DE2813674A1

DE2813674A1 - Vielkanalroentgendetektor

Info

Publication number: DE2813674A1
Application number: DE19782813674
Authority: DE
Inventors: Matthijs Adriaansz; Cornelius Bertold Jos Albrecht
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-04-12
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1978-10-19
Also published as: GB1600440A; JPS53126975A; SE7803964L; ES468668A1; BE865850A; NL7703943A; FR2387509B1; FR2387509A1; BR7802227A; IT7822108A0; IT1095956B; CA1110782A

Description

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

"Vielkanalröntgendetektor"

Die Erfindung "betrifft einen Röntgendetektor mit einer in einem gasdichten Gehäuse befindlichen Anzahl plattenförmiger wenigstens nahezu parallel angeordneter Hochspannungselektroden und einer Anzahl plattenförmiger wenigstens nahezu parallel zwischen den Hochspannungselektroden angeordneter Signalelektroden, von denen wenigstens ein Teil auf "einer Trägerplatte angeordnet ist.

Ein derartiger Röntgendetektor ist insbesondere für Verwendung in einer Anlage für Computertomographie geeignet, in der

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ein zu untersuchender Körperteil eines Patienten in verschiedenen Richtungen mit einem Röntgenstrahl durchsetzt wird. Die stellenweise durchgelassene Strahlung wird gemessen und aus den auf diese Weise ermittelten Meßdaten wird mit einem Rechner die Dichteverteilung des Körperteils des Patienten berechnet und beispielsweise an einem Fernsehmonitor dargestellt. Es ist erwünscht, daß die Messung schnell durchgeführt werden kann, um Meßfehler zu reduzieren, die durch Bewegungen des Patienten entstehen. Dazu wird vorzugsweise mit einem fächerförmigen Röntgenstrahl gearbeitet, der das zu messende Objekt wenigstens in einer Ebene vollständig umfaßt. Die durchgelassene Strahlung wird dabei im ganzen Strahlenbündel ortsabhängig mit einem Detektor gemessen, der eine Vielzahl von Kanälen enthält. Um ausreichende Meßdaten für die Berechnung der gesuchten Dichteverteilung zu ermitteln, wird während der Untersuchung des Patienten die Durchstrahlungsrichtung des fächerförmigen Röntgenstrahles in der Ebene d?s Röntgenstrahles variiert.

Ein Röntgendetektor der eingangs erwähnten Art ist aus der NL-OS 76 02 007 bekannt. In dieser Anmeldung ist ein Röntgendetektor beschrieben, dessen Hochspannungselektroden, dort Kathoden genannt, als Metallplatten ausgeführt sind und dessen Signalelektroden, dort Anoden genannt, auf einer Folie aus dielektrischem Material angeordnet sind. Jede Folie aus dielektrischem Material ist an beiden Seiten mit einer Signalelektrode versehen. Die Signal- und die Hochspannungselektroden bestehen aus Metall mit einer hohen Ordnungszahl wie Molybdän, Tantal oder Wolfram und haben eine Dicke von ungefähr 50 /um. Die Folie aus dielektrischem Material besteht aus einem Material wie Keramik, Glimmer oder Kunststoffharz, das unter dem Namen "Mylar" im Handel erhältlich ist. Der Röntgendetektor ist vom Typ der gasgefüllten Ionisationskammer und eignet sich daher insbesondere für die erwähnte Verwendung, denn ein derartiger Röntgendetektor hat einen

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großen dynamischen Bereich und eine hohe Genauigkeit. Da die Ionisationskammern in einem gemeinsamen gasdichten Gehäuse angeordnet sind, enthalten alle Kammern das gleiche Gas unter gleichem Druck, wodurch auch gegenseitige Unterschiede gering sind.

Zum Erreichen eines hohen räumlichen Auflösungsvermögens in der Strahlrichtung enthält der Detektor eine Vielzahl gesonderter Meßkammern. Dazu sind die Elektroden verhältnismäßig nahe beieinander angeordnet und die dielektrischen Träger und die Elektroden, zur Vermeidung von Empfindlichkeitsverlusten, dünn ausgeführt. Die Folge davon ist, daß in diesen Detektoren sowohl die Empfindlichkeit für Schwingungen als auch die gegenseitige Beeinflussung der Ionisationskammern, im weiteren Übersprechen genannt, verhältnismäßig groß sein kann. Schwingungen, der leicht ins Schwingen geratenden dünnen Elektroden, beeinflussen die verhältnismäßig hohe elektrische Kapazität zwischen den nahe beieinander montierten Elektroden und verursachen dadurch ein Störsignal im Ausgangssignal des Detektors.

Um diese Nachteile zu beseitigen, ist ein Röntgendetektor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte mit einer Dicke von mindestens ungefähr 0,2 mm aus einem Kunststoff mit einer inhomogenen Faserstruktur besteht. Durch das Anbringen von Elektroden auf einer Trägerplatte aus einem derartigen Material, das gute schwingungsdämpfende Eigenschaften aufweist, werden die Amplituden der Schwingungen der Elektroden, beispielsweise durch die Bewegung des Röntgende tektors während der Untersuchung, bedeutend verkleinert.

Die Beeinflussung des Ausgangssignals des Röntgendetektors durch Schwingungen der Geräte ist auf diese Weise stark reduziert. Außerdem werden durch die inhomogene Faserstruktur Resonanzfrequenzen der Elektrodenschwingungen nach höheren Werten hin verschoben. Die Beeinflussung des Ausgangssignals

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des Röntgendetektors durch Schwingungen der Elektroden verringert sich, weil in der Zeit, in der eine Ionisationskammer eine Messung durchführt, Störungen mit ausreichend hohen Frequenzen ausgemittelt werden.

Die beschriebenen Maßnahmen sind am wirksamsten, wenn erfindungsgemäß alle Elektroden auf einer Trägerplatte angebracht sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die Elektroden mit einer Schicht schwingungsdämpfenden, röntgenstrahlenabsorbierenden Materials bedeckt, wodurch zusätzliche Dämpfung auftritt und außerdem das Übersprechen zwischen Ionisationskammern herabgesetzt wird. Vorzugsweise enthält die erwähnte Schicht mindestens eines der Elemente Sn, In, Cd, Ag oder Pd. Das Übersprechen wird durch K-Strahlung ausgelöst, die durch die zu detektierende Röntgenstrahlung im Detektorgas erzeugt wird, die dünnen Elektroden durchsetzt und in benachbarten Ionisationskammern gemessen wird. Wird als Detektorgas Xe benutzt, so ist vorwiegend K-Strahlung von Xe die Ursache des Übersprechens. Die IC-Strahlung von Xe wird von einem der erwähnten Elemente gv/£ absorbiert, weil die Absorption von Röntgenstrahlung durch diese Elemente eine "Absorptionskante¹¹ aufweist, die bei einer Wellenlänge liegt, die gerade etwas größer als die Wellenlänge der K-Strahlung von Xe ist. Der lineare Absorptionskoeffizient für K-Strahlung von Xe dieser Elemente ist genauso groß oder größer als der von Schwermetallen wie W, Ta, Mo oder Pb.

Auch Lötmittel mit 60 % Sn und 40 % Pb eignet sich besonders als Material für die schwingungsdämpfende, röntgenstrahlenabsorbierende Schicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgendetektors enthält eine auf einer Trägerplatte angebrachte Signalelektrode eine Anzahl voneinander isolierter elektrisch leitender Teile, die je ein Detektorausgangssignal

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liefern können. Die Elektronen und Ionen, die durch die ionisierende Wirkung der zu detektierenden Röntgenstrahlung gebildet sind, bewegen sich längs elektrischer Feldlinien in der Ionisationskammer. Durch Aufteilen der Signalelektrode in eine Anzahl voneinander isolierter elektrisch leitender Teile entstehen genauso viele Teilionisationskammern. Werden die Teilionisationskammern - in Richtung der zu detektierenden Röntgenstrahlung gesehen - hintereinander angeordnet, so wird die Röntgenstrahlung wellenlängenabhängig detektiert. Strahlung mit verhältnismäßig kurzer Wellenlänge, die harte Strahlung, wird in den hinteren Teilionisationskammern gemessen; die Strahlung mit relativ langer Wellenlänge, die weiche Strahlung, wird in den vorderen Teilionisationskammern gemessen. Aus dem Verhältnis der Ausgangssignale der Teilionisationskammern kann u.a. bestimmt werden, in welchem Ausmaß die Röntgenstrahlung beim Durchsetzen des zu untersuchenden Objektes "härter" geworden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 sehr schematisch eine Anlage für Computertomographie, Fig. 2 schematisch einen Teil eines Detektors, teilweise in

Ansicht und teilweise im Schnitt, Fig. 3 eine Ansicht einer Trägerplatte des Detektors mit

einer Signalelektrode und
Fig. 4 eine Ansicht einer Trägerplatte des Detektors mit einer Hochspannungselektrode.

Fig. 1 zeigt eine Anlage 1 für die Computertomographie 1, in der mit einem von einem Röntgenstrahier 2 erzeugten fächerförmigen Röntgenstrahl 3 eine Scheibe 4 eines zu untersuchenden Körperteils eines Patienten durchstrahlt wird. Das Röntgenstrahlenbündel 3 hat in der Zeichenebene einen Öffnungswinkel von beispielsweise ungefähr 60° und ist senkrecht dazu mit einer Dicke beispielsweise von 15 mm verhältnismäßig flach. Das Strahlenbündel umfaßt den ganzen

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Körper in der Zeichenebene. Die durchgelassene Strahlung wird mit einem Detektor 5 gemessen, der zum schnellen Durchführen der Untersuchung eine Vielzahl von Ionisationskammern 6 enthält. In der Figur sind der Deutlichkeit halber nur 15 Ionisationskammern angegeben, aber in Wirklichkeit können es beispielsweise 300 sein. Die Ionisationskammern sind mit einem Signalverarbeitungskreis 7 verbunden, in dem die Detektormeßsignale zu Computereingangssignalen verarbeitet werden. Zum Ermitteln ausreichender Meßdaten wird während der Untersuchung der Röntgenstrahl zusammen mit dem Detektor mit Hilfe eines Antriebs 8 um den Patienten gedreht. Mit einem Computer 9 wird die Dichteverteilung der Scheibe des untersuchten Körperteiles berechnet und zur Betrachtung beispielsweise an einem Fernsehmonitor 10 dargestellt. Der Röntgendetektor 5 wird anhand der Fig. 2 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Röntgendetektors 5 mit einem gasdichten Gehäuse 11, das beispielsweise aus Stahl besteht und z.B. mit Xe-Gas mit einem Druck von 20 Atm. gefüllt ist. Durch ein röntgenstrahlendurchlässiges Fenster 12, beispielsweise aus Aluminium oder aus Epoxygraphit, tritt aus einer Richtung 13 Röntgenstrahlung in die Ionisationskammern 14. Die Ionisationskammern sind durch Trennwände 15 und 16 voneinander getrennt, deren Aufbau anhand der Fig. 3 bzw. Fig. näher erläutert ist. Kunststoffhalter 17 und 18 sorgen für eine nahezu schwingungsdämpfende Aufhängung der Trennwände im gasdichten Gehäuse. Über gasdichte Durchführungen 19 sind an den Trennwänden 15 und 16 angebrachte Elektroden, die in Fig. 2 nicht dargestellt sind, mit dem in Fig. 1 dargestellten Signalverarbeitungskreis 7 verbunden.

Fig. 3 zeigt eine Seite der Trennwand 15 mit einer Trägerplatte 20 mit einer Signalelektrode 21 mit einer Elektrode an beiden Seiten, die zum Einfangen von Kriechströmen längs der in Fig. 2 dargestellten Kunststoffhalter 17 und 18 dienen.

Fig. 4 zeigt eine Seite der Trennwand 16 mit einer Trägerplatte PHN 8745 - 9 -

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- 9 mit einer Hochspannungselektrode 25.

Die Trägerplatten 20 und 24 bestehen aus Material, das verhältnismäßig gut schwingungsdämpfende Eigenschaften aufweist, wie glasfaserverstärktes Epoxyharz mit einer Dicke von ungefähr 0,4 mm. Die Elektroden 21, 22 und 25 bestehen aus einer Kupferschicht mit einer Dicke von ungefähr 35 /um, die für zusätzliche Schwingungsdämpfung mit einer Lötschicht bedeckt ist, die aus 60 % Sn und 40 % Pb mit einer Dicke von ungefähr 50 /um besteht. Ein zusätzlicher Vorteil dieser letzten Maßnahme besteht darin, daß die Trennwände 15 und 16 in Fig. 2 für K-Strahlung von Xe-Gas, die durch die zu detektierende Röntgenstrahlung erzeugt wird, nahezu undurchlässig sind, so daß kein Übersprechen zwischen Ionisationskammern stattfindet. Außer Lötmittel kommen für die zusätzliche Schwingungsdämpfung und zur Vermeidung von Übersprechen zwischen Ionisationskammern die Elemente Sn, In, Ca, Ag und Pd zum Bedecken der Elektroden in Betracht. In einem einfachen Aufbau des Röntgendetektors bestehen die Elektroden aus Ag mit einer Dicke von 50 /um.

Die in den Fig. 3 und 4 nicht dargestellte Seite der Trennwand 15 bzw. 16 ist wie die dargestellte Seite ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, daß die nicht dargestellte Seite der Trennwand 15 in Fig. 3 mit einer Hochspannungselektrode gemäß Fig. 4 und die nicht dargestellte Seite der Trennwand in Fig. 4 mit einer Signalelektrode nach Fig. 3 versehen ist. Die Trennwände 15 und 16 sind dabei im Detektor 5 derart angeordnet, daß die Ionisationskammern 14 durch eine Hochspannungselektrode 25 und eine Signalelektrode 21 begrenzt sind.

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Claims

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland PATENTANSPRÜCHE:

Λ J Röntgendetektor mit einer in einem gasdichten Gehäuse befindlichen Anzahl plattenförmiger wenigstens nahezu parallel angeordneter Hochspannungselektroden und einer Anzahl plattenförmiger wenigstens nahezu parallel zwischen den Hochspannungselektroden angeordneter Signalelektroden, von denen wenigstens ein Teil auf einer Trägerplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (15 bzw. 16) mit einer Dicke von mindestens etwa 0,2 mm aus einem Kunststoff mit einer inhomogenen Faserstruktur besteht.
2. Röntgendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (15 bzw. 16) aus einem mit Glasfasern verstärkten Kunstharz besteht.
3. Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte eine Dicke zwischen 0,2 und 0,6 mm hat.
4. Röntgendetektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektroden auf einer Trägerplatte angeordnet sind.
5. Röntgendetektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit einer Schicht aus schwingungsdämpfendem, röntgenstrahlenabsorbierendem Material bedeckt sind.
6. Röntgendetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsdämpfende,röntgenstrahlenabsorbierende Schicht mindestens eines der Elemente Sn, In, Cd, Ag oder Pd enthält.
7. Röntgendetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsdämpfende, röntgenstrahlenabsorbierende

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Urs,

- 2 Schicht im wesentlichen aus Lötmittel besteht.
8. Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden im wesentlichen Silber enthalten.
9. Röntgendetektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einer Trägerplatte angeordnete Signalelektrode eine Anzahl voneinander isolierter elektrisch leitender Teile enthält, die je ein Detektorausgangssignal liefern können.
10. Röntgendetektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwendung in einem Computertomographie ge rät .

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