DE10043475A1 - Detektor und Verfahren zum Nachweis von Strahlung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Detektor und ein Verfahren zum Nachweis von Strahlung, bei dem eine Beeinträchtigung des Messergebnisses aufgrund niederenergetischer Streustrahlung erst im Detektor selbst unterdrückt wird. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Detektor zum Nachweis von Strahlung weist eine Empfangseinrichtung (2), in der in Abhängigkeit von der Energie einfallender Strahlungsquanten Ladungen erzeugt werden, eine Speichereinrichtung (3) zum Speichern von in der Empfangseinrichtung (2) erzeugten Ladungen, eine Schalteinrichtung (6) zum selektiven Verbinden der Empfangseinrichtung (2) mit der Speichereinrichtung (3), und eine Steuereinrichtung (8) zum Steuern der Schalteinrichtung (6) auf, wobei die Steuereinrichtung (8) die Schalteinrichtung (6) auf der Basis von einer in der Empfangseinrichtung (2) jeweils aufgrund eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugten Ladung so steuert, dass nur Ladungen in der Speichereinrichtung (3) gespeichert werden, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Detektor und ein Verfahren zum Nachweis von Strahlung, die insbesondere nach dem Prinzip der ladungsintegrierenden Detektion arbeiten.

In vielen Bereichen der Wissenschaft und des täglichen Lebens werden Untersuchungen mit Hilfe von Strahlung durchgeführt. Dabei werden bevorzugt Strahlungsarten verwendet, die Körper zu durchdringen vermögen, da so Erkenntnisse über die Vertei­ lung von Materie innerhalb des betrachteten Körpers gewonnen werden können.

So ist z. B. die Verwendung von Röntgenstrahlung zu Mess­ zwecken in der Werkstoffkunde, Flugsicherheit und Medizin weit verbreitet. Auch radioaktive Strahlung und Licht (elektromagnetische Strahlung) finden Verwendung.

Nachteilig an der Verwendung von Körper durchdringender Strahlung ist, dass diese ab einer bestimmten Energie bio­ logisches Gewebe zerstören kann. Deshalb ist es gerade in der Medizin erstrebenswert, die für eine Messung erforderliche Strahlendosis gering zu halten.

Zum Nachweis von Strahlung ist bekannt, dass bestimmte Arten von Strahlung, z. B. Röntgenstrahlung oder Licht (elektro­ magnetische Strahlung) in geeigneter Materie, z. B. Halblei­ tern, Ladungsträger generieren können.

Die auf die Materie einfallende Strahlung setzt sich dabei aus einer Vielzahl von Strahlungsquanten unterschiedlicher Energie zusammen.

Die Größe der pro Strahlungsquant in der Materie erzeugten Ladung oder Ladungsänderung ist ein Maß für die Energie des eingefallenen Strahlungsquanten.

Diese Tatsache wird in elektronischen Detektoren zum Nachweis von Strahlung verwendet.

Ein bekannter, in Fig. 3 abgebildeter Detektor weist eine Empfangseinrichtung 2 auf, in der in Folge eintreffender Strahlungsquanten Ladungsträger erzeugt werden. Die Empfangs­ einrichtung 2 ist mit einer Speichereinrichtung 3 verbunden. In der Speichereinrichtung 3 wird die in der Empfangseinrich­ tung 2 innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (Mess­ zeit/Belichtungszeit) erzeugte Ladung gespeichert.

Eine solche Arbeitsweise wird als "ladungsintegrierender Modus" bezeichnet.

Nach dem Ende der vorgegebenen Zeitspanne ist es nun möglich, aufgrund der in der Speichereinrichtung 3 gespeicherten Ladung auf die während der vorgegebenen Zeitspanne auf die Empfangseinrichtung 2 eingefallene Strahlungsdosis, d. h. den Energieeintrag durch die eingefallenen Strahlungsquanten, zu schließen.

Damit zu Beginn einer Messung keine Ladung in der Speicher­ einrichtung 3 gespeichert ist, ist in dem in Fig. 3 gezeig­ ten Beispiel zusätzlich eine Rücksetzeinrichtung 5 vorge­ sehen.

Ausgeführt werden Detektoren des oben beschriebenen Typs in der Regel als integrierte Halbleiterbausteine.

Die Empfangseinrichtungen 2 solcher integrierter Detektoren weisen üblicherweise eine Fläche von 10 µm² bis zu einigen 1000 µm² auf.

In der Praxis ist es außerdem häufig erforderlich, nicht nur die Existenz von Strahlung per se, sondern auch ihre räum­ liche, insbesondere zweidimensionale Verteilung nachzuweisen.

Zum Nachweis der zweidimensionalen Verteilung und somit zum Erstellen eines Bildes der einfallenden Strahlung ist es be­ kannt, eine Vielzahl von Detektoren zu einer Detektoreinheit zum Detektieren einfallender Strahlung und zur Abgabe ent­ sprechender Bildinformationen zusammenzufassen.

Eine solche, aus einer Vielzahl von einzelnen Detektoren 1 zusammengesetzte Detektoreinheit 9 ist in Fig. 4 abgebildet.

Die Detektoren 1 sind dabei vorzugsweise in einer Ebene in Form eines Rasters nebeneinander angeordnet. Die Empfangs­ einrichtungen 2 der Detektoren 1 bilden zusammen die Nach­ weisfläche der Detektoreinheit 9, also die Fläche, innerhalb derer ein - in diesem Fall zweidimensionaler - Nachweis von Strahlung möglich ist.

Es ist zu beachten, dass derartige Detektoreinheiten 9 in der Regel in Form eines einzigen integrierten Halbleiterbaustei­ nes hergestellt werden.

In diesem Fall grenzen die Empfangseinrichtungen 2 der Detek­ toren 1 nahezu unmittelbar aneinander.

Wie in Fig. 3 angedeutet, weist jeder der die Detektorein­ heit 9 bildenden Detektoren 1 den oben beschriebenen Aufbau, d. h. zumindest eine Empfangseinrichtung 2 und eine mit der jeweiligen Empfangseinrichtung 2 verbundene Speichereinrich­ tung 3 auf.

Ferner weist die Detektoreinheit 9 eine Verarbeitungseinrich­ tung 4 zum Auslesen der am Ende einer vorgegebenen Zeitspanne (Messzeit) in den Speichereinrichtungen 3 gespeicherten Ladung zum Erzeugen und Ausgeben von entsprechender Bildin­ formation der eingefallenen Strahlung auf.

Aufgrund der in den Empfangseinrichtungen 2 in Folge eintref­ fender Strahlung erzeugten und in den Speichereinrichtungen 3 der die Detektoreinheit 9 bildenden Detektoren 1 gespeicher­ ten Ladung ergibt sich in der Detektoreinheit 9 eine zwei­ dimensionale Ladungsverteilung. Aus dieser kann die Verar­ beitungseinrichtung 4 auf eine zweidimensionale Verteilung der Anzahl und Energie der die Empfangseinrichtungen 2 der Detektoreinheit 9 treffenden Strahlungsquanten schließen, und so ein Bild der eingefallenen Strahlung und damit des unter­ suchten Objektes erzeugen.

In den bekannten Detektoren 1 wird jede in einer Empfangs­ einrichtung 2 erzeugte Ladung auf einer der Empfangseinrich­ tung 2 zugeordneten Speichereinrichtung 3 gespeichert.

Somit trägt auch eine natürlicher Weise immer vorhandene, z. B. im Patienten in erheblichem Umfang (bis zu 50% der zu Messzwecken emittierten Strahlung) erzeugte, verglichen mit einer zu Messzwecken emittierten Strahlung niederenergetische Streustrahlung zu der am Ende einer vorgegebenen Zeitspanne (Messperiode) in der Speichereinrichtung 3 gespeicherten Ladung bei.

Dadurch wird der Ladungsverteilung, die sich am Ende einer vorgegebenen Zeitspanne (Messperiode) aufgrund der zum Zwecke einer Messung emittierten Strahlung in den Speichereinrich­ tungen 3 der die Detektoreinheit 9 bildenden Detektoren 1 ergibt, ein "Streustrahlenschleier" überlagert, der auf die von einer Streustrahlung in den Empfangseinrichtungen 2 der Detektoren 1 generierten Ladungen zurückzuführen ist.

Dies führt zu einer erheblichen Kontrastverschlechterung der Ladungsverteilung in den Speichereinrichtungen 3 der die Detektoreinheit 9 bildenden Detektoren 1 und somit zu einer Verschlechterung des Messergebnisses.

Deshalb ist bei den bekannten Detektoreinheiten 9 vor den Empfangseinrichtungen 2 der die Detektoreinheit 9 bildenden Detektoren 1 ein Streustrahlenraster vorgesehen, durch das nur Strahlungsquanten, die eine vorgegebene Richtung haben, hindurchtreten können.

Ein Streustrahlenraster weist in der Regel ein spezielles Kollimatorsystem in Form einer Lamellenanordnung auf, so dass auch zu Messzwecken emittierte Strahlungsquanten, die auf die Lamellenwände treffen, absorbiert werden.

Das Vorsehen eines Streustrahlenrasters hat demnach zur Folge, dass bis zu 50% der Strahlungsquanten einer zu Mess­ zwecken emittierten Strahlung in dem Streustrahlenraster ab­ sorbiert werden, und somit nicht mehr auf die Empfangsein­ richtungen 2 der Detektoren 1 einfallen können.

Folglich muss die Intensität der zu Messzwecken emittierten Strahlung aufgrund des Streustrahlenrasters entsprechend er­ höht werden.

Dies führt bei medizinischen Anwendungen unvermeidbar zu einer erhöhten Patientendosis.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Detektor und ein Verfahren zum Nachweis von Strahlung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine auf Streustrahlungsquanten zurückzufüh­ rende Beeinträchtigung des Messergebnisses einfach und zuver­ lässig vermieden wird.

Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele finden sich in den Unter­ ansprüchen.

Die Aufgabe wird von einem Detektor zum Nachweis von Strah­ lung gelöst, der

• - eine Empfangseinrichtung, in der in Abhängigkeit von der Energie einfallender Strahlungsquanten Ladungen erzeugt wer­ den,
• - eine Speichereinrichtung, zum Speichern von in der Emp­ fangseinrichtung erzeugten Ladungen,
• - eine Schalteinrichtung zum selektiven Verbinden der Emp­ fangseinrichtung mit der Speichereinrichtung, und
• - eine Steuereinrichtung zum Steuern der Schalteinrichtung aufweist,

wobei die Steuereinrichtung die Schalteinrichtung auf der Basis von einer in der Empfangseinrichtung jeweils aufgrund eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugten Ladung so steuert, dass nur Ladungen in der Speichereinrichtung gespei­ chert werden, die einen vorgegebenen Schwellenwert über­ schreiten.

Durch das Vorsehen einer Schalteinrichtung zum selektiven Verbinden der Speichereinrichtung mit der Empfangseinrichtung und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Schalteinrichtung ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Streu­ strahlung erst im Detektor selbst zu unterdrücken, da Ladun­ gen, die auf Streustrahlung zurückzuführen sind, und somit einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreiten, nicht in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Dies liegt daran, dass Strahlungsquanten einer Streustrahlung für gewöhnlich energie-ärmer als Strahlungsquanten einer Messstrahlung sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Detektor kann somit eine auf nie­ derenergetische Streustrahlung zurückzuführende Beeinträchti­ gung des Messergebnisses vermieden werden.

Da der erfindungsgemäße Detektor ferner ohne Streustrahlen­ raster auskommt, kann die Intensität der pro Messung emit­ tierten Strahlung besonders niedrig gehalten werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Empfangs­ einrichtung ein Halbleiterelement zur Detektion von Strah­ lung, die Speichereinrichtung ein Kondensator, die Schaltein­ richtung ein elektronischer Schalter, und die Steuereinrich­ tung ein Ladungsdiskriminator.

Somit ist der erfindungsgemäße Detektor leicht realisierbar.

Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Detektor ferner einen Massepunkt auf, wobei die Steuereinrichtung die Schaltein­ richtung auf der Basis von einer in der Empfangseinrichtung jeweils aufgrund eines eingefallenen Strahlungsquants erzeug­ ten Ladung so steuert, dass Ladungen, die den vorgegebenen Schwellenwert unterschreiten, über den Massepunkt abgeleitet werden.

Besonders vorteilhaft ist, den Detektor als ein integriertes Bauelement auszuführen, da er so sehr klein, billig und in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.

Weiter ist es von Vorteil, wenn der Schwellenwert der Steuer­ einrichtung frei einstellbar ist, um den Detektor an ver­ schiedene Energien von einfallender Streustrahlung anpassen zu können.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Detektoren vorgesehen, die eine Detektoreinheit zum Detektieren einfallender Strahlung bilden, und mit einer Ver­ arbeitungseinrichtung zur Abgabe entsprechender Bildinforma­ tion verbunden sind.

Mit einem solchen Aufbau ist ein mehrdimensionaler, vorzugs­ weise zweidimensionaler Nachweis der einfallenden Strahlung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Detektors möglich.

Bevorzugter Weise handelt es sich bei der nachzuweisenden Strahlung um Röntgenstrahlung.

Die Aufgabe wird auch von einem Verfahren zum Nachweis von Strahlung gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

• - Detektieren einer in einer Empfangseinrichtung in Folge eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugten Ladung,
• - Vergleichen der detektierten Ladung mit einem vorgegebenen Schwellenwert,
• - Steuern einer Schalteinrichtung zum selektiven Verbinden der Empfangseinrichtung mit einer Speichereinrichtung zum Speichern von in der Empfangseinrichtung erzeugter Ladung, wenn die detektierte Ladung größer oder gleich dem Schwellen­ wert ist,
• - Auslesen einer in der Speichereinrichtung am Ende einer Messperiode gespeicherten Ladung.

Vorzugsweise wird die Schalteinrichtung ferner so gesteuert, dass sie die Empfangseinrichtung selektiv einem Massepunkt zum Ableiten der in der Empfangseinrichtung erzeugten Ladung verbindet, wenn die detektierte Ladung kleiner als der Schwellenwert ist.

Somit können Ladungen, die den Schwellenwert unterschreiten, einfach über den Massepunkt gegen Masse abgeführt werden.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schwellenwert frei einstellbar ist.

Bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für den Nachweis von Röntgenstrahlung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor­ liegenden Erfindung unter Zuhilfenahme von Figuren beschrie­ ben. In den Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Detektoreinheit bestehend aus einer Vielzahl von Detektoren zum Nachweis einfallender Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Funktionsweise eines Ladungsdiskriminators, der als Steuereinrichtung ei­ nes Detektors gemäß der vorliegenden Erfindung ge­ eignet ist,

Fig. 3 eine Detektoreinheit bestehend aus einer Vielzahl von Detektoren zum Nachweis einfallender Strahlung nach dem Stand der Technik, und

Fig. 4 schematisch in Aufsicht eine Detektoreinheit beste­ hend aus einer Vielzahl von Detektoren zum Nachweis einfallender Strahlung nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine Detektoreinheit bestehend aus einer Viel­ zahl von Detektoren zum Nachweis einfallender Strahlung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die einzelnen Detektoren sind dabei alle identisch aufgebaut und mit einer Verarbeitungseinrichtung 4 verbunden.

Ein jeder Detektor weist eine Empfangseinrichtung 2 auf, in der einfallende Strahlungsquanten Ladungen erzeugen, deren Höhe proportional zur Energie des eingefallenen Strahlungs­ quanten ist. Bei einer solchen Empfangseinrichtung 2 kann es sich beispielsweise um einen Halbleiterbaustein handeln.

Die Empfangseinrichtung 2 ist über eine Schalteinrichtung 6 selektiv mit einer Speichereinrichtung 3 oder einem Masse­ punkt 7 verbindbar.

Die Schalteinrichtung 6 wird dabei von einer Steuereinrich­ tung 8 gesteuert. Bei der Schalteinrichtung 6 kann es sich beispielsweise um einen elektronischen Schalter oder eine elektronische Weiche handeln.

Die Steuereinrichtung 8 wird vorzugsweise durch einen Ladungsdiskriminator, dessen Funktionsweise im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist, realisiert, und steuert die Schalteinrichtung 6 so, dass in der Empfangseinrichtung 2 erzeugte Ladungen, die einen Schwellenwert erreichen oder überschreiten, in der Speichereinrichtung 3 gespeichert, und Ladungen, die den Schwellenwert nicht erreichen über den Mas­ sepunkt 7 abgeführt werden.

Weiter weist der in Fig. 1 gezeigte Detektor eine Rücksetz­ einrichtung 5 auf, die dazu dient, die Speichereinrichtung 3 zu entladen.

Vorzugsweise ist die Speichereinrichtung 3 ein Kondensator und die Rücksetzeinrichtung 5 ein Schalter zum Kurzschließen oder Erden des Kondensators.

Die Speichereinrichtung 3 des Detektors ist mit einer Verar­ beitungseinrichtung 4 zum Auslesen der in der Speicherein­ richtung 3 am Ende einer vorgegebenen Zeit (Messzeit) gespei­ cherten Ladung verbunden.

Zur Bildung einer Detektoreinheit 9 können die Detektoren 1, wie in Fig. 4 gezeigt, systematisch in einer Ebene angeord­ net sein. Vorzugsweise ist die Detektoreinheit 9 in Form ei­ nes integrierten Bauelements realisiert, so dass die Abstände der die Detektoreinheit 9 bildenden Detektoren 1 sehr klein gehalten werden können.

Bei einer Detektoreinheit liest die Verarbeitungseinrich­ tung 4 am Ende einer vorgegebenen Zeit (Messzeit) die in den Speichereintichtungen 3 der Detektoren gespeicherten Ladung aus und erzeugt aus der zweidimensionalen Verteilung der in den Speichereinrichtungen 3 der die Detektoreinheit bildenden Detektoren gespeicherten Ladung ein Bildes der einfallenden Strahlung, das in Form von Bildinformationen ausgegeben wer­ den kann.

Die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Detektors wird im Folgenden beschrieben:
Auf die Empfangseinrichtung 2 einfallende Strahlungsquanten erzeugen in der Empfangseinrichtung 2 zu der Energie des je­ weiligen eingefallenen Strahlungsquanten proportionale Ladun­ gen.

Die Steuereinrichtung 8 detektiert jede in der Empfangsein­ richtung 2 erzeugte Ladung, und steuert die Schalteinrich­ tung 6 so, dass Ladungen, die einen einstellbaren Schwellen­ wert unterschreiten, über den Massepunkt 7 abgeführt werden. Ladungen, die den einstellbaren Schwellenwert erreichen oder überschreiten werden mit Hilfe der Schalteinrichtung 6 in der Speichereinrichtung 3 gespeichert.

Die in der Speichereinrichtung 3 am Ende einer Messzeit ge­ speicherte Ladung gibt ein Maß für die Anzahl und Energie der in dem Messzeitraum auf die Empfangseinrichtung 2 eingefalle­ nen Strahlungsquanten an.

Da Strahlungsquanten einer Streustrahlung verglichen mit Strahlungsquanten einer zum Zwecke einer Messung emittierten Strahlung für gewöhnlich deutlich energie-ärmer sind, ist es durch geeignetes Wählen des frei einstellbaren Schwellen­ wertes möglich, in der Empfangseinrichtung 2 erzeugte Ladun­ gen, die aufgrund ihren niedrigen Energiegehalts wahrschein­ lich auf Streustrahlung zurückzuführen sind, nicht in der Speichereinrichtung 3 zu speichern, sondern über den Masse­ punkt 7 abzuführen.

Die in der Speichereinrichtung 3 gespeicherte Ladung ist bei geeignet gewähltem Schwellenwert somit frei von auf nieder­ energetische Streustrahlung zurückzuführenden Ladungen.

Im Falle einer von mehreren Detektoren gebildeten Detektor­ einheit kann die Verteilung der Ladungen in den Speicher­ einrichtungen 3 der Detektoren am Ende einer vorgegebenen Zeitspanne (Messzeit) von einer mit den Speichereinrichtun­ gen 3 verbundenen Verarbeitungseinrichtung 4 ausgelesen wer­ den.

Die Empfangseinrichtungen 2 der die Detektoreinheit bildenden Detektoren sind dabei vorzugsweise in Form eines Rasters in einer Ebene angeordnet.

Anhand der zweidimensionalen Ladungsverteilung in den Spei­ chereinrichtungen 3 kann die Verarbeitungseinrichtung 4 ein Bild der eingefallenen Strahlung erzeugen, und dieses aus­ gegeben.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 4 der Detektoreinheit geeignet, den Schwellenwert der Steuereinrichtungen 8 zentral vorzugeben und auch die Rücksetzeinrichtungen 5 zu steuern.

Dabei ist vorzugsweise zusätzlich eine Feineinstellung des zentral vorgegebenen Schwellenwertes in den einzelnen Detek­ toren möglich, um Inhomogenitäten der die Detektoreinheit bildenden Detektoren auszugleichen.

Die Funktionsweise eines Ladungsdiskriminators, der als Steu­ ereinrichtung 8 des erfindungsgemäßen Detektors verwendet werden kann, wird in Fig. 2 anhand eines Blockschaltbildes beschrieben.

Eine in der Empfangseinrichtung 2 eines erfindungsgemäßen Detektors aufgrund eines eingefallenen Strahlungsquants er­ zeugte Ladung Q wird mit Hilfe eines Ladungsverstärkers 81 verstärkt, und in Form einer zur Ladung Q proportionalen Spannung U ausgegeben.

Die Spannung U wird zwei Komparatoren 82 und 83 zur Verfügung gestellt.

Der erste Komparator 82 prüft, ob die von dem Ladungsverstär­ ker 81 ausgegebene Spannung U ungleich "0" ist. Somit prüft der erste Komparator 82, ob in der Empfangseinrichtung 2 eine Ladung erzeugt worden ist.

Stellt der erste Komparator 82 fest, dass in der Empfangs­ einrichtung 2 keine Ladung erzeugt worden ist (U ≠ 0 ist falsch), so gibt er ein negatives Ausgangssignal aus.

In Folge des negativen Ausgangssignals des ersten Kompara­ tors 82 wird die Schalteinrichtung 6 von einem Inverter 84 so gesteuert, dass die Empfangseinrichtung 2 weder mit dem Mas­ sepunkt 7 noch mit der Speichereinrichtung 3 verbunden ist (Ereignis E₁).

Stellt der erste Komparator 82 fest, dass die an ihm anlie­ gende Spannung ungleich "0" ist (U ≠ 0 ist wahr), so ist in der Empfangseinrichtung 2 eine Ladung erzeugt worden.

In der Folge gibt der erste Komparator 82 ein positives Aus­ gangssignal an ein erstes und zweites UND-Gatter 85 und 86 sowie den Inverter 84 aus.

In Folge eines positiven Eingangssignals gibt der Inverter ein negatives Ausgangssignal aus und verhindert so das Ereig­ nis E₁.

Der zweite Komparator 83 vergleicht die von dem Ladungsver­ stärker 81 ausgegebene Spannung U mit einem frei einstell­ baren Schwellenwert U_S.

Entscheidet der zweite Komparator 83, das eine von dem Ladungsverstärker 81 ausgegebene Spannung U größer oder gleich dem Schwellenwert U_S ist, so gibt er ein positives Ausgangssignal an das erste und zweite UND-Gatter 85 und 86 aus.

Entscheidet der zweite Komparator 83, dass eine von dem Ladungsverstärker 81 ausgegebene Spannung U kleiner als der Schwellenwert U_S ist, so gibt er ein negatives Ausgangssignal an das erste und zweite UND-Gatter 85 und 86 aus.

Auf ein Vorhandensein zweier positiver Eingangssignale löst das erste UND-Gatter 85 das Ereignis E₂ aus, in dem die Schalteinrichtung 6 so gesteuert wird, dass sie die Empfangs­ einrichtung 2 mit der Speichereinrichtung 3 verbindet, so dass die in der Empfangseinrichtung 2 erzeugte Ladung in der Speichereinrichtung 3 gespeichert werden kann.

Anderenfalls wird das Ereignis E₂ verhindert.

Auf ein Vorhandensein eines positiven Ausgangssignals des ersten Komparators 82 und eines negativen Ausgangssignals des zweiten Komparators 83 hin löst das zweite UND-Gatter 86 das Ereignis E₃ aus, in dem die Schalteinrichtung 6 von der Steu­ ereinrichtung 8 so gesteuert wird, dass die Empfangseinrich­ tung 2 mit dem Massepunkt 7 verbunden wird, und so die in der Empfangseinrichtung 2 erzeugte Ladung gegen Masse abgeführt wird. Anderenfalls wird das Ereignis E₃ verhindert.

Natürlich können auch andere Formen von Ladungsdiskriminato­ ren als Steuereinrichtung 8 verwendet werden.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweis von Strahlung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles kurz beschrieben werden:
Zunächst wird eine in einer Empfangseinrichtung 2 in Folge eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugte Ladung mit Hilfe einer Steuereinrichtung 8 detektiert.

Die detektierte Ladung wird dann von der Steuereinrichtung 8 mit einem frei einstellbaren Schwellenwert verglichen.

In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird nun eine Schalteinrichtung 6 zum selektiven Verbinden der Empfangs­ einrichtung 2 mit einer Speichereinrichtung 3 oder mit einem Massepunkt 7 von der Steuereinrichtung 8 so gesteuert, dass die Empfangseinrichtung 2 mit der Speichereinrichtung 3 ver­ bunden wird, wenn die detektierte Ladung größer oder gleich dem Schwellenwert ist, so dass die in der Empfangseinrich­ tung 2 erzeugte Ladung in der Speichereinrichtung 3 gespei­ chert wird, und dass die Empfangseinrichtung 2 mit dem Masse­ punkt 7 verbunden wird, wenn die detektierte Ladung kleiner als der Schwellenwert ist, so dass die in der Empfangsein­ richtung 2 erzeugte Ladung gegen Masse abgeleitet wird.

Schließlich wird die am Ende einer Messperiode in der Spei­ chereinrichtung 3 gespeicherten Ladung von einer Verarbei­ tungseinrichtung 4 ausgelesen und ausgegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Detektor und Verfahren ist es von Vorteil, dass die in der Empfangseinrichtung in Folge von auf die Empfangseinrichtung eingefallenen Streustrahlungsquanten, die eine niedrigere Energie aufweisen als die Strahlungs­ quanten der zu Messzwecken emittierten Strahlung, erzeugten Ladungen nicht in der Speichereinrichtung 3 gespeichert, son­ dern z. B. nach Masse abgeführt werden.

Dadurch ist es möglich, eine auf niederenergetische Streu­ strahlung zurückzuführende Verschlechterung des Messergebnis­ ses zu vermeiden.

Das Vorsehen eines externen Streustrahlenrasters ist zu die­ sem Zwecke nicht mehr erforderlich.

Eine zu Messzwecken emittierte Strahlung wird bei einem er­ findungsgemäßen Detektor und gemäß dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren somit nicht durch ein Streustrahlenraster geschwächt, und eine unnötige Belastung des Messobjektes durch eine auf­ grund eines Streustrahlenrasters erhöhte, zu Messzwecken emittierte Strahlung kann vermieden werden.

Claims (16)

1. Detektor zum Nachweis von Strahlung aufweisend:
eine Empfangseinrichtung (2), in der in Abhängigkeit von der Energie einfallender Strahlungsquanten Ladungen erzeugt werden,
eine Speichereinrichtung (3), zum Speichern von in der Emp­ fangseinrichtung (2) erzeugten Ladungen,
eine Schalteinrichtung (6) zum selektiven Verbinden der Empfangseinrichtung (2) mit der Speichereinrichtung (3), und eine Steuereinrichtung (8) zum Steuern der Schalteinrich­ tung (6),
wobei die Steuereinrichtung (8) die Schalteinrichtung (6) auf der Basis von einer in der Empfangseinrichtung (2) jeweils aufgrund eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugten Ladung so steuert, dass nur Ladungen in der Speichereinrich­ tung (3) gespeichert werden, die einen vorgegebenen Schwel­ lenwert überschreiten.

2. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (2) ein Halbleiterelement zur Detektion von Röntgenstrahlung ist.

3. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der Ansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (3) ein Kondensator ist.

4. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (6) ein elektronischer Schalter ist.

5. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) ein Ladungsdiskriminator ist.

6. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen Massepunkt (7) aufweist, und die Steuereinrichtung (8) die Schalteinrichtung (6) auf der Basis von einer in der Empfangseinrichtung (2) jeweils aufgrund eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugten Ladung so steuert, dass Ladungen, die den vorgegebenen Schwellenwert unterschreiten, über den Massepunkt (7) abgeleitet werden.

7. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor ein integriertes Bauelement ist.

8. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert der Steuereinrichtung (8) frei ein­ stellbar ist.

9. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Detektoren vorgesehen ist, die eine Detektoreinheit zum Detektieren einfallender Strahlung bil­ den, und mit einer Verarbeitungseinrichtung (4) zur Abgabe entsprechender Bildinformation verbunden sind.

10. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (4) geeignet ist, einen gemeinsamen Schwellenwert für die eine Detektoreinheit bil­ denden Detektoren vorzugeben.

11. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren Mittel zur Feineinstellung des von der Verarbeitungseinrichtung (4) vorgegebenen gemeinsamen Schwel­ lenwertes aufweisen.

12. Detektor zum Nachweis von Strahlung nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der nachzuweisenden Strahlung um Röntgen­ strahlung handelt.

13. Verfahren zum Nachweis von Strahlung, das die folgenden Schritte umfasst:

• - Detektieren einer in einer Empfangseinrichtung (2) in Folge eines eingefallenen Strahlungsquants erzeugten Ladung,
• - Vergleichen der detektierten Ladung mit einem vorgegebenen Schwellenwert,
• - Steuern einer Schalteinrichtung (6) zum selektiven Verbin­ den der Empfangseinrichtung (2) mit einer Speichereinrich­ tung (3) zum Speichern von in der Empfangseinrichtung (2) erzeugter Ladung, wenn die detektierte Ladung größer oder gleich dem Schwellenwert ist,
• - Auslesen einer in der Speichereinrichtung (3) am Ende einer Messperiode gespeicherten Ladung.

14. Verfahren zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (6) so gesteuert wird, dass sie die Empfangseinrichtung (2) selektiv mit einem Massepunkt (7) zum Ableiten der in der Empfangseinrichtung (2) erzeugten Ladung verbindet, wenn die detektierte Ladung kleiner als der Schwellenwert ist.

15. Verfahren zum Nachweis von Strahlung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert frei einstellbar ist.

16. Verfahren zum Nachweis von Strahlung nach einem der An­ sprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der nachzuweisenden Strahlung um Röntgen­ strahlung handelt.