DE2622655A1 - Halbleiter-roentgenstrahlendetektor - Google Patents

Halbleiter-roentgenstrahlendetektor

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DE2622655A1
DE2622655A1 DE19762622655 DE2622655A DE2622655A1 DE 2622655 A1 DE2622655 A1 DE 2622655A1 DE 19762622655 DE19762622655 DE 19762622655 DE 2622655 A DE2622655 A DE 2622655A DE 2622655 A1 DE2622655 A1 DE 2622655A1
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rays
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Gunter Dr Ing Luderer
Burghard Weinkauf
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    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
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    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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    • G—PHYSICS
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    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
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    • G01T1/2928—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors

Description

7672655
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München VPA 76 P 5058 BRD
Halbleiter-Rönt^enstrahlendetektor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter-Röntgenstrahlendetektor mit Mitteln zum Umwandeln der Röntgenstrahlung in Licht und einer Halbleiteranordnung als optisch-elektrischer Wandler.
5
Ein bekannter Halbleiter-Röntgenstrahlendetektor dieser Art ist in der Figur 1 dargestellt. Er besteht aus einer Halbleiterdiode 1 und einer Leuchtschicht 2. Wird der Detektor gemäß Figur 1 in Richtung des Pfeils 3 von Röntgenstrahlung durchsetzt, so wird die Röntgenstrahlung in der Leuchtschicht 2 in sichtbares Licht umgewandelt, welches von der Halbleiterdiode 1 in ein elektrisches Signal verwandelt wird. Bei der Verwendung polykristalliner Leuchtstoffe ist im allgemeinen die Absorptionslänge für Röntgenstrahlung weitaus größer als für Licht, so daß der Quantenwirkungsgrad gering ist. Auch durch Vergrösserung der Leuchtschichtdicke kann er nicht wesentlich gesteigert werden. Die Empfindlichkeit der Anordnung gemäß Figur 1 ist:
E1 = ^Ir* Io
D = Dosisleistung der Röntgenquelle *Ül = Röntgenwirkungsgrad
*ίθ = Optischer Wirkungsgrad K = Konversionsfaktor
Der Konversionsfaktor kann durch Verspiegelung der Rückseite der Halbleiterdiode 1 oder durch Doppelbeschichtung verbessert
^ werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiter-Röntgenstrahlendetektor der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Empfindlichkeit im. Vergleich zu dem geschilderten
Stand der Technik gesteigert ist.
7D9848/CU27
VPA 76 E 5036
Tp 28 Ler / 3.5.1976
?fi?2655 -^- 3
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er eine Reihe einzelner Halbleiterelemente enthält, und daß zwischen je zwei Halbleiterelementen eine Leuchtschicht zum Umwandeln der Röntgenstrahlung in Licht liegt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in den Figuren 2 und 3 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figur 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel eines Detektors nach der Erfindung.
Der Detektor gemäß Figur 2 besteht aus einer Reihe von Halbleiterdioden 4, 5, 6, 7, 8 usw. Zwischen je zwei Halbleiterdioden liegt je eine Leuchtschicht 9, 10, 11, 12. Ferner ist auch an den beiden Enden der Halbleiterdiodenreihe 4, 5 usw. je eine Leuchtschicht 13, 14 angeordnet. Die Röntgenstrahlung durchsetzt bei dem Beispiel gemäß Figur 2 den Detektor in Richtung des Pfeils 15, d.h. die Diodenreihe 4 usw. wird in ihrer Längsrichtung von Röntgenstrahlung durchsetzt.
Die Empfindlichkeit des Halbleiterdetektors gemäß Figur 2 ergibt sich als Funktion der Anzahl N der Halbleiterdioden zu
(1 - ( 1 - I111) N)
Ein Vergleich mit der Empfindlichice it des Detektors gemäß Figur 1 ergibt, daß die Empfindlichkeit wesentlich gesteigert worden ist.
Das Beispiel gemäß Figur 3 entspricht in seinem Aufbau dem Beispiel gemäß Figur 2. Es ist auch hier eine Reihe von Halbleiterdioden 16, 17, 18, 19, 20 usw. vorgesehen und zwischen je zwei
2Q Dioden liegt je eine Leuchtschicht 21, 22, 23, 24 usw. Auch an den beiden Enden der Halbleiterdiodenreihe ist je eine Leuchtschicht 25 und 26 angeordnet. Die Röntgenstrahlung trifft in Richtung des Pfeils 27 auf dem Halbleiterdetektor auf, d.h. daß die Halbleiterdiodenreihe 16, 17 usw. mit ihrer Längsrichtung senkrecht zur Röntgenstrahlung angeordnet ist. Die Empfindlichkeit des Halbleiterde'tektors gemäß Figur 2 ist:
E3 = NED I -J^0 (1 - i 7098^8/0427 VPA 76 E 5036
/!, dabei der Röntgenabsorptionskoeffizient und das Verhältnis A/Aq ist das Verhältnis der aktiven zu der bestrahlten Fläche. Der Halbleiterdetektor gemäß Figur 3 eignet sich besonders für die Fälle, in denen eine hohe Ortsauflösung verlangt wird. 5
Ein Halbleiterdetektor gemäß Figur 3 eignet sich gemäß Figur 4 zur Anwendung bei einem RöntgenscMchtgerät zur Herstellung von Transversal-Schichtbildern eines Patienten 30. Dieses Schichtgerät enthält eine Röntgenröhre 31 und einen um den Fokus der Röntgenröhre 31 gekrümmten Halbleiterdetektor 32 gemäß Figur 3, welche starr miteinander verbunden sind. Die Röntgenröhre 31 erzeugt ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel, dessen Ausdehnung in Richtung der Längsachse 33 des Patienten 30 gleich der gewünschten Schichtdicke ist und das den gesamten Querschnitt des Patienten 30 gleichzeitig durchstrahlt. Für die Erzeugung eines Schichtbildes wird die Meßanordnung 31, 32 um den Patienten 30 um 360° gedreht und dabei die Röntgenröhre 31 periodisch, beispielsweise bei jedem Winkelgrad, mittels des Röntgengenerators 34 kurzzeitig eingeschaltet (geblitzt). Die vom Detektor empfangenen Signale sind ein Maß für die Schwächung der Röntgenstrahlung in der jeweiligen Stellung der Meßanordnung 31, Sie sind einem Meßwertuniformer 35 zugeführt, der aus allen Ausgangssignalen, die von den einzelnen Röntgenstrahlenblitzen herrühren, das Querschnittsbild des Patienten 30 berechnet und seine Wiedergabe auf einem Sichtgerät 36 bewirkt. Die Bauelemente-34 und 35 sind entsprechend der gestrichelt gezeichneten Linie miteinander synchronisiert.
70-9848/0427
VPA 76 E 5036

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    1J Halbleiter-Röntgenstrahlendetektor mit Mitteln zum Umwandeln der Röntgenstrahlung in Licht und einer Halbleiteranordnung als optisch-elektrischer Wandler, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Reihe einzelner Halbleiterelemente (4 bis 8, 16 bis 20) enthält, und daß zwischen je zwei Halbleiterelementen (z.B. 4, 5) eine Leuchtschicht (z.B. 9) zum Umwandeln der Röntgenstrahlung in Licht liegt.
  2. 2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch an den beiden Enden der Halbleiterelemente (4 bis 8, 16 bis 20) je eine Leuchtschicht (13, 14; 25, 26) angeordnet ist.
  3. 3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelementereihe (16 bis 20) mit ihrer Längsrichtung senkrecht zur Röntgenstrahlung angeordnet ist (Fig. 3).
  4. 4. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelementereihe (4 bis 8) so angeordnet ist, daß sie in ihrer Längsrichtung von Röntgenstrahlung durchsetzt wird (Fig. 2).
    709848/0427
    VPA 7β E 5056 OR.GINAL INSPECTED
DE19762622655 1976-05-20 1976-05-20 Halbleiter-roentgenstrahlendetektor Withdrawn DE2622655A1 (de)

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GB20079/77A GB1554686A (en) 1976-05-20 1977-05-12 X-ray detector
US05/940,562 US4250385A (en) 1976-05-20 1978-09-08 Semiconductor X-ray detector
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