DE8337400U1

DE8337400U1 - Röntgenstrahlendetektor

Info

Publication number: DE8337400U1
Application number: DE8337400U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1987-03-12

Description

M« · t III III! (( ti

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 83 P 3 4 h 1 DE

Röntgeng trahlende tekter

Die Erfindung betrifft Röntgenstrahlendetektoren mit einem optisch-elektrischen Lichtsensor, dem Lumineszenzkörper zugeordnet sind, die Röntgenstrahlen in Licht umwandeln, auf welches der Sensor besser als auf Röntgenstrahlen anspricht, wobei nach dem Hauptpatent (P 32 42 663.1) der Lumineszenzkörper aus einem transparenten Körper besteht, der an einer röntgenempfindlichen Leuchtstoffschicht angebracht ist, und daß wenigstens mit einer der Schmalseiten des transparenten Körpers ein Lichtsensor in optischem Kontakt steht.

Nach dem Hauptpatent wird die Notwendigkeit vermieden, daß Einkristalle benötigt werden, deren Herstellung teuer ist, da sie im Hinblick auf sehr unterschiedliche Drift ausgelesen werden müssen und so die Ausbeute nur mäßig ist. Nach dem Hauptpatent wurde versucht, in gangbarer Weise die bis dahin verwendeten Einkristalle durch billigere polykristalline Schichten zu ersetzen. Die bis dahin vorliegende Schwierigkeit bestand darin, daß ein großer Teil des Lumineszenzlichtes in polykristallinen Schichten gestreut und absorbiert wird, so daß es für die Signalgebung nicht mehr zur Verfügung steht. Nach dem Hauptpatent befinden sich röntgenempfindliche Leuchtschichten in engem Kontakt 'mit einer transparenten Lichtsammlerfolie. Dadurch wird das Lumineszenzlicht mit hoher Effizienz zum Fotodetektor geleitet. Im transparenten Lichtleiter kann außerdem noch ein Fluoreszenzfarbstoff untergebracht sein, der das

Kn 2 Kof - 14.12.1983

- 2 - VPA 83 P 3 4 4 1 OE

Fluoreszenzlicht noch mehr dem Empfindlichkeitsmaximüm des Fotodetektors anpaßt (Wellenlängenschieber).

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Röntgenstrahlendetektor der eingangs genannten Art gegenüber der nach dem Hauptpatent erreichten noch eine weitere Steigerung der Effizienz zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch de im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Lösung sind Gegenstände f~\ der Unteransprüche.

Die Erfindung geht davon aus, daß ein Wellenlängenschieber nur gebraucht wird, wenn eine Anpassung des Fluoreszenzlichtes des Röntgenleuchtstoffes an die Empfindlichkeit des Fotodetektors erforderlich ist und daß ein Lichtverlust durch Absorption im Röntgenleuchtschirm verringert werden kann, wenn der optische Weg in der Leuchtschirmmasse verringert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Leuchtschirm neben dem Röntgenleuchtstoff für das Fluoreszenzlicht transparente Teilchen (Lichtsammlerteilchen) untergebracht sind.

Als transparente Körper können etwa solche aus glasklarem Kunststoff, z.B. Hart-PVC, Polyester, Acetylzellulose, Polymetylmetacrylat, Polycarbonat oder Polystyrol, verwendet werden. Beim üblichen Aufbau eines Röntgenstrahlendetektors können diese Stoffe in der Form einer Folie angewendet werden, auf welche der Röntgenleuchtschirm aufgetragen wird. Als Lichtsammlerteilchen können solche verwendet werden, die aus den vorgenannten Stoffen bestehen, aus denen auch der transparente Körper hergestellt ist. Es können aber auch andere transparente Stoffe, wie etwa f \ Glas, benutzt werden.

• 1 . .

&diams; · · · &igr; ■ Ii

• · · t I ·

• · Il I < ·

■··· I III III! It I

- 3 - VPA 83 P34 4 1 OE

Die Lichtsammlerteilchen sollten eine Größe von 10/um bis 100/XM, insbesondere 50 /um, haben. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, Teilchen zu benutzen, die größer sind als die Teilchen der Kristallite des Röntgenleuchtstoffes. Es hat sich gezeigt, daß mit Sammlerteilchen, die mindestens doppelt so groß sind wie die Kristallite, also solche, die von 20 bis 100/um groß sind, gute Ergebnisse erzielt werden. Größere Teilchen vermindern den Raum zur Anordnung von Leuchtstoff und damit die Leuchtfähigkeit. Kleinere Teilchen ver- s~\ mindern die nutzbare Lichtausbeute, weil sie Streuungen verursachen.

Auch bei der benutzten Menge der Teilchen ist ein Kompromiß einzustellen, um einerseits genügend Lichtleitung und andererseits genügend Lumineszenzlicht zu erhalten. Als günstig haben sich 5 bis 30 Gewichtsprozent, insbesondere 20 Gewichtsprozent, Teilchen, bezogen auf den Leuchtstoff, ergeben. 20

Als Röntgenleuchtstoffe» deren Licht bei Verwendung eines Siliziumfotodetektors nicht mehr geändert zu wenden braucht, haben sich Oxisulfide der seltenen Erden be-V../ währt, insbesondere das Lanthanoxisulfid bzw. Gadolinium» oxisulfid, wenn es mit Terbium aktiviert ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. 3Ö

In der Figur 1 ist schematisch und im Schnitt ein erfindungsgemäßer Röntgenstrahlendetektor dargestellt und

in der Figur 2 der Einsatz mehrerer nebeneinander / \ angeordneter Detektoren in einem

R£ntgendiagnostikgerät.

I« i··

«· it·· ; ·· &igr;· mi

• · · <· &igr; &igr; &igr; &igr; &igr;

• · · · I &igr; 11 &igr;

• · · &igr; &igr; &igr; &igr;

IiM S («&igr; &igr; &iacgr;&igr;&igr; ',,",,'

-4. VFA 83 PSMtDE

In der Figur 1 ist mit 1 eine 0,5 mm starke Leuchtschicht dargestellt, die an ihren beiden Seiteil mit je einer einen transparenten Lichtleitkörper darstellenden Lichtleiterfölie 2 und 3 belegt ist, die aus Polyester besteht und 0,25 mm etark ist. An den Außenseiten sind die Folien 2 und 3 mit Je einer 20/Uffl starken Schicht 4 und 5 aus Titandioxid (TiO₂) (am besten Rutil) versehen. Die Leuchtschicht 1 enthält neben einem Bindemittel 6, das aus Polyvinylacetat besteht -and 10 Gewichtsprozent des Materials der Leuchtschicht ausmacht, 90 Gewichtsprozent als Leuchtstoff 7 wirksames Gadoliniumoxisulfid, welches mit Terbium aktiviert ist, und 5 bis 30 Gewichtsprozent, bevorzugt 20 Gewichtsprozent, als Lichtsammlerteilchen wirksame Glaskugelchen bzw. Polystyrolkügelchen eines Durchmessers von ~* 50/um.

Beim Einfall von Röntgenstrahlen in der durch Pfeile angedeuteten Richtung wird in der Leuchtschicht 1 Licht j 20 erzeugt, welches in die Folien 2 und 3 übertrifft und Von dort, wie durch Pfeile 10 angedeutet, auf einen

Fotodetektor 11 geleitet wird. Dort wird dann ein elek-[ trisches Signal erzeugt, welches an den Anschlüssen

! (, } und 13 abnehmbar ist. Als Fotodetektor 11 wird im W:?- liegenden Fall eine Siliziumfotodiode verwendet. Die Einstrahlung der Röntgenstrahlen kann, außer wie durch die Pfeile 9 angedeutet, auch in beliebigen anderen Richtungen, etwa quer zu den Pfeilen, in die aus den Teilen 1 bis 5 bestehende Schichtung eintreten. 50

Die in der Figur 1 dargestellte Einstrahlung in Richtung der Pfeile 9 ist insbesondere dann gegeben, wenn mehrere, gemäß Figur 1 aufgebaute Detektoren in einer Vorrichtung zur Computer-Tomographie nebeneinander angeordnet werden. Dies ergibt dann etwa eine Anordnung,

^ wie sie in der Figur 2 dargestellt ist. Sie besteht in J

3m 'm

···· I I 11 (

• I· » · III Uli (I Il

-5- VPA 83 P3441 OE

der Regel aus einer Röntgenstrahlenquelle 20, der eine Nebeneinanderschichtung aus erfindungsgemäßen Strahlendetektoren als Strahlenempfänger 21 gegenübersteht. Bei einer derartigen Schichtung können die Reflexionsschichten 4, 5 jeweils beiderseits benutzt werden, d.h. als Zwischenschicht zur Reflexionsschicht 4 bzw. 5 des nächsten Strahlendetektors benutzt sein.

Die an sich bekannte Benutzung in einem Computer-Tomographen kann etwa so erklärt werden, daß durch Strahlen 22 begrenzte Bündel aus Röntgenstrahlen 9.1 ein zu untersuchender Körper 23 durchstrahlt wird, der sich auf einem Untersuchungstisch 24 befindet. Dann dringen diese Strahlen 9.1 anschließend, wie in Figur 1 durch Pfeile 9 angedeutet, in die Detektoren 11 des Strahlenempfängers 21 ein. Sie wirken dort, wie im Zusammenhang mit der Figur 1 dargelegt, so daß von den Lichtsensoren 11 die zur Darstellung eines Bildes erforderlichen Signale aufgenommen werden können. In üblichen Empfängern 21 aneinandergereihte Röntgenstrahlendetektoren 1, 2, 3 weisen in Richtung der Röntgenstrahlen 9.1 eine Länge von 1 bis 2 cm auf und quer dazu sowie quer zur Anordnung eine Breite von 2 bis 5 mm.

lsprüche
2 Figuren

Claims

- 6 - VPA 83P344I lsprüche

1. Röntgenstrahlendetektor mit einem optisch-elektrischen Lichtsensor, dem Lumineszenzkörper zugeordnet sind, die Röntgenstrahlen in Licht umwandeln, auf welches der Sensor besser als auf Röntgenstrahlen anspricht, wobei gemäß Hauptpatent (P 32 42 663.1) der Lumineszenzkörper aus einem transparenten Körper besteht, der an einer röntgenempfindlichen Leuchtstof&Ggr;&Igr;&Ogr; schicht angebracht ist,und daß wenigstens mit einer der Schmalseiten des transparenten Körpers ein Lichtsensor in optischem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die röntgenempfind-Iiehe Leuchtstoffschicht neben dem Rönxgenleuchtstoff für das Lumineszenzlicht dieses Stoffes transparente Teilchen enthält.

2. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Teilchen 5 bis 30 Gewichtsprozent, insbesondere 20 Gewichtsprozent, des Leuchtstoffes beträgt.

3. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 1, d a -

^ ' durch gekennzeichnet, daß wenigstens die dem Röntgenleuchtstoff gegenüberliegende Seite des transparenten Körpers mit einer Reflexionsschicht belegt ist.

4. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß der

Leuchtstoff der Röntgenleuchtstoffschicht aus der Gruppe der Oxisulfide der seltenen Erden, insbesondere von Gadoliniumcxisulfid und Lanthanoxisulfid, welches mit Terbium aktiviert ist, ausgewählt ist, wenn der transparente Körper aus Polyester und die transparenten Teil- ( \ chen aus Glas bzw* Kunststoff bestehen und der Lichtsensor eine Silizium-Fotodiode ist.

• &igr; · &igr;

I # I · ■

- 7 - VPA 83&Rgr;3&Mgr;1&Ogr;&Egr;

5, Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus einer Schichtung besteht, die wenigstens eine Reflexionsschicht, eine transparente Schicht, eine Leuchtstoffschicht, eine weitere trans parente Schicht und eine weitere Reflexionsschicht umfaßt.

• · · it <··· < ti

• · · I

• Il 4