X射线探测器、探测器设备和医疗仪器的制作方法

本实用新型涉及一种X射线探测器、探测器设备和医疗仪器，其中该X射线探测器包括位于具有转换元件和分析单元的堆叠结构旁边的侧向固定元件。

背景技术：

在X射线成像中，例如在计算机断层扫描、血管造影或者射线照相术中，可以使用计数式直接转换X射线探测器或者积分式间接转换X射线探测器。

X射线辐射或者光子能够在直接转换X射线探测器中通过合适的转换材料转换为电脉冲。例如可以使用CdTe、CZT、CdZnTeSe、CdTeSe、CdMnTe、InP、T1Br2、HgI2、GaAs等作为转换材料。由分析电子器件，例如集成电路(专用集成电路，ASIC)，来评估该电脉冲。在计数式X射线探测器中，通过对由于X射线光子在转换材料中被吸收而释放的电脉冲的计数，来测量射入的X射线辐射。电脉冲的高度通常与吸收的X射线光子的能量成比例。由此能够通过将电脉冲的高度与阈值比较，来提取光谱信息。

X射线辐射或者光子能够在间接转换X射线探测器中通过合适的转换材料转换为光，并借助光电二极管转换为电脉冲。经常使用闪烁体作为转换材料，该闪烁体例如是GOS(Gd2O2S)、CsJ、YGO或者LuTAG。闪烁体尤其用在能量范围直至1MeV的医疗X射线成像中。通常使用所谓的间接转换X射线探测器(所谓的闪烁体探测器)，其中通过两个阶段实现将X射线或者伽马射线转换为电信号。在第一阶段中，将X射线量子或者伽马射线量子吸收到闪烁体元件中，并转换为光学上的可见光，该效应被称为荧光。接下来，在第二阶段，由荧光激励的光通过与闪烁体元件光学耦合的第一光电二极管转换为电信号、通过分析电子器件或者读出电子器件读出、并且接着被传递到计算单元。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题在于，在X射线探测器中以窄的制造间隙安装各个转换元件、以得到尽量无缝记录的待检查对象的过程中，应特别注意边缘的机械特性、电绝缘特性和光学特性。在使用直接转换的转换元件时，可能需要附加照明，以实现X射线探测器的时间稳定性，因此，在使用附加照明进行照明时，应当优选地使转换元件和分析单元的边缘屏蔽该附加照明，以避免对转换元件和分析单元的特性造成不利影响。

本实用新型的任务是，提出一种X射线探测器、探测器设备和医疗仪器，其能够实现使分析单元屏蔽红外光、可见光或者紫外光的入射，和/或无弯折地引导用于向转换元件施加高压的柔性导线。

根据本实用新型通过X射线探测器、探测器设备和医疗仪器解决该任务。

本实用新型涉及一种X射线探测器，其具有构成平面堆叠结构的转换元件和分析单元。该平面堆叠结构具有第一宽度、第一长度和面法线。在运行时，该面法线基本平行于待探测的X射线辐射的入射方向。该转换元件和分析单元优选地在X射线辐射的入射方向上彼此堆叠。堆叠结构的第一高度优选地在X射线辐射的入射方向上延伸。该堆叠结构沿着第一宽度由边缘限定，并且邻接该边缘地布置有固定元件。转换元件的背对分析单元的表面基本上穿过固定元件的表面的第一区域而连续地延续。特别地，与分析单元背对的转换元件表面可以朝向入射方向。

X射线探测器具有转换元件。优选地，该转换元件可以是直接转换的。转换元件也可以是间接转换的。转换元件可以为矩形。分析单元可以具有与转换元件相同的平面跨度或者与其不同，例如更小的平面跨度。转换元件和分析单元呈堆叠结构布置。堆叠结构的三维跨度由第一高度、第一宽度和第一长度确定。特别地，第一宽度和第一长度可以由转换元件沿着第一宽度和第一长度的平面跨度限定。堆叠结构的面法线垂直于由第一宽度和第一长度限定的平面。

分析单元与转换元件连接，优选以导电方式连接。该导电方式连接例如可以由焊接形成。转换元件的高度、分析单元的高度以及堆叠结构的其他可能的组件(例如焊接)的高度可以相加，以得到堆叠结构的高度。转换元件被设置用于探测电离辐射或者X射线辐射。沿着X射线辐射的入射方向，转换元件被布置得比分析单元更靠近辐射源。转换元件以一表面面向辐射源。堆叠结构的面法线可以基本上平行于入射方向对齐。在基于应用的使用中，X射线辐射可以沿着入射方向而入射。

X射线探测器可以具有多个堆叠结构。X射线探测器可以是具有多个堆叠结构的探测器模块。多个堆叠结构可以并排地、尤其以二维结构来布置。例如，可以将这些堆叠结构沿着旋转轴线z和/或沿着方向布置在计算机断层扫描仪的探测器设备中。X射线探测器可以具有载体元件，在该载体元件上并排布置堆叠结构和固定元件。固定元件在侧向上布置在堆叠结构旁边。堆叠结构例如可以通过粘合连接或者焊接与载体元件连接。固定元件例如可以通过粘贴或者螺栓连接或者类似固定方式与载体元件连接。

固定元件具有三维体积，该三维体积具有第二高度、第二宽度(也可称作跨度)和第二长度。固定元件具有表面。固定元件的该表面可以在第一区域内至少部分地或者以小角度(例如小于10°)面向入射方向。特别地，第一区域可以面向入射方向。该表面在第一区域内的面法线尤其可以平行于堆叠结构的面法线延伸。面向入射方向的转换元件的表面穿过固定元件的表面的第一区域而连续地延续。在此，“连续地”表示转换元件的表面基本上没有弯折或者没有阶梯地、通过固定元件的第一区域内的表面而延续。可能出现的小阶梯例如可以被构造为小到使得可能布置在该阶梯上的柔性导线不会由于弯折而受损害。转换元件的表面和转换元件的第一区域内的表面可以延续，或者限定在基本上相等的高度。固定元件的表面可以延续堆叠结构的表面。该固定元件例如可以含有塑料。该固定元件优选可以含有电绝缘的材料。该固定元件还可以具有用以沿着边缘施加电压的导电层，从而能够减小电场的不均匀且随着时间波动的弯曲。例如，在安装期间或者在服务使用的过程中，固定元件可以用作转换元件的边缘保护，以保护转换元件及其边缘不受损害。

特别地，堆叠结构的边缘可以平行于堆叠结构的面法线延伸。如果转换元件和分析单元沿着第一宽度和第一长度具有相互不同的跨度，那么边缘的位置由转换元件或者分析单元中的较大面积的跨度来确定。在堆叠结构和固定元件之间能够布置有间隙，其中该间隙被构造为尽可能的小。

根据本实用新型的一个方面，X射线探测器还具有至少部分柔性的导线，特别地，该至少部分柔性的导线与直接转换的转换元件平面接触部，其中该柔性的导线至少部分布置在固定元件的表面上，并且该柔性的导线至少部分平面地布置在转换元件的表面上。至少部分柔性的导线可以是柔性的导电层。该柔性的导电层能够部分构造为透明，例如具有透明、能导电的氧化物。至少部分柔性的导线能够至少部分构造为透明或者构造为不透明。特别地，该平面接触部可以是整面的。该平面接触部能够完全覆盖转换元件的表面。

根据本实用新型的一个方面，该固定元件具有平行于第一宽度的跨度，并且该固定元件沿着该跨度具有至少部分下倾的平面。该固定元件被布置在堆叠结构旁边，使得固定元件的跨度平行于第一宽度延伸。该至少部分下倾的平面能够沿着垂直于固定元件的跨度的方向，即沿着第二长度下倾。该至少部分下倾的平面例如可以构造为弯曲的、倾斜的或者歪斜的。

根据本实用新型的一个方面，该至少部分柔性的导线至少部分沿着固定元件的下倾平面延伸。该至少部分柔性的导线能够经过下倾平面被引导到其他高度的转换元件的表面上，例如被引导到载体元件的表面上。

根据本实用新型的一个方面，该平面接触部被构造用于在转换元件上平面地施加电压。通过该平面接触部，能够借助于在至少部分柔性的导线上供电，而在转换元件上施加电压。特别地，该电压可以均匀地施加在转换元件的表面上。该至少部分柔性的导线能够在几何上在转换元件的表面的高度上被引导离开至电压源，以避免以不受控制的方式或者损害导线的方式使导线弯折。该电压源例如可以设置在载体元件上。

根据本实用新型的一个方面，该尤其是平面的平面接触部的跨度相当于尤其是平面的、沿着第一宽度和第一长度的转换元件的跨度。转换元件与平面接触部可以具有基本上全等的平面，从而能够构造整面的接触。

根据本实用新型的一个方面，该至少部分柔性的导线在固定元件的第二区域内具有相比于固定元件的跨度更小的延展。第二区域可以是与第一区域不同的区域。第二区域可以部分地包括第一区域。第二区域可以部分地包括下倾的平面。通过在第二区域内至少部分柔性的导线的狭长的构造，能够在第二区域内在至少部分柔性的导线旁形成固定装置的自由空间。该固定装置可以设置用于将照明装置或者散射栅格固定在固定元件上，该照明装置用于使用可见光、红外光或者紫外光附加地照射转换元件。

根据本实用新型的一个方面，在多个转换元件上形成平面接触部。该平面接触部可以形成在多个转换元件共同的平面上。多个转换元件(即，更多的转换元件)可以并排布置，其能够分别具有与共同的至少部分柔性的导线的平面接触部。多个转换元件被包含在一个堆叠结构或者多个堆叠结构中。多个转换元件可以与一个共同的分析单元形成堆叠结构。固定元件能够至少被布置在堆叠结构或者转换元件旁。不必在每个堆叠结构旁都布置固定元件。

根据本实用新型的一个方面，X射线探测器具有两个至少部分柔性的导线，其具有与不相连的转换元件组的平面接触部。至少部分柔性的第一导线可以具有与第一组转换元件的平面接触部，第一组转换元件具有至少一个转换元件。至少部分柔性的第二导线可以具有与第二组转换元件的平面接触部，第二组转换元件具有至少一个转换元件，其中第一组中的转换元件都不包含在第二组中。

根据本实用新型的一个方面，堆叠结构具有平行于面法线的第一高度。固定元件具有平行于面法线、尤其是X射线辐射的入射方向的第二高度，并且第二高度基本上相当于第一高度。转换元件的表面和固定元件的表面的第一区域能够连续地彼此过度。堆叠结构的高度可以相当于固定元件的高度。

根据本实用新型的一个方面，固定元件被构造为：使得至少部分柔性的导线沿着连续轨迹沿着固定元件从堆叠结构离开。该连续轨迹能够沿着转换元件的表面和固定元件的表面的至少第一区域延伸。该连续轨迹基本上是无阶梯的。

根据本实用新型的一个方面，固定元件对于红外光、可见光或者紫外光是至少部分不可透过的。固定元件可以包含以下材料，该材料对红外光、可见光或者紫外光(尤其是附加照明波长)而言，是至少部分不可透过的。固定元件可以被涂覆或者具有这种表面特性，以使得固定元件至少部分是不透明的。该固定元件至少部分地、优选基本整体地降低以附加照明对边缘的照明。

本实用新型还涉及一种具有多个根据本实用新型的X射线探测器的探测器设备。

本实用新型还涉及一种具有根据本实用新型的X射线探测器或者根据本实用新型的探测器设备的医疗仪器。

根据本实用新型的一个方面，该医疗仪器是计算机断层扫描仪。

附图说明

下文结合多个附图详细阐述本实用新型的实施例。其中：

图1示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第一实施方式的方案的侧视图；

图2示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第一实施方式的方案的俯视图；

图3示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第二实施方式的方案的侧视图；

图4示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第二实施方式的方案的俯视图；

图5示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第三实施方式的方案的侧视图；

图6示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第三实施方式的方案的俯视图；

图7示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第四实施方式的方案的侧视图；

图8示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第四实施方式的方案的俯视图；

图9示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第五实施方式的方案的侧视图；

图10示意性示出根据本实用新型的X射线探测器根据第五实施方式的方案的俯视图；

图11示意性示出根据本实用新型的探测器设备的方案的俯视图；以及

图12示意性示出根据本实用新型的计算机断层扫描仪的方案。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第一实施方式的示范性的技术方案的侧视图。X射线探测器1具有呈堆叠结构3的转换元件9和分析单元11。转换元件9和分析单元11在入射方向13上彼此堆叠。堆叠结构3的第一高度4在入射方向13的方向上延伸。平面的堆叠结构3具有第一长度6。面法线7平行于入射方向13延伸。在按照应用性在计算机断层扫描仪中使用X射线探测器1时，第一长度6平行于旋转轴线z延伸。堆叠结构3沿着第一宽度5由边缘8限定，并且邻接该边缘8布置有固定元件15。固定元件15具有平行于第一长度6的第二长度18。固定元件15具有平行于入射方向13的第二高度16。第二高度16终止于固定元件15的、位于与具有第一高度4的转换元件9表面相同的平面内的表面上。面向入射方向13的转换元件9的表面10通过面对入射方向13的固定元件15的表面19的第一区域21而连续地延续。转换元件的表面10和固定元件15的表面19的第一区域21处于同一平面内。堆叠结构3和固定元件15布置在载体元件28上。固定元件15对于红外光、可见光或者紫外光是至少部分不可透过的。

图2示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第一实施方式的示范性的技术方案的俯视图。平面的堆叠结构3具有第一宽度5和第一长度6。在按照应用性在计算机断层扫描仪中使用X射线探测器1时，第一宽度5平行于旋转方向延伸，并且第一长度6平行于旋转轴线z延伸。固定元件15具有平行于第一宽度5的跨度17。边缘8是堆叠结构3的侧面，其面向固定元件15。

图3示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第二实施方式的示范性的技术方案的侧视图。X射线探测器1还具有至少部分柔性的导线23，其具有与转换元件9的平面接触部，其中柔性的导线23部分地布置在固定元件15的表面19上，并且柔性的导线23部分地平面地布置在转换元件9的表面10上。该固定元件15具有沿着跨度17至少部分下倾的面20。至少部分柔性的导线23至少部分沿着固定元件15的下倾的面20延伸。固定元件15被构造为，使得至少部分柔性的导线23沿连续轨迹、沿固定元件15从堆叠结构3离开。平面接触部被构造用于在转换元件9上平面地施加电压。

图4示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第二实施方式的示范性的技术方案的俯视图。平面接触部24的平面跨度对应于转换元件9沿着第一宽度5和第一长度6的平面跨度。至少部分柔性的导线23在固定元件15的第二区域25具有相比于跨度17更小的延展26。

图5示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第三实施方式的示范性的技术方案的侧视图。至少部分柔性的导线23和平面接触部被构造在多个转换元件9上。该至少部分柔性的导线23跨过相邻的转换元件9之间的间隙。

图6示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第三实施方式的示范性的技术方案的俯视图。平面接触部24被构造在多个转换元件9上。

图7示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第四实施方式的示范性的技术方案的侧视图。另一固定元件15’布置在背对固定元件15的多个转换元件9的侧面上。该另一固定元件15’能够如固定元件15一样构造。该另一固定元件15’仅用于保护堆叠结构免受附加照明。

图8示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第四实施方式的示范性的技术方案的俯视图。

图9示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第五实施方式的示范性的技术方案的侧视图。该X射线探测器具有两个固定元件15、15’。该X射线探测器1具有两个至少部分柔性的导线23、23’，它们具有与不相连的转换元件9的组的平面接触部。至少部分柔性的导线23至少部分沿着固定元件15的下倾的面20延伸，并且具有与转换元件9的平面接触部。至少部分柔性的导线23’至少部分沿着固定元件15’的下倾的面20延伸，并且具有与转换元件9的平面接触部。

图10示出了根据本实用新型的X射线探测器1根据第五实施方式的示范性的技术方案的俯视图。X射线探测器1具有两个至少部分柔性的导线23、23’，它们具有与不相连的转换元件9的组的平面接触部24、24’。该至少部分柔性的导线23至少部分地沿着固定元件15的下倾的面20延伸，并且具有与转换元件9的平面接触部24。该至少部分柔性的导线23’至少部分沿着固定元件15’的下倾的面20延伸，并且具有与转换元件9的平面接触部24’。

图11示出了根据本实用新型的探测器设备29的示范性的技术方案的俯视图。该探测器设备29具有多个根据本实用新型的X射线探测器1，例如第四实施方式的X射线探测器1。

图12示出了根据本实用新型的具有探测器设备29的计算机断层扫描仪31的示范性的实施方式。该探测器设备29具有根据本实用新型的X射线探测器。该计算机断层扫描仪31包含具有转子35的机架33。转子35包括X射线源37和根据本实用新型的探测器设备29。患者39被置于患者卧榻41上，并且可以沿着旋转轴线z 43穿过机架33移动。为了控制和计算断面图使用计算单元45。输入装置47和输出设备49与计算单元45连接。

尽管本实用新型通过优选的实施例进行了详细阐述，但是本实用新型不受这些公开的示例限制，并且能够由技术人员从中推导出其他的变体方案，而不脱离本实用新型的保护范围。