DE2931646A1

DE2931646A1 - Druckgefaess, insbesondere fuer strahlungsdetektoren

Info

Publication number: DE2931646A1
Application number: DE19792931646
Authority: DE
Inventors: Anthony Michael Williams
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1978-08-04
Filing date: 1979-08-01
Publication date: 1980-02-21
Also published as: US4260891A; GB2027262A

Description

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Druckgefäß, insbesondere für Strahlungsdetektoren

Die Erfindung befaßt sich mit einem Druckgefäß, und insbesondere mit einem Druckgefäß für Detektoren zur Messung durchdringender Strahlung, vorzugsweise zur Messung von Röntgenstrahlung in Computer-Tomographen.

In der DE-OS 19 41 433 ist ein Computer-Tomograph zur

Untersuchung einer ebenen Querschnittsscheibe des Körpers eines Patienten beschrieben. Das Gerät enthält eine Quelle zur Aussendung durchdringender Strahlung und Detektoren zur Messung der Strahlung. Die Quelle und die Detektoren werden in bezug auf die Querschnittsscheibe einer Abtastbewegung unterworfen, so daß die Detektoren Ausgangssignale erzeugen, aus denen nach Verarbeitung eine Darstellung der Verteilung der Schwächung der Strahlung in der Querschnittsscheibe hergestellt werden kann. In der genannten DE-OS ist ein geeignetes Verfahren zur Verarbeitung der Signale beschrieben, und ein verbessertes Verarbeitungsverfahren ist in der DE-OS 24 20 500 angegeben.

. . Die Abtastbewegung kann dadurch erzielt werden, daß die Quelle und die Detektoranordnung in der Ebene iier Scheibe hin- und herbewegt werden und ferner eine Umlaufbewegung um eine zu dieser Ebene senkrechte Achse ausführen. Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismäßig langsam. Ein wesentlich schnelleres Verfahren ist mit einem Gerät möglich, bei dem die Quelle ein fächerförmiges Strahlungsfeld aussendet, das so breit ist, daß es den gesamten interessierenden Bereich,des Körpers in der

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Ebene erfaßt. Die Detektoranordnung ist dabei in der Lage, zahlreiche Ausgangssignale für unterschiedliche Positionen zu erzeugen, die ein Maß für die Strahlung sind, die in dem fächerförmigen Strahlungsfeld entlang unterschiedlicher Wege empfangen wird, und als Abtastbewegurig genügt dann allein eine Umlaufbewegung der Strahlungsquelle und der Detektoren um die Achse. Es können auch andere Abtastbewegungen zur Bewirkung besonderer Effekte überlagert werden, und anstelle einer umlaufender Detektoranördnung kann auch eine ortsfeste Detektoranordnung vorgesehen werden«

Die für ein solches Gerät benötigte Detektoranordnung erfordert eine große Zahl von individuellen Detektoren, die jeweils Strahlung entlang eines unterschiedlichen Strahlenweges in dem fächerförmigen Strahlenfeld empfangen. Die Detektoren können aus Scintillator-Kristallen bestehen, die mit Lichtdetektoren zusammenwirken. Eine hierfür vorgeschlagene Ausführungsform ist ein mit unter Druck stehendem Gas, z. B. Xenon, gefüllter Detektor, der zahlreiche positive und negative Elektroden derart aufweist, daß jedes aus einer positiven und negativen Elektrode bestehende Paar ein individuelles Detektorelement bildet. Vorschläge für solche Detektoren sind in der US-PS 40 31 396 beschrieben.

Jede Elektrode erfordert eine Durchführung durch die Wand des Druckgefäßes, um eine elektrische Verbindung mit äußeren Stromversorgungsquellen und für das Detektorsignal bilden. Normalerweise verlaufen solche Durchführungen durch keramische oder andere isolierte Anschlüsse, die durch kleine Löcher im Druckgefäß gesteckt werden und vorzugsweise durch Lötung befestigt werden. Bei in Computer-Tomographen verwendeten Detekto-

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ren ist jedoch die Zahl der Detektorelemente verhältnismäßig groß und ihr Abstand klein, so daß im Druckgefäß eine große Zahl kleiner Löcher für die Durchführungen benötigt wird. Dies führt jedoch zu Festigkeitsproblemen beim Druckgefäß bei höheren Beanspruchungen, und außerdem stellen die Durchführungen zahlreiche potentielle Leckwege dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckgefäß bzw. einen Detektor zu schaffen, bei dem die Durchführungen auf einfache Weise herstellbar sind und eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Druckgefäß mit Anschlußmitteln gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Leiterplatte mit Leiterzügen so in der Ausnehmung des Druckgefäßes angeordnet ist, daß die Leiterzüge elektrische Verbindungen zwischen der Innen- und Außenseite des Druckgefäßes bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem mit einem Druckgefäß versehenen Detektor zur Messung durchdringender Strahlung das Druckgefäß mit einem unter hohem Druck stehenden Gas gefüllt, das bei auftreffender Strahlung ionisiert wird, und im Druckgefäß sind zahlreiche Elektroden angeordnet, die individuelle Detektorelemente bilden, wobei Anschlußmittel, die eine elektrische Verbindung von der Außenseite des Druckgefäßes zu den Elektroden bilden, aus einer geschichteten Leiterplatte bestehen, bei der leitende Spuren zwischen wenigstens zwei Schichten angeordnet sind, und die in einer Ausnehmung des Druckgefäßes so angebracht ist, daß die leitenden Spuren elektrische Ver-

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bindungen zwischen der Innenseite und der Außenseite des Druckgefäßes bilden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 einen Computer-Tomographen, in dem die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Detektor,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des in Fig. 2 dargestellten Detektors,

Fig. 4 einen Querschnitt einer Leiterplatte.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Computer-Tomographen, bei dem die Erfindung angewendet werden kann. Daten, die sich auf die Schwächung beziehen, die eine Strahlung in einem Körper 1 erfährt, werden mittels einer Abtastvorrichtung 2 gewonnen. Die Abtastvorrichtung enthält eine Strahlungsquelle 3, die ein fächerförmiges Strahlungsfeld 4 durch den Körper 1 schickt, sowie Detektoren 5-, die die Strahlung messen. Die Daten werden in einer Schaltung 6 vorverärbeitet, in der sie beispielsweise zunächst in logarithmische und dann in digitale Form umgesetzt werden, so daß Meßwerte gebildet werden, die die Schwächung der Strahlung entlang von durch den Körper verlaufenden Wegen darstellen. Diese Meßwerte werden dann in Schaltungen 7 so verarbeitet, daß daraus die gewünschte Rekonstruktion der Verteilung der Schwächung in der untersuch-

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ten Querschnittsscheibe hergestellt werden kann. Die verarbeiteten Daten, die dann Schwächungswerte für Elemente einer in der Querschnittsscheibe angenommenen Matrix von Elementen darstellen, werden dann in Schaltungen 8 nochmals einer Verarbeitung unterworfen, um sie kompatibel mit einer Anzeigeeinheit zu machen. Die Schaltungen 7 erfordern eine Information über den Fortschritt der umlaufenden Abtastbewegung. Aus diesem Grunde enthält das Gerät eine Stricheinteilung 10, die mit einer Fotozelleneinheit 11 zusammenwirkt, um die Schaltungen 7 mit Signalen zu versorgen, die ein Maß für den Fortschritt der Umlaufbewegung sind. Die Verarbeitung kann nach dem in der DE-OS 24 20 500 geschriebenen Konvolutionsverfahren erfolgen.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung, bei der die Detektoren 5 aus einzelnen Detektorelementen bestehen, die durch Anoden- und Kathodenelektroden innerhalb eines mit Gas gefüllten Druckgefäßes gebildet werden. Es wird vorgeschlagen, das Druckgefäß aus zwei Teilen auszubilden, die mittels Bolzen oder anderweitig gemeinsam mit einer Leiterplatte bekannter Art so miteinander verbunden werden, daß sich die Leiterplatte sandwichartig zwischen den beiden Teilen als Dichtung befindet. Die das Druckgefäß bildenden Teile enthalten ein Röntgenstrahlenfenster, und die Leiterplatte kann eine mehrschichtige Platte sein, wobei Leiterzüge die elektrischen Verbindungen zwischen den Schichten bilden.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen solchen Detektor. Das einen kanalartigen Abschnitt enthaltende Gehäuse des Druckgefäßes 12 besteht vorzugsweise aus einer gekneteten Aluminiumlegierung. An der Oberseite befindet sich ein Röntgenstrahlenfenster 13 aus Carbonfasern, das Röntgenstrahlen 14 durchläßt,

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und durch einen Klemmdeckel 15, der aus dem gleichen Material wie der Teil 12 des Druckgefäßes besteht/ festgelegt wird. Wie zuvor erwähnt, befindet sich eine Leiterplatte 16 mit darauf angeordneten Leiterzügen sandwichartig als Dichtung zwischen dem Druckgefäß Teil 12 und dem Fenster 13, Die Detektoranordnung enthält ferner keramische Trennplatten 17 mit metallisierten Oberflächen, die als Elektroden dienen. Die Verbindung mit den Platten 17 wird dann über Zuleitungen von den Leiterzügen auf den Leiterplatten bewirkt. Diese Zuleitungen 20 sind als angelötete Drähte dargestellt, jedoch können sie auch anders ausgebildet

Es sind ferner Kollimatoren 21 vorgesehen, um die auf

jedes Detektorelement auftreffenden Röntgenstrahlen so zu begrenzen, daß sie jeweils zwischen zwei Platten 17 auf direktem Weg zu den Detektoren gelangen und Streustrahlung weitgehend ausgeschaltet wird. Dichtungen 22 aus Polytetrafluoräthylen oder ähnlichem Material sind an beiden Seiten der Leiterplatte 16 vorgesehen. Die Dichtung kann auch unter Verwendung von Indiumdraht oder U-Ringen bewirkt werden. Die externen Anschlüsse zur Leiterplatte 16 bestehen aus üblichen Anschlüssen 23 für Leiterplatten.

Fig. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung der in Fig. 2 dargestellten Detektoranordnung und veranschaulicht, wie die die Leiterplatte haltenden Komponenten zusammengebaut werden, während die Kollimatoren, die Plätten 17 und deren Lagerung nicht dargestellt sind. Es ist ferner eine begrenzte Zahl von Leiterzügen 24 zwischen Bolzenlöchern 25 dargestellt, von denen auch nur vier gezeichnet sind. Ein kleiner Teil der Leiterplatte 16 und der Leiterzüge 24 ist ferner in Fig. 4 dargestellt, in der die Leiterzüge zwischen zwei Schichten einer mehrschichtigen Platte angeordnet sind.

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In Fig. 3 ist die Oberfläche des Druckgefäßteiles 12, die entlang der Linie A-A verläuft, eben dargestellt, jedoch kann diese Oberfläche auch entsprechend der Linie a'-a' gekrümmt sein, so daß sie auf einem Kreis um die in dem in Fig. 1 dargestellten Gerät vorhandene Röntgenstrahlenquelle liegt. Der Druckgefäßteil 12 muß auch nicht die dargestellte Form aufweisen und aus den genannten Materialien bestehen. Ferner brauchen die beiden Teile des Druckgefäßes nicht vollständig unabhängig voneinander zu sein, sondern sie können auch aus einem einzigen Teil bestehen, vorausgesetzt, daß das Fenster, die Leiterplatte und Dichtungen in ihre vorgegebene Lage eingesetzt werden können.

Die Erfindung wurde zwar in erster Linie für die Herstellung elektrischer Verbindungen in einen gasgefüllten Strahlungsdetektor beschrieben, jedoch kann die Erfindung auch anderweitig angewendet werden. Sie kann grundsätzlich zur Herstellung elektrischer Verbindungen in ein Druckgefäß angewendet werden, wenn das Druckgefäß so ausgelegt, daß eine Druckdifferenz zwischen außen und innen vorhanden ist.

Bs/spe.

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Claims

EIKENBERG-& BRÜMMERSTEDT _OOO1

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER 2931

EMI Ltd. 100/543

Patentansprüche

. 1.) Druckgefäß mit Anschlußmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leiterplatte (16) mit Leiterzügen (24) so in der Ausnehmung des Druckgefäßes (12, 15) angeordnet ist, daß die Leiterzüge elektrische Verbindungen zwischen der Innen- und Außenseite des Druckgefäßes bilden.
2. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus wenigstens zwei Teilen (12, 15) besteht, zwischen denen die Leiterplatte (16) sandwichartig angeordnet ist.
3. Druckgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil (12) ein Gehäuseteil bildet, in dem sich Komponenten befinden, zu denen die elektrischen Verbindungen laufen, und daß das andere Teil aus einem den Gehäuseteil (12) verschließenden Deckel (15) besteht.
4. Druckgefäß nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet/ daß eine oder mehrere Dichtungen (22) zwischen den beiden Teilen (12, 15) und der Leiterplatte (16) angeordnet sind.

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5. Druckgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Leiterplatte (16) mit Leiterzügen (24) versehen ist, die sich zwischen wenigstens zwei benachbarten Schichten befinden.
6. Detektor für durchdringende Strahlung mit einem Druckgefäß

. gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß (12, 15) mit unter hohem Druck stehendem Gas gefüllt ist, das bei auftreffender Strahlung ionisiert wird, und daß in dem Druckgefäß zahlreiche Elektroden zur Bildung individueller Detektorelemente angeordnet sind, wobei die Verbindungsmittel die elektrischen Verbindungen von den Elektroden zur Außenseite des Druckgefäßes herstellen.
7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

in dem Druckgefäß ein strahlungsdurchlässiges Fenster (13) angeordnet ist.
8. Detektor zur Messung durchdringender Strahlung,

dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einem Druckgefäß (12, 15) besteht, das mit einem unter hohem Druck stehenden Gas gefüllt ist, das bei auftretender Strahlung ionisiert wird, daß im Druckgefäß zahlreiche Elektroden angeordnet sind, um einzelne Detektorelemente zu bilden, und daß Verbindungsmittel vorgesehen sind, die eine elektrische Verbindung von der Außenseite des Druckgefäßes zu den Elektroden herstellen, wobei die Verbindungsmittel aus einer mehrschichtigen Leiterplatte mit Leiterzügen zwischen wenigstens zwei Schichten der Leiterplatte besteht, die in einer Ausnehmung des Druckgefäßes so angeordnet ist, daß die Leiterzüge elektrische Verbindungen zwischen der Innen- und Außenseite des Druckgefäßes bilden.

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COPY

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9. Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß aus wenigstens zwei Teilen (12, 15) besteht, zwischen denen die Leiterplatte (16) sandwichartig angeordnet ist.
10. Detektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (12) ein die Elektroden einschließendes Gehäuseteil ist, und daß das zweite Teil (15) ein das erste Teil (12) verschließender Deckel (15) ist.

- Beschreibung -

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