DE112014004057T5

DE112014004057T5 - Präzise selbstausrichtende CT-Detektorsensoren

Info

Publication number: DE112014004057T5
Application number: DE112014004057.6T
Authority: DE
Inventors: Joseph James Lacey; Abdelaziz Ikhlef; Baiju Zacharia Babu
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2016-06-02
Also published as: CN105764420B; KR20160053970A; JP2016530967A; US20150071401A1; JP6431919B2; WO2015034627A1; US9519069B2; CN105764420A; KR102279406B1

Abstract

Es sind CT-Detektormodule offenbart, die einen Modulrahmen und mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren beinhalten, die an dem Modulrahmen positioniert sind. Jeder der kachelartig anordenbaren Detektorsensoren weist ein Array von Detektorelementen und eine Befestigungsstruktur auf, die direkt oder indirekt mit den Detektorelementen gekoppelt ist, um für eine Befestigung und Ausrichtung des Detektorsensors an dem Modulrahmen zu sorgen. Die Befestigungsstruktur weist eine Ausrichtungsplatte auf, die im Wesentlich entgegengesetzt zu dem Array von Detektorelementen positioniert ist, wobei die Ausrichtungsplatte Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten, und einen oder mehrere Gewindeansätze aufweist, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert. Der Modulrahmen weist formschlüssige Merkmale auf, welche die Ausrichtungsstifte aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen montiert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung betreffen allgemein radiographische Detektoren zur diagnostischen Bildgebung und insbesondere ein computertomographisches (CT-)Detektormodul mit mehreren kachelartig anordenbaren Sensoren, an denen Selbstausrichtungsmerkmale ausgebildet sind.
Typischerweise emittiert in Computertomographie(CT)-Bildgebungssystemen eine Röntgenstrahlenquelle ein fächerförmiges Strahlenbündel in Richtung auf ein Subjekt oder ein Objekt, beispielsweise einen Patienten oder ein Gepäckstück. Im Folgenden sollen die Begriffe „Subjekt“ und „Objekt“ alles beinhalten, was abgebildet werden kann. Nachdem das Strahlenbündel durch das Subjekt abgeschwächt worden ist, trifft es auf ein Array von Strahlungsdetektoren auf. Die Strahlungsintensität des abgeschwächten Strahlenbündels, das an dem Detektorarray ankommt, hängt typischerweise von der Abschwächung des Röntgenstrahlenbündels durch das Subjekt ab. Jedes Detektorelement des Detektorarrays produziert ein gesondertes elektrisches Signal, welches das abgeschwächte Strahlenbündel anzeigt, das von jedem Detektorelement empfangen wird. Die elektrischen Signale werden zu den Analog/Digital-Wandlern gesandt und dann zur Verarbeitung in digitale Bilder gesandt.
In Mehrschicht-Bildgebungssystemen werden parallele Reihen aus Detektormodulen – die jeweils aus mehreren Detektorpaketen oder – sensoren bestehen – so angeordnet, dass Daten, die jeder einzelnen Array-Reihe entsprechen, verwendet werden können, um ein einzelnes, dünnes Schichtbild durch einen Patienten zu erzeugen. Die Detektormodule werden im Allgemeinen zusammen, nebeneinander positioniert, um einen Bogen zu bilden, der im Wesentlichen an der Röntgenquelle zentriert ist. Bei der Positionierung und Befestigung der Detektormodule an einer Gantry des CT-Bildgebungssystems ist zu anerkannt, dass eine solche Positionierung und Befestigung der Detektormodule mit großer Präzision vorgenommen werden muss, wodurch die Herstellung von CT-Bildgebungssystemen sehr schwierig ist und häufig intensives Testen, Umarbeiten und Neuausrichten der Detektormodule erfordert, bevor ein CT-Bildgebungssystem mit annehmbarer Qualität an einen Kunden ausgeliefert werden kann.
Außerdem ist der Austausch von Detektormodulen schwierig und zeitaufwändig, wenn ein CT-Bildgebungssystem im Feld im Einsatz ist. Das heißt, um einen schadhaften Strahlungsdetektor in einem Detektormodul auszutauschen, muss das gesamte Modul abgenommen und zu einer speziellen Offline-Haltevorrichtung gebracht werden, um einen Strahlungsdetektor auszuwechseln, wobei ein speziell ausgebildeter Techniker den Austausch vornimmt. Im Feld ist die Verwendung einer solchen Ausrichtungshaltevorrichtung unpraktisch und nicht erwünscht, da die Haltevorrichtung an den Einsatzort geliefert werden müsste, ohne sie zu beschädigen, und außerdem ein Außendiensttechniker am Einsatzort wissen müsste, wie die Haltevorrichtung korrekt zu verwenden ist, und in der Lage sein müsste, die korrekte Ausrichtung des Strahlungsdetektors nach dessen Einbau zu verifizieren. Alternativ dazu muss nicht nur der schadhafte Sensor, sondern das gesamte Modul – das aus vielen Detektorsensoren bestehen kann – als Einheit ausgetauscht werden. Je höher die Detektordichte ist, desto teurer wird dieser Punkt für den Detektorhersteller, wenn er ganze, aus vielen Sensoren bestehende Module im Feld austauschen soll.
Daher wäre es wünschenswert, einen CT-Detektor zu entwerfen, der für eine Selbstausrichtung sorgt, ohne dass spezielle Ausrichtungshaltevorrichtungen oder die Fähigkeiten eines speziell geschulten Installationstechnikers nötig sind. Es wäre auch wünschenswert, dass ein solcher CT-Detektor eine kachelartig anordenbare Konstruktion aufweist, die eine einfache Installation, Skalierbarkeit, Prüfbarkeit in einem frühen Stadium und Wartbarkeit ermöglicht, wobei das Auswechseln/Ersetzen eines einzelnen Sensors statt des Auswechselns eines vollständigen, viele Sensoren enthaltenden Moduls möglich ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein CT-System auf: eine drehbare Gantry mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Objekts, das gescannt werden soll, eine Röntgenstrahlenprojektionsquelle, die an der drehbaren Gantry positioniert ist und ein Bündel aus Röntgenstrahlen in Richtung auf das Objekt projiziert, und mehrere Detektormodule, die an der drehbaren Gantry positioniert und so eingerichtet sind, dass sie durch das Objekt abgeschwächte Röntgenstrahlen empfangen. Jedes von den mehreren Detektormodulen weist ferner auf: einen Modulrahmen, der eine Oberseite und Seitenflächen daran aufweist, und mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren, die auf der Oberseite des Modulrahmens positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen, wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren ein Array von Detektorelementen aufweist, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen zu empfangen, die durch das Objekt abgeschwächt worden sind, und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln, und eine Befestigungsstruktur, die direkt oder indirekt mit dem Array der Detektorelemente verbunden ist und dazu eingerichtet ist, eine Befestigung und Ausrichtung des Detektorsensors an dem Modulrahmen zu ermöglichen, wobei die Befestigungsstruktur eine Ausrichtungsplatte umfasst, die an dem Detektorsensor an einer Oberfläche von diesem, die dem Array von Detektorelementen allgemein entgegengesetzt ist, positioniert ist. Die Ausrichtungsplatte weist auf: Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten, und einen oder mehrere Gewindeansätze, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel darin aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert. In dem Modulrahmen sind formschlüssige Merkmale ausgebildet, welche die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors darin aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen montiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Detektormodul zum Empfangen von Röntgenstrahlen, die während eines CT-Scannvorgangs durch ein Objekt abgeschwächt werden, einen Modulrahmen mit einer Oberseite und Seitenflächen und mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren auf, die an dem Modulrahmenn positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen. Jeder von den mehreren Detektorsensoren weist ferner auf: ein Array von Detektorpixeln, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln, und eine Ausrichtungsplatte, die direkt oder indirekt mit dem Array von Detektorelementen auf einer Seite von diesem, die zu derjenigen entgegengesetzt ist, an der die Röntgenstrahlen empfangen werden, verbunden ist, wobei die Ausrichtungsplatte Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten, und einen oder mehrere Gewindeansätze aufweist, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel darin aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert. In dem Modulrahmen sind Bezugslöcher ausgebildet, die die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors darin aufnehmen, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen befestigt werden, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Detektormodul zum Empfangen von Röntgenstrahlen, die während eines CT-Scannvorgangs durch ein Objekt abgeschwächt werden, einen Modulrahmen und mehrere wahlweise hinzufügbare Detektorsensoren auf, die an der Oberseite des Modulrahmens positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen. Jeder von den mehreren Detektorsensoren weist ferner auf: ein Array von Detektorelementen, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln, und eine Ausrichtungsplatte, die an dem Detektorsensor auf einer Oberfläche von diesem, die dem Array von Detektorelementen entgegengesetzt ist, positioniert ist, wobei die Ausrichtungsplatte Ausrichtungsstifte aufweist, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten. In dem Modulrahmen sind Bezugslöcher ausgebildet, die die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors darin aufnehmen, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen montiert werden, um so die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten.
Verschiedene weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungen stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, die derzeit für die Ausführung der Erfindung in Betracht gezogen werden.
In den Zeichnungen:
1 ist eine bildliche Darstellung eines CT-Bildgebungssystems.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm des in 1 dargestellten Systems.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Detektorarrays eines CT-Systems.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Detektormoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 und 6 sind Ansichten eines Detektorsensors zur Verwendung bei dem Detektormodul von 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine perspektivische Ansicht des Detektorsensors von 5 und 6, in dem eine vertikale Befestigungsstruktur mit Selbstausrichtungsmerkmalen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgenommen ist.
8A und 8B sind Ansichten des Detektorsensors von 7, der mittels der vertikalen Befestigungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einem Modulrahmen befestigt ist.
9A und 9B sind perspektivische Ansichten des Detektorsensors von 5 und 6, in dem eine horizontale Befestigungsstruktur mit Selbstausrichtungsmerkmalen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgenommen ist.
10A und 10B sind Ansichten des Detektorsensors von 9A und 9B, der mittels der horizontalen Befestigungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einem Modulrahmen befestigt ist.
11 ist eine bildliche Darstellung eines CT-Systems zur Verwendung bei einem nicht-invasiven Gepäckkontrollsystem.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Betriebsumgebung der Erfindung wird mit Bezug auf ein 256-schichtiges Computertomographie(CT)-System beschrieben. Wie weiter unten noch ausführlich beschrieben wird, ist die Erfindung aber auch zur Verwendung mit anderen ein- und mehrschichtigen Konfigurationen geeignet (d.h. mit jedem auf Modulen basierenden Detektor, der zusammengebaut werden kann, um eine gewünschte Größe zu haben). Darüber hinaus wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Erfassung und Umwandlung von Röntgenstrahlen beschrieben. Jedoch wird ein Fachmann auch erkennen, dass die Erfindung ebenso gut für die Erfassung und Umwandlung einer anderen hochfrequenten elektromagnetischen Energie anwendbar ist. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf einen CT-Scanner „der dritten Generation“ beschrieben, ist aber ebenso gut mit anderen CT-Systemen verwendbar.
Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein computertomographisches (CT) Bildgebungssystem 10 dargestellt ist, das eine Gantry 12 aufweist, die einen CT-Scanner „der dritten Generation“ repräsentiert. Die Gantry 12 weist eine Röntgenstrahlenquelle 14 auf, die ein Bündel von Röntgenstrahlen von einem Brennpunkt 15 der Quelle 14 aus und in Richtung auf eine Detektoranordnung 18 auf der gegenüberliegenden Seite der Gantrys 12 projiziert. Es wird nun auf 2 Bezug genommen, in der die Detektoranordnung 18 aus mehreren Detektormodulen 20 und einer Steuerungs- und Verarbeitungsplatine 32 (d.h. einer Elektronikplatine) gebildet ist. Die mehreren Detektormodule 20 erfassen die projizierten Röntgenstrahlen 16, die durch einen medizinischen Patienten 22 hindurchtreten, wobei die Elektronikplatine 32 eine anschließende Verarbeitung der aufgenommenen Daten durchführt. Jedes Detektormodul 20 erzeugt eine Ausgabe, welche die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahlenbündels und somit das auf seinem Weg durch den Patienten 22 abgeschwächte Strahlenbündel darstellt. Während eines Scanns zur Aufnahme von Röntgenstrahlenprojektionsdaten drehen sich die Gantry 12 und die daran angebrachten Komponenten um ein Drehzentrum 24.
Die Drehung der Gantry 12 und der Betrieb der Röntgenstrahlenquelle 14 werden von einem Steuermechanismus 26 des CT-Systems 10 gesteuert. Der Steuermechanismus 26 weist eine Röntgenstrahlensteuereinrichtung 28, die Leistung und Taktsignale an eine Röntgenstrahlenquelle 14 ausgibt, sowie eine Gantrymotorsteuereinrichtung 30 auf, welche die Drehzahl und die Position der Gantry 12 steuert. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgenstrahlendaten von der Elektronikplatine 32 und führt eine Hochgeschwindigkeitsrekonstruktion durch. Das rekonstruierte Bild wird als Eingabe in einen Computer 36 eingegeben, der das Bild in einer Massenspeichervorrichtung 38 speichert.
Der Computer 36 empfängt außerdem Befehle und Scannparameter von einem Anwender über eine Konsole 40, die irgendeine Form von Benutzeroberfläche, beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, eine stimmaktivierte Steuereinrichtung oder irgendeine andere Arte von Eingabevorrichtung aufweist. Eine zugehörige Anzeige 42 ermöglicht dem Anwender die Betrachtung des rekonstruierten Bildes und anderer Daten aus dem Computer 36. Die vom Anwender kommenden Befehle und Parameter werden vom Computer 36 verwendet, um Steuersignale und Informationen an die Elektronikplatine 32, die Röntgenstrahlensteuereinrichtung 28 und die Gantrymotorsteuereinrichtung 30 auszugeben. Außerdem betätigt der Computer 36 eine Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen motorisierten Tisch 46 steuert, um den Patienten 22 und die Gantry 12 zu positionieren. Insbesondere bewegt der Tisch 46 die Patienten 22 ganz oder teilweise durch eine Gantryöffnung 48 von 1.
Wie in 3 gezeigt ist, weist die Detektoranordnung 18 Schienen 17 auf, zwischen denen Kollimationslamellen oder -platten 19 angeordnet sind. Die Platten 19 sind so positioniert, dass sie Röntgenstrahlen parallel richten und Röntgenstreustrahlen 16 entfernen, bevor solche Strahlenbündel beispielsweise auf das Detektormodul 20 von 4 treffen, das an der Detektoranordnung 18 positioniert ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Detektoranordnung 18 57 Detektormodule 20 auf, wobei jedes Detektormodul 20 eine Array-Größe von 256×16 Pixelelementen aufweist. Infolgedessen weist die Detektoranordnung 18 256 Reihen und 912 Spalten (16×57 Detektoren) auf, was die Erfassung von 256 gleichzeitigen Datenschichten mit jeder Umdrehung der Gantry 12 ermöglicht. Auch wenn als Beispiel ein Detektormodul 20 mit einer Array-Größe von 256×16 Pixelelementen angegeben ist, wird erkannt, dass die Anzahl der Reihen und Spalten in der Detektoranordnung 18 auf Basis des Aufbaus des Detektormoduls 20 gemäß Ausführungsformen der Erfindung wahlweise gesteuert werden kann, so dass die Anzahl der Schichten, die gleichzeitig erfasst werden, kleiner oder größer sein kann, beispielsweise bis zu 512 Datenschichten betragen kann.
Es wird auf 4 Bezug genommen, in der ein Aufbau eines Detektormoduls 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist. Das Detektormodul 20 weist einen Modulrahmen 52 mit einer Oberseite bzw. einer oberen Fläche 54 und mit Seitenflächen 55 an diesem auf. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann die Oberseite 54 als eine flache Oberfläche, als Annäherungskurve, die in einem Kreisbogen ausgebildet ist, der dem Bogen des Röntgenstrahlenbündels folgt oder nicht folgt, oder als eine gestufte Struktur mit mehreren abgewinkelten Facetten daran ausgebildet sein. Wie in 4 dargestellt ist, sind mehrere Teilmodule oder „Sensoren“ 56 des Detektors auf der Oberseite des Modulrahmens 52 positioniert und entlang der Z-Achse ausgerichtet, um Röntgenstrahlen, die durch einen Patienten oder ein Objekt hindurch abgeschwächt werden, zu empfangen und zu verarbeiten. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Detektorsensoren 56, die auf der Oberseite 54 des Modulrahmens 52 positioniert werden, während des Herstellungsprozesses auf Basis von Einsatzanforderungen an die Detektormodule 20 in dem CT-System 10 (1) gesteuert werden. Das heißt, die Detektorsensoren 56 des Detektormoduls 20 sind als kachelartig anordenbare Detektorsensoren gestaltet, insofern als die Detektorsensoren 56 wahlweise nach Wunsch zu dem Modulrahmen 52 hinzugefügt werden können, so dass die Anzahl der Detektorsensoren 56, die in dem Detektormodul 20 enthalten sind, gesteuert werden kann, um so das Maß der Abdeckung entlang der Z-Achse zu variieren (d.h. die Anzahl der aufgenommenen Schichten zu variieren/zu steuern). So können beispielsweise gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sechs Detektorsensoren in dem Detektormodul 20 enthalten sein. Jedoch könnten andere Ausführungsformen des Detektormoduls 20 beispielsweise vier, acht oder zwölf Detektorsensoren 56 beinhalten, wie von den in 4 dargestellten Phantomlinien angedeutet ist. In jeder Ausführungsform werden die Detektorsensoren 56 entlang der Z-Achse so auf der Oberseite 54 positioniert, dass sie in Bezug auf eine Mittellinie 58 des Detektormoduls symmetrisch sind. Somit wird erkannt, dass auf Basis einer Bestückung und Nicht-Bestückung des Modulrahmens 52 mit Detektorsensoren ein Detektormodul 20 gebaut werden kann, das eine steuerbare Länge/Abdeckung entlang der Z-Achse aufweist.
Eine detaillierte Ansicht des Detektorsensors 56 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in den 5 und 6 gezeigt. Der Detektorsensor 56 weist ein Array von Detektorelementen oder -pixeln 60 auf, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln. Gemäß einer Ausführungsform werden die Detektorelmente/-pixel 60 von einem Paar aus einem Szintillator und einer Photodiode gebildet. Bei der Ausbildung des Paares aus dem Szintillator und der Photodiode werden eine Anzahl von Szintillatordetektorelementen oder -pixeln 62 so angeordnet, dass sie ein Szintillationspaket-Array 64 bilden. Zum Beispiel kann ein Szintillationspaket-Array 64 aus einem 32 × 16 großen Array von Szintillatordetektorelementen 62 bestehen, so dass jedes Szintillationspaket-Array 64 32 Schichten enthält. Das Szintillationspaket-Array 64 wird an einem Photodioden-Array 66 positioniert, das aus mehreren Diodenelementen oder -pixeln (nicht dargestellt) besteht, wobei das Dioden-Array 66 beispielsweise aus einem 32 × 16 großen Dioden-Array besteht, was der Anzahl der Szintillatordetektorelemente 62 entspricht.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, sind die Szintillatordetektorelemente 62 optisch mit dem Dioden-Array 66 gekoppelt, und das Dioden-Array 66 ist seinerseits elektrisch mit Elektronikeinheiten 68 von einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC) gekoppelt. Die ASIC-Elektronikeinheit 68 (d.h. ein Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler)) ist mittels einer daran (d.h. an vorderen und hinteren Oberflächen der ASIC-Elektronikeinheit 68) ausgebildeten Eingabe/Ausgabe-Zwischenverbindung (I/O-Zwischenverbindung) 70 elektrisch und mechanisch mit dem Dioden-Array 66 verbunden. Die I/O-Zwischenverbindung 70 kann beispielsweise als eine Zwischenverbindung mit Kugelgitteranordnung (ball grid array, BGA) oder andere ähnliche Bond-Vorrichtung ausgebildet sein, die elektrisch und mechanisch die ASIC-Elektronikeinheit 68 mit dem Dioden-Array 66 verbindet. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung weist jede ASIC-Elektronikeinheit 68 einen oder mehrere einzelne ASIC-Chips 72, beispielsweise vier ASIC-Chips 72, auf, die gemeinsam die Einheit 68 bilden.
Auch wenn der Detektorsensor 56 oben beschrieben ist, wie er ein Szintillator-Array 64 aufweist, das auf einem Photodioden-Array 66 positioniert wird, wird erkannt, dass Ausführungsformen der Erfindung auch Direktumwandlungssensoren einschließen. Das heißt, auch wenn der Detektorsensor 56 in 5 und 6 dargestellt ist, wie er ein Szintillator-Array 64 und ein Photodioden-Array 66 aufweist, wird erkannt, dass solche Elemente/Materialien in dem Detektorsensor 56 gegen ein Direktumwandlungsmaterial ausgetauscht werden könnten, das Röntgenstrahlen direkt in elektrische Signale umwandelt, beispielsweise Cadmiumtellurid (CdTe) oder Cadmiumzinktellurid (CZT). Ferner wird erkannt, dass Sensordesigns, die sich von dem in 5 und 6 dargestellten unterscheiden, als im Bereich der Erfindung liegend betrachtet werden.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist bzw. sind die ASIC-Elektronikeinheit(en) 68 zum Teil dazu eingerichtet, eine Analog/Digital-Wandlung (A/D-Wandlung) von Signalen durchzuführen, die von dem Photodioden-Array 66 kommend empfangen werden. Das heißt, die ASIC-Elektronikeinheit 68 dient dazu, analoge elektrische Signale, die von dem Photodioden-Array 66 kommend empfangen werden, auf Basis einer Stärke des Signals, das von dem Dioden-Array kommend empfangen wird, in digitale Zahlen umzuwandeln. Im Betrieb einer Ausführungsform treffen somit Röntgenstrahlen in den Szintillatordetektorelementen 62 auf, um Photonen zu erzeugen, die das Paket-Array 64 durchqueren und an einem Photodiodenpixel/-element innerhalb des Dioden-Arrays 66 detektiert werden, wobei von dem Dioden-Array 66 als Reaktion darauf ein analoges Signal erzeugt wird, das von der bzw. den ASIC-Elektronikeinheit(en) 68 empffangen wird, um es in ein digitales Signal/eine digitale Zahl umzuwandeln.
Wie weiter in 5 und 6 dargestellt ist, ist eine Substratschicht 74 (d.h. ein ASIC-Packungssubstrat) unter der bzw. den ASIC-Elektronikeinheit(en) 68 und auf der entgegengesetzten Seite zu dem Szintillationspaket-Array 64 positioniert. Die Substratschicht 74 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einer mehrschichtigen Keramik (MLC) gebildet und ist dazu eingerichtet, eine Stütze/Festigkeit für den Detektorsensor 56 zu schaffen. Zwischen der Substratschicht 74 und der bzw. den ASIC-Elektronikeinheit(en) 68 ist ein flexible Leiterplatte 76 positioniert, die an der ASIC-Elektronikeinheit 68 befestigt ist, Signale von der ASIC-Elektronikeinheit zur Steuerungs- und Verarbeitungsplatine 32 des Detektormoduls 20 leitet (4) und außerdem Steuerungssignale und Leistung zu/von der Steuerungs- und Verarbeitungsplatine 32 überträgt. Die flexible Leiterplatte 76 ist insofern in Form einer „digitalen flexiblen Leiterplatte“ ausgebildet, als sie dazu dient, digitale Signale/Zahlen von der ASIC-Elektronikeinheit 68 zu senden. Die flexible Leiterplatte 76 weist einen Anschluss-/ elektrisch bondfähigen Bereich 78, der für eine Verbindung mit den ASIC-Elektronikeinheiten 68) (d.h. für eine Verbindung mit der I/O-Zwischenverbindung 70) eingerichtet ist, sowie einen Anschluss 80 auf, der für eine Verbindung mit der Steuerungs-/Verarbeitungsplatine 32 des Detektormoduls 20 (4) eingerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform sind in dem Anschluss-/ elektrisch bondfähigen Bereich 78 der flexiblen Leiterplatte 76 Löcher ausgebildet (nicht dargestellt), die den ASIC-Chips in der ASIC-Elektronikeinheit 68 entsprechen, um die Substratschicht 74 (über Säulen) thermisch an die ASIC-Elektronikeinheit 68 zu binden. Ebenso ist gemäß einer Ausführungsform auch ein Wärmeleitkleber 79 zwischen der ASIC-Elektronikeinheit 68 und der flexiblen Leiterplatte 76 vorgesehen, um die Komponenten miteinander zu verbinden sowie um eine separate wärmeleitende Verbindung für den Detektorsensor 56 bereitzustellen.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die Struktur der Detektorsensoren 56 und ihre Aufnahme in das Detektormodul auf Basis der steuerbaren und variablen Beschaffenheit der Detektorsensoren, und zwar sowohl in Bezug auf die kachelartige Anordenbarkeit als auch die Bemessung der Detektorsensoren. Das heißt, gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann die Konfiguration des Detektorsensors 56 verändert werden, um ihn in Bezug auf Leistung und Skalierbarkeit zu optimieren. Das heißt, auch wenn vorstehend ein Detektorsensor 56 beschrieben ist, der ein Array von 32×16 Detektorpixeln/-elementen aufweist (d.h. 32 Schichten und 16 Kanäle), wird erkannt, dass der Detektorsensor 56 so gebildet werden kann, dass er eine beliebige Anzahl von N × M großen Arrays aus Pixeln/Elementen aufweist (z.B. N = 16, 32 oder 64, M = 16, 24 oder 32, als Beispiel), wobei die Größe des Arrays auf Basis der Kosten, der Leistung, des Ertrags, der Prüfdauer, der Skalierbarkeit, der Zuverlässigkeit usw. optimiert wird. Dementsprechend können die Abmessungen des Detektorsensors 56 variieren, wobei der Detektorsensor 56 eine Länge (d.h. eine Abmessung entlang der Z-Achse) von 10 mm Länge bis 40 mm Länge aufweist, je nach der exakten Konfiguration des Detektormoduls 20.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung beinhaltet die Konstruktion jedes der Detektorsensoren 56 ferner Selbstausrichtungsmerkmale, die ein Einstecken der Sensoren in einen Rahmen (z.B. den Rahmen 52, 4) mit damit zusammenpassenden formschlüssigen Merkmalen ermöglichen. Die Selbstausrichtungsmerkmale erzeugen Ausrichtungsbezugsflächen für Detektorsensoren, die eine Platzierung der Sensoren mit einer solchen Präzision ermöglichen, dass keine Fixierung oder Justierung nötig ist. Ein Auswechseln von einzelnen Detektorsensoren in einer Fabrik oder im Feld kann mittels der Selbstausrichtungsmerkmale durchgeführt werden, ohne dass spezielle Haltevorrichtungen oder Werkzeuge mit präziser Ausrichtung verwendet werden müssen, so dass eine wirkliche Plug-and-play-Fähigkeit für die Detektorsensoren geschaffen ist.
Es wird nun auf 7 und 8A und 8B Bezug genommen, in denen Ansichten eines Detektorsensors 56, einschließlich von Selbstausrichtungsmerkmalen, und des Zusammenpassens solcher Detektorsensoren mit einem entsprechenden Modulrahmen 52, so dass sie gemeinsam ein Detektormodul 20 bilden, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind. Es wird auf 7 Bezug genommen, in der ein Detektorsensor 56 gezeigt ist, an dem eine hierin allgemein als „vertikal“ bezeichnete Befestigungsstruktur 84 ausgebildet ist, die ein Ausrichtungsbezugsmerkmal bereitstellt, das eine präzise Platzierung des Detektorsensors auf einem Rahmen ermöglicht. Die vertikale Befestigungsstruktur 84 weist eine Ausrichtungsplatte 86 auf, die auf einer Seite der Detektorstruktur, die dem Szintillationspaket-Array 64 entgegengesetzt ist (d.h. entgegengesetzt zu einer Seite, auf der die Röntgenstrahlen empfangen werden), permanent an dem Detektorsensor 56 befestigt ist, wobei die Ausrichtungsplatte 86 präzise an dem Szintillationspaket-Array 64 ausgerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform wird die Ausrichtungsplatte beispielsweise mittels eines Klebstoffs oder eines anderen geeigneten Materials auf der Rückseite des Detektorsensors 56 an der Substratschicht 74 fixiert. Die Ausrichtungsplatte 86 ist als allgemein plane Struktur ausgebildet, die parallel zu den Hauptkomponenten des Detektorsensors 56 (d.h. zu dem Szintillationspaket-Array 64, dem Photodioden-Array 66) orientiert ist.
Auf der Ausrichtungsplatte 86 sind Ausrichtungsstifte 88 ausgebildet, die von der Platte nach außen vorstehen, um die Selbstausrichtung des Detektorsensors 56 auf einem entsprechenden Modulrahmen 52 (4) zu ermöglichen. Das heißt, die Ausrichtungsstifte 88 dienen als eine Bezugsstruktur, die für eine Selbstausrichtung des Detektorsensors 56 auf einem entsprechenden Modulrahmen 52 sorgt, da die Ausrichtungsstifte 88 so gestaltet sind, dass sie mit passenden formschlüssigen Merkmalen zusammengefügt werden, die in dem Modulrahmen 52 ausgebildet sind und die Ausrichtungsstifte 88 aufnehmen, um eine ausgerichtete Anordnung zu schaffen, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Auch wenn zwei Ausrichtungsstifte 88 dargestellt sind, die an einander allgemein entgegengesetzten Enden der Ausrichtungsplatte 86 ausgebildet sind, wird erkannt, dass eine größere Anzahl von Ausrichtungsstiften 88 daran ausgebildet sein könnte, um als eine Bezugsstruktur zu dienen.
An der Ausrichtungsplatte 86 ist auch ein Zusammenfügungsmerkmal 90 ausgebildet, das so gestaltet ist, dass es eine Befestigung der vertikalen Befestigungsstruktur 84 (und des Detektorsensos 56) an einem Modulrahmen 52 ermöglicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Zusammenfügungsmerkmal 90 als ein Gewindeansatz ausgebildet, der in einer mittleren Region der Ausrichtungsplatte 86 ausgebildet ist, wobei der Gewindeansatz 90 eine sichere Befestigung des Detektorsensors 56 an dem Modulrahmen 52 ermöglicht, wenn eine entsprechende Schraube von dem Gewindeansatz 90 aufgenommen wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die vertikale Befestigungsstruktur 84 ferner ein wärmeleitendes Füllkissen 92 auf, das so auf der Ausrichtungsplatte 86 positioniert ist, dass es sich zwischen der Ausrichtungsplatte 86 und dem Modulrahmen 52 befindet, an dem der Detektorsensor 56 befestigt werden soll. Das wärmeleitende Füllkissen 92 ist in einer eingetieften Tasche 94 positioniert, die in der Ausrichtungsplatte ausgebildet ist und die Hinzufügung des wärmeleitenden Füllkissens 92 ermöglicht. Die eingetiefte Tasche 94 ist präzise bearbeitet, so dass über das wärmeleitende Füllkissen 92 eine (aufgrund konsistenter Verdichtungsgrade des wärmeleitenden Füllkissens) konsistent kaum variierende Grenzfläche mit niedrigem thermischem Widerstand gebildet ist, wenn ein Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 befestigt ist. Ein konsistent niedriger thermischer Widerstand ist nötig, damit eine präzise Temperatursteuerung des Detektorsensors 56 möglich ist – und die Einbeziehung des wärmeleitenden Füllkissens 92 bringt die Fähigkeit, den thermischen Kontaktwiderstand zwischen dem Sensor 56 und dem Rahmen 52 zu bewältigen und zu steuern. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann das wärmeleitende Füllkissen 92 aus einer beliebigen Anzahl geeigneter wärmeleitender Schnittstellenmaterialien (thermal interface materials, TIMs) gebildet werden. Beispiele für geeignete TIMs beinhalten, ohne Beschränkung, Klebstoffe, Schmiermittel, Gele, Kissen, Folien, flüssige Metalle, komprimierbare Metalle und Phasenänderungsmaterialien. Komprimierbare Metalle sind beispielsweise ausreichend weich, um einen innigen Kontakt zwischen aneinandergefügten Oberflächen herzustellen, und können beispielsweise Indium beinhalten. Wie in 7 dargestellt ist, weist gemäß einer Ausführungsform das wärmeleitende Füllkissen 92 eine Öffnung 96 und zwei Kerben 98 auf, die darin/dort hindurch ausgebildet sind und den Gewindeansatz 90 bzw. die Ausrichtungsstifte 88 der Ausrichtungsplatte 86 aufnehmen.
Wie in 8A und 8B dargestellt ist, sind mehrere Detektorsensoren 56 an dem Modulrahmen 52 positioniert, wobei jeder Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 ausgerichtet und mittels der vertikalen Befestigungsstruktur 84, die an jedem Detektormodul 56 vorgesehen ist, gesichert ist. Wie oben bereits angegeben worden ist, sind in dem Modulrahmen 52 formschlüssige Merkmale ausgebildet, die mit den Bezugsausrichtungsstiften 88, die an der vertikalen Befestigungsstruktur 84 ausgebildet sind, zusammenpassen und die Ausrichtungsstifte 88 aufnehmen, wenn ein Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 positioniert wird. Wie in 8A und 8B dargestellt ist, sind in dem Modulrahmen 52 jeweils ein Bezugsloch 102 und ein Bezugslangloch 104 für jeden jeweiligen Detektorsensor 56 ausgebildet, der an dem Modulrahmen 52 befestigt werden soll, wobei die Ausrichtungsstifte 88 in dem Loch 102 und dem Langloch 104 aufgenommen werden, um eine Selbstausrichtung eines Detektorsensors 56 zu ermöglichen, der auf dem Modulrahmen 52 platziert wird. Wenn ein Detektorsensor 56 in den Modulrahmen 52 gesteckt wird, wird somit seine Position festgelegt und kann nicht justiert werden.
Um die Sicherung eines Detektorsensors 56 an dem Modulrahmen 52 zu ermöglichen, ist jeweils eine Gewindebohrung 106 zwischen einem entsprechenden Bezugsloch-Bezugslangloch-Paar 102, 104 durch den Modulrahmen 52 hindurch ausgebildet, wobei die Gewindebohrung 106 sich nach außen bis zu einer Oberseite 54 des Modulrahmens 52 erstreckt. Wie in 8A dargestellt ist, nimmt die Gewindebohrung 106 ein Befestigungsmittel 108 (z.B. eine Schraube) darin auf, das (bzw. die) sich durch den Modulrahmen 52 hindurch erstreckt, um in dem Zusammenfügungsmerkmal (d.h. dem Gewindeansatz) 90 der vertikalen Befestigungsstruktur 84, die an dem Detektorsensor 56 fixiert ist, aufgenommen zu werden. Das Befestigungsmittel 108 kann festgezogen werden, um den Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 zu sichern, wobei das Festziehen des Befestigungsmittels 108 auch eine konsistente Kompression des wärmeleitenden Füllkissens 92 der vertikalen Befestigungsstruktur 84 ermöglicht, so dass über das wärmeleitende Füllkissen 92 der gesamte Kontaktwiderstand (ebenso wie eine Variation des Widerstands) zwischen dem Detektorsensor 56 und dem Modulrahmen 52 kontrolliert wird und eine konsistente, kaum variierende wärmeleitende Verbindungsfläche mit niedrigem thermischem Widerstand ausgebildet wird.
Wie weiter in 8A und 8B dargestellt ist, weist der Modulrahmen 52 Merkmale an ihm zum Ausrichten und Zusammenpassen des Rahmens 17 an bzw. mit den Schienen der Detektoranordnung 18 (3) auf. Der Modulrahmen 52 weist ein Schienenanordungs-Bezugsloch 110 auf, das mit einem entsprechenden Merkmal an der Schiene 17 zusammenpasst, so dass der Rahmen des Detektormoduls 20 sich von selbst mit den Schienen 17 ausrichtet. Ein Zusammenfügungsmerkmal 112 ist auch an dem Modulrahmen 52 ausgebildet, um den Rahmen an den Schienen 17 zu sichern.
Es wird nun auf 9A und 9B und auf 10A und 10B Bezug genommen, in denen Ansichten eines Detektorsensors 56, einschließlich Selbstausrichtungsmerkmale, und des Zusammenpassens dieser Detektorsensoren 56 mit einem entsprechenden Modulrahmen 52 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind. Es wird zunächst auf 9A und 9B Bezug genommen, in denen ein Detektorsensor 56 gezeigt ist, an dem eine hierin allgemein als „horizontale“ bezeichnete Befestigungsstruktur 114 ausgebildet ist, die ein Ausrichtungsbezugsmerkmal daran bereitstellt, das eine präzise Platzierung des Detektorsensors 56 auf einem Rahmen ermöglicht. Die horizontale Befestigungsstruktur 114 weist eine L-förmige Ausrichtungsplatte 116 auf mit einem unteren Element 118, das parallel zu den Hauptkomponenten des Detektorsensors 56 (d.h. dem Szintillationspaket-Array 64, dem Photodioden-Array 66) orientiert ist, und mit einem Längselement 120, das sich von dem unteren Element 118 senkrecht auswärts erstreckt. Die L-förmige Ausrichtungsplatte 116 wird auf einer Seite der Detektorstruktur, die dem Szintillationspaket-Array 64 entgegengesetzt ist (d.h. entgegengesetzt zu einer Seite, auf der die Röntgenstrahlen empfangen werden), dauerhaft an dem Detektorsensor 56 angebracht, wobei das untere Element 118 der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 präzise an dem Szintillationspaket-Array 64 ausgerichtet wird. Gemäß einer Ausführungsform wird das untere Element 118 beispielsweise mittels eines Klebstoffs oder eines anderen geeigneten Materials auf der Rückseite des Detektorsensors 56 an der Substratschicht 74 fixiert. Außerdem ist in dem unteren Element 118 gemäß einer Ausführungsform eine Ausschneidung 122 ausgebildet, die durch die Unterbringung eines SMT-Digitalanschlusses 124 des Detektorsensors 56, der sich von dessen Rückseite auswärts erstreckt, eine Befestigung der horizontalen Befestigungsstruktur 114 an dem Detektorsensor 56 ermöglicht. Es wird jedoch erkannt, dass die L-förmige Ausrichtungsplatte 116 ein unteres Element 118 aufweisen könnte, in dem keine Ausschneidung 122 ausgebildet ist, beispielsweise wenn der Detektorsensor 56 eine direkte flexible Befestigung 76 beinhaltet, wie in 5 und 6 dargestellt ist.
Wie in 9A und 9B dargestellt ist, sind an dem Längselement 120 der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 Ausrichtungsstifte 122 ausgebildet, die sich von dem Längselement 120 (auf einer Seite, die mit einem Modulrahmen 52 zusammengefügt werden soll) auswärts erstrecken, um die Selbstausrichtung des Detektorsensors 56 auf einem entsprechenden Modulrahmen zu ermöglichen. Das heißt, die Ausrichtungsstifte 122 dienen als eine Bezugsstruktur, die für eine Selbstausrichtung des Detektorsensors 56 auf einem entsprechenden Detektormodulrahmen 52 sorgt, da die Ausrichtungsstifte 122 so gestaltet sind, dass sie mit passenden formschlüssigen Merkmalen zusammengefügt werden können, die in dem Modulrahmen 52 ausgebildet sind und die Ausrichtungsstifte 122 aufnehmen, um eine ausgerichtete Anordnung zu schaffen. Auch wenn zwei Ausrichtungsstifte 122 dargestellt sind, die an einander allgemein entgegengesetzten Enden des Längselements 120 der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 ausgebildet sind, wird erkannt, dass eine größere Anzahl von Ausrichtungsstiften 122 daran ausgebildet werden könnte, um als eine Bezugsstruktur zu dienen.
An der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 sind auch Zusammenfügungsmerkmale 124 ausgebildet, die so gestaltet sind, dass sie eine Befestigung der horizontalen Befestigungsstruktur 114 (und des Detektorsensors 56) auf einem Modulrahmen 52 ermöglichen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Zusammenfügungsmerkmale 124 als Gewindeansätze ausgebildet, die in dem Längselement 120 der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 ausgebildet sind, wobei die Gewindeansätze 124 eine sichere Befestigung des Detektorsensors 56 an dem Modulrahmen 52 ermöglichen, wenn entsprechende Befestigungsmittel oder Schrauben von den Gewindeansätzen 124 aufgenommen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die horizontale Befestigungsstruktur 114 auch ein wärmeleitendes Füllkissen 126 auf, das so an dem Längselement 120 der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 positioniert ist, dass es sich zwischen der Ausrichtungsplatte 116 und dem Modulrahmen 52 befindet, an dem der Detektorsensor 56 angebaut werden soll. Das wärmeleitende Füllkissen 126 wird in einer eingetieften Taschen 128 positioniert, die in dem Längselement 120 ausgebildet ist und die Hinzufügung des wärmeleitenden Füllkissens 126 ermöglicht. Die eingetiefte Tasche 128 ist präzise bearbeitet, so dass über das wärmeleitende Füllkissen 126 eine (aufgrund konsistenter Verdichtungsgrade des wärmeleitenden Füllkissens) konsistente, kaum variierende Verbindungsfläche mit niedrigem thermischem Widerstand gebildet wird, wenn ein Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 befestigt wird. Ein konsistent niedriger thermischer Widerstand ist nötig, damit eine präzise Temperatursteuerung des Detektorsensors 56 möglich ist – und die Einbeziehung des wärmeleitenden Füllkissens 126 bringt die Fähigkeit, den thermischen Kontaktwiderstand zwischen dem Sensor 56 und dem Rahmen 52 zu bewältigen und zu steuern. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann das wärmeleitende Füllkissen 126 aus einer beliebigen Anzahl geeigneter wärmeleitender Verbindungsmaterialien (TIMs) gebildet werden. Beispiele für geeignete TIMs beinhalten, ohne Beschränkung, Klebstoffe, Schmiermittel, Gele, Kissen, Folien, flüssige Metalle, komprimierbare Metalle und Phasenänderungsmaterialien. Komprimierbare Metalle sind beispielsweise ausreichend weich, um einen innigen Kontakt zwischen aneinandergefügten Oberflächen herzustellen, und können beispielsweise Indium beinhalten. Wie in 9A und 9B dargestellt ist, sind gemäß einer Ausführungsform zwei Öffnungen 130 und zwei Löcher 132 in dem wärmeleitenden Füllkissen 126 bzw. durch dieses hindurch ausgebildet, die mit den Gewindeansätzen 124 ausgerichtet sind und die jeweils die Ausrichtungsstifte 122 des Längselements 120 der L-förmigen Ausrichtungsplatte 116 aufnehmen.
Das Zusammenfügen eines Detektormoduls 56 mit einem Modulrahmen 52 mittels einer horizontalen Befestigungsstruktur 114 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in 10A und 10B dargestellt. Wie oben bereits angegeben worden ist, sind in dem Modulrahmen 52 formschlüssige Merkmale (d.h. Bezugsbohrungen) ausgebildet, die mit den Bezugsausrichtungsstiften 122, die an der horizontalen Befestigungsstruktur 114 ausgebildet sind, zusammenpassen und die Ausrichtungsstifte 122 aufnehmen, wenn ein Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 positioniert wird. Wie in 10 dargestellt ist, sind jeweils ein Bezugsloch 134 und ein Bezugslangloch 136 in dem Modulrahmen 52 auf einer Seitenfläche 55 desselben für jeden jeweiligen Detektorsensor 56 ausgebildet, der an dem Modulrahmen 52 befestigt werden soll, wobei die Ausrichtungsstifte 122 so in dem Loch und dem Langloch 134, 136 aufgenommen werden, dass sie eine Selbstausrichtung eines Detektorsensors 56, der auf dem Modulrahmen 52 platziert wird, ermöglichen. Wenn ein Detektorsensor 56 in den Modulrahmen 52 gesteckt wird, wird somit seine Position festgelegt und kann nicht justiert werden.
Um eine Sicherung eines entsprechenden Detektorsensors 56 an dem Modulrahmen 52 zu ermöglichen, sind Gewindebohrungen 138 in einer Seitenfläche 55 des Modulrahmens 52 zwischen einem entsprechenden Bezugsloch-Bezugslangloch-Paar 134, 136 ausgebildet. Wie in 10B dargestellt ist, nehmen die Gewindebohrungen 138 Befestigungsmittel 140 (z.B. Schrauben) auf, die sich so durch die Zusammenfügungsmerkmale (d.h. die Gewindeansätze) 124 der Ausrichtungsplatte 116 erstrecken, dass sie in den Gewindebohrungen 138 aufgenommen werden können, die in dem Modulrahmen 52 ausgebildet sind. Die Befestigungsmittel 140 können festgezogen werden, um den Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 zu sichern, wobei das Festziehen der Befestigungsmittel 140 auch eine konsistente Kompression des wärmeleitenden Füllkissens 126 der horizontalen Befestigungsstruktur 114 ermöglicht, so dass über das wärmeleitende Füllkissen 126 der gesamte Kontaktwiderstand (ebenso wie eine Variation des Widerstands) zwischen dem Detektorsensor 56 und dem Modulrahmen 52 kontrolliert wird und eine konsistente, kaum variierende wärmeleitende Verbindungsfläche mit niedrigem thermischem Widerstand ausgebildet wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform könnte ein (nicht dargestellter) Bolzen, der von der Ausrichtungsplatte 116 vorsteht, mit einer (nicht dargestellten) Mutter verwendet werden, um den Detektorsensor 56 an dem Modulrahmen 52 zu sichern.
Auch wenn dies in 10A und 10B nicht dargestellt ist, wird erkannt, dass der Modulrahmen 52 Merkmale zum Ausrichten und Zusammenfügen des Rahmens 52 an bzw. mit den Schienen 17 (3) der Detektoranordnung 18 aufweist. Das heißt, wie bereits in 8 gezeigt und beschrieben worden ist, weist der Modulrahmen 52 ein Schienenanordungs-Bezugsloch 110 auf, das mit einem entsprechenden Merkmal an der Schiene 17 zusammenpasst, so dass der Rahmen des Detektormoduls 20 sich von selbst an den Schienen 17 ausrichtet. Ein Zusammenfügungsmerkmal 112 ist auch an dem Modulrahmen 52 ausgebildet, um den Rahmen an den Schienen 17 zu sichern.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Einbeziehung einer vertikalen oder horizontalen Befestigungsstruktur 84, 114 an den Detektorsensoren 56 – insbesondere einer Ausrichtungsplatte 86, 116 und der daran vorhandenen Bezugsausrichtungsstifte 88, 122 – und eines Modulrahmens 52 mit passenden formschlüssigen Merkmalen/Bezugslöchern 102, 104 zur Aufnahme der Ausrichtungsstifte die Selbstausrichtung der Detektorsensoren 56 eines Detektormoduls 20. Das Entfernen und der Austausch der Detektorsensoren 56 wird ohne die Hilfe einer Präzisionshaltevorrichtung oder eines speziell ausgebildeten Technikers möglich, so dass ein selbstausrichtender Detektorsensor 56 ohne Spezialwerkzeuge in einem Prüffeld, einem Gantrytestraum oder im Feld leicht aus- und eingebaut werden kann. Außerdem wird ein Austausch und Test eines einzelnen Detektorsensors 56 (statt des Austausches eines vollständigen Sensormoduls mit vielen Detektorsensoren) durch die Befestigungsstruktur 84, 114 und die Konstruktion des Modulrahmens 52 ermöglicht, so dass eine echte Plug-and-Play-Fähigkeit erhalten wird und Zeit und Kosten eingespart werden können – während weiterhin für eine präzise Ausrichtung einzelner Detektorsensoren gesorgt ist.
Es wird auf 11 Bezug genommen, in der der Aufbau eines Detektormoduls 20 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Das Detektormodul 20 weist einen Modulrahmen 142 mit einer Oberseite bzw. oberen Fläche 144 auf, die so aufgebaut ist, dass sie eine gestufte Konfiguration aufweist und somit mehrere Facetten 146 daran beinhaltet. Die Facetten 146 sind in Längsrichtung entlang des Modulrahmens 142 ausgerichtet, wobei jede Facette 146 so bemessen und gestaltet ist, dass sie einen Detektorsensor 56 aufnehmen kann, der Röntgenstrahlen, die auf ihrem Weg durch einen Patienten oder ein Objekt abgeschwächt worden sind, empfängt und verarbeitet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind acht Facetten 146 an der Oberseite 144 des Modulrahmens 142 ausgebildet, wobei an jeder Facette 146 ein Detektorsensor 56 positioniert ist, so dass die Summe aller 32 × 16 großen Arrays aus Detektorelementen in den einzelnen Sensoren 56 eine Array-Größe von 256 × 16 Detektorelementen für das Detektormodul 20 zum Ergebnis hat. Infolgedessen ermöglicht das Detektormodul 20 die Erfassung von 256 gleichzeitigen Datenschichten mit jeder Umdrehung der Gantry 12 (1).
Es wird nun auf 11 Bezug genommen, in der ein Paket-/Gepäckkontrollsystem 150 gezeigt ist, das eine drehbare Gantry 152 mit einer Öffnung 154 aufweist, durch die Pakete oder Gepäckstücke hindurchlaufen können. In der drehbaren Gantry 152 sind eine hochfrequente elektromagnetische Energiequelle 106 ebenso wie eine Detektoranordnung 158 mit Detektormodulen 20, die den in 4–10 gezeigten ähnlich sind, untergebracht. Ein Transportsystem 160 ist ebenfalls vorgesehen und beinhaltet ein Förderband 162, das von einer Struktur 164 getragen wird, um Pakete oder Gepäckstücke 166 kontinuierlich durch die Öffnung 154 passieren zu lassen, um sie zu scannen.
Die Objekte 166 werden von dem Förderband 162 durch die Öffnung 154 geliefert, wobei dann Bilddaten erfasst werden und das Förderband 162 die Pakete 166 auf gesteuerte und kontinuierliche Weise aus der Öffnung 154 entfernt. Infolgedessen können Postkontrolleure, Gepäckabfertiger und anderes Sicherheitspersonal den Inhalt der Pakete 166 nicht-invasiv auf Explosivstoffe, Messer, Schusswaffen, Schmuggelware usw. überprüfen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die Einbeziehung von Detektormodulen 20 (4–10) in das Paket-/Gepäckkontrollsystem 150 eine verkürzte Scannzeitdauer für die Pakete 166. Das heißt, die Detektormodule 20 (4–10) machen es möglich, dass das System 150 ein größeres Volumen der Pakete in einer einzigen Umdrehung der Gantry 152 scannt, da 256 Schichten von dem Detektormodul 20 erfasst werden können. Ein effizienteres Scannen der Pakete 166 durch das Paket-/Gepäckkontrollsystem 150 wird somit dadurch erreicht, dass die Detektormodule 20 (4–10) in das System 150 aufgenommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist somit ein CT-System auf: eine drehbare Gantry mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Objekts, das gescannt werden soll, eine Röntgenstrahlenprojektionsquelle, die an der drehbaren Gantry positioniert ist und die ein Bündel aus Röntgenstrahlen in Richtung auf das Objekt projiziert, und mehrere Detektormodule, die an der drehbaren Gantry positioniert sind und so eingerichtet sind, dass sie Röntgenstrahlen empfangen, die durch das Objekt abgeschwächt worden sind. Jedes von den mehreren Detektormodulen weist ferner auf: einen Modulrahmen, der eine Oberseite und Seitenflächen aufweist, und mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren, die auf der Oberseite des Modulrahmens positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen, wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren ein Array von Detektorelementen aufweist, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen zu empfangen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln, und eine Befestigungsstruktur, die direkt oder indirekt mit dem Array von Detektorelementen verbunden ist und dazu eingerichtet ist, eine Befestigung und Ausrichtung des Detektorsensors an dem Modulrahmen zu ermöglichen, wobei die Befestigungsstruktur eine Ausrichtungsplatte umfasst, die an einer Oberfläche, die dem Array von Detektorelementen allgemein entgegengesetzt ist, an dem Detektorsensor positioniert ist. Die Ausrichtungsplatte weist auf: Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten, und einen oder mehrere Gewindeansätze, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert. In dem Modulrahmen sind formschlüssige Merkmale ausgebildet, welche jeweils die Ausrichtungsstifte der einzelnen Detektorsensoren aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen befestigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist ein Detektormodul zum Empfangen von Röntgenstrahlen, die während eines CT-Scannvorgangs durch ein Objekt abgeschwächt werden, einen Modulrahmen, der eine Oberseite und Seitenflächen aufweist, sowie mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren auf, die an dem Modulrahmenn positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen. Jeder von den mehreren Detektorsensoren weist ferner auf: ein Array von Detektorpixeln, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale zu wandeln, und eine Ausrichtungsplatte, die auf einer Seite, die derjenigen entgegengesetzt ist, an der die Röntgenstrahlen empfangen werden, direkt oder indirekt mit dem Array von Detektorelmenten verbunden ist, wobei die Ausrichtungsplatte Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten, und einen oder mehrere Gewindeansätze aufweist, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert. In dem Modulrahmen sind Bezugslöcher ausgebildet, die die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors darin aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen befestigt werden.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung weist ein Detektormodul zum Empfangen von Röntgenstrahlen, die während eines CT-Scannvorgangs durch ein Objekt abgeschwächt werden, einen Modulrahmen und mehrere wahlweise hinzufügbare Detektorsensoren auf, die an der Oberseite des Modulrahmens positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen. Jeder von den mehreren Detektorsensoren weist ferner auf: ein Array von Detektorelementen, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln, und eine Ausrichtungsplatte, die auf einer Oberfläche, die im Wesentlichen auf der entgegengesetzten Seite zu dem Array von Detektorelementen liegt, an dem Detektorsensor positioniert ist, wobei die Ausrichtungsplatte Ausrichtungsstifte aufweist, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten. In dem Modulrahmen sind Bezugslöcher ausgebildet, die die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors darin aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen befestigt werden.
Die Beschreibung verwendet Beispiele, welche die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsweise, offenbaren und einen Fachmann in die Lage versetzen sollen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, was die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und die Durchführung etwaiger enthaltener Verfahren einschließt. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die einem Fachmann einfallen mögen. Diese Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche eingeschlossen sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nur unwesentlich unterscheiden.

Claims

CT-System, das aufweist: eine drehbare Gantry mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Objektes, das gescannt werden soll; eine Röntgenstrahlenprojektionsquelle, die an der drehbaren Gantry positioniert ist und die ein Bündel von Röntgenstrahlen in Richtung auf das Objekt projiziert; und mehrere Detektormodule, die an der drehbaren Gantry positioniert und dazu eingerichtet sind, durch das Objekt abgeschwächte Röntgenstrahlen zu empfangen, wobei jedes von den mehreren Detektormodulen umfasst: einen Modulrahmen, der eine Oberseite und Seitenflächen aufweist; und mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren, die auf der Oberseite des Modulrahmens positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen; wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren aufweist: ein Array von Detektorelementen, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln; und eine Befestigungsstruktur, die direkt oder indirekt mit dem Array von Detektorelementen verbunden und dazu eingerichtet ist, eine Befestigung und Ausrichtung des Detektorsensors an dem Modulrahmen zu ermöglichen, wobei die Befestigungsstruktur eine Ausrichtungsplatte aufweist, die an dem Detektorsensor auf einer Oberfläche von diesem positioniert ist, die allgemein auf der entgegengesetzten Seite zu dem Array von Detektorelementen liegt, wobei die Ausrichtungsplatte aufweist: Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten; und einen oder mehrere Gewindeansätze, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert; wobei in dem Modulrahmen formschlüssige Merkmale ausgebildet sind, die die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen befestigt werden.
CT-System nach Anspruch 1, wobei jedes von den mehreren Detektormodulen ferner aufweist: eine Elektronikeinheit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), die elektrisch und mechanisch mit dem Array von Detektorelementen verbunden ist, um die analogen elektrischen Signale zu empfangen und die analogen elektrischen Signale in digitale Signale umzuwandeln; und eine elektrisch isolierende Substratschicht für die ASIC-Einheit, die auf einer Rückseite der ASIC-Elektronikeinheit entgegengesetzt zu dem Array von Detektorelementen positioniert ist; wobei die Ausrichtungsplatte der Befestigungsstruktur direkt an der Substratschicht befestigt ist.
CT-System nach Anspruch 1, wobei die formschlüssigen Merkmale des Modulrahmens an der Oberseite des Modulrahmens ausgebildet sind und wobei der Modulrahmen ferner Gewindebohrungen umfasst, die durch den Modulrahmen hindurch ausgebildet sind und die sich nach außen bis zu der Oberseite des Modulrahmens erstrecken, wobei die Gewindebohrungen dazu eingerichtet sind, Befestigungsmittel aufzunehmen, die die Detektorsensoren an dem Modulrahmen sichern.
CT-System nach Anspruch 3, wobei für jeden Detektorsensor die Befestigungsstruktur eine vertikale Befestigungsstruktur umfasst, wobei die Ausrichtungsplatte einen allgemein planen Aufbau aufweist, der parallel zu dem Array von Detektorelementen orientiert ist, so dass die Ausrichtungsstifte der Ausrichtungsplatte in jeweiligen formschlüssigen Merkmalen aufgenommen werden, die in der Oberseite des Modulrahmens ausgebildet sind, und so, dass der eine oder die mehreren Gewindeansätze ein Befestigungsmittel aufnehmen, das durch eine entsprechende Gewindebohrung hindurch in dem Modulrahmen positioniert wird, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten und zu sichern.
CT-System nach Anspruch 1, wobei die formschlüssigen Merkmale des Modulrahmens in einer der Seitenflächen des Modulrahmens ausgebildet sind und wobei der Modulrahmen ferner Gewindebohrungen umfasst, die in dem Modulrahmen ausgebildet sind und die sich auswärts bis zu einer Seitenfläche des Modulrahmens erstrecken, wobei die Gewindebohrungen dazu eingerichtet sind, Befestigungsmittel aufzunehmen, die die Detektorsensoren an dem Modulrahmen sichern.
CT-System nach Anspruch 5, wobei für jeden Detektorsensor die Befestigungsstruktur eine horizontale Befestigungsstruktur umfasst, wobei die Ausrichtungsplatte eine L-förmige Konstruktion aufweist, wobei die Ausrichtungsplatte ein unteres Element, das parallel zu dem Array von Detektorelementen orientiert ist, und ein Längselement aufweist, das sich von dem unteren Element aus senkrecht und auswärts erstreckt, wobei die Ausrichtungsstifte und ein oder mehrere Gewindeansätze an dem Längselement ausgebildet sind; und wobei die Ausrichtungsstifte an dem Längselement in jeweiligen formschlüssigen Merkmalen aufgenommen werden, die in der einen Seitenfläche des Modulrahmens ausgebildet sind und wobei der eine oder die mehreren Gewindeansätze an dem Längselement ein Befestigungsmittel aufnehmen, das sich dort hin und in eine entsprechende Gewindebohrung in dem Modulrahmen hinein erstreckt, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten und zu sichern.
CT-System nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsstruktur ferner ein wärmeleitendes Füllkissen umfasst, das zwischen der Ausrichtungsplatte und der Oberseite oder der Seitenfläche des Modulrahmens positioniert wird, an der der Detektorsensor gesichert ist, wobei das wärmeleitende Füllkissen in einer eingetieften Tasche positioniert ist, die in der Ausrichtungsplatte ausgebildet ist, und ein wärmeleitendes Verbindungsmaterial (TIM) umfasst, das eine konsistente, kaum variierende wärmeleitende Verbindungsstelle mit geringem thermischem Widerstand zwischen dem Detektorsensor und dem Modulrahmen bereitstellt.
CT-System nach Anspruch 1, wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren wahlweise zu dem Modulrahmen hinzugefügt werden kann, um einen Abdeckungsgrad des Detektormoduls entlang der Z-Achse zu variieren, wobei die Befestigungsstruktur jedes jeweiligen Detektorsensors die Detektorsensoren an dem Modulrahmen ausrichtet, um eine Plug-und-Play-Fähigkeit für jeden Detektorsensor bereitzustellen.
CT-System nach Anspruch 1, wobei der Modulrahmen Ausrichtungsmerkmale umfasst, die dazu eingerichtet sind, den Modulrahmen an einer an der drehbaren Gantry fixierten Schienenstruktur auszurichten und passend anzufügen.
Detektormodul zum Empfangen von Röntgenstrahlen, die während eines CT-Abtastungsvorgangs durch ein Objekt abgeschwächt werden, wobei das Detektormodul aufweist: einen Modulrahmen, der eine Oberseite und Seitenflächen aufweist; und mehrere kachelartig anordenbare Detektorsensoren, die an dem Modulrahmen positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen, wobei jeder von den mehreren Detektorsensoren aufweist: ein Array von Detektorpixeln, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln; und eine Ausrichtungsplatte, die auf einer Seite, die zu derjenigen entgegengesetzt ist, auf der die Röntgenstrahlen empfangen werden, direkt oder indirekt mit dem Array von Detektorelementen verbunden ist, wobei die Ausrichtungsplatte aufweist: Ausrichtungsstifte, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten; und einen oder mehrere Gewindeansätze, die dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel aufzunehmen, das den Detektorsensor an dem Modulrahmen sichert; wobei in dem Modulrahmen Bezugslöcher ausgebildet sind, die die Ausrichtungsstifte jedes jeweiligen Detektorsensors aufnehmen, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen montiert werden, um so die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten.
Detektormodul nach Anspruch 10, wobei jeder von den mehreren Detektorsensoren ferner ein wärmeleitendes Füllkissen aufweist, das in einer eingetieften Tasche positioniert ist, die in der Ausrichtungsplatte ausgebildet ist, so dass das wärmeleitende Füllkissen zwischen der Ausrichtungsplatte und dem Modulrahmen komprimiert wird, wenn der Detektorsensor an dem Modulrahmen gesichert wird, wobei das wärmeleitende Füllkissen ein wärmeleitendes Verbindungsmaterial (TIM) aufweist, die eine konsistente, kaum variierende wärmeleitende Verbindungsstelle mit einem geringen thermischen Widerstand zwischen dem Detektorsensor und dem Modulrahmen bereitstellt.
Detektormodul nach Anspruch 10, wobei die Ausrichtungsplatte eine im Wesentlichen plane Ausrichtungsplatte umfasst, die parallel zu dem Array von Detektorelementen orientiert ist und direkt oder indirekt mit diesem verbunden ist, wobei die Ausrichtungsstifte und ein einzelner Gewindeansatz an der im Wesentlichen planen Ausrichtungsplatte ausgebildet sind; und wobei die Ausrichtungsstifte der im Wesentlichen planen Ausrichtungsplatte in entsprechenden Bezugslöchern aufgenommen werden, die in der Oberseite des Modulrahmens ausgebildet sind, und der einzelne Gewindeansatz der im Wesentlichen planen Ausrichtungsplatte ein Befestigungsmittel aufnimmt, das durch eine entsprechende in dem Modulrahmen ausgebildete Gewindebohrung hindurch positioniert wird, die sich auswärts bis zu der Oberseite erstreckt, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten und zu sichern.
Detektormodul nach Anspruch 10, wobei die Ausrichtungsplatte eine L-förmige Ausrichtungsplatte aufweist, die aufweist: ein unteres Element, das parallel zu dem Array von Detektorelementen orientiert ist und direkt oder indirekt mit diesem verbunden ist; und ein Längselement, das sich von dem unteren Element senkrecht auswärts erstreckt, wobei an dem Längselement die Ausrichtungsstifte und zwei Gewindeansätze ausgebildet sind; wobei die Ausrichtungsstifte an dem Längselement jeweils in entsprechenden Bezugslöchern aufgenommen werden, die in einer Seitenfläche des Modulrahmens ausgebildet sind, und wobei die beiden Gewindeansätze an dem Längselement Befestigungsmittel aufnehmen, die sich dort hindurch erstrecken, um mit zwei Gewindebohrungen in dem Modulrahmen zusammengefügt zu werden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten und zu sichern.
Detektormodul nach Anspruch 10, wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren ferner aufweist: eine Elektronikeinheit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), die elektrisch und mechanisch mit dem Array von Detektorpixeln verbunden ist, um analoge elektrische Signale zu empfangen und die analogen elektrischen Signale in digitale Zahlen umzuwandeln; eine digitale flexible Leiterplatte, die mit der ASIC-Elektronikeinheit verbunden ist, um von dieser die digitalen Signale zu empfangen und die digitalen Signale zu einer Elektronikplatine des Detektormoduls zu übertragen; und eine Substratschicht, die an einer Rückseite der ASIC-Elektronikeinheit auf einer entgegengesetzten Seite zu dem Array von Detektorpixeln positioniert ist, um den Detektorsensor zu stützen, und wobei die Ausrichtungsplatte direkt mit der Substratschicht verbunden ist.
Detektormodul nach Anspruch 10, wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren wahlweise zu dem Modulrahmen hinzugefügt oder davon weggenommen werden kann, so dass eine Anzahl von Detektorsensoren, die in dem Detektormodul enthalten sind, steuerbar ist, um einen Abdeckungsgrad des Detektormoduls entlang der Z-Achse zu variieren.
Detektormodul zum Empfangen von Röntgenstrahlen, die während eines CT-Scannvorgangs durch ein Objekt abgeschwächt werden, wobei das Detektormodul umfasst: einen Modulrahmen; und mehrere wahlweise hinzufügbare Detektorsensoren, die auf der Oberseite des Modulrahmens positioniert sind, um die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen zu empfangen; wobei jeder von den mehreren Detektorsensoren aufweist: ein Array von Detektorelementen, die dazu eingerichtet sind, Röntgenstrahlen, die durch das Objekt hindurch abgeschwächt worden sind, zu empfangen und die Röntgenstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln; und eine Ausrichtungsplatte, die an dem Detektorsensor auf einer Oberfläche von diesem positioniert ist, die zu dem Array von Detektorelementen entgegengesetzt ist, wobei die Ausrichtungsplatte Ausrichtungsstifte aufweist, die eine Bezugsstruktur bilden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten; wobei in dem Modulrahmen Bezugslöcher ausgebildet sind, die jeweils entsprechende Ausrichtungsstifte der einzelnen Detektorsensoren aufnehmen, um die Detektorsensoren an dem Modulrahmen auszurichten, wenn die Detektorsensoren an dem Modulrahmen montiert werden.
Detektormodul nach Anspruch 16, wobei jeder von den mehreren Detektorsensoren ferner ein wärmeleitendes Füllkissen umfasst, das in einer eingetieften Tasche positioniert ist, die in der Ausrichtungsplatte ausgebildet ist, so dass das wärmeleitende Füllkissen zwischen der Ausrichtungsplatte und dem Modulrahmen komprimiert wird, wenn der Detektorsensor an dem Modulrahmen gesichert wird, wobei das wärmeleitende Füllkissen ein wärmeleitendes Verbindungsmaterial (TIM) umfasst, das eine konsistente, kaum variierende wärmeleitende Verbindungsstelle mit einem geringen thermischen Widerstand zwischen dem Detektorsensor und dem Modulrahmen bereitstellt.
Detektormodul nach Anspruch 16, wobei die Ausrichtungsplatte eine im Wesentlichen plane Ausrichtungsplatte umfasst, die parallel zu dem Array von Detektorelementen orientiert und direkt oder indirekt mit diesem verbunden ist, wobei die Ausrichtungsstifte und ein einzelner Gewindeansatz an der im Wesentlichen planen Ausrichtungsplatte ausgebildet sind; und wobei die Ausrichtungsstifte der im Wesentlichen planen Ausrichtungsplatte in entsprechenden Bezugslöchern aufgenommen werden, die in der Oberseite des Modulrahmens ausgebildet sind, und der einzelne Gewindeansatz der im Wesentlichen planen Ausrichtungsplatte ein Befestigungsmittel aufnimmt, das durch eine entsprechende in dem Modulrahmen ausgebildete Gewindebohrung hindurch positioniert wird, die sich auswärts bis zu der Oberseite erstreckt, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten und zu sichern.
Detektormodul nach Anspruch 16, wobei die Ausrichtungsplatte eine L-förmige Ausrichtungsplatte aufweist, die aufweist: ein unteres Element, das parallel zu dem Array von Detektorelementen orientiert und direkt oder indirekt mit diesem verbunden ist; und ein Längselement, das sich von dem unteren Element aus senkrecht auswärts erstreckt, wobei an dem Längselement die Ausrichtungsstifte und zwei Gewindeansätze ausgebildet sind; wobei die Ausrichtungsstifte an dem Längselement jeweils in entsprechenden Bezugslöchern aufgenommen werden, die in einer Seitenfläche des Modulrahmens ausgebildet sind, und wobei die beiden Gewindeansätze an dem Längselement Befestigungsmittel aufnehmen, die sich dort hindurch erstrecken, um mit zwei Gewindebohrungen, die in einer Seitenfläche des Modulrahmens ausgebildet sind, zusammengefügt zu werden, um den Detektorsensor an dem Modulrahmen auszurichten und zu sichern.
Detektormodul nach Anspruch 16, wobei jeder von den mehreren kachelartig anordenbaren Detektorsensoren einen Plug-and-Play-Sensor umfasst, der wahlweise zu dem Modulrahmen hinzugefügt oder davon weggenommen werden kann, so dass eine Anzahl von Detektorsensoren, die in dem Detektormodul enthalten sind, steuerbar ist, um einen Abdeckungsgrad des Detektormoduls entlang der Z-Achse zu variieren, und wobei die Ausrichtungsstifte aller entsprechenden Detektorsensoren eine Ausrichtung der Detektorsensoren an dem Modulrahmen sicherstellen.