DE102008029780A1 - Vorrichtung zur Durchleuchtung von Gegenständen wie Gepäckstücken und/oder Paketen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchleuchtung, ein Röntgensystem mit einer Röntgenquelle, einem Röntgendetektor und einer Bedieneinheit umfassend, wobei das Röntgensystem einen Computertomographen umfasst und ohne rotierende Teile eine Rundum-Aufnahme der Gegenstände auf einem Förderband gewährleistet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchleuchtung ein Röntgensystem mit einer Röntgenquelle, einem Röntgendetektor und einer Bedieneinheit umfassend, wobei das Röntgensystem einen Computertomographen umfasst und ohne rotierende Teile eine Rundum-Aufnahme der Gegenstände auf einem Förderband gewährleistet.
• Ein derartiges Röntgensystem ist beispielsweise aus der DE 100 37 294 A1 bekannt. Bei dem bekannten Röntgensystem sind die Röntgenquelle und der Röntgendetektor einander gegenüberliegend an einer Tragevorrichtung angeordnet, die die Form eines C-Bogens aufweist, so dass ein Röntgenbild eines zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor befindlichen Objektes (Patient) erzeugt werden kann. Der C-Bogen ist durch die Bedieneinheit längs seines Umfanges verstellbar (Orbitalbewegung) und um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Achse schwenkbar (Angulationsbewegung).
• Aus der US 7 233 644 B1 ist ein Durchleuchtungssystem für Gepäckstücke und dergleichen bekannt, bei dem mehrere kreisförmig angeordnete Röntgenröhren als Röntgenquelle dienen. Ebenso kreisförmig ist ein Photodetektor angeordnet. Der Vorteil dieses Systems ist, dass wiederum keine rotierenden Teile vorgesehen sind, was einen erhöhten Umsatz an durchleuchteten Gepäckstücken ermöglicht. Dadurch, dass es sich um einen Computertomographen handelt, ist zudem eine drei-dimensionale Rekonstruktion der durchleuchteten Objekte möglich. Nachteilig an der beschriebenen Technik ist jedoch, dass mit den herkömmlichen Detektoren eine derartige Vorrichtung nur schwer realisierbar ist, weil die bekannten Detektoren meist unflexibel und nicht großflächig applizierbar sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein System zu schaffen, mit dem eine nicht-mechanische, also ohne rotierende Teile auskommende, computertomographische Durchleuchtung von Gegenständen auf einen Förderband durchführbar ist.
• Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe ist eine Vorrichtung zur Durchleuchtung von Gegenständen wie Gepäckstücken und/oder Paketen, bei der auf einem Förderband die zu durchleuchtenden Gegenstände durch ein Röntgensystem geführt werden, das erste kreisförmig angeordnete Module umfasst, die Röntgenquellen haben und zweite kreisförmig angeordnete Module umfasst, die Photodetektoren haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodetektoren organische Photodetektoren sind.
• Untersuchungen zeigen, dass organische Photodetektoren sogar nach einer Belastung mit einer Röntgendosis von 1300 Gray keine Schäden zeigen, also in der Kombination mit Röntgenstrahlung an Stabilität den bisher üblichen Photodetektoren aus amorphem Silizium weit überlegen sind. Das heißt, die organischen Photodetektoren weisen unter der Bestrahlung eine Lebensdauer auf, die ca. 3 bis 4 mal länger ist als die der amorphen Siliziumdetektoren unter gleicher Röntgenstrahlbelastung.
• Nach einer Ausführungsform sind die Photodetektoren großflächig applizierbare organische Photodioden, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2005 037 290 A1 bekannt sind. Dabei handelt es sich um Flachbilddetektoren mit einem Substrat, das eine Transistormatrix und darauf einen Photodetektor hat, letzterer mit einer strukturierten, mehrere Teilelektroden umfassenden ersten Elektrode, mit einer zweiten Elektrode und mit einer zwischen den beiden Elektroden angeordneten photoaktiven Schicht, wobei zwischen der ersten Elektrode und dem Substrat, also auch zwischen dem Photodetektor und dem Substrat eine Passivierungsschicht angeordnet ist.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Photodetektor kreisförmig im gleichen Radius wie die Röntgenröhren, allerdings von diesen etwas versetzt, angeordnet. Der detektierende Röntgenstrahl passiert dann die Gegenstände auf dem Förderband leicht diagonal. Die anschließende Rekonstruktion der Bilddaten gleicht dies wieder aus. Der pixelierte Detektor kann in z-Richtung, d. h. in Bewegungsrichtung des Förderbandes beispielsweise 64 Zeilen aufweisen, wie dies bei Computertomographen für medizinische Untersuchungen Stand der Technik ist. In phi-Richtung, d. h. auf dem Kreisumfang sind die Pixel benachbart angeordnet und füllen den gesamten Kreisumfang.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der organische Photodetektor auf einem biegsamen Substrat aufgebracht, so dass er kreisförmig angeordnet werden kann, ohne gestückelt zu werden. So können insbesondere auch die Herstellungskosten gesenkt werden, da die Herstellung der amorphen Siliziumdetektoren, die eine grundsätzliche Alternative zu den erfindungsgemäß vorgeschlagenen organischen Photodetektoren darstellen, nur auf starren Substraten herstellbar sind und diese herkömmlichen a-Si-Detektoren deshalb bei einer kreisförmigen Anordnung nur in Form kleiner Einheiten, die teuer produziert und kostspielig montiert werden, nutzbar sind. Dies gilt ebenso für kristalline Silizium Detektoren, die heute in der Computertomographie zum Einsatz kommen.
• So können die organischen Photodetektoren beispielsweise im Format 64×1024 Pixel auf biegsamen oder flexiblen Substrat, beispielsweise auf einer PET Folie, hergestellt werden, um dann auf einen kreisförmigen Träger montiert zu werden.
• Ein weiterer Vorteil der organischen Photodetektoren nach der Erfindung ist deren Bildwiedergabegeschwindigkeit zusammen mit den Nachleuchteigenschaften der Pixel. Bei einer Auslesegeschwindigkeit von 30 Bildern pro Sekunde ist das Nachleuchten der Pixel in einem organischen Photodetektor fast um einen Faktor 4 niedriger als in amorphen Siliziumdetektoren.
• Dadurch können sich bewegende Gegenstände auf dem Förderband ohne Verschmiereffekte durchleuchtet werden und die Geschwindigkeit des Förderbandes und damit der Durchsatz erhöht werden.
• Ein weiterer Vorteil der organischen Photodetektoren nach der Erfindung ist deren Eigenschaft als Flachbilddetektoren ausgeführt zu werden. So können hier Detektoren mit einer Dicke von weniger als 2 mm oder circa 2 mm geschaffen werden.
• Ein derartiger Photodetektor hat beispielsweise den folgenden Aufbau:
  Als Substrat mit Transistormatrizen wird beispielsweise ein FET Panel aus der LCD Industrie eingesetzt, das amorphe Dünnfilm-Transistoren hat.
• Zwischen dem Substrat und dem Photodetektor wird eine Passivierungsschicht angeordnet, die im Wesentlichen elektrisch isolierendes Material umfasst.
• Die Passivierungsschicht wird bevorzugt mittels Drucktechniken auf dem Substrat aufgetragen. Dadurch ist der erfindungsgemäße Flachbilddetektor besonders kostengünstig herstellbar.
• Der Photodetektor kann dann besonders einfach auf der Passivierungsschicht aufgetragen werden, wenn die Passivierungsschicht gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Flachbilddetektors auf der der ersten Elektrode zugewandten Seite planarisiert und/oder strukturierbar, insbesondere photostrukturierbar, ist. Somit kann z. B. die Passivierungsschicht besonders einfach mit Vias versehen werden, mit denen die einzelnen Teilelektroden der ersten Elektrode durch die Passivierungsschicht mit jeweils einem Transistor des die Transistormatrix aufweisenden Substrats kontaktiert werden. Ein Via ist eine vertikale, mit einem elektrisch leitenden Material gefüllte Öffnung, die unterschiedliche Schichten elektrisch miteinander verbindet. Die eben beschriebene Tran sistormatrix kann ebenfalls mit Hilfe organischer Halbleiter auf flexiblen Substraten wie PET hergestellt werden.
• Für die photoaktive Schicht wird ein organisches Halbleitermaterial eingesetzt. (Organische Photodetektoren können relativ einfach hergestellt werden, indem die organische Halbleiterschicht mit drucktechnischen Methoden aus der Lösung aufgebracht wird. Halbleitermaterialien für organische Photodetektoren umfassen Photolacke, PBO, BCB, etc.. Außerdem weisen organische Photodetektoren eine relativ hohe Kompatibilität zu verschiedenen Technologien der Transistormatrix des Substrats auf. Verschiedene Technologien der Transistormatrix umfassen a-Si, LTPolySi, Pentacene, polymer, ZnO oder Chalkopyrit FETs.
• Ein organischer Photodetektor umfasst in der Regel zusätzlich zur photoaktiven Schicht, die beispielsweise P3HT/PCBM, CuPc/PTCBI, ZNPC/C60, konjugierte Polymer-Komponenten oder Fulleren-Komponenten umfasst, eine Elektron/Loch blockierende Schicht. Elektron/Loch blockierende Schichten sind aus der Technologie für organische LEDs bekannt. Ein geeignetes organisches Material für die Elektron blockierende Schicht ist z. B. TFB.
• Auf der photoaktiven Schicht wird eine leitfähige, transparent bzw. semitransparente Elektrode aufgebraucht (z. B. ITO, Ca/Ag etc.). Zusammen mit der ersten Elektrode und den organischen Schichten bildet sich die organische Photodiode. Oberhalb dieser zweiten Elektrode wird eine Verkapselung sowie ein Szintillator aufgebracht. Die Röntgenstrahlung wird mit Hilfe des Szintillators (z. B. CsI) in sichtbares Licht umgewandelt und von der Photodiode registriert.
• Durch die vorliegende Erfindung wird erstmals dargestellt, wie organische Photodetektoren in einem computertomographischen Röntgensystem einsetzbar sind und dort hohe Lebensdauern zeigen. Die Kompatibilität der organischen elektronischen Photodetektoren mit beliebigen Röntgenquellen führt zu einer neuartigen Technik, die durch die überraschend lange Lebensdauer der organischen Photodetektoren, überzeugt, die speziell im Einsatz mit Röntgenstrahlung überrascht und deshalb ganz neue Märkte und Produkte der Kombination von Röntgenstrahlungsquelle und organischen Photodetektor eröffnet. Speziell für Computertomographiesysteme der nächsten Generation, wo nicht wie bisher üblich ein Röntgenstrahler und ein Detektor auf einer Gantry um das Förderband rotieren, sondern eine ringförmig angeordnete Röntgenquellenanordnung zusammen mit einem ringförmigen Detektor Anwendung finden wird, ist die vorgeschlagene Lösung sehr vorteilhaft.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 10037294 A1 [0002]
• - US 7233644 B1 [0003]
• - DE 102005037290 A1 [0007]

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Durchleuchtung von Gegenständen wie Gepäckstücken und/oder Paketen, bei der auf einem Förderband die zu durchleuchtenden Gegenstände durch ein Röntgensystem geführt werden, das erste kreisförmig angeordnete Module umfasst, die Röntgenquellen haben, und zweite kreisförmig angeordnete Module umfasst, die Photodetektoren haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodetektoren organische Photodetektoren sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die organischen Photodetektoren Flachbilddetektoren sind, die ein Substrat haben, das eine Transistormatrix und darauf einen Photodetektor hat, wobei zwischen dem Photodetektor und dem Substrat eine Passivierungsschicht angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der organische Photodetektor auf einem flexiblen Substrat aufgebracht ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Photodetektor eine Dicke von 2 mm hat.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat amorphe, kristalline oder organische Dünnfilm-Transistoren hat.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Photodetektor eine photoaktive Schicht aus organischem halbleitendem Material hat.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Photodetektor mehrere aktive organische Schichten hat.