CN115844430A - Ct探测器模块温度控制结构及ct扫描设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种CT探测器模块温度控制结构及CT扫描设备，包括：准直器、闪烁晶体、光电二极管、半导体制冷器、支撑块、电路板和电路板散热块；电路板散热块与电路板相贴合；准直器的两端分别与两个支撑块固定连接，准直器与电路板散热块之间形成温控腔室；半导体制冷器位于温控腔室的两端，半导体制冷器的两端分别与准直器和电路板散热块连接，半导体制冷器与电路板散热块连接的一端为吸热端，半导体制冷器与准直器连接的一端为放热端；闪烁晶体叠放于光电二极管上，闪烁晶体和光电二极管位于两个半导体制冷器之间。本申请实现了提高加热效率，能够对单个模块进行精准控温，改善探测器噪声表现和CT图像噪声质量的技术效果。

Description

CT探测器模块温度控制结构及CT扫描设备

技术领域

本申请涉及CT设备技术领域，具体而言，涉及一种CT探测器模块温度控制结构及CT扫描设备。

背景技术

在现代医疗CT***中，探测器模块作为CT采集图像数据的器件，在整个***中的作用至关重要。要最大限度地发挥出探测器模块的能力，对闪烁晶体和PD(一种能将X射线转变成可见光的功能晶体材料)的工作环境温度有着非常严格的要求。要保证每块晶体和PD(光电二极管)工作环境温度的温差在一定范围内需要增加额外的机构来控制温度。

在现有技术中，要实现对闪烁晶体和PD工作环境温度控制的通常需要单独给晶体和PD提供一个温腔，控制温腔内温度的方法通常有以下两种：

1)通过外部加热空气，再将热风吹入腔体，通过温度传感器检测吹入热风的温度来调节整个腔体内的温度。

2)通过加热带加热腔体两侧探测器金属导轨来实现加热腔体内空气温度，再通过温度传感器来检测腔体内空气或金属导轨温度来实现控温。

由于，传统的温度控制方法都采用了腔体空气整体控温的方法，这类方法加热效率低，且由于存在腔体空间大，导热效率低，且由于热传导距离较长，无法保证每个探测器模块温度保持一致。

由于探测器晶体和PD是温度敏感器件，当工作环境温度不同时转化效率也会发生改变，因此环境温度的不一致性会导致探测器噪声表现不一致，继而影响到CT图像质量。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种CT探测器模块温度控制结构及CT扫描设备，以解决相关技术在探测器模块的温控中加热效率低，且由于腔体空间大，空气的导热效率低，并由于热传导距离较长，无法保证每个探测器模块温度保持一致的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种CT探测器模块温度控制结构，该CT探测器模块温度控制结构包括：准直器、闪烁晶体、光电二极管、半导体制冷器、支撑块、电路板和电路板散热块；其中，

所述电路板散热块与所述电路板相贴合，所述支撑块设于所述电路板散热块上并分布在所述电路板散热块的两侧；所述准直器的两端分别与两个所述支撑块固定连接，所述准直器与所述电路板散热块之间形成温控腔室；

所述半导体制冷器、闪烁晶体和光电二极管均设于所述温控腔室内；所述半导体制冷器位于所述温控腔室的两端，半导体制冷器的两端分别与所述准直器和所述电路板散热块连接，所述半导体制冷器与电路板散热块连接的一端为吸热端，所述半导体制冷器与准直器连接的一端为放热端；

所述闪烁晶体叠放于所述光电二极管上，所述闪烁晶体和所述光电二极管位于两个所述半导体制冷器之间。

进一步的，还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述温控腔室内并位于所述光电二极管的两端。

进一步的，光电二极管通过连接器与所述电路板连接；

所述电路板和所述电路板散热块之间压设有固体散热脂。

进一步的，准直器为一体化钨片准直器，所述半导体制冷器一端通过固体导热脂与准直器接触，另一端通过固体导热脂与电路板散热块接触。

进一步的，电路板散热块上开设有穿线孔，所述半导体制冷器连接有供电线缆，所述供电线缆穿过所述穿线孔后与所述电路板连接。

进一步的，电路板散热块的上端具有支撑平面，所述支撑块、半导体制冷器和光电二极管设于所述支撑平面上。

进一步的，支撑块采用低导热率材料制成。

进一步的，准直器的两端设置有连接块，所述连接块设置为L型，所述连接块的一端与所述准直器的端面通过螺钉固定连接，另一端与所述支撑块通过连接螺栓固定连接；

所述连接螺栓依次穿过支撑平面、支撑块和连接块的另一端。

进一步的，连接器上设置有传感器安装块，所述传感器安装块设于所述温控腔室内并位于所述光电二极管的两端，所述温度传感器设于所述传感器安装块朝向光电二极管的一侧；

所述温度传感器通过线缆与所述电路板连接。

根据本申请的另一方面，提供一种CT扫描设备，包括上述的CT探测器模块温度控制结构。

在本申请实施例中，通过设置准直器、闪烁晶体、光电二极管、半导体制冷器、支撑块、电路板和电路板散热块；其中，电路板散热块与电路板相贴合，支撑块设于电路板散热块上并分布在电路板散热块的两侧；准直器的两端分别与两个支撑块固定连接，准直器与电路板散热块之间形成温控腔室；半导体制冷器、闪烁晶体和光电二极管均设于温控腔室内；半导体制冷器位于温控腔室的两端，半导体制冷器的两端分别与准直器和电路板散热块连接，半导体制冷器与电路板散热块连接的一端为吸热端，半导体制冷器与准直器连接的一端为放热端；闪烁晶体叠放于光电二极管上，闪烁晶体和光电二极管位于两个半导体制冷器之间，达到了由两端的半导体制冷器对准直器进行加热，使准直器受热均匀且升温速度快，加热后的准直器具有较大的发热面积，可利用大面积的热辐射对温控腔室进行加热，实现对闪烁晶体和光电二极管的环境温度控制的目的，从而实现了提高加热效率，能够对单个模块进行精准控温，改善探测器噪声表现和CT图像噪声质量的技术效果，进而解决了相关技术在探测器模块的温控中加热效率低，且由于腔体空间大，空气的导热效率低，并由于热传导距离较长，无法保证每个探测器模块温度保持一致的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

其中，1电路板，2电路板散热块，3固体散热脂，4支撑块，5连接螺栓，6连接块，7传感器安装块，8温度传感器，9温控腔室，10光电二极管，11闪烁晶体，12准直器，13半导体制冷器，14支撑平面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在现有技术中，要实现对闪烁晶体和PD工作环境温度控制的通常需要单独给晶体和PD提供一个温腔，控制温腔内温度的方法通常有以下两种：

3)通过外部加热空气，再将热风吹入腔体，通过温度传感器检测吹入热风的温度来调节整个腔体内的温度。

4)通过加热带加热腔体两侧探测器金属导轨来实现加热腔体内空气温度，再通过温度传感器来检测腔体内空气或金属导轨温度来实现控温。

由于，传统的温度控制方法都采用了腔体空气整体控温的方法，这类方法加热效率低，且由于存在腔体空间大，导热效率低，且由于热传导距离较长，无法保证每个探测器模块温度保持一致。

由于探测器晶体和PD是温度敏感器件，当工作环境温度不同时转化效率也会发生改变，因此环境温度的不一致性会导致探测器噪声表现不一致，继而影响到CT图像质量。

为解决上述技术问题，如图1所示，本申请实施例提供了一种CT探测器模块温度控制结构，该CT探测器模块温度控制结构包括：准直器12、闪烁晶体11、光电二极管10、半导体制冷器13、支撑块4、电路板1和电路板散热块2；其中，

电路板散热块2与电路板1相贴合，支撑块4设于电路板散热块2上并分布在电路板散热块2的两侧；准直器12的两端分别与两个支撑块4固定连接，准直器12与电路板散热块2之间形成温控腔室9；

半导体制冷器13、闪烁晶体11和光电二极管10均设于温控腔室9内；半导体制冷器13位于温控腔室9的两端，半导体制冷器13的两端分别与准直器12和电路板散热块2连接，半导体制冷器13与电路板散热块2连接的一端为吸热端，半导体制冷器13与准直器12连接的一端为放热端；

闪烁晶体11叠放于光电二极管10上，闪烁晶体11和光电二极管10位于两个半导体制冷器13之间。

在本实施例中，如图1所示，该温度控制结构主要由准直器12、闪烁晶体11、光电二极管10、半导体制冷器13、支撑块4、电路板1和电路板散热块2组成。上述结构组成一个探测器模块，一个探测器则由多个探测器模块共同组成。在该温度控制结构中，电路板散热块2作为安装基础，电路板1安装在电路板散热块2的侧面，二者具有较大的贴合面，使得电路板1在运行过程中产生的热量能够较好的传递至电路板散热块2上。为进一步提高电路板1和电路板散热块2之间的热传递效率，电路板1和电路板散热块2之间压设有固体散热脂。电路板1为采集电路板1，作为温度控制结构中的控制端，能够接收信号并进行信号的处理和发出。

准直器12安装在电路板散热块2的上方，准直器12与电路板散热块2之间通过支撑块4连接，通过支撑块4使得电路板散热块2与准直器12之间形成了一个温控腔室9，从而可将闪烁晶体11和光电二极管10安装在该温控腔室9内，通过对温控腔室9内的温度进行控制来实现对闪烁晶体11和光电二极管10环境温度进行控制。在本实施例中支撑块4安装在电路板散热块2的两端，从而对准直器12的两端进行支撑，在两个支撑块4之间形成温控腔室9。准直器12作为探测器中的杂散射线滤除机构，其材质通常为钨合金或其他可吸收X射线的金属材质，且具有较好的导热能力。

在使用过程中，需要使温控腔室9的温度升高，为提高升温效率和升温均匀性，本实施例采用半导体制冷器13作为发热件安装在温控腔室9内。半导体制冷器13利用半导体材料的珀耳帖(Peltier)效应制成。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端分别吸收热量和放出热量。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性高。

在本实施例中半导体制冷器13设置为两个并位于温控腔室9的两端，半导体制冷器13与电路板散热块2连接的一端为吸热端，半导体制冷器13与准直器12连接的一端为放热端。在运行过程中半导体制冷器13使准直器12升温，由于准直器12的导热性能较好，因此准直器12能够以较快的升温速度达到设定的温度值，且整体温度分布均匀。升温后的准直器12具有较大的发热面积，可利用大面积的热辐射对温控腔室9进行加热，实现对闪烁晶体11和光电二极管10的环境温度控制。

可通过调整半导体制冷器13的输出功率来改变加热强度，从而对温控腔室9内的环境温度进行精准调节。由于探测器由本申请中的多个探测器模块共同组成，当单个探测器模块能够实现高效的闪烁晶体11和光电二极管10工作环境控温，因此仅需对所有探测器模块设定同一个目标温度即可实现对探测器整体的控温，实现了温控的一致性，达到改善探测器噪声表现的目的，继而改善CT图像噪声质量。而对于每一个探测器模块而言，温控是独立的，根据实际情况可无需将整个探测器内的温腔进行加热，避免了热能的浪费，实现了节能。

本实施例通过上述结构，解决了相关技术在探测器模块的温控中加热效率低，且由于腔体空间大，空气的导热效率低，并由于热传导距离较长，无法保证每个探测器模块温度保持一致的问题。

为便于实时获取温控腔室9内的温度值，以及便于对温控腔室9内温度值进行准确控制，如图1所示，本实施例中的温度控制结构还包括温度传感器8，温度传感器8设于温控腔室9内并位于光电二极管10的两端。温度传感器8通过线缆与电路板1连接，电路板散热块2上开设有穿线孔，半导体制冷器13连接有供电线缆，供电线缆穿过穿线孔后与电路板1连接。可将半导体制冷器13输出功率作为输入和温度传感器8监测的温度作为反馈，通过PI算法实现对探测器温度的精准控温。

进一步的，光电二极管10通过连接器与电路板1连接，实现电信号的传输。电路板1在本实施例中的作用包括光电信号数据的采集和半导体制冷器13温度控制。

为使准直器12能够更好的被半导体制冷器13加热，本实施例中的准直器12为一体化钨片准直器，半导体制冷器13一端通过固体导热脂与准直器接触，另一端通过固体导热脂与电路板散热块2接触，通过固定导热脂能够提高热传递效率。

电路板散热块2作为安装基础，为便于在电路板散热块2上进行各个部件的安装，如图1所示，本实施例中在电路板散热块2的上端形成由支撑平面14，支撑块4、半导体制冷器13和光电二极管10设于支撑平面14上，支撑平面14可具有一定的宽度，以便于各部件的安装。

由于支撑块4需要和准直器12接触，为避免准直器12的热量通过支撑块4传递，支撑块4采用低导热率材料制成，例如玻璃钢。

为便于准直器12和支撑块4的稳定连接，本实施例中在准直器12的两端设置有连接块6，连接块6设置为L型，连接块6的一端与准直器12的端面通过螺钉固定连接，另一端与支撑块4通过连接螺栓5固定连接；连接螺栓5依次穿过支撑平面14、支撑块4和连接块6的另一端。

为便于温度传感器8的连接，本实施例中的连接器上设置有传感器安装块7，传感器安装块7设于温控腔室9内并位于光电二极管10的两端，温度传感器8设于传感器安装块7朝向光电二极管10的一侧。传感器安装块7也采用低导热率材料制成，例如玻璃钢。传感器安装块7与支撑平面14之间可通过螺栓进行连接。

根据本申请的另一方面，提供一种CT扫描设备，包括上述的CT探测器模块温度控制结构。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CT探测器模块温度控制结构，其特征在于，包括：准直器、闪烁晶体、光电二极管、半导体制冷器、支撑块、电路板和电路板散热块；其中，

所述电路板散热块与所述电路板相贴合，所述支撑块设于所述电路板散热块上并分布在所述电路板散热块的两侧；所述准直器的两端分别与两个所述支撑块固定连接，所述准直器与所述电路板散热块之间形成温控腔室；

所述半导体制冷器、闪烁晶体和光电二极管均设于所述温控腔室内；所述半导体制冷器位于所述温控腔室的两端，半导体制冷器的两端分别与所述准直器和所述电路板散热块连接，所述半导体制冷器与电路板散热块连接的一端为吸热端，所述半导体制冷器与准直器连接的一端为放热端；

所述闪烁晶体叠放于所述光电二极管上，所述闪烁晶体和所述光电二极管位于两个所述半导体制冷器之间。

2.根据权利要求1所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述温控腔室内并位于所述光电二极管的两端。

3.根据权利要求2所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：光电二极管通过连接器与所述电路板连接；

所述电路板和所述电路板散热块之间压设有固体散热脂。

4.根据权利要求3所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：所述准直器为一体化钨片准直器，所述半导体制冷器一端通过固体导热脂与准直器接触，另一端通过固体导热脂与电路板散热块接触。

5.根据权利要求1所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：所述电路板散热块上开设有穿线孔，所述半导体制冷器连接有供电线缆，所述供电线缆穿过所述穿线孔后与所述电路板连接。

6.根据权利要求5所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：所述电路板散热块的上端具有支撑平面，所述支撑块、半导体制冷器和光电二极管设于所述支撑平面上。

7.根据权利要求6所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：所述支撑块采用低导热率材料制成。

8.根据权利要求1所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：所述准直器的两端设置有连接块，所述连接块设置为L型，所述连接块的一端与所述准直器的端面通过螺钉固定连接，另一端与所述支撑块通过连接螺栓固定连接；

所述连接螺栓依次穿过支撑平面、支撑块和连接块的另一端。

9.根据权利要求8所述的CT探测器模块温度控制结构，其特征在于：所述连接器上设置有传感器安装块，所述传感器安装块设于所述温控腔室内并位于所述光电二极管的两端，所述温度传感器设于所述传感器安装块朝向光电二极管的一侧；

所述温度传感器通过线缆与所述电路板连接。

10.一种CT扫描设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的CT探测器模块温度控制结构。

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