DE19904904A1 - Detektor zum zählenden, ortsaufgelösten Nachweis von Röntgenstrahlung mit zusätzlicher Energiefensterung - Google Patents

Abstract

Ein Detektor zum zählenden, ortsaufgelösten Nachweis von Röntgenstrahlung mit zusätzlicher Energiefensterung wurde in Form einer integrierten Schaltung realisiert. DOLLAR A Die Röntgenstrahlung wird in einem pixellierten Halbleitersensor nachgewiesen und in einem ebenso pixellierten Elektronikchip verstärkt. Dabei enthält jeder Pixel die komplette Elektronik zur Signalverarbeitung. Das verstärkte Signal wird an zwei Diskriminatoren weitergegeben. Liegt das Signal über der jeweils eingestellten Schwelle, wird ein an den Diskriminator angeschlossener Zähler erhöht. Nach der Bildakquisition kann mittels Software das Differenzbild berechnet werden, das nur die Strahlung in dem Energiefenster zwischen den beiden Schwellen enthält. DOLLAR A Da auch die Quanten außerhalb des Energiefensters gezählt werden, liefert die Energiefensterung nach dieser Methode zusätzliche Informationen, das mit dem kompletten Energiespektrum aufgenommene Röntgenbild steht nach wie vor zur Verfügung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ortsaufgelösten Nachweis von ionisierender Strahlung mit der Möglichkeit, Energiefenster zu setzen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dies bietet in der medizinischen Röntgendiagnostik die Möglichkeit einer Kontraststeigerung der Röntgenaufnahmen, weitere denkbare Anwendungsgebiete finden sich in der Materialuntersuchung, wie z. B. bei Sicherheitskontrollen an Flughäfen.

Seit einigen Jahren gibt es die Möglichkeit, ionisierende Strahlung mittels strukturierter Halbleiterdetektoren ortsaufgelöst nachzuweisen. Für bildgebende Systeme, wie z. B. Röntgenanwendungen gibt es Detektoren, welche die Anzahl der ionisierenden Teilchen in einem Bildelement zählen, die eine gewisse Mindestenergie (Schwelle) erreichen. Will man das Objekt bei verschiedenen Energien untersuchen, werden zwei oder mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Strahlungsenergie nacheinander durchgeführt.

Der Nachteil des herkömmlichen Verfahrens zur Aufnahme mit verschiedenen Energien ist, daß mehrere Aufnahmen hintereinander durchgeführt werden müssen. Dies führt zu längeren Aufnahmezeiten, die im medizinischen Bereich zu einer höheren Strahlenbelastung des Patienten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, zusätzliche Energieinformationen bereitzustellen, ohne die Belichtungszeit und damit die Strahlenexposition zu erhöhen.

Bei der in Anspruch 1 dargelegten Methode ergibt sich zudem der Vorteil, daß die Zählraten in den verschiedenen Energiebereichen korreliert sind, so daß das Differenzbild einen geringeren statistischen Fehler aufweist als die Differenz zweier Bilder mit unterschiedlicher Schwelleneinstellung.

Beispielbeschreibung

Zum ortsaufgelösten Nachweis eines ionisierenden Teilchens wird ein Sensor (2) aus geeignetem Material (z. B. Silizium, Galliumarsenid, Cadmiumzinktellurid, Diamant. . .) auf einen Elektronikchip (1) mittels des Bump-Bond Verfahrens montiert. Der Sensor (2) ist dabei in einzelne (identische) Bildelemente (Pixel) segmentiert, um eine Ortsinformation zu erhalten. Der Elektronikchip ist ebenfalls segmentiert und enthält in jedem Segment eine Schaltung, welche die Datenaufnahme durchführt. Sie besteht aus einem Verstärker (5), der das im Sensor erzeugte Signal verstärkt und an zwei oder mehr Diskriminatoren (4) weitergibt. Diese vergleichen das Signal mit einem bestimmten Wert und geben, falls das Signal diesen Wert überschreitet, einen Zählimpuls an den Zähler (5). Dabei ist für jeden Diskriminator ein eigener Zähler vorhanden. Somit enthält jeder dieser Zähler die Anzahl der Teilchen in dem Bildelement mit einer Energie über dem eingestellten Wert. Eine spätere Subtraktion beider Zählerstände liefert dann nur die Anzahl der Teilchen mit einer Energie innerhalb des vorher eingestellten Fensters.

Claims (6)

1. Vielkanal-Detektor zum ortsaufgelösten Nachweis ionisierender Teilchen (z. B. Elektron, Positron, Proton. . .) oder Photonen, insbesondere Röntgenstrahlung, bei dem die Teilchen in einem auf dem Elektronikchip montierten Sensor aus einem geeigneten Material (z. B. Silizium, Galliumarsenid, Cadmiumzinktellurid, Diamant. . .) nachgewiesen werden. Der Sensor ist dabei in identische Bildelemente (Pixel) segmentiert, um eine Ortsinformation zu erhalten. Der Elektronikchip ist ebenfalls segmentiert, aber nicht zwingend identisch wie der Sensor. Die Signale eines jeden Sensorpixels werden einem Verstärker in dem zugeordneten Elektronikpixel zugeführt.
Der Detektor ist dadurch gekennzeichnet, daß die Energie jedes Teilchens innerhalb des Pixels nach einer Verstärkerstufe in einem oder mehr als einem Diskriminator mit einem Wert (Schwelle) verglichen wird und für jeden Diskriminator die Anzahl der Teilchen mit Energien über der Schwelle getrennt gezählt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehr als einer der Diskriminatoren die Energie des nachgewiesenen Teilchens mit mehr als einem Wert (Schwelle) vergleicht und die Anzahl der Teilchen über jeder Schwelle getrennt gezählt werden.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem oder mehr als einem der Diskriminatoren einer oder mehr als einer der Vergleichgswerte so ausgelegt ist, daß Teilchen mit Energien über diesem Wert nicht mehr gezählt werden (Fensterdiskriminator).

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Vergleichswerte für alle Pixel des Sensors global eingestellt werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichswerte individuell einstellbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichswerte fest eingestellt sind.