專利名稱：包含多個行探測器單元的輻射探測器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對目標物進行二維探測的基于掃描的電離輻射探測器裝置。
背景技術(shù)：
總的來說，由于氣體電離輻射探測器造價低廉、能夠利用氣體倍增而顯著放大信號幅度并且適于進行高空間分辨率的探測，因此氣體電離輻射探測器是非常有吸引力的。
一種具體類型的氣體電離輻射探測器是這樣的其通過光子和氣體原子之間的相互作用而釋放出的電子可沿大體上垂直于入射輻射線的方向被取出。因此，可實現(xiàn)空間分辨率的明顯改善。
這種探測器通常分別包括平面陰極和陽極裝置，以及布置在形成在所述陰極和陽極裝置之間的空間中的可電離氣體。布置所述探測器，使得來自輻射源的平面輻射線能夠在用于電離所述可電離氣體的陰極和陽極裝置之間并且基本上平行于用于電離所述可電離氣體的陰極和陽極裝置側(cè)向進入所述探測器。另外，在所述電極之間施加一個電壓，用于漂移并且有選擇地倍增在可電離氣體的電離過程中所產(chǎn)生的電子。布置讀出裝置與所述陽極相連接用于探測由漂移電子感生出的電荷。
所述探測器顯然可提供瞬時的一維圖像，但是對于實現(xiàn)二維成像，所述探測器和可選擇的輻射源不得不沿相對于所述待檢目標物橫向穿過一維探測器陣列的方向進行移動，同時記錄多個讀出數(shù)。然而，這種基于掃描的二維探測耗費時間，并且當(dāng)成像較大面積時不實用。此外，若待檢目標物是人或動物，那么存在人或動物在掃描過程中移動的風(fēng)險，這將使圖像無價值或至少嚴重降低了所獲得的圖像的質(zhì)量。
為了減少掃描時間，F(xiàn)rancke等已在美國專利6,118,125中提出了一種疊層探測器裝置，使用該裝置可實現(xiàn)對多行的掃描。所述裝置包括X射線源，所述X射線源與多個準直器窗一起產(chǎn)生了一組用于照射待成像的目標物的扇形平面X射線束。傳輸通過所述目標物的所述射線束有選擇地通過多個第二準直器窗進入所述疊層探測器，所述第二準直器窗對準X射線束。所述裝置作為一個單元而進行移動以便掃描一個待檢測的物體。

發(fā)明內(nèi)容
在一些用途例如醫(yī)療應(yīng)用中，待成像的區(qū)域大小可為50厘米×50厘米，并且本發(fā)明人已注意到如美國專利6,118,125中所述的用于較大面積應(yīng)用的疊層探測器裝置在制造和使用方面不實用。很難保持制造誤差并且大量生產(chǎn)高空間分辨率探測器單元需要較高的效率、一致性和質(zhì)量。
所以本發(fā)明的主要目的在于提供一種對較大目標物進行二維探測的具有高空間分辨率的基于掃描的電離輻射探測器裝置。
在這一方面，具體目標在于提供這樣一種探測器裝置，所述探測器裝置適于大量生產(chǎn)，并且可產(chǎn)生高質(zhì)量圖像，例如用于醫(yī)學(xué)檢查。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種探測器裝置，所述探測器裝置在較密的基體中包括多個行探測器單元，以縮短掃描時間和掃描距離。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種探測器裝置，所述探測器裝置可靠、準確、廉價并且具有較長的使用壽命。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種探測器裝置，通過使用多于一個行探測器單元對目標物的相同區(qū)域進行掃描，也可被稱作重復(fù)取樣技術(shù)，所述探測器裝置能夠減少由不能使用的失效通道(即所述讀出裝置的單個讀出元件)產(chǎn)生的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種探測器裝置，其中通過使用單個行探測器單元記錄目標物每一部分簡短的瞬間像，可將由移動造成的模糊減至最小，其中，在有限一段時間內(nèi)目標物可能的移動，例如檢查中的病人的心跳，僅會影響有限數(shù)量的行圖像，而不會影響有現(xiàn)有技術(shù)中的二維探測器獲得的全部二維圖像。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種探測器裝置，其中借助重復(fù)取樣技術(shù)，即在每一位置處記錄多個圖像，使得所述目標物的二維圖像的每一部分由在不同時間記錄的多個行圖像共同組合而成，從而可進一步減輕由各種移動造成的模糊效應(yīng)，其中所述目標物在所有各種行圖像的記錄過程中最可能不進行移動。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種探測器裝置，其中在基體中布置多個行探測器單元，以提供在位于遠邊緣的通道(即所述行探測器的讀出元件)之間的重疊部分，以減輕可能的邊緣效應(yīng)，例如在所述行探測器的遠邊緣靈敏度較低。
這些以及其它目的是通過如從屬權(quán)利要求中要求保護的探測器裝置而得到的。
發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)通過以二維陣列方式布置適于高精度大量生產(chǎn)的、較小的電離輻射探測器單元，而提供用于較大目標物例如在乳房檢查中的乳房高精度二維成像基于掃描的探測器裝置。所述探測器裝置被布置成行成組，其中每一行中的探測器單元交錯排列，且沿所述行的方向具有在相鄰探測器單元之間的重疊部分。此外，所述二維陣列被布置在大體與入射電離輻射線的輻射方向正交的平面中。
通過對下面給出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述以及附圖1-7，本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點將更加明確。所述附圖僅為說明性的，而不是對本發(fā)明的限制。


圖1示意性地示出了用在本發(fā)明的基于掃描的探測器裝置中的探測器單元的橫剖面?zhèn)纫晥D；圖2示意性地示出了圖1中探測器單元的正視圖，其中去掉一部分入射準直器；圖3示意性地示出了圖1中的探測器單元沿線A-A的剖視圖；圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的基于掃描的探測器裝置的正視圖，該裝置中包括多個圖1-3中的探測器單元；圖5是上游準直器的平面示意圖，所述上游準直器可被包含在例如圖4中的基于掃描的探測器裝置實施例中以減少在檢查中目標物所受到的輻射劑量；圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的基于掃描的探測器裝置的正視圖，該裝置中包括多個圖1-3中的探測器單元；和圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于乳房檢查的裝置的側(cè)視圖，該裝置包括圖4或圖6中任一圖所示的基于掃描的探測器裝置和圖5所示的上游準直器。
具體實施例方式
參考圖1-3，分別是用在本發(fā)明的基于掃描的探測器裝置中的探測器單元的橫剖面?zhèn)纫晥D、去掉準直器部分后的正視圖以及橫剖面俯視圖，對這一探測器單元進行簡要描述。
將該探測器單元定向，使得平面X射線束1可橫向進入到陰極裝置3和陽極裝置5之間。在該探測器單元的前部設(shè)置狹縫形準直器7和輻射透明窗9，以形成X射線束1進入該探測器單元的入口。該狹縫形準直器7可為例如鎢的薄金屬箔，所述金屬箔被粘在該探測器單元的入口側(cè)，在所述金屬箔中蝕刻出一個狹縫；該輻射透明窗口9可為薄的塑料或碳纖維片。
電極裝置3，5中的每一個包括分別受到各自介電基層12，14支承的導(dǎo)電電極層11，13，其中將所述裝置定向，使得陰極層11和陽極層13相對。所述電極裝置3和5最好是平面，矩形并相互平行。所述陽極和陰極裝置3，5可為鍍有金屬的玻璃板。另一種選擇是，所述陰極層11可含有摻雜硅并被粘到由玻璃制成的介電基層上。
所述電極裝置3和5和窗口9最好和側(cè)壁15，16，17一起限定一個能夠充滿一種氣體或氣體混合物的氣密室19。另一種選擇是，所述電極裝置3和5被布置在外部氣密套管(未示出)內(nèi)?？呻婋x氣體或氣體混合物例如可包括氪和二氧化碳或氙和二氧化碳。所述氣體可處于壓力下，壓力范圍最好是1-20atm。
側(cè)壁15，16，17可具有如圖1中21所示的凹進部，使得所述側(cè)壁可沿所述電極裝置3和5的至少部分邊緣起到墊片或支架的作用，以保持陰極11和陽極13分開一段明確的距離。另一種選擇是，在陰極裝置3和陽極裝置5之間設(shè)置分隔墊片。
設(shè)置高壓直流(DC)電源裝置(在圖1-3中未示出)，其目的是保持陰極11和陽極13處于適當(dāng)電位以在用于其中的電子和離子的漂移和有選擇地放大的電極間內(nèi)部產(chǎn)生電場。方便的是，在使用過程中陰極11保持負電壓-V1，而陽極13接地。
另外，該探測器單元包括用于探測朝向陽極13漂移的電子和/或朝向陰極11漂移的離子的讀出裝置。所述讀出裝置由如圖1-3所示的陽極裝置5自身構(gòu)成。另一種選擇是，在陽極13附近或陰極11附近或在其他地方可布置一個單獨的讀出裝置。
為了提供一維成像性能，所述陽極/讀出層13包括一排導(dǎo)電或半導(dǎo)電元件或條23，所述元件或條并排布置且在介電基層14上相互間電絕緣。為補償被探測的影像中的視差，并由此提供增強的空間分辨率，所述陽極/讀出條基本上沿平行于在各位置處的X射線束入射光子的方向進行延伸。因而，如果點輻射源給出發(fā)散射束，所述陽極/讀出條23被布置成類似扇形的構(gòu)形。
在另一種可選的陽極/讀出裝置的構(gòu)形(未示出)中，所述條被進一步分為沿入射X射線方向的段，所述各段相互間電絕緣并且單獨與處理用的電子設(shè)備相連接。這種讀出裝置可被用于輻射能量分辨探測。在這方面，具體引用我們于2000年3月31日提出的正在審批的題為電離輻射的能譜分辨探測的瑞典專利申請No.0001167-6，所述申請在此被引用包括在內(nèi)。
每一陽極/讀出條優(yōu)選與讀出和信號處理裝置(在圖1-3中未示出)相連接，在其上面發(fā)自每一個條的信號可分別進行處理。由于所述條還構(gòu)成陽極，因此需要適當(dāng)?shù)挠糜诜珠_的連接件。
在一維讀出裝置是獨立裝置的情況下，所述陽極層13顯然可形成不帶所述條的單一電極。
應(yīng)該意識到為了便于說明，在圖1和2中的電極層11和13之間的距離被明顯夸大了。作為幾何尺寸實例，所述探測器單元可為40毫米寬，2毫米厚和35毫米深，而所述電極間距離可在0.05毫米-2毫米之間。用于調(diào)節(jié)進入探測器單元的輻射片厚度的準直器狹縫的寬度W可小至10微米或?qū)捴?毫米或更大。
每一讀出條23可為10微米-2毫米寬，這意味著可在單個探測器單元中并排布置幾百或上千個條，即遠多于圖中所示的數(shù)量。
操作中，X-射線通過平行于且靠近陰極裝置3的準直器狹縫進入探測器單元。X-射線按照大多數(shù)X-射線早期轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w體積的指數(shù)概率分布，與該探測器單元中的氣體相互作用。平均的相互作用長度通常為10-100毫米。
在發(fā)生相互作用時，X-射線光子25將能量傳送至氣體原子中的通過已公知過程如光電效應(yīng)、康普頓散射和/或俄歇效應(yīng)而從原子中被釋放出來的電子。所述電子穿過該氣體并與新的氣體原子發(fā)生碰撞，由此釋放出更多的電子，直至所述電子最終失去了其全部能量并停止。在這一過程中，通常產(chǎn)生由上千個電子構(gòu)成的云27。
通過在陰極11和陽極13之間施加電場U，這些電子朝向陽極沿方向29被吸引(在圖1-2中的垂直向)，所述方向大體上與入射X-射線光子的軌跡相垂直。若所施加的電場足夠強，所述電子獲得足夠的能量以從所述氣體中撞出其它電子，所述其它電子又被加速并以雪崩的方式撞出其它更多的電子。這一過程被稱之為氣體雪崩放大。由于現(xiàn)在大量電子接近陽極，它們在最靠近云27的條23a中感應(yīng)出電信號。
所述電信號被連接到所述條上的讀出電子裝置探測到。在這些電子裝置中，所述信號被放大并與臨界電壓進行比較。若所述信號超過臨界電壓，這些條專用的計數(shù)器被啟動并在以前存儲的數(shù)值上加1。以這種方式，X-射線在每一陽極條上的轟擊數(shù)量被計數(shù)。這種方法被稱為光子計數(shù)法。
另一種選擇是，來自多條X-射線的信號可被整合到與由所有X-射線共同積存的總能量相關(guān)的單個數(shù)字中。
現(xiàn)在參考圖4，圖中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的基于掃描的探測器裝置的正視圖，該探測器裝置中包括多個圖1-3中的探測器單元。
所述探測器裝置包括多個以二維排列的方式布置在共有的支承結(jié)構(gòu)42上的行探測器單元41，所述行探測器單元各自的入口狹縫43朝向所述布置的前部。用作說明目的的圖4僅包括4×10個探測器單元的矩陣，即每一行44包括四個探測器單元且每一組45包括十個探測器單元，即使應(yīng)該意識到該裝置中可包含更多的單元。例如，若所述探測器單元被隔開S1＝5毫米(從入口狹縫43到入口狹縫)，并且通常包括20×20-50×50平方厘米的面積，那么每一組可包括40-100個探測器單元。每一行探測器單元的寬度例如可以是40-60毫米，且由此通常在每一行中布置5-12個探測器單元。
若每一所述組45的一維探測器單元與相鄰一個組(圖4中未示出)的探測器單元邊靠邊布置，那么就有可能獲得最密集的探測器單元陣列。在這一實例中，探測器單元之間的距離S1(從入口狹縫到入口狹縫)等于所述探測器單元的厚度。
圖4中的其它探測器裝置可包括側(cè)蓋和前蓋裝置(未明確示出)。
在操作中，待檢測物被放置在該探測器的前面。當(dāng)探測器單元反復(fù)讀出，因此產(chǎn)生二維圖像時，探測器裝置基本上沿箭頭47的方向產(chǎn)生樞轉(zhuǎn)或平移移動掃描待檢測物。
應(yīng)該注意到的是，圖4實施例中的發(fā)明特征是在每一行44中的探測器單元41的交錯排列。由于如圖2和3所示存在側(cè)壁和墊片，使得圖1-3中的探測器單元在其末端端部處不能進行探測，因此所述單元交錯排列以覆蓋20-50厘米的全部距離，避免產(chǎn)生任何“死”區(qū)。在一個探測器單元的入口狹縫終止處，在每一行44中開始另一個探測器單元的入口狹縫。沿圖4中的虛線48可清楚地看到這一特征，并且這一特征要求在探測器單元之間存在重疊部分X1，其中X1一般可至少為0.05毫米或0.1毫米。參見以下討論并參照圖6，該重疊部分可以更大。
此外，一維探測器單元41的二維陣列被布置在基本上正交于入射X射線束的輻射方向的平面中。這一特征對于獲得交錯排列的探測器裝置來說很重要，這種探測器裝置提供了高空間分辨率和高靈敏度。
為了減少對病人的輻射劑量，通常在輻射源和病人之間布置一個如圖5所示的準直器。準直器51含有輻射吸收材料例如鎢，并且包括多個布置在行53和組54中的輻射線透過狹縫52。該輻射線透過狹縫52對準圖4裝置中的探測器單元的入口狹縫，使得由準直器51所產(chǎn)生的每一平面輻射束被傳送通過病人相應(yīng)的部分，并進入圖4的裝置中相應(yīng)的一個探測器單元中。然后，在掃描過程中一起移動準直器51和探測器單元以使二者保持對齊。
應(yīng)該意識到該行探測器不一定在平面基底上以相互平行的方式進行布置，也可以布置成指向所使用的輻射源，使得來自輻射源的輻射線可進入相應(yīng)的探測器單元。
為了同樣的目的，準直器51具有狹縫，所述狹縫比所述探測器單元間隔小，且比探測器單元的入口狹縫更窄。輻射源(點源、線源或2D源)、準直器51和探測器裝置之間的排列對齊使得多條來自輻射源的平面輻射束通過準直器51并進入探測器裝置中的單個探測器單元41中。
還應(yīng)該意識到代替在所述探測器裝置中布置多個單個探測器單元41和獨立的氣密密封件，而是可設(shè)置具有用于所有單個探測器單元的公共的氣密密封件的探測器裝置(未示出)。這種探測箱包括支座42、側(cè)壁和前蓋，所述前蓋包括設(shè)有入口狹縫43的公共的準直器-例如與圖5所示準直器相似的準直器，和在所述前蓋前方的公共的輻射線透過入口窗。因此圖4中的單個探測器單元41中的矩形表示每一探測器單元的被兩個墊片隔開的電極，可略去每一個探測器單元的側(cè)壁15，16和17、狹縫形準直器7和輻射線透過窗9。
現(xiàn)在參見圖6，圖中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的基于X-射線掃描的探測器裝置的正視圖。
圖6實施例的另一特征涉及入射輻射線的準直或屏蔽。通過提供另一具有可調(diào)節(jié)可變孔的準直器或屏蔽裝置，在到達檢驗物之前，大量不需要進行檢驗的輻射線可被終止。所述準直器被布置在檢驗物的上游，若使用準直器51的話，最好剛剛在準直器51前面或后面的地方，并且由圖6中的虛線64示意性地示出。
本發(fā)明的探測器裝置的設(shè)計對于在掃描開始時，或在掃描開始前，例如在快速曝光控制過程中快速測定檢測物的外部形狀來說是優(yōu)秀的。例如通過基于閾值的判定算法測定所述目標物的大概形狀。此后，調(diào)節(jié)準直器或屏蔽裝置的可變孔，以屏蔽掉沒有通過所述目標物的輻射線，并且僅讓通過所述目標物的輻射線通過。
圖6示出了帶有半圓形孔的準直器。然而，具有其它形狀，例如圓形或矩形的準直器同樣也可適用于此。
準直器64的目的在于屏蔽掉輻射線，所述輻射線是不需要的，且所述輻射線是可被散射且以不希望的方式例如降低信噪比或在檢查中將對目標物增大的輻射劑量重新引向所述目標物而干擾測量的。因此，通過準直器64的使用提高了探測質(zhì)量和減少了輻射劑量。
在圖6中，所述探測器單元布置有在相鄰行的探測器單元之間例如2-10毫米或5-10毫米大小的重疊部分，即所述重疊部分大于圖4裝置中的重疊部分，以確保重疊部分X2也在相鄰行的探測器單元的入口狹縫之間，即在有源探測區(qū)之間，使得從穿越檢測目標物的“條”中得到二次測量值。若單個探測器單元受到邊緣效應(yīng)的影響，例如在行探測器的遠邊緣處靈敏度較低或與之相似，使得外部探測元件的測量數(shù)值不可靠，這時這種布置是有價值的。此外，這些探測元件或其讀出裝置中的單獨一個的任何損壞不會使所得到的圖像缺少或“失去”像素值。
應(yīng)該意識到以上所述的圖4和6中的基于掃描的探測器裝置的實施例，沒有包括多個如圖1-3所示的探測器單元，而是設(shè)有多個幾乎各種類型的行探測器單元，例如半導(dǎo)體如硅的PIN二極管，在此處X射線在PIN二極管內(nèi)與所述半導(dǎo)體相互作用并放電；涂覆有閃爍物質(zhì)，涂有硒的光敏探測器或其它用以探測所積聚的電荷的覆蓋有電子裝置的半導(dǎo)體，例如薄膜晶體管(TFT)電路、電荷耦合器件(CCD)、互補型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路等。
但是，優(yōu)選行探測器單元是有選擇地設(shè)有電子雪崩放大器的基于氣體的電離探測器，且特別是這樣一種基于氣體的電離探測器，其中被釋放出的電子沿基本上垂直于入射電離射線方向的方向漂移。有關(guān)用于本發(fā)明的基于掃描的探測器裝置中的不同類的基于氣體的電離探測器的其它詳細情況，可引用下面由Tom Francke等提出的，已轉(zhuǎn)讓給XCounter AB的美國專利申請，該申請在此作為參考而被包括No.08/969554(美國專利出版號No.6,118,125)；09/443,292；09/443,320；09/443,321；09/444,569；09/550288；09/551603；09/552692；09/698174；09/708521；09/716228和09/760748。
最后參見圖7，圖中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于乳房檢查的裝置的側(cè)視圖。
該裝置自頂?shù)降装╔射線源81、濾器82、上游準直器83、上壓縮板84和下壓縮板85以及探測器裝置86。
X射線源81為常規(guī)的X射線管。在所述X射線管之下緊挨著設(shè)置有薄的金屬箔，所述金屬箔作為濾器82用于吸收能量最低(有時還可以是能量最高)的光子，所述這些光子對圖像質(zhì)量無重要影響，但是它們增大了病人的輻射劑量。在調(diào)節(jié)控制要求中對此進行說明。
上游準直器83為例如由鎢制成的較薄的箔，帶有從圖5的準直器中蝕刻出的多個狹縫。所述狹縫對齊，使得通過每一狹縫的X射線到達探測器裝置中的相應(yīng)狹縫中。準直器的用途是減少病人的輻射劑量。僅能夠進入探測器裝置入口狹縫中的X射線光子被允許通過病人的乳房。
所述探測器裝置可以是任何如上圖4或6所示的基于掃描的探測器裝置。
X射線管81、上游準直器83和探測器裝置86連接到公共的E型壁87上，所述E型壁依次又通過大致位于X射線管81高度處的主軸89可旋轉(zhuǎn)地連接到立架88上。X射線管81、上游準直器83和探測器裝置86以這種方式可相對于所述乳房共同進行樞轉(zhuǎn)移動以對乳房進行掃描并生成其二維圖像。假定在探測器裝置中所述探測器單元之間的距離為5毫米，且主軸89和所述探測器裝置之間的距離為65厘米，那么一次掃描通常與旋轉(zhuǎn)約0.5°相對應(yīng)，所述旋轉(zhuǎn)根據(jù)X射線源的位置和每一圖象元素所探測到的X射線的所需數(shù)量可能以一半值進行。
若使用帶有如上面圖6所述的不通過目標物屏蔽輻射線的可調(diào)節(jié)的可變孔的上游屏蔽裝置，那么它也被連接到E型壁87上以在掃描過程中保持對準。
兩塊壓縮板84和85通過在凹進部或相似地在E型壁87中的支架90穩(wěn)固地被連接在立架88上。在檢測過程中，乳房在兩塊壓縮板84和85之間受壓，所述壓縮板為此在垂直方向內(nèi)是可移動的并且是可鎖定的。
此外，所述裝置包括微處理器或計算機92和電源，其中所述微處理器或計算機92設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述裝置和對在單個行探測器單元的讀出條上感應(yīng)出的電荷進行讀出和后處理操作的軟件，所述電源用于在所述探測器單元中施加電場、接通微處理器或計算機92以及驅(qū)動用于罩在立架88中驅(qū)動主軸89及由此的E型壁87的步進馬達等。
另一種旋轉(zhuǎn)包括準直器及可能的屏蔽裝置的輻射源/探測器裝置組件的方案是，在掃描過程中所述輻射源/探測器裝置組件可成直線地移動，例如通過借助直線電機(未示出)成直線地移動E型壁。
另一種可選的方案是，每一個部件或用于乳房檢查的裝置中的一些部件中的每一個可連接到相應(yīng)的單個平動裝置上，每一個平動裝置能夠單獨地移動與其相連的相應(yīng)的部件(同樣未示出)。所述平動裝置優(yōu)選受公共控制電路的控制，所述控制電路可以是微處理器或計算機92。
在操作中，X射線從X射線管81中發(fā)出并通過濾箔82。上游準直器83吸收了大部分X射線。僅僅那些通過在該準直器83中的所述狹縫的X射線橫穿過在兩塊壓縮板84和85之間的乳房。在所述乳房中，X射線光子被傳送、吸收或散射。被傳送的X射線離開所述乳房并進入探測器裝置入口狹縫而被探測到。
通過在水平面內(nèi)移動X射線源81，直至當(dāng)去掉上游準直器83時在所述行探測器單元中探測到最大X射線通量，從而對準所述裝置。這是一種可被用于校準外部定位傳感器的方法。這種外部定位傳感器可以是放置在探測器裝置處的一維或二維光敏位置傳感器。所述外部定位傳感器被連接到X射線管上的激光二極管照射。當(dāng)找到X射線管的正確位置時，在每一個光學(xué)傳感器上的光斑的位置被儲存下來，并且之后被用于持續(xù)保持X射線源處于正確的位置。
當(dāng)X射線源相對于所述行探測器正確定位時，所述上游準直器83被插入適當(dāng)位置并對準。所述上游準直器83在水平面內(nèi)移動，直至所述行探測器單元探測到最大X射線通量。利用如上所述的外部定位傳感器可保持所述上游準直器83對準。
掃描病人乳房并且由此產(chǎn)生二維X射線圖像的程序如下所述。所述乳房被壓縮在兩塊壓縮板84和85之間。X射線源81被啟動，并且保持所述X射線源81的E型壁87、所述上游準直器83和所述探測器裝置86以樞轉(zhuǎn)的方式移動，使得所述探測器裝置沿基本上平行于所述壓縮板84和85以及平行于胸壁的方向掃過所述乳房。
在每一行探測器中的每一讀出條連續(xù)對在單個讀出條中生成信號的X射線計數(shù)。相隔一定移動距離，通常為每10-500微米時，每一計數(shù)器的內(nèi)容被讀出并被儲存在微處理器92的內(nèi)存中并且所有計數(shù)器被重置為零。以這種方式，每一個行探測器給出了許多所述乳房的行圖像。當(dāng)X射線源和掃描停止時，所有這些圖像段被微處理器92組合在一起以形成二維圖像。
應(yīng)認識到每一個計數(shù)器的內(nèi)容在每掃描一定距離時可被讀出并被儲存，所述掃描距離等于探測器單元入口狹縫的寬度W，由此等于進入所述探測器單元的平面輻射線的厚度。
另一種選擇是，每一個計數(shù)器的內(nèi)容時?？杀蛔x出并被儲存，以提供具有更多像素和由此更高空間分辨率的圖像。
還應(yīng)認識到可全程進行掃描，所述全程距離等于在探測器裝置中每一組中每兩個相鄰的探測器單元之間的距離S1。
另一種選擇是，可全程進行掃描，所述全程距離比在探測器裝置中每一組中每兩個相鄰的探測器單元之間的距離S1長，以在掃描中獲得重疊量，從而能夠避免在掃描開始和/或最后產(chǎn)生各種測量問題。
又一種選擇是，可全程進行掃描，所述全程距離至少為在探測器裝置中每一組中每兩個相鄰的探測器單元之間的距離S1的兩倍，以得到雙倍掃描。利用這種多于一個行探測器單元的重復(fù)取樣技術(shù)對所述目標物的相同面積進行掃描，并且可避免由于單個讀出條損壞和失效而產(chǎn)生的所有測量問題。
借助重復(fù)取樣技術(shù)，即在每一位置處記錄多個(至少兩個)圖像，使得所述目標物的二維圖像的每一部分由在不同時間記錄的多個行圖像共同組合而成，從而可進一步減輕由移動造成的模糊效應(yīng)，其中所述目標物在所有各種行圖像的記錄過程中最可能不移動。
明顯的是可以多種方式改變本發(fā)明。這種改變不被視為偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于目標物二維成像的基于掃描的輻射探測器裝置，包括多個一維探測器單元(41)，所述每一探測器單元暴露在被傳輸通過所述目標物或散射離開所述目標物的平面的電離輻射射線束(1)中，并且所述每一探測器單元被布置用于使相應(yīng)的平面射線束一維成像，其特征在于，-所述多個一維探測器單元基本上互相平行并且朝向相應(yīng)的平面射線束(1)以二維陣列的方式進行布置，其中-所述一維探測器單元定位于行(44；61)和組(45；63)中，所述行與一維探測器單元相平行且所述組基本上與一維探測器單元相正交，每一行中的一維探測器單元都能夠在一個維度上對所述目標物進行完全探測；以及-所述基于掃描的輻射探測器裝置包括裝置(87-89，91)，當(dāng)布置多個一維探測器單元重復(fù)進行探測，由此生成所述目標物的二維圖像時，所述裝置用于沿基本上平行于所述探測器單元組相對于所述目標物將所述一維探測器單元的二維陣列移動至少一段距離，所述距離對應(yīng)于在探測器單元組中的兩個相鄰的一維探測器單元之間的距離(s1)，其中-每一行(44；61)中的所述一維探測器單元交錯排列，且具有在相鄰的一維探測器單元之間沿所述行的方向重疊部分(x1，x2)；及-基本上平行的一維探測器單元的所述二維陣列被布置在基本上正交于所述多條平面電離輻射射線束(1)的輻射方向的平面中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中-多個一維探測器單元(41)中的每一個都包括入口狹縫(43)，通過所述入口狹縫，平面電離輻射射線束(1)是可進入的；且-一維探測器單元(41)中的所述行(44；61)平行于所述一維探測器單元的所述入口狹縫(43)并且所述組大體上正交于所述入口狹縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元被布置在公共支承結(jié)構(gòu)(42)上的二維陣列中。
4.在相鄰的一維探測器單元之間沿所述行的方向的所述重疊部分(x1，x2)至少為0.1毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中在相鄰的一維探測器單元之間沿所述行的方向的所述重疊部分(x1，x2)為2-10毫米，以從穿越檢測目標物的條中得到二次測量值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的裝置，其中每一所述組中的一維探測器單元與相鄰一個組的探測器單元邊靠邊進行布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元被定向，使得所述平面射線束能夠以法線入射照射相應(yīng)的探測器單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元是基于氣體的電離輻射探測器，其中通過光子和氣體之間的相互作用而釋放出的電子可沿大體上垂直于進入一維探測器單元的相應(yīng)的射線束(1)的方向(29)被取出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元中的每一個分別包括平面陰極(3)和陽極(5)，在二者之間可布置有可電離氣體，并且讀出裝置(5)包括單個讀出元件(23)的一維陣列，所述讀出元件被布置平行于探測器單元的入口狹縫，所述陰極和陽極取向，使得所述射線束可在用于電離所述可電離氣體的陰極和陽極之間并且基本上平行于用于電離所述可電離氣體的陰極和陽極，側(cè)向進入所述探測器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元中的每一個都包括電子雪崩放大器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元中的每一個都包括入口窗(9)和側(cè)壁(15，16，17)，其與所述陰極(3)和陽極(5)一起限定了一個能夠充滿適于電離的氣體或氣體混合物的氣密室(19)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置包括一個能夠充滿適于電離的氣體或氣體混合物的公共氣密室，所述公共氣密室圍繞所述多個一維探測器單元中的每一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述單個讀出裝置(23)的一維陣列和所述一維探測器單元(41)中的每一個的入口狹縫(43)延伸穿過一維探測器單元的整個長度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的裝置，其中在每一行(44；61)中的一維探測器單元的個數(shù)至少為2，優(yōu)選在4和10之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的裝置，其中在每一組(45；63)中的一維探測器單元的個數(shù)在10和200之間，優(yōu)選在40和100之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元中的每一個的入口狹縫的寬度小于500微米，優(yōu)選小于100微米，最佳約為50微米或更小。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元中的每一個的每一讀出元件的寬度小于500微米，優(yōu)選小于100微米，最佳約為50微米或更小。
18.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項所述的裝置，其中所述多個一維探測器單元中的每一個的讀出元件的個數(shù)至少為10，優(yōu)選至少為100。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的裝置，其中在每一組中的一維探測器單元被隔開至少約10毫米，優(yōu)選在約1和10毫米之間，最佳為約5毫米。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的裝置，其中用于沿基本上平行于所述探測器單元組的方向相對于所述目標物移動所述一維探測器單元的二維陣列的所述裝置(87-89，91)適于移動至少一段距離，所述距離對應(yīng)于約兩倍的在探測器單元組中的兩個相鄰的一維探測器單元之間的距離(s1)，以便當(dāng)即使所述多個一維探測器單元的單個讀出元件損壞或失效時也能夠生成完整的二維圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項所述的裝置，包括由輻射吸收材料制成的上游準直器(51)，所述上游準直器包括多個布置在所述行(53)和所述組(54)中的輻射線透過狹縫(52)，所述輻射線透過狹縫(52)的個數(shù)與一維探測器單元的個數(shù)相對應(yīng)，所述輻射線透過狹縫對準一維探測器單元，使得傳輸通過所述上游準直器的輻射線透過狹縫的平面射線束照射在相應(yīng)的一維探測器單元上，且用于移動的所述裝置(87-89，91)適于相對于所述目標物移動一維探測器單元的所述二維陣列，同時在所述移動過程中保持所述輻射線透過狹縫和一維探測器單元對準。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，包括用于產(chǎn)生所述平面射線束的X射線源(81)，其中所述X射線源(81)、所述上游準直器(51)和所述探測器裝置被穩(wěn)固地安裝在公共剛性臂(87)上。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項所述的裝置，其中用于移動的所述裝置(87-89，91)適于移動所述目標物，同時一維探測器單元的所述二維陣列保持靜止。
24.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的裝置包括在所述上游準直器和用于罩住待檢測目標物(46)的一維探測器單元的所述二維陣列之間的空間，并且在照射到相應(yīng)的一維探測器單元之前，所述平面射線束被傳輸通過該空間。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置適用于乳房檢查，且包括上壓縮板(84)和下壓縮板(85)，在所述壓縮板之間，作為待成像目標物的病人的乳房(46)是可壓縮的，并且其中病人被布置相對于所述用于移動的裝置取向，使得所述移動(47)平行于，或垂直于病人的胸壁。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的裝置，包括布置在用于罩住待檢測目標物(46)的所述空間上游的帶有可調(diào)節(jié)的可變孔的屏蔽裝置(64)，對所述屏蔽裝置的可變孔進行調(diào)節(jié)以屏蔽掉不通過所述目標物的輻射線，其由對所述目標物的外形的快速測定確定。
全文摘要
一種用于目標物成像的輻射探測器裝置，包括多個行探測器單元(41)，布置每一個行探測器單元用于相應(yīng)的射線束的一維成像。所述探測器單元在二維陣列中平行布置。所述探測器單元被定位于行(44；61)和組(45；63)中，所述行與探測器單元平行且所述組與探測器單元正交，在此每一行中的一維探測器單元都能夠在一個維度上對所述目標物進行探測。設(shè)置裝置(87－89，91)用于將所述探測器單元沿平行于所述組的方向相對于所述目標物移動至少一段距離，所述距離對應(yīng)于在所述組中的兩個相鄰的探測器單元之間的距離(s1)。
文檔編號A61B6/00GK1633607SQ03803840
公開日2005年6月29日 申請日期2003年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者T·弗蘭克, J·蘭塔寧, C·烏爾貝里 申請人:愛克斯康特公司