DE2909141A1

DE2909141A1 - Strahlendetektionsanordnung

Info

Publication number: DE2909141A1
Application number: DE19792909141
Authority: DE
Inventors: Nicolaas Petrus Dedding; Arnoldus Martinus Corn Kieboom
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1979-09-20
Also published as: CA1123976A; GB2016681A; JPS54137384U; FR2420145A1; US4267453A; NL7802916A; FR2420145B3

Description

Strahlendetektionsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Strahlendetektionsanordnung mit einem Szintillationselement, dessen Szintillationsstrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen kurzwelliger sichtbarer und ultravioletter Strahltang liegt, und mit einem Detektor zum Aufzeichnen der Szintillationsstrahlung.

Eine derartige Detektionsanordnung in Form einer Gamma-Kamera ist beispielsweise aus der US-PS 3,011,057 (H.0. Anger) bekannt* In einem Szintillationskristall, mit dem die dort beschriebene Gamma-Kamera ausgerüstet ist, werden Gammaquanten mit einer Wellenlänge beispielsweise von 9 ms in Strahlungsquanten mit einer Wellenlänge beispielsweise zwischen 0,6...0,2 /um umgewandelt. Die Szintillationsstrahlung bezieht sich hier also auf Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Kurzwellenbereich und im anschließenden Ultraviolettbereich. Das Verwandeln verhältnismäßig harter

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und dadurch häufig stark durchdringender Strahlung in Strahlung,deren Wellenlänge wenigstens nahe dem sichtbaren Gebiet liegt, wird für die Detektion verhältnismäßig harter Strahlung häufig angewandt, insbesondere an den Stellen, an denen eine hohe Empfindlichkeit erwünscht ist. Für die so gebildete Szintillationsstrahlung sind in Form von Photovervielfachern oder von Halbleitedetektoren äußerst empfindliche Hilfsmittel verfügbar. Um einen guten Teil der zu messenden Strahlungsquanten in den Szintillationskristall einzufangen, ist dieser Kristall in der Strahlungsrichtung verhältnismäßig lang. Im Kristall kann über die ganze Länge Szintillationsstrahlung erzeugt werden. Diese Szintillationsstrahlung breitet sich vom Szintillationszentrum im Prinzip einheitlich in allen Richtungen aus. Es wird die Messung eines möglichst großen Teils dieser Szintillationsstrahlung in einem beispielsweise gegenüber einer Eingangsfläche für die Strahlungsquanten angeordneten Detektor angestrebt. Häufig befindet sich dibei zwischen dem Szintillationskristall und dem Detektor ein Lichtleiter für die Szintillationsstrahlung. Ein wesentlicher Teil der Szintillationsstrahlung kann daher beispielsweise durch seitliche Ausstrahlung verloren gehen. Insbesondere in einer Gamma-Kamera gerät außerdem ein verhältnismäßig großer Teil der Szintillationsstrahlung zwischen die beispielsweise in hexagonaler Stapelung angeordneten Photovervielfacher und geht also ebenfalls für die Detektion verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und diese Aufgabe wird bei einer Strahlendetektionsanordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß Oberflächen von Teilen des Detektors, in denen sich die Szintillationsstrahlung fortpflanzt, mit · einer diese Strahlung reflektierenden Lackschicht aus in Acrylatfirnis aufgenommenem BaSO^ versehen sind.

In einer Strahlendetektionsanordnung nach der Erfindung PHN 9071 -.5 -

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wird auf diese Weise ein wesentlich größerer Teil der erzeugten Szintillationsstrahlung wirksam aufgezeichnet, wodurch ohne nachteilige Nebeneffekte die Empfindlichkeit der Detektionsanordnung wesentlich erhöht ist.

In einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform wird die Strahlendetektionsanordnung durch eine Gamma-Kamera gebildet, von der sowohl eine Eingangsfläche als auch eine Mantelfläche des Szintillationselementes sowie Seitenflächen und zwischen den Pfcofcovervielf achern frei angeordnete Oberflächenteile des Lichtleiters mit einer die Szintillationsstrahlung reflektierenden Lackschicht versehen sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Strahlendetektionsanordnung ein Röntgenstrahlende tektor mit Szintillationselementen, von denen da£ir in Betracht kommende Oberflächen mit einer reflektierenden Lackschicht versehen sind.

Der die Szintillationsstrahlung reflektierende Werkstoff nach der Erfindung enthält BaSO^ für die Reflektionseigenschaften. Dieses BaSO^ ist in einen Träger aufgenommen, der aus Acrylatfirnis mit einem angepaßten Verdünner zusammengesetzt ist.

Einige "bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen skizziert dargestellten entsprechenden Teil

einer Gamma-Kamera mit einer Szintillationsstrahlung . reflektierenden Lackschicht nach der Erfindung, Fig. 2 einen für die Erfindung wichtigen Teil eines Röntgendetektors, dessen Szintillationselemente mit einer , reflektierenden Lackschicht nach der Erfindung versehen sind.

In Fig. 1 sind ein Kollimator 1, ein Szintillationskristall 3, PHN 9071 - 6 -

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ein Lichtleiter 5 und eine Reihe von Photovervielfachern 7 mit Eingangsfenster 9 und Signalableitungen 11 einer Gamma-Kamera dargestellt. Die Signalableitungen 11 sind mit einem Widerstandsnetzwerk 13 verbunden, das mit Anschlußleitungen 15 zum Weiterleiten von Meßsignalen von den gesonderten Photovervielfachern zu einer nicht näher dargestellten Meßschaltung versehen ist. In dieser Meßschaltung werden sowohl die Amplitude als auch die Position eines jeden der im Szintillationskristall auftretenden Szintillationsimpulse bestimmt. Durch die Verwendung eines Kollimators wird auf bekannte Weise erreicht, daß nur wenigstens nahezu senkrecht auf der Kristallebene 17 einfallende Strahlungsquanten zugelassen werden, wodurch ihre genaue Ortung durchgeführt werden kann. In einer derartigen an sich bekannten Gamma-Kamera ist erfindungsgemäß eine Szintillationsstrahlung reflektierende Schicht auf einer oder auf mehreren der dafür in Betracht kommenden Oberflächen angebracht, unter denen die Eingangs oberfläche 17 des Szintillationskristalls, eine Manteloberfläche 19 desselben, eine Manteloberfläche 21 des Lichtleiters und zwischen den Eintrittsfenstern der Photovervielfacher befindliche Oberflächenteile 23 der dem Szintillationskristall abgewandteri Oberfläche 25 des Lichtleiters.

An die reflektierende Lackschicht werden folgende Bedingungen gestellt. Die Lackschicht muß sowohl am Szintillationskristall als auch am Lichtleiter gut haften, ohne daß zum Anbringen Bedingungen erfüllt werden müssen, die einen ungünstigen Einfluß auf diese Teile haben könnten, wie beispielsweise eine zu hohe Temperatur. Die Lackschicht darf keine Bestandteile enthalten, die beim Anbringen oder später etwa nachteiligen Einfluß auf die Eigenschaften des Szintillationskristalls haben könnten.

Die Reflektions ei gens chaf ten müssen insbesondere für das auftretende Szintillationslicht vorteilhaft sein. Es zeigt

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sich, daß viele bei Tageslicht weiße bzw. gut reflektierende Lackschichten diese letzte Bedingung gar nicht erfüllen.

Für NaI als Szintillationskristall, dessen Szintillationsstrahlung eine Wellenlänge zwischen etwa 0,25 und 0,45 /um hat, zeigt es sich, daß eine Lackschicht aus einer laekförmigen Substanz mit BaSO^ als reflektierendem Material, das in einen verdünnten Acrylatfirnis aufgenommen ist, wobei der Verdünner beispielsweise Siedegrenzen-Benzin und Xylen enthält, die gestellten Bedingungen gut erfüllt.

Ein sehr brauchbarer Spritzlack für Acrylatuntergrund, wie Perspex, wird durch die Bildung folgender Mischung erhalten:

75 g Acrylatfirnis,
375 g Acrylatverdünner,
300 g BaSO^,.

Als Spritzfarbe, die beispielsweise auf Nal-Kristallen anzubringen ist, genügt eine Mischung aus 20 g Acrylatharz in der Verdünnung mit 75 g Verdünner, der aus 3 Teilen Siedegrenzen-Benzin und einem Teil Xylen besteht, von denen anschließend 250 g mit 350 g Verdünner verdünnt und mit 300 g BaSO^ gemischt wird. Als Siebdruckfarbe für Acrylat-■untergrund genügt eine Mischung von 320 g Acrylatsiebdruckfirnis, 3000 g BaSO^, 729 g Butylacetat.

Alle Bestandteile müssen gründlich gemischt werden. Der Lack wird vorzugsweise bei einer etwas erhöhten Temperatur des Untergrundes aufgebracht und kann gegen spätere mechanische Beschädigungen vorzugsweise mit einer Acrylatharzfarbe abgedeckt werden. Mit diesen Lackschichten wird eine Reflection für die betreffende Szintillationsstrahlung bis zu gut 90 % erhalten.

Mit den erstgenannten und den letztgenannten Lacken kann * eine Lackschicht mit einer sehr guten Haftung an Werk-

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stoffen wie Glas und Perspex erreicht werden und sie sind daher insbesondere für Verwendung in Lichtleitern für die Szintillationsstrahlung und für ein Szintillationselement .beispielsweise aus in Glas oder Perspex aufgenommenen pulverförmigem Szlntillationswerkstoff aufgebaut.

In Fig. 2 ist ein Röntgendetektor mit einer Reihe von Szintillationselementen 35 gezeichnet, denen je ein Detektor 37 zugeordnet ist. Signale der Detektoren, welche Signale hier beispielsweise ein Maß für die auftretende Absorption der Strahlung sind, gelangen an eine nicht weiter dargestellte Schaltung zur Aufzeichnung und Verarbeitung. Mit einem derartigen Röntgendetektor kann beispielsweise ein abtastender Röntgenuntersuchungsapparat für medizinische Diagnostik ausgerüstet sein, wie er beispielsweise indsr US-PS 3,911,100 beschrieben ist.

In den Szintillationselementen 35, die auch hier sowohl aus Kristallen sowie aus einem Träger mit Szintillationspulver bestehen können, erzeugte Szintillationsstrahlung, tritt im Prinzip bei der skizzierten Blockstruktur der Szintillationselemente über alle sechs Seitenflächen heraus. Es ist klar, daß durch das Anbringen einer reflektierenden Lackschicht nach der Erfindung auch hier eine starke Erhöhung der Empfindlichkeit erreicht werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil besteht noch darin, daß durch das Abdecken der Grenzflächen auch eine wesentliche Verringerung im Übersprechen zwischen benachbarten Detektionskanälen verwirklicht werden kann. · ■ ^;;

Indem nach dem Anbringen einer reflektierenden Lackschicht auf de'n Grenzflächen diese Grenzflächen mit einer Klebeschicht versehen werden, können die Szintillationselemente· auf einfache Weise miteinander verbunden werden, ohne daß die Gefahr einer ungünstigen Beeinflussung durch Klebematerial

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auftritt. Häufig kann die reflektierende Lackschicht selbst als Klebeschicht dienen. Auf entsprechende Weise können die Szintillationselemente mit der Blende und gegebenenfalls mit Strahlung nicht wirksam einfangenden Randteilen der Photoveryielfacher verbunden werden.

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Claims

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

PATENTANSPRÜCHE;

Q,l Strahlendetektionsanordnung mit einem Szintillationselement, dessen Szintillationsstrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen kurzwelliger sichtbarer und ultravioletter Strahlung liegt, und mit einem Detektor zum Aufzeichnen dieser Szintillationsstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächenteile von Einzelteilen der Anordnung, in denen sich die Szintillationsstrahlung fortpflanzt, mit einer für die Szintillationsstrahlung reflektieren Abdeckschicht aus im Acrylatfirnis aufgenommenem BaSO^ versehen sind.
2. Strahlendetekti ons anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Szintillationselement durch einen oder mehrere Szintillationskristalle gebildet wird, von denen dem Detektor nicht zugewandte Oberflächenteile mit einer reflektierenden Abdeckschicht versehen sind.
3. Strahlendetektionsanordnung nach Anspruch 2, dadurch " gekennzeichnet, daß sie einen einfachen Szintillationskristall und einen daran anschließenden Lichtleiter enthält, und von der Lumineszenzstrahlung nicht zu passierende Oberflächenteile sowohl des Szintillationskristalls als auch des Lichtleiters mit einer reflektierenden Abdeckschicht versehen sind.
4. Strahlendetektionsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Matrix sich an den Lichtleiter anschließender Detektoren für die Szintillationsstrahlung ausgerüstet ist und Qberflächenteile des Lichtleiters zwischen den Detektoren mit einer reflektierenden Abdeckschicht versehen sind.

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5. Strahlende tekti ons anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Röntgendetektor mit mindestens einem Szintillationselement ausgerüstet ist, dessen von der S2intillationsstrahlung nicht zu passierende Oberflächenteile mit einer reflektierenden Abdeckschicht versehen sind.
6. Strahlendetektionsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Reihe individueller Szintillationselemente enthält, deren angrenzende Oberflächen mit einer reflektierenden Abdeckschicht versehen sind.
7. Strahlendetektionsanordnung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,, daß der Verdünner für den Acrylatfirnis Siedegrenzen-Benzin und Xylen enthält.
8. Strahlendetektionsanordnung nach den vorangehenden Ansprüchen,dadurch gekennzeichnet, daß der Verdünner für den Acrylatfirnis Butyllactat enthält.

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