[go: up one dir, main page]

WO2012168057A2 - Strahlungsdetektor und bildgebendes system - Google Patents

Strahlungsdetektor und bildgebendes system Download PDF

Info

Publication number
WO2012168057A2
WO2012168057A2 PCT/EP2012/059388 EP2012059388W WO2012168057A2 WO 2012168057 A2 WO2012168057 A2 WO 2012168057A2 EP 2012059388 W EP2012059388 W EP 2012059388W WO 2012168057 A2 WO2012168057 A2 WO 2012168057A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrons
scintillator
microchannel plate
photocathode
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/059388
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012168057A3 (de
Inventor
Harry Hedler
Timothy Hughes
Martin Spahn
Stefan Wirth
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 AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to US14/124,713 priority Critical patent/US9097808B2/en
Publication of WO2012168057A2 publication Critical patent/WO2012168057A2/de
Publication of WO2012168057A3 publication Critical patent/WO2012168057A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2006—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using a combination of a scintillator and photodetector which measures the means radiation intensity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/28—Measuring radiation intensity with secondary-emission detectors

Definitions

  • the present invention relates to a radiation detector with the aid of which electromagnetic radiation, in particular X-ray or gamma radiation, can be detected.
  • the invention further relates to an imaging system comprising such a radiation detector.
  • Medical imaging systems are playing an increasingly important role today. Such systems are used to generate two- or three-dimensional image data of organs and structures of the human body, which can be used, for example, to diagnose disease causes, to perform operations and to prepare therapeutic measures.
  • the image data can be generated on the basis of measurement signals which are obtained with the aid of a radiation detector.
  • CT Computed Tomography
  • Radionuclide imaging as used in positron emission tomography (PET) systems and single photon emission computer tomography (SPECT) systems.
  • PET positron emission tomography
  • SPECT single photon emission computer tomography
  • the patient to be examined is injected with a radiopharmaceutical which generates gamma quanta either directly (SPECT) or indirectly (PET) by emitting positron.
  • the gamma radiation is detected with a corresponding radiation detector.
  • Detectors which can be used for the energy-resolved detection or "counting" of radiation quanta can work according to different measuring principles: Radiation detection can take place either directly, ie by direct conversion of the radiant energy into electrical energy, or in an indirect manner As a rule, a so-called scintillator is used, which is excited under the action of a radiation to be detected and emits the excitation energy while emitting a low-energy electromagnetic radiation.Only the radiation emitted by the scintillator is converted into electrical measuring signals
  • Surface detectors operating according to these measuring principles are described, for example, in M. Spahn, "Fiat detectors and their clinical applications", Eur Radiol (2005), 15: 1934-1947.
  • SiPM silicon photomultiplier
  • APD avalanche photodiode
  • a disadvantage of silicon photomultipliers is that only a portion of the total area available for irradiation can be used as a sensitive or "active" area, because of the fact that between the active or radiation-sensitive areas There are also insensitive regions in which resistors and signal lines or wiring structures are arranged, so that a silicon photomultiplier has a relatively low ratio.
  • a further disadvantage is the noise that occurs during operation, as well as a relatively high dark rate or dark count, ie even without irradiation a signal generation takes place.
  • a detector with a scintillator and a silicon photomultiplier is usually designed in such a way that the silicon photomultiplier faces a front side or rear side of the scintillator. An opposite end side or front side of the scintillator faces the radiation to be detected.
  • the silicon photomultiplier can detect only that portion of the radiation converted in the scintillator, which exits at its rear side.
  • the scintillation radiation is emitted not only in the direction of the rear side but also in other directions.
  • the radiation undergoes loss processes such as reflection, absorption and scattering.
  • the losses are relatively high.
  • the proportion of the radiation emerging from a scintillator can amount to only 40-60% of the total radiation produced.
  • a higher intensity of the incident radiation can be provided to compensate for the losses, a patient is exposed to an increased radiation dose.
  • a further disadvantage is that an interaction site of an incident radiation in the scintillator can not or only with great difficulty be detected on the basis of the radiation emerging at the back of a scintillator. Also, no information about the height or depth of an interaction in the scintillator can be obtained. Such disadvantages therefore limit the resolution of an imaging system provided with such a detector structure.
  • MCP microchannel plates
  • MCP microchannel plates
  • an electrical voltage applied along the channels is generated, thereby accelerating incoming electrons within the channels
  • a use of a microchannel plate in connection with an image intensifier is described, for example, in US 2009/0256063 A1.
  • the object of the present invention is to provide a solution for improved radiation detection in the medical field.
  • a radiation detector which has a scintillator for generating electromagnetic radiation under the action of an incident radiation.
  • the scintillator has two opposite end faces, and a side wall between the end faces.
  • the radiation detector further comprises a photocathode portion disposed on the side wall of the scintillator for generating electrons under the action of the electromagnetic radiation generated by the scintillator, a microchannel plate having a plurality of channels for multiplying the electrons generated from the photocathode portion, and detecting means for detecting the electrons of the microchannel plate multiplied electrons.
  • the scintillator can be connected to one of the end faces of the radiation to be detected (in particular special X-ray or gamma radiation) to be facing.
  • the electromagnetic radiation generated by the incident radiation in the scintillator and coming to its sidewall can be absorbed or absorbed directly by the photocathode section located at that location, and converted into electrons in a direct and rapid manner.
  • the side wall can have a relatively large area compared to the front sides of the scintillator, whereby a large part of the radiation converted in the scintillator can be used for the generation of electrons. This is especially true in a possible embodiment of the scintillator with a high aspect ratio. Due to these characteristics, the radiation detector can have a high time resolution and a high efficiency.
  • the radiation detector compared to a conventional detector with silicon photomultiplier may have less noise and a lower dark rate. This is because, without radiation from the scintillator, no electrons are generated from the photocathode portion, and as a result (substantially) no electron multiplication occurs in the microchannel plate.
  • the microchannel plate used for electron multiplication can be formed with a high porosity, whereby the microchannel plate has a high filling factor (ratio of active area to total irradiated area) which can be (substantially) higher than a conventional silicon photomultiplier. This also favors a high efficiency of the radiation detector.
  • the scintillator is cuboid and has four side walls between the end faces. On each of the four side walls, a photocathode section for generating electrons is arranged. As a result, a substantial portion of the electromagnetic radiation generated in the scintillator can be converted into electrons be implemented, which is further advantageous for a high efficiency of the radiation detector.
  • the radiation detector further comprises an electrode assembly for causing movement of generated electrons to the microchannel plate.
  • the electrons generated by the photocathode portion (s) can be reliably moved or accelerated in the direction of the microchannel plate.
  • the electrode arrangement preferably comprises a first electrode arranged in the region of an end face of the scintillator, and a second electrode arranged on the microchannel plate.
  • the second electrode is preferably in the form of a structured layer and has openings over which channels of the microchannel plate are exposed.
  • the electrons emitted from the photocathode portion (s) may be accelerated to the second electrode and impinge thereon to release further electrons. Via the openings of the second electrode, the electrons can enter the channels of the microchannel plate and be further multiplied here.
  • the microchannel plate is designed to multiply electrons generated by means of different photocathode sections.
  • the microchannel plate can be arranged in particular in Be rich one end face of the scintillator and provided with larger lateral dimensions than the scintillator be. In this way, electrons coming from different photocathode sections can reach channels in different regions or segments of the microchannel plate, and be multiplied here.
  • the detection device is designed for a separate detection of electrons generated and multiplied by means of different photocathode sections. This makes it possible to precisely detect the lateral location of an interaction of a radiation quantum interacting with the scintillator.
  • the detection device may in particular be subdivided into different regions or segments, one or more collecting electrodes being arranged in each segment.
  • the scintillator, the microchannel plate and the detection device are arranged one above the other. This can (also) a compact detector design with small lateral dimensions are possible.
  • the radiation detector comprises first and second photocathode sections (respectively) disposed on a sidewall of the scintillator for generating electrons, and first and second microchannel plates for multiplying electrons. Further provided is an electrode assembly configured to cause movement of electrons generated by the first photocathode portion to the first microchannel plate and electrons generated by the second photocathode portion to the second microchannel plate. Moreover, the radiation detector has first detection means for detecting electrons multiplied by the first microchannel plate, and second detection means for detecting electrons multiplied by the second microchannel plate. This embodiment of the radiation detector offers the possibility that To detect the height and depth of an interaction in the scintillator.
  • two of the (angularly) contiguous photocathode sections may comprise a first photocathode section and the other two (angularly) contiguous photocathode sections may constitute a second photocathode section.
  • the radiation detector has a number of several juxtaposed scintillators, on the side walls of which photocathode sections for generating electrons are arranged.
  • a microchannel plate for multiplying electrons generated by photocathode portions of the plurality of scintillators, and detecting means for detecting the electrons multiplied by the microchannel plate.
  • an imaging system which comprises a radiation detector according to one of the embodiments described above, and in which therefore also the advantages described above can come to light.
  • Such an imaging system can be, for example, an x-ray or computed tomography system or else a positron emission tomography or a single photon emission computer tomography system.
  • the above-described detector structure or one of the embodiments described above each represents a single detector element or a "pixel" of an associated detector, and that a plurality of such detector elements or "pixels" in particular planar and / or circular or partial circular are arranged side by side.
  • Figure 1 is a schematic representation of an X-ray system
  • Figure 2 is a schematic perspective view of
  • Figure 3 is a schematic perspective view of a built according to the components of Figure 2 further detector element;
  • Figure 4 is a schematic side view of an enlarged section of the detector element of Figure 3;
  • Figure 5 is a schematic perspective view of another detector element, which is designed for detecting segments of electrons, wherein the electrons are generated with different photocathode sections;
  • Figure 6 is a schematic plan view of an electrode arrangement of a detection device used in the detector element of Figure 5;
  • Figure 7 is a schematic perspective view of
  • Components of another detector element which is designed to move electrons generated by different photocathode sections in different directions;
  • Figure 8 is a schematic plan view of an electrode assembly used in the detector element of Figure 7 for inducing the different electron motions;
  • Figure 9 is a schematic perspective view of the constructed according to the components of Figures 7 and 8 the detector element;
  • Figure 10 is a schematic perspective view of another detector element having a plurality of juxtaposed scintillators
  • Figure 11 is a schematic side view of the multiple scintillators of the detector element of Figure 10.
  • Figure 12 is a schematic perspective view of another detector element with a plurality of juxtaposed scintillators, wherein the detector element is designed to induce electron movements in different directions.
  • Embodiments of a detector or detector element with the aid of which an electromagnetic radiation, in particular a high-energy radiation such as X-ray radiation or gamma radiation, can be detected, will be described with reference to the following figures.
  • an electromagnetic radiation in particular a high-energy radiation such as X-ray radiation or gamma radiation
  • a high-energy radiation such as X-ray radiation or gamma radiation
  • the detector concept described here is intended for use in connection with medical imaging systems. In such systems, based on measurement signals, which are obtained with the aid of a corresponding radiation detector, two- or three-dimensional
  • Image data of organs and structures of the human body generated.
  • FIG. 1 shows an X-ray system 110 which can be used for diagnostic and interventional imaging.
  • the x-ray system 110 comprises a radiation source 111 for emitting an x-radiation ("x-ray emitter”), and an associated surface-area detector 100 ("flat detector”) for detecting the radiation.
  • Radiation source 111 and detector 100 are mutually oppositely disposed at the ends of an egg-shaped holding means ⁇ 112th Due to this configuration, this arrangement is also referred to as "C-arm” or "C-arm”.
  • a patient to be examined is located on a patient table 117, and is disposed between the radiation source 111 and the detector 100.
  • the body or a body section of the patient is irradiated with the X-ray radiation generated by the radiation source 111, and the non-absorbed, transmitted radiation component is detected by the detector 100.
  • the holding device 112 is further attached to a multi-axis robot 113, with the aid of which the radiation source 111 and the detector 100 are moved to a desired position with respect to the patient can be brought.
  • the X-ray system 110 further comprises a control or evaluation device 114. This is connected to a corresponding display device or a display, as indicated in Figure 1.
  • the detector concept described below can also be used in conjunction with other imaging systems (not shown).
  • systems with a gantry such as a computed tomography (CT) system, such as a circular or circular cylindrical detector and a rotatable X-ray source.
  • CT computed tomography
  • PET computed tomography
  • SPECT single-photon-emission computer tomography systems
  • SPECT single-photon-emission computer tomography systems
  • FIG. 2 shows, in a schematic perspective illustration, a basic structure of a detector element 101, which can be used to detect an incident high-energy radiation.
  • detector elements described below with reference to the other figures are constructed based on the detector principle shown here, so that the aspects described below can also apply to these embodiments.
  • a radiation detector of an imaging system for example the detector 100 of the system 110 of Figure 1, may comprise a plurality of detector elements constructed in this way, which may be arranged in the form of "pixels" next to each other in a matrix especially flat, but also annular or semi-circular ring arrangements are present.
  • the respective desired image data can be generated.
  • the detector element 101 has a scintillator 120, which serves to convert the high-energy radiation to be detected into low-energy (re) radiation.
  • the scintillator 120 is quasi-shaped and has two opposite end faces 121, 122 and four side walls 123, which adjoin one another at a right angle, between the two end faces 121, 122.
  • the upwardly directed front side 122 in FIG. 2 is also referred to below as the "front side” and the downwardly directed front side 121 as the "rear side” of the scintillator 120.
  • Front and back 122, 121 are connected to each other at the periphery or edge via the side walls 123.
  • the scintillator 120 has a high aspect ratio, i.
  • a high absorption of the high-energy radiation to be detected which is indicated in FIG. 2 on the basis of a radiation quantum 200, can be achieved in the scintillator 120.
  • the components shown in Figure 2, but also in the other figures and their dimensions can not be drawn to scale.
  • the scintillator 120 has a greater height or a larger aspect ratio.
  • the scintillator 120 faces with the front side 122 of the radiation to be detected, so that the radiation via the front side 122 in the Scintillator 120 can fall or be coupled.
  • a radiation quantum 200 (in particular, X-ray quantum or gamma quantum) of the incident radiation may locally excite the passage through the scintillator 120.
  • the excitation energy deposited or absorbed in this process is emitted again by the scintillator 120 in the form of lower-energy radiation quanta or photons 202.
  • the number of emitted photons 202 may be proportional to the original energy of the radiation quantum 200 which interacts with the scintillator material.
  • the scintillation mechanism taking place here will not be discussed in detail.
  • the scintillation radiation generated by the scintillator 120 may be, in particular, visible or ultraviolet light.
  • the scintillator 120 In addition to a radiation emission in the direction of the end faces 121, 122 of the scintillator 120, a substantial part of the scintillation radiation or photons 202 generated in the scintillator 120 is emitted in the direction of the side walls 123. This is particularly the case when the scintillator 120 has a high aspect ratio as in the present case, and consequently the side walls 123 have a relatively large area compared to the end faces 121, 122 of the scintillator 120. In the case of the detector element 101, it is provided to utilize in particular this significant proportion of radiation on the side walls 123 for radiation detection, as a result of which high efficiency can be achieved.
  • the detector element 101 has a photocathode section 130 on all four side walls 123, via which photons 202 emitted to the sidewalls 123 and emerging on the sidewalls 123 can be converted into electrons 204 (photoelectrons) by utilizing the photoelectric effect.
  • the photocathode portion 130 in question may emit an electron 204.
  • FIG. 1 Only three photocathode sections 130 provided on side walls 123 are shown in FIG. These are further provided with the reference numerals 130a, 130b and 130c for distinction, some of which are also used in the other figures.
  • the suffix "a” refers to the left-hand portion 130
  • the suffix “b” refers to the rearwardly displaced portion 130 with respect to the plane of the drawing
  • the suffix “c” refers to the right-hand portion 130.
  • fourth photocathode portion 130 which is arranged in the front of the drawing, however, the term “d” is provided in the other figures.
  • Each of the photocathode sections 130 is arranged directly on a respective side wall 123 of the scintillator 120, differing from the spaced illustration in FIG.
  • the layer-shaped photocathode sections 130 preferably have substantially the same surface area as the respective side walls 123, so that all the side walls 123 are substantially completely covered by the photocathode sections 130.
  • the photocathode sections 130 may be present in the form of a coherent layer that encloses the scintillator 120 (peripherally).
  • the photocathode sections 130 represent semitransparent photocathodes or transmission photocathodes which operate transmittively. In this case, the photocathode sections 130 are irradiated on the side facing the scintillator 120 or on its side walls 123, and the
  • the direct arrangement of the photocathode sections 130 on the sidewalls 123 of the scintillator 120 also contributes to the high efficiency of the detector element 101.
  • the scintillation radiation coming to the sidewalls 123 or emerging on the sidewalls 123 is absorbed or absorbed directly by the photocathode sections 130 and converted into electrons 204.
  • Radiation reflection and "back and forth reflection" of the radiation in the scintillator 120, associated with corresponding loss processes, can thereby be avoided (to a large extent).
  • the first "contact" of a photon 202 with a sidewall 123 can produce an electron 204 lead.
  • the configuration of the scintillator 120 with the photocathode sections 130 on the sidewalls 123 thus offers the possibility of obtaining fast access to a large number of scintillation photons 202 by the shortest path.
  • the detector element 101 can have a high efficiency and a high time resolution.
  • the detector element 101 furthermore has an arrangement of two electrodes 140, 150, a microchannel plate 161 with a multiplicity of microchannels, and a detection device 171.
  • An electric field E is generated by means of the two electrodes 140, 150 in order to cause a movement of the electrons 204 photoelectrically generated on the side walls 123 of the scintillator 120 to the microchannel plate 161. This is likewise illustrated in FIG. 2 only with reference to the right-hand side wall 123 provided with the photocathode section 130c.
  • the electrode 140 may represent a cathode
  • the other electrode 150 may represent an associated anode or dynode on which the electrons 204 may strike with the release of further electrons 204. NEN.
  • the electrodes 140, 150 are further preferably designed and positioned relative to one another such that the direction of the electric field E runs parallel to the longitudinal axis of the scintillator 120.
  • the electrode 150 may be provided with corresponding openings (not shown in FIG. 2). It is also preferably provided that the electrode 150 (deviating from the illustration in FIG. 2) is arranged directly on the microchannel plate 161.
  • the electrons 204 reaching the microchannel plate 161 can be multiplied rapidly in their channels, and subsequently with the aid of the detection device 171 arranged below the microchannel plate 161, or with the aid of one or more readout electrodes ("readout ubend") provided here and serving as anodes. Based on this, a corresponding output signal can be generated
  • the detection device 171 can (notwithstanding the illustration in FIG. 2) be connected directly to the microchannel plate 161.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a detector element 102, which is constructed from the components described above.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a detector element 102, which is constructed from the components described above.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a detector element 102, which is constructed from the components described above.
  • FIG. 4 illustrates a schematic side view of an enlarged section of the detector element 102, on the basis of which further possible details of the detector element 102 become clear.
  • the electrode 140, the scintillator 120 coated with the photocathodes 130, the other electrode 150, the micro-channel plate 161, and the detector 171 are superposed on each other at the detector element 102.
  • the detector element 102 may have a relatively compact structure with small lateral dimensions.
  • the electrode 140 which may be in the form of a rectangular or square plate, is arranged in the region of the front side 122 or on the front side 122 of the cuboid scintillator 120.
  • the other electrode 150 is in the form of a structured layer, as shown in FIG.
  • Both electrodes 140, 150 extend (substantially) parallel to one another and are laterally projected over the sidewalls 123 of the scintillator 120 (FIG.
  • the two electrodes 140, 150 may have the same or comparable outer dimensions.
  • an electric field E generated by means of the two electrodes 140, 150 extends laterally of the side walls 123 parallel to the longitudinal axis of the scintillator
  • the electric field E can be emitted on the sidewalls 123 from the photocathode sections 130 or 130a, 130b, 130c, 130d under the action of the scintillation radiation. Electrons 204 are reliably deflected toward the electrode 150 and accelerated toward the electrode 150. For generating the electric field E, corresponding, matched electrical potentials are applied to the two electrodes 140, 150.
  • the detector element 102 has a suitable connecting structure, not shown. The potential difference between the electrodes 140, 150 may be in particular in the high voltage range.
  • the microchannel plate 161 arranged on the rear side 121 of the scintillator 120 and opposite the rear side 121 has a plate-shaped base body which is penetrated by a multiplicity (for example a few thousand) of microscopically fine channels 165 (see FIG. 4).
  • the channels 165 may be arranged in a pixel-like manner in a close spacing grid, and be designed to run parallel to one another.
  • the microchannel plate 161 has (likewise) larger lateral dimensions than the scintillator 120 and extends laterally beyond its sidewalls 123 (or planes predetermined by the sidewalls 123), thereby emitting from the sidewalls 123 Electron 204 can reach the microchannel plate 161 and can be multiplied in this.
  • the front surface of the microchannel plate 161 "coated" with the electrode 150 may be disposed (at least) in the area illustrated here at a distance from the back face 121 of the scintillator 120. Deviating from this, at one or more other locations, a direct Adjacent boundaries of scintillator 120 and microchannel plate 161 may be provided such that scintillator 120 is mounted on the front of microchannel plate 161.
  • front side microchannel plate 161 may have, for example, one or more protruding support structures on which scintillator 120 may rest (not shown) Support points, no coating of the microchannel plate 161 is provided with the electrode 150.
  • the electrode 150 arranged on the front side of the microchannel plate 161 is in the form of a structured layer and has holes or openings 159. Via the openings 159, the channels 165 of the microchannel plate 161 are exposed, so that electrons 204 can enter the channels 165 at the front of the microchannel plate 161.
  • the microchannel plate 161 is further provided on the front side with a textured surface profile, and has projections 166 between the channels 165 with a decreasing shape or contour, for example trapezoidal or tetrahedral shape on.
  • the electrode 150 arranged here likewise has a correspondingly structured or profiled surface shape with, for example, trapezoidal or tetrahedral sections running in particular at an angle to one another.
  • This embodiment makes it possible for electrons 204 (primary electrons) emitted by the photocathode sections 130 in the direction of the electrode 150 to impinge on the electrode 150 and to eject or release further electrons 204 (secondary electrons), the electrons 204 subsequently via the openings 159 can enter the channels 165 of the microchannel plate 161 and, as indicated in FIG. 4, can be further multiplied.
  • an electrical (high) voltage is applied between the front side and a rear side of the microchannel plate 161 opposite the front side, whereby an electric field is present along the channels 165.
  • Electrons 204 entering into a channel 165 at the front side of the microchannel plate 161 are moved or accelerated in the direction of the rear side of the microchannel plate 161, and thus in the direction of the detection device 171 provided in this region, as a result of the electric field.
  • the small lateral dimensions of the channels 165 in this case cause the electrical Ronen 204 can encounter the wall of the respective channel 165 several times during this movement.
  • the electrons 204 multiplied according to this process in the channels 165 of the microchannel plate 161 strike the detection device 171 at the rear side of the microchannel plate 161, and are detected thereby. In this case, by the detection device 171, a corresponding electrical
  • Output signal (for example, voltage drop across a resistor) are generated. Such an output signal is dependent on the number or total charge of the electrons 204 collected in the detection device 171, and thus on the excitation energy originally deposited in the scintillator 120.
  • Detector 171 may have larger lateral dimensions than microchannel plate 161, as shown in FIG.
  • the detection device 171 may also be connected to the microchannel plate 161 or to its rear side, as shown in FIG. 4, and each corresponding channel 175 may comprise a corresponding electrode 175 for collecting or collecting multiplied electrons 204.
  • the detection device 171 is provided with larger or wider electrodes, which are assigned to a plurality of channels 165.
  • the presence of an acceleration voltage and thus an electric field along the channels 165 of the microchannel plate 161 requires the application of appropriate electrical potentials at the front and back. At the front of the microchannel plate 161, this can be done by the electrode 150 arranged here. With regard to the rear side, this can be done with the aid of the detection device 171 or its electrode (s) 175.
  • the detector element 102 has, in addition to the photocathode sections 130 provided on the sidewalls 123 of the scintillator 120, another (optional) semitransparent photocathode section 131 which is disposed on the back side 121 of the scintillator 120. As shown in FIG. In this case, all the photocathode sections 130, 131 can be present in the form of a continuous coating of the scintillator 120.
  • the photocathode section 131 offers the possibility of additionally using a portion of the scintillation radiation generated in the scintillator and converting it directly into photoelectrons 204.
  • the electric field E which is also present in this region and produced with the aid of the electrodes 140, 150 and oriented parallel to the longitudinal axis of the scintillator 120, the electrons 204 emitted on the rear side 121 can also be accelerated in the direction of the electrode 150.
  • the detector element 102 (as well as 101) can have a low noise component and a low dark rate. This is because the elicitation of electron avalanches in the channels 165 of the microchannel plate 161 and thus the generation of a corresponding signal in the detector 171 (essentially) takes place only when the scintillator 120 emits radiation and the photocathode sections 130, 131 under the action of the scintillation radiation generate photoelectrons 204.
  • the microchannel plate 161 may be formed with small spacings between the microchannels 165 and, consequently, with a high porosity. This is associated with a high fill factor, which (substantially) may be higher than in a conventional silicon photomultiplier.
  • the electrodes 140, 150 are formed of an electrically conductive or metallic material.
  • the electrode 150 disposed on the microchannel plate 161 preferably comprises a material having a high secondary electron emission, whereby the impact of photoelectrons 204 on the electrode 150 may be associated with a release of a plurality of (further) electrons 204 and thus a high electron multiplication.
  • the use of an inorganic material or a crystal is contemplated.
  • This is preferably a "fast" scintillator 120, in which the scintillation mechanism, ie the conversion of the incident high-energy radiation into the lower-energy scintillating radiation takes place in a short period of time, for example a suitable material being CsF or LSO.
  • the size of the scintillator 120 may take into account lateral dimensions or a width in the range of a few hundred to several mm, and a height in the range of several mm to several tens of mm.
  • the scintillator 120 has an aspect ratio (substantially) greater than one which, for example, may be greater than 7: 1 with regard to PET applications.
  • the photocathode sections 130, 131 are materials such as Csl, CsTe, Cs3Sb, diamond and GaN into consideration.
  • the photocathode sections 130, 131 and the scintillator 120 or their materials are matched to one another in such a way that the scintillation radiation coming from the scintillator 120 in the photocathode sections 130, 131 can be converted into free electrons 204. Because the
  • Photocathode sections 130, 131 operate transmittively as described above, the photocathode sections 130, 131 are also formed on the scintillator 120 with a relatively small thickness, for example in the range of a few 10 nm.
  • the microchannel plate 161 preferably has a semiconductor material, in particular silicon. In this way, the microchannel plate 161 can be produced in a simple manner, in particular by means of a lithographic patterning and etching process.
  • the microchannel plate 161 can furthermore be designed in such a way that the microchannel plate 161 additionally comprises further materials or layers (not shown) in addition to a base or starting material, in particular a semiconductor material such as silicon.
  • a coating with high secondary electron emission may be provided within the channels 165 in order to be able to release a multiplicity of further electrons 204 in the case of wall collisions of electrons 204.
  • the microchannel plate 161 which (like the electrodes 140, 150) has larger lateral dimensions than the scintillator 120, may, for example, have a height (distance between front and back) in the range of several hundreds to several mm.
  • the Po The channels or channels 165 of the microchannel plate 161 may have a width or a diameter of a few ym to a few microns.
  • channels 165 it may further be provided that, contrary to the illustration in FIG. 4, they are tilted obliquely relative to a normal of a plane predetermined by the microchannel plate 161 (or by its front and / or rear side). In this case, for example, an angle may be provided in a range of 10 ° between the plate normal and a longitudinal axis of the channels 165. In this way, it can be achieved that the electrons 204, regardless of their entry angle when entering the channels 165, encounter the channel walls several times and, as a result, can release further electrons 204.
  • the detection device 171 which may have larger lateral dimensions than the microchannel plate 161 as shown in FIG. 3, may be formed, for example, like the microchannel plate 161 in the form of a semiconductor or silicon substrate having one or more electrodes 175 of a conductive or metallic material , In this way, for bonding these two components 161, 171, a bonding method known from semiconductor technology can be performed.
  • the detection device 171 may also be formed, for example, in the form of a ceramic carrier provided with one or more electrodes 175.
  • the detection device 171 with a plurality of electrodes 175 may be present, for example, in the form of rows and columns or in the form of a matrix arrangement.
  • electrodes are possible, for example in the form of crossed strip conductors or strip-shaped electrodes ("transmission line system").
  • the detection device 171 can also be in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC) .
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the detection device 171 can not only detect or read out a total charge of an electron avalanche and generate an output signal based thereon
  • a possible modification of the detector element 102 of Figures 3 and 4 is to provide only on the sidewalls 123 of the scintillator 120 photocathode sections 130 for photoelectrically generating electrons 204, and the On the rear side 121 of the scintillator 120 arranged photocathode portion 131.
  • the below-described, not shown embodiments may additionally be considered, both together and (optionally) independently of can be realized in one another.
  • the electrode 150 with the electrode 150 only in a frame-shaped region, ie laterally of the side walls 123 of the scintillator 120, on the front side of the microchannel plate 161 instead of a full-surface or large-area coating of the micro channel plate 161 since photoelectrons 204 are only emitted from the sidewalls 123.
  • a frame-shaped configuration is possible in the same way for the other electrode 140.
  • the microchannel plate 161 can also be provided with channels 165 only in a frame-shaped region corresponding to the frame-shaped electrode 150.
  • the detection device 171 which may also comprise only one frame-shaped region one or more collecting electrodes 175.
  • the scintillator 120 is placed over the entire rear side 121 directly on the microchannel plate 161, and therefore (deviating from FIG. 4) there is no distance between the scintillator 120 and the microchannel plate 161.
  • FIG. 5 shows a schematic perspective illustration of a further detector element 103, which is constructed comparable to the detector element 102 of FIG.
  • the detector element 103 or its detection device 171 is designed to detect electrons 204, which are generated by means of different photocathode sections 130 arranged on sidewalls 123 and subsequently multiplied, to be detected separately from one another.
  • FIG. 5 a subdivision of the electrode 150 into trapezoidal electrode regions or segments 150a, 150b, 150c, 150d is indicated in FIG. 5, which are present laterally of the side walls 123 of the scintillator 120.
  • the electrode 150 may be formed on the microchannel plate 161 and with openings 159 (corresponding to FIG. 4).
  • the individual segments 150a, 150b, 150c, 150d are assigned to the photocathode sections 130a, 130b, 130c, 130d arranged on the different side walls 123 of the scintillator 120.
  • the illustrated division of the electrode 150 which may be merely fictitious, is intended to clarify that the electrons 204 emitted at the different sidewalls 123 are due to the contact with the electrodes
  • the electrons 204 are accelerated from the photocathode portion 130a to the segment 150a, from the photocathode portion 130b to the segment 150b, from the photocathode portion 130c to the segment 150c, and from the photocathode portion 130d to the segment 150d.
  • the electrons 204 impinging on the different segments 150a, 150b, 150c, 150d and released here are multiplied separately from one another or in corresponding (fictitious) segments of the microchannel plate 161. This makes it possible to detect the multiplied electrons 204 separately from one another with the detection device 171 arranged on the rear side of the microchannel plate 161 (corresponding to FIG. 4).
  • the detection device 171 has separate electrode regions 176a, 176b, 176c, 176d, as illustrated by the schematic perspective view of FIG.
  • the electrode regions 176a, 176b, 176c, 176d are the individual side walls 123 of the scintillator 120 and the photocathode sections 130a, 130b, 130c, 130d, and thus the "multiplication segments" of the microchannel plate 161 and the electrode regions 150a, 150b, 150c, 150d of the electrode 150, and therefore may be trapezoidal in shape
  • 176a, 176b, 176c, 176d can each have a large-area electrode, or else a plurality of electrodes, for example corresponding to the structure shown in FIG. Via the electrode regions 176a, 176b, 176c, 176d, the separately generated and multiplied electrons 204 can be detected separately. Based on this, corresponding output signals can be generated on the basis of the charge quantities detected with the individual electrode regions 176a, 176b, 176c, 176d.
  • the separate and segment-wise detection of electrons 204 generated and multiplied by means of different photocathode sections 130a, 130b, 130c, 130d offers the possibility of determining the lateral location of the interaction ("x / y position") of a radiation quantum 200 in the scintillator 120 that excites the scintillator 120
  • the time or the temporal evolution and / or the size the charge signals obtained with the electrode regions 176a, 176b, 176c, 176d depends on the proximity of the interaction with the respective sidewalls 123.
  • sum and / or difference signals can be formed from the individual signals.
  • the detection device 171 in the form of an ASIC circuit this can be done by the detection device 171 itself.
  • Allowing a determination of a lateral interaction site in a scintillator 120 proves beneficial for an imaging system in which the associated detector is constructed from a plurality of detector elements 103 constructed in this manner.
  • the detector in question can thereby have a high lateral spatial resolution even with relatively large lateral scintillator dimensions.
  • an optional photocathode section 131 may also be provided on the rear side 121 of the scintillator 120 in the case of the detector element 103, so that an arrangement as shown in FIG. 4 may be present.
  • the electrons 204 emitted at the rear side 121 can be accelerated to a rectangular region of the electrode 150 enclosed by the segments 150a, 150b, 150c, 150d, impinge here with the release of further electrons 204, and the electrons 204 can again separately (ie separated from the electrons 204 of the other segments 150a, 150b, 150c, 150d) in the microchannel plate 161.
  • These electrons 204 can also be detected separately with the detection device 171.
  • the detection device 171 may have an (optional) rectangular electrode region 177 surrounded by the electrode regions 176a, 176b, 176c, 176, as indicated in FIG.
  • the "central" electrode portion 177 like the other electrode portions 176a, 176b, 176c, 176d, a large-area electrode, or a plurality of Comprise electrodes for detecting multiplied electrons 204.
  • the arrangement of microchannel plate 161 (with electrode coating 150) and detection device 171 is provided in the region of the rear side 121 of the scintillator 120.
  • a symmetrical configuration of the detector elements 102, 103 is possible for this purpose, wherein the arrangement of microchannel plate 161 and detection device 171 is provided in the region of the front side 122 of the scintillator 120.
  • the cathode electrode 140 in this embodiment is disposed on the back surface 121 of the scintillator 120, and an optional photocathode portion 131 is disposed on the front surface 122 of the scintillator 120.
  • the high-energy radiation (without interaction) to be detected can be transmitted through the detection device 171, the microchannel plate 161 (including the electrode 150) and the optional photocathode section 131 and then enter the scintillator 120, whereby the above-described processes can again occur ,
  • Another possible variant consists in providing microchannel plates and detection devices on different sides, in particular on the two end faces 121,
  • FIG. 7 shows a schematic perspective illustration of components of a further detector element 104.
  • the detector element 104 In addition to the cuboid scintillator 120, on whose four side walls 123 (again) photocathode sections 130a, 130b, 130c, 130d are arranged for photoelectrically generating electrons 204, the detector element 104 a mirror-symmetrical electrode arrangement for inducing different electron movements.
  • the electrode arrangement comprises two L-shaped electrodes 141, 142 in the region of the front side 122 of the scintillator 120, and two further L-shaped electrodes 151, 152 in the region of the rear side 121 of the scintillator 120.
  • the two electrodes 141, 142 form laterally protrude beyond the edge of the front surface 122 of the scintillator 120, or (at least) in an area laterally of the side walls 123, a frame-shaped structure.
  • the two other electrodes 151, 152 which protrude laterally over the edge of the rear side 121 of the scintillator 120 or (at least) are present in a region laterally of the side walls 123, likewise form a frame-shaped structure.
  • Both the electrodes 141, 151 and the electrodes 142, 152 are arranged parallel to one another and above one another. Furthermore, the pair of electrodes 141, 151 in the area of the photocathode sections 130a, 130d, and the other pair of electrodes 142, 152 in the area of the photocathode sections 130b, 130c are arranged. This relationship is also shown in the schematic AufSichtsdarwolf of Figure 8.
  • an electric field E can be produced in the direction of the lower electrode 151 via the two opposing electrodes 141, 151, wherein the electrode 141 may be a cathode, and the other electrode 151 an anode or dynode , In this way, the electrons 204 generated via the photocathode sections 130a, 130d can be accelerated downward in the direction of the electrode 151.
  • an electric field E in the opposite direction, ie in the direction of the upper electrode 142 be prepared on the other two opposing electrodes 142, 152, in which case the electrode 152 is a cathode, and the other electrode 142 an anode or Dynode can represent.
  • the electrons 204 emitted from photocathode portions 130b, 130c may be accelerated upward toward the electrode 142.
  • the electric fields E generated by the electrode pairs 141, 151 and 142, 152 are oriented again parallel to the longitudinal axis of the scintillator 120.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective illustration of the detector element 104 with additional components for detecting the electrons 204 moved in different directions.
  • the detector element 104 has a first and a second microchannel plate 161, 162, and a first and second detection device 171, 172. These components 161, 162, 171, 172 can be constructed as described above with reference to the detector elements 101, 102.
  • the first microchannel plate 161 is disposed in the region of the rear side 121 of the scintillator 120 and the rear side 121, respectively.
  • the two electrodes 151, 152 are also arranged on the front side of the microchannel plate 161.
  • the electrodes 151, 152 may comprise a surface profile comparable to the electrode 150 and openings of the microchannel plate 161.
  • the scintillator 120 and the microchannel plate 161 may directly abut one another, wherein the microchannel plate 161 may comprise, for example, one or more protruding support structures.
  • the detector 171 provided on the back of the microchannel plate 161 may be directly connected to the microchannel plate 161 and may include one or more trap electrodes for detecting electrons 204 multiplied in the microchannel plate 161.
  • a symmetrical configuration for this purpose is provided for the second microchannel plate 162 and the second detection device 172.
  • the second microchannel plate 162 is arranged opposite the front side 122 of the scintillator 120 and the front side 122, respectively.
  • the two other electrodes 141, 142 on the front of the microchannel plate 162 arranged.
  • a structure comparable to FIG. 4 can also be present, ie the electrodes 141, 142 can comprise a surface profile which is comparable to the electrode 150 and openings of the microchannel plate 162 can be exposed.
  • the scintillator 120 and the microchannel plate 162 may directly abut each other, and the microchannel plate 162 may also include, for example, one or more protruding support structures.
  • the sensing device 172 provided on the back side of the microchannel plate 162 may be directly connected to the microchannel plate 162 (as shown in FIG. 9) and may include one or more collection electrodes for detecting electrons 204 multiplied in the microchannel plate 162.
  • the scintillator 120 with the front side 122 can face the high-energy radiation to be detected, the radiation being able to transmit the detection device 172 and the microchannel plate 162 and then to be incident on the scintillator 120.
  • the scintillating radiation produced as a result of an interaction can be converted on the sidewalls 123 of the scintillator via the photocathode sections 130a, 130b, 130c, 130d into electrons 204 which, in the manner described above with reference to FIGS. 7, 8, depend on the respective emitting photocathode section 130a , 130b, 130c, 130d are accelerated in different directions and to different electrodes 142 or 151.
  • the electrons 204 impinging on the electrodes 142, 151 may release further electrons 204.
  • the electrons 204 are further multiplied in the associated microchannel plates 161, 162 and detected by the associated detectors 171, 172.
  • electrons 204 produced by the photocathode sections 130a, 130d are accelerated via the electrodes 141, 151 to the lower microchannel plate 161, here multiplied and detected by the detection device 171.
  • the electrons 204 generated by the photocathode portions 130b, 130c are, however, accelerated via the electrodes 152, 142 to the upper microchannel plate 162, here multiplied and detected by the detection device 172.
  • the detection of electrons 204 or electron avalanches in different directions offers the possibility of determining the height or depth ("z position") of an interaction of a radiation quantum 200 exciting the scintillator 120.
  • all of the electrodes 141, 142, 151, 152 of the detector element 104 may include a structured surface profile and openings for exposing channels of the respective microchannel plates 161, 162.
  • the electrodes of the two electrode pairs 141, 142 and 151, 152 can be used alternately both as a cathode and as a dynode (to which electrons 204 are accelerated).
  • a function as a dynode they may be connected to the relevant electrode accelerated electrons 204 impinge on this and further electric NEN 204 release, the electrons 204 can subsequently enter through the openings in the channels of the respective microchannel plate 161, 162 and can be multiplied.
  • a flexible mode of operation may be provided for the electrode pairs 141, 151 and 142, 152 and a fixed predetermined function as a cathode and dynode.
  • An electrode operated as a cathode in this case requires no structured surface and also no openings, since no electrons 204 are also accelerated to such an electrode. Also, it is not necessary that a microchannel plate is provided with channels in the region of such an electrode.
  • a cathode operated electrode without surface profile and without openings and thus an associated micro-channel plate in this area, if necessary, no Includes channels.
  • the electrode operated as a cathode can be present as a plane coherent layer.
  • the detector element 104 of FIG. 9 there is also the possibility that, comparable to the detector element 102, a further (optional) photocathode layer is provided on one of the end faces 121, 122 of the scintillator 120. It is also possible, if appropriate, to coat both end faces 121, 122 (partially) with a photocathode.
  • the detector element 104 may have a corresponding electrode arrangement with the aid of which also the electrons 204 emitted at or on the end faces 121, 122 can be accelerated in the direction of the associated microchannel plate 161 or 162. For this purpose, the electrode arrangement shown in FIGS.
  • Electrode layers are arranged. Such electrodes can also be applied to the microchannel plates 161, 162 and (optionally) comprise a surface profile and openings.
  • FIG. 10 shows a schematic perspective illustration of a further detector element 105, which is constructed comparable to the detector element 102 of FIG. 3 and comprises three scintillators 120 arranged next to one another.
  • the cuboid scintillators 120 are provided on (all) side walls 123 with photocathode sections 130. Another photocathode coating on the rear sides 121 of the scintillators 120 is also possible.
  • a plate-shaped electrode 140 used as a cathode is arranged in the region of the front sides 122 or on the front sides 122 of the scintillators 120, and extends laterally beyond their edges.
  • Another electrode 150 is arranged on a microchannel plate 161 assigned to the three scintillators 120, wherein the microchannel plate 161 is arranged opposite in the region of the rear sides 121 of the scintillators 120 and the rear sides 121, respectively.
  • the electrode 150 and the microchannel plate 161 extend laterally beyond the edges of the back sides 121 of the scintillators 120.
  • the microchannel plate 161 and the electrode 150 may have a configuration corresponding to FIG. 4, so that reference is made to the above explanations for further details. This In the same way, a detection device 171 arranged on the microchannel plate 161 also applies.
  • An electric field E can be generated again parallel to the longitudinal axes of the scintillators 120 via the electrodes 140, 150, as a result of which photoelectrically generated electrons 204 to the electrode 150 can be accelerated on the side walls 123 of the scintillators. Electrons 204 (optionally) emitted on the rear sides 121 can also be accelerated to the electrode 150. Here, the electrons 204 may again knock out further electrons 204 from the electrode 150, multiply (multiplied) in the microchannel plate 161, and be detected by the detection device 171. An electron movement also takes place in the gaps between the individual scintillators 120. To illustrate, Figure 11 shows a schematic side view of the three juxtaposed scintillators 120 of the detector element 105 of Figure 10.
  • the scintillators 120 may be disposed relatively close to each other, causing loss in the form of moving between the scintillators 120 and thus not with the scintillators 120 interacting radiation quanta 200 (largely) can be avoided. For example, relatively small distances are in the range of a few lOym to several lOOym between the scintillators
  • the electrons 204 generated by means of the photocathode sections 130 on the sidewalls 123 can be accelerated in the gaps between the scintillators 120 (likewise) to the electrode 150 or to the microchannel plate 161, respectively.
  • the detector element 105 it is possible to detect all electrons 204 coming from the scintillators 120 and multiplied in the microchannel plate 161 together with the detection device 171. Alternatively, it is also possible for electrons 204 coming from the individual scintillators 120 to be detected independently of one another and separated from one another. sen.
  • the detection device 171 can have electrode regions assigned to the individual scintillators 120.
  • the detector element 105 or its detection device 171 in a manner comparable to the detector element 103 for a separate detection of electrons 204 generated and multiplied by different photocathodes 130 or on different sidewalls 123 of a scintillator 120, so that also Here, a lateral interaction site in a scintillator 120 can be determined.
  • the detection device 171 may be provided with a plurality of electrode regions or segments per scintillator 120, which are associated with the individual photocathode sections 130 of the scintillators 120.
  • FIG. 1 In the case of a modular design of a detector element with a plurality of scintillators 120, it is also possible to bring about electron movements in different directions.
  • FIG. 1 In the case of a modular design of a detector element with a plurality of scintillators 120, it is also possible to bring about electron movements in different directions.
  • FIG. 12 shows, in a schematic perspective illustration, a further detector element 106 with three scintillators 120 arranged next to one another, which is constructed comparable to the detector element 104 of FIG.
  • the detector element 106 therefore again has an electrode arrangement of electrodes 145, 155 arranged on top of one another, the electrodes 155 being provided on the front side of a first microchannel plate 161, and the other electrodes 145 being provided on the front side of a second microchannel plate 162 are.
  • the first microchannel plate 161 is arranged in the region of the rear sides 121, and the second microchannel plate 162 in the region of the front sides 122 of the scintillators 120.
  • the first microchannel plate 161 is assigned a first detection device 171
  • the second microchannel plate 162 is assigned a second detection device 172.
  • the embodiments explained with reference to the figures represent preferred or exemplary embodiments of the invention. In addition to the described and illustrated embodiments, further embodiments are conceivable which may comprise further modifications and / or combinations of described features.
  • the detectors or detector elements explained with reference to the figures may also comprise further structures, not shown, in addition to the structures shown and described.
  • One possible example is a terminal structure connected to one or more photocathode sections to "balance" the photoelectrical emission of electrons by charging the photocathode section or multiple photocathode sections.
  • a detector element it is possible to use other than the materials specified above for a detector element or its components.
  • alternative materials for example, instead of a semiconductor material or instead of silicon, a glass material (as base material) for a microchannel plate may be considered.
  • a detector element or its components may have other dimensions than those given above, and a detector element or its components can be formed with other geometries, which differ from the embodiments shown in the figures. Other geometries may, for example, be considered for electrode arrangements, in particular for electrode arrangements for causing electron movements in opposite directions.
  • a scintillator 120 may have a different shape with two opposite end faces and (at least) one sidewall between the end faces, with the end faces joined together via the sidewall, and a photocathode section may be provided on the sidewall.
  • a scintillator with a cylinder or circular cylinder shape.
  • a photocathode section can be provided on a side wall (jacket) between the end faces of the scintillator, which in particular can completely enclose the scintillator in order to convert scintillating radiation emitted to the side wall into electrons in an efficient manner.
  • a scintillator having two opposite end faces and a plurality of side walls therebetween, provision can furthermore be made for arranging photocathode sections only on a single side wall or photocathode sections only on a part of the side walls so that one or more side walls are uncoated. It is also possible, in the case of a scintillator with one or more side walls arranged between two end faces, not to provide one or more side walls completely, but only in a partial area with a photocathode section. It can also be provided to form photocathode sections only on side walls of scintillators, and to leave the end faces of the scintillators uncoated.
  • a microchannel plate may be formed such that microchannels are present only in those subregions, to which also multiplying electrons are moved.
  • an electrode arranged on a microchannel plate and functioning as a dynode, to which photoelectrons are accelerated can be formed only in a partial area on the relevant microchannel plate (or its front side).
  • a detection device may comprise one or more collecting electrodes only in a (partial) region in which channels or channels used for electron multiplication of an associated microchannel plate are present.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor (100; 101; 102; 103; 104; 105; 106), aufweisend einen Szintillator (120) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung (202) unter Einwirkung einer einfallenden Strahlung (200). Der Szintillator (120) weist zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten (121; 122) und eine Seitenwand (123) zwischen den Stirnseiten (121; 122) auf. Der Strahlungsdetektor weist darüber hinaus einen auf der Seitenwand (123) des Szintillators (120) angeordneten Photokathodenabschnitt (130) zum Erzeugen von Elektronen (204) unter Einwirkung der von dem Szintillator (120) erzeugten elektromagnetischen Strahlung (202), eine Mikrokanalplatte (161; 162) mit einer Mehrzahl an Kanälen (165) zum Vervielfachen der von dem Photokathodenabschnitt (130) erzeugten Elektronen (204), und eine Erfassungseinrichtung (171; 172) zum Erfassen der mit der Mikrokanalplatte (161; 162) vervielfachten Elektronen auf. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein bildgebendes System (110) umfassend einen solchen Strahlungsdetektor (100; 101; 102; 103; 104; 105; 106).

Description

Beschreibung
Strahlungsdetektor und bildgebendes System
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor, mit dessen Hilfe eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere Röntgen- bzw. Gammastrahlung, erfasst werden kann. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein bildgebendes System, umfassend einen solchen Strahlungsdetektor.
Bildgebende Systeme der Medizintechnik spielen heutzutage eine zunehmend bedeutende Rolle. Derartige Systeme werden dazu eingesetzt, zwei- oder dreidimensionale Bilddaten von Organen und Strukturen des menschlichen Körpers zu erzeugen, was zum Beispiel zur Diagnose von Krankheitsursachen, zur Durchführung von Operationen und zur Vorbereitung therapeutischer Maßnahmen herangezogen werden kann. Die Bilddaten können auf der Grundlage von Messsignalen erzeugt werden, welche mit Hilfe eines Strahlungsdetektors gewonnen werden.
Dies ist zum Beispiel der Fall bei Röntgen- und Computertomographie-Systemen (CT) . Bei derartigen Systemen wird der Körper bzw. ein Körperabschnitt eines zu untersuchenden Patienten mittels Röntgenstrahlung durchstrahlt, welche von einer Strahlungsquelle erzeugt wird. Der nicht absorbierte, trans- mittierte Strahlungsanteil wird mit einem Detektor erfasst.
Ein weiteres Beispiel ist eine Bilderzeugung mit Hilfe von Radionukliden, wie sie bei Positronen-Emissions-Tomographie- Systemen (PET) und Single-Photon-Emissions-Computer- Tomographie-Systemen (SPECT) zum Einsatz kommt. Hierbei wird dem zu untersuchenden Patienten ein Radiopharmakon injiziert, welches entweder direkt (SPECT) oder indirekt (PET) durch Emission von Positronen Gamma-Quanten erzeugt. Die Gammastrahlung wird mit einem entsprechenden Strahlungsdetektor erfasst . Detektoren, welche zum energieaufgelösten Erfassen bzw. „Zählen" von Strahlungsquanten einsetzbar sind, können nach unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten. Eine Strahlungserfassung kann entweder auf direkte Weise, d.h. durch direkte Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie, oder auf indirekte Weise erfolgen. Bei der letztgenannten Variante kommt in der Regel ein sogenannter Szintillator zum Einsatz, welcher unter Einwirkung einer zu detektierenden Strahlung angeregt wird und die Anregungsenergie unter Aussendung einer niederenergetischeren elektromagnetischen Strahlung wieder abgibt. Lediglich die von dem Szintillator ausgesendete Strahlung wird hierbei in elektrische Messsignale umgesetzt. Im medizinischen Bereich verwendete und gemäß diesen Messprinzipien arbeitende, flächig aufgebaute Detektoren (sogenannte „Flachdetektoren") sind zum Beispiel in M. Spahn, „Fiat detectors and their clinical applications" , Eur Radiol (2005), 15: 1934 - 1947, beschrieben.
Das Umsetzen der von einem Szintillator ausgehenden Strahlung in ein elektrisches Signal kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Neben einer Verwendung eines mit einer Photokathode versehenen Photomultipliers in Form einer evakuierten Elektronenröhre besteht ein derzeit gängiges Konzept darin, einen sogenannten Silizium-Photomultiplier („SiPM") einzusetzen. Hierbei handelt es sich um eine auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildete Matrix-Anordnung aus Lawinenphotodioden („avalanche photodiode", APD), bei welchen durch einfallende Photonen Elektronen erzeugt, und diese lawinenartig vervielfacht werden.
Ein Nachteil von Silizium-Photomultipliern besteht jedoch da- rin, dass nur ein Teil der für die Bestrahlung zur Verfügung stehenden Gesamtfläche als sensitive bzw. „aktive" Fläche genutzt werden kann. Ursache hierfür ist, dass zwischen den ak- tiven bzw. strahlungssensitiven Bereichen auch insensitive Bereiche existieren, in welchen Widerstände und Signalleitun- gen bzw. Verdrahtungsstrukturen angeordnet sind. Ein Silizi- um-Photomultiplier weist daher ein relativ geringes Verhält- nis aus aktiver Fläche zu (bestrahlter) Gesamtfläche auf, welches auch als „Füllfaktor" bezeichnet wird. Nachteilig ist des Weiteren ein im Betrieb auftretendes Rauschen, sowie eine relativ hohe Dunkelrate bzw. Dunkelzählung („dark count"), d.h. das auch ohne Bestrahlung eine Signalerzeugung stattfindet .
Ein Detektor mit Szintillator und Silizium-Photomultiplier ist üblicherweise derart ausgebildet, dass der Silizium- Photomultiplier einer Stirnseite bzw. Rückseite des Szintil- lators gegenüberliegt. Eine entgegen gesetzte Stirnseite bzw. Vorderseite des Szintillators ist der zu detektierenden Strahlung zugewandt. Hierdurch kann der Silizium- Photomultiplier nur denjenigen Anteil der in dem Szintillator umgesetzten Strahlung erfassen, welcher an dessen Rückseite austritt. Ausgehend von dem jeweiligen Anregungs- bzw. Wechselwirkungsort in dem Szintillator wird die Szintillati- onsstrahlung jedoch nicht nur in Richtung der Rückseite, sondern auch in andere Richtungen abgestrahlt. Darüber hinaus unterliegt die Strahlung Verlustprozessen wie Reflexion, Absorption und Streuung. Insbesondere bei Szintillatoren mit einem hohen Aspektverhältnis, d.h. einem hohen Verhältnis aus Höhe zu Breite, wie es zum Beispiel der Fall bei einem PET- System sein kann, sind die Verluste daher relativ hoch. Im Falle eines Aspektverhältnisses größer als 7:1 kann der Anteil der aus einem Szintillator austretenden Strahlung lediglich 40-60% der erzeugten Gesamtstrahlung betragen. Zur Kompensation der Verluste kann zwar eine höhere Intensität der einfallenden Strahlung vorgesehen werden, wodurch ein Patient jedoch auch einer erhöhten Strahlungsdosis ausgesetzt wird.
Von Nachteil ist des Weiteren, dass sich anhand der an der Rückseite eines Szintillators austretenden Strahlung ein Wechselwirkungsort einer einfallenden Strahlung in dem Szintillator nicht oder nur sehr schwer erfassen lässt. Auch kann keine Information über die Höhe bzw. Tiefe einer Wechselwirkung in dem Szintillator gewonnen werden. Derartige Nachteile beschränken daher die Auflösung eines mit einem solchen Detektoraufbau versehenen bildgebenden Systems.
Zur Bildverstärkung und zur Elektronenvervielfachung ist ferner der Einsatz von sogenannten Mikrokanalplatten („micro Channel plate", MCP) bekannt, welche eine Vielzahl an Kanälen aufweisen. Im Betrieb wird eine längs der Kanäle anliegende elektrische Spannung erzeugt, wodurch eintretende Elektronen innerhalb der Kanäle beschleunigt und durch Stöße mit den Kanalwänden vervielfacht werden können. Eine Verwendung einer Mikrokanalplatte in Zusammenhang mit einem Bildverstärker ist beispielsweise in US 2009/0256063 AI beschrieben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für eine verbesserte Strahlungserfassung im medizinischen Bereich anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Strahlungsdetektor gemäß Anspruch 1 und durch ein bildgebendes System gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Strahlungsdetektor vorgeschlagen, welcher einen Szintillator zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung unter Einwirkung einer einfallenden Strahlung aufweist. Der Szintillator weist zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten, und eine Seitenwand zwischen den Stirnseiten auf. Der Strahlungsdetektor weist des Weiteren einen auf der Seitenwand des Szintillators angeordneten Photokathodenabschnitt zum Erzeugen von Elektronen unter Einwirkung der von dem Szintillator erzeugten elektromagnetischen Strahlung, eine Mikrokanalplatte mit einer Mehrzahl an Kanälen zum Vervielfachen der von dem Photokathodenabschnitt erzeugten Elektronen, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der mit der Mikrokanalplatte vervielfachten Elektronen auf.
Im Betrieb des Strahlungsdetektors kann der Szintillator mit einer der Stirnseiten der zu detektierenden Strahlung (insbe- sondere Röntgen- bzw. Gammastrahlung) zugewandt sein. Die durch die einfallende Strahlung in dem Szintillator erzeugte und zu dessen Seitenwand kommende elektromagnetische Strahlung (beispielsweise sichtbares oder ultraviolettes Licht) kann unmittelbar von dem an dieser Stelle angeordneten Photokathodenabschnitt aufgenommen bzw. absorbiert, und damit auf direkte und schnelle Weise in Elektronen umgesetzt werden. Die Seitenwand kann im Vergleich zu den Stirnseiten des Szin- tillators einen relativ großen Flächeninhalt aufweisen, wodurch ein großer Teil der in dem Szintillator umgesetzten Strahlung für die Erzeugung von Elektronen genutzt werden kann. Dies gilt insbesondere bei einer möglichen Ausgestaltung des Szintillators mit einem hohen Aspektverhältnis. Aufgrund dieser Eigenschaften kann der Strahlungsdetektor eine hohe Zeitauflösung und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Von Vorteil ist des Weiteren, dass der Strahlungsdetektor gegenüber einem herkömmlichen Detektor mit Silizium- Photomultiplier ein (wesentlich) geringeres Rauschen sowie eine geringere Dunkelrate aufweisen kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ohne Strahlung des Szintillators keine Elektronen von dem Photokathodenabschnitt erzeugt werden, und infolgedessen (im Wesentlichen) keine Elektronenvervielfach- fachung in der Mikrokanalplatte stattfindet. Auch kann die zur Elektronenvervielfachung eingesetzte Mikrokanalplatte mit einer hohen Porosität ausgebildet werden, wodurch die Mikrokanalplatte einen hohen Füllfaktor (Verhältnis aus aktiver Fläche zu bestrahlter Gesamtfläche) besitzt, welcher (wesentlich) höher sein kann als bei einem herkömmlichen Silizium- Photomultiplier . Dies begünstigt ebenfalls einen hohen Wirkungsgrad des Strahlungsdetektors.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Szintillator quaderförmig ausgebildet und weist vier Seitenwände zwischen den Stirnseiten auf. Auf jeder der vier Seitenwände ist ein Photokathodenabschnitt zum Erzeugen von Elektronen angeordnet. Hierdurch kann ein wesentlicher Teil der in dem Szintillator erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Elektronen umgesetzt werden, was weiter von Vorteil ist für einen hohen Wirkungsgrad des Strahlungsdetektors .
Dies trifft in entsprechender Weise auf eine weitere bevorzugte Ausführungsform zu, gemäß derer ein weiterer Photokathodenabschnitt zum Erzeugen von Elektronen auf einer Stirnseite des Szintillators angeordnet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Strahlungsdetektor des Weiteren eine Elektrodenanordnung zum Hervorrufen einer Bewegung von erzeugten Elektronen zu der Mikrokanalplatte auf. Hierdurch können die mit dem bzw. mit den Photokathodenabschnitt (en) erzeugten Elektronen auf zuverlässige Weise in Richtung der Mikrokanalplatte bewegt bzw. beschleunigt werden.
Die Elektrodenanordnung umfasst vorzugsweise eine im Bereich einer Stirnseite des Szintillators angeordnete erste Elektrode, und eine auf der Mikrokanalplatte angeordnete zweite Elektrode. Hierdurch kann der Strahlungsdetektor einen relativ kompakten Aufbau aufweisen.
Die zweite Elektrode ist vorzugsweise in Form einer strukturierten Schicht ausgebildet und weist Öffnungen auf, über welche Kanäle der Mikrokanalplatte freigelegt sind. In dieser Ausgestaltung können die von dem bzw. den Photokathodenabschnitt (en) emittierten Elektronen zu der zweiten Elektrode beschleunigt werden und auf dieser unter Freisetzen weiterer Elektronen auftreffen. Über die Öffnungen der zweiten Elektrode können die Elektronen in die Kanäle der Mikrokanalplatte eintreten und hier weiter vervielfacht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Mikrokanalplatte zum Vervielfachen von mittels unterschiedlicher Photokathodenabschnitte erzeugter Elektronen ausgebildet. Zu diesem Zweck kann die Mikrokanalplatte insbesondere im Be reich einer Stirnseite des Szintillators angeordnet und mit größeren lateralen Abmessungen als der Szintillator versehen sein. Auf diese Weise können von unterschiedlichen Photokathodenabschnitten kommende Elektronen zu Kanälen in unterschiedlichen Bereichen bzw. Segmenten der Mikrokanalplatte gelangen, und hier vervielfacht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung für ein getrenntes Erfassen von mittels unterschiedlicher Photokathodenabschnitte erzeugter und vervielfachter Elektronen ausgebildet. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, den lateralen Ort einer Wechselwirkung eines mit dem Szintillator wechselwirkenden Strahlungsquants genau zu erfassen. Zu diesem Zweck kann die Erfassungseinrichtung insbesondere in unterschiedliche Bereiche bzw. Segmente unterteilt sein, wobei in jedem Segment eine oder mehrere Auffangelektroden angeordnet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Szintillator, die Mikrokanalplatte und die Erfassungseinrichtung übereinander angeordnet. Hierdurch kann (ebenfalls) ein kompakter Detektoraufbau mit kleinen lateralen Abmessungen ermöglicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Strahlungsdetektor einen ersten und einen zweiten (jeweils) auf einer Seitenwand des Szintillators angeordneten Photokathodenabschnitt zum Erzeugen von Elektronen, und eine erste und eine zweite Mikrokanalplatte zum Vervielfachen von Elektronen auf. Weiter vorgesehen ist eine Elektrodenanordnung, welche ausgebildet ist, eine Bewegung von mittels des ersten Photokathodenabschnitts erzeugter Elektronen zu der ersten Mikrokanalplatte, und mittels des zweiten Photokathodenabschnitts erzeugter Elektronen zu der zweiten Mikrokanalplatte hervorzurufen. Darüber hinaus weist der Strahlungsdetektor eine erste Erfassungseinrichtung zum Erfassen von mit der ersten Mikrokanalplatte vervielfachter Elektronen, und eine zweite Erfassungseinrichtung zum Erfassen von mit der zweiten Mikrokanalplatte vervielfachter Elektronen auf. Diese Ausgestaltung des Strahlungsdetektors bietet die Möglichkeit, die Höhe bzw. Tiefe einer Wechselwirkung in dem Szintillator zu erfassen. Im Hinblick auf eine quaderförmige Ausgestaltung des Szintillators mit vier Seitenwänden können beispielsweise zwei der (winkelig) aneinandergrenzenden Photokathodenabschnitte einen ersten Photokathodenabschnitt, und die anderen beiden (winkelig) aneinandergrenzenden Photokathodenabschnitte einen zweiten Photokathodenabschnitt darstellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Strahlungsdetektor eine Anzahl an mehreren nebeneinander angeordneten Szintillatoren auf, auf deren Seitenwänden Photokathodenabschnitte zum Erzeugen von Elektronen angeordnet sind. Weiter vorgesehen sind eine Mikrokanalplatte zum Vervielfachen von mittels Photokathodenabschnitten der mehreren Szintillatoren erzeugten Elektronen, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der mit der Mikrokanalplatte vervielfachten Elektronen. Eine solche modulartige Ausgestaltung, bei welcher die Mikrokanalplatte und die Erfassungseinrichtung den mehreren Szintillatoren zugeordnet sind, kann gegebenenfalls relativ kostengünstig verwirklicht werden.
Auch bei einer solchen modulartigen Ausgestaltung ist die Möglichkeit gegeben, mit einer entsprechenden Elektrodenanordnung unterschiedliche Bewegungen von an Seitenwänden der mehreren Szintillatoren emittierten Elektronen hervorzurufen, und den Szintillatoren vergleichbar zu der oben beschriebenen Ausführungsform eine erste und zweite Mikrokanalplatte, und eine erste und zweite Erfassungseinrichtung zuzuordnen.
Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein bildgebendes System vorgeschlagen, welches einen Strahlungsdetektor gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst, und bei welchem daher ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile zu Tage treten können. Ein solches bildgebendes System kann zum Beispiel ein Röntgen- bzw. Computertomographie-System o- der auch ein Positronen-Emissions-Tomographie- oder ein Single-Photon-Emissions-Computer-Tomographie-System sein. Im Hinblick auf derartige bildgebende Systeme kann vorgesehen sein, dass der oben beschriebene Detektoraufbau bzw. eine der oben beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein einzelnes Detektorelement bzw. einen „Pixel" eines zugehörigen Detektors darstellt, und dass eine Vielzahl derartiger Detektorelemente bzw. „Pixel" insbesondere flächig und/oder kreis- bzw. teilkreisförmig nebeneinander angeordnet sind.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Röntgensystems ;
Figur 2 eine schematische perspektivische Darstellung von
Bestandteilen eines Detektorelements, welches Photokathodenabschnitte an Seitenwänden eines Szintil- lators aufweist, mit einer Veranschaulichung von dessen Funktionsweise;
Figur 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines gemäß den Komponenten von Figur 2 aufgebauten weiteren Detektorelements;
Figur 4 eine schematische seitliche Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts des Detektorelements von Figur 3;
Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Detektorelements, welches zum segmentweisen Erfassen von Elektronen ausgebildet ist, wobei die Elektronen mit unterschiedlichen Photokathodenabschnitten erzeugt werden; Figur 6 eine schematische Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung einer bei dem Detektorelement von Figur 5 eingesetzten Erfassungseinrichtung;
Figur 7 eine schematische perspektivische Darstellung von
Komponenten eines weiteren Detektorelements, welches ausgebildet ist, von unterschiedlichen Photokathodenabschnitten erzeugte Elektronen in unterschiedliche Richtungen zu bewegen;
Figur 8 eine schematische Draufsicht auf eine bei dem Detektorelement von Figur 7 zum Hervorrufen der unterschiedlichen Elektronenbewegungen eingesetzte Elektrodenanordnung;
Figur 9 eine schematische perspektivische Darstellung des gemäß den Komponenten der Figuren 7 und 8 aufgebauten Detektorelements;
Figur 10 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Detektorelements, welches mehrere nebeneinander angeordnete Szintillatoren aufweist;
Figur 11 eine schematische seitliche Darstellung der mehreren Szintillatoren des Detektorelements von Figur 10; und
Figur 12 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Detektorelements mit mehreren nebeneinander angeordneten Szintillatoren, wobei das Detektorelement zum Hervorrufen von Elektronenbewegungen in unterschiedliche Richtungen ausgebildet ist.
Anhand der folgenden Figuren werden Ausführungsformen eines Detektors bzw. Detektorelements beschrieben, mit dessen Hilfe eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere eine hochenergetische Strahlung wie Röntgen- bzw. Gammastrahlung, er- fasst werden kann. Zur Herstellung der beschriebenen Ausfüh- rungsformen können aus dem Gebiet der Halbleiter- und Detektortechnik bekannte Verfahrensprozesse durchgeführt werden sowie übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird.
Das hier beschriebene Detektorkonzept ist für den Einsatz in Zusammenhang mit bildgebenden Systemen der Medizintechnik vorgesehen. Bei derartigen Systemen werden basierend auf Messsignalen, welche mit Hilfe eines entsprechenden Strah- lungsdetektors gewonnen werden, zwei- oder dreidimensionale
Bilddaten von Organen und Strukturen des menschlichen Körpers erzeugt .
Zur beispielhaften Veranschaulichung ist in Figur 1 ein Rönt- gensystem 110 dargestellt, welches für die diagnostische und interventionelle Bildgebung eingesetzt werden kann. Das Rönt- gensystem 110 umfasst eine Strahlungsquelle 111 zum Aussenden einer Röntgenstrahlung („Röntgenstrahler"), und einen dazugehörigen, flächig aufgebauten Detektor 100 („Flachdetektor") zum Erfassen der Strahlung. Strahlungsquelle 111 und Detektor 100 sind zueinander gegenüberliegend an den Enden einer ei¬ förmigen Halteeinrichtung 112 angeordnet. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird diese Anordnung auch als „C-Bogen" oder „C-Arm" bezeichnet.
Ein zu untersuchender Patient befindet sich auf einem Patientenlagerungstisch 117, und ist dabei zwischen Strahlungsquelle 111 und Detektor 100 angeordnet. Im Betrieb des Röntgen- systems 110 wird der Körper bzw. ein Körperabschnitt des Pa- tienten mit der von der Strahlungsquelle 111 erzeugten Röntgenstrahlung durchstrahlt, und wird der nicht absorbierte, transmittierte Strahlungsanteil über den Detektor 100 er- fasst . Die Halteeinrichtung 112 ist des Weiteren an einem mit mehreren Achsen bzw. Gelenken versehenen Roboter 113 befestigt, mit dessen Hilfe die Strahlungsquelle 111 und der Detektor 100 in eine gewünschte Position in Bezug auf den Patienten gebracht werden können. Zur Steuerung des Röntgensystems 110 sowie zum Verarbeiten und/oder Auswerten von Messsignalen des Detektors 100, insbesondere zum Erzeugen der gewünschten Bilddaten, weist das Röntgensystem 110 des Weiteren eine Steuer- bzw. Auswerteeinrichtung 114 auf. Diese ist mit einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung bzw. einem Display verbunden, wie in Figur 1 angedeutet ist.
Neben dem Röntgensystem 110 von Figur 1 kann das nachstehend beschriebene Detektorkonzept auch im Zusammenhang mit anderen, nicht dargestellten bildgebenden Systemen zum Einsatz kommen. In Betracht kommen beispielsweise Systeme mit einem Ringtunnel („gantry"), wie zum Beispiel ein Computertomographie-System (CT) . Ein solches System kann einen kreisring- oder kreiszylinderförmigen Detektor und eine rotierbare Röntgenquelle umfassen. Weitere Anwendungsbeispiele mit Ringtunnel sind Positronen-Emissions-Tomographie-Systeme (PET) und Single-Photon-Emissions-Computer-Tomographie-Systeme (SPECT) . Hierbei wird dem zu untersuchenden Patienten ein Radiopharma- kon injiziert, welches entweder direkt (SPECT) oder indirekt (PET) durch Emission von Positronen Gamma-Quanten erzeugt. Diese können ebenfalls mit einem kreisring- oder kreiszylinderförmigen Detektor erfasst werden.
Figur 2 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung einen prinzipiellen Aufbau eines Detektorelements 101, welches zum Erfassen einer einfallenden hochenergetischen Strahlung eingesetzt werden kann. Die weiter unten anhand der anderen Figuren beschriebenen Ausführungsformen von Detektorelementen sind basierend auf dem hier gezeigten Detektorprinzip aufgebaut, so dass die im Folgenden beschriebenen Aspekte auch auf diese Ausführungsformen zutreffen können. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass ein Strahlungsdetektor eines bildgebenden Systems, zum Beispiel der Detektor 100 des Systems 110 von Figur 1, eine Vielzahl von derartig aufgebauten Detektorelementen umfassen kann, wobei diese in Form von „Pixeln" matrixartig nebeneinander angeordnet sein können. Hierbei können insbesondere flächige, aber auch kreisring- bzw. teilkreisringförmige Anordnungen vorliegen. Auf der Grundlage der von den einzelnen Pixeln bzw. Detektorelementen eines Detektors erzeugten Messsignale können die jeweils gewünschten Bilddaten erzeugt werden.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, weist das Detektorelement 101 einen Szintillator 120 auf, welcher dazu dient, die zu detek- tierende hochenergetische Strahlung in eine niederenergetische (re) Strahlung umzuwandeln. Der Szintillator 120 ist qua- derförmig ausgebildet und weist zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten 121, 122, sowie vier in einem rechten Winkel aneinander grenzende Seitenwände 123 zwischen den beiden Stirnseiten 121, 122 auf. Die in Figur 2 nach oben gerichtete Stirnseite 122 wird im Folgenden auch als „Vorderseite", und die nach unten gerichtete Stirnseite 121 als „Rückseite" des Szintillators 120 bezeichnet. Vorder- und Rückseite 122, 121 sind am Umfang bzw. Rand über die Seitenwände 123 miteinander verbunden . Wie des Weiteren in Figur 2 angedeutet ist, besitzt der Szintillator 120 ein hohes Aspektverhältnis, d.h. ein hohes Verhältnis aus Höhe (Abstand zwischen den Stirnseiten 121, 122) zu Breite (laterale Abmessung bzw. Abstand zwischen zwei sich gegenüberliegenden Seitenwänden 123), welches größer bzw. we- sentlich größer als eins ist. Auf diese Weise kann eine hohe Absorption der zu detektierenden hochenergetischen Strahlung, welche in Figur 2 anhand eines Strahlungsquants 200 angedeutet ist, in dem Szintillator 120 erzielt werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in Figur 2, aber auch in den anderen Figuren dargestellten Komponenten und deren Abmessungen nicht maßstabsgetreu dargestellt sein können. Beispielsweise ist es möglich, dass der Szintillator 120 eine größere Höhe bzw. ein größeres Aspektverhältnis aufweist .
Im Betrieb des Detektorelements 101 ist der Szintillator 120 mit der Vorderseite 122 der zu detektierenden Strahlung zugewandt, so dass die Strahlung über die Vorderseite 122 in den Szintillator 120 einfallen bzw. eingekoppelt werden kann. Ein Strahlungsquant 200 (insbesondere Röntgenquant oder Gamma- quant) der einfallenden Strahlung kann beim Durchgang durch den Szintillator 120 lokal eine Anregung hervorrufen. Die bei diesem Vorgang deponierte bzw. absorbierte Anregungsenergie gibt der Szintillator 120 in Form von niederenergetischeren Strahlungsquanten bzw. Photonen 202 wieder ab. Die Anzahl der emittierten Photonen 202 kann dabei proportional zur ursprünglichen Energie des mit dem Szintillatormaterial wech- seiwirkenden Strahlungsquants 200 sein. Auf den hierbei stattfindenden Szintillationsmechanismus wird nicht näher eingegangen. Bei der von dem Szintillator 120 erzeugten Szin- tillationsstrahlung kann es sich insbesondere um sichtbares oder ultraviolettes Licht handeln.
Neben einer Strahlungsemission in Richtung der Stirnseiten 121, 122 des Szintillators 120 wird ein wesentlicher Teil der in dem Szintillator 120 erzeugten Szintillationsstrahlung bzw. Photonen 202 in Richtung der Seitenwände 123 ausgesen- det . Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Szintillator 120 wie vorliegend ein hohes Aspektverhältnis aufweist, und die Seitenwände 123 folglich im Vergleich zu den Stirnseiten 121, 122 des Szintillators 120 einen relativ großen Flächeninhalt aufweisen. Bei dem Detektorelement 101 ist vorgesehen, insbesondere diesen wesentlichen Strahlungsanteil an den Seitenwänden 123 zur Strahlungsdetektion auszunutzen, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad erzielen lässt.
Das Detektorelement 101 weist zu diesem Zweck an allen vier Seitenwänden 123 jeweils einen Photokathodenabschnitt 130 auf, über welche zu den Seitenwänden 123 abgestrahlte und an den Seitenwänden 123 austretende Photonen 202 unter Ausnutzung des photoelektrischen Effekts in Elektronen 204 (Photoelektronen) umgesetzt werden können. Für jedes auf einen Pho- tokathodenabschnitt 130 auftreffende und hier absorbierte Photon 202 kann der betreffende Photokathodenabschnitt 130 ein Elektron 204 emittieren. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Figur 2 lediglich drei an Seitenwänden 123 vorgesehene Photokathodenabschnitte 130 dargestellt. Diese sind ferner zur Unterscheidung mit den Bezugszeichen 130a, 130b und 130c versehen, welche zum Teil auch in den anderen Figuren verwendet werden. Hierbei bezieht sich der Zusatz „a" auf den links angeordneten Abschnitt 130, der Zusatz „b" auf den in Bezug auf die Zeichenebene nach hinten versetzten Abschnitt 130, und der Zusatz „c" auf den rechts angeordneten Abschnitt 130. Für einen in Figur 2 nicht gezeigten vierten Photokathodenabschnitt 130, welcher in der Zeichenebene vorne angeordnet ist, ist hingegen in den anderen Figuren die Bezeichnung „d" vorgesehen.
Jeder der Photokathodenabschnitte 130 ist - abweichend von der beabstandeten Darstellung in Figur 2 - direkt auf einer jeweiligen Seitenwand 123 des Szintillators 120 angeordnet. Die schichtförmigen Photokathodenabschnitte 130 weisen vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Flächeninhalt wie die betreffenden Seitenwände 123 auf, so dass sämtliche Seiten- wände 123 im Wesentlichen vollständig von den Photokathodenabschnitten 130 bedeckt sind. Die Photokathodenabschnitte 130 können hierbei in Form einer zusammenhängenden und den Szin- tillator 120 (umfangsseitig) umschließenden Schicht vorliegen .
Die Photokathodenabschnitte 130 stellen semitransparente Photokathoden bzw. Transmissionsphotokathoden dar, welche trans- mittiv arbeiten. Dabei werden die Photokathodenabschnitte 130 an der dem Szintillator 120 zugewandten bzw. an dessen Sei- tenwänden 123 anliegenden Seite bestrahlt, und erfolgt die
Emission von Elektronen 204 an einer hierzu entgegen gesetzten Seite der Photokathodenabschnitte 130. Dies ist in Figur 2 anhand des rechten Photokathodenabschnitts 130c veranschaulicht .
Die direkte Anordnung der Photokathodenabschnitte 130 auf den Seitenwänden 123 des Szintillators 120 trägt ebenfalls zur hohen Effizienz des Detektorelements 101 bei. In dieser Aus- gestaltung kann erreicht werden, dass die zu den Seitenwänden 123 kommende bzw. an den Seitenwänden 123 austretende Szin- tillationsstrahlung unmittelbar von den Photokathodenabschnitten 130 aufgenommen bzw. absorbiert und in Elektronen 204 umgesetzt wird. Eine Strahlungsreflexion und ein „Hin- und Herreflektieren" der Strahlung in dem Szintillator 120, verbunden mit entsprechenden Verlustprozessen, kann hierbei (weitgehend) vermieden werden. Anders ausgedrückt, kann der erste „Kontakt" eines Photons 202 mit einer Seitenwand 123 zur Erzeugung eines Elektrons 204 führen.
Die Ausgestaltung des Szintillators 120 mit den Photokathodenabschnitten 130 auf den Seitenwänden 123 bietet somit die Möglichkeit, auf kürzestem Weg einen schnellen Zugang zu ei- ner großen Anzahl an Szintillationsphotonen 202 zu erhalten. Auf diese Weise kann das Detektorelement 101 einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Zeitauflösung aufweisen. Diese Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für einen aus mehreren derartigen Detektorelementen 101 aufgebauten Detektor und damit für ein zugehöriges bildgebendes System. Hierdurch ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, einen zu untersuchenden Patienten lediglich einer geringen Strahlungsdosis auszusetzen . Neben dem Szintillator 120 und den hieran angeordneten Photokathoden 130 weist das Detektorelement 101 des Weiteren eine Anordnung aus zwei Elektroden 140, 150, eine Mikrokanalplatte 161 mit einer Vielzahl an Mikrokanälen, und eine Erfassungseinrichtung 171 auf. Mithilfe der beiden Elektroden 140, 150 wird ein elektrisches Feld E erzeugt, um eine Bewegung der an den Seitenwänden 123 des Szintillators 120 photoelektrisch erzeugten Elektronen 204 zu der Mikrokanalplatte 161 hervorzurufen. Dies ist in Figur 2 ebenfalls lediglich anhand der rechten und mit dem Photokathodenabschnitt 130c versehenen Seitenwand 123 veranschaulicht. Die Elektrode 140 kann hierbei eine Kathode, und die andere Elektrode 150 eine dazugehörige Anode bzw. Dynode darstellen, auf welcher die Elektronen 204 unter Freisetzung weiterer Elektronen 204 auftreffen kön- nen . Die Elektroden 140, 150 sind ferner vorzugsweise derart ausgebildet und zueinander positioniert, dass die Richtung des elektrischen Feldes E parallel zur Längsachse des Szin- tillators 120 verläuft.
Damit die Elektronen 204 zu der unterhalb der Elektrode 150 angeordneten Mikrokanalplatte 161 gelangen können, kann die Elektrode 150 mit entsprechenden Öffnungen versehen sein (nicht dargestellt in Figur 2) . Auch ist vorzugsweise vorge- sehen, dass die Elektrode 150 (abweichend von der Darstellung in Figur 2) direkt auf der Mikrokanalplatte 161 angeordnet ist. Die zu der Mikrokanalplatte 161 gelangenden Elektronen 204 können auf schnelle Weise in deren Kanälen vervielfacht, und nachfolgend mithilfe der unterhalb der Mikrokanalplatte 161 angeordneten Erfassungseinrichtung 171, bzw. mit Hilfe einer oder mehreren hier vorgesehenen und als Anoden dienenden Ausleseelektroden („readout päd"), aufgefangen und er- fasst werden. Hierauf basierend kann ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt werden. Die Erfassungseinrichtung 171 kann (abweichend von der Darstellung in Figur 2) direkt mit der Mikrokanalplatte 161 verbunden sein. Auf diese und weitere mögliche Details zu den Komponenten 140, 150, 161, 171 und deren Funktionsweise wird in Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 noch näher eingegangen.
Die oben beschriebene Funktionsweise des Detektorelements 101 erfordert das Vorliegen einer evakuierten Atmosphäre bzw. eines Vakuums (zumindest) in demjenigen Bereich, in welchem freie Elektronen 204 vorliegen, d.h. ab der Erzeugung an den Seitenwänden 123 des Szintillators 120 mit den Photokathodenabschnitten 130 bis zu der Erfassung mit Hilfe der Erfassungseinrichtung 170. In Figur 2, sowie auch in den weiteren Figuren, ist anhand von gestrichelten Linien das Vorliegen einer solchen evakuierten Umgebung bzw. eines Vakuums 190 an- gedeutet. Das Bereitstellen der evakuierten Umgebung 190 kann insbesondere mit einem entsprechenden Gehäuse (nicht dargestellt) ermöglicht werden. Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Detektorelements 102, welches aus den vorstehend beschriebenen Bestandteilen aufgebaut ist. Figur 4 veranschaulicht eine schematische seitliche Darstellung eines vergrö- ßerten Ausschnitts des Detektorelements 102, anhand derer weitere mögliche Details des Detektorelements 102 deutlich werden. Wie in Figur 3 dargestellt ist, sind die Elektrode 140, der mit den Photokathoden 130 beschichtete Szintillator 120, die andere Elektrode 150, die Mikrokanalplatte 161 und die Erfassungseinrichtung 171 bei dem Detektorelement 102 zueinander übereinander angeordnet. Auf diese Weise kann das Detektorelement 102 einen relativ kompakten Aufbau mit kleinen lateralen Abmessungen besitzen. Die Elektrode 140, welche in Form einer rechteckförmigen oder quadratischen Platte ausgebildet sein kann, ist im Bereich der Vorderseite 122 bzw. auf der Vorderseite 122 des quaderförmigen Szintillators 120 angeordnet. Die andere Elektrode 150 ist wie in Figur 4 gezeigt in Form einer strukturierten Schicht ausgebildet, welche auf einer der Rückseite 121 des Szintillators 120 gegenüberliegenden Seite der Mikrokanalplatte 161 angeordnet ist. Diese Seite der Mikrokanalplatte 161 wird im Folgenden auch als „Vorderseite" der Mikrokanalplatte 161 bezeichnet. Beide Elektroden 140, 150 erstrecken sich wie in Figur 3 dargestellt (im Wesentlichen) parallel zueinander, und stehen seitlich über die Seitenwände 123 des Szintillators 120 (bzw. durch die Seitenwände 123 vorgegebene Ebenen) hervor. Die beiden Elektroden 140, 150 können die gleichen oder vergleichbare Außenabmessungen aufweisen.
Durch die parallele Anordnung der Elektroden 140, 150 und deren seitliches Hinausragen über die Seitenwände 123 des Szintillators 120 verläuft ein mit Hilfe der beiden Elektroden 140, 150 erzeugtes elektrisches Feld E (auch) seitlich der Seitenwände 123 parallel zur Längsachse des Szintillators
120. Über das elektrische Feld E können an den Seitenwänden 123 von den Photokathodenabschnitten 130 bzw. 130a, 130b, 130c, 130d unter Einwirkung der Szintillationsstrahlung emit- tierte Elektronen 204 zuverlässig zu der Elektrode 150 hin abgelenkt und in Richtung der Elektrode 150 beschleunigt werden. Für das Erzeugen des elektrischen Feldes E werden entsprechende, aufeinander abgestimmte elektrische Potentiale an die beiden Elektroden 140, 150 angelegt. Hierzu weist das Detektorelement 102 eine geeignete, nicht dargestellte Anschlussstruktur auf. Die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 140, 150 kann insbesondere im Hochspannungsbereich liegen .
Die an der Rückseite 121 des Szintillators 120 angeordnete bzw. der Rückseite 121 gegenüberliegende Mikrokanalplatte 161 weist einen plattenförmigen Grundkörper auf, welcher von einer Vielzahl (zum Beispiel einigen tausend) mikroskopisch feiner Kanäle 165 durchsetzt ist (siehe Figur 4) . Die Kanäle 165 können in einem engen Abstandsraster pixelartig zueinander angeordnet, und zueinander parallel verlaufend ausgebildet sein. Die Mikrokanalplatte 161 weist vergleichbar zu den beiden Elektroden 140, 150 (ebenfalls) größere laterale Ab- messungen als der Szintillator 120 auf und erstreckt sich seitlich über dessen Seitenwände 123 (bzw. durch die Seitenwände 123 vorgegebene Ebenen) , wodurch von den Seitenwänden 123 emittierte Elektronen 204 zu der Mikrokanalplatte 161 gelangen und in dieser vervielfacht werden können.
Die mit der Elektrode 150 „beschichtete" Vorderseite der Mikrokanalplatte 161 kann wie in Figur 4 gezeigt (wenigstens) in dem hier veranschaulichten Bereich in einem Abstand zu der Rückseite 121 des Szintillators 120 angeordnet sein. Hiervon abweichend kann an einer oder mehreren anderen Stellen ein direktes Aneinandergrenzen von Szintillator 120 und Mikrokanalplatte 161 vorgesehen sein, so dass der Szintillator 120 auf der Vorderseite der Mikrokanalplatte 161 aufgesetzt ist. Zu diesem Zweck kann die Mikrokanalplatte 161 an der Vorder- seite beispielsweise eine oder mehrere hervorstehende Stützbzw. Abstandsstrukturen aufweisen, auf welchen der Szintillator 120 aufliegen kann (nicht dargestellt) . An derartigen Stützstellen ist keine Beschichtung der Mikrokanalplatte 161 mit der Elektrode 150 vorgesehen.
Anhand von Figur 4 wird weiter deutlich, dass die auf der Vorderseite der Mikrokanalplatte 161 angeordnete Elektrode 150 in Form einer strukturierten Schicht ausgebildet ist und Löcher bzw. Öffnungen 159 aufweist. Über die Öffnungen 159 sind die Kanäle 165 der Mikrokanalplatte 161 freigelegt, so dass Elektronen 204 an der Vorderseite der Mikrokanalpatte 161 in die Kanäle 165 eintreten können. Die Mikrokanalplatte 161 ist an der Vorderseite ferner mit einem strukturierten Oberflächenprofil versehen, und weist Erhebungen 166 zwischen den Kanälen 165 mit einer sich verkleinernden Form bzw. Kontur, beispielsweise Trapez- oder Tetraederform, auf. Auf die- se Weise besitzt die hier angeordnete Elektrode 150 ebenfalls eine entsprechend strukturierte bzw. profilierte Oberflächenform mit insbesondere schräg aufeinander zulaufenden, beispielsweise trapez- oder tetraederförmigen Abschnitten. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass von den Photokathodenab- schnitten 130 in Richtung der Elektrode 150 emittierte Elektronen 204 (Primärelektronen) auf der Elektrode 150 auftreffen und hier weitere Elektronen 204 (Sekundärelektronen) herausschlagen bzw. freisetzen können, wobei die Elektronen 204 nachfolgend über die Öffnungen 159 in die Kanäle 165 der Mik- rokanalplatte 161 eintreten und wie in Figur 4 angedeutet weiter vervielfacht werden können.
Zu diesem Zweck ist im Betrieb des Detektorelements 102 zwischen der Vorderseite und einer der Vorderseite gegenüberlie- genden Rückseite der Mikrokanalplatte 161 (ebenfalls) eine elektrische (Hoch- ) Spannung angelegt, wodurch ein elektrisches Feld entlang der Kanäle 165 vorliegt. An der Vorderseite der Mikrokanalplatte 161 in einen Kanal 165 eintretende Elektronen 204 werden infolge des elektrischen Feldes in Richtung der Rückseite der Mikrokanalplatte 161, und damit in Richtung der in diesem Bereich vorgesehenen Erfassungseinrichtung 171 bewegt bzw. beschleunigt. Die kleinen lateralen Abmessungen der Kanäle 165 bewirken hierbei, dass die Elekt- ronen 204 bei dieser Bewegung mehrfach an die Wand des betreffenden Kanals 165 stoßen können. Bei jedem Stoß können aus der Kanalwand weitere Elektronen 204 herausgelöst bzw. herausgeschlagen werden, welche ihrerseits ebenfalls inner- halb des Kanals 165 beschleunigt und durch Stöße mit der Kanalwand weitere Elektronen 204 freisetzen können. Dieser Vorgang setzt sich über die Länge des Kanals 165 fort, und ist daher wie in Figur 4 veranschaulicht mit einer lawinen- bzw. kaskadenartigen Zunahme von Elektronen 204 verbunden.
Die gemäß dieses Prozesses in den Kanälen 165 der Mikrokanal- platte 161 vervielfachten Elektronen 204 treffen an der Rückseite der Mikrokanalplatte 161 auf die Erfassungseinrichtung 171, und werden von dieser erfasst. Hierbei kann durch die Erfassungseinrichtung 171 ein entsprechendes elektrisches
Ausgangssignal (zum Beispiel Spannungsabfall über einen Widerstand) erzeugt werden. Ein solches Ausgangssignal ist abhängig von der Anzahl bzw. Gesamtladung der in der Erfassungseinrichtung 171 aufgesammelten Elektronen 204, und damit von der ursprünglich in dem Szintillator 120 deponierten Anregungsenergie .
Die Erfassungseinrichtung 171 kann wie in Figur 3 gezeigt größere laterale Abmessungen als die Mikrokanalplatte 161 aufweisen. Auch kann die Erfassungseinrichtung 171 wie in Figur 4 dargestellt mit der Mikrokanalplatte 161 bzw. mit deren Rückseite verbunden sein, und pro Kanal 165 jeweils eine entsprechende Elektrode 175 zum Auffangen bzw. Aufsammeln von vervielfachten Elektronen 204 umfassen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Erfassungseinrichtung 171 mit größeren bzw. breiteren Elektroden versehen ist, welche mehreren Kanälen 165 zugeordnet sind. Möglich ist auch eine Ausgestaltung mit einer einzelnen bzw. großflächigen Elektrode zum Auffangen der in sämtlichen Kanälen 165 der Mikrokanalplatte 161 vervielfachten Elektronen 204.
Das Vorliegen einer Beschleunigungsspannung und damit eines elektrischen Feldes entlang der Kanäle 165 der Mikrokanal- platte 161 erfordert das Anlegen entsprechender elektrischer Potentiale an deren Vorder- und Rückseite. An der Vorderseite der Mikrokanalplatte 161 kann dies durch die hier angeordnete Elektrode 150 erfolgen. Im Hinblick auf die Rückseite kann dies mit Hilfe der Erfassungseinrichtung 171 bzw. deren Elektrode (n) 175 vorgenommen werden.
Wie in der vergrößerten Ausschnittsdarstellung von Figur 4 dargestellt ist, weist das Detektorelement 102 neben den an den Seitenwänden 123 des Szintillators 120 vorgesehenen Photokathodenabschnitten 130 einen weiteren (optionalen) semitransparenten Photokathodenabschnitt 131 auf, welcher auf der Rückseite 121 des Szintillators 120 angeordnet ist. Dabei können sämtliche Photokathodenabschnitte 130, 131 in Form ei- ner zusammenhängenden Beschichtung des Szintillators 120 vorliegen .
Durch den Photokathodenabschnitt 131 ist die Möglichkeit gegeben, zusätzlich einen zu der Rückseite 121 gelangenden An- teil der in dem Szintillator erzeugten Szintillationsstrah- lung zu nutzen und unmittelbar in Photoelektronen 204 umzusetzen. Über das (auch) in diesem Bereich vorliegende, mit Hilfe der Elektroden 140, 150 hergestellte und parallel zur Längsachse des Szintillators 120 orientierte elektrische Feld E können die an der Rückseite 121 emittierten Elektronen 204 ebenfalls in Richtung der Elektrode 150 beschleunigt werden. Hieran können sich erneut die oben beschriebenen Vorgänge anschließen, d.h. Auftreffen der Elektronen 204 auf der Elektrode 150 unter Freisetzen weiterer Elektronen 204, Eintreten der Elektronen 204 in Kanäle 165 der Mikrokanalplatte 161 und Vervielfachen derselben, und Erfassen der vervielfachten Elektronen 204 mit Hilfe der Mikrokanalplatte 171. Für weitere Details hierzu wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Hinsichtlich Details zu dem Photokathodenabschnitt 131 wird auf die obigen Ausführungen zu den anderen Photokathodenabschnitten 130 verwiesen, welche hier analog gelten. Neben der oben beschriebenen Nutzung der insbesondere zu den Seitenwänden 123 des Szintillators 120 abgestrahlten Szintillationsstrahlung trägt auch die Verwendung der zur Elektronenvervielfachung eingesetzten Mikrokanalplatte 161 zu einer hohen Detektionseffizienz bei. Insbesondere kann das Detektorelement 102 (sowie 101) einen geringen Rauschanteil und eine geringe Dunkelrate aufweisen. Dies liegt daran, dass das Hervorrufen von Elektronenlawinen in den Kanälen 165 der Mikrokanalplatte 161 und damit das Erzeugen eines entsprechenden Signals in der Erfassungseinrichtung 171 (im Wesentlichen) nur dann stattfindet, wenn der Szintillator 120 eine Strahlung aussendet und die Photokathodenabschnitte 130, 131 unter Einwirkung der Szintillationsstrahlung Photoelektronen 204 erzeugen. Auch kann die Mikrokanalplatte 161 mit kleinen Ab- ständen zwischen den Mikrokanälen 165, und infolgedessen mit einer hohen Porosität ausgebildet sein. Hiermit verbunden ist ein hoher Füllfaktor, welcher (wesentlich) höher sein kann als bei einem herkömmlichen Silizium-Photomultiplier . Für die Bestandteile des Detektorelements 102 (sowie 101) können aus der Halbleiter- und Detektortechnik bekannte Materialien verwendet werden. Beispielsweise sind die Elektroden 140, 150 aus einem elektrisch leitfähigen bzw. metallischen Material ausgebildet. Die auf der Mikrokanalplatte 161 ange- ordnete Elektrode 150 weist vorzugsweise ein Material mit hoher Sekundärelektronenemission auf, wodurch das Auftreffen von Photoelektronen 204 auf der Elektrode 150 mit einem Freisetzen einer Vielzahl an (weiteren) Elektronen 204 und damit einer hohen Elektronenvervielfachung verbunden sein kann.
Für den Szintillator 120 kommt die Verwendung eines anorganischen Materials bzw. eines Kristalls in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen „schnellen" Szintillator 120, bei welchem der Szintillationsmechanismus , d.h. die Um- Setzung der einfallenden hochenergetischen Strahlung in die niederenergetischere Szintillationsstrahlung in einer geringen Zeitdauer stattfindet. Ein hierfür in Betracht kommendes Material ist zum Beispiel CsF oder LSO. Im Hinblick auf eine mögliche Größe des Szintillators 120 kommen zum Beispiel laterale Abmessungen bzw. eine Breite im Bereich von einigen lOOym bis zu einigen mm, und eine Höhe im Bereich von einigen mm bis zu einigen 10mm in Betracht. Der Szintillator 120 weist dabei ein Aspektverhältnis (wesentlich) größer als eins auf, welches im Hinblick auf PET-Anwendungen beispielsweise größer als 7:1 betragen kann.
Für die Photokathodenabschnitte 130, 131 kommen Materialien wie zum Beispiel Csl, CsTe, Cs3Sb, Diamant und GaN in Betracht. Die Photokathodenabschnitte 130, 131 und der Szintillator 120 bzw. deren Materialien sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass die von dem Szintillator 120 kommende Szintillationsstrahlung in den Photokathodenabschnitten 130, 131 in freie Elektronen 204 umgesetzt werden kann. Da die
Photokathodenabschnitte 130, 131 wie oben beschrieben trans- mittiv arbeiten, sind die Photokathodenabschnitte 130, 131 auch mit einer relativ kleinen Dicke bzw. Schichtdicke, beispielsweise im Bereich von einigen lOnm, auf dem Szintillator 120 ausgebildet.
Die Mikrokanalplatte 161 weist vorzugsweise ein Halbleitermaterial wie insbesondere Silizium auf. Auf diese Weise kann die Mikrokanalplatte 161 auf einfache Weise, insbesondere mit Hilfe eines lithographischen Strukturierungs- und Ätzverfahrens, hergestellt werden. Die Mikrokanalplatte 161 kann des Weiteren derart ausgebildet sein, dass die Mikrokanalplatte 161 neben einem Grund- oder Ausgangsmaterial, insbesondere einem Halbleitermaterial wie Silizium, zusätzlich noch weite- re Materialien bzw. Schichten umfasst (nicht dargestellt) . Beispielsweise kann innerhalb der Kanäle 165 eine Beschich- tung mit hoher Sekundärelektronenemission vorgesehen sein, um bei Wandstößen von Elektronen 204 eine Vielzahl an weiteren Elektronen 204 freisetzen zu können. Die Mikrokanalplatte 161, welche (wie die Elektroden 140, 150) größere laterale Abmessungen als der Szintillator 120 besitzt, kann zum Beispiel eine Höhe (Abstand zwischen Vorder- und Rückseite) im Bereich von einigen lOOym bis zu einigen mm besitzen. Die Po- ren bzw. Kanäle 165 der Mikrokanalplatte 161 können eine Breite bzw. einen Durchmesser von einigen ym bis zu einigen lOym aufweisen.
Im Hinblick auf die Kanäle 165 kann des Weiteren vorgesehen sein, dass diese entgegen der Darstellung in Figur 4 schräg verkippt gegenüber einer Normale einer durch die Mikrokanalplatte 161 (bzw. durch deren Vorder- und/oder Rückseite) vorgegebenen Ebene angeordnet sind. Dabei kann zum Beispiel ein Winkel in einem Bereich von 10° zwischen der Plattennormale und einer Längsachse der Kanäle 165 vorgesehen sein. Hierdurch kann erzielt werden, dass die Elektronen 204 unabhängig von deren Eintrittswinkel beim Eintreten in die Kanäle 165 mehrfach an die Kanalwände stoßen und infolgedessen weitere Elektronen 204 freisetzen können.
Auch für die Erfassungseinrichtung 171 sind eine Reihe unterschiedlicher Ausgestaltungen möglich. Die Erfassungseinrichtung 171, welche wie in Figur 3 gezeigt größere laterale Abmessungen als die Mikrokanalplatte 161 aufweisen kann, kann zum Beispiel wie die Mikrokanalplatte 161 in Form eines Halbleiter- bzw. Siliziumsubstrats mit einer oder mehreren Elektroden 175 aus einem leitfähigen bzw. metallischen Material ausgebildet sein. Auf diese Weise kann zum Verbinden dieser beiden Komponenten 161, 171 ein aus der Halbleitertechnik bekanntes Bondverfahren durchgeführt werden. Alternativ kann die Erfassungseinrichtung 171 auch zum Beispiel in Form eines mit einer oder mehreren Elektroden 175 versehenen Keramikträgers ausgebildet sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung 171 mit mehreren Elektroden 175 können diese beispielsweise in Form von Zeilen und Spalten bzw. in Form einer Matrixanordnung vorliegen. Alternativ sind jedoch auch andere Ausgestaltungen von Elektroden möglich, beispielsweise in Form von gekreuzt angeordneten Streifenleitern bzw. streifenförmigen Elektroden („transmission line System") . Die Erfassungseinrichtung 171 kann darüber hinaus auch in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung („application specific integrated circuit", ASIC) vorliegen. Auf diese Weise kann die Erfassungseinrichtung 171 nicht nur zum Erfassen bzw. Auslesen einer Gesamtladung einer Elektronenlawine sowie zum Erzeugen eines hierauf basierenden Ausgangssignals, sondern auch zur (wenigstens teilweisen) Aufarbeitung bzw. Auswertung derselben ausgebildet sein. Eine mögliche Abwandlung des Detektorelements 102 der Figuren 3 und 4 besteht darin, lediglich auf den Seitenwänden 123 des Szintillators 120 Photokathodenabschnitte 130 zum photoelektrischen Erzeugen von Elektronen 204 vorzusehen, und den auf der Rückseite 121 des Szintillators 120 angeordneten Photoka- thodenabschnitt 131 wegzulassen. Auf diese Weise können die im Folgenden beschriebenen, nicht dargestellten Ausgestaltungen zusätzlich in Betracht kommen, welche sowohl zusammen als auch (gegebenenfalls) unabhängig voneinander verwirklicht werden können. Beispielsweise ist die Möglichkeit gegeben, anstelle einer ganz- bzw. großflächigen Beschichtung der Mik- rokanalplatte 161 mit der Elektrode 150 die Elektrode 150 nur in einem rahmenförmigen Bereich, d.h. seitlich der Seitenwände 123 des Szintillators 120, auf der Vorderseite der Mikro- kanalplatte 161 auszubilden, da Photoelektronen 204 lediglich von den Seitenwänden 123 emittiert werden. Eine rahmenförmige Ausgestaltung ist in gleicher Weise für die andere Elektrode 140 möglich. Auch kann die Mikrokanalplatte 161 lediglich in einem der rahmenförmigen Elektrode 150 entsprechenden rahmen- förmigen Bereich mit Kanälen 165 versehen sein. Gleiches trifft auf die Erfassungseinrichtung 171 zu, welche ebenfalls lediglich in einem rahmenförmigen Bereich eine oder mehrere Auffangelektroden 175 umfassen kann. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass der Szintillator 120 über die gesamte Rückseite 121 direkt auf der Mikrokanalplatte 161 aufgesetzt ist, und daher (abweichend von Figur 4) kein Abstand zwischen dem Szintillator 120 und der Mikrokanalplatte 161 besteht. Anhand der folgenden Figuren werden weitere mögliche Ausgestaltungen von Detektorelementen beschrieben. Dabei wird darauf hingewiesen, dass im Hinblick auf bereits beschriebene Details, welche sich auf gleichartige oder übereinstimmende Aspekte und Komponenten, eine Funktionsweise, einsetzbare Materialien, Größenabmessungen, mögliche Vorteile usw. beziehen, auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird.
Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Detektorelements 103, welches vergleichbar zu dem Detektorelement 102 von Figur 3 aufgebaut ist. Das Detektorelement 103 bzw. dessen Erfassungseinrichtung 171 ist dazu ausgebildet, Elektronen 204, welche mit Hilfe von unterschiedlichen an Seitenwänden 123 angeordneten Photokathoden- abschnitten 130 erzeugt und nachfolgend vervielfacht werden, getrennt voneinander zu erfassen.
Zur Veranschaulichung dieser Funktionsweise ist in Figur 5 eine Unterteilung der Elektrode 150 in trapezförmige Elektro- denbereiche bzw. Segmente 150a, 150b, 150c, 150d angedeutet, welche seitlich der Seitenwände 123 des Szintillators 120 vorliegen. Die Elektrode 150 kann (entsprechend zu Figur 4) auf der Mikrokanalplatte 161 und mit Öffnungen 159 ausgebildet sein. Die einzelnen Segmente 150a, 150b, 150c, 150d sind den an den unterschiedlichen Seitenwänden 123 des Szintillators 120 angeordneten Photokathodenabschnitten 130a, 130b, 130c, 130d zugeordnet. Die gezeigte Unterteilung der Elektrode 150, welche lediglich fiktiv sein kann, soll verdeutlichen, dass die an den unterschiedlichen Seitenwänden 123 emittierten Elektronen 204 aufgrund des mit den Elektroden
140, 150 erzeugten und parallel zur Längsachse des Szintillators 120 liegenden elektrischen Feldes E zu den unterschiedlichen Segmenten bzw. Quadranten 150a, 150b, 150c, 150d abgelenkt werden können. Hierbei werden Elektronen 204 von dem Photokathodenabschnitt 130a zu dem Segment 150a, von dem Photokathodenabschnitt 130b zu dem Segment 150b, von dem Photokathodenabschnitt 130c zu dem Segment 150c, und von dem Photokathodenabschnitt 130d zu dem Segment 150d beschleunigt. In entsprechender Weise werden die auf die unterschiedlichen Segmente 150a, 150b, 150c, 150d auftreffenden und hier freigesetzten Elektronen 204 getrennt voneinander bzw. in ent- sprechenden (fiktiven) Segmenten der Mikrokanalplatte 161 vervielfacht. Hierdurch ist es möglich, die vervielfachten Elektronen 204 auch separat voneinander mit der (entsprechend zu Figur 4) an der Rückseite der Mikrokanalplatte 161 angeordneten Erfassungseinrichtung 171 zu erfassen.
Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung 171 separate Elektrodenbereiche 176a, 176b, 176c, 176d aufweist, wie anhand der schematischen AufSichtsdarstellung von Figur 6 veranschaulicht ist. Die Elektrodenbereiche 176a, 176b, 176c, 176d sind den einzelnen Seitenwänden 123 des Szintillators 120 bzw. den Photokathodenabschnitten 130a, 130b, 130c, 130d, und damit den „Vervielfachungssegmenten" der Mikrokanalplatte 161 und den Elektrodenbereichen 150a, 150b, 150c, 150d der Elektrode 150 zugeordnet, und können da- her trapezförmig ausgebildet sein. Jeder Elektrodenbereich
176a, 176b, 176c, 176d kann jeweils eine großflächige Elektrode, oder auch eine Mehrzahl an Elektroden, beispielsweise entsprechend der in Figur 4 gezeigten Struktur, aufweisen. Über die Elektrodenbereiche 176a, 176b, 176c, 176d können die getrennt voneinander erzeugten und vervielfachten Elektronen 204 separat erfasst werden. Hierauf basierend können anhand der mit den einzelnen Elektrodenbereichen 176a, 176b, 176c, 176d erfassten Ladungsmengen entsprechende Ausgangssignale erzeugt werden.
Das getrennte und segmentweise Erfassen von mittels unterschiedlicher Photokathodenabschnitte 130a, 130b, 130c, 130d erzeugter und vervielfachter Elektronen 204 bietet die Möglichkeit, den lateralen Ort der Wechselwirkung („x/y- Position") eines den Szintillator 120 anregenden Strahlungsquants 200 in dem Szintillator 120 auf einfache und genaue Weise zu bestimmen. Dabei kann ausgenutzt werden, dass der Zeitpunkt bzw. die zeitliche Entwicklung und/oder die Größe der mit den Elektrodenbereichen 176a, 176b, 176c, 176d gewonnenen Ladungssignale von der Nähe der Wechselwirkung zu den jeweiligen Seitenwänden 123 abhängt. Zur Bestimmung des lateralen Wechselwirkungsorts können beispielsweise Summen- und/oder Differenzsignale aus den einzelnen Signalen gebildet werden. Insbesondere bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung 171 in Form eines ASIC-Schaltkreises kann dies durch die Erfassungseinrichtung 171 selbst durchgeführt werden .
Das Ermöglichen eines Ermitteins eines lateralen Wechselwirkungsorts in einem Szintillator 120 erweist sich als günstig für ein bildgebendes System, bei dem der zugehörige Detektor aus einer Mehrzahl derartig aufgebauter Detektorelemente 103 aufgebaut ist. Neben einem hohen Wirkungsgrad und einer hohen Zeitauflösung kann der betreffende Detektor hierdurch selbst bei relativ großen lateralen Szintillatorabmessungen eine hohe laterale Ortsauflösung besitzen. Auch bei dem Detektorelement 103 kann vergleichbar zu dem Detektorelement 102 ein optionaler Photokathodenabschnitt 131 auf der Rückseite 121 des Szintillators 120 vorgesehen sein, so dass eine Anordnung wie in Figur 4 gezeigt vorliegen kann. In entsprechender Weise können die an der Rückseite 121 emit- tierten Elektronen 204 zu einem von den Segmenten 150a, 150b, 150c, 150d umschlossenen, rechteckigen Bereich der Elektrode 150 beschleunigt werden, hier unter Freisetzung weiterer Elektronen 204 auftreffen, und können die Elektronen 204 erneut separat (d.h. getrennt von den Elektronen 204 der ande- ren Segmente 150a, 150b, 150c, 150d) in der Mikrokanalplatte 161 vervielfacht werden. Auch diese Elektronen 204 können mit der Erfassungseinrichtung 171 separat erfasst werden. Zu diesem Zweck kann die Erfassungseinrichtung 171 einen (optionalen) von den Elektrodenbereichen 176a, 176b, 176c, 176 um- schlossenen rechteckigen Elektrodenbereich 177 aufweisen, wie in Figur 6 angedeutet ist. Der „zentrale" Elektrodenbereich 177 kann wie die anderen Elektrodenbereiche 176a, 176b, 176c, 176d eine großflächige Elektrode, oder auch eine Mehrzahl an Elektroden zum Erfassen von vervielfachten Elektronen 204 aufweisen .
Bei den vorstehend beschriebenen Detektorelementen 102, 103 ist die Anordnung aus Mikrokanalplatte 161 (mit Elektrodenbe- schichtung 150) und Erfassungseinrichtung 171 im Bereich der Rückseite 121 des Szintillators 120 vorgesehen. Alternativ ist jedoch auch eine hierzu symmetrische Ausgestaltung der Detektorelemente 102, 103 möglich, wobei die Anordnung aus Mikrokanalplatte 161 und Erfassungseinrichtung 171 im Bereich der Vorderseite 122 des Szintillators 120 vorgesehen ist. Die als Kathode dienende Elektrode 140 ist in dieser Ausgestaltung an bzw. auf der Rückseite 121 des Szintillators 120, und ein optionaler Photokathodenabschnitt 131 auf der Vorderseite 122 des Szintillators 120 angeordnet. Dabei kann die zu de- tektierende hochenergetische Strahlung (ohne Wechselwirkung) durch die Erfassungseinrichtung 171, die Mikrokanalplatte 161 (einschließlich der Elektrode 150) und den optionalen Photokathodenabschnitt 131 transmittiert werden und anschließend in den Szintillator 120 einfallen, wobei erneut die oben beschriebenen Prozesse auftreten können.
Eine weitere mögliche Variante besteht in einem Vorsehen von Mikrokanalplatten und Erfassungseinrichtungen an unterschied- liehen Seiten, insbesondere an den beiden Stirnseiten 121,
122 des Szintillators 120, und einem Hervorrufen von Elektronenbewegungen in unterschiedliche bzw. einander entgegen gesetzte Richtungen. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, auch die Höhe bzw. Tiefe einer Wechselwirkung in dem Szintil- lator 120 zu erfassen. Eine mögliche Ausgestaltung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
Figur 7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung von Bestandteilen eines weiteren Detektorelements 104. Neben dem quaderförmigen Szintillator 120, auf dessen vier Seitenwänden 123 (erneut) jeweils Photokathodenabschnitte 130a, 130b, 130c, 130d zum photoelektrischen Erzeugen von Elektronen 204 angeordnet sind, weist das Detektorelement 104 eine spiegelsymmetrische Elektrodenanordnung zum Hervorrufen unterschiedlicher Elektronenbewegungen auf.
Die Elektrodenanordnung umfasst zwei L-förmige Elektroden 141, 142 im Bereich der Vorderseite 122 des Szintillators 120, und zwei weitere L-förmige Elektroden 151, 152 im Bereich der Rückseite 121 des Szintillators 120. Dabei bilden die beiden Elektroden 141, 142, welche seitlich über den Rand der Vorderseite 122 des Szintillators 120 hervorstehen bzw. (wenigstens) in einem Bereich seitlich der Seitenwände 123 vorliegen, eine rahmenförmige Struktur. In gleicher Weise bilden die beiden anderen Elektroden 151, 152, welche seitlich über den Rand der Rückseite 121 des Szintillators 120 hervorstehen bzw. (wenigstens) in einem Bereich seitlich der Seitenwände 123 vorliegen, ebenfalls eine rahmenförmige Struktur .
Sowohl die Elektroden 141, 151, als auch die Elektroden 142, 152 sind zueinander parallel und übereinander angeordnet. Des Weiteren ist das Elektrodenpaar 141, 151 im Bereich der Photokathodenabschnitte 130a, 130d, und das andere Elektrodenpaar 142, 152 im Bereich der Photokathodenabschnitte 130b, 130c angeordnet. Dieser Zusammenhang ist auch in der schematischen AufSichtsdarstellung von Figur 8 dargestellt.
Wie ferner in Figur 7 angedeutet ist, kann über die beiden sich gegenüberliegenden Elektroden 141, 151 ein elektrisches Feld E in Richtung der unteren Elektrode 151 hergestellt sein, wobei die Elektrode 141 eine Kathode, und die andere Elektrode 151 eine Anode bzw. Dynode darstellen kann. Auf diese Weise können die über die Photokathodenabschnitte 130a, 130d erzeugten Elektronen 204 nach unten in Richtung der Elektrode 151 beschleunigt werden. Über die beiden anderen sich gegenüberliegenden Elektroden 142, 152 kann hingegen ein elektrisches Feld E in der entgegen gesetzten Richtung, d.h. in Richtung der oberen Elektrode 142, hergestellt sein, wobei hier die Elektrode 152 eine Kathode, und die andere Elektrode 142 eine Anode bzw. Dynode darstellen kann. Auf diese Weise können die von Photokathodenabschnitten 130b, 130c emittierten Elektronen 204 nach oben in Richtung der Elektrode 142 beschleunigt werden. Die mit den Elektrodenpaaren 141, 151 und 142, 152 erzeugten elektrischen Felder E sind erneut pa- rallel zur Längsachse des Szintillators 120 orientiert.
Figur 9 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Detektorelements 104 mit zusätzlichen Bestandteilen zum Erfassen der in unterschiedliche Richtungen bewegten Elektro- nen 204. Das Detektorelement 104 weist eine erste und zweite Mikrokanalplatte 161, 162, und eine erste und zweite Erfassungseinrichtung 171, 172 auf. Diese Komponenten 161, 162, 171, 172 können wie oben anhand der Detektorelemente 101, 102 beschrieben aufgebaut sein.
Wie in Figur 9 gezeigt ist, ist die erste Mikrokanalplatte 161 im Bereich der Rückseite 121 des Szintillators 120 bzw. der Rückseite 121 gegenüberliegend angeordnet. Auch sind die beiden Elektroden 151, 152 auf der Vorderseite der Mikroka- nalplatte 161 angeordnet. Hierbei kann ein Aufbau vergleichbar zu Figur 4 vorliegen, d.h. dass die Elektroden 151, 152 ein zu der Elektrode 150 vergleichbares Oberflächenprofil und Kanäle der Mikrokanalplatte 161 freilegende Öffnungen umfassen können. Des Weiteren können der Szintillator 120 und die Mikrokanalplatte 161 direkt aneinandergrenzen, wobei die Mikrokanalplatte 161 zum Beispiel eine oder mehrere hervorstehende Stützstrukturen umfassen kann. Die an der Rückseite der Mikrokanalplatte 161 vorgesehene Erfassungseinrichtung 171 kann direkt mit der Mikrokanalplatte 161 verbunden sein, und eine oder mehrere Auffangelektroden zum Erfassen von in der Mikrokanalplatte 161 vervielfachten Elektronen 204 umfassen.
Eine hierzu symmetrische Ausgestaltung ist für die zweite Mikrokanalplatte 162 und die zweite Erfassungseinrichtung 172 vorgesehen. Die zweite Mikrokanalplatte 162 ist im Bereich der Vorderseite 122 des Szintillators 120 bzw. der Vorderseite 122 gegenüberliegend angeordnet. Auch sind die beiden anderen Elektroden 141, 142 auf der Vorderseite der Mikrokanal- platte 162 angeordnet. Hierbei kann ebenfalls ein Aufbau vergleichbar zu Figur 4 vorliegen, d.h. dass die Elektroden 141, 142 ein zu der Elektrode 150 vergleichbares Oberflächenprofil und Kanäle der Mikrokanalplatte 162 freilegende Öffnungen um- fassen können. Des Weiteren können der Szintillator 120 und die Mikrokanalplatte 162 direkt aneinandergrenzen, wobei die Mikrokanalplatte 162 ebenfalls zum Beispiel eine oder mehrere hervorstehende Stützstrukturen umfassen kann. Die an der Rückseite der Mikrokanalplatte 162 vorgesehene Erfassungsein- richtung 172 kann (entgegen der Darstellung in Figur 9) direkt mit der Mikrokanalplatte 162 verbunden sein, und eine oder mehrere Auffangelektroden zum Erfassen von in der Mikrokanalplatte 162 vervielfachten Elektronen 204 umfassen.
Im Betrieb des Detektorelements 104 kann der Szintillator 120 mit der Vorderseite 122 der zu detektierenden hochenergetischen Strahlung zugewandt sein, wobei die Strahlung die Erfassungseinrichtung 172 und die Mikrokanalplatte 162 trans- mittieren und anschließend in den Szintillator 120 einfallen kann. Die infolge einer Wechselwirkung erzeugte Szintillati- onsstrahlung kann an den Seitenwänden 123 des Szintillators über die Photokathodenabschnitte 130a, 130b, 130c, 130d in Elektronen 204 umgesetzt werden, welche in der oben anhand der Figuren 7, 8 beschriebenen Weise abhängig von dem jeweils emittierenden Photokathodenabschnitt 130a, 130b, 130c, 130d in unterschiedliche Richtungen und zu unterschiedlichen Elektroden 142 oder 151 beschleunigt werden. Die auf die Elektroden 142, 151 auftreffenden Elektronen 204 können weitere Elektronen 204 freisetzen. Die Elektronen 204 werden ferner in den zugehörigen Mikrokanalplatten 161, 162 vervielfacht, und von den zugehörigen Erfassungseinrichtungen 171, 172 erfasst.
Dabei werden von den Photokathodenabschnitten 130a, 130d er- zeugte Elektronen 204 über die Elektroden 141, 151 zu der unteren Mikrokanalplatte 161 beschleunigt, hier vervielfacht und mit der Erfassungseinrichtung 171 erfasst. Die von den Photokathodenabschnitten 130b, 130c erzeugten Elektronen 204 werden hingegen über die Elektroden 152, 142 zu der oberen Mikrokanalplatte 162 beschleunigt, hier vervielfacht und mit der Erfassungseinrichtung 172 erfasst. Das Erfassen von Elektronen 204 bzw. Elektronenlawinen in unterschiedlichen Richtungen bietet die Möglichkeit, die Höhe bzw. Tiefe („z-Position") einer Wechselwirkung eines den Szintillator 120 anregenden Strahlungsquants 200 zu ermitteln. Dabei kann ausgenutzt werden, dass der Zeitpunkt bzw. die zeitliche Entwicklung und/oder die Größe der mit den Erfassungseinrichtungen 171, 172 erfassten Ladungssignale abhängig ist von der Nähe der Wechselwirkung zu der Vorderbzw. Rückseite 122, 121 des Szintillators 120. Auch hierbei können entsprechende Summen- und/oder Differenzsignale aus einzelnen mit den Erfassungseinrichtungen 171, 172 gewonnenen Messsignalen gebildet werden.
Wie oben beschrieben ist, können sämtliche Elektroden 141, 142, 151, 152 des Detektorelements 104 ein strukturiertes Oberflächenprofil und Öffnungen zum Freilegen von Kanälen der jeweiligen Mikrokanalplatten 161, 162 umfassen. Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, dass die Elektroden der beiden Elektrodenpaare 141, 142 und 151, 152 wechselweise sowohl als Kathode als auch als Dynode (zu welcher Elektronen 204 beschleunigt werden) einsetzbar sind. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, entgegen der Darstellung in den Figuren 7 und 9 mit dem Elektrodenpaar 141, 151 ein nach oben in Richtung der Mikrokanalplatte 162, und mit dem Elektrodenpaar 142, 152 ein nach unten in Richtung der Mikrokanalplatte 161 gerichtetes elektrisches Feld E zu erzeugen, was abhängig von der an den Elektrodenpaaren 141, 151 bzw. 142, 152 jeweils angelegten Spannung festgelegt werden kann. Auch kann gegebenenfalls in Betracht kommen, Elektronen 204 lediglich in einer Richtung zu vervielfachen und zu erfassen, wobei mit den Elektrodenpaaren 141, 151 und 142, 152 „gleichgerichtete" elektrische Felder E erzeugt werden. Bei einer Funktion als Dynode können die zu der betreffenden Elektrode beschleunigten Elektronen 204 auf dieser auftreffen und weitere Elektro- nen 204 freisetzen, wobei die Elektronen 204 nachfolgend über die Öffnungen in die Kanäle der jeweiligen Mikrokanalplatte 161, 162 eintreten und vervielfacht werden können. Anstelle einer solchen flexiblen Betriebsweise kann für die Elektrodenpaare 141, 151 und 142, 152 auch eine fest vorgegebene Funktion als Kathode und Dynode vorgesehen sein. Eine als Kathode betriebene Elektrode bedarf hierbei keiner strukturierten Oberfläche und auch keiner Öffnungen, da zu einer solchen Elektrode auch keine Elektronen 204 beschleunigt werden. Auch ist es nicht erforderlich, dass eine Mikrokanalplatte im Bereich einer solchen Elektrode mit Kanälen versehen ist. Im Hinblick auf eine solche fest vorgegebene Betriebsweise der Elektrodenpaare 141, 151 und 142, 152 kann daher abweichend von der obigen Beschreibung vorgesehen sein, dass eine als Kathode betriebene Elektrode ohne Oberflächenprofil und ohne Öffnungen, und damit eine zugehörige Mikrokanalplatte in diesem Bereich gegebenenfalls auch keine Kanäle umfasst. Die als Kathode betriebene Elektrode kann hierbei als ebene zusammenhängende Schicht vorliegen.
Im Hinblick auf das Detektorelement 104 von Figur 9 ist ferner die Möglichkeit gegeben, dass vergleichbar zu dem Detektorelement 102 eine weitere (optionale) Photokathodenschicht auf einer der Stirnseiten 121, 122 des Szintillators 120 vorgesehen ist. Möglich ist es auch, gegebenenfalls beide Stirnseiten 121, 122 (teilweise) mit einer Photokathode zu beschichten. Bei derartigen Ausgestaltungen kann das Detektorelement 104 eine entsprechende Elektrodenanordnung aufweisen, mit deren Hilfe auch die an der bzw. an den Stirnseiten 121, 122 emittierten Elektronen 204 in Richtung der zugehörigen Mikrokanalplatte 161 bzw. 162 beschleunigt werden können. Hierzu kann die in den Figuren 7 bis 9 gezeigte Elektrodenanordnung mit den Elektroden 141, 142, 151, 152 derart abgewan- delt sein, dass auch in den von den Elektroden 141, 142 und den Elektroden 151, 152 rahmenförmig umschlossenen Bereichen entsprechende Elektroden bzw. Elektrodenschichten angeordnet sind. Auch derartige Elektroden können auf den Mikrokanal- platten 161, 162 angeordnet sein und (gegebenenfalls) ein Oberflächenprofil und Öffnungen umfassen.
Anstelle ein Detektorelement mit lediglich einem einzelnen Szintillator 120 auszubilden, sind auch modulartige Ausgestaltungen von Detektorelementen mit mehreren nebeneinander angeordneten Szintillatoren 120 möglich, welche gemäß den oben aufgezeigten Ansätzen aufgebaut sein können. Mögliche Ausführungsbeispiele, welche sich gegebenenfalls kostengüns- tig verwirklichen lassen und welche auf den oben beschriebenen Detektorelementen 102, 103, 104 basieren, werden im Folgenden näher beschrieben. Dabei wird darauf hingewiesen, dass in Bezug auf Details zu gleichartigen oder übereinstimmenden Aspekten und Komponenten auf die obigen Ausführungen zu den Detektorelementen 102, 103, 104 Bezug genommen wird.
Figur 10 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Detektorelements 105, welches vergleichbar zu dem Detektorelement 102 von Figur 3 aufgebaut ist und drei nebeneinander angeordnete Szintillatoren 120 umfasst. Die quaderförmigen Szintillatoren 120 sind an (sämtlichen) Seitenwänden 123 mit Photokathodenabschnitten 130 versehen. Möglich ist auch eine weitere Photokathodenbeschichtung an den Rückseiten 121 der Szintillatoren 120.
Eine als Kathode eingesetzte plattenförmige Elektrode 140 ist im Bereich der Vorderseiten 122 bzw. auf den Vorderseiten 122 der Szintillatoren 120 angeordnet, und erstreckt sich seitlich über deren Ränder. Eine andere Elektrode 150 ist auf ei- ner den drei Szintillatoren 120 zugeordneten Mikrokanalplatte 161 angeordnet, wobei die Mikrokanalplatte 161 im Bereich der Rückseiten 121 der Szintillatoren 120 bzw. den Rückseiten 121 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Elektrode 150 und die Mikrokanalplatte 161 erstrecken sich seitlich über die Ränder der Rückseiten 121 der Szintillatoren 120. Die Mikrokanalplatte 161 und die Elektrode 150 können eine Ausgestaltung entsprechend zu Figur 4 besitzen, so dass in Bezug auf weitere Details auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Dies gilt in gleicher Weise auch für eine an der Mikrokanalplatte 161 angeordnete Erfassungseinrichtung 171.
Über die Elektroden 140, 150 kann erneut ein elektrisches Feld E parallel zu den Längsachsen der Szintillatoren 120 erzeugt werden, wodurch an den Seitenwänden 123 der Szintillatoren photoelektrisch erzeugte Elektronen 204 zu der Elektrode 150 beschleunigt werden können. Auch (gegebenenfalls) an den Rückseiten 121 emittierte Elektronen 204 können zu der Elektrode 150 beschleunigt werden. Hier können die Elektronen 204 erneut aus der Elektrode 150 weitere Elektronen 204 herausschlagen, in der Mikrokanalplatte 161 (weiter) vervielfacht, und mit der Erfassungseinrichtung 171 erfasst werden. Eine Elektronenbewegung findet auch in den Spalten zwischen den einzelnen Szintillatoren 120 statt. Zur Veranschaulichung zeigt Figur 11 eine schematische seitliche Darstellung der drei nebeneinander angeordneten Szintillatoren 120 des Detektorelements 105 von Figur 10. Die Szintillatoren 120 können relativ nah zueinander angeordnet sein, wodurch ein Verlust in Form von sich zwischen den Szintillatoren 120 bewegenden und damit nicht mit den Szintillatoren 120 wechselwirkenden Strahlungsquanten 200 (weitgehend) vermieden werden kann. Beispielsweise sind relativ kleine Abstände im Bereich von einigen lOym bis einigen lOOym zwischen den Szintillatoren
120 möglich. Wie in Figur 11 angedeutet ist, können die mittels der Photokathodenabschnitte 130 an den Seitenwänden 123 erzeugten Elektronen 204 in den Lücken zwischen den Szintillatoren 120 (ebenfalls) zu der Elektrode 150 bzw. zu der Mik- rokanalplatte 161 beschleunigt werden.
Im Hinblick auf das Detektorelement 105 ist die Möglichkeit gegeben, sämtliche von den Szintillatoren 120 kommende bzw. photoelektrisch erzeugte und in der Mikrokanalplatte 161 vervielfachte Elektronen 204 gemeinsam mit der Erfassungseinrichtung 171 zu erfassen. Alternativ ist es auch möglich, von den einzelnen Szintillatoren 120 kommende und vervielfachte Elektronen 204 unabhängig bzw. getrennt voneinander zu erfas- sen. Hierzu kann die Erfassungseinrichtung 171 den einzelnen Szintillatoren 120 zugeordnete Elektrodenbereiche aufweisen.
Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, das Detektorele- ment 105 bzw. dessen Erfassungseinrichtung 171 vergleichbar zu dem Detektorelement 103 für ein getrenntes Erfassen von mit unterschiedlichen Photokathoden 130 bzw. an unterschiedlichen Seitenwänden 123 eines Szintillators 120 erzeugten und vervielfachten Elektronen 204 auszubilden, so dass auch hier- bei ein lateraler Wechselwirkungsort in einem Szintillator 120 ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Erfassungseinrichtung 171 mit mehreren Elektrodenbereichen bzw. Segmenten pro Szintillator 120 versehen sein, welche den einzelnen Photokathodenabschnitten 130 der Szintillatoren 120 zugeordnet sind.
Bei einer modulartigen Ausgestaltung eines Detektorelements mit mehreren Szintillatoren 120 kann auch ein Hervorrufen von Elektronenbewegungen in unterschiedliche Richtungen in Be- tracht kommen. Zur beispielhaften Veranschaulichung ist in
Figur 12 in einer schematischen perspektivischen Darstellung ein weiteres Detektorelement 106 mit drei nebeneinander angeordneten Szintillatoren 120 dargestellt, welches vergleichbar zu dem Detektorelement 104 von Figur 9 aufgebaut ist. Das De- tektorelement 106 weist daher erneut eine Elektrodenanordnung aus übereinander angeordneten bzw. sich gegenüberliegenden Elektroden 145, 155 auf, wobei die Elektroden 155 auf der Vorderseite einer ersten Mikrokanalplatte 161, und die anderen Elektroden 145 auf der Vorderseite einer zweiten Mikroka- nalplatte 162 vorgesehen sind. Die erste Mikrokanalplatte 161 ist im Bereich der Rückseiten 121, und die zweite Mikrokanalplatte 162 im Bereich der Vorderseiten 122 der Szintillatoren 120 angeordnet. Der ersten Mikrokanalplatte 161 ist eine erste Erfassungseinrichtung 171, und der zweiten Mikrokanalplat- te 162 eine zweite Erfassungseinrichtung 172 zugeordnet.
Über die sich paarweise gegenüberliegenden Elektroden 145, 155, welche zum Teil L-förmig und zum Teil T-förmig ausgebil- det sind, und welche an unterschiedlichen Seitenwänden 123 bzw. Photokathodenabschnitten 130 der Szintillatoren 120 angeordnet sind, können erneut elektrische Felder E in unterschiedlichen bzw. einander entgegen gesetzten Richtungen hergestellt werden. Auf diese Weise können an unterschiedlichen Seitenwänden 123 der Szintillatoren 120 emittierte Elektronen 204 erneut in unterschiedliche Richtungen, und damit entweder zu der ersten oder der zweiten Mikrokanalplatte 161, 162 beschleunigt werden. Die hier vervielfachten Elektronen 204 können mit den jeweiligen Erfassungseinrichtungen 171, 172 erfasst werden, wodurch sich hierauf basierend eine Tiefe bzw. Höhe von Wechselwirkungen in den Szintillatoren 120 ermitteln lässt.
Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von beschriebenen Merkmalen umfassen können. Auch können die anhand der Figuren erläuterten Detektoren bzw. Detektorelemente neben den gezeigten und beschriebenen Strukturen auch weitere, nicht dargestellte Strukturen umfassen. Ein mögliches Beispiel ist eine Anschlussstruktur, welche mit einem oder mehreren Photokathodenabschnitten verbunden ist, um die photoelektrische Emission von Elektronen durch Aufladen des Photokathodenabschnitts oder der mehreren Photokathodenabschnitte wieder „auszugleichen" .
Des Weiteren ist es möglich, für ein Detektorelement bzw. dessen Komponenten andere als die oben angegebenen Materialien zu verwenden. Im Hinblick auf alternative Materialien kann zum Beispiel anstelle eines Halbleitermaterials bzw. anstelle von Silizium ein Glasmaterial (als Grundmaterial) für eine Mikrokanalplatte in Betracht kommen.
Auch kann ein Detektorelement bzw. können dessen Komponenten andere als die oben angegebenen Abmessungen aufweisen, und kann ein Detektorelement bzw. können dessen Komponenten mit anderen Geometrien ausgebildet sein, welche von den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen abweichen. Andere Geometrien können beispielsweise für Elektrodenanordnungen, insbesondere für Elektrodenanordnungen zum Hervorrufen von Elektronenbewegungen in entgegen gesetzte Richtungen, in Betracht kommen .
Des Weiteren kann ein Szintillator 120 anstelle einer Quaderform eine andere Form mit zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten und (wenigstens) einer Seitenwand zwischen den Stirnseiten aufweisen, wobei die Stirnseiten über die Seitenwand miteinander verbunden sind, und ein Photokathodenabschnitt auf der Seitenwand vorgesehen sein kann. Ein mögliches Beispiel ist ein Szintillator mit einer Zylinder- bzw. Kreiszylinderform. Hierbei kann ein Photokathodenabschnitt auf einer Seitenwand (Mantel) zwischen den Stirnseiten des Szintilla- tors vorgesehen sein, welcher den Szintillator insbesondere vollständig umschließen kann, um eine zu der Seitenwand abgestrahlte Szintillationsstrahlung auf effiziente Weise in Elektronen umzusetzen.
Im Hinblick auf einen Szintillator mit zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten und mehreren dazwischen befindlichen Seitenwänden kann ferner vorgesehen sein, nur auf einer einzelnen Seitenwand einen Photokathodenabschnitt oder nur auf einem Teil der Seitenwände Photokathodenabschnitte anzuordnen, so dass eine oder mehrere Seitenwände unbeschichtet sind. Möglich ist es auch, bei einem Szintillator mit einer oder mehreren zwischen zwei Stirnseiten angeordneten Seitenwänden eine oder mehrere Seitenwände nicht vollständig, sondern lediglich in einem Teilbereich mit einem Photokathodenabschnitt zu versehen. Auch kann vorgesehen sein, Photokathodenabschnitte lediglich auf Seitenwänden von Szintillatoren auszubilden, und die Stirnseiten der Szintillatoren unbeschichtet zu lassen. Bei derartigen Ausgestaltungen kann eine Mikrokanalplatte derart ausgebildet sein, dass Mikrokanäle nur in denjenigen Teilbereichen vorliegen, zu welchen auch zu vervielfachende Elektronen bewegt werden. In entsprechender Weise kann eine auf einer Mikrokanalplatte angeordnete und als Dynode fungierende Elektrode, zu welcher Photoelektronen beschleunigt werden, nur in einem Teilbereich auf der betreffenden Mikrokanalplatte (bzw. deren Vorderseite) ausgebildet sein. Hierzu vergleichbar kann eine Erfassungseinrichtung eine oder mehrere Auffangelektroden nur in einem (Teil- ) Bereich umfassen, in welchem Kanäle bzw. zur Elektronenvervielfachung genutzte Kanäle einer zugehörigen Mikrokanalplatte vorliegen.
Auch bei derartigen Geometrien, Ausgestaltungen und Beschich- tungen eines Szintillators können die oben angegebenen Ansätze in analoger Weise in Betracht kommen, um zum Beispiel mit unterschiedlichen Photokathodenabschnitten oder mit unterschiedlichen Teilabschnitten eines Photokathodenabschnitts erzeugte Elektronen separat zu vervielfachen und zu erfassen, und gegebenenfalls in unterschiedliche Richtungen abzulenken bzw. beschleunigen, usw.
Bei einer modulartigen Ausgestaltung eines Detektorelements können anstelle von drei nebeneinander angeordneten Szintil- latoren 120 (siehe Figuren 10, 12) auch andere Anzahlen an nebeneinander angeordneten Szintillatoren 120 vorgesehen sein. Dabei besteht ferner die Möglichkeit, dass die Szintillatoren 120 beispielsweise matrixförmig in Form von Zeilen und Spalten nebeneinander angeordnet sind. Hierbei erweist sich die in den Figuren gezeigte quaderförmige Ausgestaltung der Szintillatoren 120 als vorteilhaft, um die Szintillatoren 120 relativ nah und mit kleinen Lücken nebeneinander anzuordnen .
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
Strahlungsdetektor (100; 101; 102; 103; 104; 105; 106), aufweisend :
einen Szintillator (120) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung (202) unter Einwirkung einer einfal lenden Strahlung (200), wobei der Szintillator (120) zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten (121; 122) und eine Seitenwand (123) zwischen den Stirnseiten (121; 122) aufweist;
einen auf der Seitenwand (123) des Szintillators (120) angeordneten Photokathodenabschnitt (130) zum Erzeugen von Elektronen (204) unter Einwirkung der von dem Szintillator (120) erzeugten elektromagnetischen Strahlung (202) ;
eine Mikrokanalplatte (161; 162) mit einer Mehrzahl an Kanälen (165) zum Vervielfachen der von dem Photokathodenabschnitt (130) erzeugten Elektronen (204); und eine Erfassungseinrichtung (171; 172) zum Erfassen der mit der Mikrokanalplatte (161; 162) vervielfachten Elektronen .
Strahlungsdetektor nach Anspruch 1,
wobei der Szintillator (120) quaderförmig ausgebildet ist und vier Seitenwände (123) zwischen den Stirnseiten (121; 122) aufweist, und wobei auf jeder der vier Seitenwände (123) ein Photokathodenabschnitt (130) zum Erzeugen von Elektronen (204) angeordnet ist.
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
wobei ein weiterer Photokathodenabschnitt (131) zum Erzeugen von Elektronen (204) auf einer Stirnseite (121) des Szintillators (120) angeordnet ist.
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
weiter aufweisend eine Elektrodenanordnung (140; 141; 142; 145; 150; 151; 152; 155) zum Hervorrufen einer Bewegung von erzeugten Elektronen (204) zu der Mikrokanal- platte (161; 162) .
Strahlungsdetektor nach Anspruch 4,
wobei die Elektrodenanordnung eine im Bereich einer Stirnseite (122) des Szintillators (120) angeordnete erste Elektrode (140) und eine auf der Mikrokanalplatte (161) angeordnete zweite Elektrode (150) umfasst.
Strahlungsdetektor nach Anspruch 5,
wobei die zweite Elektrode (150) in Form einer strukturierten Schicht ausgebildet ist und Öffnungen (159) auf weist, über welche Kanäle (165) der Mikrokanalplatte (161) freigelegt sind.
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
wobei die Mikrokanalplatte (161) zum Vervielfachen von mittels unterschiedlicher Photokathodenabschnitte (130) erzeugter Elektronen (204) ausgebildet ist.
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Erfassungseinrichtung (171) für ein getrenntes Erfassen von mittels unterschiedlicher Photokathodenabschnitte (130) erzeugter und vervielfachter Elektronen (204) ausgebildet ist.
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Szintillator (120), die Mikrokanalplatte (161; 161) und die Erfassungseinrichtung (171; 172) übereinander angeordnet sind.
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend:
einen ersten und einen zweiten auf einer Seitenwand (123) des Szintillators (120) angeordneten Photokathodenabschnitt (130a - 130d) zum Erzeugen von Elektronen (204) ;
eine erste und eine zweite Mikrokanalplatte (161; 162) zum Vervielfachen von Elektronen (204);
eine Elektrodenanordnung (141; 142; 151; 152), welche ausgebildet ist, eine Bewegung von mittels des ersten Photokathodenabschnitts (130a; 130d) erzeugter Elektronen (204) zu der ersten Mikrokanalplatte (161), und mittels des zweiten Photokathodenabschnitts (130b; 130d) erzeugter Elektronen (204) zu der zweiten Mikrokanalplatte (162) hervorzurufen;
eine erste Erfassungseinrichtung (171) zum Erfassen von mit der ersten Mikrokanalplatte (161) vervielfachter Elektronen (204); und
eine zweite Erfassungseinrichtung (172) zum Erfassen von mit der zweiten Mikrokanalplatte (162) vervielfachter Elektronen (204) .
Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend:
eine Anzahl an mehreren nebeneinander angeordneten Szin- tillatoren (120), auf deren Seitenwänden (123) Photokathodenabschnitte (130) zum Erzeugen von Elektronen (204) angeordnet sind;
eine Mikrokanalplatte (161; 162) zum Vervielfachen von mittels Photokathodenabschnitten (130) der mehreren Szintillatoren (120) erzeugten Elektronen (204); und eine Erfassungseinrichtung (171; 172) zum Erfassen der mit der Mikrokanalplatte (161; 162) vervielfachten Elektronen (204) .
Bildgebendes System (110), umfassend einen Strahlungsdetektor (100; 101; 102; 103; 104; 105; 106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2012/059388 2011-06-07 2012-05-21 Strahlungsdetektor und bildgebendes system Ceased WO2012168057A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/124,713 US9097808B2 (en) 2011-06-07 2012-05-21 Radiation detector and imaging system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011077057A DE102011077057A1 (de) 2011-06-07 2011-06-07 Strahlungsdetektor und bildgebendes System
DE102011077057.7 2011-06-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012168057A2 true WO2012168057A2 (de) 2012-12-13
WO2012168057A3 WO2012168057A3 (de) 2013-02-21

Family

ID=46384317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/059388 Ceased WO2012168057A2 (de) 2011-06-07 2012-05-21 Strahlungsdetektor und bildgebendes system

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9097808B2 (de)
DE (1) DE102011077057A1 (de)
WO (1) WO2012168057A2 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016015061A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 The Regents Of The University Of California Multiple spatial resolution scintillation detectors
JP6671839B2 (ja) * 2014-10-07 2020-03-25 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び撮像システム
CN110473650B (zh) * 2019-07-11 2023-06-02 长春理工大学 层叠式防串扰x射线荧光屏
EP3985148A4 (de) 2019-08-21 2022-07-13 Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. Wachstumsverfahren und -ausrüstung für szintillationskristalle mit verkürzter abklingzeit
US11827826B2 (en) 2019-08-21 2023-11-28 Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. Methods and devices for growing scintillation crystals

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090256063A1 (en) 2008-04-10 2009-10-15 Arradiance, Inc. Image Intensifying Device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5017782A (en) * 1987-05-06 1991-05-21 Nelson Robert S X-ray detector for radiographic imaging
US6906318B2 (en) 2003-02-13 2005-06-14 Micromass Uk Limited Ion detector
DE102004006997B4 (de) * 2003-02-13 2008-02-07 Micromass Uk Ltd. Ionendetektor
US8017906B2 (en) * 2008-04-08 2011-09-13 Robert Sigurd Nelson Slit and slot scan, SAR, and compton devices and systems for radiation imaging
WO2010094272A2 (de) 2009-02-23 2010-08-26 Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Medizinische Fakultät Spect-gamma-kamera, spect-scanner sowie verwendungen einer spect-gamma-kamera

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090256063A1 (en) 2008-04-10 2009-10-15 Arradiance, Inc. Image Intensifying Device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. SPAHN: "Flat detectors and their clinical applications", EUR RADIOL, vol. 15, 2005, pages 1934 - 1947, XP019336151, DOI: doi:10.1007/s00330-005-2734-9

Also Published As

Publication number Publication date
US9097808B2 (en) 2015-08-04
WO2012168057A3 (de) 2013-02-21
DE102011077057A1 (de) 2012-12-13
US20140103219A1 (en) 2014-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69715092T2 (de) Hochauflösende radiografische Bilderzeugungsvorrichtung
DE112005002398T5 (de) Hochauflösender Halbleiterkristall-Bildgeber
DE102008033960A1 (de) Strahlungsdetektormodulmodul, Strahlungsdetektor und bildgebende Tomografieeinrichtung
DE3689492T2 (de) Kinestatische Ladungsnachweisung durch synchrone Bewegung der Detektorvorrichtung.
WO2012168057A2 (de) Strahlungsdetektor und bildgebendes system
DE102008048306A1 (de) Verfahren zur Detektion von Röntgenstrahlung und Röntgensystem
DE3688932T2 (de) Vorrichtung zur Wahrnehmung und Lokalisierung von neutralen Partikeln und deren Anwendung.
Farrell et al. APD arrays and large-area APDs via a new planar process
DE3325035C2 (de)
EP2033015B1 (de) Photonendetektor
DE3704716A1 (de) Ortsempfindlicher detektor
WO2012168058A2 (de) Strahlungsdetektor und bildgebendes system
DE112020006001T5 (de) Ladungsträgerdetektor, ladungsträgerstrahlvorrichtung, strahlungsdetektor und strahlungsdetektionsvorrichtung
WO2012168218A2 (de) Strahlungsdetektor und bildgebendes system
DE4223773C2 (de) Verfahren zur Unterscheidung und gleichzeitigen oder getrennten Messung von Einzel- und Mehrelektronenereignissen in einem optoelektronischen Detektor
WO2010094272A2 (de) Spect-gamma-kamera, spect-scanner sowie verwendungen einer spect-gamma-kamera
DE102017200653A1 (de) Röntgendetektor mit einer Anordnung von einer pixelierten zweiten Elektrode und eines Streustrahlengitters
DE69117402T2 (de) Vorrichtung zum Wahrnehmen der Änderung einer Zeitabhängigen Information
EP3029490B1 (de) Detektorsystem mit streifenanode
DE69604635T2 (de) Elektronenröhre
DE102007009314B4 (de) Kontinuierlicher Kanalelektronenvervielfacher in Tandemkonfiguration
DE102011006393A1 (de) Verfahren zum Gewinnen einer Röntgenspektrumsinformation zu Bildpunkten in einem Rasterbild
DE102008013413B4 (de) Röntgendetektor in Schichtbauweise sowie Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbilds
DE2055824A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Sichtbarmachung von Gammastrahlenbildern
DE102004006997A1 (de) Ionendetektor

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14124713

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12729895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12729895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014002930

Country of ref document: CL