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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Fügeteile,
zwischen denen sich ein Fügespalt
befindet, mit einem Verbindungsmedium, welches einem Abgabemittel
zugeführt
wird. Die Erfindung betrifft außerdem
ein nach diesem Verfahren hergestelltes Detektormodul, einen Detektormodule aufweisenden
Detektor für
Röntgenstrahlen
und ein einen derartigen Detektor aufweisendes Computertomographiegerät.
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In
vielen Bereichen der Technik ist es zur Herstellung eines aus mehreren
Komponenten zusammengesetzten Bauelementes oder Funktionsteils häufig erforderlich,
die Komponenten dauerhaft miteinander zu verbinden. Eine derartige
Problematik besteht auch bei der Herstellung eines Detektors für Röntgenstrahlen,
welcher einen Szintillator für
Röntgenstrahlen
und Fotodioden aufweist. Derzeit beispielsweise in Computertomographiegeräten eingesetzte
gattungsgemäße Detektoren
für Röntgenstrahlen
weisen eine Vielzahl eindimensional aneinander gereihter Detektormodule
auf. Jedes dieser Detektormodule umfasst ein mit einem Fotodiodenarray
verklebtes Szintillatorarray für
Röntgenstrahlen, wobei
die beiden Arrays möglichst
exakt zueinander ausgerichtet sein müssen, um ein Detektormodul
hoher Güte
zu erhalten. Insbesondere der Fügeprozess beim
Verkleben des Szintillatorarrays mit dem Fotodiodenarray bringt
jedoch Verschmutzungen mit Klebstoff in kritischen Randbereichen
durch das Ansetzen der Klebereinbringung an wenigstens einem der
Fügeteile
mit sich. Dabei ist es nahezu unmöglich, ein exakt definiertes,
zu applizierendes Volumen an Klebstoff vorzugeben, da aufgrund kleiner
Unebenheiten in einem Szintillatorarray und einem Fotodiodenarray
praktisch nie ein reproduzierbar einstellbares Volumen zwischen
Szintillatorarray und Fotodiodenarray vorliegt und somit eine Dosierung
mit vorgegebenem Volumen entfällt.
Die bisher verwendeten Verfahren zum Verkleben des Szintillatorarrays mit
dem Fotodiodenarray waren auf eine eindimensionale Anreihbarkeit
der Detektormodule ausgerichtet. Dabei spielt ein Kleberüberschuss
an den zwei Rändern
eines Detektormoduls, die nicht neben anderen Detektormodulen platziert
werden, keine Rolle.
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Neuere
Entwicklungen in der Computertomographie zielen aber darauf ab,
immer mehr Zeilen zur Bildgebung zu verwenden. Zum Aufbau eines
Detektors ist daher die eindimensionale Aneinanderreihung von Detektormodulen
nicht mehr ausreichend. Daher beabsichtigt man, in modularer Bauweise durch
eine zweidimensionale Aneinanderreihung einzelner Detektormodule
einen flächigen
Detektor mit einer größeren Anzahl
von Zeilen zu erzeugen. Das setzt jedoch voraus, dass die Kanten
der aneinander anzureihenden einzelnen Detektormodule ohne Unebenheiten
durch Beschädigung
oder Verunreinigung durch Fertigungsmittel hergestellt werden, um
eine möglichst
homogene Detektorfläche
zu erhalten. Insbesondere dürfen
sich die mechanischen Positionsmaße nicht außerhalb der Toleranz bewegen
oder durch Fehleraddition außerhalb
der Toleranz geraten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden
zweier Fügeteile
anzugeben, bei dem die Verunreinigung durch ein Verbindungsmedium
an den Randbereichen der Fügeteile
möglichst
gering ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Detektormodul,
einen Detektormodule aufweisenden Detektor und ein Computertomographiegerät mit einem
Detektor anzugeben, wobei das Detektormodul eine möglichst
geringe Verunreinigung durch ein Verbindungsmedium an seinen Randbereichen
aufweist.
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Nach
der Erfindung wird die das Verfahren treffende Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren zum Verbinden zweier Fügeteile, zwischen denen sich
ein Fügespalt
befindet, mit einem Verbindungsmedium, welches einem Abgabemittel
zugeführt
wird, bei dem an dem Abgabemittel eine Front des Verbindungsmediums
erzeugt wird, der Fügespalt
und die Front des Verbindungsmedi ums derart relativ zueinander bewegt
werden, dass der Fügespalt
und die Front des Verbindungsmediums in Berührung miteinander gebracht
werden, so dass das Verbindungsmedium durch die wirkende Kapillarkraft
in den Fügespalt dringt,
und der Fügespalt
und das Abgabemittel relativ voneinander wegbewegt werden, wenn
der Fügespalt
mit Verbindungsmedium gefüllt
ist.
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Erfindungsgemäß ist es
also vorgesehen, das Verbindungsmedium direkt mit dem Fügespalt
in Berührung
zu bringen, wodurch Benetzung an den den Fügespalt begrenzenden Bereichen
der beiden Fügeteile
stattfindet. Das Verbindungsmedium dringt dann durch die wirkende
Kapillarkraft in den ca. 50 bis 200 μm breiten Fügespalt ein und füllt diesen
in der Regel vollständig
aus. Dabei läuft
das Verbindungsmedium nicht aus dem Fügespalt aus. Nachdem der Fügespalt
mit Verbindungsmedium gefüllt ist,
was visuell überwacht
werden oder auch zeitgesteuert erfolgen kann, werden der Fügespalt
und das das Verbindungsmedium abgebende Abgabemittel voneinander
getrennt, wobei nur ein vernachlässigbarer
Rest von Verbindungsmedium an der Stelle des Fügespalts bzw. an den den Fügespalt
begrenzenden Bereichen der Fügeteile
verbleibt, an der bzw. an denen das Verbindungsmedium mit dem Fügespalt bzw.
mit den Fügeteilen
in Berührung
gebracht worden ist. In der Regel handelt es sich hierbei um Reste des
Verbindungsmediums von kleiner als 0,01 mm Dicke. Auf diese Weise
kann eine nahezu von Verbindungsmedium verschmutzungsfreie Verbindung zweier
Fügeteile
erfolgen.
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Nach
einer Variante der Erfindung umfasst das eine Fügeteil eine Schicht eines Szintillators
vorzugsweise für
Röntgenstrahlen
und das andere Fügeteil
eine Fotodiode. Das eine Fügeteil
kann aber auch ein Szintillatorarray vorzugsweise für Röntgenstrahlen
und das andere Fügeteil
ein Fotodiodenarray umfassen, welche ein Detektormodul bilden.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung weisen die Fügeteile
wenigstens im Wesentlichen die gleiche Größe auf, d.h. die Fügeteile
haben im Wesentlichen die gleichen Längs- und Querabmessungen. Um
eine möglichst
von Verbindungsmedium verschmutzungsfreie Verbindung der beiden
Fügeteile
zu erreichen, ist es daher nicht möglich, wie bisher bei Fügeteilen
unterschiedlicher Größe bzw.
Abmessungen praktiziert, auf eines der Fügeteile im Bereich des Fügespalts
als Vorrat eine größere Menge
Verbindungsmedium aufzubringen, damit dieses dann in den Spalt kriecht
und der Spalt mit Verbindungsmedium ausgefüllt wird. Auf diese Weise könnte keine
von Verbindungsmedium wenigstens im Wesentlichen verschmutzungsfreie
Verbindung der beiden Fügeteile
erzielt werden. Eine solche ist aber mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich,
bei dem das Verbindungsmedium direkt an den Fügespalt gebracht wird, so dass
dieses durch die wirkende Kapillarkraft in den Fügespalt dringt.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das Verbindungsmedium in einem Vorratsbehälter aufgenommen,
welcher über
eine Leitung mit dem Abgabemittel in Verbindung steht, wobei die
Erzeugung der Front des Verbindungsmediums an dem Abgabemittel sowie
die Zufuhr des Verbindungsmediums zu dem Abgabemittel durch eine
vertikale Verstellung des Vorratsbehälters erfolgt. Durch eine Verstellung
des Vorratsbehälters
nach oben oder unten kann also die Zufuhr von Verbindungsmedium
zu dem Abgabemittel in einfacher Weise gesteuert werden, wodurch
auch eine angestrebte Automatisierung des Verfahrens möglich ist,
da sich das für
die Verbindung der beiden Fügeteile
notwendige Volumen an Verbindungsmedium selbstständig durch die Kapillarkraft
ergibt. Dadurch entfällt
eine gesteuerte Dosierung des Verbindungsmediums.
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Bei
dem Abgabemittel handelt es sich nach einer Ausführungsform der Erfindung um
eine Kanüle bspw.
eine Hohlnadel, der nach einer Variante der Erfindung als Verbindungsmedium
ein Klebstoff zugeführt
wird.
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Die
Lösung
der gegenstandsbezogenen Aufgabe erfolgt durch ein Detektormodul,
aufweisend wenigstens eine Schicht eines Szintillators für Röntgenstrahlen
und wenigstens eine Fotodiode, wobei das Detektormodul nach dem
vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhält
man Detektormodule, die an ihren Randbereichen nahezu keine Verschmutzung
durch ein Verbindungsmedium wie einen Klebstoff aufweisen, so dass
die Detektormodule unter Einhaltung von Positionsmaßen zweidimensional
aneinander angereiht werden können,
um einen flächigen
Detektor für
Röntgenstrahlung
zu bilden, welcher vorzugsweise in einem Computertomographiegerät eingesetzt
wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den beigefügten
schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 einen
Teil einer Vorrichtung zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 die
Anordnung der Fügeteile
relativ zu einem Abgabemittel von Verbindungsmedium,
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3 das
Eindringen von Verbindungsmedium in den Fügespalt,
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4 die
Trennung der Fügeteile
von dem Abgabemittel,
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5 zwei
miteinander verbundene Fügeteile,
und
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6 in
schematischer Weise den Aufbau eines Computertomographiegerätes.
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In 1 ist
eine Vorrichtung 1 gezeigt, welche zur Ausführung des
Verfahrens zum Verbinden zweier Fügeteile geeignet ist. Die Vorrichtung
umfasst einen Vorratsbehälter 2,
in dem ein Verbindungsmedium 3 aufgenommen ist. Der Vorratsbehälter 2 ist über eine
Leitung 4 mit einem Abgabemittel 5 verbunden.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
sollen mit der Vorrichtung 1 zwei Fügeteile miteinander verklebt
werden. Bei dem einen Fügeteil
handelt es sich um ein Szintillatorarray 7 für Röntgenstrahlung,
also um eine Schicht eines strukturierten Szintillators, und bei
dem anderen Fügeteil um
ein Fotodiodearray 8, welche Bestandteile eines Detektormoduls
sind. Die beiden quaderförmigen
Fügeteile,
welche in 2 nur zum Teil dargestellt sind, weisen
wenigstens im Wesentlichen die gleiche Größe auf. Sie sind also etwa
gleich lang, breit und dick, wobei die Fügeteile in der Regel deutlich
länger
und breiter als dick sind. Miteinander verklebt werden dabei zwei
Deckflächen
der Fügeteile.
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Aus
diesem Grund handelt es sich bei dem im Vorratsbehälter 2 aufgenommenen
Verbindungsmedium um einen Klebstoff 3, beispielsweise
dem Klebstoff Araldite 2020, welcher handelsüblich erhältlich ist. Der Vorratsbehälter 2 kann
beispielsweise aus Glas, Keramik, Metall oder einem anderen Stoff ausgebildet
sein. Bei der Leitung 4 handelt es sich in der Regel um
eine flexible Kunststoffleitung 4, die im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
mit einer Hohlnadel 5 als Abgabemittel verbunden ist. Wie in 1 mit
Hilfe des Doppelpfeils a angedeutet, kann der Vorratsbehälter 2 vertikal,
d.h. nach oben oder unten in Bezug auf die Erdoberfläche verstellt werden,
was durch in 1 nicht explizit dargestellte Mittel
manuell oder auch automatisch, beispielsweise mit Hilfe von Elektromotoren,
bewirkt werden kann. Durch die Niveauregulierung des Vorratsbehälters 2 kommt
es in Abhängigkeit
seiner vertikalen Stellung nach dem Prinzip der kommunizierenden
Röhren
an der Spitze der Hohlnadel 5 zur Ausbildung eines Tropfens 6 des
Klebstoffes 3. Durch eine Absenkung des Vorratsbehälters 2 kann
die Ausbildung des Topfens 6 wieder rückgängig gemacht werden.
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Zur
Verbindung des in 2 dargestellten Szintillatorarrays 7 und
des Fotodiodenarrays 8 wird der Vorratsbehälter 2 zu nächst derart
in seiner Höhe verstellt,
dass sich an der Hohlnadel 5, welche einen im Mikrometerbereich
liegenden Außen-
und Innendurchmesser aufweist, der in 1 gezeigte
Tropfen 6 des Klebstoffes 3 bzw. eine Kleberfront
ausbildet. Der Klebstoff 3 an der Spitze der Hohlnadel 5 weist dabei
eine sichtbare konkave Wölbung
auf.
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Das
Szintillatorarray 7 und das Fotodiodenarray 8 sind
derart zueinander ausgerichtet, dass zwischen diesen ein Fügespalt 9 definierter
Breite vorhanden ist. Der Fügespalt 9 hat
in der Regel eine Breite von ca. 50 bis 200 μm. In der Praxis erfolgt dies beispielsweise
derart, dass kleine Kugeln gleichen Durchmessers zwischen dem Szintillatorarray 7 und dem
Fotodiodenarray 8 angeordnet werden. Die Kugeln sind aus
einem Material, welches bei Wärmezufuhr
angeschmolzen werden kann und eine Fixierwirkung entfaltet, so dass
nach einer Abkühlung
das Szintillatorarray 7 und das Fotodiodenarray 8 unter Bildung
des Fügespalts 9 relativ
zueinander ausgerichtet sind. Das Szintillatorarray 7 und
das Fotodiodenarray 8 werden dabei nur einer geringen Wärmemenge
ausgesetzt, so dass keine Beschädigungen der
beiden Arrays erfolgen. Das Verfahren der Ausrichtung der Arrays 7 und 8 ist
in den Figuren nicht explizit dargestellt.
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Nach
erfolgter Ausrichtung des Szintillatorarrays 7 und des
Fotodiodenarrays 8 werden diese und die Hohlnadel 5 derart
relativ zueinander bewegt, dass der Fügespalt 9 und die
Front 6 des Klebstoffs 3 in Berührung miteinander
gebracht werden. Wie in 2 durch den Pfeil b angedeutet,
werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer
nicht dargestellten Positioniervorrichtung die relativ zueinander
ausgerichteten Arrays 7 und 8 in Richtung auf
die Front 6 des Klebstoffs 3 bewegt. Indem der
Fügespalt 9 auf
die Oberfläche
der Front 6 des Klebstoffs 3 gesetzt wird, findet
Benetzung an den mit der Front 6 des Klebstoffs 3 in
Berührung
stehenden Bereichen des Szintillatorarrays 7 und des Fotodiodenar rays 8 statt,
so dass der Klebstoff 3 durch die Wirkung der Kapillarkraft
in den Fügespalt 9 dringt.
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Wie
in den 3 und 4 dargestellt, dringt der Klebstoff 3 durch
die Kapillarkraft vollständig
in den Fügespalt 9 ein,
wobei der Klebstoff 3 nicht aus dem offenen Fügespalt 9 hinaus
läuft.
An der Kontaktfläche 10 des
Szintillatorarrays 7 und an der Kontaktfläche 11 des
Fotodiodenarrays 8 mit dem aus der Hohlnadel 5 austretenden
Klebstoff 3 bildet sich ein benetzender Fleck aus.
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Wenn
der Fügespalt 9 mit
dem Klebstoff 3 vorzugsweise vollständig gefüllt ist, wird der Vorratsbehälter 2 abgesenkt,
wodurch der Klebstoff 3 an der Hohlnadel 5 praktisch
weg gesaugt wird, wie dies in 4 dargestellt
ist. Inwieweit der Fügespalt 9 gefüllt ist,
kann dabei visuell überwacht
werden oder aber zeitgesteuert erfolgen. Nach einer empirisch ermittelten
Durchschnittzeit plus eventueller Reservezeit wird dann nach der
ersten Benetzung der Vorratsbehälter 2 abgesenkt.
An der Kontaktfläche 10 des Szintillatorarrays 7 und
an der Kontaktfläche 11 des Fotodiodenarrays 8 verbleibt
ein Rest 13 an Klebstoff 3, welcher jedoch aufgrund
seiner geringen Dicke, welche in der Regel weniger als 0,01 mm beträgt, vernachlässigbar
ist und welcher der noch zu erläuternden,
anschließenden
Verwendung des das Szintillatorarray 7 und das Fotodiodenarray 8 umfassenden
Detektormoduls 12 nicht entgegen steht. Die zu dem Detektormodul 12 miteinander
verbundenen Arrays 7 und 8 werden anschließend von
der Hohlnadel 5 entfernt, so dass der in dem Fügespalt 9 vorhandene
Klebstoff 3 aushärten
kann.
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Als
Ergebnis des Verfahrens erhält
man das in 5 gezeigte Detektormodul 12,
welches in Bezug auf die 2 bis 4 um 90° gedreht
ist. Dieses Detektormodul 12 dient bevorzugt zum Aufbau eines
Detektors für
Röntgenstrahlen,
insbesondere eines Detektors für
ein Computertomographiegerät. Zum
Aufbau eines großflächigen Detektors
in modularer Bauweise werden mehrere derartige Detektormodule 12 zweidimensional
aneinander gereiht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Verbindung
des Szintillatorarrays 7 mit dem Fotodiodenarray 8 dabei
praktisch ohne Verschmutzung durch den Klebstoff 3 an den
Rändern
des Szintillatorarrays 7 und des Fotodiodenarrays 8 erfolgt.
Der in 5 gezeigte verbleibende Rest 13 von Klebstoff
an dem Fügespalt 9 ist
dabei so gering, dass die für
den Aufbau des zweidimensionalen Detektors erforderlichen Positionsmaße der Detektormodule 12 relativ
zueinander eingehalten werden können,
um einen zweidimensionalen Detektor hoher Güte zu erhalten.
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Ein
aus Detektormodulen 12 aufgebauter Detektor 14 ist
in 6 als Bestandteil eines Computertomographiegerätes gezeigt.
Das in 6 in schematischer Weise dargestellte Computertomographiegerät umfasst
dabei in an sich bekannter Weise eine Röntgenstrahlenquelle 15.
Das von dem Fokus F der Röntgenstrahlenquelle 15 ausgehende
Röntgenstrahlenbündel 19 wird
dabei mit in 6 nicht dargestellten, aber
an sich bekannten Blenden fächerförmig oder
pyramidenförmig
geformt. Das Röntgenstrahlenbündel durchdringt
ein zu untersuchendes Objekt 16 und trifft auf den aus
den Detektormodulen 12 aufgebauten Detektor 14 auf.
Der Detektor 14 umfasst eine Vielzahl nebeneinander liegender
und in φ-Richtung
also bogenförmig
verlaufender Detektorzeilen. Die Detektorzeilen sind dabei in z-Richtung hintereinander
angeordnet. Im Betrieb des Computertomographiegerätes drehen
sich die Röntgenstrahlenquelle 15 und
der Detektor 14 um das Untersuchungsobjekt 16,
wobei aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen Röntgenschichtaufnahmen von
dem Untersuchungsobjekt 16 gewonnen werden. Aus den mit
dem Detektor 14 ermittelten Signalen berechnet anschließend ein
Bildrechner 17 in an sich bekannter Weise eines oder mehrere
zwei- oder dreidimensionaler Bilder des Untersuchungsobjektes 16,
welche auf einem Sichtgerät 18 darstellbar
sind.
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Das
Verfahren wurde vorstehend am Beispiel der Verklebung eines Szintillatorarrays
für Röntgenstrahlen
und eines Fotodiodenarrays dargestellt. Es kann jedoch auch nur
ein Szintillator für
Röntgenstrahlen
mit einer Fotodiode nach dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander verbunden
werden. Bei dem Szintillatorarray bzw. dem Szintillator muss es
sich auch nicht notwendigerweise um ein Szintillatorarray für Röntgenstrahlen
bzw. einen Szintillator für
Röntgenstrahlen
handeln. Es kann sich also auch um einen anderen Szintillator, beispielsweise
für SPECT
handeln.
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Darüber hinaus
ist das erfindungsgemäße Verfahren
auch auf andere Fügeteile
anwendbar.
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Das
Computertomographiegerät
muss nicht notwendigerweise ein rotierende Röntgenstrahlenquelle und einen
rotierenden Detektor aufweisen. Wenn der Detektor bspw. als Ringdetektor
ausgebildet ist, ist dieser feststehend. Ebenso können an
dem Computertomographiegerät
bspw. mehrere Röntgenstrahlenquellen
vorgesehen sein, so dass auch diese nicht rotiert werden müssen.