專利名稱：用于模件式構造準直光管的準直光管模件和射線探測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于模件式構造射線探測器的準直光管的準直光管模件以及涉 及一種射線探測器。
背景技術：
散射的射線主要通過從射線源焦點射出的一次射線與要檢查的對象相互作用造 成?；谶@種相互作用，因而從一個與一次射線相比不同空間方向命中射線探測器射線轉 換器上的散射射線，引起再現(xiàn)圖像中的圖像偽影。因此為了減小散射射線在探測器信號中被探測的份額，在射線轉換器上游連接準 直光管。已知的準直光管例如包括一些沿準直方向并列布置以及就其縱向尺寸而言單方向 定向的吸收元件。吸收元件的吸收面沿徑向扇形地對準射線源焦點，所以空間方向中只有 朝焦點方向的射線才能命中射線探測器。另一方面，散射射線的份額被吸收元件的吸收面 吸收。吸收元件相對于額定方向的輕微偏傾，或吸收元件或整個準直光管相對于射線轉 換器的誤定位，已經(jīng)會導致遮蔽射線轉換器的有效區(qū)并因而導致篡改或減小可獲得的信 號，亦即信噪比。因此，在構建射線探測器時一項特殊挑戰(zhàn)是，一方面應以非常精密的方式 制造準直光管，以及另一方面準直光管應以極其準確的方式相對于射線轉換器定向。在這 里，定位精度必須能達到在小于IOym的范圍內，而且必須在測量技術上能進行檢驗。難以將準直光管組合在射線轉換器內，這是因為當準直光管定向時，射線轉換器 的探測元件的有效區(qū)在大多數(shù)情況下不再能從外部看到。對于間接轉換的射線轉換器，其 中射線轉換為電信號間接地通過輸入X線量子產生光脈沖實現(xiàn)，使用于產生光脈沖的閃爍 器陣列，在射線射入方向那一側用一個不透明的上部反射器遮蓋。因此在集成組合準直光 管時，不再能從外部看到閃爍器陣列的結構。由JP2003177181AA和US698M23B2已知一些射線探測器，其中，準直光管制成一 些小的單元，以及鋪瓷磚狀地或矩陣式地用螺釘與射線探測器或與射線探測器模件連接。 此外已知一些實施形式，其中，準直光管模件直接粘結在射線轉換器上。在這種情況下，準 直光管模件的定向借助射線轉換器的外棱邊進行。然而在這些已知的情況下準直光管吸 收元件可能發(fā)生的誤定位或偏傾，要在以后對已完全建成的射線轉換器進行測試時才能確 定。在這種準直光管中更換一個準直光管模件非常費時且費用很高。
發(fā)明內容
因此本發(fā)明要解決的技術問題是，將準直光管模件和射線轉換器設計為，能為射 線轉換器簡化構建和更便于維修提供前提條件。上述技術問題通過一種準直光管模件以及通過一種射線探測器得以解決。按照本發(fā)明的用于模件式構造的射線探測器的準直光管的準直光管模件，包括多 個沿準直方向相繼布設并通過支架固定的吸收元件，其中支架有定向裝置，用于準直光管模件沿準直方向的定向，當組合在射線探測器中時，支架的定向裝置與射線探測器探測機 構的定位裝置配合作用。因此定向裝置用于準直光管模件相對于射線探測器的探測機構的準確定向。在這 種設計中，準直光管模件在射線探測器內的組合與組合射線轉換器去耦地進行。通過所述 的去耦，尤其可以使這些部件彼此精密地定向或精確地重調，即使當其組合在射線探測器 內后仍能用低的花費實施。構建一個射線探測器可例如按下述方式實現(xiàn)在過程的一些分 開的步驟中，一方面使用一些單個的射線轉換器模件構成射線轉換器，以及另一方面與之 去耦地在探測機構中使用各準直光管模件。在設置在支架內的定向裝置的基本位置下進行 準直光管模件的定位，所述定向裝置與探測機構對應的定位裝置配合作用。相應的定向裝 置和定位裝置可規(guī)定用于組合射線轉換器模件。在過程下一個步驟中，如果需要，可以將射 線轉換器模件相對于準直光管模件準確地重調或定向。因此通過設置在支架內并在探測機構側面與相應的定位裝置配合作用的定向裝 置，為簡化構建和更便于維修創(chuàng)造了前提條件。在支架內的定向裝置優(yōu)選地是槽。這種例如為U形槽的定向裝置，可以以非常精 確的方式方便地制成。支架優(yōu)選地有附加的支承裝置，用于準直光管模件沿射線射入方向的定位，當組 合在射線探測器中時，支承裝置與射線探測器探測機構的支承裝置配合作用。因此在從重 力作用方向裝入準直光管模件時，準直光管模件的重量沒有支承在定向裝置上，所以定向 精度不會由于定向裝置有附加的機械負荷而降低。在最簡單的情況下，支承裝置是支架的 棱邊，在組合時它們貼靠在探測機構的支承面上。這種支承裝置可用特別簡單和精確的方 式制造。按本發(fā)明一項有利的擴展設計，支架由兩個沿準直方向延伸的支架元件構成，其 中，吸收元件與支架元件十字形連接。支架元件作為承力部分構成兩個其中固定吸收元件 的側壁。因此支架非常簡單以及可以用低的費用制造。吸收元件與支架元件之間的十字形 連接保證準直光管必要的穩(wěn)定性。在理想情況下支架元件設計為完全相同的。兩個支架元件和/或吸收元件優(yōu)選地設計成板狀。通過這些元件與此相關聯(lián)的堆 疊的可能性，所有為構成準直光管需要的支架元件，可以通過同時金屬絲腐蝕，在唯一的一 道工序內制成。這相應地也適用于制造吸收元件，其中，直至300個吸收元件可以通過同時 金屬絲腐蝕在唯一的一道工序內制成。吸收元件與支架元件之間的十字形連接優(yōu)選地是插塞連接。插塞連接可用低的成 本制成，同時在各支架元件內提供吸收元件的可靠固定。以特別簡單的方式插塞連接可以 由吸收元件內和/或支架元件內的槽或縫構成。此外槽或縫的位置、尺寸及方向借助金屬 絲腐蝕可以非常精確地規(guī)定在幾個ym的范圍內。因此互相插接的元件可以非常準確地彼 此定向。在這里，所述插塞連接滿足雙重功能。它們不僅用于元件相互間的機械固定，而且 還用于元件的彼此定向。所述的定向在這里例如通過將一個元件在一個由縫構成的導引通 道內導引實現(xiàn)。在這里使用金屬絲腐蝕法有另一個優(yōu)點在支架元件上用于固定吸收元件的槽或 縫和定向裝置，可以在不重新夾緊支架元件的情況下加工出來。由此避免通過重新夾緊可 能帶來的定位誤差。因此可以制造一種準直光管模件，其中，吸收元件相對于定向裝置的定向和位置的公差，在機器的不準確度范圍內，亦即在幾個μ m范圍內。按本發(fā)明的一項有利的擴展設計，吸收元件內的縫在構成插塞連接時十字形插套 在支架元件內與之對應的縫中。元件通過這兩個縫相互間的導向并由此使彼此占據(jù)預先確 定的位置。按另一項有利的擴展設計，將吸收元件與支架元件在十字形連接點附加粘結。由 此附加地使插塞連接固定以及增加準直光管模件的強度。為了提高準直光管的總體穩(wěn)定性，按本發(fā)明的一項擴展設計，準直光管模件沿射 線射入方向和/或沿射線反射方向有至少一個覆蓋元件，吸收元件的縱棱至少部分在其中 導引。在覆蓋元件上導引吸收元件的縱棱，保證吸收元件即使在大面積地被Z字形地覆蓋 和在高旋轉速度的情況下，也能穩(wěn)定地保持定位和定向。也就是說，通過安裝覆蓋元件，尤 其補償了攝影系統(tǒng)旋轉時在吸收元件外部區(qū)上產生的總是反向的橫向力。此外，吸收元件 借助覆蓋元件防止機械作用并因而避免損壞或污染。支架元件優(yōu)選地有一個固定裝置，準直光管模件可借助它固定在探測機構上。這 種固定裝置可例如是一個用于安裝固定螺釘或固定元件的孔。由此保證，保持準直光管模 件通過定向裝置賦予的相對于探測機構的位置。但也可以設想，支架的定向裝置還附加地 滿足固定裝置的功能。按本發(fā)明的第二個方面，射線探測器有一個探測機構，用于固定準直光管和與之 對準的射線轉換器，其中，準直光管由上面已說明的準直光管模件構成，以及其中，為了將 準直光管模件相對于探測機構準確定位，準直光管模件的定向裝置嚙合在探測機構對應的 定位裝置中。按本發(fā)明的射線探測器一項有利的擴展設計，射線轉換器再分成一些射線轉換器 模件，其中，各準直光管模件分別覆蓋兩個、三個、四個或五個射線轉換器模件。通過準直光 管的這種針對射線轉換器的分段，準直光管可以在定位精度的誤差可忽略不計的情況下迅 速建構。準直光管模件可按以下步驟制造a)借助金屬絲腐蝕，同時加工尤其用于為準直光管所需要的全部準直光管模件的 支架元件，b)借助金屬絲腐蝕，同時加工尤其用于其中至少一個準直光管模件的吸收元件，c)借助定位工具將支架元件彼此相對定向，d)將吸收元件搭掛在支架元件中，以及為構成插塞連接所述吸收元件和支架元件 有對應的縫，e)將吸收元件與支架元件粘結，以及f)將覆蓋元件沿射線射入方向和/或沿射線反射方向安裝并粘結在吸收元件縱 棱上。
下面借助實施例和參見附圖詳細說明本發(fā)明。其中圖1示意表示計算機斷層造影儀；圖2表示按本發(fā)明有兩個支架元件處于部分裝備吸收元件狀態(tài)的準直光管模件；
5
圖3表示處于完全裝備狀態(tài)的圖2所示的準直光管模件；圖4表示按本發(fā)明的準直光管模件，它裝備有用于將準直光管模件固定在X射線 探測器探測機構上的固定元件；圖5表示固定元件的細節(jié)圖；圖6表示按本發(fā)明在射線射入方向側具有覆蓋元件處于部分裝備狀態(tài)的準直光 管模件；圖7表示圖6所示的準直光管模件的一部分；圖8表示按本發(fā)明在射線反射方向側具有覆蓋元件處于部分裝備狀態(tài)的準直光 管模件；圖9表示探測機構的一個局部，沒有裝入準直光管模件；以及圖10表示圖8所示的探測機構和按本發(fā)明的準直光管模件。附圖中作用相同的部分采用同樣的附圖標記。為了視圖清晰起見，對于圖中重復 的元件，例如吸收元件2，總是只有一個元件標注了附圖標記。這些附圖均為示意圖，并且不 一定符合尺寸比例，以及在各附圖之間的尺寸比例可以改變。
具體實施例方式圖1表示計算機斷層造影儀16，它包括形式上為X射線管的射線源17，X射線扇 面19從其焦點18射出。X射線扇面19穿過要檢查的對象20或病人，命中射線探測器3， 在這里命中X射線探測器。X射線管17和X射線探測器3彼此相對置地安裝在計算機斷層造影儀16 (在這 里沒有表示)的臺架上，該臺架可沿φ方向繞計算機斷層造影儀16的系統(tǒng)軸線ζ (=病人軸 線)旋轉。也就是說φ方向體現(xiàn)臺架的周向，以及ζ方向是要檢查的對象20的縱向。在計算機斷層造影儀16工作時，安裝在臺架上的X射線管17和X射線探測器3 繞對象20旋轉，此時從不同投射方向獲得對象20的X射線照片。X射線的每次投射，使穿 過對象20進入并因而削弱的X射線命中X射線探測器3。在這里X射線探測器3產生與命 中的X射線強度相應的信號。將X射線轉換為電信號借助射線轉換器13實現(xiàn)，它由在這里沒有表示的射線轉換 器模件構成。每個射線轉換器模件有排成一個陣列的探測器元件23。每個探測器元件23 的信號產生借助一個光電二極管沈進行，它與閃爍器27光耦合。接著，根據(jù)用X射線探測 器3如此檢測到的信號，計算裝置21按眾所周知的方式計算對象20的一個或多個二維或 三維圖像，它們可以展示在顯示器22上。從X射線管17焦點18射出的一次射線，尤其在對象20中沿不同的空間方向散 射。這些所謂的二次射線在探測器元件23內產生信號，它們可以與一次射線為圖像再現(xiàn)所 需的信號沒有區(qū)別。因此，不采取其他措施，二次射線將導致對所探測射線錯誤的解讀，并 因而嚴重惡化借助計算機斷層造影儀16獲得的圖像。為限制二次射線的影響，借助準直光管1基本上僅使X射線從焦點18射出的份 額，亦即一次射線部分，無阻礙地透過射線轉換器13，而二次射線在理想的情況下被吸收元 件6的吸收面完全吸收。準直光管1由多個準直光管模件2構成，它們沿在這種情況下與φ方向重合的準直
6方向φ相繼布設。準直光管ι的模件式結構由于更好的可操作性因而減小組合工作量，以及 降低χ射線探測器3的成本和維護費用，因為在發(fā)生故障時僅須更換小部分，亦即個別準直 光管模件2，而不必更換整個準直光管1。圖2表示這種準直光管模件2處于部分裝備吸收元件6的狀態(tài)，以及圖3表示完 全裝備的狀態(tài)。準直光管模件2裝備有許多沿準直方向φ相繼布設并通過支架4固定的吸 收元件6。在本實施例中，支架4由兩個沿準直方向φ延伸的支架元件5組成。在裝備過程 中，支架元件5固定在一個沒有表示的定位工具中，以保證支架元件5彼此準確定向。吸收 元件6與支架元件5借助插塞連接十字形連接。為此在吸收元件6內和支架元件5內加工 有縫8、9，其中，支架元件5內每一個縫9與吸收元件6的兩個縫8之一對應。在圖2中懸 浮表示的吸收元件6在支架元件5內插入時，對應的縫8、9十字形插套。在這里，這些縫8、 9沿其軸向長度有恒定的寬度，以及為各自的相配件構成一個導向通道。因此吸收元件6在 建成插塞連接時，相對于支架元件5占據(jù)一個確定的位置，而且還與其機械耦合。為了提高 機械穩(wěn)定性，這兩個元件5、6在相應的連接點再附加地相互粘結。此外，每個支架元件5有形式上為槽的定向裝置7，當組合在X射線探測器3中時， 它們用于準直光管模件2沿準直方向φ的定向。更準確地說，支架元件5的定向裝置7，如 圖10中表示的那樣，嚙合在形式上為在探測機構12側面上凸塊的對應的定位裝置14內。 在支架元件5內的槽7和探測機構12內的凸塊14，沿準直方向φ構成一種閉合的連接。在 本例中槽7的剖面是U形。當然也可以設想，凸塊14處于支架元件5的側面，而槽7處于 探測機構12的側面。決定性的是，在此設計方案中各準直光管模件2可以與X射線探測器3的射線轉 換器13去耦地裝入探測機構12內。通過所述的去耦，使得準直光管模件2的更換和準直光 管模件2與射線轉換器13之間相對位置的重調更簡便。此外，支架元件5有支承裝置觀， 在這里是在射線反射方向25側面上的支架元件5縱棱的形式。借助這種支承裝置觀，準 直光管模件2沿射線射入方向M相對于探測機構12定位。在裝入狀態(tài)，如后面針對圖10 說明的那樣，棱邊觀安放在形式上為在探測機構12側面上凸起的支承裝置四上。在支架 元件5上附加地設有固定裝置11，準直光管模件2借助它們可以固定其相對于探測機構12 的位置。在最簡單的情況下，固定裝置11是支架元件5中的一些孔。支架元件5設計為對稱的板狀。因此借助金屬絲腐蝕可以在唯一的一道工序內高 精度地加工出全部為構建準直光管1所需要的支架元件5。此外有利的是，縫8和在各支架 元件5內的槽7可以在不重新夾緊工件的情況下完成，所以在吸收元件6的定向、固定裝置 7、11、8之間的誤差，處于機器不準確度范圍內并因而在僅幾個μ m的范圍內。在圖4中可看到按本發(fā)明的準直光管模件2，它附加地裝備有固定元件30，用于將 準直光管模件2固定在探測機構12上。圖5表示其中一個固定元件30的詳圖。它有一個 帶孔32的基體31，孔32用于穿過固定銷或固定螺釘。將孔32橫向于軸向33的尺寸確定 為，允許相對于探測機構12在某個公差范圍內調整固定元件30，并因而調整與之連接的準 直光管模件2。在基體31上附加地安裝一個形式上為銷子或栓塞的固定裝置34。銷子34 配合準確地插入支架元件5側面對應的鉆孔狀固定裝置11中。銷子34的軸向35和孔32 的軸向33互相垂直地延伸，所以在準直光管模件2與探測機構12之間的固定，可以從射線 射入方向M借助固定銷或固定螺釘實現(xiàn)。從這一方向出發(fā)，可以方便地接近X射線探測器3并因而可以簡單地固定和重調準直光管模件2。為提高吸收元件6沿射線射入方向對和射線反射方向25的穩(wěn)定性和為了保護吸 收元件6，在本實施例中準直光管模件2分別裝備五個覆蓋元件10。圖6表示沿射線射入 方向M部分裝備覆蓋元件10的準直光管模件2。由圖7可見準直光管模件2局部詳圖。 圖8表示部分裝備覆蓋元件10的準直光管模件2沿射線反射方向25的透視圖。每個覆蓋元件10有精確加工的導槽36，吸收元件6的縱棱在其中導引并固定。這 些覆蓋元件10用對于X射線透明的材料制成。圖9表示部分探測機構12，沒有準直光管模件2，以及圖10表示包括一個已裝入 的準直光管模件2。為了準直光管模件2的定向，探測機構12有形式上為栓塞的定位裝置 14，它們嚙合在準直光管模件2的定向裝置7內并因而將其置于沿準直方向φ的位置。為 了在探測機構12中支承準直光管模件2，將支架元件5的棱邊觀貼靠在探測機構12側面 對應的凸起四上。此外，探測機構12還有一些孔，它們與支架元件5側面相應的孔11對 應。為了固定，這兩個部分借助這些孔11、37用螺釘互相連接。應當指出，這些實施形式不應認為僅限于一個準直光管模件2，它只是使用于抑制 沿φ方向的散射。對于本發(fā)明并不重要的是，準直光管模件2除此之外是否有在這里沒有 表示的沿Z軸的方向相繼布設的附加的吸收元件6，用于抑制沿Z方向的散射。此外還應指 出，在按規(guī)定使用準直光管模件2時，射線射入方向對和射線反射方向25相當于射入或反 射的射線的方向?？梢愿爬ǖ卣f本發(fā)明提供一種用于模件式構造射線探測器3的準直光管1的準直光管模件2，包 括多個沿準直方向φ前后排列并通過支架4固定的吸收元件6，其中支架4有定向裝置7，用 于準直光管模件2沿準直方向φ的定向，當組合在射線探測器3中時，定向裝置7與射線探 測器3探測機構12的定位裝置14配合作用。由此為準直光管模件2與射線轉換器13去 耦地組合創(chuàng)造前提條件，從而可以以簡單的方式構建準直光管1和調整一個在射線轉換器 13與準直光管2之間所占據(jù)的位置。此外，本發(fā)明還涉及一種具有這種準直光管模件2的 射線探測器2。
權利要求
1.一種用于模件式構造射線探測器(3)的準直光管(1)的準直光管模件(2)，包括多 個沿準直方向(φ )相繼布設并通過支架(4)固定的吸收元件(6)，其中支架(4)有定向裝置 (7)，用于準直光管模件(2)沿準直方向(φ )的定向，當組合在射線探測器(3)中時，所述定 向裝置⑵與射線探測器(3)探測機構(12)的定位裝置(14)配合作用。
2.按照權利要求1所述的準直光管模件(2)，其中，定向裝置(7)是支架(4)內的槽。
3.按照權利要求1或2所述的準直光管模件(2)，其中，支架(4)有支承裝置(28)，用 于準直光管模件沿射線射入方向(24)定位，當組合在射線探測器(3)中時，支架(4)的所 述支承裝置(28)與射線探測器(3)探測機構(12)的支承裝置(29)配合作用。
4.按照權利要求3所述的準直光管模件(2)，其中，所述支架(4)的支承裝置(28)是 支架⑷的棱邊。
5.按照權利要求1至4之一所述的準直光管模件(2)，其中，所述支架(4)由兩個沿準 直方向(φ )延伸的支架元件(5)構成，以及其中，吸收元件(6)與支架元件(5)十字形連接。
6.按照權利要求5所述的準直光管模件(2)，其中，所述支架元件(5)和/或吸收元件 (6)設計成板狀。
7.按照權利要求5或6所述的準直光管模件(2)，其中，所述吸收元件(6)與支架元件 (5)之間的十字形連接是插基連接。
8.按照權利要求7所述的準直光管模件(2)，其中，所述插塞連接通過吸收元件(6)內 和/或支架元件(5)內的槽或縫(8、9)構成。
9.按照權利要求7或8所述的準直光管模件(2)，其中，所述吸收元件(6)內的縫⑶ 十字形地插套入所述支架元件(5)內與之對應的縫(9)中。
10.按照權利要求7至9之一所述的準直光管模件(2)，其中，將所述吸收元件(6)與 支架元件(5)在十字形連接點附加粘結。
11.按照權利要求1至10之一所述的準直光管模件(2)，其中，準直光管模件(2)沿射 線射入方向(24)和/或沿射線反射方向(25)有至少一個覆蓋元件(10)，吸收元件(6)的 縱棱至少部分在其中導引。
12.按照權利要求1至11之一所述的準直光管模件(2)，其中，支架元件(5)有一個固 定裝置(11)，準直光管模件(2)可借助它固定在探測機構(12)上。
13.一種射線探測器，有一個探測機構(12)，用于固定準直光管(1)和與之對準的射線 轉換器(13)，其中，準直光管(1)由按照權利要求1至12之一所述的準直光管模件(2)構 成，以及其中，為了準直光管模件⑵相對于探測機構(12)的準確定位，準直光管模件(2) 的定向裝置⑵嚙合在探測機構(12)對應的定位裝置(14)中。
14.按照權利要求13所述的射線探測器，其中，射線轉換器(13)再分成一些射線轉換 器模件(15)，以及其中，各準直光管模件(2)分別覆蓋兩個、三個、四個或五個射線轉換器 模件(15)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于模件式構造射線探測器(3)的準直光管(1)的準直光管模件(2)，包括多個沿準直方向(φ)相繼布設并通過支架(4)固定的吸收元件(6)，其中支架(4)有定向裝置(7)，用于準直光管模件(2)沿準直方向(φ)的定向，當組合在射線探測器(3)中時，定向裝置(7)與射線探測器(3)探測機構(12)的定位裝置(14)配合作用。由此為準直光管模件(2)與射線轉換器(13)去耦地組合創(chuàng)造前提條件，從而可以以簡單的方式構建準直光管(1)和調整一個在射線轉換器(13)與準直光管(2)之間所占據(jù)的位置。此外，本發(fā)明還涉及一種具有這種準直光管模件(2)的射線探測器(2)。
文檔編號G01T7/00GK102096092SQ201010572158
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月2日
發(fā)明者安德烈亞斯·弗羅因德 申請人:西門子公司