DE19643644C1 - Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektorarrays und Verwendung eines solchen Strahlungsdetektorarrays - Google Patents

Description

Für den quantitativen Nachweis von Röntgen- und Gammastrah­ lung werden bei mittleren Quantenenergien von 10 bis 150 keV traditionell gasgefüllte Ionisationsröhren oder Festkörper­ szintillatoren im Verbund mit Photomultiplier-Röhren oder Halbleiterphotodioden eingesetzt. Während im ersten Fall die ionisierende Wirkung von Röntgenstrahlung direkt zum Nachweis der dadurch erzeugten elektrischen Ladungen genutzt wird, dienen im zweiten Fall die Leuchteigenschaften von Festkör­ perleuchtstoffen dazu, die Röntgenstrahlung zunächst in nie­ derenergetische und insbesondere sichtbare Strahlung umzuwan­ deln. Diese kann dann über einen lichtempfindlichen Film oder einen Strahlungsdetektor für sichtbares Licht nachgewiesen werden.

Festkörperdetektoren werden als Einzelelemente oder als li­ neare Arrays eingesetzt. Zweidimensionale Festkörperdetekto­ ren werden hergestellt, indem flächige Leuchtstoffplatten oder -schichten auf einen elektronischen Bildsensor, zum Bei­ spiel auf ein Photodiodenarray aufgebracht werden. Nachteilig an dieser Methode ist, daß sich das Lumineszenzlicht, das im Leuchtstoff durch die absorbierte hochenergtische Strahlung erzeugt wurde, im Leuchtstoff ungehindert nach allen Richtun­ gen ausbreiten kann. Dadurch wird ein Strahlungsquant nicht nur am Ort der Erzeugung sondern auch in benachbarten Berei­ chen des Bildsensors bzw. des Photodetektors nachgewiesen. Dies führt am Ort des Strahlungseinfalls zu einer Signaler­ niedrigung im Photodetektor und gleichzeitig zu einer ent­ sprechenden Erhöhung der Signale der Nachbardetektoren, was eine schlechte Bildauflösung bewirkt. Da zur vollständigen Absorption harter Röntgenstrahlung eine größere Absorpti­ onstiefe und damit eine größere Schichtdicke der Leuchtstoff­ schicht benötigt wird, wirkt sich diese durch Übersprechen verschlechterte Bildauflösung bei harter Röntgenstrahlung be­ sonders schwerwiegend aus.

Aus der US-PS 5 059 800 ist ein zweidimensionaler Mosaikde­ tektor bekannt, der aus einem Photodetektorarray und einem optisch angekoppelten Szintillatormosaik besteht. Dieses Szintillatormosaik besteht aus Leuchtstoffeinzelelementen, die durch Sägen einer Leuchtkeramikplatte erzeugt und durch Einbringen einer Reflektormasse aus Epoxidharz und Titanoxid­ füllung optisch separiert werden. Das Einbringen der Reflek­ tormasse in durch Sägen erzeugte Kerben in der Leuchtstoffke­ ramikplatte erfolgt nachträglich und erfordert hohe Schnitt­ breiten auf zumindest einer Seite der Keramikplatte. Dies führt zu unterschiedlich großen Lateralflächen und zu unter­ schiedlichen Leuchtstoffrasterungen auf Ober- und Unterseite der Leuchtstoffkeramikplatte. Die auf einer Seite nur dünnen und diffusen Reflektorschichten erlauben eine nur unvollstän­ dige Unterdrückung des optischen Übersprechens zwischen den einzelnen Elementen. Die dickeren Reflektorschichten auf der anderen Seite der Leuchtstoffkeramikplatte verringern den An­ teil der aktiven Leuchtstofffläche an der Gesamtfläche des Detektors. Durch die Sägetechnik kann außerdem der Abstand der Leuchtstoffdetektorelemente nicht beliebig klein gewählt werden. Neben dem ungünstigen Flächennutzungsgrad weist der Mosaikdetektor auch einen ungünstigen Volumennutzungsgrad auf, da hohe Anteile des Detektorvolumens nicht zur Absorpti­ on der einfallenden hochenergetischen Strahlung geeignet sind. Beide Effekte zusammen führen zu einem geringeren Wir­ kungsgrad des Mosaikdetektors gegenüber einem unstrukturier­ ten Festkörperdetektor.

Aus der DE 38 29 912 A1 ist ein Mehrelementstrahlungsdetektor bekannt, der mehrere stäbchenförmige, optisch voneinander ge­ trennte Szintillatorelemente aufweist, auf deren Oberfläche jeweils eine Photodiode hergestellt ist. Das Herstellungsverfahren für den Detektor weist die ersten drei Verfahrensschritte des Anspruchs 1 auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörperstrahlungsdetektors anzugeben, mit dem sich ein Strahlungsdetektorarray mit hoher Auflösung und hohem Wirkungsgrad herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von Leuchtstoffplatten ausgegangen, aus denen durch Zersägen die einzelnen Leucht­ stoffpixel separiert werden, bei dem die Seitenflächen der Pixel mit Reflektorschichten und/oder Kollimatorschichten versehen werden und bei dem die Pixel zu einer Pixelplatte verbunden werden. Dabei ist es jedoch nicht erforderlich, daß die Leuchtstoffpixel einzeln gehandhabt werden. Vielmehr wer­ den die Reflektorschichten stets auf plattenförmigen Leucht­ stoffkörpern aufgebracht, während die Sägeprozesse an lami­ nierten Stapeln solcher plattenförmiger Leuchtstoffkörper durchgeführt werden. Zur Herstellung einer Pixelplatte sind also im wesentlichen zwei Laminierschritte erforderlich, an die sich jeweils ein Sägeschritt anschließt. Als Produkt der Sägeschritte werden stets plattenförmige Körper erhalten, die relativ zu einzelnen Leuchtstoffpixeln einfacher zu handhaben sind und die sich einfach vergüten oder weiterbehandeln las­ sen.

Das Aufbringen der Reflektorschichten erfolgt auf den relativ großen Oberflachen der plattenförmigen Leuchtstoffkörper. Auf diese Weise lassen sich die Reflektorschichten in hoher Qua­ lität und Homogenität herstellen. Die Schichtdicken der Re­ flektorschichten lassen sich minimieren, Schichtqualität und Schichthomogenität können optimiert werden. Auf diese Weise wird eine Pixelplatte und in der Folge ein Strahlungsdetek­ torarray erhalten, das sowohl einen hohen Flachen- als auch Volumenanteil effektiv nutzbaren Leuchtstoffs aufweist und daher einen hohen Wirkungsgrad zeigt.

Ein jeder der Verfahrensschritte kann mit hoher Genauigkeit und daher auch mit guter Reproduzierbarkeit durchgeführt wer­ den. So ist es möglich, eine Pixelplatte mit äußerst gleich­ mäßiger und homogener Rasterung herzustellen, wobei die Ra­ sterung exakt an die Rasterung des Photodetektorarrays ange­ paßt werden kann. Durch Verbinden des Photodetektorarrays mit der Pixelplatte wird ein fertiger Strahlungsdetektor erhal­ ten.

Zusätzliche Verbesserungen bezüglich der Güte der Oberflächen und der auf zubringenden Schichten werden erzielt, wenn nach jedem Sägeschritt und/oder vor jedem Laminierschritt die Oberflächen einer zusätzlichen Oberflächenbehandlung unterzo­ gen werden. Dabei wird (falls nötig) eine besonders ebene Oberfläche erzielt und in der Oberfläche eine definierte Rau­ higkeit eingestellt. Entsprechende Behandlungsschritte zum Einebenen und Glätten der Oberflächen umfassen zumindest ei­ nen der Schritte Atzen, Schleifen, Läppen oder Polieren. Die­ se zusätzlichen Behandlungsschritte ermöglichen es, die Säge­ prozesse relativ grob durchzuführen und die erhaltenen plat­ tenförmigen Leuchtstoffkörper erst hinterher bezüglich der gewünschten Abmessungen und der gewünschten Oberflächenbe­ schaffenheit anzupassen. Außerdem wird die Maßgenauigkeit der Pixelplatte bezüglich des gewünschten Rasters verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das er­ findungsgemäße Verfahren die zusätzliche Erzeugung einer Kol­ limatorschicht, mit der die anfallende Röntgen- oder Gammastrahlung kollimiert und das Übersprechen zwischen ein­ zelnen Pixeln oder Pixelzeilen durch gestreute Röntgen- oder Gammaquanten unterdrückt wird. Die Kollimatorschichten werden auf den Hauptoberflächen der Leuchtstoffplatten und/oder der Stäbchenplatten erzeugt. Dabei ist es möglich, eine Kolli­ matorschicht auf jede der beiden beim Laminieren miteinander zu verklebenden Hauptoberflächen aufzubringen. Ausreichend ist es jedoch, jeweils nur auf einer der zu verklebenden Oberflächen eine Kollimatorschicht aufzubringen.

Die Kollimatorschicht wird über den Reflektorschichten er­ zeugt. Möglich ist es jedoch auch, eine Reflektorschicht mit Kollimatoreigenschaften zu verwenden, zum Beispiel eine spie­ gelnde Metallschicht eines Schwermetalls oder eine diffus re­ flektierende Keramikschicht, die ein schweres Element umfaßt.

Die Kollimatorschicht kann bündig mit der Oberfläche der Leuchtstoff- oder Stäbchenplatte in einer Schichttechnik auf­ gebracht werden. Möglich ist es jedoch auch, eine Kollimator­ folie oder eine sonstige dünne vorgefertigte Schicht auf zu­ mindest eine der Hauptoberflächen aufzubringen. Dabei ist es möglich, daß die Kollimatorschicht eine größere Fläche auf­ weist als die Leuchtstoff- oder Stäbchenplatten, zwischen die sie einlaminiert werden. Läßt man die Kollimatorschicht ein­ seitig am Plattenstapel und/oder am Stäbchenblock überstehen, wird auf diese Weise eine Pixelplatte erhalten, bei der ent­ weder einzelne Pixelzeilen durch überstehende Kollimator­ schichten getrennt sind.

Als Leuchtstoff sind monokristalline, polykristalline oder keramische Stoffe geeignet, die hochenergetische Strahlung unter Erzeugung von Lumineszenzstrahlung absorbieren. Vor­ zugsweise besitzen als Leuchtstoffe geeignete Verbindungen eine gute Absorption für hochenergetische Strahlung und um­ fassen daher insbesondere Verbindungen von Elementen mit ho­ hen Ordnungszahlen. Vorzugsweise weist ein Leuchtstoff einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von absorbiert er hochenergetischer Strahlung in Lumineszenzstrahlung auf. Vor­ zugsweise weist der Leuchtstoff eine hohe Durchlässigkeit für das Lumineszenzlicht auf und ist für die Wellenlänge der Lu­ mineszenzstrahlung daher transluzent bis transparent. Für schnelle Strahlungsdetektoren bzw. Strahlungsdetektorarrays sind Leuchtstoffe von Vorteil, bei denen die Lumineszenz­ strahlung rasch abklingt. Vorzugsweise werden Leuchtstoffe eingesetzt, die ein schnelles und lineares Ansprechen auf einfallende hochenergetische Strahlung zeigen.

Beispiele für solche Leuchtstoffe sind mit Natrium oder Thal­ lium dotierte Alkalihalogenide, beispielsweise mit Thallium dotiertes Cäsiumiodid; Zinkwolframat, Cadmiumwolframat, Zinksilikat mit Mangan- oder Wismutdotierung, Gadoliniumoxid und Gadoliniumoxisulfid, jeweils dotiert mit Seltenerdelemen­ ten, Yttriumoxid mit Europiumdotierung, Kalziumfluorphosphat mit Antimon- und Mangandotierung sowie prinzipiell weitere bekannte oder auch noch unbekannte Leuchtstoffe.

Als Reflektorschichten sind diffuse Reflektorschichten, me­ tallisch glänzende Reflektorschichten oder dielektrische Schichtenfolgen mit Reflexionsverhalten geeignet. Besonders geeignet wegen ihres guten Reflexionsverhaltens sind diffuse Reflektorschichten, beispielsweise auf der Basis von weißen Pigmenten. Diese Schichten zeigen bereits ab einer Schicht­ dicke von 50 bis 150 µm eine hohe Reflexion. Geeignete Mate­ rialien für diffuse Reflektoren sind daher beispielsweise Ti­ tanoxid TiO₂, Bleisulfat PbSO₄, Bariumsulfat BaSO₄, Bariumti­ tanat BaTiO₃ oder Aluminiumoxid Al₂O₃. Die Reflektorschicht kann körnige Pigmente enthalten, die in einem Binder suspen­ diert sind. Als Binder geeignet sind für die Lumineszenz­ strahlung transparente, gut aushärtbare Polymere, die gegen die hochenergetische Strahlung stabil sind oder zumindest keine dosisabhängige Verfärbung zeigen. Vorzugsweise werden als Reflektorschichten mit diffusen Reflektoren jedoch kera­ mische Schichten oder Folien eingesetzt. Deren Reflexionsver­ halten ist abhängig von der Porengröße und kann mit herkömm­ lichen keramischen Verfahren gut eingestellt werden.

Metallisch glänzende oder spiegelnde Reflektorschichten be­ stehen aus dünnen Metallspiegeln, beispielsweise aus ca. 1 um Silber-, Palladium- oder Aluminiumschichten. Solche Schichten lassen sich in einfacher Weise und unter kontrollierten Be­ dingungen aufdampfen oder aufsputtern. Dabei ist es möglich, auch solche Metalle für metallisch glänzende Reflektorschich­ ten einzusetzen, die beim Sputtern eine chemische Reaktion mit dem Leuchtstoff zeigen, beispielsweise eine silberhaltige Reflektorschicht über einem Gadoliniumoxisulfid-Leuchtstoff. Dazu wird vor dem Abscheiden der Reflektorschicht eine dünne Haftvermittler- und/oder Barriereschicht aus einem inerten Material erzeugt, beispielsweise eine dünne Siliziumoxid­ schicht.

Aus der Vergütung optischer Oberflächen und Gläser sind eine Reihe wellenlängenabhängiger Reflektorschichten bekannt, die auf Interferenzeffekten beruhen und somit wesentlich von der Schichtdicke abhängig sind. Durch Kombination mehrerer sol­ cher dielektrischer Schichten unterschiedlicher Schichtdicke ist es möglich, für mehrere Wellenlängen oder einen gewissen Wellenlängenbereich gute Reflexionseigenschaften zu erzeugen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden unterschiedliche Reflektormaterialien für die Reflektorschicht kombiniert. Ei­ ne bevorzugte Reflektorschicht besteht zum Beispiel aus einer Dreifachschicht diffuser Reflektor/metallischer Reflek­ tor/diffuser Reflektor. Während die diffusen Reflektorschich­ ten hier ausschließlich zur Erhöhung der Lichtausbeute an Lu­ mineszenzlicht dienen, verhindert die dazwischenliegende me­ tallische Reflektorschicht die Transmission des Lumineszenz­ lichts über die Pixelgrenzen hinweg und damit ein Überspre­ chen benachbarter Strahlungsdetektorelemente bzw. einzelner Leuchtstoffpixel. In einer solchen Dreifachreflektorschicht ist es möglich, bei gleicher Reflexionswirkung die Schicht­ dicken der Einzelschichten zu reduzieren.

Das Laminieren der plattenförmigen Leuchtstoffkörper (Leuchtstoffplatten oder Stäbchenplatten) erfolgt mit Hilfe eines transparenten und gegen die hochenergetische Strahlung stabilen Klebstoffes. Dieser kann ein, einen thermoplasti­ schen Kunststoff umfassender Heißkleber sein. Vorzugsweise werden jedoch vollständig aushärtende ein- oder mehrkomponen­ tige Reaktionsharze eingesetzt, die thermisch und/oder durch Strahlung härtbar sind. Geeignete Klebstoffe sind beispiels­ weise aus der Klasse der zweikomponentigen Epoxidharze ausge­ wählt.

Auch die Verbindung der Pixelplatte mit dem Photodetektorar­ ray kann durch Kleben erfolgen, wobei derselbe Klebstoff wie für den Laminierprozeß der einzelnen Stapel verwendet werden kann. Da die Oberfläche der zu verklebenden Pixelplatte durch zusätzliche Behandlungsschritte ausreichend plan und glatt ausgestaltet werden kann, ist zum Verkleben mit dem Photode­ tektorarray eine dünne Klebstoffschicht von beispielsweise 5 bis 10 um Dicke ausreichend. Da die Klebstoffschicht zwischen Pixelplatte und Photodetektorarray über sämtliche Pixel und Photodetektorelemente verläuft, ist bei geklebten Strahlungs­ detektoren prinzipiell durch Streuung oder Brechung an den Kanten der Leuchtstoffpixel bzw. Leuchtstoffelemente ein Übersprechen zwischen einzelnen Detektorelementen möglich. Da dieses Übersprechen mit größer werdender Schichtdicke der Klebstoffschicht zunimmt, ist es bei einem mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren hergestellten Strahlungsdetektor wegen der minimalen Schichtdicke nur sehr gering.

Eine bevorzugte Verwendung findet ein erfindungsgemäß herge­ stelltes Strahlungsdetektorarray in der Computertomographie. Dort werden bislang nur Detektorzeilen eingesetzt, die aus in <p-Richtung hintereinander angeordneten einzelnen Detektorele­ menten bestehen, wobei die Einzeldetektoren jeweils wieder durch Reflektoren und/oder Kollimatoren gegen Übersprechen geschützt sind. Bekannte Detektorzeilen sind zum Beispiel mo­ dulartig aus Zeilen von beispielsweise 16 Einzeldetektoren mit einer Größe von jeweils 20 × 1 × 1,5 mm³ aufgebaut. Der Strahlungsdetektor eines Computertomographen umfaßt dabei mehrere Module, die polyedrisch angeordnet einem Kreisbogen angenähert sind. In einer einzigen Röntgenaufnahme wird dabei mit einem in ϕ-Richtung aufgefächerten Röntgenstrahl eine Auflösung erhalten, die proportional zur Dimensionierung und Anzahl der Einzeldetektorelemente ist. Mit den genannten Com­ putertomographen können Details bis ca. 1 mm Durchmesser auf­ gelöst werden. Eine Auflösung vertikal zur ϕ-Richtung wird bei Computertomographen heute durch Röntgenblendensysteme er­ reicht. Durch das Aufnehmen von mehreren Schichtbildern oder durch sogenannte Spiralscans können ganze Volumensegmente er­ faßt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun Strahlungsde­ tektoren erhalten, die bereits bei einmaliger Röntgenbestrah­ lung eine Volumenauflösung beziehungsweise das Aufnehmen meh­ rerer Schichtaufnahmen gleichzeitig ermöglichen. Vorteilhafte erfindungsgemäße Strahlungsdetektorarrays umfassen beispiels­ weise 2 bis 80 Detektorzeilen. Die Anzahl der Zeilen ist da­ bei im wesentlichen durch die elektrische Ansteuerung des Photodetektorarrays begrenzt, die ohne allzu großen Verlust an aktiver Detektorfläche auf der Oberfläche des Photodetek­ torarrays erfolgen soll. Prinzipiell ist es jedoch möglich, die Pixelplatte in einer beliebig großen Matrix zu erzeugen und mit einer entsprechenden Matrix bzw. einem entsprechend großen Photodetektorarray zu verbinden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Stäbchenblock aus unterschiedlich dicken Stäbchenplatten zusammengefügt. Dies ermöglicht das Herstellen einer Pixelplatte bzw. eines Strahlungsdetektorarrays mit gleichbleibender Teilung in ϕ- Richtung, aber variierender Teilung in dazu vertikaler Rich­ tung. Damit können spezielle Aufnahmetechniken realisiert werden, die eine variable Bildauflösung ermöglichen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen neun Figuren nä­ her erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen anhand schematischer perspektivi­ scher Darstellungen Verfahrensstufen bei der Herstellung einer Pixelplatte.

Die Fig. 5 und 6 zeigen fertige Strahlungsdetektorarrays anhand schematischer Querschnitte.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen anhand schematischer perspektivi­ scher Darstellungen Verfahrensstufen bei der Herstellung einer Pixelplatte mit überstehendem Kollimator.

Fig. 1 stellt eine Leuchtstoffplatte LP dar, die beidseitig auf den xz-Hauptflächen mit einer ersten Reflektorschicht RS1 beschichtet ist. Die Leuchtstoffplatte LP kann ein kerami­ scher oder kristalliner Leuchtstoff sein, dessen Hauptober­ flächen vor dem Aufbringen der Reflektorschichten RS1 durch eine Oberflächenkonditionierung eingeebnet und bis zu einer definierten Rauhigkeit geglättet wurden, beispielsweise durch Läppen oder Polieren.

Möglich ist es jedoch auch, nur eine Oberfläche der Leucht­ stoffplatte LP mit einer Reflektorschicht RS1 zu versehen.

Mehrere der mit Reflektorschichten RS1 beschichteten Leucht­ stoffplatten LP werden in y-Richtung zu einem Plattenstapel PS gestapelt und mit Hilfe eines Klebstoffs miteinander ver­ klebt. Fig. 2 zeigt diesen Plattenstapel, bei dem zur besse­ ren Übersichtlichkeit auf die Darstellung der Reflektor­ schichten RS1 und der Klebstoffschichten verzichtet wurde.

Parallel zur xy-Ebene wird der Plattenstapel PS nun in mehre­ re Stäbchenplatten zersägt. Eine der möglichen Schnittlinien S1 ist in der Fig. 2 dargestellt.

Die xy-Hauptoberflächen der Stäbchenplatten SP werden nun in ähnlicher Weise wie die Hauptoberflächen der Leuchtstoffplat­ ten behandelt, um eine plane und glatte Oberfläche definier­ ter Rauhigkeit zu erhalten. Anschließend werden die beiden xy-Hauptoberflächen der Stäbchenplatten mit zweiten Reflek­ torschichten RS2 beschichtet. Mehrere der so beschichteten Stäbchenplatten SP werden anschließend zu einem Stäbchenblock SB verbunden, beispielsweise durch Verkleben. Fig. 3 zeigt einen solchen Stäbchenblock und davon beabstandet zusätzlich eine mit Reflektorschichten RS2 beschichtete Stäbchenplatte SP. Parallel zur yz-Ebene wird der Stäbchenblock nun in Pi­ xelplatten PP zersägt. Eine der möglichen Schnittlinien S2 ist in der Fig. 3 angedeutet.

In Fig. 4 ist eine fertige Pixelplatte PP schematisch darge­ stellt, die hier ein annähernd gleichmäßiges Raster bei der Unterteilung in einzelne Pixel aufweist. Je nach Anwendungs­ fall ist es jedoch auch möglich, für die Pixelplatte PP un­ terschiedliche Rastermaße in y- und z-Richtung zu wählen. Möglich ist es auch, die Rasterung in z-Richtung innerhalb einer Pixelplatte zu variieren und beispielsweise ein in z- Richtung ansteigendes Rastermaß (Pixelbreite) zu wählen.

Die Pixelplatten PP können nun auf ihren yz-Hauptoberflächen erneut oberflächenbehandelt werden, da diese Oberflächen die Strahlungseinfallsfläche und die Lichtaustrittsfläche des späteren Strahlungsdetektorarrays darstellen. Zusätzlich kann eine der Hauptoberflächen, die die spätere Strahleneintritts­ fläche darstellt, mit einer weiteren Reflektorschicht (in Fig. 4 nicht dargestellt) versehen werden, wobei diese Reflek­ torschicht RS3 für die nachzuweisende hochenergetische Strah­ lung transparent ist.

Zur Fertigstellung des Strahlendetektorarrays wird die so vorbehandelte Pixelplatte mit einem Photodetektorarray ver­ bunden und beispielsweise mit Hilfe einer dünnen Klebstoff­ schicht KS auf diese aufgeklebt. Pixelplatte PP und Photode­ tektorarray PDA weisen eine identische Rasterung auf, wobei jedoch der Querschnitt der einzelnen Pixel P und der der ein­ zelnen Photodetektoren PD voneinander abweichen kann.

Fig. 5 zeigt es fertiges Strahlungsdetektorarray anhand ei­ nes schematischen Querschnitts, wobei hier die xy-Ebene ge­ wählt wurde. Der Querschnitt in der xz-Ebene kann identisch sein, kann jedoch auch beispielsweise im Rastermaß abweichen. Möglich ist es auch, daß die Stäbchenplatten SP mit zweiten Reflektorschichten RS2 versehen werden, die von den ersten Reflektorschichten RS1 der Leuchtstoffplatten LP unterschied­ lich sind. Der Unterschied kann dabei sowohl in der Art des Reflektormaterials als auch in der Zusammensetzung der Re­ flektorschicht liegen, wobei beispielsweise die zweite Re­ flektorschicht RS2 zusätzliches Kollimatormaterial oder eine weitere Reflektorschicht beinhalten kann. In Fig. 6 ist ein weiteres Strahlungsdetektorarray anhand eines schematischen Querschnitts durch die xz-Ebene dargestellt. Im Unterschied zu dem in Fig. 5 dargestellten Strahlungsdetektorarray sind hier die einzelnen Pixel durch zwei Reflektorschichten RS2 und eine dazwischenliegende Kollimatorschicht KOL voneinander getrennt. Die Kollimatorschicht KOL umfaßt die Verbindung ei­ nes Elements mit höherer Ordnungszahl, das eine hohe Absorp­ tion für hochenergetische Strahlung aufweist. Durch besondere Ausgestaltung der Kollimatorschicht, beispielsweise als grob­ porige Keramikschicht kann diese Kollimatorschicht KOL als weitere Reflektorschicht dienen. Eine geeignete Kollimator­ schicht kann auch eine metallische Schicht eines absorbieren­ den Elements umfassen, die dann wiederum gleichzeitig eine metallisch spiegelnde Reflektorschicht darstellt.

Wie bereits erläutert, können die Querschnitte gemäß der Fig. 5 und 6 Querschnitte ein und desselben oder unter­ schiedlicher Strahlungsdetektorarrays darstellen. Möglich ist es auch, daß ein Strahlungsdetektorarray in beiden Schnit­ tebenen xy und xz einen identischen Aufbau aufweist, wobei dieser beispielsweise wie in Fig. 5 oder wie in Fig. 6 dar­ gestellt aussehen kann.

Fig. 7: In einer Abwandlung der Erfindung wird eine aus dem Plattenstapel PS (siehe Fig. 2) gesägte Stäbchenplatte SP auf einem blockförmigen Hilfsträger HB so befestigt, daß zwi­ schen Stäbchenplatte SP und Hilfsträger HB eine ausreichend feste aber dennoch wieder lösbare Verbindung entsteht. Ent­ lang von Schnittlinien S3 parallel zur zy Ebene werden aus der Anordnung nun Pixelzeilenplatten PZP herausgesägt, die aus je einem plattenförmigen Hilfsträger HP und der lösbar darauf befestigten Pixelzeile PZ bestehen.

Fig. 8: Mehrere solcher Pixelzeilenplatten PZP werden nun abwechselnd mit Schichten oder Folien aus Kollimatormaterial KS zu einem Block verbunden, beispielsweise durch Laminieren oder Verkleben (in der Figur nicht maßstäblich dargestellt).

Fig. 9: Die plattenförmigen Hilfsträger HP werden nun aus dem Block herausgelöst. Es verbleibt eine Anordnung, bei der zwischen zueinander parallelen Pixelzeilen PZ überstehende Kollimatorschichten KS angeordnet sind. Auch diese Anordnung läßt sich zu einem Strahlendetektorarray weiter verarbeiten, zum Beispiel analog dem bereits in Verbindung mit den Fig. 5 und 6 beschriebenen Verfahren.

Das erfindungsgemäß hergestellte Strahlendetektorarray ist insbesondere für die Computertomographie geeignet. Da dort hohe Auflösungen gewünscht werden, ist das Verfahren zusätz­ lich auf eine optimale Rastergröße für die Computertomogra­ phie optimiert. Die Pixelgrößen bzw. das Rastermaß in y- Richtung, die der ϕ-Richtung herkömmliche Detektorzeilen ent­ spricht, wird dabei im Bereich von ca. 0,5 bis 2 mm gewählt. Vertikal zur ϕ-Richtung, was der erfindungsgemäßen zweiten Dimension des Strahlungsdetektorarrays entspricht, kann das Rastermaß größer sein und hat beispielsweise 0,5 bis 8 mm Ra­ sterabstand. Die x-Dimension parallel zum Strahlungseinfall wird in Abhängigkeit von der Absorptionslänge der nachzuwei­ senden Strahlung im verwendeten Leuchtstoff gewählt. Für eine Gadoliniumoxisulfidkeramik, wie sie für die Computertomogra­ phie besonders geeignet ist, beträgt eine der Absorptionslän­ ge entsprechende Dicke der Pixelplatte (in x-Richtung) ca. 1,5 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf Strah­ lungsdetektorarrays für die Computertomographie beschränkt. Vielmehr können auch Strahlungsdetektorarrays mit anderen Leuchtstoffen und anderen Rastermaßen von beispielsweise bis zu 20 mm hergestellt werden, die für unterschiedlichste tech­ nische Zwecke geeignet sind, beispielsweise zum Durchleuchten von verschlossenen Behältern oder größeren Gegenständen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektorarrays für hochenergetische Strahlung mit folgenden Schritten:

• - Leuchtstoffplatten (LP) werden an den beiden gegenüberlie­ genden in der xz-Ebene eines x, y, z-Koordinatensystems liegenden xz-Hauptoberflächen mit einer ersten Reflektor­ schicht (RS1) versehen
• - mehrere Leuchtstoffplatten (LP) werden mit den Reflektor­ schichten (RS1) zueinander weisend gestapelt und mit Hilfe eines Klebemittels zu einem Plattenstapel (PS) verklebt
• - der Plattenstapel (PS) wird parallel zur xy-Ebene des Koor­ dinatensystems in mehrere Stäbchenplatten zersägt
• - die Stäbchenplatten (SP) werden an allen zu den Sägeflächen parallelen Oberflächen mit einer zweiten Reflektorschicht (RS2) versehen
• - mehrere mit Reflektorschichten (RS2) versehene Stäbchen­ platten (SP) werden mit den zuletzt erzeugten Reflektor­ schichten (RS2) zueinander weisend entlang der z-Richtung des Koordinatensystems gestapelt und mit Hilfe eines Klebe­ mittels zu einem Stäbchenblock (SB) verklebt
• - aus dem Stäbchenblock (SB) werden parallel zur yz-Ebene des Koordinatensystems Pixelplatten gesägt
• - die Pixelplatten (PP) werden mit Photodetektorarrays (PDA) zu Strahlungsdetektorarrays verbunden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Hauptoberflächen der Pixelplatten (PP) sowie der Leuchtstoffplatten (LP) und der Stäbchenplatten (SP) vor dem Aufbringen der Reflektorschichten (RS) so behandelt werden, daß sie eben sind und eine definierte Rauhigkeit aufweisen, und wobei diese Behandlung zumindest einen der Schritte Ät­ zen, Schleifen, Läppen oder Polieren umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Reflektorschichten (RS) metallische Spiegel­ schichten aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem diffus reflektierende Reflektorschichten (RS) aufge­ bracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem über zumindest einer von erster Reflektorschicht (RS1) und zweiter Reflektorschicht (RS2) eine weitere Reflek­ torschicht oder eine hochenergetische Strahlung absorbierende Kollimatorschicht (KOL) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Kollimatorschicht (KOL,KS) aufgebracht wird, die eine Verbindung eines schweres Elements umfaßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem als Kollimatorschicht (KOL,KS) und/oder Reflektor­ schicht (RS) eine keramische Schicht aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Stäbchenblock (SB) aus mehreren Stäbchenplatten (SP) unterschiedlicher Dicke gefertigt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Verbinden der Pixelplatte (PP) mit dem Photede­ tektorarray (PDA) durch Verkleben erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Pixelplatte (PP) mit einem Photodetektorarray (PDA) von gleicher Rasterung verbunden wird, wobei sich je­ doch die aktiven Flächen der einzelnen Leuchtstoff-Pixel (P) von den aktiven Flächen der einzelnen Photodetektoren (PD) um 2 bis 10 Prozent unterscheiden.

11. Verwendung eines Strahlungsdetektorarrays, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, als Detektor in der Compu­ tertomographie.