专利名称：数字化x射线机的多线阵探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字化X射线机的探测器，更具体地说，涉及一种数字化X射线机的多线阵探测器，可提高探测器的工作效率，降低X射线测量中对X射线源的强度要求，而且可修补探测器中损坏的探测单元。
背景技术：
习用数字化X射线机的一般结构为在承重横臂的一端安装X射线管及束光器，作为X射线源；另一端承载X射线探测器，作为X射线的接收装置，承重横臂的扫描架主要完成扫描患者被检部位并由探测器接受透射过来的X射线。扫描时，承重横臂由链轮带动，沿导轨做直线上下扫描运动。高强度、对X射线低衰减的碳纤维板固定在产品外罩上，并位于探测器前端。
图1和2是习用数字化X射线机的工作原理示意图X射线管100将电能转换成X射线，其前面安装束光器101，用于限制X射线束102，X射线经过束光器101，形成薄的扇形X射线束102，X射线透过患者104投照到安装在扫描架111上的探测器103上，经准直器107之后到达固体传感器106上，传感器106将X射线转换为电信号，电信号经位移放大器105放大后输送到后端的信号采集电路108，该信号采集电路108包括信号处理及前置放大器109、A/D转换器110，信号采集电路108把模拟信号转换为数字信号，存入缓存，再由通信接口电路把缓存中的图像数据发送给计算机，当计算机接收足够多行的X射线图像信息后，就可以对图像数据进行数据重建，形成完整的图像数据，存入硬盘。图像数字化的方法是将二维图像分割成由许多不同灰度的象素组成的矩阵，矩阵分割越细则象素越多，空间分辨率越高，而且每个象素的灰度用一个数字来表示，灰度分隔越细则对比分辨率越高。
但是，习用的单线阵探测器对X射线的响应低，对X射线测量中的X射线源的强度有很高的要求。若单线阵的探测器出现坏的探测单元，即用坏的探测单元两侧(或单侧)的数据来求出一个特定的值作为坏的探测单元的测量数据，这个数据是一个推理值，具有很大的不准确性。
由此可见，上述现有的数字化X射线机的单线阵探测器仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述数字化X射线机的单线阵探测器存在的响应低，对X射线测量中的X射线源的强度有很高的要求，当出现坏的探测单元时，测量数据不准确的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道。本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有的数字化X射线机的单线阵探测器存在的响应低，对X射线测量中的X射线源的强度有很高的要求，当出现坏的探测单元时，测量数据不准确的缺陷，而提供一种新型结构的数字化X射线机的多线阵探测器，使其能够提高探测器的工作效率，又可以降低X射线测量中对X射线源的强度要求，而且在探测器出现坏的探测单元时，则该单元的测量数据可采用其余线阵中的同位置探测单元的值来替代，从而可测得真实的测量值。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种数字化X射线机的多线阵探测器，包括X射线探头、信号采集电路和低压电源组合，其中所述X射线探头的M条固体传感器线阵拼接而成，每条固体传感器线阵包括N段传感器单元，每段传感器单元包括2L个传感器，每条固体传感器线阵分别连接到移位放大器上，每点的图像信息由M个同列传感器单元在该点的扫描信号叠加形成，其中M、N、L是大于1的自然数。
根据本发明的另一方面，其中M为4至20之间的自然数，N为10至30之间的自然数，L为4至10之间的自然数。
根据本发明的另一方面，其中M为6至10之间的自然数，N为12至20之间的自然数，L为6至8之间的自然数。
根据本发明的另一方面，其中M为8，N为16，L为7。
根据本发明的另一方面，所述信号采集电路用于对所述位移放大器的输出信号进行采集，读出由传感器产生的模拟信号，再将模拟信号经信号处理和前置放大器放大后，经A/D转换电路转换为数字信号。
根据本发明的另一方面，所述信号采集电路的控制器包括信号模拟处理电路和可编程逻辑控制电路，其中，模拟处理电路用于在可编程逻辑控制电路指令的控制下读出由各传感器产生的积分信号，并对M组模拟信号进行选通和累加。
根据本发明的另一方面，每个所述传感器单元的信号，作为图像的一个像素，用两个字节来表示其灰度值。
根据本发明的另一方面，每个传感器单元线阵的数据采集输出的时间由信号采集电路控制可调。
采用多线阵的线阵探测器，克服了单线阵探测器对X射线响应低的缺点，既可以提高探测器的工作效率，又可以降低X射线测量中的X射线源的强度要求。同时，采用多线阵的线阵探测器，对探测器中坏探测单元的修补具有重大的意义。单线阵的探测器若出现坏的探测单元是采用数学的方法解决即用坏的探测单元两侧(或单侧)的数据来求出一个特定的值作为坏的探测单元的测量数据，这个数据是一个推理值，具有很大的不准确性；而多线阵的探测器若出现坏的探测单元则该单元的测量数据采用其余线阵中的同位置探测单元的值来替代即可，这个值是一个真实的测量值。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图简要说明本发明的具体制造方法由以下实施例及其附图详细给出。
图1是习用X射线机的简易原理示意图；图2是习用X射线机的单线阵探测器的工作原理示意图；
图3是本发明所述数字化X射线机的多线阵探测器工作原理示意图；图4是同一平面上的八线阵传感器的组合布局示意图。
具体实施例方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的数字化X射线机的多线阵探测器的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
参照图3和4所示，本发明提供一种数字化X射线机的多线阵探测器，包括X射线探头、信号采集电路和低压电源组合，其中所述X射线探头的M条固体传感器线阵拼接而成，每条固体传感器线阵3包括N段传感器单元，每段传感器单元包括2L个传感器，每条固体传感器线阵分别连接到移位放大器上，每点的图像信息由M个同列传感器单元在该点的扫描信号叠加形成，其中M、N、L是大于1的自然数。优选地，M为4至20之间的自然数，N为10至30之间的自然数，L为4至10之间的自然数。更进一步地，M为6至10之间的自然数，N为12至20之间的自然数，L为6至8之间的自然数。最好是，M为8，N为16，L为7，而且在下面的实施例中以此为实施例。
探测器包括X射线探头、信号采集电路和低压电源组合。其中X射线探头和信号采集电路一起被封装在一个长方体的盒内，而给探测器供电的低压电源组合则单独被封装在一个具有良好散热功能的方盒中。
X射线探头包括准直器1、固体传感器线阵3和电子线路这三部分。其中，传感器的前面板是具有屏蔽作用的铅锑合金材料，其偏上部是一条形准直器1，准直器1上密封有铝膜作为X射线入射窗，准直器下方为传感器。这种传感器可以是由荧光层和光电二极管组成的传感器，也可以是硒或者硅固体光电传感器。固体传感器紧贴荧光材料，它将光能量成比例地转换为电信号。在一实施例中，一条长41cm的固体传感器线阵3是由16段128(即N为16，L为7)个固体传感器线阵拼接而成，每条固体传感器线阵3的信号引出线分别连接到移位放大器4上，进行信号读取，信号采集电路5在探头中紧挨着传感器，它由以下功能组件组成控制器、适配器和电源系统，它主要对传感器的电信号进行采集，读出传感器的模拟信号，再将模拟信号经信号处理和前置放大器放大6，送入A/D转换电路7变为数字信号，再由行存储器接口电路将图像信号送出件。
在该实施例中，X射线探头的主要部件就是16段128个传感器单元组成的一条2048个传感器单元的线阵，每个传感器单元的信号，作为图像的一个像素，用两个字节来表示其灰度值，每个传感器单元的灵敏面积约为0.17mm×0.17mm大小，每两个相邻传感器单元的中心距离为0.2mm，所以探测器的空间分辨率为2.5Lp/mm。2048个传感器单元的数据采集输出的时间由信号采集电路控制可调，例如一帧采集时间2秒的大小为40cm×40cm的图像，一条线阵的数据采集输出时间为1ms，这样要求机械扫描速度为(0.2mm÷1ms＝)200mm/s。
由于单个传感器单元的积分面积小，每行积分时间仅1毫秒，导致探测器的计数低，为了弥补这个缺陷，实际使用中的是8条并排的这种204 8通道线阵探测器的组合，即每点的图像信息是由8个传感器单元在该点的信号叠加形成的，这样就增强了探测器的探测灵敏度(是单线阵的8倍)，降低了对X射线管和高压发生器的条件要求，当然也提高了图像的信噪比，增强了图像质量。
同样，本发明所述的多线阵探测器也可用于图1所示的X射线机中，该多线阵2048探测器移动式线扫描采集图像的原理为在有X射线的条件下，机械扫描8装置每向下移动0.2mm的距离，2048探测器就采集一行X射线图像数据，若机械扫描装置8连续均匀向下移动40cm的距离，2048探测器同时相应的采集2000行X射线的图像数据，由计算机中的采集软件将2000行X射线的图像数据进行处理，形成一帧约40cm×40cm的机械扫描过的物品的X光图像。
但是，这种8条并排的2048通道线阵探测器的组合应用，增加了对扫描系统和图像采集系统的技术要求，即扫描速度要精确的与探测器数据采集时间相匹配，信号采集电路对数据采集输出的时间控制要准确和稳定。
信号采集电路紧挨着传感器，它由以下功能组件组成控制器，适配器和电源系统，用于对传感器的电信号进行采集、处理和输出。进一步地，控制器包括信号模拟处理电路8、16位模/数变换器7和可编程逻辑控制电路。更进一步地，模拟处理电路8用来在可编程逻辑电路指令的控制下读出由传感器产生的积分信号，并对8组模拟信号进行选通和累加；模/数变换器7用来把模拟信号转换为数字代码，以便写入适配器的帧存储器中；可编程逻辑电路可以完成以下功能使探头多路线阵同步工作，可将数字信息写入帧存储器中，通过接口，传送至计算机，测试探头电路，测试帧存储器。
另外还设有容量为16位的控制器状态寄存器和帧长写入用的行计数器等。
在采集电路上还设有三个接口，以便与外部装置相接，即低压电源接口，用于连接低压供电电源；接口，用于将图像数据通过网络系统传送计算机。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种数字化X射线机的多线阵探测器，包括X射线探头、信号采集电路和低压电源组合，其中所述X射线探头的M条固体传感器线阵拼接而成，每条固体传感器线阵包括N段传感器单元，每段传感器单元包括2L个传感器，每条线阵分别连接到移位放大器上，每点的图像信息由M个同列传感器单元在该点的扫描信号叠加形成，其中M、N、L是大于1的自然数。
2.如权利要求1所述的多线阵探测器，其特征在于其中的M为4至20之间的自然数，N为10至30之间的自然数，L为4至10之间的自然数。
3.如权利要求2所述的多线阵探测器，其特征在于其中的M为6至10之间的自然数，N为12至20之间的自然数，L为6至8之间的自然数。
4.如权利要求3所述的多线阵探测器，其特征在于其中的M为8，N为16，L为7。
5.如权利要求1或2或3或4所述的多线阵探测器，其特征在于所述信号采集电路用于对所述位移放大器的输出信号进行采集，读出由传感器产生的模拟信号，再将模拟信号经信号处理和前置放大器放大后，经A/D转换电路转换为数字信号。
6.如权利要求5所述的多线阵探测器，其特征在于所述信号采集电路的控制器包括信号模拟处理电路和可编程逻辑控制电路，其中，模拟处理电路用于在可编程逻辑控制电路指令的控制下读出由传感器产生的信号和积分信号，并对8组模拟信号进行选通和累加
7.如权利要求6所述的多线阵探测器，其特征在于每个所述传感器单元的信号，作为图像的一个像素，用两个字节来表示其灰度值。
8.如权利要求6所述的多线阵探测器，其特征在于每个传感器单元线阵的数据采集输出的时间由信号采集电路控制可调。
9.如权利要求6所述的多线阵探测器，其特征在于一条线阵的数据采集输出时间为1ms，从而要求机械扫描速度为200mm/s。
10.如权利要求1所述的多线阵探测器，其特征在于所述传感器是由荧光层个光电二极管组成的传感器，或者是硒或硅固体光电传感器。
全文摘要
一种数字化X射线机的多线阵探测器，包括X射线探头、信号采集电路和低压电源组合，其中所述X射线探头的M条固体传感器线阵拼接而成，每条固体传感器线阵包括N段传感器单元，每段传感器单元包括文档编号H05G1/00GK1627879SQ20031011732
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者于红林, 彭勃, 王宝慧 申请人:于红林, 彭勃, 王宝慧