DE102008061486A1

DE102008061486A1 - Detektormodul für Röntgen- oder Gammastrahlung mit speziell ausgebildeten Streustrahlenraster

Info

Publication number: DE102008061486A1
Application number: DE200810061486
Authority: DE
Inventors: Thomas Reichel; Stefan Dr. Wirth
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-02-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Detektormodul für Röntgen- oder Gammastrahlung, das einen Detektorkörper (4) mit Detektionsbereichen (2) aufweist, die ein- oder mehrzeilig nebeneinander angeordnet und durch Zwischenräume (3) voneinander getrennt sind. Auf dem Detektorkörper (4) ist ein Streustrahlenraster aus einer Folge von Streustrahlung absorbierenden Trennstreifen (5) angebracht, die über den Zwischenräumen (3) des Detektorkörpers (4) angeordnet sind. Die Trennstreifen (5) weisen zur Oberfläche des Detektorkörpers (4) hin eine Verdickung (7) auf, die breiter ist als die Breite der Zwischenräume (3). Das Streustrahlenraster eines derartigen Detektormoduls lässt sich einfacher montieren, schützt die darunterliegenden Elektronikkomponenten besser vor Röntgen- oder Gammastrahlung und ist temperaturstabiler als viele der bisher eingesetzten Streustrahlenraster aufgebaut.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Detektormodul für Röntgen- oder Gammastrahlung das einen Detektorkörper mit Detektionsbereichen, die ein- oder mehrzeilig nebeneinander angeordnet und durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, und einen Streustrahlenraster aus einer Folge von Streustrahlung absorbierenden Trennstreifen aufweist, die über den Zwischenräumen auf einer Oberfläche des Detektorkörpers angeordnet sind.
Detektormodule für Röntgen- oder Gammastrahlung weisen in der Regel eine ein- oder mehrzeilige Anordnung von Detektionsbereichen auf, von denen jeder Detektionsbereich beim Einsatz des Detektormoduls ein Messsignal für einen Bildpunkt oder ein Pixel eines Röntgenbildes liefert. Für den Nachweis der Röntgen- oder Gammastrahlung ist es häufig erforderlich, die einfallende Strahlung durch Zwischenschaltung eines Szintillators in Strahlung im sichtbaren oder infraroten Wellenlängenbereich umzuwandeln, die dann mit Hilfe kostengünstig verfügbarer Photodetektoren erfasst werden kann. Die Szintillatoren sind entsprechend der ein- oder mehrzeiligen Anordnung der Detektionsbereiche unterteilt. So kann der Szintillator bspw. aus einem Kunststoffformteil mit nebeneinander angeordneten Aufnahmekammern gebildet sein, die mit dem Szintillatormaterial verfüllt sind. Auf der Eintrittsseite für die Röntgen- oder Gammastrahlung wird dann der Streustrahlenraster angebracht. Auf der Ausgangsseite für die durch den Szintillator erzeugte Sekundärstrahlung im sichtbaren oder infraroten Wellenlängenbereich werden geeignete Photodetektoren angekoppelt.
Bei Untersuchungen mit Röntgen- oder Gammastrahlung tritt beim Durchgang der Messstrahlung durch das zu untersuchende Objekt auch unerwünschte Streustrahlung auf, die das Bilder gebnis verschlechtert. Diese Streustrahlung trifft unter einem anderen Winkel als die Messstrahlung auf das Detektormodul auf, so dass sie durch Einsatz eines Streustrahlenrasters zu einem großen Teil am Auftreffen auf die Detektionsbereiche gehindert werden kann. Hierzu wird auf der Strahleneintrittsseite eines entsprechend pixelierten Szintillators bzw. eines Szintillatorarrays eine Folge von Röntgen- oder Gammastrahlung stark absorbierender, dünner Bleche aus Blei, Wolfram oder ähnlichen Materialien mit einer geeignet hohen Ordnungszahl angeordnet. Die Schwierigkeit liegt hierbei in der genauen Positionierung der Bleche in den Zwischenräumen zwischen den Detektionsbereichen, um eine Abschattung der Detektionsbereiche zu vermeiden. Eine fehlerhafte Positionierung wie auch zeitliche Änderungen der Positionen dieser Bleche oder deren Verkippung können zu Bildartefakten führen, die sich nachträglich nicht mehr korrigieren lassen.
Bisher wird die Breite der Zwischenräume zwischen den einzelnen Detektionsbereichen größer als die Dicke der Bleche gewählt, um eine Abschattung der Detektionsbereiche durch die Bleche zu vermeiden. Die genaue Positionierung der Bleche über den Zwischenräumen wird durch sehr enge Toleranzen der Bauteilabmessungen und der Fertigungsprozesse erreicht. Dies hat jedoch auch zur Folge, dass einerseits durch hohe Bauteilkosten und andererseits aufgrund des möglichen höheren Fertigungsausschusses der Gesamtprozess der Montage des Streustrahlenrasters sehr kostenintensiv ist. Weiterhin besteht die Gefahr, dass durch die Zwischenräume zwischen den Detektionsbereichen Röntgenstrahlung auf darunter liegende elektronische Bauteile gelangen und diese schädigen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Detektormodul für Röntgen- oder Gammastrahlung bereitzustellen, das eine kostengünstigere Montage des Streustrahlenrasters ermöglicht und geringere Probleme beim Betrieb des Detektormoduls bereitet.
Die Aufgabe wird mit dem Detektormodul gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Detektormoduls sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Das vorgeschlagene Detektormodul für Röntgen- oder Gammastrahlung weist einen Detektorkörper mit Detektionsbereichen auf, die ein- oder mehrzeilig nebeneinander angeordnet und durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, sowie einen Streustrahlenraster aus einer Folge von Streustrahlung absorbierenden Trennstreifen, die über den Zwischenräumen auf einer Oberfläche des Detektorarrays angeordnet sind. Bei dem vorgeschlagenen Detektormodul weisen die Trennstreifen zur Oberfläche des Detektorkörpers hin eine Verdickung auf, die breiter ist als die Breite der Zwischenräume.
Durch diese Verdickung erhalten die Trennstreifen eine Art Fuß, der den Zwischenraum zwischen den Detektionsbereichen vollständig überdeckt. Ein leichtes Verkippen der Trennstreifen bei der Montage führt nun nicht mehr zu einer Änderung der Abschattung auf den Detektionsbereichen, da der Schatten bei leichter Verkippung auf den verdickten Bereich des Trennstreifens fällt. Da dieser verdickte Bereich breiter ist als der Zwischenraum zwischen den Detektionsbereichen, führt auch eine leichte Verschiebung des Streustrahlenrasters bzw. eine leicht ungenaue Montage auch nicht zu einer Änderung der Abschattung. Die Verdickung der Trennstreifen führt auch zu einer erhöhten Stabilität und reduziert die Gefahr eines Durchbiegens der Trennstreifen bei Temperaturerhöhung. Dadurch verringert sich die Gefahr von Bildartefakten durch zeitliche Änderungen der Form und Position der Trennstreifen des Streustrahlenrasters während des Einsatzes des Detektormoduls. Weiterhin werden dadurch Elektronikkomponenten, die unterhalb der Zwischenräume angeordnet sind, vollständig von der Strahlung abgeschirmt, die bei der bisherigen Bauweise an den Blechen vorbei noch durch die Zwischenräume fallen konnte.
Gegenüber der bisherigen Bauweise können die Zwischenräume zwischen den Detektionsbereichen kleiner gewählt werden, da die bisherige Breite nicht mehr für die Reduzierung der Anforderungen an die Montage erforderlich ist. Prinzipiell kann auch die Verdickung bzw. der Fuß der Trennstreifen mit einer geringeren Breite gewählt werden als die bisherige Breite der Zwischenräume, so dass dies insgesamt zu einer Vergrößerung der aktiven Detektionsfläche der einzelnen Detektorbereiche des Detektormoduls und somit zu einer Erhöhung der Lichtausbeute führt.
Die Trennstreifen sind bei dem vorgeschlagenen Detektormodul vorzugsweise wie bisher aus dünnen Blechen aus einem Röntgenstrahlung absorbierenden Material hoher Ordnungszahl Z, vorzugsweise Z > 70, bspw. aus Blei, Wolfram oder ähnlichem, gebildet. Die Verdickung kann hierbei durch geeignete Materialverarbeitung bei der Herstellung der Bleche, bspw. durch zusätzliches Material oder eine geeignete Umformung des Bleches, erzielt werden. In einer anderen Ausgestaltung werden auf gleichmäßig dicke Blechstreifen zusätzliche schmälere Blechstreifen beidseitig im Bereich des Fußes aufgebracht, um die Verdickung bzw. den Fuß zu erzeugen. Dies lässt sich durch Klebe-, Schweiß- oder Löttechniken realisieren.
In der bevorzugten Ausgestaltung setzt sich das Detektormodul aus dem Streustrahlenraster, einem Szintillatorarray und den darunter angekoppelten Photodetektoren zusammen. Das Szintillatorarray legt dabei in bekannter Weise durch die arrayförmige Ausgestaltung die Detektionszwischenräume fest. Selbstverständlich lässt sich das vorliegende Detektormodul jedoch auch bspw. auf Basis eines Festkörperdetektors für Röntgen- oder Gammastrahlung realisieren, bei dem dann kein Szintillator mehr erforderlich ist.
Das vorgeschlagene Detektormodul wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 ein Beispiel für eine geometrische Ausgestaltung eines Detektormoduls in Draufsicht;
2 eine schematische Darstellung der Querschnittsform und Anordnung von Trennstreifen bei einem Detektormodul gemäß dem Stand der Technik;
3 eine schematische Darstellung der Querschnittsform und Anordnung der Trennstreifen bei einer Ausgestaltung des vorgeschlagenen Detektormoduls; und
4 eine schematische Darstellung der Querschnittsform und Anordnung der Trennstreifen bei zwei anderen Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Detektormoduls.
1 zeigt stark schematisiert in Draufsicht die Ausgestaltung eines hier dreizeiligen Detektormoduls 1 für Röntgen- oder Gammastrahlung. In der Figur sind die einzelnen Detektionsbereiche 2 zu erkennen, die durch entsprechende Zwischenräume 3 voneinander getrennt sind. Die auf ein derartiges Detektormodul 1 einfallende Röntgen- oder Gammastrahlung erzeugt in den unterschiedlichen Detektionsbereichen 2 Messsignale, die für jeden Detektionsbereich 2 getrennt ausgewertet werden, um daraus die Bildpunkte für ein Röntgen- oder Gammabild zu generieren. Der auf einem derartigen Detektormodul aufgebrachte Streustrahlenraster ist in dieser Figur nicht dargestellt.
2 zeigt in stark schematisierter Darstellung im Querschnitt den Aufbau eines Detektormoduls gemäß dem Stand der Technik. In dieser Darstellung sind vom Detektorkörper 4 lediglich die Szintillatorvolumina 6 angedeutet, die die Detektionsbereiche 2 festlegen und durch die entsprechenden Zwischenräume 3 voneinander getrennt sind. Zur Abschirmung von Streustrahlung sind Trennstreifen 5 auf den Zwischenräumen 3 zwischen den Detektionsbereichen 2 angebracht. Diese Bleche sind aus einem Röntgenstrahlung stark absorbierenden Material wie Blei oder Wolfram gebildet und dünner als die Zwischenräume 3 ausgeführt.
3 zeigt demgegenüber einen Aufbau des Detektormoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel weisen die Trennstreifen 5 des Streustrahlenrasters in Richtung der Oberfläche des Detektorkörpers 4 eine Verdickung 7 auf, die breiter als die Breite der Zwischenräume 3 zwischen den Detektionsbereichen 2 ist. In diesem Beispiel wurde die Breite der Detektionsbereiche 2 gegenüber dem Beispiel der 2 verringert, da die bisherige große Breite hier nicht mehr erforderlich ist. Durch die Verdickung der Trennstreifen 5, deren Gesamtdicke größer ist als die Breite der Zwischenräume 3, werden unter dem Szintillator liegende Elektronikkomponenten, im vorliegenden Fall die schematisch mit dem Bezugszeichen 8 angedeuteten Photodioden mit zugehöriger Elektronik, vollständig von der Strahlung abgeschirmt, so dass sie nicht durch Röntgen- oder Gammastrahlung geschädigt werden können. Die Verdickung führt zu einer Erhöhung der Stabilität der Trennstreifen und damit auch zu einer Verringerung von durch Temperaturerhöhung verursachten Durchbiegungen oder Verkippungen dieser Trennstreifen während des Betriebs des Detektormoduls.
3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Trennstreifen 5 eine stufenförmige Verdickung an ihrem Ende aufweisen. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Arten der Verdickung möglich, wie sie in 4 in zwei unterschiedlichen Ausgestaltungen beispielhaft dargestellt sind. Der linke Trennsteifen 5 der 4 verbreitert sich dabei bereits ab der Mitte linear nach unten. Im rechten Teil der Figur wird ein Trennstreifen 5 gezeigt, der sich von einem Ende zum anderen Ende linear verdickt. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Formen möglich, bei denen sich der Trennstreifen 5 zur Oberfläche des Detektorkörpers 4 hin verdickt.

Claims

Detektormodul für Röntgen- oder Gammastrahlung, das – einen Detektorkörper (4) mit Detektionsbereichen (2), die ein- oder mehrzeilig nebeneinander angeordnet und durch Zwischenräume (3) voneinander getrennt sind, und – einen Streustrahlenraster aus einer Folge von Streustrahlung absorbierenden Trennstreifen (5) aufweist, die über den Zwischenräumen (3) auf einer Oberfläche des Detektorkörpers (4) angeordnet sind, – wobei die Trennstreifen (5) zur Oberfläche des Detektorkörpers (4) hin eine Verdickung (7) aufweisen, die breiter ist als eine Breite der Zwischenräume (3).
Detektormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstreifen (5) durch Bleche aus einem Material hoher Ordnungszahl gebildet sind.
Detektormodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (7) durch beidseitige Anbringung eines oder mehrerer Blechstreifen an den Blechen gebildet ist.
Detektormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkörper (4) ein Szintillatorarray umfasst, das die Detektionsbereiche (2) und Zwischenräume (3) vorgibt und auf dem der Streustrahlenraster aufgebracht ist.
Detektormodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Szintillatorarray durch ein Formteil aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, das mehrere mit Szintillatormaterial verfüllte nebeneinander liegende Kam mern als Detektionsbereiche (2) aufweist.