WO2013167373A1 - Röntgenstrahlungsdetektor zur verwendung in einem ct-system - Google Patents

Röntgenstrahlungsdetektor zur verwendung in einem ct-system Download PDF

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WO2013167373A1
WO2013167373A1 PCT/EP2013/058373 EP2013058373W WO2013167373A1 WO 2013167373 A1 WO2013167373 A1 WO 2013167373A1 EP 2013058373 W EP2013058373 W EP 2013058373W WO 2013167373 A1 WO2013167373 A1 WO 2013167373A1
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coating
ray detector
semiconductor material
layer
radiation
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PCT/EP2013/058373
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabrice Dierre
Jürgen Leppert
Matthias Strassburg
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14676—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers

Definitions

  • the invention relates to a direct-conversion X-ray detector, in particular for use in CT systems, at least comprising a semiconductor material used for the detection of X-radiation, and a CT system with an X-ray detector.
  • scintillation detectors or direct-conversion semiconductor detectors are used, in particular in CT and dual-energy CT systems.
  • the incident radiation is detected indirectly by the excitation of electrons and the conversion into photons.
  • direct-converting detectors based on semiconductor materials such as CdTe, CdZnTe, CdZnSe and CdZnTeSe are capable of counting single photons, thus directly detecting the radiation.
  • these detectors can be, for example, IR, VIS, UV or EUV radiation, change a response of the Detek ⁇ tors by scattered radiation and / or direct incident light ⁇ radiation, which penetrates through the surface of the semiconductor ⁇ materials, for example, at the edges and / or side surfaces.
  • a light radiation noise caused or at Halbleiterde ⁇ detectors is effected an increase in the leakage current at scintillation detectors, which, in turn, the noise sensitivity and accuracy of the detector is reduced.
  • the reduction of noise is therefore particularly important, so ⁇ soon for precise measurement of the radiation intensity and - used energy, such as CT systems for clinical imaging.
  • a lichtstrahlungsun like coating can be applied to one or more sides, side surfaces and / or edges of the semiconductor material.
  • This coating has a mirror-like behavior and / or causes a complete absorption of the radiation, so that the penetration of the light radiation into the semiconductor can be largely prevented, up to a full ⁇ constant avoidance.
  • they can be coated with a highly insulating material.
  • the coating can be designed differently, for example with regard to the materials used or the type of coating.
  • the coating may comprise a plurality of individual layers. Decisive is here at ⁇ that the coating is present as a closed, continuous loading stratification of an opaque material to cover each egg ⁇ ne entire side surface and / or edge.
  • a direct deposition of a single layer of opaque material on the surface of the semiconductor possible.
  • opaque materials of polymer compounds such as an epoxy or a colored epoxy, or of ore oxide solutions, such as titanium oxide.
  • These materials may be applied directly to the semiconductor, for example, by spin coating, dipping, spraying, printing, brushing or the like.
  • the materials used are either already cured or cure on evaporation of volatiles, such as compounding with titanium oxide.
  • the materials used for this purpose are selected in particular according to their properties, such as the resistivity and / or the breakdown voltage, for both properties, the larger the better.
  • polymeric compounds and titanium oxide may have a resistivity of 100 GQ * cm or more.
  • layers that is to say at least two layers, can be applied to the semiconductor.
  • These layers can be made of different materials with different properties, with a random or periodic sequence of the different ones
  • Layers is possible.
  • the composition and thickness of the layers can be selected so that the layers reflect the incident light radiation and exhibit a mirror-like behavior, ie are opaque, and / or absorb the incident radiation.
  • very different layers of materials are suitable, such as S1O 2 and S1 3 N 4 , or compounds of Ag or Al base.
  • a first layer with a high specific resistance can be applied directly to the semiconductor.
  • a material which is as insulating as possible, in particular with a very low conductivity can then be applied to the first layer.
  • the material of the further layer which is not in direct contact with the semiconductor surface, may furthermore have a lower specific resistance than the material of the first layer.
  • the material of the further layer can also be if similar high impedance as the material of the first layer.
  • the material of the individual layers is, for example, anomorphic, semi-amorphous or crystalline.
  • the materials used are easy to handle and there are no costly and expensive process for their application to the semiconductor necessary.
  • the opaque material layers can be applied to arbitrary surfaces or surface areas of the semiconductor. In addition to the Invention in accordance with ⁇ increased opacity of the semiconductor mechanical protection of the surfaces is provided.
  • the inventors propose to improve a direct-conversion X-ray detector, in particular for use in CT systems, at least comprising a semiconductor material used for the detection of X-radiation, such that at least one side of the semiconductor material facing away from the X-radiation has a coating, to prevent penetration of radiation into the semiconductor material.
  • a direct-conversion X-ray detector in particular for use in CT systems, at least comprising a semiconductor material used for the detection of X-radiation, such that at least one side of the semiconductor material facing away from the X-radiation has a coating, to prevent penetration of radiation into the semiconductor material.
  • the invention prevents that light radiation, for example directly incident radiation and / or scattered ⁇ radiation penetrates into the semiconductor material.
  • the penetration of light radiation can be completely avoided.
  • at least one side remote from the X-ray radiation is coated.
  • one of the X-ray radiation-facing side of the semiconductor material ⁇ un-coated thus has no coating to allow the Detek- tion of X-ray radiation.
  • an increase in the leakage current of the detector can be prevented, so that the noise sensitivity and accuracy is maintained.
  • the coating is carried out on at least one side or side surface and / or edge facing away from the X-ray radiation incident on the semiconductor material on the semiconductor material.
  • the X-ray facing side uncoated.
  • a coating is performed in order to ensure completeness, possible ⁇ ended shield with respect to the incident light radiation at a plurality of sides and / or edges of the semiconductor material.
  • the coating is made opaque, that is pos ⁇ lichst completely opaque or opaque.
  • the coating is preferably closed and carried basis, ie, without the formation of gaps, formed on the Halbleiterma ⁇ TERIAL.
  • the coating may for example be made of different materials and / or different material connections.
  • the coating preferably has a thickness of at least 100 nm per layer in order to allow absorption or reflection of the incident radiation to a sufficient extent.
  • the layer is preferably continuous and formed by ⁇ continuous, that is without gaps.
  • a total thickness of the layers is less than 500 microns, preferably less than 150 microns, more preferably less than 50 microns. This results in a space-saving design of the semiconductor detector and a large active semiconductor top ⁇ surface in juxtaposed detectors on the one hand allows. On the other hand, this ensures a high dose efficiency of the detectors.
  • the material of the layer / coating has a resistivity of at least 5 GQ * cm, preferably minde ⁇ least 10 GQ * cm, more preferably at least 50 GQ * cm, and most preferably at least 100 GQ * cm ,
  • the coating preferably comprises at least one
  • the coating specifically comprises a layer.
  • the coating comprises several, ie at least two layers. If there are several layers a sequence of different ma- is terialien with different properties in the layers, for example, randomly or periodically ⁇ leads.
  • two successive layers are each formed from different materials having different properties.
  • a first, directly applied to the semiconducting ⁇ termaterial layer has in this case advantageously ⁇ , a higher specific resistance than a coating applied on the first layer, second layer.
  • ⁇ a higher specific resistance
  • a coating applied on the first layer, second layer As a result, a high resistivity at the surface of the semiconductor material can be obtained.
  • a transparent first high resistivity layer may be covered by an opaque second lower resistivity layer. Overall, the coating is thus advantageous way ⁇ opaque enough, and the surface of the semiconductor material is insulated by the layers.
  • the material of the layers is, for example, amorphous, semi-amorphous and / or crystalline.
  • materials or material compounds such as polymer compounds, in particular epoxy and / or colored epoxy; Ore oxide solutions, in particular titanium oxide; S1O 2 and S1 3 N 4 , as well as compounds based on Ag or Al. These materials are preferably opaque and have high resistivity and high
  • mirror-like properties of the surface of the semiconductor material can be generated by the selection of the material of a layer or the selection of a plurality of materials from a plurality of layers. the.
  • the following methods can be used: spin method, dipping method, spray method, printing method and / or brushing method, and sputtering, evaporation and separation from a solution.
  • a CT system in which an X-ray detector of at least one detector element may be advantageously used with an inventive ⁇ SEN coating on the used for detection semiconductor material, can be created with the tomographic images of an object under examination.
  • the invention offers the following advantages:
  • the materials suitable as coatings are advantageously easy to handle and can be applied to the semiconductor material by means of simple, standardized and cost-effective methods.
  • individual and / or a plurality of regions of the semiconductor surface can be designed in an opaque manner, for example side surfaces and / or edges.
  • the semiconductor material is mechanically protected by the applied layers. The presence of other materials on the semiconductor material can be detected by simple chemical or mechanical methods.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a CT system
  • FIG. 2 shows schematically a semiconductor material with a coating on a side surface
  • FIG 3 shows schematically the semiconductor material with a coating on the side surface in another embodiment.
  • FIG. 1 shows an exemplary CT system Cl.
  • the CT system Cl comprises a gantry housing C6, in which a gantry, not shown here, is located, to which a first x-ray tube C2 with an opposite first detector C3 are attached.
  • a second Röntgenröh ⁇ re C4 is provided with a second opposing detector C5.
  • This process is accompanied by a computing and control unit CIO
  • the detectors C3 and C5 formed as Suitekonvertie Rende ⁇ X-ray detectors having a map used for detecting the X-rays Halbleitermateri- al HL (see Figures 2 and 3).
  • Figures 2 and 3 each schematically show a semiconductor material HL with a coating B on a soflä ⁇ che S, wherein the coating is carried out differently.
  • a cuboid section of the semiconductor material HL used as a direct-converting X-ray detector is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the Beschich tung ⁇ B is listed on a side remote from the incident X-ray radiation side surface S of the semiconductor material HL introduced.
  • a facing the X-ray radiation side of the semi-conductor material ⁇ HL coating is free.
  • the coating B comprises each a different number of layers 1, 2, 3.
  • the individual layers 1, 2, 3 differed in turn with respect to the materials used and their properties.
  • Both Figures 2 and 3 each show a more or Verley ⁇ tion a plan view of an edge portion of the layers. 1 1, 2 and 3.
  • the layer 1 (see FIG. 2) or the layers 1, 2 and 3 (see FIG. 3) are opaque according to the invention and thus prevent the penetration of scattered radiation and incident light radiation directly incident on the side surface S into the semiconductor material HL.
  • the materials used for this purpose are in particular strongly insulating. Regardless of the number of layers 1, 2, 3 are such as continuous, closed Beschich ⁇ processing B on the side surface S prior to a possible full ⁇ constant shielding of the semiconductor material to ensu HL ⁇ costs. 2 shows a single layer 1 on the soflä ⁇ surface S is formed.
  • This layer 1 may be deposited directly on the Be ⁇ ten Formation S, for example by means of an immersion method.
  • a single layer is 1 beispielswei ⁇ se of opaque materials, such as polymer compounds, for example, an epoxide or a colored epoxy, or Erzoxid solutions, for example titanium oxide, is formed.
  • the materials are either already cured or they harden during application, for example by evaporation of the volatiles.
  • the opaque materials used have a high resistivity, for example at least 50 GQ * cm, and a high breakdown voltage.
  • a coating B of three Schich ⁇ th 1, 2, 3 is formed on the side surface S of the semiconductor HL, wherein the layers 1, 2, 3 are each individually applied to the semiconductor material HL, examples play, by means of a spraying process.
  • the layers 1, 2, 3 are formed of different materials with different properties.
  • the three layers 1, 2, 3 each have the same thickness.
  • the sequence of the individual layers 1, 2, 3 is chosen randomly. Overall, the layers 1, 2, 3, due to their material compositions and the material properties on a mirror-like behavior in order to prevent the penetration of light on the coated side surface S.
  • the first layer 1 applied directly to the semiconductor material HL has a higher resistivity than the two other layers 2 and 3 applied to the first layer 1, the third, outermost layer 3 being less conductive than the other two layers 1 and 2 is, preferably highly insulating. In this way, a very high resistance is produced on the surface of the detector and, on the other, the semiconductor material HL is profiled by the coating B iso ⁇ possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen direktkonvertierender Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5), insbesondere zur Verwendung in CT-Systemen (C1), zumindest aufweisend ein zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendetes Halbleitermaterial (HL). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine von der Röntgenstrahlung abgewandte Seite (S) des Halbleitermaterials (HL) eine Beschichtung (B) aufweist, um ein Eindringen von Strahlung in das Halbleitermaterial (HL) zu verhindern. Weiter betrifft die Erfindung ein CT-System (C1), in welchem ein Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) aus mindestens einem Detektorelement, vorteilhafterweise mit mindestens einer erfindungsgemäßen Schicht (1, 2, 3) auf dem zur Detektion verwendeten Halbleitermaterial (HL), verwendet werden kann, mit dem tomographische Aufnahmen eines Untersuchungsobjektes erstellt werden können.

Description

Beschreibung
Röntgenstrahlungsdetektor zur Verwendung in einem CT-System Die Erfindung betrifft einen direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor, insbesondere zur Verwendung in CT- Systemen, zumindest aufweisend ein zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendetes Halbleitermaterial, sowie ein CT-System mit einem Röntgenstrahlungsdetektor.
Für die Detektion von Gamma- und Röntgenstrahlung werden, insbesondere in CT- und Dual-Energy-CT-Systemen, Szintillati- onsdetektoren oder direktkonvertierende Halbleiterdetektoren verwendet. In den Szintillationsdetektoren wird die einfal- lende Strahlung indirekt über die Anregung von Elektronen und die Umwandlung in Photonen nachgewiesen. Dahingegen sind die auf Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel CdTe, CdZnTe, CdZnSe und CdZnTeSe, basierenden direktkonvertierenden Detektoren in der Lage, einzelne Photonen zu zählen, folglich die Strahlung direkt nachzuweisen.
Allerdings kann bei diesen Detektoren eine Antwort des Detek¬ tors durch Streustrahlung und/oder direkt einfallende Licht¬ strahlung, zum Beispiel IR-, VIS-, UV- oder EUV-Strahlung, verändert werden, welche über die Oberfläche des Halbleiter¬ materials eindringt, beispielsweise an den Kanten und/oder Seitenflächen. Hierdurch wird bei Szintillationsdetektoren ein lichtstrahlungsbedingtes Rauschen bzw. bei Halbleiterde¬ tektoren eine Zunahme des Kriechstromes bewirkt, wodurch wie- derum die Rauschempfindlichkeit und Genauigkeit des Detektors reduziert wird. Für bei Raumtemperatur arbeitende Detektoren ist die Reduktion des Rauschens daher besonders wichtig, so¬ bald sie zur präzisen Messung der Strahlungsintensität und - energie eingesetzt werden, beispielsweise bei CT-Systemen für die klinische Bildgebung.
Bei Szintillationsdetektoren wurde dieses Problem bisher gelöst, indem das Detektormaterial durch Metall gegenüber Lichtstrahlung abgeblendet wurde. Für Halbleiterdetektoren ist dies jedoch nicht möglich. Zudem würde in diesem Fall bei mit hohen Spannungen beaufschlagten Halbleiterdetektoren ein zusätzlicher Leckstrom auftreten. Eine Lösung des Problems für Halbleiterdetektoren ist bisher nicht bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten direktkonvertierenden Strahlungsdetektor aus einem Halbleitermaterial zu schaffen, bei dem ein Lichtrauschen sowie ein Leckstrom zumindest verringert sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Pa¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin¬ dung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass die vorstehend genannte Auf¬ gabe gelöst werden kann, indem das Eindringen von Lichtstrahlung in das Halbleitermaterial zumindest auf einer von der Röntgenstrahlung abgewandten Seite verhindert wird. Hierzu kann auf einer oder mehreren Seiten, Seitenflächen und/oder Kanten des Halbleitermaterials eine lichtstrahlungsundurchlässige, das heißt opake, Beschichtung aufgetragen werden. Diese Beschichtung weist ein spiegelähnliches Verhalten auf und/oder bewirkt eine vollständige Absorption der Strahlung, sodass das Eindringen der Lichtstrahlung in den Halbleiter größtenteils verhindert werden kann, bis hin zu einer voll¬ ständigen Vermeidung. Um die Opazität des Halbleitermaterials an den Seitenflächen und/oder Kanten zu erhöhen, können diese mit einem stark isolierenden Material beschichtet werden. Die Beschichtung kann unterschiedlich ausgebildet werden, beispielsweise hinsichtlich der verwendeten Materialien oder der Art der Beschichtung. Zum Beispiel kann die Beschichtung mehrere einzelne Schichten umfassen. Ausschlaggebend ist hier¬ bei, dass die Beschichtung als geschlossene, durchgehende Be- Schichtung aus einem opaken Material vorliegt, um jeweils ei¬ ne gesamte Seitenfläche und/oder Kante abzudecken.
Zum einen ist eine direkte Ablagerung einer einzelnen Schicht eines opaken Materials auf der Oberfläche des Halbleiters möglich. Hierzu eignen sich besonders opake Materialien aus Polymerverbindungen, beispielsweise einem Epoxid oder einem farbigen Epoxid, oder aus Erzoxid-Lösungen, beispielsweise Titanoxid. Diese Materialien können direkt auf den Halbeiter aufgebracht werden, zum Beispiel mittels Drehverfahren, Eintauchverfahren, Sprühverfahren, Druckverfahren, Aufbürstverfahren oder dergleichen. Die verwendeten Materialien sind entweder bereits ausgehärtet oder härten bei dem Verdampfen der flüchtigen Bestandteile aus, wie beispielsweise Verbin- düngen mit Titanoxid. Die hierfür verwendeten Materialien werden insbesondere nach ihren Eigenschaften, wie dem spezifischen Widerstand und/oder der Durchbruchspannung ausgewählt, wobei für beide Eigenschaften gilt, je größer desto besser. Polymerverbindungen und Titanoxid können beispiels- weise einen spezifischen Widerstand von 100 GQ*cm und mehr aufweisen .
Zum anderen können auf dem Halbleiter mehrere Schichten, das heißt mindestens zwei Schichten, aufgebracht werden. Diese Schichten können aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgeführt werden, wobei eine zufällige oder periodische Abfolge der unterschiedlichen
Schichten möglich ist. Die Zusammensetzung und Dicke der Schichten kann so gewählt werden, dass die Schichten die ein- fallende Lichtstrahlung reflektieren und ein spiegelähnliches Verhalten zeigen, also opak sind, und/oder die einfallende Strahlung absorbieren. Hierfür eigenen sich besonders unterschiedliche Schichten aus Materialien, wie S1O2 und S13N4, oder Verbindungen aus Ag- oder AI-Basis. Um eine möglichst hohe Widerstandsfähigkeit an der Oberfläche des Detektors zu erzeugen, kann direkt auf dem Halbleiter eine erste Schicht mit einem hohen spezifischen Widerstand aufgetragen werden. Als eine weitere Schicht kann dann ein möglichst isolierendes Material, insbesondere mit einer sehr geringen Leitfähigkeit, auf der ersten Schicht aufgetragen werden. Das Material der weiteren Schicht, welches nicht im direkten Kontakt mit der Halbleiteroberfläche steht, kann weiterhin einen geringeren spezifischen Widerstand besitzen als das Material der ersten Schicht. Jedoch kann das Material der weiteren Schicht eben- falls ähnlich hochohmig sein wie das Material der ersten Schicht .
Das Material der einzelnen Schichten ist beispielsweise a- morph, semi-amorph oder kristallin. Die verwendeten Materialien sind einfach in der Handhabung und es sind keine aufwendigen und teuren Verfahren für deren Aufbringen auf dem Halbleiter notwendig. Weiterhin können die opaken Materialschichten auf beliebigen Oberflächen bzw. Oberflächenbereichen des Halbleiters aufgebracht werden. Zusätzlich zu der erfindungs¬ gemäß erhöhten Opazität des Halbleiters ist ein mechanischer Schutz der Oberflächen gegeben.
Demgemäß schlagen die Erfinder vor, einen direktkonvertieren- der Röntgenstrahlungsdetektor, insbesondere zur Verwendung in CT-Systemen, zumindest aufweisend ein zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendetes Halbleitermaterial, dahingehend zu verbessern, dass mindestens eine von der Röntgenstrahlung abgewandte Seite des Halbleitermaterials eine Beschichtung auf- weist, um ein Eindringen von Strahlung in das Halbleitermaterial zu verhindern. Bei einem derartigen Röntgenstrahlungsde¬ tektor wird erfindungsgemäß verhindert, dass Lichtstrahlung, beispielsweise direkt einfallende Strahlung und/oder Streu¬ strahlung, in das Halbleitermaterial eindringt. Bevorzugt kann das Eindringen von Lichtstrahlung vollständig vermieden werden. Hierzu ist zumindest eine von der Röntgenstrahlung abgewandte Seite beschichtet. Bevorzugterweise ist eine der Röntgenstrahlung zugewandte Seite des Halbleitermaterials un¬ beschichtet, weist also keine Beschichtung auf, um die Detek- tion der Röntgenstrahlung zu ermöglichen. Indem das Halbleitermaterial gegen das Eindringen der Lichtstrahlung mittels der Beschichtung abgeschirmt wird, kann wiederum eine Zunahme des Kriechstromes des Detektors verhindert werden, sodass die Rauschempfindlichkeit und Genauigkeit erhalten bleibt.
Die Beschichtung ist erfindungsgemäß auf mindestens einer von der auf das Halbleitermaterial einfallenden Röntgenstrahlung abgewandten Seite bzw. Seitenfläche und/oder Kante auf dem Halbleitermaterial ausgeführt. Erfindungsgemäß ist die der Röntgenstrahlung zugewandte Seite unbeschichtet. Vorzugsweise ist auf mehreren Seiten und/oder Kanten des Halbleitermaterials eine Beschichtung ausgeführt, um eine möglichst vollstän¬ dige Abschirmung gegenüber der einfallenden Lichtstrahlung zu gewährleisten. Entsprechend ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Beschichtung opak ausgeführt, das heißt mög¬ lichst vollständig lichtundurchlässig bzw. undurchsichtig. Um eine flächen- bzw. kantendeckende Abschirmung zu gewährlei¬ sten, ist die Beschichtung bevorzugt geschlossen und durchge- hend, also ohne Ausbildung von Lücken, auf dem Halbleiterma¬ terial ausgebildet. Die Beschichtung kann zum Beispiel aus unterschiedlichen Materialien und/oder unterschiedlichen Materialverbindungen ausgeführt sein. Weiterhin weist die Beschichtung bevorzugt eine Dicke von mindestens lOOnm pro Schicht auf, um eine Absorption bzw. Reflektion der einfallenden Strahlung in einem ausreichenden Maße zu ermöglichen. Hierfür ist die Schicht bevorzugt zusammenhängend und durch¬ gehend, das heißt ohne Lücken, ausgebildet. Vorzugsweise ist eine Gesamtdicke der Schichten kleiner als 500ym, bevorzugt kleiner als 150ym, weiter bevorzugt kleiner als 50ym. Hierdurch wird zum einen eine platzsparende Ausgestaltung des Halbleiterdetektors sowie eine große aktive Halbleiterober¬ fläche bei aneinander gereihten Detektoren ermöglicht. Zum anderen bleibt hierdurch eine hohe Dosiseffizienz der Detek- toren erhalten.
Zur Abschirmung des Halbleitermaterials und damit zur Ausbil¬ dung der Beschichtung eignen sich vor allem Materialien mit einem hohen spezifischen Widerstand sowie einer hohen Durch- bruchspannung . Bei beiden Materialeigenschaften gilt, je höher desto besser. Daher ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Material der Schicht/Beschichtung einen spezifischen Widerstand von mindestens 5 GQ*cm, bevorzugt minde¬ stens 10 GQ*cm, weiter bevorzugt mindestens 50 GQ*cm und am meisten bevorzugt mindestens 100 GQ*cm aufweist.
Die Beschichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine
Schicht. Vorteilhafterweise können einzelne Schichten und die Beschichtung als solche unterschiedlich ausgeführt werden. Dies gilt zum einen hinsichtlich einer Anzahl an auf das Halbleitermaterial aufgebrachten Schichten als auch hinsicht¬ lich des jeweiligen Materials der Schichten und deren Eigenschaften, wie spezifischer Widerstand, Leitfähigkeit, Durch- bruchspannung, und/oder Dicke. In einer Ausführungsform des Röntgenstrahlungsdetektors umfasst die Beschichtung daher ge¬ nau eine Schicht. In anderen Ausführungsformen umfasst die Beschichtung mehrere, also mindestens zwei Schichten. Bei mehreren Schichten ist eine Abfolge von unterschiedlichen Ma- terialien mit unterschiedlichen Eigenschaften in den jeweiligen Schichten beispielsweise zufällig oder periodisch ausge¬ führt .
Bevorzugt sind zwei aufeinander folgende Schichten jeweils aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildet. Eine erste, direkt auf das Halblei¬ termaterial aufgebrachte Schicht weist dabei vorteilhafter¬ weise einen höheren spezifischen Widerstand auf als eine auf der ersten Schicht aufgetragene, zweite Schicht. Hierdurch kann ein hoher spezifischer Widerstand an der Oberfläche des Halbleitermaterials erhalten werden. In einer Ausführungsform mit mehreren Schichten kann eine transparente erste Schicht mit einem hohem spezifischen Widerstand von einer opaken zweiten Schicht mit geringerem spezifischen Widerstand ab- deckt werden. Insgesamt ist die Beschichtung somit vorteil¬ hafterweise opak und die Oberfläche des Halbleitermaterials wird durch die Schichten isoliert.
Das Material der Schichten ist beispielsweise amorph, semi- amorph und/oder kristallin. Es eignen sich Materialien bzw. Materialverbindungen wie Polymerverbindungen, insbesondere Epoxid und/oder farbiges Epoxid; Erzoxid-Lösungen, insbesondere Titanoxid; S1O2 und S13N4, sowie Verbindungen basierend auf Ag oder AI. Diese Materialien sind vorzugsweise opak und weisen einen hohen spezifischen Widerstand und eine hohe
Durchbruchspannung auf. Vorteilhafterweise können durch die Auswahl des Materials einer Schicht oder der Auswahl mehrerer Materialien von mehreren Schichten spiegelähnliche Eigenschaften der Oberfläche des Halbleitermaterials erzeugt wer- den. Zum Aufbringen der Schichten auf dem Halbleitermaterial können beispielsweise die folgenden Verfahren angewandt werden: Drehverfahren, Eintauchverfahren, Sprühverfahren, Druckverfahren und/oder Aufbürstverfahren sowie Sputtern, Verdampfen und Abscheiden aus einer Lösung.
Weiterhin zählt zum Rahmen der Erfindung auch ein CT-System, in welchem ein Röntgenstrahlungsdetektor aus mindestens einem Detektorelement, vorteilhafterweise mit einer erfindungsgemä¬ ßen Beschichtung auf dem zur Detektion verwendeten Halbleitermaterial, verwendet werden kann, mit dem tomographische Aufnahmen eines Untersuchungsobjektes erstellt werden können.
Insgesamt bietet die Erfindung die folgenden Vorteile: Die als Beschichtung geeigneten Materialien sind vorteilhafterweise einfach in der Handhabung und können mittels einfacher standardisierter und kostengünstiger Verfahren auf das Halbleitermaterial aufgebracht werden. Hierdurch können gezielt einzelne und/oder mehrere Bereich der Halbleiteroberfläche opak ausgestaltete werden, beispielsweise Seitenflächen und/oder Kanten. Zusätzlich zu der erfindungsgemäß erzeugten Opazität des Halbleitermaterials ist das Halbleitermaterial durch die aufgebrachten Schichten mechanisch geschützt. Das Vorliegen weiterer Materialien auf dem Halbleitermaterial kann mittels einfacher chemischer oder mechanischer Verfahren nachgewiesen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen ver¬ wendet: B: Beschichtung; Cl : CT-System; C2 : erste Röntgenröhre; C3 : erster Detektor; C4 : zweite Röntgenröhre (optional); C5 : zweiter Detektor (optional); C6: Gantrygehäuse ; C7 : Pati- ent; C8 : Patientenliege; C9: Systemachse; CIO: Rechen- und Steuereinheit; HL: Halbleitermaterial; Prq1 bis Prgn: Compu¬ terprogramme; S: Seitenfläche; 1: erste Schicht; 2: zweite Schicht; 3: dritte Schicht. zeigen im Einzelnen
FIG 1: eine schematische Darstellung eines CT-Systems mit
Recheneinheit ;
FIG 2: schematisch ein Halbleitermaterial mit einer Be- schichtung auf einer Seitenfläche; und
FIG 3: schematisch das Halbleitermaterial mit einer Be- Schichtung auf der Seitenfläche in einer anderen Ausführungsform.
Die Figur 1 zeigt ein beispielhaftes CT-System Cl . Das CT- System Cl umfasst ein Gantrygehäuse C6, in dem sich eine hier nicht näher dargestellte Gantry befindet, an der eine erste Röntgenröhre C2 mit einem gegenüberliegenden ersten Detektor C3 befestigt sind. Optional ist ein zweite Röntgenröh¬ re C4 mit einem zweiten gegenüberliegenden Detektor C5 vorgesehen. Ein Patient C7 befindet sich auf einer in Richtung der Systemachse C9 verschiebbaren Patientenliege C8, mit der er während der Abtastung mit der Röntgenstrahlung kontinuierlich oder sequentiell entlang der Systemachse C9 durch ein Mess¬ feld zwischen den Röntgenröhren C2 und C4 und den jeweils zugeordneten Detektoren C3 und C5 geschoben werden kann. Dieser Vorgang wird durch eine Rechen- und Steuereinheit CIO mit
Hilfe von Computerprogrammen Prq1 bis Prgn gesteuert. Erfindungsgemäß sind die Detektoren C3 und C5 als direktkonvertie¬ rende Röntgenstrahlungsdetektoren ausgebildet, welche ein zur Detektion der Röntgenstrahlung verwendetes Halbleitermateri- al HL (siehe Figuren 2 und 3) aufweisen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils schematisch ein Halbleitermaterial HL mit einer Beschichtung B auf einer Seitenflä¬ che S, wobei die Beschichtung unterschiedlich ausgeführt ist. Es ist in den Figuren 2 und 3 jeweils ein quaderförmiger Ausschnitt des als direktkonvertierender Röntgenstrahlungsdetektor verwendeten Halbleitermaterials HL gezeigt. Die Beschich¬ tung B ist auf einer von der einfallenden Röntgenstrahlung abgewandten Seitenfläche S des Halbleitermaterials HL aufge- bracht. Eine der Röntgenstrahlung zugewandte Seite des Halb¬ leitermaterials HL ist beschichtungsfrei . Gemäß den Ausfüh¬ rungsformen der Figuren 2 und 3 umfasst die Beschichtung B jeweils eine unterschiedliche Anzahl an Schichten 1, 2, 3. Die einzelnen Schichten 1, 2, 3 unterschieden sich wiederum bezüglich der verwendeten Materialien und deren Eigenschaften. Beide Figuren 2 und 3 zeigen jeweils noch eine Vergröße¬ rung einer Draufsicht eines Randbereiches der Schichten 1 bzw . 1 , 2 und 3.
Die Schicht 1 (siehe Figur 2) bzw. die Schichten 1, 2 und 3 (siehe Figur 3) sind erfindungsgemäß opak und verhindern so das Eindringen von Streustrahlung und direkt auf die Seitenfläche S einfallender Lichtstrahlung in das Halbleitermateri- al HL. Somit kann bei derartigen Röntgenstrahlungsdetektoren eine Zunahme des Kriechstromes verhindert werden, um die Rauschempfindlichkeit und Genauigkeit des Detektors zu erhal¬ ten. Die hierzu verwendeten Materialien sind insbesondere stark isolierend. Unabhängig von der Anzahl der Schichten 1, 2, 3 liegen diese als durchgehende, geschlossene Beschich¬ tung B auf der Seitenfläche S vor, um eine möglichst voll¬ ständige Abschirmung des Halbleitermaterials HL zu gewährlei¬ sten . In der Figur 2 ist eine einzelne Schicht 1 auf der Seitenflä¬ che S ausgebildet. Diese Schicht 1 kann direkt auf die Sei¬ tenfläche S abgelagert werden, beispielsweise mittels eines Eintauchverfahrens. Eine einzelne Schicht 1 ist beispielswei¬ se aus opaken Materialien, wie Polymerverbindungen, bei- spielsweise aus einem Epoxid oder einem farbigen Epoxid, oder aus Erzoxid-Lösungen, beispielsweise Titanoxid, ausgebildet. Beim Aufbringen der Schicht 1 auf die Seitenfläche S sind die Materialien entweder bereits ausgehärtet oder sie härten während des Aufbringens aus, beispielsweise durch Verdampfen der flüchtigen Bestandteile. Die verwendeten opaken Materialien weisen einen hohen spezifischen Widerstand, beispielsweise mindestens 50 GQ*cm, und eine hohe Durchbruchspannung auf. Gemäß der Ausführungsform der Figur 3 ist auf der Seitenfläche S des Halbleiters HL eine Beschichtung B aus drei Schich¬ ten 1, 2, 3 ausgebildet, wobei die Schichten 1, 2, 3 jeweils einzeln auf das Halbleitermaterial HL aufgebracht sind, bei- spielsweise mittels eines Sprühverfahrens. Die Schichten 1, 2, 3 sind aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildet. In der hier gezeigten Ausführungsform wissen die drei Schichten 1, 2, 3 jeweils die gleiche Dicke auf. Die Abfolge der einzelnen Schichten 1, 2, 3 ist zufällig gewählt. Insgesamt weisen die Schichten 1, 2, 3 aufgrund ihrer Materialzusammensetzungen und der Materialeigenschaften ein spiegelähnliches Verhalten auf, um das Eindringen von Licht an der beschichteten Seitenfläche S zu verhindern. Die erste, direkt auf dem Halbleitermaterial HL auf- gebrachte Schicht 1 weist einen höheren spezifischen Widerstand auf als die beiden anderen, auf der ersten Schicht 1 aufgetragenen Schichten 2 und 3, wobei die dritte, äußerste Schicht 3 weniger leitfähig als die beiden anderen Schichten 1 und 2 ist, vorzugsweise stark isolierend. Hierdurch wird zum einen eine möglichst hohe Widerstandsfähigkeit an der Oberfläche des Detektors erzeugt und zum anderen ist das Halbleitermaterial HL durch die Beschichtung B möglichst iso¬ liert . Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Direktkonvertierender Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) , insbesondere zur Verwendung in CT-Systemen (Cl), zumindest aufweisend:
ein zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendetes Halbleitermaterial (HL) ,
d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass
mindestens eine von der Röntgenstrahlung abgewandte Seite (S) des Halbleitermaterials (HL) eine
Beschichtung (B) aufweist, um ein Eindringen von
Strahlung in das Halbleitermaterial (HL) zu verhindern.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß dem
voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch
ge kenn zei chnet , dass die Beschichtung (B) opak ist .
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch ge kenn zei chnet , dass die Beschichtung (B) mindestens ein Material mit einem spezifischen
Widerstand von mindestens 5 GQ*cm, bevorzugt mindestens 10 GQ*cm, weiter bevorzugt mindestens 50 GQ*cm und am meisten bevorzugt mindestens 100 GQ*cm aufweist.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch ge kenn zei chnet , dass die Beschichtung (B) genau eine Schicht (1) umfasst.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch ge kenn zei chnet , dass die Beschichtung (B) mindestens zwei Schichten (1, 2, 3) umfasst.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß dem
voranstehenden Patentanspruch 5, dadurch
ge kenn zei chnet , dass zwei aufeinander folgende Schichten (1, 2, 3) jeweils aus einem unterschiedlichen Material mit unterschiedlichen Eigenschaften
ausgebildet sind.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 5 bis 6, dadurch ge kenn zei chnet , dass eine erste Schicht (1) einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als eine zweite Schicht (2), wobei zumindest die zweite
Schicht (2) opak ist.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch ge kenn zei chnet , dass die Beschichtung (B) aus mindestens einem Material, ausgewählt aus der
nachfolgenden Liste, ausgebildet ist:
Polymerverbindung, insbesondere Epoxid und/oder farbiges Epoxid; Erzoxid-Lösung, insbesondere
Titanoxid; S1O2 und S13N4, Verbindungen basierend auf Ag oder AI .
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 4 bis 8, dadurch ge kenn zei chnet , dass die mindestens eine
Schicht (1, 2, 3) mittels eines der folgenden Verfahren auf das Halbleitermaterial aufgebracht wird:
Drehverfahren, Eintauchverfahren, Sprühverfahren, Druckverfahren, Aufbürstverfahren, Sputtern, Verdampfen und/oder Abscheiden.
CT-System (Cl), aufweisend einen
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9.
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