DE2716873A1 - Detektoranordnung fuer roentgenstrahlen - Google Patents

Detektoranordnung fuer roentgenstrahlen

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DE2716873A1
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ray
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ion chamber
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John Mapes Houston
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Description

Die Erfindung betrifft Ionisationskammer-Detektoranordnungen für Röntgenstrahlen zur Verwendung in sehr schnellen, rechnerunterstützten Tomographie-Abbildgeräten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Ionenkammern, die eine ebene Anordnung von im wesentlichen parallelen Kollektorelektroden enthalten, wobei die einfallenden Röntgenstrahlen in einer im wesentlichen zu den Elektrodenelementen parallelen Ebene in den Detektor eintreten.
Rechnerunterstutzte Röntgenstrahl-Tomographie liefert Bilder der inneren Körperorgane, die frei von Schatten dazwischenliegender Strukturen sind. Die bekannten Tomographievorrichtungen enthalten im allgemeinen eine Röntgenetrahlquelle, die auf einem beweglichen Träger gegenüber einem oder mehreren
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RÖritgenstrahldetektoren angeordnet ist. Die Quelle und die Detektoren führen eine Dreh- und/oder eine Translationsbewegung in einer Ebene durch die zu untersuchenden Körperorgane aue und erzeugen elektrische Signale, die Bilder längs mehrerer Strahlenbahnen darstellen. Die Signale werden dann im allgemeinen in einem digitalen Rechner so kombiniert, daß schattenfreie Bilder von internen Körperechnitten rekonstruiert werden. Eine derartige Tomographievorrichtung ist z.B. aus der US-PS 3 778 614 bekannt.
Die Rate der Bilderzeugung in einem Tomographiesystem, das sich bewegende Quellen und Detektoren enthält, ist notwendigerweise auf die Zeit beschränkt, die erforderlich ist, um die physikalische Translation oder Rotation des Aufbaus durchzuführen, wodurch die Rate typischerweise auf weniger als ein Bild pro Sekunde beschränkt ist. Eine derartige Vorrichtung ist daher zur Erzeugung sich bewegender Bilder von Körperorganen, z.B. von Bildern des schlagenden Herzens, nicht geeignet. Dr. Earl Wood von der Mayo Klinik hat kürzlich ein Tomographiesystem zur Abbildung sich bewegender Körperorgane vorgeschlagen, bei dem mehrere Röntgenstrahlquellen sequentiell gepulst werden, um die Transmissionsdaten der Röntgenstrahlen längs einer Anzahl unterschiedlicher Strahlenbahnen schnell zu erzeugen.
Die bei der bekannten Röntgenstrahl-Tomographievorrichtung eingesetzen Röntgenstrahldetektoren enthalten im allgemeinen Szintillationskristalle oder Phosphorschirme, die an optische Detektoren, z.B. ein Bild-Orthikon oder an Photovervielfacherröhren^angekoppelt sind. Derartige Anordnungen sind ziemlich groß und müssen im allgemeinen mit einer Kollimationseinrichtung verwendet werden, um eine hohe räumliche Auflösung zu erzielen.
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Derartige Szintillationsdetektoren und KdLlimationseinrichtungen stellen für Röntgenstrahlenergie relativ ineffektive Detektoren da. Ee ist daher erforderlich, einen Patienten, der eine Tomographieuntersuchang in einer derartigen Vorrichtung durchläuft, einer relativ hohen Dosis der ionisierenden Strahlung auezusetzen.
In der <leul:.;elion Vu tt-iil. antat.· !dung Y H?. JHl.H
ist eine mit Xenon gefüllte Hochdruck-Ionisationskamineranordnung dargestellt, die durch einen hohen Wahrnehmungswirkungsgrad und eine hohe räumliche Auflösung gekennzeichnet ist, wenn diese Anordnung in einer Röntgenstrahl-Tomographievorrichtung verwendet wird. Dieser Detektor enthält eine große Anzahl von Detektorzellen, die durch im wesentlichen parallele Metallkollektorplatten voneinander getrennt sind, die auf eine einzige Quelle divergierender Röntgenstrahlen fokuseiert sein können. Die Röntgenetrahl-Photonen, die in die Detektorzellen eindringen, erzeugen Ionen-Elektronenpaara, die unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes in einer Richtung parallel zu der Linie der Detektoranordnung und im wesentlichen senkrecht zur Richtung des einfallenden Röntgenstrahlbündels zu den Kollektor- oder Sammelplatten hin driften. Detektoren dieser Art eignen eich gut zur wirksamen Wahrnehmung divergierender Röntgenstrahlenenergie, die z.B. von einer einzigen Röntgenetrahlquelle erzeugt und kollimiert wird, um eine ebene, fächerförmige räumliche Verteilung zu erlangen. Die gemäß dieser Offenbarung bekannte Ionenkammeranordnung ist jedoch zur Wahrnehmung und Messung von Röntgenstrahlenergie relativ wenig wirksam, die von einer Gruppe räumlich getrennter Röntgenstrahlquellen desjenigen Typs herrührt, die in den geschilderten, sehr schnellen Tomographievorrichtungen verwendet werden.
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Gemäß der Erfindung enthält eine sehr schnelle Röntgenstrahl-Tomographievorrichtung eine Gruppe räumlich getrennter, kollimierter Röntgenstrahlquellen, die einer Gruppe eng beabstandeter Röntgenstrahldetektoren gegenüber angeordnet ist. Alle Röntgenstrahlquellen sind kollimiert, um einen relativ schmalen, planaren sektoriellen Schwaden von Röntgenstrahlphotonen zu erzeugen. Gruppierungen aus der Gruppe der Röntgenstrahlquellen werden gleichzeitig gepulst, um RÖntgenstrahl-Transmissionsdaten zur Rekonstruktion des Tomographiebildee zu erhalten. Die Kollimation .die Gruppierung der Röntgenstrahlquellen sowie die Zündfolge ist dabei so gewählt, daß jede Quelle in einer Gruppierung einen separaten und verschiedenen Sektor der Röntgenstrahl-Detektoranordnung bestrahlt. Die zur Erzeugung eines Tomographiebildes erforderliche Zeit wird auf diese Weise reduziert.
Eine zur Verwendung in dieser Tomographievorrichtung geeignete Ionisationskammer enthält eine kammförmige Anordnung von Kollektorelektroden einer ersten Polarität, die äquidistant zwischen zwei parallelen Elektrodenflächen der entgegengesetzten Polarität angeordnet sind und von einem unter hohem Druck stehenden, ionisierbaren Gas umgeben sind. Röntgenstrahlenenergie tritt in den Detektor in einer im wesentlichen zu den kammförmigen Elektroden parallelen Richtung ein und wechselwirkt mit dem Nachweisgas, um Elektronen/Ionenpaare zu erzeugen. Die Elektronen und Ionenpriften unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes in einer Richtung, die Un wesentlichen senkrecht zur Richtung des einfallenden RöntgenstrahlenbUndels und zur linearen Richtung der Anordnung liegt, auf die Sammelelektroden zu. Die Detektorzellen der vorliegenden Anordnung sind nicht auf eine einzige Röntgenstrahlenquelle fokussiert, wie das bei den Zellen in der genannten US-Patentschrift der Fall war; die Detektorzellen eignen sich daher gut zur Verwendung in Tomographiesystemen mit mehreren, räumlich verteilt
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angeordneten Röntgenstrahlenquellen.
Im folgenden werden Ausführungsbeiupiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Hochgeschwindigkeits-Tomographiesystem bekannter Art;
Fig. 2 ein Hochgeschwindigkeits-Tomographiesystem nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine einzelne Detektorzelle bekannter Art; Fig. *f eine erfindungsgemäße Ionisationskammeranordnung;
Fig. 5 eine Seitenansicht -der erfindungegemäßen Ionisationskammeranordnung ;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ionisationskammer, die einen sehr schnellen Betrieb gestattet;
Fig. 7 eine weitere AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Ionisationskammer;
Fig. 8 eine Sammelelektrode zur Verwendung in den Ionisationskammern nach den Fig. l+t 5» 6 und 7»
Fig. 9 eine weitere AusfUhrungsform der Sammelelektrode nach Fig. 8; und
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Fig. 10 eine weitere AusfUhrungsform der Sammelelektroden für die erfindungsgemäße Ionenkammeranordnung.
Figur 1 zeigt ein Hochgeschwindigkeits-Röntgenstrahltomographiesystem bekannter Art. Eine Gruppe gepulster Röntgenstrahlquellen 2o ist gegenüber einer Gruppe von RÖntgenstrahldetektoren 22 angeordnet. Jeder einzelne RÖntgenstrahldetektor der Gruppe 22 enthält einen Phosphorschirm 2if, der Licht im Verhältnis zur Intensität der einfallenden Röntgenstrahlen emittiert. Das Licht vom Schirm 2l\ wird durch eine Linse 26 auf eine Aufnahmeröhre, vom Typ einer Fernsehkamera-Aufnahmeröhre, typischerweise einem Bild-Orthikon 28 fokussiert. Von den Rohren 28 werden elektrische Signale, die eine lineare Verteilung der Röntgenstrahl-Intensitäten über die Breite eines Schirmes 2l\ darstellen, einem digitalen Rechner zur Verarbeitung in Röntgenstrahl-Tomographlebilder zugeführt.
Körperteile 3o, die untersucht werden, werden zwischen die Quellenanordnung 2o und die Detektoranordnung 22. eingefügt. Einzelne Röntgenstrahlquellen der Anordnung 2o werden sequentiell gepulst, um Schwaden von ionisierender Strahlung 32 zu erzeugen, die durch das Körperteil 3o in verschiedenen Stufen gedämpft werden und auf die Detektoranordnung 22 auftreffen. Die Elemente der Anordnung 2o können in schneller Folge gepulst werden, um die Röntgenstrahl-Transmissionsinformation für mehrere sich schneidende und durch denjenigen Körperteil 3o verlaufende Bahnen zu erzeugen, von dem die Bildinformation erhalten werden soll. Jede einzelne Quelle in der Anordnung 2o bestrahlt jedoch notwendigerweise im wesentlichen die gesamte Detektoranordnung 22, und die Geschwindigkeit des sequentiellen Pulsens der einzelnen Quellen wird daher notwendigerweise durch die Geschwindigkeit begrenzt, bei der die Daten aus den Detektorelementen von den Aufnahmeröhren 28 ausgelesen werden können. Die von einem
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einzelnen Impuls erzeugte Information muß von einer Detektorröhre 2.8 vollständig ausgelesen werden, bevor eine andere Quelle in der Anordnung 2o gepulst wird, um eine Redundanz der Information zu eliminieren, die auftreten würde, wenn
e in ζ igen Röntgenstrahlen von zwei Quellen während einesTÄuslesevorgangs dieselbe Röhre erreichen wurden.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßos Hochgeschwindigkeits-Tomographiesystem. Eine im wesentlichen halbkreisförmige Anordnung von Röntgenstrahlquellen 2o enthält mehrere einzelne Röntgenstrahlröhrenanoden ifo, die durch eine Anordnung von Kollimatoren i+2 getrennt sind. Die Kollimatoren /*2 sind so ausgebildet, daß das Röntgenstrahlbündel von jeder der Anoden i+o auf einen im wesentlichen ebenen Sektorschwaden begrenzt wird. Die Röntgenstrahlenergie in dem Schwaden läuft durch ein Körperteil 3o und trifft auf eine gekrümmte Anordnung eng beabstandeter Ionisationskammerdetektoren Vt auf, die in der Ebene der Röntgenstrahlschwaden angeordnet ist. Die Abmessungen und die Geometrie der Kollimatoren l\2. ist so gewählt, daß die Breite der Röntgenstrahlschwaden derart begrenzt wird, daß er nur einen relativ kleinen Sektor der Anordnung i\k bestrahlt. In der Darstellung nach Fig. 2 laufen Röntgenstrahlen von der Anode 4oa durch den Kollimator i\2.a. und bilden einen Sektorschwaden *f6a, der auf eine kleine Untergruppe if8a von Detektoren der Anordnung i»if auftrifft. In ähnlicher Weise laufen Röntgenstrahlen von der Anode /fob durch den Kollimator l+Zb und treffen auf eine separate und andere Gruppe 48b von Detektoren der Gruppe Vt auf.
Die Röntgenstrahlquellen der Gruppe oder Anordnung 40 werden in Gruppierungen oder Sätzen gepulst, wobei die Quellen jeder einzelnen Gruppierung so ausgewählt sind, daß die einzelnen Quellen getrennte und voneinander verschiedene Detektorgruppen aus der Anordnung Vt bestrahlen. Nachdem jeweils eine Gruppierung aus
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Quellen gepulst ist, werden Daten aus dem Detektor l\l\ ausgelesen und einem digitalen Rechner zur Verarbeitung zugeführt, und es wird eine andere Quellen-Gruppierung gepulst, die in ähnlicher Weise so ausgewählt ist, daß andere Detektorgruppen bestrahlt werden. In Abhängigkeit von der Geometrie der Kollimatoren und der Anzahl der Detektoren und der Quellen in der Anordnung läßt sich die Geschwindigkeit der Bildverarbeitung um den Faktor 2 oder mehr erhöhen.
Die Detektoranordnung h,i\ kann Ionisationskammern des Typs enthalten,der aus der oben genannten deutschen Patentanmeldung P 2(> >\2 7*11.8 bekannt ist, wobei der Gegenstand dieser
Patentanmeldung durch diese Bezugnahme Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung ist. Der dort offenbarte Detektor enthält eine Anordnung aus Detektorzellen, die zwischen einzelnen bahnenförmigen oder ebenen Kollektorelektroden festgelegt sind, die im wesentlichen parallel zur Richtung des einfallenden Röntgenstrahlbündels und senkrecht zur Ebene des Röntgenstrahlschwadens angeordnet sind. Die einzelnen Zellen eines derartigen Detektors sind auf eine einzige Quelle fokussiert, um das Auffangen und Wahrnehmen der Röntgenstrahlen mit hohem Wirkungsgrad zu ermöglichen. Ein derartiger Detektor eignet sich gut zur Verwendung in einem herkömmlichen Tomographiegerät, das eine einzelne Röntgenstrahlquelle enthält. Wird diese Anordnung in einem Tomographiesystem mit mehreren Quellen verwendet, so erleidet diese Anordnung einen wesentlichen Verlust an Nachweiöwirkungsgrad bezüglich der Röntgenstrahlen, die außerhalb des Brennpunkts ihrer individuellen Zellen austreten. Die Ursache für diesen geringen Wirkungsgrad läßt sich unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 erkennen, die eine vergrößerte Darstellung einer einzelnen Detektorzelle zeigen, die von Röntgenstrahlen aus einer Quelle bestrahlt werden, die
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außerhalb seines Brennpunktbereiches liegt und in die Ebene der Zelle unter einem Winkel β einfällt. Sofern R der Radius des Detektorbogens und P der Radius des Sichtfeldes am Körper 3o ist, erscheint der Maximalwert des Winkels f> an der Kante der einzelnen Aufnahme derart, daß sin(I = P/R. In einem typischen System der in Figur 2 dargestellten Art, das zum Beispiel zur Betrachtung eines schlagenden Herzens verwendet wird, beträgt P ungefähr Zo cm und R beträgt ungefähr 75 cm, wobei sich ein maximaler Winkel β von 16° ergibt. Der Wirkungegrad der Zelle bei schrägen Wahrnehmungswinkeln wird durch den Abstand d der Kollektorelektroden bestimmt. Der Abstand d ist unter anderen Faktoren durch den Grad der räumlichen Auflösung, die vom System gefordert wird, und durch die Zeit bestimmt, die von den innerhalb einer Zelle erzeugten Elektronen und Ionen benötigt wird, um unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes zu den einzelnen Elektroden zu driften. Sofern zum Beispiel die Zelle mit einem Xenon-Nachweisgas mit einem Druck von ungefähr 2o Atmosphären gefüllt ist, so ist ein Abstand d von ungefähr 1 mm erforderlich, um eine Ansprechzeit oder Antwortzeit von 1 Millisekunde zu erhalten. Das Antwortsignal einer derartigen Zelle mit einem Elektrodenabstand von 1 mm beträgt bei mit einem Winkel ίΐ von 16° einfallenden Röntgenstrahlen nur ungefähr 1/f% der Ausbeute von Röntgenstrahlen, die mit einem Winkel von 0° einfallen. Dieser Verlust an Ausbeute oder Wirkungsgrad führt zu schwerwiegenden Eichproblemen bei den Bildaufbau-Algorithmen und erhöht notwendigerweise die Strahlungsdosis, die zur Erzeugung eines Bildes gegebener Auflösung erforderlich ist. Das Eichproblem in einer Vielquellenanordnung wird natürlich durch die Tatsache stark vergrößert, daß der Einfallwinkel der Röntgenstrahlen auf jede Zelle für jeden Detektor verschieden ist; es müssen daher eine große Anzahl von Eichfalttoren gespeichert und verwendet werden.
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Figur i\ zeigt eine erfindungsgemäße Ionenkammeranordnung, die im wesentlichen einen konstanten Wahrnehiüungswirkungsgrad oder -ausbeute für sich ändernde Winkel des RÖntgenstrahleinfalls besitzt. Zwei ebene, leitende Anoden 5o und 52 sind parallel zu einer einfallenden Bahn einer Röntgenstrahlung 3k angeordnet. Mehrere stabförmige Kathoden 56 sind äquidistant zwischen den Anoden 5o und 52. und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei die längste Ausdehnung im wesentlichen parallel zu den einfallenden Röntgenstrahlen verläuft. Ein Anschluß der Spannungsquelle 58 ist mit den Anodenflächen 5o und 52 verbunden. Alle Kathoden 56 sind über einen von mehreren Stromdetektorkreisen 6o mit dem anderen Anschluß der Spannungsquelle 58 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungeform der Erfindung stellt eine gemeinsame Verbindungsstelle der Spannungsquelle und der Stromdetektoren Erdpotential dar.
Die Polarität der Spannungsquelle und die Stelle des Erdkontaktes lassen sich verändern, ohne daß dabei die Verwendbarkeit der Erfindung berührt wird, wobei die Bezeichnung der Kollektorelektroden 5o, 52 und 56 als Anoden und Kathoden lediglich aus Gründen einer vereinfachten Beschreibung erfolgt.
Ein Nachweisgas 62 füllt den Raum zwischen den Anodenflächen 5o und 52 und den Kathoden 56. Der Gastyp, der Gasdruck, und der Abstand W zwischen den Elektroden sind unter Verwendung bekannter Verfahren so ausgewählt, daß ein großer Anteil (typischerweise mehr als 70%) der einfallenden Röntgenstrahlphotonen im Gas absorbiert wird. Das Nachweisgas 62 enthält typischerweise ein Edelgas mit einer hohen Atomzahl, z.B. Xenon, Krypton, Argon, oder ein molekulares Gas mit Atomen, deren Atomgewicht größer als dasjenige von Argon (d.h. 39f9) ist, wobei ein Druck im Bereich von ungefähr 10 Atmosphären
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bis ungefähr 100 Atmosphären verwendet wird.
Die einfallenden Röntgenstrahlen 54 wechselwirken mit dem Nachweisgas 62 zwischen den Anoden 5o und 52 und erzeugen Elektron-lonenpaare. Die Elektronen driften unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes, das von der Spannungsquelle 58 hervorgerufen ist, auf die Anodenplatten 50 und 5 2 t während die Ionen in ähnlicher Weise sich auf den Kathoden 56 sammeln. Der zu irgend einer einzelnen Kathode 56 fließende Ionenstrom ist proportional zur Anzahl der Wechselwirkungen zwischen Photonen und Gasatomen im Bereich der betreffenden Kathode, so daß die Verteilung des Stromflueses innerhalb der einzelnen Stromdetektorkreise 6o der Anordnung eine Funktion der Verteilung der Röntgenstrahlintensität längs der Detektoranordnung darstellt. Die Richtung der Elektronen- und Ionenbewegung innerhalb des Detektors verläuft im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Anordnung und zum einfallenden Röntgenstrahlbündel.
Die Kathoden 56 können untereinander parallel angeordnet sein, um eine lineare Detektoranordnung zu erzeugen. Alternativ können die Detektoren unter kleinen Winkeln nebeneinander liegen, um eine gekrümmte oder halbkreisförmige Anordnung entsprechend der in Figur 2 dargestellten Anordnung festzulegen.
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Detektors. Ein äußeres Gehäuse 70, das typischerweise aus geschweißtem Aluminium geformt v/erden kann, enthält das Detektorgas 62. Eine Fläche des Gehäuses bildet ein dünnes, gekrümmtes Fenster 72.. Die Fensterdicke und das Fenstermaterial werden so ausgewählt, daß die Absorption der Röntgenstrahlen im Fenster wesentlich kleiner als die Absorption der Röntgenstrahlen im Gas 62 ist. Mehrere feste Drähte 74 durchdringen eine Fläche
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des Gehäuses 7o gegenüber dem Fenster 72. Alle Drähte 7k sind vom Gehäuse 7o durch einen dielektrischen Einsatz 78 isoliert, der typischerweise ein Epoxidharz enthalten kann. Die Kathoden 56 sind typischerweise durch eine Schweißverbindung an den Drähten 74 in einer Ebene befestigt, die im wesentlichen parallel zu einer einfallenden Röntgenstrahlbündel und senkrecht zum Fenster 72 verläuft. Die Anoden 5o und 52 sind von der Kathode 56 durch Isolatoren 80 getrennt und werden von einer isolierten oder elektrisch nicht-leitenden Schraube 82 gehalten. In die Isolatoren 80 zwischen den Anoden 50 und 52 und den Kathoden 56 lassen sich geerdete Schutzringe Sk einfügen, um Leckströme abzuleiten, die ansonsten durch die Stromdetektorkreise fließen könnten und dort Fehler erzeugen könnten. Die optimale Länge L der Anoden und Kathoden längs des einfallenden Röntgenstrahlbündels ist eine Funktion des Gasdrucks innerhalb des Gehäuses. Wird Xenon als Nachweisgas bei einem Druck von 20 Atmosphären verwendet, so ist eine Elektrodenlänge L von ungefähr 2,5 cm optimal. Wird der Xenondruck auf 5o Atmosphären erhöht, so kann die optimale Elektrodenlänge auf ungefähr 1 cm reduziert werden. Im allgemeinen ist eine hoher Gasdruck (z.B. in der Größenordnung von 50 Atmosphären) wünschenswert, da dieser kleinere Detektor Abmessungen gestattet und damit eine Verringerung der mikrofonischen Schwingungen und der damit verbundenen Fehlerströme ermöglicht. Ein höherer Gasdruck bewirkt ebenfalls eine Verringerung der Kopplung zwischen Elementen der Anordnung, die durch die Eigenetrahlung des Xenons hervorgerufen werden kann. Der Spalt d zwischen den Elektroden und Kathoden (Fig. 3) bestimmt die Ansprech- oder Antwortzeit des Detektors. Bei dicken Röntgenstrahlbahnen kann der Elektrodenabstand und die Ansprechzeit dadurch auf kleinen Werten gehalten werden,
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daß mehrere Gruppen aus Kathoden 56 zwischen drei oder mehr Anodenplatten 90» 92 und 94 gestapelt werden (Fig. 6).
Figur 7 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Detektoraufbaus, bei dem das Gehäuse zwei Hälften 100 und 102 aufweist, die von Schrauben 10^ zusammengehalten werden. Die Anoden 50 und 52 dieser Ausführungsform können auf isolierten Blöcken 106 und 108 getragen werden, die an Metallbändern 110 und 112 befestigt sind, die an die Rückwand der Gehäusehälfte 102 des Detektors geschweißt sind.
Figur 8 zeigt eine AusfUhrungsform einer Kathode %, die sich vorteilhaft im Detektor nach Fig. 7 verwenden läßt. Das Kathodenelement enthält einen steifen metallischen Stab 120, der an der Rückwand des Detektorgehäuses befestigt und von einen Isolator 122 gehalten wird, der zum Beispiel Epoxidharz enthalten kann. Der Isolator 122 kann, sofern erwünscht, in einer Sammelbuchse 123 enthalten sein, um die Befestigung an die Gehäusewand zu erleichtern.
Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kathodenelements 56 zur Verwendung in dem Detektor nach Fig. 7· Die Kathode dieser Ausführungsform enthält eine flache Metallklinge 124, die zum Beispiel durch Verschweißen mit einem steifen Metallstab 120 verbunden ist, der in derselben Weise wie der Kathodenstab nach Figur 8 durch einen Isolator 122 und eine Sammelbuchse 123 getragen wird. Sofern erwünscht, kann die Klinge 124 mit Sieken versehen sein, um der Anordnung Festigkeit zu verleihen und mikrofonische Schwingungen zu verringern.
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Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kathode zur Verwendung in den Detektoren nach Figur 5 und Figur 7. Die Kathodenelemente enthalten mehrere Metallbänder 130, die mit der Oberfläche einer dielektrischen Bahn 132 verbunden sind. Die Metallbänder 130 lassen sich auf die Bahn 132 in irgendeiner bekannten Art und Weise, zum Beispiel durch Siebdruck, durch das Ätzen eines laminierten Materials für gedruckte Schaltungen, oder durch Vakuumverdampfung aufbringen. Die dielektrische Bahn 132 kann z.B. verstärktes Epoxidharz, Keramikmaterial oder irgend ein anderes Material enthalten, das üblicherweise für diesen Zweck im Detektorbau verwendet wird.
Die in Figur 10 dargestellte Ausführungsform der Kathode ist insbesondere dadurch vorteilhaft, daß die Anzahl der einzelnen erforderlichen Teile im Vergleich zu anderen Detektoranordnungen größeren Umfangs erheblich reduziert ist, und daß der Abstand zwischen den Kathodenelementen starr aufrechterhalten werden kann, um Mikrofoniesignale zu reduzieren.
Der erfindungsgemäße Detektor ermöglicht eine wirksame und genaue Messung der Röntgenstrahlintensität, er ermöglicht dies insbesondere bei Geometrien, bei denen Röntgenstrahlen von räumlich getrennten Quellen herrühren. Die Verwendung eines unter hohem Druck stehenden Nachweisgases gestattet den Aufbau einer kompakten, starren Ionenkammeranordnung, die eine kleine Anzahl an Teilen pro Detektorzelle benötigt, und die sich für eine halbautomatische Herstellung eignet.
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Claims (9)

  1. Ansprüche
    Ionenkammer-Detektoranordnung zur Bestimmung der Verteilung der Intensität von Röntgenstrahlen in einem oder mehreren ebenen, koplanaren Röntgenstrahlenbündeln, gekennzeichnet durch eine erste ebene Anodenfläche (50) in einer parallel zur Ebene der RöntgenstrahlbUndel liegenden Ebene, eine zweite ebene Anodenfläche (>2) parallel zur ersten Anodenfläche (50),
    eine erste Vielzahl stabförmiger Kathodenelemente (56), die im Röntgenstrahlbündel äquidistant zwischen der ersten und der zweiten Anodenfläche (50, 52) angeordnet und mit einer langen Seite in einer im wesentlichen parallel zum Einfallswinkel verlaufenden Richtung eines oder mehrerer Röntgenstrahlbündel ausgerichtet sind, ein gasförmiges Nachweismedium (62) zwischen der ersten und der zweiten Anodenfläche (50, ^Z) und den Kathoden (56; und
    Einrichtungen (58) zum Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen den Kathoden (56) und den Anoden (50, 52), 709843/0997
    ORIGINAL INSPECTED
    wobei ein elektrisches Feld zwischen den Kathoden (56) und den Anoden (50, 52) eingeprägt wird, und Einrichtungen zum Verbinden jeder Kathode (56) mit einem Signalverarbeitungskrois (60).
  2. 2. Ionenkammer-Detektoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kathodenelemente (56) parallel zueinander verlaufen.
  3. 3. Ionenkammer-Detektoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium (62) Elemente enthält, deren Atomgewicht größer als oder gleich dem Atomgewicht von Argon ist.
  4. if. Ionenkammer-Detektoranordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium (62) Argon, Krypton, Xenon oder eine Mischung dieser Gase enthält.
  5. 5. Ionenkammer-Detektoranordnung nach den Ansprüchen 1 bis k* dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Nachweismedium (62) einen Druck zwischen ungefähr 10 Atmosphären und ungefähr 100 Atmosphären besitzt.
  6. 6. Ionenkammer-Detektoranordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Druckbehälter (70; 100, 102) um die Anoden (50, 52), die Kathoden (56) und das gasförmige Medium (62) angeordnet ist und Anoden (50, 52), Kathoden (56) und
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    das gasförmige Medium (62) enthält.
  7. 7. Ionenkammer-Detektoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (70; 100, 102) ein Fenster enthält, das senkrecht und benachbart zu den Anoden (50, 52) und den Kathoden (56) angeordnet ist.
  8. 8. Ionenkammer-Detektoranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kathodenelemente (56) Bänder (130) aus elektrisch leitendem Material enthalten, die auf einer Bahn (132) aus dielektrischem Material angeordnet sind.
  9. 9. Ionenkammer-Detektoranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, ebene Anodenfläche (94) parallel und benachbart zu einer Seite der ersten Anodenfläche (92) angeordnet ist, die der zweiten Anodenfläche (9o) gegenüberliegt, daß eine zweite Vielzahl stabförmiger Kathodenelemente (56) in dem RöntgenstrahlbUndel und äquldistant zwischen der ersten Anodenfläche (92) und der dritten Anodenfläche (94) angeordnet ist, daß eine lange Seite der Kathodeneiemente (56) in einer Richtung ausgerichtet ist, die im wesentlichen parallel zum Einfallswinkel eines oder mehrerer RöntgenstrahlbUndel verläuft, daß das gasförmige Medium (62) auch zwischen der ersten Anodenfläche (92) und der dritten Anodenfläche (94) und den Kathodenelementen (56) vorhanden ist, und daß Einrichtungen (58) zum Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen den Anodenflächen (90, 92, 94) und der zweiten Vielzahl der Kathodenelemente (56) vorgesehen sind.
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DE19772716873 1976-04-19 1977-04-16 Detektoranordnung fuer roentgenstrahlen Withdrawn DE2716873A1 (de)

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US05/678,074 US4047041A (en) 1976-04-19 1976-04-19 X-ray detector array

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DE2716873A1 true DE2716873A1 (de) 1977-10-27

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ID=24721269

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772716873 Withdrawn DE2716873A1 (de) 1976-04-19 1977-04-16 Detektoranordnung fuer roentgenstrahlen

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JP (1) JPS5910514B2 (de)
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