DE2850549C2

DE2850549C2 - Multizellendetektor für ionisierende Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung

Info

Publication number: DE2850549C2
Application number: DE2850549A
Authority: DE
Inventors: Dennis John Cotic; David Michael Milwaukee Wis. Hoffman; Peter Stephen Brookfield Wis. Shelley; Laurel Jean Milwaukee Wis. Zech
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1986-11-13
Also published as: US4161655A; JPS5489791A; FR2410289B1; CA1116736A; GB2010004B; FR2410289A1; GB2010004A; JPS5833509B2; DE2850549A1; NL7811659A; BE872339A

Description

a) diese Einrichtung eine laminierte Schaltungsplatte (14) umfaßt, die zwischen dem Deckel (11) und dem Gehäuse (10) angeordnet ist und eine über der Kammer liegende öffnung (63) aufweise,

b) Dichtungen (12, 13) zwischen der Schaltungsplatte (14) und dem Gehäuse (10) und zwischen der Schaltungsplatte (14) und dem Deckel (11) zugeordnet sind,

c) die Schaltungsplatte (14) eine isolierende Grundschicht (50) umfaßt, von der ein Teil in der Kammer (20), ein Teil zwischen Deckel (11) und Gehäuse (10) und ein Teil außerhalb der Kammer (20) liegt,

d) eine VielzL .1 dünner, im Abstand voneinander angeordneter leitender Streun (66,67) sich auf der Grundschicht (50) von dem außerhalb der Kammer (20) zum innerhalb ^μ·°.τ Kammer befindlichen Teil erstrecken,

ε) eine isolierende Schicht (56) zumindest aus dem Teil der leitenden Streifen (66, 67) angeordnet ist, der sich zwischen dem Deckel (11) und dem Gehäuse (10) befindet, und

f) jeder leitende Streifen (66, 67) ein äußeres Anschlußteil (67', 69, 70, 71) außerhalb und ein inneres Anschlußteil (72, 73) innerhalb der Kammer (20) aufweist, wobei Zuleitungsdrähte (30, 31) von den Elektrodenelementen (26, 27, 28) durch die über der Kammer (20) befindliche Öffnung (63) der Schaltungsplatte (14) an die inneren Anschlußteile (72,73) geführt sind.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Metallfilme (58 bzw. 52) auf die isolierende Schicht (56) und die Seite der Grundschicht (50), die der die leitenden Streifen (66,67) tragenden Seite gegenüberliegt, schichtartig aufgebracht sind, wobei diese Filme im Abstand von den Anschlußteilen (72,73 bzw. 67', 69,70,71) der Streifen enden.

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen inneren Anschlußteile (72, 73) der Streifen (66, 67) und die Grundschicht (50) ausgerichtete Löcher (74) aufweisen, damit die Zuleitungen (31) eingeführt und mit den inneren Anschlußteilen auf der oberen Seite der Grundschicht (50) verlötet werden können.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (14) Kanten aufweist, die mit Harz imprägniert sind, um den Gasaustausch zwischen der Innenseite und der Außenseite der Kammer (20) zu verhindern.

5. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (114) eine weitere Vielzahl dünner leitender Streifen (109) auf der isolierenden Grundschicht (105) auf der den ersten Streifen (106) gegenüberliegenden Seite aufweist, die sich vom Außenteil zum Innenteil erstrecken, und eine weitere isolierende Schicht (110) auf den Streifen (109) zumindest auf den Teilen angeordnet ist, die zwischen dem Deckel (11) und dem Gehäuse (10) liegen, wobei diese anderen Streifen (109) ein äußeres Anschlußteil zur Anordung außerhalb und ein inneres Anschlußteil (117) innerhalb der Kammer aufweisen, daß die inneren Anschlußteile (117, 120) beider Seiten der Schaltungsplatte ein Loch (115, 119) aufweisen, das ausgerichtet ist mit einem Loch durch die Schichten der Schaltungsplatte, wobei eine Metallplattierung (116) innerhalb der Löcher angebracht ist und wobei die Anschlußteile (117) der einen Seite hinsichtlich der Anschlirßteile (120) der anderen Seite der Schaltungsplatte (114) versetzt sind, so daß die plattierten Löcher (117,119) sich im Abstand voneinander befinden und elektrisch voneinander isoliert sind und daß die Zuleitungsdrähte (112,113) mit den Elektrodenelementen und durch selektives Einführen in die plattierten Löcher (115, 119) durch die inneren Anschlußteile (117, 120) auf beiden Seiten der Schaltunasplatte und durch Anlöten an ehe jeweiligen inneren Anschlußteile (117, 120) verbunden sind.

Die Erfindung betrifft einen Multizellendetektor für ionisierende Strahlung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Detektor ist Gegenstand einer älteren Anmeldung, die zur DE-OS 28 24 995 geführt hat, und ist bis auf den dichtend am Gehäuse befestigten Deckel aus der DE-OS 26 07 80' bekannt.

Im computerisierten axialen Tomo^raphieverfahren wird eine räumliche Verteilung von Röntgenphotonenintensitäten, die aus einem untersuchten Körper austritt, in diskrete elektrische Analogsignale umgewandelt, die dann so verarbeitet werden, daß das Röntgenbild rekonstruiert und als sichtbares Bild gezeigt werden kann. Grundlagen-Information zu diesem Verfahren ist in dem Artikel von Gordon et al »Image Reconstruction From Projections«, Scientific American, Band 233, Nr. 4 (Oktober 1975) enthalten.

In einigen Tomographiesystemen hat der Röntgenstrahl eine Fächerform und divergiert nach dem Austreten aus dem untersuchten Körper und fällt schließlich auf tine Anordnung von Detektorzellen, so daß die Photonenintensitäten über die Front des Strahles nachgewiesen und räumlich aufgelöst werden können. Jede aktive Detektorzelle umfaßt mindestens ein Paar von Elektrodenelementen, wie ein Paar paralleler dünner Metallplatten. Die Röntgenstrahlquelle und Detektor umkreisen gemeinsam einen Untersuchungsgegenstand.

Die einzelnen Detektorzellen befinden sich in einer Anordnung, bei der die über den Strahl verteilten Röntgenphotonen zu irgendeinem Augenblick gleichzeitig nachgewiesen werden. Die Signale entsprechen der Röntgenstrahlabsorption entlang jedes Strahlpfades im Augenblick des Nachweises. Weitere Signalgruppen werden erhalten für eine Reihenfolge von Winkelpositioncn von umkreisendem Detektor und Röntgenstrahlquelle. Die diskreten Analogsignale werden in Digitalsignalc

umgewandelt und in einem Computer verarbeitet, der durch einen geeigneten Algorithmus gesteuert wird, um Signale zu erzeugen, die die Röntgenstrahlabsorption oder -Schwächung jedes kleinen Volumenelementes des Körpers, durch den der Röntgenstrahl dringt, repräsentieren. Die Analogsignale liegen im allgemeinen im unteren Nanoamnerebereich. Sorgfalt ist der Aufrechterhaltung eines angemessenen Rauschabstandes zu widmen.

Ein typischer Röntgenstrahldetektor zur Verwendung in einem axialen computerisierten Tomographiesystem, bei dem ein breiter, an der Front fächerförmiger Strahl auftritt, benötigt üblicherweise 300 oder mehr einzelne Detektorzellen, um eine angemessene Auflösung zu erhalten. Es muß daher für jede Zelle ein Leiter vorgesehen werden, um die gleichzeitig erzeugten Signale aus dem Inneren des Detektorgehäuses zu den Vorverstärkern der elektronischen Schaltung des Dalenerfassungssystem zu leiten.

Ein in der genannten älteren Anmeldung beschriebenes Verfahren zum Leiten der Analogsignale von den einzelnen Zeilen benutzte isolierende elektrische Durchführungen im Deckel des Detektorgenäuses. Jede Signal-erzeugende Elektrode, die eine Zelle umfaßte, hatte einen feinen Zuleitungsdraht, der durch Punktschweißen daran befestigt war und sich von dort aus erstreckte. Es mußten daher Hunderte von Lötverbindungen hergestellt werden, um einzelne Drähte oder ein Flachkabel zwischen jedem der feinen Zuleitungsdrähte und der Durchführung im Deckel zu haben, während der Deckel in geringem Abstand zu der Elektrodenanordnung gehalten wurde. Die sich von den feinen Zuleitungen auf den Elektrodenplatten zu der Durchführung erstreckenden Drähte mußten lang genug sein, um einen ausreichenden Zwischenraum zur Herstellung der Lötverbindungen an beiden Enden zu haben. Nach dem Herstellen der Verbindungen wurden die Drähte zwischen den Elektroden und der Durchführung in das Gehäuse eingelegt, und der Deckel wurde auf dem Gehäuse befestigt, um eine gasundurchlässige Dichtung zu erhalten. Dann wurde ein anderer Satz von Leitern mit den Außenseiten der Durchführungen verbunden, um die Signale zu dem Datenerfassungs- und Verarbeitungssystem zu übermitteln.

Ein Nachteil des gerade beschriebenen Sysiems bestand darin, daß die langen Leitungen zwischen den Elektroden und den Durchführungen innerhalb des Gehäuses flexibel sein mußten und sie daher Vibrationen ausgesetzt waren, wenn der Detektor in einer Röntgenlomographievorrichtung benutzt wurde. Vibrationen aber steigern das elektrische Rauschen. Ein anderer Nachteil war der, daß ein Ende jedes Zuleitungsdrahtes mit einem der Durchführungen verlötet werden mußte, und das andere Ende mußte mit den feinen Leitungsdrähten von den Elektroden verlötet werden, während der Deckel im Abstand von der Elektrodenanordung gehalten wurde und bevor man ihn auf das Detektorgehäuse aufsetzen konnte. Das Verlöten hatte somit unter sehr unbequemen Umständen zu erfolgen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde bei einem Detektor der eingangs genannten Art die elektrischen Verbindungen zwischen den Elektrodenelementen in- * nerhalb der Kammer und der Außenseite der Kammer in einer mögliche Vibrationen weitgehend ausschließenden und leicht zugänglichen Weise zu schaffen.

Diese Aufgabe "/ird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Detektor ist allgemein anwendbar zum Nachweisen der Photonenintensitätsverteilung in einem breiten Röntgenstrahl und er ist besonders brauchbar in computerisierten axialen Röntgenstrahl-Tomographiesystemen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht eines Multizellendetektors mit ίο einer Schaltungsplatte zur Weiterleitung der Signale als ein Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Vorderaufriß des Detektors nach F i g. 1,

Fig.3 einen Vertikalschnitt längs der Linie 3-3 in Fig.l,

Fig.4 eine rückwärtige Ansicht eines Teiles einer Elektrodenanordnung in dem Detektor gemäß der Linie 4-4 in F i g. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht eines Tei'.es einer Schaltungsplatte zur Leitung der Signale von einem Multizellendetektor,

F i g. 6 ein Abschnitt der Schalt" "gsplatte gemäß Linie 6-6 in F i ^σ. 5,

F i g. 7 einen vergrößerten Vertikalschnitt der Schaltungsplatte der F i g. 5 und 6. um die Art und Weise zu veranschaulichen, in der die elektrischen Verbindungen am Ende der Platte, die sich außerhalb des Detektorgehäuses befindet, vorgenommen werden,

F i g. 8 einen vergrößerten Vertikalschnitt zur Veranschaulichung der Art und Weise, in der die elektrischen Verbindungen in einem Abschnitt der Schaltungsplatte hergestellt werden, die sich innerhalb des Detektorgehäuses befindet,

F i g. 9 einen fragmentarischen isolierten Querschnitt einer Dichtungseinheit, die zwischen der Schaltungsplatte und dem Gehäuse sowie einem Deckel benutzt wird und

Fig. 10 einen fragmentarischen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der Schaltungsplatte.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Multirsllendetektor umfaßt ein Metallgehäuse 10, auf dem sich ein Metalldeckel 11 befindet und zwischen denen sich zwei richtungen 12 und 13 mit der dazwischen liegenden Schaltungsplatte 14 befinden. Der Deckel 11 ist mit dem Gehäuse 10 mit einer Vielzahl von Maschi.ienschrauben 15 verbunden. Das Anziehen der Maschinenschrauben 15 führt zu gasundurchlässigen Abdichtungen an den Grenzflächen von Deckel und Schaltungsplatte sowie Schaltungsplatte und Gehäuse.

Das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Detektorgehäuse 10 läßt eine Vorderwand 16. eine Rückwand 17 und Endwände 18 und 19 erkennen.

Diese Wände erscheinen in F i g. 1 gestrichelt, und sie begrenzen eine langgestreckte, gebogene Kammer 20, der^c.i obere öffnung durch den Deckel 11 verschlossen ist. Ein Teil der ebenen Schaltungsplatte 14 erstreckt sich nach hinter, über den Deckel 11 ninaus, wh in F i g. 1 ersichtlich.

In der Frontwand 16 des Gehäuses 10 befindet sich eine Ausnehmung oder ein Schlitz 21, wie in Fig. 2 ersichtlich, der sich im wesentlichen über die gleiche Länge erstreckt, wie die gebogene Gehäuseinnenkammer 20. Diese Ausnehmung führt zu einen Verminderung der Dicke der Vörderwand in diesem Bereich und führt so zur Straffung eines langgestreckten Röntgen-Strahlen-durchlässigen Fensters 22. Dieses Fenster 22 besteht aus einem Metall geringer Atommassenzahl, wie Aluminium, um die Schwächung der einfallenden Röntgenphotonen möglichst gering zu halten.

Wie in den F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 10 mit einer Armatur 23 zum Evakuieren des Gehäuses nach dem Befestigen des Deckels versehen, und das Gehäuse kann danach durch die Armatur 23 mit einem Gas gefüllt werden. In Multizellen-Röntgenstrahldetektoren zur Verwendung in computerisierter Axial-Tomographie wird ein Gas hoher Atommassenzahl, wie Xenon, mit einem Druck von etwa 25 bar benutzt. Doch können auch andere Gase und Drucke verwendet werden, die geeignet sind für die Energie der nachzuweisende>i Photonen.

In F i g. 3 ist ein Vertikalschnitt des Multizellendetektors gezeigt, bei dem eine Seitenansicht eines der Elektrodenelemente 25 in einer Plattenanordnung gegeben ist, die entlang der Kammer 20 angeordnet sind und die paarweise die einzelnen Detektorzellen bilden.

Eine Kantenansicht einiger der plattenförmigen Elektrodenelemente ist in Fig.4 gegeben. Hierbei ist ein Paar typischer aktiver Elektrodenelemente mit 25 und 27 bezeichnet. Ein Vorspannungs-Elektrodenelement 28 befindet sich zwischen diesen beiden Elektrodenelementen. Diese abwechselnde Anordnung der Elemente ist typisch für die ganze Elementreihe. Die Räume 29 zwischen einem aktiven Elektrodenelement 26 und einem Vorspannungs-Elektrodenelement 28 bilden gasgefüllte Detektorzellen, in denen die Ionisierung des Gases stattfindet und in denen Analogsignale erzeugt werden, deren Größe von der Intensität und Energie der Röntgenphotonen abhängen, die das Gas zwischen den Elementen durchqueren. Die von der Bildung eines Elektron/Ion-Paares herrührenden Analogsignale werden mittels feiner Drähte 30 und 31 (siehe Fig.4) aus der Kammer 20 herausgeleitet. Diese feinen Drähte 30 und 31 sind durch Punktschweißen an einem Ende mit den jeweiligen aktiven Elektrodenelementen 26 und 27 verbunden, zwischen denen jeweils ein Vorspannungs-Elektrodenelement liegt. Alle Vorspannungs-EIektrodenelemente 28 dieses Beispiels sind mit einem gemeinsamen Zuleitungsdraht 34 verbunden, der ebenfalls nach außerhalb des Detektorgehäuses führt Die Elektrodenelemente können selbstverständlich auch anders gestaltet und angeordnet werden. Auch werden Einrichtungen vorgesehen, um eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden zu erzeugen, wie dies für Detektoren mit einer Ionisationskammer üblich ist.

Als ein Beispiel sei angegeben, daß in einem handelsüblichen Detektor die Elektrodenelemente 26,27 und 28 aus Wolfram bestehen und eine Dicke von 0,15 mm haben. Die Elemente sind nicht genau parallel angeordnet, sondern auf einem Radius, der sich dem fächerförmigen Röntgenstrahl, der nachgewiesen wird, anpaßt Die Zellen befinden sich in einem Abstand von etwa 1,2 mm. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform befinden sich etwa 320 DetektorzeHen in der Anordung. In anderen Ausführungsformen des Detektors werden andere Zah-Ien von Zellen und andere Elementdicken benutzt.

In Fig.4 ist ersichtlich, daß die feinen Zuleitungsdrähte 30 und 31, die sich von den aktiven Elektrodenelementen 26 und 27 aus erstrecken, durch Rillen 41 in der Rückseite eines isolierenden Streifens 42 verlaufen, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist und der mit der oberen Fläche des mit Schlitz versehenen Isolationsteiles 32 verbunden ist, wie aus F i g. 3 ersichtlich. In dieser F i g. 3 ist nur ein Paar nach oben stehender feiner Zuleitungsdrähte 30 und 31 ersichtlich. Diese Zuleitungen befinden sich in abwechselnd benachbarten Rillen 41, die sich alle längs des oberen isolationsstreifens 42 erstrecken.

Zwischen der Vielzahl der feinen Drähte 30 und 31, die in versetzten Reihen innerhalb der Kammer 20 stehen, und dem außerhalb des Gehäuses befindlichen Datenerfassungsmodul 45 werden unter Verwendung der Schaltungsplatte 14 Verbindungen hergestellt (vergl. Fig.3). Hinsichtlich der Art und Weise, in der diese Verbindungen hergestellt werden, wird zusätzlich auf die F i g. 5 und 6 verwiesen. In F i g. 6 ist im Querschnitt eine Ausführungsform einer schichtförmigen Schaltungsplatte 14 mit gedruckter Schaltung abgebildet, wobei die Dicken der einzelnen Schichten der Deutlichkeit halber vergrößert dargestellt sind. Eine Draufsicht auf einen Teil der Schaltungsplatte 14 ist in F i g. 5 gezeigt. In Fig.6 erkennt man eine Grundplatte oder -schicht 50, die aus einem mehrerer Materialien hergestellt sein kann, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Schaltungsplatten mit gedruckten Schaltungen benutzt wird. So kann z. B. die Platte aus einem handelsüblichen Material bestehen, das ein mit Glasgewebe verstärktes Epoxyharz ist. Auch die handelsüblichen Materialien können benutzt werden, die aus Papier-verstärktem Phenolharz oder Papier-verstärktem Epoxyharz bestehen. Eine beispielhafte Dicke einer Platte der erstgenannten Art kann etwa 0,75 mm betragen für die Platte 50. Um kurz das Ausmaß zu veranschaulichen, in der die in F i g. 6 gezeigten Dicken der Schichten vergrößert worden sind, sei darauf hingewiesen, daß die Gesamtdicke der Schichfstruktur 14 üblicherweise weniger als 3 mm beträgt. Mit Ausnahme der Grundschicht 50, die relativ dick ist, können die anderen Schichten besser als Metallbzw. Isolationsmaterialfilme gekennzeichnet werden.

Wie in Fig. 6 ersichtlich, haftet am Unterteil der Grundplatte 50 mittels einem dünnen Klebstoffilm 51 ein Metallfilm 52, der üblicherweise aus Kupfer besteht und der den größten Teil der Fläche der Grundplatte 50 bedeckt Dieser Metallfilm 52 ist ein Erdungsleiter, der das Erden erleichtert, um Streusignale abzuziehen und der auch als Abschirmung gegen elektrisches Rauschen aus der Umgebung dient. Auf dem Oberteil der Grundplatte 50 befindet sich vermittels eines weiteren dünnen Klebstoffilmes 53 ein weiterer Metallfilm 54, ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer. Der Metallfilm 54 ist geätzt, um eine Vielzahl einzelner leitender Streifen zu bilden, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Auf einen weiteren Klebstoffilm 55 folgt eine dünne Schicht 56 aus isolierendem Material, das vorzugsweise bei den zum Verlöten erforderlichen Temperaturen nicht abgebaut wird. Ein geeignetes Isolationsmaterial für diese dünne Schicht bzw. diesen Film 56 ist handelsübliches PoIyimid. Mittels eines Klebstoffilmes 57 haftet an der Isolationsschicht 56 ein Metalifilm 58, z. B. aus Kupfer. Oie genannten Schichten bzw. Filme können auch auf andere Weise als durch die gerade beschriebenen Klebstofffilme miteinander verbunden werden.

Im linken Abschnitt weist die Schaltungsplatte eine Reihe von Bolzenlöchern 60 und an der rechten Grenze 61 eine weitere Reihe von Boizenlöchern 62 auf. Diese Bolzenlöcher gestatten das Einklemmen der Schichtplatte 14 (siehe Fig.6) zwischen dem Deckel 11 und dem Gehäuse 10 des Detektors. Die Platte 14, die an ihren Enden geschlossen ist, weist jedoch eine spaltförmige Öffnung 63 auf, der über dem Oberteil der Kammer 20 im Gehäuse 10 liegt, wenn der Detektor, wie in Fig.3 gezeigt zusammengebaut ist Die innere Kante des Spaltes 63 ist mit 64 bezeichnet und die äußere Kante mit 65.

Die dünne Metallfilmschicht 54 weist wie bereits erwähnt eine Vielzahl leitender Streifen auf, die in F i g. 5

als gestrichelte Linien erscheinen. Die eingebetteten Leiter leiten die einzelnen Analogsignale von der Innenseite zur Außenseite des Detektorgehäuses. Zwei der leitenden Streifen sind in F i g. 5 mit 66 und 67 bezeichnet, wobei es augenscheinlich ist, daß sich zwischen den beiden identifizierten viele andere parallele leitende Streifen befinden. Die Sichtlinie zu den leitenden Streifen Pß, 67 in F i g. 5 wäre die durch den oberen Kupferfilm 58t den Klebstoffilm 57, die filmartige, isolierende ,Schicht56 und den Klebstoffilm 55. Ein typischer leitender Streifen 66 in Fig. 5 endet außerhalb des Detektorgehäuses in einem Steg oder kreisförmigen, leitenden Anschlußteil 67', das ein Loch 68 umgibt, welches sich durch die Schichtplatte erstreckt und dessen Innenfläche metallplattiert ist. Andere äußere Anschlußteile in F i g. 5 sind mit 69, 70 und 71 bezeichnet. Die inneren Enden der leitenden Streifen, von denen einer mit 66 bezeichnet ist, enden in inneren Anschlußteilen 72 und 73.

Wie in den F i g. 5 und 6 ersichtlich, sind am inneren Endbereich der Schaltungsplatte 14 der dünne Kupfergrundierungsfilm 58 und die darunter liegende filmartige, isolierende Schicht 56 aus einem handelsüblichen Polyimid oder irgendeinem anderen Material entfernt oder zurückgesetzt, um einen Bereich zu erzeugen, der an der Kante 75 beginnt und in dem die inneren Anschlußteile 72 und 73 an den Enden der Signalleiter freigelegt sind, um ein Löten zu ermöglichen, wenn die feinen Zuleitungsdrähte 30 und 31 von den Elektrodenelementen durch die Löcher 74, die sich innerhalb des De'-'ktorgehäuses befinden, nachdem der Deckel installiert ist, gelegt sind.

Es wird eine rechteckige Öffnung 76 durch den oberen Kupferfilm 58 und die darunter liegende, isolierende Schicht 56 hergestellt, um die mit 67' bezeichneten Anschlußteile und die damit verbundenen, innen metallisierten, durchgehenden Löcher 68 freizulegen. Die Löcher in den beiden Reihen, die das mit 68 bezeichnete einschließen, dienen zur Aufnahme der Stifte lötbarer Verbindungsstücke, wie dem in F i g. 3 mit 77 bezeichneten, wobei das Verbindungsstück mit einem flexiblen Kabel 78 verbunden ist, das eines von mehreren ist, die die Analogsignale zum Datenerfassungssystem 45 außerhalb des Detektors leiten. Wie in F i g. 5 ersichtlich, gibt es auch Paare von Löchern 79 und 80 durch alle Schichten der Platte auf den gegenüberliegenden Enden der rechteckförmigen Öffnungen 76 hindurch, die Verbindungsstifte aufnehmen, die zur Masse leiten und die weiter zum Erden des oberen Kupferfilmes 58 und des unteren Kupferfilmes 52 dienen, um elektrisches Rauschen möglichst gering zu halten.

F i g. 8 gibt eine weitere Vergrößerung des Abschnittes 8-8 in F i g. 5 wieder. Sie zeigt einen Abschnitt durch die inneren Anschlußteile 72, die sich integral von ihrem damit verbundenen Leiterstreifen 85 aus erstrekken. Einer der feinen Drähte 31, der sich von einem Elektrodenelement in der Elektrodenkammer 20 aus erstreckt, wird durch das Loch 74 eingeführt, dessen metallisierender oder plattierter Oberzug mit 86 bezeichnet ist Der feine Draht 31 scheint den gleichen Durchmesser zu haben, wie das plattierte Loch, doch ist darauf hinzuweisen, daß der Draht auch nur lose durch das Loch zu passen braucht. Die Verbindungen werden durch Löten der Drähte an die Anschlußteile vorgenommen, wie durch die Lötleiste 87 veranschaulicht Der dünne, am Boden befindliche Kupferfilm 52 wird weggeätzt um ein Boden-Anschlußteil 88 zu schaffen, das von dem Hauptbereich des mit Erde verbindenden Kupferfilmes 52 isoliert ist. Dieses Anschlußteil verstärkt die Integrität der Verbindung, könnte jedoch weggelassen werden, da durch das Löten eine gute Verbindung hergestellt wird.

Wie sich weiter aus Fig.8 erkennen läßt, liegt das Anschlußteil am Ende des benachbarten Leiterstreifens, mit dem der nächste feine Zuleitungsdraht 30 verbunden wird, dahinter und ist von dem Anschlußteil 72 zurückgesetzt Der mit diesem Anschlußteil verbundene Leiterstreifen liegt hinter dem Leiterstreifen 85 und ist elektrisch davon isoliert. Die Art der Anordnung bzw. Versetzung der Anschlußteile und Leiter ergibt sich aus der F i g. 5.

Es gibt mehrere Hundert feine Zuleitungsdrähte 30 und 31 in einer Reihe, die von den Elektrodenelementen in Kammer 20 durch die Öffnung 63 in der Schaltungsplatte 14 nach oben gelangen, wie in Fig. 3 ersichtlich. Alles Löten der feinen Zuleitungsdrähte kann von einer Seite aus erfolgen, und zwar von der Oberseite der Schaltungsplatte 14. Es können somit alle Verindungen im Inneren des Gehäuses 10 hergestellt werden, nachdem die Schaltungsplatte auf dem Gehäuse angeordnet und bevor der Deckel 11 aufgesetzt wird.
Die Fig.7 zeigt einen vergrößerten Vertikalschnitt des Teiles der Schaltungsplatte 14, auf dem die Stifte der stiftförmigen Verbindungsstücke 77, die in F i g. 3 gezeigt sind, in die Außenkante der Schaltungsplatte eingelötet sind. Das Verbindungsstück 77 und sein nicht dargestelltes Gegenstück weisen flexible Bandkabel 78 auf, die sich von innen aus erstrecken, um die Signale von den Schaltungsplattenleitern zum Datenerfassungssystem 45 zu überführen. In F i g. 3 ist nur eines dieser Leiterstücke 77 gezeigt, doch sind im vorliegenden Falle eine ausreichende Zahl von 20 Leiterstiften entlang der Schaltungsplatte auseinandergezogen vorhanden, um alle Signalleiter vom Inneren des Detektorgehäuses zu handhaben.

Die Abbildung der F i g. 7 entspricht etwa auf der Linie 7-7 in F i g. 5. In F i g. 7 sind einige der Leiterstifte 95 bis 97 gezeigt. Die Kante des weggeschnittenen Kupferfilmes, die die rechteckförmige Öffnung 76 für das Leiterstück 77 in F i g. 5 begrenzt, ist in F i g. 7 ähnlich markiert. Die Stifte 95 sind in innen plattierte Löcher 80 eingeführt, und sie leiten durch das Bandkabel 78 an Masse. In F i g. 7 sind die Stifte 95 mit dem oberen Kupierfilm 58 und dem unteren Film 52 verbunden, die beide zum Erden vorgesehen sind. Es ist alles unternommen worden, um Streuladung, die Rauschen verursachen könnte, zu erden. Die Stifte 96 und 97 in F i g. 7 sind typisch für solche, die die Analogsignale von der Schaltungsplatte 14 zu dem Datenerfassungssystem 45 leiten. Wie in F i g. 5 ersichtlich, erstreckt sich ein solcher Stift durch ein Anschlußteil 69, das am Ende eines Signalleiters liegt Um dieses Anschlußteil um diesen Signalleiter herum ist das Kupfer weggeätzt worden, um isolierende Räume 98 zu schaffen, so daß es keine Querverbindung zwischen benachbarten Signslleitern gibt Der untere Kupferfilm 52 ist auch weggeätzt, wie bei 99 und 100, so daß ein elektrisch isoliertes Anschlußteil 101 stehen bleibt Die mit Stift 97 und den anderen Stiften verbundenen Leiter sind ähnlich isoliert

Eine alternative Ausführungsform, die ein Fragment einer doppelseitigen gedruckten Schaltungsplatte darstellt ist in Fig. 10 gezeigt Diese Art von Schaltungsplatte wird benutzt wo die Dichte der Detektorzellen und somit die Zahl der Leiter, die von diesen wegführt, sehr groß ist Die Schaltungsplatte in Fi g. 10 kann aus den gleichen Materialien hinsichtlich der Filme und

Schichten zusammengesetzt sein, wie die oben beschriebene Ausführungsform. In der Ausführungsform der Fi g. 10 kann es also auch eine relativ dicke isolierende Grundplatte oder -schicht 105 geben, die zentral in der Schaltungsplatte angeordnet ist. Ein Kupferfilm, aus dem eine Vielzahl einzelner Signalleiterstreifen (106) geätzt wird, haftet an der Grundplatte 105. Eine filmartige, isolierende Schicht 107, die wieder aus handelsüblichem Polyimid oder irgendeinem anderen isolierenden Material bestehen kann, das durch die Löthitze nicht beschädigt wird, wird an dem Leiterfilm der Streifen 106 befestigt. Schließlich bringt man an der isolierenden Schicht 107 einen Kupferfilm 108 an, der als elektrische Abschirmung und Masseleiter dient, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. Die untere Seite der Grundplatte 105 trägt einen Metallfilm aus Kupfer. Aus diesem Film wird eine Vielzahl leitender Streifen 109 zum Leiten von Analogsignalen geätzt. Diese Streifen sind von einer filmartigen, isolierenden Schicht 110 bedeckt. An άζτ isolierenden Schicht 110 haftet ein weiterer Kupferfilm 111, der zum Abschirmen und Erden benutzt wird. Es gibt also eine Vielzahl von Streifen 106 zum Leiten von Analogsignalen von den Elektrodenelementen auf der Oberseite der Grundplatte 105 und eine andere Vielzahl von Leiterstreifen 109 auf der unteren Seite der Grundplatte. Die Gesamtzahl der gebildeten leitenden Streifen 106 und 109 ist mindestens gleich der Zahl c ' Detektorzellen, von denen die Analogsignale entnommen werden.

Die Kante der Schichtplatte in Fig. 10, die mit 123 bezeichnet ist, befindet sich nach dem Zusammenbauen oberhalb der Innenkammer 20 des Detektorgehäuses und ist somit vergleichbar der anderen Ausführungsform der Schaltungsplatte 14, wo die öffnung 63 oberhalb der Kammer liegt (vergl. Fig.3). Die Leiter 112 und 113, die für die Vielzahl der sich von den Detektorzellen-Elektrodenelementen erstreckenden stehen, sind bei der Ausführungsform in Fig. 10 als mit den einzelnen Leiterstücken in der Schaltungsplatte verbunden gezeigt. Diese Leiter 112 und 113 sind mit alternierenden Leiterstreifen 106 und 107 verbunden, die in den Kupferfilmen auf den gegenüberliegenden Seiten der Schaltungsplatte 105 gebadet sind. Der am weitesten rechts in F i g. 10 gezeigte Zuleitungsdraht 112 erstreckt sich in ein Loch 115, das durch alle Schichten verläuft Dieses Loch weist eine Innenplattierung 116 auf. Der Zuleitungsdraht 112 steht nicht in Berührung mit irgendeinem der leitenden Streifen 106 oder Anschlußteile, sondern verläuft zwischen ihnen. Es ist jedoch ein elektrischer Kontakt mit einem der Leiterstreifen 109 unterhalb der Schaltungsplatte 105 hergestellt. Die elektrische Verbindung zum Oberteil der Platte erfolgt über die Plattierng 116. Somit gibt es einen zusammenhängenden leitenden Pfad von dem Streifen 109 bis zu dem Anschlußteil 117, das aus dem zur Verbindung mit Erde vorgesehenen Film 108 geätzt ist. Der Zuleitungsdraht

112 ist bei 118 an das Anschlußteil 117 gelötet Ein benachbarter alternierender Zuleitungsdraht 113 erstreckt sich in ein Loch 119, das durch alle Schichten der Schaltungsplatte 114 verläuft Wegen der abgestuften Beziehung der Leiterstreifen 106 und 109 oberhalb und unterhalb der Grundplatte 105 verläuft der Zuleitungsdraht

113 durch den Streifen 109, aber zwischen alternierenden Streifen 106. Der elektrische Kontakt zwischen dem Zuleitungsdraht 113 und dem Streifen 106 wird duTh die innenplattierung im Loch 119 hergestellt Diese Plattierung stellt eine elektrische Kontinuität r.-.it dem Anschlußteil 120 her, das aus dem zum Erden dienenden Kupferfilm 108 geätzt ist. Der Zuleitungsdraht 113 ist mittels der Lötleiste 121 an dem Anschlußteil 120 befestigt.

Die Reihen abgestuft angeordneter Zuleitungsdrähte 30, 31 bzw. 112, 113 (siehe Fig. 6 bzw. Fig. 10) sind verbunden, wenn die Schaltungsplatte auf den oberen Oberflächen den Gehäusewänden 16 bis 19 angeordnet ist, die die innere Gehäusekammer 20 begrenzen. Beide Ausführungsformen werden in gleicher Weise gehandhabt, was das Verbinden der Zuleitungsdr&hte mit der Vielzahl der leitenden Streifen auf der Schaltungsplatte anbelangt, wobei die Schaltungsplatte in F i g. 3 die leitenden Streifen nur auf einer Seite hat.
Unter Bezugnahme auf Fig.3 beginnt die Prozedur zum Verbinden der Vielzahl von Zuleitungsdrähten 30 und 31 mit der Schaltungsplatte mit dem Verankern der Elektrodenbaueinheit in der Kammer 20 des Gehäuses. Die Zuleitungsdrähte erstrecken sich zuerst gerade nach oben durch die öffnung 63 in der Schaltungsplatte

2ö 14. Diese Platte wird auf den Dichtungen 125 angeordnet. Der Deckel 11 befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht auf dem Gehäuse.

Dadurch hat man Zugang zur Herstellung der Zuleitungsdrahtverbindungen an dem oberen Teil der Schaltungsplatte, ohne daß der Deckel stört. Dies ist ein wesentlicher Vorteil. Zum Herstellen der Verbindungen werden die Zuleitungsdrahtenden nach unten gebogen und in die richtigen Löcher eingeführt, die die leitenden Streifen beenden, und danach werden die Zuleitungsdrähte eingelötet. Nachdem diese Verbindungen und irgendwelche andeien hergestellt sind, wird eine obere Dichtungseinheit 126 auf die Schaltungsplatte 14 gelegt. Dann setzt man den Deckel 11 auf und befestigt ihn mittels der Schrauben 15. Die zusammengepreßten Dichtungen 125 und 126 auf jeder Seite der Schaltungsplatte 14 führen zu einer abgedichteten Verbindung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse.

Ein Fragment einer typischen Dichtungseinhei! 125 ist in Fig.9 im Schnitt gezeigt. Diese Dichtungscinheit 125 umfaßt einen Metallstreifen 127, der in seiner oberen und seiner unteren Oberfläche Ausnehmungen aufweist, zur Aufnahme eines Paares von Dichtungen 128 und 129, die aus Neopren hergestellt sein können. Die Dichtung 128 ist dabei in der Form gezeigt, die sie vor dem Zusammenpressen hat Sie weist dann drei sich längs erstreckende Rippen 130, 131 und 132 aut. Diese Rippen begrenzen dazwischenliegende Täler. Wird der Deckel durch Anziehen der Schrauben 15 auf das Detektorgehäuse gepreßt, dann nehmen die Dichtungen

so die Form der Dichtung 129 an. In anderen Worten, werden die Rippen flach gedrückt und füllen damit die Täler aus, so daß die sich gegenüberstehenden Oberflächen im wesentlichen koplanar sind.
Die zusammengepreßten Dichtungen verhindern wirksam das Hindurchdringen von Gas entlang der oberen und unteren Oberfläche der Schaltungsplatte zwischen dem Detektorgehäuse und Deckel. Es gibt jedoch eine Gelegenheit für das Gas zu entweichen, wenn die Grundplatten 105 oder 50 Poren aufweisen, wodurch das Gas zu den Kanten dieser Platten außerhalb des Detektorgehäuses wandern kann. Die Schaltungsplatte ist jedoch zumindest an ihren Kanten und an allen Öffnungen mit einem Harz imprägniert, das die Poren abdichtet Dieses Imprägnieren erfolgt bevor die Schaltungsplatte auf dem Detektorgehäuse zur Herstellung der elektrischen Verbindungen angeordnet wird. Gegenwärtig werden die Platten in einen Trog gelegt und darin in einer Kammer angeordnet die erwärmt und

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evakuiert werden kann. Nach dem Evakuieren für eine gewisse Zeit wird ein vorher entgastes flüssiges Harz ifj. den Trog gefüllt, und das in den Poren erzeugte Vakuum zieht das Harz hinein, bis die Poren gefüllt sind. In der Praxis ist Epoxyharz verwendet worden. Doch können auch andere Harze benutzt werden. Es wurde festgestellt, daß das Harz um irgendwelche Kanten oder Öffnungen herum bis zu einer Tiefe von etwa 0,63 bis etwa 1,25 mm in die Platte eindringt. Die Platte wird aus der Vakuumkammer herausgenommen, während das Epoxyharz auf seinen Oberflächen noch warm und flüssig ist, und man wischt das Harz von den Hauptoberflächen unter Benutzung von z. B. Toluol als Lösungsmittel ab. Ist die Platte auf diese Weise gereinigt, abgekühlt und für einen Tag lang liegengelassen worden, dann kann ύ man sie wie oben beschrieben installieren.

Nachdem die Elektrodenelemente, die die Zellen bilden, mit der Schaltungsplatte verbunden sind und die Schalungsplatte durch Anpressen des Deckels an das DeiekiüfgehäüSe abgedichtet lsi, wird der Detektor evakuiert und mit einem ionisierenden Gas gefüllt, das für die Energie der nachzuweisenden Strahlungsphotonen geeignet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Multizellendetektor für ionisierende Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, mit einem Gehäuse, das eine mit einem ionisierbaren Detektorgas gefüllte Kammer umschließt, mit einer Anordnung von benachbarten Elektrodenelementen in der Kammer, die Detektorzellen bilden, welche auf in die Kammer eintretende Strahlung ansprechen und elektrische Signale erzeugen, mit einem Deckel, der dichtend auf dem Gehäuse angeordnet und an diesem befestigt wird, und mit einer Einrichtung, die die elektrischen Signale von den Elektrodenelementen innerhalb der Kammer zu der Außenseite der Kammer überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß