专利名称：用于模件式构造准直光管的准直光管模件和射线探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于模件式构造射线探测器的准直光管的准直光管模件以及涉 及一种射线探测器。
背景技术：
散射的射线主要通过从射线源焦点射出的一次射线与要检查的对象相互作用造 成。基于这种相互作用，因而从一个与一次射线相比不同空间方向命中射线探测器射线转 换器上的散射射线，引起再现图像中的图像伪影。因此为了减小散射射线在探测器信号中被探测的份额，在射线转换器上游连接准 直光管。已知的准直光管例如包括一些沿准直方向并列布置以及就其纵向尺寸而言单方向 定向的吸收元件。吸收元件的吸收面沿径向扇形地对准射线源焦点，所以空间方向中只有 朝焦点方向的射线才能命中射线探测器。另一方面，散射射线的份额被吸收元件的吸收面 吸收。吸收元件相对于额定方向的轻微偏倾，或吸收元件或整个准直光管相对于射线转 换器的误定位，已经会导致遮蔽射线转换器的有效区并因而导致篡改或减小可获得的信 号，亦即信噪比。因此，在构建射线探测器时一项特殊挑战是，一方面应以非常精密的方式 制造准直光管，以及另一方面准直光管应以极其准确的方式相对于射线转换器定向。在这 里，定位精度必须能达到在小于IOym的范围内，而且必须在测量技术上能进行检验。难以将准直光管组合在射线转换器内，这是因为当准直光管定向时，射线转换器 的探测元件的有效区在大多数情况下不再能从外部看到。对于间接转换的射线转换器，其 中射线转换为电信号间接地通过输入X线量子产生光脉冲实现，使用于产生光脉冲的闪烁 器阵列，在射线射入方向那一侧用一个不透明的上部反射器遮盖。因此在集成组合准直光 管时，不再能从外部看到闪烁器阵列的结构。由JP2003177181AA和US698M23B2已知一些射线探测器，其中，准直光管制成一 些小的单元，以及铺瓷砖状地或矩阵式地用螺钉与射线探测器或与射线探测器模件连接。 此外已知一些实施形式，其中，准直光管模件直接粘结在射线转换器上。在这种情况下，准 直光管模件的定向借助射线转换器的外棱边进行。然而在这些已知的情况下准直光管吸 收元件可能发生的误定位或偏倾，要在以后对已完全建成的射线转换器进行测试时才能确 定。在这种准直光管中更换一个准直光管模件非常费时且费用很高。

发明内容
因此本发明要解决的技术问题是，将准直光管模件和射线转换器设计为，能为射 线转换器简化构建和更便于维修提供前提条件。上述技术问题通过一种准直光管模件以及通过一种射线探测器得以解决。按照本发明的用于模件式构造的射线探测器的准直光管的准直光管模件，包括多 个沿准直方向相继布设并通过支架固定的吸收元件，其中支架有定向装置，用于准直光管模件沿准直方向的定向，当组合在射线探测器中时，支架的定向装置与射线探测器探测机 构的定位装置配合作用。因此定向装置用于准直光管模件相对于射线探测器的探测机构的准确定向。在这 种设计中，准直光管模件在射线探测器内的组合与组合射线转换器去耦地进行。通过所述 的去耦，尤其可以使这些部件彼此精密地定向或精确地重调，即使当其组合在射线探测器 内后仍能用低的花费实施。构建一个射线探测器可例如按下述方式实现在过程的一些分 开的步骤中，一方面使用一些单个的射线转换器模件构成射线转换器，以及另一方面与之 去耦地在探测机构中使用各准直光管模件。在设置在支架内的定向装置的基本位置下进行 准直光管模件的定位，所述定向装置与探测机构对应的定位装置配合作用。相应的定向装 置和定位装置可规定用于组合射线转换器模件。在过程下一个步骤中，如果需要，可以将射 线转换器模件相对于准直光管模件准确地重调或定向。因此通过设置在支架内并在探测机构侧面与相应的定位装置配合作用的定向装 置，为简化构建和更便于维修创造了前提条件。在支架内的定向装置优选地是槽。这种例如为U形槽的定向装置，可以以非常精 确的方式方便地制成。支架优选地有附加的支承装置，用于准直光管模件沿射线射入方向的定位，当组 合在射线探测器中时，支承装置与射线探测器探测机构的支承装置配合作用。因此在从重 力作用方向装入准直光管模件时，准直光管模件的重量没有支承在定向装置上，所以定向 精度不会由于定向装置有附加的机械负荷而降低。在最简单的情况下，支承装置是支架的 棱边，在组合时它们贴靠在探测机构的支承面上。这种支承装置可用特别简单和精确的方 式制造。按本发明一项有利的扩展设计，支架由两个沿准直方向延伸的支架元件构成，其 中，吸收元件与支架元件十字形连接。支架元件作为承力部分构成两个其中固定吸收元件 的侧壁。因此支架非常简单以及可以用低的费用制造。吸收元件与支架元件之间的十字形 连接保证准直光管必要的稳定性。在理想情况下支架元件设计为完全相同的。两个支架元件和/或吸收元件优选地设计成板状。通过这些元件与此相关联的堆 叠的可能性，所有为构成准直光管需要的支架元件，可以通过同时金属丝腐蚀，在唯一的一 道工序内制成。这相应地也适用于制造吸收元件，其中，直至300个吸收元件可以通过同时 金属丝腐蚀在唯一的一道工序内制成。吸收元件与支架元件之间的十字形连接优选地是插塞连接。插塞连接可用低的成 本制成，同时在各支架元件内提供吸收元件的可靠固定。以特别简单的方式插塞连接可以 由吸收元件内和/或支架元件内的槽或缝构成。此外槽或缝的位置、尺寸及方向借助金属 丝腐蚀可以非常精确地规定在几个ym的范围内。因此互相插接的元件可以非常准确地彼 此定向。在这里，所述插塞连接满足双重功能。它们不仅用于元件相互间的机械固定，而且 还用于元件的彼此定向。所述的定向在这里例如通过将一个元件在一个由缝构成的导引通 道内导引实现。在这里使用金属丝腐蚀法有另一个优点在支架元件上用于固定吸收元件的槽或 缝和定向装置，可以在不重新夹紧支架元件的情况下加工出来。由此避免通过重新夹紧可 能带来的定位误差。因此可以制造一种准直光管模件，其中，吸收元件相对于定向装置的定向和位置的公差，在机器的不准确度范围内，亦即在几个μ m范围内。按本发明的一项有利的扩展设计，吸收元件内的缝在构成插塞连接时十字形插套 在支架元件内与之对应的缝中。元件通过这两个缝相互间的导向并由此使彼此占据预先确 定的位置。按另一项有利的扩展设计，将吸收元件与支架元件在十字形连接点附加粘结。由 此附加地使插塞连接固定以及增加准直光管模件的强度。为了提高准直光管的总体稳定性，按本发明的一项扩展设计，准直光管模件沿射 线射入方向和/或沿射线反射方向有至少一个覆盖元件，吸收元件的纵棱至少部分在其中 导引。在覆盖元件上导引吸收元件的纵棱，保证吸收元件即使在大面积地被Z字形地覆盖 和在高旋转速度的情况下，也能稳定地保持定位和定向。也就是说，通过安装覆盖元件，尤 其补偿了摄影系统旋转时在吸收元件外部区上产生的总是反向的横向力。此外，吸收元件 借助覆盖元件防止机械作用并因而避免损坏或污染。支架元件优选地有一个固定装置，准直光管模件可借助它固定在探测机构上。这 种固定装置可例如是一个用于安装固定螺钉或固定元件的孔。由此保证，保持准直光管模 件通过定向装置赋予的相对于探测机构的位置。但也可以设想，支架的定向装置还附加地 满足固定装置的功能。按本发明的第二个方面，射线探测器有一个探测机构，用于固定准直光管和与之 对准的射线转换器，其中，准直光管由上面已说明的准直光管模件构成，以及其中，为了将 准直光管模件相对于探测机构准确定位，准直光管模件的定向装置啮合在探测机构对应的 定位装置中。按本发明的射线探测器一项有利的扩展设计，射线转换器再分成一些射线转换器 模件，其中，各准直光管模件分别覆盖两个、三个、四个或五个射线转换器模件。通过准直光 管的这种针对射线转换器的分段，准直光管可以在定位精度的误差可忽略不计的情况下迅 速建构。准直光管模件可按以下步骤制造a)借助金属丝腐蚀，同时加工尤其用于为准直光管所需要的全部准直光管模件的 支架元件，b)借助金属丝腐蚀，同时加工尤其用于其中至少一个准直光管模件的吸收元件，c)借助定位工具将支架元件彼此相对定向，d)将吸收元件搭挂在支架元件中，以及为构成插塞连接所述吸收元件和支架元件 有对应的缝，e)将吸收元件与支架元件粘结，以及f)将覆盖元件沿射线射入方向和/或沿射线反射方向安装并粘结在吸收元件纵 棱上。


下面借助实施例和参见附图详细说明本发明。其中图1示意表示计算机断层造影仪；图2表示按本发明有两个支架元件处于部分装备吸收元件状态的准直光管模件；
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图3表示处于完全装备状态的图2所示的准直光管模件；图4表示按本发明的准直光管模件，它装备有用于将准直光管模件固定在X射线 探测器探测机构上的固定元件；图5表示固定元件的细节图；图6表示按本发明在射线射入方向侧具有覆盖元件处于部分装备状态的准直光 管模件；图7表示图6所示的准直光管模件的一部分；图8表示按本发明在射线反射方向侧具有覆盖元件处于部分装备状态的准直光 管模件；图9表示探测机构的一个局部，没有装入准直光管模件；以及图10表示图8所示的探测机构和按本发明的准直光管模件。附图中作用相同的部分采用同样的附图标记。为了视图清晰起见，对于图中重复 的元件，例如吸收元件2，总是只有一个元件标注了附图标记。这些附图均为示意图，并且不 一定符合尺寸比例，以及在各附图之间的尺寸比例可以改变。
具体实施例方式图1表示计算机断层造影仪16，它包括形式上为X射线管的射线源17，X射线扇 面19从其焦点18射出。X射线扇面19穿过要检查的对象20或病人，命中射线探测器3， 在这里命中X射线探测器。X射线管17和X射线探测器3彼此相对置地安装在计算机断层造影仪16 (在这 里没有表示)的台架上，该台架可沿φ方向绕计算机断层造影仪16的系统轴线ζ (=病人轴 线)旋转。也就是说φ方向体现台架的周向，以及ζ方向是要检查的对象20的纵向。在计算机断层造影仪16工作时，安装在台架上的X射线管17和X射线探测器3 绕对象20旋转，此时从不同投射方向获得对象20的X射线照片。X射线的每次投射，使穿 过对象20进入并因而削弱的X射线命中X射线探测器3。在这里X射线探测器3产生与命 中的X射线强度相应的信号。将X射线转换为电信号借助射线转换器13实现，它由在这里没有表示的射线转换 器模件构成。每个射线转换器模件有排成一个阵列的探测器元件23。每个探测器元件23 的信号产生借助一个光电二极管沈进行，它与闪烁器27光耦合。接着，根据用X射线探测 器3如此检测到的信号，计算装置21按众所周知的方式计算对象20的一个或多个二维或 三维图像，它们可以展示在显示器22上。从X射线管17焦点18射出的一次射线，尤其在对象20中沿不同的空间方向散 射。这些所谓的二次射线在探测器元件23内产生信号，它们可以与一次射线为图像再现所 需的信号没有区别。因此，不采取其他措施，二次射线将导致对所探测射线错误的解读，并 因而严重恶化借助计算机断层造影仪16获得的图像。为限制二次射线的影响，借助准直光管1基本上仅使X射线从焦点18射出的份 额，亦即一次射线部分，无阻碍地透过射线转换器13，而二次射线在理想的情况下被吸收元 件6的吸收面完全吸收。准直光管1由多个准直光管模件2构成，它们沿在这种情况下与φ方向重合的准直
6方向φ相继布设。准直光管ι的模件式结构由于更好的可操作性因而减小组合工作量，以及 降低χ射线探测器3的成本和维护费用，因为在发生故障时仅须更换小部分，亦即个别准直 光管模件2，而不必更换整个准直光管1。图2表示这种准直光管模件2处于部分装备吸收元件6的状态，以及图3表示完 全装备的状态。准直光管模件2装备有许多沿准直方向φ相继布设并通过支架4固定的吸 收元件6。在本实施例中，支架4由两个沿准直方向φ延伸的支架元件5组成。在装备过程 中，支架元件5固定在一个没有表示的定位工具中，以保证支架元件5彼此准确定向。吸收 元件6与支架元件5借助插塞连接十字形连接。为此在吸收元件6内和支架元件5内加工 有缝8、9，其中，支架元件5内每一个缝9与吸收元件6的两个缝8之一对应。在图2中悬 浮表示的吸收元件6在支架元件5内插入时，对应的缝8、9十字形插套。在这里，这些缝8、 9沿其轴向长度有恒定的宽度，以及为各自的相配件构成一个导向通道。因此吸收元件6在 建成插塞连接时，相对于支架元件5占据一个确定的位置，而且还与其机械耦合。为了提高 机械稳定性，这两个元件5、6在相应的连接点再附加地相互粘结。此外，每个支架元件5有形式上为槽的定向装置7，当组合在X射线探测器3中时， 它们用于准直光管模件2沿准直方向φ的定向。更准确地说，支架元件5的定向装置7，如 图10中表示的那样，啮合在形式上为在探测机构12侧面上凸块的对应的定位装置14内。 在支架元件5内的槽7和探测机构12内的凸块14，沿准直方向φ构成一种闭合的连接。在 本例中槽7的剖面是U形。当然也可以设想，凸块14处于支架元件5的侧面，而槽7处于 探测机构12的侧面。决定性的是，在此设计方案中各准直光管模件2可以与X射线探测器3的射线转 换器13去耦地装入探测机构12内。通过所述的去耦，使得准直光管模件2的更换和准直光 管模件2与射线转换器13之间相对位置的重调更简便。此外，支架元件5有支承装置观， 在这里是在射线反射方向25侧面上的支架元件5纵棱的形式。借助这种支承装置观，准 直光管模件2沿射线射入方向M相对于探测机构12定位。在装入状态，如后面针对图10 说明的那样，棱边观安放在形式上为在探测机构12侧面上凸起的支承装置四上。在支架 元件5上附加地设有固定装置11，准直光管模件2借助它们可以固定其相对于探测机构12 的位置。在最简单的情况下，固定装置11是支架元件5中的一些孔。支架元件5设计为对称的板状。因此借助金属丝腐蚀可以在唯一的一道工序内高 精度地加工出全部为构建准直光管1所需要的支架元件5。此外有利的是，缝8和在各支架 元件5内的槽7可以在不重新夹紧工件的情况下完成，所以在吸收元件6的定向、固定装置 7、11、8之间的误差，处于机器不准确度范围内并因而在仅几个μ m的范围内。在图4中可看到按本发明的准直光管模件2，它附加地装备有固定元件30，用于将 准直光管模件2固定在探测机构12上。图5表示其中一个固定元件30的详图。它有一个 带孔32的基体31，孔32用于穿过固定销或固定螺钉。将孔32横向于轴向33的尺寸确定 为，允许相对于探测机构12在某个公差范围内调整固定元件30，并因而调整与之连接的准 直光管模件2。在基体31上附加地安装一个形式上为销子或栓塞的固定装置34。销子34 配合准确地插入支架元件5侧面对应的钻孔状固定装置11中。销子34的轴向35和孔32 的轴向33互相垂直地延伸，所以在准直光管模件2与探测机构12之间的固定，可以从射线 射入方向M借助固定销或固定螺钉实现。从这一方向出发，可以方便地接近X射线探测器3并因而可以简单地固定和重调准直光管模件2。为提高吸收元件6沿射线射入方向对和射线反射方向25的稳定性和为了保护吸 收元件6，在本实施例中准直光管模件2分别装备五个覆盖元件10。图6表示沿射线射入 方向M部分装备覆盖元件10的准直光管模件2。由图7可见准直光管模件2局部详图。 图8表示部分装备覆盖元件10的准直光管模件2沿射线反射方向25的透视图。每个覆盖元件10有精确加工的导槽36，吸收元件6的纵棱在其中导引并固定。这 些覆盖元件10用对于X射线透明的材料制成。图9表示部分探测机构12，没有准直光管模件2，以及图10表示包括一个已装入 的准直光管模件2。为了准直光管模件2的定向，探测机构12有形式上为栓塞的定位装置 14，它们啮合在准直光管模件2的定向装置7内并因而将其置于沿准直方向φ的位置。为 了在探测机构12中支承准直光管模件2，将支架元件5的棱边观贴靠在探测机构12侧面 对应的凸起四上。此外，探测机构12还有一些孔，它们与支架元件5侧面相应的孔11对 应。为了固定，这两个部分借助这些孔11、37用螺钉互相连接。应当指出，这些实施形式不应认为仅限于一个准直光管模件2，它只是使用于抑制 沿φ方向的散射。对于本发明并不重要的是，准直光管模件2除此之外是否有在这里没有 表示的沿Z轴的方向相继布设的附加的吸收元件6，用于抑制沿Z方向的散射。此外还应指 出，在按规定使用准直光管模件2时，射线射入方向对和射线反射方向25相当于射入或反 射的射线的方向。可以概括地说本发明提供一种用于模件式构造射线探测器3的准直光管1的准直光管模件2，包 括多个沿准直方向φ前后排列并通过支架4固定的吸收元件6，其中支架4有定向装置7，用 于准直光管模件2沿准直方向φ的定向，当组合在射线探测器3中时，定向装置7与射线探 测器3探测机构12的定位装置14配合作用。由此为准直光管模件2与射线转换器13去 耦地组合创造前提条件，从而可以以简单的方式构建准直光管1和调整一个在射线转换器 13与准直光管2之间所占据的位置。此外，本发明还涉及一种具有这种准直光管模件2的 射线探测器2。
权利要求
1.一种用于模件式构造射线探测器(3)的准直光管(1)的准直光管模件(2)，包括多 个沿准直方向(φ )相继布设并通过支架(4)固定的吸收元件(6)，其中支架(4)有定向装置 (7)，用于准直光管模件(2)沿准直方向(φ )的定向，当组合在射线探测器(3)中时，所述定 向装置⑵与射线探测器(3)探测机构(12)的定位装置(14)配合作用。
2.按照权利要求1所述的准直光管模件(2)，其中，定向装置(7)是支架(4)内的槽。
3.按照权利要求1或2所述的准直光管模件(2)，其中，支架(4)有支承装置(28)，用 于准直光管模件沿射线射入方向(24)定位，当组合在射线探测器(3)中时，支架(4)的所 述支承装置(28)与射线探测器(3)探测机构(12)的支承装置(29)配合作用。
4.按照权利要求3所述的准直光管模件(2)，其中，所述支架(4)的支承装置(28)是 支架⑷的棱边。
5.按照权利要求1至4之一所述的准直光管模件(2)，其中，所述支架(4)由两个沿准 直方向(φ )延伸的支架元件(5)构成，以及其中，吸收元件(6)与支架元件(5)十字形连接。
6.按照权利要求5所述的准直光管模件(2)，其中，所述支架元件(5)和/或吸收元件 (6)设计成板状。
7.按照权利要求5或6所述的准直光管模件(2)，其中，所述吸收元件(6)与支架元件 (5)之间的十字形连接是插基连接。
8.按照权利要求7所述的准直光管模件(2)，其中，所述插塞连接通过吸收元件(6)内 和/或支架元件(5)内的槽或缝(8、9)构成。
9.按照权利要求7或8所述的准直光管模件(2)，其中，所述吸收元件(6)内的缝⑶ 十字形地插套入所述支架元件(5)内与之对应的缝(9)中。
10.按照权利要求7至9之一所述的准直光管模件(2)，其中，将所述吸收元件(6)与 支架元件(5)在十字形连接点附加粘结。
11.按照权利要求1至10之一所述的准直光管模件(2)，其中，准直光管模件(2)沿射 线射入方向(24)和/或沿射线反射方向(25)有至少一个覆盖元件(10)，吸收元件(6)的 纵棱至少部分在其中导引。
12.按照权利要求1至11之一所述的准直光管模件(2)，其中，支架元件(5)有一个固 定装置(11)，准直光管模件(2)可借助它固定在探测机构(12)上。
13.一种射线探测器，有一个探测机构(12)，用于固定准直光管(1)和与之对准的射线 转换器(13)，其中，准直光管(1)由按照权利要求1至12之一所述的准直光管模件(2)构 成，以及其中，为了准直光管模件⑵相对于探测机构(12)的准确定位，准直光管模件(2) 的定向装置⑵啮合在探测机构(12)对应的定位装置(14)中。
14.按照权利要求13所述的射线探测器，其中，射线转换器(13)再分成一些射线转换 器模件(15)，以及其中，各准直光管模件(2)分别覆盖两个、三个、四个或五个射线转换器 模件(15)。
全文摘要
本发明提供一种用于模件式构造射线探测器(3)的准直光管(1)的准直光管模件(2)，包括多个沿准直方向(φ)相继布设并通过支架(4)固定的吸收元件(6)，其中支架(4)有定向装置(7)，用于准直光管模件(2)沿准直方向(φ)的定向，当组合在射线探测器(3)中时，定向装置(7)与射线探测器(3)探测机构(12)的定位装置(14)配合作用。由此为准直光管模件(2)与射线转换器(13)去耦地组合创造前提条件，从而可以以简单的方式构建准直光管(1)和调整一个在射线转换器(13)与准直光管(2)之间所占据的位置。此外，本发明还涉及一种具有这种准直光管模件(2)的射线探测器(2)。
文档编号G01T7/00GK102096092SQ201010572158
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者安德烈亚斯·弗罗因德 申请人:西门子公司