-
Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor mit einer direkt konvertierenden Halbleiterschicht und ein Kalibrierverfahren für einen solchen Röntgendetektor.
-
Röntgendetektoren mit einer direkt konvertierenden Halbleiterschicht ermöglichen eine quantitative und energieselektive Erfassung einzelner Röntgenquanten. Bei dieser Art der Röntgendetektoren erzeugt ein eintreffendes Röntgenquant in der Halbleiterschicht aufgrund von zum Teil mehrstufigen physikalischen Wechselwirkungsprozessen mit einem Halbleitermaterial freie Ladungsträger in Form von Elektron-Loch-Paaren. Zur Detektion von Röntgenquanten eignen sich beispielsweise Halbleitermaterialen in Form von CdTe, CdZnTe, CdTeSe, CdZnTeSe, CdMnTe, InP, TIBr2 oder HGI2, da diese Materialen eine hohe Röntgenabsorption in dem Energiebereich der medizinischen Bildgebung aufweisen.
-
Zum Nachweis der zu einem Röntgenquant korrespondierenden Quantenabsorptionsereignisse sind an den beiden Seiten der Halbleiterschicht Elektroden angebracht, an denen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes eine Spannung angelegt wird. Zur ortsaufgelösten Erfassung der Absorptionsereignisse ist die eine Elektrode pixeliert ausgebildet und wird als Ausleseelektrode bezeichnet. Die ihr gegenüberliegend angeordnete Elektrode ist üblicherweise flächig ausgebildet und wird als Gegenelektrode bezeichnet. In dem erzeugten elektrischen Feld werden die freigesetzten Ladungsträger je nach Ladungsart und Polung zu den Elektroden beschleunigt und influenzieren dort elektrische Signale in Form von Strömen. Die Ströme werden mittels einer Auswerteeinheit in ein Auswertesignal umgesetzt, dessen Höhe proportional zum Flächenintegral der Stromkurve und somit proportional zu derjenigen Ladungsmenge ist, welche durch ein eintreffendes Röntgenquant freigesetzt wird. Das so generierte Auswertesignal wird anschließend an einen Pulsdiskriminator geleitet, der schwellwertbasiert die Röntgenquanten zählend und/oder energieselektiv erfasst.
-
Voraussetzung für eine fehlerfreie Erfassung von Röntgenquanten ist eine Kalibrierung des Röntgendetektors, bei welcher geeignete Schwellwerte festgelegt werden. Die Schwellwerte werden dabei so gewählt, dass ein durch Rauschen erzeugtes Signal keine Detektion eines vermeintlichen Röntgenquants auslöst und dass im Falle einer energieselektiven Erfassung den einzelnen Röntgenquanten eine Energie oder ein Energiebereich zugeordnet werden kann. Inhomogenitäten in dem Material der Halbleiterschicht machen es erforderlich, die Kalibrierung ortsaufgelöst durchzuführen. Bei einem ersten bekannten Kalibrierverfahren wird ein radioaktives Präparat zur Bestrahlung des Röntgendetektors eingesetzt. Das radioaktive Präparat setzt dabei Röntgenstrahlung einer bekannten definierten Energie frei. Über eine Auswertung der erfassten elektrischen Signale und der daraus abgeleiteten Auswertesignale werden Rausch- und Energieschwellen für den Pulsdiskriminator ermittelt. Diese Methode eignet sich aufgrund von zum Teil gesetzlich festgeschriebenen Vorschriften zur Handhabung radioaktiver Präparate jedoch lediglich für eine einmalige Kalibrierung im Labor vor der Montage. Sie ist im assemblierten Röntgengerät jedoch nicht praktikabel.
-
Da sich sowohl das Materialverhalten der Halbleiterschicht über die Zeit und unter Einwirkung von Röntgenstrahlung verändern kann und auch eine Drift der Auswerteelektronik berücksichtigt werden muss, ist es erforderlich, die Kalibrierung in gewissen Zeitabständen und in einem optimalen Fall unmittelbar vor Messbeginn zu wiederholen. Eine Kalibrierung unter Einsatz von Röntgenstrahlung vor Messbeginn kommt nicht in Betracht, da der Patient in diesem Fall einer zusätzlichen Röntgendosis ausgesetzt wäre. Bei einem zweiten bekannten Kalibrierverfahren werden zur wiederholbaren Ausführung der Kalibrierung ohne Einwirkung von Röntgenstrahlung elektrische Signale kapazitiv auf die Ausleseelektrode eingekoppelt. Hierzu wird ein Pulsgenerator eingesetzt, der mit der Gegenelektrode elektrisch kontaktiert ist. Durch den Pulsgenerator werden auf der Gegenelektrode veränderliche Ladungen derart erzeugt, dass auf der Ausleseelektrode kapazitiv eingekoppelte elektrische Signale mit einer Pulsform erzeugt werden, wie man sie bei Eintreffen eines Röntgenquants einer bestimmten Energie erwarten würde.
-
Ausgehend davon sollen ein Röntgendetektor mit einer direkt konvertierenden Halbleiterschicht und ein Kalibrierverfahren für einen solchen Röntgendetektor bereitgestellt werden, mit welchen die Voraussetzungen für eine unmittelbar vor einem Messbeginn wiederholbare Kalibrierung des Röntgendetektors in verbesserter Form geschaffen werden.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Röntgendetektor gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kalibrierverfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weitergestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Die zu den in die Halbleiterschicht eintreffenden Röntgenquanten korrespondierenden Pulsformen der elektrischen Signale, insbesondere die Pulshöhe und die Pulsbreite, sind in einem erheblichen Maße von dem Polarisationszustand der Halbleiterschicht abhängig. Unter Polarisation werden in diesem Zusammenhang solche Effekte verstanden, die sich auf den Ladungsträgertransport innerhalb der Leiterschicht auswirken. Polarisationseffekte sind für eine Verminderung des Ladungsträgerlebensdauermobilitätsproduktes (μτ-Produkt) und somit für eine Steigerung der mittleren Verweildauer bei gleichzeitiger Reduktion der Lebensdauer der Ladungsträger im Halbleitermaterial verantwortlich. Verursacht werden solche Effekte im Wesentlichen durch Defektstellen in Form von Vakanzen oder von Zwischengitteratomen bei Herstellung der Halbleiterschicht. Der Polarisationszustand der Halbleiterschicht ist jedoch nicht nur von herstellungsbedingten Parametern abhängig. Er hängt ebenso von der Temperatur des Halbleitermaterials aber auch von der Historie der auf die Halbleiterschicht eingewirkten Röntgenstrahlung ab. Der Polarisationszustand ist also zeitlich veränderlich und ist typischerweise zwischen aufeinanderfolgenden Untersuchungen sogar vor und nach einer jeden einzelnen Untersuchung unterschiedlich.
-
Die Erfinder haben zunächst erkannt, dass eine verbesserte Kalibrierung des Röntgendetektors genau dann erzielt werden kann, wenn sie wiederholt unter Berücksichtigung des vorliegenden Polarisationszustandes der Halbleiterschicht erfolgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die elektrischen Signale beim Kalibriervorgang durch einen Ladungsträgertransport in der Halbleiterschicht erzeugt werden. Bei dem zuvor erwähnten bekannten Verfahren zur wiederholbaren Kalibrierung ist dies jedoch gerade nicht der Fall, da die elektrischen Signale in der Halbleiterschicht lediglich kapazitiv, also ohne Ladungsträgertransport, auf die Ausleseelektrode eingekoppelt werden. Die Erfinder haben darüber hinaus erkannt, dass sich durch Einkopplung von Licht in die Halbleiterschicht Ladungsträgerwolken so erzeugen lassen, dass sie denjenigen Ladungsträgerwolken gleichen, die typischerweise durch Wechselwirkung eines Röntgenquants einer bestimmten Energie mit der Halbleiterschicht entstehen.
-
Durch Einsatz von Licht kann also der durch ein Röntgenquant ausgelöste Ladungsträgertransport in sehr realistischer Weise nachgebildet werden. Voraussetzung dafür ist, dass Licht mit einer Energie oberhalb einer Bandlückenenergie der Halbleiterschicht zur Erzeugung freier Ladungsträger verwendet wird.
-
Von diesen Überlegungen ausgehend, umfasst der erfindungsgemäße Röntgendetektor
- – eine direkt konvertierende Halbleiterschicht zur Wandlung einer eintreffenden Strahlung in elektrische Signale mit einer für die Halbleiterschicht charakteristischen Bandlückenenergie,
- – zumindest eine Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in die Halbleiterschicht, wobei das erzeugte Licht zur Simulation eintreffender Röntgenquanten eine Energie oberhalb der Bandlückenenergie der Halbleiterschicht aufweist,
- – zumindest eine Auswerteeinheit zur Messung eines Auswertesignals aus den bei Einkopplung des Lichts in die Halbleiterschicht erzeugten elektrischen Signalen, und
- – zumindest eine Kalibriereinheit zur Kalibrierung zumindest eines Pulsdiskriminators auf Basis des Auswertesignals.
-
Mit diesem Röntgendetektor sind also die Voraussetzungen für eine verbesserte Kalibrierung geschaffen, da die elektrischen Signale, wie beim Eintreffen eines Röntgenquants, durch einen Transport von freigesetzten Ladungsträgern erzeugt werden und somit auch von dem momentanen Polarisationszustand der Halbleiterschicht abhängen. Mit diesem Aufbau werden also bei der Kalibrierung genau die Bedingungen hergestellt, wie sie beim Eintreffen von Röntgenquanten in die Halbleiterschicht entstehen. Durch Wahl der Wellenlänge des Lichts und Bestrahlungszeit können gezielt Ladungsträgerwolken erzeugt werden, wie sie typischerweise beim Eintreffen eines Röntgenquants mit einer bestimmten Energie entstehen. Es können also ganz gezielt Ladungsträgertransporte und dazu korrespondierende elektrische Signale für Röntgenquanten mit unterschiedlichen Energien nachgebildet werden.
-
Die Kalibrierung kann jederzeit, also auch unmittelbar vor und nach einer Untersuchung eines Patienten durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass Änderungen des Polarisationszustandes, die durch die Untersuchung selbst verursacht werden, erkannt und zur nachträglichen Korrektur der erfassten Signale verwendet werden können.
-
Die Kalibrierung erfolgt zudem ohne Einsatz von Röntgenstrahlung und somit ohne zusätzliche Röntgendosis, die dem Patienten appliziert wird.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Halbleiterschicht Pixel auf, wobei jedem der Pixel eine Lichtquelle, eine Auswerteeinheit, eine Kalibriereinheit und ein Pulsdiskriminator zugeordnet sind. Dies ermöglicht insbesondere eine ortsaufgelöste Kalibrierung des Röntgendetektors.
-
Die Halbleiterschicht ist vorzugsweise zwischen einer Gegenelektrode und einer pixelartig strukturierten Ausleseelektrode angeordnet, wobei die Gegenelektrode und/oder die Ausleseelektrode zur Einkopplung des Lichts zumindest abschnittsweise transparent oder semitransparent sind. Auf diese Weise kann die Halbleiterschicht auf einfache Weise aus einer im Vergleich zur Röntgenstrahlung gleichen Richtung bestrahlt werden. Die transparente oder semitransparente Eigenschaft ist besonders einfach herstellbar, wenn die Gegenelektrode und/oder die Ausleseelektrode eine dünne Metallschicht sind.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Gegenelektrode und/oder Ausleseelektrode Aussparungen auf. Hierdurch kann das Licht gezielt über einen definierten Bereich in die Halbleiterschicht eingekoppelt werden. Die Aussparungen lassen sich zudem in die bekannten Elektroden mit sehr geringem Aufwand einbringen, ohne dass die Funktion der Elektrode signifikant beeinträchtigt wird.
-
Die Aussparungen sind dabei vorzugsweise streifenartig ausgebildet und erstrecken sich über einen mittleren Bereich einer aktiven Pixelfläche des Pixels. Die Steifen werden vorteilhaft so dimensioniert, dass die durch das Licht freigesetzten Ladungsträgerwolken beim Ladungsträgertransport durch die Halbleiterschicht nicht über den Bereich der Ausleseelektrode eines einzelnen Pixels aufweiten. Hierdurch wird ein Übersprechen auf benachbarte Pixel vermieden.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lichtquelle eine LED oder eine Laserdiode. Derartige Lichtquellen sind kostengünstig und leicht verfügbar. Sie eignen sich insbesondere zur Erzeugung von Licht mit einer definierten, vorgebbaren Wellenlänge. Sie können zur Freisetzung einer bestimmten Ladungsmenge in der Halbleiterschicht zudem gepulst oder kontinuierlich betrieben werden. Durch Art und Dauer der Bestrahlung lassen sich auf diese Weise gezielt Röntgenquanten mit einer bestimmten Energie nachbilden. Zur Freisetzung von Ladungsträgern in einer II-VI-Halbleiterschicht eignen sich VIS- oder IR-Lichtquellen, die eine VIS- oder IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 560 bis 900 nm erzeugen.
-
Der erfindungsgemäße Röntgendetektor umfasst weiterhin vorzugsweise einen Kollimator, wobei die Lichtquelle in einer Seitenwand oder einer Kollimatorbrücke des Kollimators angeordnet ist. Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau des Detektors. Darüber hinaus werden die herkömmlichen Messungen mit Röntgenstrahlung durch die Komponenten zur Kalibrierung des Röntgendetektors nicht beeinträchtigt.
-
Die Kalibriereinheit ist vorzugsweise zur Einstellung zumindest eines Schwellwertes des Pulsdiskriminators eingerichtet. Durch Einstellung des Schwellwertes werden eine Rausch- und/oder eine Energieschwelle festgelegt. Die Einstellung wird zudem vorteilhaft auf Basis einer Auswertung einer Mehrzahl von Auswertesignalen durchgeführt.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für einen Röntgendetektor, welcher eine direkt konvertierende Halbleiterschicht zur Wandlung einer eintreffenden Strahlung in elektrische Signale mit einer für die Halbleiterschicht charakteristischen Bandlückenenergie aufweist, mit den folgenden Verfahrensschritten:
- a) Erzeugen von Licht mit einer Energie oberhalb der Bandlückenenergie der Halbleiterschicht,
- b) Einkoppeln des Lichts in die Halbleiterschicht zur Simulation eines eintreffenden Röntgenquants mit einer bestimmten Energie,
- c) Messen eines Auswertesignals auf Basis von durch das Licht erzeugten elektrischen Signalen, und
- d) Kalibrieren zumindest eines Pulsdiskriminators auf Basis des Auswertesignals.
-
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das Auswertesignal aus einer Faltung der elektrischen Signale derart gebildet, dass das Auswertesignal proportional zur Energie der eingekoppelten Strahlung ist.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung ein Computertomographiegerät mit einem erfindungsgemäßen Röntgendetektor,
-
2 in Seitenansicht einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Röntgendetektors,
-
3 in Aufsicht eine Gegenelektrode nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit drei streifenförmigen Aussparungen zu jedem Pixel,
-
4 in Aufsicht eine Gegenelektrode nach einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer kreisförmigen Aussparung für jedes Pixel,
-
5 in Aufsicht eine Gegenelektrode nach einem dritten Ausführungsbeispiel mit pixelübergreifenden streifenförmigen Aussparungen, und
-
6 in blockschaltbildartiger Darstellung ein erfindungsgemäßes Kalibrierverfahren.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei sich wiederholenden Elementen in einer Figur ist jeweils nur ein Element aus Gründen der Übersichtlichkeit mit einem Bezugszeichen versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgetreu, wobei Maßstäbe zwischen den Figuren variieren können.
-
In der 1 ist in zum Teil perspektivischer, zum Teil blockschaltbildartiger Sicht ein Computertomographiegerät 14 mit einem erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1 dargestellt. Das Computertomographiegerät 14 umfasst einen Patientenlagerungstisch 15 zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten. Es umfasst ferner eine nicht dargestellte Gantry mit einem um eine Systemachse 16 drehbar gelagerten Aufnahmesystem 17, 1. Das Aufnahmesystem 17, 1 weist eine Röntgenröhre 17 und den erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1 auf, die zueinander so gegenüberliegend ausgerichtet sind, dass eine im Betrieb von dem Fokus 18 der Röntgenröhre 17 ausgehende Röntgenstrahlung auf den Röntgendetektor 1 trifft. Der in 2 in einer Seitenansicht genauer dargestellte Röntgendetektor 1 umfasst einen Kollimator 12 mit darin integrierten Lichtquellen in Form von IR-Lichtquellen 3, eine direkt konvertierende Halbleiterschicht 2 und eine in Strahlenrichtung dahinter liegende Ausleseelektronik 19. Der Röntgendetektor 1 weist mehrere in φ-Richtung aufgereihte und zu Modulen 20 gruppierte Pixel 7 bzw. Detektorelemente auf. Röntgenquanten sind somit ortsaufgelöst zählbar und/oder energieselektiv erfassbar.
-
Zur Aufnahme eines Bildes von einem Untersuchungsgebiet werden bei Rotation des Aufnahmesystems 17, 1 um die Systemachse 16 Projektionen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Projektionsrichtungen erfasst, wobei der Röntgendetektor 1 zu jeder Projektion zu jedem Pixel 7 elektrische Signale liefert, aus welchen in zählender und optional in energieselektiver Weise Bildrohdaten generiert werden. Im Fall einer Spiralabtastung erfolgt während einer Rotation des Aufnahmesystems 17, 1 beispielsweise gleichzeitig eine kontinuierliche Verstellung des Patientenlagerungstisches 15 in Richtung der Systemachse 16. Die Röntgenröhre 17 und der Röntgendetektor 1 bewegen sich bei dieser Art der Abtastung somit auf einer Helixbahn 21 um den Patienten. Die generierten Bildrohdaten werden in einem Sequenzer serialisiert und anschließend an einen Bildrechner 22 übertragen. Der Bildrechner 22 enthält eine Rekonstruktionseinheit 23, die aus den Bildrohdaten ein Bild, z. B. in Form eines Schnittbildes von dem Patienten, nach einem dem Fachmann an sich bekannten Verfahren rekonstruiert. Das Bild kann auf einer an den Bildrechner 22 angeschlossenen Anzeigeeinheit 24, z. B. einem Videomonitor, angezeigt werden.
-
In 2 ist in Seitenansicht ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Röntgendetektors 1 zu sehen. Die direkt konvertierende Halbleiterschicht 2 ist aus einer CdZnTe-Verbindung hergestellt. Dieses Halbleitermaterial weist eine hohe Röntgenabsorption in dem Energiebereich der medizinischen Bildgebung auf und besitzt eine zur Trennung von freigesetzten Ladungsträgern in einem elektrischen Feld hinreichend große Bandlückenenergie. Neben einer CdZnTe-Verbindung könnten beispielsweise auch CdTe-, CdTeSe-, CdZnTeSe-, CdZnTe-, InP-, TIBr2- oder HGI2-Verbindungen zum Aufbau der Halbleiterschicht 2 eingesetzt werden.
-
Die Halbleiterschicht 2 ist zwischen einer Gegenelektrode 8 und einer pixelartig strukturierten Ausleseelektrode 9 angeordnet. An die Elektroden 8, 9 wird eine Spannung zum Aufbau eines elektrischen Feldes angelegt, in dem durch Strahlenabsorptionsereignisse freigesetzte Ladungsträger in Richtung der Elektroden 8, 9 beschleunigt werden. Freigesetzte Elektronen werden in diesem Ausführungsbeispiel in Richtung der positiv geladenen Ausleseelektrode 9 beschleunigt und influenzieren dort elektrische Signale in Form von Strömen.
-
Die Ströme werden an eine Ausleseelektronik 19 weitergeleitet, welche zu jedem Pixel 7 eine Auswerteeinheit 4, einen Pulsdiskriminator 6 und eine Kalibriereinheit 5 umfasst. In der Auswerteeinheit 4 wird der Strompuls durch Faltung in ein Auswertesignal überführt, dessen Pulshöhe proportional zur Fläche unter der Stromkurve und somit proportional zur detektierten Ladungsmenge ist. Das Auswertesignal wird im Untersuchungsbetrieb anschließend auf einen Pulsdiskriminator 6 gegeben, der durch einen Vergleich einer Pulshöhe des Auswertesignals mit einem einstellbaren Schwellwert Detektionsereignisse zählend erfasst. Der Pulsdiskriminator 6 kann zur energieselektiven Erfassung auch für mehrere Schwellwertvergleichoperationen mit unterschiedlich einstellbaren Schwellwerten eingerichtet sein. Auf diese Weise lassen sich den Detektionsereignissen Energien oder Energiebereiche zuordnen. Die energieselektive Erfassung ermöglicht insbesondere eine materialspezifische Auswertung von Bildern.
-
Zur Kalibrierung des Röntgendetektors 1 sind in den Kollimatorbrücken 13 des Kollimators 12 IR-Lichtquellen 3 integriert, welche zur Bestrahlung der Halbleiterschicht 2 mit IR-Strahlung angeordnet sind. Die IR-Lichtquellen 3 erzeugen eine IR-Strahlung mit einer Energie oberhalb der Bandlückenenergie der Halbleiterschicht. Die IR-Lichtquellen 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel zur Erzeugung von IR-Strahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge bzw. Energie eingerichtet und können sowohl kontinuierlich als auch gepulst betrieben werden. Zur Einkopplung der IR-Strahlung in die Halbleiterschicht 2 ist die Gegenelektrode 8 aus einer dünnen Metallschicht gebildet, welche im Wellenlängenbereich der erzeugten IR-Strahlung nahezu transparent ist. Auf diese Weise erzeugen die in die Halbleiterschicht 2 eingekoppelten IR-Strahlenquanten Ladungsträger in Form von Elektronen-Loch-Paaren. Durch Vorgabe der Wellenlänge der IR-Strahlung, Dauer der Bestrahlung und Vorgabe eines gepulsten oder kontinuierlichen Betriebs der IR-Lichtquelle 3 sind Ladungsträgerwolken erzeugbar, welche denen von eintreffenden Röntgenquanten einer definierten Energie entsprechen.
-
In dem Kalibrierbetrieb wird das Auswertesignal an eine Kalibriereinheit 5 weitergeleitet. Die Kalibriereinheit 5 ermittelt aus zumindest einem Auswertesignal zumindest einen Schwellwert zur Detektion der durch die IR-Strahlung simulierten Röntgenquanten. Die Schwellwerte werden anschließend dem Pulsdiskriminator 6 für eine folgende Messung zugeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jedem der Pixel 7 eine Lichtquelle 3, eine Auswerteeinheit 4, eine Kalibriereinheit 5 und ein Pulsdiskriminator 6 zugeordnet. Es wäre selbstverständlich auch möglich, dass einzelne dieser Komponenten Pixelgruppen zugeordnet sind. Dies bedeutet also insbesondere, dass eine Lichtquelle auch mehrere Pixel bestrahlen kann.
-
Eine weitere Ausführung besteht darin, IR-Strahlung auf der Auswerteelektronik 19 zu erzeugen und gegebenenfalls über einen entsprechenden lichtdurchlässigen Underfill in die Halbleiterschicht 2 einzukoppeln. Die Einkopplung kann dabei entweder über freibleibende Bereiche der pixelierten Ausleseelektrode 9 erfolgen. Es wäre auch denkbar, dass die Ausleseelektrode 9 eine dünne Metallschicht und somit transparent oder semitransparent gegenüber der IR-Strahlung ist. Die IR-Strahlenquelle 3 kann auch als LED auf die Ausleseelektronik 19 aufgewachsen, abgeschieden oder mechanisch mit ihr verbunden werden. Die IR-Lichtquellen 3 können aber auch in einer davon verschiedenen Anordnung zum Röntgendetektor 1, beispielsweise am Rand der Ausleseelektronik 19, angeordnet sein.
-
Die Einkopplung der IR-Strahlung in die Halbleiterschicht 2 kann auch dadurch erfolgen, dass die Gegenelektrode 8 und/oder die Ausleseelektrode 9 eine Aussparung 10 aufweisen, durch die die IR-Strahlung in die Halbleiterschicht 2 treten kann. Die 3 zeigt in einer Aufsicht eine Gegenelektrode 8 nach einem ersten Ausführungsbeispiel, bei der drei streifenförmige Aussparungen 10 mittig zu jedem Pixel angeordnet sind. In der 4 ist in einer Aufsicht eine Gegenelektrode nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zu sehen, bei dem eine kreisförmige Aussparung mittig zu einer jeweiligen aktiven Pixelfläche 11 vorgesehen ist. Die Dimension der Aussparung 10 ist dabei so gewählt, dass die durch Ladungsträgertransport aufgeweitete Ladungsträgerwolken nicht auf benachbarte Pixel bzw. aktive Pixelbereiche 11 treffen. Somit wird also ein Übersprechen auf benachbarte Pixel vermieden. Die 5 zeigt in einer Aufsicht eine Gegenelektrode 8 nach einem dritten Ausführungsbeispiel mit pixelübergreifenden streifenförmigen Aussparungen 10.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass als Lichtquelle 3 anstelle einer IR-Lichtquelle eine VIS-Lichtquelle und somit anstelle einer IR-Strahlung eine VIS-Strahlung zur Freisetzung von Ladungsträgern eingesetzt werden kann.
-
In der 6 ist blockschaltartig das Kalibrierverfahren für einen Röntgendetektor 1 dargestellt. Es weist folgende Verfahrensschritte auf:
- a) Erzeugen 25 von Licht mit einer Energie oberhalb der Bandlückenenergie der Halbleiterschicht 2,
- b) Einkoppeln 26 des Lichts in die Halbleiterschicht 2 zur Simulation eines eintreffenden Röntgenquants mit einer bestimmten Energie,
- c) Messen 27 eines Auswertesignals auf Basis von durch das Licht erzeugten elektrischen Signalen, und
- d) Kalibrieren 28 zumindest eines Pulsdiskriminators 6 auf Basis des Auswertesignals.
-
Zusammenfassend kann Folgendes gesagt werden:
Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor 1, welcher eine direkt konvertierende Halbleiterschicht 2 zur Wandlung einer eintreffenden Strahlung in elektrische Signale mit einer für die Halbleiterschicht 2 charakteristischen Bandlückenenergie und zumindest eine Lichtquelle 3 zur Einkopplung von Licht in die Halbleiterschicht 2 umfasst, wobei das erzeugte Licht zur Simulation eintreffender Röntgenquanten eine Energie oberhalb der Bandlückenenergie der Halbleiterschicht 2 aufweist. Er umfasst ferner zumindest eine Auswerteeinheit 4 zur Berechnung eines Auswertesignals aus den bei Einkopplung des Lichts in die Halbleiterschicht 2 erzeugten elektrischen Signalen und zumindest eine Kalibriereinheit 5 zur Kalibrierung zumindest eines Pulsdiskriminators 6 auf Basis des Auswertesignals. Hierdurch werden die Voraussetzungen für eine schnell wiederholbare Kalibrierung des Röntgendetektors 1 unter Berücksichtung des aktuellen Polarisationszustandes ohne Einsatz von Röntgenstrahlung geschaffen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kalibrierverfahren für einen solchen Röntgendetektor 1.
