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Die
Erfindung betrifft einen Bauelementträger für wenigstens ein Röntgenstrahlen
empfindliches Detektorelement, auf dem zumindest ein signalverarbeitendes
Bauelement angeordnet werden kann. Die Erfindung betrifft außerdem einen
Detektor für
ein bildgebendes Röntgengerät.
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Derartige
Bauelementträger
bzw. Detektoren mit zumindest einem signalverarbeitenden Bauelement
werden zum Beispiel für
Röntgengerätes eingesetzt,
bei denen eine Mehrzahl von Detektorelementen auf der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite des Bauelementträgers angeordnet sind und bei
denen die von den Detektorelementen erzeugten Ausgangssignale von
neben den Detektorelementen angeordneten signalverarbeitenden Bauelementen
verarbeitet werden.
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Die
auf dem Bauelementträger
angeordneten signalverarbeitenden Bauelemente sind gegenüber Röntgenstrahlung
störanfällig. Ein
der Röntgenstrahlung
ausgesetztes signalverarbeitendes Bauelement eines Detektors liefert
u.U. ein gestörtes
Ausgangssignal, was zu einer Verschlechterung der erzielbaren Bildqualität einer
Röntgenaufnahme
führen kann.
Im Extremfall kann ein solches Bauelement sogar beschädigt oder
gar vollständig
zerstört
werden.
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Auf
der anderen Seite sollen die signalverarbeitenden Bauelemente im
Interesse möglichst
kurzer Signalwege möglichst
nah an dem von der Röntgenstrahlung
getroffenen Detektorarray angeordnet werden. Aus diesem Grund werden üblicherweise
die signalverarbeitenden Bauelemente unmittelbar neben dem Detektorarray
jedoch außerhalb
des von der Röntgenstrahlung
aufgespannten Detektionsfeldes positioniert. Obwohl die signalver arbeitenden
Bauelemente an dieser Position des Detektors normalerweise keiner
direkten Röntgenstrahlung
ausgesetzt sind, müssen
diese Bauelemente dennoch vor sekundärer Röntgenstreustrahlung, die seitlich
aus den Randelementen des Detektorarrays austritt, durch zusätzliche
Maßnahmen
geschützt
werden.
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Aus
der
DE 100 51 162
A1 ist ein Detektor bekannt, bei dem jeweils ein Szintillator
eines am Rand des Detektorfeldes angeordneten Detektorelementes
senkrecht zum Kantenverlauf zusätzlich
ausgedehnt ist, so dass ein Bereich des Szintillators außerhalb
des Detektionsfeldes liegt. Der außerhalb des Detektionsfeldes
liegende Bereich des Szintillators dient zur Absorption der von
der primären
Röntgenstrahlung
erzeugten Röntgenstreustrahlung,
so dass die an das Detektorarray angrenzenden signalverarbeitenden
Bauelemente weitgehend vor dem indirekten Einfall von Röntgenstrahlung
geschützt
sind.
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Ein
gewisser Schutz der signalverarbeitendenden Bauelemente gegenüber Röntgenstrahlung ist
auch durch entsprechende Maßnahmen
während der
Designphase und während
des Herstellungsprozesses dieser Bauelemente erzielbar. Dieser Vorgang
wird in der Literatur auch als Härtung
der signalverarbeitenden Bauelemente bezeichnet. Der Aufwand und
die Kosten einer Härtung
dieser Bauelemente sind insbesondere davon abhängig, wie stark die auf ein
Bauelement einfallende Röntgenstrahlung ist.
Im Interesse geringer Herstellungskosten dieser Bauelemente sind
zusätzliche
Maßnahmen
notwendig, die eine Reduktion der auf ein signalverarbeitendes Bauelement
einstrahlenden Röntgenstrahlung ermöglichen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bauelementträger bzw.
einen Detektor der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass
signalverarbeitende Bauelemente, welche auf dem Bauelementträger angeordnet
werden können,
auf einfache Weise zumindest teilweise vor Röntgenstrahlung geschützt sind.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Bauelementträger gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst;
vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauelementträgers sind jeweils Gegenstand der
Unteransprüche
2 bis 9.
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Die
Aufgabe wird außerdem
durch einen Detektor gemäß den Merkmalen
des unabhängigen
Anspruchs 10 gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Detektors ist Gegenstand des
Unteranspruchs 11.
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Nach
der Erfindung weist der Bauelementträger ein Röntgenstrahlen absorbierendes
Material auf.
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Durch
einen derartigen erfindungsgemäßen Bauelementträger sind
die signalverarbeitenden Bauelemente bei entsprechender Positionierung
gegen einfallende Röntgenstrahlung
geschützt,
so dass in Abhängigkeit
des Absorptionsgrades der einfallen Röntgenstrahlung die Kosten für eine entsprechende Härtung dieser
Bauelemente beim Design und beim Herstellungsprozess erheblich herabsetzt
werden können
oder, im Fall einer vollständigen
Absorption der einfallenden Röntgenstrahlung,
vollständig
entfallen.
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Ein
erfindungsgemäßer Bauelementträger ermöglicht darüber hinaus
eine Positionierung von signalverarbeitenden Bauelementen unmittelbar
in der Nähe
von signalerzeugenden Bauelementen, wie zum Beispiel von Detektorelementen
eines Detektors für
ein Röntgengerät, die zur
Erzeugung von Detektorausgangssignalen als Maß für die Absorption einer durch
einen Messbereich tretenden Strahlung einsetzbar sind, so dass die
damit verbundenen kurzen Signalwege eine störungsfreie Signalübertragung
zwischen den Bauelementen gewährleisten.
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Eine
durch den erfindungsgemäßen Bauelementträger im geringen
Abstand zueinander durchführbare
Positionierung von Detektorelementen und signalverarbeitenden Bauelementen
weist zusätzlich den
Vorteil auf, dass der Detektor auf einem wesentlich geringeren Bauvolumen
realisierbar ist, da der zusätzliche
Bereich außerhalb
des Detektionsfeldes, in dem die signalverarbeitenden Bauelemente üblicherweise
positioniert werden, entfällt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Bauelementträger, welcher
auch als Substrat bezeichnet werden kann, ein Röntgenstrahlen absorbierendes
Material in Form von Bleiglas auf, das z.B. als Beimischung zu einem
keramikbasierten Grundmaterial eines Bauelementträgers zugegeben
werden kann. Die Stärke
der Absorption von einfallender Röntgenstrahlung ist dabei auf
einfache Weise durch die Menge des beigemischten Bleiglases vorgebbar.
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Zum
Schutz der über
einen gewissen Bereich ausgedehnten signalverarbeitenden Bauelemente
weist das Röntgenstrahlen
absorbierende Material vorteilhaft zumindest eine zum Teil flächenartige
Ausdehnung auf. Aus einer nur über
einen notwendigen Teilbereich des Bauelementträgers sich erstreckenden Ausdehnung
des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials ergeben sich durch Materialeinsparungen
zusätzliche
Kostenvorteile.
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Der
erfindungsgemäße Bauelementträger ist dann
besonders einfach herstellbar, wenn der Bauelementträger eine
Schicht des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials aufweist. Bei einem derartigen Bauelementträger können handelsübliche Bauelementträger zum
Einsatz kommen, die lediglich durch eine leicht einzubringende bzw.
aufzubringende Schicht des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials modifiziert werden. Die Schicht kann beispielsweise
in einem einfachen Herstellungsprozess geklebt oder auch aufgedampft
werden. Durch die Schichtdicke ist darüber hinaus der Grad der Abschwächung besonders
einfach festlegbar.
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Die
Röntgenstrahlen
absorbierende Schicht ist bei einem erfindungsgemäßen Bauelementträger dann
bevorzugt der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite zugeordnet, falls die Kontak tierung von signalverarbeitenden
Bauelementen auf der entsprechend gegenüberliegenden Seite des Bauelementträgers komplexer
ist, da in diesem Fall entsprechend weniger Kontakte durch die Röntgenstrahlen
absorbierende Schicht durchgeführt
werden müssen.
Umgekehrt ist bei einer entsprechend komplexeren Kontaktierung der
Bauelemente auf der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite des Bauelementträgers die Röntgenstrahlen absorbierende
Schicht vorteilhaft der Seite des Bauelementträgers zuzuordnen, die von den
Röntgenstrahlen
abgewandt ist. Ist in dem Bereich der einfallenden Röntgenstrahlung
keine Kontaktierung zwischen den Bauelementen auf den beiden Seiten
des Bauelementträgers
vorgesehen, ist die Röntgenstrahlen
absorbierende Schicht besonders vorteilhaft im Inneren des Bauelementträgers anzuordnen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine
Detektorelement auf der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite angeordnet, welches zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen
dient, die ein Maß für die Absorption
der durch ein Messbereich tretenden Röntgenstrahlung sind.
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Eine
vorteilhafte Anordnung zumindest eines signalverarbeitenden Bauelementes
auf der den Röntgenstrahlen
abgewandten Seite des Bauelementträgers ermöglicht insbesondere bei Detektoren für Röntgengeräte eine
kompakte Bauweise von Detektorelementen und signalverarbeitenden
Bauelementen, bei der im Vergleich zu konventionellen Detektoren
das Bauvolumen herabgesetzt ist, wobei die Detektorelemente und
die signalverarbeitenden Bauelemente gegenüberliegend auf dem Bauelementträger angeordnet
und im Sinne kurzer Signalwege miteinander verbunden sind.
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Die
Aufgabe wird außerdem
durch einen Detektor gelöst,
wobei ein Bauelementträger
des Detektors ein Röntgenstrahlen
absorbierendes Material zum Schutz zumindest eines signalverarbeitenden Bauelementes
vor Röntgenstrahlen
aufweist. Der Detektor weist vorzugsweise mehrere, nebeneinander
angeordnete De tektormodule auf. Jedes Detektormodul weist vorteilhaft
ein Array aus Detektorelementen auf.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind
in den folgenden schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 in
seitlicher Ansicht einen erfindungsgemäßen Bauelementträger für einen
Detektor eines bildgebenden Röntgengerätes mit
auf diesem angeordneten signalverarbeitenden Bauelementen und Detektorelementen,
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2 einen
vergrößert dargestellten
Ausschnitt des linken Randes des Bauelementträgers aus 1,
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3 den
Ausschnitt des Bauelementträgers
aus 2, jedoch mit einer Schicht des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials auf der den Röntgenstrahlen zugewandten Seite
des Bauelementträgers,
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4 den
Ausschnitt des Bauelementträgers
aus 3, jedoch mit einer Schicht des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials auf der den Röntgenstrahlen abgewandten Seite
des Bauelementträgers,
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5 den
Ausschnitt des Bauelementträgers
aus 3, jedoch mit einer Schicht des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials im Inneren des Bauelementträgers,
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6 einen
erfindungsgemäßen Bauelementträger mit
gegenüberliegend
angeordneten Detektorelementen und signalverarbeitenden Bauelementen,
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7 eine
Draufsicht auf einen Detektor für ein
bildgebendes Röntgengerät, aufweisend
mehrere, nebenein ander angeordnete Detektormodule mit einem Bauelementträger, welcher
ein Röntgenstrahlen
absorbierendes Material enthält.
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1 zeigt
in seitlicher Ansicht einen erfindungsgemäßen Bauelementträger 1 mit
einem Röntgenstrahlen
absorbierenden Material 2 in Form von Bleiglas für einen
Detektor 4 eines bildgebenden Röntgengerätes, insbesondere eines Computertomographiegerätes, wobei
auf der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite 1.1 des Bauelementträgers 1 ein Array von
Detektorelementen 6, 7 zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen
angeordnet ist und auf der den Röntgenstrahlen
abgewandten Seite 1.2 zur Verarbeitung der erzeugten Detektorausgangssignale
eine Mehrzahl von signalverarbeitenden Bauelementen 3 angeordnet
sind. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist nicht jedes Detektorelement mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die
Detektorelemente 6, 7 weisen jeweils einen Szintillator 6 und
eine Fotodiode 7 auf. Es sind aber auch andere Detektorelemente
einsetzbar, wie z.B. zum Beispiel sogenannte Gasdetektoren, bei
denen ein unter hohem Druck befindliches Gas aus einem Material
mit hoher Ordnungszahl die Absorption der Röntgenquanten vollzieht und
somit die direkte Umwandlung in elektrische Ladungsträger ermöglicht.
Die von dem jeweiligen Detektorelement 6, 7 erzeugten
Detektorausgangssignale dienen dabei als Maß für die Absorption der von einem
Fokus F ausgehenden und durch einen Messbereich tretenden Röntgenstrahlung
und werden von den auf der den Röntgenstrahlen
abgewandten 1.2 Seite des Bauelementträgers 1 angeordneten
signalverarbeitenden Bauelementen 3 verarbeitet. Das jeweilige
Detektorelement 6, 7 ist über Bonddrähte 5 mit dem jeweiligen signalverarbeitenden
Bauelement 3 im Sinne eines möglichst kurzen Signalweges
verbunden, wobei im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Bonddrähte 5 durch
den Bauelementträger 1 geführt werden.
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2 zeigt
einen vergrößert dargestellten Ausschnitt
des linken Randes des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Bauelementträgers 1.
Bei einer vollständigen
Ausleuchtung des durch die Detektorelemente 6, 7 gebildeten
Detektionsfeldes kann es aufgrund von Einbautoleranzen vorkommen,
dass die von dem Fokus F ausgehende primäre Röntgenstrahlung unmittelbar,
wie durch einen gestrichelten ersten Pfeil R angedeutet, auf den
an das Detektorfeld angrenzenden Bereich des Bauelementträgers 1 trifft.
Darüber
hinaus ist dieser Bereich des Bauelementträgers 1 zusätzlich einer
Röntgenstreustrahlung
ausgesetzt, wie durch einen zweiten Pfeil SR angedeutet, die aus
dem jeweiligen, am Rand des Detektionsfeldes angeordneten Szintillators 6 austritt.
Aufgrund des in dem Bauelementträger 1 vorgesehenen
Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials 2 werden die beiden Röntgenstrahlen
verschiedenen Ursprungs in dem über
dem signalverarbeitenden Bauelement 3 liegenden Bereich
des Bauelementträgers 1 geschwächt, vorzugsweise
vollständig
absorbiert, so dass das signalverarbeitende Bauelement 3 vor
einfallender Röntgenstrahlung
sicher geschützt ist.
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Durch
den über
den erfindungsgemäßen Bauelementträger 1 erzielbaren
Schutz des signalverarbeitenden Bauelementes 3 gegenüber Röntgenstrahlung
kann der Aufwand für
eine kostspielige Härtung
der Bauelemente erheblich herabgesetzt werden. Für den Fall einer vollständigen Absorption von
Röntgenstrahlung
durch den Bauelementträger 1 sind
für einen
Detektor 4 konventionelle signalverarbeitende Bauelemente
einsetzbar, so dass die Kosten für
eine entsprechende Härtung
der Bauteile sogar komplett entfallen.
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Der
Grad der Absorption der durch den Bauelementträger 1 tretenden Röntgenstrahlen
ist auf einfache Weise durch die Menge des zusätzlich zum Grundmaterial, zum
Beispiel Keramik, des Bauelementträgers 1 beigefügten Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials 2 von z.B. Bleiglas vorgebbar. Auf
diese Weise kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Bauelementträgers 1 auf
eine Modifikation der am Rand angeordneten Detektorelemente zur
Absorption der Streustrahlung oder auf den Einbau zusätzlicher
Bauteile zum Schutz vor seitlich an dem Detektionsfeld einfallenden
primären
Röntgenstrahlung
verzichtet werden.
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3 zeigt
einen Ausschnitt eines anderen erfindungsgemäßen Bauelementträgers 1,
welcher im Wesentlichen dem in 2 gezeigten
Ausschnitt entspricht, allerdings mit dem Unterschied, dass das Röntgenstrahlen
absorbierende Material 2 als Schicht 8 ausgeführt ist,
welche auf der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite 1.1 des Bauelementträgers 1 angeordnet
ist. Ein Bauelementträger 1 in
dieser Ausgestaltungsform ist auf besonders einfache Weise z.B.
durch Aufkleben oder Aufdampfen der Röntgenstrahlen absorbierenden
Schicht 8 auf das Grundmaterial des Bauelementträgers 1 herstellbar. Die
Dicke der aufgeklebten Schicht 8 bestimmt dabei den Grad
der Absorption von Röntgenstrahlen.
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4 zeigt
einen Ausschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Bauelementträgers 1,
wobei das Röntgenstrahlen
absorbierende Material 2 als Schicht 8 ausgeführt ist,
welche jedoch auf der den Röntgenstrahlen
abgewandten Seite 1.2 des Bauelementträgers 1 angeordnet
ist. Ein Bauelementträger 1 in
dieser Ausgestaltungsform ist dann besonders vorteilhaft, wenn auf
der den Röntgenstrahlen
abgewandten Seite 1.2 des Bauelementträgers 1 eine im Vergleich
zur zugewandten Seite 1.1 geringere Anzahl von Bauelementen
kontaktiert werden muss. In diesem Fall ist eine von der Anzahl
geringere, mit einem gewissen Aufwand verbundene Durchführung von
Signalleitungen durch die Röntgenstrahlen
absorbierende Schicht 8 notwendig.
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In 5 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bauelementträgers 1 in
einem gemäß 4 dargestellten
Ausschnitt gezeigt, wobei die Röntgenstrahlen
absorbierende Schicht 8 im Inneren des Bauelementträgers angeordnet
ist und wobei sich die Schicht 8 flächenartig im We sentlichen nur über den
Bereich der Ausdehnung des signalverarbeitenden Bauelementes 3 erstreckt.
Eine vorteilhaft sich nur über
einen Teilbereich erstreckende Schicht 8 des Röntgenstrahlen
absorbierenden Materials 2 ist aufgrund von Materialeinsparungen mit
einem Kostenvorteil verbunden bei gleichzeitiger Gewährleistung
des Schutzes des signalverarbeitenden Bauelementes 3 gegenüber Röntgenstrahlung. Die
Signalleitungen zwischen dem jeweiligen Detektorelement 6, 7 und
dem jeweiligen signalverarbeitenden Bauelementen 3 sind
bei flächenmäßig begrenzter
Ausdehnung der Schicht 8 darüber hinaus in der Weise führbar, dass,
wie in der 5 gezeigt, keine Bohrungen durch
Schicht 8 vorgenommen werden müssen.
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Die 6 zeigt
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bauelementträgers 1 in
einem Ausschnitt einer Seitenansicht mit jeweils gegenüberliegend
angeordnetem Detektorelement 6, 7 und signalverarbeitenden
Bauelement 3. Durch das in dem Bauelementträger 1 vorgesehene
Röntgenstrahlen
absorbierende Material 2 ist das jeweilige signalverarbeitende
Bauelement 3 vor Röntgenstrahlung
sicher geschützt.
Bei einer derartigen Anordnung sind zum einen insbesondere sehr
kurze Signalwege zwischen dem Detektorelement 6, 7 und dem
signalverarbeitenden Bauelement 3 gewährleistbar und zum anderen
ist der Aufbau eines Detektors 4 mit geringem Bauvolumen
möglich,
da das jeweilige signalverarbeitende Bauelemente 3 nicht,
wie im Vergleich zu konventionellen Detektoren, auf einer zusätzlich vorgesehenen
Fläche
neben den Detektorelementen außerhalb
der Röntgenstrahlung
angeordnet werden muss.
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Die 7 zeigt
den erfindungsgemäßen Detektor 4 für ein bildgebendes
Röntgengerät aus 1 in
einer Draufsicht, wobei der Detektor mehrere, nebeneinander angeordnete
Detektormodule 9 aufweist. Auf der den Röntgenstrahlen
zugewandten Seite 1.1 des Bauelementträgers 1 des jeweiligen Detektormoduls 9 ist
in dem vorliegenden Falle des Ausführungsbeispiels ein zweidimensionales
Array von Detektorelementen 6, 7 angeordnet. Auf
der entsprechend den Röntgenstrahlen
abgewandten Seite 1.2 sind zur Verarbeitung der Detektorausgangssignale
der Detektorelemente 6, 7 die signalverarbeitenden
Bauelemente 3 am Rand des Arrays angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
ist nicht jedes Detektorelement 6, 7 und nicht
jedes signalverarbeitende Bauelement 3 mit einem Bezugszeichen
versehen.