DE102012213404B3

DE102012213404B3 - Verfahren zur Temperaturstabilisierung, Röntgenstrahlungsdetektor und CT-System

Info

Publication number: DE102012213404B3
Application number: DE102012213404.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hackenschmied Peter; Dr. Schröter Christian
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2032-08-01
Also published as: CN103576179B; CN103576179A; US9113542B2; US20140037066A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturstabilisierung eines direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektors (C3, C5), aufweisend eine Detektorfläche, die einen Halbleiter (1) aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleiter (1) durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, wobei eine im Halbleiter (1) je Detektorteilfläche erzeugte elektrische Leistung zumindest während einer heterogenen und/oder sich zeitlich verändernden Bestrahlung der Detektorfläche durch Einbringen einer je Detektorteilfläche leistungsangepassten, zusätzlichen Strahlung konstant gehalten wird. Weiter betrifft die Erfindung einen direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) zur Detektion von Röntgenstrahlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei mindestens ein Regelkreis mit mindestens einer Führungsgröße zur Leistungsregelung der zusätzlichen Strahlung ausgebildet ist, welcher je Detektorteilfläche durch Konstanthaltung der elektrischen Leistung im Halbleiter (1) mittels einer Leistungsänderung der zusätzlichen Strahlung die Temperatur im Halbleiter (1) konstant hält, sowie ein CT-System (C1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturstabilisierung eines direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektors, aufweisend eine Detektorfläche, die ein Halbleitermaterial aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleitermaterial durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, und je Detektorteilfläche mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle, welche den Halbleiter mit einer zusätzlichen Strahlung bestrahlt.
Weiter betrifft die Erfindung einen direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor zur Detektion von Röntgenstrahlung, zumindest aufweisend eine zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendete Detektorfläche, die ein Halbleitermaterial aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleitermaterial durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, je Detektorteilfläche mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle, welche das Halbleitermaterial mit einer zusätzlichen Strahlung bestrahlt, und ein CT-System mit einem Röntgenstrahlungsdetektor.
Für die Detektion von Gamma- und Röntgenstrahlung, insbesondere in CT-, SPECT- und PET-Systemen, werden unter anderem direktkonvertierende Detektoren basierend auf halbleitenden Materialien, wie CdTe, CdZnTe, CdZnTeSe, CdTeSe, CdNnTe, InP, TIBr₂, HgI₂, verwendet beziehungsweise deren Benutzung angestrebt. Einkristalle oder Polykristalle dieser Materialien weisen eine Vielzahl von Kristallfehlern auf, beispielsweise Gitterfehler, Fremdatome, und/oder bewusst eingebrachte Dotanden. Diese Kristalldefekte erzeugen unter anderem ortsfeste, elektronische Zustände, deren Bindungsenergie zwischen den Energien des Valenz- und Leitungsbandes des Halbleiters liegt. Dabei unterscheidet man zwischen flachen Störstellen, die energetisch nah, das heißt weniger als 30 meV, an dem Valenz- oder Leitungsband liegen, und tiefen Störstellen, deren energetischer Abstand zu den Bändern größer als 30 meV ist. Flache Störstellen sind bereits bei Raumtemperatur vollständig ionisiert. Dadurch ändert sich ihre Besetzungswahrscheinlichkeit mit zunehmender Temperatur, insbesondere im Betrieb eines CT-Gerätes, nicht. Die tiefen Störstellen sind bei Raumtemperatur jedoch nur teilweise ionisiert, sodass ihre Besetzungswahrscheinlichkeit stark temperaturabhängig ist. Dies gilt sowohl für den Fall eines Halbleiterdetektors ohne sowie mit zusätzlicher Ladungsträgergeneration durch zusätzliche Bestrahlung.
Die sich ändernde Besetzungswahrscheinlichkeit der tiefen Störstellen bei Temperaturschwankungen bedingt eine Änderung des elektrischen Feldes im Inneren des Halbleiters und führt somit auch zu einer Änderung der elektrischen Leistung. Es verändern sich dadurch auch die Pulsformen der durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Pulse und bei fest eingestellten elektronischen Schwellen der Pulshöhendiskriminatoren des Detektors verändern sich zudem die Zählraten bei einem konstanten Röntgenstrahlungsfluss. Hieraus resultieren die folgenden Probleme: Zum einen führt der einsetzende Röntgenstrahlungsfluss durch den generierten Photostrom zu einer Erwärmung des Halbleiters und damit zu einer Zählratendrift. Die damit verbundene Verlustleistung P des Detektors bestimmt sich aus der angelegten Hochspannung U und dem Photostrom I mit der Gleichung P = U·I. Zum anderen verlieren Kalibrationstabellen, die unter bestimmten Temperatur- und Flussbedingungen generiert wurden, ihre Gültigkeit, sobald sich die Temperatur des Halbleiters ändert. Beide Effekte führen zu in der Bildgebung inakzeptablen Artefakten.
Bisher ist es bekannt, die Temperatur im Halbleitermaterial über Regelelemente, zum Beispiel Peltierelemente, die unter der Einheit aus Halbleiter und Auswerteelektronik, dem ASIC (= Application Specific Integrated Circuit), angebracht sind, zu regeln, das heißt zu stabilisieren. Dies hat jedoch folgende Nachteile: Die Temperaturregelung ist träge. Temperaturschwankungen, die durch einen sich schnell ändernden Röntgenstrahlungsfluss hervorgerufen werden, können daher nicht ausgeglichen werden. Typischerweise treten jedoch in einem CT-System und auch bei anderen bildgebenden Verfahren vor allem schnelle Änderungen des Röntgenstrahlungsflusses auf. Weiterhin wird die Wärme beziehungsweise die Temperaturänderung bei der bekannten Temperaturregelung nicht im Inneren des Halbleiters erzeugt, sondern außerhalb des Halbleiters, also an dessen Oberfläche. Hierdurch kommt es zwangsläufig zu einem uneinheitlichen Temperaturprofil im Halbleiter, da beispielsweise die Oberfläche einem kühlenden Luftstrom ausgesetzt ist. Bei einsetzendem Röntgenstrahlungsfluss können sich daher die Temperaturen im Halbleiter verändern, auch wenn eine gemittelte Temperatur konstant bleibt. Dies bedingt ebenfalls eine Änderung des elektrischen Feldes im Halbleiter und somit eine Zählratendrift.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 061 358 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Halbleitermaterials bekannt, bei welchem die Temperatur des Halbleitermaterials mittels eines integrierten Schaltkreises verändert wird.
Weiter ist aus der Druckschrift DE 10 2010 015 422 A1 ein direktkonvertierender Röntgenstrahlungsdetektor bekannt, bei dem ein Halbleitermaterial mit einer zusätzlichen Strahlung bestrahlt wird und bei Bestrahlung im Halbleiter durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Stabilisierung der Temperatur in einem direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor zu schaffen. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor sowie ein CT-System hierfür zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Temperatur eines Halbleiters stabilisiert werden kann, indem die elektrische Leistung im Halbleitermaterial durch eine variierende, leistungsangepasste zusätzliche Bestrahlung des Halbleiters während der Röntgenbestrahlung konstant gehalten wird. Es ist also möglich, eine konstante Temperatur über eine konstante elektrische Leistung zu erreichen, wobei Änderungen der elektrischen Leistung durch ein Anpassen der zusätzlichen Bestrahlung ausgeglichen werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein direktkonvertierender Röntgen- und Gammastrahlungsdetektor mit einem direktkonvertierenden Halbleiter, beispielsweise CdTe, CdZnTe, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TIBr₂, HgI₂, eine Strahlungsquelle zur Generation zusätzlicher Ladungsträgern sowie einen Regelkreis zur leistungsabhängigen Regelung der zusätzlichen Bestrahlung des Halbleiters. Die Wirkungsweise der Erfindung besteht darin, mittels eines durch die zusätzliche Strahlenquelle erzeugten Photostroms und der damit verbundenen elektrischen Verlustleistung den Detektor thermisch zu stabilisieren.
Die driftenden Ladungsträger, also Elektronen und/oder Löcher, können durch elektromagnetische Strahlung, beispielsweise IR-, UV- oder sichtbare Strahlung, oder grundsätzlich auch Elektronenbeschuss, im Halbleitermaterial appliziert werden. Die zusätzliche Strahlung kann gepulst oder auch dauerhaft, während oder vor der Röntgenbestrahlung, beispielsweise in einem definierten zeitlichen Abstand, auf den Halbleiter eingestrahlt werden. Dabei werden die Ladungsträger nahe der Oberfläche, insbesondere an der Kathode des Detektors, erzeugt und driften aufgrund einer an den Halbleiter angelegten elektrischen Spannung in das Innere des Halbleiters.
Hierbei kann der Halbleiter von der Seite, über semitransparente Kontakte oder über die Lücken in der Elektrodenmaske des Detektors, von wo aus die Diffusion der Ladungsträger in den Halbleiter hinein beginnt, bestrahlt werden. Die Wahl der Wellenlänge der zusätzlichen Strahlung richtet sich nach der Bandlücke des verwendeten Halbleiters. Einerseits soll die Energie der verwendeten Strahlung Band-zu-Band-Übergänge der Ladungsträger ermöglichen, sodass hierfür eine Energie der Strahlung notwendig ist, welche oberhalb der Bandkantenenergie liegt. Beispielsweise besitzt CdTe eine Bandlücke von 1,4 eV. Dies entspricht einer Wellenlänge von etwa 850 nm, also nahem Infrarot. Strahlung mit kürzerer Wellenlänge besitzt höhere Energie, beispielsweise sichtbares Licht, und kann daher grundsätzlich verwendet werden. Andererseits sinkt jedoch die Eindringtiefe der elektromagnetischen Strahlung mit abnehmender Wellenlänge, also steigender Energie. Die Absorption der Strahlung findet dann zunehmend in einer möglicherweise gestörten Oberflächenschicht des Halbleiters statt, wodurch die Ladungsträgergeneration ineffizient werden kann. Somit eignet sich besonders zusätzliche Strahlung mit einer Energie größer, aber nahe der Bandkante des Halbleiters.
Weiterhin kann die zusätzliche Strahlung auch direkt in der Auswerteelektronik erzeugt werden und zum Beispiel über einen entsprechend lichtdurchlässigen Underfill in den Detektor eingekoppelt werden. Dazu kann die zusätzliche Strahlungsquelle auf der Auswerteelektronik aufgewachsen, abgeschieden oder mechanisch verbunden werden. Hierbei werden beispielsweise Leuchtdioden eingesetzt. Diese Strahlungsquellen können unterhalb jedes Pixelzwischenraumes oder am Rand der Auswerteelektronik angebracht werden. Insbesondere bei einem Detektor in einem CT-System kann die Strahlungsquelle auch an einer der in z-Richtung oder Systemachsenrichtung gelegenen Seite angebracht werden.
Bei einer Bestrahlung des Halbleiters werden die Ladungsträger gebildet, die sich bei angelegter Spannung als Photostrom durch den Halbleiter bewegen und elektrische Leistung verbrauchen. Dies führt zu der beabsichtigten Erwärmung des Halbleiters beziehungsweise zur Erzeugung eines Photostromes, mit dem eine Variation auftreffender Röntgenstrahlung und der dabei entstehenden Änderung der im Halbleiter induzierten elektrischen Leistung kompensiert werden kann.
Voraussetzung für die Erzeugung des Photostroms ist, dass am Halbleiter ein elektrisches Feld angelegt ist, welches die Drift der Ladungsträger bewirkt, da sonst keine Verlustleistung im Detektor auftritt. Um eine rechtzeitige Temperaturstabilisierung auf einem vorgegebenen Niveau zu erreichen, sollten die zusätzliche Bestrahlung und das Anlegen von Hochspannung bereits vor dem Messvorgang erfolgen. Die hierfür verwendete Vorlaufzeit ist detektor- und umgebungsabhängig, bewegt sich meist im Bereich mehrerer Minuten.
Die Regelung der zusätzlichen Strahlungsquellen für die Temperaturstabilisierung kann unterschiedlich durchgeführt werden. In einer Variante wird die Oberflächentemperatur des Halbleiters gemessen. Hierfür erfolgt die Temperaturmessung beispielsweise kontaktlos mittels IR-Dioden, Thermoelementen oder dergleichen. Ebenso ist die Temperaturmessung auf der Auswerteelektronik möglich. Die Führungsgröße der Strahlungsquellen ist die Temperatur des Halbleiters. Bei einer gemessenen, niedrigen Temperatur wird die Leistung der zusätzlichen Strahlung erhöht. Dahingegen wird bei einer gemessenen, höheren Temperatur die Leistung der zusätzlichen Strahlung verringert.
Bei einer anderen Variante erfolgt die Regelung der zusätzlichen Strahlungsquellen röntgenstrahlungsflussabhängig. Dabei wird eine Lichtleistung der zusätzlichen Strahlung eingestellt, die dem maximal zu erwartenden Röntgenstrahlungsfluss entspricht, also einem gleichen Energiestrom (= Energieeintrag pro Zeit und Fläche). Der detektierte Röntgenstrahlungsfluss ist hierbei die Führungsgröße. Je höher der detektierte Röntgenfluss ist, desto weniger Leistung wird von den zusätzlichen Strahlungsquellen eingestrahlt. Ziel ist es, die Summe der Licht- beziehungsweise Energieströme aus zusätzlicher Strahlungsquelle und zu messendem Röntgenfluss konstant zu halten.
Als weitere Variante zur Temperaturstabilisierung kann der Photostrom im Halbleiter, also die Summe der durch Röntgen beziehungsweise durch die zusätzliche Strahlenquelle erzeugten Photoströme, gemessen werden. Die Regelung der zusätzlichen Strahlungsquelle erfolgt dabei so, dass der gesamte Photostrom konstant gehalten wird.
Die Temperaturmessung und die Strommessung eignen sich besonders, um die elektrische Verlustleistung beziehungsweise die Temperatur konstant zu halten. Im ersten Fall werden direkt auf die Zielgröße geregelt und somit oben genannte Umladungseffekte vermieden. Da die Temperatur jedoch ein Resultat aus vorhandener Kühlleistung und Verlustleistung ist, wird diese auch konstant gehalten, wenn die Verlustleistung konstant ist da die Kühlleistung typischerweise unverändert bleibt. Im Gegensatz dazu kann bei der Röntgenflussmessung aufgrund der Andersartigkeit der Strahlung nicht unbedingt von konstantem Photostrom ausgegangen werden. Möglicherweise wird dementsprechend auch die Temperaturkonstanz nicht so optimal eingehalten. Ein Vorteil der Röntgenflussmessung liegt jedoch darin, dass kein zusätzlicher Parameter, wie die Temperatur oder der Strom, erfasst werden muss. Die Information über die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung wird ohnehin vom Detektor erfasst.
Die Leistung der zusätzlichen Strahlung kann beispielsweise mittels einer Änderung der Intensität, der Pulsdauer und/oder des Pulsabstandes bei der Bestrahlung variiert werden.
Die Generation der Wärme im Halbleiter erfolgt intrinsisch, also im Innern des Materials. Dadurch entspricht das Wärmeprofil, also die Temperaturverteilung innerhalb des Materials bei einer zusätzlichen Bestrahlung dem Wärmeprofil der Röntgenbestrahlung. Die zusätzlichen Strahlungsquellen können sehr schnell geregelt werden. Somit können auch schnell auftretende Flussschwankungen während einer Messung im Detektor ausgeglichen werden. Kleinere Schwankungen, die den endlichen Führungsgrößen geschuldet sind, also im Millisekundenbereich liegen, fallen aufgrund der thermischen Trägheit des Detektors nicht ins Gewicht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem hierfür vorgeschlagenen Aufbau des Detektors werden Peltierelemente als Wärmeregler entbehrlich. Dadurch vereinfacht sich der Detektoraufbau erheblich. Die Gesamtwärmebilanz fällt wesentlich günstiger aus, da die erhebliche, von den Peltierelementen generierte, Abwärme entfällt. Dadurch vereinfacht sich zudem das Kühlkonzept des Detektors.
Demgemäß schlagen die Erfinder vor, ein Verfahren zur Temperaturstabilisierung eines direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektors, insbesondere zur Verwendung in einem CT-System, aufweisend eine Detektorfläche, die einen Halbleiter aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleiter durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, dahingehend zu verbessern, dass eine, im Halbleiter je Detektorteilfläche erzeugte elektrische Leistung zumindest während einer heterogenen und/oder sich zeitlich verändernden Bestrahlung der Detektorfläche durch Einbringen einer je Detektorteilfläche leistungsangepassten, zusätzlichen Strahlung konstant gehalten wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Temperatur stabilisiert beziehungsweise konstant gehalten werden, in dem die temperaturabhängige elektrische Verlustleistung im Halbleiter konstant gehalten wird. Die Zählratendrift des Röntgenstrahlungsdetektors kann somit vermieden werden. Diese Verfahren werden je Detektorteilfläche durchgeführt. Die Bestrahlung der Detektorfläche, genauer gesagt die Röntgenbestrahlung, kann sich räumlich über die gesamte Detektorfläche betrachtet ändern, sodass Detektorteilflächen zur gleichen Zeit unterschiedlich bestrahlt werden. Weiterhin kann sich die Bestrahlung mit der Zeit verändern.
Um die elektrische Leistung während der sich ändernden Bestrahlung der Detektorfläche konstant zu halten, wird erfindungsgemäß die zusätzliche Bestrahlung je Detektorteilfläche in Abhängigkeit von Änderungen der elektrischen Leistung variiert beziehungsweise angepasst. Mit anderen Worten wird bei einer sich je Detektorteilfläche im Halbleiter verändernden elektrischen Leistung die Leistung der zusätzlichen Strahlung je Detektorteilfläche angepasst. Es erfolgt also eine leistungsangepasste Änderung der zusätzlichen Bestrahlung. Bei einem Absinken der elektrischen Leistung wird vorteilhafterweise die zusätzliche Bestrahlung erhöht. Dahingegen wird bei einem Ansteigen der elektrischen Leistung vorteilhafterweise die zusätzliche Bestrahlung verringert. Durch die Änderung der Leistung der zusätzlichen Bestrahlung werden mehr beziehungsweise weniger zusätzliche Ladungsträger im Halbleiter erzeugt, welche wiederum das elektrische Feld im Inneren des Halbleiters ändern. Bevorzugt ist zumindest während der Temperaturstabilisierung des Röntgenstrahlungsdetektors eine Spannung an den Halbleiter angelegt, um die Bewegung der Ladungsträger im Halbleitermaterial zu ermöglichen. Die zusätzlichen Ströme können im Vergleich zu den röntgengenerierten Pulsen als konstante Ströme genähert werden. Daher werden für die gepulste zusätzliche Strahlung Zeitkonstanten (Pulsbreite ~100 ns) verwendet, die etwa 100-mal größer sind als die Zeitkonstanten der zu messenden Röntgenstrahlung (Pulsbreite ~100 μs). Damit liefern die Pulse der zusätzlichen Strahlung keinen Beitrag zu den eigentlichen Messungen des zählenden Röntgenstrahlungsdetektors.
Die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung erfolgt vorteilhafterweise abhängig von verschiedenen Parametern des Röntgenstrahlungsdetektors. In einer Ausführungsform wird eine Temperatur der Detektorteilfläche bestimmt und anhand der gemessenen Temperatur die Leistung der zusätzlichen Strahlung angepasst beziehungsweise geändert. Hierbei wird vorteilhafterweise die Oberflächentemperatur des Halbleiters je Detektorteilfläche mittels kontaktloser Temperaturmessung gemessen, beispielsweise durch IR-Dioden, Thermoelemente oder dergleichen. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Temperaturmessung auf der Auswerteelektronik des Detektors. Dabei wird jedoch nicht direkt die Temperatur des Halbleiters gemessen, sondern die Temperatur der Auswerteelektronik welche mit dem Detektor über die metallische Lötverbindung thermisch angebunden ist, sodass diese Temperaturmessung fehlerbehaftet und ungenau sein kann. Entsprechend der leistungsangepassten Änderung der zusätzlichen Bestrahlung wird bei einer gemessenen, niedrigen Temperatur bevorzugt die Leistung der zusätzlichen Strahlung erhöht. Umgekehrt wird bei einer gemessenen, höheren Temperatur die Leistung der zusätzlichen Strahlung bevorzugt verringert. In der Praxis wird der Detektor mit dem oben geschilderten Verfahren auf Temperaturen im Bereich von etwa 30°C bis 50°C stabilisiert.
In einer anderen Ausführungsform wird je Detektorteilfläche ein Röntgenfluss gemessen, in dessen Abhängigkeit die Leistungsanpassung der zusätzlichen Bestrahlung durchgeführt wird. Dazu wird vorteilhafterweise der Röntgenfluss aus Detektormesswerten des Röntgenstrahlungsdetektors selbst abgeleitet. Der Einfachheit halber kann somit auf eine zusätzliche Messeinheit verzichtet werden. Zur Temperaturstabilisierung wird die Leistung der zusätzlichen Strahlung derart eingestellt, dass sie die Summe der beiden Energieflüsse dem maximal zu erwartenden Röntgenstrahlungsfluss entspricht, also einem gleichen Photostrom. Genaue Werte werden hierbei vorzugsweise experimentell bestimmt. Je höher der detektierte Röntgenfluss ist, desto weniger Leistung wird von den zusätzlichen Strahlungsquellen eingestrahlt und umgekehrt. Vorteilhaft an dieser Messmethode ist, dass kein zusätzlicher Parameter erzeugt und gemessen wird, sondern eine Messung des Röntgenstrahlungsflusses im Rahmen des Messverfahrens im Detektor selbst durchgeführt wird.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung abhängig von einem gemessenen, gesamten Strom im Halbleiter je Detektorteilfläche erfolgt. Der Strom im Halbleiter wird sowohl durch die Röntgenstrahlung als auch durch die zusätzliche Strahlung erzeugt. Die Leistung der zusätzlichen Strahlung wird jeweils derart verändert, dass der Strom im Halbleiter konstant bleibt.
Vorteilhafterweise eignen sich die Temperaturmessung und die Strommessung, um eine leistungsangepasste Änderung der zusätzlichen Strahlung zu ermitteln.
Die Leistung der zusätzlichen Bestrahlung kann auf verschiedene Arten geändert und somit an die gemessenen Parameter wie Temperatur, Röntgenfluss und/oder Strom angepasst werden. In einer Ausführungsform wird die Intensität der zusätzlichen Strahlung geändert. In einer anderen Ausführungsform wird eine Pulsdauer und/oder eine Pulsabstand der zusätzlichen Bestrahlung geändert. Eine erhöhte Intensität oder eine verlängerte Pulsdauer beziehungsweise ein verringerter Pulsabstand bewirken vorteilhafterweise eine Erhöhung der Leistung. Änderungen der Parameter der zusätzlichen Strahlung können beliebig miteinander kombiniert werden, um eine gewünschte Leistungsänderung der Strahlung zu erreichen.
Vorteilhafterweise wird als zusätzliche Bestrahlung eine elektromagnetische Strahlung, beispielsweise IR-, UV- oder sichtbare Strahlung, eingesetzt. Grundsätzlich ist auch der Einsatz von Elektronenstrahlung möglich. Die zusätzliche Strahlung kann von der Seite, über semitransparente Kontakte oder über Lücken in der Elektrodenmaske des Detektors in den Halbleiter eingestrahlt werden. Ebenso ist es möglich, die zusätzliche Strahlung durch die Auswertelektronik in den Halbleiter einzustrahlen. Weiterhin kann der Halbleiter kathoden- oder anodenseitig bestrahlt werden.
Vorteilhafterweise erfolgt die Bestrahlung des Halbleiters mit der zusätzlichen Strahlung bereits vor der Verwendung des Röntgenstrahlungsdetektors zur Messung, beispielsweise in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand zu der Messung und/oder über einen vorgegebenen Zeitraum. Weiterhin vorteilhaft wird die Spannung an den Halbleiter ebenfalls bereits vor der Verwendung des Röntgenstrahlungsdetektors zur Messung angelegt.
Bei der leistungsangepassten Änderung der Bestrahlung wird jeweils eine Detektorteilfläche verwendet. Dabei sind die verwendeten Detektorteilflächen unterschiedlich ausgeführt. Je kleiner die Detektorteilfläche ist, umso genauer können Änderungen der lokalen elektrischen Leistung des Detektors ausgeglichen werden, da eine genauere ortsaufgelöste Änderung der Bestrahlung möglich ist. In einer Ausführungsform werden hierbei als Detektorteilfläche vordefinierte Gruppen von Detektorelementen verwendet. Diese Gruppen sind beispielsweise unterschiedlich groß. In einer anderen Ausführungsform wird als Detektorteilfläche ein Detektorelement, also ein Pixel, verwendet. Noch eine andere Ausführungsform sieht vor, dass als Detektorteilfläche ein Detektormodul verwendet wird.
Weiterhin schlagen die Erfinder vor, einen direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor zur Detektion von Röntgenstrahlung nach dem voranstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zur Verwendung in einem CT-System, zumindest aufweisend eine zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendete Detektorfläche, die einen Halbleiter aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleiter durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, und je Detektorteilfläche mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle, welche den Halbleiter mit einer zusätzlichen Strahlung bestrahlt, dahingehend zu verbessern, dass mindestens ein Regelkreis mit mindestens einer Führungsgröße zur Leistungsregelung der zusätzlichen Strahlung ausgebildet ist, welcher je Detektorteilfläche durch Konstanthaltung der elektrischen Leistung im Halbleiter mittels einer Leistungsänderung der zusätzlichen Strahlung die Temperatur im Halbleiter konstant hält.
Der Röntgenstrahlungsdetektor umfasst die zur Detektion der Röntgenstrahlung verwendete Detektorfläche. Die Detektorfläche weist einen Halbleiter zur direktkonvertierenden Detektion der Röntgenstrahlung auf. Weiter ist die Detektorfläche in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt. Dabei kann die Unterteilung der Detektorfläche unterschiedlich ausgeführt sein, insbesondere sind dann die Detektorteilflächen unterschiedlich ausgebildet. Die Detektorteilfläche ist beispielsweise als vordefinierte Gruppen von Detektorelementen, als Detektorelement beziehungsweise Pixel oder als Detektormodul ausgebildet.
Bei der Röntgenbestrahlung der Detektorfläche wird im Halbleiter durch elektrische Leistung Wärme erzeugt. Je Detektorteilfläche umfasst der Röntgenstrahlungsdetektor mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle, welche den Halbleiter mit einer zusätzlichen Strahlung bestrahlt. Bevorzugt ist je Detektorteilfläche genaue eine zusätzliche Strahlungsquelle ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die zusätzliche Strahlungsquelle als Leuchtdiode zur Ausstrahlung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die zusätzliche Strahlungsquelle als Elektronenstrahlungsquelle ausgebildet ist. Die Strahlungsquelle ist beispielsweise auf einer Seite des Halbleiters oder kathoden- oder anodenseitig angeordnet.
Erfindungsgemäß umfasst der Röntgenstrahlungsdetektor mindestens einen Regelkreis mit mindestens einer Führungsgröße. In einer Ausführungsform ist genau ein Regelkreis ausgebildet, andere Ausführungsform sehen mehrere Regelkreise vor. Der Regelkreis kann beispielsweise direkt in den Röntgenstrahlungsdetektor integriert oder als separate Einheit, die über eine externe Recheneinheit Software gesteuert wird, ausgebildet sein. Bevorzugt sind mehrere unterschiedliche Führungsgrößen vorgesehen. Beispielsweise weist jeder Regelkreis eine andere Führungsgröße oder mehrere Führungsgrößen auf. Der Regelkreis dient zur Leistungsregelung der zusätzlichen Strahlung. Dabei wird durch Änderung der Leistung der zusätzlichen Strahlung je Detektorteilfläche die elektrische Leistung im Halbleiter konstant gehalten, was wiederum eine Stabilisierung beziehungsweise ein Konstanthalten der Temperatur im Halbleiter bewirkt.
Die leistungsangepasste Änderung der zusätzlichen Bestrahlung kann anhand mehrerer, unterschiedlicher Führungsgrößen geregelt werden, wobei die Führungsgrößen auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. In einer Ausführungsform des Röntgenstrahlungsdetektors weist der mindestens eine Regelkreis je Detektorteilfläche mindestens eine Temperaturmesseinheit zum Messen der Temperatur des Halbleiters auf. Die gemessene Temperatur des Halbleiters je Detektorteilfläche dient hierbei als Führungsgröße des Regelkreises. Die Leistungsänderung der zusätzlichen Strahlung erfolgt dann abhängig der gemessenen Temperatur beziehungsweise deren Änderungen. Als Temperaturmesseinheit wird beispielsweise eine IR-Diode verwendet, welche kontaktlos eine Oberflächentemperatur des Halbleiters misst. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Temperaturmesseinheit ein Thermoelement oder andere Thermometer. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Temperatur indirekt über die Auswerteelektronik des Detektors gemessen wird.
In einer anderen Ausführungsform wird der Röntgenstrahlungsfluss des Detektors als Führungsgröße verwendet. Hierzu weist der mindestens eine Regelkreis vorzugsweise je Detektorteilfläche eine Verbindung zu einer Messeinheit des Röntgenstrahlungsdetektors auf, wobei der in der jeweiligen Detektorteilfläche gemessene Röntgenfluss als Führungsgröße verwendet wird. Die Leistung der zusätzlichen Strahlung wird flussabhängig geregelt.
In noch einer anderen Ausführungsform des Röntgenstrahlungsdetektors weist der mindestens eine Regelkreis je Detektorteilfläche mindestens eine Strommesseinheit zum Messen eines im Halbleiter erzeugten Stromes auf. Hierbei dient der gemessene Strom als Führungsgröße beim Anpassen der zusätzlichen Strahlung. Der gemessene Strom umfasst den gesamten im Halbleiter durch die Röntgenstrahlung und die zusätzliche Strahlung erzeugten Strom.
Zum Rahmen der Erfindung zählt auch ein CT-System, zumindest umfassend einen erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektor, mit dem tomographische Aufnahmen eines Untersuchungsobjektes erstellt werden können, wobei zumindest während der Messung die Temperatur des Röntgenstrahlungsdetektors mittels des erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen Verfahrens stabilisiert wird. Bei einem CT-System mit dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahlungsdetektor ist vorteilhafterweise eine driftfreie Messung der Strahlungsabsorption gewährleistet, sodass die erstellten Aufnahmen vorteilhafterweise bildartefaktfrei sind.
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: Halbleiter; 2: Elektrode; 3: zusätzliche Strahlungsquelle; 4: Messeinheit des Detektors; 5: Temperaturmesseinheit; 6: elektrische Verbindung; 7: Strommesseinheit; C1: CT-System; C2: erste Röntgenröhre; C3: erster Detektor; C4: zweite Röntgenröhre (optional); C5: zweiter Detektor (optional); C6: Gantrygehäuse; C7: Patient; C8: Patientenliege; C9: Systemachse; C10: Rechen- und Steuereinheit; I: im Halbleiter erzeugter Strom; Prg₁ bis Prg_n: Computerprogramme; U: an Halbleiter angelegte Spannung.
Es zeigen im Einzelnen:
1 eine schematische Darstellung eines CT-Systems mit Recheneinheit,
2 eine schematische Darstellung eines Röntgenstrahlungsdetektors in einer ersten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung des Röntgenstrahlungsdetektors in einer anderen Ausführungsform und
4 eine schematische Darstellung des Röntgenstrahlungsdetektors in einer weiteren Ausführungsform.
Die 1 zeigt ein beispielhaftes CT-System C1. Das CT-System C1 umfasst ein Gantrygehäuse C6, in dem sich eine hier nicht näher dargestellte Gantry befindet, an der eine erste Röntgenröhre C2 mit einem gegenüberliegenden ersten Detektor C3 befestigt ist. Optional ist ein zweite Röntgenröhre C4 mit einem zweiten gegenüberliegenden Detektor C5 vorgesehen. Ein Patient C7 befindet sich auf einer in Richtung der Systemachse C9 verschiebbaren Patientenliege C8, mit der er während der Abtastung mit der Röntgenstrahlung kontinuierlich oder sequentiell entlang der Systemachse C9 durch ein Messfeld zwischen den Röntgenröhren C2 und C4 und den jeweils zugeordneten Detektoren C3 und C5 geschoben werden kann. Dieser Vorgang wird durch eine Rechen- und Steuereinheit C10 mit Hilfe von Computerprogrammen Prg₁ bis Prg_n gesteuert.
Erfindungsgemäß sind die Detektoren C3 und C5 als direktkonvertierende Röntgenstrahlungsdetektoren (siehe 2 bis 4) zur Detektion von Röntgenstrahlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet.
Die 2 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Röntgenstrahlungsdetektors C3 in verschiedenen Ausführungen, wobei der Übersicht halber lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile gezeigt sind. Der Röntgenstrahlungsdetektor C3 weist einen Halbleiter 1, beispielsweise CdTe, auf, welcher Teil einer zur Detektion der Röntgenstrahlung verwendeten Detektorfläche ist. Die Detektorfläche ist in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt. In den hier gezeigten Ausführungsformen entspricht der gezeigte Halbleiter 1 genau einer als Pixel ausgebildeten Detektorteilfläche. An zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Halbleiters 1 sind Elektroden 2 angeordnet. Über die Elektroden 2 ist eine Spannung U an dem Halbleiter 1 angelegt.
Weiter umfasst der Röntgenstrahlungsdetektor C3 eine zusätzliche Strahlungsquelle 3, welche den Halbleiter 1 mit einer zusätzlichen Strahlung beispielsweise IR-, UV- oder sichtbare Strahlung, bestrahlt. Durch die Bestrahlung des Halbleiters 1 mit der zusätzlichen und der Röntgenstrahlung wird einen elektrische Leistung erzeugt, welche wiederum Wärme im Halbleiter 1 erzeugt. Zum Messen der durch die Röntgenstrahlung erzeugten Röntgenpulse ist eine Messeinheit 4 ausgebildet.
Diese Messeinheit 4 beinhaltet beispielsweise einen oder mehrere Pulshöhendiskriminatoren zur Erfassung der Röntgenpulse.
Erfindungsgemäß umfasst der Röntgenstrahlungsdetektor C3 einen Regelkreis zur Leistungsregelung der zusätzlichen Strahlung, welcher durch Konstanthaltung der elektrischen Leistung im Halbleiter 1 mittels einer Leistungsänderung der zusätzlichen Strahlung die Temperatur im Halbleiter 1 konstant hält. Der Regelkreis ist in den hier gezeigten Ausführungsformen in den Detektor, insbesondere in die Messeinheit 4, integriert ausgebildet und daher nicht explizit gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird zumindest während einer heterogenen und/oder sich zeitlich verändernden Bestrahlung der Detektorfläche mit der Röntgenstrahlung durchgeführt. Um die jeweils notwendigen, leistungsangepassten Änderungen der Leistung der zusätzlichen Strahlung zu ermitteln, werden unterschiedliche Führungsgrößen gemessen, insbesondere die Temperatur des Halbleiters 1 (siehe 2), der Röntgenfluss (siehe 3) und/oder ein Strom im Halbleiter (siehe 4).
Gemäß der Ausführungsform der 2 weist der Röntgenstrahlungsdetektor C3 eine Temperaturmesseinheit 5 als Teil des Regelkreises auf, um die Temperatur des Halbleiters 1 als Führungsgröße zu messen und die Leistung der zusätzlichen Strahlung an die gemessene Temperatur anzupassen. Die Temperaturmesseinheit 5 ist als IR-Diode zu kontaktlosen Messung der Oberflächentemperatur des Halbleiters 1 ausgebildet.
In der Ausführungsform der 3 wird als Führungsgröße der Röntgenfluss des Halbleiters 1 gemessen. Die Messung erfolgt in der Messeinheit 4 des Detektors selbst, sodass die Röntgenflussmessungen aus den Detektormesswerten des Röntgenstrahlungsdetektors selbst abgeleitet werden. Hierzu weist der Halbleiter 1 eine elektrische Verbindung 6 zu der Messeinheit 4 auf, wobei die elektrische Verbindung 6 in die Verbindung des Halbleiters 1 zu der Messeinheit 4 integriert ist.
Bei der in der 4 gezeigten Ausführungsform umfasst der Regelkreis eine Strommesseinheit 7, welche den gesamten im Halbleiter 1 erzeugten Strom I misst. Der Strom I wird durch die Röntgenstrahlung und die zusätzliche Strahlung erzeugt. Entsprechend ist die Führungsgröße des Regelkreises der gemessene Strom I.
Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Verfahren zur Temperaturstabilisierung eines direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektors, aufweisend eine Detektorfläche, die einen Halbleiter aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleiter durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, vorgeschlagen, wobei eine, im Halbleiter je Detektorteilfläche erzeugte elektrische Leistung zumindest während einer heterogenen und/oder sich zeitlich verändernden Bestrahlung der Detektorfläche durch Einbringen einer je Detektorteilfläche leistungsangepassten, zusätzlichen Strahlung konstant gehalten wird.
Weiter wird ein direktkonvertierender Röntgenstrahlungsdetektor zur Detektion von Röntgenstrahlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, vorgeschlagen, wobei mindestens ein Regelkreis mit mindestens einer Führungsgröße zur Leistungsregelung der zusätzlichen Strahlung ausgebildet ist, welcher je Detektorteilfläche durch Konstanthaltung der elektrischen Leistung im Halbleiter mittels einer Leistungsänderung der zusätzlichen Strahlung die Temperatur im Halbleiter konstant hält, sowie ein CT-System.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel 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

Verfahren zur Temperaturstabilisierung eines direktkonvertierenden Röntgenstrahlungsdetektors (C3, C5), insbesondere zur Verwendung in einem CT-System (C1), aufweisend eine Detektorfläche, die einen Halbleiter (1) aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleiter (1) durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Halbleiter (1) je Detektorteilfläche erzeugte elektrische Leistung zumindest während einer heterogenen und/oder sich zeitlich verändernden Bestrahlung der Detektorfläche durch Einbringen einer je Detektorteilfläche leistungsangepassten, zusätzlichen Strahlung konstant gehalten wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur der Detektorteilfläche erfolgt.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Detektorteilfläche mittels kontaktloser Temperaturmessung gemessen wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung in Abhängigkeit eines je Detektorteilfläche gemessenen Röntgenflusses erfolgt.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgenfluss aus Detektormesswerten des Röntgenstrahlungsdetektors selbst abgeleitet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung in Abhängigkeit eines je Detektorteilfläche gemessenen Stromes (I) im Halbleiter (1) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung durch Änderung der Intensität der zusätzlichen Bestrahlung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanpassung der zusätzlichen Strahlung durch Änderung einer Pulsdauer und/oder eines Pulsabstandes der zusätzlichen Bestrahlung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verwendung des Röntgenstrahlungsdetektors zur Messung die zusätzliche Strahlung über einen vorgegebenen Zeitraum eingebracht und Spannung an dem Halbleiter (1) angelegt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektorteilfläche vordefinierte Gruppen von Detektorelementen verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektorteilfläche ein Detektorelement verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektorteilfläche ein Detektormodul verwendet wird.
Direktkonvertierender Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) zur Detektion von Röntgenstrahlung, bei dem eine Temperaturstabilisierung nach einem Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird, insbesondere zur Verwendung in einem CT-System (C1), zumindest aufweisend: 13.1. eine zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendete Detektorfläche, die einen Halbleiter (1) aufweist und in eine Vielzahl von Detektorteilflächen unterteilt ist, wobei bei Bestrahlung der Detektorfläche im Halbleiter (1) durch elektrische Leistung Wärme erzeugt wird, und 13.2. je Detektorteilfläche mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle (3), welche den Halbleiter (1) mit einer zusätzlichen Strahlung bestrahlt, dadurch gekennzeichnet, dass 13.3. mindestens ein Regelkreis mit mindestens einer Führungsgröße zur Leistungsregelung der zusätzlichen Strahlung ausgebildet ist, welcher je Detektorteilfläche durch Konstanthaltung der elektrischen Leistung im Halbleiter (1) mittels einer Leistungsänderung der zusätzlichen Strahlung die Temperatur im Halbleiter (1) konstant hält.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Regelkreis je Detektorteilfläche mindestens eine Temperaturmesseinheit (5) zum Messen der Temperatur des Halbleiters (1) als eine Führungsgröße umfasst.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Regelkreis je Detektorteilfläche eine Verbindung zu einer Messeinheit (4) des Röntgenstrahlungsdetektors (C3, C5) aufweist, wobei der in der jeweiligen Detektorteilfläche gemessene Röntgenfluss als Führungsgröße verwendet wird.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Regelkreis je Detektorteilfläche mindestens eine Strommesseinheit (7) zum Messen eines im Halbleiter (1) erzeugten Stromes (I) als Führungsgröße umfasst.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorteilfläche als vordefinierte Gruppen von Detektorelementen ausgebildet ist.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorteilfläche als Detektorelement ausgebildet ist.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorteilfläche als Detektormodul ausgebildet ist.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle (3) als Leuchtdiode zur Ausstrahlung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist.
Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zusätzliche Strahlungsquelle (3) als Elektronenstrahlungsquelle ausgebildet ist.
CT-System (C1), zumindest umfassend einen Röntgenstrahlungsdetektor (C3, C5) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 13 bis 21.