Beschreibung
RÖNTGENDETEKTOR MIT AUF EINEM LICHTSENSOR BEIDSEITIG AUFGEBRACHTEN SZINTILLATOREN
Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor mit einem Sensor zur Detektion von aus einer Röntgenstrahlung erzeugtem Licht und mit einem in Auftreffrichtung der Röntgenstrahlung an dem Sensor angeordneten Szintillator zur Umwandlung der Röntgenstrahlung in Licht; ein derartiger Röntgendetektor ist bei- spielsweise aus der DE OS 102 24 227 AI bekannt.
In der Röntgendiagnostik wird durch Szintillatoren die Röntgenstrahlung üblicherweise in Licht, vorzugsweise in sichtbares oder nahe dem sichtbaren Spektralbereich liegendes Licht, umgewandelt. Ein Sensor registriert die entstehende Lichtmenge und setzt sie in eine Abbildung um. Szintillatoren werden unter anderem für Flachdetektoren, Röntgenbildverstärker und Röntgenfilm-Foliensysteme eingesetzt. Die Güte eines Szintil- lators ist vor allem durch die Höhe der Lichtausbeute und durch die Ortsauflösung bestimmt. Die Lichtausbeute hängt im wesentlichen von der Dicke des Szintillators ab. Die Ortsauflösung ist - wie in FIG 1 anhand eines als pulverförmige Schicht gebildeten Szintillators gezeigt - durch die von einem Lichtkegel nach dem Durchlauf des Lichts durch den Szin- tillator erzeugte Lichtfläche AI bestimmt, wobei der Lichtkegel aus einem durch einen auftreffenden Röntgenstrahl erzeugten Lichtpunkt entsteht.
Je größer die Dicke Dl des Szintillators in einem für die An- wendung vorgesehenen Bereich ist, desto höher ist die Lichtausbeute, desto niedriger aber die Ortsauflösung wegen der mit der Dicke des Szintillators breiter werdenden Lichtfläche AI. Im Gegensatz dazu verschlechtert sich bei geringeren Dicken Dl die Lichtausbeute, aber die Ortsauflösung steigt we- gen der nunmehr geringeren Lichtfläche AI.
Zur Verkleinerung des Lichtkegels und damit der Lichtfläche A2 sowie der Verbesserung der Ortsauflösung ist zum Beispiel
aus der DE OS 198 59 995 AI und der EP 0 534 683 A2 die Verwendung von aus Segmenten gebildeten Szintillatoren - wie in FIG 2 gezeigt - derart bekannt, dass durch Lichtreflexion an den Innenseiten der Segmente die maximale Lichtfläche AI auf die Austrittsfläche zwischen den gegenüberliegenden Innenseiten der Segmente begrenzbar ist. Als segmentierte Szintillatoren werden zum Beispiel nadeiförmig aufdampfbare Schichten wie mit Thallium dotiertes Casiumiodid verwendet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, aus vielen diskreten Einzelsegmen- ten zusammengesetzte Szintillatoren einzusetzen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen Mitteln einen Röntgendetektor mit erhöhter Lichtausbeute und/ oder verbesserter Ortsauflösung zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Röntgendetektor gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Lehre gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Röntgendetektor bietet durch die doppelte Szintillatorschicht beidseitig eines röntgentransparenten und beidseitig lichtsensitiven Sensors den Vorteil einer erhöhten Lichtausbeute und/oder verbesserten Ortsauflösung und damit einer verbesserten Abbildung im Vergleich zu einseitig des Sensors angebrachten Szintillatoren.
Wird ausgehend von einem Röntgendetektor mit nur auf einer Seite des Sensors aufgetragenem Szintillator und einer defi- nierten Schichtdicke Dl erfindungsgemäß übergegangen auf einen Sensor mit jeweils beidseitig aufgetragenem Szintillator der jeweils nur halben Schichtdicke D2, so ist bei gleicher Lichtausbeute eine deutlich verbesserte Ortsauflösung erzielbar. Bei beidseitig angebrachten Szintillatoren jeweils der ganzen Dicke Dl des einzelnen einseitigen Szintillators ist bei gleicher Ortsauflösung eine höhere Lichtausbeute erreichbar.
In vorteilhafter Weise sind jeweils schichtartig auf den Sensor aufgebrachte Szintillatoren vorgesehen. Auf für eine Kostenersparnis zweckmäßige Weise sind jeweils als pulverförmige Schichten auf den Sensor aufgebrachte Szintillatoren vorgesehen. Unter Verwendung dieser pulverförmigen Szintillatoren kann mit der beidseitigen Schicht bei deutlich sparsamerer Herstellung eine vergleichbare Lichtausbeute und Ortsauflösung wie bei einseitig aus Segmenten gebildeten Szintillatoren gleicher Gesamtschichtdicke erzielt werden.
Materialien, zum Beispiel Keramiken, mit für die Umwandlung von Röntgenstrahlung in Licht neuartig verbesserten Eigenschaften, wie zum Beispiel geringes Nachleuchten, lassen sich für eine erfindungsgemäße, mit im Vergleich zu einer entspre- chenden segmentierten Schicht wesentlich geringeren Kosten herstellbare pulverförmige Schicht nutzen, da sie durch die zweiseitige Anbringung eine ausreichend hohe Ortsauflösung und Lichtausbeute bieten.
Zweckmäßigerweise ist ein durch eine organischen Photodiode gebildeter Sensor vorgesehen.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
FIG 1 in Seitenansicht einen Röntgendetektor mit einem Sensor und einer einseitigen pulverförmigen Szintillator- schicht nach dem Stand der Technik;
FIG 2 in Seitenansicht einen Röntgendetektor mit einem Sensor und einer einseitigen segmentierten Szintillatorschicht nach dem Stand der Technik;
FIG 3 in Seitenansicht einen Röntgendetektor mit einem Sensor und einer einseitigen nadeiförmigen Szintillatorschicht nach dem Stand der Technik;
FIG 4 in Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Röntgendetektor mit einem Sensor und jeweils beidseitiger pulver- förmiger Szintillatorschicht;
FIG 5 den Röntgensdetektor gemäß FIG 4 mit jeweils beidseiti- ger Szintillatorschicht geringerer Dicke;
FIG 6 in Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Röntgendetektor mit einem Sensor und jeweils beidseitiger nadeiförmiger Szintillatorschicht;
FIG 7 in Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Röntgendetek- tor mit mehreren hintereinander angeordneten Szintilla- tor-Sensor-Baueinheiten .
FIG 1 zeigt einen bekannten Röntgendetektor 1 mit einem einseitigen als pulverförmige Schicht ausgebildeten Szintillator 3 der Dicke Dl zur Umwandlung von Röntgenstrahlung 4 in Licht und mit einem Sensor 2 zur Detektion des Lichtes. An Wechselwirkungspunkten 6 der Röntgenstrahlung 4 mit dem Szintillator 3 entsteht das Licht und breitet sich auf dem Weg durch den Szintillator in Form von Lichtkegeln 5; 5.1 aus. Das Licht in Form von Lichtkegeln 5; 5.1 trifft auf der einen Seite desSensors auf. Der maximale Lichtkegel 5 trifft in einer Ausdehnung der Fläche AI auf und bestimmt dadurch die Ortsauflösung.
FIG 2 zeigt einen ebenfalls bekannten Röntgendetektor 1.1, der gegenüber dem bekannten Röntgendetektor 1 mit pulverför- miger Schicht gemäß FIG 1 dahingehend verbessert ist, dass der Szintillator 3.1 aus einer segmentierten Schicht zum Beispiel mit diskreten Einzelsegmenten der Dicke Dl besteht. Dies ergibt eine bessere Ortsauflösung, da das Licht 5.2 nach seiner Umwandlung aus der Röntgenstrahlung 4 durch Reflexion an den Innenseiten der Segmente derart lokalisiert wird, dass die Fläche des Lichtkegels A2 die Fläche eines Einzelsegmentes nicht überschreitet und somit trotz gleicher Szintilla- tordicke Dl eine wesentlich geringere Fläche einnimmt.
FIG 3 zeigt einen weiteren Röntgendetektor 1.2 aus dem Stand der Technik mit einem Sensor 2, bei dem im Unterschied zur
pulverförmigen Schicht und zur aus diskreten Einzelsegmenten zusammengesetzten Schicht der Szintillator 3.2 aus einer nadeiförmig aufgedampften Schicht der Dicke Dl gebildet ist . Die Schicht kann aus einem nadeiförmig aufwachsenden Kristall wie zum Beispiel Csl (Tl) bestehen.
FIG 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1.3 mit in Auftreffrichtung der Röntgenstrahlung auf beiden Seiten eines röntgentransparenten Sensors 2.1 angebrachten Szintil- latoren 3.3 und 3.4 jeweils der in FIG 1 für einen einseitigen Szintillator angenommenen Dicke Dl. In vorteilhafter Weise sind jeweils als pulverförmige Schichten auf den Sensor 2.1 aufgebrachte Szintillatoren 3.3 und 3.4 vorgesehen. Die Röntgenstrahlung 4 wird durch die Szintillatoren 3.3 und 3.4 in Licht umgewandelt, wobei lediglich der maximale Lichtkegel 5 gezeigt ist . Im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Röntgendetektor 1 mit einem einseitigen Szintillator 3 der Dicke Dl (FIG 1) erzielt der erfindungsgemäße Röntgendetektor 1.3 auf Grund der Szintillatorgesamtdicke Dl+Dl eine entsprechend höhere Lichtausbeute bei gleichguter Ortsauflösung, da die von dem Licht erzeugte Fläche AI unverändert bleibt. Für die Szintillatoren 3.3 und 3.4 können auch unterschiedliche Schichtdicken vorgesehen sein.
FIG 5 zeigt einen grundsätzlich in gleicher Weise wie in FIG 4 aufgebauten erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1.4 mit einem Sensor 2.2 und beidseitig auf den Sensor aufgebrachten pulverförmigen Szintillatoren 3.5 und 3.6 mit gegenüber FIG 4 um die Hälfte reduzierter Dicke D2. Bei unveränderter Lichtaus- beute ergibt sich nunmehr eine wesentliche Verbesserung der Lichtausbeute, da die vom Lichtkegel 5.3 abgedeckte Fläche A3 wesentlich kleiner ist. Die Szintillatoren 3.5 und 3.6 können unterschiedlich dick sein.
FIG 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1.5 mit einem röntgentransparenten und beidseitig lichtempfindlichen Sensor 2.3, bei dem anstelle einer pulverförmigen Schicht beidseitig jeweils ein in vorteilhafter Weise aus in
Auftreffrichtung der Röntgenstrahlung orientierten Nadeln gebildeter Szintillator 3.7 und 3.8 vorgesehen ist.
FIG 7 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1.6 mit drei Szintillator-Sensor-Baueinheiten 3.9; 2.4; 3.10; 2.5; 3.11; 2.6. In vorteilhafter Weise ist dabei der Sensor 2.4; 2.5 zumindest einer Baueinheit, im gezeigten Fall zweier Baueinheiten 3.10; 2.5; 3.11; 2.6, weitgehend röntgentranspa- rent und in Auftreffrichtung der Röntgenstrahlung 4 beidsei- tig jeweils lichtsensitiv sowie mit je einem Szintillator
3.9; 3.10; 3.11 versehen, wobei jeweils der Szintillator 3.9 einer ersten Baueinheit 3.9; 2.4 nicht nur deren Sensor 2.4 sondern auch dem Sensor 2.5 der nächstfolgenden Baueinheit 3.10; 2.5 zugeordnet ist. Die verschiedenen Szintillator- Sensor-Baueinheiten 3.9; 2.4; 3.10; 2.5; 3.11; 2.6 können unterschiedlich dick sein.
In für eine aufwandsarme Herstellung zweckmäßiger Weise werden die Szintillatoren als jeweils auf den Sensor aufgedampf- te Schicht gebildet. Der röntgentransparente und beidseitig lichtsensitive Sensor besitzt vorzugsweise eine Dicke im μm- Bereich. Er ist in vorteilhafter Weise durch eine organische Photodiode gebildet. Es können auch Sensoren aus anderen Materialien vorgesehen sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht beidseitig einen jeweils aus in Auftreffrichtung der Röntgenstrahlung orientierten Segmenten gebildeten Szintillator vor. Zweckmäßigerweise sind die Szintillatoren aus diskreten Ein- zelsegmenten gebildet. Es können auch Szintillatoren aus auf beiden Seiten voneinander verschiedenen Materialien und mit auf beiden Seiten voneinander verschiedenen Dicken verwendet werden.
Die Erfindung lässt sich wie folgt kurz zusammenfassen: Zur
Verbesserung der Ortsauflösung und Erhöhung der Lichtausbeute ist bei einem Röntgendetektor mit einem Sensor zur Detektion von aus einer Röntgenstrahlung erzeugtem Licht der Sensor
weitgehend röntgentransparent und in Auftreffrichtung der Röntgenstrahlung beidseitig jeweils lichtsensitiv sowie mit einem Szintillator zur Umwandlung der Röntgenstrahlung in Licht versehen.