專利名稱：高效ct探測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用設備CT機，具體涉及CT機的探測器。
背景技術：
探測器是CT機的核心部件，探測器的質量直接決定CT設備的最關鍵技術指標，直 接影響到成像效果。目前國外比較先進的CT生產廠家使用的探測器均為發(fā)光晶體(稀土 陶瓷)探測器，主要區(qū)別在發(fā)光晶體上，有閃爍晶體探測器、稀土陶瓷探測器、金屬陶瓷探測 器、寶石探測器等。但各種探測器的排列結構基本相同，均為X線與光電二極管的接收面相 垂直，X線照射晶體使晶體發(fā)出可見光，可見光使光電二極管導通。決定CT圖象質量的根本原因是圖象的像素大小和信號的強度。像素的大小是由 探測器每個單元的尺寸決定的，即單個探測器越小，像素也越小，圖象的空間分辨率就越 好，圖象質量就越好。但當探測器尺寸過小時，探測器每個單元所探測到的信號強度就明顯 下降，探測到的信號太小，信噪比很低，最終在圖象上出現(xiàn)雪花點，CT圖象的密度分辨力會 急劇下降，不能用于成像診斷。可見，要想獲得更小的像素和更強的信號之間存在矛盾。在縮小單個探測器尺寸無法實現(xiàn)提高圖象質量的情況下，目前國外關于CT探測 器的研究主要集中在提高晶體(稀土陶瓷)的發(fā)光效率(晶體亮度)和晶體的總體發(fā)光強度 (晶體厚度)上。在提高晶體的發(fā)光效率方面，多年的探測器研究已經使發(fā)光晶體材料的研 究到了極至，出現(xiàn)了超高速稀土陶瓷探測器、寶石探測器。盡管當前使用晶體的發(fā)光效率比 較以前的晶體有大幅度提高，但其發(fā)光亮度仍很低。在提高晶體(稀土陶瓷)的總體發(fā)光亮 度上，目前盡管晶體已被加厚達到2mm或更多，但隨著晶體的加厚，發(fā)光晶體距離下面的光 電二極管接收面越來越遠(相對發(fā)光亮度和距離的平方成反比)，對遠處的晶體而言，光電 二極管接收光強度會明顯下降，接收效率會下降而變得很低。稀土陶瓷是半透明接近透明 的，其透光性相對較差(晶體只能做到2mm左右)，所以提高晶體厚度這一方法，目前已沒有 進一步研究的可能。目前的晶體和光電二極管設計排列結構方式已經無法解決更小的像素 和更強的信號之間存在矛盾。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)像素更小、接收效率更強、獲得更好的成像效果 的高效CT探測器。本發(fā)明的技術解決方案是它包括主基板和均勻固定在主基板上的若干個探測單 元，每個探測單元分別包括晶體和光電二極管，光電二極管的接收面與晶體的一個面緊密 結合，各探測單元的方向相同、并沿光電二極管的接收面平行于X線、垂直于主基板的方向 固定在主基板上。本發(fā)明的技術效果是CT機使用本探測器可以在不提高X線強度和不改變其它結 構的情況下接收到的信號像素更小，信號更強，像素尺寸大小為現(xiàn)有探測器的一半，其接收 效率更高，是現(xiàn)有探測器的百倍以上，光電二極管的接收面積擴大20倍以上，使探測器單元探測尺寸變小的同時探測到的信號不變小，信噪比更高，所形成的CT圖像質量更好。本CT探測器具有以下優(yōu)點
1、使用本CT探測器的CT機其X線輻射強度較現(xiàn)有CT明顯降低(綠色)，減小了對人體 的輻射副作用。2、探測到的信號強度較目前的探測器明顯提高，獲得的圖像效果更好。3、 CT圖像的像素更小，空間分辨率更高。本CT探測器以上三個優(yōu)點兼?zhèn)洌悄壳癈T探測器所 不可比擬的(包括寶石探測器)。
圖1為本發(fā)明探測單元實施例立體局剖圖； 圖2為本發(fā)明探測器實施例立體結構圖； 圖3為現(xiàn)有探測器探測單元立體局剖圖； 圖4為現(xiàn)有探測器和本發(fā)明探測器使用效果比較圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，它包括主基板1和均勻固定在主基板1上的若干個探測單元2， 每個探測單元2分別包括晶體21和光電二極管22，光電二極管22的接收面23與晶體21 的一個面緊密結合，各探測單元2的方向相同、并沿光電二極管22的接收面23平行于X線、 垂直于主基板1的方向固定在主基板1上。晶體21為長方柱狀六面體，晶體21柱長方向的一個側面與光電二極管22的接收 面23緊密結合。晶體21不與光電二極管22的接收面23緊密結合的其它五個面上分別設 有反射可見光的反射層24。光電二極管22由長片狀六面體光電二極管管體25和與光電二極管管體25相適 應的長片狀六面體光電二極管基板26構成，光電二極管管體25的一個大的主表面為接收 面23，光電二極管管體25接收面23背面的另一個大的主表面固定在光電二極管基板沈的 一個大的主表面上。光電二極管管體25與主基板1相連的端面上連接有穿過主基板1上 的引線通孔11的光電二極管引線27。光電二極管管體25夾在晶體21和光電二極管基板沈之間構成長柱狀探測單元 2，長柱狀探測單元2的柱身垂直于主基板1，長方柱狀六面體晶體21的一個柱端面、長片狀 六面體光電二極管管體25的一個端面和長片狀六面體光電二極管基板沈的一個端面固定 在主基板1上。每個探測單元2上X線投射側設有固定在光電二極管22的端面上、可阻擋 住X線使其不會照射到光電二極管22的鉛板或鋼板3。鉛板或鋼板3固定在光電二極管管 體25和光電二極管基板沈的端面上。鉛板或鋼板3的厚度為3-5mm。主基板1為設有若 干個光電二極管引線通孔11的板狀體。實際應用時成排的探測單元2的光電二極管管體 25和光電二極管基板沈可以分別制成一體結構，以便于加工制作和安裝。各探測單元2上 的鉛板或鋼板3可以制成具有晶體X線通孔的一體式篩板結構，同樣便于加工制作和安裝。本探測器的核心部分是探測器的物理結構和排列方式的改變。到目前為止國內外 還沒有這方面的研究和報道。采用獨創(chuàng)的正交偏孔準直采集技術可以在現(xiàn)有的探測器單元 尺寸不變的基礎上，提高圖像的空間分辨率一倍。國外關于CT探測器的研究主要集中在提高晶體(稀土陶瓷)的發(fā)光效率(晶體亮 度)和晶體(稀土陶瓷)的總體發(fā)光強度(晶體厚度)上，沒有考慮增加接收面積提高接收效率的研究(因為目前國外的研究方向和思路限制，認為增加接收面積提高接收效率是絕對 不可能的)。本探測器的研究恰恰是針對國外研究的盲區(qū)進行的。這種新型探測器的晶體(稀土陶瓷)和發(fā)光二極管的排列方式，是將原探測單元 (晶體和光電二極管)在基板上旋轉90度，使光電二極管接收面由原來與X線垂直變成平 行。這樣晶體(稀土陶瓷)可沿X線方向延長到5-10mm。X線穿透和照射晶體(稀土陶瓷)時 使5-10mm長的晶體(稀土陶瓷)全部發(fā)光，可見光照射側面距離0. 25mm的光電二極管。因 為所有的發(fā)光點距離光電二極管的接收面距離最大只有0. 25mm，所以接收效率非常高，是 現(xiàn)在的探測器所不能比擬的。其接收效率是目前結構探測器的百倍以上。由于其光電二極 管的接收面積較現(xiàn)有探測器的光電二極管擴大20倍以上，接收效率也相應提高。由于以上 兩個原因使信號強度明顯加大，使CT的空間分辨力和密度分辨力都有一個明顯提高。本探測器的晶體(稀土陶瓷)在X線照射晶體時使晶體發(fā)光，絕大多數(shù)光線和經過 反射層反射的光線直接到達附近(0. 25mm)的光電二極管接收面?，F(xiàn)有的探測器晶體(稀土 陶瓷)在X線照射晶體時使晶體發(fā)光，但最后到達光電二極管接收面的只有微弱的可見光 線，光線在不完全透明的陶瓷內傳播經多次反射后才可以到達光電二極管接收面(相對發(fā) 光強度很低)，光線損失過大，接收效率很低。圖3為現(xiàn)有探測器每個探測單元的結構，它由 四方柱狀晶體21、與柱狀晶體21的下端面緊密結合的光電二極管22構成，X線垂直于光電 二極管22的接收面23，四方柱狀晶體21與光電二極管22相結合的其它五個面上分別設有 反射層24。光電二管接收面23的背面固定在主基板1上，光電二極管22與主基板1相連 的面上設有穿過主基板1上的引線通孔11的光電二極管引線27。本探測器每個探測器單元總接收X線的面積為0.5 mmX0.5 mm，其中0. 25 mmX0.5 mm為有效晶體(稀土陶瓷)接收面積，占50%，探測器在X軸或Y軸方向有50%的 盲區(qū)，通過目前廣泛使用的正交偏轉技術可以解決這個問題。配合前面的鉛板遮擋住1/2 的通道，改進形成正交偏孔準直采集技術，這項技術完成后的探測器單元尺寸相當于0. 25 mmXO. 5 mm，也就是說在X軸或Y軸方向的單元尺寸相當于0. 25 mm。像素尺寸減少一倍， 相鄰像素之間沒有重疊。目前正交偏轉技術已經相當成熟，對這項技術稍加改進即可應用 到這種探測器上，而且改進后的這項技術更加完善。目前的正交偏轉技術是完成雙倍的數(shù)據(jù)采集，本探測器利用正交偏孔準直采集技 術是完成像素尺寸減小一倍的數(shù)據(jù)采集。原理如圖所示
圖4中左側是目前常規(guī)CT探測器及其0°和180°的接收情況，0°和180°接收的信 號是相同的，圖3中右側是我們設計的正交偏孔準直采集技術探測器0°和180°的接收情 況，由于本探測器探測單元上的鉛板或鋼板擋住了照射向探測單元一半面積的X線，其0° 和180°加起來才可以構成完整的信號，而現(xiàn)有探測器0°和180°的信號是重復的，可見 二者0°和180°接收的信號是不同的。圖中下面是各自形成的圖像。常規(guī)CT探測器將小 病灶放大失真，并且病灶密度減低淡化，本探測器采用正交偏孔準直采集技術可以探測到 更小的病灶。新型探測器較目前主流的探測器性能指標明顯提高，完成CT設備圖像質量的一 次飛躍。并且可以大幅度的降低X線的使用劑量，更環(huán)保、更綠色，更健康，還可以延長X線 管的使用壽命。目前CT的探測器存在的問題不是單元尺寸能不能做的更小的問題，而是做的更小后探測到的信號太小，信噪比太低，不能用于成像診斷。本探測器在探測器X線單元接收 面積尺寸變小的同時探測到的信號不變小，探測到的信號反而更強，信噪比更高，CT的圖像 質量更好。解決了單個探測器尺寸減小的同時探測到的信號強度不減小的問題，使單個探 測器可以做的更小，信號可以更強，最終使CT的空間分辨力和密度分辨力都有一個顯著的提高。
權利要求
1.高效CT探測器，它包括主基板(1)和均勻固定在主基板(1)上的若干個探測單元 (2)，每個探測單元(2)分別包括晶體(21)和光電二極管(22)，光電二極管(22)的接收面 (23)與晶體(21)的一個面緊密結合，其特征在于各探測單元(2)的方向相同、并沿光電二 極管(22)的接收面(23)平行于X線、垂直于主基板(1)的方向固定在主基板(1)上。
2.如權利要求1所述的高效CT探測器，其特征在于所述晶體(21)為長方柱狀六面體， 晶體(21)柱長方向的一個側面與光電二極管(22)的接收面(23)緊密結合。
3.如權利要求2所述的高效CT探測器，其特征在于所述晶體(21)不與光電二極管 (22)的接收面(23)緊密結合的其它五個面上分別設有反射可見光的反射層(24)。
4.如權利要求1所述的高效CT探測器，其特征在于所述光電二極管(22)由長片狀六 面體光電二極管管體(25)和與光電二極管管體(25)相適應的長片狀六面體光電二極管基 板(26)構成，光電二極管管體(25)的一個大的主表面為接收面(23)，光電二極管管體(25) 接收面(23)背面的另一個大的主表面固定在光電二極管基板(26)的一個大的主表面上。
5.如權利要求4所述的高效CT探測器，其特征在于所述光電二極管管體(25)與主基 板(1)相連的端面上連接有穿過主基板(1)上的引線通孔(11)的光電二極管引線(27)。
6.如權利要求4所述的高效CT探測器，其特征在于所述光電二極管管體(25)夾在晶 體(21)和光電二極管基板(26 )之間構成長柱狀探測單元(2 )，長柱狀探測單元(2 )的柱身 垂直于主基板(1)，晶體(21)的一個端面、長片狀六面體光電二極管管體(25)的一個端面 和長片狀六面體光電二極管基板(26 )的一個端面固定在主基板(1)上。
7.如權利要求1所述的高效CT探測器，其特征在于每個探測單元(2)上X線投射側設 有固定在光電二極管(22)的端面上、可阻擋住X線使其不會照射到光電二極管(22)的鉛板 或鋼板(3)。
8.如權利要求1所述的高效CT探測器，其特征在于所述主基板(1)為設有若個光電二 極管引線通孔(11)的板狀體。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)用設備CT機，具體涉及CT機的探測器。它包括主基板(1)和若干個探測單元(2)，每個探測單元(2)分別包括晶體(21)和光電二極管(22)，光電二極管(22)的接收面(23)與晶體(21)的一個面緊密結合，各探測單元(2)的方向相同、并沿光電二極管(22)的接收面(23)平行于X線的方向固定在主基板(1)上。 CT機使用本探測器可以在不提高X線強度和不改變其它結構的情況下接收到的信號像素更小，信號更強，像素尺寸大小為現(xiàn)有探測器的一半，其接收效率更高，是現(xiàn)有探測器的百倍以上，光電二極管的接收面積擴大20倍以上，使探測器單元探測尺寸變小的同時探測到的信號不變小，信噪比更高，所形成的CT圖像質量更好。
文檔編號A61B6/03GK102068272SQ20111004695
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者朱險峰 申請人:朱險峰