一种双能平板探测器的制作方法

1.本发明涉及x射线成像技术领域，特别是涉及一种双能平板探测器。


背景技术：

2.由于x射线具有较强的穿透性，常用于医疗诊断和工业无损检测领域。x射线经过物质后会发生衰减，衰减量和射线能量、物质的材质及厚度有关。同一材质、不同厚度的物质对同一能量的衰减量不同，对不同能量的衰减也不同；不同材质、相同厚度的物质对同一能量的x射线衰减量不同，对不同能量的衰减也不同。因此，通过不同能量的x射线对物质进行成像，可以获得不同能量下的成像信息，通过将不同能量下的图像进行分析处理来实现物质判别。如医疗领域的双能剪影技术可以很好的将骨与软组织单独分开显示，让医生能进行更准确的诊断。
3.当前主要有两种方法实现x射线双能量剪影，分别是两次曝光法和单次曝光法。两次曝光法是当前临床中主要使用的减影技术，通过kvp切换技术，快速切换曝光条件获取低、高能图像，需在不同时刻多次曝光，存在射线利用率低、剂量大、易出现运动伪影现象。单次曝光法，通常基于双能x射线平板探测器实现，通过上层x射线传感器获得低能图像，x射线经滤过层后通过下层x射线传感器获得高能图像，因两层平板同时成像，所以可消除两次曝光法中的运动伪影现象，同时也能降低对病人的辐射剂量、降低对x射线系统的要求。
4.对于双能x射线平板探测器，滤过层是实现能量分离度的关键所在，滤过层物质的原子序数越大、越厚，能谱组成中高能成分占比越高，能量分离度越大。但经过滤过层后的x射线能量相对强度也越弱，x射线传感器获取的图像信噪比也会降低。因此，需要根据不同的应用对滤过层进行调整。但当前的双能x射线平板探测器的滤过层是固定的，单个探测器的应用范围受限，客户针对不同应用可能要采购多台不同配置的探测器，从而增加客户使用成本。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双能平板探测器，用于解决现有技术中滤过层固定导致探测器应用范围受限的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双能平板探测器，所述双能平板探测器至少包括：
7.第一传感器，所述第一传感器吸收入射x射线并生成低能图像；
8.滤过单元，所述滤过单元位于所述第一传感器的下方，所述滤过单元包括滤过层及放置所述滤过层的滤过支撑腔体，所述滤过支撑腔体侧面设置有第一开口，所述滤过层通过所述第一开口进出所述滤过支撑腔体，所述滤过层滤除穿过所述第一传感器的低能射线；
9.第二传感器，所述第二传感器位于所述滤过单元的下方，吸收穿过所述滤过单元的x射线并生成高能图像；
10.外壳，所述外壳包覆所述第一传感器、所述滤过单元及所述第二传感器，所述外壳上对应于所述第一开口设置有第二开口。
11.优选地，所述滤过层的面积大于所述第二传感器的面积。
12.优选地，所述滤过层为流体时，将流体倒进容器后再放入所述滤过支撑腔体，所述容器的尺寸相对于所述滤过支撑腔体尺寸进行设计。
13.优选地，所述第二开口设置有门结构，所述滤过层设置有抽拉结构。
14.优选地，所述门结构为活动门结构，所述活动门结构由门抽拉结构及门型结构连接形成，所述门抽拉结构与所述滤过层的抽拉结构对应设置。
15.优选地，所述第一传感器、所述第二传感器包括直接型传感器、间接型传感器中的一种或组合。
16.优选地，所述第一传感器与所述滤过单元可拆卸连接，所述第二传感器与所述滤过单元可拆卸连接。
17.优选地，所述双能平板探测器还设置有支撑件，所述支撑件位于所述第二传感器的下方。
18.优选地，所述第一传感器与所述第二传感器均连接有独立的系统电路，能够同时采集并传输获得的低能图像与高能图像。
19.优选地，所述滤过层包括材料与/或厚度不相同的多种滤过层。
20.如上所述，本发明的一种双能平板探测器，具有以下有益效果：所述双能平板探测器包括第一传感器、滤过单元及第二传感器，其中所述滤过单元包括滤过层及放置所述滤过层的滤过支撑腔体，所述滤过支撑腔体代替所述滤过层支撑所述第一传感器，并设置有开口以方便不同所述滤过层能够更替进入所述滤过支撑腔体，以使客户能够根据应用场景随意更换所述滤过层，甚至客户可以自行设计所述滤过层，选择性多、灵活性好、不受限于探测器制造商设计，提高单个所述双能平板探测器的应用范围，节约生产及使用成本。
21.同时根据实际需要调换不同材质或不同厚度的所述滤过层，实现在最佳物质分辨能力条件下，采集低能量图像和高能量图像，使图像能够反馈最大的信息量，使所述双能平板探测器的图像对比度更高、信噪比更高、清晰度更高，提高检测效率，降低辐射的危害。
附图说明
22.图1显示为现有技术中的双能平板探测器结构示意图。
23.图2显示为本发明实施例中的双能平板探测器结构示意图。
24.标号说明
25.100
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第一传感器
26.210
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滤过层
27.220
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滤过支撑腔体
28.300
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第二传感器
29.400
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支撑件
30.500
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外壳
31.600
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第一开口
具体实施方式
32.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
33.如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
34.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。本技术中“上”“下”是相对于x射线射入方向进行定义的，靠近x射线源的为“上”，远离x射线源的为“下”。
35.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
36.如图1所示，目前常见的双能平板探测器，滤过层210放置于两层传感器之间，既起到支撑第一传感器100的作用，同时还能够滤除穿过所述第一传感器100的低能射线，从而使所述第一传感器100吸收入射x射线并生成低能图像，第二传感器300吸收x射线并生成高能图像。整个探测器由外壳500包覆，是一个封闭的结构。探测器一旦组装完毕，所述滤过层210便不可更换，从而导致单个双能平板探测器的应用范围受限，客户针对不同应用场景可能要采购多台不同配置的探测器，增加客户使用成本。因此，需要一种双能平板探测器，解决所述滤过层210固定的问题，使客户能够使用一台探测器通过更换所述滤过层210的方式，来满足多个应用场景的应用需求。
37.如图2所示，本发明提供一种双能平板探测器，所述双能平板探测器于探测器内设置滤过支撑腔体220，以代替所述滤过层210支撑所述第一传感器100；同时，所述滤过支撑腔体220内部能够更替放置不同种类的所述滤过层210，从而实现一台探测器能够适用于多个应用场景。具体的，所示双能平板探测器至少包括:
38.第一传感器100，所述第一传感器100吸收入射x射线并生成低能图像；
39.滤过单元，所述滤过单元位于所述第一传感器100的下方，所述滤过单元包括滤过层210及放置所述滤过层210的滤过支撑腔体220，所述滤过支撑腔体220侧面设置有第一开口600，所述滤过层210通过所述第一开口600进出所述滤过支撑腔体220，所述滤过层210滤除穿过所述第一传感器100的低能射线；
40.第二传感器300，所述第二传感器300位于所述滤过单元的下方，吸收穿过所述滤过单元的x射线并生成高能图像；
41.外壳500，所述外壳500包覆所述第一传感器100、所述滤过单元及所述第二传感器300，所述外壳500上对应于所述第一开口600设置有第二开口(未示出)。
42.详细地，x射线球管产生的x射线能谱是连续的，低能量射线易被吸收，能量越高穿
透性越高。因此x射线球管产生的x射线穿透待测物体后进入所述双能平板探测器，入射x射线先经过所述第一传感器100，所述第一传感器100吸收x射线，产生低能图像；同时，x射线穿透滤过单元，所述滤过单元中的所述滤过层210滤除穿透过来的低能x射线，剩余的高能x射线照射到所述第二传感器300上，所述第二传感器300吸收x射线，产生高能图像。由于x射线穿透待测物体后同时到达所述第一传感器、所述第二传感器上，因此可以同时获取待测物的低能图像和高能图像，所述低能图像及所述高能图像进行双能减影处理，以生成具有高信噪比及高对比度的双能诊断图像。
43.其中，为了方便更换合适的所述滤过层210，以适用于不同的应用场景，所述滤过单元还包括所述滤过支撑腔体220。所述滤过支撑腔体220位于所述第一传感器100与所述第二传感器300之间，代替所述滤过层210用于支撑所述第一传感器100；所述滤过支撑腔体220为一个内部中空的腔体结构，用于放置所述滤过层210，同时侧面还设置有第一开口600以方便更换所述滤过层210。所述滤过支撑腔体220上下表面的横截面积大于所述第一传感器100与所述第二传感器300的横截面积，如此确保其内部放置的所述滤过层210的面积大于所述第二传感器300的面积，使穿过所述第一传感器100的x射线都能够经过所述滤过层210的衰减，使所述第二传感器300接收到具有一定能量差异的高能x射线，从而更好地将物质区别开来，提高信噪比、对比度，提高检测效率。
44.所述滤过支撑腔体220主要起支撑作用，一方面支撑所述第一传感器100，另一方面提供一个相对封闭的空间以便于放置并防护所述滤过层210，防止灰尘等异物进入腔体影响所述滤过层210的功能，因此所述滤过支撑腔体220可以采用任意合适的、对x射线吸收比较小的支撑材料，比如铝、镁、铝合金、镁合金等，这里不做限制。为了尽可能满足客户更多应用场景的需求，所述滤过支撑腔体220的高度，可以针对客户常用所述滤过层210的最大厚度进行设置，具体高度根据不同客户的需求针对性设计，如此选择性多，灵活性好，应用范围大大增加。
45.所述滤过层210用于产生和增加所述第一传感器100和第二传感器300接收到的x射线能谱的差异。具体地，可以仅通过改变所述滤过层210的材料，即利用不同材料对x射线的吸收能力不同，来使所述滤过层210对于x射线具有不同的吸收能量；也可以仅通过改变所述滤过层210的厚度，即材料相同厚度不同，利用不同厚度对x射线的吸收能力不同，其中，厚度越大对x射线的吸收能力越强，来使所述滤过层210对于x射线具有不同的吸收能量；更可以通过同时改变所述滤过层210的材料和厚度，来使所述滤过层210对于x射线具有不同的吸收能量。
46.进一步地，所述滤过层210的材料包括各种金属或金属合金如铜、铝、镍、铅等，厚度包括0.1～3mm等。需要说明的是，所述滤过层210的材料及厚度范围可根据实际应用情况做调整，以上仅为非限制性示例，并不用于限制本发明的保护范围。
47.更进一步地，所述滤过层210并不限于固态金属或金属合金，根据实际需求，所述滤过层210也可以为流体。当所述滤过层210为流体时，可以根据所述滤过支撑腔体220的内部尺寸设计相应的容器，将所述流体倒入所述容器后再放进所述滤过支撑腔体220内。
48.再进一步地，所述滤过层210并不限于探测器制造商设计，用户可以根据新的需求自行设计，如此进一步提高所述双能平板探测器的应用范围，降低客户的使用成本。
49.外壳500包覆所述第一传感器100、滤过单元与所述第二传感器300，是一个封闭结
构，隔绝外界水汽、灰尘等异物，以避免影响探测器的正常工作及图像性能。为了使所述滤过层210能够进出所述滤过支撑腔体220，对应于所述第一开口600，所述外壳500上对应开设有第二开口(未示出)。
50.进一步地，所述外壳500上设置门结构(未示出)，所述滤过层210设置有抽拉结构(未示出)。其中，所述门结构用于封闭所述第二开口，以使所述外壳500继续保持为封闭结构、保证外观的完整性，同时也防止异物进入所述滤过支撑腔体220，影响所述滤过层210的功能与抽送。需要注意，在将所述滤过层210推入所述滤过支撑腔体220前，先检查下腔体内部是否有异物之类，做好清洁工作。所述抽拉结构用于将所述滤过层210推入或抽出所述滤过支撑腔体220，可以简单如杆状结构，也可以采用其他复杂设计，这里不做限制。
51.更进一步地，所述门结构为活动门结构(未示出)，所述活动门结构包括门型结构及门抽拉结构，所述门型结构与所述门抽拉结构连接在一起，其中，所述门抽拉结构与所述滤过层210的所述抽拉结构对应设置。拉出所述门型结构以打开所述第二开口并显露出所述门抽拉结构，将所述抽拉结构与所述门抽拉结构固定连接，推动所述门型结构以将所述滤过层210送入所述滤过支撑腔体220，同时所述门型结构封闭所述第二开口；检测完成后，再次拉出所述门型结构，取出所述滤过层210，如果需要在其他应用场景中继续使用，置换成新的所述滤过层210，推动所述门型结构以将新的所述滤过层210送入所述滤过支撑腔体220并关闭所述第二开口，继续进行检测工作。所述门型结构与所述门抽拉结构采用常规的设计，比如采用类似抽屉式的结构等，此处不做详细说明，也不做限制。
52.作为示例，所述双能平板探测器还设置有支撑件400，所述支撑件400位于所述第二传感器300的下方。如图2所示，所述支撑件400位于所述第二传感器300的下方，用于支撑其上方所述第一传感器100、所述滤过单元、所述第二传感器300，其材质可以采用与所述滤过支撑腔体220相同的材质。
53.作为示例，所述第一传感器100、所述第二传感器300包括直接型传感器、间接型传感器中的一种或组合；所述第一传感器100与所述第二传感器300均连接有独立的系统电路，能够同时采集并传输获得的低能图像与高能图像。
54.具体的，本实施例中，所述第一传感器100、所述第二传感器300可以为直接型传感器，能够直接将射入的x射线转换成电信号并最终形成像素信息，然后通过系统电路传输、读取并处理后生成双能诊断图像，以显示不同的细节信息。
55.所述第一传感器100、所述第二传感器300也可以为间接型传感器，包括闪烁体层和图像传感器层，所述闪烁体层用于将入射x射线转化成可见光信号，所述图像传感器层将光信号转换成电信号并最终形成像素信息，然后通过系统电路传输、读取并处理后生成双能诊断图像，以显示不同的细节信息。
56.当然所述第一传感器100与所述第二传感器300也可以为不同类型的传感器，这里不做限制。所述第一传感器100与所述第二传感器300都有独立连接的系统电路，其产生的低能图像、高能图像的原始信息可以同时被采集并传输。
57.作为示例，所述第一传感器100与所述滤过单元可拆卸式连接，所述第二传感器300与所述滤过单元可拆卸式连接。
58.具体的，本实施例中，所述第一传感器100与所述滤过单元可拆卸式连接，位于所述滤过单元的上表面；所述第二传感器300与所述滤过单元可拆卸式连接，位于所述滤过单
元的下表面，以便于提高所述双面x射线探测器的组装拆卸的便利性，使所述第一传感器100与所述第二传感器300互不影响，以提高拆装效率，对返修带来极大便利。当然所述第一传感器100与所述第二传感器300的安装固定方式并不局限于此，可根据需要进行选择，这里不做限制。
59.综上所述，本发明的一种双能平板探测器包括第一传感器、滤过单元及第二传感器，其中所示滤过单元包括滤过层及放置所述滤过层的滤过支撑腔体，所述滤过支撑腔体代替所述滤过层支撑所述第一传感器，并设置有开口以方便不同所述滤过层能够更换进入所述滤过支撑腔体，以使客户能够根据应用场景随意更换所述滤过层，甚至客户可以自行设计所述滤过层，选择性多、灵活性好、不受限于探测器制造商设计，提高单个所述双能平板探测器的应用范围，节约生产及使用成本。
60.同时根据实际需要调换不同材质或不同厚度的所述滤过层，实现在最佳物质分辨能力条件下，采集低能量图像和高能量图像，使图像能够反馈最大的信息量，使所述双能平板探测器的图像对比度更高、信噪比更高、清晰度更高，提高检测效率，降低辐射的危害。
61.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。