CN1892925A - 用于射线探测器的视准管和计算机x射线断层照相机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射线探测器(5)用的视准管(12)，其包括多个并列的视准板片(20)，在各视准板片之间为了加强视准管(12)分别设至少一个用透X射线的材料制成的侧向支承所述视准板片(20)的支承件(13)。此外本发明涉及一种包括一个这种视准管(12)的计算机X射线断层照相机(1)。

Description

用于射线探测器的视准管和计算机X射线断层照相机
本发明涉及一种用于射线探测器、优选地用于X射线探测器的视准管，其包括并列的视准板片。本发明还涉及一种有一个这种视准管的计算机X射线断层照相机。
前言所述类型的视准管例如在借助X射线设备，例如计算机X射线断层照相机成像时使用。计算机X射线断层照相机有一个装在旋转框架上的X射线***，包括一个X射线源和一个X射线探测器。X射线探测器通常由许多探测模块组成，它们互相直线排列或二维排列。X射线探测器的每个探测模块包括例如一个闪烁器阵列和一个光电二极管阵列，它们互相对准。闪烁器阵列和光电二极管阵列互相对准的元件构成探测模块的探测元件。为了减小散射影响，沿每个闪烁器阵列设一个视准管，它促使只有沿规定的空间方向的X射线才到达闪烁器阵列。命中闪烁器阵列的X射线转换成光束，光束被光电二极管阵列转换为电信号。这些电信号构成一个用计算机X射线断层照相机检查对象的图像重建的输出点。
X射线探测器探测模块的视准管有一些对准X射线设备X射线源的焦点、固定在塑料件内以及彼此相对定位的视准板片。并列的视准板片的固定在视准管的上侧和下侧上进行。包括视准管的探测模块装在计算计X射线断层照相机内旋转框架的一个所谓探测器弓形架上。探测器弓形架在X射线源对面装在旋转框架上，亦即装在计算机X射线断层照相机台架的旋转部分上。沿包括多个探测模块的面探测器方向的探测器宽度越来越大以及台架旋转部分转速越来越高的趋势，同样导致更长的视准板片。在这方面业已证实存在的问题是，尤其在设在探测器弓形架端部的视准管上当探测器弓形架旋转时作用了一些导致这些视准管的视准板片弯曲或变形的力。视准板片的这种弯曲或变形可能达到这样的程度，即，在对象被检查时它们会投射X射线阴影并导致图像畸变。
因此本发明的目的是提供前言所述类型的视准管和计算机X射线断层照相机，它基本上避免了视准板片彼此相对弯曲或变形。
按本发明此目的通过一种射线探测器达到，它包括多个并列的视准板片，为了增强视准管，在视准板片之间分别设有至少一个用透X射线的材料制成的侧向支承所述视准板片的支承件。也就是说按本发明建议，在两个视准板片之间设有一个用透X射线的材料制成的支承件，以避免如迄今在计算机X射线断层照相机中在视准管旋转时出现的视准板片彼此相对弯曲或变形。在这里按一种堆叠技术的形式交替地排列视准板片和支承件，从而得到一种视准管相当刚性的结构，由此，如已提及的那样，可以避免视准板片的弯曲或变形。在这里，透X射线的材料指的是一种对于X射线成像不起负面作用的材料，也就是说这种材料只是引起可忽略不计的对穿过检查对象的X射线的削弱。
按本发明一种优选的实施形式，支承件以这样的方式互相连接，即，使视准管有一个包括在支承件之间的缝隙的装置，在这里每个缝隙规定用于安放一个在两个支承件之间的视准板片。具有缝隙的装置可以按简单的方式使视准板片按规定彼此相对定位。
按本发明的一种方案，视准管有两个包括一些在支承件之间用于安放视准板片的缝隙的装置，其中一个装置用作底部构件以及另一个装置用作顶部构件。视准管的这种实施形式尤其在视准板片设计得比较大，从而使一个具有支承件的装置对于增强视准管而言不再足够时是优选的。
按本发明的一种实施形式将缝隙设计为，使安放在缝隙内的视准板片在安放在一个射线探测器上时至少基本上对准一个为射线探测器配设的射线源的焦点。由此应实现尽可能只有从射线源出发并透过检查对象的射线才到达处于视准管下游的射线探测器。
本发明的扩展方案规定，支承件可以设计为十字支撑或也可以设计为U形、V形或W形。按本发明的一种实施形式，所述支承件、优选地所述包括支承件并带有缝隙的装置全部沿透过它们的射线的方向有至少基本上相同的壁厚，所以虽然最小但仍然存在的射线被所述支承件或所述装置的削弱基本相同，并因而基本上避免基于在射线路径内设置支承件或装置造成的图像畸变。
优选地，按本发明一种实施形式的支承件用一种玻璃纤维增强的液晶聚合物(liquid crystal polymer[LCP])制成。
按本发明另一种方案，包括缝隙涉及底部构件或顶部构件的装置是压铸件。为了增强，按本发明的一种方案包括缝隙的装置有一个设在边缘侧和/或一个设在两个支承件之间的撑柱。
此外，按本发明的一种方案，为了进一步增强视准管，支承件与视准板片粘结，在这里胶粘剂优选地涉及一种低粘性的胶粘剂。
为了能将视准管按要求的方式在一个射线探测器上放置，按本发明的一种方案规定，底部构件有至少一个用于在该射线探测器上位置准确地放置的定位凸块。
本发明的另一种方案规定，视准板片含有钨、钼或钽，在这里视准板片可以完全由这些材料之一，或可以用一种含有这些材料之一的合金制成。
所述视准管优选地用于一个X射线探测器，尤其是用于一个由多个探测模块构成的X射线探测器中的一个探测模块。
基于视准管按本发明的结构，这种视准管的所有侧都可以与结构相同的视准管彼此顺序排列，并因而尤其适合作为所谓面探测器的视准管，面探测器通常由许多彼此顺序排列的探测模块构成。
本发明的目的还通过一种计算机X射线断层照相机达到，它包括一个X射线源和一个与X射线源对置的射线探测器。按本发明为射线探测器配设一个上述类型的视准管，其中，基于按本发明的结构，避免了在台架旋转部件高转速旋转时所述视准板片发生弯曲或变形。
下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明。其中：
图1示意表示一个计算机X射线断层照相机的局部方框式简图；
图2表示图1所示的计算机X射线断层照相机的一个探测模块；
图3表示按先有技术的一个视准管；
图4表示按本发明的一个视准管；
图5表示图4所示的视准管的底部构件；
图6至8表示所述支承件可设计成的不同形状。
图1示意表示计算机X射线断层照相机1局部简图。此计算机X射线断层照相机1包括一个X射线源2，X射线束3从它的焦点F出发，借助图1中没有表示但众所周知的光圈成形为例如扇形或棱椎体。X射线束3穿透要检查的对象4和命中X射线探测器5。X射线源2和X射线探测器以图1中没有表示的方式彼此对置地装在计算机X射线断层照相机1的旋转框架上，该旋转框架可以沿方向绕计算机X射线断层照相机1的***轴线Z旋转。在计算机X射线断层照相机1运行时，装在旋转框架上的X射线源2和X射线探测器5绕对象4旋转，在这种情况下从不同的投影方向获得对象4的X射线照片。每个X射线投影穿过对象4命中X射线探测器5，以及由于穿过而被对象4削弱的X射线命中X射线探测器5，在此过程中X射线探测器5产生一些信号，这些信号对应于所命中的X射线的强度。接着，图像计算机6根据借助X射线探测器5检测到的信号，按已知的方式计算对象4的一个或多个二维或三维图像，它们可以显示在指示器7上。
在本实施例的情况下，所述X射线探测器5有许多探测模块8，它们沿方向和沿Z方向并列地布置在一个没有详细表示的固定在旋转框架上的探测器弓形架上，以及在本实施例的情况下构成面状的X射线探测器5。
所述X射线探测器5的一个探测模块8以大为简化的方式举例表示在图2中。在本实施例的情况下，探测模块8包括一个闪烁器阵列9，它设在光电二极管阵列10的上方。光电二极管阵列10又设在一个仅局部表示的印刷电路板11上方，在印刷电路板上按没有进一步表示的方式存在一些电子元件，用于信号处理借助闪烁器阵列9和光电二极管阵列10产生的信号，闪烁器阵列9结构化并因而包括许多没有进一步表示的闪烁元件，它们分别配属于包括许多光电二极管的光电二极管阵列10中的一个光电二极管。闪烁器阵列9和光电二极管阵列10彼此相对定向并互相粘结。也就是说，闪烁器阵列9和光电二极管阵列10构成一个X射线探测元件的阵列，其中一个探测元件包括一个闪烁器元件和一个光电二极管。但也可以取代闪烁器阵列和光电二极管阵列，令探测模块有一个探测元件阵列，这些探测元件用一种直接转换X射线的半导体材料制成。命中这种探测元件的X射线然后直接转换为电信号，它们借助连接在下游的电子评估装置进一步处理。与探测模块的探测元件的设计一样，每个探测模块有一个视准管12，它以这样的方式相对于探测元件设置，即，使得只有一个规定的空间方向的X射线可以命中探测元件。在这里视准管12的功能是阻止对成像有负面影响的X射线亦即例如在照射对象上散射的、没有命中探测元件的X射线。
视准管12有许多并列的薄的视准板片。视准板片优选地由钨、钼、钽或用一种含有这些材料之一的合金制成。
图3表示按先有技术的视准管30。按先有技术的视准管30在其上侧有一顶部构件31和在其下侧有一底部构件32，视准管30并列的视准板片33彼此相对定位和固定在这些构件中。顶部构件31和底部构件32涉及塑料件。视准板片33之间的空间充填空气。由于此原因导致视准板片33当其应用在计算机X射线断层照相机内时基于作用在它们上面的力发生弯曲。视准板片的这种弯曲或变形可能到如此程度，以致在检查一个对象时它们投影X射线阴影并由此导致图像畸变。
为了防止尤其处于计算机X射线断层照相机1探测器弓形架边缘的视准管的视准板片在旋转框架绕对象4旋转时由于所作用的力弯曲或变形，按本发明建议在视准板片之间设支承件，它们侧向支承视准板片，并由此防止在计算机X射线断层照相机1的旋转框架围绕对象4旋转时使视准板片变形。
图4表示具有这种支承件13的按本发明的视准管12。此视准管12有一个设有支承件13的底部构件14和一个设有支承件13的顶部构件15。在图5中详细表示图4所示视准管12的底部构件14。由图5可以看出，底部构件14包括多个并列的V形支承件13，它们以这样的方式互相连接，即，使缝隙16处于支承件13之间，其中，每个缝隙16用于安装一个视准板片20。为了达到增强底部构件14的目的，它有一个设在边缘侧和一个设在两个支承件13之间的撑柱17、18。此外，在本实施例的情况下底部构件14设有四个定位凸块19，为的是使视准管12能借助定位凸块19定位准确地安设在所述X射线探测器5的一个闪烁器阵列9上。为了构成视准管12，将视准板片20***底部构件14的缝隙16内以及***结构基本相同的顶部构件15的缝隙16内，从而得到图4所示的视准管12。在这里为了进一步增强，将视准板片20与底部和顶部构件14、15的支承件13粘结，为此使用低粘性的胶粘剂。
所述底部构件14和顶部构件15优选地用一种玻璃纤维增强的液晶聚合物构成。底部构件14和顶部构件15优选地涉及一种按压铸技术制造的装置。
与图4和5表示的支承件13V形的设计不同，支承件也可以设计为U形或W形，如图6和7所示。此外，作为支承件也可以使用图8中所表示的十字支撑。在这里，所有各自相同设计的支承件可以互相连接成一个与图5所示类似的设有缝隙的装置，它可以用作视准管的底部或顶部构件。
按另一种方案，为了构成按本发明的视准管也可以使用一种类型的堆叠技术，其中，支承件没有互相连接在一起。在这种情况下一个视准板片和一个支承件例如十字支撑交替堆叠并互相粘结。这一处理过程可一直延续，直至获得一个具有相应尺寸的视准管。
与支承件的实施形式无关，所述支承件或所述包括支承件的装置尤其沿穿透它们的X射线方向至少基本上有相同的壁厚，所以尽管极小但仍然存在的X射线被所述支承件或装置的削弱，总是基本上相同并由此不造成图像畸变。
按本发明的视准管虽然优选地可用于一个计算机X射线断层照相机，然而按本发明的视准管并不仅仅限于在计算机X射线断层照相机上应用。确切地说，所述的视准管也可以使用在其他X射线断层照相机内。
取代所述材料，支承件也可以使用其他透X射线的材料。这一点同样适用于胶粘剂以及用于视准板片的材料。
此外，也可以设想与上述形状不同的其他形状的用于侧向支承所述视准板片的支承件。

Claims (17)

1.一种射线探测器用的视准管，其包括多个并列的视准板片(20)，为了增强视准管(12)，在各视准板片之间分别设置至少一个用透X射线的材料制成的侧向支承所述视准板片(20)的支承件(13)。
2.按照权利要求1所述的视准管，其中，所述支承件(13)以这样的方式互相连接，即，使所述视准管(12)有一个包括支承件(13)之间缝隙(16)的装置(14、15)，其中，每个缝隙(16)里分别用于安放一个视准板片(20)。
3.按照权利要求2所述的视准管，它有两个带有一些在支承件(13)之间的用于安放视准板片(20)的缝隙(16)的装置(14、15)，其中一个装置用作底部构件(14)以及另一个装置用作顶部构件(15)。
4.按照权利要求2或3所述的视准管，其中，所述缝隙(16)设计为，使安放在所述缝隙(16)内的视准板片(20)在安设在一个射线探测器(5)之上时至少基本上对准一个为该射线探测器(5)配设的射线源(2)的焦点(F)。
5.按照权利要求1至4之一所述的视准管，其中，所述支承件设计为十字支撑。
6.按照权利要求1至5之一所述的视准管，其中，所述支承件设计为U形、V形或W形。
7.按照权利要求1至6之一所述的视准管，其中，所述支承件(13)有至少基本上相同的壁厚。
8.按照权利要求1至7之一所述的视准管，其中，所述支承件(13)用一种玻璃纤维增强的液晶聚合物制成。
9.按照权利要求2至8之一所述的视准管，其中，所述包括缝隙(16)的装置(14、15)是压铸件。
10.按照权利要求2至9之一所述的视准管，其中，所述包括缝隙(16)的装置(14、15)有一个设在边缘侧和/或一个设在两个支承件(13)之间的撑柱(17、18)。
11.按照权利要求1至10之一所述的视准管，其中，所述支承件(13)与所述视准板片(20)粘结。
12.按照权利要求11所述的视准管，其中，所述胶粘剂是一种低粘性的胶粘剂。
13.按照权利要求3至12之一所述的视准管，其中，所述底部构件(14)有至少一个用于在一个射线探测器(5)上位置准确地设置的定位凸块(19)。
14.按照权利要求1至13之一所述的视准管，其中，所述视准板片(20)含有钨、钼或钽。
15.按照权利要求1至14之一所述的视准管，它设置用于一个X射线探测器(5)。
16.按照权利要求1至15之一所述的视准管，它在所有侧都可以与结构相同的视准管(12)彼此顺序排列。
17.一种包括一个按照权利要求1至16之一所述视准管(12)的计算机X射线断层照相机。
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