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Dokumentenidentifikation DE102004042365A1 14.04.2005
Titel Röntgendetektor
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Spahn, Martin, Dr., 91054 Erlangen, DE;
Schmitt, Thomas, 91301 Forchheim, DE
DE-Anmeldedatum 01.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004042365
Offenlegungstag 14.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.04.2005
IPC-Hauptklasse G01T 1/29
IPC-Nebenklasse H04N 5/32   
IPC additional class // H04N 7/18  
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor, bei dem in einem Gehäuse (12) eine eine Vielzahl von in X- und Y-Richtung angeordneten Detektorelementen (2) aufweisende Detektorplatte (3) aufgenommen ist. Zur Erhöhung der Robustheit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Detektorplatte (3) mittels mindestens eines Dämpfungselements (18, 20) schwimmend im Gehäuse (12) aufgenommen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus Spahn, M. et al., Radiologe 2003, 43:340-350 sind derartige Röntgendetektoren bekannt. Es handelt sich dabei um so genannte Festkörper- oder Flachdetektoren. Dabei unterscheidet man Flachdetektoren mit einer indirekt und einer direkt wandelnden Konverterschicht. Flachdetektoren mit einer indirekt wandelnden Konverterschicht weisen eine aus einer Vielzahl von Fotodioden gebildete Detektormatrix auf, die z. B. aus amorphem Silizium hergestellt ist. Die Detektormatrix ist von einer aus einem Szintillator gebildeten Konverterschicht überlagert. Einfallende Röntgenstrahlung wird im Szintillator in Licht umgewandelt. Das Licht wird von der darunter befindlichen Detektormatrix erfasst. – Flachdetektoren mit einer direkt wandelnden Konverterschicht weisen eine aus einer Vielzahl von Ladungsdetektoren gebildete Detektormatrix auf, die ebenfalls aus amorphem Silizium hergestellt ist. Die Detektormatrix ist von einer beispielsweise aus amorphem Selen gebildeten Schicht überlagert. Einfallende Röntgenstrahlen werden in der aus amorphem Selen gebildeten Schicht in Ladungen umgewandelt. Die Ladungen werden durch die darunter befindliche Detektormatrix erfasst.

Zur Röntgenbildgebung eignen sich auch andere Flachdetektoren, beispielsweise Charge Coupled Devices (CCDs), Active Pixel Sensors (APSs) oder CMOS-Chips.

Die nach dem Stand der Technik bekannten Flachdetektoren sind nicht besonders robust. Bei einer mechanischen Beanspruchung, z. B. bei Stößen, Schwingungen und dgl., kann es zu einer Zerstörung kommen.

Aus der DE 199 21 992 A1 ist ein Röntgendetektor mit einem Gehäuse und Detektorelementen bekannt, bei dem mittels eines Dämpfungselements die Messelektronik eines Strahlendetektors eines Computertomographen über Schwingungsdämpfungsmittel an einer Lagerungsplatte gelagert ist. Die Lagerung der Messelektronik dient ausschließlich dazu, durch Vibrationen erzeugte Störungen der elektrischen Signale zu dämpfen, so dass eine artefaktfreie Bilddarstellung ermöglicht wird. Dabei ist die Elastizität der Schwingungsdämpfung an im Betrieb des Computertomographen auftretende Vibrationen angepasst.

In der US 2002/0030400 A1 bzw. WO 03/083512 A2 ist eine Dämpfung eines zylinderförmigen Szintillationskristalls beschrieben, der in einem zylinderförmig ausgebildeten Gehäuse aufgenommen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst einfach herstellbarer Röntgendetektor angegeben werden, der möglichst robust ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass der Röntgendetektor mobil ausgebildet ist, wobei die Detektorplatte mit mindestens einem Dämpfungselement schwimmend in einem als Kassette ausgebildeten Gehäuse aufgenommen ist, wobei das Dämpfungselement an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Innenwänden des Gehäuses anliegt. – Damit kann auf überraschend einfache und kostengünstige Weise ein robuster Röntgendetektor bereitgestellt werden. Da als Gehäuse eine Kassette Verwendung findet, ist es möglich, unter Verwendung bekannter Flachdetektoren auf einfache Weise mobile Röntgendetektoren herzustellen.

Die Detektorplatte weist zweckmäßigerweise ein, vorzugsweise aus Glas hergestelltes, Substrat auf. Auf dem Substrat können aus amorphem Silizium hergestellte Detektorelemente aufgebracht sein.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist im Gehäuse eine den Detektorelementen nachgeschaltete Elektronik aufgenommen. Die Elektronik dient u.a. zum Auslesen der von den Detektorelementen aufgenommenen Ladungen, zum Digitalisieren der Signale, zur Verstärkung, zur Auswertung, zur Korrektur usw.. Die Elektronik kann zweckmäßigerweise auf mindestens einem weiteren Substrat bzw. einer Platine aufgenommen sein. Das weitere Substrat kann an der Detektorplatte und/oder am Gehäuse angebracht sein.

Vorteilhafterweise ist die Detektorplatte mittels des Dämpfungselements an der Innenwand des Gehäuses und/oder am weiteren Substrat angebracht. Das Dämpfungselement kann den Rand der Detektorplatte und/oder des Substrats umlaufend umgeben. Das Dämpfungselement kann dabei als umlaufender Stoßfänger in der Art eines aus dem Automobilbau bekannten Stoßfängers ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement aus einem, insbesondere elastischen, Material hergestellt, welches Stoßenergie durch Verformung aufnehmen kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Material mindestens eine Hohlkammer aufweist. Die Hohlkammer trägt zur Dämpfung von Schwingungen oder Stößen bei. Sie kann mit Luft oder einem Gel gefüllt sein. Das Dämpfungselement weist vorteilhafterweise ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Mittel auf: Weichschaumplatte, Feder-, Gummielement, Gummi-Metall-Element, flüssigkeits- oder gasgedämpftes Element.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische, teilweise gebrochene Ansicht eines Röntgendetektors nach dem Stand der Technik,

2 eine schematische Ansicht einer Röntgenvorrichtung nach dem Stand der Technik,

3 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Röntgendetektors nach dem Stand der Technik,

4 eine schematische Teilschnittansicht eines ersten Röntgendetektors,

5 eine schematische Teilschnittansicht eines zweiten Röntgendetektors,

6 eine schematische Teilschnittansicht eines dritten Röntgendetektors,

7 eine schematische Teilschnittansicht eines vierten Röntgendetektors,

8 eine schematische Teilschnittansicht eines fünften Röntgendetektors,

9 eine Draufsicht auf den Röntgendetektor gemäß 8,

10 eine schematische Teilschnittansicht eines sechsten Röntgendetektors und

11 eine schematische Teilschnittansicht eines siebten Röntgendetektors.

Bei dem in 1 gezeigten Röntgen- bzw. Flachdetektor sind auf einem z. B. aus Glas hergestellten Substrat 1 eine Vielzahl von Detektorelementen 2 aufgenommen. Bei den Detektorelementen 2 kann es sich um aus amorphem Silizium hergestellte Fotodioden handeln. Die Detektorelemente 2 bilden eine Matrix in eine X- und Y-Richtung. Jedes der Detektorelemente 2 weist einen Schalter 2a auf. Auf den Detektorelementen 2 ist eine Konverterschicht 4 aufgebracht, die z. B. aus einem Leuchtstoff hergestellt ist. Es kann sich dabei beispielsweise um CsJ handeln. Die aus Substrat 1, Detektorelementen 2 und Konverterschicht 4 gebildete Anordnung wird im Weiteren als Detektorplatte 3 bezeichnet.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer Röntgenvorrichtung nach dem Stand der Technik unter Verwendung des in 1 gezeigten Röntgendetektors. Der Röntgendetektor ist an einem Stativ 5 befestigt. Er ist in einem Gehäuse aufgenommen. Dem Röntgendetektor ist strahleneingangsseitig ein Streustrahlenraster 5a vorgeordnet. Ein Röntgenstrahler 6 ist an einem weiteren Stativ 7 aufgenommen. Der Röntgenstrahler 6 ist mit einer Hochspannungsquelle 8 verbunden. Die Hochspannungsquelle 8 und die Detektorplatte 3 sind jeweils zur Steuerung der Röntgenvorrichtung sowie zur Bildauswertung mit einem Computer 9 verbunden. Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Monitor und mit dem Bezugszeichen 11 ein im Strahlengang befindliches Objekt bezeichnet.

3 zeigt einen weiteren Röntgendetektor nach dem Stand der Technik. Dabei ist die Detektorplatte 3 in einem Gehäuse 12 aufgenommen. Bei dem Gehäuse 12 kann es sich um eine beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Kohlenstofffasern oder eine Kombination daraus hergestellte Kassette handeln. Im Gehäuse 12 ist weiterhin ein weiteres Substrat 13 mit einer (hier nicht gezeigten) Elektronik aufgenommen. Die Elektronik ist mit den Detektorelementen 2 über flexible Leitungen 14 verbunden. Anstelle der Leitungen 14 können die Detektorelemente 2 selbstverständlich auch über Durchkontaktierungen, Bonding-Kontakte, Steckkontakte oder dgl. mit der Elektronik verbunden werden. Das weitere Substrat 13 ist mittels starren Befestigungsmitteln 15 fest an der Innenwand des Gehäuses 12 angebracht. Das Substrat 1 ist starr mittels weiterer starrer Befestigungsmittel 16 auf dem weiteren Substrat 13 montiert.

In 4 sind an einer Oberseite O, einer Unterseite U sowie einer Seitenkante S des Substrats 1 Aufnahmeelemente 17 angebracht. Es kann sich dabei um Kunststoff- oder Gummielemente handeln, welche mittels einer Klebeverbindung mit dem Substrat 1 verbunden sind. An der gegenüberliegenden Innenseite des Gehäuses 12 sind ebenfalls derartige Aufnahmeelemente 17 angebracht. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden Aufnahmeelementen 17 ist jeweils ein Federelement 18 aufgenommen. Die Detektorplatte 3 ist derart in den Bereichen ihrer vier Ecken im Gehäuse 12 schwimmend gelagert (hier nicht gezeigt). Dabei sind die Federelemente 18 unter Druckspannung eingebaut. Das erleichtert die Montage. Es sind keine weiteren Befestigungselemente zur Befestigung der Federelemente 18 erforderlich. Die Halterung der Federelemente 18 in den Aufnahmeelementen 17 ermöglicht eine Bewegung der Detektorplatte 3 in alle Richtungen.

Bei dem in 5 gezeigten zweiten Röntgendetektor ist das die Auswerteelektronik aufweisende weitere Substrat 13 mittels der weiteren starren Befestigungsmitteln 16 mit der Unterseite U des Substrats 1 verbunden. Ein unteres Federelement 18 ist hier durch einen Durchbruch 19 im weiteren Substrat 13 geführt. Derartige Durchbrüche können an sämtlichen Ecken des weiteren Substrats 13 vorgesehen sein. Statt der Durchbrüche 19 können selbstverständlich auch geeignete Ausnehmungen vorgesehen sein. Mit der vorgeschlagenen Ausführung werden sowohl die Detektorplatte 3 als auch die Auswerteelektronik schwimmend im Gehäuse 12 gelagert.

Bei dem in 6 gezeigten dritten Röntgendetektor sind die Aufnahmeelemente 17 in den Ecken des Gehäuses 12 angebracht. Detektorplattenseitig können in diesem Fall die Aufnahmeelemente 17 in einem Stück ausgeführt werden, das z. B. aus spritzgegossenem Kunststoff hergestellt ist. Die Aufnahmeelemente 17 können in diesem Fall beispielsweise einfach auf die Ecke des Substrats 1 aufgesteckt werden.

Wie aus den 7 und 8 ersichtlich ist, können anstelle der Federelemente 18 auch Gummielemente 20 verwendet werden. Diese können – wie in 8 gezeigt ist – über Steckelemente 21 mit den Aufnahmeelementen 17 verbunden sein.

9 zeigt eine Draufsicht auf den fünften Röntgendetektor. Daraus ist ersichtlich, dass die Detektorplatte 3 insbesondere auch in der hier gezeigten X/Y-Ebene mittels der Gummielemente 20 gedämpft gelagert ist. Bei den in den 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen können selbstverständlich in gleicher Weise die dort gezeigten Dämpfungselemente, nämlich die Feder 18 und Gummielemente 20, in der X/Y-Ebene angebracht sein, um eine vollständig gedämpfte Lagerung im Gehäuse 12 zu gewährleisten.

10 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines sechsten Röntgendetektors. Die dargestellte Detektorplatte 3 wird von einem umlaufenden Absorptionselement 22 aus Gummi umgeben. Zur Verankerung in dem Absorptionselement 22 weist die Detektorplatte 3 Nasen 23 auf. Das Absorptionselement 22 enthält zur verbesserten Dämpfung von Schwingungen oder Stößen Hohlkammern 24, welche mit Luft gefüllt sind. Zur Verankerung in einem (hier nicht gezeigten) Gehäuse 12 weist das Absorptionselement 22 Ausnehmungen 25 auf. In die Ausnehmungen 25 können am Gehäuse 12 vorgesehene Verankerungselemente passgenau eingreifen.

11 zeigt eine schematische Teilansicht eines siebten Röntgendetektors, der sich von dem in 10 dargestellten sechsten Röntgendetektor dadurch unterscheidet, dass das Absorptionselement 22 anstatt der Ausnehmungen 25 weitere Nasen 26 aufweist. Die Nasen 26 können zur Verankerung in einem (hier nicht gezeigten) Gehäuse 12 in Ausnehmungen von Verankerungselementen des Gehäuses 12 passgenau eingreifen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Detektorplatte 3, ggf. gemeinsam mit dem weiteren Substrat 13, unter Verwendung anderer Dämpfungselemente schwimmend im Gehäuse 12 aufzunehmen. Beispielsweise ist es denkbar, die Detektorplatte 3 und/oder das weitere Substrat 13 unter Verwendung von Schaumstofflagen im Gehäuse 12 schwimmend zu lagern. Eine solche schwimmende Lagerung ist besonders einfach und kostengünstig realisierbar.


Anspruch[de]
  1. Röntgendetektor, bei dem in einem Gehäuse (12) eine Detektorplatte (3) mit einer Vielzahl von in X- und Y-Richtung angeordneten Detektorelementen (2) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor mobil ausgebildet ist, wobei die Detektorplatte (3) mit mindestens einem Dämpfungselement (18, 20) schwimmend in einem als Kassette ausgebildeten Gehäuse (12) aufgenommen ist, wobei das Dämpfungselement an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Innenwänden des Gehäuses anliegt.
  2. Röntgendetektor nach Anspruch 1, wobei die Detektorplatte (3) ein, vorzugsweise aus Glas hergestelltes, Substrat (1) aufweist.
  3. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem Substrat (1) aus amorphem Silizium hergestellte Detektorelemente (2) aufgebracht sind.
  4. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Gehäuse (12) eine den Detektorelementen (2) nachgeschaltete Elektronik aufgenommen ist.
  5. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronik auf einem weiteren Substrat (13) aufgenommen ist.
  6. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weitere Substrat (13) an der Detektorplatte (3) angebracht ist.
  7. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weitere Substrat (13) am Gehäuse (12) angebracht ist.
  8. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektorplatte (3) mittels des Dämpfungselements (18, 20, 22) an der Innenwand des Gehäuses (12) und/oder am weiteren Substrat (13) angebracht ist.
  9. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rand der Detektorplatte (3) und/oder des Substrats (1) umlaufend von dem Dämpfungselement (18, 20, 22) umgeben ist.
  10. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dämpfungselement (18, 20, 22) aus einem, insbesondere elastischen, Material hergestellt ist, welches Stoßenergie durch Verformung aufnehmen kann.
  11. Röntgendetektor nach Anspruch 11, wobei das Material mindestens eine Hohlkammer (24) aufweist.
  12. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dämpfungselement (18, 20, 22) zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Mittel aufweist: Weichschaumplatte, Feder- (18), Gummielement (20), Gummi-Metall-Element, flüssigkeits- und/oder gasgedämpftes Element.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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