DE2752394A1

DE2752394A1 - Roentgeneinrichtung

Info

Publication number: DE2752394A1
Application number: DE19772752394
Authority: DE
Inventors: Christian Mayeux
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-24
Publication date: 1978-06-01
Also published as: SE7713380L; US4153838A; FR2372439B1; FR2372439A1; NL7712954A; JPS5394987A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Röntgeneinrichtung mit einem oder mehreren Strahlendetektor(en) der bzw. die jeweils einen mehrflächigen Szintillationskristall aufweist bzw. aufweisen, der in Abhängigkeit der einfallenden Röntgenphotonen Lichtphotonen hervorruft, von denen eine nachgeordnete Photomultiplieranordnung beeinflußt wird, wobei die für den Eintritt der Röntgenphotonen vorgesehene(n) Oberfläche(n) des Szintillationskristalls mit einer für Röntgenphotonen durchlässigen aber die Lichtphotonen reflektierenden Schicht überzogen ist bzw. sind.

In neuerer Zeit ist man vermehrt dazu übergegangen, bei radiologischen Einrichtungen die direkte Aufnahme des zu untersuchenden Bereiches eines Patienten auf einem fotografischen Film durch eine punktweise Erfassung der Quantität der austretenden Röntgenstrahlen zu ersetzen, wobei sich die Erfassung als eine Festlegung eines charakteristischen elektrischen Signals für jeden Punkt darstellt. Diese Signale werden anschließend durch ein elektronisches Gebilde aufbereitet, und zwar um daraus eine Abbildung des untersuchten Bereiches zu rekonstruieren. Dies Verfahren erfordert eine Abtastung des Bereiches mit Hilfe eines Röntgenstrahlenbündels und die Messung seiner Austritts-Intensität in jedem Augenblick. Hierfür ist

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eine mechanische Vorrichtung erforderlich, und zwar für die beweglichen Teile wie z.B. für den Strahlendetektor, die einen ganz beachtlichen Platzbedarf aufweist.

Es existieren bereits mehrere Typen von Röntgenstrahlendetektoren, welche entweder mit einer Ionisationskammer oder mit fotoleitenden Zellen oder mit Szintillationskristallen versehen sind.

Bei einer Röntgeneinrichtung, die einen oder mehrere mit einem Szintillationskristall versehene(n) Strahlendetektor(en) aufweist feanerdUs£Meahaea, ist folgendes Verfahren wirksam. Die von der Strahlenquelle ausgehenden Röntgenphotonen durchqueren den Szintillationskristall, wobei ein Teil von ihnen in demselben absorbiert wird. Jedes absorbierte Röntgenphoton ruft an dem Ort, wo es im Inneren des Szintillationskristall absorbiert wird, eine bestimmte Anzahl von Lichtphotonen hervor, die in alle Richtungen gestrahlt werden. Bevor diese die Oberfläche des Szintillationskristall erreichen, legen sie im Inneren des Szintillationskristalls einen Weg zurück, dessen Länge in Abhängigkeit von ihrer Emissionsrichtung steht, d.h. variabel ist. Nur ein Teil der Lichtphotonen trifft direkt auf die Abstrahloberfläche, während die anderen gegen das Innere des Szintillationskristalls reflektiert werden, wo sie dann einen oder mehrere andere Wege durchlaufen. Diese Proportion steht in Funktion insbesondere der jeweiligen Brechungsindexe des Szintillationskristalls und von dem Mittel, mit welchem er verbunden ist, sowie von dem Zustand der besagten Oberfläche.

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Das für den Szintillationskristall verwendete Material soll eine starke Absorption für die zu erfassenden Röntgenphotonen,

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eine hohe quantative Leistung, eine schwache optische Absorption für die emittierten Lichtphotonen und gleichermaßen eine schwache Remanenz aufweisen.

In dieser Hinsicht haben sich folgende Materialien als besonders geeignet herausgestellt:

das Kalziumwolframat (CaW(K),

das Wismutgermanat (BiZ^ (Ge 04)3) und

das mit Sauerstoff dotierte Zinktellurid (Zn Te:O)

Hinsichtlich der Form des Szintxllationskristalls ist folgendes festzustellen:

Die Eintrittsoberfläche der Röntgenphotonen muß mit der Sektion des zu erfassenden Röntgenstrahlenbündels korrespondieren. Der Szintillationskristall hat also eine Eintrittsoberfläche, deren Dimensionen geringfügig größer sind als die Dimensionen
des Röntgenstrahlenbündels, und zwar um alle Schwierigkeiten
hinsichtlich der Zentrierung zu vermeiden. Daraus resultiert, daß allein seine Dicke optimiert werden kann. Diese ist also
derart zu wählen, daß die Anzahl der vom Szintillationskristall abgestrahlten Lichtphotonen ein Maximum für eine gegebene Anzahl von einfallenden Röntgenphotonen erreichen, und zwar wie oben angegeben - unter Berücksichtigung der Absorption der Röntgenphotonen, welche max. sein soll, und der Absorption der Lichtphotonen, welche minimal sein soll, sowie der Proportion der Lichtphotonen, die auf den Flächen des Szintxllationskristalls gegen das Innere desselben reflektiert werden.

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Die Form des Szintillationskristalls ist also dadurch festgelegt, daß das Maximum der Lichtphotonen das Eintrittsfenster der Photomultiplieranordnung durchquert. Die Photomultiplieranordnung ist meistenteils mit dem Szintillationskristall durch Zwischenschaltung von Kupplungsmitteln verbunden. Die Funktion derselben besteht darin, die vom Szintillationskristall ausgehenden Lichtphotonen zu führen, und zwar unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Dimensionen von dem einen und dem anderen. Ferner ist dafür, daß nur ein Minimum der Lichtphotonen bei der Passage reflektiert wird, der Brechungsindex des Materials des Kupplungsmittels derart gewählt, daß er so nahe wie möglich an die Quadratwurzel des Produktes der Indexe des Szintillationskristalls und des Eintrittsfensters der Photomultiplieranordnung herankommt. Die Eintrittsfläche des Szintillationskristalls ist mit einer dünnen, für Röntgenphotonen durchlässigen, reflektierenden Schicht versehen, und zwar dafür, daß die Lichtphotonen, welche auf 4M*- diese Fläche auftreffen, in Richtung auf die gegenüberliegnede Austrittsfläche reflektiert werden. Diese vorerwähnten Ausbildungsformen weisen eine bestimmte Anzahl von Nachteilen auf. Zunächst erlauben sie nicht die von den Seitenflächen des Szintillationskristalls emittierten Lichtphotonen in Richtung auf die Photomultiplieranordnung zu leiten. Die Quantität der Nutzstrahlen ist somit um diesen Betrag geringer und dadurch auch die Empfindlichkeit des Strahlendetektors, und zwar, weil die Gesamtheit der durch die Absorption der Röntgenphotonen hervorgerufenen Lichtphotonen nicht gemessen wird. Dies ist insbesondere bei Röntgengeräten

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störend, die mit mehreren Strahlendetektoren mit kleiner Dimension versehen sind, die aber trotzdem eine große Empfindlichkeit haben sollen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Röntgeneinrichtung der eingangs erwähnten Art eine größere Empfindlichkeit des in seinen Abmessungen und seiner Anordnung platzsparend gehaltenen Strahlendetektors zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens eine der anderen Oberflächen des etwa quader- oder zylinderförmigen Szintiallationskristalls von einem eine optische Verbindung zwischen dieser bzw. diesen Oberfläche(n) und der Photomultiplier anordnung herstellenden Mittel derart umgeben ist, daß wenigstens ein Teil der vom Szintillationskristall hervorgerufenen, nicht direkt oder über die reflektierende Schicht der Oberfläche indirekt zur Photomultxplxeranordnung geleiteten Lichtphotonen durch in seinem Inneren, und zwar an seiner bzw. seinen äußeren Oberfläche(n) stattfindenden Reflektion(en) in Richtung auf die Photomultiplieranordnung geworfen wird, wobei die Oberfläche des Mittels einen kurvenförmigen Verlauf aufweist, dessen Evolute den Szintillationskristall nicht sehneiidet.

Sehr vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist, wenn man die Photomultiplieranordnung schräg in Bezug auf das Röntgenstrahlenbündel anordnet, und zwar mit einem Winkel, der von einem Strahlendetektor zu einem anderen unterschiedlich sein kann. Die reflektierenden Oberflächen sind dabei auch derart angeordnet, daß die von den Kristallflachen ausgehenden Photonen

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In Richtung auf die Photomultiplieranordnung geworfen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes werden anhand von in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigen: '

Fig. 1, einen Detektorkopf als wesentlichsten Teil des erfindungsgemäßen Gegenstandes im Schnitt,

Fig. 2 und 3, je einen Detektorkopf im Schnitt, mit je einer Photomultiplieranordnung, die schräg in Bezug auf das Röntgenstrahlenbündel angeordnet ist,

Fig. h, einen Detektorkopf im Schnitt mit einer ortogonal angeordneter Photomultiplieranordnung,

Fig. 5, einen weiteren Detektorkopf im Schnitt,

Fig. 6, den vorerwähnten Detektorkopf in Draufsicht,

Fig. 7, einen anderen Detektorkopf in Vorderansicht,

Fig. 8, den vorerwähnten Detektorkopf in Draufsicht,

Fig. 9» eine Anordnung von zwei Detektorköpfen in

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Vordersicht,

Fig.10, eine Röntgeneinrichtung in schematischer Darstellung, die mit einem oder zwei erfindungsgemäßen Strahlendetektoren versehen ist.

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In Fig. 1 ist ein Detektorkopf dargestellt, der aus einem
Szintillationskristall 1 besteht, der von zwei Flächen A-C und B-D begrenzt ist, die ungefähr parallel verlaufen. An
dem eine quader- oder zylinderförmige Gestalt aufweisenden Szintillationskristall 1 ist eine Photomultiplieranordnung wie an sich bekannt, angekuppelt.

Gemäß der Erfindung ist der Szintillationskristall 1 von einem transparenten Mittel 3 umgeben, das den Szintillationskristall 1 mit der Photomultiplieranordnung 2 optisch verbindet. Seine äußere Oberfläche ist mit einer reflektierenden Schicht k versehen. Die Form von dieser äußeren Oberfläche ist derart, daß ein von irgendeinem Punkt M von einer Seitenfläche des Szintillationskristalls 1 ausgehender Lichtstrahl MT, bei T in Richtung auf die Photomultiplieranordnung 2 reflektiert wird. Man sieht, daß dafür, daß der reflektierte Strahl niemals auf die Fläche A-B auftrifft, es notwendig ist, daß die Normale in allen Punkten der Oberfläche der reflektierenden Schicht k, die Fläche A-B nicht
schneiden darf. Dies bedeutet, daß seine Evolute außerhalb des Szintillationskristalls liegen muß. In der vorliegenden Ausführung ist die reflektierende Schicht kreisbogenförmig ausgebildet, und zwar mit einem Zentrum A und einem Radius AB. Es können aber genauso gut andere Kurvenformen gewählt werden, welche die erwähnte Bedingungen erfüllen.
Man sieht, daß bei der beschriebenen Ausführung die Photomultiplieranordnung 2 zusätzlich zu dem von der Fläche A-C des Szintillationskristalls 1 ausgehenden Licht noch Licht erhält, das von jeder der beiden Flächen A-B und C-D ausgeht. Die Empfindlichkeit eines solchen Strahlendetektors
ist also relativ hoch. .

Ein derartiger Strahlendetektor ist aber noch relativ

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unpraktisch hinsichtlich seiner Anordnung in Bezug auf die Achse des Röntgenstrahlenbündels.

Es ist sehr vorteilhaft, wenn der Strahlendetektor ohne Beeinträchtigung seiner Empfindlichkeit so ausgebildet ist, daß eine Ankupplung der Photomultiplieranordnung 2 unter einem Winkel in Bezug auf die Richtung des Röngenstrahlenbündels möglich ist.

Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt von einem Detektorkopf, der solchermaßen ausgeführt ist. Es ist dort ein Szintillationskristall ABCD dargestellt, dessen Fläche B-D, das durch die punktierten Linien angedeutete Röntgenstrahlenbündel empfängt, welches durch B und D verläuft, und welches den durch die Pfeile gekennzeichneten Sinn aufweist. Der Szintillationskristall 1 ist auf seiner Fläche B-D mit einer die Lichtphotonen reflektierenden Schicht versehen, die aber gegenüber Röntgenstrahlung durchlässig ist.

Der Szintillationskristall 1 ist bis auf seine direkt der Röntgenstrahlung ausgesetzten Fläche B-D von einem transparenten Mittel 3 umgeben. Dieses ist mit einer reflektierenden, vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Schicht k versehen, und zwar derart, daß die gesamte Strahlung, die im Inneren auf seine äußere Oberfläche auftrifft, gegen das Innere zurückgeworfen und nicht von derselben abgegeben wird. Eine solche Einrichtung, bei der das Material des Mittels 3 den Röntgenstrahlen praktisch nicht ausgesetzt ist, und zwar, weil'beinahe die Gesamtheit davon durch den Szintillationskristall 1 absorbiert wird, weist den Vorteil auf, daß dieses Material gegen frühzeitiges, durch Röntgenstrahlung bedingtes Altern gesichert ist.

Die Photomultiplieranordnung 2 ist hierbei schräg in Bezug auf die Richtung des Röntgensiahlenbündels angeordnet. Die

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reflektierenden Oberflächen k bilden einen kurvenförmigen Verlauf, der in Segmente BK, KY, DZ unterteilt ist, die jeweils mit den Flächen B-A, A-C und D-C des Szintillationskristalls korrespondieren. In der vorliegenden Ausführungsform bilden diese Segmente Kreisbögen mit dem Zentrum A und dem Radius AB für das Segment BK, dem Zentrum C und dem Radius CK für das Segment KY, sowie dem Zentrum C und dem Radius CD für das Segment DZ. Diese hierbei durch die Kreisbögen gebildeten Kurvensegmente sind auf der einen Seite durch die Ebene von einer Fläche (B für die Fläche B-A, D für die Fläche C-D und K für die Fläche A-C) und auf der anderen Seite durch das benachbarte Segment begrenzt. Die Fläche ZCY ist mit der Photomultiplieranordnung 2 über einen kegelstumpfförmigeη Fortsatz verbunden. Die Punkte Z und Y sind derart gewählt, daß bei diesen Punkten die Normalen auf der Mantellinie die Kante C des Szintillationskristalls 1 tangieren oder außerhalb desselben verlaufen. Somit ergibt sich, daß auch in jedem anderen Punkt dieser Kurve die Normalen den Szintillationskristall tangieren oder außerhalb desselben verlaufen. Daraus resultiert, daß das von einem auf einer Fläche des Szintillationskristalls sich befindenden Punkt M in irgendeine Richtung emittierte Licht entweder durch zwei Reflektionen auf den korrespondierenden Oberflächen der Segmente BK und KY oder durch eine Reflektion auf der zu dem Segment KY korrespondierenden Oberfläche in Richtung auf die Photomultiplieranordnung 2 reflektiert wird, wie es in der Fig. durch den Verlauf der Strahlen MTT¹S und MT¹¹U gezeigt ist.

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Die Fig. 3 stellt eine Variante der vorerwähnten Ausführung dar, in welcher die Richtung der Photomultiplieranordnung einen spitzen Winkel mit der Richtung des Röntgenstrahlenbündels bildet. Die Oberfläche k des Mittels 3 ist hierbei aus einem Kreisbogen BK mit dem Zentrum A und dem Radius AB und dem Kreisbogen KL mit dem Zentrum C und dem Radius CK, sowie dem Kreisbogen MY* mit dem Zentrum D und dem Radius DL gebildet. Der Verlauf der in Fig. 3 angezeigten Strahlen für einen Punkt M der Fläche A-B ist ähnlich wie derjenige nach Fig. 2 (MT¹¹U nach einer Reflektion auf der Oberfläche KL und MTT¹S nach zwei Reflektionen auf den Oberflächen KL und LY¹).

Um eine zu große Fokussierung der Lichtphotonen auf die Photomultiplieranordnung zu vermeiden, d.h. dafür, daß die Intensität der auf die Photomultiplieranordnung 2 auftreffenden Strahlung, so homogen wie möglich ist, ist es besonders vorteilhaft, die Form dieser Oberfläche derart zu wählen, daß ihr Verlauf in der Schnittebene der Figur eine Aufeinanderfolge von parabolischen Segmenten darstellt und keine Aufeinanderfolge von kreisbogenförmigen Segmenten.

Die Figur k zeigt eine derartige Ausführungsform, d.h. die Kreisbögen sind hierbei ersetzt durch Parabelbögen, wo-bei die Photomultiplieranordnung keine Schrägposition sondern eine Orthogonalposition in Bezug auf die Richtung des Röntgenstrahlenbündels einnimmt. Das Segment BK stellt hierbei einen Parabe-lbogen mit der Achse AB und dem Fokus A dar, wobei der Gipfelpunkt B auf der Fläche B-D, d.h. der Ein-

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trittsflache des Szintillatbnskristalls sich befindet. Das zweite Segment KL stellt ebenfalls einen Parabelbogen mit der Achse AC und dem Fokus C dar, wobei der Gipfelpunkt K sich in der Ebene KAC befindet. Der Punkt L ist in der Ebene der Oberfläche C-D angeordnet. Man sieht - wie vorerwähnt daß der Verlauf der in irgendeinem Punkt M der Oberfläche A-B emittierten Strahlen entweder nach einer Reflektion gemäß der Bahn MT¹¹U oder nach zwei Reflektionen gemäß der Bahn MTT¹S in die Richtung auf die Photomultiplieranordnung führt, ohne wieder auf den Szintillationskristall 1 aufzutreffen. Auf die gleiche Weise treffen die von irgendeinem Punkt der Flächen C-D und A-C kommenden Lichtphotonen entweder die Photomultiplieranordnung 2 direkt oder nach entsprechenden Reflektionen.

Die Dimensionen des Mittels 3 stehen in Funktion der Dimensionen des Szintillationskristalls 1, und zwar ergehen sich für die zwei Parabelsegmente folgende Verhältnisse:

AK = 2 AB

CL = 2 AC + 2 AK = 2 AC + k AB

und für die Ausgangsfläche des Mittels: DL = 5 AB + 2 AC

Die Photomultiplieranordnung 2 ist dabei derart angeordnet, daß der von der Ebene DL des Mittels 3 ausgehende Lichtfluß empfangen wird. Sie ist vorzugsweise nicht direkt mit dieser Ebene verbunden, sondern über einen zylinderförmigen oder einen kegelstumpfförmigen Fortsatz, der zum Ausgleich von Differenzen zwischen den Dimensionen der Photomultiplieranord-

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nung 2 und der Ebene DL vorgesehen ist. Die Ausführung der parabolischen Oberflächen BK und KL kann Schwierigkeiten mit sich bringen. Um dies zu verhindern, kann man gemäß einer Variante der Erfindung diese parabolischen Oberflächen durch eine bestimmte Anzahl von Ebenen ersetzen.

In Figur 4 wurden fünf derartige Ebenen dargestellt. Die Ebenen BP und LR tangieren jeweils an die Parabelbögen. Die Ebene PK¹ ist derart gewählt, daß ihre Normale im Punkt P die Fläche A-B nicht schneidet, und zwar so, wie es vorstehend beschrieben ist. Dies bedeutet, daß die auf irgendeinem ihrer Punkte reflektierten Lichtphotonen außerhalb des Szintillatiohskristalls 1 verlaufen. Ebenso verlaufen die Normalen im Punkt K¹ der Ebene K¹Q und im Punkt Q sowie im Punkt R der Ebeen QR und RL außerhalb des Szintillationskristalls 1.

Die Figuren 5 und 6 stellen einen Schnitt und eine Draufsicht eines Detektorkopfes dar, der im wesentlichen einen Szintillationskristall 1 ein Mittel 3 und eine Photomultiplieranordnung 2 aufweist. Die reflektierenden Oberflächen, welche die drei Flächen des Szintillationskristalls 1 umgeben, sind derart ausgebildet, daß ihre Leitlinie parallel zum Szintillationskristall verläuft, und daß ihre Mantellinie aus zwei Parabelbögen RK und KL gebildet ist. Diese Oberfläche ist durch zwei Ebenen 6 und 7 begrenzt, die parallel zu dem durch die Enden des Szintillationskristalls 1 gehenden Röntgenstrahlenbündels verlaufen. Die Eintrittsfläche der Photomultiplieranordnung 2 ist kreisförmig und seine Verbindung mit dem einen recheckförmigen Querschnitt aufweisenden Mittel 3» ist durch Zwischenschaltung eines kegelstumpfförmigen Fortsatzes

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8 verwirklicht. Die Überschneidung der Oberfläche des Kegelstumpfes 8 an den Ebenen 6 und 7 bildet dabei eine Hyperbel VW.

Die Photomultiplieranordnung 2 ist über ein Organ 9 mit einer zylindrischen Partie 11 des Keg^Lstumpf es 8 verbunden.

Die Figuren 7 und 8 zeigen in Vorderansicht und in Draufsicht eine Art des Detektorkopfes, bei der das Eintrittsfenster 5 der Photomultiplieranordnung 2 kreisförmig ausgebildet ist und einen geringfügig höheren Durchmesser aufweist als die Länge des Szintillationskristails 1. In diesen Abbildungen sind für dieselben Teile auch dieselben Positionszahlen und Zeichen verwendet worden. Man sieht, daß die Ebenen 6 und 7» die das Mittel 3 begrenzen, bis direkt zu dem Eintrittsfenster der Photomultiplieranordnung geführt sind.

Der Szintillationskristall 1 ist in dem Mittel 3 unbeweglich gehalten, und zwar mittels einem geeigneten Klebemittel, während die Photomultiplieranordnung 2 elastisch an dem Mittel 3 angefügt ist, und zwar durch Zwischenschaltung eines transparenten Mediums. Die Refraktionsindexe des Materials des Mittels 3 einerseits und andererseits des den Szintillationskristall haltenden Klebstoffes und dem transparenten Medium sind so gewählt,(wie oben beschrieben) daß ein Maximum an Lichtphotonen die Anordnung durchqueren kann.

In einer bevorzugten Realisation besteht der Szintillationskristall aus Zn Te : 0 mit folgenden Dimensionen:

Länge EF = 20 mm

Breite AC = 2,5 mm

Dicke AB = 1,2 mm /19

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Daraus ergibt sich die Dicke des Mittels

Dicke DL = 11 nun

Das Mittel besteht vorzugsweise aus Polymethakrylsäuremethylester. Der Klebstoff, welcher den Szintillationskristall 1 mit dem Mittel 3 verbindet, ist ein optischer Klebstoff, während das Medium in der Naht zwischen dem Mittel 3 und der Photomultiplieranordnung 2 ein transparentes Silikonfett mit angepaßtem Index ist.

der
Ein Vorteil ei» zuletzt beschriebenen Variante, bei der der Durchmesser der Photomultiplieranordnung 2 größer ist als
der des Szintillationskristalls 1, ist darin zu sehen, daß mehrere Strahlendetektoren nebeneinander angeordnet werden können, und zwar Szintillationskristall neben Szintillationskristall, wobei zwei benachbarte Photomultiplieranord^-
nungen gegeneinander winkelverschoben sind.

In Figur 9 ist ein System von zwei Strahlendetektoren dargestellt, wobei die Szintillationskristall parallel liegen und Seite an Seite angeordnet sind. Man sieht, daß die Photomultiplieranordnung 2 eine größere Ausdehnung als die
Szintillationskristalle haben, so daß diese nicht Seite an Seite angeordnet werden können ohne damit einen Abstand
zwischen den Szintillationskristallen hervorzurufen.
Dafür, daß die Messungen des einen Strahlendetektore nicht diejenigen des anderen Strahlendetektors beeinflussen, sind die Szintillationskristalle 1 und gewisse Bereiche des Mittels 3 durch einen für Röntgenstrahlung undurchlässigen
Schirm 11 getrennt, der z.B. aus einem Blatt besteht, das
aus Blei oder Tantal von ungefähr 0,5 m™ Dicke gebildet

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Es wurde hier ein System von zwei Strahlendetektoren dargestellt, wobei die Pho tomul tiplieranordnungen 2 ori^bgonal zum Röntgenstrahlenbündel stehen. Es ist aber ebenfalls möglich, daß die Photomultiplieranordnungen schräg angeordnet sind, und zwar mit unterschiedlichen Winkeln von einem zum anderen, und daß das Sytem irgendeine Anzahl von Strahlendetektoren aufweisen kann, wobei alle Photomultiplieranordnungen winkelmäßig gegeneinander verschoben sind.

In Figur 10 ist eine Röntgeneinrichtung dargestellt, die mit dieser Art von Strahlendetektoren ausgerüstet ist. Sie setzt sich aus einem Trägerteil 12 zusammen, das eine Rotationsbewegung in Bezug auf ein nicht dargestelltes feststehendes Gestell ausführen kann, und zwar über Rollglieder 13· An diesem Trägerteil 12 ist ein Rahmen 15 auf Schienen gehalten, der translatorisch gegenüber dem Trägerteil 12 verstellbar ist, und zwar zwischen zwei extremen Positionen, die in der Figur durch punktierte Linien angegeben sind. Eine in dem Rahmen 15 vorgesehene Öffnung lh erlaubt die Placierung des zu untersuchenden auf dem Gestell gelagerten Objektes 16. An dem Rahmen 15 sind die Röntgenstrahlenquelle 171 ein primärer Kollimator 18, ein sekundärer Kollimator 19 und eine Gruppe von Strahlendetektoren 21 befestigt, die auf das Röntgenstrahlenbündel ausgerichtet sind. Die Strahlendetektoren bestehen hierbei aus solchen wie sie in Figur 9 beschrieben sind, und zwar sind dabei die Photomultiplieranordnungen orthogonal zu den Szintillationskristallen vorgesehen. Die Ausrichtung der Szintillationskristalle ist senkrecht zu der Abtastebene, die durch die Ebene des Trägerteils 12 bestimmt ist.

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Mit dem beschriebenen Gerät ist es möglich, zwei simultane Tomographien zu verwirklichen, wobei jede Ebene mit der Richtung des Strahlenbündels und der Translationsachse von jedem Szintillationskristall korrespondiert. Man sieht, daß der Abstand der Schnitte nur durch die Dimensionen der Szintillationskristalle begrenzt ist und nicht durch diejenigen der Phtomultipliej. anordnungen. Die Schnitte können hierbei trotz eines Durchmessers der Photomultiplieranordnungen von

80 mm mit einem Abstand von etwa 20 mm durchgeführt werden.

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Claims

27523Ü4 KOCH & STERZEL Essen, den 18.Nov. 1977 GmbH & Co Bt/Os Patentansprüche

1. )J Röntgeneinrichtung mit einem oder mehreren Strahlendetektor(en) der bzw. die jeweils einen mehrflächigen Szintillationskristall aufweist, bzw. aufweisen, der in Abhängigkeit der einfallenden Röntgenphotonen Lichtphotonen hervorruft, von denen eine nachgeordnete Photomultiplieranordnung beeinflußt wird, wobei die für den Eintritt der Röntgenphotoeη vorgesehene(η) Oberfläche(η) des Szintillationskristalls mit einer für Röntgenphotonen durchlässigen aber die Lichtphotonen reflektierenden Schicht überzogen ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der anderen Oberflächen (A-B, A-C, CmD) des etwa quader- oder zylinderförmigen Szintillationskristalls (1) von einem eine optische Verbindung zwischen dieser bzw. diesen Oberfläche(n) und der Photomultiplieranordnung herstellenden Mittel (3) derart umgeben ist, daß wenigstens ein Teil der vom Szintillationskristall (1) hervorgerufenen, nicht direkt oder über die reflektierende Schicht der Oberfläche (B-D) indirekt zur Photomultiplieranordnung (2) geleiteten Lichtphotonen durch in seinem Inneren, und zwar an seiner bzw. seineⁱn^UToiiei\fläche(n) (U) stattfindende Reflektion(en) in Richtung auf die Photomultiplieranordnung (2)

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2"/ 5 2 ο ϋ 4

geworfen wird, wobei die Oberfläche (k) des Mittels (3) einen kurvenförmigen Verlauf aufweist, dessen Evolute den Szintillationskristall (1) nicht schneidet.

2.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) aus einem transparenten Material besteht, dessen äußere Oberfläche (k) eine reflektierende Schicht aufweist.

3.) Röntgeneinrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) den Szintillationskristall (1) bis auf seine den Röntgenphotonen ausgesetzte Oberfläche (B-D) umgibt.

k.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillationskristall (1) etwa eine zylinderförmige Gestalt mit einer polygonalen Direktrix, und einer senkrecht zu dem aus der Richtung der Röntgenphotonen und dem senkrechten Eintritt der Lichtphotonen in die Photomultiplieranordnung (2) sich ergebenden Verlauf stehenden Generatrix aufweist, und somit ein Polyeder darstellt, wobei wenigstens eine Oberfläche (B-D) den Röntgenphotonen ausgesetzt und wenigstens eine andere Oberfläche (A-B bzw. C-D) von dem Mittel (3) umgeben ist.

5.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomultiplieranordnung (2) schräg gegenüber der Richtung der einfall/enden Röntgenphotonen angeordnet ist, und daß der Verlauf der reflektierenden Oberflächen (4) eine aus mehreren Segmenten gebildete Kurve

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darstellt, wobei jedes Segment zu einer Oberfläche (A-B, A-C) des.Szintillationskristalls (i) korrespondiert und mit dem benachbarten Segment verbunden ist, und wobei auf die jedem Segment zugeordnete reflektierende Oberfläche (A-B, A-C) die vom Szintillationskristall (1) ausgehenden Lichtphotonen, und die von den reflektierenden Oberflächen der benachbarten Segmente reflektierten Lichtphotonen auftreffen und in Richtung auf die Photomultiplieranordnung (2) als auch in Richtung auf die reflektierenden Oberflächen der benachbarten Segmente reflektiert werden.

6.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente als Kreisbogensegmente ausgebildet sind, deren jeweilige Zentren (A, C) auf der Kante der korrespondierenden, am weitesten von der Röntgenstrahlenquelle entfernten Fläche des Szintillationskristalls (1) liegen, wobei ein Ende der Kreisbogensegmente durch die korrespondierende Fläche des Szintillationskxistalls (1) festgelegt ist, und wobei die Länge der Kreisbogensegmente sich als eine durch die Ebene der benachbarten Fläche oder durch die Richtung der Photomultiplieranordnung (2) bestimmte Minimallänge darstellt, daß die Radien der Kreisbogensegmente derart gewählt sind, daß beiden Kreisbogensegmenten, deren Flächen mit den den Röntgenphotonen ausgesetzten Flächen des Szintillationskristalls (i) korrespondieren, die Kreise durch die Kante verlaufen, die gegenüber der das Zentrum aufweisenden Kante liegt, und daß bei den zu den anderen Flächen korrespondierenden Kreisbogensegmenten die Kreise durch das Ende des benachbarten Kreisbogensegmentes verlaufen.

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7.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente als Parabelbogensegmente ausgebildet sind, deren Brennpunkte sich jeweils auf der Kante befinden, deren mit dem Szintillationskristall (1) korrespondierende Fläche am weitesten von der Röntgenstrahlenquelle entfernt ist, wobei die jeweilige Direktrix in der Ebene der jeweiligen korrespondierenden Fläche verläuft, daß ein Ende des jeweiligen Parabelbogensegmentes durch die Ebene der korrespondierenden Fläche festgelegt ist, daß die Länge des Parabelbogensegmentes eine Minimallänge darstellt, die entweder durch die Ebene der benachbarten Fläche oder durch die Richtung der Photomultiplieranordnung (2) festgelegt ist, daß die Parameter der Parabelbogensegmente derart gewählt sind, daß ihre jeweiligen Scheitelpunkte einerseits für die korrespondierenden, mit ihren Flächen an die von den Röntgenphotonen getroffenen Flächen angrenzenden Parabelbogensegmente durch die Kanten des Szintillatxonskristalls (i) verlaufen, die gegenüber den Kanten liegen, auf denen sich ihre Brennpunkte befinden und andererseits für die mit den anderen Flächen korrespondierenden Parabelbogensegmente durch das Ende des benachbarten Parabelbogensegmentes verlaufen.

8.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvensegmente wenigstens zu einem Teil durch wenigstens ein geradliniges Segment gebildet sind, wovon die Normalen in der Mehrzahl von ihren Punkten sich außerhalb des Szintillations kristalle (1) befinden.

9.) Röntgeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomultiplieranordnung (2) nicht in der Verlängerung der Einfallsrichtung der Röntgenphotonen angeordnet ist.

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10.) Röntgeneinrxchtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) durch zwei zum Strahlenbündel parallel verlaufende Ebenen (6, 7) begrenzt ist und durch die Enden des Szintillationskristall (i) verläuft.

11.) Röntgeneinrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillationskristall (1) aus einem mit Sauerstoff dotierten Zinktellurid (Zn Te:0) besteht.

12.) Röntgeneinrxchtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) aus Polymethakrylsäuremethylester besteht.

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