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Dokumentenidentifikation DE102005046164A1 29.03.2007
Titel Röntgendetektor
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Schulz, Reiner Franz, Dr., 91077 Dormitz, DE
DE-Anmeldedatum 27.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005046164
Offenlegungstag 29.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse G01T 1/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01T 1/29(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor mit einem Detektorgehäuse (1), in dem ein Basiselement (10) angeordnet ist, das eine Faseroptik (5) enthält, wobei die Faseroptik (5) mit einer Szintillatorschicht (6), die an der Oberseite des Basiselements (10) angeordnet ist, und mit einem Fotosensor (4), der über eine optisch transparente Klebeschicht (11) an der Unterseite des Basiselements (10) angeordnet ist, optisch gekoppelt ist. Ein derartiger Röntgendetektor weist bei großer aktiver Fläche eine kompakte Bauform auf.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor.

Durch die US 5,912,942 ist ein Röntgendetektor mit einem Detektorgehäuse bekannt, in dem eine Trägerplatte angeordnet ist. Die Trägerplatte ist als Keramiksubstrat mit aufgedruckten elektrischen Leiterbahnen (PCB -Printed Circuit Board) ausgeführt und enthält eine elektrische und elektronische Beschaltung. Auf der Trägerplatte ist ein Fotosensor, z.B. ein CCD- oder CMOS-Chip, angeordnet. Auf dem Fotosensor ist eine Faseroptik (Glasfaserplatte, FOP – Fiber Optical Plate) und auf dieser wiederum eine Szintillatorschicht aufgebracht. Die auf die Szintillatorschicht auftreffende Röntgenstrahlung wird in dieser in sichtbares Licht umgewandelt, das über die Faseroptik an den Fotosensor weitergeleitet wird. Die erzeugten elektrischen Signale werden vom Fotosensor über Bonddrähte an wenigstens eine Ausgangsleitung weitergeleitet.

Durch die Faseroptik wird einerseits die optische Kopplung zwischen Szintillatorschicht und Fotosensor sichergestellt, andererseits wird durch die Faseroptik der Anteil der Röntgenstrahlung (ca. 30 %) geschwächt, der durch die Szintillatorschicht hindurch tritt. Damit werden Strahlungsschäden sowie Direktkonversionen im Fotosensor, die zu einem starken Rauschen im Fotodetektor und damit zu einer Verschlechterung der Bildqualität führen würde, weitgehend vermieden.

Aufgrund des konstruktiven Aufbaus (als Faseroptik ausgebildete Glasfaserplatte und elektrische Kontaktierung durch Bonddrähte) weist der Röntgendetektor gemäß der US 5,912,942 eine relativ große Bauhöhe sowie eine relativ große Fläche auf.

Für Dentalanwendungen ist aus der US 5,434,418 ein intraoraler Röntgendetektor bekannt, bei dem wiederum die erzeugten elektrischen Signale vom Fotosensor über Bonddrähte an wenigstens eine Ausgangsleitung weitergeleitet werden.

Der Röntgendetektor gemäß der US 5,434,418 weist eine Dicke von weniger als 3 mm auf. Um diese geringe Bauhöhe zu erreichen, ist die Szintillatorschicht direkt auf dem Fotosensor angeordnet. Aufgrund der fehlenden Faseroptik können Strahlungsschäden sowie Direktkonversionen im Fotosensor auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Röntgendetektor zu schaffen, der bei großer aktiver Fläche eine kompakte Bauform aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Röntgendetektor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Der erfindungsgemäße Röntgendetektor weist ein Detektorgehäuse auf, in dem ein Basiselement angeordnet ist, das eine Faseroptik enthält, wobei die Faseroptik mit einer Szintillatorschicht, die an der Oberseite des Basiselements angeordnet ist, und mit einem Fotosensor, der über eine optisch transparente Klebeschicht an der Unterseite des Basiselements angeordnet ist, optisch gekoppelt ist.

Das Basiselement des Röntgendetektors dient erfindungsgemäß als Substrat für die Szintillatorschicht und enthält die Faseroptik. Dadurch ist bei dem Röntgendetektor gemäß Anspruch 1 zum einen eine geringe Bauhöhe und zum anderen eine zuverlässige Schwächung der durch die Szintillatorschicht hindurch tretenden restlichen Röntgenstrahlung erreicht.

Trotz der geringen Bauhöhe des erfindungsgemäßen Röntgendetektors werden damit Strahlungsschäden sowie Direktkonversionen im Fotosensor mit den beschriebenen Folgen vermieden.

Ein Röntgendetektor, bei dem das Basiselement an seiner Außenseite und das Detektorgehäuse an seiner Innenseite korrespondierende elektrische Anschlüsse aufweisen, die miteinander über wenigstens eine elektrisch leitende Verbindung verbunden sind, weist eine nochmals verringerte Bauhöhe auf.

Bei einem Röntgendetektor, bei dem die elektrischen Anschlüsse als elektrische Leiterbahnen mit elektrischen Kontaktflächen ausgeführt sind und die elektrisch leitende Verbindung über eine elektrische Klebung zwischen den korrespondierenden elektrischen Kontaktflächen und über eine weitere elektrische Klebung mit dem Fotosensor hergestellt ist, ergibt sich ein reduzierter Flächenbedarf.

In vorteilhafter Weise ist das Basiselement im Detektorgehäuse mechanisch fixiert, wobei eine mechanische Fixierung des Basiselements durch wenigstens eine an der Innenseite des Detektorgehäuses angeordnete Abstufung besonders montagefreundlich ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Röntgendetektors anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer, nicht maßstabsgerechter Schnittansicht:

1 einen Röntgendetektor gemäß dem Stand der Technik,

2 eine Ausführungsform eines Röntgendetektors gemäß der Erfindung.

In 1 ist mit 1 ein Detektorgehäuse bezeichnet, in dem eine Trägerplatte 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Gehäuseoberteil 1a und einem Gehäuseunterteil 1b. Im Gehäuseunterteil 1b ist die Trägerplatte 2 fixiert. Im Gehäuseoberteil 1a ist ein Fenster 3 angeordnet, das nur für Röntgenstrahlung durchlässig und für sichtbares Licht undurchlässig ist.

Die Trägerplatte 2 ist als Keramiksubstrat mit aufgedruckten elektrischen Leiterbahnen (PCB -Printed Circuit Board) ausgeführt und enthält eine elektrische und elektronische Beschaltung, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 1 nicht dargestellt ist. Auf der Trägerplatte 2 ist ein Fotosensor 4, z.B. ein CCD- oder CMOS-Chip, angeordnet. Auf dem Fotosensor 4 ist eine Faseroptik 5 (Glasfaserplatte, FOP – Fiber Optical Plate) und auf dieser wiederum eine Szintillatorschicht 6 aufgebracht. Die Szintillatorschicht 6 ist direkt nach dem Fenster 3 angeordnet. Der Fotosensor 4 ist über Bonddrähte 7, von denen in 1 nur einer dargestellt ist, mit den auf der Trägerplatte 2 aufgedruckten elektrischen Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden. Die auf der Trägerplatte 2 aufgedruckten elektrischen Leiterbahnen sind mit wenigstens einer Ausgangsleitung 8 verbunden.

Die durch das Fenster 3 im Detektorgehäuse 1 eintretende Röntgenstrahlung trifft auf die Szintillatorschicht 6 auf und wird in dieser in sichtbares Licht umgewandelt, das über die Faseroptik 5 an den Fotosensor 4 weitergeleitet wird. Die im Fotosensor 4 erzeugten elektrischen Signale werden vom Fotosensor 4 über die Bonddrähte 7 an die Ausgangsleitungen 8 weitergeleitet.

Die in 2 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgendetektors weist ebenfalls ein Detektorgehäuse 1 auf, das aus einem Gehäuseoberteil 1a und eine Gehäuseunterteil 1b besteht. Im Gehäuseoberteil 1a ist wiederum ein Fenster 3 angeordnet, das nur für Röntgenstrahlung durchlässig und für sichtbares Licht undurchlässig ist.

In dem Detektorgehäuse 1 ist ein Basiselement 10 angeordnet, das eine Faseroptik 5 enthält. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Basiselement 10 aus Glasfasern, die zu einer festen Platte zusammengefügt sind (Glasfaserplatte, FOP – Fiber Optical Plate).

Die Faseroptik 5 ist mit einer Szintillatorschicht 6, die an der Oberseite des Basiselements 10 angeordnet ist, optisch gekoppelt. Weiterhin ist die Faseroptik 5 des Basiselements 10 mit einem Fotosensor 4, der über eine optisch transparente Klebeschicht 11 an der Unterseite des Basiselements 10 angeordnet ist, optisch gekoppelt. Die eine optisch transparente Klebeschicht 11 kann beispielsweise aus einem Epoxydharz bestehen.

Durch die Faseroptik 5 wird einerseits die optische Kopplung zwischen Szintillatorschicht 6 und Fotosensor 4 sichergestellt, andererseits wird durch die Faseroptik 5 der Anteil der Röntgenstrahlung geschwächt, der durch die Szintillatorschicht 6 hindurch tritt. Damit werden Strahlungsschäden sowie Direktkonversionen im Fotosensor 4 weitgehend vermieden, die zu einem starken Rauschen im Fotodetektor 4 und damit zu einer Verschlechterung der Bildqualität führen würde.

Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform weist das Basiselement 10 an seiner Außenseite wenigstens eine elektrische Leiterbahn 12 auf. Das Gehäuseunterteil 1b weist an seiner Innenseite ebenfalls wenigstens eine elektrische Leiterbahn 13 auf. Die elektrischen Leiterbahnen 12 und 13 weisen jeweils korrespondierende (gegenüberliegende) elektrische Kontaktflächen auf, die über eine elektrische Klebung 14 (z.B. silberhaltiger Epoxydkleber) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.

Die am Basiselement 10 angeordneten elektrischen Leiterbahnen 12 weisen an der dem Fotosensor 4 zugewandten Seite wenigstens eine weitere elektrische Kontaktfläche auf, die über eine weitere elektrische Klebung 15 mit dem Fotosensor 4 elektrisch leitend verbunden ist.

Die elektrischen Leiterbahnen 13 sind mit wenigstens einer Ausgangsleitung 8 elektrisch leitend verbunden. Damit werden die im Fotosensor 4 erzeugten elektrischen Signale an die Ausgangsleitung 8 weitergeleitet.

Durch die in 2 dargestellte Anordnung der elektrischen Leiterbahnen 12 und 13 erhält man eine möglichst große aktive Fläche bei möglichst keiner Grundfläche. Der konstruktive Aufbau gemäß 2 ist damit insbesondere für einen intraoralen Röntgendetektor (Dentalanwendung) oder für einen Röntgendetektor bei Mammographieanwendungen geeignet.

Die mechanische Fixierung des Basiselements 10 im Detektorgehäuse 1 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch wenigstens eine an der Innenseite des Gehäuseunterteils 1b umlaufende Abstufung 1c erreicht, auf der das Basiselement 10 mit seiner Unterseite teilweise aufliegt. Die Innenseite, an der die elektrischen Leiterbahnen 13 angeordnet sind, weist keine Abstufung auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Abstufung 1c damit an einer der beiden Stirnseiten und an den beiden Längsseiten des Gehäuseunterteils 1b.

Die an der Innenseite des Gehäuseunterteils 1b umlaufende Abstufung 1c kann beispielsweise aus dem Gehäuseunterteil 1b herausgefräst werden. Auch eine Formgebung im Guss- oder Spritzguss-Verfahren ist realisierbar.

Das bei der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgendetektors verwendete Basiselement 10 erfüllt mehrere Funktionen gleichzeitig. Zum einen dient das Basiselement 10 als Substrat bzw. als Träger für die Szintillatorschicht 6 und den Fotosensor 4 und enthält darüber hinaus die Faseroptik 5. Weiterhin sind teilweise die elektrischen Leiterbahnen mit ihren Kontaktflächen auf der Oberfläche des Basiselements 10 angeordnet.

Zum anderen wird durch das Basiselement 10 die Sensoranordnung, bestehend aus Szintillatorschicht 6, Faseroptik 5 und Fotosensor 4, auf einfache Weise im Detektorgehäuse 1 zuverlässig fixiert.


Anspruch[de]
Röntgendetektor mit einem Detektorgehäuse (1) in dem ein Basiselement (10) angeordnet ist, das eine Faseroptik (5) enthält, wobei die Faseroptik (5)

– mit einer Szintillatorschicht (6), die an der Oberseite des Basiselements (10) angeordnet ist, und

– mit einem Fotosensor (4), der über eine optisch transparente Klebeschicht (11) an der Unterseite des Basiselements (10) angeordnet ist,

optisch gekoppelt ist.
Röntgendetektor nach Anspruch 1, bei dem das Basiselement (10) an seiner Außenseite und das Detektorgehäuse (1) an seiner Innenseite korrespondierende elektrische Anschlüsse aufweisen, wobei die elektrischen Anschlüsse über wenigstens eine elektrisch leitende Verbindung (14) miteinander verbunden sind. Röntgendetektor nach Anspruch 1, bei dem das Basiselement (10) im Detektorgehäuse (1) mechanisch fixiert ist. Röntgendetektor nach Anspruch 2, bei dem die elektrischen Anschlüsse (12, 13) als elektrische Leiterbahnen mit elektrischen Kontaktflächen ausgeführt sind, wobei die elektrisch leitende Verbindung über eine elektrische Klebung (14) zwischen den korrespondierenden elektrischen Kontaktflächen und über eine weitere elektrische Klebung (15) mit dem Fotosensor (4) hergestellt ist. Röntgendetektor nach Anspruch 3, bei dem die mechanische Fixierung des Basiselements (10) durch wenigstens eine an der Innenseite des Detektorgehäuses (1) angeordnete Abstufung (1c).






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