten, die relative Signalstärke, das Nachleuchtverhalten, die Ortsabhängigkeit der Signalstärke, das spektrale Verhalten oder defekte Sensorelemente. The sensor elements have slightly different ones Properties on. It is to avoid image artifacts necessary to calibrate each sensor element. You can do this created calibration tables using special measuring devices become. The calibration tables contain e.g. B. Information about the temperature behavior, the radiation drift behavior, the relative signal strength, the afterglow behavior, the Location-dependent signal strength, spectral behavior or defective sensor elements.

Die Erstellung derartiger Kalibriertabellen ist äußert zeitaufwendig und kostenintensiv. Dazu ist es unter anderem erforderlich, die Detektormodule in eine besondere Heizvorrichtung einzubringen und anschließend bei vorgegebenen Temperaturen die entsprechenden Kalibrierdaten zu ermitteln. The creation of such calibration tables is expressed time consuming and costly. It is among other things required the detector modules in a special Introduce heater and then at given Temperatures to determine the corresponding calibration data.

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung von Bildartefakten besteht darin, den Detektor mittels einer Heizeinrichtung auf einer konstanten Temperatur zu halten. Aus der US 5,799,057 ist ein Detektor bekannt, bei dem das Detektorgehäuse mittels einer Heizeinrichtung beheizbar ist. Das Detektorgehäuse weist üblicherweise einen nicht einheitlichen Temperaturabfluss auf. Eine konstante Temperatur über sämtliche Sensorelemente kann nicht gewährleistet werden. Beim Ausfall eines oder mehrerer Sensorelemente ist es erforderlich, den gesamten Detektor auszutauschen. Another way to avoid image artifacts consists of turning the detector on by means of a heater to keep a constant temperature. From US 5,799,057 a detector is known in which the detector housing by means of a heater is heated. The detector housing usually has a non-uniform Temperature drain on. A constant temperature over all Sensor elements cannot be guaranteed. If one fails or more sensor elements, it is necessary replace the entire detector.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Detektormodul angegeben werden, mit dem kostengünstig ein Detektor verbesserter Qualität herstellbar ist. The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art of technology to eliminate. It is supposed to be a Detector module can be specified with which a detector is inexpensive improved quality can be produced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11. This object is solved by the features of claim 1. Appropriate configurations result from the features of claims 2 to 11.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der dem Sensorarray abgewandten Rückseite der Leiterplatte ein Heizelement vorgesehen ist. - Das ermöglicht eine schnelle, energiesparende und einfache Einstellung der Temperatur des Sensorarrays. Es muss nicht mehr das gesamte Gehäuse des Detektors mit einer unnötig hohen elektrischen Leistung aufgeheizt werden. Die gewünschte Temperatur kann schneller erreicht werden. Ferner ist es möglich, einen durch unterschiedliche Wärmeabflüsse bedingten Temperaturgradienten über dem Detektorgehäuse zu kompensieren. According to the invention it is provided that on the Sensor array facing away from the back of the circuit board Heating element is provided. - This enables fast, Energy saving and easy adjustment of the temperature of the Sensor array. It no longer has to cover the entire housing Detector heated with an unnecessarily high electrical power become. The desired temperature can be reached more quickly become. It is also possible to use one by different Temperature gradients above the Compensate detector housing.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Heizelement gegenüberliegend zum Sensorarray angebracht sein. Das ermöglicht einen besonders effektiven Wärmeübergang auf das Sensorarray. According to an advantageous embodiment, the heating element opposite to the sensor array. The enables a particularly effective heat transfer to the Sensor array.

Das Heizelement kann eine Folie mit einem darauf angebrachten metallischen Leiter aufweisen. Bei dem metallischen Leiter handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Material mit einem relativ hohen Widerstand. Anstelle des metallischen Leiters können auch andere geeignete Widerstandsmaterialien verwendet werden. Das Heizelement kann ferner mit einem Temperatursensor versehen sein. Dabei kann es sich um ein Thermoelement handeln. Das Thermoelement kann zur Regelung der Temperatur mit einer nachgeschalteten Regeleinrichtung verbunden sein. Eine vom metallischen Leiter eingenommene Fläche entspricht etwa der vom Sensorarray überdeckten Fläche. Der metallische Leiter ist vorteilhafterweise mäanderförmig ausgebildet, wobei die Fläche möglichst gleichmäßig mit dem metallischen Leiter ausgefüllt ist. Die Folie kann auf eine, vorzugsweise aus Aluminium hergestellte, Metallplatte aufgeklebt sein. Die Metallplatte ist zweckmäßigerweise mit der der Folie abgewandten Seite auf die Rückseite der Leiterplatte aufgeklebt. Die Zwischenschaltung einer Metallplatte zwischen Folie und Leiterplatte trägt zu einem besonders gleichförmigen Temperaturfluss auf das Sensorarray bei. Durch eine Regelung verursachte Temperaturschwankungen werden durch die Metallplatte gedämpft. The heating element can be a foil with one attached to it have metallic conductors. With the metallic conductor it is expedient to use a material with a relatively high resistance. Instead of the metallic conductor other suitable resistance materials can also be used become. The heating element can also be used with a Temperature sensor should be provided. It can be a thermocouple act. The thermocouple can be used to regulate the temperature be connected to a downstream control device. An area occupied by the metallic conductor corresponds about the area covered by the sensor array. The metallic The conductor is advantageously meandering, the surface being as even as possible with the metallic Head is filled out. The film can be placed on one, preferably made of aluminum, be glued on metal plate. The Metal plate is conveniently with that of the film glued away side on the back of the circuit board. The interposition of a metal plate between the film and PCB contributes to a particularly uniform Temperature flow to the sensor array. By regulation Temperature fluctuations are caused by the metal plate attenuated.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sind zwei die Leiter- und die Metallplatte durchgreifende Durchbrüche zum Durchführen von Befestigungsmitteln vorgesehen, das ermöglicht eine einfache Befestigung des Detektormoduls. Die Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, wirken auf die eine hohe Festigkeit aufweisende Metallplatte; es kann eine dauerhafte und zuverlässige Befestigung des Detektormoduls erreicht werden. According to a further embodiment, two are the ladder and breakthroughs penetrating the metal plate for passage provided by fasteners, which enables a easy attachment of the detector module. The fasteners, z. B. screws act on the high strength having metal plate; it can be permanent and reliable Attachment of the detector module can be achieved.

Zweckmäßigerweise ist der metallische Leiter über ein Kabel mit einem, vorzugsweise eine Rastnase aufweisenden, Stecker verbunden. Das ermöglicht einen einfachen Anschluss des metallischen Leiters an einen geeigneten Bus. Die Rastnase wirkt einem unbeabsichtigten Lösen des Steckers entgegen. The metallic conductor is expediently via a cable with a plug, preferably having a locking lug connected. This enables easy connection of the metallic conductor to a suitable bus. The latch counteracts unintentional loosening of the plug.

Das Sensorarray kann ferner ein Photodiodenarray aufweisen, wobei zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Photodiodenarray vorgesehene Leiterbahnen in einer, von der Leiterplatte sich erstreckenden flexiblen Schichtanordnung geführt und mit einem am freien Ende der Schichtanordnung montierten weiteren Stecker verbunden sind. Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht eine einfache Montage des Detektormoduls sowie eine einfache Herstellung einer elektrischen Verbindung des Photodiodenarrays mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik. The sensor array can furthermore have a photodiode array, whereby to establish an electrical connection with the Photodiode array provided conductor tracks in one of which Printed circuit board extending flexible layer arrangement guided and with one at the free end of the layer arrangement mounted further plugs are connected. The proposed arrangement allows easy assembly of the Detector module and a simple manufacture of an electrical Connection of the photodiode array to a downstream one Evaluation.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein Detektor für einen Röntgen-Computertomographen mit einem erfindungsgemäßen Detektormodul vorgesehen. According to another aspect of the invention, a detector for an X-ray computer tomograph with an inventive Detector module provided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen An embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. Show it

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Detektors, Fig. 1 is a perspective view of a detector,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Detektormodul, Fig. 2 is a plan view of a detector module,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Detektormoduls gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a side view of the detector module shown in FIG. 2,

Fig. 4 eine Untersicht des Detektormoduls gemäß Fig. 2, Fig. 4 is a bottom view of the detector module shown in FIG. 2,

Fig. 5 eine Detailansicht gemäß Fig. 3, Fig. 5 is a detail view according to Fig. 3,

Fig. 6 ein erste perspektivische Ansicht des Detektormoduls gemäß Fig. 2, Fig. 6 is a first perspective view of the detector module shown in FIG. 2,

Fig. 7 eine zweite perspektivische Ansicht des Detektormoduls gemäß Fig. 2 und Fig. 7 is a second perspective view of the detector module shown in FIG. 2 and

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Folie mit metallischem Leiter. Fig. 8 is a plan view of a film with a metallic conductor.

In der Fig. 1 ist ein Detektor für einen Röntgen-Computertomographen gezeigt. An ein Gehäuse 1 sind eine Vielzahl von Detektormodulen 2 montiert. Von einem Heizelement 3 erstreckt sich ein Kabel 4a, welches mittels eines Steckers 4 mit einem Bus 5 verbunden ist. In FIG. 1, a detector for an X-ray computer tomography apparatus is shown. A multiplicity of detector modules 2 are mounted on a housing 1 . A cable 4 a extends from a heating element 3 and is connected to a bus 5 by means of a plug 4 .

Der Aufbau des Detektormoduls 2 ist in den Fig. 2 bis 6 nochmals im Detail gezeigt. Ein auf einer Vorderseite einer Leiterplatte 6 vorgesehenes Sensorarray weist eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Sensorelemente 7 auf, die vorzugsweise aus einer Szintillatorkeramik bestehen. Die Sensorelemente 7 sind auf ein Photodiodenarray 8 aufgeklebt. Die zur elektrischen Verbindung mit dem Photodiodenarray 8 erforderlichen Leiter bzw. Leiterbahnen sind in einem von der Leiterplatte 6 sich erstreckenden flexiblen Abschnitt 9 geführt, an dessen Ende ein weiterer Stecker 10 zur Verbindung mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik montiert ist. Der flexible Abschnitt 9 kann aus mehreren Schichten bestehen. Es kann sich um aus Polyimid hergestellte Folien handeln, zwischen denen Leiterbahnen aufgenommen sind. Eine Verriegelung 11 gewährleistet, dass der weitere Stecker 10 sich nicht löst. The construction of the detector module 2 is shown again in detail in FIGS. 2 to 6. A sensor array provided on a front side of a printed circuit board 6 has a plurality of sensor elements 7 arranged next to one another, which preferably consist of a scintillator ceramic. The sensor elements 7 are glued to a photodiode array 8 . The conductors or conductor tracks required for the electrical connection to the photodiode array 8 are guided in a flexible section 9 extending from the printed circuit board 6 , at the end of which a further connector 10 is mounted for connection to a downstream evaluation electronics. The flexible section 9 can consist of several layers. The films can be made of polyimide and have conductor tracks between them. A lock 11 ensures that the further connector 10 does not come loose.

Auf der Rückseite der Leiterplatte 6 ist in gegenüberliegender Anordnung zum Sensorarray eine Metallplatte 12 aufgeklebt. Die Metallplatte 12 ist zweckmäßigerweise aus Aluminium hergestellt. In von der Metallplatte 12 sich beidseits erstreckenden Fortsätzen 13 sind Durchbrüche 14 vorgesehen, welche auch die Leiterplatte 6 durchgreifen. Auf der Metallplatte 12 ist eine Folie 15 aufgeklebt, welche die mäanderförmig ausgebildeten Leiterbahnen 16 trägt. Zum Aufkleben der Folie kann ein herkömmlicher Klebstoff oder auch eine doppelseitige Klebefolie verwendet werden. Die Folie 15 ist zweckmäßigerweise aus Polyimid hergestellt. Die Leiterbahnen 16 sind über das Kabel 4a mit dem Stecker 4 verbunden. Die Leiterbahnen 16 sind aus einem Metall mit einem hohen Widerstand, z. B. Konstantan oder dgl., hergestellt, welches zu Heizzwecken geeignet ist. Das Heizelement 3 ist so ausgelegt, dass damit das Sensorarray konstant auf einer Temperatur von etwa 30°C bis 35°C gehalten werden kann. A metal plate 12 is glued to the rear of the circuit board 6 in an arrangement opposite to the sensor array. The metal plate 12 is advantageously made of aluminum. In extensions 13 which extend from the metal plate 12 on both sides, openings 14 are provided which also reach through the printed circuit board 6 . On the metal plate 12 , a film 15 is glued, which carries the meandering conductor tracks 16 . A conventional adhesive or a double-sided adhesive film can be used to stick the film on. The film 15 is advantageously made of polyimide. The conductor tracks 16 are connected to the plug 4 via the cable 4 a. The conductor tracks 16 are made of a metal with a high resistance, for. B. Constantan or the like., Which is suitable for heating purposes. The heating element 3 is designed so that the sensor array can be kept constant at a temperature of about 30 ° C to 35 ° C.

Claims

1. Detector module for X-ray computer tomographs, a sensor array having a plurality of sensor elements ( 7 ) being mounted on a front side of a printed circuit board ( 6 ), characterized in that a heating element ( 3 ) is located on the rear side of the printed circuit board ( 6 ) facing away from the sensor array. is provided.

2. Detector module according to claim 1, wherein the heating element ( 3 ) is mounted opposite to the sensor array.

3. Detector module according to one of the preceding claims, wherein the heating element ( 3 ) has a film ( 15 ) with a metallic conductor ( 16 ) applied thereon.

4. Detector module according to one of the preceding claims, wherein the heating element ( 3 ) is provided with a temperature sensor.

5. Detector module according to one of the preceding claims, wherein an area occupied by the metallic conductor ( 16 ) corresponds approximately to the area covered by the sensor array.

6. Detector module according to one of the preceding claims, wherein the film ( 15 ) is glued to a, preferably made of aluminum, metal plate ( 12 ).

7. Detector module according to one of the preceding claims, wherein the metal plate ( 12 ) with the side facing away from the film ( 15 ) is glued to the back of the printed circuit board ( 6 ).

8. Detector module according to one of the preceding claims, wherein two through the conductor ( 6 ) and the metal plate ( 15 ) through openings ( 14 ) are provided for performing fasteners.

9. Detector module according to one of the preceding claims, wherein the metallic conductor ( 16 ) via a cable ( 4 a) with a, preferably having a locking lug, connector ( 4 ) is connected.

10. Detector module according to one of the preceding claims, wherein the sensor array has a photodiode array ( 8 ), and wherein for establishing an electrical connection with the photodiode array ( 8 ) provided conductor tracks in a flexible layer arrangement ( 9 ) extending from the printed circuit board ( 6 ) and are connected to a further plug ( 4 ) mounted at the free end of the layer arrangement ( 9 ).

11. Detector for an X-ray computer tomograph with a detector module ( 2 ) according to one of the preceding claims.