DE102011076543B4 - CT system with a quantum-counting X-ray detector - Google Patents

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    • 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

Abstract

CT-System mit einem quantenzählenden Röntgendetektor (3) mit einer Vielzahl von auf einer Fläche angeordneten Detektorelementen (D), jedes Detektorelement (D) aufweisend: 1.1. einen Photosensor (P) mit einem Erfassungsbereich zur Detektion von Licht im sichtbaren Bereich, 1.2. ein Detektorpaket (S, W) im Erfassungsbereich des Photosensors (P), mit: 1.2.1. einem Szintillatormaterial (S) zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in UV-Strahlung, und 1.2.2. einem benachbart angeordneten Wellenlängenschieber-Material (W) im Erfassungsbereich des Photosensors (P), wobei 1.2.3. das Wellenlängenschieber-Material (W) Licht im UV-Bereich in vom Photosensor (P) detektierbares Licht im sichtbaren Bereich umwandelt, und 1.2.4. das Szintillatormaterial (S) und das Wellenlängenschieber-Material (W) in mehreren zwischen Szintillatormaterial und Wellenlängenschieber-Material abwechselnden Schichten sandwichartig angeordnet sind.CT system with a quantum-counting X-ray detector (3) with a plurality of detector elements (D) arranged on a surface, each detector element (D) having: 1.1. a photosensor (P) with a detection area for the detection of light in the visible range, 1.2. a detector package (S, W) in the detection range of the photosensor (P), with: 1.2.1. a scintillator material (S) for converting X-rays into UV radiation, and 1.2.2. an adjacently arranged wavelength shifter material (W) in the detection range of the photosensor (P), where 1.2.3. the wavelength shifter material (W) converts light in the UV range into light in the visible range that can be detected by the photosensor (P), and 1.2.4. the scintillator material (S) and the wavelength shifter material (W) are sandwiched in a plurality of layers alternating between the scintillator material and the wavelength shifter material.

Description

Die Erfindung betrifft ein CT-System mit einem quantenzählenden Röntgendetektor, welcher eine Vielzahl auf einer Fläche angeordneter Detektorelemente aufweist, wobei die Detektorelemente jeweils ein Szintillatormaterial beinhalten, welches Röntgenstrahlung in von einem Photosensor erfassbares Licht umwandelt und dieses von einem solchen Photosensor detektiert wird.The invention relates to a CT system with a quantum-counting X-ray detector which has a plurality of detector elements arranged on a surface, the detector elements each containing a scintillator material which converts X-radiation into light detectable by a photosensor and this is detected by such a photosensor.

Solche CT-Systeme mit quantenzählenden Detektoren auf der Basis von Szintillationsdetektoren in Kombination mit Photosensoren sind allgemein bekannt. Bisher muss allerdings bei der Auswahl geeigneter Szintillatormaterialien auch die an die Sensorempfindlichkeit angepasste Emissionscharakteristik als Kriterium herangezogen werden, so dass das vom Szintillator durch Strahlung angeregte und emittierte Licht mit seinem Wellenlängenbereich und der empfindliche Wellenlängenbereich des Photosensors sich zumindest teilweise überschneiden.Such CT systems with quantum counting detectors based on scintillation detectors in combination with photosensors are well known. Up to now, however, when selecting suitable scintillator materials, the emission characteristic matched to the sensor sensitivity must also be used as a criterion, so that the light excited and emitted by the scintillator by radiation overlaps at least partially with its wavelength range and the sensitive wavelength range of the photosensor.

In der US 2010/0 032 578 A1 und der WO 2008/084 347 A2 wird der grundsätzliche Aufbau eines Detektorpaketes mit Wellenlängenschiebern beschrieben; allerdings zeigen diese Druckschriften lediglich integrierende Röntgendetektoren, welche nicht zu den quantenzählenden und damit energieauflösenden Detektoren zu rechnen sind.In the US 2010/0 032 578 A1 and the WO 2008/084 347 A2 the basic structure of a detector package with wavelength shifters is described; However, these documents show only integrating X-ray detectors, which are not to be expected to the quantum-counting and thus energy-resolving detectors.

In der US 2008/0 277 588 A1 wird ein Detektorpaket beschrieben, welches mehrere Schichten mit Wellenlängenschieber aufweist; allerdings wird hier lediglich eine Szintillationsschicht durch mehrere unterschiedliche Wellenlängenschieberschichten unterlegt, durch die insgesamt eine stufenweise Frequenzverschiebung erreicht werden soll.In the US 2008/0 277 588 A1 a detector package is described which has a plurality of layers with wavelength shifter; however, here only one scintillation layer is underlaid by a plurality of different wavelength shift layers, through which a stepwise frequency shift is to be achieved overall.

Die EP 1 580 576 B1 beschreibt einen speziellen Wellenlängenschieber mit einer Trägerstruktur aus festem Material und einem Fluoreszenz-Wellenlängenschieberfarbstoff, der dazu in der Lage ist, Licht im UV-Bereich zu absorbieren und Licht im sichtbaren Bereich wieder zu emittieren, wobei der Farbstoff homogen darin verteilt ist, wobei das Trägermaterial ein fluorthermoplastisches Material (Fluorpolymere) mit einer sehr hohen Durchlässigkeit im UV-Bereich ausgewählt aus der Gruppe umfassend Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen, Vinylidenfluorid und Polymer von Tetrafluorethylen und Ethylen ist und der Wellenlängenschieberfarbstoff eine organische Fluoreszenzverbindung ist. Hierbei wird auch angeregt Szintillatormaterial und Wellenlängenschiebermaterial in Pulverform zu mischen.The EP 1 580 576 B1 describes a special wavelength shifter having a support structure of solid material and a fluorescence wavelength shifter dye capable of absorbing light in the UV region and re-emitting light in the visible region, the dye being homogeneously distributed therein, the support material a fluorothermoplastic material (fluoropolymers) having a very high ultraviolet transmittance selected from the group consisting of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinylidene fluoride and polymer of tetrafluoroethylene and ethylene, and the wavelength shifter dye is an organic fluorescence compound. Here, it is also stimulated to mix scintillator material and wavelength shifter material in powder form.

Die GB 1 302 888 A beschreibt ein flüssiges Szintillatormaterial, wie es beispielsweise in automatisch arbeitenden Szintillationszählern verwendet wird, in denen radioaktiv markiertes DNA-Material gemessen wird. Hierbei wird ein sogenannter „Quencher” eingesetzt, der das Impulsspektrum eines Strahlers verschiebt.The GB 1 302 888 A describes a liquid scintillator material, such as used in automatic scintillation counters, in which radioactively labeled DNA material is measured. Here, a so-called "quencher" is used, which shifts the pulse spectrum of a radiator.

Schließlich wird in der US 7 372 041 31 ein Neutronen detektierender Szintillator beschrieben, welcher aus einer Vielzahl von Mikrokapillarröhrchen aus Szintillationsmaterial aufgebaut ist, wobei die Mikrokapillarröhrchen durch ein Neutronen absorbierendes Material umgeben ist.Finally, in the US 7,372,041,31 describes a neutron detecting scintillator constructed of a plurality of microcapillary tubes of scintillation material, the microcapillary tubes being surrounded by a neutron absorbing material.

Ein Problem bei solchen quantenzählenden Detektoren im Bereich der Computertomographie liegt allerdings darin, dass solche Detektoren keine sehr hohe Dynamik in Bezug auf die detektierte Dosisleistung aufweisen. Mit anderen Worten, Detektoren, die im niedrigen Dosisleistungsbereich, zum Beispiel in Abtastbereichen in denen sich ein dichtes Objekt im Strahl befindet, mit guter Präzision abtasten, geraten in weniger dichten Bereichen des untersuchten Objektes oder in Bereichen ohne Objekt im Strahlengang schnell in einen Sättigungseffekt, was zu fehlerhaften Messergebnissen führt.One problem with such quantum-counting detectors in the field of computed tomography, however, is that such detectors do not have a very high dynamics with respect to the detected dose rate. In other words, detectors which scan with good precision in the low dose rate range, for example in scanning regions in which a dense object is located in the beam, quickly reach a saturation effect in less dense regions of the examined object or in regions without an object in the beam path. which leads to erroneous measurement results.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein CT-System mit einem verbesserten Szintillationsdetektor mit höherer Dynamik zu finden.It is therefore an object of the invention to find a CT system with an improved scintillation detector with higher dynamics.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Für den Nachweis von einzelnen Röntgenquanten in einem quantenzählenden Detektor eines CT-Systems eignen sich neben direkt-wandelnden Halbleitermaterialien prinzipiell auch sehr schnelle Szintillatoren mit Abklingzeiten im Bereich von bis zu 5 ns. Solche Szintillatoren zeichnen sich typischerweise aber durch Emissionswellenlängen im Bereich kleiner als 400 nm, also im Ultraviolettbereich aus. In diesem Wellenlängenbereich sind typische optische Sensoren, wie zum Beispiel Photodioden, Avalanche-Photodioden, Si-Photomultiplier, oder Ähnliches, nur eingeschränkt oder überhaupt nicht empfindlich. Es wird daher vorgeschlagen, einen zusätzlichen Wellenlängenschieber zu verwenden, der das im Szintillatormaterial entstandene Licht kurzer Wellenlänge in ein Licht mit längerer Wellenlänge umwandelt, damit dieses in den Bereich guter Empfindlichkeit des verwendeten Photosensors verschoben wird und dort gut gemessen werden kann. Da solche Transferprozesse sehr schnell ablaufen können, erhöht sich auch die Reaktionsgeschwindigkeit des gesamten damit aufgebauten Detektorelementes beziehungsweise des aus diesen Elementen aufgebauten CT-Detektors. Als geeignetes Wellenlängenschiebermaterial kann ein Polymer-Grundstoff, z. B. Polyvinyl-Toluene, mit zusätzlichen Lumineszenz-Dopanden, z. B. TB-PVD, PPO, POPOP, verwendet werden.For the detection of individual X-ray quanta in a quantum-counting detector of a CT system, in addition to direct-converting semiconductor materials, in principle also very fast scintillators with decay times in the range of up to 5 ns are suitable. Such scintillators are typically characterized by emission wavelengths in the range of less than 400 nm, ie in the ultraviolet range. In this wavelength range, typical optical sensors, such as photodiodes, avalanche photodiodes, Si photomultipliers, or the like, are of limited or not at all sensitive. It is therefore proposed to use an additional wavelength shifter which converts the short wavelength light produced in the scintillator material into a longer wavelength light so that it is shifted into the range of good sensitivity of the photosensor used and can be measured well there. Since such transfer processes can take place very quickly, the reaction rate of the entire detector element constructed therefrom or of the CT detector constructed from these elements also increases. As a suitable wavelength shifter material, a polymer base, for. As polyvinyl toluenes, with additional luminescence Dopants, e.g. TB-PVD, PPO, POPOP.

Erfindungsgemäß kann ein CT-Detektor wie folgt gefertigt werden:

  • 1. Auswahl eines für die zählende CT-Anwendung geeigneten sehr schnellen Szintillators mit einer Abklingkonstante < 5 ns, vorzugsweise mit Emissionswellenlängen < 400 nm, z. B. BaF2, CsCl.
  • 2. Fertigung von Pixel-Arrays.
  • 3. Beschichtung der Lichtaustrittsfläche mit einem Wellenlängenschiebermaterial.
According to the invention, a CT detector can be manufactured as follows:
  • 1. Selection of a suitable for the counting CT application very fast scintillator with a decay constant <5 ns, preferably with emission wavelengths <400 nm, z. B. BaF 2 , CsCl.
  • 2. Manufacturing of pixel arrays.
  • 3. Coating the light exit surface with a wavelength shifter material.

Alternativ zu 3. kann auch eine Beschichtung auf allen Seiten der Pixelwände erfolgen, damit können u. U. gleichzeitig auch hygroskopische Materialien gekapselt werden. Außerdem kann auch ein sandwichartiger Aufbau verwendet werden, in dem sich Szintillator und Wellenlängenschieber (WLS) abwechseln, z. B kann zur Herstellung flächig Szintillatormaterial und WLS-Material abgeschieden werden, ebenso kann unmittelbar auf einem Photosensor WLS-Material und darauf Szintillatormaterial, gegebenenfalls mehrfach gestaffelt, abgeschieden werden.As an alternative to 3, a coating on all sides of the pixel walls can be done, so u. U. be encapsulated at the same time hygroscopic materials. In addition, a sandwich-like structure may be used in which the scintillator and wavelength shifter (WLS) alternate, for. B can be deposited for producing flat scintillator and WLS material, as well as directly on a photosensor WLS material and then scintillator material, optionally staggered several times, are deposited.

Die Erfinder schlagen also ein verbessertes CT-System mit einem quantenzählenden Röntgendetektor vor, welcher mit einer Vielzahl auf einer Fläche angeordneter Detektorelemente ausgestattet ist und jedes Detektorelement aufweist:

  • – einen Photosensor mit einem Erfassungsbereich zur Detektion von Licht im sichtbaren Bereich,
  • – ein Szintillatormaterial zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in UV-Strahlung, und
  • – ein benachbart angeordnetes Wellenlängenschieber-Material im Erfassungsbereich des Photosensors, wobei
  • – der Wellenlängenschieber Licht im UV-Bereich in vom Photosensor detektierbares Licht im sichtbaren Bereich umwandelt, und
  • – das Szintillatormaterial und das Wellenlängenschieber-Material in mehreren zwischen Szintillatormaterial und Wellenlängenschieber-Material abwechselnden Schichten sandwichartig angeordnet sind.
The inventors thus propose an improved CT system with a quantum-counting X-ray detector which is equipped with a multiplicity of detector elements arranged on a surface and has each detector element:
  • A photosensor with a detection area for the detection of light in the visible range,
  • A scintillator material for converting X-radiation into UV radiation, and
  • - An adjacently arranged wavelength shifter material in the detection range of the photosensor, wherein
  • - The wavelength shifter converts light in the UV range into light detectable by the photosensor in the visible range, and
  • The scintillator material and the wavelength shifter material are sandwiched in a plurality of layers interposed between the scintillator material and the wavelength shifter material.

Ebenso wird ein verbessertes CT-System mit einem quantenzählender Röntgendetektor mit einer Vielzahl auf einer Fläche angeordneten Detektorelementen vorgeschlagen, jedes Detektorelement aufweisend:

  • – einen Photosensor mit einem Erfassungsbereich zur Detektion von Licht im sichtbaren Bereich,
  • – ein Detektorpaket im Erfassungsbereich des Photosensors, mit:
  • – einem Szintillatormaterial zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in UV-Strahlung, und
  • – einem benachbart angeordneten Wellenlängenschieber-Material im Erfassungsbereich des Photosensors, wobei
  • – das Wellenlängenschieber-Material Licht im UV-Bereich in vom Photosensor detektierbares Licht im sichtbaren Bereich umwandelt, und
  • – das Szintillatormaterial als Kern ausgebildet ist, der vollständig von dem Wellenlängenschieber-Material umgeben ist.
Likewise, an improved CT system with a quantum-counting X-ray detector with a multiplicity of detector elements arranged on one surface is proposed, having each detector element:
  • A photosensor with a detection area for the detection of light in the visible range,
  • A detector packet in the detection area of the photosensor, comprising:
  • A scintillator material for converting X-radiation into UV radiation, and
  • - An adjacently arranged wavelength shifter material in the detection range of the photosensor, wherein
  • - The wavelength shifter material light in the UV range in detectable by the photosensor light in the visible range, and
  • - The scintillator material is formed as a core which is completely surrounded by the wavelength shifter material.

Aufgrund der, gegenüber bekannten quantenzählenden CT-Detektoren mit direkt-wandelnden Szintillatoren, wesentlich höheren Reaktionsgeschwindigkeit des Szintillatormaterials, verbessern sich auch die Abklingzeiten des Detektors und damit dessen Dynamik in Bezug auf den Bereich verwertbarer Dosisleistung.Due to the considerably higher reaction speed of the scintillator material compared to known quantum counting CT detectors with direct-converting scintillators, the decay times of the detector and thus its dynamics with respect to the range of usable dose rate are also improved.

Vorteilhaft kann es sein, wenn zusätzlich eine Spiegelfläche vorhanden ist, die das Detektorelement zumindest teilweise umgibt. Hierdurch wird auch nicht unmittelbar in Richtung des Photosensors abgestrahltes Licht zu diesem zurückgeworfen und detektiert. Besonders günstig ist dabei, wenn der gesamte Komplex aus Szintillator und WLS mit Ausnahme der an den Photosensor angrenzenden Flächen von einem dünnen Spiegel umgeben ist, der zwar durchlässig für die Röntgenstrahlung ist, jedoch alles innen auftretende Licht zum Photosensor zurückwirft.It may be advantageous if in addition a mirror surface is present, which at least partially surrounds the detector element. As a result, light which is not radiated directly in the direction of the photosensor is also thrown back to it and detected. It is particularly favorable if the entire complex of scintillator and WLS, with the exception of the surfaces adjacent to the photosensor, is surrounded by a thin mirror which, although transparent to the X-ray radiation, throws back all light which appears inside to the photosensor.

In einer günstigen Ausgestaltungsvariante kann das Szintillatormaterial vollständig von dem Wellenlängenschieber-Material umgeben sein, so dass alle im Szintillator entstandene Strahlung, insbesondere UV-Licht, in längerwellige vom Photosensor detektierbare Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, umgewandelt wird.In a favorable embodiment variant, the scintillator material can be completely surrounded by the wavelength shifter material, so that all the radiation produced in the scintillator, in particular UV light, is converted into longer wavelength radiation detectable by the photosensor, in particular visible light.

Grundsätzlich sollte ein Szintillatormaterial mit einer Abklingzeit von < 5 ns und einer Emissionswellenlänge < 400 nm verwendet werden, insbesondere eignet sich hierzu BaF2 oder CsCl.In principle, a scintillator material with a decay time of <5 ns and an emission wavelength <400 nm should be used, in particular BaF 2 or CsCl is suitable for this purpose.

Weiterhin wird vorgeschlagen als Wellenlängenschieber-Material ein Polymer-Grundstoff mit Lumineszenz-Dopanden zu verwenden, wobei dieser vorzugsweise aus TB-PVD (entspricht der chemischen Bezeichnung: 2-(4-tertbutylphenyl)-5-(4-biphenyl)oxadiazol)-1,3,4), PPO (entspricht der chemischen Bezeichnung: 2,5-phenyloxzolyl) und/oder POPOP (entspricht der chemischen Bezeichnung: 1,4-di-2-(5-phenyloxzolyl)) besteht.It is also proposed to use a polymer base material with luminescent dopants as the wavelength shifter material, this preferably consisting of TB-PVD (corresponding to the chemical name: 2- (4-tert-butylphenyl) -5- (4-biphenyl) oxadiazole) -1 , 3,4), PPO (corresponding to the chemical name: 2,5-phenyloxzolyl) and / or POPOP (corresponding to the chemical name: 1,4-di-2- (5-phenyloxzolyl)).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: CT-System; 2: Röntgenröhre; 3: Detektor; 4: Gantrygehäuse; 5: Patient; 6: verschiebbare Liege; 7: Systemachse; 8: Steuer- und Rechensystem; 9: Computerprogramm; D: Detektorelement; M: Spiegelfläche; P: Photosensor; S: Szintillator; SG: Granulat aus Szintillatormaterial; ST: Schicht mit in Strahlungseinfallsrichtung ausgerichteten Nanoröhrchen; W: Wellenlängenschieber.In the following the invention with reference to the preferred embodiments with reference to the figures will be described in more detail, with only the features necessary for understanding the invention features are shown. The following reference symbols are used: 1 : CT system; 2 : X-ray tube; 3 : Detector; 4 : Gantry housing; 5 : Patient; 6 : sliding couch; 7 : System axis; 8th : Control and computing system; 9 : Computer program; D: detector element; M: mirror surface; P: photosensor; S: scintillator; S G : granules of scintillator material; S T : layer with radiation-directionally oriented nanotubes; W: wavelength shifter.

Es zeigen im Einzelnen:They show in detail:

1 ein CT-System mit erfindungsgemäßem Detektor, 1 a CT system with a detector according to the invention,

2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Detektors, und 2 a schematic representation of the detector according to the invention, and

3–5 verschiedene Detektorelemente mit erfindungsgemäßem Aufbau für einen CT-Detektor. 3 - 5 Various detector elements with inventive design for a CT detector.

In der 1 ist ein CT-System 1 mit einem Gantrygehäuse 4 gezeigt, in dem sich auf einer nicht näher dargestellten Gantry eine Röntgenröhre 2 mit einem gegenüberliegend angeordneten Detektor 3 befindet. Es ist weiterhin ein Patient 5 auf einer entlang der Systemachse 7 verschiebbaren Liege 6 dargestellt. Gesteuert wird das CT-System 1 mit Hilfe eines Steuer- und Rechensystems 8, welches in einem Speicher Programme 9 aufweist und damit im Betrieb die Steuerungsanweisungen und die Bildrekonstruktionsverfahren der Programme 9 ausführt. Der Detektor 3, gegebenenfalls auch weitere nicht näher dargestellte Detektoren, weisen eine Vielzahl von quantenzählenden Detektorelementen auf, die in ihrem möglichen Aufbau nachfolgend beschrieben sind.In the 1 is a CT system 1 with a gantry housing 4 shown in which on an unillustrated gantry an x-ray tube 2 with an oppositely arranged detector 3 located. It is still a patient 5 on one along the system axis 7 sliding couch 6 shown. The CT system is controlled 1 with the help of a control and computing system 8th which programs in a memory 9 and thus in operation the control instructions and the image reconstruction procedures of the programs 9 performs. The detector 3 , Where appropriate, other detectors not shown, have a plurality of quantum-counting detector elements, which are described below in their possible structure.

Ein solcher Detektor 3, bestehend aus einer Vielzahl von flächig nebeneinander angeordneten Detektorelementen D, ist in der 2 schematisch in einer ebenen Aufsicht dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Praxis solche in CT-Systemen eingesetzte Detektoren 3 meist eine um den Fokus der Röntgenröhre als Mittelpunkt kreisförmig gekrümmte Zylinderoberfläche aufweisen. Allerdings können die hier dargestellten Detektorelemente auch in Verbindung mit einem Flachdetektor eines C-Bogen-Systems eingesetzt werden, das im Sinne der Erfindung auch unter den Oberbegriff der CT-Systeme eingeordnet wird.Such a detector 3 consisting of a plurality of areal adjacent detector elements D, is in the 2 shown schematically in a plan view. It should be noted that in practice such detectors used in CT systems 3 usually have around the focus of the X-ray tube as the center circularly curved cylinder surface. However, the detector elements shown here can also be used in conjunction with a flat detector of a C-arm system, which is also classified in the context of the invention under the preamble of the CT systems.

Die 3 bis 5 zeigen unterschiedliche Ausbildungsformen von Detektorelementen D. Alle Detektorelemente verfügen über einen, hier unten angeordneten, Photosensor P, der emittiertes Licht aus dem darüber liegenden Detektorpaket aus Szintillator S und Wellenlängenschieber W detektiert und in ein elektronisches Signal umwandelt.The 3 to 5 show different embodiments of detector elements D. All detector elements have a, down here arranged, photosensor P, the emitted light from the overlying detector pack of scintillator S and wavelength shifter W detected and converted into an electronic signal.

In der 3 ist ein Kern aus einem Szintillatormaterial S rundum durch ein Wellenschiebermaterial W umgeben, das wiederum auf einem Photosensor P angeordnet ist. Zusätzlich ist auf der Oberseite eine Spiegelfläche M angeordnet, die das im Detektorpaket insgesamt entstehende UV-Licht und insbesondere im Wellenlängenschieber W umgewandelte sichtbare Licht in Richtung des Photosensors P zumindest größtenteils spiegelt.In the 3 For example, a core of a scintillator material S is completely surrounded by a wave slider material W, which in turn is disposed on a photosensor P. In addition, a mirror surface M is arranged on the upper side, which at least largely mirrors the total amount of UV light produced in the detector package and in particular visible light converted in the wavelength shifter W in the direction of the photosensor P.

Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Aufbaues eines Detektorelementes D, wobei hier das Detektorpaket aus mehreren sandwichartig übereinander angeordneten Lagen aus Szintillatormaterial S und Wellenlängenschiebermaterial W besteht. Zur Verbesserung der Lichtausbeute sind hier die Seiten durch eine Spiegelfläche M verspiegelt.The 4 shows a further embodiment of the construction of a detector element D, in which case the detector pack consists of several sandwiches of superimposed layers of scintillator material S and wavelength shifter material W. To improve the luminous efficacy, the sides are mirrored by a mirror surface M here.

Schließlich ist in der 5 auch noch eine Darstellung einer Vollverspiegelung gezeigt, bei der das zentral angeordnete Detektorpaket mit Hilfe einer, mit Ausnahme der Begrenzungsfläche zum Photosensor P, allseits umfassenden Spiegelfläche M gezeigt.Finally, in the 5 also shown a representation of a Vollverspiegelung shown in which the centrally arranged detector package using a, with the exception of the boundary surface to the photosensor P, all-round mirror surface M.

Es wird darauf hingewiesen, dass alle hier genannten und gezeigten Verspiegelungsvarianten mit allen genannten und gezeigten Varianten der Detektorpakete kombiniert werden können. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass die Anordnung des Photosensors P bezogen auf die Einstrahlungsrichtung unterhalb des Detektorpaketes nur beispielhaft sein soll. Ebenso kann dieser Photosensor auch seitlich oder, falls eine Verwendung mit relativ harter Röntgenstrahlung vorgesehen ist, auch oberhalb angebracht werden.It should be noted that all of the mirroring variants mentioned and shown here can be combined with all mentioned and shown variants of the detector packages. It should also be pointed out that the arrangement of the photosensor P with reference to the direction of irradiation underneath the detector pack is only intended to be exemplary. Likewise, this photosensor can also be mounted laterally or, if a use with relatively hard X-radiation is provided, also above.

Claims (8)

CT-System mit einem quantenzählenden Röntgendetektor (3) mit einer Vielzahl von auf einer Fläche angeordneten Detektorelementen (D), jedes Detektorelement (D) aufweisend: 1.1. einen Photosensor (P) mit einem Erfassungsbereich zur Detektion von Licht im sichtbaren Bereich, 1.2. ein Detektorpaket (S, W) im Erfassungsbereich des Photosensors (P), mit: 1.2.1. einem Szintillatormaterial (S) zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in UV-Strahlung, und 1.2.2. einem benachbart angeordneten Wellenlängenschieber-Material (W) im Erfassungsbereich des Photosensors (P), wobei 1.2.3. das Wellenlängenschieber-Material (W) Licht im UV-Bereich in vom Photosensor (P) detektierbares Licht im sichtbaren Bereich umwandelt, und 1.2.4. das Szintillatormaterial (S) und das Wellenlängenschieber-Material (W) in mehreren zwischen Szintillatormaterial und Wellenlängenschieber-Material abwechselnden Schichten sandwichartig angeordnet sind.CT system with a quantum-counting X-ray detector ( 3 ) having a plurality of detector elements (D) arranged on a surface, each detector element (D) comprising: 1.1. a photosensor (P) with a detection range for the detection of light in the visible range, 1.2. a detector packet (S, W) in the detection range of the photosensor (P), with: 1.2.1. a scintillator material (S) for the conversion of X-radiation into UV radiation, and 1.2.2. an adjacently arranged wavelength shifter material (W) in the detection range of the photosensor (P), wherein 1.2.3. the wavelength shifter material (W) converts light in the UV range into light in the visible range detectable by the photosensor (P), and 1.2.4. the scintillator material (S) and the wavelength shifter material (W) are sandwiched in a plurality of layers interposed between the scintillator material and the wavelength shifter material. CT-System gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten senkrecht zu einer vorgesehenen Einstrahlrichtung der zu detektierenden Röntgenstrahlung angeordnet sind. A CT system according to claim 1, characterized in that the layers are arranged perpendicular to an intended direction of incidence of the detected X-rays. CT-System mit einem quantenzählenden Röntgendetektor (3) mit einer Vielzahl von auf einer Fläche angeordneten Detektorelementen (D), jedes Detektorelement (D) aufweisend: 3.1. einen Photosensor (P) mit einem Erfassungsbereich zur Detektion von Licht im sichtbaren Bereich, 3.2. ein Detektorpaket (S, W) im Erfassungsbereich des Photosensors (P), mit: 3.2.1. einem Szintillatormaterial (S) zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in UV-Strahlung, und 3.2.2. einem benachbart angeordneten Wellenlängenschieber-Material (W) im Erfassungsbereich des Photosensors (P), wobei 3.2.3. das Wellenlängenschieber-Material (W) Licht im UV-Bereich in vom Photosensor (P) detektierbares Licht im sichtbaren Bereich umwandelt, und 3.2.4. das Szintillatormaterial (S) als Kern ausgebildet ist, der vollständig von dem Wellenlängenschieber-Material (W) umgeben ist.CT system with a quantum-counting X-ray detector ( 3 ) having a multiplicity of detector elements (D) arranged on a surface, each detector element (D) having: 3.1. a photosensor (P) with a detection range for the detection of light in the visible range, 3.2. a detector packet (S, W) in the detection range of the photosensor (P), with: 3.2.1. a scintillator material (S) for the conversion of X-radiation into UV radiation, and 3.2.2. an adjacently arranged wavelength shifter material (W) in the detection range of the photosensor (P), wherein 3.2.3. the wavelength shifter material (W) converts light in the UV range to light detectable by the photosensor (P) in the visible range, and 3.2.4. the scintillator material (S) is formed as a core completely surrounded by the wavelength shifter material (W). CT-System gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spiegelfläche (M) vorhanden ist, die das Detektorelement (D) zumindest teilweise umgibt.CT system according to one of the claims 1 to 3, characterized in that a mirror surface (M) is present, which at least partially surrounds the detector element (D). CT-System gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Szintillatormaterial (5) mit einer Abklingzeit von < 5 ns verwendet wird.CT system according to one of the claims 1 to 4, characterized in that a scintillator material ( 5 ) with a cooldown of <5 ns. CT-System gemäß dem Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Szintillatormaterial (S) mit einer Emissionswellenlänge < 400 nm, insbesondere BaF2 oder CsCl, verwendet wird.CT system according to claim 5, characterized in that a scintillator material (S) with an emission wavelength <400 nm, in particular BaF 2 or CsCl, is used. CT-System gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wellenlängenschieber-Material (W) ein Polymer-Grundstoff mit Lumineszenz-Dopanden verwendet wird.CT system according to one of the claims 1 to 6, characterized in that a polymer base material with luminescent dopants is used as the wavelength shifter material (W). CT-System gemäß dem Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Lumineszenz-Dopant einer der nachfolgenden Liste verwendet wird: TB-PVD, PPO, POPOP.CT system according to claim 7, characterized in that one of the following list is used as the luminescent dopant: TB-PVD, PPO, POPOP.
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