專利名稱：X－射線檢測器和x－射線ct裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X-射線檢測器和X-射線CT裝置，每個(gè)具有固態(tài)檢測器，該固態(tài)檢測器以其間的間隙在X-射線入射的平板上被二維地重復(fù)布置。
背景技術(shù)：
近年來，作為用于X-射線CT裝置的X-射線檢測器，使用在通道方向和片層方向上二維布置的固態(tài)檢測器。在X-射線檢測器掃描方向上通道的數(shù)目和在片層方向上X-射線檢測器的數(shù)目正在增加。例如，在通道方向上X-射線檢測器的數(shù)目約1,000，和在片層方向X-射線的數(shù)目是幾十(參考，例如，日本專利公開號2004-093489(第1頁和圖4)。
在這種情況下，固態(tài)檢測器的X-射線接收表面的尺寸將減小到幾個(gè)mm2，另一方面，當(dāng)固態(tài)檢測器被二維布置時(shí)被研制的每個(gè)固態(tài)檢測器之間的間隙寬約為0.2mm到0.4mm。間隙的寬度不會隨著在通道和片層方向上的固態(tài)檢測器數(shù)目的增加而有很大的變化，而是固定地增加或減小。
然而，在背景技術(shù)中，二維布置的固態(tài)檢測器的X-射線利用的效率降低。特別地，由于二維布置的固態(tài)檢測器變細(xì)了，與固態(tài)檢測器的X-射線接收表面相比，間隙的比例增加了，并且通過的未被固態(tài)檢測器檢測到的X-射線的比率增加了。
具體地，固態(tài)檢測器的間隙在產(chǎn)生二維陣列的固態(tài)檢測器過程中產(chǎn)生并還扮演防止在固態(tài)檢測器之間由X-射線產(chǎn)生熒光泄漏(色度亮度干擾)的角色。因此，從用于處理固態(tài)檢測器的機(jī)械工具的精度和固態(tài)檢測器的性能的角度看，不容易降低間隙的尺寸。
因此，重要的是實(shí)現(xiàn)具有改進(jìn)的X-射線利用效率的X-射線檢測器和X-射線CT裝置，同時(shí)在二維布置的固態(tài)檢測器間留有間隙存在。
本發(fā)明已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了解決背景技術(shù)的問題，而本發(fā)明的目的是提供具有改進(jìn)的X-射線利用效率的X-射線檢測器和X-射線CT裝置，同時(shí)在二維布置的固態(tài)檢測器間留有間隙存在。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決所述問題和實(shí)現(xiàn)所述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供一種X-射線檢測器，其中每個(gè)具有平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器被以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙。固態(tài)檢測器中的每個(gè)平行六面體的正交于X-射線入射方向的兩個(gè)平行面具有在該面的平面方向上的位置偏移(deviation)。
在根據(jù)第一方面的本發(fā)明中，在固態(tài)檢測器中，間隙部分由在面向入射方向的兩個(gè)平行面之間的平面方向上的位置偏移覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的X-射線檢測器中，在二維陣列的通道方向和片層方向的至少一個(gè)上提供位置偏移。
在根據(jù)第二方面的本發(fā)明中，位置偏移存在于正交于X-射線入射方向的任意方向上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第一或第二方面的本發(fā)明中，位置偏移具有在平面方向上超過間隙寬度的尺寸。
在根據(jù)第三方面的本發(fā)明中，從X-射線入射方向觀察平板被固態(tài)檢測器覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第一到第三方面的任意一個(gè)的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器是閃爍體(scintillator)。
在根據(jù)第四方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器有效檢測X-射線。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第四方面的本發(fā)明中，平板具有用于檢測由閃爍體產(chǎn)生的熒光的光電二極管。
在根據(jù)第五方面的本發(fā)明中，平板通過光電二極管有效地將熒光轉(zhuǎn)換為電信號。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種具有X-射線檢測器的X-射線CT裝置，其中每個(gè)具有平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器被以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙。其中在X-射線入射方向上的固態(tài)檢測器中的每個(gè)平行六面體的兩個(gè)平行面的相對位置具有在該面的平面方向上的位置偏移。
在根據(jù)第六方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器通過在面向入射方向的兩個(gè)平行面之間的平面方向上的位置偏移覆蓋間隙。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面的X-射線CT裝置，其特征在于，在第六方面的本發(fā)明中，位置偏移具有在平面方向超過間隙寬度的尺寸。
在根據(jù)第七方面的本發(fā)明中，從X-射線入射方向觀察平板由固態(tài)檢測器覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面的X-射線CT裝置，其特征在于，在第六或七方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器是閃爍體。
在根據(jù)第八方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器有效檢測X-射線。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第八方面的本發(fā)明中，平板具有用于檢測由閃爍體產(chǎn)生的熒光的光電二極管。
在根據(jù)第九方面的本發(fā)明中，平板通過光電二極管有效地將熒光轉(zhuǎn)換為電信號。
本發(fā)明的第十方面，提供一種X-射線CT裝置，包括產(chǎn)生X-射線的X-射線管；以及X-射線檢測器，其中每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器被以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙。其中平板相對于正交于入射方向的方向被傾斜。
在根據(jù)第十方面的本發(fā)明中，平板相對于X-射線入射方向具有傾斜并且固態(tài)檢測器之間的間隙定位在入射的X-射線的陰影(shadow)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第十方面的本發(fā)明中，平板被傾斜以便矩形平行六面體的X-射線投影便超過間隙并且與相鄰的矩形平行六面體交疊。
在根據(jù)第十一方面的本發(fā)明中，設(shè)置傾斜以便矩形平行六面體的投影覆蓋間隙。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面的X-射線CT裝置，其特征在于，在第十或十一方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器是閃爍體。
在根據(jù)第十二方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器有效檢測X-射線。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面的X-射線CT裝置，其特征在于，在第十二方面的本發(fā)明中，平板具有用于檢測由閃爍體產(chǎn)生的熒光的光電二極管。
在根據(jù)第十三方面的本發(fā)明中，平板通過光電二極管有效地將熒光轉(zhuǎn)換為電信號。
本發(fā)明的第十四方面提供一種X-射線檢測器，其中每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器被以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙，其中X-射線檢測器具有多層固態(tài)檢測器，其中在二維陣列中的多個(gè)固態(tài)檢測器被在入射方向上堆疊，并且堆疊的固態(tài)檢測器的相對位置在正交于堆疊方向的方向上偏移。
在根據(jù)第十四方面的本發(fā)明中，多層固態(tài)檢測器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中其相對位置優(yōu)選地僅通過間隙寬度偏移的多個(gè)固態(tài)檢測器的二維陣列被在入射方向上堆疊。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第十四方面的本發(fā)明中，二維陣列具有這樣的相對位置，其在作為二維陣列的兩個(gè)布置方向的通道方向和片層方向的至少一個(gè)上改變。
在根據(jù)第十五方面的本發(fā)明中，二維陣列的相對位置在正交于X-射線入射方向的任意方向上改變。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第十五方面的本發(fā)明中，多層固態(tài)檢測器具有第一，第二，第三和第四固態(tài)檢測器，它們的相對位置彼此不同。
在根據(jù)第十六方面的本發(fā)明中，從X-射線入射方向觀察間隙被覆蓋在多層固態(tài)檢測器中。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面的X-射線檢測器，其特征在于，在根據(jù)第十四到十六方面的任意一個(gè)的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器是閃爍體。
在根據(jù)第十七方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器有效檢測X-射線。
本發(fā)明的第十八方面提供一種X-射線CT裝置，包括X-射線檢測器，其中每個(gè)具有平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器被以二維陣列布置在面向入射X-射線的平板上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙，其中X-射線檢測器具有多層固態(tài)檢測器，其中在二維陣列中的多個(gè)固態(tài)檢測器被在入射方向上堆疊，并且堆疊的固態(tài)檢測器的相對位置在正交于堆疊方向的方向上偏移。
在根據(jù)第十八方面的本發(fā)明中，多層固態(tài)檢測器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中其相對位置優(yōu)選地僅通過間隙寬度不同的多個(gè)固態(tài)檢測器的二維陣列被在入射方向上堆疊。
根據(jù)本發(fā)明的第十九方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第十八方面的本發(fā)明中，多層固態(tài)檢測器的相對位置在作為二維陣列的兩個(gè)布置方向的通道方向和片層方向的至少一個(gè)上改變。
在根據(jù)第十九方面的本發(fā)明中，二維陣列的相對位置在正交于X-射線入射方向的任意方向上改變。
根據(jù)本發(fā)明的第二十方面的X-射線檢測器，其特征在于，在第十八或十九方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器是閃爍體。
在根據(jù)第二十方面的本發(fā)明中，固態(tài)檢測器有效檢測X-射線。
根據(jù)本發(fā)明，在固態(tài)檢測器中，間隙部分由在面向入射方向的兩個(gè)平行面的平面方向上的位置偏移覆蓋。因此，平板的X-射線入射側(cè)由固態(tài)檢測器覆蓋，由此消除了X-射線非敏感區(qū)域。因此，X-射線利用效率和此外X-射線的探測靈敏度和圖像的質(zhì)量都得到了改進(jìn)。


圖1是示出X-射線CT裝置的總體結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是第一實(shí)施例的X-射線檢測器的外形圖。
圖3是第一實(shí)施例的平面塊的外形圖。
圖4是第一實(shí)施例的平面塊的截面圖。
圖5A和5B是示出第一實(shí)施例的平面塊的操作的說明圖。
圖6A和6B分別是第二實(shí)施例的平面塊的外形圖和截面圖。
圖7是示出第二實(shí)施例的平面塊的操作的說明圖。
圖8A和8B分別是第三實(shí)施例的平面塊的截面圖和外形圖。
圖9A到9D是構(gòu)建第三實(shí)施例的平面塊的多層閃爍體的平面圖。
圖10是示出第三實(shí)施例平面塊的操作的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖描述實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的X-射線檢測器和X-射線CT裝置的最佳模式。然而本發(fā)明不限于該最佳模式。
第一實(shí)施例將描述根據(jù)第一實(shí)施例的X-射線CT裝置的總體結(jié)構(gòu)。圖1是X-射線CT裝置的框圖。如圖1所示，裝置具有掃描臺架10和操作控制臺6。
掃描臺架10具有X-射線管20。從X-射線管20發(fā)射的未示出的X-射線例如以具有一厚度的扇形展開并且被準(zhǔn)直器22構(gòu)形為圓錐形X-射線束并且被發(fā)射到X-射線檢測器24。
X-射線檢測器24具有在扇形X-射線束的展開方向上以矩陣布置的多個(gè)閃爍體。X-射線檢測器24是具有一寬度的多通道檢測器，其中多個(gè)閃爍體在通道方向和片層方向被二維地布置在矩陣中。
在X-射線檢測器24中，以凹的形狀彎曲的X-射線入射面作為一個(gè)整體被形成。例如通過組合作為固態(tài)檢測器的由無機(jī)晶體制成的閃爍體和作為光電轉(zhuǎn)換器的光電二極管來獲得X-射線檢測器24。
X-射線檢測器24與數(shù)據(jù)收集器26相連接。數(shù)據(jù)收集器26收集X-射線檢測器24的每個(gè)閃爍體的檢測信息。X-射線管20的X-射線照射由X-射線控制器28控制。X-射線管20和X-射線控制器28之間的連接關(guān)系以及準(zhǔn)直器22和準(zhǔn)直器控制器30之間的連接關(guān)系沒有在圖中示出。準(zhǔn)直器22由準(zhǔn)直器控制器30控制。
從X-射線管20到準(zhǔn)直器控制器30的上述組件安裝在掃描臺架10的旋轉(zhuǎn)部分34上。物體或模型(phantom)放在位于旋轉(zhuǎn)部分34中心的孔29內(nèi)的圖像捕獲臺4上。旋轉(zhuǎn)部分34旋轉(zhuǎn)的同時(shí)由旋轉(zhuǎn)控制器36控制，X-射線由X-射線管20發(fā)射，并且X-射線檢測器24檢測穿過物體或模型的X-射線，作為根據(jù)旋轉(zhuǎn)角的每個(gè)視圖的投影信息。旋轉(zhuǎn)部分34和旋轉(zhuǎn)控制器36之間的連接關(guān)系沒有示出。
操作臺6有一個(gè)數(shù)據(jù)處理器60，數(shù)據(jù)處理器60例如可以由一臺計(jì)算機(jī)構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理器60與控制接口62相連接，控制接口62與掃描臺架10相連接。數(shù)據(jù)處理器60通過控制接口62控制掃描臺架10。
掃描臺架10中的數(shù)據(jù)收集器26，X-射線控制器28，準(zhǔn)直器控制器30和旋轉(zhuǎn)控制器36通過控制接口62進(jìn)行控制。這些部件的每個(gè)與控制接口62之間的連接在沒有在此示出。
數(shù)據(jù)處理器60與數(shù)據(jù)收集緩沖器64相連接，數(shù)據(jù)收集緩沖器64與掃描臺架10中的數(shù)據(jù)收集器26相連接。數(shù)據(jù)收集器26收集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收集緩沖器64輸入到數(shù)據(jù)處理器60。
數(shù)據(jù)處理器60通過使用透射X-射線信號，即，通過數(shù)據(jù)收集緩沖器64收集的投影信息重建圖象。數(shù)據(jù)處理器60與儲存器66相連接。儲存器66存儲由數(shù)據(jù)收集緩沖器64收集的投影信息，重建的片層圖像信息，用于實(shí)現(xiàn)本裝置功能的程序，等等。
數(shù)據(jù)處理器60，顯示器68和操作裝置70相連接。顯示器68顯示片層圖像信息和從數(shù)據(jù)處理器60輸出的其它信息。操作裝置70由操作者操作并且輸入各種指令、信息等到數(shù)據(jù)處理器60。操作者通過使用顯示器68和操作裝置70交互地操作本裝置。掃描臺架10，圖像捕獲臺4和操作控制臺6對對象或模型進(jìn)行射線照相以獲得片層圖像。
圖2是示出X-射線管20，X-射線檢測器24和數(shù)據(jù)收集器26的三維布局的外形圖。X-射線檢測器24包括閃爍體41，用于檢測由X-射線管20產(chǎn)生的圓錐形的X-射線束，光電二極管42作為光電轉(zhuǎn)換器用于檢測閃爍體41的光發(fā)射，反射膜48，和平板43。雖然反射膜48存在在閃爍體41的二維陣列上，它此處未示出。
閃爍體41在面向圓錐形的X-射線束的表面上二維地布置并在X-射線進(jìn)入時(shí)發(fā)光。近似64個(gè)閃爍體41被布置在作為圓錐形的X-射線束的厚度方向的片層方向上并且大約1,000個(gè)閃爍體41被布置在作為X-射線束的扇形的展開方向的通道方向上。
光電二極管42形成在平板43上并檢測閃爍體41的光發(fā)射。在作為單個(gè)平板的平板43上，形成對應(yīng)于多個(gè)通道和多個(gè)片層的閃爍體41和光電二極管42。通過在整體結(jié)構(gòu)中形成的閃爍體41，光電二極管42和平板43形成單個(gè)平面塊47。通過組合多個(gè)平面塊47組合構(gòu)成具有幾乎凹形的X-射線檢測器24。在圖2的例子中，形成四個(gè)通道和三個(gè)片層的平面塊47。平面塊47布置在幾乎正交于入射的圓錐形的X-射線束的凹面上。
數(shù)據(jù)收集器26包括柔性印制板44，印制板45和電纜46。柔性印制板44傳輸由光電二極管42檢測的X-射線模擬信號到印制板45。
電纜46是在片層方向從一端電連接到印制板45的扁平電纜。印制板45通過電纜46電連接到數(shù)據(jù)收集緩沖器64。
圖3和4是示出構(gòu)成平面塊47的閃爍體41，光電二極管42和平板43的圖。在下文中，將描述在平面塊47位于YZ平面并且X-射線入射方向是X軸方向的情況。
圖3是示出從作為X-射線入射方向的X軸方向觀察平面塊47的平面圖。雖然后面將描述的反射膜48存在在平面塊47的閃爍體41上，但為了清楚地示出閃爍體41的二維陣列，在圖3中未示出反射膜48。在圖3中，作為例子，僅僅在左上的閃爍體41示出作為隱藏線的虛線。
每個(gè)閃爍體41具有平行六面體形狀。具有相同結(jié)構(gòu)的閃爍體41在通道方向和片層方向以其間的間隙50重復(fù)地二維布置。這里假設(shè)在通道方向的間隙50的長度是l1，而在片層方向的間隙50的長度是l2。
正交于構(gòu)成閃爍體41的平行六面體的入射的X-射線的頂面“a”和在圖3中由虛線示出的底面“c”在通道和片層方向上彼此位置偏移。當(dāng)頂面“a”和底面“c”之間的位置偏移的尺寸在通道方向上是d1，而在片層方向上是d2時(shí)，滿足下面的表達(dá)式。
在通道方向d1＞l1在片層方向d2＞l2當(dāng)二維布置并如圖3所示的閃爍體41被從z軸方向觀察時(shí)，圖4是沿“A A’線的截面圖。在光電二極管42上的閃爍體41上，示出了未在圖3中示出的反射膜48。反射膜48是由含金屬粉末的樹脂填充物制成，并填充在閃爍體41的頂部和間隙50中。圖4還示出光電二極管42的陽極51。陽極51作為光電二極管42的光接收表面并與閃爍體41的底面“c”交疊。
在閃爍體41中由X-射線入射產(chǎn)生的閃爍光由反射膜48限定在閃爍體41中并由陽極51檢測。在閃爍體41中的泄漏的光也由在間隙50部分的反射膜48阻止。
如上所述，頂面“a”和底面“c”在通道方向只偏移d1的量。由于該量大于在通道方向的間隙50的量l1，當(dāng)從X-射線入射方向觀察平面塊47時(shí)，除了用于二維陣列的邊緣部之外的分間隙50不能被看見。
下一步，將參照圖5A和5B描述根據(jù)第一實(shí)施例的閃爍體41的操作。圖5A是類似圖4的沿圖3的“A-A’”線的示范性截面圖。閃爍體41具有平行六面體形狀，并且頂面“a”和底面“c”在通道方向彼此只偏移d1的量。因此，當(dāng)假設(shè)在頂面“a”或底面“c”在通道方向上的長度是“s”時(shí)，在閃爍體41通道方向上的X-射線敏感區(qū)域的長度相對于上述X-射線入射的長度等于s+d1。當(dāng)將長度s+d1與長度s+l1(在底面“c”的通道方向上的長度“s”和間隙50的寬度l1)比較時(shí)，獲得下面的等式。
s+d1＞s+l1因此，從X-射線入射方向觀察整個(gè)平面塊47由閃爍體41的X-射線敏感區(qū)域覆蓋，因此X-射線的利用效率得到改進(jìn)。
相鄰閃爍體41的X-射線敏感區(qū)域彼此交疊并隱藏間隙50。因此，在間隙50存在于其下的閃爍體41的端部，X-射線入射方向上的閃爍體長度減少，并且吸收入射的X-射線的可能性降低。換句話說，入射X-射線通過閃爍體41的端部的可能性高。為了減小該現(xiàn)象，在閃爍體41的X-射線入射方向上的高度“h”被增加或在通道方向上的頂面“a”和底面“c”之間偏移的距離d1被增加，由此使在X-射線入射方向等上的間隙50的寬度變窄。
圖5B是示出與圖5A相比的每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的閃爍體40被布置在陽極51上的情況的示范圖。在閃爍體40的通道方向上的X-射線敏感區(qū)域的長度相對于上述X-射線入射的長度為“s”。另一方面，在閃爍體40之間具有寬度l1的間隙49是完全的X-射線敏感區(qū)域。因此，X-射線的利用效率約足s/(s+l1)并比在圖5A中的情況低。
雖然在閃爍體41的通道方向上的X-射線敏感區(qū)域作為圖5A和5B的例示出，在片層方向也類似地沒有X-射線非敏感區(qū)域存在，并且X-射線的利用效率得到改進(jìn)。
如上所述，在第一實(shí)施例中，閃爍體41具有平行六面體結(jié)構(gòu)，其中頂面“a”和底面“c”在通道和片層方向彼此只偏移超過間隙50的正交方向上的寬度的d1和d2的量，由此消除了當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)X-射線非敏感區(qū)域。因此，X-射線的利用效率得到改進(jìn)并且，X-射線的探測靈敏度和所捕獲的片層圖像的圖像質(zhì)量得到改進(jìn)。
第二實(shí)施例在前面的第一實(shí)施例中，閃爍體41具有平行六面體結(jié)構(gòu)，其中頂面“a”和底面“c”彼此只偏移超過間隙50的寬度的量，由此當(dāng)從由間隙50代表的X-射線入射方向觀察時(shí)消除X-射線非敏感區(qū)域?？蛇x地，通過形成矩形平行六面體結(jié)構(gòu)的閃爍體和相對于入射的X-射線傾斜閃爍體安裝在其上的平面塊，當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)X-射線非敏感區(qū)域可被消除。在第二實(shí)施例中，將描述閃爍體具有矩形平行六面體結(jié)構(gòu)并且相對于入射的X-射線傾斜平面塊的情況。由于根據(jù)本第二實(shí)施例的一般結(jié)構(gòu)與圖1所示相同，這里就不再重復(fù)詳細(xì)描述了。
圖6A和6B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的平面塊77結(jié)構(gòu)的圖。平面塊77對應(yīng)包括圖2所示的閃爍體41，光電二極管42和平板43的平面塊47，由于其它結(jié)構(gòu)與圖2所示相同，將不再重復(fù)其詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
平面塊77包括反射膜75，閃爍體70，光電二極管72和平板73。在通道方向和片層方向上重復(fù)地二維布置的每個(gè)閃爍體70具有矩形平行六面體形狀。并通過X-射線入射發(fā)光。當(dāng)閃爍體70安裝在陽極71上作為光電檢測器時(shí)，光電二極管72將從閃爍體70發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成電信號。閃爍體70和光電二極管72安裝在平板73上，而平板73被設(shè)置成與正交于入射的X-射線的通道方向成預(yù)定的傾角θ。
圖6A是示出從作為X-射線的入射方向的X軸的方向觀察的平面塊77的平面圖。雖然后面將描述的反射膜75存在在平面塊77的閃爍體70上，但其沒有在圖6A中示出以便清楚地示出閃爍體70的二維陣列。
閃爍體70具有矩形平行六面體形狀。具有相同結(jié)構(gòu)的閃爍體70在通道和片層方向以間隙74重復(fù)地布置。
圖6B是當(dāng)從z軸方向觀察時(shí)沿二維布置的并且顯示在圖6A中的閃爍體70的“B-B’線的截面圖。在圖6A中未示出的反射膜75被顯示在光電二極管72上的閃爍體70上。類似反射膜48，反射膜75將閃爍光限定在閃爍體70內(nèi)并防止在閃爍體70之間的光的泄漏。平面塊77，即，平板73從正交于入射的X-射線的正交方向僅被傾斜預(yù)定的傾角θ。
圖7是示出平面塊77的傾角θ大小的示范圖。圖7是以與圖6B類似的方式沿圖6A所示的線“B-B’的截面圖。具有矩形平行六面體的閃爍體70距光電二極管72的高度設(shè)為“h”并且在閃爍體70之間的間隙74的寬度設(shè)為l3。
假設(shè)投影到光電二極管72上的閃爍體71的陰影與閃爍體71端部的距離為d3。在這種情況下，距離d3由下面的等式表達(dá)。
D3＝h×tan(θ)設(shè)置傾角(θ)以便d3＞l3，即，滿足h×tan(θ)＞l3并且從X-射線入射方向觀察沒有X-射線非敏感區(qū)域存在。
如上所述，在第二實(shí)施例中，其中每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的閃爍體71被二維布置的平面塊77與正交于入射的X-射線的正交方向只傾斜θ。因此，當(dāng)從入射的X-射線入射方向觀察時(shí)，由于間隙74的存在沒有X-射線非敏感區(qū)域存在并且可在幾乎整個(gè)平面塊77的表面提供X-射線敏感區(qū)域。
第三實(shí)施例在第一實(shí)施例中，閃爍體41具有平行六面體結(jié)構(gòu)，其中頂面“a”和底面“c”彼此偏移超過間隙50的寬度的量，由此當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)消除了X-射線非敏感區(qū)域?？蛇x地，通過使用多層閃爍體作為多層固態(tài)檢測器，其中每個(gè)具有矩形平行六面體結(jié)構(gòu)的多個(gè)閃爍體被堆疊，類似地，當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)，二維閃爍體陣列的X-射線非敏感區(qū)域可以被消除。在第三實(shí)施例中，將公開多層閃爍體，其中每個(gè)具有矩形平行六面體結(jié)構(gòu)的多個(gè)閃爍體被堆疊。由于根據(jù)第三實(shí)施例的一般結(jié)構(gòu)與圖1所示相同，不再重復(fù)其詳細(xì)描述。
圖8A是示出根據(jù)第三實(shí)施例的在XY軸內(nèi)平面塊98結(jié)構(gòu)的截面圖。平面塊98對應(yīng)圖2所示的平面塊47，而其它結(jié)構(gòu)與圖2所示相同。平面塊98包括反射膜85，多層閃爍體的第一到第四層86到89，光電二極管82，陽極81，和平板83。由于反射膜85，光電二極管82，陽極81，和平板83與圖4所示的反射膜48，光電二極管42，陽極51，和平板43分別相同，不再重復(fù)其詳細(xì)描述。
多層閃爍體的第一到第四層86到89形成多層固態(tài)檢測器，而每個(gè)閃爍體具有矩形平行六面體形狀。第一到第四層86到89是在X-射線入射方向上堆疊的二維布置的四層并且它們相對位置在Y軸或Z軸方向彼此不同。圖9A和9D從作為X-射線入射方向的X軸方向示出四個(gè)多層閃爍體的位置。在公共框架中示出圖9A到9D示出的第一到第四層86到89，并且示出在垂直和水平方向的相對位置。
圖9A從作為X-射線入射方向的X軸方向示出第一層86。第一層86包括每個(gè)具有矩形平行六面體形狀并被二維布置的閃爍體90，在閃爍體之間具有間隙94。圖9B從作為X-射線入射方向的X軸方向示出示出第二層87。第二層87包括每個(gè)具有矩形平行六面體形狀并被二維布置的閃爍體91，在閃爍體之間具有間隙95。閃爍體91與閃爍體90具有相同的尺寸，間隙95與間隙94具有相同的寬度，而閃爍體91與間隙95在通道方向只移動(dòng)間隙94寬度的量。
圖9C從作為X-射線入射方向的X軸方向示出第三層88。第三層88包括每個(gè)具有矩形平行六面體形狀并被二維布置的閃爍體92，在閃爍體之間具有間隙96。閃爍體92與閃爍體90具有相同的尺寸，間隙96與間隙94具有相同的寬度，而閃爍體92與間隙96在通道和片層方向只移動(dòng)間隙94寬度的量。圖9D從作為X-射線入射方向的X軸方向示出示第四層89。第四層89包括每個(gè)具有矩形平行六面體形狀并被二維布置的閃爍體93，在閃爍體之間具有間隙97。閃爍體93與閃爍體90具有相同的尺寸，間隙97與間隙94具有相同的寬度，而閃爍體93與間隙94在片層方向只移動(dòng)間隙94寬度的量。
圖8B是示出從X-射線入射方向觀察的其中堆疊圖9A到9D所示的多層閃爍體的第一到第四層86到89的平面塊98的圖。為了清楚地示出從X-射線入射方向觀察的第一到第四層86到89的位置，未示出覆蓋閃爍體90到93的反射膜85。
當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)，位于X-射線入射方向上的最上層中的閃爍體93(第四層89)之間的間隙97被位于下層的閃爍體92(第三層88)、閃爍體91(第二層87)，和閃爍體90(第一層86)覆蓋。當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)，其中沒有閃爍體但有可被直接看到的光電二極管82的X-射線非敏感區(qū)域只是二維陣列的邊緣部分。
將參照圖10描述當(dāng)X-射線入射時(shí)，通過多層閃爍體的第一到第四層86到89執(zhí)行的操作。圖10是類似圖9A的在通道方向的截面，作為例子示出了在X-射線進(jìn)入閃爍體93之間的間隙97部分時(shí)的情況。進(jìn)入閃爍體93之間的間隙97部分的X-射線入射在閃爍體92和91的至少一個(gè)上。通過閃爍體92和91之一的相互作用產(chǎn)生熒光。熒光由圍繞閃爍體90，91，92，93的反射膜85多次反射最終被陽極81吸收并轉(zhuǎn)換為電信號。雖然有一部分與相鄰?fù)ǖ啦糠纸佑|，但是由于接觸部分是線性的，可認(rèn)為發(fā)生在該部分中的泄漏到相鄰?fù)ǖ赖墓馐呛苌俚摹?br> X-射線進(jìn)入閃爍體92之間的間隙96部分的情況、X-射線進(jìn)入閃爍體91之間的間隙95部分的情況，以及在X-射線進(jìn)入閃爍體90之間的間隙94部分的情況與上述很相似。因此，當(dāng)從X-射線入射方向觀察平面塊98時(shí)，X-射線非敏感區(qū)域只存在于二維布置的多層閃爍體的第一到第四層86到89的邊緣中。
在X-射線入射方向上的多層閃爍體的第一到第四層86到89的厚度要考慮到X-射線檢測效率，重量，價(jià)格等被設(shè)置為最佳。具體地，由于每層閃爍體自身很薄，檢測X-射線進(jìn)入間隙94到97的效率很低。因此，通過增加多層閃爍體的第一到第四層86到89的每個(gè)在X-射線入射方向上的厚度來增加檢測效率，可以進(jìn)一步增加X-射線的利用效率。
如上所述，在第三實(shí)施例中，每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的多層閃爍體的第一到第四層86到89被交疊成這樣一種狀態(tài)，其中各個(gè)層的相對位置在通道方向和片層方向上只被移動(dòng)間隙94到97寬度的量，由此當(dāng)從X-射線入射方向觀察時(shí)消除平面塊98中的X-射線非敏感區(qū)域。因此，可防止由于閃爍體90之間的間隙而未檢測到X-射線，并且可以改進(jìn)X-射線的利用效率。
部件清單圖16 操作控制臺60 數(shù)據(jù)處理器62 控制接口64 數(shù)據(jù)收集緩沖器66 儲存器68 顯示器70 操作裝置10 掃描臺架34 旋轉(zhuǎn)部分20 X-射線管22 準(zhǔn)直器24 X-射線檢測器26 數(shù)據(jù)收集器28 X-射線控制器29 孔30 準(zhǔn)直器控制器36 旋轉(zhuǎn)控制器4 圖像捕獲臺圖2照射方向片層方向通道方向29 孔24 X-射線檢測器26 數(shù)據(jù)收集器28 X-射線控制器41 閃爍體
42 光電二極管43 平板44 柔性印制板45 印制板46 電纜47 平面塊到數(shù)據(jù)收集緩沖器64圖3頂面a底面c通道方向片層方向41 閃爍體42 光電二極管50 間隙47 平面塊圖4X-射線頂面a底面c48 反射膜41 閃爍體50 間隙43 平板51 陽極42 光電二極管47 平面塊通道方向圖5X-射線41 閃爍體50 間隙51 陽極47 平面塊通道方向X-射線40 閃爍體49 間隙47 平面塊X-射線非敏感區(qū)域圖670 閃爍體72 光電二極管73 平板77 平面塊X-射線74 間隙75 反射膜77 平面塊通道方向圖7X-射線70 閃爍體71 陽極72 光電二極管73 平板
74 間隙77 平面塊圖892，93，91，90 閃爍體X-射線98 平面塊85 反射膜89 第四層88 第三層87 第二層86 第一層82 光電二極管83 平板81 陽極閃爍體(86第一層)91 閃爍體(87第二層)93 閃爍體(89第四層)92 閃爍體(88第三層)98 平面塊82 光電二極管圖9閃爍體91 閃爍體92 閃爍體93 閃爍體94，95，96，97 間隙86 第一層87 第二層
88 第三層89 第四層片層方向圖10閃爍體91 閃爍體92 閃爍體93 閃爍體X-射線85 反射膜81 陽極82 光電二極管83 平板通道方向。
權(quán)利要求
1.一種X-射線檢測器(24)，其中每個(gè)具有平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器(41)以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板(42)上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙(50)，其中在X-射線入射方向上的每個(gè)平行六面體的兩個(gè)平行面的相對位置在該面的平面方向上具有位置偏移d1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的X-射線檢測器(24)，其中在二維陣列的通道方向和片層方向的至少一個(gè)上提供位置偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的X-射線檢測器(24)，其中位置偏移d1具有在平面方向超過間隙(11)寬度的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任意一個(gè)的X-射線檢測器(24)，其中固態(tài)檢測器(41)是閃爍體(41)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的X-射線檢測器(24)，其中平板(42)具有用于檢測由閃爍體(41)產(chǎn)生的熒光的光電二極管(42)。
6.一種X-射線CT裝置，具有X-射線檢測器(24)，其中每個(gè)具有平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器(41)以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板(42)上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙(50)，其中在X-射線入射方向上的每個(gè)平行六面體的兩個(gè)平行面的相對位置在該面的平面方向具有位置偏移d1。
7.一種X-射線CT裝置，包括產(chǎn)生X-射線的X-射線管(20)；以及X-射線檢測器(24)，其中每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器(41)以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板(42)上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙(50)，其中平板(42)相對于正交于入射方向的方向被傾斜。
8.一種X-射線檢測器(24)，其中每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板(83)上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙，其中X-射線檢測器(24)具有多層固態(tài)檢測器(90，91，92，93)，其中在二維陣列中的多個(gè)固態(tài)檢測器(90，91，92，93)在入射方向上被堆疊，并且被堆疊的固態(tài)檢測器的相對位置在正交于堆疊方向的方向上偏移。
9.一種X-射線CT裝置，包括X-射線檢測器(24)，其中每個(gè)具有矩形平行六面體形狀的多個(gè)固態(tài)檢測器(90，91，92，93)以二維陣列布置在面向X-射線入射方向的平板(82)上，所述多個(gè)固態(tài)檢測器之間具有間隙，其中X-射線檢測器(24)具有多層固態(tài)檢測器(90，91，92，93)，其中在二維陣列中的多個(gè)固態(tài)檢測器(90，91，92，93)在入射方向上被堆疊，并且被堆疊的固態(tài)檢測器的相對位置在正交于堆疊方向的方向上偏移。
全文摘要
為了實(shí)現(xiàn)具有改進(jìn)的X－射線利用效率同時(shí)在被二維布置的固態(tài)檢測器(41)之間留有間隙(50)存在的X－射線檢測器(24)和X－射線CT裝置。閃爍體具有平行六面體結(jié)構(gòu)，其中頂面和底面在通道方向彼此只偏移超過間隙(11)的寬度的dl的量，由此當(dāng)從X－射線入射方向觀察時(shí)消除了X－射線非敏感區(qū)域。因此，改進(jìn)了X－射線的利用效率并且，實(shí)現(xiàn)X－射線探測靈敏度和將要捕獲的片層圖像的圖像質(zhì)量的改進(jìn)。
文檔編號G01N23/00GK1957846SQ20061016460
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者別所浩治 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司