DE4227700A1 - Szintillationskamera-plattenanordnung mit verlaengerter lebensdauer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Verfahren zum Versiegeln bzw. Abdichten eines Szintillationskristalls in einer zur Erfassung von Gammastrahlung eingesetzten Kamera­ plattenanordnung. Diese Lehre führt zu einer Kameraplattena­ nordnung mit einer auf das 4-5fache verlängerten Lebens­ dauer aufgrund ihrer überlegenen Versiegelung und ihrer ver­ einfachten Gestaltung, verglichen mit herkömmlichen Stan­ dard-Anordnungen.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Szintillationskameras und insbesondere auf eine Gammakamera, die mit einer neuar­ tigen Gammakamera-Plattenanordnung verlängerter Lebensdauer ausgestattet ist.

Zunächst wird auf die US-PS 30 11 057 (erteilt 28. November 1961, Patentinhaber Anger) Bezug genommen, die eine "Strahlungsabbildungseinrichtung" zum Erfassen von Strahlen offenbart. Diese Geräte können beispielsweise zur Abbildung der Verteilung von Gammastrahlen aussendenden Isotopen, die zuvor aus diagnostischen Gründen in den Körper eines Patienten eingebracht wurden, eingesetzt werden.

Die herkömmliche Gammakamera erfaßt die zweidimensionalen Koordinaten einer Gammastrahlen-Strahlungsquelle, da Photo­ nen in einem großflächigen Detektor interagieren und ein Bild durch die Erfassung von zahlreichen Photonen während der Belichtungsdauer bilden. Das Detektormedium besteht aus einem flachen Szintillations-Einkristall. Photonen, die den Szintillationskristall beaufschlagen, veranlassen das Szin­ tillationsmaterial zur Aussendung sichtbaren Lichts. Das durch den Szintillationskristall erzeugte Licht wird dann durch einen Photodetektor wie etwa eine Anordnung von Photo­ vervielfacherröhren, die eine der Flächen des Szintillati­ onskristalls bedecken, erfaßt. Die zweidimensionale Position der Strahlungsquelle wird aus der relativen Größe der vom Photodetektor erzeugten Signale aufgelöst bzw. unterteilt. Ein speziell ausgelegter Kollimator wird zur Eingrenzung der auf den Photodetektor auftreffenden Gammastrahlen einge­ setzt, so daß das resultierende Bild direkt als die räumli­ che Verteilung der emittierenden Isotope interpretiert wer­ den kann.

Verschiedene Arten von Gammakamera-Plattenanordnungen sind derzeit verfügbar. Die gängigste benutzt eine Thallium-akti­ vierte Natriumjodid-Kristallplatte, die innerhalb eines um­ schließenden Rings durch eine Aluminiumplatte auf einer Seite und eine Glasplatte auf der anderen Seite zum Schutz des Kristalls gegenüber Feuchtigkeit versiegelt ist. Die Versiegelung oder Abdichtung wird normalerweise durch Ein­ satz von Epoxidharz, siehe z. B. US-PS 39 19 556 (Berninger) oder durch Verwendung von in einer Vergußmasse eingebetteten Maschinenschrauben, siehe z. B. US-PS 40 29 964 (Ashe), oder dergleichen vorgenommen. Jedoch führt der Einsatz von Epo­ xidharz oder von Vergußmassen zu einer Anordnung, die nach einer Langzeitbenutzung nicht stabil ist. Beide Substanzty­ pen sind bezüglich Veränderungen der Temperatur und Feuch­ tigkeit instabil, was eventuell zur Leckage von Feuchtigkeit in den Kameraplattenraum führt.

Jegliche durch den Kristall bei Versagen des Dichtmaterials absorbierte Feuchtigkeit veranlaßt den Kristall zur Wolken­ bildung, was das Leistungsvermögen beeinträchtigt, wonach er ungeeignet für Abbildungs- bzw. Wiedergabezwecke wird. Die Lebensdauererwartung der vorliegenden Szintillations­ kristallanordnung beträgt ungefähr ein bis zwei Jahre.

Eine solche beschädigte Platte kann nicht repariert werden. Das System kann lediglich nach Einbau einer neuen Kamera­ plattenanordung einschließlich einer neuen Lichtröhre, Pho­ tovervielfachern usw. in das Gammakamerasystem funktions­ tauglich gemacht werden.

Die neuartige Gestaltung und das neuartige Verfahren für die Kameraplattenherstellung erlaubt eine Lebensdauer von 10 Jahren oder mehr. Dies führt zu Einsparungen von bis zu $ 200 000 für die Gammakamerahersteller während der Lebens­ dauer der Szintillationskamera-Plattenanordnung verlängerter Lebensdauer.

Der Austauschprozeß ist sehr kostspielig. Beispielsweise können sich die ungefähren Austauschkosten einer Gammaka­ mera-Plattenanordnung in einem kommerziellen Platz bzw. Un­ ternehmen wie etwa einem Hospital bis auf $ 50 000 ohne Ein­ schluß der Ausfallkosten belaufen.

Weiterhin trägt die große Anzahl von Schritten und Teilen, die bei gegenwärtigen Gammakamera-Plattenanordnungen verwen­ det werden, erheblich zu den Kosten herkömmlicher Gammakame­ ras bei.

In Anbetracht des vorstehenden ist es eine Hauptaufgabe vor­ liegender Erfindung, eine Szintillationskamera-Plattenanord­ nung verlängerter Lebensdauer, die einen Szintillationskri­ stall wie etwa Thallium-aktiviertes Natriumjodid oder dergleichen enthält, zu offenbaren und bereitzustellen.

Eine Aufgabe vorliegender Erfindung besteht in der Bereit­ stellung und Offenbarung einer temperatur- und feuchtig­ keitsstabilen Gammakamera-Plattenanordnung.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereit­ stellung einer Gammakamera-Plattenanordnung, die kompakt und einfach aufzubauen, zu warten und handzuhaben ist, und einer Zusammenbautechnik, die an jede gegenwärtig benutzte Gamma­ kamera wie beispielsweise diejenigen, die von Siemens, Pic­ ker, Ohio Nuclear, General Electric und dergleichen, herge­ stellt werden, anpaßbar ist.

Eine weitere Aufgabe vorliegender Erfindung besteht in der Offenbarung und Bereitstellung einer Gammakamera-Plattenan­ ordnung, die leichter und ökonomischer herzustellen ist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Offenbarung einer neuartigen Gammakamera-Plattenanordnung, die die Notwendigkeit des Einsatzes speziell trainierter Techniker wäh­ rend des Herstellungsprozesses eliminiert.

Darüber hinaus ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Gammakamera-Plattenanordnung bereitzustellen, die eine verbesserte Strahlungserfassungsfähigkeit bzw. -tauglichkeit besitzt.

Genauer gesagt, ist es eine Hauptaufgabe vorliegender Erfin­ dung, eine Szintillationskamera-Plattenanordnung zu schaf­ fen, die gegenüber dem Eindringen von Wasserdampf effektiver versiegelt ist als frühere Szintillationskamera-Plattenan­ ordnungen.

Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Szintillationskamera-Plattenanordnung mit einer Abdich­ tung zu schaffen, die wesentlich länger als frühere Szintil­ lationsplattenanordnungen hält.

Ferner ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, eine wirksamere Szintillationskamera-Plattenanordnung zu schaffen, die durch den Szintillationskristall erzeugtes optisches Licht effizienter relektiert als bisherige Szintillationska­ mera-Plattenanordnungen.

Es ist zudem eine Hauptaufgabe vorliegender Erfindung, ein überlegenes Verfahren und einen Prozeß zum Abdichten von Szintillationskamera-Plattenanordnungen und anderen ähnli­ chen Geräten zu offenbaren.

Darüber hinaus ist es eine wesentliche Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Szintillationskamera-Plattenanordnung be­ reitzustellen, die erhöhte Wirksamkeit bei der Übertragung von durch den Szintillationskristall erzeugtem Licht zu ex­ tern gekoppelten Photovervielfacherröhren oder einem Photo­ detektionsgerät besitzt.

Vorliegende Erfindung offenbart eine neuartige Szintillati­ onskamera-Plattenanordnung verlängerter Lebensdauer, die einen Szintillationskristall mit einer Mehrzahl von szintil­ lierenden Elementen zum Empfangen der einfallenden Strahlung und zum Erzeugen von Licht, und eine Mehrzahl von mit den szintillierenden Elementen gekoppelten Lichtröhrenelementen zum Empfangen und Führen des Lichts, sowie einen Rahmen auf­ weist, der um den Szintillationskristall herum abgedichtet ist.

Zusätzlich lehrt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der vorstehend beschriebenen Gammakamera-Plattenanordnung, wobei die szintillierenden Elemente optisch mit den Licht­ röhrenelementen gekoppelt sind und die Lichtabgabe von den szintillierenden Elementen optimiert ist.

Diese und verschiedene andere Aufgaben und Vorteile der erfindungsgemäßen Gammakamera-Plattenanordnung verlängerter Lebensdauer erschließen sich für den Fachmann aus der Betrachtung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen, die zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer Gammakamera- Plattenanordnung verlängerter Lebensdauer,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels vorliegender Erfindung, die entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 aufgenommen ist,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der rechten Seite von Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilansicht des Bodenbereichs gemäß Fig. 2, in der zusätzliche Elemente gezeigt sind, die in einer umfassenderen Anordnung enthalten sein können, und

Fig. 5 eine Verlängerung des Bodenabschnitts gemäß Fig. 2, wobei ein anderes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfin­ dung veranschaulicht ist.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel de­ tailliert beschrieben.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine kreisför­ mige Gammakamera-Plattenanordnung, die aus einem äußeren Ring 12 mit einem Innendurchmesser von ungefähr 18 Zoll (ca. 449 mm) und einem Außendurchmesser von ungefähr 21 Zoll (ca. 535 mm) besteht. Andere Formen der Plattenanordnung, bei­ spielsweise quadratische, rechteckförmige usw., können ab­ hängig von den Benutzerwünschen verwendet werden. Derzeit wird die kreisförmige Plattenkonfiguration von vielen Gamma­ kamera-Plattenherstellern wegen ihrer relativ größeren Le­ bensdauererwartung, verglichen mit derjenigen von quadrati­ schen oder rechteckförmigen Gammakameraplatten, verwendet.

Bezugnehmend auf Fig. 2 besteht der Ring aus einer Vorder­ fläche oder Vorderseite, an der eine optisch transparente Platte 14 angebracht wird, und einer Rückseite, die durch eine externe Abdeckung 16, die das Röntgenstrahlenfenster bildet, abgedeckt wird. Ein ringförmiger Ring 18 ist in die Vorderseite bzw. vordere Oberfläche des äußeren Rings 12 eingeschnitten. Dieser ringförmige Ring ist bis zu einer Tiefe, die ungefähr gleich groß ist wie Tiefe einer Montage­ schulter 19 für die am äußeren Ring zu befestigende transpa­ rente Platte 14, eingebracht. Die Montageschulter 19 ist ge­ ringfügig tiefer als die Dicke der transparenten Platte, so daß die transparente Platte im wesentlichen fluchtend oder geringfügig zurückgesetzt bezüglich der Vorderseite des äußeren Rings sitzt, wenn der Zusammenbau vollständig abge­ schlossen ist. Der ringförmige Ring 18 ist nahe der transpa­ renten Platte so eingeschnitten, daß ein Streifen bzw. Lap­ pen 20 verbleibt. Der Zweck des Streifens bzw. Lappens 20 besteht in der Bereitstellung einer thermischen Entlastung für den äußeren Ring und die transparente Platte während des Zusammenbaus und während des Betriebs der Szintillationska­ mera.

Die ringförmige, optisch transparente Platte 14 besteht vor­ zugsweise aus Pyrex-Glas und hat einen ungefähren Durchmes­ ser von einem halben Zoll (ca. 12,7 mm) und einen äußeren Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Innendurchmes­ ser des äußeren Rings 12, gemessen gerade innerhalb des Streifens 20, ist. Die Pyrex-Platte wird dann innerhalb des Außenrings 12 angeordnet und anfänglich laser-verschweißt oder verlötet, wobei eine aus einer Indium-Zinn-Legierung oder einer anderen geeigneten Mischung bestehende Fritte verwendet wird, die in Form einer Paste oder eines Bands 22 entsprechend den durch den Frittenhersteller gelieferten In­ struktionen aufgebracht wird. Der Durchmesser der Pyrex- Glasplatte 14 ist durch die Löt- oder Schweiß-Anforderungen und den Platz bestimmt, der für die Indium-Zinn-Legierung- Fritte zur Herstellung einer effektiven Abdichtung zwischen der transparenten Platte 14 und dem äußeren Ring 12 erforderlich ist. Für diesen Zweck sind eine durch Indium Corporation of America hergestellte Indium-Zinn-Legierung, "INDALLOY" No. 2 oder Indium-Zinn, "INDALLOY" No. 1E akzeptabel. Verschiedene Techniken sind zur Bildung einer Abdichtung zwischen Metall und Glas bekannt und sind sämtlich bis zu gewissem Ausmaß, abhängig von den Eigenschaften der Abdichttechnik, einsetzbar. Eine Vorbeschichtung der Pyrex-Glasplatte mit Platin führt ebenfalls zu einer überlegenen Abdichtung, die einfacher zu bilden ist.

Eine ähnliche Rille 42 ist in die Rückseite des äußeren Rings eingeschnitten. Die Tiefe der Rille oder Rinne 42 ist geringfügig größer als die Dicke der Deckplatte 16. Der Zweck dieser Rille besteht in der Ermöglichung der Wegfüh­ rung überschüssigen Lots, überschüssiger Fritte usw. von der Szintillationsplatte. Ein flacher Bereich 41 ist zwischen einem Flansch bzw. Vorsprung 40 und der Rille 42 angeordnet. Dieser flache Bereich stellt eine Region zum Anlöten oder Anschweißen der Deckplatte 16 an den Außenring 12 bereit. Wenn die Anordnung vervollständigt ist, sollte die Deck­ platte nahezu mit dem äußeren Ring fluchten.

Der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete äußere Ring bzw. Außenring 12 ist aus rostfreiem Stahl (SS-304 oder SS-316) gefertigt, kann aber auch aus Aluminium oder anderem geeigneten Metall, Keramik oder anderem ge­ eignetem Material hergestellt sein. Auch wenn eine Indium- Zinn-Legierung bevorzugt ist, können kleine Mengen von Anti­ mon (1% bis 8%) zugesetzt sein, um eine optimale Metall- Glas-Abdichtung herzustellen. Die exakte Menge an Antimon hängt von dem jeweiligen rostfreien Stahl und dem ver­ wendeten Pyrex-Glas ab.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Flansch oder Rahmen eine Dicke von ungefähr 0,937 Zoll (ca. 24,6 mm) und eine radiale Ausdehnung von ungefähr 1,695 Zoll (ca. 42,4 mm). Die thermische Isolation besteht aus dem Streifen oder Lappen 20 für die transparente Platte 14. Der Ring stellt eine thermische Isolation während des Schweißens oder Lötens dar. Eine Gummifüllung 28, die aus einem Silizium-Siegelma­ terial oder RTV besteht, wird in die Aussparung 18, die dem Streifen oder Lappen 20 direkt benachbart ist, eingebracht. Eine Gummifüllung 32 wird auch in die Ausnehmung 42 auf der Rückseite des Rings nahe dem Lappen oder Vorsprung 40 einge­ bracht. Dieselbe Art von Gummifüllung bzw. Kautschuk-Füll­ material wird auf beiden Seiten verwendet.

Anschließend wird ein optischer Koppler 50 mit einem Bre­ chungsindex nahe dem der transparenten Platte, hier ungefähr 1,5, auf die Innenseite der Pyrex-Glasplatte aufgebracht. Es ist wünschenswert, das gesamte im Szintillationskristall er­ zeugte Licht durch Medien hindurchzuleiten, die denselben Brechungsindex haben. Dies verhindert eine Verzerrung bzw. Beeinflussung der Lichtstrahlen insbesondere an den Grenz­ flächen zwischen unterschiedlichen Materialarten. Zu diesem Zweck wird ein klares Silizium-Dichtmittel mit einem Bre­ chungsindex zwischen 1,42 und 1,58 in flüssiger Form auf die Innenseite der transparenten Pyrex-Platte aufgebracht. Eine Dicke von 1 bis 2µm ist ausreichend. Der Szintillationskri­ stall 24 wird dann auf den optischen Koppler aufgebracht und es wird das Aushärten des optischen Kopplers ermöglicht. Es ist wichtig, daß keine Blasen oder andere Lufttaschen zwi­ schen der transparenten Platte 14 und dem Szintillationskri­ stall 24 vorhanden sind. Eine Vielzahl von Materialien ist für die Verwendung als optische Koppler akzeptabel. Derzeit wurde Dow Corning Q2-3067 als ein akzeptabler optischer Koppler gefunden. Dow Corning Q2-3067 besitzt einen Bre­ chungsindex von 1,46 bei einer Wellenlänge von 589 nm und benötigt ungefähr 24 Stunden zur Härtung.

An diesem Punkt ist es wünschenswert, eine Beschichtung auf die oberseitige Fläche des Szintillationskristalls 24 auf zu­ bringen, die das durch den Szintillationskristall erzeugte Licht reflektiert, aber die einfallende Strahlung nicht ab­ lenkt oder nicht in anderer Weise mit dieser in Wechselwirkung tritt. Eine dünne Schicht aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Magnesiumoxid (MgO) wird auf eine Seite eines nachgiebigen bzw. federnden Materials wie etwa Schaumgummi 30 aufgebracht. Die Schicht aus Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid sollte eine Oberfläche des Schaumgummis 30 vollständig abdecken und nahezu gleichmäßig sein. Diese reflektierende Oberfläche 26 wird dann auf der Oberseite des Szintillationskristalls 24 angeordnet. Eine externe Abdeckung 16, die aus einer 0,050 Zoll (ca. 1,27 mm) dicken Aluminiumplatte besteht, wird dann auf die Oberseite des Schaumgummis aufgebracht bzw. angeordnet. Die externe Aluminiumabdeckung (das Röntgenstrahlenfenster) wird dann an den Flansch 40 angelötet oder angeschweißt. Der Schaumgummi 30 ruht bzw. liegt an der Innenoberfläche der externen Abdeckung an.

Der Schaumgummi hilft bei der Abfederung bzw. Dämpfung der Kameraplatte während des Transports und des Einbaus.

Zwischen dem Szintillationskristall und der reflektierenden Oberfläche ist kein optischer Koppler erforderlich, kann aber ohne Schwierigkeiten eingesetzt bzw. angebracht werden.

Die äußere Abdeckung 16 wird unter Verwendung einer Fritte 46, die aus Indium-Zinn oder einer anderen geeigneten Mi­ schung oder Masse besteht, gelötet oder geschweißt. Im be­ vorzugten Ausführungsbeispiel werden die dünnste äußerer Ab­ deckung 16 und das dünnste Pyrex-Glas 14 eingesetzt, um er­ höhte Empfindlichkeit und Auflösung zu erzielen.

Bei dieser Vorrichtung ist die Notwendigkeit von Epoxidharz oder dergleichen zur Abdichtung des Szintillationskristalls 24 innerhalb des Montagerings 12 beseitigt. Die beschriebe­ nen Löt- oder Laserschweiß-Verbindungen stellen eine herme­ tische Abdichtung des Szintillationskristalls bereit und verschlechtern sich nicht, wenn sie hohen Temperaturen, Tem­ peraturwechseln, Strahlung oder Feuchtigkeit ausgesetzt wer­ den.

Epoxidharz-Abdichttechniken waren bei den früheren Verfahren aufgrund der unterschiedlichen Folge der von den Herstellern während des Plattenzusammenbaus eingesetzten Schritten er­ forderlich. Insbesondere war die Glas-zu-Metall-Abdichtung der letzte Schritt, wobei bei diesem Punkt keine Hitze oder Wärme eingesetzt werden konnte. Daher basierte das einzig verfügbare Dichtmaterial auf Epoxidharzbasis.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung gezeigt, bei dem die Glasplatte 18 über einen op­ tischen Koppler 58 mit einer Plexiglas-Lichtröhre oder -Lichtführung 60 (light pipe) optisch gekoppelt ist. Die Plexiglas-Lichtröhre oder Lichtführung ist, wie gezeigt, mit einer Reihe von U-förmigen Einkerbungen mit einer zusammen­ passenden bzw. gepaarten Oberflächenbeschaffenheit bzw. -güte 62 zur Vermeidung von Übersprechen (zur optischen Isolation der Inseln) und einer Reihe von dazwischenliegen­ den Inseln 64 versehen. Die Inseln sind für die Aufnahme ei­ ner Mehrzahl von Photodetektoren 66 angeordnet. Die Konfigu­ ration und Abmessungen der U-förmigen Einkerbungen und der Inseln sind im allgemeinen entsprechend den Kundenspezifika­ tionen und den Dimensionen der gewählten Photodetektoren vorbereitet bzw. hergestellt. Das auf den Photodetektor auf­ fallende Lichtsignal erzeugt ein elektrisches Signal für die weitere Bildverarbeitung.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die optische Kopplerplatte 58 gemäß Fig. 4 entfallen ist. Die Dicke der transparenten Platte 18 ist verringert, was zu verringertem Lichtverlust und verringerter Beugung führt. Dies ergibt eine entsprechend erhöhte Bildempfind­ lichkeit der Gammakamera-Plattenanordnung. Die Plexyglas- Lichtröhre bzw. Lichtführung 60 gemäß Fig. 4 kann direkt mit der transparenten Platte 14 durch Ausbildung oder Einschnei­ den von Einkerbungen 72 in die transparente Platte entspre­ chend den Kundenspezifikationen gekoppelt sein, um zu ermög­ lichen, daß die Photodetektoren 66 direkt an der transparen­ ten Einrichtung oder Platte befestigt werden können.

Es gibt zahlreiche Abweichungen von bevorzugten Ausführungs­ beispiel, die vom Fachmann unter Einhaltung der Lehre dieser Erfindung realisiert werden können. Die reflektierende Be­ schichtung kann direkt auf den Szintillationskristall aufge­ bracht werden. Dies kann durch Aufsprühen oder durch ein Aufdampfverfahren erfolgen. Szintillationskristalle mit Lichtaussendung mit unterschiedlichen Wellenlängen können eingesetzt werden. Bei bestimmten gewählten Wellenlängen kann Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid transparent sein oder können ineffiziente Reflektoren sein oder für signifikant unterschiedliche Wellenlängen. Die Pyrex-Glasplatte kann auch für die bestimmte gewählte Lichtwellenlänge opak sein. Metall-Inertgas-(MIG = Metal Inert Gas) oder Wolfram- Inertgas-(TIG = Tungsten Inert Gas) -Schweißen kann einge­ setzt werden. Es können effizientere optische Koppler einge­ setzt werden. Es kann effizienteres optisches Koppelmaterial verwendet werden. Dieses optische Koppelmaterial kann den Szintillationskristall vollständig umgeben und einkapseln, insbesondere, wenn eine Seite des Szintillationskristalls eine darauf plazierte reflektierende Beschichtung besitzt. Dies kann die Notwendigkeit für das federnde Kissen, das zwischen dem Szintillationskristall und der Abdeckplatte eingefügt ist, beseitigen. Andere Verbesserungen und Modifi­ kationen können durchgeführt werden, die die Auflösung und Empfindlichkeit der Kameraplattenanordnung durch Einsatz dünnerer Materialien und/oder durch Positionierung der Pho­ todetektoreinrichtung näher am Szintillationskristall und durch nähere Anordnung des Szintillationskristalls bei der Strahlungsquelle verbessern.

Die Form und Abmessungen der äußeren Ringe einschließlich der Schweißoberflächen und Wärme/Beanspruchungs-Entlastungs- Punkte können variiert werden, ebenso wie die Dicke und Größe der transparenten Platte, des Szintillationskristalls der Abdeckplatte, und ebenso wie das Verfahren für die Glas­ zu-Metall-Abdichtung und deren Zusammensetzung, und die Ab­ deckplatten-Abdichtung, ohne daß der Rahmen vorliegender Er­ findung verlassen wird. Weiterhin können die Größe, Form, Dichtmethode, das verwendete Dichtmaterial, das optische Koppelmaterial, das zur Herstellung des äußeren Rings, der Abdeckplatte, des Szintillationskristalls, des federnen Kissens, der reflektierenden Oberfläche oder der Pyrex- Glasplatte eingesetzte Material variiert werden und von den zuvor angegebenen Dimensionen und Materialien abweichen, wobei sie im Rahmen der Prinzipien und Lehren der vorliegenden Erfindung bleiben.

Zusätzlich sind die Lehren vorliegender Erfindung auch bei als Nukleardetektoren eingesetzten Natriumjodid- und Cäsiumjodid-Kristallen mit einem Formfaktor von 1 bis 3 Zoll (ca. 25,4 bis 76,2 mm) im Durchmesser und 1 bis 3 Zoll (ca. 25,4 bis 76,2 mm) in der Länge, auf Ölquellen- Bohranwendungen, bei denen der Formfaktor 2 bis 3 Zoll (ca. 50,8 bis 76,2 mm) im Durchmesser und 9 bis 12 Zoll (ca. 229,6 bis 304,8 mm) in der Länge ist, sowie bei Flughafen- Sicherheits-Röntgenstrahlsystemen (Würfel mit 4 Zoll (ca. 101,6 mm)) und zahlreichen anderen Anwendungen anwendbar.

Vorstehend wurde ein neuartiges Gerät und ein neuartiges Verfahren zum Einhausen bzw. Einfassen eines Szintillations­ kristalls innerhalb einer Gammakamera-Plattenanordnung, der­ art, daß die Gammakamera-Plattenanordnung hermetisch versie­ gelt ist und der Szintillationskristall keiner Feuchtigkeit oder der äußeren Umgebung ausgesetzt wird, in Übereinstim­ mung mit den Prinzipien der zuvor erläuterten Erfindung be­ schrieben. Der Fachmann kann zahlreiche Einsatzmöglichkeiten des und Abweichungen von dem vorstehend beschriebenen Ver­ fahren und Gerät durchführen, ohne vom Gehalt und Rahmen der Erfindung abzuweichen. Somit kann beispielsweise, ohne aber beschränkend zu sein, die Vorrichtung zur Versiegelung von Szintillationskristallen innerhalb von Gammakamera-Platten­ anordnungen unter Einsatz von Mischungen oder Massen oder Materialien zusätzlich zu den hier beschriebenen eingesetzt werden.

Es wird somit eine Szintillationskamera-Plattenanordnung mit verlängerter Lebensdauer und ein Verfahren zur Herstellung desselben beschrieben. Die Plattenanordnung umfaßt einen Körper mit einer Mehrzahl von szintillierenden Elementen zum Empfangen der einfallenden Strahlung und zur Erzeugung von Licht, eine Mehrzahl von lichtleitenden Elementen, die mit den szintillierenden Elementen gekoppelt sind und zum Auf­ nehmen und Führen des Lichts dienen, und einen Rahmen, der um den Körper herum mit Hilfe von Lot- oder Laserschweiß- Verbindungen abgedichtet ist, wodurch die Notwendigkeit von Epoxidharz-Abdichttechniken, die temperatur- und feuchtig­ keitsinstabil sind, beseitigt wird.

Claims (20)

1. Szintillationskamera-Plattenanordnung mit,
einem äußeren Ring (12) mit Vorder- und Rückseite,
einem ringförmigen Ring oder einer ringförmigen Rille bzw. Rinne (18), die in die Vorderseite des äußeren Rings (12) eingeschnitten ist, um einen thermischen Entlastungsstreifen (20) zu bilden,
einer transparenten Platte (14), die in den äußeren Ring (12) eingepaßt und an dessen vorderer Fläche nahe dem thermischen Entlastungsstreifen (20) angeordnet ist und eine in dieselbe Richtung wie die Vorderseite des äuße­ ren Rings weisende äußere Oberfläche und eine gegenüber­ liegende innere Oberfläche besitzt,
einer Fritte (22), die zwischen den äußeren Ring und die transparente Platte eingebracht und zum Anschweißen oder Anlöten der transparenten Platte an den äußeren Ring er­ hitzt ist,
einem Szintillationskristall (24), der bei Beaufschla­ gung durch Strahlung Licht aussendet und an der inneren Oberfläche der transparenten Platte (14) angeordnet ist, einem ringförmigen Ring oder einer ringförmigen Rille bzw. Rinne (42), die in die Rückseite des äußeren Rings zur Bildung eines thermischen Entlastungsrings einge­ schnitten ist,
einer in Richtung zur Rückseite des äußeren Rings ange­ ordneten Abdeckplatte (16) und
einer Fritte (46), die zwischen den äußeren Ring (12) und die Abdeckplatte (16) eingebracht und zum An­ schweißen oder Anlöten der Abdeckplatte am äußeren Ring erhitzt ist.

2. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen optischen Koppler (58), der einen nahe bei dem Brechungsindex der transparenten Platte liegenden Brechungsindex besitzt, an der inneren Oberfläche der transparenten Platte aufgebracht bzw. an­ geordnet ist und zwischen der transparenten Platte (12) und dem Szintillationskristall (24) positioniert ist.

3. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus re­ flektierendem Material zwischen dem Szintillationskri­ stall (24) und der Abdeckplatte (16) benachbart zum Szintillationskristall angeordnet ist, wobei das reflek­ tierende Material im wesentlichen transparent gegenüber auftreffender Strahlung und im wesentlichen reflektie­ rend bei der Wellenlänge des vom Szintillationskristall (24) bei Beaufschlagung durch Strahlung ausgesendeten Lichts ist.

4. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Material Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid ist.

5. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine nachgebige bzw. fe­ dernde Kisseneinrichtung oder Dämpfungseinrichtung (30), auf die das reflektierende Material aufgebracht ist.

6. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fritte aus einer Indium-Zinn Mischung besteht.

7. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Antimon in einer kleinen Menge zur Indium-Zinn-Fritte zugesetzt ist, um eine Fritte zu erzielen, die 12% oder weniger Antimon ent­ hält, wobei der Rest ungefähr 50-50 Indium und Zinn ist.

8. Verfahren zum hermetischen Abdichten von Szintillations­ detektoren in einer Gammaplattenanordnung, mit den Schritten:
Bilden eines äußeren Rings mit Vorder- und Rückfläche, Schweißen oder Löten einer transparenten Platte an die Vorderseite des äußeren Rings,
Anordnen eines Szintillationskristalls gegen die inneren Oberfläche der transparenten Platte,
Sichern des Szintillationskristalls in seiner Position, um ein Zerbrechen bzw. eine Rißbildung oder eine Beschädigung aufgrund einer Bewegung zu verhindern, und
Schweißen oder Löten einer Abdeckplatte an den Rücken des äußeren Rings, wodurch der Szintillationskristall mit einem Gehäuse umgeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den zu­ sätzlichen Schritt:
Einschneiden eines ringförmigen Rings in die Oberfläche des äußeren Rings zur Bildung von Beanspruchungs- und Wärmeentlastungsstreifen, an den bzw. die die transparente Platte und/oder die Abdeckplatte anschweißbar oder anlötbar sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt:
Beschichten der inneren Oberfläche der transparenten Platte mit einem optischen Koppler und Anordnen des Szintillationskristalles auf der freiliegenden Oberflä­ che des optischen Kopplers derart, daß der optische Koppler sandwichartig zwischen der Szintillationskri­ stalloberfläche, mit der er in enger Berührung steht, und der inneren Oberfläche der transparenten Platte angeordnet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt:
Vorbereiten der transparenten Platte für das Schweißen durch den zusätzlichen Schritt des Aufbringens von Pla­ tin oder anderem geeignetem Material auf die transpa­ rente Platte zur Unterstützung des nachfolgenden Schweiß- oder Lötvorgangs.

12. Szintillationskamera-Plattenanordnung mit verlängerter Lebensdauer, mit
einem Körper und einem um den Körper herum abgedichteten Rahmen,
einer Strahlungsverarbeitungseinrichtung (24), die im Körper zur Umwandlung der auftreffenden Strahlung in Licht angeordnet ist, und
einer im Körper angeordneten lichtleitenden Einrichtung (18), die an dem Rahmen abdichtend angebracht und mit der Strahlungsverarbeitungseinrichtung zum Empfangen und Führen des Lichts gekoppelt ist.

13. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine reflektierende Einrichtung, die benachbart zur Strahlungsverarbeitungseinrichtung für die Reflektion des durch die Strahlungsverarbei­ tungseinrichtung erzeugten Lichts angeordnet ist, wo­ durch die Lichtabgabe optimiert ist.

14. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Einrich­ tung aus einer Schicht aus Magnesiumoxid oder Alumini­ umoxid besteht.

15. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine optische Koppeleinrichtung (58) zur Kopplung der Verarbeitungs­ einrichtung (24) mit der lichtleitenden Einrichtung, wo­ bei die optische Koppeleinrichtung eine Mischung oder Masse aufweist, deren Brechungsindex nahe beim Bre­ chungsindex der Lichtführungseinrichtung liegt.

16. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ dichtmittel eine geschweißte oder gelötete Verbindung aufweist.

17. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ dichtmittel weiterhin eine aus Indium-Zinn hergestellte Fritte umfaßt, die mit dem Rahmen und dem Körper ver­ schweißt oder verlötet ist.

18. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtleitende Einrichtung eine Glasplatte, die am Rahmen abdichtend angebracht und optisch mit der Strahlungsver­ arbeitungseinrichtung gekoppelt ist, und eine optisch mit der Glasplatte gekoppelte Lichtröhre (oder Lichtkanal) umfaßt.

19. Szintillationskamera-Plattenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, gekennzeichnet durch eine optische Koppeleinrichtung zur Kopplung der Glasplatte mit dem Szintillator und der Lichtröhre bzw. des Lichtkanals mit der Glasplatte.

20. Szintillationskamera-Plattenanordnung mit einem äußeren metallischen Ring (12) mit Vorder- und Rückseite,
einer in den äußeren Ring eingepaßten transparenten Platte (14), die auf der Frontfläche des äußeren Rings angeordnet ist und eine äußere Oberfläche, die in dieselbe Richtung wie die Frontfläche gerichtet ist, sowie eine gegenüberliegende innere Oberfläche aufweist, einer direkten metallischen Verbindung (bond) zwischen dem äußeren Ring und der transparenten Platte,
einem Szintillationskristall (24), der bei Beaufschla­ gung durch Strahlung Licht aussendet und an der inneren Oberfläche der transparenten Platte angeordnet ist,
einer in Richtung zum Rücken des äußeren Rings oder an dessen Rückseite angeordneten Abdeckplatte (16), und
einer direkten metallischen Verbindung (bond) zwischen dem äußeren Ring und der Abdeckplatte.