DE4031424A1 - Strahlungsermittlungsschaltung fuer einen roentgenstrahl-ct-scanner und system zum erfassung von daten solcher schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsermittlungsschaltung für einen Röntgenstrahl-CT-Scanner und ein Datenerfassungs­ system zum Erfassen der Ermittlungsergebnisse einer Mehrzahl solcher Strahlungsermittlungsschaltungen.

Bei einem Röntgenstrahl-CT-Scanner wird ein fächerförmiger Röntgenstrahl, der von einer Röntgenröhre ausgestrahlt und durch einen Kollimator geformt wird, durch ein Objekt gelei­ tet, das in einem Belichtungsbereich angeordnet ist, und er wird von einer Mehrzahl von Röntgendetektoren detektiert, die so angeordnet sind, daß sie der Röntgenröhre gegenüberstehen.

Die Ausgangsströme der verschiedenen Detektoren werden als Ladungsinformation während einer kurzen Meßperiode inte­ griert. Die Messung wird wiederholt, während die Orte der Röntgenröhre und des Detektorarrays um das Objekt um jeweils kleine Winkel gedreht werden. Paralleldaten der jeweiligen Messungen sind Projektionsdaten von Scheiben des Objekts un­ ter dem jeweiligen Winkel. Eine Mehrzahl von Projektionsdaten wird aufeinanderfolgend erhalten. Derartige Paralleldaten werden durch das Datenerfassungssystem für jede Messung ge­ sammelt, und die gesammelten Daten werden aufeinanderfolgend durch einen A/D-Wandler digitalisiert, durch einen Computer analysiert und in ein Bild rückgewandelt, um ein Röntgen­ strahltomogramm des Objektes zu erzeugen.

JP-A-61-2 63 441 zeigt ein bekanntes Datenerfassungssystem. Bei diesem System wird, wie in Fig. 9 dargestellt, das Stromaus­ gangssignal von einem Röntgendetektor (Xe-Kammer) ohne Ver­ lust genutzt, so daß das Stromausgangssignal vom Röntgen­ detektor als Ladung während einer Meßperiode integriert wird, was dann in eine Spannung gewandelt wird.

In Fig. 9 besteht ein Integrator 7-i aus Schaltern S1i, S2i und S3i und einem Integrationskondensator Csi. Es sind so viele Integratoren vorhanden, wie es der Zahl von Röntgen­ detektoren entspricht. Ein Ladungs/Spannungs-Konverter 8 be­ steht aus einem Operationsverstärker OP1, Schaltern SW4 und SW7, einem Haltekondensator C_H und einer Offsetkompensations­ schaltung 9. Im Ladungs/Spannungs-Konverter werden die Schal­ ter S1i und S3i geöffnet und der Schalter S2i wird geschlos­ sen, um das Stromausgangssignal des Detektors im Integra­ tionskondensator Csi während der Meßperiode zu integrieren. Dann wird der Schalter S1i geschlossen und der Schalter S2i geöffnet. Anschließend werden die Schalter S3i der jeweiligen lntegrationsschaltungen aufeinander geschlossen und geöffnet, um die Ladungen des Integrationskondensators Csi zum Halte­ kondensator C_H zu übertragen, um die Ladung in eine Spannung zu wandeln.

Beim Stand der Technik gilt gemäß der folgenden Gleichung (1), daß dann, wenn das Stromausgangssignal von einem Röntgen­ detektor I_i und eine Meßperiode t ist, die im Integrations­ kondensator Csi erzeugte Ausgangsspannung V einen Maximal­ wert V_max annimmt, wenn I_i maximal ist:

V_max = (I_i · t)/C (1)

wobei C die Kapazität des Integrationskondensators Csi ist.

Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit des Röntgenstrahl-CT-Scanners zunimmt, verkürzt sich die Meßperiode t und die Spannung V_max wird kleiner. Da V_max die Genauigkeit der Daten beeinflußt, sollte die Maximalamplitude beibehalten werden. Zu diesem Zweck muß entweder der Maximalwert I_imax des Stromausgangs­ signals I_i des Röntgendetektors erhöht werden, oder die Kapa­ zität C des Integrationskondensators Csi muß erniedrigt wer­ den.

Es ist jedoch schwierig, I_imax zu erhöhen, da dieser Wert durch den Wirkungsgrad des Detektors begrenzt ist. Da ande­ rerseits die Kapazität C durch den Ladungsdurchgriff durch eine Streukapazität C_SW des mit den Integrationskondensator Csi verbundenen Schalters beeinflußt ist, verstärkt ein Ver­ ringern der Kapazität C den vorstehend genannten Einfluß.

Dementsprechend nimmt V_max mit der Abnahme der Meßperiode t ab, und der Dynamikbereich der Ausgangsspannung des Integra­ tionskondensators nimmt ab. Infolgedessen verringert sich die Genauigkeit der Projektionsdaten.

Wenn ein herkömmlicher Festkörperdetektor als Röntgendetektor verwendet wird, der aus einem Szintillator und einer Photo­ diode besteht, wird das Stromausgangssignal von der Photo­ diode aufgrund der Änderung einer Vorspannung nichtlinear.

Wenn ein Detektor dieses Typs beim bekannten Datenerfassungs­ system eingesetzt wird, wird die Integrationsschaltung direkt mit der Photodiode verbunden. Infolgedessen ändert sich die Vorspannung der Photodiode, wenn sich die Ladespannung des Integrationskondensators mit dem Stromausgangssignal der Photodiode im Detektor ändert. Dadurch wird das Detektoraus­ gangssignal nichtlinear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungs­ ermittlungsschaltung anzugeben, die eine Ausgangsspannung mit hoher Genauigkeit und großem Dynamikbereich auch bei Verrin­ gern der Meßperiode liefert.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsermittlungsschaltung anzugeben, die keine Verände­ rung der Vorspannung einer Photodiode verursacht und die die Linearität der Ausgangsspannung aufrechterhalten kann. Wei­ terhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Datener­ fassungssystem anzugeben, das Ausgangsdaten aus einer Mehr­ kanalstrahlungsdetektoranordnung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erfassen kann.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgenstrahl- CT-Scanner anzugeben, der auch bei einer Verringerung der Meßperiode ein hochgenaues Röntgenstrahltomogramm liefern kann.

Eine erfindungsgemäße Strahlungsermittlungsschaltung weist einen Strahlungsdekektor mit einer ersten Wandlungseinrich­ tung auf, zum Wandeln eines Strahlungssignals in ein Licht­ signal, und eine zweite Wandlungseinrichtung zum photoelek­ trischen Wandeln des Lichtsignals aus der ersten Wandlungs­ einrichtung, einen Stromverstärker zum Verstärken des Strom­ ausgangssignals von einem Stromausgang des Strahlungsdetek­ tors und einen Integrator zum Integrieren des Ausgangssig­ nals vom Stromverstärker.

Ein erfindungsgemäßes Datenerfassungssystem weist mehrere Datenermittlungsschaltungen auf, von denen jede einen Strom­ verstärker und einen Integrator aufweist, eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Auswählen der Ladungsausgangssignale von den Integratoren und eine Einrichtung zum aufeinander­ folgenden Wandeln der von der Auswahleinrichtung aufeinander­ folgenden ausgegebenen Ladungsausgangssignale in Spannungen.

Die erfindungsgemäße Strahlungsermittlungsschaltung weist zum Ermöglichen eines Verringerns der Datenerfassungsperiode t einen Stromverstärker auf, zum Verstärken des Ausgangssignal­ stroms I_i des Röntgendetektors, um dadurch den Dynamikbereich der Integratorausgangsspannung V (siehe Formel (1)) zu ge­ währleisten. Daher muß die Kapazität des Integrationskonden­ sators nicht verringert werden, wodurch keine Zunahme des La­ dungsdurchgriffs aufgrund eines Schaltelements im Integrator verursacht wird.

Der Stromverstärker besteht aus einem Operationsverstärker, einem Rückkopplungswiderstand, einem Verstärkungswiderstand und einem Transistor in Basisschaltung, so daß der Eingangs­ anschluß des Stromverstärkers immer virtuell auf konstantem Vorspannungspegel, wie dem einer Spannungsversorgung oder Masse, liegt. Infolgedessen ist der Ausgangsanschluß des De­ tektors fest vorgespannt, und die Abhängigkeit der Photodiode am Ausgangsanschluß von der Vorspannung kann vernachlässigt werden, und die Linearität der Photodiode wird sichergestellt. Darüber hinaus ist das Problem eines Ausfalls der Photodiode, der auftreten kann, wenn der Ausgangsstrom vom Detektor zu­ nimmt, gelöst.

Durch ein Datenerfassungssystem, das eine vorstehend be­ schriebene Strahlungsermittlungsschaltung nutzt, und einem Röntgenstrahl-CT-Scanner, der ein Tomogramm eines Objektes auf Grundlage der Daten vom Datenerfassungssystem liefert, wird ein Tomogramm hoher Qualität auf Grundlage der ermittel­ ten Strahlungsdaten erzielt, die mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision erfaßt wurden. Die Erfindung wird im fol­ genden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausfüh­ rungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung eines Ausführungsbeispiels eines er­ findungsgemäßen Datenerfassungssystems;

Fig. 2, 3 und 6 Anordnungen jeweils einer Strahlungsermitt­ lungsschaltung, die eine Komponente des Datenerfassungs­ systems ist;

Fig. 4 und 5 Anordnungen von Stromverstärkern;

Fig. 7 eine Anordnung eines Röntgendetektors;

Fig. 8 eine Anordnung eines Röntgenstrahl-CT-Scanners; und

Fig. 9 eine Anordnung eines bekannten Datenerfassungs­ systems.

Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Datenerfassungssystems. Es sind Mehrkanal- Röntgendetektoren 1-1 bis 1-n vorhanden, die einer Röntgen­ röhre gegenüberstehen, Stromverstärker 2-1 bis 2-n, die je­ weils den Mehrkanal-Röntgendetektoren 1-1 bis 1-n zugeordnet sind, Integratoren 3-1 bis 3-n, die jeweils den Mehrkanal- Röntgendetektoren 1-1 bis 1-n zugeordnet sind, ein Multi­ plexer 4 und ein Ladungs/Spannungs-Konverter 5.

Jeder der Integratoren 3-1 bis 3-n besteht aus einem Schalter S1, der zwischen einem Eingangsanschluß und Masse liegt, einem Schalter S2, der zwischen dem Eingangs- und einem Aus­ gangsanschluß liegt, und einem Kondensator C, der zwischen dem Ausgangsanschluß und Masse liegt. Der Multiplexer 4 be­ steht aus n Schaltern S31 bis S3n, deren jeweils einer An­ schluß mit einem Integratorausgangsanschluß verbunden ist. Die anderen Anschlüsse liegen an einer gemeinsamen Leitung. Der Ladungs/Spannungs-Wandler 5 besteht aus einem Operations­ verstärker OPA mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der mit der Multiplexersammelleitung in Verbindung steht. Sein Ausgangsanschluß ist mit dem Ausgangsanschluß der Schaltung verbunden. Der nichtinvertierende Eingang liegt auf Masse. Zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß und dem Aus­ gangsanschluß liegt eine Parallelschaltung eines Kondensators C_H und eines Schalters S5.

Die Stromverstärker 2-1 bis 2-n werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Der Stromverstärker besteht aus einem Operationsverstärker 20, einem Rückkopplungswiderstand 22 (R1), einem Verstärkungswiderstand 23 (R2) und einem PNP- Transistor 21. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 20 ist mit einer Spannungsquelle 24 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Operations­ verstärkers ist an den Röntgendetektor 1 und einen Anschluß des Rückkopplungswiderstandes 22 angeschlossen. Der andere Anschluß des Rückkopplungswiderstandes 22 steht mit dem Ver­ stärkungswiderstand 23 und dem Emitter des PNP-Transistors 21 in Verbindung. Der andere Anschluß des Verstärkungswiderstan­ des 23 ist mit der Spannungsversorgung 24 verbunden. Die Basis des PNP-Transistors 21 ist an den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 20 angeschlossen. Das Ausgangssignal vom Stromverstärker wird am Kollektor des PNP-Transistors 21 abgegriffen.

Die Funktion wird nun erläutert. Der Röntgendetektor 1 ist durch eine Äquivalenzstromquelle 25 ersetzt, die einen Sig­ nalstrom I_i liefert. Der gesamte Detektorstrom I_i fließt durch den Rückkopplungswiderstand 22 und verursacht an diesem einen Spannungsabfall. (R1xI_i) gegen die Spannungsversorgung 24 am Verbindungspunkt zwischen dem Rückkopplungswiderstand 22 und dem Verstärkungswiderstand 23. Abhängig vom Spannungs­ abfall fließt ein Strom (R1xI_i/R2) durch den Verstärkungs­ widerstand 23. Infolgedessen fließt ein Strom I₀′ zum Emitter des PNP-Transistors 21.

I₀′ = (1 + (R1/R2)) · I_i (2)

Das Stromverstärkerausgangssignal I₀ ist gegeben durch

I₀ = α (1 + (R1/R2)) · I_i (3)

wobei α der Stromverstärkungsfaktor des PNP-Transistors 21 im Fall einer Basisschaltung ist.

In jedem der Integratoren 3-1 bis 3-n wird während der Inte­ grationsperiode der Schalter S1 geöffnet und der Schalter S2 geschlossen, um das Stromverstärkerausgangssignal I₀ im Kon­ densator C zu integrieren. Während der Halteperiode wird der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet, um die Ladung zu halten. Der Multiplexer 4 öffnet und schließt auf­ einanderfolgend die Schalter S31 bis S3n, um die in den Inte­ gratoren 3-1 bis 3-n gehaltenen Ladungen in den Ladungs/Span­ nungs-Wandler 5 zu übertragen. Der Ladungs/Spannungs-Wandler 5 öffnet den Schalter 5 während ein Schalter des Multiplexers 4 schließt, um die in einem Integrator integrierte Ladung zur Spannungswandlung in den Haltekondensator C_H zu übertragen. Die Ladung des Haltekondensators C_H wird durch Schließen des Schalters S5 entladen, während alle Schalter des Multiplexers 4 offen sind.

Wie oben beschrieben, ist die Beziehung zwischen dem Strom­ ausgangssignal I_i des Detektors, der Integrationszeitspanne t des Integrators und der Ausgangsspannung V die folgende

V = (I_i · t)/C.

Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit zunimmt und die Integrations­ periode auf t′ (= t/m) verringert wird, gilt für die Aus­ gangsspannung

V = (I₀ · t′)/C
= α (1 + (R1/R2)) · I_i · (t/m)/C
= (α/m) (1 + (R1/R2)) · (I_i · t)/C (4)

wobei I₀ der verstärkte Wert von I_i ist. Wenn R1/R2 so ge­ wählt wird, daß α/m (1 + (R1/R2)) = 1, wird die Ausgangsspan­ nung V_max erhalten, ohne daß die Kapazität des Integrations­ kondensators C geändert wird.

Mit dieser Anordnung wird ein ausreichend großer Dynamikbe­ reich am Integratorausgang sichergestellt, ohne daß die Kapa­ zität des Integrationskondensators wegen eines Erhöhens der Arbeitsgeschwindigkeit des Röntgenstrahl-CT-Scanners erhöht werden muß. Dadurch wird ein Erhöhen des Ladungsdurchgriffs aufgrund der mit dem Integrationskondensator verbundenen Streukapazität vermieden. Infolgedessen wird Datenerfassung mit hoher Präzision und Linearität erzielt.

Da der Ausgangsanschluß des Röntgendetektors unabhängig vom Ausgangsstrom auf konstanter Vorspannung gehalten wird, bleibt die Linearität des Detektors aufrechterhalten. Durch bloßes Hinzufügen des Operationsverstärkers, der zwei Wider­ stände und des Transistors werden also schneller Betrieb, hohe Präzision und hohe Linearität erzielt. Beim vorstehend genannten Festkörperdetektor können die Photodiode in der Ausgangsstufe und der Stromverstärker auf einem Wafer erzeugt werden, um mechanisch und elektrisch hervorgerufene Störsig­ nale zu verringern, die beim bekannten System durch eine Lei­ tung erzeugt wurden, die die Photodiode mit dem Datenerfas­ sungssystem verbindet. Die Ein-Chip-Ausführung ist für hohe Präzision wie auch für Kostenerniedrigung von Vorteil.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Fig. 3 erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist der PNP- Transistor im Stromverstärker gemäß dem vorigen Ausführungs­ beispiel durch einen P-Kanal-FET 31 ersetzt. Dadurch wird der Einfluß des Nichtlinearitätseffekts im Stromverstärkungs­ faktor bei geerdeter Basis des bipolaren Transistors beim Be­ triebsstrom vermieden, was zu weiterer Verbesserung der Ge­ nauigkeit führt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Fig. 4 und 5 näher beschrieben. In Fig. 4 ist eine Vor­ spannungsquelle 40 (V_B) mit dem Operationsverstärker 20 im Stromverstärker des ersten Ausführungsbeispiels verbunden, wobei die Vorspannungsquelle 40 so zwischen der Spannungsver­ sorgung 24 und dem nichtinvertierenden Eingang liegt, daß der negative Pol mit dem Operationsverstärker verbunden ist. In­ folgedessen fällt das Potential am Verbindungspunkt zwischen dem Rückkopplungswiderstand 22 und dem Verstärkungswiderstand 23 um V_B gegenüber dem Wert von der Spannungsversorgung 24, so daß ein Strom (V_B/R2) durch den Verstärkungswiderstand 23 und den PNP-Transistor 21 fließt. Bei der Variante gemäß Fig. 5 ist eine von der Spannungsversorgung 24 versorgte Kon­ stantstromquelle 50 an den Verbindungspunkt zwischen dem Rückkopplungswiderstand 22 und dem Verstärkungswiderstand 23 angeschlossen, so daß ein konstanter Strom zum PNP-Transistor 21 fließt. Dieser Strom dient als Gleichspannungs-Vorstrom für den PNP-Transistor. Dementsprechend wird selbst bei ge­ ringem Ausgangsstrom des Detektors bei hohem f_T des Transi­ stors gearbeitet. Dies ist für Hochgeschwindigkeitsbetrieb von Vorteil.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert. Hier erzeugt der Röntgen­ detektor 1 einen Senkenausgangsstrom. Der Stromverstärker be­ steht aus einem Operationsverstärker 20, einem Rückkopplungs­ widerstand 22, einem Verstärkungswiderstand 23 und einem NPN- Transistor 60. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 20 ist geerdet, während der invertie­ rende Eingangsanschluß mit dem Detektor und einem Ende des Rückkopplungswiderstandes 22 verbunden ist. Das andere Ende des Rückkopplungswiderstandes 22 ist mit dem Verstärkungs­ widerstand 23 und dem Emitter des NPN-Transistors 60 verbun­ den. Das Ausgangssignal des Stromverstärkers wird am Kollek­ tor des NPN-Transistors 60 abgegriffen und durch einen Inte­ grator 3 integriert. Dadurch ist die Erfindung auch auf einen Röntgendetektor vom Stromsenkentyp anwendbar, wie eine Xe- Kammer.

Der in den Ausführungsbeispielen eins bis vier verwendete Röntgendetektor wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 näher erläutert, die einen Festkörperdetektor zeigt. Der Festkör­ perdetektor besteht aus einem Szintillator 82 zum Umwandeln von Röntgenstrahlen 80 in Lichtstrahlen 81 und einer Photo­ diode 83 zum photoelektrischen Wandeln des vom Szintillator 82 emittierten Lichtes 81. Wenn mehrere Festkörperdetektoren benachbart zueinander angeordnet sind, können Separatoren 84 oder Röntgenstrahldrähte angeordnet werden, wie erforderlich, um benachbarte Detektoren optisch voneinander zu trennen. Die Photodiode 83 kann eine kristalline oder nichtkristalline Si-Photodiode sein. Wenn die Photodiode eine solche mit PIN- Struktur ist, ist der Ausgangsverluststrom klein und das Sig­ nal/Rausch-Verhältnis groß.

Die Photodiode kann auch aus einem anderen Material, wie z. B. GaAsP bestehen. Wenn das im ersten Ausführungsbeispiel darge­ stellte Datenerfassungssystem mit einem oben genannten Rönt­ gendetektor verbunden ist, wird der Ausgangsanschluß des Röntgendetektors unabhängig vom Ausgangsstrom auf konstantem Vorspannungspegel gehalten, und die Linearität des Detektor­ ausgangssignals wird über einen großen Röntgenstrahl-Ein­ gangsbereich aufrechterhalten. Ein ähnlicher Effekt wird er­ zielt, wenn andere Datenerfassungssysteme angeschlossen wer­ den.

Durch die Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel wird also ein hochwertiger Strahlungsdetektor erhalten, der als Hoch­ präzisions-Röntgenstrahl-CT-Scanner verwendet werden kann.

Abschließend wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 ein Röntgen­ strahl-CT-Scanner erläutert, der das beim ersten Ausführungs­ beispiel dargestellte Datenerfassungssystem nutzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die im Datenerfassungssystem 73 ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorhandenen Röntgendetek­ toren 71 so angeordnet, daß sie einem Objekt P auf der einer Röntgenröhre 70 abgewandten Seite gegenüberstehen. Das Aus­ gangssignal vom Datenerfassungssystem 73 wird durch einen A/D-Wandler 74 digitalisiert und durch einen Computer 75 ana­ lysiert, um ein rekonstruiertes Bild auf einer Anzeigeein­ richtung 76 darzustellen. Beim vorliegenden Ausführungsbei­ spiel wird, wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungs­ beispiel erläutert, ein Datenerfassungssystem hoher Präzision und hoher Linearität als Datenerfassungssystem 73 verwendet, so daß der Röntgenstrahl-CT-Scanner das Bild mit hoher Ge­ schwindigkeit und hoher Präzision rekonstruieren kann.

Die vorigen Ausführungsbeispiele sind bloße Veranschaulichun­ gen der Erfindung, die nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Gemäß der Erfindung wird zum Ausgleich verkürzter Datenerfas­ sungszeit aufgrund des Erhöhens der Arbeitsgeschwindigkeit eines Röntgenstrahl-CT-Scanners ein Stromverstärker zum Da­ tenerfassungssystem hinzugefügt, um den Ausgangssignalstrom des Röntgendetektors zu erhöhen, wodurch der gewünschte Dyna­ mikbereich des Ausgangssignals des Integrators gewährleistet ist, ohne daß die Kapazität des Integrationskondensators er­ niedrigt wird. Dementsprechend wird ein Erhöhen des Ladungs­ durchgriffs aufgrund der Wirkung eines Schaltelements im In­ tegrator vermieden, wodurch hohe Genauigkeit erzielt wird. Der Stromverstärker besteht aus einem Operationsverstärker, einem Rückkopplungswiderstand, einem Verstärkungswiderstand und einem Transistor in Basisschaltung. Der Eingangsanschluß des Stromverstärkers wird immer virtuell auf konstantem Vor­ spannungspegel gehalten wie auf dem einer Spannungsversorgung oder auf Masse, so daß der Ausgangsanschluß des Detektors fest vorgespannt ist und die Abhängigkeit der Vorspannung der Photodiode am Ausgangsanschluß vernachlässigt werden kann, was die Linearität der Photodiode sicherstellt. Darüber hinaus ist das Problem eines Ausfalls der Photodiode gelöst, wie es auftreten kann, wenn der Ausgangsstrom vom Detektor zunimmt.

Claims (11)

1. Strahlungsermittlungsschaltung mit:

• - einem Strahlungsdetektor (1-1 bis 1-n) zum Erzeugen eines Stromausgangssignals auf ein Strahlungssignal hin;
• - und einem Integrator (3-1 bis 3-n) zum Integrieren eines Stroms über eine vorgegebene Zeitspanne zum Erzeugen von Ladungsinformation,

gekennzeichnet durch

• - einen Stromverstärker (2-1 bis 2-n), der zwischen den Strahlungsdetektor und den Integrator geschaltet ist.

2. Strahlungsermittlungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor (1-1 bis 1-n) zwei Anschlüsse hat, von denen der eine mit einer Spannungsversor­ gung (24) und der andere mit dem Eingangsanschluß des Span­ nungsverstärkers (2-1 bis 2-n) verbunden ist, und der Ein­ gangsanschluß des Stromverstärkers virtuell mit der Span­ nungsversorgung oder einer Potentialquelle verbunden ist, die eine Kombination zwischen der Spannungsversorgung und einer konstanten Vorspannung (40) ist.

3. Strahlungsermittlungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker (2-1 bis 2-n) einen Operationsverstärker (20) aufweist, dessen nichtinvertieren­ der Eingangsanschluß mit der Spannungsversorgung und dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem Strahlungsdetektor (1-1 bis 1-n) verbunden ist, einen PNP-Transistor (21), des­ sen Basis mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden ist, einen Rückkopplungswiderstand (22), der zwi­ schen den Emitter des PNP-Transistors und den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers geschaltet ist, und einen Verstärkungswiderstand (23), der mit dem Emitter des PNP-Transistors und der Spannungsversorgung verbunden ist, wobei der invertierende Eingangsanschluß des Operationsver­ stärkers der Eingangsanschluß und der Kollektor des PNP- Transistors der Ausgangsanschluß ist.

4. Strahlungsermittlungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker (2-1 bis 2-n) einen Operationsverstärker (20) aufweist, dessen nichtinvertieren­ der Eingangsanschluß mit der Spannungsversorgung und dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem Strahlungsdetektor (1-1 bis 1-n) verbunden ist, einen P-Kanal-FET (31), dessen Gate mit dem Eingangsanschluß des Operationsverstärkers ver­ bunden ist, einen Rückkopplungswiderstand (22), der zwischen die Source des P-Kanal-FET und den invertierenden Eingangs­ anschluß des Operationsverstärkers geschaltet ist, und einen Verstärkungswiderstand (23), der zwischen die Source des P- Kanal-FET und die Spannungsversorgung geschaltet ist, wobei der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers der Eingangsanschluß und der Kollektor des PNP-Transistors der Ausgangsanschluß ist.

5. Strahlungsermittlungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungsquelle (40) zwischen den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstär­ kers (20) und des Stromverstärkers (2-1 bis 2-n) und die Spannungsversorgung (24) geschaltet ist, wobei der negative Pol der Vorspannungsquelle mit dem Operationsverstärker ver­ bunden ist.

6. Strahlungsermittlungsschaltung nach Anspruch 3 oder An­ spruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorstromquelle (50), die zwischen die Spannungsversorgung (24) und den Emitter des PNP-Transistors (21) bzw. die Source des P-Kanal-FET (31) ge­ schaltet ist, um einen Strom zum Emitter bzw. zur Source zu liefern.

7. Strahlungsermittlungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor (1-1 bis 1-6) einen Szintillator (82) und eine Silizium- Photodiode (89) aufweist.

8. Strahlungsermittlungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillator, die Silizium-Photodiode und der Stromverstärker auf einem Siliziumwafer ausgebildet sind.

9. Datenerfassungssystem mit

• - mehreren Integratoren (3-1 bis 3-n) zum wiederholten Inte­ grieren von Strömen über eine vorgegebene Zeitspanne zum Erzeugen von Ladungsinformationen;
• - und eine Einrichtung (4) zum aufeinanderfolgenden Anwählen der Ladungsinformation von den Integratoren, um die La­ dungsinformationen aufeinanderfolgend in Spannungen zu wan­ deln, um aufeinanderfolgende Daten zu erzeugen, die die Ausgangssignale von Mehrkanal-Ermittlungsschaltungen reprä­ sentieren,

gekennzeichnet durch

• - mehrere Stromverstärker (2-1 bis 2-n) zum Verstärken der Ausgangsströme mehrerer Strahlungsdetektoren und zum Lie­ fern der verstärkten Ströme an die Integratoren.