DE10033613A1 - X-ray detector comprises lumiphor for converting X-rays into visible light, and detector at lumiphor outlet - Google Patents
X-ray detector comprises lumiphor for converting X-rays into visible light, and detector at lumiphor outletInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Detektor nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to an X-ray detector according to the Ober Concept of claim 1.
Zur Herstellung von Röntgen-Detektoren kommen feste Leucht stoffe bzw. Luminophore zum Einsatz, welche einfallende Rönt genstrahlung in sichtbares Licht umwandeln. Das sichtbare Licht kann z. B. mittels einer Fotodiode erfaßt und ausgewer tet werden. Als Luminophor wird z. B. für einen Detektor im Bereich der Röntgen-Computertomographie eine aus Gd2O2S:Pr hergestellte Keramik eingesetzt. Zur Erhöhung der Lichtaus beute sind alle Seiten des Luminophors mit Ausnahme einer der Fotodiode zugewandten Austrittsseite mit einer Reflexions schicht versehen.Solid fluorescent materials or luminophores are used to produce X-ray detectors, which convert incident X-rays into visible light. The visible light can e.g. B. detected by means of a photodiode and be evaluated. As a luminophore z. B. a ceramic made of Gd 2 O 2 S: Pr is used for a detector in the field of X-ray computed tomography. To increase the light output, all sides of the luminophore are provided with a reflection layer with the exception of one exit side facing the photodiode.
Aus der EP 0 440 853 B1 ist ein Speicherleuchtschirm bekannt. Dabei ist eine Seite des Leuchtstoffs mit einer Reflexions schicht versehen, welche für die Anregungsstrahlen, nicht je doch für das angeregte Licht transparent ist. Das angeregte Licht wird in Richtung des Detektors reflektiert, so daß es zum Signal beitragen kann.A fluorescent storage screen is known from EP 0 440 853 B1. There is one side of the phosphor with a reflection layer, which for the excitation beams, not ever but is transparent to the excited light. The excited Light is reflected towards the detector, making it can contribute to the signal.
Bei Luminophoren tritt das Problem auf, daß mit zunehmender Dosisleistung der anregenden Strahlen eine Signaldrift zu be obachten ist. Diese Signaldrift führt z. B. zur Bildung von Artefakten bei mittels Röntgen-Computertomographie herge stellten Bildern.The problem with luminophores arises that with increasing Dose rate of the stimulating rays to signal drift is careful. This signal drift leads z. B. to form Artifacts in the form of X-ray computed tomography put pictures.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgen-Detektor an zugeben, der eine möglichst geringe Signaldrift zeigt.The object of the invention is to provide an X-ray detector admit that shows the lowest possible signal drift.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6. This object is solved by the features of claim 1. Expedient refinements of the invention result from the features of claims 2 to 6.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest die Eintrittsseite für einen vorgegebenen Bereich des Spektrums des sichtbaren Lichts durchlässig ist. - Damit gelingt es ü berraschenderweise, einen Detektor mit erheblich verringerter Signaldrift bereitzustellen.According to the invention it is provided that at least the Entry side for a given range of the spectrum visible light is translucent. - So it succeeds surprisingly, a detector with significantly reduced Provide signal drift.
Untersuchungen haben ergeben, daß die Signaldrift durch eine Änderung der Absorptionskonstanten α hervorgerufen wird. Die Absorptionskonstante α wiederum ist abhängig von der Wellen länge des Lichts λ. Je nach verwendetem Material des Lumi nophors tragen bestimmte Wellenlängenbereiche des sichtbaren Lichts besonders stark zur Signaldrift bei. Indem die Ein trittsseite nur für einen vorgegebenen Bereich des Spektrums des sichtbaren Lichts durchgängig ist, kann erreicht werden, daß genau derjenige Anteil des Spektrums nicht reflektiert wird, welcher die Signaldrift negativ beeinflußt. Die Signal drift wird verringert.Studies have shown that the signal drift by a Change in the absorption constant α is caused. The Absorption constant α in turn depends on the waves length of light λ. Depending on the Lumi material used nophors carry certain wavelength ranges of the visible Light particularly strongly for signal drift. By the one step side only for a predetermined range of the spectrum visible light is continuous, can be achieved that exactly that part of the spectrum does not reflect which negatively influences the signal drift. The signal drift is reduced.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Eintrittsseite mit einer einen vorgegebenen Bereich des sichtbaren Lichts reflektierenden Transmissions-/Reflexions schicht versehen ist. Die Seitenflächen des Luminophors kön nen mit einer Reflexionsschicht versehen sein. Die vorge schlagene Ausgestaltung bietet eine verringerte Signaldrift sowie gleichzeitig eine gute Lichtausbeute.According to an advantageous embodiment, it is provided that the entry side with a predetermined range of visible light reflecting transmission / reflection layer is provided. The side surfaces of the luminophore can NEN be provided with a reflective layer. The featured striking design offers reduced signal drift as well as a good light output.
Zweckmäßigerweise ist der Luminophor aus einer Gd2O2S:Pr-Ke ramik hergestellt. Ein solcher Luminophor ist chemisch stabil und zeigt eine hohe Quantenausbeute. Die Reflexionsschicht kann zumindest abschnittsweise durch eine schwarze Schicht ersetzt sein. Eine solche Schicht bewirkt eine besonders ge ringe Reflexion des sichtbaren Lichts. Sie kann zweckmäßiger weise an den Seitenflächen des Luminophors aufgetragen sein.The luminophore is expediently made from a Gd 2 O 2 S: Pr ceramic. Such a luminophore is chemically stable and shows a high quantum yield. The reflection layer can be replaced at least in sections by a black layer. Such a layer causes a particularly low reflection of visible light. It can expediently be applied to the side surfaces of the luminophore.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, daß der Luminophor an seiner Austrittseite auf eine Fotodiode aufgebracht ist. Das so gebildete Detektorelement kann Be standteil eines Detektors für einen Röntgen-Computertomogra phen sein. Es kann sich dabei um einen ein- oder mehrzeiligen Detektor handeln.According to a further design feature, it is provided that the luminophore on its exit side onto a photodiode is applied. The detector element thus formed can be component of a detector for an X-ray computer tomograph be phen. It can be one or more lines Act detector.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichung näher erläutert. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Detek torelements nach dem Stand der Technik und Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a detector element according to the prior art and
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Detektorelement. Fig. 2 shows a detector element according to the invention.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Detektorelement ist auf eine Foto diode 1 ein Luminophor 2 aufgeklebt. Das Luminophor 2 besteht vorzugsweise aus einer aus Gd2O2S:Pr hergestellten Szintilla torkeramik. Eine Eintrittsseite E sowie Seitenflächen S sind mit einer Reflexionsschicht 3 ummantelt.In the detector element shown in Fig. 1, a luminophore 2 is glued to a photo diode 1 . The luminophore 2 preferably consists of a scintilla gate ceramic made from Gd 2 O 2 S: Pr. An entry side E and side surfaces S are covered with a reflective layer 3 .
Wenn ein Röntgenquant 4 auf ein Leuchtzentrum 5 im Luminophor auftrifft, wird die eingestrahlte Energie insbesondere in Licht 6 umgewandelt. Das Licht 6 breitet sich im Luminophor aus. Es wird an den Reflexionsschichten 3 reflektiert und ge langt schließlich in die Fotodiode 1. Dort wird die auftref fende Lichtintensität in ein dazu korrespondierendes Span nungssignal umgewandelt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist werden die im Luminophor 2 gebildeten Lichtquanten 6 z. T. mehrfach an den Reflexionsschichten 3 reflektiert, bevor sie auf die Fotodiode 1 auftreffen. Untersuchungen haben gezeigt, dass gerade Lichtquanten 6 mit einem langen Weg durch das Material zur Signaldrift beitragen.When an X-ray quantum 4 strikes a luminous center 5 in the luminophore, the incident energy is converted in particular into light 6 . The light 6 spreads in the luminophore. It is reflected on the reflection layers 3 and finally reaches the photodiode 1 . There, the incident light intensity is converted into a corresponding voltage signal. As can be seen from Fig. 1, the light quanta 6 formed in the luminophore 2 are e.g. T. reflected several times on the reflection layers 3 before they hit the photodiode 1 . Studies have shown that light quanta 6 in particular contribute to signal drift with a long path through the material.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Detektor ist eine an der Ein trittsseite E vorgesehene Transmissions-/Reflexionsschicht 7 für einen vorgegebenen Spektralbereich des sichtbaren Lichts transparent ausgebildet. Bestimmte die Signaldrift negativ beeinflussende Wellenlängen des Lichts werden an der Transmissions-/Reflexionsschicht 7 nicht reflektiert; sie treten aus dem Material aus und tragen zur Signalbildung nicht mehr bei. Das Signal wird in diesem Fall vorwiegend durch Licht quanten 6 bestimmt, welche einen kurzen Weg im Material durchlaufen. Derartige Lichtquanten 6 tragen kaum zur Signal drift bei.In the detector shown in FIG. 2, a transmission / reflection layer 7 provided on the entry side E is transparent for a predetermined spectral range of visible light. Certain wavelengths of light that negatively influence the signal drift are not reflected at the transmission / reflection layer 7 ; they emerge from the material and no longer contribute to signal formation. In this case, the signal is predominantly determined by light quanta 6 , which pass through a short path in the material. Such light quanta 6 hardly contribute to the signal drift.
Die Transmissions-/Reflexionsschicht 7 kann z. B. in Form ei nes wellenlängenselektiven Spiegels ausgebildet sein, der für einen Teil des angeregten Spektrums transparent ist. Ein sol cher wellenlängensensitiver Spiegel kann z. B. durch Bedampfen im Hochvakuum hergestellt werden. Er kann aus einem Mehr schichtsystem von Kryolith Na3ALF6 und ZnS bestehen. Die An zahl der Gitterschichten muss auf die zu separierenden Wel lenlängen des Spektrums optimiert sein.The transmission / reflection layer 7 can, for. B. in the form of egg nes wavelength-selective mirror that is transparent to part of the excited spectrum. Such a wavelength sensitive mirror can e.g. B. be produced by vapor deposition in a high vacuum. It can consist of a multi-layer system of cryolite Na 3 ALF 6 and ZnS. The number of grating layers must be optimized for the wavelengths of the spectrum to be separated.
Die an den Seitenflächen S vorgesehene Reflexionsschicht 3 kann auch durch eine das sichtbare Licht absorbierende Schicht ersetzt sein. In diesem Fall ist zwar die auf die Fo todiode 1 auftreffende Menge an Lichtquanten 6 nicht beson ders hoch. Die Signaldrift eines solchen Detektors ist gleichwohl erheblich verbessert.The reflection layer 3 provided on the side surfaces S can also be replaced by a layer absorbing the visible light. In this case, the amount of light quanta 6 striking the photodiode 1 is not particularly high. The signal drift of such a detector is nevertheless considerably improved.
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| JP-Abstr. 56-69 572 (A) in Pat.Abstr. of JP, P-76, Aug. 20, 1981, Vol. 5/No. 130 * |
| JP-Abstr. 63-25 32 82 (A) in Pat.Abstr. of JP, P-827, Feb. 14, 1989, Vol. 13/No. 64 * |
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