DE4436689A1 - Röntgenbildverstärker - Google Patents

Description

Es sind Röntgenanlagen bekannt, bei denen eine Bildverstär­ ker-Fernsehkette zur Bildwiedergabe vorgesehen ist, bei der das auf dem Ausgangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers wiedergegebene Röntgenbild durch eine Fernsehkamera aufgenom­ men wird. Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn statt des Aus­ gangsleuchtschirms ein mit Elektronen bombardierter, elektro­ nensensitiver Sensor im Röntgenbildverstärker vorgesehen wird. Als Sensortyp können dabei CCDs und XY-adressierbare Bildaufnehmer auf MOS-Basis Verwendung finden. Der Nachteil der MOS-Technik ist jedoch, daß sich in den dünnen Isola­ tionsschichten F-Zentren bilden, was nach einer von der Auf­ treffenergie abhängigen Betriebszeit zu einer unzulässigen Steigerung des Dunkelstroms führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgenbild­ verstärker so auszubilden, daß in ihm eine Umwandlung des Röntgenbildes in elektrische Bildsignale an seinem Ausgang erfolgt, wobei keine wesentliche Begrenzung der Sensor-Le­ bensdauer wie bei der Verwendung von MOS-Technik gegeben ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgen­ bildverstärker sind die in Verbindung mit MOS-Strukturen ge­ schilderten Probleme vermieden. Die im Bildverstärker auftre­ tende Elektronenstrahlung wird zunächst in Licht und an­ schließend erst in entsprechende elektrische Ausgangssignale gewandelt.

Eine alternative Lösung, bei der eine unmittelbare Wandlung der einfallenden Elektronen in elektrische Signale erfolgt, ergibt sich aus dem Patentanspruch 3.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Röntgenbildver­ stärkers nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Einzelheiten des Röntgenbildverstärkers gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 eine Schaltung für ein Bildelement des Röntgenbild­ verstärkers gemäß den Fig. 1 bis 3.

In der Fig. 1 ist ein Röntgenbildverstärker 1 dargestellt, auf dessen Eingangsleuchtschirm Röntgenstrahlung 2 auftrifft, die in entsprechende Elektronenstrahlung umgewandelt wird. Diese trifft auf den Bildverstärkerausgang 3 auf und wird dort in Bildsignale umgewandelt.

Die Fig. 2 zeigt, daß die Elektronenstrahlung zunächst eine dünne Aluminiumschicht 4 durchdringt, durch welche Lichtrück­ wirkungen auf die Photokathode des Röntgenbildverstärkers 1 verhindert werden. In einer Leuchtschicht 5, welche vorzugs­ weise aus pigmentierten Phosphorkörnern, z. B. P43, besteht, wird die Elektronenstrahlung in Licht umgewandelt. Die Licht­ farbe ist auf die spektrale Empfindlichkeit eines Halbleiter- Bildsensors 6 abgestimmt. Eine lichtleitfähige Schutzschicht 7 zwischen der Leuchtschicht 5 und dem Halbleiter-Bildsensor 6 verhindert chemische Reaktionen zwischen dem Leuchtstoff in der Leuchtschicht 5 und dem Halbleitermaterial. Hierfür eig­ net sich z. B. eine dünne Schicht aus Bor-Phosphor-Silikat- Glas.

Der Halbleiter-Bildsensor 6 kann von einem Array bipolarer Transistoren gebildet sein, wobei die Wandlung Photonen - Elektronen in der Basis-Kollektor-Strecke erfolgt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Lichtphotonen nicht auf die Basis- Kollektor-Strecke einwirken, sondern wenn man die Basis der einzelnen Transistoren mit einer Pixelelektrode kontaktiert, wie dies z. B. bei bekannten CCDs der Fall ist, welche mit ei­ ner Schicht aus amorphem Silizium zur Konversion von Licht in Elektronen ausgestattet sind. Die gemeinsame Deckelektrode der a-Si-Schicht wird dabei mit dem gemeinsamen Kollektor-An­ schluß kontaktiert. Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die einfallenden Elektronen nicht in Licht gewandelt, sondern durch Ionisation im Festkörper des a-Si eine Ladungsvervielfachung erfolgt, die dann wie im Artikel "Halbleiter-Bildaufnehmer für direktauslesende Röntgenkame­ ras", Fortsch.-Ber. VDI, Reihe 9, Nr. 150, Düsseldorf: VDI- Verlag, 1992, beschrieben, ausgelesen wird.

Die Fig. 3 zeigt einen Aufbau, bei dem mit 8 eine ITO-Deck­ schicht, mit 9 die Pixelelektrode, mit 10 die Basis, mit 11 der Emitter, mit 12 der Kollektor und mit 13 eine Isolier­ schicht aus SiO₂ bezeichnet ist.

Die Fig. 4 zeigt die Schaltung für ein Bildelement mit einem Transistor 14, dessen Basis-Kollektor-Strecke eine a-Si-Diode 15 parallelgeschaltet ist. Der Basis werden über einen Kop­ pelkondensator 16 Ausleseimpulse zugeführt.

Die Spannung über die Halbleiterschicht kann dabei variiert werden, um die Empfindlichkeit des Bildsensors an die verwen­ dete Bilddosis anzupassen und besten Störabstand zu errei­ chen. Ferner kann eine Schicht aus Bor-Phosphor-Silikat-Glas zwischen dem Array bipolarer Transistoren 14 und der Pixel­ elektrode 9 an der amorphen Halbleiterschicht angeordnet sein.

Claims (6)

1. Röntgenbildverstärker (1) mit einem integrierten Halblei­ ter-Bildsensor (6), der von dem von einer Ausgangsleucht­ schicht (5) ausgehenden Licht beleuchtet wird.

2. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1, bei dem der Bild­ sensor (6) von einem Array bipolarer Transistoren (14) gebil­ det ist, wobei die Wandlung Photonen - Elektronen in der Basis-Kollektor-Strecke und einer parallel geschalteten Diode (15) aus einem amorphen Halbleiter erfolgt.

3. Röntgenbildverstärker, bei dem die Wandlung der einfallen­ den Elektronen in abgetastete Ladungen in einer amorphen Halbleiterschicht erfolgt.

4. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 3, bei dem die Span­ nung über die Halbleiterschicht variiert wird, um die Emp­ findlichkeit des Bildsensors (6) an die verwendete Bilddosis anzupassen und besten Störabstand zu erreichen.

5. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 3, bei dem eine Schicht aus Bor-Phosphor-Silikat-Glas zwischen dem Array bipolarer Transistoren (14) und der Pixelelektrode (9) an der amorphen Halbleiterschicht angeordnet ist.

6. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem als amorpher Halbleiter amorphes Silizium verwendet ist.