用于X射线探测器的探测器模块的制作方法

本发明涉及一种用于x射线探测器的探测器模块、x射线探测器和包括这种x射线探测器的x射线计算机断层成像设备。背景技术：1、无论特定术语的语法性别如何，具有男性、女性或者其他性别身份的人都包括在内。2、x射线探测器通常用于患者的医学成像检查。在x射线计算机断层呈现设备(ct设备)中，例如x射线探测器和x射线源相互径向对置地位于转子上。在待成像的对象被扫描的过程中，该对象被定位在ct设备的检查区域中，并且x射线源和x射线探测器围绕该对象旋转，而x射线源发射出x射线。穿透对象的x射线被x射线探测器的一个或多个探测器元件、也称探测器像素或像素元件检测到，并且基于局部检测到的x射线生成测量信号。由于x射线在穿透对象时根据对象的局部特性交互作用，并且尤其被削弱，可以通过该方式推测出对象的特性。3、为了抑制在拍摄时生成的散射(其会导致变差的图像质量)，x射线探测器配备有防散射栅格，以下也称为散射准直器(英文作：anti-scatter grid,asg)。现代的ct设备在此通常配备所谓的3d散射准直器，其基本上具有三维的栅格结构。散射3d散射准直器实现了在径向(φ-方向,旋转方向)和在轴向(进给方向，其垂直于旋转方向)上对散射的抑制。此外，除了这种三维的栅格结构之外，还可以在散射准直器的简化应用中使用仅仅在一个方向设置准直壁的散射准直器，并且由此仅抑制这一方向上的散射。4、用于ct设备的x射线探测器通常由固定在x射线探测器的支架单元中的各个模块组成。在此，各个模块至少由散射准直器和用于探测x射线的传感器单元组成。通常，这些功能单元安装在探测器模块所包含的支架(模块支架)上，所述支架又包括用于将该模块固定在x射线探测器中的器件。5、一方面对此已知的是，散射准直器与传感器单元粘接，并且该单元固定在模块支架上，所述模块支架设计用于固定在x射线探测器中。此外还已知一些构造，其中，无论是传感器单元还是散射准直器都相对于模块支架单独地连接，其中，散射准直器则桥状地跨越传感器单元。6、特别地、然而并非仅在ct中对于理想的图像质量关键的在于，成像构件非常精确地相互定向和组装。这因此也适用于x射线探测器的散射准直器相对于传感器单元的布置或其在x射线探测器本身中的布置。技术实现思路1、因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于x射线探测器的探测器模块，所述探测器模块降低了散射准直器与传感器模块之间出现的公差，或者降低了该模块在x射线探测器中的位置的公差。此外，本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种改进的x射线探测器和改进的x射线计算机断层成像设备。2、所述技术问题通过独立权利要求的特征解决。在以下的描述中阐述了本发明的有利的和本身部分地具有创造性的实施方式和扩展设计。3、本发明涉及一种用于x射线探测器的探测器模块，所述探测器模块包括至少一个用于探测x射线的传感器单元、至少一个与所述传感器单元堆叠布置的散射准直器，其中，所述传感器单元固定在散射准直器上，并且其中，散射准直器具有固定器件，其用于将探测器模块固定在x射线探测器的支架单元上。4、所述传感器单元通常具有转换器单元和配属于所述转换器单元的读出单元，所述转换器单元构造用于将入射的x射线转换为电信号，所述读出单元又构造用于处理来自转换器单元的电信号。5、所述转换器单元在此可以包括直接转换或者间接转换的转换材料。x射线或者x射线光子可以在直接转换的传感器单元中通过适宜的转换材料转换成电信号。例如可以使用cdte、czt、cdzntese、cdtese、cdmnte、inp、tlbr2、hgi2、gaas或者其他材料作为转换器材料。x射线或者光子可以在间接转换的传感器单元中通过适宜的转换材料转换成光，并且借助光学耦连的光电二极管、尤其是光电二极管阵列转换成电脉冲。作为转换材料在此通常使用闪烁体、例如gos(gd2o2s)、csj、ygo或者lutag。所述转换器单元尤其可以沿着与堆叠布置结构的堆叠方向垂直的两个方向具有面状的伸展结构。所述转换器单元可以一体式地构造或者由多个转换器元件组成，这些转换器元件沿着面状的伸展结构彼此相邻地定位。6、读出单元通常用于将馈入转换器单元的电信号数字化。然而其也可以设置进一步的处理。读出单元例如可以实现为asic(专用集成电路)。也可以为一体式或组合式传感器单元配置多个读取单元。7、传感器单元通常在间接转换或直接转换这两种类型中分别包括多个像素元件，即能够独立地读取的最小的面状的区域。为了读出，每个像素均与读出单元的对应配属的分析像素元件相连。8、在有利的设计方式中，转换器单元实施为间接转换的转换器单元。这简化了散射准直器在转换器单元上的直接固定，因为所使用的转换材料通常在是机械耐用的且不那么易损的。9、按照本发明，散射准直器与传感器单元处于堆叠布置结构中。当探测器模块应用在这种x射线探测器中时，堆叠布置结构的堆叠方向与用于照射x射线探测器的x射线的入射方向基本上平行。10、散射准直器具有多个准直器壁，散射准直器壁在至少一个第一方向上垂直于堆叠方向相邻地布置。所述第一方向则尤其基本上垂直于入射方向延伸。所述准直器壁基本上平行于对叠方向地构造或者说定向，并且沿第一方向相邻布置，其中，可以包括与堆叠方向的平行定向的偏差，该偏差不大于10度，尤其小于5度。这包含的是，准直器壁朝向为照射x射线探测器所布置的x射线源的焦点略微倾斜地布置，x射线探测器包括散射准直器。准直器壁在此相互间各地布置，从而分别在两个相邻的准直器壁之间提供贯穿通道。基本上沿堆叠方向的定向允许x射线由入射方向贯穿通过散射准直器，相反，由入射方向散射的x射线则会被准直器壁吸收，散射的x射线会对图像质量产生负面影响。11、除了上述第一数量的准直器壁之外，散射准直器还可以具有第二数量的准直器壁，所述第二数量的准直器壁沿垂直于第一方向的第二方向且垂直于堆叠方向相邻布置。由此，提供了具有栅格状的准直器模块的3d散射准直器，所述3d散射准直器更好地实现了沿两个方向的散射抑制，并且由此允许改进的图像质量。12、准直器壁优选具有这样的材料，所述材料吸收x射线，从而确保在成像应用中的对象被照射和透射时出现的散射至少沿第一方向以充分程度被抑制。准直器壁尤其具有这样的材料，所述材料剧烈吸收x射线，也即对于x射线具有高吸收系数，例如具有较之骨骼组织更高的吸收系数。准直器壁尤其可以具有金属材料。优选地，准直器壁具有钨。然而多个准直器也可以具有铅、钼、锌或其他材料或复合材料。13、传感器单元在散射准直器上的固定设计为，该连接部能承受在成像应用中的作用力。在固定之前，散射准直器相对于传感器单元、尤其像素元件定向。14、通过传感器单元与散射准直器的粘接，可以实现传感器单元在散射准直器上的固定。有利地，可以提供牢固的连接。在此，优选地使用粘结剂，所述粘结剂不妨碍x射线的探测以致损害图像质量。优选地，粘结剂包含具有较之准直器壁材料更低的吸收系数的材料。在有利的设计方式中，用于传感器单元与散射准直器的粘接的粘结剂层吸收图像有效辐射量的百分之五以下，优选3％以下。所述图像有效辐射量可以表示尤其在无粘结的情况下在穿过散射准直器之后入射在探测器元件的探测面上或有探测器元件探测到的辐射量。粘结剂可以例如基于环氧树脂、丙烯酸树脂或其他注塑物料或粘合材料。15、例如与闪烁体的粘合也可以利用反射粘合剂实现。然而也可以使用非反射性的粘结剂。16、构造在散射准直器上的固定器件用于探测器模块在x射线探测器的支架单元上的固定，所述探测器模块包括由传感器单元和散射准直器组成的堆叠布置。所述固定器件可以通过不同的方式实现，只要其适用于实现探测器模块在x射线探测器中的稳定固定即可，所述固定器件还在成像应用中的作用力、例如在ct成像时作用在模块上的离心力作用下保持不变。在此，固定器件可以和与该固定器件适配的(对应)固定器件共同作用在x射线探测器的支架单元上。固定器件可以例如构造为孔、凹空或销。孔尤其可以构造为：所述孔设计用于支架单元与探测器模块之间的螺纹连接。可以在散射准直器上构造不同的固定器件，例如可以在散射准直器的一侧上构造用于螺纹连接的孔，并且在另一侧上构造销。17、支架单元通常构造为，能够使多个探测器模块固定在支架单元上。支架单元可以构造(支架)框架，在所述框架内部可以布置并固定一个或多个探测器模块。支架单元可以尤其是x射线探测器的壳体的一部分。18、由于借助构造在散射准直器上的固定器件(所述固定器件用于模块在x射线探测器上的固定)可以有利地实现的是，不同于包括由传感器单元和散射准直器组成的堆叠布置结构的探测器模块在模块支架上的固定(通过该模块支架又实现在x射线探测器中的固定)，摒除了在传感器单元相对于支架进行安装时出现的公差。由此可以使传感器单元更精确地安置在支架单元中、也即x射线探测器中。此外，不同于传感器单元和散射准直器在模块支架上的单独固定，还摒除了在模块支架上的相对布置中的公差链。此外，通过节省模块支架还可以实现成本效益高的构件。19、在有利的构造方式中，散射准直器可以尤其具有准直器模块，该准直器模块包括多个准直器壁和分别在准直器模块的两个相互对置的外侧面上的固持元件，固定器件构造在所述固持元件上。在此，所述外侧面尤其是指准直器模块的平行于堆叠布置的堆叠方向延伸的面状延展部的侧面。固持元件可以尤其构造在x射线探测器中没有设置探测器模块序列的那些侧面上。当探测器模块应用于ct设备中时，这尤其指沿旋转轴线、也即z轴线的方向。20、固持元件可以构造为，所述固持元件利用相应的材料或通过其几何设计具有更高的机械稳定性、具有更高壁厚的形式。固持元件尤其是在传感器单元的面状范围、尤其传感器单元的转换器单元的面状范围外部，以便避免不利影响x射线的探测。固持元件可以与准直器模块一体式呈现，或者仅与准直器模块连接、例如粘接。例如可以使用环氧树脂。21、在粘接的情况下，固持元件和准直器模块可以分开制造，这样，例如固持元件可以使用比准直器模块更经济的方法或更经济的材料。22、另一方面，一体式制备能够使仅需通过一个制造工序就能够实现散射准直器的制造，降低了结构的复杂性，并可提高准直器的稳定性。23、例如，散射准直器可以使用快速制造技术(也称为增材制造技术)制造。可以考虑使用吸收辐射的金属粉末(例如钨、钼或钽)进行选择性激光熔化。24、特别是，固持元件可以具有有利于将模块固定到支架单元上并与之相匹配的形状。例如，它们可以具有沿某个方向上的延长部或者相对于准直器模块的凸出。例如，固持元件的形状可以与支架单元的设计相匹配。25、此外，固定器件可以构造在散射准直器与传感器单元相对置一侧，或者构造在散射准直器的其延展范围平行于堆叠布置的堆叠方向的一侧。有利的可以在于，例如与构造在散射准直器朝向传感器单元的一侧相比，这样的设计更便于安装。有利地，可以降低组装过程中损坏传感器单元的可能性。26、根据探测器模块的一种变型方案，散射准直器还具有调校器件，用于在通过固定器件固定之前至少沿一个方向、例如沿ct设备的旋转方向或垂直于ct设备的旋转方向进行散射准直器与支架单元的相对定位。调校器件还可以实现沿一个以上方向的相对定位。尤其地，调校器件可以与在支架单元上构造的适配的(对应)调节器件配合作用。有利地，相对于支架单元的定位可以方便地通过具有简单方式且定向位置的固定器件实现。例如，调校器件可以构造为导向销或凹空。例如，通过导向销形式的调校器件，可以实现相对于支架单元的校准，同时，通过借助处于定向状态的固定器件的螺纹连接，可以固定散射准直器的位置。调校器件例如也可以构造为散射准直器上的止挡面，与所述之当面与支架单元的设计配合作用。当然，也可以采用其他形式的调校器件。27、根据一种设计方案，散射准直器至少有一个用于传感器单元的止挡元件，用于将传感器单元相对于散射准直器定位。然后，传感器单元在堆叠布置中与止挡元件形成止挡。28、有利地，传感器单元相对于散射准直器的校准可以被更简便地实现。止挡元件可以例如构造为凸起的形式，该凸起突伸超出准直器的面向传感器单元的出射面，所述凸起构成用于传感器单元的止挡面。例如，至少一个止挡件可以在散射准直器的准直器壁上构造，其形式为沿堆叠方向超出准直器壁高度的凸起。止挡元件尤其布置在散射准直器上，从而在堆叠布置中，散射准直器的射线出口侧的面向传感器单元的表面(该表面在提供堆叠布置时用于布置传感器元件)至少在一侧受到止挡元件的止挡面的限制。尤其可以设置多个止挡元件，所述止挡元件分散地布置在散射准直器上，从而所述多个止挡元件至少在两侧限定出与应堆叠布置的传感器元件的面状范围相等的表面，以便改进沿两个方向的定向。29、止挡元件可以由与散射准直器的准直器壁相同的材料构成。止挡元件可与准直器壁一体成型，并可安装在准直器壁上。然后，可以通过一个共同的生产步骤中将止动元件连同准直器壁共同制造，所述止挡元件布置在该准直器壁上。采用所谓的快速制造技术可以特别容易地实现准直器壁设计的高度可变性。30、根据一种设计方案，至少一个止挡元件也可以相对于散射准直器分离。例如，止挡元件通过预定断裂点与散射准直器相连，所述预定断裂点的形式为孔隙率增加的区域或壁厚变薄的区域。有利地，在相对定位后分离止挡元件可以防止该止挡元件妨碍进一步的安装步骤。31、本发明还涉及一种散射准直器，该散射准直器包括固定器件，用于上述任一项变型方案的探测器模块。32、尤其地，散射准直器可以根据与探测器模块相关的散射光束准直器的任一项变型方案提供。尤其地，散射准直器可以配备固持元件和/或止挡元件。有利地提供散射准直器，其减少在提供探测器模块和在将其安装到x射线探测器中时出现的定位公差。33、此外，本发明还涉及一种x射线探测器，其具有至少一个前述探测器模块和用于至少一个探测器模块的支架单元。34、按照本发明，前述在按照本发明的探测器模块的范畴中描述的所有变型设计方案也相应地可以在x射线探测器中实施。在探测器模块方面进行的描述以及前述优点也可相应地转用于按照本发明的x射线探测器。35、尤其地，x射线探测器可以包括多个相邻布置的探测器模块，从而有利地通过探测器模块的整体性实现更大的提供的探测面。36、尤其地，x射线探测器的支架单元可以具有(对应)固定器件，其相对于探测器模块的固定器件适配地构造，并且与探测器模块的固定器件配合作用，以固定探测器模块。尤其地，x射线探测器的支架单元可以具有(对应)调校器件，其相对于探测器模块的可能存在的调校器件适配地构造，并且与探测器模块的可能存在的调校器件配合作用，以实现探测模块在支架单元上的定位。尤其地，支架单元可以是x射线探测器的壳体的一部分。37、本发明还涉及一种x射线计算机断层成像设备，其包括根据前述变型方案之一所述的x射线探测器和与之相对置的x射线源，该x射线源设计用于利用x射线照射x射线探测器。38、为了拍摄对象，尤其可以将待成像的对象置于x射线源和探测器模块或者x射线探测器之间，并借助x射线源进行照射。39、前述在按照本发明的探测器模块和根据本发明的x射线探测器的范畴中描述的所有变型设计方案也相应地可以在x射线计算机断层成像设备中实施。在探测器模块和x射线探测器方面进行的描述以及前述优点也可相应地转用于按照本发明的x射线计算机断层成像设备。40、此外，在本发明的范畴中，针对本发明的不同实施方式所描述的特征也可以组合成本发明的其它实施例。除了本发明的在本技术书中明确描述的实施方式之外，还可以考虑本发明的多个其他实施方式，技术人员可以在不脱离本发明的由权利要求书所定义的范围的情况下实现这些实施方式。41、此外，不定冠词“一”或者“一个”的使用不排除相关的特征也可以存在多个。使用表述“具有”并不排除由“具有”这一表述关联的术语可能是相同的。例如所述ct设备具有所述ct设备。使用表述““单元”并不排除“单元”这一表述所指的物体可能具有多个在空间上相互分离的部件。