DE19833919A1

DE19833919A1 - Röntgenanordnung

Info

Publication number: DE19833919A1
Application number: DE19833919A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Sklebitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-02-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenanordnung mit einer Röntgenquelle (1), von der Röntgenstrahlen mit einer Strahlenergie (E) abstrahlbar sind, und einem von der Röntgenquelle (1) beabstandeten Röntegendetektor (2) zur Detektion der Röntgenstrahlen, wobei der Röntgendetektor (2) sich parallel zu einer Verbindungslinie (3) zwischen der Röntgenquelle (1) und dem Röntgendetektor (2) über eine Röntgendetektorlänge (a), senkrecht hierzu über eine Röntgendetektorbreite (b) und senkrecht sowohl zur Röntgendetektorlänge (a) als auch zur Röntgendetektorbreite (b) über eine Röntgendetektortiefe (c) erstreckt, wobei die Röntgendetektorlänge (a) größer als die Röntgendetektorbreite (b) ist, wobei der Röntgendetektor (2) aus einem amorphen photoleitenden Material, z. B. Kadmiumtellurid oder Selen, besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenanordnung mit einer Röntgenquelle, von der Röntgenstrahlen mit einer Strah lenergie abstrahlbar sind, und einem von der Röntgenquelle beabstandeten Röntgendetektor zur Detektion der Röntgenstrah len, wobei der Röntgendetektor sich parallel zu einer Verbin dungslinie zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor über eine Röntgendetektorlänge, senkrecht hierzu über eine Röntgendetektorbreite und senkrecht sowohl zur Röntgendetek torlänge als auch zur Röntgendetektorbreite über eine Rönt gendetektortiefe erstreckt, wobei die Röntgendetektorlänge größer als die Röntgendetektorbreite ist.

Eine derartige Röntgenanordnung ist beispielsweise aus dem DE 90 12 148 U bekannt. Der dort verwendete Röntgendetektor ist als Szintillationszähler ausgebildet. Er wandelt also zu nächst die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht um, welches dann von einem Photodetektor detektiert wird.

Die bekannte Röntgenanordnung weist einen vergleichsweise ge ringen Wirkungsgrad auf, da zum einen Umwandlungsverluste entstehen und zum anderen nur ein Teil der erzeugten Photonen vom Photodetektor detektiert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Röntgenanordnung zu schaffen, welche mit einem höheren Wir kungsgrad arbeitet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Röntgendetektor aus einem amorphen photoleitenden Material, z. B. Kadmiumtellurid oder Selen, besteht.

Das photoleitende Material wandelt absorbierte Röntgenstrah lung direkt in Ladungsträger und somit in einen detektier baren Strom um. Durch die Verwendung eines photoleitenden Materials muß also nur eine Umwandlung der Röntgenstrahlung erfolgen. Bereits dies erhöht den Wirkungsgrad der Röntgen anordnung. Darüber hinaus tragen praktisch alle erzeugten Ladungsträger zum Meßsignal bei. Hierdurch wird der Wirkungs grad der Anordnung noch weiter erhöht.

Kadmiumtellurid ist vergleichsweise teuer und nur schwer her stellbar. Selen hingegen ist großflächig (ca. ein qm) mit einer Schichtdicke bis in den Millimeterbereich herstellbar. Der Absorptionskoeffizient von Selen ist zwar nicht so hoch wie der von Kadmiumtellurid, bei einer wirksamen Röntgen detektorlänge zwischen 5 und 40 Millimeter aber wird eine hohe bis nahezu vollständige Absorption von Röntgenstrahlung erreicht. Im Einzelfall kann auch eine geringere Röntgen detektorlänge von nur 1 bis 2 mm ausreichen. Die Röntgen detektorbreite sollte zur Erhöhung der Ortsauflösung maximal zwei Millimeter betragen. Die Röntgendetektortiefe kann nach Bedarf gewählt werden. Ein derartiger Detektor ist besonders dann sinnvoll, wenn die Strahlenergie zwischen 20 keV und 150 keV liegt.

Vorzugsweise weist die Röntgenanordnung eine Vielzahl von gleich ausgebildeten Röntgendetektoren auf, die auf einem Kreisbogen mit einer Kreisbogenachse angeordnet sind, wobei die Röntgenquelle auf der Kreisbogenachse liegt. Die Kreis bogensachse verläuft vorzugsweise parallel zur Röntgendetek tortiefe.

Die kreisbogenförmige Anordnung ist besonders leicht dann er reichbar, wenn zwischen den Röntgendetektoren keilförmige Zwischenlagen aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind.

Wenn die Zwischenlagen röntgenstrahlabsorbierend sind, ist der Einfluß von Streuröntgenstrahlung auf benachbarte Rönt gendetektoren besonders gering.

Zur Fixierung der Röntgendetektoren relativ zueinander sind die Röntgendetektoren vorzugsweise mit einer elektrisch iso lierenden Vergußmasse miteinander vergossen. Die Vergußmasse kann zugleich auch die Funktion der Zwischenlagen erfüllen.

Wenn die Röntgendetektoren entlang der Röntgendetektortiefe in mindestens zwei Tiefen-Teildetektoren unterteilt sind, er gibt sich eine bessere Energieauflösung der detektierten Röntgenstrahlen. Somit ist eine genauere Identifizierung des durchleuchteten Objekts möglich.

Der Einfluß von Streustrahlung kann noch weiter reduziert werden, wenn zwischen der Röntgenquelle und den Röntgendetek toren Kollimatoren angeordnet sind. Die Kollimatoren bestehen vorzugsweise aus einem Material mit hohem spezifischen Ge wicht (größer 10) und hohem Atomgewicht (größer 150), z. B. Wolfram, Blei oder Tantal.

Wenn die Röntgendetektoren entlang der Röntgendetektorlänge in mindestens zwei Längen-Teildetektoren unterteilt sind, er gibt sich eine zweidimensionale Auflösung des empfangenen Röntgensignals.

Die erfindungsgemäße Röntgenanordnung kann beispielsweise im medizinisch-diagnostischen Bereich, insbesondere bei der Com putertomographie, oder zur Untersuchung von Gepäckstücken und/oder Passagieren im Transportwesen verwendet werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zei gen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 und 2 je eine Röntgenanordnung,

Fig. 3 ein Detail von Fig. 2, und

Fig. 4 und 5 je einen Röntgendetektor.

Gemäß Fig. 1 weist eine Röntgenanordnung eine Röntgenquelle 1 und einen Röntgendetektor 2 auf. Der Röntgendetektor 2 ist von der Röntgenquelle 1 beabstandet und dient der Detektion von Röntgenstrahlen. Er besteht aus einem amorphen photolei tenden Material, im vorliegenden Fall aus Selen. Alternativ könnte der Röntgendetektor 2 beispielsweise aus Kadmiumtellu rid bestehen.

Die Röntgenstrahlen sind von der Röntgenquelle 1 mit einer Strahlenergie E abstrahlbar. Die Strahlenergie liegt zwischen 20 keV und 150 keV. Vorzugsweise liegt sie zwischen 50 keV und 150 keV, z. B. bei 100 keV.

Der Röntgendetektor 2 erstreckt sich entlang einer Längen richtung x, welche parallel einer Verbindungslinie 3 zwischen der Röntgenquelle 1 und dem Röntgendetektor 2 verläuft, über eine Röntgendetektorlänge a. Senkrecht hierzu erstreckt sich der Röntgendetektor 2 in einer Breitenrichtung über eine Röntgendetektorbreite b. Senkrecht zu Längenrichtung x und Breitenrichtung y erstreckt sich der Röntgendetektor 2 ent lang einer Tiefenrichtung z über eine Röntgendetektortiefe c. Auf der schraffierten Fläche und der ihr gegenüberliegenden Fläche sind - nicht dargestellte - Detektionselektroden ange ordnet, an die eine Saugspannung von ca. 5 kV bis 20 kV ange legt ist. Den Detektionselektroden ist eine - ebenfalls nicht dargestellte - Verstärkerstufe nachgeschaltet.

Die Röntgendetektorlänge a beträgt mindestens 1 Millimeter. Sie liegt typisch im Bereich zwischen 5 Millimeter und 20 Millimeter. Die Röntgendetektorbreite b beträgt höchstens zwei Millimeter. Meist liegt sie zwischen 0,5 und 1 Milli meter.

Die Röntgenanordnung gemäß Fig. 2 ist prinzipiell ähnlich aufgebaut wie die Röntgenanordnung gemäß Fig. 1. Im Unter schied hierzu weist sie jedoch eine Vielzahl von Röntgendetek toren 2 auf. Die Röntgendetektoren 2 sind gleich ausgebildet und auf einem Kreisbogen 4 angeordnet. Der Kreisbogen 4 weist eine Kreisbogenachse auf, wobei die Röntgenquelle 1 auf der Kreisbogenachse liegt. Der Kreisbogen 4 bildet einen Teil kreis mit einem Kreiswinkel α. Der Kreiswinkel α sollte min destens 30° betragen.

Bei den Röntgendetektoren 2 gemäß Fig. 2 ist die Orientierung jedes Röntgendetektors 2 separat von den anderen Röntgen detektoren 2 zu sehen. Die Tiefenrichtung z verläuft also stets parallel zur Kreisbogenachse. Die Längenrichtung x ver läuft für jeden Röntgendetektor 2 radial zur Kreisbogenachse, die Breitenrichtung tangential hierzu.

Um eine gleichmäßige Ausrichtung der Röntgendetektoren 2 auf die Röntgenquelle 1 zu gewährleisten, sind gemäß Fig. 3 zwi schen den einzelnen Röntgendetektoren 2 keilförmige Zwischen lagen 5 angeordnet. Die keilförmigen Zwischenlagen 5 bestehen aus einem Material, das elektrisch isolierend und röntgen strahlabsorbierend ist. Darüber hinaus sind die Röntgendetek toren 2 mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse 6 mit einander vergossen, um die Lage der Röntgendetektoren 2 rela tiv zueinander stabil zu halten.

Um den Einfluß von Streu-Röntgenstrahlung auf benachbarte Röntgendetektoren 2 möglichst weitgehend zu eliminieren, sind zwischen der Röntgenquelle 1 und den Röntgendetektoren 2 Kol limatoren 7 angeordnet. Die Kollimatoren 7 bestehen aus einem Material mit einem spezifischen Gewicht von mindestens 10 000 kg/m² und einem Atomgewicht von mindestens 150. Beispiele derartiger Materialien sind Wolfram, Blei und Tantal.

Mit der obenstehend beschriebenen Röntgenanordnung ist be reits ein sehr gutes Röntgenbild eines durchleuchteten Ob jekts erzielbar. Der Informationsgehalt des Röntgenbildes kann aber noch gesteigert werden, wenn die Röntgendetektoren 2 gemäß Fig. 4 entlang der Längenrichtung x in mindestens zwei Längen-Teildetektoren 2' unterteilt sind. Denn dadurch kann eine Energieauflösung der absorbierten Röntgenstrahlung erfolgen.

Alternativ und/oder zusätzlich können die Röntgendetektoren 2 gemäß Fig. 5 entlang der Tiefenrichtung z in mindestens zwei Tiefen-Teildetektoren 2'' unterteilt sein. Hierdurch läßt sich eine nicht nur eindimensionale, sondern sogar zweidimen sionale Ortsauflösung des Röntgenbildes erzielen.

Die erfindungsgemäße Röntgenanordnung ist prinzipiell univer sell einsetzbar. Bevorzugte Anwendungsbereiche sind aber der medizinisch-diagnostische Bereich, insbesondere die Computer tomographie, und die Untersuchung von Gepäckstücken und/oder Passagieren im Transportwesen.

Claims

1. Röntgenanordnung mit einer Röntgenquelle (1), von der Röntgenstrahlen mit einer Strahlenergie (E) abstrahlbar sind, und einem von der Röntgenquelle (1) beabstandeten Röntgendetektor (2) zur Detektion der Röntgenstrahlen, wobei der Röntgendetektor (2) sich parallel zu einer Ver bindungslinie (3) zwischen der Röntgenquelle (1) und dem Röntgendetektor (2) über eine Röntgendetektorlänge (a) senkrecht hierzu über eine Röntgendetektorbreite (b) und senkrecht sowohl zur Röntgendetektorlänge (a) als auch zur Röntgendetektorbreite (b) über eine Röntgendetektor tiefe (c) erstreckt, wobei die Röntgendetektorlänge (a) größer als die Röntgendetektorbreite (b) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgendetektor (2) aus einem amorphen photolei tenden Material, z. B. Kadmiumtellurid oder Selen, be steht.

2. Röntgenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgendetektorlänge (a) mindestens einen Milli meter beträgt.

3. Röntgenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgendetektorbreite (b) höchstens zwei Millime ter, insbesondere höchstens einen Millimeter, beträgt.

4. Röntgenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenergie (E) zwischen 20 keV und 150 keV, insbesondere zwischen 50 keV und 150 keV, liegt.

5. Röntgenanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von Röntgendetektoren (2) aufweist, wobei die Röntgendetektoren (2) gleich ausgebildet sind und auf einem Kreisbogen (4) mit einer Kreisbogenachse angeordnet sind, wobei die Röntgenquelle (1) auf der Kreisbogenachse liegt.

6. Röntgenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbogenachse parallel zur Röntgendetektortiefe (c) verläuft.

7. Röntgenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Röntgendetektoren (2) keilförmige Zwi schenlagen (5) aus elektrisch isolierendem Material ange ordnet sind.

8. Röntgenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagen (5) röntgenstrahlabsorbierend sind.

9. Röntgenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgendetektoren (2) mit einer elektrisch iso lierenden Vergußmasse (6) miteinander vergossen sind.

10. Röntgenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgendetektoren (2) entlang der Röntgendetek tortiefe (c) in mindestens zwei Tiefen-Teildetektoren (2'') unterteilt sind.

11. Röntgenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Röntgenquelle (1) und den Röntgendetek toren (2) Kollimatoren (7) angeordnet sind.

12. Röntgenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollimatoren (7) aus einem Material mit hohem spezifischem Gewicht und hohem Atomgewicht, z. B. Wolfram, Blei oder Tantal, bestehen.

13. Röntgenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgendetektoren (2) entlang der Röntgendetek torlänge (a) in mindestens zwei Längen-Teildetektoren (2') unterteilt sind.

14. Röntgenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie im medizinisch-diagnostischen Bereich, insbeson dere bei der Computertomographie, verwendet wird.

15. Röntgenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Untersuchung von Gepäckstücken und/oder Pas sagieren im Transportwesen verwendet wird.