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Die Erfindung betrifft eine Detektoranordnung
zur Konversion von elektromagnetischer Strahlung in elektrische
Signale, die sensitive Bereiche aufweist
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Detektoranordnungen die elektromagnetische
Strahlung in elektrische Signale konvertieren kommen in vielfältigen Anwendungen
vor, etwa bei CCD-Kameras oder Röntgendetektoren.
Da solche Detektoranordnungen oft in einem integrierten Prozess
hergestellt werden, haben die sensitiven Bereiche (beispielsweise
Photodioden) im wesentlichen eine einfache geometrische Struktur,
etwa eine rechteckige Form, sodass leicht Ausleseleitungen und Zuführleitungen
zwischen den sensitiven Bereichen realisiert werden können. Aufgabe
einer solchen Detektoranordnung ist es zumeist, mittels einer Quelle elektromagnetischer
Strahlung eine Projektion eines Objektes (Objektbild) zu erzeugen,
das mittels der Detektoranordnung in ein gemessenes Bild (Datenbild)
konvertiert wird. Die Detektoranordnung absorbiert die elektromagnetische
Strahlung und konvertiert diese direkt oder indirekt in elektrische
Signale (typischerweise Ladungs-, Strom- und/oder Spannungssignale).
Durch die sensitiven Bereiche wird eine örtliche Abtastung des Objektbildes
generiert. Letztlich wird auf einem Darstellungsmedium, etwa einem
Monitor, gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung der Daten, das
Datenbild präsentiert
(Darstellungsbild), wobei das Darstellungsbild aus einer diskreten
Anzahl von Bildpixel, typischerweise in einer Matrixstruktur von
n × m
Bildpixel, wobei n und m ganze Zahlen sind, gebildet wird. Einem
Bildpixel ist in der Regel ein sensitiver Bereich oder eine Gruppe von
sensitiven Bereichen zugeordnet, aber die Darstellungsbildmatrix
kann auch durch Interpolation der Datenbildwerte berechnet werden.
So kann beispielsweise aus einer Matrix hexagonal angeordneter Detektorelemente
die Matrix der rechteckig angeordneten Bildpixel berechnet werden.
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Insbesondere sind solche Detektoranordnungen
bei der medizinischen Bildgebung mit Röntgenstrahlen von Bedeutung.
Besteht eine solche Detektoranordnung aus einer Szintillatorschicht
und darunter liegenden Photodioden, dann wird auftreffende Röntgenstrahlung
von der Szintillatorschicht in optische Lichtquanten konvertiert,
die Photodioden, die hierbei die sensitiven Bereiche bilden, absorbieren
die Lichtquanten und es werden Ladungsträger erzeugt. Da der Konversionsprozess
von Röntgenstrahlung
in Lichtquanten in einer Szintillatorschicht ein Prozess ist, bei
dem die erzeugten Lichtquanten vom Ort ihrer Erzeugung isotrop abgestrahlt
werden, kann einer Photodiode nicht eindeutig ein Teil der Oberfläche der
Szintillatorschicht zugeordnet werden. Dies führt dazu, dass die Objektfunktion
einer scharfen Kante nicht durch eine scharfe „Treppenstruktur" in den Bildpixel
des Darstellungsbildes wiedergegeben wird, sondern durch eine „weiche"
Kantenstruktur, wobei die „Weichheit"
der Kante, also die Breite der Kante, von der Größe der sensitiven Bereiche
und von der Dicke und Art des Szintillationsmaterials (etwa chemische
Zusammensetzung, spezifische Dichte, Strukturierung) und weiteren
Größen abhängig ist.
Man beschreibt diese Aufweichung (oder Tiefpassfilterung) einer
Objektfunktion durch den Detektor auch mittels der Modulations-Transfer-Funktion
(MTF) des Detektors (hierbei seien elektronische Effekte vernachlässigt).
Die „Aufweichung" führt also
dazu, dass hohe Frequenzen in der Objektfunktion reduziert werden.
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Bei einer räumlich diskreten Abtastung
der Objektfunktion ist die durch die endlich Ausdehnung der sensitiven
Flächen
der Photodioden gegebene Modulations-Transfer-Funktion stark in der Wiedergabe hoher
Frequenzen eingeschränkt.
Wird durch eine solche Photodiodenanordnung die Objektfunktion einer
scharfen Kante abgetastet, dann führen die hohen Objektfunktionsfrequenzen
zu störenden
Aliasing-Effekten. Durch eine Szintillatorschicht werden Aliasing-Effekte
durch die „Aufweichung"
der auftreffenden Objektfunktion, das heißt durch die Unterdrückung der
hohen Frequenzen, deutlich verringert. Die durch den Szintillator
verursachte Tiefpassfilterung der auftreffenden Objektfunktion,
die vor der diskreten Abtastung durch die endlich großen Photodioden passiert,
nennt man auch Pre-Sampling-Filterung.
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Weist die Detektoranordnung keine
Szintillatorschicht auf, die die hohen Frequenzen der Objektfunktion
bereits vor den sensitiven Flächen
der Detektorelemente unterdrückt,
dann treten störende
Aliasing-Effekte auf. Ein Beispiel ist hier ein Röntgendetektor
aus direkt konvertierendem Material, der eine unstrukturierte Top-Elektrode auf der
Röntgenseite besitzt
und einzelne Elektroden, die in diesem Beispiel die sensitiven Bereiche
bilden, auf der Unterseite des direkt konvertierenden Materials.
Ankommende Röntgenstrahlung
wird von dem direkt konvertierenden Material absorbiert und in Ladungsträger umgewandelt.
Die Ladungsträger
werden mittels eines starken elektrischen Feldes zwischen Top-Elektrode und
Einzel-Elektroden beschleunigt und in ein elektronisches Stromsignal
umgewandelt. Das starke elektrische Feld zwischen der Top-Elektrode
und den Einzel-Elektroden sorgt dafür, dass nur wenig Übersprechen
zwischen den Detektorelementen auftritt. Hierbei kommt es also im
wesentlichen zu keiner die Abbildungseigenschaften begünstigenden Pre-Sampling-Filterung.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Detektoranordnung zur Konversion von elektromagnetischer Strahlung
in elektrische Signale derart zu verbessern, dass Aliasing-Effekte
reduziert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
eine Detektoranordnung zur Konversion elektromagnetischer Strahlung
in elektrische Signale, die sensitive Bereiche, die jeweils zu einem
der elektrischen Signale korrespondieren, aufweist, und es mindestens
zwei der sensitiven Bereiche gibt, die ineinander greifen.
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Dies ist besonders vorteilhaft bei
Detektoranordnungen die keine Pre-Sampling-Filterung aufweisen, bei denen die sensitiven
Bereiche also im wesentlichen die Abtastung der Objektfunktion definieren.
Greifen die sensitiven Bereiche aber ineinander, dann gibt es Teile
eines sensitiven Bereiches, die nicht nur an Teilen eines anderen
sensitiven Bereiches anliegen, sondern diese ganz oder teilweise umgreifen
oder von diesem umgriffen werden, oder gibt es Teile sensitiver
Bereiche, die gänzlich
von Teilen eines anderen sensitiven Bereiches umhüllt werden.
Dieses Ineinandergreifen führt
zu einer weniger scharfen Begrenzung der Abtastung und damit zu
einer Reduktion der Aliasing-Effekte.
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Nach Anspruch 2 ist eine besonders
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gegeben, wenn das Ineinandergreifen
der sensitiven Bereiche mittels Verzahnung (zusammenhängendes
Ineinandergreifen) oder Verschachtelung (unzusammenhängendes Ineinandergreifen)
realisiert ist.
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Die sensitiven Bereiche werden nach
Anspruch 3 in ihren Abtasteigenschaften der Objektfunktion durch
jeweils zugeordnete sensitiven Flächen definiert, und diese sensitiven
Flächen
greifen ineinander.
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Sensitive Bereiche, die entweder
auf elektromagnetische Strahlung oder auf die Konversionsprodukte
einer zur Detektoranordnung gehörenden
Konversionsschicht sensitiv sind, werden vorteilhaft durch Photodioden
oder Elektroden realisiert, wie es in Anspruch 4 beschrieben ist.
In diesen Fällen
sind es die Oberflächen
der sensitiven Bereiche, die die Abtasteigenschaften der sensitiven
Bereiche definieren.
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In Anspruch 5 wird die vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung mit sensitiven Bereichen gleicher Größe aufgeführt. Dies
führt zu
einer Homogenisierung der Detektor-Eigenschaften (beispielsweise
Signalhöhe,
Dunkelstrom etc.). Es ist weiterhin auch von Vorteil, wenn die Form
der sensitiven Bereiche sich ändert,
denn so lassen sich Moiré-artige
Effekte vermeiden (Anspruch 6).
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Die Erfindung betrifft auch ein Röntgengerät, insbesondere
ein bildgebendes Röntgengerät, in dem
die erfindungsgemäße Detektoranordnung
verwendet wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Verfahren zur Detektierung von elektromagnetischer Strahlung.
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Die Erfindung wird im folgenden durch
mehrere Ausführungsbeispiele
und anhand von Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen
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1 schematisch
eine Anordnung von den sensitiven Bereichen zugeordneten Flächen, wie
sie dem Stand der Technik entsprechen,
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2 schematisch
eine Anordnung von sensitiven Flächen,
die ineinander verzahnt sind,
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3 schematisch
eine Anordnung von vier sensitiven Flächen, die eine vielfältige Verzahnung mittlerer
Verzahnungstiefe aufweisen,
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4 schematisch
eine Anordnung von vier sensitiven Flächen, die eine vielfältige Verzahnung von
größerer Verzahnungstiefe
aufweisen,
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5 schematisch
eine Anordnung von vier sensitiven Flächen, die eine Verzahnung mit
spitzen Verzahnungselementen aufweisen,
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6 schematisch
eine Anordnung von vier sensitiven Flächen, die eine Verzahnung aufweisen, die
nicht regelmäßig ist,
sondern Abweichungen aufweist,
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7 schematisch
eine Anordnung von neun sensitiven Flächen, deren sensitive Flächen verschachtelt
sind,
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8 schematisch
eine Anordnung von neun sensitiven Flächen, die ineinander greifen,
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9 ein
Röntgengerät, in dem
eine erfindungsgemäße Detektoranordnung
verwendet wird, und
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10 den
prinzipiellen Aufbau eines direkt konvertierenden Detektors in einem
Querschnitt.
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1 zeigt
eine 2 × 2
Anordnung von vier flächigen
sensitiven Bereichen P1, P2, die schraffiert dargestellt sind, wie
sie etwa von einem flachen Röntgendetektor
bekannt ist (siehe etwa die U.S. Patentschrift
US 6,021,173 A ), bei dem
die sensitiven Bereiche durch Photodioden realisiert sind. Die den sensitiven
Bereichen zugeordneten Flächen
P1, P2 sind die sensitiven Flächen
genannt. Eine solche Anordnung kann Teil einer größeren Matrix
sein. Die sensitiven Flächen
werden in diesem Fall durch Photodioden gebildet. Auch wenn der
Detektierungsprozess in der Photodiode sich durch eine gewisse Absorptionstiefe
auszeichnet, werden die Abtasteigenschaften durch die sensitive
Fläche
der Photodioden definiert.
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Zu jeder Photodiode gehört bei dem
Beispiel des flachen Röntgendetektors
ein Schalttransistor, der beim Auslesevorgang die auf der Kapazität der Photodiode
gespeicherte Ladung weiterleitet. Dieser Schalttransistor ist jeweils
im der Photodiode zugeordneten freien (nicht sensitiven) Bereich
S1, S2 realisiert. Daneben gibt es noch (nicht gezeichnete) Ausleseleitungen
und Bias-Spannungs-Leitungen, die zwischen den Photodioden angeordnet
sind. Wegen den zwischen den Photodioden verlaufenden Leitungen
ist es schwer, räumlich
getrennte Bereiche anzugeben, die eindeutig einem Detektorelement
zuzuordnen sind, da etwa die Zeilentreiber-Leitungen zu vielen Detektorelementen
gleichzeitig gehören.
Daher ist die mit dicken Linien gezeichnete Unterteilung in rechteckige
Bereiche C1, C2 nicht zwingend als physikalische Unterteilung in
Detektorelemente zu verstehen. Die Unterteilung zeigt allerdings,
dass die Detektorfläche
derart in konvexe (hier: rechteckige) Elemente unterteilt werden
kann, dass jeder konvexe Bereich C1, C2 die gesamte sensitive Fläche eines Detektorelementes
umhüllt.
Die Bezeichnung Detektorelement soll hier beibehalten werden für die Kombination
aus sensitivem Bereich und dazugehöriger Elektronik. Eine ebenfalls
in ihren Elementen konvexe Unterteilung lässt sich auch für Detektoren
finden, deren Detektorlinien oder – spalten zueinander verschoben
sind oder für
eine hexagonale Detektorelement-Anordnung.
Hierbei sei erwähnt,
dass die in den Figuren dargestellten sensitiven Flächen sich auch
auf einer im Raum gekrümmten
Detektorfläche befinden
können,
wie es z.B. bei Detektoranordnungen für Computertomographen der Fall
ist, die um den Fokus der Strahlungsquelle als Zentrum auf einem
Zylindermantelsegment angeordnet sind. Auch Krümmung in beiden Dimensionen
(etwa ein Kugelflächensegment)
ist erlaubt.
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Beim Auslesen eines solchen Detektors
wird von jedem Detektorelement ein elektrisches Signal ausgelesen
(etwa aus einer Sample&Hold-Stufe). Die
elektrischen Signale korrespondieren je zu einer sensitiven Fläche. Damit
ergibt sich ein zweidimensionales Datenbild, das dem durch die Detektor-MTF gefilterten
Objektbild entspricht.
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In einem auf optisch gekapselten
(z.B. mittels Reflektoren voneinander getrennten) Szintillatorkristallen
basierenden Detektor dienen die Szintillatorkristalle nicht zur
Pre-Sampling-Filterung
wie dies bei einem unstrukturierten Szintillator der Fall ist. In diesem
Fall ist eine Pre-Sampling-Filterung auch durch Ineinandergreifen
der optisch voneinander gekapselten Szintillatorkristalle realisierbar.
Die sensitiven Bereiche werden dann von den Szintillatorkristallen
gebildet und das Ineinandergreifen ist dreidimensional realisierbar.
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In 2 ist
eine Anordnung von vier sensitiven Flächen von Detektorelementen
in einer 2 × 2 Anordnung
dargestellt. Schraffiert sind die sensitiven Flächen D1, D2, D3, D4 der einzelnen
Detektorelemente gezeichnet. Hierbei ist die gesamte sensitive Fläche des
vierten (rechts unten liegenden) Detektorelementes in vier einzelne
sensitive Teilflächen
D4.1, D4.2, D4.3, D4.4 unterteilt, die z.B. aus herstellungstechnischen
Gründen
auf der Oberfläche
voneinander getrennt sind, in tiefer liegenden Lagen aber miteinander
verbunden sind. Der sensitive Bereich des vierten Detektorelementes
ist also die Gesamtheit der sensitiven Teilflächen D4.1, D4.2, D4.3, D4.4. Beim
Auslesen eines solchen Detektorelementes gibt es also kein elektrisches
Signal, das zu einer sensitiven Teilfläche zugeordnet ist, sondern
nur ein elektrisches Signal, das der gesamten sensitiven Fläche D4 =
D4.1 + D4.2 + D4.3 + D4.4 zugeordnet ist. Die geometrische Form
der sensitiven Flächen
ist für jedes
Detektorelement gleich (abgesehen von der Unterteilung in mehrere
sensitiven Teilflächen
wie für das
vierte Detektorelement eingezeichnet) und die dargestellte Anordnung
kann Teil einer größeren Detektormatrix
sein. Mit dicken Linien gezeichnet ist eine lückenlose Zerlegung der Detektorfläche in Umhüllungen
C1, C2, C3, C4 der sensitiven Flächen
D1, D2, D3, D4, bei der jede Umhüllung
die gesamte sensitive Fläche
eines einzigen Detektorelementes und nur die sensitive Fläche dieses
Detektorelementes umschließt.
Dadurch, dass die einzelnen sensitiven Flächen der verschiedenen Detektorelemente
konvexe Ausbuchtungen besitzen, die jeweils in konkave Einbuchtungen
der sensitiven Fläche
eines benachbarten Detektorelementes eingreifen (es also zu einem
Ineinandergreifen – hier:
einem verzahnten Ineinandergreifen – der sensitiven Flächen von
benachbarten Detektorelementen kommt), können die Umhüllungen
nicht mehr rein konvex ausgeformt sein. Eine Zerlegung in überlappungsfreie
konvexe Umhüllungen
wie bei 1 ist in diesem
Beispiel nicht mehr möglich.
Sind die hier dargestellten sensitiven Flächen etwa die Einzel-Elektroden
bei einem direkt konvertierenden Detektor, dann führt die
Verzahnung dazu, dass die sensitiven Flächen in den verzahnten Bereichen
die Abbildung einer harten Kante auf die beiden Detektorelemente
verteilen, die Abbildung also eine Tiefpassfilterung erfährt, was
zu dem gewünschten
Effekt der Reduktion des Aliasing führt. Die sensitiven Flächen liegen
hier erneut auf einem rechteckigen Raster (durch die gestrichelten
Linien angedeutet). Dies ist aber nicht einschränkend zu verstehen, sondern
andere Raster, z.B. hexagonale oder nicht regelmäßige Raster sollen auch unter dem
allgemeinen erfinderischen Konzept verstanden werden.
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Im Gegensatz zu beispielsweise einer
kapazitiven Kopplung zwischen benachbarten sensitiven Flächen führt das
Ineinandergreifen dazu, dass es nur in den Verzahnungsbereichen
zu einem Teilen von Signalbeiträgen
kommt, wohingegen eine kapazitive Kopplung die Signale von der gesamten
sensitiven Fläche
benachbarter Detektorelemente miteinander mischt. Letzteres entspricht
einer Filterung nach der Abtastung mit der durch die sensitive Flächen gegebenen
Abtastfunktion des Objektbildes, wodurch Aliasing-Effekte nicht
reduziert werden können.
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3 und 4 zeigen weitere Beispiele von
unterschiedlichen Verzahnungen von benachbarten sensitiven Flächen. Hierbei
sind nur noch die den sensitiven Flächen folgenden Umhüllungen
gezeigt. Dabei ist zu verstehen, das die sensitiven Flächen den
Verzahnungen der Umhüllungen
folgen, wie in 2 durch
die schraffiert eingezeichneten sensitiven Flächen gezeigt, d.h. einer konvexen
Ausbuchtung der Umhüllung
folgt auch eine konvexe Ausbuchtung der sensitiven Flächen derart,
dass es bei einem Ineinandergreifen der Umhüllungen auch zu einem Ineinandergreifen
der sensitiven Flächen kommt. 3 zeigt dann eine komplexer
verzahnte Struktur als die in 2 dargestellte
Verzahnung, und 4 zeigt
eine tiefere Verzahnung als bei 3.
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5 zeigt
Umhüllungen
von miteinander verzahnten Detektorelementen, wobei die Verzahnung
mittels dreieckiger Zähne
ausgeführt
wird. Die nicht eingezeichneten sensitiven Flächen sollen diesen Umhüllungen
wiederum folgen, sodass die sensitiven Flächen entsprechende dreieckige
Zähne aufweisen.
Natürlich
können
auch beliebige andere geometrische Formen zur Verzahnung benutzt
werden, etwa Trapezförmige
Zähne,
dreieckige Zähne
mit angerundeten Spitzen, halbreisförmige Zähne, Verzahnungen, die einer
Sinuskurve folgen etc. Auch müssen
die Verzahnungen nicht immer alle gleich ausgeführt sein, sondern es können an
den verschiedenen Seiten der Detektorelemente verschiedene Verzahnungsformen
benutzt werden, oder die Verzahnungsgeometrie ändert sich an einer Stelle
oder es gibt verschiedene Zahngeometrien nebeneinander. Auch kann
die Anzahl der Zähne
deutlich höher
sein, als hier dargestellt, oder es kann Zähne mit Widerhaken oder Verbreiterungen
(beispielsweise wie bei ineinandergreifenden Puzzleteilen) oder
weiteren Seitenzähnen
geben.
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In 6 sind
die Umhüllungen
für eine
weitere Verzahnungsausgestaltung gezeigt. Hierbei wird die Verzahnungsform
zwischen verschiedenen benachbarten Detektorelementen geändert, das
heißt, die
geometrische Form der Umhüllungen
ist nicht gleichbleibend, sondern ändert sich. Eine solche Änderung
kann in gradueller Art erfolgen (also mit nur geringen Änderungen
von Detektorelement zu Detektorelement) oder mit stärkeren Änderungen,
wobei die Änderungen
zufällig
sein können
oder einem Muster oder einer Regel folgen. Als zusätzliche Randbedingung
ist denkbar, dass die Gesamtfläche der
Umhüllung
bzw. der von der Umhüllung
eingeschlossenen sensitiven Fläche
konstant bleibt. Eine solche Änderung
der Verzahnungsgeometrie ist vorteilhaft für die Vermeidung von Moiré-artigen
Effekten aufgrund von regelmäßigen Strukturen
im Bildsignal, etwa von regelmäßigen Linienstrukturen.
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In 7 ist
eine Anordnung von neun Detektorelementen in einer 3 × 3 Anordnung
dargestellt. Anstelle von Verzahnungen wird das Ineinandergreifen
durch verschachtelte sensitiven Flächen erreicht. Zur Verdeutlichung
sind die verschiedenen zum mittleren Detektorelement gehörigen sensitiven
Flächenteile
schraffiert dargestellt. Ähnlich
wie bei den verzahnten Detektorelementen wird eine Abtastung im Bereich
des benachbarten Detektorelementes durch Verschachtelung der sensitiven
Flächen
erreicht. Hierbei ist zu verstehen, dass die Verbindung zwischen
den zu einem Detektorelement gehörigen
sensitiven Flächenteile
beispielsweise in tieferen Metalllagen erreicht wird. Beispielhaft
ist eine solche Verbindung V1 der auf der Oberfläche nicht zusammenhängenden
Flächenteile
für die
sensitiven Flächenteile
D1.1 und D1.3 gestrichelt eingezeichnet. Die Verschachtelung wird
erreicht, indem die sensitiven Flächen freie Bereiche aufweisen,
in denen sensitive Flächenteile
von benachbarten Detektorelementen realisiert werden. Neben dem
in diesem Beispiel großen
sensitiven Flächenteil
D1.1 des mittleren Detektorelementes gibt es weitere zu diesem Detektorelement
gehörige
sensitive Flächen
D1.2, D1.3, die in korrespondierenden freien Bereichen der sensitiven Flächen D2.1
benachbarter Detektorelemente realisiert sind. Dementsprechend gibt
es in dem sensitiven Flächenteil
D1.1 des mittleren Detektorelementes freie Bereiche, in denen sensitive
Flächenteile D2.2
benachbarter Detektorelemente realisiert sind. Im Gegensatz zu dem
Ineinandergreifen durch Verzahnung kann so auch ein Signalabgriff
innerhalb des übernächsten Detektorelementes
realisiert werden, indem es dort einen freien Bereich gibt, in dem ein
sensitiver Flächenteil
realisiert ist, der mit dem entsprechenden übernächsten Nachbarn verbunden ist.
Auch bei diesem Beispiel des Ineinandergreifens ist eine lückenlose
Unterteilung der Detektorfläche
in konvexe Umhüllungen,
die jeweils nur die gesamten sensitiven Flächenteile eines Detektorelementes
umschließen
nicht möglich.
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Wie bei den Verzahnungen ist auch
hierbei zu verstehen, dass die Verschachtelung durch unterschiedliche
geometrisch ausgeformte freie Bereiche und darin realisierte sensitive
Flächen
benachbarter Detektorelemente ausgeführt werden kann, wie auch die
Art der Verschachtelung variieren kann etc. Weiterhin können Verzahnung
und Verschachtelung auch miteinander kombiniert werden.
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In 8 wird
eine Verschachtelung bei einer 3 × 3 Anordnung von Detektorelementen
dargestellt, bei der es keine vollständigen umschlossenen freien Bereiche
in den sensitiven Flächen
der Detektorelemente gibt, sondern Aussparungen, in denen sensitive
Flächenteile
von benachbarten Detektorelementen realisiert sind. Deutlich gemacht
ist dies für
das mittlere Detektorelement, dessen sensitiven Flächenteile
schraffiert dargestellt sind. Wären
die freien Bereiche benachbarter sensitiver Flächen gegeneinander verschoben,
so gäbe
es jeweils eine Umhüllung
der sensitiven Flächen
der Detektorelemente derart, dass die Verzahnungen Widerhaken aufwiesen,
das also zwei verzahnte Detektorelemente nicht mehr innerhalb der
Detektorfläche
auseinander gezogen werden könnten.
Dies zeigt den fließenden Übergang
zwischen Verzahnung und Verschachtelung.
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9 zeigt
ein typisches bildgebendes Röntgensystem,
in dem eine erfindungsgemäße Detektoranordnung
eingesetzt werden kann. Es gibt eine Röntgenquelle RS, die einen auf
dem Patiententisch PT liegenden Patienten mittels emittierter Röntgenstrahlung
durchleuchtet. Die von Patiententisch PT und Patient nicht absorbierte
Strahlung wird mit dem Röntgendetektor
XD in eine Abbildung umgesetzt, die etwa auf einem Monitor dargestellt werden
kann oder in ein Hospital-Datenbanksystem eingespeist werden kann.
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10 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch die wesentlichen drei Elemente
eines Detektors mit direkt konvertierendem Material. Auf der Röntgeneingangsseite
liegt eine unstrukturierte Top-Elektrode TE, die auf das direkt
konvertierende Material DC (etwa CZT – Cadmium-Zink-Tellurid, CdTe,
PbO, PbI2, HgI2 oder
amorphes Selen a-Se) aufgebracht wird. Auf der Unterseite des direkt
konvertierenden Materials befinden sich die einzelnen Elektroden
DE. Zwischen Top-Elektrode TE und den Einzel-Elektroden DE liegt
eine Spannung U derart an, dass Ladungsträger, die durch Absorption von
Röntgenstrahlung
erzeugt werden, beschleunigt werden und ein elektrisches Signal
erzeugen, wobei eine geringe seitliche Drift der Ladungsträger kaum
zu einer Pre-Sampling-Filterung
beiträgt.
Ein entstehender Stromfluss kann dann beispielsweise auf einer Kapazität gespeichert
werden, um in einem gegebenen Zeitrhythmus ausgelesen zu werden.