專利名稱：用于射線探測器的準直器和制造其與射線探測器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于射線探測器的準直器、制造這樣的準直器的方法、以及用于制造具有準直器的射線探測器的方法。
背景技術：
散射射線主要通過從輻射源的焦點發(fā)出的一次輻射與待檢查的對象的相互作用產(chǎn)生。由于該相互作用而從與一次輻射不同的空間方向擊中在射線探測器的射線轉換器上的散射射線導致在重建的圖像中的偽影。為了降低在探測器信號中探測到的散射射線分量，由此將射線轉換器連接在準直器前面。這樣的準直器具有一維或二維布置的吸收元件，其吸收面以扇形形狀地徑向與輻射源的焦點對齊，從而只有來自于一個對準焦點的空間方向的射線能夠擊中射線探測器。準直器相對于射線探測器存在的輕微傾斜或錯誤定位，就會導致射線轉換器的激活區(qū)域的陰影，并且由此導致不正確或導致可達到的信噪比降低。由此在構造射線探測器時一個特別的挑戰(zhàn)是，以非常精確的形式相對于射線轉換器對齊準直器。在此，在幾十微米的范圍內(nèi)的定位精度必須是可實現(xiàn)的，并且也是測量技術上可檢驗的。

發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種用于射線探測器的準直器和用于制造這樣的準直器的方法，通過所述準直器和所述方法可以實現(xiàn)相對于射線轉換器進行精確定位準直器的前提條件。此外，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于構造射線探測器的方法，利用該方法可以實現(xiàn)準直器相對于射線轉換器的精確對準。本發(fā)明通過一種準直器和用于制造準直器的方法解決上述技術問題。上述技術問題還通過一種用于構造射線探測器的方法解決。按照本發(fā)明的用于射線探測器的準直器具有至少三個在準直器的射線出口表面上布置的間隔元件。它們用于相對于射線探測器的射線轉換器穩(wěn)定放置準直器。本發(fā)明從以下認識出發(fā)準直器相對于射線轉換器的精確對齊通過如下變得困難，即，相對于分別設置的額定表面，準直器的射線出口表面和為了將準直器在射線轉換器上定位而設置的支承表面具有由制造引起的公差。制造的表面與額定表面的以不平坦的形式的偏差在射線進入方向上經(jīng)常導致準直器的精確定位變得困難或者是不可能的。根據(jù)這樣的偏差的局部出現(xiàn)，可能發(fā)生，不能進行準直器相對于射線轉換器的穩(wěn)定放置。通過出現(xiàn)的搖晃從而提高了在安裝過程期間錯誤定位準直器的危險。偏差還會局部加強并且導致準直器的傾斜。因此在組合的狀態(tài)下在射線出口表面和射線轉換器的支承表面之間在射線進入方向上形成數(shù)百微米的間隙。發(fā)明人認識到，如果在準直器的射線出口表面上布置至少三個間隔元件，那么準直器相對于射線轉換器的錯誤定位的危險可以以令人驚奇的程度減小。間隔元件用于克服在集成準直器時面對的表面的不平坦。在此這樣確定它們的尺寸，使得制造的表面與額定表面的由制造引起的偏差對準直器的定位沒有影響。也就是，準直器在射線轉換器上的定位與準直器的射線出口表面的和射線轉換器的支承表面的可能的不平坦無關地進行。間隔元件具有比準直器的射線出口表面遠遠更小的基本表面。為了確保準直器的精確對齊，相應地足夠的是，僅以高的精度制造間隔元件。在準直器通過間隔元件對齊的情況下，可以在考慮更大公差的條件下制造準直器的大表面的射線出口表面，與迄今為止的準直器相比，這降低了該組件的生產(chǎn)復雜性，并且由此降低了其制造成本。通過三點支承，特別是保證了準直器的沒有傾斜危險的穩(wěn)定支承，因為通過這三個腳就確定了一個平面的所有三個自由度。在準直器的矩形的或正方形的基本表面的情況下，為了簡化定位，在射線出口表面上布置的四個間隔元件用于在射線轉換器上簡單的和直觀的定位是具有優(yōu)勢的。優(yōu)選地，根據(jù)射線出口表面和射線轉換器的支承表面的最大預計的由制造引起的在射線進入方向上與預先給出的額定表面的局部偏差之和，來確定間隔元件的尺寸。由此避免了由于在表面中的由制造引起的不平坦而錯誤定位準直器的危險，其中同時保持在射線轉換器和準直器之間形成的間隙盡可能小。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，具有間隔元件的準直器構造為一體的元件。這點特別地簡化了制造過程。在此，間隔腳例如固有地(formgebimden)由準直器的一個組成部分形成。特別在用于降低散射的準直器中要求高的定位精度，所述準直器在φ方向上和ζ 方向上構造為具有單元格形式結構的二維準直器。此處通過間隔元件實現(xiàn)的優(yōu)勢特別高。 也就是在這些準直器中與一維的準直器相比存在激活的探測器單元格區(qū)域的陰影的更高危險，因為吸收表面的傾斜在φ方向和ζ方向上都會引起陰影。優(yōu)選地按照快速制造技術、優(yōu)選借助選擇性的激光熔解來制造準直器。所謂快速制造技術是逐層地由粉狀的材料在使用物理和/或化學效應的條件下構造組件的快速的制造方法。在每個制造步驟中可以將新的層選擇性地、非常精確地并且薄地涂覆到現(xiàn)有的結構上，使得可以在其寬度、高度和位置上以非常高的精度制造吸收元件和間隔元件。在此基于層數(shù)據(jù)進行制造，所述層數(shù)據(jù)可以直接從三維表面數(shù)據(jù)中，如在CAD系統(tǒng)中呈現(xiàn)的，以簡單的方式產(chǎn)生。由此可以軟件驅動地作為一體的組件與準直器一起實現(xiàn)間隔元件。至少一個間隔元件例如由此優(yōu)選地通過從準直器的射線出口表面突出至少一個吸收元件來形成。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，間隔元件布置在準直器的射線出口表面的拐角位置或等分邊的位置上。由此通過間隔元件張開的對齊平面具有盡可能大的表面。在間隔元件的制造中的公差然后僅以小的程度作用于通過間隔元件定義的對齊平面的取向。準直器可以，如前所述，以描述的優(yōu)點按照本發(fā)明地通過一種方法來制造，在該方法中，借助快速制造技術逐層地沿著φ方向和ζ方向構造由吸收射線的材料構成的交叉的接片(Mege)，并且在該方法中附加地在準直器的射線出口表面上構造至少三個間隔元件， 它們構造為用于相對于射線探測器的射線轉換器穩(wěn)定放置準直器。在此優(yōu)選地，根據(jù)射線出口表面和射線轉換器的支承表面在射線進入方向上的由制造引起的與預定的額定表面的最大預計偏差之和，來確定間隔元件的尺寸。同樣具有優(yōu)勢的是利用塑料借助注塑方法來制造準直器，其填充以或摻以吸收X
4射線的粉末。為了制造吸收X射線的特征，粉末例如包括由鎢、鉬組成的粒子或具有鎢和/ 或鉬成分的合金。這樣的方法是常規(guī)可獲得的并且可以利用小的開銷進行。用于制造由探測器模塊組合而成的射線探測器的按照本發(fā)明的方法包括以下方法步驟a)提供射線轉換器，b)提供至少一個前面描述的按照本發(fā)明的準直器，c)將粘膠劑選擇性地或平地涂覆到至少一個準直器的射線出口表面上和/或射線轉換器的支承表面上，d)將具有其間隔元件的至少一個準直器設置在射線轉換器上以形成探測器瓦形片，e)對于預定數(shù)量的探測器瓦形片重復步驟a)至d)，f)將探測器瓦形片安裝到模塊支架上，g)對于預定數(shù)量的探測器模塊重復步驟a)至f)，并且h)將探測器模塊安裝到探測器機械裝置上以形成射線探測器。


本發(fā)明的實施例以及本發(fā)明的其他優(yōu)選實施方式在以下示意性附圖中示出。其中，圖1示意性示出了一種計算機斷層造影設備，圖2以透視性側視圖示出了具有三個探測器瓦形片的探測器模塊，圖3以分解圖示出了具有按照本發(fā)明的準直器的探測器瓦形片，并且圖4示出了在圖3中所示的準直器的在間隔元件的區(qū)域中的片段。
具體實施例方式圖中相同作用的部件利用相同的附圖標記表示。在一幅圖中重復的元件例如探測器元件22，為清楚起見，分別僅一個元件用一個附圖標記來表示。圖中的圖示是示意性的并且不一定按比例，其中在附圖之間的尺度可以改變。圖1示出了計算機斷層造影設備17，其包括以X射線管形式的射線源16，從該射線源的焦點18發(fā)出X射線扇形Μ。X射線扇形M穿過待檢查的對象19或患者，并且擊中射線探測器15，在此是X射線探測器。X射線管16和X射線探測器15彼此相對地布置在計算機斷層造影設備17的(此處未示出的)機架上，所述機架可以在φ方向上圍繞系統(tǒng)軸z(=患者軸)旋轉。也就是φ方向表示機架的圓周方向，并且Z方向表示待檢查的對象19的縱向方向。在計算機斷層造影設備17的運行中，在機架上布置的X射線管16和X射線探測器15圍繞對象19旋轉，其中從不同的投影方向上獲得對象19的X射線拍攝。對每個X射線投影，透過對象19的并且由此被衰減的X射線擊中X射線探測器。在此X射線探測器15 產(chǎn)生信號，所述信號相應于擊中的X射線的強度。從X射線到電信號的轉換借助射線轉換器9、10進行，所述射線轉換器為了位置分辨地采集X射線而被構造在單個的探測器元件22中。借助與閃爍晶體陣列9光學地耦合的光電二極管陣列10進行信號產(chǎn)生。然后分析單元20從利用X射線探測器15這樣采集的信號中以本身公知的方式計算對象19的一個或多個二維或三維圖像，所述圖像可以在顯示單元21上顯示。從X射線管16的焦點出發(fā)的一次輻射除了別的之外在對象19中在不同的空間方向上散射。該所謂的二次輻射在探測器元件22中產(chǎn)生信號，所述信號不能與一次輻射的對于圖像重建所需的信號相區(qū)別。該二次輻射由此在沒有另外的措施的情況下會導致對探測的射線的錯誤解釋并且由此導致借助計算機斷層造影設備17所獲得的圖像的極大變差。為了限制二次輻射的影響，借助準直器1，基本上僅從焦點18出發(fā)的X射線分量 (即一次輻射分量)不受阻礙地透過到達射線轉換器9、10，而二次輻射在理想情況下完全由吸收元件8的吸收表面吸收。X射線探測器15劃分為單個探測器模塊25，其中的一個可以在圖2中以透視圖看出。為了構造X射線探測器15，探測器模塊25在φ方向上通過側面布置的鉆孔23與探測器機械裝置借助螺絲連接而機械地耦合。每個探測器模塊25又劃分為單個的探測器瓦形片沈，其在該實施例中在ζ方向上成直線地并列布置。探測器瓦形片沈與模塊支架12通過螺絲連接和/或粘合連接而機械地固定。單個探測器瓦形片沈到模塊底板14或到模塊支架12的模塊電路板的電連接通過柔性電纜13來連接，該柔性電纜通過插頭11與各個探測器瓦形片沈相連。每個探測器瓦形片沈具有用于將X射線轉換到電信號的具有光電二極管陣列10和閃爍晶體管陣列9的射線轉換器9、10，以及用于降低散射射線的按照本發(fā)明的準直器1。這樣的探測器瓦形片沈在圖3中以分解圖詳細示出。準直器1為了其相對于射線轉換器9、10精確對齊而具有四個間隔元件4、5、6、7或者說間隔腳。間隔腳4、5、6、7在準直器1的矩形基礎表面的四個拐角位置處布置在射線出口表面2上。然而原則上其可以定位在射線出口表面2上的任意位置上，例如在射線出口表面2上形成的基礎表面的等分邊的位置上。在此其從基礎表面突出并且這樣確定尺寸，使得在準直器的射線出口表面2 (或者射線轉換器9、10或閃爍晶體陣列9的表面)的拱起情況下或者由制造引起的出現(xiàn)不平坦的情況下，最大程度地減少不穩(wěn)定的或有錯誤的放置準直器1。由此特別是減小在通過粘膠劑與射線轉換器9、10固定時對齊或調(diào)整準直器1時的開銷。作為粘膠劑例如可以考慮環(huán)氧粘膠劑。粘膠層或者選擇性地或者平地涂覆到射線出口表面2上。附加地或替換地， 也可以考慮將粘膠劑涂覆到射線轉換器9、10的射線進入側上。在此這樣選擇粘膠劑層厚， 使得閉合在準直器1和射線轉換器9、10之間的可能間隙。在此指出，射線探測器15分割為探測器模塊25和各個探測器模塊25分割為單個的探測器瓦形片沈，原則上可以任意取消并且相應于有效的制造或集成來選擇。此外，準直器1的分割可以自由選擇。根據(jù)精度要求、在制造過程中和在調(diào)節(jié)階段中的開銷的不同，具有優(yōu)勢的是，準直器1跨越整個射線探測器15或者僅在其他極端情況下覆蓋探測器瓦形片 26的一部分。圖4中可以看出在圖3中在間隔元件5的區(qū)域中利用圓包圍的準直器1的部分的分解圖。在該具體的實施例中，間隔元件5是吸收元件8的一部分的集成的組成部分。間隔元件5通過如下形成，S卩，吸收元件8從四個在準直器1的拐角區(qū)域中布置的準直器單元格相對于其余的吸收元件8從基礎表面突出。具有吸收元件8和具有間隔元件5的準直器1例如可以借助快速制造技術在僅一個處理步驟中制造。例如考慮用于選擇性激光熔化的方法(Selective Laser Melting，SLM)。在該技術中按照層構造原理通過利用激光、例如利用具有大約100至1000瓦激光功率的纖維激光，照射單個的層，來三維地構造二維準直器。 在激光熔化方法中例如可以采用鎢、鉬或具有鎢和/或鉬成分的合金作為材料。通過激光束的良好聚焦性，可以將激光燒結處理選擇性地限制到小的表面，從而可以利用小的基礎表面構造間隔元件4、5、6、7。間隔元件4、5、6、7的基礎表面在該具體的實施例中在四個探測器元件上延伸。其當然也可以限制到僅一個或少于一個探測器元件22。間隔元件4、5、 6、7從準直器1的射線出口表面2的高度典型地在50μπι至300μπι之間的范圍中。通過激光束的快速偏轉的可能性，可以比硬化高分子化合物的公知的制造方法極大降低制造時間。然而還可以考慮，固有地通過鋸處理來制造間隔元件4、5、6、7。同樣這些間隔元件4、 5、6、7在僅用于一維地對準1射線的準直器1中也是具有優(yōu)勢的。概括來說本發(fā)明涉及一種用于射線探測器15的準直器1，具有至少三個布置在準直器(1) 的射線出口表面2上的間隔元件4、5、6、7。所述間隔元件構造為用于相對于射線探測器15 的射線轉換器9、10穩(wěn)定放置準直器1。至少三個間隔元件4、5、6、7允許關于射線轉換器 9,10非常精確和位置穩(wěn)定地對齊準直器1，盡管射線出口表面2的和/或在射線轉換器9、 10側上的支承表面具有由制造引起的拱起或不平坦。本發(fā)明還涉及一種用于這樣的準直器的制造方法以及一種用于制造射線探測器15的方法。
權利要求
1.一種用于射線探測器(15)的準直器(1)，具有至少三個在所述準直器(1)的射線出口表面(2)上布置的間隔元件(4，5，6，7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的準直器(1)，其中，相應于所述射線出口表面(2)和射線探測器(15)的射線轉換器(9，10)的支承表面的由制造引起的與預定的額定表面(XT)的最大預計偏差之和，在射線進入方向上確定所述間隔元件G，5，6，7)的尺寸。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的準直器(1)，其中，具有間隔元件(4，5，6，7)的所述準直器⑴是一體的元件。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的準直器(1)，其中，所述準直器(1)在φ和ζ方向上構造為具有單元格形式結構的二維準直器，以降低散射。
5.根據(jù)權利要求4所述的準直器(1)，其中，所述準直器(1)按照快速制造技術、優(yōu)選借助選擇性的激光熔解來制造，或者借助利用塑料的注塑方法來制造，所述塑料是利用吸收X射線的粉末制造的。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的準直器(1)，其中，所述間隔元件(4，5，6，7)布置在所述準直器(1)的射線出口表面O)的拐角位置或等分邊的位置上。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的準直器(1)，其中，至少一個間隔元件(4，5，6， 7)通過從所述準直器(1)的射線出口表面(2)突出至少一個吸收元件(8)來形成。
8.—種制造用于射線探測器(15)的準直器(1)的方法，在該方法中，借助快速制造技術逐層地或借助利用通過吸收X射線的粉末所填充的塑料的注塑方法，沿著φ方向和ζ方向構造由吸收射線的材料構成的交叉的吸收元件(8)，并且在該方法中附加地在所述準直器 (1)的射線出口表面(2)上構造至少三個間隔元件(4，5，6，7)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，相應于所述射線出口表面(2)和射線探測器 (15)的射線轉換器(9，10)的支承表面的由制造引起的與預定的額定表面(XT)的最大預計偏差之和，在射線進入方向上確定所述間隔元件G，5，6，7)的尺寸。
10.一種用于制造由探測器模塊0 組合而成的射線探測器(1 的方法，包括以下方法步驟a)提供射線轉換器(9，10)，b)提供至少一個按照權利要求1至7中任一項所述的準直器(1)，c)將粘膠劑選擇性地或平地涂覆到至少一個準直器(1)的射線出口表面( 上和/或所述射線轉換器(9，10)的支承表面上，d)將具有其間隔元件G，5，6，7)的至少一個準直器(1)設置在該射線轉換器(9，10) 上，以形成探測器瓦形片06)，e)對于預定數(shù)量的探測器瓦形片06)重復步驟a)至d)，f)將探測器瓦形片06)安裝到模塊支架(12)上，g)對于預定數(shù)量的探測器模塊05)重復步驟a)至f)，并且h)將探測器模塊0 安裝到探測器機械裝置上，以形成射線探測器(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于射線探測器(15)的準直器(1)，具有至少三個布置在所述準直器(1)的射線出口表面(2)上的間隔元件(4，5，6，7)。所述間隔元件構造為用于相對于所述射線探測器(15)的射線轉換器(9，10)穩(wěn)定放置該準直器(1)。至少三個間隔元件(4，5，6，7)允許關于所述射線轉換器(9，10)非常精確和位置穩(wěn)定地對齊該準直器(1)，盡管所述射線出口表面(2)的和/或在該射線轉換器(9，10)側上的支承表面具有由制造引起的拱起或不平坦。本發(fā)明還涉及一種用于這樣的準直器的制造方法以及一種用于制造射線探測器(15)的方法。
文檔編號G01T1/161GK102565847SQ201110386318
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者A.弗羅因德, C.波翰, G.肖帕, J.雷治, S.沃斯 申請人:西門子公司