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Dokumentenidentifikation DE10033613A1 31.01.2002
Titel Röntgen-Detektor
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Jermann, Frank, Dr., 81739 München, DE
DE-Anmeldedatum 11.07.2000
DE-Aktenzeichen 10033613
Offenlegungstag 31.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.01.2002
IPC-Hauptklasse G01T 1/202
IPC-Nebenklasse G01T 1/29   G21K 4/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Detektor mit einem Luminophor (2) zur Umwandlung von auf eine Eintrittsfläche (E) einfallender Röntgenstrahlung in sichtbares Licht (6) und einer nachgeschalteten Einrichtung (1) zur Erfassung des aus einer Austrittsseite des Luminophors (2) austretenden Lichts (6). Zur Verringerung der Signaldrift wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zumindest die Eintrittsseite (E) für einen vorgegebenen Bereich des Spektrums sichtbaren Lichts (6) durchlässig ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Detektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung von Röntgen-Detektoren kommen feste Leuchtstoffe bzw. Luminophore zum Einsatz, welche einfallende Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umwandeln. Das sichtbare Licht kann z. B. mittels einer Fotodiode erfaßt und ausgewertet werden. Als Luminophor wird z. B. für einen Detektor im Bereich der Röntgen-Computertomographie eine aus Gd2O2S:Pr hergestellte Keramik eingesetzt. Zur Erhöhung der Lichtausbeute sind alle Seiten des Luminophors mit Ausnahme einer der Fotodiode zugewandten Austrittsseite mit einer Reflexionsschicht versehen.

Aus der EP 0 440 853 B1 ist ein Speicherleuchtschirm bekannt. Dabei ist eine Seite des Leuchtstoffs mit einer Reflexionsschicht versehen, welche für die Anregungsstrahlen, nicht jedoch für das angeregte Licht transparent ist. Das angeregte Licht wird in Richtung des Detektors reflektiert, so daß es zum Signal beitragen kann.

Bei Luminophoren tritt das Problem auf, daß mit zunehmender Dosisleistung der anregenden Strahlen eine Signaldrift zu beobachten ist. Diese Signaldrift führt z. B. zur Bildung von Artefakten bei mittels Röntgen-Computertomographie hergestellten Bildern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgen-Detektor anzugeben, der eine möglichst geringe Signaldrift zeigt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest die Eintrittsseite für einen vorgegebenen Bereich des Spektrums des sichtbaren Lichts durchlässig ist. - Damit gelingt es überraschenderweise, einen Detektor mit erheblich verringerter Signaldrift bereitzustellen.

Untersuchungen haben ergeben, daß die Signaldrift durch eine Änderung der Absorptionskonstanten α hervorgerufen wird. Die Absorptionskonstante α wiederum ist abhängig von der Wellenlänge des Lichts λ. Je nach verwendetem Material des Luminophors tragen bestimmte Wellenlängenbereiche des sichtbaren Lichts besonders stark zur Signaldrift bei. Indem die Eintrittsseite nur für einen vorgegebenen Bereich des Spektrums des sichtbaren Lichts durchgängig ist, kann erreicht werden, daß genau derjenige Anteil des Spektrums nicht reflektiert wird, welcher die Signaldrift negativ beeinflußt. Die Signaldrift wird verringert.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Eintrittsseite mit einer einen vorgegebenen Bereich des sichtbaren Lichts reflektierenden Transmissions-/Reflexionsschicht versehen ist. Die Seitenflächen des Luminophors können mit einer Reflexionsschicht versehen sein. Die vorgeschlagene Ausgestaltung bietet eine verringerte Signaldrift sowie gleichzeitig eine gute Lichtausbeute.

Zweckmäßigerweise ist der Luminophor aus einer Gd2O2S: Pr-Keramik hergestellt. Ein solcher Luminophor ist chemisch stabil und zeigt eine hohe Quantenausbeute. Die Reflexionsschicht kann zumindest abschnittsweise durch eine schwarze Schicht ersetzt sein. Eine solche Schicht bewirkt eine besonders geringe Reflexion des sichtbaren Lichts. Sie kann zweckmäßigerweise an den Seitenflächen des Luminophors aufgetragen sein.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, daß der Luminophor an seiner Austrittseite auf eine Fotodiode aufgebracht ist. Das so gebildete Detektorelement kann Bestandteil eines Detektors für einen Röntgen-Computertomographen sein. Es kann sich dabei um einen ein- oder mehrzeiligen Detektor handeln.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Detektorelements nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Detektorelement.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Detektorelement ist auf eine Fotodiode 1 ein Luminophor 2 aufgeklebt. Das Luminophor 2 besteht vorzugsweise aus einer aus Gd2O2S:Pr hergestellten Szintillatorkeramik. Eine Eintrittsseite E sowie Seitenflächen S sind mit einer Reflexionsschicht 3 ummantelt.

Wenn ein Röntgenquant 4 auf ein Leuchtzentrum 5 im Luminophor auftrifft, wird die eingestrahlte Energie insbesondere in Licht 6 umgewandelt. Das Licht 6 breitet sich im Luminophor aus. Es wird an den Reflexionsschichten 3 reflektiert und gelangt schließlich in die Fotodiode 1. Dort wird die auftreffende Lichtintensität in ein dazu korrespondierendes Spannungssignal umgewandelt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist werden die im Luminophor 2 gebildeten Lichtquanten 6 z. T. mehrfach an den Reflexionsschichten 3 reflektiert, bevor sie auf die Fotodiode 1 auftreffen. Untersuchungen haben gezeigt, dass gerade Lichtquanten 6 mit einem langen Weg durch das Material zur Signaldrift beitragen.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Detektor ist eine an der Eintrittsseite E vorgesehene Transmissions-/Reflexionsschicht 7 für einen vorgegebenen Spektralbereich des sichtbaren Lichts transparent ausgebildet. Bestimmte die Signaldrift negativ beeinflussende Wellenlängen des Lichts werden an der Transmissions-/Reflexionsschicht 7 nicht reflektiert; sie treten aus dem Material aus und tragen zur Signalbildung nicht mehr bei. Das Signal wird in diesem Fall vorwiegend durch Lichtquanten 6 bestimmt, welche einen kurzen Weg im Material durchlaufen. Derartige Lichtquanten 6 tragen kaum zur Signaldrift bei.

Die Transmissions-/Reflexionsschicht 7 kann z. B. in Form eines wellenlängenselektiven Spiegels ausgebildet sein, der für einen Teil des angeregten Spektrums transparent ist. Ein solcher wellenlängensensitiver Spiegel kann z. B. durch Bedampfen im Hochvakuum hergestellt werden. Er kann aus einem Mehrschichtsystem von Kryolith Na3ALF6 und ZnS bestehen. Die Anzahl der Gitterschichten muss auf die zu separierenden Wellenlängen des Spektrums optimiert sein.

Die an den Seitenflächen S vorgesehene Reflexionsschicht 3 kann auch durch eine das sichtbare Licht absorbierende Schicht ersetzt sein. In diesem Fall ist zwar die auf die Fotodiode 1 auftreffende Menge an Lichtquanten 6 nicht besonders hoch. Die Signaldrift eines solchen Detektors ist gleichwohl erheblich verbessert.


Anspruch[de]
  1. 1. Röntgen-Detektor mit einem Luminophor (2) zur Umwandlung von auf eine Eintrittsseite (E) einfallender Röntgenstrahlung (4) in sichtbares Licht (6) und einer nachgeschalteten Einrichtung (1) zur Erfassung des aus einer Austrittsseite des Luminophors (2) austretenden Lichts (6), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Eintrittsseite (E) für einen vorgegebenen Bereich des Spektrums des sichtbaren Lichts (6) durchlässig ist.
  2. 2. Röntgen-Detektor nach Anspruch 1, wobei die Eintrittsseite (E) mit einer einen vorgegebenen Bereich des sichtbaren Lichts (6) reflektierenden Transmissions-/Reflexionsschicht (7) versehen ist.
  3. 3. Röntgen-Detektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei Seitenflächen (S) des Luminophors (2) mit einer Reflexionsschicht (3) versehen sind.
  4. 4. Röntgen-Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luminophor (2) aus einer Gd2O2S:Pr-Keramik hergestellt ist.
  5. 5. Röntgendetektor Anspruch 3 oder 4, wobei die Reflexionsschicht (3) zumindest abschnittsweise durch eine schwarze Schicht ersetzt ist.
  6. 6. Röntgendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luminophor (4) an seiner Austrittsseite auf eine Fotodiode (1) aufgebracht ist.






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