DE3827976A1 - Roentgenstrahlungsbilddetektor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahlungsbilddetektor, be­ stehend aus Szintillatoren zum Umwandeln von Röntgen- oder Gamma­ strahlung in Licht relativ größerer Wellenlänge und Detektoren zum Umwandeln des Lichtes in elektrische Signale, bei dem

• - die Szintillatoren zumindest eine erste Stirnfläche und mehrere zu dieser Stirnfläche im Winkel angeordnete Seitenflächen auf­ weisen und stirnseitig der Röntgen- oder Gammastrahlung ausge­ setzt sind, so daß die Röntgen- oder Gammastrahlung auf ihrem Weg innerhalb der Szintillatoren zunehmend in das Licht umge­ wandelt wird,
• - das Licht aus jeweils einer ersten der Seitenflächen der Szin­ tillatoren aus diesen austritt,
• - entlang der ersten Seitenflächen der Szintillatoren die Detek­ toren derart angeordnet sind, daß sie das austretende Licht so vollständig wie möglich aufnehmen und in ein elektrisches Sing­ nal umwandeln und
• - die Detektoren in zumindest einer Reihe dicht nebeneinander an­ geordnet und derart an die Szintillatoren optisch angekoppelt sind, daß sie eine zeilenförmige Ortsauflösung des Röntgen- oder Gammastrahlungsbildes gestatten.

Mit derartigen Röntgenstrahlungsbilddetektoren findet also eine Bildumwandlung von einem Röntgenstrahlungsbild in ein elektrisch aufzeichenbares, speicherbares und wiedergebbares Bild statt. Ein solcher Röntgenstrahlungsbilddetektor wandelt die Röntgenstrah­ lungsbilder zeilenförmig um. Jede Bildzeile wird dabei theore­ tisch in maximal soviele Bildelemente aufgelöst, wie Detektoren zum Umwandeln des Lichtes in elektrische Signale vorhanden sind.

Ein derartiger Röntgenstrahlungsbilddetektor ist aus der US-PS 43 03 860 bekannt. Die Szintillatoren dieser bekannten Anordnung sind alle Bestandteile eines einziges Szintillationskristalles. Die Ortsauflösung dieser bekannten Anordnung ist von der Dicke des Szintillationskristalles abhängig, die dieser in Norma­ len-Richtung zur Ebene der Detektoren, d.h. etwa rechtwinklig zur Einfallrichtung der Röntgenstrahlung aufweist. Ein Nachteil die­ ser bekannten Anordnung besteht darin, daß das auf jedes Flächen­ element der Stirnfläche des Szintillationskristalles einfallende Röntgenlicht überwiegend zwei oder sogar drei Detektoren zugeord­ net wird - je nach Lage dieses Flächenelementes des Szintilla­ tionskristalles in Bezug auf die Detektoren - fällt zum Beispiel das Röntgenlicht im Grenzbereich zwischen zwei benachbarten De­ tektoren ein, so wird das umgewandelte Licht zumindest diesen beiden benachbarten Detektoren zugeordnet. Die Ortsauflösung die­ ser bekannten Anordnung läßt also zu wünschen übrig. Ein zwei­ ter Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Nachweiswahrscheinlichkeit mit zunehmender Energie der Röntgen­ strahlung spürbar abnimmt. Ein dritter Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß nur einige bestimmte Szintillatoren in ihr verwendbar, denn der Szintillator muß als relativ großer flacher Kristall vorliegen und eine große Zahl von Detektoren ü­ berdecken.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Röntgenstrahlungsbilddetektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine besonders gute Ortsauflösung gewährlei­ stet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die benachbarten Szintillatoren mit seitlichem Abstand von­ einander getrennt angeordnet sind und die so voneinander getrenn­ ten Flächen zweite Seitenflächen der Szintillatoren bilden, daß der Röntgenstrahlungsbilddetektor eine Trägerplatte mit von­ einander getrennten, in einer Reihe nebeneinander angeordneten, zumindest einseitig offenen Kammern aufweist, jede Kammer von einem Szintillator ausgefüllt ist und die Trägerplatte derart angeordnet ist, daß die ersten Stirnflächen der Szintillatoren der Röntgen- oder Gammastrahlung aussetzbar sind und die ersten Seitenflächen der Szintillatoren mit mindestens einem Detektor optisch koppelbar sind, und daß die Kammern derart in der Trägerplatte angeordnet sind, daß aus dem Material der Trägerplatte Stegwände gebildet werden und die Stegwände benachbarte Szintillatoren voneinander trennen. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung werden sich die Szintillatoren und dementsprechend die Stegwände der Trägerplatte vorzugsweise etwa parallel zur Einfallrichtung der Röntgen- oder Gammastrahlen erstrecken.

Durch die Erfindung wird unter anderem als Vorteil erreicht, daß

• - die Ortsauflösung der Anordnung im wesentlichen nur noch von der Ortsauflösung der Detektoren zum Umwandeln des Lichtes in elektrische Signale und gegebenenfalls von der Energie der ein­ fallenden Strahlung abhängt,
• - auch bei relativ hoher Energie der einfallenden Strahlung die Nachweiswahrscheinlichkeit dieser Strahlung durch Vorsehen ent­ sprechend großer Einfallquerschnitte bzw. Längen der Szintilla­ torelemente der Szintillatoren ausreichend, insbesondere vor­ gebbar ist,
• - die verschiedensten Materialien für Szintillatoren - bei einfa­ cher Herstellung der Szintillatoren selbst - verwendbar sind.

Unter einem "Szintillator" wird im Sinne der Erfindung ein Körper mit bestimmten äußeren Abmessungen aus szintillierendem Material verstanden. Da erfindungsgemäß jede Kammer von einem Szintillator ausgefüllt ist, entsprechen die Abmessungen der Szintillatoren den Abmessungen der sie jeweils aufnehmenden Kammer. Die Konsi­ stenz des Szintillators kann dabei grundsätzlich beliebig sein - also auch flüssig oder pulverförmig - entscheidend ist nur, daß der Szintillator die von der Kammer vorgegebenen Abmessungen und seine Position in der zugehörigen Kammer beibehält.

Prinzipiell sind alle verfügbaren Szintillationsmaterialien ver­ wendbar. Für Röntgenanwendungen bieten sich an:
Übliche kristalline Szintillatoren, z.B. dotiertes NaJ, CsJ, CsF, LiJ etc., alle pulverförmigen Materialien, auf Zn Basis und Seltene Erden sowie auch pulverförmige Leuchtstoffe entsprechend der nachfolgenden Tabelle wie sie z.B. unter dem Warenzeichen LUMILUX im Handel erhältlich sind:

LUMILUX Gelb F
LUMILUX Rot FFL
LUMILUX Grün R 20
LUMILUX CWR C 50 R
LUMILUX CWR C 120 R
LUMILUX CWR C 180 R
LUMILUX Grün RGS-10
LUMILUX Grün RGS-3 4
LUMILUX Weiß RY
LUMILUX Blau RBA-10
LUMILUX Blau B 37
LUMILUX Grün B 1-10
LUMILUX Gelbgrün B 20-4 B

Das Ausfüllen der Kammern kann u. a. erfolgen durch: Einschmelzen unter hoher Temperatur bei den kristallinen Materialien, Einbrin­ gen des trockenen Pulvers durch Rütteln, Einsedimentieren des in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel aufgeschwemmten Leuchtstoffs. Letztere Mischung kann ein Bindemittel zugesetzt sein. Das Bindemittel könnte wiederum ein wasserlöslicher kristalliner Szintillator sein.

Als erfindungsgemäß verwendbare Detektoren zum Umwandeln des in den Szintillatoren durch Umwandlung entstandenen Lichtes in elek­ trische Signale eignen sich unter anderem Fotodioden, die mit sehr kleinen Abmessungen nebeneinander angeordnet sein können, und zum Beispiel auch in der erwähnten US-PS 43 03 860 beschrie­ ben und zum Beispiel auch als CCD-Anordnungen bekannt sind. Zum Beispiel können 1024 solcher Fotodioden auf einer Länge von nur etwa 25 mm nebeneinander angeordnet werden; sie weisen dann eine Breite von etwa 0,025 mm und eine Länge von zur Zeit 0,025 mm bis 2,5 mm auf.

Die seitlichen Abstände benachbarter Szintillatoren sind so groß wie die Breite der sie voneinander trennenden Stegwände der die Szintillatoren aufnehmenden Trägerplatte. Durch Verwendung geeig­ neter Materialien für die Trägerplatte, wie z.B. das hierfür be­ vorzugte Silizium - aber auch Glas, Keramik etc. - und die Aus­ wahl eines geeigneten Herstellungsverfahrens für die erfindungs­ gemäßen, in der Trägerplatte zur Aufnahme der Szintillatoren vor­ gesehenen Kammern, wie z.B. das Herstellen solcher Kammern in Form von durch Sägen hergestellten Nuten, oder im Ätzverfahren hergestellten Kammern, können außerordentlich schmale Stegwände realisiert werden, z.B. in einer Breite von 5 bis 10 µm. Bei mechanischer Bearbeitung der Trägerplatte mit einer Säge lassen sich durch Verwendung geeigneter Sägeblattprofile verschiedenste Querschnitte der Sägespur erreichen. Mit sogenannten Wafersägen, bei denen schnellaufende mit Diamantstaub belegte Sägeblätter verwendet werden, lassen sich rechteckförmige Vertiefungen mit Aspektverhältnissen (Breite/Tiefe) unterhalb von 0,1 bei Schnitt­ breiten unterhalb von 50 µm erreichen. Dieses Verfahren eignet sich für verschiedene Materialien, wie z.B. Silizium, Glas, Kera­ mik, etc. Naßchemische anisotrope Ätzung von einkristallinem Substratmaterial ist besonders geeignet bei der Verwendung von Silizium.

Die Stegwände bilden nicht nur die Wandungen benachbarter Kam­ mern, sondern sie verhindern - bei entsprechender Materialauswahl - auch das Austreten des in der Kammer durch Umwandlung erzeugten Lichtes an anderen Seitenflächen des Szintillators als der mit dem Detektor optisch gekoppelten Seitenfläche des Szintillators. Hierdurch wird eine wesentliche Verbesserung der Ortsauflösung im Vergleich zu der aus der US-PS 43 03 860 bekannten Anordnung er­ reicht. Auch für diesen Zweck hat sich Silizium als Material für die Trägerplatte als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die äußere Form der Szintillatoren und - dementsprechend - die Form der Wandungen der Kammern in der Trägerplatte kann grund­ sätzlich frei gewählt werden. Jeder Szintillator muß lediglich eine Eintrittsfläche für die Röntgen- oder Gammastrahlung und ei­ ne Austrittsfläche für das durch Umwandlung entstandene Licht für dessen Übertritt in einen Detektor aufweisen, wobei die erwähnte Eintrittsfläche und die erwähnte Austrittsfläche einen Winkel miteinander bilden, vorzugsweise einen Winkel von etwa 90°, und wobei zumindest die Austrittsfläche eine längliche Form hat, d.h. länger als breit ist, wobei die Breite der Eintrittsfläche im we­ sentlichen der Breite der Austrittsfläche entspricht, während die Höhe der Eintrittsfläche in der Regel nur so groß wie die Breite der Eintrittsfläche ist, also wesentlich geringer als die Länge der Austrittsfläche. Aus diesen Forderungen ergibt sich ein lang­ gestreckter Szintillator, der zumindest eine erste Stirnfläche aufweist, die als Eintrittsfläche dient und der eine erste Sei­ tenfläche aufweist, die als Austrittsfläche dient. Zur Erzielung einer möglichst großen Nachweiswahrscheinlichkeit und bestmögli­ chen Ortsauflösung empfiehlt sich ein Szintillator in Quaderform mit vorzugsweise nahezu quadratischem Querschnitt; optimal ist ein solcher Querschnitt, wenn zwei benachbarte Ecken - wie bei einem "U" - abgerundet sind, wobei die runden Kanten der Aus­ trittsfläche jedes Szintillators gegenüberliegen. Ein solcher quaderförmiger Szintillator hat eine erste und eine zweite Stirn­ fläche, wobei die Röntgen- oder Gammastrahlung allerdings nur an einer, hier als erste bezeichnete Stirnfläche in den Szintillator eintritt. Von den vier Seitenflächen eines solchen Quaders hat nur eine einzige die Funktion der hier als erste Seitenfläche be­ zeichneten Austrittsfläche für das umgewandelte Licht, während die übrigen Seitenflächen an das Material der Trägerplatte an­ grenzen. Demnach befindet sich die Austrittsfläche an der minde­ stens einen in Bezug auf die Trägerplatte offenen Fläche jeder Kammer.

Die Kammern können an ihren stirnseitigen Enden offen oder ge­ schlossen sein. An den, den Eintrittsflächen der Szintillatoren zugeordneten Stirnflächen, sollten die Kammern allerdings nur dann ebenfalls offen sein, wenn das Material der Trägerplatte nur unzureichend von der Röntgen- oder Gammastrahlung durchdringbar ist. In diesem Sinne stellen die erfindungsgemäßen Kammern paral­ lel nebeneinander angeordnete Ausnehmungen in einer Oberfläche der Trägerplatte dar. Sofern beide Stirnflächen der Kammern offen sind, werden diese Kammern nachfolgend als "Nuten" bezeichnet, wie sie etwa durch Sägen mit länglichen Sägeblättern herstellbar sind. Bei stirnseitig geschlossenen Kammern würden diese vorzugs­ weise durch ein Ätzverfahren hergestellt.

Grundsätzlich ist es denkbar, daß sich nur ein Teil der Kammern parallel zur Einfallrichtung der Röntgen- oder Gammastrahlen er­ strecken, während andere Kammern einen zunehmend größer werdenden Winkel mit dieser Einfallrichtung bilden; dies ist bereits aus der US-PS 43 03 860 bekannt. Vorzugsweise erstrecken sich die Kammern aber alle im wesentlichen parallel zur Einfallrichtung der Röntgen- oder Gammastrahlen.

Die bestmögliche Ortsauflösung des erfindungsgemäßen Röntgen­ strahlungsbilddetektors wird dann erreicht, wenn der Mittenab­ stand benachbarter Kammern gleich dem Mittenabstand benachbarter Detektoren ist.

Ein erfindungsgemäßer Röntgenstrahlungsbilddetektor ist zeilen­ förmig aufgebaut, so daß nur eine entsprechend große Bildzeile eines Röntgenstrahlungsbildes zeitgleich erfaßt werden kann. Soll hingegen ein zweidimensionales Röntgenstrahlungsbild erfaßt wer­ den, so muß der Röntgenstrahlungsbilddetektor quer zu seiner Zei­ lenerstreckung relativ zu dem Röntgenstrahlungsbild bewegt wer­ den. In diesem Fall wird die Ortsauflösung in der Bewegungsrich­ tung durch die Dicke der Szintillatoren bestimmt, d.h. ihre Ab­ messung parallel zur Normalen-Richtung ihrer Lichtaustrittsflä­ che. Je geringer diese Dicke ist, um so höher kann zwar die Orts­ auflösung sein, doch um so geringer ist dann auch die Nachweis­ wahrscheinlichkeit für die einfallenden Röntgen- oder Gammastrah­ len. Insofern stellt ein quadratischer Querschnitt der Eintritts­ fläche jedes Szintillators in der Regel den bestmöglichen Kompro­ miß dar. Wenn die Energie der nachzuweisenden Röntgen- oder Gam­ mastrahlung besonders hoch ist, z.B. oberhalb 1 MeV, so empfiehlt es sich, als Mittenabstand benachbarter Kammern ein ganzes Viel­ faches des Mittenabstandes benachbarter Detektoren sowie auch ei­ ne entsprechend große Szintillatordicke auszuwählen.

Die optische Kopplung zwischen den Szintillatoren und den Detek­ toren kann, wie in der US-PS 43 03 860 beschrieben, mittels eines entsprechenden Kittes unter unmittelbarer Zusammenfügung beider Teile erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Kopplung aber unter Zwi­ schenfügung einer sogenannten Fiberglasoptik, wie sie unter ande­ rem in der EP 01 43 205 A1 beschrieben wurde. Eine solche Fiber­ glasoptik besteht aus einer Vielzahl enggebündelter lichtleiten­ der Fasern, die jeweils eine gemeinsame Lichteintritts- und Lichtaustrittsebene bilden. Die einzelnen lichtleitenden Fasern haben also die Eigenschaft zum räumlich differenzierten gerichte­ ten Weiterleiten von Licht von der stirnseitigen Eintrittsfläche bis zur Austrittsfläche an dem anderen Stirnende. Eine solche Fi­ berglasoptik erleichtert nicht nur den Austausch etwa defekter Einzelelemente des Röntgenstrahlungsbilddetektors, sondern ermög­ licht es, die Szintillatoren von den Detektoren soweit zu beab­ standen, daß die Detektoren von der Röntgen- oder Gammastrahlung wirkungsvoll abgeschirmt werden können.

Ein erfindungsgemäßer Röntgenstrahlungsbilddetektor wird vorzugs­ weise dadurch hergestellt, daß zunächst die Kammern von ihrer of­ fenen Seitenfläche her durch Sägen oder Ätzen in die Trägerplatte eingebracht und nachfolgend mit je einem Szintillator ausgefüllt werden und schließlich die Trägerplatte an der offenen Seite ih­ rer Kammern mit den Detektoren optisch gekoppelt wird. Die Trä­ gerplatte dient also als (Negativ)-Form zum Herstellen der Szin­ tillatoren, ferner als Arbeitshilfe zum einfachen und lagegenauen Zuordnen der Szintillatoren zu den Detektoren und schließlich als Abschirmung der Szintillatoren gegen Lichtaustritt an denjenigen Seitenflächen. an denen ein solcher Lichtaustritt unerwünscht ist.

Erfindungsgemäße Kammern haben eine Länge von mindestens 1,0 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm, eine Breite zwischen 0,005 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,025 und 0,1 mm, und eine Tiefe zwi­ schen 0,001 und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 mm. Die Breite der zwischen den Kammern gebildeten Stege aus dem Ma­ terial der Trägerplatte sollte so gering wie möglich sein. Der­ zeit sind Stege mit einer minimalen Dicke von 0,005 mm realisier­ bar.

Die vorgenannten, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile bzw. Verfahrensschritte unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption bzw. den Verfahrensbe­ dingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien unein­ geschränkt Anwendung finden können. Weitere Einzelheiten, Merkma­ le und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform und Herstellungsweise eines er­ findungsgemäßen Röntgenstrahlungsbilddetektors dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahlungsbilddetektor in perspektivischer Ansicht einer Stirnfläche - schematisiert und zum Teil aufgebrochen -;

Fig. 2 von einem erfindungsgemäßen Röntgenstrahlungsbilddetektor eine Trägerplatte mit zwei unterschiedlichen Kammern - ausschnittsweise - ;

Fig. 3 von einem weiteren Röntgenstrahlungsbilddetektor Stirnan­ sichten einer Trägerplatte mit verschieden großen Szintil­ latoren, sowie

Fig. 4 eine schematische Darstellung der nacheinanderfolgenden Arbeitsschritte beim Herstellen der Kammern in einer Trägerplatte.

Der Röntgenstrahlungsbilddetektor gemäß Fig. 1 besteht aus Szin­ tillatoren 1 zum Umwandeln von Röntgen- oder Gammastrahlung in Licht, insbesondere sichtbares Licht sowie aus Detektoren 2 zum Umwandeln des von den Szintillatoren 1 ausgesandten Lichtes in e­ lektrische Signale in Form einer Fotodiodenreihe und schließlich einer Fiberglasoptik 3 µm räumlich differenzierten Weiterleiten des von den Szintillatoren 1 ausgestrahlten Lichtes auf die den einzelnen Szintillatoren zugeordneten Detektoren 2. Letztlich be­ steht der Röntgenstrahlungsbilddetektor noch aus einer Träger­ platte 4, welche die Szintillatoren 1 aufnimmt.

Wie im einzelnen der Fig. 2 näher entnehmbar, weist die flache, beispielsweise 0,8 mm starke Trägerplatte 4 in ihre Oberfläche 4 A durch Sägen oder Ätzen eingebrachte Kammern 5 auf, die mit je ei­ nem Szintillator 1 ausgefüllt ist. Die in Fig. 2 unten darge­ stellte Kammer ist - im Gegensatz zu der darüber dargestellten Kammer - noch nicht von einem Szintillator ausgefüllt und ledig­ lich an ihrer linken Stirnfläche 5 B offen, während sie an der ge­ genüberliegenden Stirnfläche (in der Figur rechts) geschlossen ist. Demgegenüber ist die darüberliegend dargestellte Kammer eine durch Sägen hergestellte Nut mit etwa quadratischem Querschnitt; diese Kammer ist an beiden Stirnflächen 5 B sowie in der Oberflä­ che 4 A der Tragplatte 4 offen und bereits mit einem Szintillator 1 gefüllt. Üblicherweise sind natürlich alle Kammern in einer Trägerplatte in gleicher Weise hergestellt, geformt und mit je einem Szintillator ausgefüllt. Auf diese Weise ist zumindest eine als Eintrittsfläche dienende erste Stirnfläche 1 B (siehe Fig. 1 und 3) sowie eine als Austrittsfläche dienende erste Seitenflä­ che 1 A jedes Szintillators nicht vom Material der Trägerplatte 4 abgedeckt. Demgegenüber sind die zweiten Seitenflächen 1 C vom Ma­ terial der Trägerplatte 4 abgedeckt. Zwischen benachbarten Szin­ tillatoren 1 bzw. Kammern 5 bleiben Stegwände 4 B aus dem Material der Trägerplatte 4 stehen.

Aus Fig. 3 ist schließlich entnehmbar, wie eine Detektorenanord­ nung 2 A mit Detektoren 2 ohne Zwischenfügung einer Fiberglasoptik lediglich mit einer Zwischenlage von optischem Kitt 6 mit einer Trägerplatte 4 und den von ihr aufgenommenen Szintillatoren 1 op­ tisch gekoppelt sein kann. Die vier dargestellten Ausführungsva­ rianten zeigen von links nach rechts: Erstens eine Anordnung für höchste Ortsauflösung auch für zweidimensionale Röntgenstrah­ lungsbilder, zweitens eine Anordnung für höchste Ortsauflösung bei zeilenförmigen Röntgenstrahlungsbildern, bei der die Kammern 5 besonders tief, d.h. die Szintillatoren im Vergleich zu ihrer Breite besonders dick sind; drittens und viertens Anordnungen für geringere Ortsauflösungen, aber geeignet für Röntgen- oder Gamma­ strahlungen besonders hoher Energie. Ganz links ist noch ein Szintillator mit U-förmigem Querschnitt dargestellt.

Aufgrund der Kristallsymmetrie eignet sich für die Trägerplatte besonders Silizium mit (110)-Oberflächenorientierung. Hier verlaufen einige der ätzbegrenzenden Kristallwände senkrecht zur Oberfläche, so daß sich Kanäle (Kammern) mit rechteckigem Quer­ schnitt und sehr hohem Aspektverhältnis herstellen lassen. Das Aspektverhältnis kann deutlich kleiner als 1/50 sein. Die Öffnung der Kanäle wird dabei im wesentlichen durch die begleitenden Lithographieschritte bestimmt und kann bis in den sub-µm Bereich hineinragen. Der Prozeßablauf zur Herstellung der Kanäle in Sili­ ziumsubstraten mit den Methoden der Mikromechanik ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Er besteht aus folgenden Einzelschrit­ ten:

• a) (110) -Siliziumwafer 7 als Substrat;
• b) Abscheiden einer Passivierungsschicht 8 (z.B. Si-Nitrid), vorzugsweise auch auf der Kristallunterseite,
• c) Beschichten mit Fotolack 9;
• d) Strukturierung des Lacks durch einen Lithographieschritt;
• e) Ätzen der Passivierungsschicht in den lackfreien Gebieten 10;
• f) Anisotropes Ätzen des Substratmaterials (hier eignen sich beispielsweise Ätzflüssigkeiten auf der Basis von KOH-Wasser Gemischen).

Als alternative Herstellungsverfahren zur Herstellung von Kammern werden weiter empfohlen:

• - Photonenunterstützte naßchemische Ätzprozesse. Hierunter sind Ätzprozesse zu verstehen, die durch photolytische und/oder photothermische Prozesse bestimmt werden. Unter Zuhilfenahme einer geeigneten Lichtquelle und Beleuchtungseinrichtung ist das geätzte Muster das Abbild des belichteten Bereiches.
• - Röntgentiefenlithographie und galvanische Abformung (LIGA). Diese Technik nutzt die große Tiefenschärfe von Synchroton­ strahlung, um dicke Lackschichten zu belichten. Nach dem Ent­ wickeln können die lackfreien Gebiete mit galvanischen Metho­ den mit einem Metall aufgefüllt werden, so daß nach dem Ent­ fernen des Lackes die Metallstrukturen zurückbleiben.
• - Trockenätzprozesse. Diese sind geeignet, tiefe Strukturen in Silizium zu erzeugen. Zunächst wird die gewünschte laterale Form der Kammern durch Fotolithographieprozesse auf die Sili­ ziumscheibe bzw. auf eine ätzresistente Zwischenschicht über­ tragen. Diese Zwischenschicht schützt das darunterliegende Substratmaterial vor dem Angriff während des Ätzvorganges. Bei guter Prozeßführung lassen sich so Ätzgruben (Kammern) erzeu­ gen, die durch nahezu senkrecht zur Oberfläche verlaufende Seitenwände gekennzeichnet sind.

Bezugszeichenliste

 1 Szintillatoren
 1 A erste Seitenfläche (Austrittsfläche)
 1 B erste Stirnfläche (Eintrittsfläche)
 1 C zweite Seitenfläche
 2 Detektoren
 2 A Diodenanordnung
 3 Fiberglasoptik
 4 Trägerplatte
 4 A Oberfläche
 4 B Stegwand
 5 Kammer
 6 optischer Kitt
 7 Si-Wafer
 8 Passivierungsschicht
 9 Fotolack
10 lackfreie Gebiete

Claims (10)

1. Röntgenstrahlungsbilddetektor, bestehend aus Szintillatoren (1) zum Umwandeln von Röntgen- oder Gammastrahlung in Licht relativ größerer Wellenlänge und Detektoren (2) zum Umwandeln des Lichtes in elektrische Signale, bei dem

• - die Szintillatoren (1) zumindest eine erste Stirnfläche (1 B) und mehrere zu dieser Stirnfläche im Winkel angeordne­ te Seitenflächen (1 A und 1 C) aufweisen und stirnseitig der Röntgen- oder Gammastrahlung ausgesetzt sind, so daß die Röntgen- oder Gammastrahlung auf ihrem Weg innerhalb der Szintillatoren (1) zunehmend in das Licht umgewandelt wird,
• - das Licht aus jeweils einer ersten der Seitenflächen (1 A) des Szintillators (1) aus diesem austritt,
• - entlang der ersten Seitenflächen (1 A) der Szintillatoren (1) die Detektoren (2) derart angeordnet sind, daß sie das austretende Licht so vollständig wie möglich aufnehmen und in ein elektrisches Signal umwandeln und
• - die Detektoren (2) in zumindest einer Reihe dicht nebenein­ ander angeordnet sind und derart an die Szintillatoren (1) optisch gekoppelt sind, daß sie eine zeilenförmige Ortsauf­ lösung des Röntgen- oder Gammastrahlungsbildes gestatten, dadurch gekennzeichnet,
  daß die benachbarten Szintillatoren (1) mit seitlichem Ab­ stand voneinander getrennt angeordnet sind und die so vonein­ ander getrennten Flächen zweite Seitenflächen (1 C) der Szin­ tillatoren (1) bilden
  daß der Röntgenstrahlungsbilddetektor ferner eine Trägerplat­ te (4) mit voneinander getrennten, in einer Reihe nebeneinan­ der angeordneten, zumindestens einseitig offenen Kammern (5) aufweist, jede Kammer (5) von einem Szintillator (1) ausge­ füllt ist und die Trägerplatte (4) derart angeordnet ist, daß die ersten Stirnflächen (1 B) der Szintillatoren (1) der Rönt­ gen- oder Gammastrahlung aussetzbar sind und die ersten Sei­ tenflächen (1 A) der Szintillatoren (1) mit mindestens einem Detektor (2) optisch koppelbar sind und
  daß die Kammern (5) derart in der Trägerplatte (4) angeord­ net sind, daß aus dem Material der Trägerplatte (4) Stegwän­ de (4 B) gebildet werden und die Stegwände (4 B) benachbarte Szintillatoren (1) voneinander trennen.

2. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trägerplatte (4) aus Silizium besteht.

3. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammern (5) parallel zueinan­ der angeordnet sind.

4. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammern (5) im we­ sentlichen parallel zur Einfallrichtung der Röntgen- oder Gammastrahlen erstrecken.

5. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (5) zumindest in der Einfallebene der Röntgen- oder Gammastrahlen offene Stirnflächen (5 B) aufweisen.

6. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand benachbar­ ter Kammern (5) gleich dem Mittenabstand benachbarter Detek­ toren (2) ist.

7. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand benachbar­ ter Kammern (5) gleich einem ganzen Vielfachen des Mitten­ abstandes benachbarter Detektoren (2) ist.

8. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Szintillatoren (1) unter Zwischenfügung einer Fiberglasoptik (3) mit den Detektoren (2) optisch gekoppelt sind.

9. Röntgenstrahlungsbilddetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kammern (5) mindestens 1,0 mm, die Breite der Kammern (5) zwischen 0,005 und 0,5 mm und die Tiefe der Kammern (5) zwischen 0,001 und 1,0 mm beträgt.

10. Verfahren zum Herstellen eines Röntgenstrahlungsbilddetek­ tors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern durch Sägen oder Ätzen in die Trägerplatte ein­ gebracht und nachfolgend mit je einem Szintillator ausge­ füllt werden und schließlich die Trägerplatte an der offenen Flachseite ihrer Kammern mit den Detektoren optisch gekop­ pelt wird.