WO2006136532A1 - X-ray detector - Google Patents

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WO2006136532A1
WO2006136532A1 PCT/EP2006/063266 EP2006063266W WO2006136532A1 WO 2006136532 A1 WO2006136532 A1 WO 2006136532A1 EP 2006063266 W EP2006063266 W EP 2006063266W WO 2006136532 A1 WO2006136532 A1 WO 2006136532A1
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photosensor
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Manfred Fuchs
Reiner Franz Schulz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes

Definitions

  • the invention relates to an X-ray detector.
  • scintillation layers are used in combination with two-dimensional, pixellated photosensors.
  • the photosensors are typically manufactured on the basis of amorphous silicon.
  • CCD sensors or CMOS sensors are used.
  • the X-ray detector according to claim 1 comprises an X-ray radiation-permeable and moisture-impermeable sub ⁇ strat, is applied on which a scintillator layer, and a photo sensor that is disposed downstream of the scintillator layer.
  • the substrate is designed as a scintillator sheath and encloses the scintillator layer on the sides facing away from the photosensor.
  • the substrate is designed as a scintillator shell and is vapor-deposited in a known manner with the scintillator layer.
  • the scintillator shell is made of a material that virtually completely shields the ambient moisture and absorbs the X-rays as little as possible.
  • a material that meets these requirements to a large extent, is ⁇ example, aluminum.
  • the scintillator layer rests with its unprotected ⁇ th page in the photo sensor and the photo sensor transmits no moisture
  • the only possible ⁇ is ness that moisture is applied to the scintillator layer, the small gap between the Szintillatorhülle and Fo ⁇ tosensor.
  • a good protection against the ingress of moisture is therefore realized in a simple manner.
  • An intermediate layer preferably a layer thickness Zvi ⁇ rule having 5 and 50 microns, makes for an efficient coupling-specific opti ⁇ . So as to obtain up to 30% more light in the Fo ⁇ tosensor.
  • the intermediate layer preferably has a Bre ⁇ chung index between 1.4 and 1.7 - typically from about 1.5 - and is thus tor harsh the refractive indices of Szintilla ⁇ and the photosensor significantly closer than the Bre ⁇ monitoring index of air. Regardless, a gap between the scintillator shell and the. Through the intermediate layer Photo sensor avoided.
  • the material of the intermediate layer has a relatively low water permeability, the ingress of atmospheric moisture into the scintillator shell and thus into the scintillator layer is reliably prevented.
  • the scintillator layer ⁇ can be removed from the photo sensor again, whereby a particularly simple disassembly of the X-ge ⁇ is guaranteed.
  • Fig. 1 A first embodiment of the X-ray detector
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the X-ray detector
  • Fig. 3 is a Szintillatorhülle to a third exporting ⁇ approximate shape of the X-ray detector
  • Fig. 4 shows a scintillator sheath for an X-ray detector according to a fourth embodiment
  • Fig. 5 shows an X-ray detector according to a fifth embodiment
  • Fig. 6 shows an X-ray detector according to a sixth embodiment.
  • reference numeral 1 designates a substrate which is made of a radiolucent and moisture-impermeable material.
  • a scintillator layer 2 is applied (vapor-deposited) in a known manner.
  • the X-ray detectors shown in FIGS. 1 and 2 as well as 5 and 6 furthermore comprise a photosensor 3 which is arranged downstream of the scintillator layer 2.
  • the substrate 1 is guided out of the scintillator shell and surrounds the scintillator layer 2 on the sides facing away from the photosensor 3.
  • Figs. 1 and 2 designates an X-ray radiation, the torhülle by the radiolucent Szintilla ⁇ 1 (substrate) and inserted into the scintillator 2 ⁇ visible light layer 5 produced.
  • the visible light 5 generates in the photosensor 3 electrical signals which are tapped via contacts 6 (only one contact shown).
  • the embodiment of the erfindungsge ⁇ MAESSEN X-ray detector shown in Fig. 2 additionally has an intermediate layer 7, which preferably has a layer thickness between 5 and 50 microns.
  • the intermediate layer 7 is provided between the Szin ⁇ tillator Anlagen 2 and the photo-sensor 3 is arranged and provides efficient coupling and elimination of air ⁇ gap between the Szintillatorhülle 1 and the photo-sensor 3. Since the material of the intermediate layer has a relatively low water permeability, in compound of the ge ⁇ rings layer thickness ensures that only little humidity can penetrate through the gap at the edges of Szintillatorhggle. 1
  • the intermediate layer 7 can be designed to be both adhesive and non-adhesive.
  • the scintillator sheath 1 with its scintillator layer 2 is pressed only on the upper side of the intermediate layer 7 and can be removed again.
  • the intermediate layer 7 can also be designed such that it is applied only to the scintillator layer 2 and does not extend as far as the scintillator casing 1.
  • the gap between the scintillator shell 1 and the photo ⁇ sensor 3 is then not filled, it then remains a gap of typically less than 25 microns.
  • the intermediate layer 7 consists of an elastic material, then small layer thickness changes of the scintillator layer 2 can be compensated in a simple manner (see FIG. 5).
  • a thin, light-permeable protective layer 8 for example of parylene, can be applied directly to the scintillator layer 2.
  • the protective layer 8 is thus arranged between the scintillator layer 2 and the intermediate layer 7 in the embodiment shown in FIG. Is appropriate, the intermediate layer 7 should not be provided, as in the execution ⁇ example of FIG. 1, the case, then the VISIBLE LIGHT permeable protective layer would be located 8 between the scintillator 2 and the photo sensor 3.
  • the protective layer 8 is no long-term protection from moisture is, the scintillator layer 2, however, protects up for mounting on the sectionen ⁇ sor. 3
  • the intermediate layer 7 preferably has a water vapor permeability of less than 50 g / (m 2 ⁇ day) for a layer thickness of 100 ⁇ m.
  • the X-ray detector particularly severe conditions - high ambient temperature and high humidity - set out ⁇ then can (including Szin ⁇ tillator für. 2) to the Szintillatorhülle 1 further organic protective layers, examples game as polyimide or hydrocarbons of the type aC: H (amorphous hydrogenated carbon ) or ta: C (diamond-like carbon) are applied.
  • protective layers of a plurality of X-ray transparent films can be realized.
  • a first transparent organic film for example, from polyparaxylylene
  • a second transparent inorganic film for. Example, of silicon dioxide
  • these in turn lie Fo ⁇ be coated with a third transparent organic film (for example, from polyparaxylylene).
  • a further improved protection against the ingress of moisture is achieved in that the light-permeable protective layer 8 in the edge region of the scintillator sheath 1 a Edge sealing element 9 has (see Fig. 2).
  • This edge sealing element 9 is made according to a further vorteilhaf ⁇ th embodiment of a material that reacts with moisture.
  • the edge sealing element 9 is made of aluminum, for example of an approximately 50 nm thin, by means of PVD (Physical Vapor Deposition) applied Al layer which oxidizes in moisture to aluminum oxide and becomes transparent. As a result, the action of moisture can be detected by means of the photosensor 3.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • the thin Al layer becomes translucent over time, ie in the edge regions of the photosensor 3 "stray light" appears, which is initially suppressed by calibration, but then in the sense of a preventive scintillator diagnosis by the X-ray detector as a warning (eg warning light, software hint on the screen) for the progressive scintillator influence by the moisture.
  • a warning eg warning light, software hint on the screen
  • the lower edge of Szintillatorhülle 1, which comes into contact with the intermediate layer 7 (layer 8 directly or via the protective ⁇ ) can be designed differently depending on the specific requirements. Examples of the different designs of the lower edge of the scintillator sheath are given in FIG. 1 and in FIG. 3 and in FIG. 4. If the space available space in the detector housing is small, it is an un ⁇ direct in Szintillatorhülle edge 1 of FIG. 1 choose, since the active surface of the Scintillator 2 should extend as far as possible to the outside. If more space is available in the detector housing, one will choose forms according to FIGS. 3 and 4 or similar shapes.
  • an element 10 for gettering (Bin ⁇ tion) and / or buffering of the moisture may be attached.
  • connection of the scintillator sheath 1 with the scintillator layer 2 to the photosensor 3 can be effected, for example, via the "adhesive effect" of the intermediate layer 7, which is produced by a flat pressing, for example by means of foam and / or styrofoam, or by an edge pressing, eg mechanical fastening, formed on or in a in Figs. 1 to 6 are not shown detector housing with / without spring action. in each case, has proved to be advantageous if the Szintilla ⁇ torhülle 1 in the not pressed condition centrally a smaller ren distance to the photo sensor 3 has as edge.

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Abstract

The invention relates to an X-ray detector comprising a substrate (1) which is permeable to X-rays and impermeable to humidity and to which a scintillator layer (2) is applied, and a photosensor (3) which is arranged downstream of the scintillator layer (2). The substrate (1) is embodied as a scintillator envelope and surrounds the scintillator layer (2) on the sides opposing the photosensor (3). One such X-ray detector is characterised by good protection against humidity and can be produced in a technically simple manner and easily disassembled as required.

Description

Beschreibungdescription
RöntgendetektorX-ray detector
Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor.The invention relates to an X-ray detector.
In digitalen Röntgendetektoren (Fiat Panel Detectors) werden Szintillationsschichten in Kombination mit zweidimensionalen, pixellierten Fotosensoren verwendet. Für Detektorflächen grö- ßer als 20 cm x 20 cm werden die Fotosensoren typischerweise auf der Basis von amorphem Silizium hergestellt. Bei kleine¬ ren Detektorflächen, beispielsweise in der Dentaltechnik, werden Fotosensoren aus kristallinem Silizium, so genannte CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren, eingesetzt.In digital X-ray detectors (Fiat Panel Detectors), scintillation layers are used in combination with two-dimensional, pixellated photosensors. For detector areas larger than 20 cm x 20 cm, the photosensors are typically manufactured on the basis of amorphous silicon. In small ¬ ren detecting areas, for example in dental technology, are photo-sensors of crystalline silicon, so-called CCD sensors or CMOS sensors, are used.
Übliche Szintillatorschichten bestehen aus CsI: Tl, CsI :Na, NaI: Tl oder ähnlichen Materialien, die Alkali-Halogenide ent¬ halten. Die Materialien sind aufgrund ihres Gehalts an Alka- li-Halogeniden zumindest leicht hygroskopisch und müssen aus- reichend vor dem Umgebungsklima geschützt werden.Conventional scintillator made of CsI: Tl, CsI: Na, NaI: Tl, or similar materials, the alkali metal halides ent ¬ hold. Due to their content of alkali halides, the materials are at least slightly hygroscopic and must be adequately protected from the ambient climate.
Durch die US 2003/0116714 Al ist es bekannt, eine Szintilla- torschicht direkt auf dem Fotosensor abzuscheiden und auf der Oberseite und über die Ränder der Szintillatorschicht einen strahlendurchlässigen und feuchtigkeitsresistenten Schutzfilmverbund aufzubringen. Der Schutzfilmverbund besteht aus einer elektrisch isolierenden ersten organischen Filmschicht, einem metallischen Dünnfilm und einer elektrisch isolierenden zweiten organischen Filmschicht. Durch die Direktabscheidung der Szintillatorschicht auf dem Fotosensor wird dieser stark erwärmt. Weiterhin sind die Schutzmaßnahmen gegenüber Feuchtigkeit aus der Umgebung aufwändig.It is known from US 2003/0116714 A1 to deposit a scintillator layer directly on the photosensor and to apply a radiolucent and moisture-resistant protective film composite to the top and over the edges of the scintillator layer. The protective film composite consists of an electrically insulating first organic film layer, a metallic thin film and an electrically insulating second organic film layer. The direct deposition of the scintillator layer on the photosensor heats it up considerably. Furthermore, the protective measures against moisture from the environment are complex.
In der US 6,573,506 B2 ist ein Röntgendetektor beschrieben, bei dem die Szintillatorschicht auf einer Faseroptik (FOP,US Pat. No. 6,573,506 B2 describes an X-ray detector in which the scintillator layer is mounted on a fiber optic (FOP,
Fiber Optical Plate) aufgedampft und mit einem als CCD- oder CMOS-Chip ausgeführten Fotosensor verklebt ist. Diese Technik ist aus Kostengründen (auf kleine Sensoren insbesondere für Mammographie- und Dentalanwendungen (interoral) begrenzt. Durch das Verkleben sind die FOPs mit ihren Szintillator- schichten nicht mehr zerstörungsfrei vom Fotosensor abnehmbar. Darüber hinaus ist der erforderliche Schutz der Szintil- latorschicht vor Feuchtigkeit sehr aufwändig.Fiber Optical Plate) and bonded with a CCD or CMOS chip designed as a photo sensor. This technique is for cost reasons (on small sensors in particular for Mammography and dental applications (interoral) limited. As a result of bonding, the FOPs with their scintillator layers can no longer be removed from the photosensor without being destroyed. In addition, the required protection of the scintillator layer from moisture is very expensive.
Durch die US 6,849,336 B2 ist es bekannt, einen Röntgendetek- tor, dessen strahlendurchlässiges Substrat vorzugsweise aus Kohlenstoff besteht, mit einer Szintillatorschicht zu verse- hen . Der dafür notwendige Schutz aus mehreren Schichten ist sehr aufwändig und ist beispielsweise in der US 6,429,430 B2 beschrieben. Die Ankopplung solcher ebenen Substrate, wie sie beispielsweise in der US 6,469,305 B2 dargestellt sind, er¬ folgt mittels eines „Immersionsöls", wobei die Abdichtung und Anbindung an den pixellierten Fotosensor mittels eines Kunstharzes erfolgt.It is known from US Pat. No. 6,849,336 B2 to provide an x-ray detector whose radiolucent substrate is preferably made of carbon with a scintillator layer. The necessary protection of several layers is very complicated and is described, for example, in US Pat. No. 6,429,430 B2. The coupling of such flat substrates, as shown for example in US 6,469,305 B2, he ¬ follows by means of an "immersion oil", wherein the sealing and connection to the pixellated photosensor by means of a synthetic resin.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Röntgendetektor mit einem guten Feuchtigkeitsschutz zu schaf- fen, der gegenüber den bekannten Röntgendetektoren einen geringeren technischen Aufwand bei seiner Herstellung erfordert und bei Bedarf einfach demontierbar ist.It is therefore an object of the present invention to provide an X-ray detector with good moisture protection, which requires less technical effort in its manufacture than the known X-ray detectors and can be easily dismantled if required.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Röntgendetektor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des er¬ findungsgemäßen Röntgendetektors sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved by an X-ray detector according to claim 1. Advantageous embodiments of he ¬ inventive X-ray detector are each the subject of further claims.
Der Röntgendetektor gemäß Anspruch 1 umfasst ein röntgen- strahlendurchlässiges und feuchtigkeitsundurchlässiges Sub¬ strat, auf dem eine Szintillatorschicht aufgebracht ist, und einen Fotosensor, der der Szintillatorschicht nachgeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Substrat als Szintillatorhülle ausgeführt und umschließt die Szintillatorschicht an den dem Fotosensor abgewandten Seiten. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor ist das Substrat als Szintillatorhülle ausgeführt und wird in bekannter Weise mit der Szintillatorschicht bedampft.The X-ray detector according to claim 1 comprises an X-ray radiation-permeable and moisture-impermeable sub ¬ strat, is applied on which a scintillator layer, and a photo sensor that is disposed downstream of the scintillator layer. According to the invention, the substrate is designed as a scintillator sheath and encloses the scintillator layer on the sides facing away from the photosensor. In the case of the X-ray detector according to the invention, the substrate is designed as a scintillator shell and is vapor-deposited in a known manner with the scintillator layer.
Die Szintillatorhülle ist aus einem Material hergestellt, das die Umgebungsfeuchtigkeit praktisch vollständig abschirmt und die Röntgenstrahlen möglichst wenig absorbiert. Ein Material, das diese Anforderungen in hohem Maße erfüllt, ist beispiels¬ weise Aluminium.The scintillator shell is made of a material that virtually completely shields the ambient moisture and absorbs the X-rays as little as possible. A material that meets these requirements to a large extent, is ¬ example, aluminum.
Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften, wie z.B. Titan, Magnesium, Polymere, möglich. Die Anforderung an eine möglichst geringe Absoption von Röntgenstrahlen, kann prinzipiell von jedem Ma- terial erfüllt werden, wenn es nur beliebig dünn ausgeführt wird. Falls als Material Aluminium gewählt wird, hat dies den Vorteil, dass eine entsprechende Formgebung der Szintilla¬ torhülle zum Beispiel durch Tiefziehen oder Drücken erfolgen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor könnte eine Feuchtigkeit nur noch an der dem Fotosensor zugewandten Seite eindringen. Da die Szintillatorschicht mit ihrer ungeschütz¬ ten Seite jedoch auf dem Fotosensor aufliegt und der Fotosensor keine Feuchtigkeit durchlässt, ist die einzige Möglich¬ keit, dass Feuchtigkeit auf die Szintillatorschicht einwirkt, der geringe Spalt zwischen der Szintillatorhülle und dem Fo¬ tosensor. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor ist damit auf einfache Weise ein guter Schutz vor Eindringen der Feuchtigkeit realisiert.In the context of the invention, however, other materials with comparable properties, such as titanium, magnesium, polymers, are possible. The requirement for the lowest possible absorption of X-rays can, in principle, be met by any material if it is only carried out in an arbitrarily thin manner. If aluminum is chosen as the material, this has the advantage that a corresponding shaping of the scintilla ¬ torhülle can be done for example by deep drawing or pressing. In the case of the X-ray detector according to the invention, moisture could only penetrate on the side facing the photosensor. However, since the scintillator layer rests with its unprotected ¬ th page in the photo sensor and the photo sensor transmits no moisture, the only possible ¬ is ness that moisture is applied to the scintillator layer, the small gap between the Szintillatorhülle and Fo ¬ tosensor. In the case of the X-ray detector according to the invention, a good protection against the ingress of moisture is therefore realized in a simple manner.
Eine Zwischenschicht, die vorzugsweise eine Schichtdicke zwi¬ schen 5 und 50 μm aufweist, sorgt für eine effiziente opti¬ sche Kopplung. Man erhält damit bis zu 30% mehr Licht im Fo¬ tosensor. Die Zwischenschicht weist vorzugsweise einen Bre¬ chungsindex zwischen 1,4 und 1,7 - typischerweise von ca. 1,5 - auf und ist damit den Brechungsindizes der Szintilla¬ torschicht und des Fotosensors deutlich näher als dem Bre¬ chungsindex von Luft. Davon unabhängig wird durch die Zwischenschicht ein Spalt zwischen der Szintillatorhülle und dem Fotosensor vermieden. Insbesondere wenn das Material der Zwischenschicht eine relativ geringe Wasserpermeabilität auf¬ weist, ist der Eintritt von Luftfeuchtigkeit in die Szintil- latorhülle und damit in die Szintillatorschicht zuverlässig verhindert .An intermediate layer, preferably a layer thickness Zvi ¬ rule having 5 and 50 microns, makes for an efficient coupling-specific opti ¬. So as to obtain up to 30% more light in the Fo ¬ tosensor. The intermediate layer preferably has a Bre ¬ chung index between 1.4 and 1.7 - typically from about 1.5 - and is thus torschicht the refractive indices of Szintilla ¬ and the photosensor significantly closer than the Bre ¬ monitoring index of air. Regardless, a gap between the scintillator shell and the. Through the intermediate layer Photo sensor avoided. In particular, if the material of the intermediate layer has a relatively low water permeability, the ingress of atmospheric moisture into the scintillator shell and thus into the scintillator layer is reliably prevented.
Wenn die Zwischenschicht nicht klebend ausgeführt ist und die Szintillatorhülle nur angedrückt wird, kann die Szintillator¬ schicht wieder vom Fotosensor entfernt werden, wodurch eine besonders einfache Demontierbarkeit des Röntgendetektors ge¬ währleistet ist.If the intermediate layer is not executed adhesive and the Szintillatorhülle is only pressed, the scintillator layer ¬ can be removed from the photo sensor again, whereby a particularly simple disassembly of the X-ge ¬ is guaranteed.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele des erfin¬ dungsgemäßen Röntgendetektors anhand der Zeichnung näher er- läutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Schnittansicht:Below, several embodiments of the OF INVENTION ¬ to the invention X-ray detector will be explained in more detail using the drawing. Shown are, in each case in schematic sectional view:
Fig . 1 Eine erste Ausführungsform des Röntgendetektors,Fig. 1 A first embodiment of the X-ray detector,
Fig . 2 eine zweite Ausführungsform des Röntgendetektors,Fig. 2 shows a second embodiment of the X-ray detector,
Fig . 3 eine Szintillatorhülle zu einer dritten Ausfüh¬ rungsform des Röntgendetektors,Fig. 3 is a Szintillatorhülle to a third exporting ¬ approximate shape of the X-ray detector,
Fig . 4 eine Szintillatorhülle für einen Röntgendetektor gemäß einer vierten Ausführungsform,Fig. 4 shows a scintillator sheath for an X-ray detector according to a fourth embodiment,
Fig . 5 einen Röntgendetektor gemäß einer fünften Ausführungsform,Fig. 5 shows an X-ray detector according to a fifth embodiment,
Fig . 6 einen Röntgendetektor gemäß einer sechsten Ausführungsform.Fig. 6 shows an X-ray detector according to a sixth embodiment.
In den Fig. 1 bis 6 ist mit 1 ein Substrat bezeichnet, das aus einem röntgenstrahlendurchlässigen und feuchtigkeitsun- durchlässigen Material gefertigt ist. Auf dem Substrat 1 ist auf bekannte Weise eine Szintillatorschicht 2 aufgebracht (aufgedampft) .In FIGS. 1 to 6, reference numeral 1 designates a substrate which is made of a radiolucent and moisture-impermeable material. On the substrate 1, a scintillator layer 2 is applied (vapor-deposited) in a known manner.
Die in den Fig. 1 und 2 sowie 5 und 6 dargestellten Röntgen- detektoren umfassen weiterhin einen Fotosensor 3, welcher der Szintillatorschicht 2 nachgeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Substrat 1 als Szintillatorhülle aus¬ geführt und umschließt die Szintillatorschicht 2 an den dem Fotosensor 3 abgewandten Seiten.The X-ray detectors shown in FIGS. 1 and 2 as well as 5 and 6 furthermore comprise a photosensor 3 which is arranged downstream of the scintillator layer 2. According to the invention, the substrate 1 is guided out of the scintillator shell and surrounds the scintillator layer 2 on the sides facing away from the photosensor 3.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 4 eine Röntgenstrahlung bezeichnet, die durch die röntgenstrahlendurchlässige Szintilla¬ torhülle 1 (Substrat) hindurch tritt und in der Szintillator¬ schicht 2 sichtbares Licht 5 erzeugt. Das sichtbare Licht 5 erzeugt im Fotosensor 3 elektrische Signale welche über Kon- takte 6 (nur ein Kontakt dargestellt) abgegriffen werden.In Figs. 1 and 2, 4 designates an X-ray radiation, the torhülle by the radiolucent Szintilla ¬ 1 (substrate) and inserted into the scintillator 2 ¬ visible light layer 5 produced. The visible light 5 generates in the photosensor 3 electrical signals which are tapped via contacts 6 (only one contact shown).
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Röntgendetektors weist zusätzlich eine Zwischenschicht 7 auf, die vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 5 und 50 μm aufweist. Die Zwischenschicht 7 ist zwischen der Szin¬ tillatorschicht 2 und dem Fotosensor 3 angeordnet und sorgt für eine effiziente Kopplung und eine Vermeidung eines Luft¬ spaltes zwischen der Szintillatorhülle 1 und dem Fotosensor 3. Da das Material der Zwischenschicht eine relativ geringe Wasserpermeabilität besitzt, wird in Verbindung mit der ge¬ ringen Schichtdicke erreicht, dass nur wenig Luftfeuchtigkeit durch den Spalt an den Rändern der Szintillatorhülle 1 eindringen kann.The embodiment of the erfindungsge ¬ MAESSEN X-ray detector shown in Fig. 2 additionally has an intermediate layer 7, which preferably has a layer thickness between 5 and 50 microns. The intermediate layer 7 is provided between the Szin ¬ tillatorschicht 2 and the photo-sensor 3 is arranged and provides efficient coupling and elimination of air ¬ gap between the Szintillatorhülle 1 and the photo-sensor 3. Since the material of the intermediate layer has a relatively low water permeability, in compound of the ge ¬ rings layer thickness ensures that only little humidity can penetrate through the gap at the edges of Szintillatorhülle. 1
Im Rahmen der Erfindung kann die Zwischenschicht 7 sowohl klebend als auch nicht klebend ausgeführt sein. Bei einer nicht klebenden Ausführung wird die Szintillatorhülle 1 mit ihrer Szintillatorschicht 2 nur auf der Oberseite der Zwi¬ schenschicht 7 angedrückt und kann wieder entfernt werden.In the context of the invention, the intermediate layer 7 can be designed to be both adhesive and non-adhesive. In a non-adhesive embodiment, the scintillator sheath 1 with its scintillator layer 2 is pressed only on the upper side of the intermediate layer 7 and can be removed again.
Die Zwischenschicht 7 kann gemäß einer in den Fig. 1 bis 6 nicht dargestellten Variante auch so ausgeführt sein, dass sie nur auf der Szintillatorschicht 2 aufgebracht wird und sich nicht bis zur Szintillatorhülle 1 erstreckt. Damit wird dann der Spalt zwischen der Szintillatorhülle 1 und dem Foto¬ sensor 3 nicht ausgefüllt, es verbleibt dann ein Spalt von typisch kleiner 25 μm. Besteht die Zwischenschicht 7 aus einem elastischen Material, dann können kleine Schichtdickenänderungen der Szintillator- schicht 2 auf einfache Weise ausgeglichen werden (siehe Fig. 5) .According to a variant not shown in FIGS. 1 to 6, the intermediate layer 7 can also be designed such that it is applied only to the scintillator layer 2 and does not extend as far as the scintillator casing 1. Thus, the gap between the scintillator shell 1 and the photo ¬ sensor 3 is then not filled, it then remains a gap of typically less than 25 microns. If the intermediate layer 7 consists of an elastic material, then small layer thickness changes of the scintillator layer 2 can be compensated in a simple manner (see FIG. 5).
Zwischen der Szintillatorschicht 2 und dem Fotosensor 3 kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine dünne, lichtdurchlässige Schutzschicht 8, beispielsweise aus Parylene, direkt auf die Szintillatorschicht 2 aufgebracht werden. Die Schutzschicht 8 ist damit bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Szintillatorschicht 2 und der Zwischenschicht 7 angeordnet. Falls die Zwischenschicht 7 nicht vorgesehen sein sollte, wie dies bei dem Ausführungs¬ beispiel gemäß Fig. 1 der Fall ist, dann wäre die lichtdurch- lässige Schutzschicht 8 zwischen der Szintillatorschicht 2 und dem Fotosensor 3 angeordnet. Die Schutzschicht 8 stellt zwar keinen Langzeitschutz vor Feuchtigkeit dar, schützt die Szintillatorschicht 2 jedoch bis zur Montage auf dem Fotosen¬ sor 3.Between the scintillator layer 2 and the photosensor 3, according to an advantageous embodiment, a thin, light-permeable protective layer 8, for example of parylene, can be applied directly to the scintillator layer 2. The protective layer 8 is thus arranged between the scintillator layer 2 and the intermediate layer 7 in the embodiment shown in FIG. Is appropriate, the intermediate layer 7 should not be provided, as in the execution ¬ example of FIG. 1, the case, then the VISIBLE LIGHT permeable protective layer would be located 8 between the scintillator 2 and the photo sensor 3. Although the protective layer 8 is no long-term protection from moisture is, the scintillator layer 2, however, protects up for mounting on the Fotosen ¬ sor. 3
Die Zwischenschicht 7 weist für eine Schichtdicke von 100 μm vorzugsweise eine Wasserdampfdurchlässigkeit von weniger als 50 g/ (m2 • Tag) auf.The intermediate layer 7 preferably has a water vapor permeability of less than 50 g / (m 2 · day) for a layer thickness of 100 μm.
Bei Polyisobutyl als Material für die Zwischenschicht 7 er¬ gibt sich bei einer Schichtdicke von 100 μm für die Wasser¬ dampfdurchlässigkeit ein Wert von 15 g/ (m2 • Tag) . Für dünne¬ re Schichtdicken, z.B. 20 μm, ergibt sich damit - falls im Material keine „Pinholes" vorhanden sind - die fünffache Was- serdampfdurchlässigkeit , d.h. ca. 75 g/ (m2 • Tag).In polyisobutyl as a material for the intermediate layer 7, he ¬ adopt microns for the water vapor permeability ¬ a value of 15 g / (m 2 • day) in a layer thickness of 100th For thin ¬ layer thicknesses, eg 20 microns, this results - if no "pinholes" are present in the material - the fivefold water vapor permeability, ie about 75 g / (m 2 • day).
Bei einem Spalt von 20 μm Dicke und einer Detektorfläche von 25 cm x 20 cm ergibt sich damit eine maximale Wasserdampfauf¬ nähme von ca. [75 g/ (m2 ♦ Tag)] • 1,8 • 10~5 m2 = ca. 1,35 mg/Tag.With a gap of 20 μm thickness and a detector surface of 25 cm x 20 cm, this results in a maximum water vapor consumption of approx. [75 g / (m 2 ♦ day)] • 1.8 • 10 ~ 5 m 2 = approx 1.35 mg / day.
Die Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit der Schutz¬ schicht 8 liegen bei einer Schichtdicke von 100 μm für das bevorzugte Material Parylene C bei ca. 1 g/ (m2 • Tag) . Für eine typische Schichtdicke von 10 μm ergibt sich damit eine Wasserdampfdurchlässigkeit von ca. 10 g/ (m2 • Tag) Bei einer Detektorfläche von 25 cm x 20 cm ergibt sich für eine 10 μm dicke Schutzschicht eine maximale Wasserdampfauf¬ nähme von ca. [10 g/ (m2 ♦ Tag)] • 5 • 10~2 m2 = ca. 0,5 g/Tag.The values for the water vapor permeability of the protective layer ¬ 8 lie at a layer thickness of 100 microns for the preferred material Parylene C at about 1 g / (m 2 • day). For a typical layer thickness of 10 .mu.m to cm this results in a water vapor permeability of about 10 g / (m 2 • day) In a detector area of 25 x 20 cm is obtained for a 10 micron-thick protective layer has a maximum Wasserdampfauf ¬ would take approximately [ 10 g / (m 2 ♦ day)] • 5 • 10 ~ 2 m 2 = approx. 0.5 g / day.
Unter der Voraussetzung, dass ein genügend großer Abstand (Luftspalt) zwischen dem pixellierten Photosensor 4 und der mit der Schutzschicht 8 verkapselten Szintillatorhülle 1 (inkl. Szintillatorschicht 2) besteht, resultiert aus dieser Maßnahme ein um den Faktor 370 verbesserter Feuchtigkeitsschutz .Assuming that there is a sufficiently large distance (air gap) between the pixellated photosensor 4 and the scintillator casing 1 encapsulated with the protective layer 8 (including scintillator layer 2), this measure results in a factor of 370 in improved moisture protection.
Ist der Röntgendetektor besonders harten Einsatzbedingungen - hohe Umgebungstemperatur und hohe Luftfeuchtigkeit - ausge¬ setzt, dann können auf die Szintillatorhülle 1 (inkl. Szin¬ tillatorschicht 2) weitere organische Schutzschichten, bei- spielsweise Polyimid oder Kohlenwasserstoffe des Typs a-C:H (amorpher wasserstoffhaltiger Kohlenstoff) oder ta:C (diamantähnlicher Kohlenstoff), aufgebracht werden. Die Kohlen- wasserstoffverbindungen des Typs a-C:H oder ta:C, die z.B. durch Zersetzen von Kohlenwasserstoffen in einem Plasma er- zeugt werden, können auch direkt auf die Schutzschicht 8 auf¬ gebracht werden.If the X-ray detector particularly severe conditions - high ambient temperature and high humidity - set out ¬ then can (including Szin ¬ tillatorschicht. 2) to the Szintillatorhülle 1 further organic protective layers, examples game as polyimide or hydrocarbons of the type aC: H (amorphous hydrogenated carbon ) or ta: C (diamond-like carbon) are applied. The carbon-hydrogen compounds of the type aC: H or ta:, for example, be generated published in a plasma by decomposing hydrocarbons C, can also be placed directly on the protective layer 8 on ¬.
Im Rahmen der Erfindung sind beispielsweise auch Schutzschichten aus mehreren röntgenstrahldurchlässigen Folien rea- lisierbar. So kann eine erste transparente organische Folie (z.B. aus Polyparaxylylen) mit einer zweiten transparenten anorganischen Folie (z. B. aus Siliziumdioxid) und diese Fo¬ lie wiederum mit einer dritten transparenten organischen Folie (z.B. aus Polyparaxylylen) beschichtet sein.In the context of the invention, for example, protective layers of a plurality of X-ray transparent films can be realized. Thus, a first transparent organic film (for example, from polyparaxylylene) having a second transparent inorganic film (for. Example, of silicon dioxide), and these in turn lie Fo ¬ be coated with a third transparent organic film (for example, from polyparaxylylene).
Ein nochmals verbesserter Schutz vor eindringender Feuchtigkeit wird dadurch erreicht, dass die lichtdurchlässige Schutzschicht 8 im Randbereich der Szintillatorhülle 1 ein Randabdichtungselement 9 aufweist (siehe Fig. 2). Dieses Randabdichtungselement 9 ist gemäß einer weiteren vorteilhaf¬ ten Ausgestaltung aus einem Material gefertigt ist, das mit Feuchtigkeit reagiert. Vorzugsweise ist das Randabdichtungs- element 9 aus Aluminium gefertigt, z.B. aus einer ca. 50 nm dünnen, mittels PVD (Physical Vapour Deposition) aufgebrachten AI-Schicht, die bei Feuchtigkeit zu Aluminiumoxid oxi- diert und transparent wird. Dadurch kann die Einwirkung von Feuchtigkeit mittels des Fotosensors 3 detektiert werden. Da- bei wird die dünne AI-Schicht mit der Zeit lichtdurchlässig, d.h. in den Randbereichen des Fotosensors 3 erscheint „Störlicht", welches mittels Kalibrierung zunächst unterdrückt, dann aber im Sinne einer vorbeugenden Szintillatordiagnose vom Röntgendetektor als Warnung (z.B. Warnlicht, Softwarehin- weis am Bildschirm) für die fortschreitende Szintillator- beinflussung durch die Feuchtigkeit angezeigt wird.A further improved protection against the ingress of moisture is achieved in that the light-permeable protective layer 8 in the edge region of the scintillator sheath 1 a Edge sealing element 9 has (see Fig. 2). This edge sealing element 9 is made according to a further vorteilhaf ¬ th embodiment of a material that reacts with moisture. Preferably, the edge sealing element 9 is made of aluminum, for example of an approximately 50 nm thin, by means of PVD (Physical Vapor Deposition) applied Al layer which oxidizes in moisture to aluminum oxide and becomes transparent. As a result, the action of moisture can be detected by means of the photosensor 3. In the process, the thin Al layer becomes translucent over time, ie in the edge regions of the photosensor 3 "stray light" appears, which is initially suppressed by calibration, but then in the sense of a preventive scintillator diagnosis by the X-ray detector as a warning (eg warning light, software hint on the screen) for the progressive scintillator influence by the moisture.
Zur Stabilisierung der Temperatur des Substrats 1 (Szintilla- torhülle) während der CsI : Tl-Bedampfung kann in einer beson- deren Ausführungsart eine in den Fig. 1 bis 6 nicht darge¬ stellte rückseitige Beschichtung der Szintillatorhülle 1 mit Cr2θ3 (Wasserglasschicht) vorgenommen werden. In diesem Zu¬ sammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schutzschicht 8 aus Parylene nicht bis zu der rückseitigen Beschichtung der Szintillatorhülle 1 (Wasserglasschicht) reicht, um eine Diffusion von Feuchtigkeit über das Wasser¬ glas in die Grenzfläche zwischen Szintillatorhülle 1 und Schutzschicht 8 aus Parylene zu verhindern.To stabilize the temperature of the substrate 1 (Szintillatorhülle) during the CsI: may in a special their embodiment a in Figures 1 to 6 do not Darge ¬ turned back coating of Szintillatorhülle 1 with Cr 2 θ3 (water glass layer) Tl-vapor deposition. be made. In this To ¬ connexion, it has proved to be advantageous if the protective layer 8 made of Parylene is not up to the back coating of the Szintillatorhülle 1 (water glass layer) is sufficient to prevent diffusion of moisture through the water ¬ glass in the interface between Szintillatorhülle 1 and protective layer 8 from Parylene to prevent.
Der untere Rand der Szintillatorhülle 1, der in Kontakt mit der Zwischenschicht 7 kommt (direkt oder über die Schutz¬ schicht 8), kann je nach den konkreten Erfordernissen unterschiedlich ausgeführt sein. Beispiele für die unterschiedli¬ chen Ausbildungen des unteren Randes der Szintillatorhülle sind in der Fig. 1 und in der Fig. 3 sowie in der Fig. 4 gegeben. Wenn der zur Verfügung stehende Raum im Detektorgehäuse klein ist, wird man bei der Szintillatorhülle 1 einen un¬ teren Rand gemäß Fig. 1 wählen, da die aktive Fläche der Szintillatorschicht 2 möglichst weit an nach außen reichen soll. Wenn im Detektorgehäuse mehr Platz vorhanden ist, wird man Ausprägungen gemäß den Fig. 3 und 4 oder ähnliche Formen wählen .The lower edge of Szintillatorhülle 1, which comes into contact with the intermediate layer 7 (layer 8 directly or via the protective ¬) can be designed differently depending on the specific requirements. Examples of the different designs of the lower edge of the scintillator sheath are given in FIG. 1 and in FIG. 3 and in FIG. 4. If the space available space in the detector housing is small, it is an un ¬ direct in Szintillatorhülle edge 1 of FIG. 1 choose, since the active surface of the Scintillator 2 should extend as far as possible to the outside. If more space is available in the detector housing, one will choose forms according to FIGS. 3 and 4 or similar shapes.
Gemäß einer in Fig. 6 dargestellten Ausgestaltung kann alternativ oder zusätzlich zwischen der Szintillatorhülle 1 und der Szintillatorschicht 2 ein Element 10 zur Getterung (Bin¬ dung) und/oder Pufferung der Feuchtigkeit angebracht sein.According to an embodiment shown in FIG. 6, alternatively or additionally between the scintillator sheath 1 and the scintillator layer 2, an element 10 for gettering (Bin ¬ tion) and / or buffering of the moisture may be attached.
Die Anbindung der Szintillatorhülle 1 mit der Szintillatorschicht 2 an den Fotosensor 3 kann beispielsweise über die „Klebewirkung" der Zwischenschicht 7 erfolgen, die durch eine flächige Anpressung, z.B. mittels Schaumstoff und/oder Styro- por, oder durch eine Randpressung, z.B. mechanische Befestigung, an oder in einem in den Fig. 1 bis 6 nicht dargestellten Detektorgehäuse mit/ohne Federwirkung entsteht. In jedem Fall hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Szintilla¬ torhülle 1 im nicht angepressten Zustand mittig einen kleine- ren Abstand zum Fotosensor 3 hat als randseitig. The connection of the scintillator sheath 1 with the scintillator layer 2 to the photosensor 3 can be effected, for example, via the "adhesive effect" of the intermediate layer 7, which is produced by a flat pressing, for example by means of foam and / or styrofoam, or by an edge pressing, eg mechanical fastening, formed on or in a in Figs. 1 to 6 are not shown detector housing with / without spring action. in each case, has proved to be advantageous if the Szintilla ¬ torhülle 1 in the not pressed condition centrally a smaller ren distance to the photo sensor 3 has as edge.

Claims

Patentansprüche claims
1. Röntgendetektor mit einem röntgenstrahlendurchlässigen und feuchtigkeitsundurchlässigen Substrat (1) , auf dem eine Szin- tillatorschicht (2) aufgebracht ist, und mit einem Fotosensor (3), der der Szintillatorschicht (2) nachgeordnet ist, wobei das Substrat (1) als Szintillatorhülle ausgeführt ist und die Szintillatorschicht (2) an den dem Fotosensor (3) abgewandten Seiten umschließt.1. X-ray detector with a radiolucent and moisture-impermeable substrate (1) on which a scintillators tatorschicht (2) is applied, and with a photosensor (3) which is the scintillator layer (2) downstream, wherein the substrate (1) as a scintillator shell is executed and the scintillator layer (2) encloses at the photosensor (3) facing away from the sides.
2. Röntgendetektor nach Anspruch 1, bei dem zwischen der Szintillatorschicht (2) und dem Fotosensor (3) eine licht¬ durchlässige Zwischenschicht (7) angeordnet ist.2. X-ray detector according to claim 1, wherein between the scintillator layer (2) and the photosensor (3) a light-permeable intermediate layer (7) is arranged.
3. Röntgendetektor nach Anspruch 1, bei dem zwischen der3. X-ray detector according to claim 1, wherein between the
Szintillatorschicht (2) und dem Fotosensor (3) eine licht¬ durchlässige Schutzschicht (8) angeordnet ist.Scintillator layer (2) and the photosensor (3) a light ¬ permeable protective layer (8) is arranged.
4. Röntgendetektor nach Anspruch 2, bei dem zwischen der Szintillatorschicht (2) und der lichtdurchlässigen Zwischenschicht (7) eine lichtdurchlässige Schutzschicht (8) angeord¬ net ist.4. X-ray detector according to claim 2, wherein between the scintillator layer (2) and the translucent intermediate layer (7) a translucent protective layer (8) angeord ¬ net is.
5. Röntgendetektor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die licht- durchlässige Schutzschicht (8) seitlich außen an das Substrat5. X-ray detector according to claim 3 or 4, wherein the light-permeable protective layer (8) laterally outside of the substrate
(1) geführt ist.(1) is guided.
6. Röntgendetektor nach Anspruch 1, bei dem die Szintillatorhülle (1) aus Aluminium gefertigt ist.6. X-ray detector according to claim 1, wherein the Szintillatorhülle (1) is made of aluminum.
7. Röntgendetektor nach Anspruch 2, bei dem die Zwischenschicht (7) eine Schichtdicke zwischen 5 und 50 μm aufweist.7. X-ray detector according to claim 2, wherein the intermediate layer (7) has a layer thickness between 5 and 50 microns.
8. Röntgendetektor nach Anspruch 2, bei dem die Zwischen- schicht (7) einen Brechungsindex zwischen 1,4 und 1,7, vorzugsweise von ca. 1,5, aufweist. 8. X-ray detector according to claim 2, wherein the intermediate layer (7) has a refractive index between 1.4 and 1.7, preferably of about 1.5.
9. Röntgendetektor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die lichtdurchlässige Schutzschicht (8) aus Parylene gefertigt ist.9. X-ray detector according to claim 3 or 4, wherein the translucent protective layer (8) is made of parylene.
10. Röntgendetektor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die lichtdurchlässige Schutzschicht (8) im Randbereich der Szin- tillatorhülle (1) ein Randabdichtungselement (9) aufweist.10. X-ray detector according to claim 3 or 4, wherein the light-permeable protective layer (8) in the edge region of the scintillator hülle (1) has a Randabdichtungselement (9).
11. Röntgendetektor nach Anspruch 10, bei dem das Randabdichtungselement (9) aus einem Material gefertigt ist, das mit Feuchtigkeit reagiert.11. X-ray detector according to claim 10, wherein the edge sealing element (9) is made of a material which reacts with moisture.
12. Röntgendetektor nach Anspruch 11, bei dem das Randabdichtungselement (9) aus Aluminium gefertigt ist.12. X-ray detector according to claim 11, wherein the edge sealing element (9) is made of aluminum.
13. Röntgendetektor nach Anspruch 12, bei dem das Randabdichtungselement (9) eine Schichtdicke von 50 nm aufweist.13. X-ray detector according to claim 12, wherein the edge sealing element (9) has a layer thickness of 50 nm.
14. Röntgendetektor nach Anspruch 11, bei dem das Randabdichtungselement (9) bei auftretender Feuchtigkeit lichtdurchläs- sig wird, wobei diese Lichtdurchlässigkeit im Fotosensor (3) detektierbar und gegebenenfalls ein Warnhinweis abgebbar ist.14. X-ray detector according to claim 11, in which the edge sealing element (9) becomes transparent in the event of moisture, wherein this transparency is detectable in the photosensor (3) and optionally a warning can be issued.
15. Röntgendetektor nach Anspruch 3 oder 4, bei dem auf der lichtdurchlässigen Schutzschicht (8) wenigstens eine transpa- rente Schutzschicht angeordnet ist.15. X-ray detector according to claim 3 or 4, wherein on the light-permeable protective layer (8) at least one transparent protective layer is arranged.
16. Röntgendetektor nach Anspruch 15, bei dem die transparente Schutzschicht aus Polyimid oder Kohlenwasserstoffen des Typs a-C:H (amorpher wasserstoffhaltiger Kohlenstoff) oder ta:C (diamantähnlicher Kohlenstoff) besteht. 16. An X-ray detector according to claim 15, wherein the transparent protective layer of polyimide or hydrocarbons of the type a-C: H (amorphous hydrogen-containing carbon) or ta: C (diamond-like carbon) consists.
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