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专利名称：计算机断层造影设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据主权利要求前序部分的计算机断层造影设备。
背景技术：
除了医学断层造影领域之外，如今也建立用于检验工件或者材料的X射线断层造影，其中，与人类医学的或者兽医的计算机断层造影相类似，借助高功率X射线作为介入辐射对工件进行作用和透射。在此，作为测量对象的工件位于(高功率)χ射线源和电子的X 射线探测器之间，所述X射线探测器将接收到的射线信号合适地转换成电可估计的信号并且然后借助此外公知的数字成像的方法从该信号中构造出期望的成像，包括可能的缺陷的成像、工件的空腔成像等等。除了 X射线源的形成，特别是X射线探测器的实现对于这种待拍摄的对象图像的图像质量、分辨率和图像噪声是关键性的。按照其他公知的方式，所述X射线探测器被实现为由多个平坦地布置的探测器像素组成的阵列，这些探测器像素用于采集X射线辐射以及为了随后变换为可基于半导体探测的辐射而被配备了闪烁器涂层。在此，根据现有技术公知的是，根据测量对象的尺寸或者断层造影内部空间的几何尺寸来选择探测器参数(阵列参数)。在此，一个原理引起的缺陷在于理想地假设为点状的、辐射到平面探测器表面的X射线源带来(由距离导致地)不同的辐射强度并且取决于每个单个像素被布置于更靠近中心还是边缘侧，传达到探测器的各个像素。此外，射线不垂直作用于各个像素导致强度的进一步降低。由此带来的后果是探测器动态性能或对比分辨率变差、以及在X射线出射点和各个像素之间的不均勻的立体角，其对可实现的图像分辨率和图像质量产生不利地影响。根据现有技术公知的探测器装置的另一个缺点在于，随着使用持续时间，强烈的离子X射线辐射导致探测器像素以及探测器电子退化，换句话说，常规探测器的可使用的运行时间被限制了。最后，根据现有技术公知的前提条件是，在需要特别大面积的探测器表面中，其由多个(分别具有平面的探测器表面的)单个探测器组成。然而在此存在的问题是，在两个相邻的单个探测器之间的过渡处如下地产生了像素误差，使得彼此相邻的单个探测器无过渡的结合实际上是不可能的，其原因在于电子部件沿着(纯的)探测器表面的各个边缘长度而向外延展并且由此彼此临近的装置必须始终考虑最大的边缘长度。

发明内容
考虑到现有技术的初始情况，本发明要解决的技术问题是，实现一种改进了的X 射线探测器设备，其中探测到的(尤其是来自于点状的X射线源的)X射线信号的成像质量和分辨率被改进，并且降低了在边缘侧的单个像素和中间的单个像素之间的成像质量差异。此外，本发明要解决的技术问题是，阻止由于介入的离子辐射对电子的图像拍摄阵列的不利损害或退化，或者最小化在探测器电子器件上的不利影响。最后，本发明要解决的技术问题是，实现将彼此相邻的单个探测器进行像素精确地布置的前提条件，而不用通过不起探测作用的外壳部件来对有效的探测器表面进行扩展或延展。通过具有主权利要求特征的计算机断层造影设备以及通过具有独立权利要求9 的特征的设备来解决上述技术问题；在从属权利要求中描述了本发明的有利的扩展。根据本发明的计算机断层造影设备设置了 被构造为探测器设备的传感器载体单元位于与(此外公知的)x射线源相对的位置，其中被构造为转盘的对象载体至少在设备的运行状态中伸进位于X射线源和探测器设备之间的射线路径中，其中待检查的工件或材料然后被合适地布置在转盘上。在此，在本发明的范围内优选地是，这样构造转盘的旋转轴， 使得该旋转轴垂直地对准于第一平面，也就是弯曲探测器表面的平面。由此然后转盘的近似被假定平整的支承面位于第一平面或者平行于该第一平面，其中以这种方式优选地并且根据扩展有利地也能够在使用下面还将详细阐述的通过探测器表面的弧形所实现的优点的情况下断层造影地采集大的对象。按照根据本发明的优选的方式，探测器表面按照本发明至少在一个平面上(也就是第一平面上)弧形地延伸，其中在本发明的范围内“弧形地”不仅仅是指持续的无折断的弧形，而是尤其也指沿着弧形的、具有小平面形状的、由平的单个平面组成的序列，其按照优选的实施方式沿着弧形布置。从第一解决方案角度，由此实现了几何前提条件，使得降低或者去除了点状X射线源经由探测器设备的图像质量差别和清晰度差别，原因在于尤其当弧形关于点状X射线源的中心具有(近似)不变的半径时，每个单个像素沿着弧近似地被相等地间隔，由此为了最佳的图像质量而给出了最好的前提条件(其中在根据发明的小平面形式的构造中，通过单个小平面的以及单个探测器数目的合适的构造，而使各个图像缺陷保持可控和可支配)。同样，在其探测器表面上彼此相邻的单个探测器的小平面形状的弯曲的布置已经能够很大程度上实现了在相邻的单个传感器之间的探测器表面的按照像素的连续过渡，从而以这种方式也实现了几何的优势(通过在第一平面上相对地弯曲的布置，也就是说尤其是单个探测器的后侧扩展的壳体尺寸在不影响在探测器表面上的总体布置的情况下被保留)。在该解决方案的优选扩展中，根据发明此外设置了 作为辐射入射表面的实际 (前侧)探测器表面与(典型地)基于半导体的例如CCD探测器阵列被几何地分开，其中在它们之间布置了辐射部件或者光导部件。该措施在所提出的技术问题的意义中在两方面产生正面影响一方面辐射功能性或光导功能性允许(可能)相对于探测器表面大体积的、宽大的电子部件向后移动，并且由此防止了这些电子部件阻碍在彼此相邻的单个探测器之间的像素精确的过渡。另一方面，辐射部件的或者光导部件的根据扩展所设置的构造借助彼此相互错开的入射表面和出射表面以用于待传输的辐射，使得可以从(X射线)射线路径出发完全地放置(敏感的)探测器元件，从而能够通过介入辐射有效地避免或者降低基于半导体的传感器阵列的不利退化。恰好该根据本发明的第二措施尤其通过根据扩展所设置的遮光板来支持，所述遮光板例如具有被合适地置于探测器表面之前的准直器的形式，从而使得入射的X射线辐射仅仅被聚集在探测器表面上。按照优选的扩展，在此一方面这样合适地构造还可以被实现为光导纤维板或类似光导体的辐射部件或光导部件，使得入射表面和出射表面允许以平行四边形形状地错开射线路径。替换地，在本发明的优选实施方式的范围内设置了 入射表面和出射表面经由弧形来连接并且按照角度彼此相对地布置(所述角度典型地甚至可以达到90°，也就是说，辐射部件或光导部件可能在相应的变换之后将典型水平入射的X射线束弧形地向下偏移了 90° )。通过合适的保护措施或遮盖措施则可以使此处，也就是在出射表面上布置的探测器直接避免有害的介入辐射。尽管根据本发明为了逼近尽可能理想的弧形而彼此相邻地布置尽可能多的(分别具有平的探测器表面的)单个小平面是有利的，但是在本发明的范围内最少段数3 (进一步优选为5)被证实是有利的。在本发明的范围内，要求独立地保护X射线探测器装置，在该X射线探测器装置中 (在射线路径的方向上)可以将第二探测器表面相邻地或者重叠地被布置在第一(静止布置的)探测器表面的前面或者旁边。典型地位于第二载体单元之上(但也可以替换地位于相同的载体单元之上)的该第二探测器表面可以通过合适的机械措施或者电子机械措施带入、偏转、移动或插入到预定的位置之前或之上(替换地固定地位于在第一探测器表面旁边的相同表面上)，其中通过这种方式可以非常简单和简洁地并且无需在断层造影内部空间内进行大的几何结构的改动来对替换的测量对象的特定探测需求进行匹配，或者能够依次地实施不同的测量过程。


根据下面对优选实施例的描述以及结合附图给出本发明的其它优点、特征和细节；附图中图1示出了根据本发明第一实施方式的计算机断层造影设备的示意性俯视图，具有五个小平面形状的(facetenartig)相对于X射线源沿着弧形布置的单个探测器；图2示出了类似于图1的剖面线(Schnittlinie)A-A的示意性剖视图，其中附加地示出了用于射束聚焦或者用于产生射束光阑的准直器装置，并且附加地向下错开地布置了出射面；图3示出了探测器装置的辐射部件或光导部件的相对于图2的描述的替换的构成；图4示出了探测器装置的示意图，该探测器装置具有彼此相邻设置的第一和第二探测器表面，并且，图5示出了具有第一和第二探测器表面的示意性的纵剖面布置，其中具有第二探测器表面的第二载体单元能够在第一探测器表面之前的射线路径中移动。
具体实施例方式图1以示意性俯视图示出了本发明的第一实施方式就像在图1中的俯视图中可以看出的那样，5个单个探测器20沿着弧线6 (半径2、布置在水平面上，从而在展开的角度 2内关于(被假定为点状的)X射线源1形成了小平面形状。被构造为转盘30的对象载体理想地沿着线A-A置于射线路径中，其中然后源1的X射线辐射穿过支承于其上的对象并且由探测器设备20接收。相应地，转盘具有垂直于图1的视图平面延伸的转轴，从而沿着转盘的基础箭头(Bodenpfeil)32相应于沿着弧线6的弧形曲率形成旋转方向。附加地，根据扩展此外在本发明的优选实施方式的范围内设置了 例如通过相应的布置在转盘上或转盘内的驱动部件，沿着旋转轴垂直移动地构造转盘30。通过这种方式然后能够对例如在投影中超过探测器高度的大的(高的)工件进行连续的扫描。首先明显地，相对于单个的平的探测器，考虑到射线路径的一致长度，该弧线形的装置具有巨大的几何优势仅仅通过单个段的(极端缩小了的)平坦度偏差就形成了在点状的X射线源1和各个探测器表面3之间的长度差别。如图2和图3补充地可知，在此单个探测器单元20中的每一个被布置为在空间上沿着射线路径错开的、由探测器表面3组成的序列(在此，通过此外公知的涂层涂覆了闪烁器表面，借助所述闪烁器表面将X射线光子转换为可探测的光子)，其中通过光导区域4(在图2示出的实施例中被实现为平行四边形形状的光导纤维板)将这样形成的入射表面与相对于入射表面错开布置的出射表面5相连，其中在此以没有进一步示出的方式设置了探测器阵列以用于产生相应的电子信号。此外，图2示出了通过示出的光导体4的平行四边形形状光出射表面(以及相应的在此可布置的探测器阵列)位于X射线辐射的射线路径2之外，因此不再受到该介入辐射的影响。附加地，图2借助附图标记7示出了准直器装置，利用该准直器装置可以将X射线束2的射线入射限制在入射表面2 (探测器表面)上。图3示出了辐射导体或光导体4的替换的实现方式。在图3的示例中，该导体(仍合适地实现为光导体-纤维装置或者类似的物体形状)被构造为弧形，从而在入射表面3 和出射表面5之间例如可以实现90°的角度。在此，也能够实现在X射线辐射的射线路径 2之外安装光学的接于后侧的探测器阵列的优势。图4和图5示出了根据本发明的替换的解决方案方式。在此图4的前视图示出了在探测器装置8内部两个在此彼此相邻而不重叠的单个探测器表面9 (大表面的)和10 (小表面的)能够如何布置。该布置有利地允许简单地通过探测器9或10的不同安装以及相对于这些探测器和辐射源合适地定位工件，从而尤其结合高可调整的工件载体、在断层造影内部空间中无需较大的改动措施或类似的几何改变来使用不同的对象尺寸、测量方法等寸。图5示出了具有两个探测器表面的这样的装置的另一个变形，其中这两个探测器表面在此在射线路径2的方向上重叠并且第二(较小的)探测器表面10通过仅仅示意性示出的载体部件可移动地(例如可摆动、可插入等等)在静止的带有静止探测器9的载体单元8之前移动。这样的操作方式也使得可以以简单和简洁的方式与不同的射线条件、对象条件和测量条件相匹配。本发明不局限于所示出的实施例。在此一方面在本发明的范围内尤其借助所设置的光导装置构造了适合于各种应用情况的探测器单元4，其中就像图2和图3中所示的那样，这些探测器单元可以被错开或者弯曲，然而替换地也可以简单地跨接线性的光程。在本发明的范围内还设置了根据图1用于形成弧形的任意数目的单个传感器，其中这个弧形尽管有利地是弧线形状的，但是所述弧形不被局限于弧线形状。在优选扩展的范围内还使得可以二维地(也就是帽状Kalottenform)设置弧形，从而相对于图2中的图像层也可以在垂直线内实现弧形。
权利要求
1.一种用于非医学应用、尤其是非医学的材料检验或者工件检验的计算机断层造影设备，包括具有多个彼此相邻布置的单个像素的传感器载体单元，所述传感器载体单元被构造为借助探测器表面用于采集χ射线源的介入辐射，其特征在于，所述探测器表面在至少一个第一平面上弧形地延伸，其中，所述传感器载体单元具有至少逐段地弯曲的轮廓，和/或该传感器载体单元按照小平面形状具有多个分别具有平的探测器表面(3)的单个探测器单元(20)，这些单个探测器单元沿着弧线(6)彼此相邻地和 /或彼此毗连地布置，而且在所述X射线源(1)和该传感器载体单元之间的射线路径内布置了被构造为转盘(30)的对象载体以用于待断层造影检查的工件。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述探测器表面作为辐射入射表面经由辐射部件和/或光导部件(4)与至少一个基于半导体的探测器阵列相连以用于产生电子信号。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述探测器表面C3)具有闪烁器部件，所述闪烁器部件被构造用于将X射线光子转换为能够由基于半导体的探测器阵列探测到的光子。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述辐射部件或光导部件被构造为多个彼此平行延伸的光导纤维所组成的装置和/或被构造为光导纤维板(4)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述辐射部件或光导部件被这样纵剖面地构造，使得该辐射部件的或光导部件的平的入射表面C3)相对于该辐射部件的或光导部件的平的出射表面( 是错开的，尤其是被平行四边形地或角形地和/或弧形地错开。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，这样布置在所述入射表面和出射表面之间的错开沿着X射线路径而射入到该入射表面的辐射这样地从该出射表面射出，使得其上所布置的探测器阵列位于所述射线路径之外。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述探测器表面这样被配备了准直器部件(7)，使得这些准直器部件用来在探测器表面之外对介入辐射进行抑制。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述探测器表面的弧形是圆形轨道(6)，单个探测器00)中的至少三个、优选地至少五个被按照小平面形状彼此接触地布置在该圆形轨道上
9.一种用于非医学应用、尤其是非医学的材料检验或工件检验的计算机断层造影设备，包括具有多个彼此相邻布置的单个像素的传感器载体单元(8)，该传感器载体单元被构造为使得借助探测器表面(9，10)对介入辐射进行采集，其特征在于，所述探测器表面具有第一静止探测器表面(9)以及第二探测器表面(10)，所述第二探测器表面关于介入辐射的射线路径能够与所述传感器载体单元的第一探测器表面相邻地布置，或者能够可分离地或者可移动地布置在所述第一探测器表面之前。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第二探测器表面(10)具有相对于第一静止探测器表面(9)被缩小了的探测器表面。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，用于在所述静止探测器表面和/或所述传感器载体单元上对构造为第二探测器表面的第二载体单元进行偏转、移动、可分离的装配、旋入或者嵌入的部件。
全文摘要
本发明涉及一种用于非医学应用、尤其是用于非医学的材料检验或者工件检验的计算机断层造影设备，包括具有多个彼此相邻布置的单个像素的传感器载体单元，所述传感器载体单元被构造为借助探测器表面用于对X射线源的介入辐射进行采集。根据本发明设置了所述探测器表面在至少一个第一平面上弧形地延伸，其中该传感器载体单元具有至少逐段地弯曲的轮廓和/或该传感器载体单元以小平面形式地具有多个分别具有平的探测器表面(3)的单个探测器单元(20)，所述多个单个探测器单元沿着弧线(6)彼此相邻地和/或彼此毗连地布置，而且在所述X射线源(1)和该传感器载体单元之间的射线路径内布置了被构造为转盘(30)的对象载体以用于待断层造影检查的工件。
文档编号G01T1/29GK102597807SQ201080042693
公开日2012年7月18日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月7日
发明者M.西蒙 申请人:温泽尔沃鲁梅特里克有限责任公司