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Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Strahlungsdetektormodul für radiologische
Strahlung, insbesondere für
Röntgen- oder Gammastrahlung.
Zur Erfassung von Röntgenstrahlung
ist es beispielsweise bekannt, Szintillator-basierte Strahlungswandlereinheiten
zu verwenden. Diese bestehen in der Regel aus einem Substrat, einem
darauf aufgebrachten Photodiodenarray und einem auf dem Photodiodenarray
aufgebrachten Szintillatorarray. Dabei bilden einzelne Szintillator-Photodioden-Elemente die Bildpunkte
bzw. Pixel der Strahlungswandlereinheit.
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Im
Bereich der sog. Dual Energy Computertomographie, bei welcher Röntgenstrahlung
verschiedener Strahlungsspektren verwendet wird, ist es beispielsweise
bekannt, mehrere der vorweg beschriebenen Strahlungswandlereinheiten übereinander
zu stapeln, so dass unterschiedliche spektrale Energiebereiche besser
erfasst werden können.
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Mit
der der Röntgenquelle
näher gelegenen Strahlungswandlereinheit
können
vergleichsweise niederenergetische Röntgenquanten erfasst werden, während mit
der der Röntgenquelle
entfernter gelegenen Strahlungswandlereinheit vergleichsweise höherenergetische
Röntgenquanten
erfasst werden können.
Durch diese energiespezifische Erfassung kann eine Steigerung des
Bildkontrasts erreicht werden. Durch stärkere Gewichtung niederenergetischer Röntgenquanten,
welche hauptsächlich
mit der der Strahlungsquelle zugewandeten Strahlungswandlereinheit
absorbiert werden können,
kann beispielsweise eine Kontraststeigerung erreicht werden. Höherenergetische
Röntgenquanten
können
hauptsächlich in
der der Strahlungsquelle abgewandten Strahlungswandlereinheit absorbiert
werden, deren Szintillator aus diesem Grund häufig dicker ausgebildet ist.
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Ein
Nachteil der beschriebenen Stapelung besteht darin, dass die Nachweiseffizienz
in der der Strahlungsquelle abgewandten Strahlungswandlereinheit,
d. h. für
höherenergetische
Röntgenquanten, nicht
optimal ist. Ferner erfordert die Stapelung einen hohen Positionierungsaufwand
der beiden Strahlungswandlereinheiten, wodurch sich die Herstellung verkompliziert
und verteuert.
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Ausgehend
davon ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile nach dem
Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Strahlungsdetektormodul
für radiologische
Strahlung, insbesondere Röntgen-
oder Gammastrahlung, angegeben werden, welches eine besonders vorteilhafte
Nachweiseffizienz für
Strahlungsquanten und eine verbesserte Funktionalität aufweist.
Ferner soll ein Strahlungsdetektormodul angegeben werden, welches
besonders einfach und kostengünstig
hergestellt werden kann. Unter analoger Zielsetzung sollen ferner ein
Strahlungsdetektor für
radiologische Strahlung und ein Röntgen-Computertomograf angegeben
werden. Ein weiteres Ziel ist es, ein einfaches und kostengünstiges
Herstellungsverfahren für
das Strahlungsdetektormodul anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der Ansprüche
1, 13, 14 und 15. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den zusätzlichen Merkmalen
der Ansprüche
2 bis 12 und 16 bis 20.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Strahlungsdetektormodul
für radiologische
Strahlung. Unter radiologischer Strahlung wird im allgemeinsten
Fall ionisierende Strahlung, verstanden, im speziellen Röntgen- oder
Gammastrahlung. Radiologische Strahlung wird im Weiteren und ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit vereinfachend auch als Strahlung bezeichnet. Das
Strahlungsdetektormodul umfasst eine einzelne Trägerschicht. Ferner umfasst
das Strahlungsdetektormodul zumindest eine erste Strahlungswandlereinheit,
welche wiederum zumindest einen mit zumindest einer ersten Photodetektoreinheit gekoppelten
ersten Szintillator umfasst. Ferner umfasst das Strahlungsdetektormodul zumindest
eine zweite Strahlungswandlereinheit, welche wiederum zumindest
einen mit zumindest einer zweiten Photodetektoreinheit gekoppelten
zweiten Szintillator umfasst. Die erste und zweite Strahlungswandlereinheit
sind, mit der ersten bzw. zweiten Photodetektoreinheit der Trägerschicht
zugewandt, auf einander abgewandten Seiten der Trägerschicht angebracht
und überdecken
sich zumindest teilweise. Dabei kann derjenige Szintillator, welcher
im Betrieb der Strahlungsquelle abgewandt ist – ohne Beschränkung der
Allgemeinheit, z. B. der zweite Szintillator – dicker ausgebildet sein als
der der Strahlungsquelle zugewandte Szintillator – bei welchem
es sich dann um den ersten Szintillator handeln würde.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektormodul
können
zunächst
die Photodetektoreinheiten mit herkömmlichen Löt- oder Klebeverfahren auf
die Trägerschicht
aufgebracht werden. Dabei kann eine vergleichsweise präzise Ausrichtung
der beiden Photodetektoreinheiten zueinander erreicht werden. Die
präzise
Ausrichtung ist unter anderem durch die vergleichsweise hohe Qualität der Löt- und Klebeverfahren
bedingt. Nach diesem Ausrichten können auf die präzise ausgerichteten
Photodetektoreinheiten der erste und zweite Szintillator aufgebracht
werden. Auch das ist, wegen der präzisen Ausrichtung der Photodetektoreinheiten
zueinander, mit vergleichsweise hoher Präzision möglich. Damit einhergehend ist
insbesondere eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Strahlungsdetektormoduls
möglich.
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Darüber hinaus
kann die einzelne Trägerschicht
des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors für Signalleitungen
sowohl der ersten als auch der zweiten Strahlungswandlereinheit
verwendet werden. Die Signalleitungen können auf und/oder in der Trägerschicht
geführt
sein. Es kann insbesondere eine besonders kompakte und raumsparende
Führung
der Signalleitungen erreicht werden. Insbesondere wegen der räumlichen
Nähe der
ersten und zweiten Photodetektoreinheit zueinander, können die Signalleitungen über die
Trägerschicht
in einfacher Weise zu einer, vorzugsweise für beide Photodetektoreinheiten
gemeinsam vorgesehenen Signalverarbeitungseinheit, geführt werden.
Davon abgesehen kann durch die Verwendung einer einzelnen Trägerschicht
ein kompakter und preiswerter Aufbau für das Strahlungsdetektormodul
erreicht werden.
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Neben
den bisher genannten Vorteilen können
eine besonders vorteilhafte Nachweiseffizienz und u. U. ein besonders
geringes Elektronikrauschen erreicht werden. Ist beispielsweise
die erste Strahlungswandlereinheit im Betrieb des Strahlungsdetektormoduls
der Strahlungsquelle zugewandt, so können bei Verwendung eines vergleichsweise
dünnen ersten
Szintillators niederenergetische Strahlungsquanten besonders effektiv
erfasst werden. Das ist mit unter durch die räumliche Nähe des durch die Strahlungsquanten
erzeugten Szintillationslichts zu der ersten Photodetektoreinheit
bedingt. Unter der zuvor genannten Annahme ist die zweite Strahlungswandlereinheit
der Strahlungsquelle abgewandt, wobei in Einfallsrichtung der Strahlung
zunächst
die zweite Photodetektoreinheit und dieser nachgeschaltet der zweite
Szintillator angeordnet sind. Durch diese spiegelsymmetrische "bottom-down" – "bottom-up" Anordnung der ersten und zweiten Photodetektoreinheit
kann erreicht werden, dass der durch die erste Strahlungswandlereinheit
und die Trägerschicht
transmittierte niederenergetische Anteil der höherenergetischen Strahlung
in räumlicher
Nähe der
zweiten Photodetektoreinheit absorbiert wird. Der hochenergetische
Anteil dieser höherenergetischen Strahlung
wird in größerem Abstand
zur zweiten Photodetektoreinheit absorbiert. Damit kann eine besonders
vorteilhafte Nachweiseffizienz erreicht.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor für radiologische
Strahlung, welcher zumindest ein Strahlungsdetektormodul nach dem
ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Ein dritter Aspekt der Erfindung
betrifft eine Tomografieeinrichtung, umfassend einen Strahlungsdetektor nach
dem zweiten Aspekt der Erfindung. Bei der Tomografieeinrich tung
kann es sich insbesondere um eine Röntgen-Computertomografieeinrichtung handeln.
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Wegen
Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen des Strahlungsdetektors nach
dem zweiten Aspekt und der Tomografieeinrichtung nach dem dritten Aspekt
wird auf die Vorteile und vorteilhaften Wirkungen des Strahlungsdetektormoduls
verwiesen, welche zumindest in analoger Weise erreicht werden können.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren
für ein
Strahlungsdetektormodul nach dem ersten Aspekt der Erfindung, mit
folgenden Schritten:
In einem ersten Schritt wird eine Trägerschicht
mit einer Vielzahl darauf oder darin geführter Signalleitungen bereitgestellt.
Dabei sind die Signalleitungen zu einer Vielzahl erster Kontaktierungsstellen
auf einer ersten Seite der Trägerschicht
und zu einer Vielzahl zweiter Kontaktierungsstellen auf einer von
der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Trägerschicht
geführt.
Die ersten und zweiten Kontaktierungsstellen korrespondieren dabei
in Anzahl und Anordnung zu Signalausgangskontakten der ersten bzw.
zweiten Photodetektoreinheit des Strahlungsdetektormoduls.
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In
einem zweiten Schritt werden die erste Photodetektoreinheit auf
der ersten Seite und die zweite Photodetektoreinheit auf der zweiten
Seite angebracht. Dabei werden die Signalausgangskontakte der ersten
Photodetektoreinheit mit den ersten Kontaktierungsstellen und die
Signalausgangskontakte der zweiten Photodetektoreinheit mit den
zweiten Kontaktierungsstellen elektrisch leitend verbunden. Zum
elektrisch leitenden Verbinden können
ein Klebe- und/oder ein Lötverfahren
verwendet werden.
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In
einem dritten Schritt werden der erste Szintillator auf der ersten
Photodetektoreinheit und der zweite Szintillator auf der zweiten
Photodetektoreinheit angebracht. Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch möglich,
dass zunächst
eine der Photodetektoreinheiten und der dazu korrespondierende Szintillator,
und danach die andere Photodetektoreinheit und der andere Szintillator angebracht
werden. Insoweit beschreiben die angegebenen Schritte nicht zwingend
einen vorgegebenen zeitlichen Ablauf.
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Aus
den Ausführungen
zum ersten Aspekt der Erfindung wird deutlich, dass das Herstellungsverfahren
besonders einfach durchgeführt
werden kann. Insbesondere entfällt
ein bei herkömmlichen "bottom-up" – "bottom-down" Aufbauten notwendiger Ausrichtungsschritt
der beiden Strahlungswandlereinheiten zueinander. Ferner ergeben
sich, wie bereits erwähnt,
durch die Verwendung lediglich einer Trägerschicht weitere Kostenvorteile.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung samt sich daraus ggf. ergebenden weiteren Vorteilen anhand
von Figuren näher
erläutert. Es
versteht sich, dass Merkmale der Ausführungsbeispiele im Wesentlichen
beliebig miteinander kombiniert werden können, auch dann, wenn solche Kombinationen
nicht ausdrücklich
erwähnt
werden. Es zeigen:
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1 schematisch
eine Röntgen-Computertomografieeinrichtung
als Beispiel einer erfindungsgemäßen Tomografieeinrichtung;
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2 eine
schematische, perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektormoduls;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung einer Ausgestaltung des Strahlungsdetektormoduls der 2;
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4 eine
schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung eines
erfindungsgemäßen Strahlungsdetektormoduls;
und
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5 schematisch
in einem Ablaufdiagramm einzelne Verfahrensschritte eines Herstellungsverfahrens
für das
Strahlungsdetektormodul.
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In
den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente durchwegs
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Darstellungen in den
Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu und Maßstäbe zwischen
den Figuren können
variieren. Die nachfolgenden Ausführungen behandeln speziell einen
Strahlungsdetektor, ein Strahlungsdetektormodul für Röntgenstrahlung
und dessen Herstellung, sowie eine Röntgen-Computertomografieeinrichtung. Das soll
jedoch keineswegs als Einschränkung angesehen
werden. Vielmehr können
die nachfolgenden Aussagen in einfacher Weise auch auf radiologische
Strahlung und korrespondierende Tomografieeinrichtungen erweitert
werden, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Es soll
ferner bemerkt werden, dass auf den Strahlungsdetektor und das Strahlungsdetektormodul
und die Röntgen-Computertomografieeinrichtung
nur insoweit eingegangen wird, als es zum Verständnis der Erfindung erforderlich
erscheint.
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1 zeigt
schematisch eine Röntgen-Computertomografieeinrichtung 1,
umfassend einen Patientenlagerungstisch 2 zur Lagerung
eines zu untersuchenden Patienten 3. Die Röntgen-Computertomografieeinrichtung 1 umfasst
ferner eine Gantry 4, mit einem um eine Systemachse 5 drehbar
gelagerten Röhren-Detektor-System.
Das Röhren-Detektor-System
wiederum umfasst eine Röntgenröhre 6 und
eine dieser gegenüber
liegend angeordnete Röntgendetektoreinheit 7.
Die Röntgendetektoreinheit 7 wiederum
umfasst einen Strahlungsdetektor 8 mit mehreren in einer
oder zwei Dimensionen aneinander gereihten Strahlungsdetektormodulen 9.
Im Betrieb geht von der Röntgenröhre 6 Röntgenstrahlung 10 in
Richtung der Strahlungsdetektormodule 9 aus, und wird mittels
diesen erfasst. Die Strahlungsdetektormodule 9 können beispielsweise
in einer zur Systemachse 5 azimutalen Richtung 11 und/oder
in Richtung der Systemachse 5, insbesondere kachelartig,
nebeneinander angeordnet sein.
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2 zeigt
eine schematische, perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektormoduls 9.
Das Strahlungsdetektormodul 9 weist einen schichtartigen
Aufbau auf und umfasst eine Trägerschicht 12,
eine erste Strahlungswandlereinheit 13 und eine zweite
Strahlungswandlereinheit 14.
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Die
erste Strahlungswandlereinheit 13 umfasst einen mit einer
ersten Photodetektoreinheit 15 gekoppelten ersten Szintillator 16.
Die zweite Strahlungswandlereinheit 14 umfasst einen mit
einer zweiten Photodetektoreinheit 17 gekoppelten zweiten Szintillator 18.
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Ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit umfasst die erste Photodetektoreinheit 15 ein
erstes Photodiodenarray, welches ebenfalls mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet
ist, und die zweite Photodetektoreinheit 17 umfasst ein
zweites Photodiodenarray. Das erste und zweite Photodiodenarray
können
jeweils eine Vielzahl erster 19 und zweiter Photodioden 20 umfassen.
Die erste Photodetektoreinheit 15 und/oder die zweite Photodetektoreinheit 17 können, je
nach Anforderungen und Gegebenheiten, auch anders ausgebildet bzw.
aufgebaut sein.
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Ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit umfasst der erste Szintillator 16 ein
erstes Szintillatorarray und der zweite Szintillator 18 ein
zweites Szintillatorarray. Das erste und zweite Szintillatorarray
können
jeweils eine Vielzahl erster 21 und zweiter Szintillatorelemente 22 umfassen.
Der erste Szintillator 16 und/oder der zweite Szintillator 18 können, je
nach Anforderungen und Gegebenheiten, auch anders ausgebildet bzw.
aufgebaut sein, z. B. eine nicht in einzelne Szintillatorelemente
unterteilte Szintillationsschicht umfassen.
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Jeder
ersten Photodiode 19 ist ein erstes Szintillatorelement 21 zugeordnet,
und jeder zweiten Photodiode 20 ist ein zweites Szintillatorelement 22 zugeordnet.
Bei der in 2 dar gestellten Ausgestaltung
weisen das erste Photodiodenarray 15 und das erste Szintillatorarray 16 im
Wesentlichen deckungsgleiche erste Rasterungen auf. Das bedeutet, dass
jeder ersten Photodiode 19 genau ein erstes Szintillatorelement 21 zugeordnet
und mit diesem verbunden ist. Analog weisen das zweite Photodiodenarray 17 und
das zweite Szintillatorarray 18 im Wesentlichen deckungsgleiche
zweite Rasterungen auf. Auch in diesem Fall ist jede zweite Photodiode 20 genau
einem zweiten Szintillatorelement 22 zugeordnet und mit
diesem verbunden.
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Es
ist auch möglich,
dass die Rasterung des ersten 15 Photodiodenarrays 17 verschieden
ist von der Rasterung des ersten Szintillatorarrays 16.
Beispielsweise könnten
einem ersten Szintillatorelement 21 mehrere erste Photodioden 19 zugeordnet
sein, oder umgekehrt. Die erste Rasterung kann dabei entsprechend
der jeweiligen Anforderungen, z. B. an Auflösung und dgl., ausgebildet
werden. Analoges gilt für
das zweite Photodiodenarray 17 und das zweite Szintillatorarray 18.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 2 sind die erste Rasterung und die zweite Rasterung
deckungsgleich. Das bedeutet insbesondere, dass die erste 13 und
zweite Strahlungswandlereinheit 14 gleiche Pixelgrößen bzw.
Bildpunktgrößen und
damit eine im Wesentlichen gleiche räumliche Auflösung aufweisen.
In diesem Zusammenhang soll bemerkt werden, dass die erste und die
zweite Rasterung voneinander verschieden sein können. Beispielsweise ist es
möglich,
dass die erste und zweite Rasterung erste bzw. zweite Rasterelemente
aufweisen, welche bezüglich ihrer
Größe in einem
ganzzahligen Verhältnis
zueinander stehen. Dabei können
die erste und zweite Rasterung trotz ihrer Verschiedenheit dennoch
das Merkmal der teilweisen Deckung erfüllen. Das ganzzahlige Verhältnis zwischen
ersten und zweiten Rasterelementen kann z. B. 1:2, 1:4 usw. betragen,
was bedeuten kann dass Pixel der ersten Strahlungswandlereinheit
(13)/zweiten Strahlungswandlereinheit (14) im
Wesentlichen doppelt, vierfach usw. so groß sind wie Pixel der zweiten
Strahlungswandlereinheit (14)/ersten Strahlungswandlereinheit
(13).
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Wie
sich aus 2 in Zusammensicht mit der 3,
welche eine schematische Schnittdarstellung des Strahlungsdetektormoduls 9 der 2 zeigt,
ergibt, sind die erste Strahlungswandlereinheit 13 und
die zweite Strahlungswandlereinheit 14 auf der Trägerschicht 12 angebracht.
Dabei sind die erste Photodetektoreinheit 15 und die zweite
Photodetektoreinheit 17 der Trägerschicht 12 zugewandt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel überdecken
sich die erste 13 und zweite Strahlungswandlereinheit 14 vollständig, d.
h. sie sind deckungsgleich übereinander
angeordnet. Auch ist es möglich,
dass die erste 13 und zweite Strahlungswandlereinheit 14 sich
nur teilweise überdecken.
Dabei können
die erste 13 und zweite Strahlungswandlereinheit 14 beispielsweise unterschiedliche
Größen aufweisen.
Es ist auch möglich,
dass die teilweise Überdeckung
durch gegenseitigen Versatz der ersten 13 und zweiten Strahlungswandlereinheit 14 erreicht
wird.
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Vorteil
des Strahlungsdetektormoduls 9 gegenüber vergleichbaren, herkömmlichen
Strahlungsdetektormodulen mit einem Aufbau aus einer ersten Trägerschicht
und einer darauf angebrachten ersten Strahlungswandlereinheit und
mit einer zweiten Trägerschicht
und einer darauf angebrachten zweiten Strahlungswandlereinheit,
d. h. einem doppelten Schichtaufbau aus jeweils Szintillatorelement,
Photodiode, Trägerschicht,
ist, dass hier lediglich eine einzige Trägerschicht 12 erforderlich
ist. Dadurch können
insbesondere die Herstellungskosten für das Strahlungsdetektormodul
verringert werden. Ferner können
die erste 13 und zweite Strahlungswandlereinheit 14 vergleichsweise
einfach und genau relativ zueinander positioniert werden. Dabei
können
auf beide Seiten der Trägerschicht 12 zu
Signalausgangskontakten der ersten 19 und zweiten Photodioden 20 korrespondierende
elektrische Kontaktstellen oder Kontaktflächen aufgebracht werden. Diese
Kontaktierungsstellen bzw. Kontaktflächen können mit herkömmlichen
Verfahren mit hoher Positionsgenauigkeit aufgebracht werden. Dabei
kön nen
sowohl eine hohe Positionierungsgenauigkeit für die Kontaktierungsstellen
auf der jeweiligen Seite der Trägerschicht 12,
als auch eine hohe relative Positionierungsgenauigkeit für zueinander
korrespondierende Kontaktierungsstellen auf verschiedenen Seiten
der Trägerschicht 12 erreicht
werden. Durch elektrische Kontaktierung von Signalausgängen der
ersten 19 und zweiten Photodioden 20 mit den jeweiligen
Kontaktierungsstelien, z. B. mittels herkömmlichen Bondingverfahren,
können
die erste 13 und zweite Strahlungswandlereinheit 14 mit
der Trägerschicht 12 verbunden
werden. Durch die mit den Bondingverfahren erreichbare hohe Positionsgenauigkeit
kann eine besonders genaue relative Positionierung der ersten 13 und
zweiten Strahlungswandlereinheit 14 zueinander erreicht
werden.
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Im
Vergleich zu herkömmlichen
Strahlungsdetektormodulen mit dem doppelten Schichtaufbau kann einerseits
ein Positionierungsschritt entfallen. Andererseits ist die Positionierung
nicht abhängig von
einer der Genauigkeit abträglichen
mechanischen Ausrichtung zweier Trägerschichten zueinander.
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Abgesehen
davon können
mit dem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektormodul
eine besonders effektive Nachweiseffizienz und eine verbesserte
Funktionalität
erreicht werden, was im Folgenden kurz dargelegt werden soll. Auf
das Strahlungsdetektormodul treffen z. B. bei der Röntgen-Computertomografie
infolge von Absorptionsprozessen im Patientenkörper Röntgenquanten unterschiedlichen Quantenenergien
auf. Unterschiedliche Quantenenergien treten insbesondere bei der
sogenannten "Dual-Energy"-Computertomografie
auf.
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Niederenergetischere
Röntgenquanten
werden bereits im oberen Bereich des, im vorliegenden Ausführungsbeispiel,
ersten Szintillators 16 absorbiert. Höherenergetische Röntgenquanten
dringen tiefer ein und werden in weiter unten liegenden Bereichen
des ersten Szintillators 16 absorbiert, oder durchdringen
die erste Strahlungswandlereinheit 13 und die Trägerschicht 12,
und werden im zweiten Szintillator 18 absorbiert.
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Auch
dort werden wiederum niederenergetische Röntgenquanten im oberen Bereich
des zweiten Szintillators 18 und höherenergetische Röntgenquanten
in tiefer gelegenen Bereichen absorbiert. Damit die niederenergetischeren
Röntgenquanten, welche
in der Regel vergleichsweise wenig Szintillationslicht erzeugen,
noch hinreichend effektiv erfasst werden können, ist es von Vorteil, wenn
die Absorption nahe der ersten 19 bzw. zweiten Photodioden 20 erfolgt.
Das kann mit dem Strahlungsdetektormodul der vorliegenden Ausführung erreicht
werden: Einerseits ist der erste Szintillator 16 dünner ausgebildet als
der zweite Szintillator 18, d. h. der zweite Szintillator 18 weist
eine größere Absorberdicke
auf, was jedoch nicht als beschränkend
anzusehen ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die im ersten
Szintillator 16 absorbierten – niederenergetischen – Röntgenquanten
nahe der ersten Photodioden 19 absorbiert werden, so dass
das dadurch erzeugte Szintillationslicht effektiv erfasst werden
kann. Da die zweiten Photodioden 20 im vorliegenden Ausführungsbeispiel über dem
zweiten Szintillator 18 gelegen sind, werden auch im zweiten
Szintillator 18 absorbierte niederenergetische Röntgenquanten
nahe der zweiten Photodioden 20 absorbiert und können effektiv erfasst
werden. Höherenergetische
Röntgenquanten werden
weiter entfernt von den zweiten Photodioden 20 absorbiert.
Um auch diese Röntgenquanten
effektiv erfassen zu können,
ist es von Vorteil, wenn der zweite Szintillator 18 entsprechend
dick ausgebildet ist. Durch die höherenergetischen Röntgenquanten wird
mehr Szintillationslicht erzeugt, das infolgedessen trotz des weiteren
Wegs zu den zweiten Photodioden 20 dennoch effektiv erfasst
werden kann. Insgesamt kann also erreicht werden, dass sowohl der niederenergetische
Anteil der Röntgenquanten
als auch der höherenergetische
Anteil effektiv erfasst werden können.
Damit ergibt sich eine besonders vorteilhafte Lichtausbeute und
damit eine besonders hohe Nachweiseffizienz für die Röntgenstrahlung 10. Um
die Nachweiseffizienz weiter zu steigern können der erste 16 und
zweite Szintillator 18 aus verschiedenen Szintillationsmaterialien
hergestellt sein, deren Absorptionsverhalten vorteilhafter Weise
an den jeweils zu detektierenden spektralen Bereich angepasst sind.
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Hinsichtlich
der Absorberdicke des ersten Szintillators (16) und der
des zweiten Szintillators (18) wird darauf hingewiesen,
dass diese in Abhängigkeit
der jeweiligen Gegebenheiten, wie z. B. dem jeweils erforderlichen
Absorptionsgrad und dem jeweils verwendeten Szintillationsmaterial,
frei gewählt werden
können.
Da die für
einen gewünschten
Absorptionsgrad erforderliche Absorberdicke unter anderem vom jeweiligen
Szintillationsmaterial und ggf. der Energie der Röntgenstrahlung
(10) abhängt
kann es vorkommen, dass der erste Szintillator (16) eine größere Absorberdicke
aufweist als der zweite Szintillator (18), oder umgekehrt.
Auch ist es möglich, dass
der erste (16) und zweite Szintillator (18) in
etwa gleiche Absorberdicken aufweisen.
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Hinsichtlich
der Herstellung des Strahlungsdetektormoduls 9 kann ein
weiterer Vorteil dadurch erreicht werden, dass die Trägerschicht 12,
hier nicht dargestellte, elektrische Signalleitungen umfasst, welche
mit, ebenfalls nicht dargestellten, jeweiligen Signalausgangskontakten
der ersten 15 und zweiten Photodetektoreinheit 17 elektrisch
verbunden sind. In der einzigen Trägerschicht 12 können die
Signalleitungen, insbesondere wegen der räumlichen Nähe der ersten 19 und
zweiten Photodioden 20, kompakt und Platz sparend geführt werden.
Die Signalleitungen können
z. B. auf der der ersten 15 bzw. zweiten Photodetektoreinheit 17 zugewandten
Seite der Trägerschicht 12 geführt sein.
Es ist auch möglich,
dass die Signalleitungen in die Trägerschicht 12 eingebettet,
zu den Kontaktierungsstellen geführt
und mit diesen elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch kann bei
geeigneter Wahl des Materials für
die Trägerschicht 12 gleichzeitig
eine elektrische Isolierung der Signalleitungen erreicht werden.
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Durch
die kompakte Signalführung
in oder auf dem Trägerschicht 12 ist
es ferner möglich,
Signalleitungen in einfacher Weise zu einer Signalverarbeitungseinheit
zur Verarbei tung der Signale der ersten 15 und zweiten
Photodetektoreinheit 17 zu führen. Für einen besonders kompakten
Aufbau ist es weiterhin von Vorteil, wenn für die erste 15 und
zweite Photodetektoreinheit 17 eine gemeinsame Signalverarbeitungseinheit
vorgesehen ist.
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4 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung
eines erfindungsgemäßen weiteren
Strahlungsdetektormoduls 23. Das weitere Strahlungsdetektormodul 23 weist entsprechend
dem Strahlungsdetektormodul 9 der 2 mehrere
mehrere jeweils übereinander
angeordnete erste 13 und zweite Strahlungswandlereinheiten 14 auf.
Damit können,
unter weiterer Gültigkeit der
bisher genannten Vorteile, Strahlungsdetektoren mit z. B. einer
größeren Zahl
an Detektorzeilen und/oder Detektorspalten in Richtung der Systemachse
bzw. in azimutaler Richtung 11 in einfacher Weise hergestellt
werden.
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5 zeigt
schematisch in einem Ablaufdiagramm einzelne Verfahrensschritte
eines Herstellungsverfahrens für
das Strahlungsdetektormodul 9. Es wird darauf hingewiesen,
dass das Herstellungsverfahren in analoger Weise auch für das weitere Strahlungsdetektormodul 23 geeignet
ist. Insoweit sollen die folgenden Ausführungen nicht als Einschränkung auf
ein Herstellungsverfahren für
das Strahlungsdetektormodul 9 der 2 angesehen werden.
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In
einem ersten Verfahrensschritt S1 wird die Trägerschicht 12 bereitgestellt.
Auf oder in der Trägerschicht 12 sind
Signalleitungen 24 geführt,
von welchen der Übersichtlichkeit
halber nur einige gezeigt sind. Die Signalleitungen 24 sind
zu einer Vielzahl erster Kontaktierungsstellen 25 auf einer
ersten Seite 26 der Trägerschicht 12 und
zu einer Vielzahl zweiter Kontaktierungsstellen 27 auf
einer von der ersten Seite 26 abgewandten zweiten Seite 28 der Trägerschicht 12 geführt. Die
ersten 25 und zweiten Kontaktierungsstellen 27 korrespondieren
in Anzahl und Anordnung zu nicht dargestell ten Signalausgangskontakten
der ersten 15 bzw. zweiten Photodetektoreinheit 17 des
Strahlungsdetektormoduls 9.
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In
einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden die erste Photodetektoreinheit 15 auf
der ersten Seite 26 und die zweiten Photodetektoreinheit 17 auf der
zweiten Seite 28 angebracht. Ferner werden die Signalausgangskontakte
der ersten Photodetektoreinheit 15 mit den ersten Kontaktierungsstellen 25 und
die der zweiten Photodetektoreinheit 17 mit den zweiten
Kontaktierungsstellen 27 elektrisch leitend verbunden.
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In
einem dritten Verfahrensschritt S3 werden der erste Szintillator 16 auf
der ersten Photodetektoreinheit 15 und der zweite Szintillator 18 auf
der zweiten Photodetektoreinheit 17 angebracht, so dass
der erste 16 und zweite Szintillator 18 im Wesentlich
deckungsgleich gelegen sind. Es wird darauf hingewiesen, dass der
zweite S2 und dritte Verfahrensschritt S3 auch in umgekehrter Reihenfolge
ausgeführt
werden können.
Davon abgesehen können
zuerst die erste Photodetektoreinheit 15 und der erste
Szintillator 16 aufgebracht werden, und anschließend die zweite
Photodetektoreinheit 17 und der zweite Szintillator 18,
oder umgekehrt.
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Entsprechend
Ausgestaltungen des Strahlungsdetektormoduls 9 können die
erste Photodetektoreinheit 15 und das erste Szintillatorarray
des ersten Szintillators 16 im Wesentlichen deckungsgleiche erste
Rasterungen aufweisen, welche im dritten Verfahrensschritt S3 zur
Deckung gebracht werden. Entsprechend können die zweite Photodetektoreinheit 17 und
ein erstes Szintillatorarray des zweien Szintillators 18 im
Wesentlichen deckungsgleiche zweite Rasterungen aufweisen, welche
im dritten Verfahrensschritt S3 zur Deckung gebracht werden. Die erste
Rasterung und die zweite Rasterung können im Wesentlichen deckungsgleich
sein und im dritten Verfahrensschritt S3 ebenfalls zur Deckung gebracht werden.
Auch ist es möglich,
dass die erste und zweite Rasterung erste bzw. zweite Rasterelemente
umfassen, welche bezüglich
ihrer Größe in einem
ganzzahligen Verhältnis
zueinander stehen, und dass die erste und zweite Rasterung im dritten
Verfahrensschritt S3 teilweise zur Deckung, d. h. zur Teildeckung,
gebracht werden. Bezüglich
der Rasterungen wird auch auf vorangehende Ausführungen verwiesen.
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Nach
einer Variante des Herstellungsverfahrens können im zweiten Verfahrensschritt
S2 die Signalausgangskontakte der ersten Photodetektoreinheit 15 mit
den ersten Kontaktierungsstellen 25 und die Signalausgangskontakte
der zweiten Photodetektoreinheit 17 mit den zweiten Kontaktierungsstellen 27 durch
Löten und/oder
Kleben elektrisch leitend verbunden werden.
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Das
Herstellungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine besonders
hohe Positionierungsgenauigkeit erreicht werden kann, was weiter oben
bereits erläutert
worden ist. Das ist unter anderem durch die vergleichsweise hohe
Genauigkeit der Kontaktierungsverfahren bedingt. Abgesehen davon kann
das Verfahren besonders effizient und damit kostengünstig durchgeführt werden.
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Insgesamt
wird deutlich, dass die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe
gelöst
wird.