DE102016107638A1

DE102016107638A1 - X-RAY LINE DETECTOR, USE OF AN X-RAY DETECTOR, DUAL X-RAY DECTOR, X-RAY LINE DETECTOR ARRANGEMENT

Info

Publication number: DE102016107638A1
Application number: DE102016107638.4A
Authority: DE
Inventors: Yener Onel
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Röntgenzeilendetektor. Der Röntgenzeilendetektor (100) umfasst einem Szintillator (110) zur Umwandlung von Röntgenstrahlung (50) in sichtbares Licht, wobei der Szintillator (110) nadelförmige Szintillatorkristalle (112) mit einer Längsrichtung (X) aufweist; und eine Photodiodenanordnung (120) mit einer Mehrzahl von in einer Zeile angeordneten Photodioden (122), wobei die Photodiodenanordnung konfiguriert ist, um zumindest einen Teil des von dem Szintillator (100) erzeugten sichtbaren Lichts einzufangen, wobei der Röntgenzeilendetektor (100) eingerichtet ist, um Röntgenstrahlung (50) zu detektieren, die orthogonal zur Längsrichtung (X) der nadelförmigen Szintillatorkristalle (112) auf den Szintillator (110) trifft.The present application relates to an X-ray line detector. The x-ray line detector (100) comprises a scintillator (110) for converting x-ray radiation (50) into visible light, the scintillator (110) having acicular scintillator crystals (112) with a longitudinal direction (X); and a photodiode array (120) having a plurality of photodiodes (122) arranged in a row, the photodiode array being configured to capture at least a portion of the visible light generated by the scintillator (100), the x-ray line detector (100) being arranged. to detect X-rays (50) striking the scintillator (110) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the acicular scintillator crystals (112).

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Röntgenzeilendetektor, eine Verwendung eines Röntgendetektors, einen dualen Röntgendetektor und eine Röntgenzeilendetektor-Anordnung. Insbesondere betrifft die vorliegende einen digitalen Röntgenzeilendetektor mit einem Szintillator, eine Verwendung eines digitalen Röntgendetektors mit einem Szintillator, einen kaskadierenden dualen Röntgendetektor und eine Röntgenzeilendetektor-Anordnung. The present application relates to an X-ray line detector, a use of an X-ray detector, a dual X-ray detector and an X-ray detector arrangement. More particularly, the present invention relates to a digital X-ray detector with a scintillator, a use of a digital X-ray detector with a scintillator, a cascading dual X-ray detector, and an X-ray detector array.

In der Röntgenbildgebung finden Röntgendetektoren Anwendung, die einen Szintillator und eine Pixelanordnung mit je einer Photodiode aufweisen. Auf den Szintillator auftreffende Röntgenstrahlung trifft und wird zunächst in dem Szintillator in sichtbares Licht gewandelt. Die Photodioden der Pixelanordnung wandeln dieses Licht wiederum in elektrische Ladung um. Die von den Photodioden ausgegebene Spannung kann ausgelesen und ortsaufgelöst gespeichert werden. X-ray imaging uses X-ray detectors which have a scintillator and a pixel arrangement with one photodiode each. X-radiation impinging on the scintillator strikes and is first converted into visible light in the scintillator. The photodiodes of the pixel array in turn convert this light into electrical charge. The voltage output by the photodiodes can be read out and stored spatially resolved.

Dabei unterscheidet man zwischen eindimensionalen Detektoren, sogenannten Zeilendetektoren, und zweidimensionalen Detektoren, sogenannten Flächendetektoren. Bei Zeilendetektoren sind die einzelnen Photodioden in einer Zeile nebeneinander angeordnet und auf jeder Photodiode ist eine Szintillatorscheibe angeordnet. Die Röntgenstrahlung trifft seitlich auf die Szintillatorscheibe, wird in der Szintillatorscheibe in sichtbares Licht umgewandelt und das umgewandelte sichtbare Licht wird von der darunterliegenden Photodiode in elektrische Ladung umgewandelt. A distinction is made between one-dimensional detectors, so-called line detectors, and two-dimensional detectors, so-called area detectors. In line detectors, the individual photodiodes are arranged in a row next to one another, and a scintillator disk is arranged on each photodiode. The X-radiation impinges laterally on the scintillator disk, is converted to visible light in the scintillator disk, and the converted visible light is converted into electrical charge by the underlying photodiode.

Bei Flächendetektoren sind die einzelnen Photodioden ein einer zweidimensionalen Photodiodenmatrix angeordnet und auf den Photodiodenmatrix sind nadelförmige Szintillatorkristalle angeordnet. Die Röntgenstrahlung trifft von oben auf die nadelförmigen Szintillatorkristalle auf, wird in den nadelförmigen Szintillatorkristallen in sichtbares Licht umgewandelt und das umgewandelte sichtbare Licht wird von der darunterliegenden Photodiode in elektrische Ladung umgewandelt. In area detectors, the individual photodiodes are arranged in a two-dimensional photodiode matrix and needle-shaped scintillator crystals are arranged on the photodiode matrix. The X-radiation impinges on the acicular scintillator crystals from above, is converted into visible light in the acicular scintillator crystals, and the converted visible light is converted into electrical charge by the underlying photodiode.

Jedoch können die nadelförmigen Szintillatorkristalle nur bis zu einer Länge von ca. 1000 µm gezüchtet werden, was eine Absorptionslänge des Szintillators, also die Länge entlang derer der Szintillator Röntgenstrahlung absorbieren kann, und damit eine Kontrastauflösung des Flächendetektors begrenzt. Beim Zeilendetektor besteht das Problem, dass die Szintillatorscheiben nur bis zu einer minimalen Dicke von ca. 400 µm aus einem Szintillatorkristall geschnitten werden können, was die Pixelbreite der Photodiodenanordnung und damit die Ortsauflösung des Zeilendetektors begrenzt. Zudem sind die Szintillatorkristalle, aus denen die Szintillatorscheibe geschnitten wird, auch nicht mit beliebigen Durchmesser züchtbar, was die Länge der Szintillatorscheibe und damit die Absorptionslänge der Szintillatorscheibe und die Kontrastauflösung des Zeilendetektors begrenzt. Insbesondere bei hochenergetischer Röntgenstrahlung ist allerdings eine hohe Absorptionslänge wünschenswert, da das Absorptionsvermögen von Szintillatoren mit steigender Energie der Röntgenstrahlung abnimmt. However, the needle-shaped Szintillatorkristalle can be grown only up to a length of about 1000 microns, which is an absorption length of the scintillator, so the length along which the scintillator can absorb X-rays, and thus limits a contrast resolution of the area detector. The problem with the line detector is that the scintillator disks can only be cut from a scintillator crystal to a minimum thickness of approximately 400 μm, which limits the pixel width of the photodiode array and thus the spatial resolution of the line detector. In addition, the Szintillatorkristalle from which the Szintillatorscheibe is cut, not breeding with any diameter, which limits the length of the Szintillatorscheibe and thus the absorption length of the scintillator and the contrast resolution of the line detector. However, especially with high-energy X-radiation, a high absorption length is desirable because the absorption capacity of scintillators decreases with increasing energy of the X-radiation.

Im Hinblick auf das oben Gesagte, schlägt die vorliegende Erfindung einen Röntgenzeilendetektor gemäß Anspruch 1 und eine Verwendung eines Röntgendetektors gemäß Anspruch 10 vor. In view of the above, the present invention proposes an X-ray cell detector according to claim 1 and a use of an X-ray detector according to claim 10.

Röntgenzeilendetektoren, wie sie hierin vorgeschlagen werden, können insbesondere bei hochenergetischen Röntgenstrahlung Verwendung finden, da sie eine hohe Effizienz haben. Die hohe Umwandlungseffizienz ergibt sich durch die wählbare hohe Absorptionslänge des Szintillators. Ein solcher Röntgenzeilendetektor basiert auf eine Vielzahl von Photodioden, die nebeneinander in einer Zeile angeordnet sind. Auf der lichtempfindlichen Fläche dieser Photodiodenanordnung ist eine Mehrzahl von einzelnen, nadelförmigen Szintillatorkristallen senkrecht aufgesetzt. Die auf die Szintillatorkristalle orthogonal auftreffenden Röntgenstrahlung werden in dem Szintillator in sichtbares Licht umgewandelt. Das sichtbare Licht wird durch die Nadelstruktur der Szintillatorkristallen zu den Photodioden hingeführt und die Photodioden wandeln das sichtbare Licht in elektrische Ladung um. Die elektrische Ladung an jeder Photodiode wird separat (d.h. ortsaufgelöst) erfasst und kann digitalisiert werden. X-ray line detectors as proposed herein can be used particularly in high energy X-ray because they have high efficiency. The high conversion efficiency results from the selectable high absorption length of the scintillator. Such an X-ray detector is based on a plurality of photodiodes arranged side by side in a row. On the photosensitive surface of this photodiode array, a plurality of individual acicular scintillator crystals are vertically placed. The X-rays incident orthogonally on the scintillator crystals are converted into visible light in the scintillator. The visible light is guided by the needle structure of the scintillator crystals to the photodiodes and the photodiodes convert the visible light into electrical charge. The electrical charge on each photodiode is detected separately (i.e., spatially resolved) and can be digitized.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Röntgenzeilendetektor eine Szintillator zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, wobei der Szintillator nadelförmige Szintillatorkristalle mit einer Längsrichtung aufweist. Zumindest einen Teil des von dem Szintillator erzeugten sichtbaren Lichts wird von einer Photodiodenanordnung eingefangen. Die Photodiodenanordnung weist eine Mehrzahl von in einer Zeile angeordneten Photodioden auf. Der Röntgenzeilendetektor ist eingerichtet um Röntgenstrahlung zu detektieren, die orthogonal zur Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle auf den Szintillator trifft. According to one embodiment, an X-ray line detector comprises a scintillator for converting X-radiation into visible light, the scintillator having needle-shaped scintillator crystals having a longitudinal direction. At least a portion of the visible light produced by the scintillator is captured by a photodiode array. The photodiode array has a plurality of photodiodes arranged in a row. The X-ray line detector is arranged to detect X-ray radiation which strikes the scintillator orthogonally to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals.

Der Röntgenzeilendetektor weist also einen Szintillator mit nadelförmigen Szintillatorkristallen auf, auf die die Röntgenstrahlung trifft, um in sichtbares Licht umgewandelt zu werden. Dabei ist eine Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung bei Verwendung des Röntgenzeilendetektors, d.h. in einem normalen Betriebszustand des Röntgenzeilendetektors, senkrecht zur Längsachse der Nadel nadelförmigen Szintillatorkristalle. Die nadelförmigen Szintillatorkristallen werden also von der Seite bestrahlt. Dies bietet den Vorteil, dass der von den Röntgenstrahlung getroffene Querschnitt der nadelförmigen Szintillatorkristalle je Szintillatorkristall sehr klein ist. Die nadelförmigen Szintillatorkristalle fungieren als Lichtleiter, die das in den nadelförmigen Szintillatorkristallen umgewandelte Licht innerhalb des einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristalls in Richtung einer Photodiode leiten. Damit entspricht die je nadelförmigen Szintillatorkristall erreichbare Ortsauflösung einer Querschnittabmessung oder einem Durchmesser des nadelförmigen Szintillatorkristalls. In der Praxis kann so die Ortsauflösung des Röntgenzeilendetektors, insbesondere im Vergleich mit dem herkömmlichen Röntgenzeilendetektor, der eine Szintillatorscheibe verwendet, gesenkt werden. Thus, the X-ray detector has a scintillator with needle-shaped scintillator crystals, to which the X-radiation impinges to be converted into visible light. In this case, an irradiation direction of the X-ray radiation when using the X-ray line detector, ie in a normal operating state of the X-ray line detector, perpendicular to the longitudinal axis of the needle acicular Szintillatorkristalle. The needle-shaped Scintillator crystals are thus irradiated from the side. This offers the advantage that the cross section taken by the X-radiation of the acicular scintillator crystals per scintillator crystal is very small. The acicular scintillator crystals function as optical fibers that guide the light converted within the acicular scintillator crystals within the single acicular scintillator crystal toward a photodiode. Thus, the acicular scintillator crystal achievable spatial resolution corresponds to a cross-sectional dimension or a diameter of the needle-shaped Szintillatorkristalls. In practice, the spatial resolution of the X-ray line detector can thus be lowered, in particular in comparison with the conventional X-ray line detector using a scintillator disk.

Die Pixelbreite der Photodiodenanordnung hat also direkten Einfluss auf das Auflösungsvermögen des Röntgenzeilendetektors. Die Pixelbreite kann durch die Breite eines einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristall gegeben werden. Durch die orthogonale Durchstrahlung der nadelförmigen Szintillatorkristalle kann die Pixelbreite bis auf die Breite eines einzelnen Szintillatorkristalls verringert werden. Vorteilhafterweise kann dadurch das Auflösungsvermögen des Röntgenzeilendetektor erheblich gesteigert werden, da die nadelförmigen Szintillatorkristalle bis zu einer Breite von, z.B., 5 μm technisch herstellbar sind. The pixel width of the photodiode array thus has a direct influence on the resolution of the X-ray line detector. The pixel width can be given by the width of a single acicular scintillator crystal. The orthogonal irradiation of the needle-shaped scintillator crystals allows the pixel width to be reduced to the width of a single scintillator crystal. Advantageously, the resolution capability of the X-ray line detector can thereby be increased considerably, since the needle-shaped scintillator crystals can be produced industrially up to a width of, for example, 5 μm.

Darüber hinaus können die nadelförmigen Szintillatorkristalle auch in der Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung hintereinander angeordnet werden, so dass sich eine hohe Absorptionslänge ergibt. Beispielsweise kann eine Photodiode entlang ihrer Länge, die entlang der Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung verläuft, eine Mehrzahl von nadelförmigen Szintillatorkristallen aufweisen. Dadurch kann die Kontrastauflösung des Röntgenzeilendetektors erhöht werden. Dies bietet den Vorteil, dass hochenergetische Röntgenstrahlung von dem Röntgenzeilendetektor mit hoher Kontrastauflösung detektiert werden kann. In addition, the needle-shaped scintillator crystals can also be arranged one behind the other in the irradiation direction of the X-radiation, so that a high absorption length results. For example, a photodiode may have a plurality of needle-shaped scintillator crystals along its length, which runs along the irradiation direction of the X-ray radiation. As a result, the contrast resolution of the X-ray line detector can be increased. This offers the advantage that high-energy X-ray radiation can be detected by the X-ray line detector with high contrast resolution.

Die Kontrastauflösung oder Umwandlungseffizienz des Röntgenzeilendetektors wird also durch die Absorptionslänge des durchstrahlten Szintillators oder Szintillatormaterials bestimmt. Die Absorptionslänge des Röntgenzeilendetektors kann sich damit einfach aus der Anzahl der hintereinander angereihten nadelförmigen Szintillatorkristallen ergeben, die in dieser Anordnung technisch in einer beliebigen Anzahl herstellbar sind. The contrast resolution or conversion efficiency of the X-ray line detector is therefore determined by the absorption length of the irradiated scintillator or scintillator material. The absorption length of the X-ray line detector can thus easily be obtained from the number of successively arranged needle-shaped scintillator crystals, which can be manufactured in any number of different ways in this arrangement.

Zusammen mit der hohen Ortsauflösung kann ein hochauflösender Röntgenzeilendetektor für hochenergetische Röntgenstrahlung bereitgestellt werden, der vergleichsweise einfach aufgebaut ist und kostengünstig hergestellt werden kann. Beispielsweise kann eine Ortsauflösung des Röntgenzeilendetektors kleiner als 400 µm, insbesondere kleiner als 200 µm, typischerweise kleiner als 50 µm, ganz insbesondere kleiner als 25 µm, ganz typischerweise kleiner als 15 µm sein und/oder der Röntgenzeilendetektor für eine Energie der Photonen der Röntgenstrahlung von bis zu 15 MeV oder mehr eingerichtet sein. Insbesondere kann der Röntgenzeilendetektor für eine Energie der Photonen der Röntgenstrahlung von mehr als 1 MeV, insbesondere mehr als 5 MeV, typischerweise mehr als 10 MeV, ganz insbesondere mehr als 15 MeV, ganz typischerweise mehr als 20 MeV eingerichtet sein. Together with the high spatial resolution, a high-resolution X-ray line detector for high-energy X-radiation can be provided, which is comparatively simple in construction and can be produced inexpensively. For example, a spatial resolution of the X-ray line detector may be less than 400 .mu.m, in particular less than 200 .mu.m, typically less than 50 .mu.m, very particularly less than 25 .mu.m, very typically less than 15 .mu.m, and / or the X-ray line detector for an energy of the X-ray photons of FIG be set up to 15 MeV or more. In particular, the X-ray line detector can be set up for an energy of the photons of the X-radiation of more than 1 MeV, in particular more than 5 MeV, typically more than 10 MeV, very especially more than 15 MeV, very typically more than 20 MeV.

Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Röntgenzeilendetektoren dar, die eine schlechtere Ortsauflösung bei vergleichbaren oder sogar kleineren Energie der Photonen der Röntgenstrahlung aufweisen. This represents a significant improvement over conventional X-ray line detectors, which have a poorer spatial resolution with comparable or even lower energy of the X-ray photons.

Insbesondere kann die Mehrzahl der Photodioden der Photodiodenanordnung in einer Zeile orthogonal zur Einfallsrichtung der Röntgenstrahlung in der Verwendung des Röntgenzeilendetektors angeordnet sein. Ferner kann der Szintillator die Nadel vermitteln Szintillator Kristalle in einer zweidimensionalen, also flächigen, Anordnung aufweisen, die sich entlang der gesamten Breite der Photodiodenanordnung und der gesamten Länge der Photodiodenanordnung erstreckt. Insbesondere kann eine Vielzahl von Nadel vermitteln Szintillator Kristallen hintereinander und nebeneinander angeordnet sein. In particular, the plurality of photodiodes of the photodiode array can be arranged in a row orthogonal to the direction of incidence of the x-radiation in the use of the x-ray line detector. Furthermore, the scintillator may comprise scintillator crystals in a two-dimensional, ie planar, arrangement extending along the entire width of the photodiode array and the entire length of the photodiode array. In particular, a plurality of needle-conveying scintillator crystals can be arranged one behind the other and next to one another.

Die Photodiodenanordnung bzw. die Mehrzahl der Photodioden der Photodiodenanordnung können eine lichtempfindliche Fläche aufweisen, die das in den nadelförmigen Szintillatorkristallen umgewandelte, sichtbare Licht aufnimmt. Die lichtempfindliche Fläche der Photodioden verläuft orthogonal zur Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle. Die nadelförmigen Szintillatorkristalle stehen also senkrecht auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Photodiodenanordnung. Das sichtbare Licht wird an der in der Längsrichtung angeordneten Seite der nadelförmigen Szintillatorkristalls ausgekoppelt, die der lichtempfindlichen Fläche der Photodiodenanordnung gegenüberliegt. Damit kann die Lichtausbeute des Röntgenzeilendetektors erhöht werden. The photodiode array and the plurality of photodiodes of the photodiode array may have a photosensitive area which receives the visible light converted into the acicular scintillator crystals. The photosensitive surface of the photodiodes is orthogonal to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals. The acicular scintillator crystals are thus perpendicular to the photosensitive surface of the photodiode array. The visible light is coupled out at the longitudinally disposed side of the acicular scintillator crystal which faces the photosensitive surface of the photodiode array. Thus, the luminous efficacy of the X-ray line detector can be increased.

Der Szintillator, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle, können ein Material, wie beispielsweise Cäsiumjodid, aufweisen. The scintillator, in particular the acicular scintillator crystals, may comprise a material such as cesium iodide.

Der Begriff "Kristall“, wie er vorliegend verwendet wird, soll einen Festkörper beschreiben, dessen Bausteine – typischerweise Atome, Ionen oder Moleküle – in einer regelmäßigen Struktur (Kristallstruktur) angeordnet sind. The term "crystal" as used herein is intended to describe a solid whose components - typically atoms, ions or molecules - are arranged in a regular structure (crystal structure).

Die Photodioden können eine Breite aufweisen, die orthogonal zu der Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle verlaufen kann. In der Verwendung des Röntgenzeilendetektors kann die Breite auch orthogonal zur Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung verlaufen. Die Breite kann kleiner als 400 µm, insbesondere kleiner als 200 µm, typischerweise kleiner als 50 µm, ganz insbesondere kleiner als 25 µm, ganz typischerweise kleiner als 15 µm sein. Insbesondere kann die Breite der Photodioden der Ortsauflösung des Röntgenzeilendetektors entsprechen. The photodiodes may have a width which may be orthogonal to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals. In the use of the X-ray line detector, the width can also be orthogonal to the direction of irradiation of the X-radiation. The width may be less than 400 μm, in particular less than 200 μm, typically less than 50 μm, very particularly less than 25 μm, very typically less than 15 μm. In particular, the width of the photodiodes may correspond to the spatial resolution of the x-ray line detector.

Ferner können die Photodioden eine Länge aufweisen, die orthogonal zu der Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle verlaufen kann. In der Verwendung des Röntgenzeilendetektors kann die Länge parallel zur Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung verlaufen. Die Länge kann größer als 50 µm, insbesondere größer als 200 µm, typischerweise größer als 500 µm, ganz insbesondere größer als 1000 µm, ganz typischerweise größer als 5000 µm sein. Darüber hinaus kann die Länge der Photodioden auch größer als 6000 µm sein. Insbesondere kann die Länge einer Kontrastauflösung des Röntgenzeilendetektors entsprechen. Further, the photodiodes may have a length that may be orthogonal to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals. In the use of the X-ray line detector, the length can run parallel to the direction of irradiation of the X-ray radiation. The length may be greater than 50 μm, in particular greater than 200 μm, typically greater than 500 μm, very particularly greater than 1000 μm, very typically greater than 5000 μm. In addition, the length of the photodiodes may be greater than 6000 microns. In particular, the length may correspond to a contrast resolution of the X-ray line detector.

Ferner kann der Szintillator, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle, ein gezüchteter oder gewachsener Kristall oder Kristallanordnung sein. Insbesondere kann der Szintillator, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle, auf der lichtempfindlichen Fläche der Photodiodenanordnung, insbesondere der mehreren Photodioden, aufgewachsen sein. Dadurch kann die Lichtausbeute von dem Szintillator in die Photodiodenanordnung verbessert werden. Further, the scintillator, in particular the acicular scintillator crystals, may be a grown or grown crystal or crystal arrangement. In particular, the scintillator, in particular the acicular scintillator crystals, may be grown on the photosensitive surface of the photodiode array, in particular of the plurality of photodiodes. As a result, the luminous efficacy of the scintillator in the photodiode array can be improved.

Durch das Wachsen oder Aufwachsen des Szintillators kann es zu einer Überlappung von einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristallen und benachbarten Photodioden kommen. Manche nadelförmigen Szintillatorkristalle können also zwei benachbarte Photodioden überdecken. Auch wenn dadurch im Grunde die Ortsauflösung verschlechtert wird, so kann dieser Effekt doch durch die Verwendung von vielen hintereinander angeordneten, nadelförmigen Szintillatorkristallen herausgemittelt werden. The growth or growth of the scintillator may cause overlap of individual acicular scintillator crystals and adjacent photodiodes. Some acicular scintillator crystals can therefore cover two adjacent photodiodes. Even if this basically worsens the spatial resolution, this effect can nevertheless be averaged out by the use of many needle-shaped scintillator crystals arranged one behind the other.

Ferner können auch mehrere Photodioden hintereinander angeordnet und zusammengeschaltet werden. Dabei können die mehreren hintereinander angeordneten Photodioden entweder elektrisch zusammengeschaltet werden und/oder zusammen ausgewertet werden. Dies bietet den Vorteil, dass auch Absorptionslängen realisiert werden können, die über den Längen von erhältlichen oder kostengünstig erhältlichen Photodioden liegen. Damit kann die Kontrastauflösung des Röntgenzeilendetektors gesteigert werden. Furthermore, a plurality of photodiodes can be arranged one behind the other and connected together. In this case, the plurality of photodiodes arranged one behind the other can either be electrically interconnected and / or evaluated together. This offers the advantage that also absorption lengths can be realized, which lie over the lengths of available or inexpensive available photodiodes. Thus, the contrast resolution of the X-ray line detector can be increased.

Insbesondere kann der Röntgenzeilendetektor 100, insbesondere der Szintillator 110, typischerweise die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, eine Absorptionslänge von größer als 0,5 mm, insbesondere größer als 1 mm, typischerweise größer als 2 mm, ganz insbesondere größer als 4 mm, ganz typischerweise größer als 8 mm aufweisen. In particular, the x-ray line detector can 100 , in particular the scintillator 110 , typically the acicular scintillator crystals 112 have an absorption length of greater than 0.5 mm, in particular greater than 1 mm, typically greater than 2 mm, very particularly greater than 4 mm, very typically greater than 8 mm.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Röntgendetektor eine Szintillator zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, wobei der Szintillator nadelförmige Szintillatorkristalle mit einer Längsrichtung aufweist. Zumindest einen Teil des von dem Szintillator erzeugten sichtbaren Lichts wird von einer Photodiodenanordnung eingefangen. Die Photodiodenanordnung weist eine Mehrzahl von Photodioden auf, die in einer Matrix aus Zeilen und Spalten, die senkrecht zueinander verlaufen können, angeordnet sind. Der Röntgenzeilendetektor ist eingerichtet um Röntgenstrahlung zu detektieren, die orthogonal zur Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle auf den Szintillator trifft. Ferner sind die Photodioden einer Spalte zusammengefasst. According to one embodiment, an X-ray detector comprises a scintillator for converting X-radiation into visible light, the scintillator having acicular scintillator crystals with a longitudinal direction. At least a portion of the visible light produced by the scintillator is captured by a photodiode array. The photodiode array has a plurality of photodiodes arranged in a matrix of rows and columns which may be perpendicular to each other. The X-ray line detector is arranged to detect X-ray radiation which strikes the scintillator orthogonally to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals. Furthermore, the photodiodes of a column are summarized.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Verwendung der hierein beschriebenen Röntgenzeilendetektoren und Röntgendetektoren zur Detektion von Röntgenstrahlung, die orthogonal zur Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle auf den Szintillator trifft vorgeschlagen. Beispielsweise kann der zu verwendende Röntgendetektor einen Szintillator zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, wobei der Szintillator nadelförmige Szintillatorkristalle mit einer Längsrichtung aufweist, und eine Photodiodenanordnung mit einer Mehrzahl von Photodioden, wobei die Photodiodenanordnung konfiguriert ist, um zumindest einen Teil des von dem Szintillator erzeugten sichtbaren Lichts einzufangen, umfassen. According to one embodiment, a use of the x-ray line detectors and x-ray detectors described herein for detecting x-ray radiation which is orthogonal to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals on the scintillator is proposed. For example, the X-ray detector to be used may include a scintillator for converting X-ray into visible light, the scintillator having acicular scintillator crystals having a longitudinal direction, and a photodiode array having a plurality of photodiodes, the photodiode array being configured to form at least a part of that generated by the scintillator to capture visible light.

Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. The embodiments described herein may be combined as desired.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt: Further advantageous embodiments, details, aspects and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment;

2 eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment;

3 eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment;

4 einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen der Länge des Szintillators (Absorptionslänge) und einer Effizienz des Szintillators eines Röntgenzeilendetektors gemäß Ausführungsbeispielen veranschaulicht; 4 a graph illustrating a relationship between the length of the scintillator (absorption length) and an efficiency of the scintillator of an X-ray line detector according to embodiments;

5 eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment;

6 eine schematische Darstellung eines dualen Röntgendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 6 a schematic representation of a dual X-ray detector according to an embodiment; and

7 eine schematische Darstellung einer Röntgenzeilendetektor-Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel. 7 a schematic representation of an x-ray detector array according to an embodiment.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechend ähnliche Teile. In the figures, like reference numerals designate corresponding parts accordingly.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Röntgenzeilendetektor 100 umfasst einen Szintillator 110 und einen Photodiodenanordnung 120. Der Röntgenzeilendetektor 100 ist so eingerichtet, dass Röntgenstrahlung 50 mit einer orthogonal zum Szintillator 110 Einstrahlungsrichtung A auf den Szintillator 110 trifft. Die Photodiodenanordnung 120 umfasst eine Mehrzahl von in einer Zeile angeordneten Photodioden 122. Der Röntgenzeilendetektor kann so eingerichtet sein, dass die Zeile orthogonal zur Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung 50 verläuft. In der 1 ist zur Veranschaulichung nur eine Photodiode 122 der Photodioden 122 gezeigt. Wie eben beschrieben umfasst die Photodiodenanordnung 120 eine Mehrzahl von Photodioden 122 die in der Zeile nebeneinander angeordnet sind, und das hierin beschriebene Konzept lässt sich auf die anderen Photodioden 122 der Mehrzahl der Photodioden 122 übertragen. 1 shows a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment. The X-ray line detector 100 includes a scintillator 110 and a photodiode array 120 , The X-ray line detector 100 is set up to have x-rays 50 with an orthogonal to the scintillator 110 Direction of irradiation A on the scintillator 110 meets. The photodiode array 120 includes a plurality of photodiodes arranged in a row 122 , The X-ray line detector may be arranged such that the line is orthogonal to the irradiation direction of the X-radiation 50 runs. In the 1 is for illustrative purposes only a photodiode 122 the photodiodes 122 shown. As just described, the photodiode array includes 120 a plurality of photodiodes 122 which are arranged side by side in the row, and the concept described herein can be applied to the other photodiodes 122 the majority of photodiodes 122 transfer.

Der Szintillator 110 dient zur Umwandlung der Röntgenstrahlung 50 in sichtbares Licht. Dazu nutzt der Szintillator 110 den sogenannten Effekt der Szintillation, um Röntgenquanten der Röntgenstrahlung 50 in Photonen im sichtbaren Bereich umzuwandeln. Der Szintillator 110 weist nadelförmige Szintillatorkristalle 112 auf. Die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 haben eine Längsrichtung X. Die Längsrichtung X verläuft orthogonal zur Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50. Die Abmessung der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 entlang der Längsrichtung X kann beispielsweise 200 µm betragen. The scintillator 110 serves to convert the X-radiation 50 in visible light. The scintillator uses this 110 the so-called scintillation effect, X-ray quanta of X-radiation 50 to convert into photons in the visible range. The scintillator 110 has acicular scintillator crystals 112 on. The needle-shaped scintillator crystals 112 have a longitudinal direction X. The longitudinal direction X is orthogonal to the irradiation direction A of the X-radiation 50 , The dimension of the needle-shaped scintillator crystals 112 along the longitudinal direction X may be, for example, 200 microns.

Die in den nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 umgewandelten Röntgenquanten werden als sichtbares Licht in Richtung der Photodiodenanordnung geleitet. Der Szintillator 110, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, kann also als ein Lichtleiter wirken. Insbesondere können die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 als Lichtleiter für das umgewandelte, sichtbare Licht wirken. Beispielsweise können die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 so konfiguriert sein, dass sie durch Totalreflexionen an ihren Seitenflächen das umgewandelte, sichtbare Licht in Richtung einer Austrittsfläche lenken, an der das umgewandelte, sichtbare Licht aus den nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 austreten kann. Those in acicular scintillator crystals 112 converted X-ray quanta are directed as visible light in the direction of the photodiode array. The scintillator 110 , in particular the acicular scintillator crystals 112 , so can act as a light guide. In particular, the acicular scintillator crystals 112 act as a light guide for the converted, visible light. For example, the acicular scintillator crystals 112 be configured to direct the total visible reflections at their side faces to the converted visible light toward an exit surface at which the converted visible light from the acicular scintillator crystals 112 can escape.

Die Photodiodenanordnung 120, insbesondere die Mehrzahl der Photodioden 122, kann eine lichtempfindliche Fläche aufweisen. Durch die lichtempfindliche Fläche kann umgewandeltes, sichtbares Licht in die Photodiodenanordnung 120, insbesondere die Mehrzahl der Photodioden 122, eintreten, um von der Photodiodenanordnung 120, insbesondere Mehrzahl der Photodiode 121, in elektrische Ladung (Elektronen) umgewandelt zu werden. Die elektrische Ladung als Messgröße und kann beispielsweise digitalisiert werden. The photodiode array 120 , in particular the majority of the photodiodes 122 , may have a photosensitive surface. Through the photosensitive surface converted, visible light in the photodiode array 120 , in particular the majority of the photodiodes 122 , enter to from the photodiode array 120 , in particular a plurality of the photodiode 121 to be converted into electrical charge (electrons). The electrical charge as a measured variable and can be digitized, for example.

Die lichtempfindliche Fläche der Photodiodenanordnung 120, insbesondere Mehrzahl der Photodioden 122, kann eine Fläche sein, die orthogonal zur Längsrichtung X steht. Insbesondere kann die lichtempfindliche Fläche der Photodiodenanordnung 120, insbesondere Mehrzahl der Photodioden 122, parallel zur Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 sein. The photosensitive surface of the photodiode array 120 , in particular a plurality of photodiodes 122 , may be a surface which is orthogonal to the longitudinal direction X. In particular, the photosensitive surface of the photodiode array 120 , in particular a plurality of photodiodes 122 , parallel to the irradiation direction A of the X-radiation 50 be.

Mit Vorteil liegt die lichtempfindliche Fläche der Photodiodenanordnung 120, insbesondere Mehrzahl der Photodioden 122, der Austrittsfläche des Szintillators 110, insbesondere der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 gegenüber. Gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele kann der Szintillator 110, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, als Lichtleiter wirken, der das umgewandelte, sichtbare Licht in Richtung der Photodiodenanordnung 120, insbesondere der Mehrzahl der Photodioden 122, leitet. Das von dem Szintillator 110 umgewandelte, sichtbare Licht kann also in dem Szintillator 110 zur lichtempfindlichen Fläche der Photodiodenanordnung 120 geleitet werden. Dadurch kann die Detektionsausbeute, also der Anteil des umgewandelten sichtbaren Lichts, der von der Photodiodenanordnung 120 empfangen und in elektrische Ladung umgewandelt wird, erhöht werden. Advantageously, the photosensitive surface of the photodiode array is located 120 , in particular a plurality of photodiodes 122 , the exit surface of the scintillator 110 , in particular the acicular Szintillatorkristalle 112 across from. According to embodiments described herein, the scintillator 110 , in particular the acicular scintillator crystals 112 act as a light guide, which converts the converted, visible light in the direction of the photodiode array 120 , in particular the majority of the photodiodes 122 , directs. That of the scintillator 110 converted, visible light can therefore be in the scintillator 110 to the photosensitive surface of the photodiode array 120 be directed. As a result, the detection efficiency, ie the proportion of converted visible light, that of the photodiode array 120 be received and converted into electrical charge, be increased.

Gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele, können die Photodioden 122 der Mehrzahl der Photodioden 122 eine Breite B orthogonal zu der Längsrichtung X der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 aufweisen, die kleiner als 400 µm, insbesondere kleiner als 200 µm, typischerweise kleiner als 50 µm, ganz insbesondere kleiner als 25 µm, ganz typischerweise kleiner als 15 µm ist. Die Breite B kann insbesondere auch orthogonal zur Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 sein. Wie hierin beschrieben kann die Breite der Photodioden 122 eine Ortsauflösung des Röntgenzeilendetektors 100 vorgeben. Ferner sind auch Photodioden 122 der Mehrzahl der Photodioden 122 mit einer Breite von bis zu 5 µm technisch umsetzbar. Dies bietet den Vorteil, dass eine hohe Ortsauflösung erreicht werden kann. According to embodiments described herein, the photodiodes 122 the majority of photodiodes 122 a width B orthogonal to the longitudinal direction X of the acicular scintillator crystals 112 which is less than 400 μm, in particular less than 200 μm, typically less than 50 μm, very particularly less than 25 μm, very typically less than 15 μm. The width B can also be orthogonal to the Irradiation direction A of the X-radiation 50 be. As described herein, the width of the photodiodes 122 a spatial resolution of the X-ray line detector 100 pretend. Further, photodiodes are also included 122 the majority of photodiodes 122 with a width of up to 5 microns technically feasible. This offers the advantage that a high spatial resolution can be achieved.

Gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele, können die Photodioden 122 eine Länge L orthogonal zu der Längsrichtung X der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 aufweisen, die größer als 50 µm, insbesondere größer als 200 µm, typischerweise größer als 500 µm, ganz insbesondere größer als 1000 µm, ganz typischerweise größer als 5000 µm ist. Die Länge L kann insbesondere auch parallel zu Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 sein. According to embodiments described herein, the photodiodes 122 a length L orthogonal to the longitudinal direction X of the acicular scintillator crystals 112 which is greater than 50 μm, in particular greater than 200 μm, typically greater than 500 μm, very particularly greater than 1000 μm, very typically greater than 5000 μm. In particular, the length L can also be parallel to the direction of irradiation A of the X-ray radiation 50 be.

Gemäß hierein beschreibender Ausführungsbeispiele kann der Röntgenzeilendetektor 100 oder mehr, insbesondere 4000 oder mehr und/oder 10000 oder weniger Photodioden 122 aufweisen. According to descriptive embodiments, the X-ray line detector 100 or more, in particular 4000 or more and / or 10000 or less photodiodes 122 exhibit.

Vorteilhafter Weise überdeckt der Szintillator 110, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, die Photodioden 122 über ihre gesamte Länge L. Beispielsweise kann eine Photodiode 122 entlang ihrer Länge L eine Mehrzahl von nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 aufweisen. Dadurch können Röntgenquanten der Röntgenstrahlung 50 über die gesamte Länge der Photodioden 122 von dem Szintillator 110, insbesondere den nadelförmigen Szintillatorkristallen 112, absorbiert werden. Folglich kann die Absorptionslänge des Szintillator 120 der Länge L der Photodioden 122 entsprechen. Dadurch kann die Kontrastauflösung des Röntgenzeilendetektors erhöht werden. Dies bietet den Vorteil, dass hochenergetische Röntgenstrahlung von dem Röntgenzeilendetektor mit hoher Kontrastauflösung detektiert werden kann. Advantageously, the scintillator covers 110 , in particular the acicular scintillator crystals 112 , the photodiodes 122 over its entire length L. For example, a photodiode 122 along its length L, a plurality of acicular scintillator crystals 112 exhibit. As a result, X-ray quanta of the X-ray radiation 50 over the entire length of the photodiodes 122 from the scintillator 110 , in particular the acicular Szintillatorkristallen 112 to be absorbed. Consequently, the absorption length of the scintillator 120 the length L of the photodiodes 122 correspond. As a result, the contrast resolution of the X-ray line detector can be increased. This offers the advantage that high-energy X-ray radiation can be detected by the X-ray line detector with high contrast resolution.

Der Szintillator 120, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, überdecken vorteilhafter Weise die gesamte Photodiodenanordnung 120 insbesondere die mehreren Photodioden 122, also insbesondere entlang ihrer ganzen Abmessung. Dadurch kann die Effizienz des Röntgenzeilendetektors gesteigert werden. The scintillator 120 , in particular the acicular scintillator crystals 112 , advantageously cover the entire photodiode array 120 in particular the multiple photodiodes 122 , ie in particular along its entire dimension. As a result, the efficiency of the X-ray line detector can be increased.

2 zeigt schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, der insbesondere über einen Kollimator verfügt. 2 shows a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment, which has in particular a collimator.

Gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele, umfasst der Röntgenzeilendetektors 100 einen Kollimator 130. Der Kollimator 130 kann eingerichtet sein, um einen parallelen Strahlenverlauf der Röntgenstrahlung 50 zu erzeugen. Dazu kann der Kollimator 130 eingerichtet sein, um Streustrahlung 52, also den Anteil der Röntgenstrahlung 50, der nicht parallel zur Einstrahlungsrichtung A verläuft, abzuschirmen. Insbesondere kann, in der Verwendung des Röntgenzeilendetektors 100, der Kollimator 130 in der Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 vor dem Szintillator 110 angeordnet sein. According to embodiments described herein, the x-ray line detector comprises 100 a collimator 130 , The collimator 130 can be set up to a parallel beam of X-rays 50 to create. This can be done by the collimator 130 be set up to scattered radiation 52 , ie the proportion of X-rays 50 , which is not parallel to the direction of irradiation A, shield. In particular, in the use of the x-ray line detector 100 , the collimator 130 in the irradiation direction A of the X-radiation 50 in front of the scintillator 110 be arranged.

Beispielsweise kann der Kollimator 130 als ein Schlitz ausgestaltet sein, um so viel Streustrahlung 52 wie möglich abzufangen. Eine Höhe des Schlitzes kann nahezu einer Höhe des Szintillators 110, insbesondere der nadelförmigen Szintillatorkristallen 112, (Abmessung entlang der Längsrichtung X) entsprechen. Auch kann der Kollimator 130 eine verstellbare Öffnung oder Schlitz aufweisen, bei dem die Höhe der Öffnung oder des Schlitz eingestellt werden kann. Typischerweise ist die Öffnung oder der Schlitz nur für Röntgenstrahlung transparent die Öffnung oder der Schlitz kann also sichtbares Licht abfangen. For example, the collimator 130 be designed as a slot to so much stray radiation 52 to intercept as possible. A height of the slot may be close to a height of the scintillator 110 , in particular acicular scintillator crystals 112 , (Dimension along the longitudinal direction X) correspond. Also, the collimator can 130 have an adjustable opening or slot, in which the height of the opening or the slot can be adjusted. Typically, the aperture or slot is transparent to the aperture only for x-ray radiation, or so the slot can intercept visible light.

In der Praxis kann der Kollimator die Signalqualität verbessern. In practice, the collimator can improve the signal quality.

Wie hierin beschrieben weist der Röntgenzeilendetektor 100 also einen Szintillator 110 mit nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 auf, auf die die Röntgenstrahlung 50 trifft, um in sichtbares Licht umgewandelt zu werden. Dabei ist eine Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung bei Verwendung des Röntgenzeilendetektors 100, d.h. in einem normalen Betriebszustand des Röntgenzeilendetektors, senkrecht zur Längsachse X der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112. Die nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 werden also von der Seite bestrahlt. Dies bietet den Vorteil, dass der von den Röntgenstrahlung 50 getroffene Querschnitt der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 je Szintillatorkristall 122 sehr klein ist. Die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 dienen als Lichtleiter, die das in den nadelförmigen Szintillatorkristallen 122 umgewandelte, sichtbare Licht innerhalb des einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristalls 112 in Richtung der Photodiode 122 leiten. Damit entspricht die je nadelförmigen Szintillatorkristall 112 erreichbare Ortsauflösung einer Querschnittabmessung oder einem Durchmesser des nadelförmigen Szintillatorkristalls 112. In der Praxis kann so die Ortsauflösung des Röntgenzeilendetektors verbessert werden. As described herein, the x-ray line detector 100 So a scintillator 110 with acicular scintillator crystals 112 on top of which the X-radiation 50 meets to be transformed into visible light. In this case, an irradiation direction A of the X-radiation is when the X-ray line detector is used 100 , ie in a normal operating state of the X-ray line detector, perpendicular to the longitudinal axis X of the needle-shaped Szintillatorkristalle 112 , The needle-shaped scintillator crystals 112 are thus irradiated from the side. This offers the advantage of being from the X-rays 50 taken cross-section of the needle-shaped Szintillatorkristalle 112 per scintillator crystal 122 is very small. The needle-shaped scintillator crystals 112 serve as optical fibers that in the needle-shaped scintillator crystals 122 converted visible light within the single acicular scintillator crystal 112 in the direction of the photodiode 122 conduct. This corresponds to the acicular Szintillatorkristall 112 achievable spatial resolution of a cross-sectional dimension or diameter of the acicular scintillator crystal 112 , In practice, the spatial resolution of the X-ray line detector can thus be improved.

Die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 können einen Durchmesser von kleiner als 25 µm, insbesondere kleiner als 15 µm, typischerweise kleiner als 10 µm, ganz insbesondere kleiner als 5 µm aufweisen. The needle-shaped scintillator crystals 112 may have a diameter of less than 25 .mu.m, in particular less than 15 .mu.m, typically less than 10 .mu.m, very particularly less than 5 microns.

Wie in 1 und 2 gezeigt, können die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 eine Breite oder Durchmesser D orthogonal zur Längsrichtung X der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 aufweisen. Insbesondere kann die Breite D eines nadelförmigen Szintillatorkristalls 112 kleiner als eine Breite B einer Photodiode 122 ist. Es können also mehrere nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 entlang der Breite B der Photodiode 122 auf der Photodiode 122 angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass entlang der Breite B mehrere nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 Röntgenquanten absorbieren und an die Photodiode 122 in Form von umgewandelten, sichtbaren Licht weiterleiten, und so in der Photodiode 122 über mehrere nebeneinander angeordnete, nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 gemittelt werden kann. Dadurch kann die Signalqualität verbessert werden. As in 1 and 2 The acicular scintillator crystals can be shown 112 a width or diameter D orthogonal to the longitudinal direction X of the acicular scintillator crystals 112 exhibit. In particular, the width D of a needle-shaped Szintillatorkristalls 112 smaller than a width B of a photodiode 122 is. Thus, there may be several acicular scintillator crystals 112 along the width B of the photodiode 122 on the photodiode 122 be arranged. This offers the advantage that along the width B, a plurality of needle-shaped scintillator crystals 112 X-ray quanta absorb and contact the photodiode 122 in the form of converted, visible light, and so in the photodiode 122 over several juxtaposed acicular scintillator crystals 112 can be averaged. This can improve the signal quality.

Bei Anwendungen, bei den die Ortsauflösung von entscheidender Bedeutung ist kann die Breite B der Photodioden 122 jedoch kleiner als ein Vielfaches des Durchmessers der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 sein. Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, die insbesondere solch eine Anordnung darstellt. In applications where spatial resolution is of critical importance, the width B of the photodiodes can be 122 but smaller than a multiple of the diameter of the needle-shaped scintillator crystals 112 be. The 3 shows a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment, which in particular represents such an arrangement.

Die Pixelbreite der Photodiodenanordnung, was der Breite der Photodioden entspricht, hat direkten Einfluss auf das Auflösungsvermögen des Röntgenzeilendetektors. Wie in der 3 gezeigt, kann die Pixelbreite durch die Breite oder Durchmesser D eines einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristalls 112 gegeben werden. Durch die orthogonale Durchstrahlung der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 kann die Pixelbreite bis auf die Breite oder Durchmesser D eines einzelnen Szintillatorkristalls 112 verringert werden. Vorteilhafterweise kann dadurch das Auflösungsvermögen des Röntgenzeilendetektor erheblich gesteigert werden, da die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 wie oben beschrieben insbesondere bis zu einer Breite von, z.B., 5 μm technisch herstellbar sind. The pixel width of the photodiode array, which corresponds to the width of the photodiodes, has a direct influence on the resolution of the X-ray line detector. Like in the 3 For example, the pixel width may be indicated by the width or diameter D of a single acicular scintillator crystal 112 are given. By the orthogonal irradiation of the needle-shaped scintillator crystals 112 The pixel width can be down to the width or diameter D of a single scintillator crystal 112 be reduced. Advantageously, this can considerably increase the resolution of the X-ray line detector since the needle-shaped scintillator crystals 112 as described above, in particular up to a width of, for example, 5 microns are technically produced.

In der Praxis finden oft gewachsenen Kristallstrukturen Anwendung. Beispielsweise kann der Szintillator 110, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, ein gezüchteter oder gewachsener Kristall oder Kristallanordnung sein. So können die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 des Szintillators 110 in einer dichten Packung gezüchtet werden. Dabei kann ein Abstand zwei benachbarten nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 kleiner oder deutlich kleiner, beispielsweise in der Größenordnung von einem Zehntel, als die Breite oder Durchmesser D eines nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 sein. So kann sich eine sehr hohe Packungsdichte der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 ergeben. Beispielsweise können Packungsdichten von Millionen nadelförmiger Szintillatorkristalle 112 je Quadratzentimeter erreicht werden. Eine Anordnung der einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristalle des Szintillators 110 kann sich dabei aus dem Wachstum des Szintillators 110 ergeben. In practice, often grown crystal structures apply. For example, the scintillator 110 , in particular the acicular scintillator crystals 112 , a grown or grown crystal or crystal arrangement. Thus, the needle-shaped Szintillatorkristalle 112 of the scintillator 110 be grown in a tight pack. In this case, a distance can be two adjacent needle-shaped Szintillatorkristallen 112 smaller or significantly smaller, for example of the order of a tenth, than the width or diameter D of acicular scintillator crystals 112 be. This can result in a very high packing density of the acicular scintillator crystals 112 result. For example, packing densities of millions of acicular scintillator crystals 112 can be achieved per square centimeter. An arrangement of the individual acicular scintillator crystals of the scintillator 110 may result from the growth of the scintillator 110 result.

Beispielsweise kann der Szintillator 110 auf einem Träger aufwachsen. Alternativ können der Szintillator 110, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, auf eine Oberfläche der Photodiodenanordnung 120, insbesondere auf der lichtempfindlichen Fläche der Photodiodenanordnung 120 aufwachsen. Dadurch kann die Lichtausbeute von dem Szintillator 110 in die Photodiodenanordnung 120 verbessert werden. For example, the scintillator 110 to grow up on a carrier. Alternatively, the scintillator 110 , in particular the acicular scintillator crystals 112 on a surface of the photodiode array 120 , in particular on the photosensitive surface of the photodiode array 120 grow up. This allows the light output from the scintillator 110 in the photodiode array 120 be improved.

Durch das Wachsen oder Aufwachsen des Szintillators 120 kann es zu einer Überlappung von einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 und benachbarten Photodioden 122 kommen. Manche nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 können also zwei benachbarte Photodioden 122 überdecken. Auch wenn dadurch im Grunde die Ortsauflösung verschlechtert wird, so kann dieser Effekt doch durch die Verwendung von vielen hintereinander angeordneten, nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 herausgemittelt werden. „Hintereinander“ kann in diesem Zusammenhang als entlang der Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 verstanden werden. Insbesondere kann „Hintereinander“ als entlang der Länge L der Photodioden 122 und damit entlang der Absorptionslänge verstanden werden. By the growth or growth of the scintillator 120 There may be an overlap of individual acicular scintillator crystals 112 and adjacent photodiodes 122 come. Some acicular scintillator crystals 112 So can two adjacent photodiodes 122 cover. Even if this basically worsens the spatial resolution, this effect can be achieved by the use of many needle-shaped scintillator crystals arranged one behind the other 112 be averaged out. "In a row" may in this context be considered along the irradiation direction A of the X-radiation 50 be understood. In particular, "behind one another" may be considered along the length L of the photodiodes 122 and thus understood along the absorption length.

Insbesondere kann durch eine Erhöhung der Absorptionslänge L die Signalqualität verbessert werden. 4 zeigt einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen der Länge des Szintillators 110 (Absorptionslänge) und einer Effizienz des Szintillators 120 des Röntgenzeilendetektors gemäß Ausführungsbeispielen veranschaulicht. In particular, by increasing the absorption length L, the signal quality can be improved. 4 shows a graph showing a relationship between the length of the scintillator 110 (Absorption length) and an efficiency of the scintillator 120 the X-ray line detector according to embodiments illustrated.

Die Graphik zeigt den nahezu linearen Zusammenhang zwischen Effizienz und Länge des Szintillators bei höheren Energien der Röntgenquanten (Photonen) von 1 MeV bis 10 MeV und bis einer Länge von 10 mm. Wie in der 4 zu erkennen, steigt die Effizienz des Szintillators 120 mit zunehmender Absorptionslänge oder Länge L der Photodiode 122 steil an. The graph shows the nearly linear relationship between efficiency and length of the scintillator at higher energies of the X-ray quanta (photons) of 1 MeV to 10 MeV and up to a length of 10 mm. Like in the 4 To recognize, the efficiency of the scintillator increases 120 with increasing absorption length or length L of the photodiode 122 steep.

Dabei zeigt der nahezu lineare Verlauf des Graphen eine Näherung des Lambert-beersches Gesetzes. Das lambert-beersche Gesetz Gesetz beschreibt die Abschwächung der Intensität einer Strahlung bei dem Durchgang durch ein Medium mit einer absorbierenden Substanz, in Abhängigkeit der Schichtdicke. The almost linear course of the graph shows an approximation of the Lambert-Beer law. Lambert-Beer's Law describes the attenuation of the intensity of radiation when passing through a medium an absorbent substance, depending on the layer thickness.

Das Lambert-beersches Gesetz lautet: I = I₀·e^–(µ·d) oder I = I₀·1/e^(µ·d), mit: Eingangsintensität der Röntgenstrahlen: I0
Ausgangsintensität der Röntgenstrahlen: I
Absorptionskoeffizient: µ
Dicke: d Lambert-Beer's law is: I = I ₀ · e ^{- (μ · d)} or I = I ₀ · 1 / e ^{(μ · d)} , with: input intensity of the X-rays: I0
Initial intensity of X-rays: I
Absorption coefficient: μ
Thickness: d

Es ist eine Reziproke Exponentialfunktion. It is a reciprocal exponential function.

Für einen herkömmlichen, also längs durchstrahlter Szintillator mit 700 µm Absorptionslänge ergäbe sich somit eine Effizienz von 2% (bei 1MeV). Ein orthogonal durchstrahlter Szintillator 110, wie er hierin beschrieben ist, mit beispielsweise 6 mm Absorptionslänge erzielt, selbst wenn man einen 10% Abschlag aufgrund der Freiräumen zwischen den nadelförmigen Szintillatorkristallen 112 abzieht, eine Effizienz von 13% (bei 1MeV). For a conventional, ie longitudinally scintillator with 700 microns absorption length thus an efficiency of 2% (at 1MeV) would result. An orthogonally irradiated scintillator 110 as described herein, having, for example, a 6 mm absorption length, even with a 10% reduction due to the spaces between the acicular scintillator crystals 112 an efficiency of 13% (at 1MeV).

Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Röntgenzeilendetektor 100, insbesondere der Szintillator 110, typischerweise die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, eine Absorptionslänge von größer als 0,5 mm, insbesondere größer als 1 mm, typischerweise größer als 2 mm, ganz insbesondere größer als 4 mm, ganz typischerweise größer als 8 mm aufweisen. According to embodiments, the X-ray line detector 100 , in particular the scintillator 110 , typically the acicular scintillator crystals 112 have an absorption length of greater than 0.5 mm, in particular greater than 1 mm, typically greater than 2 mm, very particularly greater than 4 mm, very typically greater than 8 mm.

Da wie hierin beschrieben Photodioden 122 mit hoher Länge L verwendet werden können, kann nicht nur die Überlappung von einzelnen nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 bei kleiner Pixel Breite B ausgeglichen werden, sondern die Kontrastauflösung des Röntgenzeilendetektors 100 verbessert werden. Dadurch eignet sich der Röntgenzeilendetektors 100 auch für hochenergetische Röntgenstrahlung. Beispielsweise kann der Röntgenzeilendetektors 100 für eine Energie der Photonen der Röntgenstrahlung von bis zu 15 MeV oder mehr eingerichtet sein. Insbesondere kann der Röntgenzeilendetektor für eine Energie der Photonen der Röntgenstrahlung von mehr als 1 MeV, insbesondere mehr als 5 MeV, typischerweise mehr als 10 MeV, ganz insbesondere mehr als 15 MeV, ganz typischerweise mehr als 20 MeV eingerichtet sein. As described herein photodiodes 122 not only the overlap of single acicular scintillator crystals can be used with high length L 112 be compensated for small pixel width B, but the contrast resolution of the X-ray line detector 100 be improved. This makes the X-ray line detector suitable 100 also for high-energy X-rays. For example, the X-ray line detector 100 be set up for an energy of the photons of the X-ray radiation of up to 15 MeV or more. In particular, the X-ray line detector can be set up for an energy of the photons of the X-radiation of more than 1 MeV, in particular more than 5 MeV, typically more than 10 MeV, very especially more than 15 MeV, very typically more than 20 MeV.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Röntgenzeilendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem insbesondere eine Mehrzahl von Photodioden in einer Zeile dargestellt ist. 5 shows a schematic representation of an X-ray line detector according to an embodiment in which in particular a plurality of photodiodes is shown in a row.

Die Mehrzahl der Photodioden 122 können in der Photodiodenanordnung 120 entlang ihrer Breite B nebeneinander angeordnet sein. Die Zeile wird also entlang der Richtung der Breite B der Photodioden aufgebaut. Insbesondere kann die Zeile, in der die Mehrzahl der Photodioden 122 der Photodiodenanordnung 120 angeordnet sind, orthogonal zu der Längsrichtung X der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 verlaufen. Wie ferner in der 5 dargestellt kann die Breite B der Photodioden 122 kleiner als die Länge L der Photodioden 122 sein. The majority of photodiodes 122 can in the photodiode array 120 be arranged side by side along its width B. The line is thus constructed along the direction of the width B of the photodiodes. In particular, the row in which the majority of the photodiodes 122 the photodiode array 120 are orthogonal to the longitudinal direction X of the needle-shaped Szintillatorkristalle 112 run. As further in the 5 the width B of the photodiodes can be represented 122 smaller than the length L of the photodiodes 122 be.

Insbesondere kann die Längsrichtung X der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 eine Ebene P definieren, die orthogonal auf der Längsrichtung X steht. Die Einstrahlungsrichtung A der nachzuweisenden Röntgenstrahlung 50 kann in der Ebene P liegen. Ferner kann die Austrittsfläche der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112 und/oder die lichtempfindliche Fläche der Photodiodenanordnung 120, insbesondere der Photodioden 122, in der Ebene P liegen. In particular, the longitudinal direction X of the acicular scintillator crystals 112 define a plane P which is orthogonal to the longitudinal direction X. The irradiation direction A of the X-radiation to be detected 50 may be in the plane P Furthermore, the exit area of the acicular scintillator crystals 112 and / or the photosensitive surface of the photodiode array 120 , in particular the photodiodes 122 lying in the plane P.

Entlang der Ebene P können auch die Breite B und die Länge L der Photodioden 122 liegen. Insbesondere kann die Ebene P von der Richtung der Breite B und der Richtung der Länge L, die in der Ebene P orthogonal zueinander liegen, aufgespannt werden. Dabei ist die Richtung der Länge L parallel zur Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 und/oder die Richtung der Breite B orthogonal zur Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50. Along the plane P can also be the width B and the length L of the photodiodes 122 lie. In particular, the plane P can be spanned by the direction of the width B and the direction of the length L which are orthogonal to each other in the plane P. The direction of the length L is parallel to the irradiation direction A of the X-radiation 50 and / or the direction of the width B orthogonal to the irradiation direction A of the X-radiation 50 ,

Der Szintillator 110, insbesondere die nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, können entlang der Längsrichtung X eine Höhe H aufweisen. Die Höhe H des Szintillators 110, insbesondere der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, kann beispielsweise 150 µm bis 400 µm, typischerweise sogar um die 700 µm, sein. The scintillator 110 , in particular the acicular scintillator crystals 112 , X may have a height H along the longitudinal direction X. The height H of the scintillator 110 , in particular the acicular Szintillatorkristalle 112 , for example, may be 150 μm to 400 μm, typically even around 700 μm.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines dualen Röntgendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel. 6 shows a schematic representation of a dual X-ray detector according to an embodiment.

Der duale Röntgendetektor 200 weist einen Röntgenzeilendetektor 100, insbesondere mit Kollimator 130, wie hierin beschreiben auf. Dem Röntgenzeilendetektor 100 kann ein Röntgenflächendetektor 205 oder Röntgenmehrzeilendetektor 205 vorgeschalten sein. Der Röntgenflächendetektor 205 kann also in Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 vor dem Röntgenzeilendetektor 100 angeordnet sein. The dual X-ray detector 200 has an X-ray line detector 100 , especially with collimator 130 as described herein. The X-ray line detector 100 can an X-ray surface detector 205 or X-ray multi-line detector 205 be upstream. The X-ray surface detector 205 can therefore in the direction of irradiation A of the X-radiation 50 in front of the x-ray line detector 100 be arranged.

Der Röntgenflächendetektor 205 kann eine Photodiodenmatrix 220 mit mehreren Photodioden in Matrix-Form aufweisen. Die mehreren Photodioden der Photodiodenmatrix 220 können eine Länge und ein Breite in zwei zur Einstrahlungsrichtung 50 orthogonalen und/oder zueinander orthogonalen Richtungen aufweisen. Insbesondere können die Photodioden der Photodiodenmatrix 220 quadratische Pixel mit identischer Länger L‘ und Breite B‘ sein. Die mehreren Photodioden des Röntgenflächendetektors 205 können eine lichtempfindliche Fläche aufweisen, die insbesondere in Verwendung senkrecht zur Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 steht. Auf der lichtempfindlichen Fläche des Röntgenflächendetektors 205 kann in Einstrahlungsrichtung A vor den mehreren Photodioden des Röntgenflächendetektors 205 ein Flächenszintillator 210 angeordnet sein. Der Flächenszintillator 210 kann eine Mehrzahl von nadelförmigen Szintillatorkristallen aufweisen. Eine Längsrichtung X‘ der nadelförmigen Szintillatorkristalle des Flächenszintillators 210 kann parallel zur Einstrahlungsrichtung 50 verlaufen. Bei dem Röntgenflächendetektor 205 kann also die Abmessung entlang der Längsrichtung X‘ der nadelförmigen Szintillatorkristalle des Flächenszintillators 210 einer Absorptionslänge entsprechen. The X-ray surface detector 205 can be a photodiode matrix 220 having multiple photodiodes in matrix form. The multiple photodiodes of the photodiode array 220 can have a length and a width in two to the irradiation direction 50 have orthogonal and / or mutually orthogonal directions. In particular, the photodiodes of the photodiode array 220 square pixels with identical length L 'and width B'. The multiple photodiodes of the X-ray surface detector 205 may have a photosensitive surface, in particular in use perpendicular to the irradiation direction A of the X-radiation 50 stands. On the photosensitive surface of the X-ray surface detector 205 can in the direction of irradiation A in front of the plurality of photodiodes of the X-ray surface detector 205 a surface scintillator 210 be arranged. The area scintillator 210 may comprise a plurality of acicular scintillator crystals. A longitudinal direction X 'of the needle-shaped scintillator crystals of the area scintillator 210 can be parallel to the irradiation direction 50 run. In the X-ray surface detector 205 Thus, the dimension along the longitudinal direction X 'of the needle-shaped Szintillatorkristalle of the area scintillator 210 correspond to an absorption length.

Die lichtempfindliche Fläche des Röntgenzeilendetektors 100 kann also orthogonal zur lichtempfindlichen Fläche des Röntgenflächendetektors 205 sein. Die Längsrichtung des Szintillators 110, insbesondere der nadelförmigen Szintillatorkristalle 112, des Röntgenzeilendetektors 100 kann ferner orthogonal zur Längsrichtung des Flächenszintillators 210, insbesondere der nadelförmigen Szintillatorkristalle, des Röntgenflächendetektors 205 sein The photosensitive surface of the X-ray line detector 100 can therefore orthogonal to the photosensitive surface of the X-ray surface detector 205 be. The longitudinal direction of the scintillator 110 , in particular the acicular Szintillatorkristalle 112 , the X-ray detector 100 may also be orthogonal to the longitudinal direction of the area scintillator 210 , in particular the acicular scintillator crystals, of the X-ray surface detector 205 be

Die Photodiodenmatrix 220 kann beispielsweise 16 bis 256 Zeilen, insbesondere 128 Zeilen, und 4608 Photodioden je Zeile aufweisen. Die Photodioden können eine Länge und eine Breite von 48 µm aufweisen. Die Anzahl der Photodioden in einer Zeile der Photodiodenmatrix 220 kann von 100 bis 5000 sein. Wobei Röntgenflächendetektoren mit mehr als 2000 Photodiode in einer Zeile aus mehreren Modulen zusammengesetzt werden können. The photodiode matrix 220 For example, it may have 16 to 256 lines, especially 128 lines, and 4608 photodiodes per line. The photodiodes may have a length and a width of 48 μm. The number of photodiodes in a row of the photodiode array 220 can be from 100 to 5000. Where X-ray detectors with more than 2000 photodiode in a row of several modules can be assembled.

Gemäß hierein beschreibender Ausführungsbeispiele kann der Röntgenzeilendetektor je Zeile der Photodiodenanordnung 100 oder mehr, insbesondere 10000 oder mehr Photodioden 122 aufweisen. In accordance with illustrative embodiments, the x-ray line detector may be one row per photodiode array 100 or more, especially 10,000 or more photodiodes 122 exhibit.

Ferner kann ein Kollimator 130 in Einstrahlungsrichtung 50 zwischen dem Röntgenflächendetektor 205 und dem Röntgenzeilendetektor 100 angeordnet sein. Der Kollimator 130 kann eingerichtet sein, um einen parallelen Strahlenverlauf der Röntgenstrahlung 50 für den Röntgenzeilendetektor 100 zu erzeugen. Dazu kann der Kollimator 130 eingerichtet sein, um Streustrahlung 52 und den Anteil der Röntgenstrahlung 50, die für dessen Detektion der Röntgenflächendetektor 205 zwar eingerichtet war, in diesem jedoch nicht absorbiert wurde und nicht der Zeile oder den Zeilen der Photodiodenmatrix 220 entspricht, die mit dem Röntgenzeilendetektor 100 detektiert werden sollen, abzuschirmen. Furthermore, a collimator 130 in the direction of irradiation 50 between the X-ray surface detector 205 and the X-ray line detector 100 be arranged. The collimator 130 can be set up to a parallel beam of X-rays 50 for the X-ray line detector 100 to create. This can be done by the collimator 130 be set up to scattered radiation 52 and the proportion of X-rays 50 for detecting the X-ray surface detector 205 was set up, but was not absorbed in this and not the line or rows of the photodiode array 220 corresponds to that with the X-ray line detector 100 should be detected, shield.

Darüber hinaus kann auch ein Kollimator 220 vorgesehen sein, der in Einstrahlungsrichtung A vor dem Röntgenflächendetektor 205 angeordnet sein kann. Der Kollimator 220 kann eingerichtet sein, um einen parallelen Strahlenverlauf der Röntgenstrahlung 50 für den Röntgenflächendetektor 205 zu erzeugen. Dazu kann der Kollimator 220 eingerichtet sein, um Streustrahlung, also den Anteil der Röntgenstrahlung 50, der nicht parallel zur Einstrahlungsrichtung A verläuft, abzuschirmen. In addition, can also be a collimator 220 be provided in the direction of irradiation A in front of the X-ray surface detector 205 can be arranged. The collimator 220 can be set up to a parallel beam of X-rays 50 for the X-ray surface detector 205 to create. This can be done by the collimator 220 be set up to scattered radiation, ie the proportion of X-rays 50 , which is not parallel to the direction of irradiation A, shield.

Insbesondere kann ein Anteil der Röntgenstrahlung 50, die durch den Mehrzeilendetektor absorbiert und detektiert werden, bei unter 20% liegen. D.h. ein großer Anteil der Röntgenstrahlung 50 passiert durch den Röntgenflächendetektor 205 und trifft auf den Röntgenzeilendetektor 100. Der duale Röntgendetektor 100, bei dem ein Röntgenzeilendetektor 100 eingerichtet ist, um in Einstrahlungsrichtung A hinter einem Röntgenflächendetektor 205 angeordnet zu sein, wobei beide in Flucht mit einem Hauptstrahl (Zentralstrahl) liegen, und beide gleichzeitig durchstrahlt werden, ermöglichet eine simultanen Betrieb beider Röntgendetektoren (Simultanbetrieb). In particular, a proportion of the X-radiation 50 that are absorbed and detected by the multi-line detector are below 20%. That is, a large proportion of the X-radiation 50 happens through the X-ray detector 205 and hits the x-ray line detector 100 , The dual X-ray detector 100 in which an X-ray line detector 100 is set up in the direction of irradiation A behind an X-ray surface detector 205 Being both in alignment with a main beam (central beam), and both are irradiated simultaneously, allows simultaneous operation of both X-ray detectors (simultaneous operation).

Bei einem besonderes einfachen und kostengünstigen Ausführungsbeispiel kann derselbe Röntgendetektor für den Röntgenzeilendetektor 100 und den Röntgenflächendetektor 205 verwendet werden. Der Röntgenzeilendetektor 100 ist dabei eingerichtet, so dass die Röntgenstrahlung seitlich auf den Szintillator 110 trifft und die in Einstrahlungsrichtung A der Röntgenstrahlung 50 hintereinander angeordneten Photodioden 122 zusammengefasst sind. Der Röntgenflächendetektor 205 ist hingegen so eingerichtet, dass die Röntgenstrahlung 50 parallel zur Längsrichtung des Flächenszintillators 210, insbesondere der nadelförmigen Szintillatorkristalle des Flächenszintillators 210, einstrahlt. Durch die orthogonale Positionierung der Röntgendetektoren zueinander und er Zusammenfassung der hintereinander angeordneten Photodioden des Röntgenzeilendetektors 100 ergeben sich unterschiedliche Ortsauflösungen und Kontrastauflösung. Insbesondere kann der Röntgenzeilendetektors 100 im Vergleich zum Röntgenflächendetektor 205 die deutlich bessere Kontrastauflösung aufweisen. In a particularly simple and inexpensive embodiment, the same X-ray detector for the X-ray line detector 100 and the X-ray surface detector 205 be used. The X-ray line detector 100 is set up so that the X-ray radiation is directed laterally onto the scintillator 110 meets and in the direction of irradiation A of the X-radiation 50 one behind the other arranged photodiodes 122 are summarized. The X-ray surface detector 205 On the other hand, it is set up so that the X-ray radiation 50 parallel to the longitudinal direction of the area scintillator 210 , in particular the acicular Szintillatorkristalle of the area scintillator 210 , radiates. By the orthogonal positioning of the X-ray detectors to each other and he summary of the successively arranged photodiodes of the X-ray line detector 100 result in different spatial resolutions and contrast resolution. In particular, the X-ray line detector 100 in comparison to the X-ray detector 205 which have much better contrast resolution.

Die zeitgleiche Erfassung von zwei Röntgenabbildungen mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie Pixelbreite, Auflösung, Bildkontrast, Größe der aktiven Fläche, kann in der Praxis zur deutlichen Verringerung der Messzeit führen. Insbesondere können mit dem dualen Röntgendetektor in einem ein Durchlauf zwei parallele Messungen mit unterschiedlichen Röntgendetektoren gemacht werden. Dadurch kann je ein Durchlauf eingespart werden, was die Messzeit verkürzt und den Durchsatz erhöht. Ferner erhält man in einem Durchlauf zwei Röntgenabbildungen, die man mit numerischen Methoden unter Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften zusammenführen kann (data fusion). The simultaneous acquisition of two X-ray images with different properties, such as pixel width, resolution, image contrast, size of the active area, can in practice lead to a significant reduction of the measuring time. In particular, you can be done with the dual X-ray detector in a one run two parallel measurements with different X-ray detectors. As a result, one pass can be saved, which shortens the measuring time and increases the throughput. Furthermore, two X-ray images are obtained in one pass, which can be combined with numerical methods while maintaining the advantageous properties (data fusion).

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Röntgenzeilendetektor-Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel. 7 shows a schematic representation of an X-ray detector arrangement according to an embodiment.

Die Röntgenzeilendetektor-Anordnung 300 umfasst mehrere Röntgenzeilendetektoren 100. Die mehreren Röntgenzeilendetektoren 100 der Röntgenzeilendetektor-Anordnung 300 können auch als Teile von mehreren dualen Röntgendetektoren 200 in der Röntgenzeilendetektor-Anordnung 300 vorgesehen sein. Dementsprechend wird zwar hierin, soweit es die Röntgenzeilendetektor-Anordnung 300 betrifft, auf Röntgenzeilendetektoren 100 Bezug genommen, damit sollen aber auch Röntgenflächendetektor 205 umfasst sein. The X-ray detector arrangement 300 includes several X-ray line detectors 100 , The several x-ray line detectors 100 X-ray detector arrangement 300 can also be considered parts of several dual x-ray detectors 200 in the X-ray detector array 300 be provided. Accordingly, as used herein, as far as the x-ray detector arrangement is concerned 300 relates to X-ray detectors 100 Reference, but so should also X-ray detector 205 includes his.

Die mehreren Röntgenzeilendetektoren 100 können entlang eines kreisförmigen Bogens angeordnet sein. Um eine geometrische Projektion der Röntgenstrahlung 50, die von einer punktförmigen Quelle emittiert werden, verzerrungsfrei abbilden zu können, können die Röntgenzeilendetektoren 100 der mehreren Röntgenzeilendetektoren 100 auf dem kreisförmigen Bogen angeordnet sein. Dadurch weisen die mit Vorteil die Röntgenzeilendetektoren 100 der mehreren Röntgenzeilendetektoren 100 denselben Abstand von der punktförmigen Quelle auf. The several x-ray line detectors 100 may be arranged along a circular arc. To get a geometrical projection of the X-rays 50 , which are emitted by a point source to be able to image distortion-free, the X-ray line detectors 100 the multiple X-ray line detectors 100 be arranged on the circular arc. As a result, the X-ray line detectors are advantageous 100 the multiple X-ray line detectors 100 the same distance from the punctiform source.

Dabei können die Röntgenzeilendetektoren 100 der mehreren Röntgenzeilendetektoren 100, insbesondere deren Photodiodenanordnungen 120, in Richtung der Quelle orientiert sein. Ferner können auch nur die Röntgenzeilendetektoren 100 Röntgenzeilendetektoren 100 der mehreren Röntgenzeilendetektoren 100 auf die Quelle ausgerichtet sind, um den Ausrichtungsaufwand zu senken. In this case, the X-ray line detectors 100 the multiple X-ray line detectors 100 , in particular their photodiode arrays 120 to be oriented towards the source. Furthermore, only the X-ray line detectors can 100 X-line detectors 100 the multiple X-ray line detectors 100 aligned to the source to reduce the alignment effort.

Gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele ist eine Verwendung des Röntgenzeilendetektors und von Röntgendetektoren zur Detektion von Röntgenstrahlung, die orthogonal zur Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle auf den Szintillator trifft vorgeschlagen. Beispielsweise kann der zu verwendende Röntgendetektor einen Szintillator zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, wobei der Szintillator nadelförmige Szintillatorkristalle mit einer Längsrichtung aufweist, und eine Photodiodenanordnung mit einer Mehrzahl von Photodioden, wobei die Photodiodenanordnung konfiguriert ist, um zumindest einen Teil des von dem Szintillator erzeugten sichtbaren Lichts einzufangen, umfassen. According to embodiments described herein, use of the X-ray line detector and X-ray detectors for detecting X-ray radiation orthogonal to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals on the scintillator is proposed. For example, the X-ray detector to be used may include a scintillator for converting X-ray into visible light, the scintillator having acicular scintillator crystals having a longitudinal direction, and a photodiode array having a plurality of photodiodes, the photodiode array being configured to form at least a part of that generated by the scintillator to capture visible light.

Der wie hierin beschrieben Röntgendetektor kann auch ein Flächendetektor sein, der so verwendet wird, dass die Röntgenstrahlung mit ihrer Einstrahlungsrichtung senkrecht auf den Szintillator trifft. Vorteilhafter Weise können die Photodioden, die in der Einstrahlungsrichtung der Röntgenstrahlung hintereinander angeordnet sind, zusammengeschaltet werden, um die Absorptionslänge zu erhöhen. The X-ray detector as described herein may also be an area detector which is used so that the X-ray radiation hits the scintillator with its irradiation direction perpendicular. Advantageously, the photodiodes, which are arranged one behind the other in the irradiation direction of the X-ray radiation, can be connected together in order to increase the absorption length.

Auch können die hierin beschriebenen Röntgenzeilendetektoren 100 mehrere Photodioden 122 aufweisen, die hintereinander angeordnet und zusammengeschaltet oder zusammengefast sind. Dabei können die mehreren hintereinander angeordneten Photodioden elektrisch zusammengeschaltet werden und/oder zusammen ausgewertet werden. Beispielsweise können die mehreren Photodioden 122 in 128 Zeilen mit 4608 Photodioden 122 je Zeile angeordnet sein. Die Photodioden können eine Länge und eine Breite von 48 µm aufweisen. Fast man die 128 Photodioden 122 je Zeile zusammen, so erhält man eine Absorptionslänge von 128 × 48µm = 6,144 mm. Dies bietet den Vorteil, dass auch Absorptionslängen realisiert werden können, die über den Längen von erhältlichen oder kostengünstig erhältlichen Photodioden liegen. Damit kann die Kontrastauflösung des Röntgenzeilendetektors gesteigert werden. Also, the x-ray detectors described herein may be used 100 several photodiodes 122 have, which are arranged one behind the other and interconnected or zusammengefast. In this case, the plurality of photodiodes arranged one behind the other can be electrically interconnected and / or evaluated together. For example, the plurality of photodiodes 122 in 128 lines with 4608 photodiodes 122 be arranged per row. The photodiodes may have a length and a width of 48 μm. Almost one the 128 photodiodes 122 per line together, we obtain an absorption length of 128 × 48 μm = 6.144 mm. This offers the advantage that also absorption lengths can be realized, which lie over the lengths of available or inexpensive available photodiodes. Thus, the contrast resolution of the X-ray line detector can be increased.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Röntgendetektor eine Szintillator zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht, wobei der Szintillator nadelförmige Szintillatorkristalle mit einer Längsrichtung aufweist. Zumindest einen Teil des von dem Szintillator erzeugten sichtbaren Lichts wird von einer Photodiodenanordnung eingefangen. Die Photodiodenanordnung weist eine Mehrzahl von Photodioden auf, die in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet sind. Der Röntgenzeilendetektor ist eingerichtet um Röntgenstrahlung zu detektieren, die orthogonal zur Längsrichtung der nadelförmigen Szintillatorkristalle auf den Szintillator trifft. Ferner sind die Photodioden einer Spalte zusammengefasst. According to one embodiment, an X-ray detector comprises a scintillator for converting X-radiation into visible light, the scintillator having acicular scintillator crystals with a longitudinal direction. At least a portion of the visible light produced by the scintillator is captured by a photodiode array. The photodiode array has a plurality of photodiodes arranged in a matrix of rows and columns. The X-ray line detector is arranged to detect X-ray radiation which strikes the scintillator orthogonally to the longitudinal direction of the needle-shaped scintillator crystals. Furthermore, the photodiodes of a column are summarized.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Röntgendetektor-Anordnung mehrere duale Röntgendetektoren, wobei die mehreren dualen Röntgendetektoren auf einem kreisförmigen Bogen angeordnet sind. Ein dualer Röntgendetektor weist einen Röntgenzeilendetektor auf, wobei der Röntgenzeilendetektor eingerichtet ist, um in Einstrahlungsrichtung von Röntgenstrahlung hinter einem Röntgenflächendetektor angeordnet zu sein. According to one embodiment, an X-ray detector arrangement comprises a plurality of dual X-ray detectors, wherein the plurality of dual X-ray detectors are arranged on a circular arc. A dual X-ray detector has an X-ray line detector, wherein the X-ray line detector is set up to be arranged in the direction of irradiation of X-ray radiation behind an X-ray surface detector.

Claims

X-ray detector, comprising: - a scintillator ( 110 ) for the conversion of X-radiation ( 50 ) into visible light, the scintillator ( 110 ) acicular scintillator crystals ( 112 ) having a longitudinal direction (X); and a photodiode array ( 120 ) having a plurality of photodiodes arranged in a row ( 122 ), wherein the photodiode array is configured to at least a portion of the of the scintillator ( 100 ) generated visible light, wherein the X-ray line detector ( 100 ) is adapted to X-radiation ( 50 ) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the acicular scintillator crystals ( 112 ) on the scintillator ( 110 ) meets.

X-ray line detector according to claim 1, wherein the photodiodes ( 122 ) a width (B) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ) which is less than 400 μm, in particular less than 200 μm, typically less than 50 μm, very particularly less than 25 μm, very typically less than 15 μm, and in particular the width of the photodiodes has a spatial resolution of the X-ray line detector ( 100 ) pretends.

X-ray line detector according to claim 1 or 2, wherein the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ) has a width (D) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ), wherein the width (D) of a needle-shaped scintillator crystal ( 112 ) smaller than a width (B) of a photodiode ( 122 ).

X-ray line detector according to one of the preceding claims, wherein the photodiodes have a length (L) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ) which is greater than 50 μm, in particular greater than 200 μm, typically greater than 500 μm, very particularly greater than 1000 μm, very typically greater than 5000 μm, and in particular the length (L) is a contrast resolution of the X-ray line detector ( 100 ) pretends.

X-ray line detector according to one of the preceding claims, wherein the photodiodes ( 122 ) a photosensitive surface ( 124 ) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the needle-shaped scintillator crystals (US Pat. 112 ).

X-ray line detector according to one of the preceding claims, wherein the X-radiation ( 50 ) inside the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ) are converted into visible light.

X-ray line detector according to one of the preceding claims, wherein the acicular scintillator crystals ( 112 ) act as a light guide, in particular the converted visible light in the direction of the photodiodes ( 112 ).

X-ray line detector according to one of the preceding claims, wherein the scintillator ( 110 ) on the photodiode array ( 120 ) grew up.

X-ray line detector according to one of the preceding claims, wherein the line in which the plurality of photodiodes ( 122 ) of the photodiode array ( 120 ) are arranged orthogonal to the longitudinal direction (X) of the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ) and the photodiodes ( 122 ) are arranged side by side in the direction of their width (B).

Use of an X-ray detector, wherein the X-ray detector comprises a scintillator ( 110 ) for the conversion of X-radiation ( 50 ) into visible light, the scintillator ( 110 ) acicular scintillator crystals ( 112 ) having a longitudinal direction (X), and a photodiode array ( 120 ) with a plurality of photodiodes ( 122 ), wherein the photodiode array is configured to at least a portion of the of the scintillator ( 100 ) for detecting visible light comprises, for the detection of X-radiation ( 50 ) orthogonal to the longitudinal direction (X) of the needle-shaped scintillator crystals ( 112 ) on the scintillator ( 110 ) meets.

A dual X-ray detector with an X-ray line detector according to claims 1 to 9, wherein the X-ray line detector ( 100 ) is arranged in the irradiation direction (A) of X-radiation ( 50 ) behind an X-ray surface detector ( 205 ) to be arranged.

X-ray detector arrangement with a plurality of X-ray line detectors according to claims 1 to 9, wherein the plurality of X-ray line detectors ( 100 ) are arranged on a circular arc.