專利名稱：用于檢測和/或發(fā)射輻射的模塊化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測和/或發(fā)射輻射的具有載架和一組模塊的模塊化裝置，用于這種裝置的載架，用于這種裝置的模塊，以及帶有這種裝置的成像裝置。
美國專利US 5991357中描述了一種用于CT(計(jì)算機(jī)控制X射線斷層分析)系統(tǒng)的X射線檢測器，該檢測器包括環(huán)形載架以及成一條直線地安裝在載架上的一組檢測器模塊。檢測器模塊包括具有兩個(gè)孔的外殼，通過所述孔而利用銷釘或螺栓將模塊固定在載架上。在該文獻(xiàn)所述的系統(tǒng)中，更大的、特別是二維陣列的檢測器模塊的構(gòu)造不是所預(yù)期的，并且是不可能實(shí)現(xiàn)的。
基于這種情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種例如輻射檢測器的模塊化裝置，該裝置可以容易地組裝成許多種尺寸和/或形狀。
該目的通過權(quán)利要求1的模塊化裝置、權(quán)利要求13的載架、權(quán)利要求14的模塊、權(quán)利要求15的成像裝置來實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明的模塊化裝置可以是用于任何一種輻射的檢測器或發(fā)射器，包括電磁輻射、特別是X射線和(超)聲波。在下文中，用于輻射的檢測器通常被視為該裝置的示例，可是本發(fā)明并不局限于這種應(yīng)用。該模塊化裝置包括下列構(gòu)件具有安裝面和一組第一連接元件的載架。
一組用于檢測入射的輻射或用于發(fā)射輻射的模塊，其中，每一個(gè)模塊包括可與其中一個(gè)第一連接元件聯(lián)接以形成接頭(即允許在連接元件之間作有限相對運(yùn)動的聯(lián)接)的第二連接元件。
所述模塊化裝置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，可以通過將模塊與載架安裝面中的相應(yīng)第一連接元件聯(lián)接，從而容易地安裝一系列模塊。舉例來說，可以選擇安裝面的形狀，使得可形成輻射檢測器感測區(qū)域的預(yù)期形狀。另外，由于模塊與載架通過接頭相聯(lián)接，因此單一模塊可以容易地在預(yù)期方向上對齊，例如在CT系統(tǒng)的X射線管的焦點(diǎn)上。
由連接元件形成的接頭優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)接頭，即允許在至少一條軸線上旋轉(zhuǎn)和/或繞一個(gè)點(diǎn)回轉(zhuǎn)的接頭?？蛇x的是，接頭可以是允許在連接元件之間進(jìn)行相對線性運(yùn)動的線性接頭。
根據(jù)模塊化裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)模塊安裝在載架上時(shí)，模塊會相互接觸。由于這些接觸，模塊之間相互施加作用力，其中，由于與載架的柔性聯(lián)接而容許檢測器模塊的相應(yīng)位移就減小了所有力的合力(或更準(zhǔn)確而言是勢能)。這樣，輻射檢測器的檢測器模塊將自對準(zhǔn)。然而在最終狀態(tài)下，理論上(如果保持了所有的公差)在模塊之間沒有接觸，而只有微小的間隙。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，模塊包括一個(gè)直徑大于模塊其它部分的機(jī)械堅(jiān)固的底座部分。因此，借助于底座部分來實(shí)現(xiàn)模塊之間的接觸，從而保護(hù)了模塊的感測部分。
原理上，載架和模塊的第一和第二連接元件可以多種不同的方式分別獲得。根據(jù)第一實(shí)施例，第二連接元件是球或圓柱體，其在與相應(yīng)軸承聯(lián)接時(shí)各自允許繞點(diǎn)或軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
根據(jù)第二實(shí)施例，第一連接元件可具體由安裝面中的圓形或矩形孔構(gòu)成，其中，第二連接元件可卡扣入或穿過所述孔，或者通過鎖緊元件(例如螺釘或螺母)而固定在孔中。本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這些孔可以容易地通過對載架鉆孔來制造，其中，載架可以是諸如具有某種形狀的金屬板。特別是，第一和第二實(shí)施例可以組合起來。因此，作為第二連接元件的球/圓柱體可以配合到圓形/矩形孔中或穿過所述孔而接合起來。為了得到卡扣結(jié)構(gòu)，球/圓柱體的直徑應(yīng)該稍微大于孔入口的直徑，并且載架和/或球/圓柱體的材料應(yīng)該有些彈性。在這種情況下，第一和第二連接元件分別形成了可易于安裝和拆卸的球窩接頭或鉸鏈。球/圓柱體一般位于模塊的下面，使得模塊本身可以相互緊靠地安裝，從而構(gòu)成了檢測器的實(shí)際無間隙的感測區(qū)域。
在上述的第二實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展中，第二連接元件(例如球或圓柱體)在固定在載架的孔上時(shí)將從載架的背面突出。因此，就可從載架背面容易地接觸到第二連接元件，從那里可以將第二連接元件推回，以便從載架上拆除模塊。這樣，模塊的拆卸可以不需要任何專用工具來進(jìn)行。
根據(jù)第三實(shí)施例，第二連接元件可以是撓性桿，例如緊繞的螺旋體。這種桿將允許模塊(大致)在球面上繞載架上的桿的固定點(diǎn)而運(yùn)動。
安裝面可以是給定應(yīng)用所需的任意形狀。特別地，安裝面可以是平面、圓柱面或球面的一部分。在圓柱面或球面的情形下，模塊將分別與圓柱面的軸線或球面的中心對準(zhǔn)。舉例來說，在X射線裝置中需要這樣的設(shè)置，其中在X射線裝置中，X射線管位于球面的中心。
大體上，檢測器模塊可以是任意形狀和尺寸。優(yōu)選的是，檢測器模塊具有允許平面無間隙填充的形狀。特別是，檢測器模塊可以由具有矩形截面的類似棱柱或具有六邊形截面的類似棱柱形成(即，檢測器模塊是塊或長方體)，使得檢測器模塊可以安裝在規(guī)則的柵格上，從而以模塊間無間隙的狀態(tài)而覆蓋某些區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，模塊包括用于檢測入射輻射的感測元件以及安裝在所述感測元件上的防散射柵格。舉例來說，防散射柵格可以由類似聚合物的可模制材料通過注射成型而成，或由金屬通過鑄造而成。防散射柵格的目的是防止散射的輻射到達(dá)感測元件上，從而提高了信噪比。另外，這種模塊可以包括用于將X射線轉(zhuǎn)換為光量子的閃爍器。
在大多數(shù)情況下、例如為了供應(yīng)工作電壓，需要電接觸模塊，以便控制模塊或從模塊中讀取信號。為了提供這些電連接中的其中至少一些電連接，第一和第二連接元件優(yōu)選在聯(lián)接到一起時(shí)形成至少一個(gè)電觸點(diǎn)。最優(yōu)選的是，第一和第二連接元件適于兩個(gè)電觸點(diǎn)，以用于經(jīng)由載架來提供工作電壓。
本發(fā)明進(jìn)一步包括用于上述類型模塊化裝置的載架和模塊。這些元件可具有與整個(gè)模塊化裝置有關(guān)的上述任意特征。
另外，本發(fā)明包括一種成像裝置，該成像裝置包含上述類型的X射線感測模塊化裝置。具體而言，該成像裝置可以是CT系統(tǒng)或PET(正電子X射線層析術(shù))掃描器。
本發(fā)明的這些和其它方面將結(jié)合下面所描述的實(shí)施例來闡明。
下面將通過示例并參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的部分地安裝的輻射檢測器的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的檢測器模塊的分解圖；圖3是處于已安裝狀態(tài)的圖2所示模塊的透視圖。
附圖所示示例涉及一種用于例如為CT系統(tǒng)的X射線裝置的檢測器，可是本發(fā)明并不局限于這種應(yīng)用。就X射線裝置而言，對檢測器存在著一種需求，即要求檢測器能夠大體上在病人的縱向方向(Z方向)上隨意地延伸。這個(gè)要求可以通過下面所描述的輻射檢測器來實(shí)現(xiàn)。
在圖1中，輻射檢測器1包括載架10，以及以規(guī)則的圖案設(shè)置在載架10上的一組檢測器模塊20。載架或槽架10具有來自于球面的矩形截面形狀，并且可以由金屬板制成。另外，載架10具有排列成矩形柵格的一系列通孔11。這些孔11的軸線朝向載架10的球面形狀的中心而對準(zhǔn)。在輻射檢測器1的使用過程中，X射線束的焦點(diǎn)位于球面的所述中心。
在圖1中顯示了處于部分地安裝組裝狀態(tài)的輻射裝置1，即，有些孔11沒有安裝上檢測器模塊20，并且有些檢測器模塊20未帶防散射柵格?，F(xiàn)在將參考圖2和圖3詳細(xì)描述檢測器模塊20的結(jié)構(gòu)。
每一個(gè)檢測器模塊20主要包括三個(gè)構(gòu)件，即-底座部分22。底座部分22優(yōu)選為機(jī)械堅(jiān)固的，例如用實(shí)心材料制成，其直徑比模塊其它部分都要大，以便保護(hù)模塊的感測部分避免相互接觸。另外，底座部分22包括空置空間，該空間用于容納電子元件和/或用于建立放置電纜的通道。
-感測元件24，其用于檢測入射的X射線輻射并將其轉(zhuǎn)換成可借助于電連接器23從外部讀取的電信號。典型地，感測元件24包括將X射線轉(zhuǎn)換成光量子的閃爍器以及一列用于記錄所述光量子的光傳感器。
-位于感測元件24上方的防散射柵格25。
防散射柵格25是單通道的防護(hù)屏蔽柵，其例如可使用其中嵌有X射線吸收材料的可模制材料通過注射成型而制成?？蛇x的是，防散射柵格25可用吸收X射線的合金鑄成。
圖3顯示了處于裝配狀態(tài)下的檢測器元件20。在安裝過程中，在防散射柵格25和感測元件24的閃爍器之間的對準(zhǔn)是在將柵格25層疊在閃爍器24上時(shí)進(jìn)行的。然后將防散射柵格25和感測元件24固定在底座部分22上。整個(gè)模塊大體上具有塊或長方體的形狀，其中，感測元件24和防散射柵格25在所有方向上延伸至該主體的邊界(除了上述底座部分22的較小超尺寸部分以外)。因此，檢測器模塊20在實(shí)踐中可以放置成彼此相鄰并且無間隙，從而形成連續(xù)的感測檢測器區(qū)域。
底座部分22在其下部的小頸部上設(shè)有球21。該球21在尺寸上設(shè)置成剛好可配合到上述載架10的孔11中。因此，檢測器模塊20可以固定在載架10的安裝面12上，其中，孔11和球21一起形成了球窩接頭，其允許檢測器模塊20在一定的間隔內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。球21可通過卡扣機(jī)構(gòu)或僅僅通過配合而固定在孔11中。另外，球21可以通過附加的鎖緊元件固定，例如通過螺釘從載架10的背面來固定，或者通過可將球壓向載架10的螺紋襯套和螺母來固定。當(dāng)然，可以使用其它幾何形狀的連接元件來代替球21，例如開口球、圓柱體，(撓性的)桿或類似元件。
當(dāng)所有的檢測器模塊20都安裝在其相應(yīng)的孔11中時(shí)，他們之間的相互接觸就導(dǎo)致所有模塊的自對準(zhǔn)。因此，規(guī)則的幾何結(jié)構(gòu)就通過自對準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)，而不需要費(fèi)力的對準(zhǔn)工序。將不再需要檢測器模塊20的進(jìn)一步固定，特別是輻射檢測器1在CT系統(tǒng)上使用時(shí)，在該CT系統(tǒng)中，輻射檢測器1經(jīng)常以高速旋轉(zhuǎn)，從而通過離心力將模塊20保持就位。
上述設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是球21延伸穿過孔11，并從載架10的后面稍微突出。因此，在需要拆除模塊時(shí)，例如為了用新模塊替換舊模塊時(shí)，用戶就可以容易地將模塊推出其孔11而無需任何工具。
用于控制目的和信號讀取的檢測器模塊20的接觸可以不同的方式來提供。在圖2和圖3的實(shí)施例中，球21包含孔26，其中柔性電纜23或光纖可以穿過該孔而到達(dá)載架10的背面。電纜或光纖也可以穿過由底座部分22的凹槽和/或孔所形成的通道。另外，模塊20的側(cè)面可以包含用于通過光信號來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的光發(fā)射器和接收器(未示出)。
如圖2所示，球21(或任何其它連接元件)可以再分成兩個(gè)或多個(gè)由絕緣體21a分開的接觸區(qū)域21c和優(yōu)選的中間分隔區(qū)域21b。當(dāng)安裝到載架10上時(shí)，接觸區(qū)域21c就接觸載架上的相應(yīng)接觸區(qū)域。可以利用這些接觸為模塊20提供工作電壓。
檢測器模塊1的設(shè)計(jì)原則可以在要大面積地安裝模塊的任何情況下使用。尤其是與CT系統(tǒng)或PET掃描器有關(guān)的情況下。
最后，需要指出的是，在本發(fā)明申請中，術(shù)語“包括”并不排除其它的元件或步驟，術(shù)語“一個(gè)”或“一組”等用語并不排除多個(gè)的形式，并且單個(gè)處理器或其它元件可完成幾個(gè)機(jī)構(gòu)的功能。另外，權(quán)利要求書中的標(biāo)號不應(yīng)被視為限制了其范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測和/或發(fā)射輻射的模塊化裝置(1)，包括具有安裝面(12)和一組第一連接元件(11)的載架(10)；用于檢測和/或發(fā)射輻射的一組模塊(20)，每一個(gè)模塊都包含可以與其中一個(gè)所述第一連接元件(11)相聯(lián)接以形成接頭的第二連接元件(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述接頭適于允許關(guān)于至少一條軸線旋轉(zhuǎn)和/或圍繞一個(gè)點(diǎn)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動和/或線性運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，當(dāng)所述模塊(20)安裝在所述載架(10)上時(shí)，所述模塊可相互接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述模塊(20)包括直徑比所述模塊其它部分要大的底座部分(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述第二連接元件是球(21)或圓柱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述第一連接元件由所述安裝面(12)中的圓形或矩形孔(11)構(gòu)成，并且所述第二連接元件(21)可以卡扣入或穿過所述孔(11)或者通過鎖緊元件而固定在所述孔(11)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化裝置，其特征在于，所述第二連接元件(21)在固定于所述孔(11)中時(shí)從所述載架(10)的背面突出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述第二連接元件是撓性桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述安裝面(12)是平面、圓柱面或球面的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述模塊(20)具有允許進(jìn)行平面無間隙填充的形狀，特別是具有矩形或六邊形橫截面的棱柱形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述模塊(20)包括其上安裝有防散射柵格(25)的感測元件(24)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化裝置，其特征在于，所述第一和第二連接元件(11，21)適于在聯(lián)接于一起時(shí)形成至少一個(gè)電觸點(diǎn)。
13.一種用于檢測和/或發(fā)射輻射的模塊化裝置(1)所用的載架(10)，包括安裝面(12)和一組第一連接元件(11)，所述第一連接元件(11)可與模塊(20)的第二連接元件(21)相聯(lián)接而形成接頭。
14.一種用于檢測和/或發(fā)射輻射的模塊化裝置(1)所用的模塊(20)，包括可與載架(10)的第一連接元件(11)相聯(lián)接以形成接頭的第二連接元件(21)。
15.一種成像裝置、特別是CT系統(tǒng)或PET掃描器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線感測模塊化裝置(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測和/或發(fā)射輻射的裝置，尤其是X射線檢測器1，該裝置包括其上安裝有檢測器模塊20陣列的載架10。載架10包括孔11，位于檢測器模塊20背面的球可以穿過該孔而插入，以便固定模塊并使模塊仍然可以一定程度地旋轉(zhuǎn)。由于這種旋轉(zhuǎn)自由度，檢測器模塊20就可在裝配過程中自對準(zhǔn)。
文檔編號G01T1/20GK101027000SQ200580012066
公開日2007年8月29日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者R·多爾謝德, G·富格特邁爾, R·斯特德曼 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司