DE10021367C2

DE10021367C2 - Detector for computed tomography

Info

Publication number: DE10021367C2
Application number: DE10021367A
Authority: DE
Inventors: Guenter Hahn; Clemens Doubrava
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-05-03
Also published as: JP2003533026A; WO2001084629A3; WO2001084629A2; DE10021367A1; IL147329A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Detektor für Computer tomographen.The invention relates to a detector for computers tomography.

Nach dem Stand der Technik ist aus der DE 44 42 853 A1 ein Photodiodenarray für einen Detektor eines Computertomographen bekannt. Dabei sind auf einem Substrat eine Mehrzahl von Pho todioden zeilenförmig angeordnet. Ein Anschluß eines optisch aktiven Bereichs jeder Photodiode führt von dessen schmaler Seite weg und bildet auf dem Substrat einen Kontakt. Der Kon takt wird über einen Draht mit einer Auswerteelektronik ver bunden. Ein weiterer Anschluß der Photokathode wird z. B. durch das Substrat gebildet.According to the prior art, DE 44 42 853 A1 Photodiode array for a detector of a computer tomograph known. There are a plurality of Pho on a substrate todiodes arranged in a line. A connection of an optical active area of each photodiode leads from its narrower Side away and forms a contact on the substrate. The con clock is connected to evaluation electronics via a wire prevented. Another connection of the photocathode is z. B. formed by the substrate.

Das bekannte Photodiodenarray eignet sich nicht zum Aufbau dicht gepackter mehrzeiliger Photodiodenarrays, weil eine Vielzahl von Drähten zwischen jeder Zeile wegzuführen ist. Außerdem ist das Kontaktieren und Verlegen der Drähte kosten- und zeitaufwendig.The known photodiode array is not suitable for construction densely packed multi-line photodiode arrays because one Large number of wires between each line is to be carried away. In addition, contacting and laying the wires is cost- and time consuming.

Auch aus der DE 35 03 685 A1 ist ein Detektor für Computerto mographen mit einer Mehrzahl von zeilenförmig angeordneten Photodioden bekannt, wobei die Photodioden jeweils aus einem Substrat und einem an der Oberseite des Substrats vorgesehe nen optisch aktiven Bereich gebildet sind und auf dem optisch aktiven Bereich ein Szintillator angebracht ist. Der optisch aktive Bereich ist jeweils mit einem elektrischen Anschluss versehen, welcher bis zur Unterseite des Substrats der Photo diode reicht.DE 35 03 685 A1 also discloses a detector for computer detection mographs with a plurality of rows arranged Known photodiodes, the photodiodes each consisting of one Substrate and provided on the top of the substrate NEN optically active area are formed and on the optically a scintillator is attached to the active area. The optically active area is each with an electrical connection provided which to the bottom of the substrate of the photo diode is enough.

Aus der DE 198 41 423 ist ein aus einer Vielzahl von Einzel detektoren zusammengesetzter Detektor für einen Computerto mographen bekannt, dessen Einzeldetektoren auf einer Leiter platte gehaltert sind, welche die erforderlichen elektrischen Verbindungen auch zu den Einzeldetektoren mit diesen gegenü berliegenden Kontakten herstellt.DE 198 41 423 is one of a large number of individual Detectors composite detector for a computer to known mographs, whose individual detectors on a ladder plate are held, which the required electrical Connections also to the individual detectors with these overlying contacts.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst kompakt aufge bauten Detektor für einen Röntgen-Computertomographen an zugeben. Der Detektor soll möglichst einfach und kostengüns tig herzustellen sein.The object of the invention is to be as compact as possible built a detector for an X-ray computer tomograph to admit. The detector should be as simple and inexpensive as possible be able to manufacture.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11.This object is solved by the features of claim 1. Appropriate configurations result from the features of claims 2 to 11.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Detektor für Computer tomographen mit einer Mehrzahl von auf einer Leiterplatte zeilenförmig angeordneten Photodioden vorgesehen, wobei die Photodioden jeweils aus einem Substrat und einem an einer Oberseite des Substrats vorgesehenen optisch aktiven Bereich gebildet sind und auf dem optisch aktiven Bereich ein Szin tillator angebracht ist, und wobei ein zu einer Unterseite des Substrats reichender elektrischer Anschluß des optisch aktiven Bereichs einem auf der Oberseite der Leiterplatte an geordneten ersten Kontakt gegenüberliegt. Dabei weist der elektrische Anschluss einen am Rand des optisch aktiven Be reichs vorgesehenen zweiten Kontakt auf, wobei auf der dem optisch aktiven Bereich zugewandten Unterseite des Szintilla tors eine Metallisierung vorgesehen ist, so dass bei montier tem Szintillator der zweite Kontakt mit einem am Außenumfang des Substrats vorgesehenen, in einem zwischen zwei nebenein anderliegenden Photodioden gebildeten Spalt angeordneten elektrischen Leiter verbunden ist. - Der vorgeschlagene De tektor ist besonders kompakt aufgebaut. Er ist kostengünstig herstellbar. Die gegenüberliegende Anordnung des ersten Kon takts und des Anschlusses ermöglicht eine unmittelbare Kon taktierung. Eine Verdrahtung ist nicht erforderlich.According to the invention is a detector for computers tomographs with a plurality of on a printed circuit board provided in line-shaped arrangement, the Photodiodes each consisting of a substrate and one on one Top of the substrate provided optically active area are formed and a Szin on the optically active area tillator is attached, and being one to a bottom of the substrate-reaching electrical connection of the optical active area on the top of the circuit board orderly first contact. The electrical connection one at the edge of the optically active Be Reichs provided second contact, where on the optically active area facing underside of the scintilla metallization is provided so that when assembling scintillator the second contact with one on the outer circumference of the substrate provided, in a side by side between two other photodiodes arranged gap arranged electrical conductor is connected. - The proposed De tector is particularly compact. It is inexpensive produced. The opposite arrangement of the first Kon clocks and the connection enables an immediate con clocking of. Wiring is not required.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2-11. Sie werden anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Advantageous refinements of the invention result from the features of claims 2-11. They are based on the in the exemplary embodiments shown in the drawing are explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: eine schematische Querschnittsansicht der Bestand teile eines ersten Detektors, Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of the components of a first detector,

Fig. 2 den Detektor nach Fig. 1 im zusammengefügten Zu stand, Fig. 2 shows the detector according to Fig. 1 in the assembled to stand,

Fig. 3 eine ausschnittsweise schematische Draufsicht auf den Detektor gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a fragmentary schematic plan view of the detector according to Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines mehrzeiligen Detektorarreys nach dem Ausführungsbeispiel, und Fig. 4 is a perspective view of a multi-line detector array according to the embodiment, and

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht der Bestand teile eines zweiten Ausführungsbeispiels. Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of the components of a second embodiment.

In den Fig. 1 bis 4 ist schematisch der Aufbau eines ersten Detektors gezeigt. In Fig. 1 ist mit 1 eine Photodiode einer Photodiodenanordnung, mit 2 ein Szintillator und mit 3 eine Leiterplatte bezeichnet. Die Photodiode 1 besteht aus einem Substrat 4, das an seiner Oberseite OP einen optisch aktiven Bereich 5 aufweist. Das Substrat 4 ist vorzugsweise ein im wesentlichen aus Silizium hergestellter Chip. In Figs. 1 to 4 the structure is schematically shown a first detector. In Fig. 1, 1 is a photodiode of a photodiode array, a scintillator 2 and indicated by 3 a printed circuit board. The photodiode 1 consists of a substrate 4 which has an optically active region 5 on its top side OP. The substrate 4 is preferably a chip made essentially of silicon.

Der eine Anschluß der Photodiode 1 ist am optisch aktiven Be reich 5 angebracht und weist an dessen Rand einen zweiten Kontakt 6 auf. Im Zwischenraum zwischen zwei nebeneinander angeordneten Photodioden 1 ist ein elektrischer Leiter 7 eingebracht. Dabei kann es sich um einen zäh elastisch aushärtenden Leitgummi handeln. Vorteilhafterweise weist der elektrische Leiter 7 eine bevorzugte elektrische Leitfähigkeit in eine Richtung, nämlich von der Oberseite OP zu einer gegenüberliegenden Unterseite UP des Substrats 4, auf. An der Oberseite OP bildet der elektrische Leiter 7 einen dritten elektrischen Kontakt 8. - Der andere Anschluß der Photodiode 1 wird in herkömmlicher Weise durch das Substrat 4 oder einen weiteren (hier nicht gezeigten) Kontakt gebildet.One connection of the photodiode 1 is attached to the optically active region 5 and has a second contact 6 at its edge. An electrical conductor 7 is introduced in the space between two photodiodes 1 arranged next to one another. It can be a tough, elastically hardening conductive rubber. The electrical conductor 7 advantageously has a preferred electrical conductivity in one direction, namely from the top side OP to an opposite bottom side UP of the substrate 4 . The electrical conductor 7 forms a third electrical contact 8 on the top side OP. - The other connection of the photodiode 1 is formed in a conventional manner by the substrate 4 or another contact (not shown here).

Der Szintillator 2 besteht im wesentlichen aus Szintillator keramikelementen 9, die durch optisch reflektierende Septen 10 voneinander getrennt sind. Die Septen 10 sind elektrisch isolierend. An einer Unterseite US des Szintillators 2 ist im Randbereich jedes Szintillatorkeramikelements 9 eine Metalli sierung 11 aufgebracht. Die Metallisierung 11 ist vorzugs weise aus einer transparenten Legierung, insbesondere einer InSn-Legierung, hergestellt.The scintillator 2 consists essentially of scintillator ceramic elements 9 , which are separated from one another by optically reflective septa 10. The septa 10 are electrically insulating. On an underside US of the scintillator 2 , a metallization 11 is applied in the edge region of each scintillator ceramic element 9 . The metallization 11 is preferably made of a transparent alloy, in particular an InSn alloy.

Auf der Leiterplatte 3 befinden sich an deren Oberseite OL ein erster elektrischer Kontakt 12, der über einen die Lei terplatte 3 durchgreifenden Leiter 13 mit einem an der Unter seite UL der Leiterplatte 3 vorgesehenen weiteren Kontakt 14 verbunden ist.On the printed circuit board 3 there is a first electrical contact 12 on the upper side OL thereof, which is connected via a conductor 13 penetrating the conductor plate 3 to a further contact 14 provided on the underside UL of the printed circuit board 3 .

In Fig. 2 ist die Photodiode 1 mit dem darauf montierten Szintillator 2 gezeigt. Die Metallisierungen 11 verbinden el ektrisch leitend die zweiten elektrischen Kontakte 6 mit den dritten elektrischen Kontakten 8, so daß über den elektrischen Leiter 7 der elektrische Anschluss des optisch aktiven Bereichs 5 gebildet ist, der an der Außenseite bzw. Umfangsfläche der jeweiligen Photodiode 1 auf einem besonders kurzen Weg zur Leiterplatte 3 geführt ist. Bei der vorge schlagenen Anordnung ist es nicht erforderlich, vom zweiten elektrischen Kontakt 6 einen Draht zur Leiterplatte 3 zu führen. Eine solche Anordnung läßt sich zeit- und kostenspa rend herstellen. Ein den Szintillator 2 mit der Photodioden anordnung verbindender transparenter Klebstoff ist mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet.In FIG. 2, the photodiode 1 is shown having mounted thereon the scintillator 2. The metallizations 11 connect the second electrical contacts 6 with the third electrical contacts 8 in an electrically conductive manner, so that the electrical connection of the optically active region 5 is formed via the electrical conductor 7 , which is on the outside or peripheral surface of the respective photodiode 1 on a is particularly short route to the circuit board 3 . In the pre-proposed arrangement, it is not necessary to lead a wire from the second electrical contact 6 to the printed circuit board 3 . Such an arrangement can be produced in a time-saving and cost-saving manner. A transparent adhesive which connects the scintillator 2 to the photodiode arrangement is designated by the reference symbol 15 .

In Fig. 3 ist ausschnittsweise eine schematische Draufsicht der in Fig. 2 dargestellten Anordnung gezeigt. Daraus ist insbesondere ersichtlich, daß die Metallisierung 11 in Form eines schmalen Streifens ausgebildet ist. Im montierten Zu stand verbindet sie den zweiten 6 mit dem dritten elektri schen Kontakt 8. Sowohl der zweite 6 als auch der dritte elektrische Kontakt 8 sind jeweils breiter als die Metalli sierung 11 ausgebildet. So können Montagetoleranzen ausgegli chen werden.In Fig. 3 is a schematic plan view of the arrangement shown in Fig. 2 is partial shown. From this it can be seen in particular that the metallization 11 is designed in the form of a narrow strip. In the assembled state, it connects the second 6 to the third electrical contact 8 . Both the second 6 and the third electrical contact 8 are each wider than the metallization 11 . In this way, assembly tolerances can be compensated for.

In Fig. 4 ist in perspektivischer Ansicht ein Detektorarray gezeigt, das nach dem in den Fig. 1 bis 3 erläuterten Ausfüh rungsbeispiel hergestellt worden ist. Das Detektorarray um faßt insgesamt 16 Photodioden 1, auf denen jeweils ein Szin tillatorkeramikelement 9 montiert ist. Die Szitillatorkera mikelemente 9 sind voneinander durch Septen 10 optisch ge trennt. Die Photodiodenanordnung ist auf einer zusammenhäng enden Leiterplatte 3 aufgenommen. Ein solches Detektorarray kann eine Montageeinheit bilden, die wiederum auf eine wei tere Leiterplatte montiert werden kann. An der der Montage seite gegenüberliegenden Seite der weiteren Leiterplatte kann eine, z. B. in SMD-Technik montierte, Auswerteelektronik vor gesehen sein. Das ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau des Detektors.In Fig. 4, a detector array is shown in a perspective view, which has been produced for the exemplary embodiment explained in FIGS . 1 to 3. The detector array comprises a total of 16 photodiodes 1 , on each of which a Szin tillator ceramic element 9 is mounted. The Szitillatorkera mikelemente 9 are optically separated from each other by septa 10. The photodiode arrangement is accommodated on a coherent circuit board 3 . Such a detector array can form a mounting unit, which in turn can be mounted on a further circuit board. On the opposite side of the assembly side of the other circuit board, a. B. mounted in SMD technology, evaluation electronics can be seen before. This enables a particularly compact construction of the detector.

In Fig. 5 sind die Bestandteile eines zweiten Detektors ge zeigt. In der Photodiodenanordnung sind die Photodioden 1 ohne Zwischenschaltung eines elektrischen Leiters 7 nebeneinander angeordnet. Der Anschluss des optisch aktiven Bereichs 5 ist durch das Substrat 4 hindurch zu dessen Unter seite UP geführt und bildet dort einen vierten elektrischen Kontakt 16. Der andere elektrische Anschluß der Photodiode 1 weist einen ebenfalls an der Unterseite UP der Photodiode 1 vorgesehenen fünften elektrischen Kontakt 17 auf.In Fig. 5, the components of a second detector are shown ge. In the photodiode arrangement, the photodiodes 1 are arranged next to one another without the interposition of an electrical conductor 7 . The connection of the optically active region 5 is guided through the substrate 4 to its underside UP and forms a fourth electrical contact 16 there . The other electrical connection of the photodiode 1 has a fifth electrical contact 17 , which is also provided on the underside UP of the photodiode 1 .

Zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwi schen dem vierten 16 bzw. dem fünften elektrischen Kontakt 17 und dem ersten 12 und einem sechsten elektrischen Kontakt 18 auf der Oberseite OL der Leiterplatte 3 kann ein niedrig schmelzendes Lot 19 z. B. auf dem ersten 12 bzw. dem sechsten elektrischen Kontakt 18 aufgebracht werden. Nach dem Aufbrin gen der Photodioden 1 kann das elektrische Lot 19 durch Ein wirkung einer ausreichenden Temperatur zum Schmelzen und da mit eine unmittelbare, d. h. ohne die Verwendung eines Drahts, elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten 12, 16, sowie 17 und 18 hergestellt werden. Im übrigen erfolgt der Aufbau des Detektors analog zum ersten Ausführungsbeispiel.To produce an electrically conductive connection between the fourth 16 or the fifth electrical contact 17 and the first 12 and a sixth electrical contact 18 on the top OL of the circuit board 3 , a low-melting solder 19 z. B. be applied to the first 12 or the sixth electrical contact 18 . After Aufbrin gene of the photodiodes 1 , the electrical solder 19 by a sufficient temperature for melting and because with a direct, ie without the use of a wire, electrical connection between the electrical contacts 12 , 16 , and 17 and 18 can be made. Otherwise, the detector is constructed analogously to the first exemplary embodiment.

Der hier vorgeschlagene Detektor kann noch kompakter als der vorhergehende aufgebaut werden, weil der elektrische Leiter 7 zwischen den Photodioden 1 nicht mehr erfor derlich ist.The detector proposed here can be made even more compact than the previous one, because the electrical conductor 7 between the photodiodes 1 is no longer necessary.

Claims

1. Detector for computer tomograph having a plurality of on a circuit board (3) linearly arranged photodiode (1), wherein the photodiode (1) came from an Subs respectively (4) and one on the upper side (OP) of the substrate (4) provided optically active area ( 5 ) are formed and on the optically active area ( 5 ) a scintillator ( 9 ) is brought to, and wherein one to the underside (UP) of the subs ( 4 ) reaching electrical connection of the optically active area ( 5 ) on the top (OL) of the circuit board ( 3 ) arranged first contact ( 12 ) opposite, the electrical connection has a second contact ( 6 ) provided on the edge of the optically active region ( 5 ) and on the optically active Area ( 5 ) facing the underside (US) of the scintillator, a metallization is provided, so that when the scintillator ( 9 ) is mounted, the second contact ( 6 ) with a provided on the outer circumference of the substrate ( 4 ), i n arranged between two adjacent photodiodes ( 1 ) formed gap arranged Lei ter ( 7 ) is connected.

2. Detector according to claim 1, wherein the electrical conductor ( 7 ) is a tough-elastic hardening mass, preferably a conductive rubber.

3. Detector according to claim 1 or 2, wherein the metallization ( 11 ) is made of a transparent alloy, preferably egg ner InSn alloy.

4. Detector according to one of the preceding claims, wherein the scintillator ( 9 ) in a metallization ( 11 ) saving area by means of an optically transparent adhesive material ( 15 ) is attached to the photodiode ( 1 ).

5. Detector according to one of the preceding claims, wherein the one electrical connection through the substrate ( 4 ) through to a on the underside (US) of the substrate ( 4 ) is arranged th fourth contact ( 16 ) which contacts the first con ( 12 ) is opposite in the assembled state.

6. Detector according to one of the preceding claims, wherein another electrical connection of the photodiode ( 1 ) through the underside (US) of the substrate ( 4 ) or a contact provided there ( 17 ) is formed, which / in the assembled state a sixth contact ( 18 ) on the surface (OL) of the Lei terplatte ( 3 ) opposite.

7. Detector according to one of the preceding claims, wherein the first ( 12 ) and fourth ( 16 ) and / or the fifth ( 17 ) and sixth contact ( 18 ) are connected by means of a low-melting solder ( 19 ).

8. Detector according to one of the preceding claims, wherein a plurality of rows of photodiodes ( 1 ) are arranged next to one another, so that an area-like arrangement consisting of rows and columns is formed.

9. Detector according to one of the preceding claims, wherein the first ( 12 ) and / or sixth contact ( 18 ) is connected to a conductor ( 13 ) passing through the printed circuit board ( 3 ).

10. Detector according to one of the preceding claims, wherein on an upper side (OL) opposite lower side (UL) of the circuit board ( 3 ) is provided an electrical circuit manufactured in SMD technology.

11. Detector according to one of the preceding claims, wherein the electrical circuit is accommodated on a further printed circuit board which is mounted on the underside (UL) of the printed circuit board ( 3 ).