DE4429925C1 - Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung - Google Patents

Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung

Info

Publication number
DE4429925C1
DE4429925C1 DE4429925A DE4429925A DE4429925C1 DE 4429925 C1 DE4429925 C1 DE 4429925C1 DE 4429925 A DE4429925 A DE 4429925A DE 4429925 A DE4429925 A DE 4429925A DE 4429925 C1 DE4429925 C1 DE 4429925C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
anode
resistance
detector device
vacuum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE4429925A
Other languages
English (en)
Inventor
Horst Prof Dr Schmidt-Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ROENTDEK-HANDELS GMBH 65779 KELKHEIM DE
Original Assignee
Litef GmbH
Roentdek Handels GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Litef GmbH, Roentdek Handels GmbH filed Critical Litef GmbH
Priority to DE4429925A priority Critical patent/DE4429925C1/de
Priority to SG1995000846A priority patent/SG33414A1/en
Priority to AU25001/95A priority patent/AU2500195A/en
Priority to IL11485695A priority patent/IL114856A/en
Priority to ZA957006A priority patent/ZA957006B/xx
Priority to EP95113181A priority patent/EP0698910A2/de
Priority to KR1019950025952A priority patent/KR960008331A/ko
Priority to US08/517,774 priority patent/US5686721A/en
Priority to JP7214839A priority patent/JP2643915B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of DE4429925C1 publication Critical patent/DE4429925C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/49Pick-up adapted for an input of electromagnetic radiation other than visible light and having an electric output, e.g. for an input of X-rays, for an input of infrared radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2231/00Cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2231/50Imaging and conversion tubes
    • H01J2231/50005Imaging and conversion tubes characterised by form of illumination
    • H01J2231/5001Photons
    • H01J2231/50015Light
    • H01J2231/50021Ultraviolet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2231/00Cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2231/50Imaging and conversion tubes
    • H01J2231/50005Imaging and conversion tubes characterised by form of illumination
    • H01J2231/5001Photons
    • H01J2231/50031High energy photons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2231/00Cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2231/50Imaging and conversion tubes
    • H01J2231/50057Imaging and conversion tubes characterised by form of output stage
    • H01J2231/50068Electrical
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2231/00Cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2231/50Imaging and conversion tubes
    • H01J2231/501Imaging and conversion tubes including multiplication stage
    • H01J2231/5013Imaging and conversion tubes including multiplication stage with secondary emission electrodes
    • H01J2231/5016Michrochannel plates [MCP]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildsignal­ auskopplung bei positionsgebenden Hochvakuum-Detek­ toreinrichtungen für Quanten oder Teilchenstrahlung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Detektoreinrichtung, die nach dem Verfahren arbeitet und die Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 2 zur Grundlage hat.
Für den Nachweis einzelner UV- oder anderer elektro­ magnetischer Strahlungsquanten, Teilchen oder der­ gleichen, werden für unterschiedliche Anwendungen po­ sitionsgebende, elektronisch arbeitende Detektorsy­ steme benötigt. Um mit solchen Detektorsystemen ein­ zelne Strahlungsquanten mit hoher Effizienz nachweisen zu können, werden Vielkanal-Elektronen-Multiplier verwendet, die je nach Anwendung in spezielle hocheva­ kuierte Glaskörper eingebaut werden müssen. Um eine zweidimensionale Ortsbestimmung oder Positionierung des Photonennachweises zu erhalten, müssen bei den herkömmlichen Systemen (vgl. Fig. 5) komplexe, resi­ stive Anodenstrukturen 1 mit beispielsweise vier nach außen geführten Kontakten im Hochvakuum 7 mit eingebaut werden, die eine digitale ortsauflösende Bestimmung des Strahlungsnachweises ermöglichen. Das Montieren und Aufbringen der komplexen Anodenstruktur 1 im evaku­ ierten Glaskörper 6 mit dazu notwendigen Drahtdurchführungen für hochfrequente Signale bedeutet für die Detektorherstellung nicht nur große technische Schwie­ rigkeiten, sondern schließt auch die Möglichkeit aus, die Anodenstruktur 1 später einer veränderten Meßauf­ gabe individuell optimiert anpassen zu können. Bei den herkömmlichen Verfahren und Detektoreinrichtungen bilden die einzelnen Detektorkomponenten eine nicht mehr trennbare oder veränderbare Einheit.
Bei dem bekannten Detektorsystem gemäß Fig. 5 sind au­ ßer dem bereits erwähnten, evakuierten Glaskörper 6 und der schichtförmigen, resistiven Anodenstruktur 1 mit nachgeschalteter Elektronik mit Anschlüssen 13 für beispielsweise jeweils vier Vorverstärker, eine Elek­ tronenkonverterschicht 4 (UV-Quanten-Elektronen-Kon­ verterschicht), aufgebracht auf der Innenseite eines strahlungsdurchlässigen Decksubstrats 10, ein Chev­ ron-Plattensystem 3 als Ladungsvervielfacher mit her­ ausgeführten Hochspannungszuführungen 9 sowie die auf der vakuumseitigen Innenfläche des Gegensubstrats 11 aufgebrachte, resistive Anodenstruktur 1 vorhanden. Eine durch ein UV-Quant auf der Anodenstruktur 1 er­ zeugte lokale Ladungslawine ist mit Bezugshinweis 8 an­ gegeben.
Ein dem Aufbau nach Fig. 5 prinzipiell ähnliches Detek­ torsystem ist in der Druckschrift DE 36 38 893 C2 be­ schrieben. Um einen großen dynamischen Zählratenbe­ reich zu erhalten, ist dort außerdem die Idee offen­ bart, die gleichzeitige Möglichkeit einer elektro­ nischen und einer optischen Auslesung vorzusehen. Bei der elektronischen Auslesung wird jedoch eine Anoden­ struktur verwendet, die im Vakuum montiert werden muß. Dies macht, wie oben erläutert, den Aufbau kompliziert und teuer. Die Anodenstruktur kann später nicht mehr verändert oder repariert werden, so daß auch dieses De­ tektorsystem mit den oben erläuterten, grundsätzlichen Problemen behaftet ist.
In der Druckschrift DE 37 04 716 C2 ist ein lediglich für hochenergetische Photonen geeigneter ortsempfindlich­ er Detektor offenbart, bei dem die bildgebende Viel­ drahtanode wiederum im Vakuum angeordnet ist. Entspre­ chendes gilt für den in der DE-Patentanmeldung gemäß DE 43 10 622 A1 beschriebenen Mikrobilderzeuger, mit dem sich ebenfalls nur höherenergetische Photonen nachwei­ sen lassen, der jedoch keine Elektronenverstärkung er­ laubt. Die ortsgebene Auslesung der Signale erfolgt di­ rekt über die Ladungssammlung der primären Ionisation, so daß das dort angewendete Verfahren zu einem wesent­ lich anderen Systemaufbau führt als bei Detektoren der hier in Rede stehenden Art.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Detektor­ einrichtungen der beschriebenen Art für Quanten oder Teilchenstrahlung eine technisch wesentlich einfache­ re und zuverlässigere elektronische Positionierung, d. h. ortsbezogene Bildsignalauskopplung ohne direkte elektrische Kontakte durch die Vakuum-Trennwand mit der Möglichkeit der Anpassung an veränderte Meßaufga­ ben zu schaffen.
Die Erfindung ist bei einem Verfahren zur Bildsignal­ auskopplung bei positionsgebenden Hochvakuum-Detek­ toreinrichtungen für Quanten oder Teilchenstrahlung, die über eine Elektronen-Vervielfachereinrichtung als Elektronenlawine auf eine ortsauflösende Anodenstruk­ tur auftreffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek­ tronenlawine innerhalb des Vakuums auf der Anodenseite der Detektoreinrichtung durch eine hochohmige, leiten­ de Dünnschicht kurzzeitig örtlich gesammelt bleibt und die gesammelte Ladung durch eine niederohmige, der hochohmigen Dünnschicht außerhalb des Vakuums gegenü­ berstehend angeordnete und für eine Ortsbestimmung ge­ eignet strukturierte Anodenschicht als Bildladung ka­ pazitiv durch eine Vakuum-Wand hindurch koppelnd aus­ gelesen wird.
Während bei bisherigen Strahlungsquanten-Detektorein­ richtungen die ortsauflösende Anodenstruktur im Inne­ ren des Hochvakuums angeordnet ist mit einer Mehrzahl von vakuumdichten Stromdurchführungen für hochfre­ quente Signale für die nachgeschaltete Elektronik ohne nachträgliche Justier- oder Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Meßaufgaben, beruht die Erfindung auf dem Gedanken, die Strahlungsquanteninduzierten La­ dungslawinen auf der dem Strahlungseintritt gegenüber­ liegenden Innenfläche des Gegensubstrats durch eine durchgängig einheitliche hochohmig leitende Schicht kurzzeitig ortsgebunden zu sammeln und dann durch die Vakuumwand (Substratschicht) hindurch kapazitiv auf eine niederohmige, strukturierte Anodenschicht außer­ halb des Vakuums zu koppeln.
Eine positionsgebende Detektoreinrichtung für elek­ tromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlung, bei der innerhalb eines durch ein flächiges, strahlungs­ durchlässiges Decksubstrat und ein auf Abstand dazu ge­ haltenes Gegen-Substrat umgrenzten und hochevakuier­ ten Raums schichtartig aufeinanderfolgend auf der Strahlungseinfallseite eine plattenartige Elektronen- Vervielfacher-Anordnung und dieser auf Abstand gegenü­ berstehend eine Flächen-Anode vorhanden sind, ist er­ findungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Anode zur kapazitiven, positionsbezogenen Bildsignalausle­ sung als Schichtanordnung derart ausgebildet ist, daß auf der vakuumseitigen Innenfläche des Gegen-Substrats eine hochohmige Ladungssammelschicht und dieser auf der Außenfläche des Gegen-Substrats, also außerhalb des Vakuums gegenüberstehend eine für eine Ortsbestim­ mung geeignet strukturierte, niederohmige Anoden­ schicht vorhanden sind.
Gegenüber herkömmlichen Detektoreinrichtungen für elektromagnetische Strahlungsquanten oder Teilchen­ strahlung bietet die Erfindung vor allem den Vorteil, daß vergleichsweise einfache, einheitliche Detektore­ lemente oder Baugruppen verwendet werden können, deren elektronische Positionsauslesung durch unterschiedli­ che Strukturierung der niederohmigen, außerhalb des Vakuums liegenden Anodenschicht an unterschiedliche Meßaufgaben individuell und optimiert angepaßt werden können. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß in das Vakuum keine elektrischen Durchführungen für hochfrequente Stromimpulse notwendig sind. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, die Verstärker- und Digi­ talisierungselektronik im Verbund mit der niederohmi­ gen Anodenstruktur als hochintegrierte Schaltung (z. B. in SMD Technologie, als Hybrid oder als ASIC) herzu­ stellen.
Vorteilhaft ist es, die niederohmige, strukturierte Anodenschicht etwa in Form einer sogenannten Wedge & Strip-Anode (Keil- Streifen-Anode) auszubilden, wobei die Ladungs-Sammelbereiche oder -Sammelschienen für eine bildladungsanteilige Auslesung an wenigstens zwei, vorzugsweise an drei Randseiten der Anoden­ schicht jeweils im rechten Winkel zueinander stehend angeordnet sind. Es sind jedoch auch beliebige andere geeignete Strukturen anwendbar, wie z. B. eine Vernier- Anode, eine Spiralstruktur, eine Delay-Line-Technik oder ein Pixelsystem, das mittels eines CCDs digital ausgelesen wird. Weiterhin ist es notwendig oder zumin­ dest zweckmäßig, die inneren Widerstände von Ladungs­ sammelschicht einerseits und kapazitiv gekoppelter äu­ ßerer Anodenschicht und Folgeelektronik andererseits im Hinblick auf eine Optimierung der Ortsauflösung zu wählen unter gleichzeitiger Berücksichtigung des durch die Gegen-Substratschicht gegebenen Dielektrikums.
Um Bildfehler im Randbereich der Detektoreinrichtung zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die sensitive Fläche der äußeren, niederohmigen Anodenschicht über die Bildränder der vakuumseitigen Ladungssammelschicht hinausragen zu lassen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Prinzip-Schnittdarstellung einer De­ tektoreinrichtung mit positionsgebender Auslesung für elektromagnetische Strahlungsquanten bzw. Teilchen­ strahlung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 die Teilschnitt-Darstellung eines Ab­ schnitts des Gegen-Substrats der Detektoreinrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 in schematischer Draufsicht-Darstellung einen Teilausschnitt einer Wedge & Strip-Anode, wie sie zur positionsgebenden Bildsignal-Auskopplung gemäß der Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann;
Fig. 4 ein Beispiel für ein Meßergebnis (unten) unter Verwendung eines Versuchsaufbaus (oben) mit ei­ nem erfindungsgemäßen Detektor mit kapazitiv gekoppel­ ter, positionsgebender Anodenstruktur; und
Fig. 5 die schematische Schnittdarstellung einer herkömmlichen, positionsgebenden Detektoreinrichtung für elektromagnetische Strahlungsquanten oder Teil­ chenstrahlung.
Beim Detektorsystem nach Fig. 1 ist das Bildverstärker­ system, nämlich die Photoelektronen-Konverterschicht 4, das darunter liegende Chevron-Plattensystem 3 eines Vielkanal-Elektronen-Multipliers sowie die erfin­ dungsgemäße, hochohmige Anodenschicht 1 wie bisher in ein Hochvakuum 7 eingebaut. Anders als beim Stand der Technik jedoch ist die komplexe Anodenstruktur 2 zur elektronischen Positionsauslesung außerhalb des Vaku­ ums 7 auf der Rückseite des Detektors, d. h. beispiels­ weise auf der Rückseite des Gegen-Substrats 6 aufge­ bracht oder angeordnet. Die Übertragung der genauen Ortsinformation der Position eines einfallenden Strah­ lungsquants (UV-Quant) oder Teilchens erfolgt nach entsprechender Ladungsvervielfachung kapazitiv durch das vorzugsweise aus Glas bestehende Gegen-Substrat 6 des Bildverstärkersystems auf die außerhalb des Vaku­ ums sich befindende niederohmige Anodenstruktur 2.
Diese kapazitive Übertragung ist möglich, weil die auf der Innenseite des Boden- oder Gegensubstrats 6, also im Vakuum ausgebildete Ladungssammelschicht als hoch­ ohmige (Anoden-)Schicht aufgebracht ist, auf der die von einem einzelnen Strahlungsquant oder Teilchen in­ duzierte Elektronenlawine 8 gesammelt wird und dort we­ gen des voraussetzungsgemäß hohen Schichtwiderstands (Mega-Ohmbereich) einige 10ns verharrt, wie die Fig. 2 verdeutlicht. Diese örtliche Ladungslawine 8 koppelt kapazitiv durch die Glasschicht des Gegen-Subtrats 6 hindurch und erzeugt auf bzw. in der gegenüberliegen­ den, niederohmigen Anodenstruktur 2 eine Bildladung. Die niederohmige Anodenstruktur 2 kann beispielsweise als Wedge & Strip-Anode mit drei Kontaktbereichen a, b und c ausgebildet sein. Die Struktur dieser Anode läßt sich auf vergleichsweise einfacher Weise an die jeweils geforderte Positionsauflösung anpassen. Die Anoden­ struktur 2 befindet sich dabei auf der Außenseite des Gegen-Substrats 6, d. h. in normaler Luftatmosphäre. Die genaue Position der Bildladung läßt sich dann über entsprechend angepaßte, schnelle ladungsempfindliche Vorverstärker und eine nicht dargestellte, prinzipiell bekannte Auswertelogik bestimmen. Die kapazitive Aus­ kopplung ermöglicht eine hohe Ortsauflösung, wenn die inneren Widerstände der beiden Anodenschichten 1, 2 op­ timal aufeinander angepaßt werden und die Anodenstruk­ tur 2 geometrisch entsprechend hochauflösend struktu­ riert ist. Außer einer Wedge & Strip-Anode, wie sie bei­ spielsweise in den Veröffentlichungen Lit[1] und [2] beschrieben ist, kommen auch andere ortsauflösende Anodenstrukturen im Rahmen der Erfindung in Frage, bei­ spielsweise eine Vernier-Anode, eine Anode in Spiral­ struktur, eine Delay-Line-Technik oder ein Pixelsy­ stem, das mittels eines CCDs digital ausgelesen wird.
Das Prinzip der kapazitiven, ortsbezogenen Signalaus­ kopplung für eine digitale Positionsauslesung läßt sich mit Bezug auf Fig. 2 wie folgt kurz beschreiben: Die in der Chevron-Platte 3 im Vakuum erzeugte lokale Ladungswolke 8 trifft auf die hochohmige Anodenschicht 1 auf, die beispielsweise eine Ge-Schicht mit einer Dicke von einigen 100nm sein kann und verharrt dort für einige 10ns. Während dieser Zeit baut sich durch kapa­ zitive Kopplung auf der anderen, außerhalb des Vakuums liegenden Seite des Gegen-Substrats 6 auf der niederoh­ migen Anodenstruktur 2 eine Bildladung auf. Je nach der Geometrie dieser niederohmigen Anodenstruktur 2, zum Beispiel als dreiteilige Wedge-Strip-Anode (vgl. Fig. 3) ist jeder Ort durch ein spezifisches Bildladungsver­ hältnis eindeutig bestimmt. Für eine niederohmige Ano­ denstruktur kann diese Bildladungsverteilung durch schnelle Elektronik-Komponenten bestimmt werden. Aus den Verhältnissen der Bildladungen Q1, Q2 und Q3 kann wiederum der Ort X, Y in der Bildebene präzise ermittelt werden gemäß folgenden Beziehungen:
Eine auf der Anodenstruktur 2 sich ausbildende Bildla­ dungswolke 20 ist in Fig. 3 durch einen schraffierten Bereich angedeutet.
Mit einer erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung las­ sen sich Einzelereignisse mit sehr hoher ortsbezogener Zeitauflösung erfassen. Die örtliche Auflösung beträgt bei den zur Zeit in der Erprobung befindlichen Detekto­ ren etwa 1/250 der Detektorbreite oder bei Verwendung geeigneter Linsensysteme 0,5°.
Fig. 4 zeigt einen Meßaufbau (oben) und Ergebnisse (un­ ten) zur Positionsbestimmung von einfallender Strah­ lung. Als Strahlungsquelle 22 wurde ein Alphateilchen strahlendes radioaktives Präparat verwendet. Bei die­ ser Anordnung entfällt das strahlungsdurchlässige Decksubstrat und die Photoelektronen-Konverter­ schicht, da die Alphateilchen direkt am Eintritt in die Chevron-Platte 3 Elektronen freisetzen können. Zwi­ schen der Strahlungsquelle 22 und der Chevron-Platte 3 ist eine Schattenmaske 21 aus 0,2 mm dicken Drähten an­ gebracht, deren Bild elektronisch erfaßt werden soll.
Das untere Bild der Fig. 4 zeigt das über die Wedge & Stripstruktur der niederohmigen Anode 2 und die Folgee­ lektronik aufgenommene Schattenbild der senkrecht zu­ einander gespannten Drähte der Schattenmaske 2. Das bei diesen Messungen ermittelte Auflösungsvermögen lag bei unter 0,2 mm, bedingt durch die Wahl der Anodenstruk­ tur.
Die besonderen Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
  • 1. Die erfindungsgemäße Art der Bildsignalauskopp­ lung benötigt im Vakuum nur eine einfache hochohmige Monoschicht mit einer einzigen durchgeführten Span­ nungskontaktierung. Es werden keine Durchführungen für hochfrequente Stromimpulse benötigt. Dies führt zu ei­ ner wesentlichen Vereinfachung der Herstellung des Va­ kuum-Bauteils.
  • 2. Im Vergleich zu herkömmlichen Detektoren dieser Art wird zwischen der Channel- oder Chevron-Platte 3 und der hochohmigen Anodenschicht 1 nur eine moderate Span­ nung von typischerweise 200 Volt benötigt, die einen einfacheren und zuverlässigeren Betrieb des Detektors ermöglicht. Damit wird die Dunkelentladungsrate des Detektorsystems merklich reduziert und eine Zerstörung der Anodenstruktur durch Spannungsüberschläge im De­ tektor praktisch ausgeschlossen.
  • 3. Die ortsauflösende, niederohmige Anodenstruktur 2 ist außerhalb des Vakuums 7 angeordnet und läßt sich den Anwenderwünschen entsprechend nahezu beliebig anpas­ sen und austauschen, so daß eine Anpassung an die Genau­ igkeit der Ortsbestimmung individuell in einem weiten Bereich an jedes Anwenderproblem möglich ist, zum Bei­ spiel eine relative Ortsauflösung von 1 bis 0,1%.
  • 4. Die Verstärker- und Digitalelektronik 5 läßt sich in moderner SMD- oder Hybrid-Technik direkt an der Ano­ denstruktur 2 außerhalb des Vakuums integriert anset­ zen, wodurch sich eine wesentlich bessere Auflösung so­ wie eine deutliche Vereinfachung der Elektronik mit entsprechenden Kosteneinsparungen ergibt. Die orts­ auflösende, niederohmige Anodenstruktur 2 läßt sich entweder auf einer getrennten Platte oder direkt auf die Außenseite der Vakuumtrennwände des Gegen-Sub­ strats 6 aufbringen.
  • 5. Die Anodenstruktur 2 außerhalb des Vakuums 7 läßt sich mit größerer sensitiver Fläche anbringen als es der Chevron- oder Channel-Platte 3 entspricht. Dadurch können Bildfehler am Bildrand vermieden werden.

Claims (14)

1. Verfahren zur elektronischen, kontaktlosen Bild­ signalauskopplung bei positionsgebenden Hochvakuum- Detektoreinrichtungen für elektromagnetische Strah­ lungsquanten oder Teilchenstrahlung, die über eine Elektronen-Vervielfachereinrichtung (3) als Elektro­ nenlawine (8) auf eine ortsauflösende Anodenstruktur auftreffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro­ nenlawine (8) innerhalb des Vakuums (7) auf der Anoden­ seite der Detektoreinrichtung durch eine hochohmige, leitende Dünnschicht (1) kurzzeitig gesammelt und die gesammelte Ladung durch eine niederohmige, der hochoh­ migen Dünnschicht (1) außerhalb des Vakuums (7) gegenü­ berstehend angeordnete und für eine Ortsbestimmung ge­ eignet strukturierte Anodenschicht (2) als Bildladung kapazitiv ausgelesen wird.
2. Positionsgebende Detektoreinrichtung für elektro­ magnetische- oder Teilchen-Strahlung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der inner­ halb eines durch ein flächiges, strahlungsdurchlässi­ ges Decksubstrat (12) und ein auf Abstand dazu gehalte­ nes Gegen-Substrat (6) umgrenzten und hochevakuierten Raums (7) schichtartig aufeinanderfolgend auf der Strahlungseinfallseite eine plattenartige Elektronen- Vervielfacheranordnung (3) und dieser auf Abstand ge­ genüberstehend eine Flächenanode (1) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode zur kapazitiven, positionsbezogenen Bildsignalauslesung als Schicht­ anordnung derart ausgebildet ist, daß auf der vakuum­ seitigen Innenfläche des Gegen-Substrats (6) eine hochohmige Ladungssammelschicht (1) und dieser auf der Außenfläche des Gegen-Substrats (6) gegenüberstehend eine für eine Ortsbestimmung geeignete, strukturierte, niederohmige Anodenschicht (2) vorhanden sind.
3. Detektoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vakuumseitige, hochohmige La­ dungssammelschicht (1) als einheitlich flächige Mono­ schicht auf dem Gegen-Substrat (6) ausgebildet und über eine vakuumdichte Durchführung (11) von außen mit einem Hochspannungspotential beaufschlagbar ist.
4. Detektoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ladungssammelschicht (1) eine hochohmige Halbleiterschicht ist.
5. Detektoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ladungssammelschicht (1) eine Germanium (Ge-)Schicht ist.
6. Detektoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte, niederohmige Anodenschicht (2) in Form einer Wedge & Strip-Anode ausgebildet ist mit Sammel­ schienen (a, b, c) für bildladungsanteilige Ladungs­ auslesung an wenigstens zwei im rechten Winkel zueinan­ der stehenden Randseiten der Anodenschicht (2).
7. Detektoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte, niederohmige Anodenschicht (2) in Form einer Vernier-Anode ausgebildet ist.
8. Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte, nie­ derohmige Anodenschicht (2) Spiralstruktur aufweist.
9. Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte, nie­ derohmige Anodenschicht (2) als Delay-Line-Schicht ausgebildet ist.
10. Detektoreinrichtung nach einem der Ansprü­ che 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die struktu­ rierte, niederohmige Anodenschicht (2) in Form eines Pixelsystems ausgebildet ist, das mittels eines CCDs digital ausgelesen wird.
11. Detektoreinrichtung nach einem der vorste­ henden Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Anodenschicht (2) auf eine separate Platte (10) aufgebracht ist, die mechanisch an die Au­ ßenfläche des Gegensubstrats (6) angepaßt ist.
12. Detektoreinrichtung nach einem der Ansprü­ che 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die struktu­ rierte Anodenschicht (2) direkt auf die Außenfläche des Gegensubstrats (6) aufgebracht ist.
13. Detektoranordnung nach einem der vorste­ henden Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Widerstände von Ladungssammelschicht (1) und kapazitiv gekoppelter äußerer Anodenschicht (2) im Hinblick auf eine Optimierung der Ortsauflösung ge­ wählt sind.
14. Detektoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äu­ ßere, niederohmige Anodenschicht (2) eine über die Bildränder der vakuumseitigen Ladungssammelschicht (1) hinausragende, sensitive Fläche aufweist, so daß Bildfehler im Randbereich vermieden werden.
DE4429925A 1994-08-23 1994-08-23 Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung Expired - Lifetime DE4429925C1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4429925A DE4429925C1 (de) 1994-08-23 1994-08-23 Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung
SG1995000846A SG33414A1 (en) 1994-08-23 1995-07-12 Method and detector device for electronic position-referred detection of radiation
AU25001/95A AU2500195A (en) 1994-08-23 1995-07-14 Method and detector device for electronic position - referred detection of radiation
IL11485695A IL114856A (en) 1994-08-23 1995-08-07 Method and detector for radiation detection in relation to electronic location
ZA957006A ZA957006B (en) 1994-08-23 1995-08-22 Method and detector device for electronic position-referred detection of rediation
EP95113181A EP0698910A2 (de) 1994-08-23 1995-08-22 Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung
KR1019950025952A KR960008331A (ko) 1994-08-23 1995-08-22 방사의 전자적 위치-관련 검출방법 및 장치
US08/517,774 US5686721A (en) 1994-08-23 1995-08-22 Position-transmitting electromagnetic quanta and particle radiation detector
JP7214839A JP2643915B2 (ja) 1994-08-23 1995-08-23 放射線の位置関連検出の方法および装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4429925A DE4429925C1 (de) 1994-08-23 1994-08-23 Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung
US08/517,774 US5686721A (en) 1994-08-23 1995-08-22 Position-transmitting electromagnetic quanta and particle radiation detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4429925C1 true DE4429925C1 (de) 1995-11-23

Family

ID=25939460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4429925A Expired - Lifetime DE4429925C1 (de) 1994-08-23 1994-08-23 Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5686721A (de)
EP (1) EP0698910A2 (de)
JP (1) JP2643915B2 (de)
AU (1) AU2500195A (de)
DE (1) DE4429925C1 (de)
IL (1) IL114856A (de)
ZA (1) ZA957006B (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2754068A1 (fr) * 1996-10-02 1998-04-03 Charpak Georges Detecteur a gaz de rayonnements ionisants a tres grand taux de comptage
DE10014311A1 (de) * 2000-03-23 2001-10-04 Siemens Ag Strahlungswandler
WO2007050007A1 (en) * 2005-10-26 2007-05-03 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Exposed conductor system and method for sensing an electron beam
US7368739B2 (en) 2005-10-26 2008-05-06 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Multilayer detector and method for sensing an electron beam
DE102013104355A1 (de) * 2013-04-29 2014-10-30 Ketek Gmbh Strahlungsdetektor und Verwendung des Strahlungsdetektors
DE102013109416A1 (de) 2013-08-29 2015-03-05 Roentdek-Handels Gmbh Teilchendetektor
DE102014117682A1 (de) 2014-12-02 2016-06-02 Roentdek-Handels Gmbh Detektorsystem und Streifenanode
US9742312B2 (en) 2013-05-14 2017-08-22 Audi Ag Apparatus and electrical assembly for converting a direct voltage into an alternating voltage

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6326654B1 (en) 1999-02-05 2001-12-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Hybrid ultraviolet detector
DE10144435B4 (de) * 2001-09-06 2005-03-24 EuroPhoton GmbH Gesellschaft für optische Sensorik Verfahren zur Charakterisierung der Eigenschaften von fluoreszierenden Proben, insbesondere lebenden Zellen und Geweben, in multi-well, in in-vitro Fluoreszenz-Assays, in DNA-Chips, Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens und deren Verwendung
TWI342395B (en) * 2002-12-20 2011-05-21 Ibm Method for producing a monolayer of molecules on a surface and biosensor with such a monolayer
JP4708117B2 (ja) * 2005-08-10 2011-06-22 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管
US7687759B2 (en) * 2007-11-27 2010-03-30 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Slotted microchannel plate (MCP)
EP2202777A1 (de) 2008-12-19 2010-06-30 Leibniz-Institut für Neurobiologie Zeitgelöste Messvorrichtung und zeitempfindlicher Detektor mit verbesserter Zeitmessung
EP2199830B1 (de) 2008-12-19 2014-07-02 Leibniz-Institut für Neurobiologie Vorrichtung zur ortsaufgelösten Messung und Verfahren zum Erwerb von Raumkoordinaten eines darauf treffenden Quantenstrahls
GB2475063A (en) 2009-11-04 2011-05-11 Univ Leicester Charge detector for photons or particles.
EP2496965A1 (de) 2009-11-05 2012-09-12 CERN - European Organization For Nuclear Research Lesekarte mit kapazitiver signalausbreitung
EP2562563A1 (de) * 2011-08-26 2013-02-27 CERN - European Organization For Nuclear Research Detektorausleseschnittstelle für einen Lawinenteilchendetektor
GB201203561D0 (en) 2012-02-29 2012-04-11 Photek Ltd Electron multiplying apparatus
JP2013254584A (ja) * 2012-06-05 2013-12-19 Hoya Corp 電子増幅用ガラス基板およびその製造方法
US9425030B2 (en) * 2013-06-06 2016-08-23 Burle Technologies, Inc. Electrostatic suppression of ion feedback in a microchannel plate photomultiplier
GB2539506A (en) 2015-06-19 2016-12-21 Photek Ltd Detector
CN105070629B (zh) * 2015-08-19 2017-06-13 长春理工大学 用于空间光通信具有复合波导阳极的微通道光电倍增管
US10265545B2 (en) 2016-05-06 2019-04-23 Radiation Detection and Imaging Technologies, LLC Ionizing particle beam fluence and position detector array using Micromegas technology with multi-coordinate readout

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3704716C2 (de) * 1987-02-14 1990-09-20 Forschungszentrum Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De
DE3638893C2 (de) * 1986-11-14 1991-04-11 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften Ev, 3400 Goettingen, De
DE4310622A1 (de) * 1992-04-01 1993-10-07 Commissariat Energie Atomique Einrichtung zur Mikrobilderzeugung mittels ionisierender Strahlung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4395636A (en) * 1980-12-24 1983-07-26 Regents Of The University Of California Radiation imaging apparatus
US4703168A (en) * 1985-07-22 1987-10-27 Princeton Applied Research Corporation Multiplexed wedge anode detector
GB2237142B (en) * 1989-09-08 1994-07-06 Univ London Position detecting element
US5493111A (en) * 1993-07-30 1996-02-20 Litton Systems, Inc. Photomultiplier having cascaded microchannel plates, and method for fabrication

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3638893C2 (de) * 1986-11-14 1991-04-11 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften Ev, 3400 Goettingen, De
DE3704716C2 (de) * 1987-02-14 1990-09-20 Forschungszentrum Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De
DE4310622A1 (de) * 1992-04-01 1993-10-07 Commissariat Energie Atomique Einrichtung zur Mikrobilderzeugung mittels ionisierender Strahlung

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2754068A1 (fr) * 1996-10-02 1998-04-03 Charpak Georges Detecteur a gaz de rayonnements ionisants a tres grand taux de comptage
WO1998014981A1 (fr) * 1996-10-02 1998-04-09 Georges Charpak Detecteur a gaz de rayonnements ionisants a tres grand taux de comptage
DE10014311A1 (de) * 2000-03-23 2001-10-04 Siemens Ag Strahlungswandler
DE10014311C2 (de) * 2000-03-23 2003-08-14 Siemens Ag Strahlungswandler
US7375345B2 (en) 2005-10-26 2008-05-20 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Exposed conductor system and method for sensing an electron beam
US7368739B2 (en) 2005-10-26 2008-05-06 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Multilayer detector and method for sensing an electron beam
WO2007050007A1 (en) * 2005-10-26 2007-05-03 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Exposed conductor system and method for sensing an electron beam
DE102013104355A1 (de) * 2013-04-29 2014-10-30 Ketek Gmbh Strahlungsdetektor und Verwendung des Strahlungsdetektors
US9742312B2 (en) 2013-05-14 2017-08-22 Audi Ag Apparatus and electrical assembly for converting a direct voltage into an alternating voltage
DE102013109416A1 (de) 2013-08-29 2015-03-05 Roentdek-Handels Gmbh Teilchendetektor
DE102013109416B4 (de) * 2013-08-29 2021-06-17 Roentdek-Handels Gmbh Teilchendetektor
DE102014117682A1 (de) 2014-12-02 2016-06-02 Roentdek-Handels Gmbh Detektorsystem und Streifenanode
EP3029490A1 (de) 2014-12-02 2016-06-08 Roentdek Handels GmbH Detektorsystem mit streifenanode
DE102014117682B4 (de) * 2014-12-02 2016-07-07 Roentdek-Handels Gmbh Detektorsystem und Streifenanode

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08189972A (ja) 1996-07-23
AU2500195A (en) 1996-03-07
EP0698910A2 (de) 1996-02-28
JP2643915B2 (ja) 1997-08-25
IL114856A (en) 1998-10-30
IL114856A0 (en) 1995-12-08
US5686721A (en) 1997-11-11
ZA957006B (en) 1996-04-09
EP0698910A3 (de) 1996-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4429925C1 (de) Verfahren und Detektoreinrichtung zur elektronischen positionsbezogenen Erfassung von Strahlung
DE69635303T2 (de) Röntgenstrahlungs-bildsensor
US5677539A (en) Semiconductor radiation detector with enhanced charge collection
US5742061A (en) Ionizing radiation detector having proportional microcounters
Kalemci et al. Investigation of charge sharing among electrode strips for a CdZnTe detector
EP1468309A2 (de) Detektor zur erfassung von teilchenstrahlen und verfahren zur herstellung desselben
Laegsgaard Position-sensitve semiconductor detectors
US5530249A (en) Electrode configuration and signal subtraction technique for single polarity charge carrier sensing in ionization detectors
US6350989B1 (en) Wafer-fused semiconductor radiation detector
US6389103B2 (en) Method and an apparatus for radiography and a radiation detector
US20080157255A1 (en) Semiconductor radiation detector and radiation detection equipment
Ogletree et al. A new pulse counting low‐energy electron diffraction system based on a position sensitive detector
Van Pamelen et al. Novel electrode geometry to improve performance of CdZnTe detectors
GB2189932A (en) Ionization detector
Babichev et al. Photon counting and integrating analog gaseous detectors for digital scanning radiography
EP0527373A1 (de) Detektorsystem
Zhang et al. A two-dimensional position-sensitive microchannel plate detector realized with two independent one-dimensional resistive anodes
JP2733930B2 (ja) 半導体放射線検出素子
EP1192660A2 (de) Halbleitersensor mit einer pixelstruktur sowie verwendung des sensors in einem vakuumsystem
Lifshin et al. X-ray spectral measurement and interpretation
WO2012168218A2 (de) Strahlungsdetektor und bildgebendes system
US11719832B2 (en) Silicon carbide ionizing radiation detector
EP0766834A1 (de) Detektor für eine messvorrichtung
Beghini et al. A compact parallel plate detector for heavy ion reaction studies
Amendolia et al. High resolution silicon detectors for colliding beam physics

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ROENTDEK-HANDELS GMBH, 65779 KELKHEIM, DE

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R071 Expiry of right
R071 Expiry of right