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Unmittelbare Szintillatorbeschichtung zum Verlängern der Lebensdauer einer Strahlungsdetektoranordnung - Dokument DE102004059576A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004059576A1 07.07.2005
Titel Unmittelbare Szintillatorbeschichtung zum Verlängern der Lebensdauer einer Strahlungsdetektoranordnung
Anmelder GE Medical Systems Global Technology Company, LLC, Waukesha, Wis., US
Erfinder Hennessy, William Andrew, Schenectady, N.Y., US;
Baumgartner, Charles Edward, Niskayuna, N.Y., US;
Janiszewski, Paul Justin, Watervilet, N.Y., US;
Shaw, Jeffrey Jon, Ballston Lake, N.Y., US;
Wei, Ching-Yeu, Niskayuna, N.Y., US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 09.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004059576
Offenlegungstag 07.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.2005
IPC-Hauptklasse G01T 1/20
IPC-Nebenklasse G01T 1/29   
Zusammenfassung Eine Strahlungsdetektoranordnung (1000) enthält in einigen Aspekten ein Detektorsubstrat (1) und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray (20). Auf dem Detektormatrixarray ist ein Szintillatormaterial (3) aufgebracht und auf dem Szintillatormaterial ist eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) aufgebracht. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält eine Vielzahl von Teilschichten (310). Die Anordnung weist ferner eine schützende Abdeckung (2) auf, die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist, und ein Haftmaterial (6), das zwischen dem Detektorsubstrat und der Abdeckung angeordnet ist. Das Haftmaterial ist in einigen Konfigurationen so angeordnet, dass es mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht nicht in Berührung steht.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet von Strahlungsdetektoranordnungen und insbesondere Detektoranordnungen, die Beschichtungen zur Verbesserung der Langlebigkeit aufweisen. Solche Strahlungsdetektoranordnungen eignen sich besonders für den Einsatz in digitalen Röntgendetektoranordnungen, wie sie beispielsweise in Anwendungen für medizinische Untersuchungen oder industrielle Überprüfungen verwendet werden.

In einer Röntgendetektoranordnung ist ein amorphes Siliziumdetektorsubstrat mit einem in Dampf-(Gas)-Phase aufgebrachten Röntgenszintillatormaterial beschichtet. Das Szintillatormaterial erzeugt anhand der Absorption der Röntgenstrahlen isotropisch Photonen. Oberhalb der Szintillatorschicht ist eine reflektierende Schicht erforderlich, die dazu dient, Photonen, die in eine Richtung von dem Detektorsubstrat weg abgestrahlt werden, in Richtung des Detektorsubstrats zu reflektieren.

Ein wichtiger Faktor in medizinischen Bildgebungsanwendungen ist die räumliche Auflösung des Detektors. Um eine hohe Bildauflösung zu erreichen, dürfen Photonen, die in dem Szintillatormaterial über einem Detektorpixel erzeugt werden, lediglich durch das darunterliegende Pixel erfasst werden.

Photonen, die zu benachbarten Pixeln gestreut werden, vermindern die Schärfe des Bildes. Um die Streuung von Photonen zu reduzieren, wird das szintillatormaterial säulen- oder nadelförmig aufgedampft. Die einzelnen Nadeln sind voneinander getrennt und weisen Längen- und Seitenverhältnisse (Länge/Durchmesser) von 100:1 oder größer auf. Sich entlang der Szintillatornadeln bewegende Photonen werden aufgrund des höheren Brechungsindex von Szintillatormaterial gegenüber Luft in der Regel in die einzelne Nadel eingegrenzt, vorausgesetzt die einzelnen Szintillatornadeln berühren sich nicht. Das Szintillatormaterial Cäsiumjodid (CsJ) ist als ein stark hygroskopisches Salz bekannt. Wird CsJ-Szintillatormaterial Feuchtigkeit ausgesetzt, kann dies dazu führen, dass das CsJ-Szintillatormaterial die Feuchtigkeit absorbiert, was weiter bewirkt, dass die einzelnen CsJ-Szintillatornadeln "verschmelzen", was zu einer Minderung der Bildqualität des Detektors führt.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Einige Konfigurationen der vorliegenden Erfindung schaffen daher eine Strahlungsdetektoranordnung, die ein Detektorsubstrat und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray enthält. Auf dem Detektormatrixarray ist ein Szintillatormaterial aufgebracht, und auf dem Szintillatormaterial ist eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht aufgebracht.

Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält eine Vielzahl von Teilschichten. Die Anordnung weist ferner eine schützende Abdeckung auf, die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist, sowie ein Haftmaterial, das zwischen dem Detektorsubstrat und der Abdeckung angeordnet ist. Das Haftmaterial ist so angeordnet, dass es mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht nicht in Berührung steht.

In vielfältigen Konfigurationen schafft die vorliegende Erfindung ferner eine Röntgendetektoranordnung. Die Röntgendetektoranordnung enthält ein Detektorsubstrat und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray. Die Anordnung enthält ferner ein auf dem Detektormatrixarray angeordnetes Röntgenszintillatormaterial. Eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht ist auf dem Szintillatormaterial aufgebracht. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält eine Vielzahl von Teilschichten. Zu der Anordnung gehört ferner eine schützende Abdeckung, die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist; und ein Haftmaterial, das zwischen dem Detektorsubstrat und der Abdeckung angeordnet ist. Das Haftmaterial ist so angeordnet, dass es mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht nicht in Berührung steht.

Noch weitere Konfigurationen der vorliegenden Erfindung schaffen eine Strahlungsdetektoranordnung, die ein Detektorsubstrat und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray enthält. Die Anordnung weist ferner einen Kontaktfingerbereich auf, der auf dem Detektorsubstrat angeordnet und mit dem Detektormatrixarray elektrisch verbunden ist. Auf dem Detektormatrixarray ist ein Szintillatormaterial aufgebracht. Die Anordnung weist ferner eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht auf, die auf dem Szintillatormaterial angeordnet ist. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält eine Vielzahl von Teilschichten. Über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht ist eine schützende Abdeckung angeordnet. Die schützende Abdeckung ist mittels eines Haftmaterials an die Feuchtigkeit abhaltenden Schicht gebunden. Ferner ist die Feuchtigkeit abhaltende Schicht so angeordnet, dass ein Randabschnitt der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht zwischen dem Haftmaterial und dem Kontaktfingerbereich mit dem Detektorsubstrat haftend verbunden ist.

Weiter schafft die Erfindung in einigen Konfigurationen eine Röntgendetektoranordnung, die ein Detektorsubstrat und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray enthält. Die Röntgendetektoranordnung weist ferner einen Kontaktfingerbereich auf, der auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist und mit dem Detektormatrixarray elektrisch verbunden ist. Auf dem Detektormatrixarray ist ein Röntgenszintillatormaterial angeordnet. Eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht ist auf dem Szintillatormaterial aufgebracht. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält eine Vielzahl von Teilschichten. Die Röntgendetektoranordnung enthält ferner eine schützende Abdeckung, die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist. Die schützende Abdeckung ist mittels eines Haftmaterials mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht verbunden. Ferner ist die Feuchtigkeit abhaltende Schicht so angeordnet, dass ein Randabschnitt der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht zwischen dem Haftmaterial und dem Kontaktfingerbereich mit dem Detektorsubstrat haftend verbunden ist.

Vielfältige Konfigurationen der vorliegenden Erfindung schaffen auf diese Weise einen Strahlungsdetektor mit einer einkapselnden Szintillatorbeschichtung, die für ein Aufrechterhalten der physikalischen Trennung der Nadeln in Anwesenheit von Feuchtigkeit sorgt. Die einkapselnde Beschichtung ist in einigen Konfigurationen für sichtbares Licht sowie für eine zu erfassende Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, weitgehend transparent. Die Gesamteinwirkung von Feuchtigkeit auf den Szintillator ist in vielfältigen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung durch ein Abdichten gegen die umgebende Atmosphäre beschränkt. Darüber hinaus sind der Szintillator und die Detektormatrix in vielfältigen Konfigurationen vorteilhafterweise vor mechanischer Beschädigung geschützt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Schnittansicht, die Konfigurationen einer Strahlungsdetektoranordnung der vorliegenden Erfindung repräsentiert, bei der eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht angeordnet ist, um eine Szintillatorschicht abzudecken, und bei der ein Randabschnitt der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht innerhalb einer Haftdichtung zu liegen kommt.

2 zeigt eine Schnittansicht, die Konfigurationen einer Strahlungsdetektoranordnung der vorliegenden Erfindung repräsentiert, bei der eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht angeordnet ist, um eine Szintillatorschicht abzudecken und sich über einen Epoxidharzdichtungsbereich hinauszuerstrecken, so dass ein Randabschnitt der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht außerhalb des Epoxidharzdichtungsbereichs jedoch innerhalb eines Kontaktfingerbereichs zu liegen kommt.

Sowohl 1 als auch 2 veranschaulichen lediglich einen Abschnitt eines Querschnitts der entsprechenden Strahlungsdetektoranordnungen, die sich auf der linken Seite über den Bereich der Zeichnungen hinaus fortsetzen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft in einigen Konfigurationen eine Strahlungsdetektoranordnung, die ein Detektorsubstrat und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray enthält. Die Detektormatrix dient dazu, Licht in elektrische Signale umzuwandeln, die sich anschließend über eine Reihe von Kontaktfingern aus dem Detektor auslesen lassen. Die Anordnung sieht ferner ein Szintillatormaterial vor, das mindestens über dem Detektormatrixarray angeordnet ist, um einfallende Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, in Licht umzuwandeln. Die Anordnung weist ferner eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht auf, die eine Vielzahl von Teilschichten enthält, die auf das Szintillatormaterial aufgebracht sind. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält in einigen Konfigurationen eine einkapselnde Beschichtung, die auf das Szintillatormaterial aufgebracht ist, um ein Fusionieren der Szintillatornadeln in Anwesenheit von Feuchtigkeit zu verhindern, eine reflektierende Schicht, die dazu dient, Photonen, die andernfalls verloren gehen würden, zurück zu dem Detektor zu lenken, und eine oder mehrere Schichten, die auf der reflektierenden Schicht aufgebracht sind, um einen zusätzlichen Schutz gegen Feuchtigkeit vorzusehen und eine Konstruktion zu schaffen, die gegenüber Pinholedefekten unempfindlich ist. Einige Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sehen ferner eine Feuchtigkeit abhaltende, mechanisch schützende Abdeckung vor, die auf einer zu beiden Seiten eines Graphitharzkerns angebrachten Aluminiumfolie basiert. Die Abdeckung wird mittels eines Epoxidharzwulstes an dem Detektorsubstrat befestigt. Die Feuchtigkeit abhaltende, mechanisch schützende Abdeckung ist an dem Detektorsubstrat in einem Bereich zwischen der Detektormatrix und einem Satz von am Umfang angeordneten Kontaktfingern befestigt.

Eine auf dem Szintillator aufgebrachte einkapselnde Beschichtung erhält die Separation der Nadeln in Anwesenheit von Feuchtigkeit physikalisch aufrecht. Eine für die einkapselnde Beschichtung erwünschte Eigenschaft ist es, dass diese Beschichtung für sichtbares Licht sowie für die zu detektierende Strahlung, z.B. Röntgenstrahlung, weitgehend transparent ist. Die Gesamteinwirkung von Feuchtigkeit auf den Szintillator ist durch dessen Abdichtung gegen die umgebende Atmosphäre beschränkt. Eine Abdeckung ist vorgesehen, um den Szintillator und die Detektormatrix vor mechanischer Beschädigung zu schützen.

Eine geeignete einkapselnde Beschichtung ist ParyleneTM (eine Handelsmarke von Specialty Coating Systems, Inc. 5701 West Minnesota St. Indianapolis, IN 46241), und zwar wegen dessen Fähigkeit, in die winzigen Lücken zwischen den Szintillatornadeln einzudringen. Parylen ist für sichtbares Licht weitgehend transparent und lässt sich verhältnismäßig problemlos bei relativ niedrigen Temperaturen anwenden. Parylen ist preiswert in unterschiedlichen Formen zu beziehen, beispielsweise als Parylen-N (Para-Xylylen), Parylen-C (Monochloropolyparaxylylen), und Parylen-D (Dichlorpolyparaxylylen). Weiter Abwandlungen werden möglicherweise in der Zukunft entwickelt. Der Einsatz eines speziellen Typs von Parylen hängt von der speziellen Anwendung der Strahlungsbildgebungsvorrichtung ab. Darüber hinaus kann in der vorliegenden Erfindung eine beliebige Kombination von Typen von Parylen und eine beliebige Anzahl von Parylenteilschichten verwendet werden.

Die reflektierende Teilschicht kann Silber, Aluminium oder andere in hohem Maße reflektierende Metalle umfassen. In einigen Konfigurationen wird das Reflexionsvermögen der reflektierenden Schicht weiter mittels unterhalb des metallenen Reflektors angeordneter dielektrischer Schichten verbessert, z.B. MgF2, SiO, SiO2, TiO2 und dergleichen. Durch eine geeignete Wahl des Brechungsindex und der Dicke der dielektrischen Schichten wird das Reflexionsvermögen verbessert.

In einigen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind an der Oberseite der reflektierenden Teilschicht zusätzliche Teilschichten angeordnet. Solche zusätzliche Teilschichten sorgen für zusätzlichen Schutz gegen Feuchtigkeit und bilden eine Struktur, die hinsichtlich Pinholedefekten in den Metallfilmen und Oberflächenverunreinigungen durch Partikel unempfindlich ist. Sich abwechselnde Schichten von Parylen und entweder Titan- oder Aluminiummetall werden in einigen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung als geeignete zusätzliche Teilschichten verwendet, obwohl andere Materialien verwendet werden können, wie sie weiter unten angegeben sind. Die Anzahl der Schichten hängt von den Anforderungen der speziellen Anwendung ab, für die das Detektorarray verwendet wird. Viele andere Kombinationen von Schichten sind möglich, und das oben erwähnte Beispiel ist nicht als beschränkend zu bewerten.

In einigen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung ist auf der Oberseite der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht eine Feuchtigkeit abhaltende, mechanisch schützende Abdeckung angeordnet. Die Abdeckung ist an dem Detektorsubstrat mittels eines Haftwulstes befestigt, z.B. einem Epoxidharzwulst. Die Abdeckung hält Feuchtigkeit davon ab, in die Anordnung einzudringen, und sieht mechanischen Schutz vor. Die Zusammensetzung und Konstruktion der Abdeckung hängt von den jeweiligen Anforderungen der Anwendung hinsichtlich eines Schutzes vor mechanischer Beschädigung und vor Feuchtigkeit ab. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Feuchtigkeit abhaltende Abdeckung einen Graphit/Harz-Kern aufweisen, der auf beiden Seiten durch eine Aluminiumfolie bedeckt ist. Falls die Feuchtigkeit abhaltende Schicht für eine vorgegebene Anwendung für den Schutz gegen Feuchtigkeit ausreicht, kann die Abdeckung in erster Linie dazu dienen, die Anordnung vor mechanischen Stößen zu schützen. In solchen Fällen kann das Material der Abdeckung einen Kunststoff umfassen.

In einigen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf 1 ist in einer Strahlungsdetektoranordnung 1000 eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht 300 angeordnet, um eine Szintillatorschicht 3 abzudecken, wobei ein Randabschnitt 500 der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht 300 innerhalb einer Haftdichtung 6 zu liegen kommt. In einigen Konfigurationen ist die Strahlungsdetektoranordnung 1000 eine Röntgendetektoranordnung, und die Szintillatorschicht 3 basiert auf einem Röntgen-Szintillator (d. h. einem Szintillatormaterial). Geeignete Röntgen-Szintillatoren schließen Cäsiumjodid-(CsJ)-Nadeln ein. Der Begriff "Cäsiumjodidnadeln" soll in dessen Schutzbereich dotiertes CsJ, beispielsweise CsJ(Tl) und CsJ(Na), einschließen, ohne andere Formen von CsJ unbedingt auszuschließen. Einige andere geeignete Röntgen-Szintillatoren enthalten NaJ(Tl) und LiJ(Eu). Ein Röntgen-Szintillator kann Kombinationen von derartigen Szintillatoren aufweisen. Darüber hinaus soll die Liste der hier vorgesehenen geeigneten Röntgen-Szintillatoren ohne Anspruch auf vollständigkeit lediglich Beispiele angeben.

Das Szintillatormaterial 3 ist auf einem Detektormatrixarray 20 angeordnet und das Detektormatrixarray 20 ist auf einem Detektorsubstrat 1 angeordnet. (In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet Detektormatrixarray 20 gewöhnlich eine Gruppe von Photosensoren, die angeordnet sind, um Photonen zu erfassen, die in Antwort auf einfallende Strahlung aus dem Szintillatormaterial 3 austreten). Eine einkapselnde Beschichtung 4 ist auf der Szintillatorschicht 3 und auf einem Abschnitt des Detektorsubstrats 1 innerhalb der Haftdichtung 6 angeordnet, die auf einem geeigneten Epoxidharz basieren kann. Eine nicht erschöpfende Liste geeigneter Werkstoffe für die einkapselnde Beschichtung 4 umfasst Magnesiumfluorid (MgF2), Siliziumoxid (SiO), Aluminiumfluorid (AlF3), Titandioxid (TiO2), Siliziumdioxid (SiO2) und ein Polymer, das ein oder mehrere Arten von substituierten oder nicht substituierten Para-Xylylenmaterialien, oder Kombinationen davon enthält. Eine elektrische Verbindung mit Photosensoren des Detektormatrixarrays 20 wird über einen Kontaktfingerbereich 400 ermöglicht, der über eine (nicht gezeigte) elektrische Steckverbindung zugänglich ist.

Eine reflektierende Teilschicht 5 ist auf der einkapselnden Beschichtung 4 aufgebracht, um mindestens das Detektormatrixarray 20 abzudecken. Eine nicht erschöpfende Liste von für die reflektierende Teilschicht 5 geeigneten Werkstoffen umfasst Silber (Ag), Gold (Au), Aluminium (Al) und einen Polyesterfilm mit einer Schicht aus einem auf Druck ansprechenden Haftstoff, sowie Kombinationen davon.

Um den Schutz gegen Feuchtigkeit weiter zu verbessern, sind zusätzliche Teilschichten 310 auf der reflektierenden Teilschicht 5 angeordnet. Obwohl in 1 zwei zusätzliche Teilschichten 310 veranschaulicht sind, wird bei einigen anderen Konfigurationen, abhängig von den Anforderungen einer jeweiligen Anwendung, eine größere oder kleinere Zahl verwendet. In einigen Konfigurationen basieren die Teilschichten 310 auf sich abwechselnden Schichten von Metall (beispielsweise Titan oder Aluminium) und Parylen, allerdings sind andere Konfigurationen nicht auf diese Materialien beschränkt, und es können andere Materialien verwendet werden. Wünschenswerte Eigenschaften von Teilschichten 310 sind Abweisung von Feuchtigkeit, weitgehende Transparenz für die zu erfassende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlen) und Unempfindlichkeit gegen Pinholedefekte. Eine nicht erschöpfende Liste von Materialien umfasst Titan, Aluminium, Nickel, ein Polymer, das ein oder mehrere Arten von substituierten oder nicht substituierten Para-Xylylenmaterialien aufweist, Magnesiumfluorid (MgF2), Siliziumoxid (SiO), Aluminiumfluorid (AlF3), Siliziumdioxid (SiO2), Titandioxid (TiO2), eine Silikon einbettende Verbindung und Kombinationen davon. Zusammen mit der einkapselnden Beschichtungsschicht 4 und der reflektierenden Teilschicht 5 bilden die Teilschichten 310 eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht 300. Das Haftmaterial 6, beispielsweise ein geeignetes Epoxidharz, ist zwischen dem Detektorsubstrat 1 und einer Abdeckung 2 angeordnet, um die Abdeckung 2 an das Substrat 1 zu binden. Das Haftmaterial 6 ist so angeordnet, dass es ist mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht 300 nicht in Berührung steht. Die Abdeckung 2 kann ein beliebiges geeignetes schützende Material, beispielsweise Graphit oder aluminiumbeschichtetes Graphit sein. Wünschenswerte Eigenschaften eines Materials für die Abdeckung 2 sind Beständigkeit gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit und weitgehende Transparenz für die zu detektierende Strahlung (beispielsweise Röntgenstrahlung) sowie Reflexionsvermögen für sichtbares Licht.

In einigen anderen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 2 ist die Feuchtigkeit abhaltende Schicht 300 in einer Strahlungsdetektoranordnung 1000 angeordnet, um eine Szintillatorschicht 3 abzudecken und sich über einen Epoxidharzdichtungsbereich 600 hinauszuerstrecken, so dass ein Randabschnitt 500 der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht 300 zwar außerhalb des Epoxidharzdichtungsbereichs 600, jedoch innerhalb eines Kontaktfingerbereichs 400 zu liegen kommt. In einigen dieser Konfigurationen ist die Strahlungsdetektoranordnung 1000 eine Röntgendetektoranordnung, die ein auf einem Detektormatrixarray 20 angeordnetes Szintillatormaterial 3 aufweist, beispielsweise Cäsiumjodid(CsJ)-Nadeln oder ein anderes geeignetes Röntgenszintillatormaterial, wie z.B. die oben erörterten Materialien. Das Detektormatrixarray 20 ist auf einem Detektorsubstrat 1 angeordnet. Die einkapselnde Beschichtung 4 ist auf der Szintillatorschicht 3 und auf einem innerhalb des Haftmaterials 6 befindlichen Abschnitt des Detektorsubstrats 1 angeordnet. Eine nicht erschöpfende Liste geeigneter Werkstoffe für die einkapselnde Beschichtung 4 umfasst Magnesiumfluorid (MgF2), Siliziumoxid (SiO), Aluminiumfluorid (AlF3), Titandioxid (TiO2), Siliziumdioxid (SiO2) und ein Polymer, das ein oder mehrere Arten von substituierten oder nicht substituierten Para-Xylylenmaterialien oder Kombinationen davon enthält. Eine elektrische Verbindung mit Photosensoren des Detektormatrixarrays 20 wird durch einen Kontaktfingerbereich 400 ermöglicht, der über eine (nicht gezeigte) elektrische Steckverbindung zugänglich ist.

Eine reflektierende Teilschicht 5 ist auf der einkapselnden Beschichtung 4 aufgebracht, um mindestens das Detektormatrixarray 20 abzudecken. Eine nicht erschöpfende Liste von für die reflektierende Teilschicht 5 geeigneten Materialien umfasst Silber (Ag), Gold (Au), Aluminium (Al) und einen Polyesterfilm mit einer Schicht aus auf Druck ansprechenden Haftstoff, sowie Kombinationen davon.

Um den Schutz gegen Feuchtigkeit weiter zu verbessern, sind zusätzliche Teilschichten 310 auf der reflektierenden Teilschicht 5 aufgebracht. Die einkapselnde Beschichtung 4, die reflektierende Teilschicht 5 und die Teilschichten 310 bilden eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht 300. In einigen Konfigurationen basieren die Teilschichten 310 auf sich abwechselnden Schichten von Metall (beispielsweise Titan oder Aluminium) und Parylen. In einigen anderen Konfigurationen werden abhängig von den Anforderungen einer speziellen Anwendung eine größere oder kleinere Anzahl von Teilschichten 310 verwendet. Ferner sind andere Konfigurationen nicht auf die hier aufgeführten Materialien beschränkt und können andere Materialien für die Teilschichten 310 verwenden. Eine nicht erschöpfende Liste von Materialien umfasst Titan, Aluminium, Nickel, ein Polymer, das ein oder mehrere Arten von substituierten oder nicht substituierten Para-Xylylenmaterialien aufweist, Magnesiumfluorid (MgF2), Siliziumoxid (SiO), Aluminiumfluorid (AlF3), Siliziumdioxid (SiO2), Titandioxid (TiO2), eine Silikon einbettende Verbindung und Kombinationen davon. Wünschenswerte Eigenschaften von Materialien für die Teilschichten 310 sind Abweisung von Feuchtigkeit, weitgehende Transparenz für die gewünschte zu erfassende Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung) und Unempfindlichkeit gegen Pinholedefekte. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht 300 ist angeordnet, um die Szintillatorschicht 3, eine erste Epoxidharzschicht 11 und einen außerhalb der ersten Epoxidharzschicht 11, jedoch innerhalb des Kontaktfingerbereichs 400 befindlichen Abschnitt des Detektorsubstrats 1 abzudecken. Eine zweite Epoxidharzschicht 14 wird auf die Feuchtigkeit abhaltende Abdeckung 2 aufgebracht, und die Abdeckung 2 wird mit der übrigen Anordnung 1000 mittels einer zweiten Epoxidharzschicht 14 haftend verbunden.

Die Haftung der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht 300 an dem Detektorsubstrat 1 wird in einigen Konfigurationen durch eine Oberflächenbehandlung des Substrats 1 oder mittels eines Adhäsionspromoters verbessert. Die Anzahl von Epoxidharzschichten 11, 14 kann abhängig von den Erfordernissen einiger spezieller Anwendungen in einigen Konfigurationen abweichen. Beispielsweise fehlt in einigen Konfigurationen die erste Epoxidharzschicht 11, und die Abdeckung 2 wird mittels der Epoxidharzschicht 14 unmittelbar an das Detektorsubstrat 1 gebunden.

Es ist einsichtig, dass Konfigurationen der vorliegenden Erfindung auf diese Weise einen Strahlungsdetektor mit einer einkapselnden Beschichtung für den Szintillator schaffen, die für ein Aufrechterhalten der physikalischen Trennung der Nadeln in Anwesenheit von Feuchtigkeit sorgt. Die einkapselnde Beschichtung ist für sichtbares Licht sowie für zu erfassende Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, weitgehend transparent. Die Gesamteinwirkung von Feuchtigkeit auf den Szintillator ist in Konfigurationen der vorliegenden Erfindung durch ein Abdichten gegen die umgebende Atmosphäre beschränkt. Darüber hinaus sind der Szintillator und die Detektormatrix vorteilhafterweise vor mechanischer Beschädigung geschützt.

Die Strahlungsdetektoranordnung 1000 enthält in einigen Aspekten ein Detektorsubstrat 1 und ein auf dem Detektorsubstrat angeordnetes Detektormatrixarray 20. Auf dem Detektormatrixarray ist ein Szintillatormaterial 3 aufgebracht und auf dem Szintillatormaterial ist eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht 300 aufgebracht. Die Feuchtigkeit abhaltende Schicht enthält eine Vielzahl von Teilschichten 310. Die Anordnung weist ferner eine schützende Abdeckung 2 auf, die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist, und ein Haftmaterial 6, das zwischen dem Detektorsubstrat und der Abdeckung angeordnet ist. Das Haftmaterial ist in einigen Konfigurationen so angeordnet, dass es mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht nicht in Berührung steht.

Während die Erfindung anhand vielfältiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass es möglich ist, die Erfindung mit Abwandlungen zu verwirklichen, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

1Detektorsubstrat 2Feuchtigkeit abhaltende Abdeckung 3Szintillatorschicht 4Einkapselnde Beschichtungsschicht 5Reflektierende Teilschicht 6Haftmaterial 11Erster Epoxidharzbereich 14Zweiter Epoxidharzbereich 20Detektormatrixarray 300Feuchtigkeit abhaltende Schicht 310Teilschichten 400Kontaktfingerbereich 500Randabschnitt 600Epoxidharzdichtungsbereich 1000Strahlungsdetektoranordnung

Anspruch[de]
  1. Strahlungsdetektoranordnung (1000), zu der gehören:

    ein Detektorsubstrat (1);

    ein Detektormatrixarray (20), das auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist;

    ein Szintillatormaterial (3), das auf dem Detektormatrixarray angeordnet ist;

    eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300), die auf dem Szintillatormaterial angeordnet ist, wobei die Feuchtigkeit abhaltende Schicht eine Anzahl von Teilschichten (310) enthält,

    eine schützende Abdeckung (2), die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist; und

    ein Haftmaterial (6), das zwischen dem Detektorsubstrat und der Abdeckung angeordnet ist;

    wobei das Haftmaterial so angeordnet ist, dass es nicht mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht in Berührung steht.
  2. Detektoranordnung (1000) nach Anspruch 1, bei der die Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) ferner eine einkapselnde Beschichtung (4), die auf dem Szintillatormaterial (3) angeordnet ist, und eine reflektierende Teilschicht (5) enthält, die auf der einkapselnden Beschichtung angeordnet ist.
  3. Detektoranordnung (1000) nach Anspruch 2, bei der die Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) ferner eine oder mehrere Feuchtigkeit abhaltende Teilschichten (310) enthält, die auf der reflektierenden Schicht (5) angeordnet sind, wobei die eine oder mehreren Feuchtigkeit abhaltenden Teilschichten für eine durch die Detektoranordnung zu erfassende Strahlung weitgehend transparent sind.
  4. Röntgendetektoranordnung (1000), zu der gehören:

    ein Detektorsubstrat (1);

    ein Detektormatrixarray (20), das auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist;

    ein Röntgenstrahlszintillatormaterial (3), das auf dem Detektormatrixarray angeordnet ist;

    eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300), die auf dem Szintillatormaterial angeordnet ist, wobei die Feuchtigkeit abhaltende Schicht eine Anzahl von Teilschichten (310) enthält,

    eine schützende Abdeckung (2), die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist; und

    ein Haftmaterial (6), das zwischen dem Detektorsubstrat und der Abdeckung angeordnet ist;

    wobei das Haftmaterial so angeordnet ist, dass es nicht mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht in Berührung steht.
  5. Röntgendetektoranordnung (1000) nach Anspruch 4, bei der die Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) ferner eine einkapselnde Beschichtungsschicht (4), die auf dem Szintillatormaterial (3) angeordnet ist, und eine reflektierende Teilschicht (5) enthält, die auf der einkapselnden Beschichtungsschicht angeordnet ist.
  6. Strahlungsdetektoranordnung (1000), zu der gehören:

    ein Detektorsubstrat (1);

    ein Detektormatrixarray (20), das auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist;

    ein Kontaktfingerbereich (400), der auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist und mit dem Detektormatrixarray elektrisch verbunden ist;

    ein Szintillatormaterial (3), das auf dem Detektormatrixarray angeordnet ist;

    eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300), die auf dem Szintillatormaterial angeordnet ist, wobei die Feuchtigkeit abhaltende Schicht eine Anzahl von Teilschichten (310) enthält; und

    eine schützende Abdeckung (2), die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist;

    wobei die schützende Abdeckung mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht mittels eines Haftmaterials (6) verbunden ist; und

    wobei die Feuchtigkeit abhaltende Schicht so angeordnet ist, dass ein Randabschnitt (500) der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht zwischen dem Haftmaterial und dem Kontaktfingerbereich mit dem Detektorsubstrat verbunden ist.
  7. Strahlungsdetektoranordnung (1000) nach Anspruch 6, bei der die Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) ferner eine einkapselnde Beschichtungsschicht (4), die auf dem Szintillatormaterial (3) angeordnet ist, und eine reflektierende Teilschicht (5) enthält, die auf der einkapselnden Beschichtungsschicht angeordnet ist.
  8. Strahlungsdetektoranordnung (1000) nach Anspruch 7, bei der die Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) ferner eine oder mehrere Feuchtigkeit abhaltende Teilschichten (310) enthält, die auf der reflektierenden Schicht (5) angeordnet sind, wobei die eine oder mehreren Feuchtigkeit abhaltenden Teilschichten für Röntgenstrahlen weitgehend transparent sind.
  9. Röntgendetektoranordnung (1000), zu der gehören:

    ein Detektorsubstrat (1);

    ein Detektormatrixarray (20), das auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist;

    ein Kontaktfingerbereich (400), der auf dem Detektorsubstrat angeordnet ist und mit dem Detektormatrixarray elektrisch verbunden ist;

    ein Röntgenstrahlszintillatormaterial (3), das auf dem Detektormatrixarray angeordnet ist;

    eine Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300), die auf dem Szintillatormaterial angeordnet ist, wobei die Feuchtigkeit abhaltende Schicht eine Anzahl von Teilschichten (310) enthält,

    eine schützende Abdeckung (2), die über dem Detektorsubstrat und der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht angeordnet ist;

    wobei die schützende Abdeckung mit der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht mittels eines Haftmaterials (6) verbunden ist; und

    wobei die Feuchtigkeit abhaltende Schicht so angeordnet ist, dass ein Randabschnitt (500) der Feuchtigkeit abhaltenden Schicht zwischen dem Haftmaterial und dem Kontaktfingerbereich mit dem Detektorsubstrat verbunden ist.
  10. Röntgendetektoranordnung (1000) nach Anspruch 9, bei der die Feuchtigkeit abhaltende Schicht (300) ferner eine einkapselnde Beschichtungsschicht (4), die auf dem Szintillatormaterial (3) angeordnet ist, und eine reflektierende Teilschicht (5) enthält, die auf der einkapselnden Beschichtungsschicht angeordnet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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