DE19727483A1 - Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektor - Google Patents
Röntgenstrahl-CT-FestkörperdetektorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahl-CT-Festkör
perdetektor, der insbesondere so ausgebildet ist, daß fä
cherförmige Röntgenstrahlen, die über einen zu prüfenden
Gegenstand übertragen werden, durch eine Kollimatoreinrich
tung mittels einer Anzahl von Strahlungsdetektorelementen
erfaßt werden, die in Form einer Gruppe angeordnet sind.
Wie es in Fig. 15 der zugehörigen Zeichnung dargestellt
ist, umfaßt eine bekannte Röntgenstrahl-CT-Vorrichtung einen
Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektor, der eine Röntgenstrahl
röhre 71, eine Kollimatoreinrichtung 72 und Detektorblöcke
73 aufweist und so ausgebildet ist, daß übertragene Röntgen
strahlen, die dadurch erhalten werden, daß ein fächerförmi
ges Röntgenstrahlbündel 75 von der Röntgenstrahlröhre 71 auf
einen zu prüfenden Gegenstand abgestrahlt wird, zu den De
tektorblöcken 73 über die Kollimatoreinrichtung 72 geführt
und durch die Detektorblöcke 73 erfaßt werden.
In jedem Detektorblock 73 sind Kombinationen von Scin
tillatoren zum Umwandeln der Strahlung in Licht und photo
elektrische Wandlerelemente zum Umwandeln des Lichtes in
elektrische Signale parallel auf einem Substrat in Form
einer eindimensionalen Reihe angeordnet. In jedem Block 73
sind im allgemeinen 8 bis 30 Kombinationen von Scintillato
ren und photoelektrischen Wandlerelementen auf dem Substrat
vorgesehen. Derartige Detektorblöcke 73 sind dann in Form
eines Polygonalzuges auf einem bestimmten Kreis angeordnet
und mit der Kollimatoreinrichtung 72 so kombiniert, daß ein
Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektor 74 gebildet ist.
Bei einem derartigen Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetek
tor sind die Kollimatoreinrichtungen 72 und jeder Detektor
block 73 an einer Befestigungsplatte 80 befestigt, die in
Fig. 16 dargestellt ist. Die Kollimatoreinrichtung 72 be
steht aus einer Anzahl von Kollimatorplatten 72a, die in
einem kastenartigen Haltekörper aufgenommen sind, der in
Fig. 16 nicht dargestellt ist. Jede Kollimatorplatte 72a ist
an der Befestigungsplatte 80 über den Haltekörper so ange
bracht, daß sie zu der Stelle der Erzeugung der Röntgen
strahlen gerichtet ist. In jedem Detektorblock 73 ist eine
Anordnung aus einer Scintillatorgruppe 73a und einer Photo
diodengruppe 73b an einer Halterung 81 angebracht. Jeder
Detektorblock 73 ist an der Befestigungsplatte so ange
bracht, daß er und die Kollimatoreinrichtung 72 in einem
einteiligen Aufbau ausgebildet sind. Jede Kollimatorplatte
72a muß auf jedem Rand B zwischen benachbarten Scintillator
elementen angeordnet sein. Dementsprechend sind Positionier
stifte 82 an der Befestigungsplatte 80 angebracht. Durch
Einsetzen der Stifte 82 in Paßlöcher, die in der Halterung
81 des Detektorblockes 73 ausgebildet sind, werden die Kol
limatoreinrichtung 72 und jeder Detektorblock 73 zueinander
positioniert.
Bei einem derartigen bekannten Festkörperdetektor ist
die relative Position zwischen der Kollimatoreinrichtung 72
und den Detektorblöcken 73 nur durch die Positionierstifte
82 bestimmt. Das macht es schwierig, die Positionierungs
genauigkeit zu erhöhen. Die Kollimatorplatten 72a werden
insbesondere durch den Haltekörper gehalten, während die
Scintillatorgruppen 73a durch die Halterungen 81 gehalten
sind, wobei Haltekörper und Halterungen 81 über die Befesti
gungsplatten 80 und die Stifte 82 gekoppelt sind. Das heißt,
daß eine große Anzahl von Bauelementen zwischen den Kollima
torplatten 72a und den Scintillatorgruppen 73a angeordnet
ist. Das macht es schwierig, die äußerst wichtige Posi
tionsgenauigkeit zwischen den Kollimatorplatten 72a und den
Scintillatorgruppen 73a zu erhöhen.
Durch die Erfindung soll daher ein Röntgenstrahl-CT-Fest
körperdetektor geschaffen werden, der einen relativ
einfachen und wirtschaftlichen Aufbau hat und bei dem zu
jedem Zeitpunkt die Kollimatorplatten und die Detektorblöcke
mit hoher Genauigkeit positioniert werden können.
Dazu ist der erfindungsgemäße Röntgenstrahl-CT-Festkör
perdetektor mit Detektorblöcken, die jeweils ein Substrat,
eine Photodiodengruppe, die am Substrat befestigt ist und
eine Scintillatorgruppe aufweisen, die an der Photodioden
gruppe befestigt ist, und einer Kollimatoreinrichtung ver
sehen, die eine Vielzahl von Kollimatorplatten aufweist, die
an einem Haltekörper befestigt sind, und die so angeordnet
ist, daß die Röntgenstrahlen, die dadurch erhalten werden,
daß ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel von einer Rönt
genstrahlquelle auf einen zu prüfenden Gegenstand abge
strahlt wird, zu den Detektorblöcken über die Kollimator
einrichtung geführt werden. An jedem Substrat ist eine Nut
platte befestigt, die an einer bestimmten Stelle eine Nut
aufweist, in die eine Kollimatorplatte gepaßt ist.
Die Scintillator- und Photodiodengruppen sind an jedem
Substrat so befestigt, daß eine bestimmte relative Position
zwischen den Scintillator- und Photodiodengruppen und der
Nutplatte beibehalten wird. Jeder Detektorblock und die
Kollimatoreinrichtung sind aneinander so befestigt, daß die
Kollimatorplatte in die Nut der Nutplatte eingepaßt ist.
Jede Seitenwand jeder Nut hat eine derartige Stärke,
daß sie die Kollimatorplatten nicht stört, die der in die
Nut eingepaßten Kollimatorplatte benachbart sind.
Bei einem Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektor mit der
oben beschriebenen Ausbildung sind die Scintillator- und
Photodiodengruppen jedes Detektorblockes am Substrat so
befestigt, daß eine bestimmte relative Position bezüglich
der Nutplatte beibehalten ist.
Wenn weiterhin die Kollimatorplatte in die Nut der
Nutplatte eingepaßt ist, sind jeder Detektorblock und die
Kollimatoreinrichtung in Form eines einteiligen Aufbaus fest
miteinander verbunden. Bei der oben beschriebenen Ausbildung
werden die Kollimatorplatten direkt bezüglich der Nutplatten
positioniert und sind die Scintillator- und Photodiodengrup
pen an den Substraten so befestigt, daß eine bestimmte rela
tive Position bezüglich der Nutplatten beibehalten ist. Es
kann daher die Genauigkeit, mit der die Scintillatorelemente
und die Kollimatorplatten zueinander angeordnet sind, ver
glichen mit der bekannten Anordnung erhöht werden, bei der
die Scintillatorelemente unter Verwendung von Stiften an
bestimmten Stellen über verschiedene Bauelemente wie Halte
rungen, Befestigungsplatten und ähnliches angeordnet sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
besteht jede Nutplatte aus einer rechtwinkligen Platte mit
einer Breite gleich der jedes Substrats, die auf einer
Stirnfläche mit einem vorstehenden Teil versehen ist, der
sich in Richtung der Breite erstreckt, wobei der vorstehende
Teil an seiner Mitte mit einem konvexen Teil versehen ist,
der in seiner Oberseite mit einer Nut versehen ist, die
entlang der Mittellinie verläuft, die die Breite der Nut
platte in zwei gleiche Teile unterteilt, und die eine der
artige Breite und Tiefe hat, daß eine Kollimatorplatte in
die Nut gepaßt werden kann.
Jede Nutplatte kann aber auch aus einer mit einer Nut
versehenen Platte bestehen,die im Querschnitt im wesentli
chen L-förmig ist und die neben den Scintillator- und Photo
diodengruppen auf derjenigen Oberfläche jedes Substrates
angeordnet ist, auf der diese Gruppen angebracht sind. Jede
Nutplatte kann auch eine stabförmige Nutplatte sein, die
eine Nut aufweist und neben den Scintillator- und Photodio
dengruppen angeordnet ist.
Gemäß der Erfindung kann der Röntgenstrahl-CT-Festkör
perdetektor so ausgebildet sein, daß jedes Substrat an einer
bestimmten Stelle mit einer Nut versehen ist, in die eine
Kollimatorplatte gepaßt ist, an jedem Substrat Scintillator-
und Photodiodengruppen so befestigt sind, daß ihre Mittel
achsen zur Mittelachse der Nut ausgerichtet sind, eine Kol
limatorplatte, die in die Nut zu passen ist, eine derartige
Form hat, daß sie die Scintillator- und Photodiodengruppen
überschreitet und die Kollimatorplatte in die Nut gepaßt
ist.
Auch bei der oben beschriebenen Ausbildung sind die
Kollimatorplatten direkt bezüglich der Nutplatten positio
niert und sind die Scintillator- und Photodiodengruppen an
den Substraten so befestigt, daß eine bestimmte relative
Position bezüglich der Nutplatten beibehalten ist. Das er
höht die Positionierungsgenauigkeit, mit der die Scintilla
torelemente bezüglich der Kollimatorplatten positioniert
sind.
Bei der oben beschriebenen Ausbildung können Substrate
jeweils verwandt werden, die an bestimmten Stellen zwei
daran angebrachte Blöcke aufweisen, wobei jeder Block mit
einer Nut versehen ist, in die die Kollimatorplatte zu pas
sen ist. Bei dieser Ausbildung sind die Nuten nicht direkt
in den Substraten, sondern in Blöcken ausgebildet, die an
den Substraten angebracht sind. Das erhöht das Maß an Frei
heit in der Auslegung bezüglich der zu wählenden Materialien
der Blöcke, der Höhe der Nuten über den Substraten und ähn
lichem, was es erlaubt, den Blöcken eine optimale Form zu
geben.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 in einer Vertikalschnittansicht ein Ausführungs
beispiel der Erfindung,
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht
eines Detektorblocks von Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Hauptteile der
Kollimatoreinrichtung von Fig. 1,
Fig. 4 eine Vertikalschnittansicht eines weiteren Aus
führungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 5 eine Vertikalschnittansicht noch eines Ausfüh
rungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 6 eine Vertikalschnittansicht eines weiteren Aus
führungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht
des Detektorblockes von Fig. 6,
Fig. 8A in einer perspektivischen Ansicht eine übliche
Kollimatorplatte, die bei der Kollimatoreinrichtung von Fig.
6 verwandt wird,
Fig. 8B eine perspektivische Ansicht einer Kollimator
platte, die bei der Kollimatoreinrichtung von Fig. 6 ver
wandt wird und die Paßteile aufweist, die in eine Nut zu
passen sind, die in einem Substrat ausgebildet ist,
Fig. 9 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht
eines Detektorblockes und einer Kollimatoreinrichtung von
Fig. 6,
Fig. 10 in einer perspektivischen Ansicht das Substrat
15 eines Detektorblockes noch eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung,
Fig. 11 in einer perspektivischen Ansicht einen Setzka
sten, der bei einem Verfahren zum Zusammensetzen eines Aus
führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Festkörperdetektors
verwandt wird,
Fig. 12 eine Schnittansicht längs einer Ebene in Rich
tung der Dicke der Kollimatorplatten des Setzkastens, der an
der Kollimatoreinrichtung befestigt ist,
Fig. 13 eine Schnittansicht längs einer Ebene, die
entlang der Oberfläche einer Kollimatorplatte verläuft, des
Setzkastens, der an der Kollimatoreinrichtung befestigt ist,
Fig. 14 in einer vertikalen Schnittansicht, wie ein
Detektorblock, der durch das in Fig. 13 dargestellte Ver
fahren positioniert ist, an der Kollimatoreinrichtung befe
stigt ist,
Fig. 15 eine Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus einer
üblichen Röntgenstrahl-CT-Vorrichtung und
Fig. 16 eine Ansicht, die den Aufbau eines bekannten
Festkörperdetektors für eine Röntgenstrahl-CT-Vorrichtung
zeigt.
Fig. 1 zeigt in einer Vertikalschnittansicht ein Aus
führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ausbildung, Fig. 2
zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines
Detektorblockes 1 in Fig. 1 und Fig. 3 zeigt eine perspekti
vische Ansicht der Hauptteile einer Kollimatoreinrichtung 2.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt jeder
Detektorblock 1 (i) ein Substrat 10, an dem ein Signalleitungs
kabel 10a angebracht ist, das mit Photodioden 12a verbunden
ist, die später beschrieben werden, (ii) eine Scintillator
gruppe 11, bei der eine Vielzahl von Scintillatorelementen
11a in Form einer eindimensionalen Reihe angeordnet sind,
und (iii) eine Photodiodengruppe 12, bei der Photodioden 12a
in einer Anzahl gleich der der Scintillatorelemente 11a
gleichfalls in Form einer eindimensionalen Reihe angeordnet
sind, wobei die Photodioden- und Scintillatorgruppen 12 und
11 auf dem Substrat 10 angebracht sind. Bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel sind die Gruppen 11, 12 am Substrat 10 mittels
einer Nutplatte 13 befestigt, die an der Unterseite des
Substrates 10 angebracht ist. Das Substrat 10 ist an einem
Endabschnitt mit einem durchgehenden Loch 10b versehen, das
dazu dient, das Substrat 10 über die Nutplatte 13 an der
Kollimatoreinrichtung 2 zu befestigen. Die Nutplatte 13
besteht aus einer rechtwinkligen Platte mit eine Breite
gleich der des Substrates 10 und ist auf einer Außenfläche
mit einem vorstehenden Teil 13a versehen, der sich in Rich
tung der Breite der Platte erstreckt. Der vorstehende Teil
13a ist an seiner Mitte mit einem konvexen Teil versehen und
eine Nut 13b ist an der Oberseite des konvexen Teils ausge
bildet. Die Nut 13b ist auf der Mittellinie C ausgebildet,
die die Breite der Nutplatte 13 in zwei gleiche Teile teilt.
Die Nut 13b hat eine derartige Breite und Tiefe, daß eine
Kollimatorplatte 21 der Kollimatoreinrichtung 2 eingepaßt
werden kann. Die Nut hat insbesondere eine Breite von etwa
100 bis etwa 300 µm und eine Tiefe von etwa 1 bis 1,5 mm.
Jede Seitenwand der Nut 13b ist so festgelegt, daß sie die
Kollimatorplatte nicht stört, die der in die Nut 13b einge
paßten Kollimatorplatten benachbart sind. Die Nut 13b ist
beispielsweise mittels einer Drahtschneideelektrofunkenma
schine, einer Schneidemaschine oder ähnlichem ausgebildet.
Die Nutplatte 13 ist an beiden Enden mit durchgehenden Lö
chern 13c, 13d versehen, über die die Nutplatte 13 an der
Kollimatoreinrichtung 2 befestigt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Scintillator
gruppe 11 und die Photodiodengruppe 12 nach dem folgenden
Verfahren am Substrat 10 so befestigt, daß eine bestimmte
relative Position bezüglich der Nut 13b beibehalten wird.
Die Photodiodengruppe 12 wird insbesondere am Substrat 10
unter Verwendung von Klebstoffen oder ähnlichem so
befestigt, daß die Mittelachse C12 der Photodiodengruppe 12
zur Mittelachse C10 des Substrates 10 ausgerichtet ist und
die Scintillatorgruppe 11 wird an der Photodiodengruppe 12
unter Verwendung von Klebstoffen oder ähnlichem so befe
stigt, daß die Mittelachse C11 der Scintillatorgruppe 11 zur
Mittelachse C12 der Photodiodengruppe 12 ausgerichtet ist.
Wenn insbesondere jede Scintillatorgruppe 11 und jede Photo
diodengruppe 12 eine geradzahlige Anzahl von Elementen hat
und die Breite des Substrates 10 gleich der Breite der Scin
tillatorgruppe 11 und der Photodiodengruppe 12 jeweils ist,
dann können das Substrat 10, die Scintillatorgruppe 11 und
die Photodiodengruppe 12 miteinander so verbunden werden,
daß eine Seite des Substrates 10, der Scintillatorgruppe 11
und der Photodiodengruppe 12 sich in derselben Ebene befin
det. Unter Verwendung von Klebstoffen oder ähnlichem können
andererseits das Substrat 10 und die Nutplatte 13 mitein
ander so verbunden werden, daß eine Seite des Substrates 10
und der Nutplatte 13 in derselben Ebene liegt und ein Ende
in Längsrichtung des Substrates 10 in Kontakt mit einer
Seitenfläche des vorstehenden Teils 13a kommt. Bei einer
derartigen Anordnung sind die Scintillatorgruppe 11 und die
Photodiodengruppe 12 so aneinander befestigt, daß eine be
stimmte relative Position bezüglich der Nutplatte 13 beibe
halten ist. Das heißt, daß die Mittellinie jeder Gruppe 11, 12
zur Mittellinie C der Nutplatte 13 ausgerichtet ist. Bei
einer derartigen Anordnung hat jede Gruppe 11, 12 eine ge
radzahlige Anzahl von Elementen und ist die Nut 13b in der
Nutplatte 13 auf deren Mittellinie C ausgebildet. Die Ele
mentgrenze B in der Mitte jeder Gruppe 11, 12 befindet sich
somit in der Mitte der Nut 13b der Nutplatte 13.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt die Kollima
toreinrichtung 2 eine Anzahl von Kollimatorplatten 21, die
an beiden Enden durch Halterungen 22a, 22b befestigt sind,
wobei die Halterung 22a an ihrer einen Seite an einem Haupt
gehäusekörper 30 befestigt ist. Die Kollimatoreinrichtung 2
wird in eine Röntgenstrahl-CT-Vorrichtung so eingesetzt, daß
jede Kollimatorplatte 21 zu einer punktartigen Röntgen
strahlquelle ausgerichtet ist. Jede Kollimatorplatte 21
besteht aus einer dünnen Platte mit einem hohen Röntgen
strahlabschirmungsvermögen aus einem Material mit hoher Ord
nungszahl wie beispielsweise Wolfram, Molybdän oder ähnli
chem. Die Kollimatorplatten 21 sind in ihrem Anordnungsin
tervall genauso angeordnet wie die Elemente der Scintilla
torgruppe 11 und der Photodiodengruppe 12. Wie es im folgen
den dargestellt wird, sind die Kollimatoreinrichtung 2 und
der Detektorblock 1 aneinander so befestigt, daß sich eine
Kollimatorplatte 21 auf jeder Elementgrenze B jeder der
Gruppen 11, 12 befindet.
Damit die Detektorblöcke 11 an der Kollimatoreinrich
tung 2 angebracht werden können, ist insbesondere jede Un
terseite der Halterungen 22a, 22b der Kollimatoreinrichtung
2 in Form einer Gruppe von mehreren ebenen Kontaktflächen 23
ausgebildet, die in üblicher Weise an den Zonen angeordnet
sind, in die der Umfang eines Kreises unterteilt ist, wobei
der Polygonzug, der von diesen Kontaktflächen 23 gebildet
wird, den Kreis approximiert. Jedes Paar von Kontaktflächen
23 weist Innengewinde 29 auf, die dem durchgehenden Loch 10b
des Substrates 10 und den durchgehenden Löchern 13c, 13d der
Nutplatte 13 entsprechen. Jeder Detektorblock 1 ist an jedem
der Paare von Kontaktflächen 23 befestigt.
Jeder Detektorblock 1 wird in der folgenden Weise an
der Kollimatoreinrichtung 2 befestigt. Wie es in Fig. 1
dargestellt ist, wird eine bestimmte Kollimatorplatte 21 der
Kollimatoreinrichtung 2 in die Nut 13b der Nutplatte 13
eines Detektorblockes 1 so gepaßt, daß der Detektorblock 1
und die Kollimatoreinrichtung 2 in der Elementanordnungs
richtung positioniert sind und eine Endfläche der Nutplatte
13 so angeordnet ist, daß sie mit einer Seite des Hauptge
häusekörpers 30 in Kontakt kommt, so daß der Detektorblock 1
und die Kollimatoreinrichtung 2 in einer Richtung unter
einem rechten Winkel zur oben erwähnten Elementanordnungs
richtung positioniert sind. Nicht dargestellte Bolzen werden
dann in das durchgehende Loch 10b des Substrates 10 und in
die durchgehenden Löcher 13c, 13d der Nutplatte 13 einge
setzt und dann in die Innengewinde 29 geschraubt, derart,
daß der Detektorblock 1 an der Kollimatoreinrichtung 2 befe
stigt ist. In einem derartigen befestigten Zustand befindet
sich die Nut 13d auf der Elementgrenze B in der Mitte der
Scintillatorgruppe 11 und der Photodiodengruppe 12. Jede
Kollimatorplatte 21 ist dementsprechend genau auf jeder
Scintillatorelementgrenze B des Detektorblockes 1 angeord
net.
Jeder Detektorblock 1 und jede Kollimatoreinrichtung 2
sind nur an einer Stelle zusammengepaßt, an der eine Kolli
matorplatte 21 in die Nut 13b des Detektorblockes 1 gepaßt
ist. Jeder Detektorblock 1 ist jedoch so positioniert, daß
er mit den Kontaktflächen 23 der Halterungen 22a, 22b und
mit der Oberfläche des Hauptgehäusekörpers 30 in Kontakt
kommt. Wenn dementsprechend nach dem Positionieren des De
tektorblockes 1 und der Kollimatoreinrichtung 2 die Bolzen
festgezogen sind, wird sich der Detektorblock 1 niemals
aufgrund einer Reibung bewegen, obwohl die Bolzen in die
Innengewinde 29 nach der Positionierung eingeschraubt worden
sind. Um die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern, ist
die Oberfläche des Hauptgehäusekörpers 30, die mit jeder
Nutplatte 13 in Kontakt kommt, vorzugsweise mit hoher Plan
genauigkeit ausgebildet.
Fig. 4 zeigt in einer Vertikalschnittansicht den Aufbau
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei die
sem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine
Nutplatte 43, die im Schnitt im wesentlichen L-förmig ausge
bildet ist und eine Nut 43b aufweist, die der Nut 13b in
Fig. 2 äquivalent ist, an derjenigen Oberfläche jedes Sub
strates 10 befestigt, auf der eine Scintillatorgruppe 11 und
eine Photodiodengruppe 12 angebracht sind, wobei die Nut
platte 43 neben den Gruppen 11, 12 angeordnet ist. Wenn bei
dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel jeder Detek
torblock 1 und jede Kollimatoreinrichtung 2 aneinander befe
stigt sind, ist eine Kollimatorplatte 21 in die Nut 43b der
Nutplatte 43 gepaßt und ist die Nutplatte 43 durch das Sub
strat 10 und eine Halterung 22a der Kollimatoreinrichtung 2
und zwischen diesen Bauteilen gehalten.
Fig. 5 zeigt eine Vertikalschnittansicht der Ausbildung
eines weiteren Ausführungsbeispiels. Bei diesem in Fig. 5
dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine stabartige Nut
platte 53 mit einer Nut 53b, die der Nut 13b in Fig. 2 äqui
valent ist, an derjenigen Oberfläche jedes Substrates 10
befestigt, auf der eine Scintillatorgruppe 11 und eine Pho
todiodengruppe 12 angebracht sind, wobei die Nutplatte 53
neben den Gruppen 11, 12 angeordnet ist. Wenn bei dem in
Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel jeder Detektorblock
1 und jede Kollimatoreinrichtung 2 einander befestigt sind,
ist eine Kollimatorplatte 21 in die Nut 53b der Nutplatte 53
gepaßt und kommt die Nutplatte 53 in Kontakt mit einer Sei
tenfläche einer Halterung 22a der Kollimatoreinrichtung 2.
Fig. 6 zeigt in einer Vertikalschnittansicht den Aufbau
noch eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Fig. 7 zeigt
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Detek
torblockes 1 von Fig. 6. Fig. 8A und Fig. 8B zeigen jeweils
perspektivische Ansichten einer Kollimatorplatte, die in der
Kollimatoreinrichtung 2 von Fig. 6 verwandt wird. Fig. 9
zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines
Detektorblockes 1 und einer Kollimatoreinrichtung 2 von Fig.
6.
Das Substrat 15 weist eine Nut 15a auf der Mittellinie
C auf, die die Breite des Substrates 15 in zwei gleiche
Teile teilt. Eine Photodiodengruppe 12 ist mit dem Substrat
15 so verbunden, daß die Mittelachse C12 der Photodioden
gruppe 12 zur Mittellinie C des Substrates 10 ausgerichtet
ist, und eine Scintillatorgruppe 11 ist mit der Photodioden
gruppe 12 so verbunden, daß die Mittelachse C11 der Scintil
latorgruppe 11 zur Mittelachse C12 der Photodiodengruppe 12
ausgerichtet ist. Die Kollimatoreinrichtung 2 umfaßt mehrere
Kollimatorplatten 21, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unter
scheidet sich jedoch von allen oben beschriebenen Ausfüh
rungsbeispielen dadurch, daß die Kollimatorplatten zwei
Arten von Kollimatorplatten, nämlich übliche Kollimatorplat
ten 21, wie sie in Fig. 8A dargestellt sind, und Kollimator
platten 24 umfassen, die Paßteile 24a aufweisen, wie es in
Fig. 8B dargestellt ist. Das in Fig. 6 dargestellte Ausfüh
rungsbeispiel ist gleich den vorher erwähnten Ausführungs
beispielen hinsichtlich des Abstandes zwischen benachbarten
Kollimatorplatten und der Anzahl der Kollimatorplatten. Wenn
beispielsweise jeder Detektorblock 1 N Scintillatorelemente
aufweist, dann ist eine Kollimatorplatte 24 mit Paßteilen 24a
pro N Kollimatorplatten eingesetzt und so angeordnet,
daß sie sich auf der Mitte jedes Kollimatorblockes befindet,
der jedem Detektorblock 1 entspricht. Jeder Detektorblock
ist insbesondere für jedes Paar von Kontaktflächen 23 der
Kollimatoreinrichtung 2 angeordnet. Die Kollimatorplatte in
der Mitte jedes Kollimatorblockes besteht aus einer Kollima
torplatte 24 mit Paßteilen 24a und die anderen Kollimator
platten sind übliche Kollimatorplatten 21. Durch das Ein
passen der Paßteile 24a der Kollimatorplatte 24 in die Nut
15a jedes Substrates 15 werden der Detektorblock 1 und die
Kollimatoreinrichtung 2 zueinander positioniert. Die relati
ve Position zwischen der Kollimatoreinrichtung 2 und jedem
Detektorblock 1 wird somit dadurch bestimmt, daß die Paß
teile 24a der Kollimatorplatte 24 in die Nut 15a des Detek
torblockes 1 an seiner Mitte eingesetzt werden, und der
Detektorblock 1 wird an der Kollimatoreinrichtung 2 mit
Schrauben befestigt, wozu Gehäusekörperbefestigungslöcher 27
dienen, die im Substrat 15 ausgebildet sind. Übliche Kolli
matorplatten 21 werden somit neben jeder Kollimatorplatte 24
mit Paßteilen 24a angeordnet und an den Elementgrenzpositio
nen der Scintillatorgruppe positioniert.
Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sub
strates 15 für jeden Detektorblock 1 bei noch einem Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung. Bei dem in Fig. 10 dargestell
ten Ausführungsbeispiel ist jedes Substrat 15 nicht direkt
mit einer Nut versehen, sondern sind an jedem Substrat 15
Blöcke 28 angebracht. Jeder Block 28 weist eine Nut 28a auf.
Eine Kollimatorplatte 24, wie sie in Fig. 8B dargestellt
ist, wird in die Nuten 28a gepaßt. Diese Blöcke 28 bestehen
aus maschinenbearbeitbaren Keramikmaterialien, Metallmate
rialien, Glas oder ähnlichen Materialien und sind an den
Substraten 15 unter Verwendung von Klebemitteln, Schrauben
oder ähnlichem angebracht. Diese Blöcke 28 sind an den
Substraten 15 an anderen Teilen als den mittleren Teilen des
Substrates 15 und nicht an denjenigen Endabschnitten des
Substrates 15 angebracht, die im folgenden Schritt am Gehäu
sekörper angebracht werden.
Bei der Ausbildung des Ausführungsbeispiels von Fig. 10
ist keine Nut direkt in jedem Substrat 15 ausgebildet, viel
mehr ist eine Nut in jedem der Blöcke 28 ausgebildet, die an
jedem Substrat 15 angebracht sind. Das erhöht das Maß an
Freiheit in der Auslegung hinsichtlich des für die Blöcke 28
zu wählenden Materials, der Höhe jeder Nut über dem Substrat
und ähnlichem, was zur Folge hat, daß jedem Block 28 eine
optimale Form gegeben werden kann. Die Genauigkeit in der
maschinellen Bearbeitung von maschinell bearbeitbaren Kera
miken oder Metall ist im allgemeinen größer verglichen mit
einer gedruckten Schaltungsplatte zur Ausbildung einer elek
trischen Schaltung. Das macht es möglich, die Breite oder
eine ähnliche Abmessung jeder Nut feinmechanisch auszubil
den. Die Position jeder Nut ist darüber hinaus höher als die
Oberfläche des Substrates 15. Das macht nicht mehr eine
Kollimatorplatte mit speziell vorstehenden Paßteilen notwen
dig, vielmehr kann eine übliche Kollimatorplatte gleichfalls
verwandt werden, deren Endabschnitte als Paßteile dienen.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht
somit darin, Kollimatorplatten in Nuten so einzupassen, daß
die Detektorblöcke, die Kollimatorplatten der Kollimator
einrichtung und die Scintillatorelemente der Detektorblöcke
in passender Weise zueinander positioniert sind. Dieses
Grundkonzept kann auch auf ein Verfahren zum Montieren eines
Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektors angewandt werden. Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens
beschrieben.
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Setz
kastens 61, der für das Montageverfahren verwandt wird. Fig. 12
zeigt eine Schnittansicht längs einer Ebene in Richtung
der Dicke der Kollimatorplatten 21 des Setzkastens 61, der
an der Kollimatoreinrichtung 2 befestigt ist. Fig. 13 zeigt
eine Schnittansicht längs einer Ebene, die entlang der Ober
fläche der Kollimatorplatte 21 verläuft, des Setzkastens 61,
der an der Kollimatoreinrichtung 2 befestigt ist. Bei diesem
Beispiel hat die Kollimatoreinrichtung einen Aufbau, der dem
in Fig. 3 dargestellten Aufbau äquivalent ist, und hat jeder
Detektorblock 1 einen Aufbau, der gleich dem ist, der in den
Fig. 1 und 2 dargestellt ist, allerdings mit der Ausnahme,
daß die Nutplatte 13 in Fig. 1 und 2 nicht vorgesehen ist.
Der Setzkasten 61 ist an einer seiner Oberflächen mit
einer Vielzahl von Nuten 61a versehen, in jede von denen
eine Kollimatorplatte zu passen ist. Auf beiden Seiten der
Nuten 61a weist der Setzkasten 61 durchgehende Löcher 61b
auf, mit Hilfe derer der Setzkasten 61 an den Halterungen
22a, 22b der Kollimatoreinrichtung 2 befestigt wird. Die
Anordnungsintervalle und -winkel der Nuten 61a sind gleich
denen der Kollimatorplatten 21 der Kollimatoreinrichtung 2.
Wenn der Setzkasten 61 an der Kollimatoreinrichtung 2 befe
stigt wird, wird eine Kollimatorplatte 21 in jede der Nuten
61a eingesetzt. Beide Endflächen 61c, 61d des Setzkastens 61
sind so abgeschrägt, daß sie jeweils entlang der Mittelli
nien Cc, Cd der Kollimatorplatten 21 verlaufen, die an bei
den Enden des Setzkastens 61 angeordnet sind. Wie es später
beschrieben wird, dienen diese Flächen 61c, 61d als Bezugs
kontaktflächen, auf deren Grundlage jeder Detektorblock 1 an
der Kollimatoreinrichtung 2 befestigt wird. Der Abstand
zwischen den oberen Enden der Flächen 61c, 61d des Setzka
stens 61 ist gleich der Breite jedes Detektorblockes 1.
Dieser Abstand wird gemessen in der Richtung, in der die
Elemente der Scintillatorgruppe 11 und der Photodiodengruppe
12 angeordnet sind.
Bei einem Montageverfahren unter Verwendung des Setzka
stens 61 mit dem oben beschriebenen Aufbau können der Reihe
nach drei Detektorblöcke positioniert und befestigt werden,
wie es im folgenden beschrieben wird.
Wenn eine Kollimatorplatte 21 in jede Nut 61a gepaßt
ist, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, ist der Setzkasten
61 an den Halterungen 22a, 22b der Kollimatoreinrichtung 2
mit nicht dargestellten Bolzen zu befestigen, die durch die
durchgehenden Löcher 61b in Fig. 13 führen. Auf der Grundla
ge der ausgelegten Bezugskontaktflächen werden nicht darge
stellte Setzkästen so angeordnet, daß die Seiten der Detek
torblöcke 1a, 1b in Kontakt mit den ausgelegten Bezugskon
taktflächen kommen und werden dann die Kollimatorplatten 21
an diesen nicht dargestellten Setzkästen befestigt. Dann
werden diese nicht dargestellten Setzkästen entfernt. Der
Setzkasten 61, der durch eine ausgezogene Linie in Fig. 12
dargestellt ist, wird dann angebracht und die Kollimator
platten 21 werden an diesem Setzkasten 61 befestigt. Wenn
dieser Setzkasten 61 angebracht ist, werden die Detektor
blöcke 1a, 1b auf beiden Seiten dieses Setzkastens 61 an
geordnet und an den Kollimatorplatten befestigt, von denen
die nicht dargestellten Setzkästen entfernt worden sind. Die
Detektorblöcke 1a, 1b werden dann an den Halterungen 22a,
22b der Kollimatoreinrichtung 2 unter Verwendung von nicht
dargestellten Bolzen befestigt, wie es in der Schnittansicht
von Fig. 14 dargestellt ist. Dann wird der Setzkasten 61
entfernt und wird der Detektorblock 1 auf der Grundlage der
Detektorblöcke 1a, 1b angeordnet. Wenn somit die Detektor
blöcke 1a, 1b positioniert und auf beiden Seiten des Setzka
stens 61 befestigt sind und der Setzkasten 61 anschließend
entfernt worden ist, wird der Raum, von dem der Setzkasten
61 entfernt wurde, durch diese beiden Detektorblöcke 1a, 1b
auf beiden Seiten dieses Raumes und zwischen diesen beiden
Detektorblöcken 1a, 1b beibehalten. Es kann dementsprechend
ein weiterer Detektorblock 1 positioniert und mit seinen
beiden Seiten so befestigt werden, daß er in Kontakt mit den
Seiten der Detektorblöcke 1a, 1b kommt. Somit werden drei
Detektorblöcke 1a, 1b, 1 der Reihe nach positioniert und an
der Kollimatoreinrichtung 2 befestigt. Durch eine Wiederho
lung eines derartigen Arbeitsvorganges kann eine Anzahl von
Detektorblöcken der Reihe nach positioniert und an der Kol
limatoreinrichtung 2 befestigt werden.
Bei dem oben erwähnten Montageverfahren kann jeder
Detektorblock 1 in seinem Aufbau vereinfacht werden. Jeder
Detektorblock 1 kann weiterhin in passender Weise bezüglich
der Kollimatoreinrichtung 2 auf der Grundlage der Kollima
torplatten 21 positioniert werden. Das erhöht merklich die
Positionierungsgenauigkeit der Scintillatorelemente bezüg
lich der Kollimatorplatten verglichen mit der bekannten in
Fig. 16 dargestellten Ausbildung.
Claims (6)
1. Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektor mit Detektor
blöcken, von denen jeder ein Substrat, eine Photodiodengrup
pe, die am Substrat befestigt ist, und eine Scintillator
gruppe aufweist, die an der Photodiodengruppe befestigt ist,
und mit einer Kollimatoreinrichtung, die eine Vielzahl von
Kollimatorplatten aufweist, die an einem Haltekörper befe
stigt sind, und die so angeordnet sind, daß übertragene
Röntgenstrahlen, die dadurch erhalten werden, daß ein fä
cherförmiges Röntgenstrahlbündel von einer Röntgenstrahl
quelle auf einen zu prüfenden Gegenstand abgestrahlt wird,
zu den Detektorblöcken über die Kollimatoreinrichtung ge
führt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
an jedem Substrat (15) eine Nutplatte (13, 43, 53) befestigt ist, die an einer bestimmten Stelle eine Nut (13b, 43b, 53b) aufweist, in die eine Kollimatorplatte (21) gepaßt ist,
die Scintillator- und Photodiodengruppen (11, 12) an jedem Substrat (15) so befestigt sind, daß eine bestimmte relative Position zwischen den Scintillator- und Photodio dengruppen (11, 12) und der Nutplatte (13, 43, 53) beibehal ten ist, und
der Detektorblock (1) und die Kollimatoreinrichtung (2) aneinander so befestigt sind, daß eine Kollimatorplatte (21) in die Nut (13b, 43b, 53b) der Nutplatte (13, 43, 53) gepaßt ist.
an jedem Substrat (15) eine Nutplatte (13, 43, 53) befestigt ist, die an einer bestimmten Stelle eine Nut (13b, 43b, 53b) aufweist, in die eine Kollimatorplatte (21) gepaßt ist,
die Scintillator- und Photodiodengruppen (11, 12) an jedem Substrat (15) so befestigt sind, daß eine bestimmte relative Position zwischen den Scintillator- und Photodio dengruppen (11, 12) und der Nutplatte (13, 43, 53) beibehal ten ist, und
der Detektorblock (1) und die Kollimatoreinrichtung (2) aneinander so befestigt sind, daß eine Kollimatorplatte (21) in die Nut (13b, 43b, 53b) der Nutplatte (13, 43, 53) gepaßt ist.
2. Festkörperdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß
jede Nutplatte (13) eine rechtwinklige Platte mit einer Breite gleich der jedes Substrates (10) ist und auf einer Außenfläche mit einem vorstehenden Teil (13a) versehen ist, der sich in Richtung der Breite der Nutplatte erstreckt,
der vorstehende Teil (13a) an seiner Mitte mit einem konvexen Teil versehen ist und
eine Nut (13b) in der Oberseite des konvexen Teils ausgebildet ist, die entlang der Mittellinie verläuft, die die Breite der Nutplatte (13) in zwei gleiche Teile teilt, wobei die Nut (13) eine Breite und Tiefe hat, derart, daß eine Kollimatorplatte (21) eingepaßt werden kann.
jede Nutplatte (13) eine rechtwinklige Platte mit einer Breite gleich der jedes Substrates (10) ist und auf einer Außenfläche mit einem vorstehenden Teil (13a) versehen ist, der sich in Richtung der Breite der Nutplatte erstreckt,
der vorstehende Teil (13a) an seiner Mitte mit einem konvexen Teil versehen ist und
eine Nut (13b) in der Oberseite des konvexen Teils ausgebildet ist, die entlang der Mittellinie verläuft, die die Breite der Nutplatte (13) in zwei gleiche Teile teilt, wobei die Nut (13) eine Breite und Tiefe hat, derart, daß eine Kollimatorplatte (21) eingepaßt werden kann.
3. Festkörperdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nutplatte (43) im Querschnitt im
wesentlichen L-förmig ist und an der Oberfläche jedes Sub
strates (10) befestigt ist, auf der die Scintillatorgruppe
(11) und die Photodiodengruppe (12) angebracht sind, wobei
die Nutplatte (43) neben diesen Gruppen (11, 12) angeordnet
ist und an einer bestimmten Stelle eine Nut (43b) aufweist,
in die eine Kollimatorplatte (21) gepaßt ist.
4. Festkörperdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß eine stabartige Nutplatte (53) an der
Oberfläche jedes Substrates (10) befestigt ist, auf der eine
Scintillatorgruppe (11) und eine Photodiodengruppe (12)
angebracht sind, wobei die Nutplatte (53) neben den Gruppen
(11, 12) angeordnet ist und an einer bestimmten Stelle eine
Nut (53b) aufweist, in die eine Kollimatorplatte (21) gepaßt
ist.
5. Röntgenstrahl-CT-Festkörperdetektor mit Detektor
blöcken, von denen jeder ein Substrat, eine Photodiodengrup
pe, die am Substrat befestigt ist, und eine Scintillator
gruppe aufweist, die an der Photodiodengruppe befestigt ist,
und mit einer Kollimatoreinrichtung, die eine Vielzahl von
Kollimatorplatten aufweist, die an einem Haltekörper befe
stigt sind, und die so angeordnet ist, daß übertragene Rönt
genstrahlen, die dadurch erhalten werden, daß ein fächerför
miges Röntgenstrahlbündel von einer Röntgenstrahlquelle auf
einen zu prüfenden Gegenstand abgestrahlt wird, zu den De
tektorblöcken über die Kollimatoreinrichtung geführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Substrat (15) an einer bestimmten Stelle mit einer Nut (15a) versehen ist, in die eine Kollimatorplatte (24) gepaßt ist,
an jedem Substrat (15) Scintillator- und Photodioden gruppen (11, 12) so befestigt sind, daß deren Mittelachsen in einer Linie zur Mittelachse der Nut (15a) ausgerichtet sind,
eine Kollimatorplatte (24), die in die Nut (15b) zu passen ist, eine derartige Form hat, daß sie über die Scin tillatorgruppe (11) und die Photodiodengruppe (12) hinaus geht und
die Kollimatorplatte (24) in die Nut (15b) gepaßt ist.
jedes Substrat (15) an einer bestimmten Stelle mit einer Nut (15a) versehen ist, in die eine Kollimatorplatte (24) gepaßt ist,
an jedem Substrat (15) Scintillator- und Photodioden gruppen (11, 12) so befestigt sind, daß deren Mittelachsen in einer Linie zur Mittelachse der Nut (15a) ausgerichtet sind,
eine Kollimatorplatte (24), die in die Nut (15b) zu passen ist, eine derartige Form hat, daß sie über die Scin tillatorgruppe (11) und die Photodiodengruppe (12) hinaus geht und
die Kollimatorplatte (24) in die Nut (15b) gepaßt ist.
6. Festkörperdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei Blöcke (28) jeweils mit einer Nut (28a),
in die die Kollimatorplatte (24) zu passen ist, an jedem
Substrat (15) an bestimmten Positionen befestigt sind.
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