專利名稱：計算機斷層造影設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)主權利要求前序部分的計算機斷層造影設備。
背景技術：
除了醫(yī)學斷層造影領域之外，如今也建立用于檢驗工件或者材料的X射線斷層造影，其中，與人類醫(yī)學的或者獸醫(yī)的計算機斷層造影相類似，借助高功率X射線作為介入輻射對工件進行作用和透射。在此，作為測量對象的工件位于(高功率)χ射線源和電子的X 射線探測器之間，所述X射線探測器將接收到的射線信號合適地轉(zhuǎn)換成電可估計的信號并且然后借助此外公知的數(shù)字成像的方法從該信號中構造出期望的成像，包括可能的缺陷的成像、工件的空腔成像等等。除了 X射線源的形成，特別是X射線探測器的實現(xiàn)對于這種待拍攝的對象圖像的圖像質(zhì)量、分辨率和圖像噪聲是關鍵性的。按照其他公知的方式，所述X射線探測器被實現(xiàn)為由多個平坦地布置的探測器像素組成的陣列，這些探測器像素用于采集X射線輻射以及為了隨后變換為可基于半導體探測的輻射而被配備了閃爍器涂層。在此，根據(jù)現(xiàn)有技術公知的是，根據(jù)測量對象的尺寸或者斷層造影內(nèi)部空間的幾何尺寸來選擇探測器參數(shù)(陣列參數(shù))。在此，一個原理引起的缺陷在于理想地假設為點狀的、輻射到平面探測器表面的X射線源帶來(由距離導致地)不同的輻射強度并且取決于每個單個像素被布置于更靠近中心還是邊緣側，傳達到探測器的各個像素。此外，射線不垂直作用于各個像素導致強度的進一步降低。由此帶來的后果是探測器動態(tài)性能或?qū)Ρ确直媛首儾?、以及在X射線出射點和各個像素之間的不均勻的立體角，其對可實現(xiàn)的圖像分辨率和圖像質(zhì)量產(chǎn)生不利地影響。根據(jù)現(xiàn)有技術公知的探測器裝置的另一個缺點在于，隨著使用持續(xù)時間，強烈的離子X射線輻射導致探測器像素以及探測器電子退化，換句話說，常規(guī)探測器的可使用的運行時間被限制了。最后，根據(jù)現(xiàn)有技術公知的前提條件是，在需要特別大面積的探測器表面中，其由多個(分別具有平面的探測器表面的)單個探測器組成。然而在此存在的問題是，在兩個相鄰的單個探測器之間的過渡處如下地產(chǎn)生了像素誤差，使得彼此相鄰的單個探測器無過渡的結合實際上是不可能的，其原因在于電子部件沿著(純的)探測器表面的各個邊緣長度而向外延展并且由此彼此臨近的裝置必須始終考慮最大的邊緣長度。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術的初始情況，本發(fā)明要解決的技術問題是，實現(xiàn)一種改進了的X 射線探測器設備，其中探測到的(尤其是來自于點狀的X射線源的)X射線信號的成像質(zhì)量和分辨率被改進，并且降低了在邊緣側的單個像素和中間的單個像素之間的成像質(zhì)量差異。此外，本發(fā)明要解決的技術問題是，阻止由于介入的離子輻射對電子的圖像拍攝陣列的不利損害或退化，或者最小化在探測器電子器件上的不利影響。最后，本發(fā)明要解決的技術問題是，實現(xiàn)將彼此相鄰的單個探測器進行像素精確地布置的前提條件，而不用通過不起探測作用的外殼部件來對有效的探測器表面進行擴展或延展。通過具有主權利要求特征的計算機斷層造影設備以及通過具有獨立權利要求9 的特征的設備來解決上述技術問題；在從屬權利要求中描述了本發(fā)明的有利的擴展。根據(jù)本發(fā)明的計算機斷層造影設備設置了 被構造為探測器設備的傳感器載體單元位于與(此外公知的)x射線源相對的位置，其中被構造為轉(zhuǎn)盤的對象載體至少在設備的運行狀態(tài)中伸進位于X射線源和探測器設備之間的射線路徑中，其中待檢查的工件或材料然后被合適地布置在轉(zhuǎn)盤上。在此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)優(yōu)選地是，這樣構造轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸， 使得該旋轉(zhuǎn)軸垂直地對準于第一平面，也就是彎曲探測器表面的平面。由此然后轉(zhuǎn)盤的近似被假定平整的支承面位于第一平面或者平行于該第一平面，其中以這種方式優(yōu)選地并且根據(jù)擴展有利地也能夠在使用下面還將詳細闡述的通過探測器表面的弧形所實現(xiàn)的優(yōu)點的情況下斷層造影地采集大的對象。按照根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方式，探測器表面按照本發(fā)明至少在一個平面上(也就是第一平面上)弧形地延伸，其中在本發(fā)明的范圍內(nèi)“弧形地”不僅僅是指持續(xù)的無折斷的弧形，而是尤其也指沿著弧形的、具有小平面形狀的、由平的單個平面組成的序列，其按照優(yōu)選的實施方式沿著弧形布置。從第一解決方案角度，由此實現(xiàn)了幾何前提條件，使得降低或者去除了點狀X射線源經(jīng)由探測器設備的圖像質(zhì)量差別和清晰度差別，原因在于尤其當弧形關于點狀X射線源的中心具有(近似)不變的半徑時，每個單個像素沿著弧近似地被相等地間隔，由此為了最佳的圖像質(zhì)量而給出了最好的前提條件(其中在根據(jù)發(fā)明的小平面形式的構造中，通過單個小平面的以及單個探測器數(shù)目的合適的構造，而使各個圖像缺陷保持可控和可支配)。同樣，在其探測器表面上彼此相鄰的單個探測器的小平面形狀的彎曲的布置已經(jīng)能夠很大程度上實現(xiàn)了在相鄰的單個傳感器之間的探測器表面的按照像素的連續(xù)過渡，從而以這種方式也實現(xiàn)了幾何的優(yōu)勢(通過在第一平面上相對地彎曲的布置，也就是說尤其是單個探測器的后側擴展的殼體尺寸在不影響在探測器表面上的總體布置的情況下被保留)。在該解決方案的優(yōu)選擴展中，根據(jù)發(fā)明此外設置了 作為輻射入射表面的實際 (前側)探測器表面與(典型地)基于半導體的例如CCD探測器陣列被幾何地分開，其中在它們之間布置了輻射部件或者光導部件。該措施在所提出的技術問題的意義中在兩方面產(chǎn)生正面影響一方面輻射功能性或光導功能性允許(可能)相對于探測器表面大體積的、寬大的電子部件向后移動，并且由此防止了這些電子部件阻礙在彼此相鄰的單個探測器之間的像素精確的過渡。另一方面，輻射部件的或者光導部件的根據(jù)擴展所設置的構造借助彼此相互錯開的入射表面和出射表面以用于待傳輸?shù)妮椛?，使得可以?X射線)射線路徑出發(fā)完全地放置(敏感的)探測器元件，從而能夠通過介入輻射有效地避免或者降低基于半導體的傳感器陣列的不利退化。恰好該根據(jù)本發(fā)明的第二措施尤其通過根據(jù)擴展所設置的遮光板來支持，所述遮光板例如具有被合適地置于探測器表面之前的準直器的形式，從而使得入射的X射線輻射僅僅被聚集在探測器表面上。按照優(yōu)選的擴展，在此一方面這樣合適地構造還可以被實現(xiàn)為光導纖維板或類似光導體的輻射部件或光導部件，使得入射表面和出射表面允許以平行四邊形形狀地錯開射線路徑。替換地，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍內(nèi)設置了 入射表面和出射表面經(jīng)由弧形來連接并且按照角度彼此相對地布置(所述角度典型地甚至可以達到90°，也就是說，輻射部件或光導部件可能在相應的變換之后將典型水平入射的X射線束弧形地向下偏移了 90° )。通過合適的保護措施或遮蓋措施則可以使此處，也就是在出射表面上布置的探測器直接避免有害的介入輻射。盡管根據(jù)本發(fā)明為了逼近盡可能理想的弧形而彼此相鄰地布置盡可能多的(分別具有平的探測器表面的)單個小平面是有利的，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)最少段數(shù)3 (進一步優(yōu)選為5)被證實是有利的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，要求獨立地保護X射線探測器裝置，在該X射線探測器裝置中 (在射線路徑的方向上)可以將第二探測器表面相鄰地或者重疊地被布置在第一(靜止布置的)探測器表面的前面或者旁邊。典型地位于第二載體單元之上(但也可以替換地位于相同的載體單元之上)的該第二探測器表面可以通過合適的機械措施或者電子機械措施帶入、偏轉(zhuǎn)、移動或插入到預定的位置之前或之上(替換地固定地位于在第一探測器表面旁邊的相同表面上)，其中通過這種方式可以非常簡單和簡潔地并且無需在斷層造影內(nèi)部空間內(nèi)進行大的幾何結構的改動來對替換的測量對象的特定探測需求進行匹配，或者能夠依次地實施不同的測量過程。


根據(jù)下面對優(yōu)選實施例的描述以及結合附圖給出本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)；附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的計算機斷層造影設備的示意性俯視圖，具有五個小平面形狀的(facetenartig)相對于X射線源沿著弧形布置的單個探測器；圖2示出了類似于圖1的剖面線(Schnittlinie)A-A的示意性剖視圖，其中附加地示出了用于射束聚焦或者用于產(chǎn)生射束光闌的準直器裝置，并且附加地向下錯開地布置了出射面；圖3示出了探測器裝置的輻射部件或光導部件的相對于圖2的描述的替換的構成；圖4示出了探測器裝置的示意圖，該探測器裝置具有彼此相鄰設置的第一和第二探測器表面，并且，圖5示出了具有第一和第二探測器表面的示意性的縱剖面布置，其中具有第二探測器表面的第二載體單元能夠在第一探測器表面之前的射線路徑中移動。
具體實施例方式圖1以示意性俯視圖示出了本發(fā)明的第一實施方式就像在圖1中的俯視圖中可以看出的那樣，5個單個探測器20沿著弧線6 (半徑2、布置在水平面上，從而在展開的角度 2內(nèi)關于(被假定為點狀的)X射線源1形成了小平面形狀。被構造為轉(zhuǎn)盤30的對象載體理想地沿著線A-A置于射線路徑中，其中然后源1的X射線輻射穿過支承于其上的對象并且由探測器設備20接收。相應地，轉(zhuǎn)盤具有垂直于圖1的視圖平面延伸的轉(zhuǎn)軸，從而沿著轉(zhuǎn)盤的基礎箭頭(Bodenpfeil)32相應于沿著弧線6的弧形曲率形成旋轉(zhuǎn)方向。附加地，根據(jù)擴展此外在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍內(nèi)設置了 例如通過相應的布置在轉(zhuǎn)盤上或轉(zhuǎn)盤內(nèi)的驅(qū)動部件，沿著旋轉(zhuǎn)軸垂直移動地構造轉(zhuǎn)盤30。通過這種方式然后能夠?qū)缭谕队爸谐^探測器高度的大的(高的)工件進行連續(xù)的掃描。首先明顯地，相對于單個的平的探測器，考慮到射線路徑的一致長度，該弧線形的裝置具有巨大的幾何優(yōu)勢僅僅通過單個段的(極端縮小了的)平坦度偏差就形成了在點狀的X射線源1和各個探測器表面3之間的長度差別。如圖2和圖3補充地可知，在此單個探測器單元20中的每一個被布置為在空間上沿著射線路徑錯開的、由探測器表面3組成的序列(在此，通過此外公知的涂層涂覆了閃爍器表面，借助所述閃爍器表面將X射線光子轉(zhuǎn)換為可探測的光子)，其中通過光導區(qū)域4(在圖2示出的實施例中被實現(xiàn)為平行四邊形形狀的光導纖維板)將這樣形成的入射表面與相對于入射表面錯開布置的出射表面5相連，其中在此以沒有進一步示出的方式設置了探測器陣列以用于產(chǎn)生相應的電子信號。此外，圖2示出了通過示出的光導體4的平行四邊形形狀光出射表面(以及相應的在此可布置的探測器陣列)位于X射線輻射的射線路徑2之外，因此不再受到該介入輻射的影響。附加地，圖2借助附圖標記7示出了準直器裝置，利用該準直器裝置可以將X射線束2的射線入射限制在入射表面2 (探測器表面)上。圖3示出了輻射導體或光導體4的替換的實現(xiàn)方式。在圖3的示例中，該導體(仍合適地實現(xiàn)為光導體-纖維裝置或者類似的物體形狀)被構造為弧形，從而在入射表面3 和出射表面5之間例如可以實現(xiàn)90°的角度。在此，也能夠?qū)崿F(xiàn)在X射線輻射的射線路徑 2之外安裝光學的接于后側的探測器陣列的優(yōu)勢。圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的替換的解決方案方式。在此圖4的前視圖示出了在探測器裝置8內(nèi)部兩個在此彼此相鄰而不重疊的單個探測器表面9 (大表面的)和10 (小表面的)能夠如何布置。該布置有利地允許簡單地通過探測器9或10的不同安裝以及相對于這些探測器和輻射源合適地定位工件，從而尤其結合高可調(diào)整的工件載體、在斷層造影內(nèi)部空間中無需較大的改動措施或類似的幾何改變來使用不同的對象尺寸、測量方法等寸。圖5示出了具有兩個探測器表面的這樣的裝置的另一個變形，其中這兩個探測器表面在此在射線路徑2的方向上重疊并且第二(較小的)探測器表面10通過僅僅示意性示出的載體部件可移動地(例如可擺動、可插入等等)在靜止的帶有靜止探測器9的載體單元8之前移動。這樣的操作方式也使得可以以簡單和簡潔的方式與不同的射線條件、對象條件和測量條件相匹配。本發(fā)明不局限于所示出的實施例。在此一方面在本發(fā)明的范圍內(nèi)尤其借助所設置的光導裝置構造了適合于各種應用情況的探測器單元4，其中就像圖2和圖3中所示的那樣，這些探測器單元可以被錯開或者彎曲，然而替換地也可以簡單地跨接線性的光程。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還設置了根據(jù)圖1用于形成弧形的任意數(shù)目的單個傳感器，其中這個弧形盡管有利地是弧線形狀的，但是所述弧形不被局限于弧線形狀。在優(yōu)選擴展的范圍內(nèi)還使得可以二維地(也就是帽狀Kalottenform)設置弧形，從而相對于圖2中的圖像層也可以在垂直線內(nèi)實現(xiàn)弧形。
權利要求
1.一種用于非醫(yī)學應用、尤其是非醫(yī)學的材料檢驗或者工件檢驗的計算機斷層造影設備，包括具有多個彼此相鄰布置的單個像素的傳感器載體單元，所述傳感器載體單元被構造為借助探測器表面用于采集χ射線源的介入輻射，其特征在于，所述探測器表面在至少一個第一平面上弧形地延伸，其中，所述傳感器載體單元具有至少逐段地彎曲的輪廓，和/或該傳感器載體單元按照小平面形狀具有多個分別具有平的探測器表面(3)的單個探測器單元(20)，這些單個探測器單元沿著弧線(6)彼此相鄰地和 /或彼此毗連地布置，而且在所述X射線源(1)和該傳感器載體單元之間的射線路徑內(nèi)布置了被構造為轉(zhuǎn)盤(30)的對象載體以用于待斷層造影檢查的工件。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于，所述探測器表面作為輻射入射表面經(jīng)由輻射部件和/或光導部件(4)與至少一個基于半導體的探測器陣列相連以用于產(chǎn)生電子信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述探測器表面C3)具有閃爍器部件，所述閃爍器部件被構造用于將X射線光子轉(zhuǎn)換為能夠由基于半導體的探測器陣列探測到的光子。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的設備，其特征在于，所述輻射部件或光導部件被構造為多個彼此平行延伸的光導纖維所組成的裝置和/或被構造為光導纖維板(4)。
5.根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的設備，其特征在于，所述輻射部件或光導部件被這樣縱剖面地構造，使得該輻射部件的或光導部件的平的入射表面C3)相對于該輻射部件的或光導部件的平的出射表面( 是錯開的，尤其是被平行四邊形地或角形地和/或弧形地錯開。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于，這樣布置在所述入射表面和出射表面之間的錯開沿著X射線路徑而射入到該入射表面的輻射這樣地從該出射表面射出，使得其上所布置的探測器陣列位于所述射線路徑之外。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的設備，其特征在于，所述探測器表面這樣被配備了準直器部件(7)，使得這些準直器部件用來在探測器表面之外對介入輻射進行抑制。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的設備，其特征在于，所述探測器表面的弧形是圓形軌道(6)，單個探測器00)中的至少三個、優(yōu)選地至少五個被按照小平面形狀彼此接觸地布置在該圓形軌道上
9.一種用于非醫(yī)學應用、尤其是非醫(yī)學的材料檢驗或工件檢驗的計算機斷層造影設備，包括具有多個彼此相鄰布置的單個像素的傳感器載體單元(8)，該傳感器載體單元被構造為使得借助探測器表面(9，10)對介入輻射進行采集，其特征在于，所述探測器表面具有第一靜止探測器表面(9)以及第二探測器表面(10)，所述第二探測器表面關于介入輻射的射線路徑能夠與所述傳感器載體單元的第一探測器表面相鄰地布置，或者能夠可分離地或者可移動地布置在所述第一探測器表面之前。
10.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述第二探測器表面(10)具有相對于第一靜止探測器表面(9)被縮小了的探測器表面。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的設備，其特征在于，用于在所述靜止探測器表面和/或所述傳感器載體單元上對構造為第二探測器表面的第二載體單元進行偏轉(zhuǎn)、移動、可分離的裝配、旋入或者嵌入的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于非醫(yī)學應用、尤其是用于非醫(yī)學的材料檢驗或者工件檢驗的計算機斷層造影設備，包括具有多個彼此相鄰布置的單個像素的傳感器載體單元，所述傳感器載體單元被構造為借助探測器表面用于對X射線源的介入輻射進行采集。根據(jù)本發(fā)明設置了所述探測器表面在至少一個第一平面上弧形地延伸，其中該傳感器載體單元具有至少逐段地彎曲的輪廓和/或該傳感器載體單元以小平面形式地具有多個分別具有平的探測器表面(3)的單個探測器單元(20)，所述多個單個探測器單元沿著弧線(6)彼此相鄰地和/或彼此毗連地布置，而且在所述X射線源(1)和該傳感器載體單元之間的射線路徑內(nèi)布置了被構造為轉(zhuǎn)盤(30)的對象載體以用于待斷層造影檢查的工件。
文檔編號G01T1/29GK102597807SQ201080042693
公開日2012年7月18日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權日2009年8月7日
發(fā)明者M.西蒙 申請人:溫澤爾沃魯梅特里克有限責任公司