DE19853646A1 - Photodiodenarray für ein skalierbares Mehrschnitt-Abtastungs-Computer-Tomographie-System - Google Patents
Photodiodenarray für ein skalierbares Mehrschnitt-Abtastungs-Computer-Tomographie-SystemInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Compu
ter-Tomographie-Abbildung und insbesondere Halbleiterarrays
hoher Dichte, die in Verbindung mit Computer-Tomographie-
Systemen verwendet werden.
Zumindest bei einigen Computer-Tomographie-
(CT-)Abbildungssystemanordnungen projiziert eine Röntgenstrahl
quelle einen kollimierten fächerförmigen Strahl, so daß er in
einer X-Y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegt,
die im allgemeinen als Abbildungsebene bezeichnet wird. Der
Röntgenstrahl fällt durch den abgebildeten Gegenstand, wie
einen Patienten. Nachdem der Strahl durch den Gegenstand ge
dämpft wurde, trifft er auf ein Array von Strahlungserfas
sungseinrichtungen. Die Intensität der an dem Erfassungsarray
empfangenen gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des
Röntgenstrahls durch den Gegenstand ab. Jedes Erfassungsele
ment des Arrays erzeugt ein separates elektrisches Signal,
das ein Maß der Strahldämpfung an dem Erfassungsort dar
stellt. Die Dämpfungsmaße von allen Erfassungseinrichtungen
werden zur Erzeugung eines Übertragungsprofils separat er
faßt.
Bei bekannten CT-Systemen der dritten Generation drehen sich
die Röntgenstrahlquelle und das Erfassungsarray mit einem
Faßlager in der Abbildungsebene und um den abzubildenden Ge
genstand, so daß sich der Winkel, an dem der Röntgenstrahl
den Gegenstand schneidet, konstant ändert. Röntgenstrahlquel
len enthalten typischerweise Röntgenröhren, die den Röntgen
strahl an einem Brennpunkt emittieren. Röntgenstrahlerfas
sungseinrichtungen enthalten typischerweise einen Kollimator
zur Kollimation von an der Erfassungseinrichtung empfangenen
Röntgenstrahlen, einen an den Kollimator angrenzenden Scin
tillator und an den Scintillator angrenzende Photodioden.
Mehrschnitt-CT-Systeme werden zum Erhalten von Daten für eine
erhöhte Anzahl von Schnitten während einer Abtastung verwen
det. Bekannte Mehrschnitt-Systeme enthalten typischerweise
Erfassungseinrichtungen, die allgemein als dreidimensionale
Erfassungseinrichtungen bekannt sind. Bei derartigen dreidi
mensionalen Erfassungseinrichtungen bildet eine Vielzahl von
Erfassungselementen separate Kanäle.
Mehrschnitt-Erfassungseinrichtungen erzeugen weitaus mehr Da
ten als Einschnitt-Erfassungseinrichtungen. Diese Fähigkeit
zur Erzeugung einer größeren Menge an Daten ist allerdings
nicht immer erforderlich oder erwünscht. Beispielsweise er
fordern verschiedene durch ein CT-System durchgeführte Tests
keine hohe Schnittquantität oder hohe Schnittauflösung. Auch
kann sich bei derart großen Mengen an erfaßten Daten die zur
Durchführung einer Abtastung erforderliche Zeit erhöhen, wor
aus sich höhere Kosten und ein geringerer Durchsatz ergeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochdich
te-Halbleiterarray auszugestalten, das die Übertragung von
Daten von einer veränderbaren Anzahl von Schnitten ermög
licht, um eine Anpassung an die spezifischen Erfordernisse
eines Tests zu erreichen. Ferner sollte auch ein Halblei
terarray mit einer veränderbaren Schnittauflösung ausgestal
tet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hochdichte-
Halbleiterarray gelöst, das gemäß einem Ausführungsbeispiel
Datensignale für eine vorausgewählte Anzahl von Schnitten und
eine Schnittauflösung oder Schnittdicke erzeugt. Insbesondere
enthält das Halbleiterarray eine Vielzahl von in Reihen und
Spalten angeordneten Photodioden. Ein Scintillatorarray ist
optisch mit dem Halbleiterarray gekoppelt. Jede Photodiode
erzeugt ein analoges Ausgangssignal auf niedrigem Pegel, das
die Lichtausgabe jedes Scintillators darstellt. Daten werden
für eine vorausgewählte Anzahl von Schnitten und Schnittauf
lösungen durch wahlweise Kombination von Ausgangssignalen von
verschiedene Reihen der Photodioden erzeugt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Halbleiterarray
durch Abscheiden oder Ausbilden eines Arrays von Photodioden
auf einem Substrat hergestellt. Ausgangsleitungen von dem
Photodiodenarray sind mit einem Datenerfassungssystem zur Um
wandlung der Ausgangssignale in digitale Signale zur nachfol
genden Verarbeitung elektrisch verbunden.
Das vorstehend angeführte Halbleiterarray ermöglicht die Aus
wahl der Anzahl von Schnitten von Daten, die für jede Drehung
des CT-Systems elektrisch zu übertragen sind. Außerdem ermög
licht das Halbleiterarray die Auswahl der Schnittdicke zur
Erzeugung verschiedener Schnittauflösungen. Infolgedessen
kann die Anordnung bzw. der Aufbau des Halbleiterarrays zur
Anpassung an spezifische Erfordernisse und Anforderungen des
Tests geändert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie
len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines CT-Abbildungssystems,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 ge
zeigten Systems,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines CT-System-
Erfassungsarrays,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines in Fig. 3 ge
zeigten Erfassungsmoduls,
Fig. 5 verschiedene Konfigurationen des Erfassungsmoduls ge
mäß Fig. 4 in einem Vier-Schnitt-Modus,
Fig. 6 eine Draufsicht eines in Fig. 4 gezeigten Erfassungs
moduls,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Abschnitts des in Fig. 6 ge
zeigten Erfassungsmoduls,
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Erfassungsmo
duls zur Datenerfassungssystemverbindung vor dem Befestigen
eines Gehäuses,
Fig. 9 eine vergrößerte Draufsicht des in Fig. 8 gezeigten
zweiten Endes eines flexiblen Kabels,
Fig. 10 eine vergrößerte Draufsicht der Rückwandplatinenan
schlußflächen,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der elastischen Ver
bindungseinrichtung, wobei ein Teil des Isoliermaterials ent
fernt ist,
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des Gehäuses zur Be
festigung der Verbindungseinrichtung an die Rückwandplatine
und
Fig. 13 eine Seitenansicht eines Abschnitts des in Fig. 4 ge
zeigten Erfassungsmoduls.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Computer-Tomographie-
(CT-)Abbildungssystem 10 gezeigt, das ein Faßlager 12 enthält,
das eine CT-Abtasteinrichtung der dritten Generation dar
stellt. Das Faßlager 12 weist eine Röntgenstrahlquelle 14
auf, die Röntgenstrahlen 16 in Richtung eines Erfassungsar
rays 18 auf der entgegengesetzten Seite des Faßlagers 12 pro
jiziert. Das Erfassungsarray 18 wird von Erfassungsmodulen 20
gebildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen er
fassen, die durch einen medizinischen Patienten 22 hindurch
fallen. Jedes Erfassungsmodul 20 erzeugt ein elektrisches Si
gnal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls
und somit die Dämpfung des Strahls darstellt, wenn er durch
den Patienten 22 hindurchfällt. Während einer Abtastung zur
Erfassung von Röntgenstrahlprojektionsdaten, drehen sich das
Faßlager 12 und die daran angebrachten Komponenten um einen
Drehmittelpunkt 24.
Die Drehung des Faßlagers 12 und der Betrieb der Röntgen
strahlquelle 14 werden durch eine Steuereinrichtung 26 des
CT-Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 enthält ei
ne Röntgenstrahlsteuereinrichtung 28, die die Röntgenstrahl
quelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine
Faßlagermotorsteuereinrichtung 30, die die Drehgeschwindig
keit und Position des Faßlagers 12 steuert. Ein Datenerfas
sungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet ana
loge Daten von den Erfassungsmodulen 20 ab und wandelt die
Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um.
Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete
und digitalisierte Röntgenstrahldaten von dem Datenerfas
sungssystem 32 und führt eine Bildrekonstruktion mit hoher
Geschwindigkeit durch. Das rekonstruierte Bild wird einem
Computer 36 als Eingangssignal zugeführt, der das Bild in ei
ner Massenspeichereinrichtung 38 speichert.
Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von
einem Bediener über eine Konsole 40, die eine Tastatur auf
weist. Eine zugehörige Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung
42 ermöglicht es dem Bediener, das rekonstruierte Bild und
andere Daten von dem Computer 36 zu überwachen. Die von dem
Bediener zugeführten Befehle und Parameter werden von dem
Computer 36 zur Ausbildung von Steuersignalen und Informatio
nen für das Datenerfassungssystem 32, die Röntgenstrahlsteu
ereinrichtung 28 und die Faßlagermotorsteuereinrichtung 30
verwendet. Außerdem bedient der Computer 36 eine Tischmotor
steuereinrichtung 44, die einen motorisierten Tisch 46 zur
Positionierung des Patienten 22 im Faßlager 12 steuert. Ins
besondere bewegt der Tisch 46 Abschnitte des Patienten 22
durch eine Faßlageröffnung 48.
Wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, enthält das Erfas
sungsarray 18 eine Vielzahl von Erfassungsmodulen 20. Jedes Er
fassungsmodul 20 enthält ein Hochdichte-Halbleiterarray 52 und
ein mehrdimensionales Scintillatorarray 56, das über dem und
angrenzend an das Halbleiterarray 52 angeordnet ist. Ein
(nicht gezeigter) Kollimator ist über den und angrenzend an
das Scintillatorarray 56 zur Kollimation von Röntgenstrahlen
16 angeordnet, bevor derartige Strahlen auf das Scintillator
array 56 treffen. Insbesondere enthält das Halbleiterarray 52
eine Vielzahl von Photodioden 60, eine Schaltvorrichtung 68
und eine Dekodiereinrichtung 72. Die Photodioden 60 können
einzelne Photodioden oder ein mehrdimensionales Photodioden
array sein. Die Photodioden 60 sind auf einem (nicht gezeig
ten) Substrat abgeschieden bzw. ausgebildet. Das Scintilla
torarray 56 ist wie bekannt über den und angrenzend an die
Photodioden 60 angeordnet. Die Photodioden 60 sind mit dem
Scintillatorarray 56 optisch gekoppelt und weisen elektrische
Ausgangsleitungen 76 zur Übertragung von Signalen auf, die
die Lichtausgabe durch das Scintillatorarray 56 darstellen.
Jede Photodiode 60 erzeugt ein separates analoges Ausgangs
signal mit niedrigem Pegel, das ein Maß der Strahldämpfung
für einen bestimmten Scintillator des Scintillatorarrays 56
ist. Die Photodiodenausgangsleitungen 76 können beispielswei
se auf einer Seite des Moduls 20 oder auf einer Vielzahl von
Seiten des Moduls 20 physikalisch angeordnet sein. Wie es in
Fig. 4 gezeigt ist, sind die Photodiodenausgangsleitungen 76
auf gegenüberliegenden Seiten des Photodiodenarrays angeord
net.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält das Erfassungsarray
18, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, 57 Erfassungsmodule 20. Je
des Erfassungsmodul 20 enthält ein Halbleiterarray 52 und ein
Scintillatorarray 56, wobei jedes eine Arraygröße von 16×16
hat. Infolgedessen weist das Array 18 16 Reihen und 912 Spal
ten (16×57 Module) auf, wodurch die Erfassung von 16
gleichzeitigen Schnitten von Daten bei jeder Drehung des Faß
lagers 12 ermöglicht wird.
Die Schaltvorrichtung 68 ist ein mehrdimensionales Halblei
terschalterarray mit ähnlicher Größe wie das Halbleiterarray
52. Die Schaltvorrichtung 68 ist zwischen das Halbleiterarray
52 und das Datenerfassungssystem 32 geschaltet. Die Halblei
tereinrichtung bzw. Schaltvorrichtung 68 enthält gemäß einem
Ausführungsbeispiel zwei Halbleiterschalter 80 und 82. Die
Schalter 80 und 82 enthalten jeweils eine Vielzahl von Feld
effekttransistoren (FET) (nicht gezeigt), die in einem mehr
dimensionalen Array angeordnet sind. Jeder FET enthält eine
mit einer der jeweiligen Photodiodenausgangsleitungen 76
elektrisch verbundene Eingangsleitung, eine Ausgangsleitung
und eine (nicht gezeigte) Steuerleitung. Die FET-Ausgangs- und
Steuerleitungen sind mit dem DAS 32 über ein flexibles
elektrisches Kabel 84 elektrisch verbunden. Insbesondere ist
ungefähr eine Hälfte der Photodiodenausgangsleitungen 76 mit
jeder FET-Eingangsleitung des Schalters 80 elektrisch verbun
den, wobei die andere Hälfte der Photodiodenausgangsleitungen
76 mit den FET-Eingangsleitungen des Schalters 82 elektrisch
verbunden sind.
Die Dekodiereinrichtung 72 steuert den Betrieb der Schaltvor
richtung 68, um Photodiodenausgänge 64 entsprechend einer
gewünschten Schnittanzahl und Schnittauflösungen für jeden
Schnitt freizugeben, zu sperren oder zu kombinieren. Die De
kodiereinrichtung 72 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ein
bekannter Dekoderchip oder eine bekannte FET-
Steuereinrichtung. Die Dekodiereinrichtung 72 enthält eine
Vielzahl von Ausgangs- und Steuerleitungen, die mit der
Schaltvorrichtung 68 und dem Datenerfassungssystem 32 verbun
den sind. Insbesondere sind die Dekodiereinrichtungsausgänge
mit den Schaltvorrichtungssteuerleitungen elektrisch verbun
den, um die Schaltvorrichtung 68 zur Übertragung der richti
gen Daten von den Schaltvorrichtungseingängen zu den Schalt
vorrichtungsausgängen zu befähigen. Die Dekodiereinrichtungs
steuerleitungen sind mit den Schaltvorrichtungssteuerleitun
gen elektrisch verbunden und bestimmen, welcher der Deko
diereinrichtungsausgänge freigegeben wird. Unter Verwendung
der Dekodiereinrichtung 72 werden bestimmte FETs in der
Schaltvorrichtung 68 freigegeben, gesperrt oder kombiniert,
so daß bestimmte Photodiodenausgänge 64 mit dem CT-System-DAS
32 elektrisch verbunden sind. Gemäß einem Ausführungsbei
spiel, das als 16-Schnitt-Modus definiert ist, befähigt die
Dekodiereinrichtung 72 die Schaltvorrichtung 68 dazu, alle
Reihen des Halbleiterarrays 52 mit dem DAS 32 zu verbinden,
woraus sich 16 gleichzeitige Schnitte von Daten ergeben, die
mit dem DAS 32 elektrisch verbunden sind. Natürlich sind auch
viele andere Schnittkombinationen möglich.
Beispielsweise kann die Dekodiereinrichtung 72 auch aus ande
ren Mehrfach-Schnitt-Modi, einschließlich Ein-, Zwei- und
Vier-Schnitt-Modi auswählen. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist,
kann die Schaltvorrichtung 68 durch Übertragung auf den ge
eigneten Dekodiereinrichtungssteuerleitungen für den Vier-
Schnitt-Modus konfiguriert werden, so daß Daten von vier
Schnitten von einer oder mehreren Reihen des Photodiodenar
rays 52 erfaßt werden. In Abhängigkeit von der spezifischen
Konfiguration der Schaltvorrichtung 68, wie sie durch die De
kodiereinrichtungssteuerleitungen definiert ist, können ver
schiedene Kombinationen der Photodiodenausgänge 64 freigege
ben, gesperrt oder kombiniert werden, so daß die Schnittdicke
aus 1, 2, 3 oder 4 Reihen von Photodiodenarrayelementen be
stehen kann. Zusätzliche Beispiele enthalten einen Ein
schnitt-Modus, der einen Schnitt mit Schnitten von 1,25 mm
Dicke bis zu 20 mm Dicke enthält, und einen Zwei-Schnitt-
Modus, der zwei Schnitte mit Schnitten von 1,25 min Dicke bis
zu 10 mm Dicke enthält. Zusätzliche Modi über die beschriebe
nen hinaus sind möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Schaltvorrichtung 68
und die Dekodiereinrichtung 72 in einem FET-Array 90 kombi
niert. Das FET-Array 90 enthält eine Vielzahl von Feldeffekt
transistoren (FET) (nicht gezeigt), die in einem mehrdimen
sionalen Array angeordnet sind. Gemäß einem Ausführungsbei
spiel und gemäß den Fig. 6 und 7 werden zwei Halblei
tereinrichtungen 94 und 96 derart verwendet, daß eine Hälfte
der Photodiodenausgangsleitungen 64 mit der Einrichtung 94
und eine Hälfte der Photodiodenausgangsleitungen 64 mit der
Einrichtung 96 verbunden ist. Die FET-Arrays 94 und 96 ent
halten jeweils jeweilige Eingangsleitungen 100 und 102, Aus
gangsleitungen 104 und 106 und (nicht gezeigte) Steuerleitun
gen. Im Inneren der Einrichtung 94 sind die Eingangsleitungen
100 mit den Schaltvorrichtungseingangsleitungen elektrisch
verbunden, die Ausgangsleitungen 104 sind mit den Schaltvor
richtungsausgangsleitungen elektrisch verbunden, und die De
kodiereinrichtungsausgangsleitungen sind mit den FET-
Steuerleitungen elektrisch verbunden. Der Schalter 96 ist in
tern genauso wie der Schalter 94 aufgebaut.
Das flexible elektrische Kabel 84 enthält ein erstes Ende
(nicht gezeigt), ein zweites Ende (nicht gezeigt) und eine
Vielzahl elektrischer Drähte 112, die dazwischen verlaufen.
Das Kabel 84 kann beispielsweise aus zwei Kabeln 116 und 118
gebildet sein, die jeweils erste Enden 120 und 122 und je
weils zweite Enden 124 und 128 aufweisen, oder gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel aus einem einzelnen Kabel
(nicht gezeigt) mit mehrfachen ersten Enden (nicht gezeigt)
aufgebaut sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die FET-
Ausgangs- und Steuerleitungen des FET-Arrays 94 mit Drähten
112 des Kabels 116 verbunden, und die FET-Ausgangs- und Steu
erleitungen des FET-Arrays 96 sind mit Drähten 112 des Kabels
118 verbunden. Insbesondere ist jede FET-Ausgangs- und Steu
erleitung elektrisch mit einem Draht 112 der jeweiligen er
sten Kabelenden 120 und 122 verbunden. Die jeweiligen ersten
Kabelenden 120 und 122 werden in festem elektrischen Kontakt
mit den FETs durch Befestigungsklammern 126A und 126B gehal
ten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß der Fig. 8, 9
und 10 sind die Kabel 116 und 118 identisch. Wird insbesonde
re das Kabel 116 betrachtet, enthält das zweite Ende 124 eine
Vielzahl von Anschlußflächen 140, die in einem Muster ange
ordnet sind. Jede Anschlußfläche 140 ist elektrisch mit einem
Draht 112 am zweiten Kabelende 124 verbunden. Das zweite Ka
belende 124 ist elektrisch mit einer DAS-Rückwandplatine 142
unter Verwendung einer elastischen Verbindungseinrichtung
verbunden (in den Fig. 7, 8 und 9 nicht gezeigt). Die
Rückwandplatine 142 enthält eine Vielzahl von Anschlußflächen
148, die wie die Anschlußflächen 140 in einem Muster angeord
net sind. Die Rückwandplatinenanschlußflächen 148 sind mit
(nicht gezeigten) DAS-Eingangs- und Steuerleitungen elek
trisch verbunden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die
Anschlußflächen 140 in einem Muster mit zwei parallelen Rei
hen 152 und 154 angeordnet, die Anschlußflächen 148 sind
gleichermaßen mit zwei parallelen Reihen 158 und 162 ausge
legt, und zwei elastische (nicht gezeigte) Verbindungsein
richtungen werden zur elektrischen Verbindung der Anschluß
flächen 140 und 148 verwendet. Jede elastische Verbindungs
einrichtung enthält eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Lei
tern, die mit den Anschlußflächen ausgerichtet sind, so daß
die Positionierung der elastischen Verbindungseinrichtungen
zwischen dem zweiten Kabelende 124 und der Rückwandplatine
142 die Anschlußflächen 140 und 148 elektrisch verbindet.
Insbesondere ist die erste elastische Verbindungseinrichtung
zwischen den Anschlußflächenreihen 152 und 158 angeordnet,
und die zweite elastische Verbindungseinrichtung ist zwischen
den Anschlußflächenreihen 154 und 162 angeordnet. Das zweite
Kabelende 124 ist an der Rückwandplatine 142 mit einem (nicht
gezeigten) Gehäuse befestigt. Das Kabel 118 ist an der Rück
wandplatine 142 auf ähnliche Weise angeschlossen.
Gemäß Fig. 11 enthält eine elastische Verbindungseinrichtung
170 zumindest einen Leiter 174, der an allen Seiten von einem
Isoliermaterial 178 umgeben ist. Enden der elastischen Ver
bindungseinrichtung sind nicht mit dem Isoliermaterial 178
bedeckt, so daß der Leiter 174 eine elektrische Verbindung
mit den Flächen 140 und 148 herstellen kann. Gemäß einem Aus
führungsbeispiel enthält die elastische Verbindungseinrich
tung 170 eine Vielzahl goldplattierter Messingleiter 174. Die
Leiter 174 können derart beabstandet sein, daß ein einzelner
Leiter 174 eine elektrische Verbindung zwischen jeder An
schlußfläche 140 und jeder Anschlußfläche 148 herstellt. Al
ternativ dazu können die Leiter 174 derart beabstandet sein,
daß eine Vielzahl von Leitern 174 eine elektrische Verbindung
zwischen jeder Anschlußfläche 140 und jeder Anschlußfläche
148 herstellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß Fig. 12 paßt ein
Gehäuse 192 über eine Vielzahl von zweiten Kabelenden und ist
an der Rückwandplatine 142 befestigt. Insbesondere drückt das
Gehäuse 192 die elastische Verbindungseinrichtung 170 zwi
schen das flexible zweite Kabelende 124 und die Rückwandpla
tine 142, so daß elektrische Verbindungen durch die Anschluß
flächen 140 und 148 über die elastischen Leiter 174 herge
stellt werden. Infolgedessen werden die Ausgangsleitungen 76
mit den Rückwandplatineneingangsleitungen elektrisch verbun
den, und die FET-Steuerleitungen werden mit den DAS-
Steuerleitungen zur Konfiguration der Erfassungsmodul-
Halbleiterschalter 80 und 82 verbunden. Das Gehäuse 192 ist
an der Rückwandplatine 142 unter Verwendung zumindest einer
(nicht gezeigten) Schraube befestigt.
Bei der Herstellung des Erfassungsmoduls 20 und gemäß Fig. 13
wird das Halbleiterarray 52, das das Scintillatorarray 56 und
die FET-Arrays 94 und 96 enthält, auf einem Substrat 200 auf
bekannte Art und Weise abgeschieden bzw. ausgebildet, so daß
Photodioden 60 angrenzend an und zwischen den Arrays 94 und
96 positioniert sind. Die Photodiodenausgänge 64 werden dann
mit den Eingängen 100 und 102 der jeweiligen FET-Arrays 94
und 96 verbunden. Insbesondere wird eine Hälfte der Photodi
odenausgänge 64 durch Drahtbonden mit den FET-Arrayeingängen
100 verbunden, und eine Hälfte der Photodiodenausgänge 64
wird durch Drahtbonden mit den jeweiligen FET-Arrayeingängen
102 verbunden, so daß jeder Ausgang 64 mit einer FET-
Eingangsleitung elektrisch verbunden ist. Die Photodiodenaus
gänge werden mit den FET-Eingangsleitungen unter Verwendung
verschiedener Drahtbondverfahren verbunden, die beispielswei
se auch das bekannte Aluminiumdraht-Keilbonden und das Gold
draht-Kugelbonden enthalten.
Die jeweiligen ersten Kabelenden 120 und 122 sind angrenzend
an die jeweiligen FET-Arrays 94 und 96 angeordnet und mit dem
Substrat 200 beispielsweise unter Verwendung eines (nicht ge
zeigten) Klebemittels verbunden. Ein Teil der FET-Ausgangs- und
Steuerleitungen wird dann mit den Drähten 112 des Kabels
116 durch Drahtbonden verbunden, und ein Teil der FET-
Ausgangs- und Steuerleitungen wird mit den Drähten 112 des
Kabels 118 durch Drahtbonden verbunden, so daß ein elektri
scher Pfad zwischen jeder FET-Ausgangsleitung und einem Draht
112 und jeder FET-Steuerleitung und einem Draht 112 erzeugt
wird. Die FET-Ausgangs- und Steuerleitungen werden gleicher
maßen wie die Photodiodenausgangsleitungen 64 durch Drahtbonden
den verbunden, wobei Drahtbonds bzw. Drahtverbindungen allge
mein als Bonds bzw. Verbindungen 300 bezeichnet sind. Die er
sten Kabelenden 120 und 122 werden unter Verwendung von Befe
stigungsklammern 126A und 126B an Ort und Stelle gehalten.
Nach der Befestigung der Erfassungsmodule 20 in dem Erfas
sungsarray 18 werden die zweiten Kabelenden 124 und 128 mit
dem DAS 32 verbunden, so daß ein elektrischer Pfad zwischen
den Photodiodenausgangsleitungen 76 und den DAS-Eingängen
vorhanden ist, und die FET-Steuerleitungen werden mit den
DAS-Ausgängen zur Freigabe der FET-Arrays elektrisch verbun
den. Insbesondere ist ein erstes Ende der elastischen Verbin
dungseinrichtung 170 an die Rückwandplatine 142 angrenzend
angeordnet, so daß die elastischen Leiter 174 angrenzend an
die Anschlußflächen 148 angeordnet sind. Dann werden flexible
zweite Kabelenden 124 angrenzend an ein zweites Ende der ela
stischen Verbindungseinrichtung 170 angeordnet, so daß die
elastischen Leiter 174 angrenzend an die Anschlußflächen 140
angeordnet sind. Nach der Anordnung des Gehäuses 192 über und
angrenzend an das zweite Kabelende 124 wird das Gehäuse 192
an der Rückwandplatine 142 befestigt, bis die elastische Ver
bindungseinrichtung 170 derart zusammengedrückt ist, daß die
elastischen Leiter 174 mit den Anschlußflächen 140 des zwei
ten Kabelendes und den Rückwandplatinenanschlußflächen 140
elektrisch verbunden sind.
Im Betrieb bestimmt der Bediener die Anzahl von Schnitten und
die Dicke jedes Schnitts. Die geeigneten Konfigurationsinfor
mationen werden zu den Arraysteuerleitungen zur Konfiguration
der Schaltvorrichtung 68 unter Verwendung der Dekodierein
richtung 72 übertragen. Wenn Röntgenstrahlen 16 auf die Er
fassungsmodule 20 auftreffen, werden Daten für die ausgewähl
te Konfiguration zu dem Datenerfassungssystem 32 übertragen.
Das vorstehend beschriebene Halbleiterarray ermöglicht die
Auswahl der Anzahl von Schnitten von Daten, die für jede Dre
hung des CT-Systems elektrisch zu übertragen sind. Außerdem
ermöglicht das Halbleiterarray die Auswahl der Schnittdicke
zur Erzeugung verschiedener Schnittauflösungen. Infolgedessen
kann die Konfiguration bzw. der Aufbau des Halbleiterarrays
zur Anpassung an die spezifischen Erfordernisse und Anforde
rungen des Tests geändert werden.
Erfindungsgemäß ist ein Hochdichte-Halbleiterarray für ein
skalierbares Mehrschnitt-Computer-Tomographie-System be
schrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält das Halb
leiterarray eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeord
neten Photodioden. Ein Scintillatorarray ist mit dem Halblei
terarray optisch gekoppelt. Jede Photodiode erzeugt ein ana
loges Ausgangssignal auf niedrigem Pegel, das die Lichtausga
be jedes Scintillators darstellt. Das Halbleiterarray ermög
licht die Auswahl der Anzahl von Schnitten von Daten, die für
jede Drehung des CT-Systems elektrisch zu übertragen sind.
Claims (24)
1. Hochdichte-Halbleiterarray (52) für ein Mehrschnitt-
Computer-Tomographie-Gerät (10) mit
einer Vielzahl von als Array aufgebauten Photodioden (60) und
einem mit dem Photodiodenarray optisch gekoppelten Scin tillatorarray (56).
einer Vielzahl von als Array aufgebauten Photodioden (60) und
einem mit dem Photodiodenarray optisch gekoppelten Scin tillatorarray (56).
2. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 1, wobei das
Scintillatorarray und das Photodiodenarray 16×16-Arrays sind.
3. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 1, ferner
mit einem mit Photodiodenarrayausgängen (76) elektrisch ver
bundenen Schalter (68).
4. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 3, wobei der
Schalter eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren aufweist.
5. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 4, wobei je
der Feldeffekttransistor mit einem der Photodiodenarrayaus
gänge durch Drahtbonden verbunden ist.
6. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 3, wobei der
Schalter ein Array von Feldeffekttransistoren aufweist.
7. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 3, wobei das
Photodiodenarray und der Schalter sich auf einem Substrat
(200) befinden.
8. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 3, ferner
mit einer mit dem Schalter verbundenen Dekodiereinrichtung
(72), wobei die Dekodiereinrichtung zur Steuerung des Be
triebs des Schalters zur Verbindung der Photodiodenarrayaus
gänge entsprechend einer vorausgewählten Anzahl von Schnitten
und einer Schnittdicke konfiguriert ist.
9. Hochdichte-Halbleiterarray nach Anspruch 8, wobei die
Dekodiereinrichtung den Schalter zum wahlweisen Betrieb in
einer Vielzahl von Schnittmodi steuert.
10. Erfassungsmodul (20) für ein Computer-Tomographie-
Gerät (10) mit
einem Hochdichte-Halbleiterarray (52) mit einer Vielzahl von Photodioden (60),
einem mit dem Hochdichte-Halbleiterarray optisch gekop pelten Scintillatorarray (56) und
zumindest einem flexiblen Kabel (84), das an einem Ende mit Ausgängen des Hochdichte-Halbleiterarrays verbunden ist.
einem Hochdichte-Halbleiterarray (52) mit einer Vielzahl von Photodioden (60),
einem mit dem Hochdichte-Halbleiterarray optisch gekop pelten Scintillatorarray (56) und
zumindest einem flexiblen Kabel (84), das an einem Ende mit Ausgängen des Hochdichte-Halbleiterarrays verbunden ist.
11. Erfassungsmodul nach Anspruch 10, ferner mit einem
Schalter (68), der zwischen den Hochdichte-
Halbleiterarrayausgängen und dem flexiblen elektrischen Kabel
elektrisch angeschlossen ist.
12. Erfassungsmodul nach Anspruch 11, wobei der Schalter
mit dem Hochdichte-Halbleiterarray und dem flexiblen Kabel
durch Drahtbonden verbunden ist.
13. Erfassungsmodul nach Anspruch 11, wobei der Schalter
eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren aufweist.
14. Erfassungsmodul nach Anspruch 13, wobei das flexible
elektrische Kabel eine Vielzahl von elektrischen Drähten auf
weist, wobei jeder Feldeffekttransistor mit einem der elek
trischen Drähte elektrisch verbunden ist.
15. Erfassungsmodul nach Anspruch 10, wobei das Hoch
dichte-Halbleiterarray und die Scintillatorarrays 16×16-
Arrays sind.
16. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung (18) für ein Com
puter-Tomographie-Gerät (10) mit
einem Erfassungseinrichtungsgehäuse (192),
einer Vielzahl von mit dem Erfassungseinrichtungsgehäuse verbundenen Erfassungsmodulen (20), die wahlweise zur Erzeu gung von Ausgängen entsprechend einer vorausgewählten Anzahl von Schnitten und einer Schnittdicke konfigurierbar sind, und
einem an die Erfassungsmodule angrenzenden Kollimatorar ray.
einem Erfassungseinrichtungsgehäuse (192),
einer Vielzahl von mit dem Erfassungseinrichtungsgehäuse verbundenen Erfassungsmodulen (20), die wahlweise zur Erzeu gung von Ausgängen entsprechend einer vorausgewählten Anzahl von Schnitten und einer Schnittdicke konfigurierbar sind, und
einem an die Erfassungsmodule angrenzenden Kollimatorar ray.
17. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 16,
ferner mit einer mit den Ausgängen der Erfassungsmodule elek
trisch verknüpften Rückwandplatine (142).
18. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 17,
wobei jedes Erfassungsmodul zumindest ein flexibles elektri
sches Kabel aufweist, wobei jedes elektrische Kabel zwischen
jedem Erfassungsmodul und der Rückwandplatine elektrisch an
geschlossen ist.
19. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 18,
ferner mit zumindest einer elastischen Verbindungseinrichtung
(170), die ein Ende jedes elektrischen Kabels mit der Rück
wandplatine elektrisch verbindet.
20. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 19,
wobei die Rückwandplatine eine Vielzahl von Eingängen auf
weist, wobei ein Ende jedes flexiblen Kabels und jeder Ein
gang der Rückwandplatine eine Anschlußfläche aufweist, und
wobei die Anschlußflächen zur elektrischen Verbindung der
elastischen Verbindungseinrichtung konfiguriert sind.
21. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 20,
wobei die elastische Verbindungseinrichtung eine Vielzahl von
silberimprägnierten Silikonschichtleitern aufweist.
22. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 20,
wobei die elastische Verbindungseinrichtung eine Vielzahl von
goldplattierten Messing- oder Nickelleitern aufweist.
23. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 16,
wobei die Erfassungsmodule in einer Vielzahl von Schnitt-Modi
arbeiten.
24. Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung nach Anspruch 23,
wobei für den Vier-Schnitt-Modus eine ausgewählte Schnittdic
ke zumindest eine Reihe aufweist.
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