用于计算机层析X射线摄影扫描系统的区域检测器阵列技术方案

一种用于ＣＴ扫描系统（４０）的二维检测器阵列（５４），其包括一组对准网格（２４，２８），用于使各个闪烁体晶体（２２）与相应的光电二极管（１４）对准且避免了相邻光电二极管之间的光电干涉。因此，对准网格有助于信息从闪烁体晶体至光电二极管的有效传送且使得检测器阵列由多个非常小、非常接近的独立检测元件构成。对准网格最好由具有较小热膨胀系数的基本上不透明的材料制成。它们在ＣＴ扫描系统的常规运行条件下能对检测器阵列提供非常有利的尺寸稳定性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测行李和包裹中爆炸物的CT扫描仪中的X射线检测系统，并且尤其是涉及用于这种扫描系统的二维检测阵列或区域检测器阵列。机场中的现代行李扫描仪已越来越多地采用了计算机层析X射线摄影(CT)扫描系统以扫描鉴别包裹和行李中的爆炸装置。基于X射线的扫描系统通常是根据相对密度和辐射不透明度来识别物体的，而其它系统能够根据不同的其它性质，如原子序数来检测这类装置。例如，众所周知，爆炸物通常具有相对较高的氮含量。因此，可以使用一种能根据材料组份的原子序数来识别材料的扫描仪从而检测出爆炸物的存在。因为可塑炸药能够被成形为难于检测的几何形状，所以可塑炸药因其可塑性而构成对行李扫描系统的特殊挑战。大多数可严重损坏飞机的爆炸物的重量最少为一磅并且在长度，宽度和高度方面均需足够大才能由X射线扫描系统容易地检测到而不用考虑爆炸物在行李中的方位。但是，可以将一种威力足以毁坏一架飞机的可塑炸药制成相对较薄的薄片，这种薄片在一个尺寸上是非常小的而其它两个尺寸则较大。由于难于在图象中看到片状炸药，特别是当这种薄片通过检测系统时，将这种薄片设置为其方向平行于X射线光束方向的情况下，可以妨碍对这种形状的塑性爆炸物的检测。因此，对行李内的片状炸药进行检测需要非常专心的操纵者。而对这种注意力的要求会导致操作者更大的疲劳，并且疲劳以及任何精神涣散都会导致可疑包裹通过检测系统而未被检测出。因此，已经花费了大量精力来设计更完善的行李扫描仪。在Peschmann等的美国专利Nos.5,182,764和5,367,552(后文分别称为’764和’552专利)中已描述了这些方案中的至少一个，其包括一第三代CT扫描仪。这类系统已经被广泛用于医学成象技术中且通常包括分别安装在一环形转动台或转盘的径向相对侧的一X射线源和一X射线检测系统。该转盘可转动地被安装在一门形支柱内，以便在操纵中，转盘能连续绕一转动轴线转动，同时X射线从射线源通过位于转盘孔内的物体到达检测系统。该检测系统包括一在圆弧处被设置为单排的线性阵列检测器，该圆弧的曲率中心位于X射线源的焦点处(即，在发出X射线的X射线源内的点)。X射线源产生了一扇形X射线束，该射线束从焦点发出、通过一平面成象区并由检测器接收。众所周知，坐标系是由X、Y和Z轴限定的，其中这些轴在等角点(当转盘绕转动轴线转动时转盘的转动中心)相交且彼此垂直。Z轴由转动轴线限定，而X和Y轴由平面成象区限定且处于平面成象区内。因此，扇形射束被定义为在点光源(即，焦点)和受到X射线束作用的检测器阵列的检测器的接收表面之间限定的空间体积。由于检测器中线性阵列的接收表面尺寸在Z轴方向较小，因此扇形射束在该方向比较薄。每一检测器会产生一个表示投射到该检测器上的X射线强度的输出信号。由于X射线被部分减弱为在其光径上的物体密度的函数，因此由每一检测器产生的输出信号均表示所有物体的密度，这些物体被设置在X射线源和检测器之间的成象区内。当转盘转动时，对检测器阵列作周期性采样，且对于每个测量间隔而言，检测器阵列中的每个检测器均会产生一输出信号，其表示在该测量间隔期间被扫描的一部分物体的密度。通过单排检测器阵列中所有检测器以任意测量间隔产生的所有输出信号集合被定义为“投射”，而在一次投射产生期间，转盘的角度取向(及X射线源和检测器阵列的相应角度取向)被定义为“投射角”。在每一投射角处，被称为“射线”的从焦点至每一检测器的X射线的光径在从点光源至检测器接收面区域的横截面尺寸会增大。由于检测器区的接收面大于射线通过的物体的任何横截面区域，因此会放大密度测量结果。当转盘绕被扫描物体转动时，扫描仪以相应的多个投射角产生多个投射。利用已知的算法，由在每一投射角采集的所有投射数据可产生物体的CT图象。为了在大型机场能具有实际使用价值，行李扫描仪必须能以非常快的速度，例如以每小时三百个包裹或更快的速度检测大量包裹，并且为了保证这一速度，扫描器必须以大约每个包裹12秒的速度或更少的时间检测一般尺寸的包裹。由于转盘的一次转动需大约0.6-2.0秒左右，所以在’764和’552专利中描述的CT扫描仪需要较长时间来产生一幅CT图象所需的数据。另外，对于每一图象而言，通过包裹的光束部分越薄，图象的分辨率越高。因此，CT扫描仪必须提供具有足够分辨率的图象以能检测出数量级仅为几毫米厚的可塑爆炸物。如果形成一幅CT图象的数据需0.6-2.0秒，假设一般尺寸的包裹为大约70cm长，并以每小时300个包裹的理想通过速率的情况下，由于包裹必须在扫描的每一检测处被移动并停止，所以，现有的CT包裹扫描仪对每个包裹仅能产生平均6或7幅CT图象。显然，一个扫描仪不能在很快的通过率所需的规定时间内检测整个包裹。对每一个包裹仅产生6或7个CT图象会导致该包裹的大部分处于未检测状态。对于这个问题的一个解决方法包括使用一个二维检测器阵列。这种阵列通常由多排和多列独立的检测器构成。利用这种辐射束和检测器阵列几何形状能够完成相对较快的三维成象。二维区域检测器阵列，例如已在Cueman等的美国专利NO.5,059,800及序号为NO.08/671,716的未审定美国专利申请中有所披露，该申请是由Bernard M.Gordon于1996年6月27日申请的，其名称为“正交横向CT检测系统”，且已转让给本专利技术的受让人。Cueman等的检测器阵列包括多个镶嵌闪烁体元件，这些闪烁体元件应由一层含有二氧化钛的反射环氧树脂层隔离以减小光学干扰或干涉。每一闪烁体元件的一端适用于接收X射线，而其另一端则适用于将光线传送至一个与其光耦合的光电二极管。本文引入作为参考的Gordon的申请中的检测器阵列包括这样的检测器，其一个方向比沿另一方向长以便能在X-Y和Z平面内提高图象分辨率。现有技术中的二维检测器阵列仍然缺少相邻检测器元件的充分隔离，这会在它们之间引起光电干扰或干涉。独立检测元件的较小尺寸及其之间的距离使其难于彼此之间充分隔离以避免这种干涉的产生。另外，元件的不充分对准和检测器阵列的不完全平面性会降低检测器系统的可靠性并增加制造、装配、安装及拆卸成本。因此，对现有技术的改进在于提供一种二维检测器阵列，其能在具有相对较小且间距较小的检测器元件的阵列中减小或消除光电干涉。本专利技术提供一种用于CT扫描系统的区域检测器阵列，该区域检测器阵列具有非常高的效率和灵敏性以及经济性和可靠性。最重要的是，由于其独特结构的结果，本专利技术的检测器阵列在包括了振动和温度波动的扫描系统的工作条件下具有很高的空间稳定性。根据本专利技术的一个方面，一种用于CT扫描系统的区域检测器阵列包括a.一用于支承检测器阵列的基片；b.以二维阵列布置在基片上的多个二极管；c.一个位于基片上、用于将二极管产生的电信号传送至一个信号处理装置的元件；d.一设置在二极管阵列上方且与其面接的闪烁体晶体组件。闪烁体晶体组件包括多个单独的闪烁体晶体，及用于以与光电二极管阵列对应的二维阵列布置所述晶体的装置。所述晶体组件在扫描系统运行期间对检测器阵列提供相当大的尺寸稳定性。每一闪烁体晶体均基本上对准并面接一对应的光电二极管。另外，每一晶体和光电二极管对均基本上与其它的晶体和光电二极管对形成电隔离和光隔离。在一个优选实施例中，用一组对准网格来布置并使闪烁体晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＣＴ扫描系统的区域检测器阵列，所述区域检测器阵列包括：ａ．一用于支承所述检测器阵列的基片；ｂ．多个以二维阵列布置在所述基片上的光电二极管；ｃ．位于所述基片上、用于将所述光电二极管产生的电信号传送至信号处理装置的装置； ｄ．一个设置在所述光电二极管阵列上方且与其面接的闪烁体晶体组件，所述晶体组件包括：ｉ．多个单独的闪烁体晶体；以及ｉｉ．用于以与所述光电二极管阵列对应的二维阵列布置所述闪烁体晶体并在扫描系统运行期间用于对所述检测器阵列提供相当大的尺寸 稳定性的装置；其中，每一所述闪烁体晶体均基本上与一相应的光电二极管对准并面接，并且每一晶体和光电二极管对都基本上与其它的晶体和光电二极管对形成电隔离和光隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维A谢弗，西蒙乔治哈蒂昂，索林马尔科维奇，
申请(专利权)人：模拟技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]