EP2021828A1 - X-ray control systems with large-area detector - Google Patents

X-ray control systems with large-area detector

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EP2021828A1
EP2021828A1 EP07728162A EP07728162A EP2021828A1 EP 2021828 A1 EP2021828 A1 EP 2021828A1 EP 07728162 A EP07728162 A EP 07728162A EP 07728162 A EP07728162 A EP 07728162A EP 2021828 A1 EP2021828 A1 EP 2021828A1
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EP
European Patent Office
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detector
ray
detectors
organic
ray control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07728162A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens FÜRST
Debora Henseler
Oliver Rudolph
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20182—Modular detectors, e.g. tiled scintillators or tiled photodiodes
    • G01V5/20—

Abstract

The invention relates to an X-ray control system with a detector which is improved with respect to the image size. Here, organic photodetectors are used, which have a large area and can be produced cost-effectively. The large-area cheap detectors are then arranged such that the result is detector areas which render entire lorry containers capable of being checked within a very short period of time.

Description

Beschreibungdescription
Röntgenkontrollsysteme mit großflächigerem DetektorX-ray control systems with a larger-area detector
Die Erfindung betrifft ein Röntgenkontrollsystem mit einem in Bezug auf die Bildgröße verbessertem Detektor.The invention relates to an X-ray control system with a detector improved in terms of image size.
Kontrollsysteme für Objekte bis zu lxlm2 besitzen einen gro¬ ßen Detektor. Ein Anbieter eines solchen Systems ist bei- spielsweise L3 Communications (www.dsxray.com) . Für größere Objekte wie etwa ganze LKW existiert kein großer, flächiger Detektor. Für solche Systeme verwendet man einen langen Zei¬ lendetektor und fährt den LKW langsam vor dem Detektor vorbei. Auf diese Weise erhält man Querschnittbilder des LKW, die anschließend zu einem Übersichtsbild kombiniert werden. Dies ist ein zeitaufwendiger Prozess und somit kann folglich nicht jeder Container oder LKW kontrolliert, sondern nur stichprobenartig verfahren werden.Control systems for objects up to 2 lxlm have a great ¬ SEN detector. A provider of such a system is for example L3 Communications (www.dsxray.com). For larger objects, such as whole trucks, there is no large area detector. For such systems are used for a long Zei ¬ lendetektor and drive the truck slowly past the detector. In this way you get cross-sectional images of the truck, which are then combined into an overview image. This is a time-consuming process and thus can not be controlled every container or truck, but only be sampled.
Aufgrund der Zunahmen des internationalen Terrorismus wird es notwendig werden, Güter besser zu kontrollieren als bisher (beispielsweise werden an amerikanischen Schifffahrtshäfen nur 5-6% der Güter überprüft). Dazu ist ein effektives System nötig, um unter anderem Gepäck und Container an Flughäfen und Häfen zu kontrollieren. Die Kontrolle kann dabei z.B. mit ei¬ nem Röntgensystem erfolgen. Das zu untersuchende Objekt wird mit Hilfe von Röntgenstrahlung durchstrahlt und der transmit- tierte Anteil der Röntgenstrahlung mit einem Detektor registriert. Auf einem Bildschirm lässt sich dann der Inhalt des gescannten Objektes betrachten, um eventuell geschmuggelte Waren oder Sprengstoffe zu finden.Increases in international terrorism will make it necessary to control goods better than before (for example, only 5-6% of goods are checked at US shipping ports). This requires an effective system to control, among other things, baggage and containers at airports and ports. The control can be done eg with egg ¬ nem X-ray system. The object to be examined is irradiated with the aid of X-radiation and the transmitted component of the X-radiation is registered with a detector. On a screen can then view the contents of the scanned object to find any smuggled goods or explosives.
Ein weiteres von der Firma AS&EAnother from the company AS & E
(http : //www.as-e . com/products_solutions/zbv. asp) angebotenes, mobiles System („genannt Z-Backscatter Van") arbeitet mit einem strahlenförmigen Röntgenstrahl, der unter verschiedenen Winkeln auf ein Objekt (z.B. Container) gezielt wird. Aus den rückgestreuten Röntgenquanten kann durch Kennt- nis des Einfallswinkels des scannenden Röntgenstrahls ein Bild des Inhalts rekonstruiert werden. Dieser Prozess ist je¬ doch ebenfalls sehr zeitintensiv.(http: //www.as-e.com / products_solutions / zbv. asp) offered mobile system (called "Z-Backscatter Van") works with a radiographic x-ray beam aimed at an object (eg container) at different angles From the backscattered X-ray quanta can be determined by nis the angle of incidence of the scanning X-ray beam, an image of the content can be reconstructed. This process is ever ¬ but also very time consuming.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Röntgenkon- trollsystem zu schaffen, mit dem schnell und einfach Container wie Eisenbahn und/oder LKW-Container durchleuchtet werden können .The object of the present invention is therefore to provide an X-ray control system with which containers such as railroads and / or truck containers can be quickly and easily transilluminated.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche im Zu¬ sammenhang mit der Beschreibung und den Figuren gelöst.This object is connexion by the subject matter of the claims to the ¬ with the description and dissolved FIGS.
Gegenstand der Erfindung ist ein Röntgenkontrollsystem, zumindest eine Röntgenstrahlquelle sowie einen Röntgenstrahlde- tektor mit Ausleseelektronik und Bildschirm umfassend, wobei der Detektor organischer Photodetektor ist.The invention relates to an X-ray control system comprising at least one X-ray source and an X-ray detector with readout electronics and screen, the detector being an organic photodetector.
Mit Hilfe von organischen Photodioden ist es möglich, großflächige kostengünstige Photodetektoren herzustellen. Bei- spielsweise wird die organische Photodiode im Schichtaufbau mit zwei aktiven organischen Schichten gebildet: eine eigent¬ lich photoleitfähige Schicht und eine Lochtransportschicht, die zwischen zwei Elektroden, die miteinander elektrisch verbunden sind, liegen. Meistens liegt dieser Schichtaufbau noch auf einem Substrat und ist verkapselt. Die photoleitfähige organische Schicht kann eine so genannte „Bulk Heterojuncti- on" sein, z.B. realisiert als Blend aus einem lochtransportierenden Polythiophen und einem Elektronen transportierenden Fulleren-Derivat .With the help of organic photodiodes, it is possible to produce large-scale inexpensive photodetectors. Examples game, the organic photodiode in the layer structure with two active organic layers is formed: a Eigent ¬ Lich photoconductive layer and a hole transport layer, which lie between two electrodes which are electrically connected together. Mostly, this layer structure is still on a substrate and is encapsulated. The photoconductive organic layer may be a so-called "bulk heterojunction", for example realized as a blend of a hole-transporting polythiophene and an electron-transporting fullerene derivative.
Das organische Halbleitersystem detektiert in Kombination mit einem Szintillator, der die Röntgenquanten in grünes Licht wandelt, die auftreffende Röntgenstrahlung.The organic semiconductor system, in combination with a scintillator which converts the X-ray quanta into green light, detects the incident X-radiation.
Diese organische Photodiode kann ganzflächig auf eine kosten¬ günstige Schaltmatrix aus amorphem Silizium aufgebracht werden. In dieser Schaltmatrix wird jeder Bildpunkt über einen Dünnfilmtransistor angesteuert und ausgelesen (Aktiv-Matrix- Ansteuerung) . Diese Schaltmatrizen, wie sie beispielsweise bei TFT-Flachbildschirmen eingesetzt werden sind sehr günstig zu bekommen (einige € 100,-) . Je nach Anwendung kann die Pi¬ xelgröße für einen Detektor von etwa lOOxlOOμm2 bis zu etwa 500x500μm2 betragen.This organic photodiode can be applied over the entire surface to a cost- effective switching matrix of amorphous silicon. In this switching matrix, each pixel is driven and read out via a thin-film transistor (active matrix Activation). These switching matrices, as used for example in TFT flat screens are very cheap to get (some € 100, -). Depending on the application, the Pi ¬ xelgröße can be up to about 500x500μm 2 for a detector of about lOOxlOOμm. 2
Auf die eben erwähnte Weise lassen sich großflächige Detekto¬ ren kostengünstig herstellen, da die Prozessierung der organischen Halbleiterschicht wesentlich einfacher ist, als die der anorganischen Halbleiter.Large Detekto ¬ can be ren inexpensively on the just-mentioned manner as the processing of the organic semiconductor layer is much easier than that of inorganic semiconductors.
Weiterhin wäre es denkbar, die 1D-Zeilendetektoren, sowie die zur Detektion der rückgestreuten Röntgenquanten nötigen Detektoren kostengünstig durch organische Lösungen zu ersetzen.Furthermore, it would be conceivable to inexpensively replace the 1D line detectors and the detectors necessary for the detection of the backscattered X-ray quanta by organic solutions.
Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand exemplarischer Figuren näher beschrieben. Die Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt sind, betreffen dabei lediglich bevorzugte Ausführungsformen .The invention will be described in more detail below with reference to exemplary figures. The embodiments shown in the figures relate to only preferred embodiments.
Figur 1 zeigt einen Schichtaufbau einer organischen Photodio¬ de. Dabei ist unten das Substrat 1, darüber die untere Elekt¬ rodenschicht 2, darauf die erste photoaktive organische Halb¬ leiterschicht 3, beispielsweise eine Lochtransporterschicht, die jedoch nur zur Verbesserung der Funktion des Detektors dient, aber nicht essentiell zum Aufbau des Detektors nötig ist. Über dieser Schicht befindet sich die organische photo¬ aktive Schicht 4, die ihrerseits an die obere Elektrode 5 an¬ grenzt. Die obere und untere Elektrode 2 und 5 sind über elektrische Kontakte 6 und 7 verbunden.Figure 1 shows a layer structure of an organic Photodio ¬ de. It is below the substrate 1 above the lower Elect ¬ clear layer 2 thereon, the first photoactive organic semiconductor ¬ conductor layer 3, for example, a hole transportation layer, which is intended only to improve the function of the detector, but is not essential necessary for construction of the detector. Above this layer is the organic photo ¬ active layer 4, which in turn adjoins the upper electrode 5 ¬ . The upper and lower electrodes 2 and 5 are connected via electrical contacts 6 and 7.
Figur 2 zeigt einen Aufbau eines aus einzelnen Detektor- Kacheln 10 bestehenden großen Detektors von mehreren Metern Größe. Die einzelnen Detektoren sind beispielsweise pixelier- te Detektoren. Mit diesem Aufbau können selbst große Objekte wie LKW-Container durch eine einzige Momentaufnahme überprüft werden . Figur 3 zeigt eine Ausführungsform wie Figur 2, wobei die Fugen zwischen den einzelnen Detektoren 10 dadurch vermieden werden, dass die Detektoren 10 in zwei Ebenen angeordnet sind, die sich immer ein kleines Stück überschneiden. Damit wird jeder Zentimeter des großen Objekts überprüfbar. In Figur 3 ist der Blick von oben auf eine kacheiförmige, große Detektorfläche gezeigt. Durch Anordnung wie gezeigt, der De¬ tektoren 10 in zwei Ebenen kann eine homogene Detektorfläche (ohne Fugen) erzeugt werden.FIG. 2 shows a construction of a large detector of several meters in size consisting of individual detector tiles 10. The individual detectors are, for example, pixelated detectors. With this setup even large objects such as truck containers can be checked by a single snapshot. FIG. 3 shows an embodiment like FIG. 2, wherein the joints between the individual detectors 10 are avoided by arranging the detectors 10 in two planes which always overlap a small distance. This makes every inch of the large object verifiable. FIG. 3 shows the view from above onto a kachelike, large detector surface. By arrangement as shown, the De ¬ detectors 10 in two levels, a homogeneous detection area are generated (without joints).
Durch den beschriebenen Aufbau ist es möglich, großflächige und günstige pixelierte Detektoren herzustellen. Nach dem heutigen Stand der Technik wäre eine Detektorgröße von etwa 70x50cm2 realisierbar (ähnlich der Größe der Flachfernseher) . Die Größe wird dabei durch die verfügbare Größe der Schalt¬ matrix beschränkt.Due to the described construction, it is possible to produce large-area and cheap pixelated detectors. According to the current state of the art, a detector size of about 70x50cm 2 would be feasible (similar to the size of the flat panel televisions). The size is limited by the available size of the switch ¬ matrix.
Mit Hilfe von mehreren Detektoren kann eine große Fläche (z.B. entsprechend der eines Containers) kacheiförmig erzeugt werden (vgl. Figur 2) . Ein Abstand von einigen cm zwischen den Detektoren wäre dabei kein ernstes Problem, da die aufzu¬ findenden Objekte (Sprengstoff etc.) größer sind. Man könnte sich auch vorstellen, die Detektoren wie in Figur 3 in 2 Ebenen anzuordnen um so diesen Abstand zwischen den Detektoren zu vermeiden.With the help of several detectors, a large area (eg corresponding to that of a container) can be generated in a cachet shape (see FIG. A distance of a few cm between the detectors would be the process because the aufzu ¬ place objects are not a serious problem (explosives etc.) larger. It would also be conceivable to arrange the detectors in two planes as in FIG. 3 so as to avoid this distance between the detectors.
Eine Ausführung eines solch großen, gekachelten Detektors mit herkömmlichen Detektoren auf Basis von amorphem Silizium wäre unbezahlbar !An implementation of such a large, tiled detector with conventional amorphous silicon detectors would be priceless!
Durch die Größe des hier vorgeschlagenen Detektors wäre eine Überprüfung von Objekten wie LKWs oder Containern innerhalb kürzester Zeit möglich, da das zeilenweise aufnehmen der Bilder umgangen wird. Somit ist es möglich, den Durchsatz von Röntgen-Screening-Anlagen an Flughäfen etc. (und damit den Anteil der kontrollierten Güter) deutlich zu erhöhen. Für Systeme, die bereits heute mit einem flächigen Detektor arbeiten (Beispiel: Kofferkontrolle an Flughäfen) würde dies wesentlich geringere Systemkosten bedeuten, womit die Zahl dieser Anlagen ebenfalls erhöht werden könnte. So wäre eine Gepäckkontrolle von Zuggästen denkbar, oder die Untersuchung von jeglichen beförderten Briefen, um eventuelle darin enthaltene Bomben zu entdecken.Due to the size of the detector proposed here, a review of objects such as trucks or containers within a very short time would be possible because the line by line recording the images is bypassed. Thus, it is possible to significantly increase the throughput of X-ray screening facilities at airports etc. (and thus the proportion of controlled goods). For systems that already use a flat detector (example: suitcase control at airports) this would mean significantly lower system costs, which could also increase the number of such systems. This would make it possible to check the luggage of train passengers, or to examine any letters carried to discover any bombs they contain.
Die Erfindung betrifft ein Röntgenkontrollsystem mit einem in Bezug auf die Bildgröße verbessertem Detektor. Dabei werden organische Photodetektoren eingesetzt, die großflächig und kostengünstig herstellbar sind. Die großflächigen billigen Detektoren werden dann so angeordnet, dass Detektorflächen entstehen, die ganze LKW-Container innerhalb kürzester Zeit überprüfbar machen. The invention relates to an X-ray control system with a detector improved in terms of image size. In this case, organic photodetectors are used, which can be produced over a large area and at low cost. The large-scale cheap detectors are then arranged so that detector surfaces arise that make whole truck containers verifiable within a very short time.

Claims

Patentansprüche claims
1. Röntgenkontrollsystem, zumindest eine Röntgenstrahlquelle sowie einen Röntgenstrahldetektor mit Ausleseelektronik und1. X-ray control system, at least one X-ray source and an X-ray detector with readout electronics and
Bildschirm umfassend, wobei der Detektor organischer Photodetektor ist .Screen, wherein the detector is an organic photodetector.
2. Röntgenkontrollsystem nach Anspruch 1, wobei der organi- sehe Photodetektor einzelne pixelierte Photodioden umfasst.2. X-ray control system according to claim 1, wherein the organic see photodetector individual pixelated photodiodes.
3. Röntgenkontrollsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die organische Photodiode ganzflächig auf eine Schaltmatrix so aufgebracht ist, dass jeder Bildpunkt über einen Dünnfilmtransistor ansteuerbar und auslesbar ist.3. X-ray monitoring system according to one of the preceding claims, wherein the organic photodiode is applied over the entire surface of a switching matrix so that each pixel is driven and readable via a thin film transistor.
4. Röntgenkontrollsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei viele einzelne Detektoren so kombiniert werden, dass eine große Detektorfläche resultiert.4. X-ray inspection system according to one of the preceding claims, wherein many individual detectors are combined so that a large detector surface results.
5. Röntgenkontrollsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Kombination der Detektoren so vorgesehen ist, dass die einzelnen Detektoren in zwei Ebenen angeordnet sind. 5. X-ray inspection system according to one of the preceding claims, wherein the combination of the detectors is provided so that the individual detectors are arranged in two planes.
EP07728162A 2006-05-26 2007-04-17 X-ray control systems with large-area detector Withdrawn EP2021828A1 (en)

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