專利名稱：用于計(jì)算機(jī)斷層電子設(shè)備熱處理的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像系統(tǒng)。更具體的，其涉及用于冷卻與CT掃描器相關(guān)的電子設(shè)備的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
至少在一些CT成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，固定地安裝在地上的框架包括x射線源和輻射檢測(cè)器陣列。該x射線源投射扇形束，其被準(zhǔn)直以位于笛卡兒坐標(biāo)系的X-Y平面內(nèi)，且通常稱為“成像平面”。該x射線束通過(guò)被成像的目標(biāo)，諸如病人。該束在被目標(biāo)衰減以后照射在輻射檢測(cè)器陣列上。在檢測(cè)器陣列處接收的衰減的束輻射的強(qiáng)度依賴于目標(biāo)的x射線束的衰減。該陣列的每個(gè)檢測(cè)器元件產(chǎn)生獨(dú)立的電信號(hào)，其為對(duì)檢測(cè)器位置處的束衰減的測(cè)量。分別獲得來(lái)自所有檢測(cè)器的衰減測(cè)量，以產(chǎn)生傳送曲線。該x射線源和檢測(cè)器陣列與成像平面內(nèi)的臺(tái)架一起，且圍繞要被成像的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)。該x射線源通常包括x射線管，其發(fā)射x射線束。該x射線檢測(cè)器通常包括用于準(zhǔn)直在檢測(cè)器處接收到的x射線束的準(zhǔn)直器。閃爍器位于準(zhǔn)直器附近，光電二極管定位在閃爍器附近。
通過(guò)與靈敏x射線檢測(cè)器相關(guān)的電子設(shè)備和與包括x射線管本身的CT成像系統(tǒng)相關(guān)的其它部件產(chǎn)生的功率輸出隨著每個(gè)新一代的CT系統(tǒng)而增加。當(dāng)封裝空間保持恒定或者減小時(shí)，該功率輸出增加。尤其是，用于將x射線輸入轉(zhuǎn)換為有用的電信號(hào)的電子設(shè)備正迅速成為CT系統(tǒng)內(nèi)的主要熱源，比得上處于穩(wěn)定狀態(tài)下x射線管。由于許多原因，使得這些電子設(shè)備的冷卻困難。
為了提供較高的信號(hào)密度和減小電子噪聲，電子設(shè)備移動(dòng)更靠近x射線檢測(cè)器。因此，高功率電子設(shè)備傳導(dǎo)連接到x射線檢測(cè)器中的高度溫度敏感的光電二極管。此外，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間存在很小的空間，如果不是不切實(shí)際的，其也使得直接對(duì)流冷卻困難。
通常用于現(xiàn)有CT檢測(cè)器中的光電二極管只在窄的溫度范圍內(nèi)工作。因此，任何熱控制方案必須不但防止來(lái)自電子設(shè)備的熱量到達(dá)光電二極管，而且防止過(guò)度冷卻光電二極管的可能性。
有兩個(gè)因素使得CT檢測(cè)器臺(tái)架中的直接對(duì)流冷卻困難。第一個(gè)因素是臺(tái)架內(nèi)的空氣溫度通常與房間環(huán)境溫度成比例地變化。通常，使用CT成像機(jī)器的房間的溫度是規(guī)定的，且具有11℃的范圍。冷卻空氣溫度的變化可以導(dǎo)致這樣的情況，即，熱側(cè)的熱量流到光電二極管，且可能將光電二極管的溫度升高到其設(shè)定點(diǎn)溫度之上，該設(shè)定點(diǎn)溫度通常為36℃±1℃。在另一極端情況下，最低的冷卻空氣溫度可以將光電二極管冷卻到超過(guò)其需要的或者最佳工作溫度以外。阻礙直接對(duì)流冷卻的第二個(gè)因素是CT系統(tǒng)上的電子設(shè)備旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)易于引起通過(guò)可以接附到旋轉(zhuǎn)側(cè)的任何冷卻風(fēng)扇的氣流速率的下降，這是由于風(fēng)扇入口流邊界條件的變化。也就是，因?yàn)槿肟谒俣认蛄恳子诔怪庇诹鞯姆较?，所以臺(tái)架蓋子附近的流在風(fēng)扇入口處產(chǎn)生較低的壓力。臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)也易于引起臺(tái)架內(nèi)的空氣混合，從而導(dǎo)致冷卻空氣溫度中的幾乎瞬時(shí)的階躍變化。在直接對(duì)流冷卻系統(tǒng)中需要考慮的另一個(gè)因素在于，由于允許空氣流過(guò)電子設(shè)備，所以為電場(chǎng)的進(jìn)入產(chǎn)生了開口。這樣，直接對(duì)流冷卻對(duì)電磁干擾(EMI)屏蔽有負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種局部旋轉(zhuǎn)的制冷系統(tǒng)，以積極控制冷卻系統(tǒng)的空氣溫度。本發(fā)明還提供了一種完全封閉的系統(tǒng)，這樣，減少了電子設(shè)備的曝光和顆粒污染。使用風(fēng)扇來(lái)在封閉物內(nèi)再循環(huán)空氣。本發(fā)明還提供了管道系統(tǒng)，以在模數(shù)轉(zhuǎn)換器和在檢測(cè)器陣列中產(chǎn)熱的其它部件之間引導(dǎo)冷卻空氣。本發(fā)明還提供了在模數(shù)轉(zhuǎn)換器上使用散熱器，以最大化有效對(duì)流熱交換的表面積的量。
將CT檢測(cè)器電子設(shè)備封閉在冷卻系統(tǒng)中提供了精確的溫度控制，其實(shí)際上不受臺(tái)架旋轉(zhuǎn)的影響。系統(tǒng)的完全封閉也意味著優(yōu)化EMI屏蔽，這樣可以減少電子設(shè)備的局部屏蔽。局部電子設(shè)備屏蔽的減少減少了電子設(shè)備和x射線檢測(cè)器光電二極管之間的固有的傳導(dǎo)連接。
本申請(qǐng)的發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，其消除了冷卻空氣溫度波動(dòng)的問(wèn)題。此外，可以實(shí)現(xiàn)比通過(guò)簡(jiǎn)單使用房間空氣實(shí)現(xiàn)的要低的冷卻空氣溫度，增加了從電子設(shè)備去除功率的能力。這樣的系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，電子設(shè)備的完全封閉提供了與電磁干擾(EMI)的隔絕。也就是，系統(tǒng)將幾乎不受由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的內(nèi)部空氣流變化的影響，且將提供最好可能的EMI屏蔽。
本發(fā)明的還有的優(yōu)點(diǎn)在于，使用熱電冷卻器(TEC)消除了與將氣-液型制冷系統(tǒng)放置到固定側(cè)相關(guān)的選點(diǎn)問(wèn)題。系統(tǒng)的完全封閉意味著優(yōu)化EMI屏蔽，這樣，電子設(shè)備的局部屏蔽可以減少。局部電子設(shè)備屏蔽的減少減少了電子設(shè)備和x射線檢測(cè)器光電二極管之間的固有的傳導(dǎo)連接。
本發(fā)明提供了使用熱交換器來(lái)去除來(lái)自再循環(huán)空氣的熱量。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了使用散熱器和熱電冷卻器的組合，以去除來(lái)自再循環(huán)空氣的熱量。本發(fā)明的該實(shí)施例還提供了控制器和反饋控制機(jī)構(gòu)，其主要負(fù)責(zé)確定再循環(huán)空氣的溫度和調(diào)節(jié)熱電冷卻器，以保持冷卻空氣在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。
本發(fā)明還提供了有效的電子設(shè)備冷卻，同時(shí)最小化x射線檢測(cè)器和電子設(shè)備之間的溫度傳導(dǎo)連接。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了連接到分流板的熱導(dǎo)管陣列，該分流板熱連接到產(chǎn)熱芯片。然后從電子設(shè)備抽出熱量，且使用強(qiáng)制對(duì)流來(lái)去除。在還有一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了在電路板內(nèi)放置熱導(dǎo)管。本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例提供了在電子設(shè)備封裝之間使用熱導(dǎo)管。
本發(fā)明還提供了使用管芯型熱導(dǎo)管，其水平放置，或者使得蒸發(fā)器端比冷凝器端徑向伸出更遠(yuǎn)地放置，使得旋轉(zhuǎn)力輔助熱流通過(guò)熱導(dǎo)管。通常，在旋轉(zhuǎn)載荷下，管芯型熱導(dǎo)管將正確地起作用，只要旋轉(zhuǎn)力不超過(guò)熱導(dǎo)管內(nèi)的徑向毛細(xì)抽吸力。
在毛細(xì)抽吸力超過(guò)旋轉(zhuǎn)力的情況下，可以使用其它熱傳導(dǎo)方法。例如，本發(fā)明提供使用管芯型熱導(dǎo)管和軸向溝槽熱虹吸管的組合，或者無(wú)管芯熱導(dǎo)管。軸向溝槽熱導(dǎo)管在旋轉(zhuǎn)條件下具有增強(qiáng)的性能。這主要是由于軸向溝槽在旋轉(zhuǎn)條件下起阿基米德螺旋的作用。
本發(fā)明還提供了軸向溝槽熱導(dǎo)管，其中，該熱導(dǎo)管定位為使得蒸發(fā)器端平行于或者低于冷凝器端。因此，當(dāng)臺(tái)架傾斜時(shí)，不要求冷凝器端中的液體對(duì)抗重力流動(dòng)來(lái)冷卻電子設(shè)備。
從下面的詳細(xì)描述可以明白本發(fā)明的前面的和其它特征。


圖1是CT成像系統(tǒng)的視圖。
圖2是圖1中所示的系統(tǒng)的示意框圖。
圖3是本發(fā)明的具有電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)的檢測(cè)器陣列的前截面示意圖。
圖4是圖3的電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)的頂部截面圖，更詳細(xì)地示出了冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圖5A是CT成像系統(tǒng)的示意圖，其示出了檢測(cè)器陣列和模數(shù)電子設(shè)備。
圖5B是CT成像系統(tǒng)型面的示意圖，其示出了臺(tái)架的最大傾斜角。
圖6A是檢測(cè)器陣列和相關(guān)電子設(shè)備的示意圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖6B是CT成像機(jī)的臺(tái)架端部的示意正視圖。
圖6C是A/D轉(zhuǎn)換器、分流板和熱導(dǎo)管的示意正視圖。
圖6D是本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例的示意正視圖。
圖6E是本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例的示意正視圖。
圖7A是本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖7B是管芯型熱導(dǎo)管的示意圖。
圖8A是與管芯型熱導(dǎo)管一起使用的軸向溝槽熱虹吸管的示意圖。
圖8B是軸向溝槽熱虹吸管的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考附圖，其中，同樣標(biāo)記的元件始終相應(yīng)于同樣的元件，圖1和2示出了多切片掃描計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像系統(tǒng)10。該CT成像系統(tǒng)10顯示為包括臺(tái)架12，其代表“第三代”CT成像系統(tǒng)。臺(tái)架12具有x射線源14，其朝著臺(tái)架12的相對(duì)側(cè)上的檢測(cè)器陣列18投射x射線束16。檢測(cè)器陣列18通過(guò)包括多個(gè)檢測(cè)器元件20的多個(gè)檢測(cè)器排(沒有顯示)形成，其一起感測(cè)通過(guò)諸如病人之類的目標(biāo)的投射的x射線。每個(gè)檢測(cè)器元件20產(chǎn)生代表照射x射線束的強(qiáng)度，以及當(dāng)它通過(guò)目標(biāo)或者病人22時(shí)束的衰減的電信號(hào)。在掃描期間，為了獲得x射線投射數(shù)據(jù)，臺(tái)架12和安裝其上的部件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。圖2只示出了單排檢測(cè)器元件20(即，檢測(cè)器排)。然而，多切片檢測(cè)器陣列18包括檢測(cè)器元件20的多個(gè)平行檢測(cè)器排，使得可以在掃描期間同時(shí)獲得相應(yīng)于多個(gè)準(zhǔn)平行或者平行切片的投射數(shù)據(jù)。
通過(guò)CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26來(lái)管理臺(tái)架12的旋轉(zhuǎn)和x射線源14的工作。控制機(jī)構(gòu)26包括x射線控制器28和臺(tái)架馬達(dá)控制器30，x射線控制器28給x射線源14提供動(dòng)力和定時(shí)信號(hào)，臺(tái)架馬達(dá)控制器30控制臺(tái)架12的轉(zhuǎn)速和位置?？刂茩C(jī)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32采樣通過(guò)柔性電纜(在圖1和2中沒有顯示)從檢測(cè)器元件20接收的模擬數(shù)據(jù)，且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便隨后處理。圖像重建器34接收來(lái)自DAS32的采樣和數(shù)字化的x射線數(shù)據(jù)，且進(jìn)行高速圖像重建。該重建的圖像作為輸入提供到計(jì)算機(jī)36，該計(jì)算機(jī)在大容量存儲(chǔ)裝置38中存儲(chǔ)圖像。
計(jì)算機(jī)36還接收由操作者通過(guò)控制臺(tái)40產(chǎn)生的命令和掃描參數(shù)，該控制臺(tái)40包括至少一個(gè)輸入裝置，諸如鍵盤或者鼠標(biāo)。相關(guān)的陰極射線管顯示器42允許操作者觀察來(lái)自計(jì)算機(jī)36的重建的圖像和其它數(shù)據(jù)。操作者施加的命令和參數(shù)由計(jì)算機(jī)36用于提供控制信號(hào)和信息到DAS32、x射線控制器28和臺(tái)架馬達(dá)控制器30。此外，計(jì)算機(jī)36操作工作臺(tái)馬達(dá)控制器44，其控制機(jī)動(dòng)化的工作臺(tái)46，以在臺(tái)架12中定位病人22。具體的，工作臺(tái)46移動(dòng)病人22的部分通過(guò)臺(tái)架開口48。
在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36包括一種裝置，例如，軟盤驅(qū)動(dòng)器或者CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，用于讀取來(lái)自諸如軟盤或者CD-ROM之類的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的指令和/或數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36執(zhí)行存儲(chǔ)在固件(沒有顯示)中的指令。計(jì)算機(jī)36編程為執(zhí)行這里描述的功能，因此，如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”不僅限于那些通常在本領(lǐng)域中稱為計(jì)算機(jī)的那些集成電路，而是更廣泛地涉及計(jì)算機(jī)、處理器、微型控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、專用集成電路和其它可編程的電路。
如前所述和在圖3和4中顯示的，本發(fā)明提供用于在圖像重建過(guò)程中使用的電子設(shè)備封裝的溫度調(diào)節(jié)裝置。
如圖3和4中所示，總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明使用局部旋轉(zhuǎn)的制冷系統(tǒng)100，以積極地控制冷卻系統(tǒng)的空氣溫度。該系統(tǒng)完全由熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)130和冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140封閉，且經(jīng)由風(fēng)扇或者多個(gè)風(fēng)扇121再循環(huán)空氣通過(guò)冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)，空氣經(jīng)過(guò)熱的模數(shù)轉(zhuǎn)換器150和任何其它熱的部件，以從電子設(shè)備去除熱。然后，空氣經(jīng)過(guò)由熱電冷卻器(TEC)的冷側(cè)111組成的熱交換器部分。TEC的熱側(cè)112位于由熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130和冷側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)120組成的封閉物的外部，且將來(lái)自TEC熱側(cè)112的熱，泵送到檢測(cè)器封閉物300外部的空氣。一個(gè)實(shí)施例還可以設(shè)置為通過(guò)使用與反饋控制機(jī)構(gòu)連通的控制器來(lái)調(diào)節(jié)TEC110，使得通過(guò)增加或者減小風(fēng)扇速度來(lái)調(diào)節(jié)冷卻空氣溫度為幾攝氏度的小溫度范圍。
更具體的，本發(fā)明提供一種檢測(cè)器封閉物300，其通常包括冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140和熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)130，以封閉檢測(cè)器陣列18和與其相關(guān)的電子設(shè)備。甚至更具體的，在檢測(cè)器陣列18的一側(cè)上，本發(fā)明提供冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140。該冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140可以分為兩個(gè)腔，使得冷空氣可以從檢測(cè)器陣列18的兩端向內(nèi)引導(dǎo)。這樣，冷空氣可以在電子設(shè)備150之間更加均勻地分布，以更有效地冷卻。明顯地，本發(fā)明還可以提供TEC110來(lái)冷卻檢測(cè)器封閉物300內(nèi)的多個(gè)腔。實(shí)際上，由于由存在的電子設(shè)備150產(chǎn)生的高熱載荷，可能需要幾個(gè)TEC110來(lái)冷卻檢測(cè)器陣列的電子設(shè)備150，每個(gè)TEC使用風(fēng)扇121來(lái)循環(huán)冷卻的空氣通過(guò)冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140，然后通過(guò)電子設(shè)備陣列150，到達(dá)熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)130，以及返回到TEC的冷側(cè)111來(lái)用于冷卻。
冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)用于圍繞在檢測(cè)器陣列中產(chǎn)熱的A/D轉(zhuǎn)換器151和其它電子設(shè)備150來(lái)引導(dǎo)冷空氣。本發(fā)明還提供使用折流板或者流體導(dǎo)向器160來(lái)更有效地將空氣引導(dǎo)到電子設(shè)備150上。具體的，A/D轉(zhuǎn)換器151產(chǎn)生相當(dāng)大量的熱。然而，A/D轉(zhuǎn)換器151通常是細(xì)長(zhǎng)的，且比它們代表的光電二極管要窄。因此，空氣可以在A/D轉(zhuǎn)換器151之間循環(huán)，以更顯著地冷卻。然后，通過(guò)熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130來(lái)收集變暖的空氣。在顯示的實(shí)施例中，該熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130將熱空氣引導(dǎo)到在檢測(cè)器陣列18的端部的TEC的冷側(cè)111。
在檢測(cè)器陣列18的端部處的是TEC的冷側(cè)111。TEC的冷側(cè)也稱為熱源113。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的熱電冷卻器110是固態(tài)熱泵。熱電冷卻器是基于珀?duì)柼?yīng)。通常，TEC單元111用于將熱量以一定方式從一個(gè)平的單元轉(zhuǎn)移到另一個(gè)，且幅度與流過(guò)它的電流一致。通常，TEC110以與熱電偶的原理相反的原理起作用。換句話說(shuō)，當(dāng)熱電偶以跨過(guò)兩個(gè)不相同的金屬的熱產(chǎn)生電流的原理工作時(shí)，TEC110以跨過(guò)兩個(gè)不相同的材料施加電流產(chǎn)生溫度差的原理工作。
TEC的熱側(cè)112位于熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)130和冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140兩者的外部，且通常在檢測(cè)器封閉物300的外部。TEC110通常將熱量泵送到TEC的冷側(cè)112，其起散熱器114的作用。然后，散熱器114合適地定尺寸，以將熱散到房間310。散熱器114可以簡(jiǎn)單地依賴于表面積和自然對(duì)流來(lái)散熱，或者如圖3和4所示的，通過(guò)風(fēng)扇122使用強(qiáng)制對(duì)流來(lái)跨過(guò)散熱器114的區(qū)域向外吹空氣。此外，除了TEC的熱側(cè)112的表面以外散熱器114不需要是任何其它的東西。在一個(gè)實(shí)施例中，TEC的熱側(cè)112可以具有散熱片，以輔助散熱。
由冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140和熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)130的組合提供的檢測(cè)器封閉物300有助于防止額外的光到達(dá)靈敏的光電二極管，以及防止污垢和灰塵進(jìn)入光電二極管和靈敏的電子設(shè)備。冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140還是可去除的，用于維修到達(dá)電子設(shè)備150和檢測(cè)器陣列18。
在圖3中，檢測(cè)器陣列18示出了本發(fā)明的具體的實(shí)施例。檢測(cè)器陣列18是彎曲的內(nèi)部部分，且通常包括多個(gè)檢測(cè)器元件。檢測(cè)器元件被加熱，以便優(yōu)化操作。
具體的，檢測(cè)器軌道18通過(guò)空氣流擋板或者直接對(duì)流中斷器180與溫度控制設(shè)備分離?？諝饬鲹醢?80設(shè)計(jì)為隔離檢測(cè)器元件，其要求為在一定的溫度范圍內(nèi)避開電子設(shè)備150，該電子設(shè)備需要被冷卻到檢測(cè)器元件的溫度以下。
接下來(lái)，在截面中顯示的是電子設(shè)備150，諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器151。如所示的，每個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器151具有散熱器152。散熱器152設(shè)計(jì)為將由A/D轉(zhuǎn)換器151以及其它電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量消散到流過(guò)電子設(shè)備150的空氣。為了說(shuō)明，如圖3所示，空氣直接向上離開紙面流動(dòng)，或者直接向下進(jìn)入紙面流動(dòng)。然后，通過(guò)數(shù)字插塞隔壁170圍繞電子設(shè)備150包含空氣，該數(shù)字插塞隔壁170密封電子設(shè)備150，防止光、灰塵和可能損壞電子設(shè)備150的其它雜質(zhì)進(jìn)入。
圖4示出了與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例一起使用的實(shí)際空氣流的模式。具體的，本發(fā)明的溫度控制裝置包括冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)140、熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)130、熱電冷卻器110、散熱器和多個(gè)循環(huán)風(fēng)扇121、122。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器軌道分為兩個(gè)區(qū)域，其每個(gè)區(qū)域由熱電冷卻器110冷卻。這降低了跨過(guò)電子設(shè)備150的大溫度梯度的可能性。雖然只顯示了兩個(gè)區(qū)域，但是可以使用更多的區(qū)域來(lái)提供更好的溫度調(diào)節(jié)。
圖4還示出了從TEC110的冷側(cè)通過(guò)冷側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)140的強(qiáng)制對(duì)流，其中，其引導(dǎo)通過(guò)電子設(shè)備150，從接附到電子設(shè)備的散熱器獲得熱量，以及引導(dǎo)或者抽吸到熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130。然后，熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130引導(dǎo)空氣到TEC的冷側(cè)111，其在TEC的冷側(cè)111上制冷空氣。在CT成像機(jī)外部的TEC的熱側(cè)112，或者散熱器也使用外部的冷卻風(fēng)扇122來(lái)冷卻。
總之，本發(fā)明提供了一種用于冷卻CT檢測(cè)器陣列18的電子設(shè)備的方法和設(shè)備，所述檢測(cè)器陣列包括多個(gè)光電二極管，所述光電二極管連接到包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器151的電子設(shè)備150，當(dāng)工作時(shí)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器151產(chǎn)熱；熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130，其用于積累由電子設(shè)備150加熱的空氣；熱電冷卻器110，其接附到熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130的一端；熱源113，其以熱連通的關(guān)系連接到熱電冷卻器111；冷側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)140，其用于引導(dǎo)空氣跨過(guò)電子設(shè)備150；以及循環(huán)風(fēng)扇121，其用于從熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)130抽吸空氣跨過(guò)熱電冷卻器110，且進(jìn)入冷側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)140。在具體的實(shí)施例中，電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備還包括溫度測(cè)量裝置，其與溫度測(cè)量裝置電連通，使得可編程的溫度控制器通過(guò)增加循環(huán)風(fēng)扇121的速度或者增加熱電冷卻器110的功率來(lái)調(diào)節(jié)電子設(shè)備的溫度。
在本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例中，電子設(shè)備冷卻通過(guò)使用熱導(dǎo)管220來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供具有x射線管14和檢測(cè)器陣列18的CT成像機(jī)，其中檢測(cè)器陣列18具有電子設(shè)備封裝250。電子設(shè)備封裝的主要部件之一，以及對(duì)有問(wèn)題的發(fā)熱的最大貢獻(xiàn)部分之一是模數(shù)轉(zhuǎn)換器251。本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例提供了多個(gè)熱導(dǎo)管220，以調(diào)節(jié)電子設(shè)備封裝251的溫度。
如本領(lǐng)域中熟知的熱導(dǎo)管220是一種類型的傳熱裝置，其將填充在封閉的管子內(nèi)的工作流體的潛熱由相變來(lái)運(yùn)輸。工作流體在熱導(dǎo)管220內(nèi)經(jīng)歷相變，且在蒸發(fā)側(cè)和冷凝側(cè)之間循環(huán)。蒸發(fā)的蒸汽通過(guò)壓力梯度從蒸發(fā)側(cè)移動(dòng)到冷凝側(cè)，而冷凝物通過(guò)管芯的毛細(xì)力，熱導(dǎo)管220內(nèi)的重力或者離心力返回到冷凝側(cè)。
沒有管芯且通常依賴重力和/或離心力的熱導(dǎo)管220稱為熱虹吸管。通常，管芯型熱導(dǎo)管能很好工作，而與蒸發(fā)側(cè)和冷凝側(cè)的位置無(wú)關(guān)，但是對(duì)于熱虹吸管，蒸發(fā)側(cè)應(yīng)該放置在比冷凝側(cè)高的位置。
如圖5所示，CT成像系統(tǒng)包括x射線管14、檢測(cè)器組件18和通常包括多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器251的電子設(shè)備封裝250。當(dāng)成像系統(tǒng)工作時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器251產(chǎn)生相當(dāng)大量的熱。
因此，如圖6A所示，本發(fā)明提供分流板200，其具有通常水平跨過(guò)分流板200走向的多個(gè)熱導(dǎo)管210。圖6A可能相對(duì)于圖6B最好地顯示，圖6B示出了CT檢測(cè)器臺(tái)架12的端視圖。分流板200使得更加均勻的熱分布到達(dá)熱導(dǎo)管220。在旋轉(zhuǎn)條件下，當(dāng)管芯型熱導(dǎo)管盡可能水平，或者通過(guò)蒸發(fā)器端遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心，使得旋轉(zhuǎn)力輔助熱流時(shí)，管芯型熱導(dǎo)管220最有效地工作。
在圖8A和8B中顯示的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)載荷對(duì)于管芯型熱導(dǎo)管太大而不能有效起作用時(shí)，特別重要的，本發(fā)明提供使用無(wú)管芯熱導(dǎo)管，或者軸向溝槽熱虹吸管280結(jié)合熱導(dǎo)管220。熱虹吸管280的性能在旋轉(zhuǎn)條件下實(shí)際上增強(qiáng)了。使用熱虹吸管280結(jié)合管芯型熱導(dǎo)管確保了電子設(shè)備在靜止和旋轉(zhuǎn)條件下都保持冷卻，熱虹吸管280在旋轉(zhuǎn)條件下優(yōu)化地起作用，熱導(dǎo)管在靜止條件下優(yōu)化地起作用。
明顯的，有很多方法可以接附熱導(dǎo)管和熱虹吸管，然而，在圖6A、6C、6D和6E中只顯示了一些。通常，兩種類型的熱導(dǎo)管220、280可以如圖6E中所示嵌入分流板230，或者如圖6C和6D所示在分流板230外部。然而，關(guān)于軸向溝槽熱導(dǎo)管280，如圖8A所示，為了有效，軸向溝槽熱虹吸管280應(yīng)該以一定角度放置，使得蒸發(fā)器端281比冷凝器端282低。這確保了冷凝器端282內(nèi)的液體不需要對(duì)抗重力流動(dòng)。
和前面一樣，檢測(cè)器陣列18和靈敏電子設(shè)備封裝250封閉在密封的壓力通風(fēng)區(qū)內(nèi)，盡管在壓力通風(fēng)區(qū)內(nèi)不出現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流。替代地，熱導(dǎo)管220用于從電子設(shè)備封裝250將熱量引導(dǎo)到外部房間空氣。然后，熱導(dǎo)管220在CT外繼續(xù)，且終止于散熱器240。散熱器220封閉在鼓風(fēng)機(jī)箱或者壓力通風(fēng)區(qū)260內(nèi)，且由循環(huán)風(fēng)扇230冷卻。
在還有一個(gè)實(shí)施例中，如圖6E中所示，本發(fā)明使用具有多個(gè)嵌入的熱導(dǎo)管220的分流板230。熱導(dǎo)管220終止于散熱器240。散熱器240由壓力通風(fēng)區(qū)260內(nèi)的離心鼓風(fēng)機(jī)230冷卻。明顯的，除非散熱器240很大，否則要求跨過(guò)散熱器240的強(qiáng)制對(duì)流保持散熱器240處于合理的溫度下。然而，使用循環(huán)風(fēng)扇230或者離心鼓風(fēng)機(jī)是不相關(guān)的。
經(jīng)常地，一層絕緣物210定位在檢測(cè)器陣列18和電子設(shè)備封裝250之間。此外，經(jīng)常地，要求密封面270圍繞熱導(dǎo)管220，其中熱導(dǎo)管離開壓力充氣區(qū)到達(dá)散熱器240。
前述的描述是為了說(shuō)明而提出的。應(yīng)該理解，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下構(gòu)造本發(fā)明的廣泛不同的實(shí)施例。還應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于在說(shuō)明書中描述的具體實(shí)施例，而只由后附的權(quán)利要求書中限定。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像機(jī)(10)的計(jì)算機(jī)斷層檢測(cè)器陣列(18)的電子設(shè)備的溫度的設(shè)備，其包括用于積累來(lái)自電子設(shè)備的空氣的熱空氣壓力通風(fēng)區(qū)(130)；在一端連接到熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)(130)的熱電冷卻器(111)；連接到熱電冷卻器(111)的散熱器(114)；用于引導(dǎo)冷空氣到電子設(shè)備(150)的冷空氣壓力通風(fēng)區(qū)(140)；以及用于將空氣從熱側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)(130)抽出跨過(guò)熱電冷卻器(111)且進(jìn)入冷側(cè)壓力通風(fēng)區(qū)(140)的循環(huán)風(fēng)扇(121)。
2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，還包括溫度測(cè)量裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，還包括可編程的溫度控制器，所述溫度控制器與溫度測(cè)量裝置電連通。
4.如權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，其特征在于，所述可編程的溫度控制器通過(guò)增加循環(huán)風(fēng)扇的速度或者增加到熱電冷卻器(111)的功率來(lái)調(diào)節(jié)電子設(shè)備的溫度。
5.如權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，其特征在于，散熱器(114)接附到產(chǎn)熱電子設(shè)備(150)中的一些或者所有。
6.一種用于調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)斷層成像機(jī)(10)的CT檢測(cè)器陣列(18)的電子設(shè)備的溫度的設(shè)備，其包括與電子設(shè)備(250)熱接觸的多個(gè)熱導(dǎo)管(220)，所述熱導(dǎo)管(220)從分流板(200)向外延伸；接附到所述熱導(dǎo)管(220)的散熱器(240)；包含所述分流板(230)的鼓風(fēng)機(jī)箱(260)；以及用于跨過(guò)散熱器(240)吹送空氣的循環(huán)風(fēng)扇(230)。
7.如權(quán)利要求6所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，還包括插入電子設(shè)備(150)和熱導(dǎo)管(220)之間的分流板(200)，所述分流板(200)提供電子設(shè)備(150)和熱導(dǎo)管(220)之間的有效熱接觸表面。
8.如權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，還包括軸向溝槽虹吸管(280)，所述軸向溝槽虹吸管(280)與電子設(shè)備(250)熱接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，其特征在于，所述軸向溝槽虹吸管(280)以一定角度定位，使得蒸發(fā)器端(281)比冷凝器端(282)低。
10.如權(quán)利要求9所述的電子設(shè)備溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，還包括鼓風(fēng)機(jī)箱(260)內(nèi)的溫度測(cè)量裝置。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于冷卻與計(jì)算機(jī)斷層檢測(cè)器陣列(18)相關(guān)的電子設(shè)備的方法和設(shè)備。更具體的，本發(fā)明披露了在冷卻CT檢測(cè)器電子設(shè)備(150)中使用熱電冷卻器(111)。本發(fā)明提供了使用鼓風(fēng)機(jī)或者風(fēng)扇來(lái)在用于CT檢測(cè)器電子設(shè)備(150)的冷卻的壓力充氣區(qū)(140)內(nèi)再循環(huán)空氣。本發(fā)明披露了使用管芯型熱導(dǎo)管(220)，其水平放置或者使得蒸發(fā)器端(281)徑向遠(yuǎn)離冷凝器端(282)放置，使得旋轉(zhuǎn)力輔助熱流通過(guò)熱導(dǎo)管，用于冷卻CT檢測(cè)器電子設(shè)備(150)。本發(fā)明披露了軸向溝槽熱導(dǎo)管(280)的使用，以冷卻CT檢測(cè)器電子設(shè)備(250)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诨剞D(zhuǎn)條件下具有增強(qiáng)的性能。本發(fā)明披露了使用散熱器(240)和與任何類型的熱導(dǎo)管結(jié)合的循環(huán)風(fēng)扇(230)。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1625320SQ200410098058
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月2日
發(fā)明者J·J·拉西, A·喬希 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司