DE102007038982A1

DE102007038982A1 - Detector modules measuring and qualifying method for assembly of modular detector system in computer tomography detector device, involves determining characteristic lines of all analog-to-digital converter devices of each module

Info

Publication number: DE102007038982A1
Application number: DE102007038982A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dr. Wagner; Quirin Dr. Spreiter; Sebastian Wolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-02-19

Abstract

The method involves equipping a module test location with detector modules (D1, Dn, D42) that are to be measured and qualified. Channel-specific characteristic lines of all analog-to-digital converter devices of each detector module are determined with a fixed tube voltage, a variation of X-ray intensity that is done based on a variation of absorber thickness of absorber-phantoms, and a variation of tube current. Variance values, which characterize the deviation of characteristic lines from a linearity line, are determined. An independent claim is also included for a system for measuring and qualifying detector modules for assembly of modular detector systems in computer tomography devices.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die bildrelevante Charakterisierung, darauf aufsetzende Qualifizierung und Sortierung von Detektor-Modulen in AD-wandelnden bildgebenden Systemen wie sie beispielsweise Röntgen-CT-Geräte (im Folgenden auch nur „CT-Geräte" genannt) darstellen. Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein spezielles einfacheres und daher schnelleres, ökonomischeres und zuverlässigeres Herstellungsverfahren für ein modular aufgebautes Detektorsystem in Computertomographiegeräten. Dem Verfahren liegt ein erfindungsgemäßes Messsystem zu Grunde.The The present invention relates generally to the image-relevant Characterization, subsequent qualification and sorting of detector modules in AD-converting imaging systems such as For example, they use X-ray CT devices (hereafter also just "CT devices" called) In particular, the present invention relates to a specific one easier and therefore faster, more economical and more reliable Manufacturing method for a modular detector system in computed tomography devices. The method is Based on measuring system according to the invention.

In modernen CT-Geräten werden zunehmend modular aufgebaute Detektorsysteme verwendet, d. h. Detektorsysteme, die aus 20 bis 50 nebeneinander liegenden baugleichen (Detektor-)Modulen bestehen. Ein solches (Detektor-)Modul ist ebenfalls modular aufgebaut, bestehend aus mehreren baugleichen ASICs, deren Kanäle bestimmten Regionen auf einer Szintillatorkeramik zugeordnet sind und matrixartig auf einer Szintillator-Keramik angeordneten ASIC-Bausteinen (engl.: Application Specific Integrated Circuit = ASIC), welche als aktive AD-Wandler den analogen Photodiodenstrom durch das in der Keramik durch Röntgenstrahlung erzeugte Licht digitalisieren. Diese digitalisierten Werte werden einem Bildverarbeitungsrechner zugeführt und zu CT-Bildern verarbeitet. Ein solcher ASIC-Baustein besteht aus vier Zeilen sowie acht Spalten und liefert demnach Daten aus insgesamt 32 Kanälen. Ein (Detektor-)Modul setzt sich z. B. aus 2 × 8 ASIC-Bausteinen zusammen und umfasst im Falle eines 32-Kanal-ASICs demnach insgesamt 16 × 32 = 512 Einzelkanäle.In Modern CT devices are becoming increasingly modular Detector systems used, d. H. Detector systems consisting of 20 to Consist of 50 adjacent identical (detector) modules. Such a (detector) module is also modular, consisting from several identical ASICs whose channels determined Regions are assigned to a scintillator and matrix-like on a scintillator ceramic arranged ASIC modules (Engl .: Application Specific Integrated Circuit = ASIC), which are active AD converters the analog photodiode current through in the ceramic Digitize X-ray generated light. These digitized values are fed to an image processing computer and processed into CT images. Such an ASIC module consists of four rows and eight columns and thus provides data from total 32 channels. A (detector) module is z. B. from 2 × 8 ASIC blocks together and includes in the case of a 32-channel ASICs therefore a total of 16 × 32 = 512 individual channels.

Um artefaktfreie CT-Bilder erhalten zu können, dürfen die als bildbeeinflussend erachteten Parameter der ASIC-Bausteine, die durch deren physikalische Eigenschaften definiert sind, bestimmte Toleranzen nicht überschreiten. Ebenso dürfen solche Parameter benachbarter ASICs bzw. von ASICs benachbarter Detektor-Module nur um genau definierte Höchstwerte differieren. Dies erfordert ein ausgeklügeltes Verfahren, nach Charakterisierung bzw. Klassifizierung der einzelnen Detektor-Module durch entsprechende Vermessung der charakteristischen Parameter, die Bestückung des Detektorsystems so vorzunehmen, dass die besagten Toleranzen und Höchstwerte eingehalten werden. Es wird also eine möglichst große Ähnlichkeit der benachbarten Komponenten in Bezug auf die gemessenen Parameter angestrebt.Around to be able to receive artifact-free CT images the image-influencing parameters of the ASIC modules, the by which physical properties are defined Do not exceed tolerances. Likewise allowed such parameters of adjacent ASICs or of adjacent ASICs Detector modules only differ by well-defined maximum values. This requires a sophisticated procedure, after characterization or classification of the individual detector modules by appropriate Measurement of the characteristic parameters, the equipment of the detector system so that the said tolerances and maximums are met. It will be as possible great similarity of neighboring components sought in terms of the measured parameters.

Ein neuartiges Verfahren dieser Art ist in der Patentschrift DE 198 11 044 C1 beschrieben. Nach diesem Verfahren werden die Detektor-Module in nicht näher beschriebenen vorgelagerten Prozessen separat vermessen und entweder klassifiziert oder in einer Datenbank kategorisiert. Vermessen werden wie gesagt physikalische Größen, denen bildrelevante Eigenschaften zugeschrieben werden und als solche Sortierkriterien zur Detektorsystembestückung darstellen. Derzeit werden bis zu 16 Sortierkriterien bei der Auswahl eines Detektor-Moduls für eine bestimmte Einbauposition herangezogen – hierzu einige Beispiele:

– die relative Größe des elektrischen Ausgangssignals der ASICs bzw. des gesamten Moduls (Detektorsignalstärke),
– die Ortsabhängigkeit der Signalstärke in der Richtung senkrecht zur Fächerstrahlebene des Geräts (z-Gradient),
– die Änderung der Signalstärke oder ASICs bzw. des Moduls in Abhängigkeit von der spektralen Zusammensetzung der auf den ASIC auftreffenden Röntgenstrahlung (spektrale Linearität),
– die Änderung der Detektorsignalstärke des ASICs in Abhängigkeit von der vorhergegangenen Röntgenbestrahlung (Strahlungsdrift),
– das Abklingverhalten des Detektorsignals (Nachleuchten),
– die Änderung der Detektorsignalstärke in Abhängigkeit von der Temperatur des ASICs (Temperaturdrift),
– mechanische Unregelmäßigkeiten der Befestigungsmechanik,
– die prozessbedingte Abweichung der Pixelrasterung vom Idealzustand, usw.

A novel method of this kind is in the patent DE 198 11 044 C1 described. According to this method, the detector modules are measured separately in upstream processes not described in detail and either classified or categorized in a database. As already mentioned, physical quantities are measured, to which image-relevant properties are attributed and as such represent sorting criteria for detector system assembly. Currently, up to 16 sorting criteria are used when selecting a detector module for a specific installation position - here are some examples:

The relative size of the electrical output signal of the ASICs or of the entire module (detector signal strength),
The location dependence of the signal strength in the direction perpendicular to the fan beam plane of the device (z-gradient),
The change in the signal strength or ASICs or of the module as a function of the spectral composition of the X-radiation incident on the ASIC (spectral linearity),
The change in the detector signal strength of the ASIC as a function of the previous X-ray radiation (radiation drift),
The decay behavior of the detector signal (afterglow),
The change in the detector signal strength as a function of the temperature of the ASIC (temperature drift),
Mechanical irregularities of the fastening mechanism,
The process-related deviation of the pixel raster from the ideal state, etc.

Basierend auf der Vermessung dieser Daten als erster Teil des Detektorprüfverfahrens werden die Detektor-Module in dem genannten Verfahren ( DE 198 11 044 C1 ) zu einem Detektor(-System) in entsprechender Montierreihenfolge gemäß den 16 Kriterien sortiert.Based on the measurement of this data as the first part of the detector test method, the detector modules are used in the said method ( DE 198 11 044 C1 ) are sorted into a detector (system) in a corresponding mounting order according to the 16 criteria.

In einem zweiten Teil des Detektorprüfverfahrens wird das entsprechend der Sortierung bestückte Detektorsystem auf seine Bildqualität hin geprüft indem Bilder gemacht werden, in denen keinerlei Bildartefakte auftreten dürfen.In a second part of the Detektorprüfverfahrens is the according to the sorting equipped detector system checked its image quality by taking pictures where no image artifacts are allowed to occur.

Die Endprüfung eines CT-Detektorsystems ist also in zwei unterschiedliche Prüfverfahren aufgeteilt: Der erste Teil befasst sich mit den reinen Detektor-Moduldaten (ASIC-Rohdaten) um einerseits elektronische bzw. mechanische Unregelmäßigkeiten der Module bzw. der ASIC-Bausteine eines Moduls zu identifizieren. Andererseits sollen mit diesem ersten Teil des Prüfprozesses Hinweise auf die zu erwartende Bildqualität gefunden werden um auffällige Module bereits vor dem zweiten Teil der Detektorprüfung ersetzen zu können.The Final test of a CT detector system is therefore in two different Test procedure divided: The first part deals with the pure detector module data (ASIC raw data) on the one hand electronic or mechanical irregularities of the modules or the ASIC blocks of a module. on the other hand should provide hints with this first part of the review process be found on the expected image quality to be eye-catching Replace modules before the second part of the detector test to be able to.

Der zweite Teil des Prüfverfahrens besteht in der Aufnahme unterschiedlicher Bilder (echte, klinisch relevante Bilder und/oder Phantombilder z. B. von Plexiglas oder Wasserphantomen) und einer exakten Analyse dieser Bilder hinsichtlich nichtakzeptabler Bildartefakte bzw. diagnostischer Qualität (z. B. ob diese für den Betrachter, i. A. dem Radiologen, ausreichend homogen sind).The second part of the test procedure consists of taking different pictures (real, clinically relevant pictures and / or phantom pictures eg plexiglas or water phantoms) and an exact analysis of these images for unacceptable image artifacts or diagnostic quality (eg whether they are sufficiently homogeneous for the observer, i.a the radiologist).

In früheren Detektortypen bestand stets ein sehr guter Zusammenhang zwischen dem Ergebnis der Rohdatenanalyse und dem der Qualitätsbefundung. In neueren komplexeren Detektorsystemen mit insgesamt mehr Kanälen (z. B. 512 pro Modul) ist dieser Zusammenhang zunehmend beeinträchtigt. Es hat sich gezeigt, dass die Korrelation zwischen den beiden Prüfteilen (Rohdaten Bildqualität) zunehmend mangelhaft ist und häufig zu meist langwierigen Interventionen des Prüfers führt.In former detector types always had a very good correlation between the result of the raw data analysis and the quality report. In newer, more complex detector systems with more channels in total (eg 512 per module), this relationship is increasingly impaired. It has been shown that the correlation between the two test parts (Raw image quality) is increasingly deficient and frequent usually leads to lengthy interventions by the examiner.

Das heißt, dass trotz exzellenter bzw. akzeptabler Rohdaten Bilder geliefert werden, die für eine Diagnose ungeeignet sind und deren tatsächlicher Bildeindruck den Erwartungen einer guten Rohdatenanalyse nicht mehr gerecht wird. Daraus resultieren Nacharbeitsmaßnahmen, die zu durchschnittlichen Detektorprüfzeiten von 12 Stunden und mehr führen.The means that despite excellent or acceptable raw data Pictures are delivered that are unsuitable for a diagnosis are and their actual image impression the expectations a good raw data analysis is no longer fair. This results in reworking measures, the average detector test times of 12 hours and lead more.

Aufgabe ist es deshalb ein Verfahren zur Vermessung, Qualifizierung und Sortierung von Detektor-Modulen in CT-Detektorsystemen anzugeben, welches nicht nur schneller und effizienter ist sondern auch oben genannte Nachteile vermeidet.task It is therefore a method for surveying, qualification and Sorting of detector modules in CT detector systems to specify which not only faster and more efficient but also above Disadvantages avoids.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.These Problem is in accordance with the present invention solved by the features of the independent claim. The dependent claims form the central one Thoughts of the invention in a particularly advantageous manner.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren beansprucht, zum Vermessen und Qualifizieren von Detektormodulen zur Bestückung von modularen Detektorsystemen in CT-Geräten, aufweisend die folgenden Schritte:

– Bestücken eines Modulprüfplatzes mit zu vermessenden und zu qualifizierenden Detektor-Modulen,
– Ermitteln der kanalspezifischen Kennlinien aller AD-wandelnden Bausteine eines jeden dieser Detektor-Module bei fester Röhrenspannung und Variation der Röntgenintensität basierend auf einer Variation der Absorberdicke eines in den Strahlengang eingebrachten Absorber-Phantoms sowie auf einer Variation des Röhrenstromes,
– Ermitteln von Abweichungswerten (Δ) durch welche die Abweichung dieser Kennlinie von einer dieser Kennlinie zugrundeliegenden Linearitätsgeraden charakterisiert werden kann.

According to the invention, a method is claimed for measuring and qualifying detector modules for equipping modular detector systems in CT apparatus, comprising the following steps:

- equipping a module testing station with detector modules to be measured and qualified,
Determining the channel-specific characteristics of all AD-converting components of each of these detector modules with fixed tube voltage and variation of the X-ray intensity based on a variation of the absorber thickness of an introduced into the beam path absorber phantom and on a variation of the tube current,
- Determining deviation values (Δ) by which the deviation of this characteristic can be characterized by a linearity line on which this characteristic is based.

Vorteilhafterweise wird aus den jeweiligen Abweichungswerten (A) eine über alle Kanäle eines Detektor-Moduls gemittelte Linearitäts-Kennzahl LKZ erhalten.advantageously, becomes from the respective deviation values (A) an over all channels of a detector module averaged linearity index LKZ received.

Diese Linearitäts-Kennzahl LKZ wird vorteilhaft aus den Abweichungen nach der Gleichung

berechnet, wobei i die Anzahl der Kanäle pro Detektor-Modul ist und j die Anzahl der Messwerte pro Kennlinie darstellt.This linearity index LKZ is advantageous from the deviations according to the equation

where i is the number of channels per detector module and j represents the number of measurements per curve.

Vorteilhaft wird aus den kanalspezifischen Kennlinien zweier in einem Detektormodul benachbarter AD-wandelnden Bausteine ein relativer Mittelwertabstand δ dieser beiden AD-wandelnden Bausteine einschließlich deren jeweiligen Streuungen σ um den jeweiligen Mittelwert MW ermittelt.Advantageous is derived from the channel specific characteristics of two in a detector module neighboring AD-converting building blocks a relative mean distance δ of these both AD-converting devices including their respective Scatters σ determined by the respective mean value MW.

Ebenso vorteilhaft wird aus den kanalspezifischen Kennlinien zweier benachbarter Bausteingruppen, jeweils bestehend aus zwei benachbarten AD-wandelnden Bausteinen jeweils zweier benachbarter Detektormodule, ein relativer Mittelwertabstand δ dieser beiden AD-wandelnden Bausteingruppen einschließlich deren jeweiligen Streuungen σ um den jeweiligen Mittelwert MW ermittelt.As well Advantageously, the channel-specific characteristics of two adjacent Block groups, each consisting of two adjacent AD-converting Blocks of two adjacent detector modules, a relative Average distance δ of these two AD-converting component groups including their respective scatters σ around the respective average MW determined.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden aus den jeweiligen relativen Mittelwertsabständen δ sowie den jeweiligen Streuungen σ um den jeweiligen Mittelwert MW Detektor-spezifische und Detektor-Paar-spezifische Abweichungssignifikanzen δ / σ erhalten. In an advantageous embodiment of the invention will be of the respective relative mean intervals δ and the respective Scattering σ around the respective mean value MW detector-specific and detector pair-specific deviation significances δ / σ.

Vorteilhaft ist es ebenso die Linearitäts-Kennzahl LKZ, die Detektor-spezifische Abweichungssignifikanz sowie die Detektor-Paar-spezifische Abweichungssignifikanz im Sortierverfahren einer Detektorbestückung heranzuziehen.Advantageous it is also the linearity index LKZ, the detector-specific Deviation significance as well as the detector pair-specific deviation significance in the sorting process of a detector assembly to use.

Weiterhin wird ein System zum Vermessen und Qualifizieren von Detektor-Modulen für den Bau modularer Detektorsysteme in CT-Geräten beansprucht, aufweisend eine einen Fächerstrahl aussendende Röntgenquelle mit einer Halterung zur Aufnahme einer Anzahl von zu vermessenden Detektor-Modulen in diesem Fächerstrahl derart, dass jedes Detektor-Modul der gleichen Röntgenstrahlungsintensität ausgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass in den Fächerstrahl Absorber-Phantome eingebracht werden können, die jeweils so ausgebildet sind, dass für alle in der Halterung aufgenommenen Detektor-Module in Kombination mit einer Variation des Röhrenstromes eine gleichmäßig abgestufte Röntgenstrahlungsintensität erzeugt werden kann, welche einen Photostrom in einem Bereich von Milliampere bis Picoampere liefert.Furthermore, a system for surveying and qualifying detector modules for the construction of modular detector systems in CT equipment is claimed, comprising a fan beam emitting X-ray source with a holder for receiving a number of detector modules to be measured in this fan beam such that each detector Module is exposed to the same X-ray intensity,
characterized in that in the fan beam absorber phantoms can be introduced, which are each designed so that for all recorded in the holder detector modules in combination with a variation of the tube current, a uniformly graded X-ray intensity can be generated, which is a photocurrent in a Range from milliamps to picoampers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Abbildungen näher erläutert.Further advantages, features and characteristics of the present invention will become apparent below with reference to embodiments with reference to the accompanying drawings explained in more detail.

1 zeigt ein modular aufgebautes Detektorsystem, 1 shows a modular detector system,

2 zeigt ein Detektor-Modul mit 16 ASIC-Bausteinen, wobei ein jeder vier Zeilen und acht Spalten aufweist, 2 shows a detector module with 16 ASIC devices, each having four rows and eight columns,

3 zeigt den erfindungsgemäßen Modulprüfplatz aufweisend drei Phantome sowie 42 Slots (42 Detektormodul-Prüfplätze), 3 shows the module testing station according to the invention comprising three phantoms and 42 slots (42 detector module test stations),

4 zeigt die Slot-abhängige Schwächungscharakteristik eines Wedge-Filters, 4 shows the slot-dependent attenuation characteristic of a wedge filter,

5 zeigt die Vermessung des Kennlinienverlaufs im Kleinsignalbereich (< 50 nA), 5 shows the measurement of the characteristic curve in the small signal range (<50 nA),

6 zeigt schematisch die Ermittlung der Linearitäts-Kennzahl eines Detektor-Moduls,
Tabelle 1 zeigt das Ergebnis von 16 ASIC-Ausgabemesswerten bei variierendem PD-Strom sowie variierender Phantom-Absorber-Dicke, 6 schematically shows the determination of the linearity index of a detector module,
Table 1 shows the result of 16 ASIC output readings with varying PD current and varying phantom absorber thickness,

7 zeigt den relativen Abstand der Mittelwerte zweier ASIC-Kanäle einschließlich deren Streuung, der nach Stand der Technik zu einer Disqualifizierung führen würde, und 7 shows the relative distance of the mean values of two ASIC channels including their dispersion, which would lead to disqualification in the prior art, and

8 zeigt einen Mittelwertabstand mit einer überlappenden Streuung, die zu einer erfindungsgemäßen Qualifizierung führen würde. 8th shows an average distance with an overlapping scatter, which would lead to a qualification according to the invention.

In 1 ist ein modular aufgebautes Detektorsystem eines konventionellen CT-Gerätes dargestellt. Das Detektorsystem weist eine radiale Anordnung von N-Detektor-Modulen D₁ bis D_N auf. Die Detektor-Module sind so angeordnet, dass sie von einem, von einer Röntgenquelle F ausgehenden, fächerförmig eingeblendeten Röntgenstrahlenbündel erfasst werden. Die Randstrahlen des Strahlenbündels sind mit RS bezeichnet.In 1 a modular detector system of a conventional CT device is shown. The detector system has a radial arrangement of N-detector modules D ₁ to D _N. The detector modules are arranged such that they are detected by a fan-shaped X-ray beam emitted by an X-ray source F. The marginal rays of the beam are denoted by RS.

In 2 ist die Grundstruktur eines derzeit verwendeten hochauflösenden Detektor-Moduls DN schematisch dargestellt. Das Modul weist acht in einer Spalte paarweise angeordnete ASIC-Bausteine 1 auf. Jeder ASIC-Baustein 1 besteht aus vier Zeilen (0,6 mm) sowie acht Spalten, so dass ein ASIC 32 Kanäle, das gesamte Modul jedoch 512 Kanäle umfasst.In 2 the basic structure of a currently used high-resolution detector module DN is shown schematically. The module has eight ASIC devices arranged in pairs in a column 1 on. Each ASIC device 1 consists of four lines (0.6 mm) and eight columns, so that one ASIC has 32 channels, but the entire module has 512 channels.

Es hat sich nun gezeigt, dass ein Großteil der Bildfehler neben sog. Drifteffekten in der Keramik durch zu stark unterschiedliches Linearitätsverhalten benachbarter Module hervorgerufen wird. Mit „Linearitätsverhalten" wird der funktionale Zusammenhang bezeichnet zwischen dem durch die Röntgenstrahlung induzierten Photo-Dioden-Strom I_in (direkt proportional zur Intensität der Röntgenstrahlung) und dem digitalisierten Ausgabewert des Kanals eines (bestromten) ASIC-Bautsteines I_out. Da der Photostrom nicht direkt und unabhängig gemessen werden kann, wird als Eingangsintensität die Strahlungsintensität herangezogen. Idealerweise ist dieser Zusammenhang linear, d. h. die Wertepaare (Photodiodenstrom [nA], ASIC-Ausgabewert) liegen auf einer Geraden. Je nach ASIC-Kanal sowie je nach Position des Moduls im Detektorsystem (Slot-Position) hat diese Gerade eine unterschiedliche Steigung. In der Realität jedoch ist diese Linearität nicht gegeben. Die Werte weichen von der Geraden ab, der vertikale Abstand der Messpunkte zu der jeweiligen Geraden kann als Maß für das Linearitätsverhalten des jeweiligen Kanals genommen werden.It has now been shown that a large part of the image defects, besides so-called drift effects in the ceramic, is caused by too different linearity behavior of adjacent modules. "Linearity behavior" refers to the functional relationship between the X-ray induced photo diode current I _in (directly proportional to the intensity of the X-radiation) and the digitized output value of the channel of an (energized) ASIC building block I _out Ideally, this relationship is linear, ie the value pairs (photodiode current [nA], ASIC output value) lie on a straight line, depending on the ASIC channel as well as the position of the module in the In reality, however, this linearity is not given: the values deviate from the straight line, the vertical distance between the measuring points and the respective straight line can be taken as a measure of the linearity behavior of the respective channel become.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es Linearitätsabweichungen von der Ideallinie zu charakterisieren und als das zentrale Maß für die Qualifizierung und damit für die Sortierung der einzelnen Detektor-Module zur Bestückung eines modularen Detektorsystems zu verwenden. Dies hat unter anderem den wesentlichen Vorteil die Detektor-Module auch nach ihrem tatsächlichen Aussteuerbereich (Messbereich) qualifizieren zu können, also auch im sogenannten klinisch relevanten Kleinsignalbereich der bei derzeitigen Prüfprozessen nicht charakterisiert wird.aim The present invention is linearity deviations from the ideal line to characterize and as the central measure of the qualification and thus the sorting of the individual Detector modules for equipping a modular detector system to use. This has, among other things, the significant advantage Detector modules also according to their actual control range (Measuring range) to qualify, including in the so-called clinically relevant small signal range of current testing processes is not characterized.

In den derzeitigen Prüfprozessen am sogenannten Modulprüfplatz (engl.: Module testing In Gantry, MIG) werden lediglich Testsignalhöhen generiert, die im oberen oder allenfalls im mittleren Aussteuerbereich der ASIC-Bausteine liegen.In the current testing processes at the so-called Modulprüfplatz (English: Module Testing In Gantry, MIG) are only test signal levels generated in the upper or at most in the middle tax range the ASIC blocks are located.

Derzeit sind Photodiodenströme (PD-Ströme) im Bereich von 180 nA bis ca. 50 nA typische Werte, welche mit einem MIG durch Variation der Röntgenquellenparameter (im wesentlichen Röhren-Spannung und Anodenstrom) abgedeckt werden können. PD-Ströme unter 50 nA (Kleinsignalbereich) können so nicht realisiert werden, da die Röntgenquelle bei Unterschreitung der genannten Parameter erfahrungsgemäß zunehmend instabil in seiner Intensität wird und keine für solche Messungen geeignete Konstanz mehr aufweist.Currently are photodiode currents (PD currents) in the range from 180 nA to about 50 nA typical values, which with a MIG by Variation of the X-ray source parameters (essentially Tube voltage and anode current) can be covered. PD currents below 50 nA (small signal range) can so can not be realized because the X-ray source falls below Experience has shown that the parameters mentioned are increasing becomes unstable in its intensity and no for Such measurements have more constancy.

Aus diesem Grund wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein neuartiger Modulprüfplatz entwickelt, der eine Charakterisierung der Linearität der einzelnen Detektor-Module erlaubt, welche sich auf Linearitätsabweichungen im jeweiligen erwarteten Aussteuerbereichen stützt, insbesondere auch im Kleinsignalbereich bis hin zu 1/100 nA.Out For this reason, in the context of the present invention, a novel Modulprüfplatz developed a characterization of the Linearity of the individual detector modules allows which to linearity deviations in the respective expected Control ranges supported, especially in the small signal range up to 1/100 nA.

Da dieser Signalbereich wie gesagt alleine mit den Parametern des Strahlers nicht realisierbar ist, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Absorbersystem entwickelt, welches in der Lage ist, die Strahlung in definierten Schritten abzuschwächen. Dadurch kann zu jedem einzelnen ASIC-Kanal in Kombination mit dem Strom der Photodiode (I_PD) bzw. mit der Strahlungsintensität und der Szintillator-Keramik (UFC-Keramik) die jeweilige reale, also nicht exakt lineare I_PD-I_out-Kennlinie vermessen werden. Dabei ist vor allem wichtig, dass alle zu vermessenden Module im Messprozess der Charakterisierung gleichzeitig die gleiche Abschwächung erfahren.Since this signal range can not be realized alone with the parameters of the radiator, as has already been stated, in the context of the present invention a Developed absorber system, which is able to attenuate the radiation in defined steps. As a result, for each individual ASIC channel in combination with the current of the photodiode (I _PD ) or with the radiation intensity and the scintillator ceramic (UFC ceramic), the respective real, ie not exactly linear, I _PD -I _out characteristic is measured become. It is especially important that all modules to be measured undergo the same attenuation in the characterization measurement process at the same time.

Erfindungsgemäß wurde ein dreiteiliges Plexiglasphantom konstruiert und gefertigt, dessen Teile konzentrisch um den Fokus an die radiale Anordnung der Detektor-Module flächig anmontiert werden können. Das Phantom ist so konzipiert, dass jedes der drei Plexiglasabsorber die komplette Detektor-Modul-Anordnung geometrisch bezüglich des Strahlenfächers sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung (z-Richtung) vollständig abdecken, wobei die Phantomhalterungen nicht in den Strahlengang hineinreichen. 3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung.According to the invention, a three-part Plexiglas phantom was constructed and manufactured, the parts of which can be mounted concentrically around the focus on the radial arrangement of the detector modules. The phantom is designed so that each of the three Plexiglas absorbers completely cover the entire detector module arrangement geometrically with respect to the fan beam both in the radial direction and in the axial direction (z direction), wherein the phantom mounts do not extend into the beam path. 3 shows the arrangement according to the invention.

Jeder Teil-Absorber 3 weist über den gesamten Winkelbereich α eine Dicke von 10 cm auf. Diese Dicke ist deshalb so gewählt, damit sich in Kombination mit entsprechender Variation der Strahlerparameter eine Kette von Messpunkten ergibt, die sich über den gesamten Aussteuerbereich der Detektormodule erstreckt und bei logarithmischer Darstellung der Eingangsintensität näherungsweise eine äquidistante Verteilung der Messpunkte ergibt. Die Anordnung ermöglicht die gleichzeitige Vermessung (Charakterisierung) von 42 Detektormodulen (D₁ bis D₄₂), die in zueinander benachbarten in einer Aufhängevorrichtung 4 aufgenommenen Steckplätzen (sogenannten Slots) im Fächerstrahl aneinandergereiht sind. Gemessen wird bei Gesamt-Absorberdicken von 10 cm, 20 cm und 30 cm sowie ohne Phantom also bei Luft, außerdem bei vier unterschiedlichen Röntgenintensitäten 80 mA, 120 mA, 200 mA und 440 mA jeweils bei einer Anodenspannung von 120 kV. Um für jedes der 42 Detektor-Module die gleichen Rahmenbedingungen zu schaffen wird im Gegensatz zur tatsächlichen CT-Messung ohne Wedge-Filter gemessen, der normalerweise für ein Gauß-förmiges Profil des Strahlenfächers sorgt und im konventionellen Betrieb die Strahlendosis in den wenig Materie aufweisenden Randbereichen reduziert.Each partial absorber 3 has a thickness of 10 cm over the entire angular range α. This thickness is therefore chosen so that, in combination with a corresponding variation of the radiator parameters, a chain of measuring points results that extends over the entire modulation range of the detector modules and, when logarithmically displayed, results in an approximately equidistant distribution of the measuring points. The arrangement allows the simultaneous measurement (characterization) of 42 detector modules (D ₁ to D ₄₂ ), which in adjacent to each other in a suspension device 4 recorded slots (so-called slots) are strung together in the fan beam. Measured at total absorber thicknesses of 10 cm, 20 cm and 30 cm and without phantom so in air, also at four different X-ray intensities 80 mA, 120 mA, 200 mA and 440 mA each at an anode voltage of 120 kV. In order to provide the same conditions for each of the 42 detector modules, unlike the actual CT measurement without a wedge filter, which normally provides a Gaussian profile of the fan beam and in conventional operation, the radiation dose in the low-matter edge regions reduced.

Der erfindungsgemäße Detektor-Modulprüfplatz ermöglicht es mit je 16 Messwerten (17 wenn der Nullpunkt (0, 0) als Messwert mitgerechnet wird) die Linearitätskennlinie eines jeden der 32 Kanäle eines jeden ASIC-Bausteins zu vermessen und damit einerseits die Detektor-Module selbst zu charakterisieren und andererseits die Detektor-Module untereinander zu charakterisieren um sie durch Sortierung bei der Bestückung des Detektors in ein Verhältnis zu bringen, was ausschlaggebend ist für eine akzeptable Bildqualität.Of the Inventive detector module testing station allows it with 16 readings each (17 if the zero point (0, 0) is taken into account as the measured value) the linearity characteristic of each of the 32 channels of each ASIC device on the one hand to characterize the detector modules themselves and on the other hand to characterize the detector modules with each other by sorting them when loading the detector in a relationship, which is crucial for an acceptable picture quality.

Zur individuellen Charakterisierung der einzelnen Detektor-Module wird erfindungsgemäß eine Datenbank angelegt, in der für jedes Detektor-Modul an jedem potentiellen Detektor-Slot (1 bis 42) bei einem bestimmten Kalibrierpunkt für jeden Kanal (eines ASICs) das Kanal-spezifische Linearitätsverhalten abgespeichert wird. Als Maß dafür wird eine Modul- und Slot-abhängige Kennzahl (die später noch genauer betrachtete sogenannte Linearitäts-Kenn-Zahl LKZ) gebildet.to individual characterization of each detector modules inventively created a database in the for each detector module at each potential detector slot (1 to 42) at a specific calibration point for each Channel (of an ASIC) the channel-specific linearity behavior is stored. As a measure of this, a module and slot-dependent measure (which will be more accurate later considered so-called linearity identification number LKZ) formed.

Bei der Berechnung der Einträge in die Datenbank wird nach folgendem erfinderischen Prinzip vorgegangen:
Es wird für jeden Kanal zunächst ein Kalibrierpunkt festgelegt indem am Modulprüfplatz ohne Phantom ein Wert aus z. B 80 mA, 120 mA, 200 mA oder 440 mA Strahlerstrom bei einer festen Hochspannung (z. B. 120 kV) gewählt wird. Der Punkt bei 440 mA Röhrenstrom entspricht also dem maximal möglichen Wert ohne Absorber. Anschließend werden diese Werte bei 10 cm, bei 20 cm und schließlich bei 30 cm Absorberdicke gemessen, alles Punkte auf der Kanal-spezifischen Kennlinie. Je nach Slotposition im Modulprüfplatz und den damit verbundenen Kanalnummern in dem später verwendeten Detektor-System wird für alle Kanäle eines Moduls die theoretisch zu erwartende Intensität auf das Modul berechnet – und zwar abgeschwächt durch den Wedge-Filter 5 (4). Die Berücksichtigung der Schwächung 6 durch den Wedge-Filter 5 ist bei der Slot-abhängigen Berechnung des Linearitätsverhaltens von entscheidender Bedeutung. Die Berechnung der durch einen Wedge-Filter hervorgerufenen Schwächung erfolgt über eine auch im CT-System hinterlegte Wedge-Filter-Korrekturtabelle (4). Die Slot-spezifischen Werte dieser Tabelle werden jeweils als Faktor mit dem Wert des Kalibrierpunktes der jeweiligen Slotposition multipliziert, je nachdem also für welchen Slot ein Detektor-Modul gerade charakterisiert wird.The calculation of entries in the database is based on the following inventive principle:
First, a calibration point is determined for each channel by a value from z. B 80mA, 120mA, 200mA or 440mA is selected at a fixed high voltage (eg 120kV). The point at 440 mA tube current thus corresponds to the maximum possible value without absorber. Subsequently, these values are measured at 10 cm, at 20 cm and finally at 30 cm absorber thickness, all points on the channel-specific characteristic. Depending on the slot position in the module test bench and the associated channel numbers in the detector system used later, the theoretically expected intensity on the module is calculated for all channels of a module - and attenuated by the wedge filter 5 ( 4 ). Consideration of weakening 6 through the wedge filter 5 is crucial in the slot-dependent calculation of linearity behavior. The calculation of the weakening caused by a wedge filter takes place via a wedge filter correction table (also stored in the CT system) ( 4 ). The slot-specific values of this table are multiplied in each case as a factor with the value of the calibration point of the respective slot position, depending on which slot a detector module is currently being characterized for.

Anhand der am Modulprüfplatz mit Phantom ermittelten auf Monitormodule normierten Kennlinien wird der zu erwartende Wert des Moduls an genau dieser Slotposition durch Interpolation ermittelt. Der resultierende Wert wird auf 1 gesetzt und entspricht so dem an dieser Slotposition erreichbarem Vollausschlag. In 5 ist zur Verdeutlichung ein typischer mit Luft und Phantom gemessener Kennlinienverlauf eines Modul-Kanals dargestellt. Bei einer Positionierung dieses Moduls im Detektor-Slot 1 würde der gezeigte Kanal eine Wedge-Filter-Abschwächung auf ca. 12% erfahren. Ein Kalibrierpunkt von 440 mA entspricht dort in etwa 53 mA. Der Kanal bei Slot 1 „sieht" also maximal den schraffierten Bereich.On the basis of the characteristic curves standardized on monitor modules at the module test station with phantom, the expected value of the module is determined at exactly this slot position by interpolation. The resulting value is set to 1 and thus corresponds to the full scale reachable at this slot position. In 5 For clarity, a typical characteristic curve of a module channel measured with air and phantom is shown. If this module is positioned in the detector slot 1, the channel shown would experience a wedge filter attenuation of about 12%. A calibration point of 440 mA corresponds to approximately 53 mA. The channel at slot 1 thus "only" sees the hatched area.

Ebenso werden für jeden Kanal die anderen 15 Messwerte auf der Kanal-spezifischen Kennlinie auf Basis des Wedge-Filter-Schwächungswertes (z. B. 12% in Slot 1) in den schraffierten Bereich (5) hinunter interpoliert.Likewise, for each channel, the other 15 readings on the channel-specific characteristic are based on the wedge-filter attenuation value (eg, 12% in slot 1) in the hatched area (FIG. 5 ) interpolated down.

Die durch die Slot-spezifische Wedge-Filter-Schwächung reduzierte Kennlinie wird also nicht skaliert oder gestaucht sondern neu berechnet, indem sämtliche 16 Messwerte mit dem gleichen Wedge-Filter-Schwächungswert reduziert werden und anschließend auf der interpolierten Kennlinie die zugehörigen Ordinatenwerte gefunden werden.The reduced by the slot-specific wedge filter weakening Characteristic is therefore not scaled or compressed but recalculated, by taking all 16 readings with the same wedge filter attenuation value be reduced and then on the interpolated Characteristic curve the associated ordinate values are found.

Um ein Maß für die Linearitätsabweichung, die für die Güte eines Detektormoduls entscheidend ist, zu finden, wird die bereits erwähnte Linearitäts-Kennzahl LKZ ermittelt (schematisch in 6 veranschaulicht). In dem Diagramm in 6 ist der ASIC-Angabewert in Abhängigkeit des Photostroms, gemessen in nano-Ampere, aufgetragen. Es wird ein erster Kalibrierpunkt 7 (Messung bei höchster Intensität ohne Phantom) bestimmt und zwischen diesem und dem Nullpunkt 12 eine Gerade 8 gelegt. Anschließend werden die zum Kalibrierpunkt 7 bzw. zur Geraden 8 gehörigen Messwerte (Luft, 10 cm, 20 cm, 30 cm Phantom bei 80 nA, 120 nA, 200 nA, 440 nA) eingetragen, die in ihrer Gesamtheit die Kennlinie 11 bilden. Der Kennlinienverlauf kann durch weitere Kalibrierpunkte 9 mit den dazugehörigen Messwerten verfeinert werden. Von allen (dazwischen liegenden) Kalibrierpunkt-spezifischen Messpunkten auf der Kennlinie werden die Abweichungen Δ zu der ebenfalls Kalibrierpunkt-spezifischen Linearitätsgeraden ermittelt (Δ₁₁, Δ₂₁ zu Kalibrierpunkt 7 und zugehöriger Geraden 8; Δ₂₁, Δ₂₂ zu Kalibrierpunkt 9 und zugehöriger Geraden 10; usw.)In order to find a measure of the linearity deviation, which is decisive for the quality of a detector module, the already mentioned linearity index LKZ is determined (schematically in FIG 6 illustrated). In the diagram in 6 the ASIC indication is plotted against the photocurrent, measured in nano-amps. It becomes a first calibration point 7 (Measurement at maximum intensity without phantom) determines and between this and the zero point 12 a straight 8th placed. Then they become the calibration point 7 or to the straight line 8th corresponding measured values (air, 10 cm, 20 cm, 30 cm phantom at 80 nA, 120 nA, 200 nA, 440 nA), which in their entirety the characteristic curve 11 form. The characteristic curve can be determined by further calibration points 9 be refined with the associated measured values. From all (intermediate) calibration point-specific measuring points on the characteristic, the deviations Δ are determined in relation to the calibration point-specific linearity line (Δ ₁₁ , Δ ₂₁ to calibration point 7 and associated straight lines 8th ; Δ ₂₁ , Δ ₂₂ to calibration point 9 and associated straight lines 10 ; etc.)

Alle 16 Abweichungen Δ_j werden allesamt quadratisch über alle 512 Kanäle für den Slot eines aktuellen Detektors aufsummiert und am Ende die Wurzel gezogen. Auf diese Weise entsteht für das Modul eine Slot-abhängige Kennzahl LKZ, welche die Ge samtgüte des Detektormoduls bezüglich des Linearitätsverhaltens in einem bestimmten Slot darstellt:

All 16 deviations Δ _j are all added up quadratically over all 512 channels for the slot of a current detector and the root is pulled at the end. In this way, a slot-dependent characteristic number LKZ is produced for the module, which represents the overall quality of the detector module with regard to the linearity behavior in a specific slot:

Dabei bedeutet ein kleiner Wert von LKZ ein vorwiegend lineares Verhalten und ein großer Wert von LKZ ein eher nichtlineares Verhalten des Detektormoduls M in dem entsprechenden Slot S.there a small value of LKZ means a predominantly linear behavior and a great value of LKZ a rather nonlinear behavior of the detector module M in the corresponding slot S.

Für eine optimale Bestückung eines Detektorsystems reicht jedoch die alleinige Qualifizierung der einzelnen Module durch Minimieren des LKZ-Wertes nicht aus. Die Sortierung muss auch Unterschiede im Verhalten der ASIC-Bausteine untereinander berücksichtigen und zwar sowohl innerhalb eines Detektor-Moduls als auch bei benachbarten Detektor-Modulen, da bereits geringe derartige Unterschiede zu Artefakten führen können. Daher dürfen ASICs innerhalb eines Moduls sowie bei benachbarten Modulen sowohl in ihren Abweichungen von der Ideallinie (Mittelwert MW) als auch in ihrer Streuung (Breite des Rauschens σ um den jeweiligen Mittelwert) eine maximale Differenz δ bzw. σ zueinander nicht überschreiten (siehe 7 und 8).However, for optimal placement of a detector system, the sole qualification of the individual modules by minimizing the LKZ value is not sufficient. The sorting must also take into account differences in the behavior of the ASIC devices, both within a detector module and in adjacent detector modules, since even such small differences can lead to artifacts. Therefore, ASICs within a module as well as neighboring modules, both in their deviations from the ideal line (mean value MW) and in their scattering (width of the noise σ around the respective mean value), must not exceed a maximum difference δ or σ to each other (see 7 and 8th ).

Die Charakterisierung bezüglich der Differenzen zweier unterschiedlicher, z. B. benachbarter, Detektor-Module basiert auf der Mittelung über alle Kanäle zweier benachbarter ASIC-Bausteine innerhalb eines Moduls sowie auf der Streuung um diesen Mittelwert. Dabei werden die vier Elementarzeilen der beiden benachbarten ASIC-Bausteine zu einer (künstlichen) Zeile (ASIC-Breite in z-Richtung) zusammengefasst (Block 2 gestrichelt in 2). Daraus ergeben sich pro Modul acht Mittelwerte MW die hinsichtlich Signalhöhe und deren Streuung mit den entsprechenden Werten anderer Module verglichen werden können.The characterization with respect to the differences of two different, z. B. adjacent, detector modules based on the averaging over all channels of two adjacent ASIC modules within a module and on the scattering around this mean. The four elementary lines of the two adjacent ASIC blocks are combined to form an (artificial) line (ASIC width in the z direction) (block 2 dashed in 2 ). This results in eight average values per module which can be compared in terms of signal height and their scattering with the corresponding values of other modules.

Genauso dürfen benachbarte ASICs innerhalb eines Detektor-Moduls ebenfalls nur innerhalb gegebener Signifikanzen bezüglich ihrer Nichtlinearität differieren.Just like that allow neighboring ASICs within a detector module also only within given significances regarding differ in their nonlinearity.

Die Charakterisierung bezüglich dieser Differenzen zweier ASICs innerhalb eines Moduls basiert auf der Mittelung über die Kanäle jedes Modul-internen ASIC-Bausteins. Hieraus ergeben sich – gemäß der ASIC-Struktur auf einem Detektor-Modul – 16 ASIC-Mittelwerte pro Modul.The Characterization of these differences between two ASICs within a module is based on the averaging over the Channels of each module-internal ASIC block. Result from this itself - according to the ASIC structure on one Detector Module - 16 ASIC averages per module.

So wie die Bestimmung der LKZ für jeden Slot durchgeführt wird, ist auch die ASIC-individuelle Charakterisierung sowie die Charakterisierung der ASIC-Block-Paare 2 zum Vergleich zweier benachbart anzuordnenden Detektor-Module für jeden Slot durchzuführen.As well as determining the LKZ for each slot, the ASIC individual characterization and characterization of the ASIC block pairs is also done 2 for comparing two adjacent detector modules to be arranged for each slot.

Pro Detektor-Modul ergeben sich somit 42 × 8 × 16 Einträge für die Mittelung über die acht ASIC-Block-Paare sowie 42 × 16 × 16 Einträge für die Mittelung über jeweils einen ASIC pro Modul in die Datenbank, sofern die o. g. Anzahl an Messpunkten, ASICs mit einer 32er Kanalstruktur, Detektoren mit 42 Slots etc. für das Verfahren herangezogen werden. Der entstehende Datenumfang ist somit abhängig von diesen Parameter und kann entsprechend variieren.Per Detector module thus result 42 × 8 × 16 Entries for averaging over the eight ASIC block pairs as well as 42 × 16 × 16 entries for the Averaging over one ASIC per module into the database, if the o. g. Number of measuring points, ASICs with a 32 channel structure, Detectors with 42 slots, etc. are used for the process. The resulting data volume is thus dependent on these Parameters and may vary accordingly.

Hinzu kommt außerdem die oben genannte Slot- und Modul-abhängige Linearitätskennzahl sowie noch einige statistische Zahlen, die zur Ermittlung der Signifikanzen (Streuung) in den Abweichungen von der Ideallinearität notwendig sind.in addition also comes the above slot and module-dependent Linearity index as well as some statistical numbers, to determine the significances (dispersion) in the deviations of the ideal linearity are necessary.

Insgesamt stehen also bei den oben genannten angewandten Parametern in der Datenbank pro Modul und für einen Kalibrierpunkt über 16.000 Zahlenwerte zur Verfügung, was bei einem Pool von z. B. 70 Detektor-Modulen, welche zur Bestückung eines Detektorsystems vorrätig sein sollen, zu (nicht mehr als) 1,1 Millionen Einträgen in der Datenbank führt.All in all So stand at the above applied parameters in the Database per module and for one calibration point over 16,000 numerical values are available, resulting in a pool of z. B. 70 detector modules, which for equipping a detector system should be in stock, to (not more than) 1.1 million Entries in the database leads.

Somit ist für jedes Modul, dessen Linearitätsverhalten an jedem möglichen Detektorslot bereits im Voraus bekannt, wodurch beispielsweise Nachbarmodule allein anhand des jeweiligen Linearitätsverhaltens optimal aufeinander abgestimmt bzw. abgeglichen werden können. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, den sortierten Detektor bereits im Vorfeld, d. h. noch vor dem eigentlichen Zusammenbau, auf seine zu erwartende Bildqualität hin zu testen, wobei sich die eigentliche Sortierung allein auf Abweichungen der gemessenen Kennlinien von der am jeweiligen Detektorslot erwarteten Ideallinie stützt, die es im eigentlichen Sortier- und Bestückungs-Prozess zu minimieren gilt. Die dadurch gewonnenen Vorteile gegenüber dem Stand der Technik werden später erläutert.Consequently is for each module, its linearity behavior already known in advance on every possible detector slot whereby, for example, neighboring modules alone based on the respective Linearity behavior optimally matched or can be compared. In addition, it is it also possible to pre-sort the sorted detector, d. H. even before the actual assembly, to its expected Image quality to test out, with the actual Sorting only on deviations of the measured characteristics of based on the respective detector slot expected ideal line, the it in the actual sorting and assembly process too minimize applies. The advantages gained thereby over The prior art will be explained later.

Das erfindungsgemäße Sortierverfahren weist drei Sortierkriterien zur Systembestückung auf:

Kriterium 1: Besetzen der zentralen Slots 21 und 22 und alternierende Erweiterung nach außen (20, 23, 19, 24, usw.) mit Detektor-Modulen, welche minimale Linearitätskennzahlen aufweisen, wobei
Kriterium 2: benachbarte ASIC-Bausteine innerhalb eines Detektor-Modules ebenfalls nur innerhalb gegebener Signifikanzen bezüglich ihrer Nichtlinearität differieren dürfen, und wobei auch
Kriterium 3: benachbarte Detektor-Module ebenfalls nur innerhalb gegebener Signifikanzen bezüglich ihrer Nichtlinearität differieren dürfen.

The sorting method according to the invention has three sorting criteria for system assembly:

Criterion 1: occupying the central slots 21 and 22 and alternating outward expansion (20, 23, 19, 24, etc.) with detector modules having minimum linearity characteristics, where
Criterion 2: adjacent ASIC building blocks within a detector module may also differ only within given significances with respect to their nonlinearity, and also
Criterion 3: neighboring detector modules may also differ only within given significances regarding their nonlinearity.

Die Signifikanzen der Kriterien 2 und 3 werden folgendermaßen ermittelt (7 und 8):

A) Bilden eines ersten Mittelwertes MW1 (z. B. eines einzelnen ASICs oder eines ASIC-Paar-Blocks) und die zugehörige Standardabweichung σ₁.
B) Bilden eines zweiten Mittelwertes MW2 (z. B. eines entsprechend benachbarten ASICs oder eines entsprechend benachbarten ASIC-Paar-Blocks eines benachbarten Moduls) und die zugehörige Standardabweichung σ₂.
C) Bilden des Differenzbetrages δ = |MW2 – MW1]
D) Bilden der relativen Standardabweichung
E) Bilden des relevanten Prüfwertes PW = δ / σ.

The significances of criteria 2 and 3 are determined as follows ( 7 and 8th ):

A) Forming a first mean value MW1 (eg of a single ASIC or an ASIC pair block) and the associated standard deviation σ ₁ .
B) forming a second mean value MW2 (eg a correspondingly adjacent ASIC or a corresponding adjacent ASIC pair block of an adjacent module) and the associated standard deviation σ ₂ .
C) Forming the difference δ = | MW2 - MW1]
D) Forming the relative standard deviation
E) Forming the relevant test value PW = δ / σ.

Nach derzeitigem Stand der Technik wird allein auf Basis des jeweiligen Differenzbetrages σ_1,2 = |MW2 – MW1] entschieden, ob Module benachbart angeordnet werden sollen oder nicht. Das erfindungsgemäße Verfahren jedoch bezieht die jeweilige Standardabweichung (Streuung um den entsprechenden Mittelwert) in den Entscheidungsprozess mit ein, basierend auf der Erkenntnis, dass die mittleren Rauschamplituden (Streuungen σ₁, σ₂) der jeweiligen Mittelwerte (MW1, MW2) für die Bildqualität ausschlaggebend sind: Bei genügender Überlappung der beiden mittleren Rauschamplituden kann das menschliche Auge eine demnach hohe Differenz der Mittelwerte nicht mehr unterscheiden. D. h., dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Modul-Anordnungen akzeptiert werden können, die nach bisherigen Verfahren verworfen werden.According to the current state of the art, it is decided on the basis of the respective difference amount σ _1,2 = | MW2 - MW1] alone whether modules should be arranged adjacent or not. The method according to the invention, however, incorporates the respective standard deviation (scattering about the corresponding mean value) into the decision process, based on the knowledge that the mean noise amplitudes (scatters σ ₁ , σ ₂ ) of the respective average values (MW1, MW2) determine the image quality are: With sufficient overlap of the two mean noise amplitudes, the human eye can no longer distinguish a high difference of the mean values. In other words, according to the method of the invention, module arrangements can be accepted that are rejected according to previous methods.

Dies trifft ebenso auf den bereits mehrmals erwähnten Kleinsignalbereich zu. Bisherige Sortieralgorithmen bzw. Sortierverfahren vermessen die untere Grenze der Kennlinie der ASIC-Bausteine bis maximal 50 mA, da eine Röntgenquelle unter diesem Wert kein stabiles und verwertbares Intensitätsverhalten mehr liefert.This also applies to the small signal range already mentioned several times to. Measure previous sorting algorithms or sorting methods the lower limit of the characteristic curve of the ASIC blocks up to a maximum of 50 mA, since an x-ray source below this value is not stable and delivers usable intensity behavior more.

Der erfindungsgemäße Modul-Prüfplatz jedoch erlaubt die Prüfung von Modulen bei niedrigen Anodenströmen (80 mA) sowie 30 cm Absorberdicken, was rechnerisch zu PD-Strömen bis 0,06 nA (siehe Tabelle 1) führt.Of the However, module tester according to the invention allows testing of modules at low anode currents (80 mA) and 30 cm absorber thicknesses, which computationally to PD currents to 0.06 nA (see Table 1).

Insgesamt lässt sich somit ein Detektorsystem nach dem neuen Sortierverfahren so sortieren, dass sich das Verfahren aus schließlich auf Linearitäten im jeweiligen, zum entsprechenden Slot gehörenden, Aussteuerbereich stützt. Dies gilt auch für den bisher nicht charakterisierten Kleinsignalbereich unter 50 mA.All in all Thus, a detector system according to the new sorting method can be sort that out of the process Linearities in the respective slot belonging to the corresponding slot Tax range supports. This also applies to the previous one uncharacterised small signal range below 50 mA.

Durch diese neuartige Aussteuerungsbereichs-abhängige Qualifizierung können viele Module verwendet werden, die bisher auf Grund der Qualifizierung über dem gesamten möglichen Aussteuerbereich hätten verworfen werden müssen. Entscheidend dabei ist, dass die zuvor genannten Kriterien 1 bis 3 (benachbarter Module) in den jeweiligen begrenzten Einsatzbereichen (die durch den jeweiligen Aussteuerungsbereich charakterisiert werden) erfüllt werden. So können beispielsweise Detektor-Module mit global schlechtem Gesamtlinearitätsverhalten durchaus noch für bestimmte Detektorabschnitte (Slot-Bereiche) insbesondere im Kleinsignalbereich geeignet sein. 10 soll dies anhand der Linearitätskennlinie dreier Module veranschaulichen.Due to this new control-area-dependent qualification, many modules can be used which until now had to be discarded due to the qualification over the entire possible control range. The decisive factor here is that the aforementioned criteria 1 to 3 (neighboring modules) in the respective limited fields of application (which are characterized by the respective control range) are met. Thus, for example, detector modules with globally poor overall linear behavior can certainly still be suitable for certain detector sections (slot areas), in particular in the small signal range. 10 this is illustrated by the linearity characteristic of three modules.

Zur Überprüfung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Messsystems wurde durch Qualifizierung und Sortierung ein modulares Detektorsystem erzeugt, wobei die Sortierung ausschließlich aussteuerbereichspezifisch erfolgte („Range-Sortierung"). Hierzu wurde ein Pool von 70 Detektor-Modulen der laufenden Fertigung entnommen und mit dem Phantom über einen großen Aussteuerbereich hinweg vermessen. Aus diesen Daten wurden die Abweichungen der Messwerte von der Ideallinearitätsgeraden ermittelt und für jeden möglichen Slot in einer Datenbank abgelegt. Die Sortierung selbst wurde auf Basis einer Minimierung dieser Abweichungen und auf Basis von maximal erlaubten Differenzen zum jeweiligen Nachbarmodul ausgelegt. Dabei wurden die Differenzen nicht als Absolutwerte behandelt sondern in die jeweiligen Signifikanzen (Sigma σ) umgerechnet. Bereits bei der ersten Test-Sortierung hat sich gezeigt, dass die Bildqualität des sortierten Detektorsystems für eine Auslieferung ausreichend gewesen wäre.To verify the method according to the invention as well as the measuring system, a modular detector system was produced by qualification and sorting, whereby the sorting was carried out exclusively for specific areas ("range sorting") Measure the phantom over a large control range. From these data, the deviations of the measured values from the ideal linearity line were determined and stored for each possible slot in a database. The sorting itself was designed on the basis of a minimization of these deviations and on the basis of maximally permitted differences to the respective neighboring module. The differences were not treated as absolute values but converted into the respective significances (sigma σ). Already during the first test sorting, it was shown that the image quality of the sorted detector system would have been sufficient for delivery.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens basierend auf dem erfindungsgemäßen Messsystem (Kalibriermessplatz) lassen sich wie folgt zusammenfassen: Durch die Reduzierung der Sortierkriterien von derzeit 16 auf die oben genannten drei elementaren Kriterien ist es möglich, auch aus einem sehr kleinen Pool von Modulen (in den o. g. Tests wurden stets aus 70 Modulen sortiert) ein Detektorsystem mit ausreichender Bildqualität zu erstellen. Dies ermöglicht die deutliche Verkleinerung des Lagerbestandes – derzeit wird mit einem durchschnittlichem Bestand von 300 Modulen gearbeitet, um eine erfolgreiche Detektorsortierung durchzuführen. Das erfinderische Sortierverfahren kann diese Zahl durchaus auf 150 Module halbieren. Die Entnahmestrategie der Module aus dem Lager entspricht dabei dem Stand der Technik. Viele Module können aber durch die aussteuerungsabhängige Qualifizierung verwendet werden, die bisher auf Grund der Qualifizierung über den gesamten möglichen Aussteuerbereich hätten verworfen werden müssen. Vor allem jedoch ergeben sich durch die starke Fokussierung auf die Bildqualität in bzw. während des Sortierprozesses deutlich kürzere Prüfzeiten (bis zu 30%) pro Detektor und damit eine signifikante Reduzierung der Fertigungskosten (Time to Market).The Advantages of the method based on on the measuring system according to the invention (calibration measuring station) can be summarized as follows: By reducing the Sorting criteria from the current 16 to the above three elementary Criteria, it is possible even from a very small pool of modules (in the above mentioned tests were always sorted from 70 modules) to create a detector system with sufficient image quality. This allows a significant reduction in stock - currently is working with an average stock of 300 modules, to perform a successful detector sorting. The inventive sorting method can quite on this number Halve 150 modules. The removal strategy of the modules from the warehouse corresponds to the state of the art. Many modules can but used by the level-based qualification who have been hired on the basis of qualification over the entire possible tax range had been rejected Need to become. Above all, however, arise through the strong focus on image quality in or during the sorting process significantly shorter test times (up to 30%) per detector and thus a significant reduction the production costs (time to market).

Wie im Stand der Technik ist der Sortierprozess auch so ausgelegt, dass in einem aktuellem Sortierschritt nicht das momentan verfügbar beste Modul sondern nur das zweit- oder drittbeste usw. gewählt wird, falls für einen bestimmten Slot kein die jeweiligen Bedingungen erfüllendes Modul gefunden werden kann. Sollte auch damit kein Resultat erzielt werden, wird das vor-vorherige Modul durch das zweitbeste ersetzt usw.As In the prior art, the sorting process is also designed so that not currently available in a current sorting step best module but only the second or third best, etc. chosen becomes, if for a certain Slot none the respective Conditions fulfilling module can be found. Should even so that no result is achieved, the pre-previous Module replaced by the second best, etc.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19811044 C1 [0004, 0005]

Claims

Method for measuring and qualifying Detector modules for equipping modular detector systems in CT devices, comprising the following steps: - Equipping a module testing station with to be measured and qualified Detector modules, - Determine the channel-specific Characteristics of all AD-converting components of each of these detector modules at fixed tube voltage and variation of the X-ray intensity based on a variation of the absorber thickness of one in the beam path introduced absorber phantom and on a variation of the tube current, - Determine of deviation values (Δ) by which the deviation of these Characteristic of one of this characteristic underlying linearity line characterized can be.

Method according to claim 1, characterized in that that from the respective deviation values (Δ) an over all channels of a detector module averaged linearity index LKZ is received.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the linearity index LKZ from the deviations Δ _ij according to the equation

where i is the number of channels per detector module and j represents the number of measurements per characteristic.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that from the channel-specific characteristics two in a detector module adjacent AD-converting blocks a relative average distance δ of these two AD-converting devices including their respective scatters σ um the respective mean value MW is determined.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that from the channel-specific characteristics two adjacent building blocks, each consisting of two adjacent AD-converting blocks each two adjacent Detector modules, a relative mean distance δ of these both AD-converting component groups including their respective scatters σ around the respective mean value MW is determined.

Method according to one of claims 4 to 5, characterized in that from the respective relative average distances δ and the respective scatters σ around the respective mean value MW detector-specific and detector-pair-specific deviation significances δ / σ obtained become.

Method according to Claim 6, characterized that the linearity index LKZ, the detector-specific Deviation significance as well as the detector pair-specific deviation significance in the Sorting a detector assembly used become.

System for measuring and qualifying detector modules for the construction of modular detector systems in CT devices, comprising a fan beam emitting X-ray source with a holder for receiving a number of to be measured Detector modules in this fan beam such that each Detector module of the same X-ray intensity is exposed, characterized in that in the fan beam Absorber phantoms can be introduced, respectively are designed so that recorded for all in the holder Detector modules in combination with a variation of the tube current produces a uniformly graded X-ray intensity which can produce a photocurrent in the range of milliamps until Picoampere delivers.