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DE102006042484A1 - Radiation detector e.g. flat image detector, for e.g. X-ray radiography, has lens array with micro lenses arranged between scintillator plate and photo sensor, where lenses are partially designed as convex lenses - Google Patents

Radiation detector e.g. flat image detector, for e.g. X-ray radiography, has lens array with micro lenses arranged between scintillator plate and photo sensor, where lenses are partially designed as convex lenses Download PDF

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DE102006042484A1
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DE
Germany
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lenses
radiation detector
lens array
scintillator plate
detector
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Application number
DE102006042484A
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German (de)
Inventor
Ralf Behrens
Georg Dr. Wittmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
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Abstract

The detector has a photo sensor (3) at downstream of a scintillator plate (2), and a set of pixels (4). A lens array (5) has a set of micro lenses (6) arranged between the scintillator plate and the photo sensor, where the lenses are partially designed as convex lenses. The micro lenses are assigned to a respective pixel, and the micro lenses are arranged such that the focus of the lenses lies in the plane of the concerned pixel, where the lens array is designed as a structured foil.

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor mit einer Szintillatorplatte und mit einem Fotosensor, welcher der Szintillatorplatte nachgeordnet ist.The The invention relates to a radiation detector with a scintillator plate and with a photosensor downstream of the scintillator plate is.

Ein derartiger Strahlungsdetektor ist z.B. als digitaler Röntgendetektor (Flachbilddetektor, Flat Panel Detector) ausgeführt. Der bekannte Strahlendetektor umfasst eine Szintillatorplatte zur Umwandlung von Strahlung in Licht und einem in Strahlungsrichtung nachgeordneten Fotosensor, dem eine aktive Auslesematrix mit einer Vielzahl von Pixel-Ausleseeinheiten nachgeordnet ist. Die auftreffende Röntgenstrahlung wird zunächst im Szintillator der Szintillatorplatte in sichtbares Licht (Szintillationslicht) umgewandelt, das von den Fotodioden in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst gespeichert wird. Diese so genannte indirekte Konversion ist beispielsweise in dem Aufsatz von M. Spahn et al. "Flachbilddetektoren in der Röntgendiagnostik" in "Der Radiologe 43 (2003)", Seiten 340 bis 350, beschrieben.One such radiation detector is e.g. as a digital x-ray detector (Flat Panel Detector, Flat Panel Detector). The known radiation detector comprises a scintillator plate for the conversion of radiation into Light and a downstream in the radiation direction photosensor, an active readout matrix with a multiplicity of pixel readout units is subordinate. The incident X-ray radiation is first in the Scintillator of the scintillator plate in visible light (scintillation light) converted by the photodiodes into electrical charge and spatially resolved is stored. This so-called indirect conversion is for example in the article by M. Spahn et al. "Flat-panel detectors in X-ray diagnostics" in "The radiologist 43 (2003) ", p 340-350, described.

Übliche Szintillatoren bestehen aus Gd2O25, CsI:Tl, CsI:Na, NaI:Tl oder ähnlichen Materialien, die Alkali-Halogenide enthalten, wobei sich CsI besonders gut als Szintillatormaterial eignet, da dieser Kristall in Form von Nadeln mit 5 bis 10 μm Durchmesser gezüchtet werden kann. Dadurch erhält man trotz hoher Schichtdicke, die eine optimale Absorption der Röntgenstrahlung sicherstellt, eine gute Ortsauflösung des Röntgenbildes. Die gute Ortsauflösung resultiert aus dem so genannten "Lichtleiteffekt", der durch die Luftspalte zwischen den CsI-Nadeln erzielt wird.Typical scintillators consist of Gd 2 O 2 5, CsI: Tl, CsI: Na, NaI: Tl or similar materials containing alkali halides, with CsI is particularly suitable as a scintillator material, since this crystal in the form of needles with 5 to 10 .mu.m diameter can be grown. This gives a good spatial resolution of the X-ray image despite high layer thickness, which ensures optimal absorption of the X-ray. The good spatial resolution results from the so-called "Lichtleiteffekt", which is achieved by the air gaps between the CsI needles.

Die Bildqualität von Röntgenaufnahmen, die von derartigen Strahlungsdetektoren erreicht werden kann, wird im Wesentlichen bestimmt vom Szintillatormaterial, das die Strahlung in sichtbares Licht umwandelt, und von der Elektronik, welche die von den Fotodioden erzeugten Ladungen möglichst rauschfrei detektieren und weiter verarbeiten soll. Vom Szintillatormaterial bzw. vom Aufbau der Szintillatorplatte hängt es ab, wie viele sichtbare Photonen von einem Röntgenquant erzeugt werden können, welche dann von den Fotodioden detektiert werden.The picture quality of x-rays, which can be achieved by such radiation detectors is essentially determined by the scintillator material containing the radiation converted into visible light, and from the electronics, which the detect charges generated by the photodiodes as noise-free as possible and continue to process. From the scintillator material or the structure the scintillator plate hangs It determines how many visible photons can be generated by an X-ray quantum then be detected by the photodiodes.

Als physikalische Messgröße für die Effizienz der Umwandlung von Röntgenstrahlung in ein Bildsignal dient die so genannte DQE (detective quantum efficiency), die die Fähigkeit eines Detektors beschreibt, die auf das Eintrittsfenster des Detektors auftreffende Röntgenstrahlung bildwirksam umzusetzen.When physical measure of the efficiency of the Conversion of X-rays a so-called DQE (detective quantum efficiency) is used in an image signal, the ability of a detector, incident on the entrance window of the detector X-rays implement imagewise.

Die DQE ist definiert als das Signal/Rauschverhältnis (SNR – signal noise ratio) am Detektorausgang (digitales Signal) zu dem Signal/Rauschverhältnis am Detektoreingang (Eintrittsfenster) als Funktion der Ortsfrequenz f: DQE(f) = SNR2(f)aus/SNR2(f)ein,wobei das Signal/Rauschverhältnis am Detektoreingang dem eines idealen Detektors entspricht. Die DQE kann somit maximal einen Wert von 1 erreichen. Für Flachbilddetektoren auf Basis eines Szintillators aus Cäsiumjodid (CsI) beträgt die DQE derzeit maximal 60 bis 70 %.The DQE is defined as the signal-to-noise ratio (SNR) at the detector output (digital signal) to the signal-to-noise ratio at the detector input (entrance window) as a function of the spatial frequency f: DQE (f) = SNR 2 (F) out / SNR 2 (F) one . wherein the signal / noise ratio at the detector input corresponds to that of an ideal detector. The DQE can thus reach a maximum value of 1. For flat panel detectors based on a scintillator of cesium iodide (CsI), the DQE is currently a maximum of 60 to 70%.

Neben der DQE ist ein Detektor unter anderem noch durch seine Pixelgröße sowie durch seine aktive Sensorfläche und seine äußeren geometrischen Abmessungen charakterisiert.Next the DQE is a detector among other things still by its pixel size as well through its active sensor surface and its outer geometric Dimensions characterized.

Bei einem Flachbilddetektor beträgt der Füllfaktor, das ist das Verhältnis von aktiver Sensorfläche zur gesamten Pixelfläche, 25 bis 70 %. Der Grund hierfür ist, dass für jede Fotodiode ein TFT-Schaltelement (TFT – thin film transistor) sowie zwei Signalleitungen (Gate-Leitung, Bias-Leitung) und eine Datenleitung benötigt werden. Da die Abmessungen der benötigten TFT-Schaltelemente sowie der benötigten Leitungen nicht beliebig verringert werden können, wird der Füllfaktor des Strahlungsdetektors im Wesentlichen durch die Kantenlänge der Pixel bestimmt. In der Mammografie werden Pixel mit einer Kantenlänge von 50 bis 100 μm verwendet, wohingegen bei der Radiografie des menschlichen Körpers Pixel mit einer Kantenlänge von 100 bis 200 μm eingesetzt werden. Pixel, die bei Strahlungsdetektoren in der Dental-Röntgentechnik verwendet werden, weisen demgegenüber nur eine Kantenlänge von 40 μm auf. Damit weisen letztgenannten Strahlungsdetektoren den geringsten Füllfaktor auf.at a flat panel detector the fill factor, that's the relationship from active sensor surface to entire pixel area, 25 to 70%. The reason for that is that for each photodiode a TFT switching element (TFT - thin film transistor) as well two signal lines (gate line, bias line) and one data line needed become. Because the dimensions of the required TFT switching elements as well the required lines are not can be arbitrarily reduced the fill factor of the radiation detector essentially by the edge length of the Pixel determines. In mammography, pixels with an edge length of 50 to 100 μm whereas in radiography of the human body, pixels are used with an edge length from 100 to 200 μm be used. Pixels used in radiation detectors in dental x-ray technology in contrast, have only an edge length of 40 μm. In order to the last-mentioned radiation detectors have the lowest fill factor on.

Das Szintillationslicht, das außerhalb der aktiven Sensorfläche auftrifft, kann nicht detektiert werden und steht damit für die Bildgebung nicht zur Verfügung.The Scintillation light outside the active sensor surface can not be detected and thus stands for imaging not available.

Allgemein gilt also: Je mehr Photonen auf die einzelnen Fotodioden treffen, d.h. je größer die aktive Sensorfläche und/oder je höher die Quanteneffizienz der Fotodioden und/oder je geringer die Streuung in der Szintillatorplatte ist, desto besser ist die erreichbare Bildqualität.Generally The following applies: The more photons hit the individual photodiodes, i.e. the bigger the active sensor surface and / or the higher the quantum efficiency of the photodiodes and / or the lower the scattering in the scintillator plate, the better the achievable Picture quality.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strahlungsdetektor zu schaffen, mit dem eine verbesserte Bildqualität bei Röntgenuntersuchungen erzielbar ist.task the present invention is to provide a radiation detector with the improved image quality in X-ray examinations achievable is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Strahlungsdetektor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The Task is achieved by a radiation detector according to claim 1 solved. advantageous Embodiments of the invention are each the subject of further Claims.

Der Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 umfasst eine Szintillatorplatte und einen Fotosensor, welcher der Szintillatorplatte nachgeordnet ist und eine Vielzahl von Pixeln aufweist. Erfindungsgemäß ist zwischen der Szintillatorplatte und dem Fotosensor ein Linsenarray aus einer Vielzahl von Linsen angeordnet ist, wobei die Linsen zumindest teilweise als Sammellinsen ausgebildet sind.Of the Radiation detector according to claim 1 comprises a scintillator and a photosensor downstream of the scintillator plate is and has a plurality of pixels. According to the invention is between the scintillator plate and the photosensor a lens array of a Variety of lenses is arranged, wherein the lenses at least partially are designed as collecting lenses.

Als Linse bezeichnet man ein optisch wirksames Bauelement mit zwei lichtbrechenden Flächen, von denen mindestens eine Fläche konvex oder konkav gewölbt ist. Eine Sammellinse macht aus einem parallelen Lichtstrahlenbündel konvergente Strahlen, bündelt die Strahlen also in einem Fokus (Brennpunkt). Sammellinsen, die auch als positive Linsen bezeichnet werden, können als bikonvexe Linsen, als plankonvexe Linsen oder als konkav-konvexe Linsen (die konvexen Flächen haben hierbei den kleineren Krümmungsradius) ausgeführt sein. Im Rahmen der Erfindung können prinzipiell alle genannten Sammellinsen für das Linsenarray verwendet werden.When Lens refers to an optically active device with two refractive Surfaces, from which at least one area convex or concave arched is. A converging lens makes a parallel light beam convergent Rays, bundles the rays thus in a focus (focal point). Collecting lenses, the also referred to as positive lenses, may be referred to as biconvex lenses, as plano-convex lenses or as concave-convex lenses (the convex surfaces have the smaller radius of curvature) accomplished be. Within the scope of the invention in principle, all said collecting lenses used for the lens array become.

Als Linsenmaterial sind prinzipiell alle für Licht transparenten Stoffe, wie Glas, Kristalle und einige Kunststoffe, geeignet.When Lens material is in principle all substances transparent to light, like glass, crystals and some plastics.

Bei dem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor wird auch das Szintillationslicht, das bisher nicht detektiert werden konnte und dadurch für die Bildgebung nicht zur Verfügung stand, zumindest teilweise detektiert. Damit treffen mehr Photonen auf die einzelnen Fotodioden, wodurch das erzielbare Signal/Rauschverhältnis und daraus resultierend die Bildqualität verbessert wird. Alternativ oder zusätzlich ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors eine Verringerung der Röntgenstrahlungsdosis möglich. Bei gleicher Bildqualität wird gegenüber herkömmlichen Strahlungsdetektoren eine deutlich geringere Strahlungsdosis benötigt.at the radiation detector according to the invention is also the scintillation light, which are not detected yet could and therefore for the imaging is not available stood, at least partially detected. With that, more photons hit on the individual photodiodes, thereby achieving the achievable signal / noise ratio and As a result, the image quality is improved. alternative or additionally is when using the radiation detector according to the invention a Reduction of the X-ray dose possible. With the same picture quality is across from usual Radiation detectors needed a significantly lower radiation dose.

Da durch die Sammellinsen des Linsenarrays das Szintillationslicht gezielt auf die Fotodioden fokussiert wird, ist die Effizienz des Strahlungsdetektors nach Anspruch 1 weitgehend unabhängig von seinem Füllfaktor.There the scintillation light through the converging lenses of the lens array focused on the photodiodes, the efficiency of the Radiation detector according to claim 1 largely independent of his Fill factor.

Bei dem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor wird deutlich mehr Szintillationslicht erfasst, so dass die Schichtdicke der Szintillatorplatte verringert werden kann, wodurch eine verbesserte Auflösung der Röntgenaufnahme erzielbar ist.at the radiation detector according to the invention significantly more scintillation light is detected, so that the layer thickness the Szintillatorplatte can be reduced, resulting in an improved Resolution of the X-ray photograph is achievable.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung müssen die Pixel nicht unbedingt auf den höchstmöglichen Füllfaktor hin ausgelegt werden. Vielmehr kann das Pixeldesign auf einen möglichst geringen Rauschanteil im erfassten Signal ausgelegt sein. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass zusätzlich zu den benötigten TFT-Schaltelementen eine Elektronikbeschaltung zur Rauschunterdrückung im Bereich der Pixel angeordnet ist.at the solution according to the invention must Pixel not necessarily on the highest possible fill factor be interpreted. Rather, the pixel design can be as close as possible be designed low noise in the detected signal. This can e.g. be realized in that in addition to the required TFT switching elements an electronic circuit for noise reduction in the pixel area is arranged.

Das Linsenarray kann sowohl in Kombination mit kolumnaren Szintillatormaterialien (z.B. CsI) als auch in Kombination mit pulverförmigen Szintillatormaterialien (z.B. Gd2O2S) zum Einsatz gelangen.The lens array can be used both in combination with columnar scintillator materials (eg CsI) and in combination with powdery scintillator materials (eg Gd 2 O 2 S).

Das Linsenarray kann – bei geeigneter Materialwahl – weiterhin als Schutzschicht für die Fläche der Szintillatorplatte dienen, die dem Fotosensor zugewandt ist und die deshalb nicht von einem Substrat abgedeckt ist. Dadurch ist die Szintillatorplatte von allen Seiten gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit geschützt.The Lens array can - at suitable choice of material - continue as a protective layer for the area of Serving scintillator, which faces the photosensor and which is therefore not covered by a substrate. This is the scintillator plate from all sides against oxygen and moisture protected.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen des Linsenarrays als Mikrolinsen ausgebildet sind, wobei idealerweise jeder Mikrolinse ein Pixel zugeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird die gezielte Fokussierung des von der Szintillatorplatte emittierten sichtbaren Lichts (Szintillationslicht) nochmals verbessert.A advantageous embodiment of the radiation detector is characterized in that the lenses of the lens array are formed as microlenses, ideally each microlens is associated with a pixel. By this measure, the targeted focusing of the emitted from the scintillator plate visible light (scintillation light) again improved.

Eine weitere Verbesserung der Fokussierung des Szintillationslichts wird dadurch erreicht, dass die Mikrolinsen jeweils eine Kantenlänge aufweisen, die dem Mittenabstand zweier benachbarter Pixel (der auch als "Pitch" bezeichnet wird) entspricht, wobei die Mikrolinsen jeweils mittig zu den betreffenden Pixeln bzw. mittig zu deren aktiven Flächen angeordnet sind. Damit treffen die von der Szintillatorplatte emittierten Photonen jeweils in der Mitte der Pixelflächen auf. Liegt der Fokus der Mikrolinsen jeweils in der Ebene des betreffen den Pixels, dann haben geringe Fertigungstoleranzen nahezu keinen Einfluss auf die Effizienz des Strahlungsdetektors.A further enhancement of the scintillation light focusing achieved in that the microlenses each have an edge length, the pitch of two adjacent pixels (also referred to as "pitch") corresponds, with the microlenses each centered to the respective Pixels or centrally to the active surfaces are arranged. In order to meet the photons emitted by the scintillator plate respectively in the middle of the pixel areas on. Is the focus of the microlenses respectively in the plane of concern the Pixels, then have low manufacturing tolerances almost no impact on the efficiency of the radiation detector.

Im Rahmen der Erfindung kann das Linsenarray aus einzelnen Linsen bestehen oder als strukturierte Folie ausgebildet sein.in the Within the scope of the invention, the lens array may consist of individual lenses or be formed as a structured film.

Die Linsen des Linsenarrays bestehen gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform aus PMMA. Bei PMMA handelt es sich um ein Material, das fertigungstechnisch relativ einfach zu handhaben ist. Die physikalischen Eigenschaften von PMMA machen dieses Material zum bevorzugten Werkstoff für die Linsen des Linsenarrays. So transmittiert PMMA Licht besser als normales Glas und weist darüber hinaus eine gute Witterungsbeständigkeit sowie eine lange Lebensdauer auf. Aufgrund seiner UV-Stabilität ist auch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Röntgenstrahlung gegeben. Diese Unempfindlichkeit gegenüber Röntgenstrahlung ist ein wesentlicher Vorteil, da etwa 30 % der Röntgenstrahlung die Szintillatorplatte durchdringen und damit auf das Linsenarray auftreffen und dieses durchstrahlen.The Lenses of the lens array according to a particularly advantageous Embodiment from PMMA. PMMA is a material that is manufactured relatively easy to handle. The physical properties of PMMA make this material the preferred material for the lenses of the lens array. PMMA transmits light better than normal Glass and points over it In addition, a good weather resistance and a long life on. Because of its UV stability is too given a high insensitivity to X-radiation. This insensitivity across from X-rays is a significant advantage because about 30% of the X-rays are the scintillator plate penetrate and thus impinge on the lens array and this by radiation.

Nachfolgend ist ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die einzige Figur zeigt den Strahlungsdetektor, der ohne Substrat und ohne Schutzschicht dargestellt ist, in einer Seitenansicht. Auch die genannten Maße und Materialien sind lediglich als beispielhafte Angaben zu verstehen, welche die Erfindung nicht beschränken sollen.following is a schematically illustrated embodiment of a radiation detector according to the invention closer in the drawing explains but not limited thereto to be. The single figure shows the radiation detector without the substrate and is shown without protective layer, in a side view. Also the mentioned dimensions and materials are to be understood as exemplary statements only which are not intended to limit the invention.

Der in der Zeichnung dargestellte Strahlungsdetektor 1 umfasst eine Szintillatorplatte 2 und einen Fotosensor 3. Der Fotosensor 3 ist der Szintillatorplatte 2 nachgeordnet und weist eine Vielzahl von Pixeln 4 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine Kantenlänge k1 von etwa 180 μm besitzen. Erfindungsgemäß ist zwischen der Szintilla torplatte 2 und dem Fotosensor 3 ein Linsenarray 5 aus einer Vielzahl von Linsen 6 angeordnet.The radiation detector shown in the drawing 1 includes a scintillator plate 2 and a photosensor 3 , The photosensor 3 is the scintillator plate 2 downstream and has a plurality of pixels 4 in each case have an edge length k 1 of about 180 microns in the illustrated embodiment. According to the invention is gate plate between the Szintilla 2 and the photosensor 3 a lens array 5 from a variety of lenses 6 arranged.

Die Szintillatorplatte 2 ist aus CsI:Tl gefertigt und weist eine Dicke von etwa 500 μm auf.The scintillator plate 2 is made of CsI: Tl and has a thickness of about 500 microns.

Der Fotosensor 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in a-Si-Technologie (a-Si: amorphes Silizium) hergestellt. Anstelle eines Fotosensors aus amorphem Silizium können im Rahmen der Erfindung auch andere, in der Zeichnung nicht dargestellte Fotosensoren verwendet werden. Beispiele hierfür sind CMOS-Sensoren oder Fotosensoren auf Basis organischer Materialien. Auch Kombinationen von Fotosensoren in a-Si-Technologie, in CMOS-Technologie und/oder aus organischen Materialien sind hierbei möglich.The photosensor 3 is produced in the illustrated embodiment in a-Si technology (a-Si: amorphous silicon). Instead of a photosensor made of amorphous silicon, other photosensors not shown in the drawing can also be used within the scope of the invention. Examples include CMOS sensors or photosensors based on organic materials. It is also possible to combine photosensors using a-Si technology, CMOS technology and / or organic materials.

Die Linsen 6 sind bei der dargestellten Ausführungsform vollständig als Sammellinsen ausgeführt. Die Linsen 6 sind weiterhin als plankonvexe Linsen ausgeführt, die jeweils mit ihren konvexen Seiten der Szintillatorplatte 2 und mit ihren planen Seiten dem Fotosensor 3 zugewandt sind.The lenses 6 are executed in the illustrated embodiment completely as converging lenses. The lenses 6 are further designed as plano-convex lenses, each with their convex sides of the scintillator plate 2 and with their flat sides the photosensor 3 are facing.

Da die Linsen 6 des Linsenarrays 5 als Mikrolinsen ausgebildet sind, ist es möglich, jedem Pixel 4 eine Mikrolinse 6 zuzuordnen.Because the lenses 6 of the lens array 5 As microlenses are formed, it is possible to each pixel 4 a microlens 6 assigned.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Mikrolinsen 6 jeweils eine Kantenlänge k2 von beispielsweise ca. 200 μm auf. Die Kantenlänge k2 entspricht dem Mittenabstand a zweier benachbarter Pixel 4, wobei die Mikrolinsen 6 jeweils mittig zu den betreffenden Pixeln 4 bzw. mittig zu deren aktiven Flächen angeordnet sind.In the illustrated embodiment, the microlenses 6 each have an edge length k 2 of, for example, about 200 microns. The edge length k 2 corresponds to the center distance a of two adjacent pixels 4 , where the microlenses 6 in each case in the middle of the relevant pixels 4 or are arranged centrally to the active surfaces.

Die Mikrolinsen 6 sind hierbei derart angeordnet, dass ihr Fokus jeweils in der Ebene des betreffenden Pixels 4 liegt.The microlenses 6 are arranged in such a way that their focus is in each case in the plane of the relevant pixel 4 lies.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Strahlungsdetektor 1 ist das Linsenarray 5 als strukturierte Folie ausgebildet, die aus PMMA gefertigt ist und eine Schichtdicke von beispielsweise etwa 200 μm aufweist.In the radiation detector shown in the drawing 1 is the lens array 5 formed as a structured film, which is made of PMMA and has a layer thickness of, for example, about 200 microns.

Eine mit 7 bezeichnete Röntgenstrahlung trifft zunächst die Szintillatorplatte 2 des Strahlungsdetektors 1 und erzeugt in der Szintillatorplatte 2 sichtbares Licht, wobei ca. 30 % der Röntgenstrahlung aus der Szintillatorplatte 2 austritt.One with 7 designated X-ray radiation first hits the scintillator 2 of the radiation detector 1 and generated in the scintillator plate 2 visible light, with about 30% of the X-rays from the scintillator plate 2 exit.

Das in der Szintillatorplatte 2 erzeugte sichtbare Licht (Szintillationslicht) tritt durch das Linsenarray 5 hindurch und wird hierbei von den Mikrolinsen 6 auf die Pixel 4 des Fotosensors 3 fokussiert. Das sichtbare Licht wird im Fotosensor 3 in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst gespeichert.That in the scintillator plate 2 generated visible light (scintillation light) passes through the lens array 5 through and is by the microlenses 6 on the pixels 4 of the photo sensor 3 focused. The visible light is in the photosensor 3 converted into electrical charge and stored spatially resolved.

Kurz zusammengefasst betrifft die Erfindung einen Strahlungsdetektor 1 mit einer Szintillatorplatte 2 und mit einem Fotosensor 3, welcher der Szintillatorplatte 2 nachgeordnet ist und eine Vielzahl von Pixeln 4 umfasst, wobei zwischen der Szintillatorplatte 2 und dem Fotosensor 3 ein Linsenarray 5 aus einer Vielzahl von Linsen 6 angeordnet ist, die zumindest teilweise als Sammellinsen 6 ausgebildet sind. Mit dem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor 1 ist – wie vorstehend an Ausführungsbeispielen erläutert – eine verbesserte Bildqualität bei Röntgenuntersuchungen erzielbar.Briefly summarized, the invention relates to a radiation detector 1 with a scintillator plate 2 and with a photosensor 3 , which is the scintillator plate 2 is subordinate and a variety of pixels 4 comprising, between the scintillator plate 2 and the photosensor 3 a lens array 5 from a variety of lenses 6 is arranged, at least partially as converging lenses 6 are formed. With the radiation detector according to the invention 1 is - as explained above in exemplary embodiments - an improved image quality in X-ray examinations achievable.

Claims (9)

Strahlungsdetektor (1) mit einer Szintillatorplatte (2) und mit einem Fotosensor (3), welcher der Szintillatorplatte (2) nachgeordnet ist und eine Vielzahl von Pixeln (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Szintillatorplatte (2) und dem Fotosensor (3) ein Linsenarray (5) aus einer Vielzahl von Linsen (6) angeordnet ist, wobei die Linsen (6) zumindest teilweise als Sammellinsen ausgebildet sind.Radiation detector ( 1 ) with a scintillator plate ( 2 ) and with a photosensor ( 3 ), which of the scintillator plate ( 2 ) and a plurality of pixels ( 4 ), characterized in that between the scintillator plate ( 2 ) and the photosensor ( 3 ) a lens array ( 5 ) of a plurality of lenses ( 6 ) is arranged, wherein the lenses ( 6 ) are at least partially formed as converging lenses. Strahlungsdetektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (6) des Linsenarrays (5) als Mikrolinsen ausgebildet sind.Radiation detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the lenses ( 6 ) of the lens array ( 5 ) are formed as microlenses. Strahlungsdetektor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer vorgebbaren Anzahl von Mikrolinsen (6) jeweils ein Pixel (4) zugeordnet ist.Radiation detector ( 1 ) according to claim 2, characterized in that a prescribable number of microlenses ( 6 ) one pixel each ( 4 ) assigned. Strahlungsdetektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mikrolinse (6) ein Pixel (4) zugeordnet ist.Radiation detector according to claim 2 or 3, characterized in that each microlens ( 6 ) a pixel ( 4 ) assigned. Strahlungsdetektor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen (6) jeweils eine Kantenlänge (k2) aufweisen, die dem Mittenabstand (a) zweier benachbarter Pixel (4) entspricht, wobei die Mikrolinsen (6) jeweils mittig zu den betreffenden Pixeln (4) bzw. mittig zu deren aktiven Flächen angeordnet sind.Radiation detector ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the microlenses ( 6 ) each have an edge length (k 2 ) which corresponds to the center distance (a) of two neighboring pixels ( 4 ) ent speaking, the microlenses ( 6 ) in each case in the middle of the relevant pixels ( 4 ) or centrally to the active surfaces are arranged. Strahlungsdetektor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen (6) derart angeordnet sind, dass ihr Fokus jeweils in der Ebene des betreffenden Pixels (4) liegt.Radiation detector ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the microlenses ( 6 ) are arranged such that their focus in each case in the plane of the pixel in question ( 4 ) lies. Strahlungsdetektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsenarray (5) aus einzelnen Linsen (6) besteht.Radiation detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the lens array ( 5 ) of individual lenses ( 6 ) consists. Strahlungsdetektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsenarray (5) als strukturierte Folie ausgebildet ist.Radiation detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the lens array ( 5 ) is formed as a structured film. Strahlungsdetektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (6) des Linsenarrays (5) aus PMMA bestehen.Radiation detector ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lenses ( 6 ) of the lens array ( 5 ) consist of PMMA.
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