DE4107264A1 - Mehrfachenergie-festkoerper-strahlungsdetektor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrfachenergie- Strahlungsdetektor und mehr im besonderen einen Röntgenstrahlen-Detektor zum Einsatz in einem Abbildungssystem.

Die in derzeitigen Röntgenstrahlen-Inspektionssysteme liefern Bilder eines linearen Röntgenstrahlen- Schwächungskoeffizienten. Solche Bilder sind sehr brauchbar zum Nachweis von Anomalien, doch sind sie hinsichtlich der Gesamtmenge an Information, die sie über einen Gegenstand liefern, begrenzt, da das Bild einen Mittelwert des Schwächungskoeffizienten über das Spektrum der Energien repräsentiert, das in einer üblichen Röntgenröhre erzeugt wird. Das Abbilden bei Mehrfachenergien (das spektroskopische Abbilden) liefert potentiell sehr viel mehr Information über den untersuchten Gegenstand, einschließlich der chemischen Zusammensetzung und der Dichte des Gegenstandes. Dies sind neue Möglichkeiten der zerstörungsfreien Auswertung, die bisher nicht verfügbar waren. Das Problem besteht jedoch darin, daß ein solches Mehrfachenergie-Abbilden bisher nicht ausführbar war wegen des Mangels an energieempfindlichen Detektoren, die die hohen Röntgenstrahlendichten handhaben können, die mit modernen Abbildungssystemen verbunden sind.

Im besonderen können derzeitige Röntgenstrahlen-Detektoren allgemein in zwei Kategorien unterteilt werden: Zählende Detektoren und integrierende Detektoren. Die zählenden Detektoren können spektrale Information hinsichtlich der Energie liefern, doch sind ihre Zählraten im allgemeinen für die hohen Röntgenstrahlen-Flüsse, die in modernen Abbildungsanwendungen erforderlich sind, nicht ausreichend. Integrierende Detektoren können hohe Flüsse handhaben, doch liefern sie keine Energiediskriminierung bzw. -auflösung.

Ein Doppelenergie-Abtasten ist benutzt worden, um die Identifikationsfähigkeiten eines Elementes zu liefern. Abtastsysteme für zweifache Energie nach dem Stand der Technik benutzen daher integrierende Detektoren und tasten das Teil zweimal bei zwei separaten Energien ab. So hat z. B. ARACOR (J.H. Stanley & J.J. LePage "A New Radiographic Corrosion Inspection Capability", AFWAL Report TR-85-4130, vom Januar 1986) ein System entwickelt, das einen Scintillationsdetektor benutzt, um Korrosion in Metallen nachzuweisen, mit dem man den Gegenstand zuerst bei einer Spitzenspannung von 420 kV und dann bei einer Spitzenspannung von 250 kV mit einer industriellen Röntgenröhre abtastet, um zwei Bilder zu erhalten. Es wird der Anspruch erhoben, daß es mit diesem System möglich ist, eine Unterscheidung zwischen benachbarten chemischen Elementen im Periodensystem der Elemente vorzunehmen. Das mit dieser Art des Herangehens verbundene Hauptproblem sind die Zeit, die Dosis und die Ausrichtung, die mit den beiden erforderlichen Abtastungen in Beziehung stehen. Darüber hinaus werden Bilder nur bei zwei Energien aufgezeichnet, so daß diese Technik nicht ein wirkliches spektroskopisches Abbildungsverfahren ist.

Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung ist ein üblicher Vielfachelement-Festkörper-Röntgenstrahlen- Integrationsdetektor 10 in Fig. 1 dargestellt. Der Detektor 10 weist den auftreffenden Energiestrahl 12, z. B. Röntgenstrahlen, Betastrahlen usw., nach und umfaßt einen Scintillator mit einer Vielzahl rechteckiger (oder anders gestalteter) plattenförmiger Scintillatorelemente 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f und 14g auf. Obwohl sieben Elemente 14 gezeigt sind, können doch entweder nur eines oder soviele wie erwünscht benutzt werden. Üblicherweise ist es erwünscht, den Detektor 10 in mehrere Elemente zu unterteilen, da der auftreffende Strahl 12, wenn er gestoppt wird, einen konischen Scintillationslichtstrahl erzeugen wird. Wird nur ein Element mit mehr als einer Nachweiseinrichtung (wie sie unten beschrieben ist) benutzt, dann können Abschnitte des konischen Lichtstrahles in benachbarte Nachweiselemente eintreten, und es ergibt sich eine geringere räumliche Auflösung, verglichen mit dem Fall, bei dem eine Vielzahl von Elementen benutzt wird. Die Elemente 14 sind seitlich angeordnet, (senkrecht zur Richtung des Strahles 12), und zwar benachbart zueinander, und sie sind durch bestimmte kollimierende und reflektierende Schichten (die in Fig. 1 nicht gezeigt, aber unten beschrieben sind) voneinander getrennt. Die Abmessungen der Elemente 14 sind nicht kritisch, und sie können von wenigen Tausendstel Zoll in der Breite (der seitlichen Richtung) bis zu mehreren Millimetern varieren. Die Elemente 14 haben jeweils vordere Eintrittsflächen 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f und 20g sowie rückwärtige Flächen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f und 22g. Die vorderen Flächen 20 sind jeweils längs (in Richtung des Strahles 12) mit Bezug auf die rückwärtigen Flächen 22 angeordnet. Jeweils auf den Elementen 14 sind optische Nachweiseinrichtungen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f und 16g, z. B. Fotodioden, angeordnet, die jeweils mit einer Detektorschaltung 18, z. B. nicht dargestellten Verstärkern, gekoppelt sind, und zwar für jede der Nachweiseinrichtungen 16 mittels der Verbindungen 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f und 17g. Der Ausgang der Schaltung 18 wird dann an nicht dargestellte Signalverarbeitungs- und Bildrekonstruktions-Schaltungen angelegt.

Im Betrieb erzeugt eine nicht dargestellte Röntgenquelle Röntgenstrahlen, die durch einen nicht dargestellten abzubildenden Gegenstand gehen. Die sich ergebenden übertragenen Röntgenstrahlen sind als auftreffende Röntgenstrahlen 12 in Fig. 1 dargestellt. Der Strahl 12 trifft auf die Vorderflächen 20 und tritt dann in die Elemente 14 ein, wo er Scintillationen verursacht, die durch die Nachweiseinrichtungen 16 nachgewiesen werden. Das Ausgangssignal der Einrichtungen 16 wird dann durch die Schaltung 18 verstärkt. Der Detektor ist in der Lage, einen hohen Fluß bzw. eine hohe Dichte nachzuweisen und hat eine relativ hohe Quantenausbeute. Er ist jedoch nicht zur Energiediskriminierung in der Lage.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Detektor für mehrere Energien zu schaffen, der hohe Energiedichten nachweisen kann und keine mehrfachen Abtastungen erfordert.

Kurz gesagt, werden diese und andere Aufgaben gelöst durch einen Mehrfachenergie-Detektor von Energie, die in einer Längsrichtung auftrifft, wobei der Detektor einen Scintillator umfaßt, der mindestens ein Längs- Scintillationselement aufweist, das eine vordere Eintrittsfläche und eine rückwärtige Fläche hat, die in der genannten Längsrichtung angeordnet sind, wobei die Eintrittsfläche die auftreffende Energie aufnimmt und der Detektor weiter eine optische Nachweiseinrichtung umfaßt, die mindestens ein Element hat, das eine Vielzahl von Unterelementen aufweist, die benachbart zueinander in der Längsrichtng und benachbart zu dem Scintillationselement angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Scintillationsdetektors nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine isometrische Ansicht eines Detektors gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht von vorn längs der Linie 3-3 der Fig. 2 und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht von der Seite längs der Linie 4-4 der Fig. 2.

In der Zeichnung sind entsprechende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.

Fig. 2 zeigt, daß beim Detektor 10 gemäß der Erfindung ein Element 16a der Nachweiseinrichtung vier Unterelemente 16a-1, 16a-2, 16a-3 und 16a-4 umfaßt, z. B. PN- oder PIN- Fotodioden, Pixel von Ladungsverschiebeelement (CCD)- Abbildern, usw., die benachbart zueinander in der Längsrichtung angeordnet sind. Die Nachweiseinrichtung 16a hat eine Anzahl von Unterelementen, die gleich der Anzahl von Energien des Strahles 12 ist, die gemessen werden sollen. Im allgemeinen hat die Nachweiseinrichtung 16a mindestens zwei Unterelemente, um mindestens zwei Energien im Strahl 12 zu messen. Einzelne Leiter 17a-1, 17a-2, 17a-3 und 17a-4 verbinden jeweils die Unterelemente 16a-1, 16a-2, 16a-3 und 16a-4 mit der Schaltung 18. In ähnlicher Weise umfassen auch die Nachweiseinrichtungen 16b, 16c, 16d, 16e, 16f und 16g jeweils Unterelemente (die der besseren Übersicht halber nicht numeriert sind), die normalerweise in gleicher Anzahl vorhanden sind, wie die Unterelemente des Elementes 16a. Auch hat jedes der Unterelemente der Elemente 16b, 16c, 16d, 16e, 16f und 16g der Nachweiseinrichtung einzelne Verbindungen (die der besseren Übersicht halber nicht dargestellt sind) zur Detektorschaltung 18. In der Schaltung 18 gibt es nicht gezeigte einzelne Kanäle für alle Unterelemente der Nachweiseinrichtung 16.

In ähnlicher Weise umfaßt auch das Scintillationselement 16a Unterelemente 16a-1, 16a-2, 16a-3 und 16a-4, die benachbart zueinander in der Längsrichtung angeordnet sind und die jeweils Unterelemente 16a-1, 16a-2, 16a-3 und 16a-4 der Nachweiseinrichtung 16a aufweisen, die jeweils oben auf den Unterelementen des Scintillationselementes 14a angeordnet sind. In ähnlicher Weise haben auch die Scintillationselemente 14b, 14c, 14d, 14e, 14f und 14g jeweils eine Vielzahl von Unterelementen (die der besseren Übersicht halber nicht numeriert sind) mit entsprechenden Unterelementen der Nachweiseinrichtung 16b, 16c, 16d, 16e, 16f und 16g, die jeweils auf den Unterelementen der entsprechenden Scintillatorelemente angeordnet sind.

Während die oben beschriebene Ausführungsform zeigt, daß die Anzahl der Unterelemente des Scintillationselementes 14a gleich der Anzahl der Unterelemente der Nachweiseinrichtung 16a ist, und das gleiche für die Anzahl der Unterelemente der übrigen Scintillationselemente und ihre Unterelemente der jeweiligen Nachweiseinrichtung gilt, ist dies nicht erforderlich. Im besonderen kann es für ein gegebenes Scintillationselement weniger Scintillations- Unterelemente geben als Unterelemente der Nachweiseinrichtung oder es kann sogar überhaupt keine Scintillation-Unterelemente geben. Mit einer geringeren Anzahl von Scintillations-Unterelementen könnte jedoch auf Grund einer optischen Kopplung zwischen den Unterelementen des jeweiligen Elementes der Nachweiseinrichtung eine weniger gut definierte Energieauflösung die Folge sein.

Auf der linken Seite der Fig. 3 befindet sich benachbart einer reflektierenden Schicht 26a eine kollimierende Schicht 24a. Neben der Schicht 26a befindet sich das Unterelement 14a-4, das wiederum benachbart zu einer reflektierenden Schicht 26b liegt. Darauf folgt eine kollimierende Schicht 24b und dann eine reflektierende Schicht 26c, die benachbart dem Unterelement 14b-4 liegt.

Eine reflektierende Schicht 26d liegt auf der anderen Seite des Unterelementes 14b-4 und dann folgen in Reihe eine kollimierende Schicht 24c, eine reflektierende Schicht 26e und ein Unterelement 14c-. Dieses Muster wiederholt sich über die gesamte Front 20 des Detektors 10 bis zum letzten Untereelement 14g-4, das neben sich eine reflektierende Schicht 26f und dann eine kollimierende Schicht 24d aufweist. Über den Unterelementen 14a-4, 14b-4, 14c-4..... und 14f-4 befinden sich Unterelemente 16a-4, 16b-4, 16c-4...... und 16g-4 der Nachweiseinrichtung. Wie bekannt kann die Nachweiseinrichtung 16 mittels eines nicht gezeigten Leimes an den Elementen 14 befestigt sein, vorzugsweise eines solchen, der dem Brechungsindex zwischen den beiden Unterelementen angepaßt ist. Am Boden des Detektors 10 befindet sich eine reflektierende Schicht 26g. Wenn erwünscht, können die kollimierenden Schichten 24 so ausgedehnt werden, daß sie über die vorderen Oberflächen 20 hinaus vorstehen, um eine bessere Kollimierung zu ergeben. Wenn erwünscht, können die kollimierenden Schichten 24 und/oder reflektierenden Schichten 26a bis 26f auch weggelassen werden. Auch könnte der Scintillator ein großes Stück sein, um Herstellungsschwierigkeiten zu minimieren. Dann wird jedoch die räumliche Auflösung geringer sein. Die reflektierende Schicht 26g kann auch weggelassen werden, doch wird dann aufgrund von Lichtverlust durch die nicht mit Bezugszeichen versehene Bodenoberfläche der Wirkungsgrad geringer. Die kollimierenden Schichten 24 können eine Breite zwischen 1/8 bis 1/4 mm haben, während die Unterelemente eine Breite von etwa 25 µm bis 3 mm haben können, je nach Anwendung des Detektors 10. Üblicherweise werden die Detektoren für die zerstörungsfreie Auswertung die geringeren Breiten und die Detektoren für die medizinische Anwendungen die größeren Breiten haben. Die reflektierenden Schichten 26 können eine Breite von etwa 50 µm haben.

In ähnlicher Weise zeigt die Fig. 4 der Reihe nach von links aus eine reflektierende Schicht 28a, das Unterelement 14a-1, eine reflektierende Schicht 28b, einen Energiefilter 30a, eine reflektierende Schicht 28c, ein Unterelement 14a-2, eine reflektierende Schicht 28d, einen Energiefilter 30b, eine reflektierende Schicht 28e, usw., bis zum Unterelement 14a-4, einer reflektierenden Schicht 28f und einem Energiefilter 30c. Wie oben können die reflektierenden Schichten 28 und/oder die Filter 30 weggelassen werden, doch führt dies zu einer geringeren Energieauflösung und einem geringeren Wirkungsgrad aufgrund des Lichtverlustes durch die vorderen Oberflächen 20 und die rückwärtigen Oberflächen 22 der Elemente 14. Die Dicke der Filter 30 kann zwischen etwa 10 µm und 5 mm liegen, während die Dicke der reflektierenden Schichten 28 etwa 50 µm betragen kann. Die Unterelemente können eine Dicke zwischen etwa 25 µm und 3 mm haben.

Die kollimierenden Schichten 24 können z. B. aus Pb, W usw. bestehen. Vorzugsweise umfassen die reflektierenden Schichten 26 und 28 ein Metalloxid, z. B. TiO₂, das an den Elementen 14 und seinen Unterelementen durch einen Epoxyharz-Leimbinder befestigt ist. TiO₂ ist eine gute Wahl für die Schichten 26 und 28, da es weiß ist und daher die meisten Farben reflektiert und eine diffuse Reflexion zeigt, so daß das zerstreute Licht die Elemente 14 und deren Unterelemente wahrscheinlicher zu den Sensoren 16 hin verläßt und nicht durch die Elemente 14 und ihre Unterelemente absorbiert wird. Einzelheiten hinsichtlich eines solchen Überzuges finden sich in den US-PSen 45 60 877 und 45 63 584. Im besonderen sollten die TiO₂- Teilchen eine Größe von etwa der Wellenlänge der emittierten Photonen haben (was weiter unten noch näher beschrieben wird). Die Filterschichten 30 können aus Pb, Al, Cu usw. bestehen.

Das Scintillationsmaterial der Elemente 14 umfaßt ein gesintertes keramisches Oxid der Seltenen Erden, wie einen Y : Gd-Röntgenstrahlenabsorber. Im besonderen können die Elemente 14 zwischen etwa 20 und 50 Mol-% Gd₂O₃, zwischen etwa ein und sechs Mol-% Eu₂O₃, Rest Y₂O₃ umfassen. Mehr im besonderen können sie etwa 30 Mol-% Gd₂O₃, etwa drei Mol-% Eu₂O₃ und etwa 67 Mol-% Y₂O₃ umfassen. Wenn erwünscht können etwa 0,2 Mol-% Pr₂O₃ als Mittel zum Vermindern des Nachglühens hinzugegeben werden. Einzelheiten über solche Materialien, die gute Scintillatoren sind, finden sich z. B. in der US-PS 45 18 546. Solche Materialien sind auch robust, chemisch inert, stabil, und sie sind im Mikromaßstab maschinell bearbeitbar. Sie sind auch im wesentlichen transparent für das Band des sichtbaren Lichtes, da die Mischung zu einer Dichte gesintert werden kann, die nahezu vollständig die theoretische Dichte erreicht und die Materialien die kubische Metallstruktur aufweisen. Dies beseitigt Fehler und Änderungen des Brechungsindex an Korngrenzen, die beide ein die Transparenz verminderndes optisches Streuen verursachen. Die Elemente 14 können groß in der Längsrichtung (der Richtung des Strahles 12) sein für eine gute Röntgenstrahlenabsorption, ohne daß ein merklicher Verlust an optischer Empfindlichkeit auftritt. Andere transparente Scintillatoren, z. B. BGdO, das ein guter Röntgenstrahlenabsorber ist, könnte ebenfalls als Material der Elemente 14 benutzt werden. Es können auch noch andere Materialien benutzt werden, z. B. CsJ, CdWO₄, BiGe usw.

Der Detektor 10 kann z. B. von einer nicht dargestellten integrierten Schaltung getragen werden, die auf einer nicht dargestellten Schaltungsplatte montiert ist. Die integrierte Schaltung umfaßt die Nachweiseinrichtung 16, auf die die Scintillatorelemente 14 montiert sind. Alternativ kann der Detektor 10 mit Klebstoff oder einer Befestigungsvorrichtung (die beide nicht gezeigt sind) an einem Träger, wie einem nicht dargestellten Objektträger befestigt sein, der in den verschiedenen Herstellungsstufen benutzt wird.

Während des Betriebes hat der auftreffende Strahl 12, der durch den abgebildeten Gegenstand übertragen ist, normalerweise einen weiten Bereich von Energien. Einige der geringeren Energieniveaus werden durch den Filter 30c absorbiert. Die Röntgenstrahlen geringer Energie werden dann vorzugsweise in den Unterelementen absorbiert, die den vorderen Flächen 20 am nächsten sind, d. h. solchen Unterelementen mit dem Zusatz "-4". Dann wird etwas von der nächstgeringsten Energie durch den Filter 30b absorbiert. Die Röntgenstrahlen der dann geringsten Energie werden hauptsächlich in den auf die vorderen Unterelemente folgenden Unterelementen absorbiert, d. h. solchen, mit dem Zusatz "-3", usw. Dies ist ein Effekt, der als "Strahlhärtung" bezeichnet wird.

Die Röntgenstrahlen werden hauptsächlich durch die Gd-Atome in den Scintillationselementen 14 absorbiert. Die Gd-Atome wiederum verursachen die Schaffung von Elektronen-Löcher- Paaren, die dazu führen, daß die Unterelemente der Elemente 14 scintillieren, d. h. daß sie sichtbare Lichtphotonen emittieren. Sind die Elemente 14 aus dem oben und auch in den genannten US-PSen beschriebenen Material hergestellt, dann werden sie aufgrund der Anwesenheit der Eu-Atome Licht einer Wellenlänge von 611 µm emittieren, das rot ist. Da das genannte Material für diese Wellenlänge im wesentlichen transparent ist, werden die Photonen durch die Elemente 14 übertragen. Durch die verschiedenen reflektierenden Schichten werden die Photonen reflektiert und schließlich treffen sie auf die Unterelemente der anzeigenden Einrichtung 16. Da die anzeigende Einrichtung 16 vorzugsweise aus Si besteht, ist sie besonders empfindlich für Licht dieser Wellenlänge und erzeugt so ein elektrisches Signal aufgrund der auftreffenden Photonen. Dieses Signal wird dann durch die Verstärker der Schaltung 18 verstärkt und an die nicht dargestellten Signalverarbeitungs- und Bildrekonstruktions-Schaltungen gelegt.

Der oben beschriebene Strahlhärtungs-Effekt stellt sicher, daß die Röntgenstrahlen geringerer Energie im auftreffenden Strahl vorzugsweise nahe der Vorderseite des Detektors 10 absorbiert werden und daß die nachfolgenden Detektor- Unterelemente für die immer höheren Energien empfindlich sind. Der Effekt ist groß. So beträgt z. B. für einen Cäsiumjodid-Detektor mit fünf Unterelementen, die aufeinanderfolgend S1-S5 genannt werden, wobei sich S1 an der Vorderseite befindet und jedes Unterelement in Strahlrichtung eine Tiefe von etwa 2,5 mm hat, die mittlere Energie, die in jedem der Unterelemente absorbiert wird, wenn man einige vereinfachende Annahmen über das Spektrum von einer Röntgenröhre mit einer Spitzenspannung von 420 kV macht, für S1 79,2 keV, für S2 205,9 keV, für S3 226,5 keV, für S4 247,0 keV und für S5 264,9 keV.

Eine perfekte Energiediskriminierung ist nicht erforderlich, damit das Mehrfachenergie-Bild brauchbar ist. Es genügt, daß die mittlere Energie, die in den Unterelementen des Detektors absorbiert ist, genügend getrennt ist. Die Energiediskriminierung kann jedoch durch verschiedene andere Techniken verbessert werden. So können die Detektormaterialien oder die Materialeigenschaften variiert werden, um die mittlere Weglänge für Röntgenstrahlen irgendeiner Energie zu ändern und um die mittlere Energie zu modifizieren, die in den Unterelementen des Detektors absorbiert wird. Außerdem können die Unterelementlängen in Strahlrichtung variiert werden, um die mittlere Energie zu ändern, die in jedem Unterelement absorbiert wird. Drittens können verschiedene Strahlfilter vor dem Detektor 10 angeordnet und benutzt werden, um das einfallende Strahlspektrum zu modifizieren sowie die mittlere Energie zu modifizieren, die in den verschiedenen Unterelementen des Detektors nachgewiesen wird. Diese Optionen ergeben eine beträchtliche Flexibilität und gestatten die Anpassung des Ansprechens der einzelnen Unterelemente auf fast jede funktionelle Form.

Die vorliegende Erfindung zum Nachweis von Mehrfachenergie hat viele Vorteile. Als erstes gestattet sie das gleichzeitige Sammeln von Daten aller interessierender Energien, so daß keine Nachteile hinsichtlich der Dosis und der Zeit bestehen, um beide Bilder zu erzielen. Zweitens benutzt die Erfindung das Detektormaterial selbst, d. h. den Scintillator, um die Energiediskriminierung zu bewerkstelligen, so daß es kein Risiko der Detektorverunreinigung durch Fremdmaterialien gibt. Und drittens ist es möglich, die Signale der Unterelemente miteinander vor der Bildrekonstruktion zu addieren, so daß ein normales Abbilden möglich ist.

Die Mehrfachenergie-Abbildungstechnik ist über einen weiten Energiebereich brauchbar. Sie kann auf eine Doppelenergie- Technik beschränkt werden, d. h. nur zwei Unterelemente der Nachweiseinrichtung 16 für jedes Element 14, wobei jedes Element 14 entweder kein oder zwei Unterelemente hat, und sie kann auf den Fall angewendet werden, bei der der lineare Röntgenstrahlen-Schwächungskoeffizient aus einer fotoelektrischen Komponente und einer Compton-Komponente besteht, um die Identifikation chemischer Elemente zu gestatten. Die Erfindung kann auch bei geringeren Energien benutzt werden, bei denen das Abbilden oberhalb oder unterhalb einer charakteristischen Röntgenlinie eines gegebenen Elementes die Unterscheidung chemischer Elemente gestatten kann. Der neue Detektor stellt sowohl ein Werkzeug zur wirklichen Materialcharakerisierung als auch ein Werkzeug zur zerstörungsfreien Auswertung in einem dar.

Claims (20)

1. Mehrfachenergie-Detektor für Energie, die in einer Längsrichtung auftrifft, wobei der Detektor umfaßt:
einen Scintillator mit mindestens einem longitudinalen Scintillationselement, das eine vordere Eintrittsfläche und eine rückwertige Fläche aufweist, die in der genannten Längsrichtung angeordnet sind und die Eintrittsfläche zur Aufnahme der auftreffenden Energie geeignet ist und
eine optische Nachweiseinrichtung mit mindestens einem Element, das eine Vielzahl von Unterelementen aufweist, die benachbart zueinander in der Längsrichtung und benachbart zum Scintillationselement angeordnet sind.

2. Detektor nach Anspruch 1, worin die genannte Energie Röntgenstrahlen umfaßt.

3. Detektor nach Anspruch 1, worin die genannte Energie Betastrahlen umfaßt.

4. Detektor nach Anspruch 1, worin die Unterelemente von gleicher Länge sind.

5. Detektor nach Anspruch 1, worin das Scintillationselement eine Vielzahl von Unterelementen umfaßt, die in Längsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind.

6. Detektor nach Anspruch 5, worin die Scintillations- Unterelemente von gleicher Anzahl sind wie die Nachweiseinrichtung-Unterelemente und die Nachweiseinrichtung jeweils benachbart den Scintillations- Unterelementen angeordnet ist.

7. Detektor nach Anspruch 5, weiter umfassend, reflektierende Schichten, die auf den Scintillations- Unterelementen angeordnet sind, sowie Energiestrahl-Filter, die zwischen den Scintillations-Unterelementen angeordnet sind.

8. Detektor nach Anspruch 7, worin die reflektierenden Schichten TiO₂ und die Filter Cu, Al oder Pb umfassen.

9. Detektor nach Anspruch 7, worin die reflektierenden Schichten eine Dicke von etwa 50 µm, die Filter eine Dicke zwischen etwa 10 µm und 5 mm und die Scintillations- Unterelemente eine Dicke zwischen etwa 25 µm und 3 mm haben.

10. Detektor nach Anspruch 5, worin die beiden Vielzahlen jeweils 2 betragen.

11. Detektor nach Anspruch 1, worin der Scintillator weiter eine Vielzahl von Scintillationselementen umfaßt, die seitlich mit Bezug aufeinander angeordnet sind und die Nachweiseinrichtung weiter eine Vielzahl von Elementen umfaßt, die jeweils benachbart den genannten Scintillationselementen angeordnet sind.

12. Detektor nach Anspruch 11, weiter umfassend reflektierende Schichten, die auf den Scintillationselementen angeordnet sind sowie kollimierende Schichten, die zwischen den Scintillationselementen angeordnet sind.

13. Detektor nach Anspruch 12, worin die reflektierenden Schichten TiO₂ und die kollimierenden Schichten Pb oder W umfassen.

14. Detektor nach Anspruch 12, worin die reflektierenden Schichten eine Breite von etwa 50 µm, die kollimierenden Schichten eine Breite zwischen etwa 1/8 bis 1/4 mm und die Scintillationselemente eine Breite zwischen etwa 25 µm und 3 mm haben.

15. Detektor nach Anspruch 1, worin der Scintillator etwa 20 bis 50 Mol-% Gd₂O₃, zwischen etwa 1 und 6 Mol-% Eu₂O₃, Rest Y₂O₃ umfaßt.

16. Detektor nach Anspruch 15, worin der Scintillator etwa 30 Mol-% Gd₂O₃, etwa 3 Mol-% Eu₂O₃ und etwa 67 Mol-% Y₂O₃ umfaßt.

17. Detektor nach Anspruch 16, worin der Scintillator weiter etwa 0,02 % Pr₂O₃ umfaßt.

18. Detektor nach Anspruch 1, worin der Scintillator BGdO, CsJ, CdWO₄ oder BiGe ist.

19. Detektor nach Anspruch 5, worin die Scintillator- Unterelemente eine rechteckige Gestalt haben.

20. Detektor nach Anspruch 1, worin die Unterelemente der Nachweiseinrichtung jeweils CCD-Pixel umfassen.