专利名称：用于检测和/或发射辐射的模块化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测和/或发射辐射的具有载架和一组模块的模块化装置，用于这种装置的载架，用于这种装置的模块，以及带有这种装置的成像装置。
美国专利US 5991357中描述了一种用于CT(计算机控制X射线断层分析)系统的X射线检测器，该检测器包括环形载架以及成一条直线地安装在载架上的一组检测器模块。检测器模块包括具有两个孔的外壳，通过所述孔而利用销钉或螺栓将模块固定在载架上。在该文献所述的系统中，更大的、特别是二维阵列的检测器模块的构造不是所预期的，并且是不可能实现的。
基于这种情况，本发明的一个目的是提供一种例如辐射检测器的模块化装置，该装置可以容易地组装成许多种尺寸和/或形状。
该目的通过权利要求1的模块化装置、权利要求13的载架、权利要求14的模块、权利要求15的成像装置来实现。在从属权利要求中公开了优选实施例。
本发明的模块化装置可以是用于任何一种辐射的检测器或发射器，包括电磁辐射、特别是X射线和(超)声波。在下文中，用于辐射的检测器通常被视为该装置的示例，可是本发明并不局限于这种应用。该模块化装置包括下列构件具有安装面和一组第一连接元件的载架。
一组用于检测入射的辐射或用于发射辐射的模块，其中，每一个模块包括可与其中一个第一连接元件联接以形成接头(即允许在连接元件之间作有限相对运动的联接)的第二连接元件。
所述模块化装置具有这样的优点，即，可以通过将模块与载架安装面中的相应第一连接元件联接，从而容易地安装一系列模块。举例来说，可以选择安装面的形状，使得可形成辐射检测器感测区域的预期形状。另外，由于模块与载架通过接头相联接，因此单一模块可以容易地在预期方向上对齐，例如在CT系统的X射线管的焦点上。
由连接元件形成的接头优选为旋转接头，即允许在至少一条轴线上旋转和/或绕一个点回转的接头。可选的是，接头可以是允许在连接元件之间进行相对线性运动的线性接头。
根据模块化装置的一个优选实施例，当模块安装在载架上时，模块会相互接触。由于这些接触，模块之间相互施加作用力，其中，由于与载架的柔性联接而容许检测器模块的相应位移就减小了所有力的合力(或更准确而言是势能)。这样，辐射检测器的检测器模块将自对准。然而在最终状态下，理论上(如果保持了所有的公差)在模块之间没有接触，而只有微小的间隙。
根据一个优选实施例，模块包括一个直径大于模块其它部分的机械坚固的底座部分。因此，借助于底座部分来实现模块之间的接触，从而保护了模块的感测部分。
原理上，载架和模块的第一和第二连接元件可以多种不同的方式分别获得。根据第一实施例，第二连接元件是球或圆柱体，其在与相应轴承联接时各自允许绕点或轴线作旋转运动。
根据第二实施例，第一连接元件可具体由安装面中的圆形或矩形孔构成，其中，第二连接元件可卡扣入或穿过所述孔，或者通过锁紧元件(例如螺钉或螺母)而固定在孔中。本实施例的一个优点是，这些孔可以容易地通过对载架钻孔来制造，其中，载架可以是诸如具有某种形状的金属板。特别是，第一和第二实施例可以组合起来。因此，作为第二连接元件的球/圆柱体可以配合到圆形/矩形孔中或穿过所述孔而接合起来。为了得到卡扣结构，球/圆柱体的直径应该稍微大于孔入口的直径，并且载架和/或球/圆柱体的材料应该有些弹性。在这种情况下，第一和第二连接元件分别形成了可易于安装和拆卸的球窝接头或铰链。球/圆柱体一般位于模块的下面，使得模块本身可以相互紧靠地安装，从而构成了检测器的实际无间隙的感测区域。
在上述的第二实施例的进一步发展中，第二连接元件(例如球或圆柱体)在固定在载架的孔上时将从载架的背面突出。因此，就可从载架背面容易地接触到第二连接元件，从那里可以将第二连接元件推回，以便从载架上拆除模块。这样，模块的拆卸可以不需要任何专用工具来进行。
根据第三实施例，第二连接元件可以是挠性杆，例如紧绕的螺旋体。这种杆将允许模块(大致)在球面上绕载架上的杆的固定点而运动。
安装面可以是给定应用所需的任意形状。特别地，安装面可以是平面、圆柱面或球面的一部分。在圆柱面或球面的情形下，模块将分别与圆柱面的轴线或球面的中心对准。举例来说，在X射线装置中需要这样的设置，其中在X射线装置中，X射线管位于球面的中心。
大体上，检测器模块可以是任意形状和尺寸。优选的是，检测器模块具有允许平面无间隙填充的形状。特别是，检测器模块可以由具有矩形截面的类似棱柱或具有六边形截面的类似棱柱形成(即，检测器模块是块或长方体)，使得检测器模块可以安装在规则的栅格上，从而以模块间无间隙的状态而覆盖某些区域。
根据本发明的一个优选实施例，模块包括用于检测入射辐射的感测元件以及安装在所述感测元件上的防散射栅格。举例来说，防散射栅格可以由类似聚合物的可模制材料通过注射成型而成，或由金属通过铸造而成。防散射栅格的目的是防止散射的辐射到达感测元件上，从而提高了信噪比。另外，这种模块可以包括用于将X射线转换为光量子的闪烁器。
在大多数情况下、例如为了供应工作电压，需要电接触模块，以便控制模块或从模块中读取信号。为了提供这些电连接中的其中至少一些电连接，第一和第二连接元件优选在联接到一起时形成至少一个电触点。最优选的是，第一和第二连接元件适于两个电触点，以用于经由载架来提供工作电压。
本发明进一步包括用于上述类型模块化装置的载架和模块。这些元件可具有与整个模块化装置有关的上述任意特征。
另外，本发明包括一种成像装置，该成像装置包含上述类型的X射线感测模块化装置。具体而言，该成像装置可以是CT系统或PET(正电子X射线层析术)扫描器。
本发明的这些和其它方面将结合下面所描述的实施例来阐明。
下面将通过示例并参考附图来描述本发明，在附图中
图1是根据本发明的部分地安装的辐射检测器的透视图；图2是根据本发明的检测器模块的分解图；图3是处于已安装状态的图2所示模块的透视图。
附图所示示例涉及一种用于例如为CT系统的X射线装置的检测器，可是本发明并不局限于这种应用。就X射线装置而言，对检测器存在着一种需求，即要求检测器能够大体上在病人的纵向方向(Z方向)上随意地延伸。这个要求可以通过下面所描述的辐射检测器来实现。
在图1中，辐射检测器1包括载架10，以及以规则的图案设置在载架10上的一组检测器模块20。载架或槽架10具有来自于球面的矩形截面形状，并且可以由金属板制成。另外，载架10具有排列成矩形栅格的一系列通孔11。这些孔11的轴线朝向载架10的球面形状的中心而对准。在辐射检测器1的使用过程中，X射线束的焦点位于球面的所述中心。
在图1中显示了处于部分地安装组装状态的辐射装置1，即，有些孔11没有安装上检测器模块20，并且有些检测器模块20未带防散射栅格。现在将参考图2和图3详细描述检测器模块20的结构。
每一个检测器模块20主要包括三个构件，即-底座部分22。底座部分22优选为机械坚固的，例如用实心材料制成，其直径比模块其它部分都要大，以便保护模块的感测部分避免相互接触。另外，底座部分22包括空置空间，该空间用于容纳电子元件和/或用于建立放置电缆的通道。
-感测元件24，其用于检测入射的X射线辐射并将其转换成可借助于电连接器23从外部读取的电信号。典型地，感测元件24包括将X射线转换成光量子的闪烁器以及一列用于记录所述光量子的光传感器。
-位于感测元件24上方的防散射栅格25。
防散射栅格25是单通道的防护屏蔽栅，其例如可使用其中嵌有X射线吸收材料的可模制材料通过注射成型而制成。可选的是，防散射栅格25可用吸收X射线的合金铸成。
图3显示了处于装配状态下的检测器元件20。在安装过程中，在防散射栅格25和感测元件24的闪烁器之间的对准是在将栅格25层叠在闪烁器24上时进行的。然后将防散射栅格25和感测元件24固定在底座部分22上。整个模块大体上具有块或长方体的形状，其中，感测元件24和防散射栅格25在所有方向上延伸至该主体的边界(除了上述底座部分22的较小超尺寸部分以外)。因此，检测器模块20在实践中可以放置成彼此相邻并且无间隙，从而形成连续的感测检测器区域。
底座部分22在其下部的小颈部上设有球21。该球21在尺寸上设置成刚好可配合到上述载架10的孔11中。因此，检测器模块20可以固定在载架10的安装面12上，其中，孔11和球21一起形成了球窝接头，其允许检测器模块20在一定的间隔内作旋转运动。球21可通过卡扣机构或仅仅通过配合而固定在孔11中。另外，球21可以通过附加的锁紧元件固定，例如通过螺钉从载架10的背面来固定，或者通过可将球压向载架10的螺纹衬套和螺母来固定。当然，可以使用其它几何形状的连接元件来代替球21，例如开口球、圆柱体，(挠性的)杆或类似元件。
当所有的检测器模块20都安装在其相应的孔11中时，他们之间的相互接触就导致所有模块的自对准。因此，规则的几何结构就通过自对准来实现，而不需要费力的对准工序。将不再需要检测器模块20的进一步固定，特别是辐射检测器1在CT系统上使用时，在该CT系统中，辐射检测器1经常以高速旋转，从而通过离心力将模块20保持就位。
上述设计的另一个优点是球21延伸穿过孔11，并从载架10的后面稍微突出。因此，在需要拆除模块时，例如为了用新模块替换旧模块时，用户就可以容易地将模块推出其孔11而无需任何工具。
用于控制目的和信号读取的检测器模块20的接触可以不同的方式来提供。在图2和图3的实施例中，球21包含孔26，其中柔性电缆23或光纤可以穿过该孔而到达载架10的背面。电缆或光纤也可以穿过由底座部分22的凹槽和/或孔所形成的通道。另外，模块20的侧面可以包含用于通过光信号来进行数据交换的光发射器和接收器(未示出)。
如图2所示，球21(或任何其它连接元件)可以再分成两个或多个由绝缘体21a分开的接触区域21c和优选的中间分隔区域21b。当安装到载架10上时，接触区域21c就接触载架上的相应接触区域。可以利用这些接触为模块20提供工作电压。
检测器模块1的设计原则可以在要大面积地安装模块的任何情况下使用。尤其是与CT系统或PET扫描器有关的情况下。
最后，需要指出的是，在本发明申请中，术语“包括”并不排除其它的元件或步骤，术语“一个”或“一组”等用语并不排除多个的形式，并且单个处理器或其它元件可完成几个机构的功能。另外，权利要求书中的标号不应被视为限制了其范围。
权利要求
1.一种用于检测和/或发射辐射的模块化装置(1)，包括具有安装面(12)和一组第一连接元件(11)的载架(10)；用于检测和/或发射辐射的一组模块(20)，每一个模块都包含可以与其中一个所述第一连接元件(11)相联接以形成接头的第二连接元件(21)。
2.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述接头适于允许关于至少一条轴线旋转和/或围绕一个点作回转运动和/或线性运动。
3.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，当所述模块(20)安装在所述载架(10)上时，所述模块可相互接触。
4.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述模块(20)包括直径比所述模块其它部分要大的底座部分(22)。
5.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述第二连接元件是球(21)或圆柱体。
6.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述第一连接元件由所述安装面(12)中的圆形或矩形孔(11)构成，并且所述第二连接元件(21)可以卡扣入或穿过所述孔(11)或者通过锁紧元件而固定在所述孔(11)中。
7.根据权利要求6所述的模块化装置，其特征在于，所述第二连接元件(21)在固定于所述孔(11)中时从所述载架(10)的背面突出。
8.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述第二连接元件是挠性杆。
9.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述安装面(12)是平面、圆柱面或球面的一部分。
10.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述模块(20)具有允许进行平面无间隙填充的形状，特别是具有矩形或六边形横截面的棱柱形状。
11.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述模块(20)包括其上安装有防散射栅格(25)的感测元件(24)。
12.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述第一和第二连接元件(11，21)适于在联接于一起时形成至少一个电触点。
13.一种用于检测和/或发射辐射的模块化装置(1)所用的载架(10)，包括安装面(12)和一组第一连接元件(11)，所述第一连接元件(11)可与模块(20)的第二连接元件(21)相联接而形成接头。
14.一种用于检测和/或发射辐射的模块化装置(1)所用的模块(20)，包括可与载架(10)的第一连接元件(11)相联接以形成接头的第二连接元件(21)。
15.一种成像装置、特别是CT系统或PET扫描器，其包括根据权利要求1所述的X射线感测模块化装置(1)。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测和/或发射辐射的装置，尤其是X射线检测器1，该装置包括其上安装有检测器模块20阵列的载架10。载架10包括孔11，位于检测器模块20背面的球可以穿过该孔而插入，以便固定模块并使模块仍然可以一定程度地旋转。由于这种旋转自由度，检测器模块20就可在装配过程中自对准。
文档编号G01T1/20GK101027000SQ200580012066
公开日2007年8月29日 申请日期2005年3月22日 优先权日2004年4月6日
发明者R·多尔谢德, G·富格特迈尔, R·斯特德曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司