DE102012206180B4 - Radiation detector, method for manufacturing a radiation detector and X-ray device - Google Patents

Radiation detector, method for manufacturing a radiation detector and X-ray device

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DE102012206180B4 DE201210206180 DE102012206180A DE102012206180B4 DE 102012206180 B4 DE102012206180 B4 DE 102012206180B4 DE 201210206180 DE201210206180 DE 201210206180 DE 102012206180 A DE102012206180 A DE 102012206180A DE 102012206180 B4 DE102012206180 B4 DE 102012206180B4
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Abstract

Strahlungsdetektor (10) zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale, umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Elektrode (12a, 12b), zwischen welchen mindestens ein Szintillatorelement zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in Lichtimpulse sowie mindestens ein Photoleiter (20) zum Umwandeln von Lichtimpulsen in elektrische Signale angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor (10) wenigstens eine sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (12a, 12b) erstreckende Szintillatorschicht (14) umfasst, wobei innerhalb der Szintillatorschicht (14) wenigstens ein sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (12a, 12b) erstreckender Hohlraum (18a–c) vorgesehen ist, in welchem wenigstens ein Photoleiter (20) angeordnet ist. Radiation detector (10) for converting X-rays into electrical signals, comprising at least a first and a second electrode (12a, 12b) between which at least a scintillator for converting X-radiation into light pulses and at least one photoconductor (20) for converting light pulses into electrical signals are arranged, characterized in that the radiation detector (10) at least one between the first and second electrodes (12a, 12b) extending scintillator layer (14), wherein within the scintillator layer (14) at least one between the first and the second electrode (12a, 12b) extending cavity (18a-c) is provided, in which is arranged at least one photoconductor (20).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale. The invention relates to a radiation detector for the conversion of X-ray radiation into electrical signals. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Strahlungsdetektors sowie ein Röntgengerät mit einem solchen Strahlungsdetektor. The invention further relates to a method of manufacturing a radiation detector and an X-ray apparatus with such a radiation detector.
  • Ein Strahlungsdetektor ist beispielsweise aus der A radiation detector, for example, from the DE 10 2008 029 782 A1 DE 10 2008 029 782 A1 bekannt und umfasst eine Schicht aus einem organischen Photoleiter, in dem zur Absorption von Röntgenstrahlen nanokristalline Szintillatorpartikel hoher Packungsdichte eingelagert sind. known, and comprises a layer of an organic photoconductor in which nanocrystalline scintillator high packing density are incorporated for the absorption of X-rays. Diese Szintillatorpartikel absorbieren Röntgenquanten und emittieren Photonen des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums, die im organischen Photoleiter absorbiert werden und dort Ladungsträger (Elektronen und Löcher) erzeugen. These scintillator particles absorb x-ray quanta and emit photons of visible electromagnetic spectrum which are absorbed in the organic photoconductor and there generate charge carriers (electrons and holes). Die Ladungsträger können dann durch Anlegen eines elektrischen Feldes über zwei Elektroden des Strahlungsdetektors als Strom registriert werden. The charge carriers can be registered as current then by applying an electric field across two electrodes of the radiation detector.
  • Aus der From the DE 103 13 602 A1 DE 103 13 602 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung einer Strahlungsdosis, insbesondere einer Röntgenstrahlungsdosis, zu entnehmen. is an apparatus for measuring a radiation dose, in particular an X-ray dosage can be seen. Die Vorrichtung absorbiert Strahlung und liefert ein ein Maß für die Dosis darstellendes absorptionsbedingtes Ausgangssignal, wobei sie wenigstens eine auf einem folienartigen Träger angeordnete Absorptionsstruktur aus übereinander angeordneten Dünnfilmschichten aufweist. The device absorbs radiation and provides an a measure of the dose representing absorption conditional output signal, wherein it comprises at least one disposed on a film-like carrier absorption structure of superposed thin-film layers. Die Dünnfilmschichten umfassen wenigstens eine das Ausgangssignal liefernde Dünnfilm-Diodenstruktur. The thin film layers include at least one said output signal providing thin-film diode structure.
  • Aus der From the US 2007/0272872 A1 US 2007/0272872 A1 ist ein Röntgendetektor bekannt, der einen oder mehrere nadel- oder säulenförmige Photoleiter aufweist, die in einem Szintillatormaterial vorliegen. discloses an X-ray detector having one or more needle-like or columnar photoconductor present in a scintillator material.
  • Weiterhin sind Strahlungsdetektoren bekannt, die Szintillatorkörper umfassen, welche als Pulverschicht, Einkristall oder polykristalline Keramik ausgebildet sind und auf einer Schicht eines Photodetektors wie beispielsweise einer Photodiode oder einem Photoelektronenvervielfacher (Photomultiplier) optisch gekoppelt angeordnet sind. Furthermore, the radiation detectors are known which include the scintillator which are formed as a powder layer, single crystal or polycrystalline ceramic and a layer of a photodetector such as a photodiode or a photo-electron multiplier (photomultiplier) are arranged optically coupled.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strahlungsdetektor zu schaffen, welcher kostengünstig herstellbar ist und eine besonders hohe Lebensdauer besitzt. The object of the present invention is to provide a radiation detector which is inexpensive to manufacture and possesses a particularly long life. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Röntgengerät mit einem solchen Strahlungsdetektor bereitzustellen. Another object of the invention is to provide an X-ray device with such a radiation detector.
  • Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Strahlungsdetektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie durch ein Röntgengerät gemäß Patentanspruch 18 gelöst. The objects are inventively achieved by a radiation detector having the features of patent claim 1, by a method having the features of claim 12 and by an X-ray apparatus according to claim 18th Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments with useful developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Strahlungsdetektor wenigstens eine sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erstreckende Szintillatorschicht umfasst, wobei innerhalb der Szintillatorschicht wenigstens ein sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erstreckender Hohlraum vorgesehen ist, in welchem wenigstens ein Photoleiter angeordnet ist. A first aspect of the invention relates to a radiation detector for the conversion of X-rays into electrical signals, the invention provides that the radiation detector comprises at least one extending between the first and the second electrode scintillator layer, wherein within the scintillator layer at least one between the first and the second electrode extending cavity is provided in which a photoconductor is disposed at least. Mit anderen Worten ist es im Unterschied zum Stand der Technik vorgesehen, dass das Szintillatorelement nicht aus nanoskaligen Partikeln besteht, sondern sich als makroskopische Szintillatorschicht zwischen den Elektroden erstreckt, wobei in der Szintillatorschicht ein Hohlraum oder mehrere Hohlräume enthalten sind, die sich ebenfalls zwischen den Elektroden erstrecken. In other words, it is provided, in contrast to the prior art that the scintillator does not consist of nanoscale particles, but extends as macroscopic scintillator layer between the electrodes, wherein one or more cavities are included in the scintillator layer, which also between the electrodes extend. In dem oder den Hohlräumen ist der Photoleiter, das heißt eine photoleitende Verbindung bzw. ein photoleitendes Verbindungsgemisch eingebracht, so dass einerseits die erforderliche Umsetzung der von der Szintillatorschicht generierten Photonen in Ladungsträger direkt, das heißt entstehungsnah, und andererseits der Ladungstransport zu den Elektroden entstehungsnah durch den in dem oder den Hohlräumen angeordneten Photoleiter erfolgen können. In the one or more cavities of the photoconductor, that is, a photoconductive compound and a photoconductive compound mixture is introduced, so that on the one hand the necessary implementation of the generated by the scintillator photons into charge carriers directly, that is entstehungsnah, and on the other hand, the charge transport to the electrodes entstehungsnah by can be made to disposed in the cavities or the photoconductor. Die Geometrie des oder der Hohlräume kann dabei grundsätzlich frei gewählt werden. The geometry of the cavity or cavities can thereby be chosen freely. Beispielsweise kann der Hohlraum kanalförmig oder flächig ausgebildet sein. For example, the cavity may be channel-shaped or planar. Im Unterschied zu Strahlungsdetektoren mit nanoskaligen Szintillatorpartikeln besitzt der erfindungsgemäße Strahlungsdetektor keine Begrenzung der Packungsdichte, so dass höhere Schichtdicken mit entsprechend verbesserter Röntgenabsorption ermöglicht sind. In contrast to radiation detectors with nanoscale scintillator of the radiation detector of this invention has no limitation in the packing density, so that higher layer thicknesses are made possible with correspondingly improved X-ray absorption. Darüber hinaus kann der Ladungstransport senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Elektroden erfolgen, so dass kurze Transportwege und ein entsprechend besseres Zeitverhalten des Strahlungsdetektors gegeben sind. In addition, the charge transport can take place perpendicular or at least substantially perpendicular to the electrodes so that short transport routes and a correspondingly better time response of the radiation detector are given. Daher können grundsätzlich auch vergleichsweise kostengünstigere Photoleiter verwendet werden. Therefore comparatively less expensive photoconductor can be used in principle. Weiterhin können unterschiedlichste Szintillatormaterialien verwendet und einfach zur Szintillatorschicht verarbeitet werden, so dass der erfindungsgemäße Strahlungsdetektor besonders schnell und kostengünstig herstellbar ist. Furthermore, a wide variety of scintillator materials can be used and easily processed to scintillator layer so that the radiation detector according to the invention is particularly fast and inexpensively. Weiterhin besteht im Unterschied zum Stand der Technik nicht die Gefahr, dass nanoskalige Szintillatorpartikel ihre Anordnung zwischen den Elektroden durch Sedimentation oder Koagulation und damit auch die Detektoreigenschaften verändern. Furthermore, there is in contrast to the prior art is not the risk that nanoscale scintillator change their arrangement between the electrodes by sedimentation or coagulation, and thus the detector properties. Darüber hinaus werden auch grundsätzliche Probleme von Nanopartikeln wie beispielsweise eine aufgrund der großen spezifischen Oberfläche erhöhte chemische Reaktivität sowie eine schlecht steuerbare räumliche Verteilbarkeit mit entsprechenden Ungleichmäßigkeiten der Struktur und Detektoreigenschaften von vornherein vermieden. Moreover, fundamental problems of nanoparticles such as increased due to the large specific surface chemical reactivity and a poorly controllable spatial spreadability with corresponding irregularities in the structure and detector characteristics are avoided from the outset. Die Szintillatorschicht des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors besitzt eine hohe chemische und mechanische Stabilität und damit eine besonders hohe Lebensdauer. The scintillator of the radiation detector according to the invention has a high chemical and mechanical stability and thus a particularly long service life. Dabei kann die Szintillatorschicht des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors mit geringen Schichtdicken bzw. hohe Packungsdichten bei gleichzeitig hoher struktureller Präzision und gestalterischer Freiheit (Design) hergestellt sein. The scintillator of the radiation detector according to the invention with small layer thicknesses and high packing densities can be made with high precision and structural design freedom (Design).
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Szintillatorschicht wenigstens zwei voneinander beabstandete Szintillatorkörper umfasst, zwischen welchen jeweils wenigstens ein Photoleiter angeordnet ist. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the scintillator comprises two spaced scintillator at least, between which a photoconductor is disposed at least in each case. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Szintillatorschicht zwei oder mehr Szintillatorkörper umfasst, zwischen welchen jeweils ein sich der zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erstreckender Hohlraum angeordnet ist, wobei der Hohlraum mit dem Photoleiter, das heißt mit der photoleitenden Verbindung bzw. dem photoleitenden Verbindungsgemisch, gefüllt ist. In other words, it is provided that the scintillator layer two or more scintillator comprises, between which a the extending between the first and the second electrode cavity is arranged in each case, wherein the cavity with the photoconductor, that is, with the photoconductive compound or is filled photoconductive compound mixture. Hierdurch kann der erfindungsgemäße Strahlungsdetektor besonders variabel ausgebildet werden, da die Anzahl der Szintillatorkörper und Photoleiter-Schichten optimal an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden kann. In this way, the radiation detector according to the invention can be specially adapted variable, since the number of scintillator and photoconductor layers can be optimally adapted to the particular application. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Strahlungsdetektor n Szintillatorkörper und n – 1 Photoleiter-Schichten umfasst, wobei n ≥ 2 ist. It can be in principle provided that the radiation detector scintillator n and n - 1 includes the photoconductor layers, where n ≥ 2.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die wenigstens zwei Szintillatorkörper und der wenigstens eine Photoleiter lamellenartig zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet sind. Further advantages result if the at least two scintillator body and said at least one photoconductor are arranged lamellar between the first and the second electrode. Unter einer lamellenartigen Anordnung ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die Szintillatorkörper und der oder die Photoleiter-Schichten zumindest im Wesentlichen scheiben- bzw. quaderförmige Geometrien aufweisen und zu mehreren mit ihren Flächen zumindest annähernd parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Kanten und Deckflächen der einzelnen Scheiben oder Quader jeweils mit den Elektroden in Verbindung stehen. Under a lamellar arrangement is understood to mean an arrangement in which the scintillator and the one or more photoconductive layers at least substantially disk-shaped or have rectangular geometries and are arranged to several with their surfaces at least approximately parallel to each other, the edges and top surfaces of the individual disks or square are connected respectively to the electrodes. Derartige Lamellenstrukturen verfügen über eine am Materialaufwand gemessen sehr große Oberfläche sowie über eine besonders hohe mechanische Stabilität. Such lamellar structures have a measured at the cost of materials very large surface area as well as a very high mechanical stability.
  • Eine weitere Verbesserung der mechanischen Stabilität wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, dass benachbarte Szintillatorkörper aneinander abgestützt sind. A further improvement of the mechanical stability is achieved in a further embodiment of the invention characterized in that adjacent scintillator body are supported on one another.
  • Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn benachbarte Szintillatorkörper mittels mehrerer Materialbrücken aneinander abgestützt sind, wobei die Materialbrücken vorzugsweise einen Abstand zwischen 5 μm und 15 μm voneinander aufweisen. It has been shown in a further embodiment to be advantageous if adjacent scintillator body are supported on one another by a plurality of bridges of material, said material bridges preferably have a distance of between 5 microns and 15 microns apart. Die Materialbrücken können dabei grundsätzlich aus dem gleichen Material wie die Szintillatorkörper oder aus einem abweichenden Material bestehen. The material bridges can, in principle, consist of the same material as the scintillator or from a different material. Die Verwendung von Materialbrücken bietet den Vorteil, dass einerseits der oder die Hohlräume für den Photoleiter zwischen benachbarten Szintillatorkörper zumindest überwiegend erhalten bleiben und andererseits die mechanische Stabilität gesteigert werden kann. The use of bridges of material offers the advantage that on the one hand the cavities or for the photoconductor between adjacent scintillator remain at least predominantly on the other hand, the mechanical stability can be increased. Unter einem Abstand zwischen 5 μm und 15 μm sind dabei insbesondere Abstände von 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, 14 μm und 15 μm sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. At a distance of between 5 microns and 15 microns are particularly distances of 5 microns, 6 microns, 7 microns, 8 microns, 9 microns, 10 microns, 11 microns, 12 microns, 13 microns, 14 microns and 15 microns, and corresponding intermediate values ​​to understand.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Szintillatorschicht einen Einkristall und/oder ein dotiertes und/oder undotiertes keramisches Material umfasst. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the scintillator comprises a crystal and / or a doped and / or undoped ceramic material. Geeignete keramische Materialien umfassen beispielsweise (Y. Gd) 2 O 3 , Y 3 Al 5 O 12 und Lu 2 SiO 5 , wobei diese Verbindungen mit Lanthanoiden wie beispielsweise Europium, Praseodym, Cer dotiert sein können. Suitable ceramic materials include, for example (Y. Gd) 2 O 3, Y 3 Al 5 O 12, and Lu 2 SiO 5, wherein these compounds can be doped with lanthanides such as europium, praseodymium, cerium. Denkbar sind auch keramische Materialien aus Lu-Tb-Al-O-Ce-Systemen, Y-Gd-Eu-O-Pr-Systemen, Lu-Tb-Al-O:Ce Verbindungen, Y 2 O 3 -Gd 2 O 3 -Eu 2 O 3 -Mischungen, Gd 2 O 3 -Ga 2 O 3 :Cr, Gd 2 O 2 S:Pr/Ce, (Lu x Tb y ) 3 Al 5 O 12 :Ce, CsI:Tl, CsI:Na und CdWO 4 . It is also conceivable ceramic materials from Lu-Tb-Al-O-Ce systems, Y-Gd-Eu-O-Pr-systems, Lu-Tb-Al-O are: Ce compounds, Y 2 O 3 -Gd 2 O 3 -Eu 2 O 3 mixtures, Gd 2 O 3 -Ga 2 O 3: Cr, Gd 2 O 2 S: Pr / Ce, (Lu x Tb y) 3 Al 5 O 12: Ce, CsI: Tl, CsI: Na and CdWO fourth Hierdurch können die Eigenschaften des Szintillatorkörpers insbesondere im Hinblick auf sein Absorptions- und Emissionsverhalten optimal an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden. In this way, the properties of the scintillator particularly with respect to its absorption and emission behavior can be optimally adapted to the respective application.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Photoleiter eine anorganische und/oder organische Elektronenakzeptor-Verbindung und/oder eine anorganische und/oder organische Elektronendonator-Verbindung umfasst. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the photoconductor is an inorganic and / or organic electron-accepting compound and / or an inorganic and / or organic electron donor compound. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, um die Absorptions- und Emissionseigenschaften des Photoleiters optimal an den jeweiligen Einsatzzweck des Strahlungsdetektors und an die Eigenschaften des Szintillatorkörpers sowie an das Material der Elektroden anzupassen. This is an easy way to adjust the absorption and emission properties of the photoconductor optimally to the intended use of the radiation detector and the properties of the scintillator and the material of the electrodes. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Photoleiter anorganische Verbindungen wie etwa amorphes Selen, Cadmiumtellurid (CdTe), Cadmium-Zink-Tellurid (CdZnTe) und/oder Wismuttrijodid (BiI 3 ) umfasst. For example, it can be provided that the inorganic photoconductive compounds such as amorphous selenium, cadmium telluride comprises (CdTe), cadmium zinc telluride (CdZnTe) and / or Wismuttrijodid (BiI 3). Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Photoleiter ein elektrisch leitfähiges Polymer umfasst, wobei das oder die elektrisch leitfähigen Polymere zusätzlich auch p-dotiert und/oder n-dotiert sein können. Alternatively or additionally, it may be provided that the photoconductor comprises an electrically conductive polymer, the electrically conductive polymers or additionally, p-doped and / or n-doped can be.
  • Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Photoleiter ausgewählt ist aus einer Gruppe, die substituierte und/oder unsubstituierte Fullerene, Polyacetylene, Poly(paraphenylene), Polyphenylenvinylene, Polythiophene, Polyethylendioxythiophene, Polyaniline, Polysulfonsäuren, Polysilane, Polycarbazole und/oder Polypyrrole umfasst. Furthermore, it has shown to be advantageous if the photoconductor is selected from the group consisting of substituted and / or unsubstituted fullerenes, polyacetylenes, poly (paraphenylene), polyphenylenevinylenes, polythiophenes, Polyethylendioxythiophene, polyanilines, polysulfonic acids, polysilanes, polycarbazoles and / or polypyrroles comprises , Die genannten Gruppenmitglieder können zusätzlich p-dotiert und/oder n-dotiert sein. The group members mentioned may also be p-doped and / or n-doped. Beispielhafte Verbindungen für die genannten Gruppenmitglieder sind [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCBM), bei welchem es sich um einen n-Typ Halbleiter bzw. ein Eletronenakzeptormaterial handelt, Poly(3-hexylthiophen) (P3HT), bei welchem es sich um einen p-Typ Halbleiter handelt, Poly-3,4-Ethylendioxythiophen (PEDOT), Polystyrolsulfonat (PSS), Poly(1,4-phenylen) (PPP), Poly(p-phenylenvinylen) (PPV), Poly(2-(2-ethylhexyloxy)-5-methoxy-p-phenylenvinylen) (MEH-PPV), das Cyano-Derivat hiervon (CN-PPV), Polythiophen (PT), Polypyrrol (PPy), Polyanilin (PANI) oder Polyacetylene, die grundsätzlich eine trans-transoide und/oder eine cis-transoide bzw. trans-cisoide Konfiguration aufweisen können. Exemplary compounds for said group members [6,6] -phenyl-C61-methyl butyrate (PCBM), wherein it is an n-type semiconductor or a Eletronenakzeptormaterial, poly (3-hexylthiophene) (P3HT), wherein it is a p-type semiconductor, poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT), polystyrene sulfonate (PSS), poly (1,4-phenylene) (PPP), poly (p-phenylene vinylene) (PPV), poly ( 2- (2-ethylhexyloxy) -5-methoxy-p-phenylene vinylene) (MEH-PPV), the cyano derivative thereof (CN-PPV), polythiophene (PT), polypyrrole (PPy), polyaniline (PANI) or polyacetylenes, which may have in principle a trans-transoid and / or a cis-transoid and cisoid trans-configuration.
  • Durch Auswahl einer oder mehrerer Verbindungen aus den genannten Gruppen können wichtige Eigenschaften des Photoleiters wie beispielsweise seine Löslichkeit, sein Absorptionsverhalten, seine Emissionswellenlängen sowie seine thermische und chemische Stabilität optimal eingestellt werden. By selecting one or more compounds from the groups mentioned important properties of the photoconductor such as its solubility, its absorption behavior, its emission wavelength and its thermal and chemical stability can be optimally adjusted. Beispielsweise kann ein Polymerblend aus PEDOT und/oder P3HF, welche als Absorber bzw. Lochtransportkomponenten fungieren, mit PCBM als Elektronenakzeptor als sogenannte „bulkheterojunction” fungieren, das heißt, dass sich die Ladungsträger an den Grenzflächen der einzelnen Materialien trennen. For example, a blended polymer of PEDOT and / or P3HF which act as absorbers or hole transport components, acting with PCBM as an electron acceptor as so-called "bulkheterojunction", that is, to separate the charge carriers at the interfaces of the different materials. Unter einem Polymerblend wird dabei eine makroskopisch homogene Mischung von zwei oder mehr Polymerarten verstanden, welcher beispielsweise durch mechanische Vermischung von geschmolzenen Polymeren hergestellt werden kann, wobei sich ein homogenes Material ergibt. Under a polymer blend is a macroscopically homogeneous mixture of two or more polymer types is understood to mean, which can be produced for example by mechanical mixing of the molten polymer, to result in a homogeneous material. Beim Abkühlen der Schmelze bleiben die einzelnen Polymerketten fein verteilt und sorgen dafür, dass sich das Eigenschaftsprofil des Polymerblends aus den Eigenschaften der verwendeten Polymere zusammensetzt. Upon cooling the melt, the individual polymer chains remain dispersed and ensuring that make up the profile of properties of the polymer blend of the properties of the polymers used.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the first electrode and the second electrode of the same or different materials. Hierdurch kann insbesondere die Aus- bzw. Eintrittsarbeit der Elektroden optimal an das Material des Szintillatorkörpers und/oder des Photoleiters angepasst werden. In this way, the initial or entry work of the electrodes can be optimally adapted to the material of the scintillator and / or the photoconductor in particular. Geeignete Materialien für die Elektroden sind beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO), Calcium oder Silber. Suitable materials for the electrodes are, for example, indium tin oxide (ITO), calcium or silver.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, indem ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zwischen 80 μm und 2500 μm, insbesondere zwischen 100 μm und 2000 μm beträgt. Further advantages are obtained by a distance between the first and the second electrode between 80 .mu.m and 2500 .mu.m, in particular between 100 microns and 2000 microns. Unter einem Abstand zwischen 80 μm und 2500 μm sind dabei insbesondere Abstände von 80 µm, 90 µm, 110 µm, 130 μm, 150 μm, 170 μm, 190 μm, 210 μm, 230 μm, 250 μm, 270 μm, 290 μm, 310 μm, 330 μm, 350 μm, 370 μm, 390 μm, 410 μm, 430 μm, 450 μm, 470 μm, 490 μm, 510 μm, 530 μm, 550 μm, 570 μm, 590 μm, 610 μm, 630 μm, 650 μm, 670 μm, 690 μm, 710 μm, 730 μm, 750 μm, 770 μm, 790 μm, 810 μm, 830 μm, 850 μm, 870 μm, 890 μm, 910 μm, 930 μm, 950 μm, 970 μm, 990 μm, 1010 μm, 1030 μm, 1050 μm, 1070 μm, 1090 μm, 1110 μm, 1130 μm, 1150 μm, 1170 μm, 1190 μm, 1210 μm, 1230 μm, 1250 μm, 1270 μm, 1290 μm, 1310 μm, 1330 μm, 1350 μm, 1370 μm, 1390 μm, 1410 μm, 1430 μm, 1450 μm, 1470 μm, 1490 μm, 1510 μm, 1530 μm, 1550 μm, 1570 μm, 1590 μm, 1610 μm, 1630 μm, 1650 μm, 1670 μm, 1690 μm, 1710 μm, 1730 μm, 1750 μm, 1770 μm, 1790 μm, 1810 μm, 1830 μm, 1850 μm, 1870 μm, 1890 μm, 1910 μm, 1930 μm, 1950 μm, 1970 μm, 19 At a distance of between 80 microns and 2500 microns are particularly distances of 80 microns, 90 microns, 110 microns, 130 microns, 150 microns, 170 microns, 190 microns, 210 microns, 230 microns, 250 microns, 270 microns, 290 microns, 310 .mu.m, 330 .mu.m, 350 .mu.m, 370 .mu.m, 390 .mu.m, 410 .mu.m, 430 .mu.m, 450 .mu.m, 470 .mu.m, 490 .mu.m, 510 .mu.m, 530 .mu.m, 550 .mu.m, 570 .mu.m, 590 .mu.m, 610 .mu.m, 630 .mu.m , 650 .mu.m, 670 .mu.m, 690 .mu.m, 710 .mu.m, 730 .mu.m, 750 .mu.m, 770 .mu.m, 790 .mu.m, 810 .mu.m, 830 .mu.m, 850 .mu.m, 870 .mu.m, 890 .mu.m, 910 .mu.m, 930 .mu.m, 950 .mu.m, 970 micrometers, 990 micrometers, 1010 micrometers, 1030 micrometers, 1050 micrometers, 1070 micrometers, 1090 micrometers, 1110 micrometers, 1130 micrometers, 1150 micrometers, 1170 micrometers, 1190 micrometers, 1210 micrometers, 1230 micrometers, 1250 micrometers, 1270 micrometers, 1290 micrometers, 1310 microns, 1330 microns, 1350 microns, 1370 microns, 1390 microns, 1410 microns, 1430 microns, 1450 microns, 1470 microns, 1490 microns, 1510 microns, 1530 microns, 1550 microns, 1570 microns, 1590 microns, 1610 microns, 1630 microns , 1650 microns, 1670 microns, 1690 microns, 1710 microns, 1730 microns, 1750 microns, 1770 microns, 1790 microns, 1810 microns, 1830 microns, 1850 microns, 1870 microns, 1890 microns, 1910 microns, 1930 microns, 1950 microns, 1970 microns, 19 90 μm, 2010 μm, 2030 μm, 2050 μm, 2070 μm, 2090 μm, 2110 μm, 2130 μm, 2150 μm, 2170 μm, 2190 μm, 2210 μm, 2230 μm, 2250 μm, 2270 μm, 2290 μm, 2310 μm, 2330 μm, 2350 μm, 2370 μm, 2390 μm, 2410 μm, 2430 μm, 2450 μm, 2470 μm, 2490 μm und 2500 μm sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 100 μm, 101 μm, 102 μm, 103 μm, 104 μm, 105 μm, 106 μm, 107 μm, 108 μm, 109 μm, 110 μm, 111 μm, 112 μm, 113 μm, 114 μm, 115 μm, 116 μm, 117 μm, 118 μm, 119 μm, 120 μm usw. zu verstehen. 90 microns, 2010 microns, 2030 microns, 2050 microns, 2070 microns, 2090 microns, 2110 microns, 2130 microns, 2150 microns, 2170 microns, 2190 microns, 2210 microns, 2230 microns, 2250 microns, 2270 microns, 2290 microns, 2310 microns , 2330 microns, 2350 microns, 2370 microns, 2390 microns, 2410 microns, 2430 microns, 2450 microns, 2470 microns, 2490 microns and 2500 microns, and corresponding intermediate values ​​such as 100 .mu.m, 101 .mu.m, 102 .mu.m, 103 .mu.m, 104 .mu.m, 105 .mu.m, 106 .mu.m, 107 .mu.m, 108 .mu.m, 109 .mu.m, 110 .mu.m, 111 .mu.m, 112 .mu.m, 113 .mu.m, 114 .mu.m, 115 .mu.m, 116 .mu.m, 117 .mu.m, 118 .mu.m, 119 .mu.m, 120 .mu.m etc. understand. Hierdurch können insbesondere die Empfindlichkeit, Absorptionscharakteristik und mechanische Stabilität des Strahlungsdetektors optimal eingestellt werden. In this way, the sensitivity absorption characteristics and mechanical stability of the radiation detector can be optimally set in particular. Eine besonders hohe Empfindlichkeit des Strahlungsdetektors wird alternativ oder zusätzlich dadurch erzielt, dass der wenigstens eine Photoleiter in Erstreckungsrichtung der Elektroden betrachtet eine Breite zwischen 2 μm und 25 μm, insbesondere zwischen 5 μm und 20 μm aufweist. A particularly high sensitivity of the radiation detector is alternatively or additionally achieved by having at least one photoconductor in the direction of extension of the electrode considers a width of between 2 microns and 25 microns, especially between 5 microns and 20 microns. Unter einer Breite zwischen 2 μm und 25 μm sind Breiten von 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 11 μm, 12 μm, 13 μm, 14 μm, 15 μm, 16 μm, 17 μm, 18 μm, 19 μm, 20 μm, 21 μm, 22 μm, 23 μm, 24 μm und 25 μm sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Under a width of between 2 microns and 25 microns are widths of 2 microns, 3 microns 4 microns, 5 microns, 6 microns, 7 microns, 8 microns, 9 microns, 10 microns, 11 microns, 12 microns, 13 microns, 14 microns to understand 15 microns, 16 microns, 17 microns, 18 microns, 19 microns, 20 microns, 21 microns, 22 microns, 23 microns, 24 microns and 25 microns, and corresponding intermediate values.
  • Eine weitere Optimierung des Absorptionsverhaltens und der mechanischen Stabilität wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Szintillatorkörper in Erstreckungsrichtung der Elektroden betrachtet eine Breite zwischen 80 μm und 250 μm, insbesondere zwischen 100 μm und 200 μm aufweisen. Further optimization of the absorption behavior and the mechanical stability is achieved in a further embodiment of the invention in that the scintillator in the direction of extension of the electrodes viewed a width between 80 microns and 250 microns, particularly between 100 .mu.m and 200 .mu.m. Unter einer Breite zwischen 80 μm und 250 μm sind dabei Breiten von 80 μm, 90 μm, 100 μm, 110 μm, 120 μm, 130 μm, 140 μm, 150 μm, 160 μm, 170 μm, 180 μm, 190 μm, 200 μm, 210 μm, 220 μm, 230 μm, 240 μm und 250 μm sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 100 μm, 101 μm, 102 μm, 103 μm, 104 μm, 105 μm, 106 μm, 107 μm, 108 μm, 109 μm, 110 μm usw. zu verstehen. Under a width between 80 microns and 250 microns are widths of 80 microns, 90 microns, 100 microns, 110 microns, 120 microns, 130 microns, 140 microns, 150 microns, 160 microns, 170 microns, 180 microns, 190 microns, 200 microns, 210 microns, 220 microns, 230 microns, 240 microns and 250 microns, and corresponding intermediate values ​​such as 100 .mu.m, 101 .mu.m, 102 .mu.m, 103 .mu.m, 104 .mu.m, 105 .mu.m, 106 .mu.m, 107 .mu.m, 108 .mu.m, 109 .mu.m to understand 110 .mu.m etc..
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Strahlungsdetektors zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale, bei welchem mindestens ein Szintillatorelement zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in Lichtimpulse sowie mindestens ein Photoleiter zum Umwandeln von Lichtimpulsen in elektrische Signale zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Elektrode angeordnet werden. A second aspect of the invention relates to a method of manufacturing a radiation detector for converting X-rays into electrical signals, wherein at least a scintillator for converting X-radiation into light pulses and at least a photoconductor for converting light pulses into electrical signals between at least a first and a second electrode to be ordered. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen der ersten und der zweiten Elektrode wenigstens eine sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erstreckende Szintillatorschicht angeordnet wird, wobei innerhalb der Szintillatorschicht wenigstens ein sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erstreckender Hohlraum vorgesehen wird, in welchem wenigstens ein Photoleiter angeordnet wird. In this case the invention provides that a extending between the first and the second electrode scintillator layer is disposed between the first and second electrodes at least, wherein a extending between the first and the second electrode cavity is provided within the scintillator layer at least, in which at least a photoconductor is disposed. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den vorhergehenden Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. The advantages resulting therefrom are given in the preceding descriptions of the first invention aspect, wherein advantageous embodiments of the first aspect of the invention are reversed to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Herstellen der Szintillatorschicht wenigstens zwei grüne Szintillatorkörper aus einem keramischen Material hergestellt, gestapelt, laminiert und zur Szintillatorschicht gesintert werden. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that prepared for making the scintillator layer, at least two green scintillator body of a ceramic material, stacked, laminated and sintered to the scintillator layer. Dies ermöglicht eine besonders einfache und variable Herstellung des Strahlungsdetektors. This allows a particularly simple and variable manufacturing the radiation detector. In Abhängigkeit der gewünschten Ausgestaltung und Dimensionierung der Szintillatorschicht können dabei auch 3, 4, 5, 6 oder mehr grüne, dh ungesinterte Szintillatorkörper verwendet werden. Depending on the desired configuration and dimensioning of the scintillator layer can thereby also be 3, 4, 5, 6 or more green, that is unfired scintillator can be used. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass Szintillatorkörper aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Furthermore, it can be provided that scintillator be used made of different materials. Hierdurch kann das Absorptionsverfahren des Strahlungsdetektors besonders einfach und präzise eingestellt werden. In this way, the absorption process of the radiation detector can be adjusted very easily and precisely.
  • Durch die Verwendung eines keramischen Folienverfahrens, insbesondere Foliengießen, kann die Geometrie der einzelnen Szintillatorkörper besonders einfach eingestellt werden. By using a ceramic sheet method, in particular film casting, the geometry of the individual scintillator can be particularly easily adjusted. Darüber hinaus ist hierdurch eine einfache Möglichkeit gegeben, durch das Stapeln unterschiedlicher Grünfolien auch einzelne Szintillatorkörper mit besonders spezifischen Eigenschaften herzustellen. In addition, thus a simple option to make by stacking green sheets of different individual scintillator with particularly specific properties.
  • Eine weitere Verbesserung der mechanischen Stabilität der Szintillatorschicht wird in weiterer Ausgestaltung dadurch erreicht, dass wenigstens einer der grünen Szintillatorkörper vor dem Stapeln mit wenigstens einer Erhebung und/oder Vertiefung versehen wird. A further improvement of the mechanical stability of the scintillator layer is achieved in a further embodiment in that at least one of the green scintillator body is provided with at least one elevation and / or depression prior to stacking. Auf diese Weise können besonders einfach Hohlräume und/oder Materialbrücken zwischen benachbarten Szintillatorkörpern bzw. in der gesinterten Szintillatorschicht ausgebildet werden. In this way, voids and / or material bridges can be formed between adjacent Szintillatorkörpern or in the sintered scintillator particularly simple.
  • Besonders schnell und einfach lassen sich mehrere Erhebungen und/oder Vertiefungen gleichzeitig herstellen, indem der grüne Szintillatorkörper mit einem Punktraster bedruckt wird. Really quickly and easily several elevations and / or depressions can be produced simultaneously by the green scintillator is printed with a dot screen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Photoleiter in fließfähigem Zustand in den wenigstens einen Hohlraum der Szintillatorschicht eingebracht und im Hohlraum verfestigt wird. In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous if the photoconductor is introduced in a flowable state to the at least one cavity of the scintillator layer and is solidified in the cavity. Dies stellt eine besonders schnelle, einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, um den Photoleiter in dem oder den Hohlräumen der Szintillatorschicht anzuordnen. This is a particularly fast, easy and inexpensive way to the photoconductor in or to arrange the cavities of the scintillator. In Abhängigkeit der konkreten Ausgestaltung des Photoleiters kann dieser geschmolzen und/oder mit einem Lösungsmittel versetzt werden, um ihn in den fließfähigen Zustand zu überführen. Depending on the actual design of the photoconductor that can be melted and / or are mixed with a solvent to convert it into the flowable state. Nach dem Abkühlen und/oder Entweichen des Lösungsmittels verbleibt der Photoleiter dann in dem oder den Hohlräumen der Szintillatorschicht. After cooling and / or escape of the solvent, the photoconductor then remains in the one or more cavities of the scintillator layer. Bei der Verwendung von organischen Polymeren als Photoleiter besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darüber hinaus die grundsätzliche Möglichkeit, die entsprechenden Monomere bzw. Edukte der betreffenden Polymere in den oder die Hohlräume einzubringen und im betreffenden Hohlraum auszupolymerisieren, um den Photoleiter direkt innerhalb des Hohlraums herzustellen. In the use of organic polymers as photoconductor is in a further embodiment of the invention, moreover, the basic possibility of the corresponding monomers or reactants of the respective polymers in the or introduce the voids and to complete polymerization in the respective cavity to form the photoconductor directly within the cavity.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Röntgengerät, welches zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale einen Strahlungsdetektor gemäß dem ersten Erfindungsaspekt und/oder einen mittels eines Verfahrens nach dem zweiten Erfindungsaspekt erhältlichen bzw. erhaltenen Strahlungsdetektor umfasst. A third aspect of the invention relates to an X-ray apparatus, which comprises the conversion of X-ray radiation into electrical signals a radiation detector according to the first aspect of the invention and / or a commercially available or by means of a method according to the second aspect of the invention obtained radiation detector. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile sind den Ausführungen zum erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor sowie zum erfindungsgemäßen Verfahren zu entnehmen und gelten entsprechend für das Röntgengerät. The resulting from these features and their benefits are listed in the comments to the inventive radiation detector and the process of the invention and shall apply to the X-ray machine. Das Röntgengerät kann beispielsweise zur medizinischen Röntgenbildgebung oder zur Röntgenkontrolle an Flughäfen, Gebäuden und dergleichen ausgebildet sein. The X-ray device can be formed, for example, for medical X-ray imaging or X-ray control at airports, buildings and the like. Es ist jedoch zu betonen, dass das Röntgengerät hinsichtlich seiner Ausgestaltung nicht auf die genannten Anwendungen beschränkt ist. It should however be emphasized that the X-ray device is not limited to these applications in terms of its design.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, dem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Further features of the invention result from the claims, the embodiment and the drawings. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in dem Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. The above-mentioned in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the embodiment of features and feature combinations are possible, without departing from the scope of the invention not only in the respectively specified combination but also in other combinations. Dabei zeigt: In which:
  • 1 1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors; a schematic side sectional view of a radiation detector according to the invention; und and
  • 2 2 eine schematische Schnittansicht des Strahlungsdetektors entlang der in is a schematic sectional view of the radiation detector along the in 1 1 gezeigten Schnittebene II-II. Section plane II-II shown.
  • 1 1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors shows a schematic side sectional view of a radiation detector according to the invention 10 10 zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale und wird im Folgenden in Zusammenschau mit for the conversion of X-ray radiation into electrical signals and is in conjunction with below 2 2 erläutert werden, wobei are described, wherein 2 2 eine schematische Schnittansicht des Strahlungsdetektors is a schematic sectional view of the radiation detector 10 10 entlang der Schnittebene II-II zeigt. shows along the sectional plane II-II. Der Strahlungsdetektor The radiation detector 10 10 umfasst eine erste und eine zweite Elektrode comprises a first and a second electrode 12a 12a , . 12b 12b , zwischen welchen eine sich zwischen den Elektroden Between which a between the electrodes 12a 12a , . 12b 12b erstreckende Szintillatorschicht extending scintillator 14 14 zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in Lichtimpulse angeordnet ist. is disposed for converting X-radiation into light pulses. Der mit den Pfeilen Ia gekennzeichnete Abstand zwischen den Elektroden The distance marked with the arrows between the electrodes Ia 12a 12a , . 12b 12b und damit die Dicke der Szintillatorschicht and thus the thickness of the scintillator layer 14 14 beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen 100 μm und 2000 μm. is in the shown embodiment between 100 .mu.m and 2000 .mu.m.
  • Die Szintillatorschicht the scintillator 14 14 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel exemplarisch vier Szintillatorkörper comprises in the embodiment shown by way of example four scintillator 16a 16a –d, welche unter Ausbildung entsprechender Hohlräume -d, which with the formation of corresponding cavities 18a 18a –c voneinander beabstandet angeordnet sind. c are spaced from one another. Die Szintillatorkörper the scintillator 16a 16a –d weisen in Erstreckungsrichtung der Elektroden -d point in the direction of extension of the electrodes 12a 12a , . 12b 12b betrachtet eine mit den Pfeilen Ib gekennzeichnete Breite zwischen 100 μm und 200 μm auf. viewed in a direction indicated by arrows Ib width of between 100 microns and 200 microns. Die Szintillatorkörper the scintillator 16a 16a –d bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel exemplarisch aus einem dotierten keramischen Material, wobei beispielsweise (Y, Gd) 2 O 3 :Eu, Y 3 Al 5 O 12 :Ce oder Lu 2 SiO 5 :Ce verwendet werden können. -d consist in the embodiment shown by way of example of a doped ceramic material, for example, (Y, Gd) 2 O 3: Eu, Y 3 Al 5 O 12: Ce or Lu 2 SiO 5: Ce may be used.
  • Die Hohlräume the cavities 18a 18a –c, die sich senkrecht zur Szintillatorschicht c, extending perpendicular to the scintillator layer 14 14 zwischen der ersten und zweiten Elektrode between the first and second electrodes 12a 12a , . 12b 12b erstrecken, sind vollständig mit einem organischen Photoleiter extend, are completely with an organic photoconductor 20 20 gefüllt, so dass die erforderliche Umsetzung der von der Szintillatorschicht filled, so that the necessary implementation of the scintillator layer 14 14 generierten Photonen in Ladungsträger direkt (entstehungsnah) erfolgen kann und auch der Ladungstransport zu den Elektroden generated photons can take place in charge carrier directly (entstehungsnah) and also the charge transport to the electrodes 12a 12a , . 12b 12b durch die gesamte Dicke der Szintillatorschicht through the entire thickness of the scintillator layer 14 14 erfolgen kann. can take place. Die Hohlräume the cavities 18a 18a –c und damit auch die Schichten des Photoleiters c and thus the layers of the photoconductor 20 20 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel in Erstreckungsrichtung der Elektroden have in the shown embodiment in the direction of extension of the electrodes 12a 12a , . 12b 12b betrachtet eine Breite zwischen 5 μm und 20 μm auf. viewed on a width of between 5 microns and 20 microns. Diese Breite ist mit den Pfeilen Ic gekennzeichnet. This width is indicated by the arrows Ic.
  • Man erkennt weiterhin, dass die Szintillatorkörper Can also be seen that the scintillator 16a 16a –d im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und dass die bezüglich der Erstreckungsrichtung der Elektroden -d are substantially cuboid, and that with respect to the extending direction of the electrodes 12a 12a , . 12b 12b laterale, abwechselnde Anordnung von Szintillatorkörpern lateral, alternating arrangement of Szintillatorkörpern 16a 16a –d und Photoleitern -d and photoconductors 20 20 einem lamellaren Aufbau entspricht. a lamellar structure corresponds.
  • Zum Einbringen des Photoleiters For the introduction of the photoconductor 20 20 in die Hohlräume in the cavities 18a 18a –c kann der Photoleiter c can the photoconductor 20 20 beispielsweise in einem Lösungsmittel gelöst und in die Hohlräume for example dissolved in a solvent and in the cavities 18a 18a –c eingefüllt werden. c are filled. Als Photoleiter As a photoconductor 20 20 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel ein p/n-Polymerblend aus dem p-Typ-Halbleiter Poly(3-hexylthiophen) (P3HT) mit der Strukturformel is in the illustrated embodiment, a p / n polymer blend of the p-type semiconductor poly (3-hexylthiophene) (P3HT) having the structural formula
    Figure DE102012206180B4_0002
    und dem n-Typ-Halbleiter [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylester (PCBM) mit der Strukturformel and the n-type semiconductor [6,6] -phenyl-C61-methyl butyrate (PCBM) having the structural formula
    Figure DE102012206180B4_0003
    verwendet. used.
  • Die Szintillatorkörper the scintillator 16a 16a –d können beispielsweise durch ein keramisches Folienverfahren hergestellt werden, bei welchem eine oder mehrere ungesinterte („grüne”) Keramikfolien (nicht gezeigt) zu einem so genannten Grünkörper gestapelt werden. d may, for example, by a ceramic film process are prepared, in which one or more non-sintered ( "green") ceramic sheets (not shown) are stacked to form a so-called green body. Die zum Formen des Grünkörpers verwendeten Keramikfolien können beispielsweise durch Foliengießen einer keramischen Grünfolie auf einem Träger hergestellt werden. The ceramic sheets used to form the green body can be prepared on a support, for example, by tape casting a ceramic green sheet. Hierbei wird der Träger anschließend von der keramischen Grünfolie abgezogen, wodurch eine ungesinterte Keramikfolie erhalten wird. Here, the support is then peeled off from the ceramic green sheet to form a green ceramic film is obtained. Durch Variierung der Anzahl und Dicke der verwendeten Keramikfolien kann die resultierende Dicke der einzelnen Szintillatorkörper By varying the number and thickness of the ceramic film used, the resulting thickness of each scintillator may 16a 16a –d und damit auch der Abstand zwischen den Elektroden -d and thus also the distance between the electrodes 12a 12a , . 12b 12b besonders einfach und präzise eingestellt werden. be set particularly easily and precisely. Wie bereits erwähnt besitzen die gezeigten Szintillatorkörper As already mentioned have the scintillator shown 16a 16a –d dabei eine Dicke zwischen etwa 100 μm und etwa 2000 μm. -d thereby a thickness of between about 100 microns and about 2000 microns. Es ist jedoch zu betonen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung derartig hergestellter Szintillatorkörper It should however be emphasized that the invention is not manufactured in this manner to the use of scintillator 16a 16a –d beschränkt ist, so dass auch anderweitig hergestellte Szintillatorkörper The scintillator d is limited so that also otherwise produced 16a 16a –d aus nicht-keramischen Materialien zur Herstellung der Szintillatorschicht -d non-ceramic materials for preparing the scintillator layer 14 14 verwendet werden können. can be used. Der durch das Stapeln der Keramikfolien erhaltene Grünkörper wird dann bei für das jeweilige Material geeigneten Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 800°C und 1000°C für so genannte Niedertemperatur-Einbrand-Keramikmaterialien (Low Temperature Cofired Ceramics; LTCC) oder bei Temperaturen zwischen etwa 1500°C und etwa 1800°C für so genannte Hochtemperatur-Einbrand-Keramikmaterialien (High Temperature Cofired Ceramics; HTCC), gesintert. The green body obtained by stacking the ceramic sheets is then given suitable for the particular material temperatures, for example at temperatures between 800 ° C and 1000 ° C for so-called low-temperature co-fired ceramics (Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC), or at temperatures between about 1500 ° C and about 1800 ° C for so-called high-temperature co-fired ceramics (high temperature Cofired ceramics, HTCC), sintered.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Keramikfolien organische Binder enthalten bzw. dass die grünen Keramikfolien mit Hilfe von organischen Bindern laminiert werden. Furthermore, it can be provided that the ceramic films contain organic binders or that the ceramic green sheets with the help of organic binders are laminated. Das Entbindern erfolgt dann vor dem Sinterschritt bei Temperaturen bis etwa 600°C. The binder removal is then carried out before the sintering step at temperatures up to about 600 ° C.
  • Man erkennt aus der Zusammenschau von It can be seen from the combination of 1 1 und and 2 2 , dass zwischen den Szintillatorkörpern That between the Szintillatorkörpern 16b 16b und and 16c 16c mehrere Materialbrücken several material bridges 22 22 ausgebildet sind, mittels welchen die Szintillatorkörper are formed by means of which the scintillator 16b 16b und and 16c 16c aneinander abgestützt sind. are supported on one another. Die Materialbrücken The material bridges 22 22 weisen dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel gleichmäßige Abstände von jeweils etwa 10 μm voneinander auf. in this case have in the embodiment shown equal distances of approximately 10 microns from each other. Es ist dabei zu betonen, dass die Materialbrücken It should be emphasized here is that the material bridges 22 22 grundsätzlich zwischen allen Szintillatorkörpern in principle between all Szintillatorkörpern 16a 16a –d oder – wie gezeigt – nur zwischen manchen der Szintillatorkörper -d or - as shown - just between some of the scintillator 16a 16a –d ausgebildet sein können. may be formed d. Die Materialbrücken The material bridges 22 22 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zylinderförmig bzw. im Querschnitt kreisförmig ausgebildet, wobei grundsätzlich auch andere Geometrien vorgesehen sein können. are cylindrical in the embodiment shown, or circular in cross-section, in principle other geometries may be provided. Mit steigernder Anzahl an Materialbrücken By enhancing amount of material bridges 22 22 steigt grundsätzlich die mechanische Stabilität der Szintillatorschicht increases in principle the mechanical stability of the scintillator layer 14 14 , so dass die Anzahl und Anordnung der Materialbrücken So that the number and arrangement of bridges of material 22 22 optimal an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden kann. can be optimally adapted to the respective application. Die Herstellung der Materialbrücken The preparation of the material bridges 22 22 kann beispielsweise im Rahmen des vorstehend geschilderten Foliengießverfahrens erfolgen, indem der grüne Szintillatorkörper for example, can be carried out under the above-described film-casting by the green scintillator 16c 16c und/oder and or 16b 16b mit einem Punktraster bedruckt wird, um entsprechende Erhebungen und/oder Vertiefungen auszubilden. is printed with a dot screen to form corresponding elevations and / or depressions. Indem die Materialbrücken By the material bridges 22 22 aus demselben Material wie die Szintillatorkörper the same material as the scintillator 16a 16a –d bestehen, ergibt sich der Vorteil, dass die Materialbrücken -d exist, there is the advantage that the material bridges 22 22 ebenfalls zur Strahlungsdetektion beitragen. also contribute to radiation detection. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest manche Materialbrücken Alternatively or additionally, it may be provided that at least some material bridges 22 22 aus einem anderen, vorzugsweise keramischen Material bestehen, da sich hierdurch fertigungstechnische Vorteile ergeben können. consist of a different, preferably ceramic material, as can hereby give manufacturing advantages.
  • Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, Einwaagefehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen – als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen. The Indicated document parameter values ​​for the definition of process and measurement conditions for the characterization of specific properties of the subject invention are also within the scope of deviations - for example due to measurement errors, system errors, Einwaagefehlern, DIN tolerances and the like - encompassed as the scope of the invention to be considered ,

Claims (18)

  1. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale, umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Elektrode ( ) (For the conversion of X-ray radiation into electrical signals, comprising at least a first and a second electrode 12a 12a , . 12b 12b ), zwischen welchen mindestens ein Szintillatorelement zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in Lichtimpulse sowie mindestens ein Photoleiter ( ) Between which at least a scintillator for converting X-radiation into light pulses and at least a photoconductor ( 20 20 ) zum Umwandeln von Lichtimpulsen in elektrische Signale angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor ( ) Are arranged for converting light pulses into electrical signals, characterized in that the radiation detector ( 10 10 ) wenigstens eine sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( ) At least one is (between the first and the second electrode 12a 12a , . 12b 12b ) erstreckende Szintillatorschicht ( ) Extending scintillator ( 14 14 ) umfasst, wobei innerhalb der Szintillatorschicht ( ), Wherein (within the scintillator layer 14 14 ) wenigstens ein sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( ) Of at least log (between the first and the second electrode 12a 12a , . 12b 12b ) erstreckender Hohlraum ( ) Extending cavity ( 18a 18a –c) vorgesehen ist, in welchem wenigstens ein Photoleiter ( -c) is provided, in which at least one photoconductor ( 20 20 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  2. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Szintillatorschicht ( ) According to claim 1, characterized in that the scintillator layer ( 14 14 ) wenigstens zwei voneinander beabstandete Szintillatorkörper ( ) At least two spaced apart scintillator ( 16a 16a –d) umfasst, zwischen welchen jeweils wenigstens ein Photoleiter ( -d), between which in each case at least one photoconductor ( 20 20 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  3. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Szintillatorkörper ( ) According to claim 2, characterized in that the at least two scintillator ( 16a 16a –d) und der wenigstens eine Photoleiter ( -d) and the at least one photoconductor ( 20 20 ) lamellenartig zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( ) Lamellar (between the first and the second electrode 12a 12a , . 12b 12b ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  4. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Szintillatorkörper ( ) According to claim 2 or 3, characterized in that adjacent scintillator ( 16b 16b , . 16c 16c ) aneinander abgestützt sind. ) Are supported on one another.
  5. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Szintillatorkörper ( ) According to claim 4, characterized in that adjacent scintillator ( 16b 16b , . 16c 16c ) mittels mehrerer Materialbrücken ( ) (By means of several material bridges 22 22 ) aneinander abgestützt sind, wobei die Materialbrücken ( ) Are supported on one another, wherein the bridges of material ( 22 22 ) vorzugsweise einen Abstand zwischen 5 μm und 15 μm voneinander aufweisen. ) Preferably have a distance of between 5 microns and 15 microns apart.
  6. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Szintillatorschicht ( ) According to one of claims 1 to 5, characterized in that the scintillator layer ( 14 14 ) einen Einkristall und/oder ein dotiertes und/oder undotiertes keramisches Material umfasst. ) Comprises a single crystal and / or a doped and / or undoped ceramic material.
  7. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Photoleiter ( ) According to one of claims 1 to 6, characterized in that the photoconductor ( 20 20 ) eine anorganische und/oder organische Elektronenakzeptor-Verbindung und/oder eine anorganische und/oder organische Elektronendonator-Verbindung umfasst. ) Comprises an inorganic and / or organic electron-accepting compound and / or an inorganic and / or organic electron donor compound.
  8. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Photoleiter ( ) According to claim 7, characterized in that the photoconductor ( 20 20 ) ausgewählt ist aus einer Gruppe, die substituierte und/oder unsubstituierte Fullerene, Polyacetylene, Poly(para-phenylene), Polyphenylenvinylene, Polythiophene, Polyethylendioxythiophene, Polyaniline, Polysulfonsäuren, Polysilane, Polycarbazole und/oder Polypyrrole umfasst. ) Is selected from the group consisting of substituted and / or unsubstituted fullerenes, polyacetylenes, poly (para-phenylene), polyphenylenevinylenes, polythiophenes, Polyethylendioxythiophene, polyanilines, polysulfonic acids, polysilanes, polycarbazoles and / or polypyrroles comprises.
  9. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode ( ) According to one of claims 1 to 8, characterized in that the first electrode ( 12a 12a ) und die zweite Elektrode ( ) And the second electrode ( 12b 12b ) aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen. ) Consist of identical or different materials.
  10. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( ) According to one of claims 1 to 9, characterized in that a distance between the first and the second electrode ( 12a 12a , . 12b 12b ) zwischen 80 μm und 2500 μm, insbesondere zwischen 100 μm und 2000 μm beträgt und/oder dass der wenigstens eine Photoleiter ( ) Is between 80 .mu.m and 2500 .mu.m, in particular between 100 .mu.m and 2000 .mu.m and / or the at least one photoconductor ( 20 20 ) in Erstreckungsrichtung der Elektroden ( ) (In the extension direction of the electrodes 12a 12a , . 12b 12b ) betrachtet eine Breite zwischen 2 μm und 25 μm, insbesondere zwischen 5 μm und 20 μm aufweist. ) Considers a width of between 2 microns and 25 microns, especially between 5 microns and 20 microns has.
  11. Strahlungsdetektor ( Radiation detector ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Szintillatorkörper ( ) According to one of claims 2 to 10, characterized in that the scintillator ( 16a 16a –d) in Erstreckungsrichtung der Elektroden ( d) (in the extension direction of the electrodes 12a 12a , . 12b 12b ) betrachtet eine Breite zwischen 80 μm und 250 μm, insbesondere zwischen 100 μm und 200 μm aufweisen. ) Considers a width of between 80 .mu.m and 250 .mu.m, in particular between 100 .mu.m and 200 .mu.m have.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Strahlungsdetektors ( A method of manufacturing a radiation detector ( 10 10 ) zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Signale, bei welchem mindestens ein Szintillatorelement zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in Lichtimpulse sowie mindestens ein Photoleiter ( ) For converting X-rays into electrical signals, wherein (at least one scintillator for converting X-radiation into light pulses and at least one photoconductor 20 20 ) zum Umwandeln von Lichtimpulsen in elektrische Signale zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Elektrode ( ) (For converting light pulses into electrical signals between at least a first and a second electrode 12a 12a , . 12b 12b ) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( Be) arranged, characterized in that between the first and the second electrode ( 12a 12a , . 12b 12b ) wenigstens eine sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( ) At least one is (between the first and the second electrode 12a 12a , . 12b 12b ) erstreckende Szintillatorschicht ( ) Extending scintillator ( 14 14 ) angeordnet wird, wobei innerhalb der Szintillatorschicht ( ) Is placed, wherein (within the scintillator layer 14 14 ) wenigstens ein sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ( ) Of at least log (between the first and the second electrode 12a 12a , . 12b 12b ) erstreckender Hohlraum ( ) Extending cavity ( 18a 18a –c) vorgesehen wird, in welchem wenigstens ein Photoleiter ( -c) is provided in which at least a photoconductor ( 20 20 ) angeordnet wird. ) Is placed.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der Szintillatorschicht ( A method according to claim 12, characterized in that (for making the scintillator layer 14 14 ) wenigstens zwei grüne Szintillatorkörper ( ) At least two green scintillator ( 16a 16a –d) aus einem keramischen Material hergestellt, gestapelt, laminiert und zur Szintillatorschicht ( d) made of a ceramic material, stacked, laminated, and (for the scintillator layer 14 14 ) gesintert werden. ) Are sintered.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Szintillatorkörper ( A method according to claim 13, characterized in that the scintillator ( 16a 16a –d) durch ein keramisches Folienverfahren hergestellt werden. -d) are prepared by a ceramic film process.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der grünen Szintillatorkörper ( The method of claim 13 or 14, characterized in that at least one of the green scintillator ( 16b 16b , c) vor dem Stapeln mit wenigstens einer Erhebung und/oder Vertiefung versehen wird. , C) is provided with at least one elevation and / or depression prior to stacking.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine grüne Szintillatorkörper ( A method according to claim 15, characterized in that the at least one green scintillator ( 16b 16b , c) zum Herstellen mehrerer Erhebungen und/oder Vertiefungen mit einem Punktraster bedruckt wird. , C) printed for producing a plurality elevations and / or depressions with a dot screen.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Photoleiter ( A method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the photoconductor ( 20 20 ) in fließfähigem Zustand in den wenigstens einen Hohlraum ( ) (In a flowable state to the at least one cavity 18a 18a –c) der Szintillatorschicht ( c) the scintillator ( 14 14 ) eingebracht und im Hohlraum ( ) And introduced in the cavity ( 18a 18a –c) verfestigt wird. c) is solidified.
  18. Röntgengerät, welches zur Konversion von Röntgenstrahlung in elektrische Ladung einen Strahlungsdetektor ( X-ray apparatus, comprising (a radiation detector for the conversion of X-ray radiation into electrical charge 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder einen mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 17 erhältlichen Strahlungsdetektor ( ) According to one of claims 1 to 11 and / or a radiation detector 12 obtainable by a method according to any one of claims to 17 ( 10 10 ) umfasst. ) Includes.
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