[发明专利]用于计算机断层电子设备热处理的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总的涉及计算机断层(CT)成像系统。更具体的，其涉及用于冷却与CT扫描器相关的电子设备的方法和设备。

背景技术

至少在一些CT成像系统结构中，固定地安装在地上的框架包括x射线源和辐射检测器阵列。该x射线源投射扇形束，其被准直以位于笛卡儿坐标系的X-Y平面内，且通常称为“成像平面”。该x射线束通过被成像的目标，诸如病人。该束在被目标衰减以后照射在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收的衰减的束辐射的强度依赖于目标的x射线束的衰减。该阵列的每个检测器元件产生独立的电信号，其为对检测器位置处的束衰减的测量。分别获得来自所有检测器的衰减测量，以产生传送曲线。该x射线源和检测器阵列与成像平面内的台架一起，且围绕要被成像的目标旋转。该x射线源通常包括x射线管，其发射x射线束。该x射线检测器通常包括用于准直在检测器处接收到的x射线束的准直器。闪烁器位于准直器附近，光电二极管定位在闪烁器附近。

通过与灵敏x射线检测器相关的电子设备和与包括x射线管本身的CT成像系统相关的其它部件产生的功率输出随着每个新一代的CT系统而增加。当封装空间保持恒定或者减小时，该功率输出增加。尤其是，用于将x射线输入转换为有用的电信号的电子设备正迅速成为CT系统内的主要热源，比得上处于稳定状态下x射线管。由于许多原因，使得这些电子设备的冷却困难。

为了提供较高的信号密度和减小电子噪声，电子设备移动更靠近x射线检测器。因此，高功率电子设备传导连接到x射线检测器中的高度温度敏感的光电二极管。此外，在模数转换器之间存在很小的空间，如果不是不切实际的，其也使得直接对流冷却困难。

通常用于现有CT检测器中的光电二极管只在窄的温度范围内工作。因此，任何热控制方案必须不但防止来自电子设备的热量到达光电二极管，而且防止过度冷却光电二极管的可能性。

有两个因素使得CT检测器台架中的直接对流冷却困难。第一个因素是台架内的空气温度通常与房间环境温度成比例地变化。通常，使用CT成像机器的房间的温度是规定的，且具有11℃的范围。冷却空气温度的变化可以导致这样的情况，即，热侧的热量流到光电二极管，且可能将光电二极管的温度升高到其设定点温度之上，该设定点温度通常为36℃±1℃。在另一极端情况下，最低的冷却空气温度可以将光电二极管冷却到超过其需要的或者最佳工作温度以外。阻碍直接对流冷却的第二个因素是CT系统上的电子设备旋转。该旋转易于引起通过可以接附到旋转侧的任何冷却风扇的气流速率的下降，这是由于风扇入口流边界条件的变化。也就是，因为入口速度向量易于朝着垂直于流的方向，所以台架盖子附近的流在风扇入口处产生较低的压力。台架的旋转也易于引起台架内的空气混合，从而导致冷却空气温度中的几乎瞬时的阶跃变化。在直接对流冷却系统中需要考虑的另一个因素在于，由于允许空气流过电子设备，所以为电场的进入产生了开口。这样，直接对流冷却对电磁干扰(EMI)屏蔽有负面影响。

发明内容

本发明提供一种局部旋转的制冷系统，以积极控制冷却系统的空气温度。本发明还提供了一种完全封闭的系统，这样，减少了电子设备的曝光和颗粒污染。使用风扇来在封闭物内再循环空气。本发明还提供了管道系统，以在模数转换器和在检测器阵列中产热的其它部件之间引导冷却空气。本发明还提供了在模数转换器上使用散热器，以最大化有效对流热交换的表面积的量。

将CT检测器电子设备封闭在冷却系统中提供了精确的温度控制，其实际上不受台架旋转的影响。系统的完全封闭也意味着优化EMI屏蔽，这样可以减少电子设备的局部屏蔽。局部电子设备屏蔽的减少减少了电子设备和x射线检测器光电二极管之间的固有的传导连接。

本申请的发明的优点在于，其消除了冷却空气温度波动的问题。此外，可以实现比通过简单使用房间空气实现的要低的冷却空气温度，增加了从电子设备去除功率的能力。这样的系统的另一个优点在于，电子设备的完全封闭提供了与电磁干扰(EMI)的隔绝。也就是，系统将几乎不受由于旋转产生的内部空气流变化的影响，且将提供最好可能的EMI屏蔽。

本发明的还有的优点在于，使用热电冷却器(TEC)消除了与将气-液型制冷系统放置到固定侧相关的选点问题。系统的完全封闭意味着优化EMI屏蔽，这样，电子设备的局部屏蔽可以减少。局部电子设备屏蔽的减少减少了电子设备和x射线检测器光电二极管之间的固有的传导连接。