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DE19711927A1 - Energieselektive Detektoranordnung - Google Patents

Energieselektive Detektoranordnung

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DE19711927A1
DE19711927A1 DE19711927A DE19711927A DE19711927A1 DE 19711927 A1 DE19711927 A1 DE 19711927A1 DE 19711927 A DE19711927 A DE 19711927A DE 19711927 A DE19711927 A DE 19711927A DE 19711927 A1 DE19711927 A1 DE 19711927A1
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DE
Germany
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radiation
energy
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detection device
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DE19711927A
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Wolfgang Dr Ing Rosner
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/29Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to radiation having very short wavelengths, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018Scintillation-photodiode combinations

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  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

Für den quantitativen Nachweis von Röntgen- und Gammastrah­ lung werden bei mittleren Quantenenergien von 10 bis 150 keV traditionell gasgefüllte Ionisationsröhren oder Festkörper­ szintillatoren im Verbund mit Photomultiplier-Röhren oder Halbleiterphotodioden eingesetzt. Während im ersten Fall die ionisierende Wirkung von Röntgenstrahlung direkt zum Nachweis der dadurch erzeugten elektrischen Ladungen genutzt wird, dienen im zweiten Fall die Leuchteigenschaften von Festkör­ perleuchtstoffen dazu, die Röntgenstrahlung zunächst in nie­ derenergetische und insbesondere sichtbare Strahlung umzuwan­ deln. Diese kann dann über einen lichtempfindlichen Film oder einen Strahlungsdetektor für sichtbares Licht nachgewiesen werden.
In Photodioden wird die energieärmere und zum Beispiel sicht­ bare Strahlung in ein Stromsignal umgesetzt. Dieses ist pro­ portional zur absorbierten Energiedosis der energiereichen Strahlung. Es läßt sich zur Erzeugung von Strahlungskontrast­ bildern in Bildsystemen, beispielsweise in Röntgenbildsyste­ men der medizinischen Diagnostik und der zerstörungsfreien Materialprüfung verwenden. Diese Bilder geben den Mittelwert der linearen Schwächungskoeffizienten über das gesamte Ener­ giespektrum der durch ein Objekt transmittierten Strahlung wieder. Auf diese Weise gemessene Bildsignale stellen somit nur den Schwächungskontrast über das gesamte Spektrum dar und sind nicht energieselektiv.
Zusätzliche Informationen über das mit der energiereichen Strahlung bestrahlte Objekt, beispielsweise über die chemi­ sche Zusammensetzung oder die darin enthaltenen Elemente und die Dichte können gewonnen werden, wenn neben dem Schwä­ chungskontrast über das gesamte Energiespektrum als weitere Information noch die Energie der transmittierten Strahlung erhalten und das Bild somit nach einer weiteren Dimension aufgelöst werden kann.
Bisher sind zwei Möglichkeiten zur energieselektiven Bildge­ bung bei Röntgensystemen bekannt. Im sogenannten Zweispek­ trenscanning wird das zu untersuchende Objekt nacheinander mit zwei unterschiedlichen Röntgenspektren bestrahlt und die transmittierte Strahlung vermessen. Die unterschiedlichen Röntgenspektren werden durch Variation der Röntgenröhrenspan­ nung erhalten. Bei dieser Methode wird jedem dieser Teilspek­ tren ein Mittelwert der linearen Schwächungskoeffizienten des Teilspektrums zugeordnet und somit ein Schwächungsdifferenz­ bild ermöglicht. Nachteilig ist, daß zwei Röntgenaufnahmen nötig sind, die die Untersuchungszeit verlängern und die Do­ sis erhöhen.
Aus der GB 2 224 328 A ist ein Multielementedetektor bekannt. Dieser besteht aus mehreren, in Strahlrichtung hintereinander angeordneten, einzelnen Leuchtstoffelementen. Diese sind op­ tisch gegeneinander isoliert und seitlich mit je einer Photo­ diode optisch gekoppelt. Dabei bestehen die Leuchtstoffele­ mente aus einem einheitlichen Leuchtstoff wie beispielsweise (Y/Gd)2O3 : Eu, CsI, BaGdO, CdWO4 oder Bi4Ge2O12. Der Röntgen­ detektor unterscheidet die gemessene Strahlung damit nach dem Ort der Absorption, mißt also die die von der Energie der Strahlung abhängige Eindringtiefe der Strahlung in den Mul­ tielementedetektor. Nachteilig daran ist, daß jedes dieser Detektorelemente eine aufwendige optische Isolation erfor­ dert, um ein Übersprechen der Leuchtstoffelemente zu verhin­ dern. Leuchtstoffelemente und Photodioden sind außerdem seit­ lich nebeneinander quer zur Strahlrichtung angeordnet. Dies erfordert einen relativ hohen Platzbedarf für den Detektor, so daß bestenfalls eine lineare Detektoranordnung möglich ist, die nur in einer Dimension eine hohe Auflösung erlaubt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine energieselek­ tive Detektoranordnung anzugeben, die einen einfachen Aufbau besitzt und die angeführten Nachteile der bekannten energie­ selektiven Detektoren vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Detektoranord­ nung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zum Messen einer Energievertei­ lung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Bei der Erfindung wird die zu vermessende hochenergetische Strahlung nach ihrer Eindringtiefe und damit nach ihrem Ener­ giegehalt unterschieden. Die Erfindung weist dazu zumindest zwei Konverterschichten auf, die in Strahlrichtung hinterein­ ander angeordnet und optisch miteinander gekoppelt sind. In jeder der Konverterschichten wird ein Teil der hochenergeti­ schen Strahlung absorbiert und in eine Sekundärstrahlung (Lumineszenz) umgewandelt, wobei sich die in unterschiedli­ chen Konverterschichten erzeugten Sekundärstrahlungen bezüg­ lich des Wellenlängenbereichs unterscheiden. In einer optisch an die Konverterschichten angekoppelten Nachweiseinrichtung wird die Sekundärstrahlung wellenlängenabhängig bzw. wellen­ längenbereichsabhängig nachgewiesen.
Die erfindungsgemäße Detektoranordnung weist einen einfachen Aufbau auf. Alle Elemente sind optisch gekoppelt, so daß kei­ ne optische Isolation erforderlich ist.
Eine hochenergetische Strahlung, die Anteile mit unterschied­ lichem Energiegehalt aufweist, wird in der erfindungsgemäßen Detektoranordnung auf den Energiegehalt bzw. das Energiespek­ trum der Sekundärstrahlung abgebildet. Deren Nachweis bzw. deren Erfassung ist in einfacher Weise möglich, wofür eine Reihe unterschiedlicher Nachweiseinrichtungen bekannt sind.
Wegen der in Strahlungsrichtung hintereinander angeordneten Konverterschichten und der Nachweiseinrichtung ist für die Detektoranordnung ein Minimum an Flächenbedarf erforderlich. Es ist daher möglich, mehrere Detektorelemente, von denen je­ des eine erfindungsgemäße Detektoranordnung darstellt, in ei­ ner oder zwei Dimensionen zu integrieren. Auf diese Weise können Detektorzeilen und Detektorarrays gegebenenfalls auch in integrierter Fertigung aufgebaut werden.
Durch Variation der Schichtdicke und/oder durch geeignete Auswahl der Konverterschichten bezüglich eines bestimmten Ab­ sorptionsverhaltens gelingt eine Anpassung der Detektoranord­ nung an die Energieverteilung der zu vermessenden Strahlung. Üblicherweise wird eine hochenergetische Strahlung vermessen, die bereits ein zu untersuchendes Objekt durchstrahlt hat. Daher werden Schichtdicke und/oder Material für die Konver­ terschichten so ausgewählt, daß sich für die zu beobachtenden bzw. abzubildenden Objekte eine für die Signalerfassung und Bildgebung günstige Signalhöhe für die einzelnen Wellenlän­ genbereiche beim Nachweis der Sekundärstrahlung ergibt.
Das Material für die Konverterschichten ist beispielsweise aus Leuchtstoffen ausgewählt. Diese können amorphe, kri­ stalline oder auch keramische Feststoffe sein, die für die Sekundärstrahlung eine hohe Durchlässigkeit, für die hochen­ ergetische Strahlung jedoch eine gute Absorption und einen hohen Lumineszenzwirkungsgrad besitzen. Damit ist gewährlei­ stet, daß ein maximaler Anteil der hochenergetischen Strah­ lung als Sekundärstrahlung in der Nachweiseinrichtung erfaßt und gemessen wird. Geeignete Leuchtstoffe für die erfindungs­ gemäßen Konverterschichten sind beispielsweise bekannte Lumi­ neszenzstoffe wie Zink- und Cadmiumwolframat, Zinksilikat mit Mangan- oder Wismutdotierung, Yttrium-, Lanthan- und Gadoli­ niumoxisulfid, jeweils dotiert mit Seltenerdelementen, Yttri­ um- und Gadoliniumoxid mit Europiumdotierung, Kalziumfluor­ phosphat mit Antimon- und Mangandotierung sowie weitere hier nicht im einzelnen aufgeführte Leuchtstoffe.
Die erste und die zumindest eine weitere Konverterschicht werden so ausgewählt, daß sich die Wellenlängenbereiche ihrer emittierten Sekundärstrahlung deutlich unterscheiden. Es sind Leuchtstoffe mit unterschiedlich breiten Emissionsbanden be­ kannt. Vorzugsweise sind die Maxima der Emissionsbanden der unterschiedlichen Konverterschichten um zumindest eine durch­ schnittliche Halbwertsbreite der Emissionsbanden voneinander entfernt. Vorzugsweise haben die verwendeten Konverterschich­ ten keine Absorptionsbande für die emittierte(n) Sekundär­ strahlung(en).
Werden für die Konverterschichten Leuchtstoffe mit schmalen Emissionsbanden ausgewählt, so können erfindungsgemäß mehr als zwei und bis zu fünf Konverterschichten in der Detekto­ ranordnung hintereinander angeordnet werden, ohne daß deren Emissionsbanden zu stark überlappen.
Die Nachweiseinrichtung für die Sekundärstrahlung umfaßt ent­ weder einen Photodetektor, der zwischen sämtlichen Wellenlän­ genbereichen der Sekundärstrahlung differenzieren kann, oder mehrere, in jeweils einem der Wellenlängenbereiche empfindli­ che Photodetektoren. Geeignete Photodetektoren sind zum Bei­ spiel Photomultiplier, Photoelemente oder vorzugsweise Photo­ dioden. Auch andere für einen der Wellenlängenbereiche der Sekundärstrahlung empfindliche Photodetektoren sind geeignet. Die Empfindlichkeit für einen der Wellenlängenbereiche kann sich aus dem normalen Absorptionsspektrum des Photodetektors ergeben. Möglich ist es jedoch auch, einen in einem weiten Bereich empfindlichen Photodetektor mit Hilfe eines Farbfil­ ters auf einen engeren, einem der Wellenlängenbereiche der Sekundärstrahlung entsprechenden Bereich empfindlich zu ma­ chen. Zum Ausblenden eines kurzwelligeren Bereiches sind bei­ spielsweise Kantenfilter geeignet. Diese besitzen eine hohe Absorption in einem kurzwelligeren Bereich mit scharf abfal­ lender Absorptionskante. Dies gewährleistet jenseits der Ab­ sorptionskante eine hohe Durchlässigkeit für den zu detektie­ renden Wellenlängenbereich.
In einer Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere für eine Detektoranordnung mit zwei Konverterschichten geeignet ist, umfaßt die Nachweiseinrichtung zwei optisch in Serie ge­ koppelte lichtempfindliche Elemente. Dabei zeigt die in Strahlenrichtung vordere eine Absorption für einen ersten, kurzwelligeren Wellenlängenbereich und eine Transmission für den zweiten, langwelligeren Wellenlängenbereich der Sekundär­ strahlung. Auf diese Weise wirkt der vordere Photodetektor als Farbfilter für die kurzwelligere Strahlung bzw. den kurz­ welligeren Wellenlängenbereich der Sekundärstrahlung.
Eine Möglichkeit zur Ausgestaltung einer solchen Anordnung ist durch an sich bekannte Mehrschichtdioden mit unterschied­ licher spektraler Empfindlichkeit ihrer Teildioden gegeben. Diese Mehrschichtdioden weisen beispielsweise unterschiedli­ che Halbleitermaterialien mit unterschiedlichem Bandabstand auf. Bekannt sind beispielsweise Mehrschichtdioden mit einer Photodiode aus amorphem Silizium (a-Si:H) über einer Photodi­ ode aus amorphem Germanium (a-Ge:H), die Bandabstände von beispielsweise 1,8 bzw. 0,9 eV aufweisen. Dies entspricht ei­ nem Absorptionsmaximum von 550 nm für die Siliziumdiode bzw. von 800 nm für die Germaniumdiode.
Die unterschiedlichen Dioden können dabei direkt übereinander mit dazwischenliegender Elektrodenschicht erzeugt werden. Al­ le drei Elektrodenschichten sind unabhängig ansteuerbar und beispielsweise parallel verschaltet. Somit können nach absor­ bierter Sekundärstrahlung voneinander unabhängige (elektrische) Meßsignale in einer oder beiden Teildioden er­ halten werden.
Eine solche Mehrschichtdiode auf der Basis von amorphem Sili­ zium ist beispielsweise aus der DE A 19 512 493 bekannt. Mit­ tels unterschiedlicher Dotierung in den ein Teildioden und mittels unterschiedlicher angelegter elektrischer Potentiale ist damit ein Nachweis einfallenden Lichts in bis zu drei un­ terschiedlichen Wellenlängenbereichen gleichzeitig möglich.
Für die energieselektive Detektoranordnung kann eine Auswer­ tungseinheit vorgesehen sein, die die Intensitäten der, der gemessenen Sekundärstrahlung für die unterschiedlichen Wel­ lenlängenbereiche zugeordneten, Meßsignale vergleicht. Aus diesem Vergleich wird eine Energieverteilung der einfallenden hochenergetischen Strahlung ermittelt. Dies kann mit Hilfe eines Algorithmus erfolgen. Möglich ist es jedoch auch, den Intensitätsvergleich mit einer Zuordnungstabelle der Energie­ verteilung der hochenergetischen Strahlung zuzuordnen. Die Zuordnungstabelle kann durch eine eichende Messung mit einer Strahlung bekannter Energieverteilung erstellt werden.
Vorzugsweise wird die Detektoranordnung in bildgebenden Durch­ leuchtungsverfahren eingesetzt, beispielsweise in Röntgenge­ räten. Aus dem Intensitätsvergleich der Meßsignale der Nach­ weiseinrichtung bzw. aus der daraus ermittelten Energiever­ teilung der gemessenen hochenergetischen Strahlung lassen sich Informationen über das durchleuchtete Objekt gewinnen, dessen transmittierte Strahlung mit der Detektoranordnung ge­ messen wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen und der dazugehörigen Fig. näher erläutert. Diese stehen exemplarisch für weitere mögliche Ausführungsformen der Erfindung und sind nicht einschränkend zu sehen.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemaße Detektoranordnung im schematischen Querschnitt.
Fig. 2 zeigt zwei beispielhafte Emissionsbanden von Sekun­ därstrahlung.
Fig. 3 zeigt eine als Mehrschichtdiode ausgebildete Nachwei­ seinrichtung im schematischen Querschnitt.
Fig. 4 zeigt eine Detektoranordnung mit zwei Konverter­ schichten und mit einem zweigeteilten Photodetektor als Nachweiseinrichtung.
Fig. 1: Die dargestellte Detektoranordnung besitzt eine er­ ste Konverterschicht K1, in Strahlenrichtung XR dahinter eine optisch angekoppelte zweite Konverterschicht K2 und eine op­ tisch an die zweite Konverterschicht K2 gekoppelte Nachwei­ seinrichtung NE. Die optische Aneinanderkopplung der Konver­ terschichten und der Nachweiseinrichtung gelingt durch opti­ sche Vergütung der Oberflächen, welche beispielsweise beson­ ders plan geschliffen sind. Die Konverterschicht mit dem op­ tisch dichteren Material kann eine Antireflexschicht aufwei­ sen. Vorzugsweise sind erste und zweite Konverterschicht K1 bzw. K2 in direktem Kontakt ohne Zwischenraum oder Zwischen­ schicht. Auch die Nachweiseinrichtung NE kann dicht an der unteren Konverterschicht K2 anliegen.
In der Figur ist die Detektoranordnung mit zwei Konverter­ schichten dargestellt. In der gleichen Weise ist es jedoch auch möglich, mehr als zwei Konverterschichten hintereinander anzuordnen und optisch zu koppeln.
Fig. 2 zeigt beispielhaft die Lage zweier Emissionsbanden von Sekundärstrahlung aus zwei beliebigen Konverterschichten. Mit EB1 ist die Emissionsbande für die in der ersten Konver­ terschicht K1 erzeugte Sekundärstrahlung, und mit EB2 die in der zweiten Konverterschicht K2 erzeugte Sekundärstrahlung bezeichnet. Vorzugsweise entspricht die Emissionsbande EB1 einem langwelligeren Wellenlängenbereich gegenüber der Emis­ sionsbande EB2 der zweiten Konverterschicht. Möglich ist es jedoch auch, daß die erste Konverterschicht eine Sekundär­ strahlung mit gegenüber der Sekundärstrahlung der zweiten Konverterschicht kürzerwelligem Licht erzeugt.
Geeignete Kombinationen von Leuchtstoffen für eine erfin­ dungsgemäße Detektoranordnung mit zum Beispiel zwei oder mehr Konverterschichten sind so ausgewählt, daß die erste Konver­ terschicht einen Leuchtstoff mit Elementen umfaßt, die eine tiefer liegende K-Kante für die Röntgenabsorption besitzt als die Elemente des Leuchtstoffs der zweiten Konverterschicht. Ganz allgemein und insbesondere für mehr als zwei Konverter­ schichten gilt, daß die Elemente in einer tieferliegenden Konverterschicht Kn+1 eine höher liegende K-Kante für die Röntgenabsorption besitzen als die jeweils höher liegende Konverterschicht Kn.
Fig. 3 zeigt eine Mehrschichtdiode, die als Nachweiseinrich­ tung für die Sekundärstrahlung von zwei Wellenlängenbereichen gut geeignet ist. Diese ist beispielsweise auf einem zum Bei­ spiel aus Glas bestehenden Substrat S aufgebaut und umfaßt folgende der Reihe nach übereinander erzeugte Schichten: un­ terste Schicht ist eine Rückelektrode RE, die aus Metall oder aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO) ausgebildet sein kann. Als nächstes folgen die Halbleiterschicht für die amorphe Germaniumdiode GD, die intern zum Beispiel eine nip- Struktur aufweist. Die nächste Schicht ist die mittlere Elek­ trodenschicht ME, die eine TCO-Schicht ist. Darüber sind die Halbleiterschichten der amorphen Siliziumdiode SD angebracht, die intern zum Beispiel eine pin-Struktur aufweist. Abschlie­ ßend folgt eine Frontelektrodenschicht FE, die wiederum aus TCO ausgebildet ist.
In Abhängigkeit von der Schichtdicke der amorphen Siliziumdi­ ode SD absorbiert diese beispielsweise den bis 600 nm rei­ chenden Wellenlängenbereich einfallenden Lichts bzw. einfal­ lender Sekundärstrahlung. Langwelligere Sekundärstrahlung wird sowohl von der Siliziumdiode SD als auch der dazwischen­ liegenden mittleren Elektrodenschicht ME durchgelassen und in der Germaniumdiode GD absorbiert.
Durch geeignete Dotierung der Halbleiterschichten sowohl in der Siliziumdiode SD als auch in der Germaniumdiode GD ist es möglich, die Bandlücke und damit den Empfindlichkeitsbereich der Halbleiterschichten bzw. der Photodioden in den lang- oder kurzwelligeren Bereich zu verschieben. Auf diese Weise kann die dargestellte Mehrschichtdiodenanordnung der Lage der Emissionsbanden EB1 und EB2 angepaßt werden.
Die Verwendung einer Mehrschichtdiodenanordnung als Nachweis­ einrichtung in der Detektoranordnung hat den Vorteil, daß sich eine solche Mehrschichtdiode integriert strukturieren läßt. Auf diese Weise ist es möglich, in einfacher Weise eine ortsempfindliche Nachweiseinrichtung für die Sekundärstrah­ lung zur Verfügung zu stellen. Eine solche strukturierte Nachweiseinrichtung kann mit entsprechend strukturierten Kon­ verterschichten kombiniert werden und ergibt eine Detektoran­ ordnung, die einfallende hochenergetische Strahlung orts- und energieaufgelöst nachweisen kann. Die Detektoranordnung kann dabei als Detektorzeile mit eindimensionaler oder als Detek­ torarray mit zweidimensionaler Auflösung ausgebildet sein.
Fig. 4 zeigt eine Detektoranordnung, die zwei unterschied­ lich empfindliche Photodetektoren PD1 und PD2 zum getrennten Nachweis der verschiedenen Wellenlängenbereiche der Sekundär­ strahlung umfaßt. Diese sind nebeneinander angeordnet und an­ nähernd flächengleich. Auch mit dieser Anordnung kann die hochenergetische Strahlung ortsaufgelöst nachgewiesen werden, wenn ausreichend viele Paare bzw. Sätze von Photodetektoren nebeneinander unter entsprechend strukturierten Konverter­ schichten angeordnet werden.
Wird die Wellenlängensensitivität eines Photodetektors über einen Farbfilter erreicht, so kann eine zweigeteilte Photodi­ ode verwendet werden, die eine strukturierte und aus zwei un­ terschiedlichen Farbfiltern bestehende Filterschicht auf­ weist. Diese Strukturierung läßt sich mit an sich bekannten Phototechniken oder Lift-off-Verfahren durchführen. Die Ober­ flächen der Konverterschichten können von einer optischen Re­ flektorschicht R bedeckt sein, um die Lichtausbeute am Photo­ detektor PD durch reflektiertes Licht zu erhöhen.
Bei einer erfindungsgemäßen Detektoranordnung umfaßt die er­ ste Konverterschicht K1 zum Beispiel den Leuchtstoff Y2O2S : Eu, der eine Emissionsbande bei einer Wellenlänge λem1 = 615 nm besitzt. Die zweite Konverterschicht K2 umfaßt den Leuchtstoff Gd2O2S : Pr, der eine Emissionsbande bei einer Wellenlänge λem2 = 510 nm besitzt. Eine geeignete Dicke für die erste Konverterschicht K1 liegt für dieses Ausführungs­ beispiel bei 0,3 mm, die Dicke für die zweite Konverter­ schicht K2 bei 1 mm. Beide Konverterschichten können mit ei­ ner ca. 3 µm dicken Klebeschicht aus einem Epoxidharz verbun­ den sein. Als Nachweiseinrichtung NE eignet sich dann ein zweigeteilter Photodetektor PD aus c-Si mit einer Kombination zweier unterschiedlicher optischer Filter zur Nachweis des Emissionslichts in den zwei Wellenlängenbereichen. Für λem1 ist beispielsweise ein Kantenfilter OG 570 (Absorptionskante bei 570 nm) und für λem2 ein Interferenzfilter mit einem Fen­ ster bei 510 nm (Halbwertsbreite 100 nm). Bezüglich der übri­ gen Abmessungen ist ein Detektorelement von 2 mm × 1 mm aus­ reichend.
Eine nicht vollständige Aufzahlung weiterer möglicher Leucht­ stoffkombinationen für erste und zweite und in einem Ausfüh­ rungsbeispiel auch für eine dritte Konverterschicht sind der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen. Die Leuchtstoffe sind dort mit ihren Emissionsbanden dem (Wellenlänge der Sekundärstrah­ lung) angegeben.
Tabelle 1
Andere Kombinationen können einfach über der Lage ihrer Rönt­ genabsorption, ihrer Emissionseffizienz, ihrer optischen Ab­ sorption oder anderer Parameter ausgewählt werden.

Claims (10)

1. Energieselektive Detektoranordnung für hochenergetische Strahlung (XR)
  • - mit einer ersten Konverterschicht (K1) zur Konvertierung eines Teils der hochenergetischen Strahlung in niederener­ getische Sekundärstrahlung eines ersten Wellenlängenbe­ reichs,
  • - mit zumindest einer zweiten Konverterschicht (K2) zur Kon­ vertierung eines Teils der hochenergetischen Strahlung in niederenergetische Sekundärstrahlung zumindest eines zwei­ ten, vom ersten verschiedenen Wellenlängenbereichs, und
  • - mit zumindest einer zwischen den Wellenlängenbereichen dis­ kriminierenden Nachweiseinrichtung (NE) für die Sekundär­ strahlung,
  • - wobei die Konverterschichten und die Nachweiseinrichtung in Strahleneinfallsrichtung (XR) hintereinander angeordnet und optisch gekoppelt sind.
2. Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei dem die Konverterschichten (K1, K2) Leuchtstoffe für hochenergetische Strahlung umfassen.
3. Detektoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Nachweiseinrichtung (NE) für jeweils einen der Wellenlängenbereiche empfindliche Photodetektoren umfaßt.
4. Detektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Nachweiseinrichtung (NE) Photodioden (PD1, PD2) umfaßt, die Farbfilter für jeweils einen der zu detektieren­ den Wellenlängenbereiche der Sekundärstrahlung aufweisen.
5. Detektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die. Nachweiseinrichtung (NE) zwei oder drei optisch in Serie gekoppelte und elektrisch parallel verschaltete Pho­ todetektoren (SD, GD) umfaßt.
6. Detektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Auswertungseinheit vorgesehen ist, die die In­ tensitäten der von der Nachweiseinrichtung erzeugten und der gemessenen Sekundärstrahlung für die unterschiedlichen Wel­ lenlängenbereiche zugeordneten Meßsignale vergleicht und ei­ ner Energieverteilung der einfallenden hochenergetischen Strahlung (XR) zuordnet.
7. Verfahren zum Messen der Energieverteilung einer hochener­ getischen Strahlung,
  • - bei dem die hochenergetische Strahlung (XR) durch zumindest zwei hintereinander angeordnete und optisch gekoppelte Kon­ verterschichten (K1, K2) geleitet wird, wobei jede der Kon­ verterschichten in Abhängigkeit vom Energiegehalt und der absorbierten Dosis der hochenergetischen Strahlung eine Se­ kundärstrahlung eines eigenen Wellenlängenbereichs erzeugt
  • - bei dem die Sekundärstrahlung in zumindest einer, zwischen den Wellenlängenbereichen diskriminierenden Nachweis­ einrichtung (NE) in elektrische Meßsignale überführt wird
  • - bei dem aus der Intensitätsverteilung der Meßsignale die Energieverteilung der hochenergetischen Strahlung bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Energieverteilung aus der Intensitätsverteilung berechnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Intensitätsverteilung mit Hilfe einer Zuordnungs­ tabelle der Energieverteilung der hochenergetischen Strahlung zugeordnet wird.
10. Verwendung der Detektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem bildgebenden Durchleuchtungsverfahren.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127267A1 (de) * 2001-06-05 2002-12-19 Siemens Ag Bildgebendes medizinsches Röntgengerät
WO2003054582A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Gammapro Oy Method and apparatus for determining the intensity distribution of a radiation field
DE10224227A1 (de) * 2002-05-31 2003-12-18 Siemens Ag Röntgendetektor und Verfahren zum Nachweis von Röntgenstrahlung
DE10325335A1 (de) * 2003-06-04 2004-12-30 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von Bildern mit Hilfe von hochenergetischen Photonen
WO2007039839A3 (en) * 2005-10-05 2007-09-27 Koninkl Philips Electronics Nv Multiple layer detector for spectral computed tomography imaging
US7968853B2 (en) 2005-04-26 2011-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Double decker detector for spectral CT
DE102011108876A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Technische Universität Dresden Direktwandelnder Röntgendetektor mit Strahlenschutz für die Elektronik
US8391439B2 (en) 2005-04-26 2013-03-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detector array for spectral CT
CN103026261A (zh) * 2010-07-27 2013-04-03 富士胶片株式会社 放射线检测器及放射线检测器的制造方法
DE102011083694A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendetektor
CN103261913A (zh) * 2010-12-13 2013-08-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 带有光探测器的辐射探测器
DE102012217286A1 (de) * 2012-09-25 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Strahlungsdetektor
DE102013112573A1 (de) * 2013-11-14 2015-06-03 Technische Universität Dresden Szintillationsdetektor mit intrinsischer Unterdrückung entweichender Sekundärteilchen
WO2018167466A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Smiths Heimann Sas Method and detector for inspection system
CN112117290A (zh) * 2020-09-24 2020-12-22 京东方科技集团股份有限公司 射线探测器基板及射线探测器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626688A (en) * 1982-11-26 1986-12-02 Barnes Gary T Split energy level radiation detection
EP0212836A1 (de) * 1985-08-29 1987-03-04 Picker International, Inc. Strahlungsdarstellungseinrichtung
US4963746A (en) * 1986-11-25 1990-10-16 Picker International, Inc. Split energy level radiation detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626688A (en) * 1982-11-26 1986-12-02 Barnes Gary T Split energy level radiation detection
EP0212836A1 (de) * 1985-08-29 1987-03-04 Picker International, Inc. Strahlungsdarstellungseinrichtung
US4963746A (en) * 1986-11-25 1990-10-16 Picker International, Inc. Split energy level radiation detection

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127267B4 (de) * 2001-06-05 2008-01-03 Siemens Ag Bildgebendes medizinsches Röntgengerät
DE10127267A1 (de) * 2001-06-05 2002-12-19 Siemens Ag Bildgebendes medizinsches Röntgengerät
WO2003054582A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Gammapro Oy Method and apparatus for determining the intensity distribution of a radiation field
US7170066B2 (en) 2001-12-20 2007-01-30 Gammapro Oy Method and apparatus for determining the intensity distribution of a radiation field
DE10224227A1 (de) * 2002-05-31 2003-12-18 Siemens Ag Röntgendetektor und Verfahren zum Nachweis von Röntgenstrahlung
DE10325335A1 (de) * 2003-06-04 2004-12-30 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von Bildern mit Hilfe von hochenergetischen Photonen
US8391439B2 (en) 2005-04-26 2013-03-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detector array for spectral CT
US7968853B2 (en) 2005-04-26 2011-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Double decker detector for spectral CT
WO2007039839A3 (en) * 2005-10-05 2007-09-27 Koninkl Philips Electronics Nv Multiple layer detector for spectral computed tomography imaging
JP2009511871A (ja) * 2005-10-05 2009-03-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ スペクトルコンピュータ断層撮像用の多層検出器
US7567646B2 (en) 2005-10-05 2009-07-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiple layer detector for spectral computed tomography imaging
CN103026261A (zh) * 2010-07-27 2013-04-03 富士胶片株式会社 放射线检测器及放射线检测器的制造方法
US9354328B2 (en) 2010-12-13 2016-05-31 Koninklijke Philips N.V. Radiation detector with photodetectors
CN103261913A (zh) * 2010-12-13 2013-08-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 带有光探测器的辐射探测器
CN103261913B (zh) * 2010-12-13 2016-09-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 带有光探测器的辐射探测器
DE102011108876A1 (de) 2011-07-28 2013-01-31 Technische Universität Dresden Direktwandelnder Röntgendetektor mit Strahlenschutz für die Elektronik
US8963098B2 (en) 2011-07-28 2015-02-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Direct conversion X-ray detector with radiation protection for electronics
DE102011083694A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendetektor
DE102012217286A1 (de) * 2012-09-25 2014-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Strahlungsdetektor
DE102013112573A1 (de) * 2013-11-14 2015-06-03 Technische Universität Dresden Szintillationsdetektor mit intrinsischer Unterdrückung entweichender Sekundärteilchen
WO2018167466A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Smiths Heimann Sas Method and detector for inspection system
CN110622039A (zh) * 2017-03-15 2019-12-27 德国史密斯海曼简化股份公司 用于检查系统的检测器和方法
US11237293B2 (en) 2017-03-15 2022-02-01 Smiths Heimann Sas Method and detector for inspection system
CN110622039B (zh) * 2017-03-15 2023-10-24 德国史密斯海曼简化股份公司 用于检查系统的检测器和方法
CN112117290A (zh) * 2020-09-24 2020-12-22 京东方科技集团股份有限公司 射线探测器基板及射线探测器
CN112117290B (zh) * 2020-09-24 2023-11-24 京东方科技集团股份有限公司 射线探测器基板及射线探测器
US12442941B2 (en) 2020-09-24 2025-10-14 Beijing Boe Sensor Technology Co., Ltd. Ray detector substrate and ray detector

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