DE4422928A1 - Zweidimensionaler Strahlungsdetektor - Google Patents
Zweidimensionaler StrahlungsdetektorInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf zweidimensionale,
für den Einsatz bei Röntgen- und anderen diagnostischen Ge
räten geeignete Strahlungsdetektoren zur Strahlungsermitt
lung, wie z. B. Röntgenstrahlen, einschließlich zweidimen
sionaler Einfallpositionen.
Es wurden bisher in Bezug auf zweidimensionale,
scannerartige Festkörper-Strahlungsdetektoren verschiede
ne Vorschläge gemacht (s. z. B. Japanische Patentveröffent
lichungen (ungeprüft) Nr. 1990-253185, 1991-185865, 1992-206573,
1992-212456 und 1992-212458. In Zusammenfassung
dieser Vorschläge könnte ein konventioneller, zweidimen
sionaler Strahlungsdetektor einen, wie in den Fig.
1A-1E, 2 und 3 dargestellten Aufbau aufweisen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1A weist der herkömmliche
Detektor einen Mehrschichtenaufbau einschließlich eines
Szintillators 11, eines transparenten Elektrodenfilms 12,
eines fotoleitenden Films 13 und einer Absuchschaltschicht
14 auf. Wie in Fig. 1B dargestellt, ist der transparente
Elektrodenfilm 12 in Form einer gleichmäßigen Fläche über
den gesamten Bereich ausgebildet. Die Absuchschaltschicht
14 weist matrixartig angeordnete und den fotoleitenden
Film 13 kontaktierende Leiter 41, reihenartig angeordnete,
den Reihen der Leiter 41 entsprechende Leiter 42 im Strei
fenmuster, spaltenartig angeordnete, den Spalten der Leiter
41 entsprechende Leiter 46 im Streifenmuster sowie eine
Vielfalt an Schaltelementen (FETs) 45 auf, deren Drain
jeweils an eine der matrixartig angeordneten Leiter 41,
deren Source an eine der spaltenartig angeordneten Leiter
46 und deren Gate an eine der reihenartig angeordneten
Leiter 42 angeschlossen ist (s. Fig. 1C, 1D, 1E, 2 und 3).
Der transparente Elektrodenfilm 12 nimmt ein vorgegebenes
Potential aus einer Vorspannungs-Quelle 44 auf. Die reihen
artig angeordneten Leiter 42 der Absuchschaltschicht 14
werden jeweils an die Steuerleitung eines Steuerkreises 15
angeschlossen. Die spaltenartig angeordneten Leiter 46 wer
den jeweils an Signallesekreise 16 der Signalleseleitungen
angeschlossen.
Der Szintillator 11 erzeugt Licht, sobald ihn Rönt
genstrahlen kontaktieren; dieses Licht wird durch den
transparenten Elektrodenfilm 12 zu dem fotoleitenden Film
13 geführt, wodurch sich auf dem fotoleitenden Film 13
eine Ansammlung elektrischer Aufladungen ergibt. Das heißt,
der Szintillator 11 wandelt ein röntgenologisches Bild
in ein optisches Bild um, und der fotoleitende Film 13
wandelt dieses optische Bild in ein elektrisches Aufladungs
bild um. Die elektrischen Aufladungen auf dem fotoleitenden
Film 13 werden unter Aktivierung der FETs 45 Pixel um Pi
xel gelesen, wobei jedes der Pixel einem Matrix-Leiter 41
entspricht. Bei Übermittlung eines Steuersignales seitens
des Steuerkreises 15 an einen der Reihen-Leiter 42 werden
sämtliche FETs 45 in dieser Reihe (z. B. Reihe "i") einge
schaltet, um ein Wiederauffinden der den jeweiligen Pixeln
entsprechenden, ladungsspeichernden Ströme aus den
Matrix-Leitern 41 in Reihe "i" und in den jeweiligen Spalten
gleichzeitig über die jeweiligen Spalten-Leiter 46 zu be
wirken.
Bei konventionellen, zweidimensionalen Strahlungs
detektoren, wie oben beschrieben, werden die Spalten-Lei
ter 46 direkt an die Elektroden (Sources) der Schaltele
mente (FETs) angeschlossen. Folglich wird das Schaltge
räusch der Schaltelemente durch Streukapazität zwischen
Gate und Source an die Source geleitet, um von den gele
senen Signalströmen überlagert zu werden, wodurch eine
Minderung der Bildqualität erfolgt.
Die Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung des
oben erwähnten Standes der Technik; es ist Gegenstand
der Erfindung, einen verbesserten zweidimensionalen Strah
lungsdetektor herzustellen, welcher Schaltgeräusche der
Schaltelemente daran hindert, von den gelesenen Signal
strömen überlagert zu werden, um auf diese Weise die
Bildqualität zu verbessern.
Das obenerwähnte Problem wird erfindungsgemäß durch einen
zweidimensionalen Strahlungsdetektor gelöst, bei welchem
sich das röntgenologische Bild in Konformität mit der Um
wandlung in elektrische Signale befindet und welcher sich
zusammensetzt aus:
einem Szintillator zur Umwandlung des röntgenologi schen Bildes in ein optisches Bild;
einem fotoleitenden Film zur Umwandlung des opti schen Bildes in ein auf elektrischen Aufladungen basie rendes Bild;
einem transparenten Elektrodenfilm und einer, auf den gegenüberliegenden Flächen des fotoleitenden Films ausgebildeten Absuchschaltschicht; und
einem, an die Absuchschaltschicht angeschlossenen Steuerkreis;
wobei in der Absuchschaltschicht enthalten sind:
mehrere matrixartig angeordnete und den fotoleiten den Film kontaktierende Leiter;
ein, an eine Vorspannung angelegter Leiter;
mehrere, zwischen den matrixartig angeordneten Lei tern und dem an eine Vorspannung angelegten Leiter zwischen geschaltete Schaltelemente; und
Reihen-Leiter, um ein Steuersignal von den Steuer kreisen an die Schaltelemente weiterzuleiten;
der transparente Elektrodenfilm einschließlich, den Spalten der matrixartig angeordneten Leiter entsprechende Spalten-Leiter, wobei jeder der Spalten-Leiter an eine Signalleseleitung angeschlossen ist.
einem Szintillator zur Umwandlung des röntgenologi schen Bildes in ein optisches Bild;
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mehrere matrixartig angeordnete und den fotoleiten den Film kontaktierende Leiter;
ein, an eine Vorspannung angelegter Leiter;
mehrere, zwischen den matrixartig angeordneten Lei tern und dem an eine Vorspannung angelegten Leiter zwischen geschaltete Schaltelemente; und
Reihen-Leiter, um ein Steuersignal von den Steuer kreisen an die Schaltelemente weiterzuleiten;
der transparente Elektrodenfilm einschließlich, den Spalten der matrixartig angeordneten Leiter entsprechende Spalten-Leiter, wobei jeder der Spalten-Leiter an eine Signalleseleitung angeschlossen ist.
Erfindungsgemäß erzeugt der Szintillator Licht, so
bald ihn Röntgenstrahlen kontaktieren. Ein optisches, so
mit durch den Szintillator hergestelltes Bild wird über
den transparenten Elektrodenfilm an den fotoleitenden
Film geleitet, wodurch auf dem fotoleitenden Film die
Speicherung eines elektrischen Aufladungsbildes erfolgt.
Bei Einschalten der sich in einer Reihe befindlichen
Schaltelemente mittels Steuerkreis wird über die Schalt
elemente an die in einer Reihe angeordneten Matrix-Leiter
eine Vorspannung angelegt. Diese Vorspannung speist ein
elektrisches Feld des zwischen den in einer Reihe ange
ordneten Matrix-Leitern und den Spalten-Leitern des trans
parenten Elektrodenfilms zwischengeschalteten fotoleiten
den Films. Dadurch fließen Entladungsströme der auf dem,
gegenüber der sich in einer Reihe befindlichen
Matrix-Leitern angeordneten, fotoleitenden Film gespeicherten
elektrischen Aufladungen über die Spalten-Leiter des trans
parenten Elektrodenfilms zu den Signalleseleitungen. So
mit wird der fotoleitende Film zwischen den Schaltelemen
ten und den Signalleseleitungen zwischengeschaltet. In
folge des Abstandes zwischen den Schaltelementen und den
Signalleseleitungen und der Tatsache, daß der fotoleitende
Film eine Speicherfähigkeit aufweist, besteht für das
Schaltgeräusch nur eine geringe Möglichkeit, in die Sig
nalleseleitungen zu gelangen. Infolgedessen kann durch
den verbesserten Rauschabstand der Signalströme eine bes
sere Bildqualität erreicht werden.
Der Szintillator ist nicht auf eine bestimmte Aus
führung beschränkt, solange er einfallende Strahlungen in
sichtbares Licht umwandelt. Handelt es sich bei der ein
fallenden Strahlung um Röntgenstrahlen, weist der Szintil
lator bevorzugterweise eine Kristallnadelstruktur aus na
triumdotierten Cäsiumjodid (CsI:Na) auf.
Ferner weist der fotoleitende Film bevorzugt eine
amorphe Halbleiterschicht mit Selen (Se) als Hauptkompo
nenten auf.
Bevorzugterweise weist der mit Vorspannung versehe
ne Leiter einen gleichmäßig planaren, die Schaltelemente
umfassenden Leiter auf. Dieses ist zur Eliminierung von
Fremdgeräuschen zweckmäßig.
Die Schaltelemente weisen zum Beispiel Feldeffekt
transistoren (FETs) auf, wobei jeder FET mit einer, an
einen der matrixartig angeordneten Leiter angeschlossenen
Drain-Elektrode, einer, mit Source-Elektroden der anderen
FETs an den mit Vorspannung versehenen Leiter angeschlos
senen Source-Elektrode und einer, mit anderen FETs in der
gleichen Reihe über einen der Reihen-Leiter an den Steuer
kreis angeschlossenen Gate-Elektrode versehen ist. Sobald
seitens des Steuerkreises ein Steuersignal an die Gate-
Elektroden gegeben wird, werden die in einer Reihe ange
ordneten FETs eingeschaltet, um die Vorspannung an die
sich in einer Reihe befindlichen Matrix-Leiter anzulegen.
Dort, wo es sich bei der Vorspannung um eine hoch
frequente Spannung handelt, weist der Steuerkreis vorzugs
weise einen Erdungsteil zur Erzeugung eines Niedervolt-
Steuersignales zwecks reihenweisen Einschaltens der Schalt
elemente, einen ungeerdeten Teil zur Umwandlung des
Steuersignales in ein Vorspannungs-Steuersignal sowie
ein Trennglied auf, um den geerdeten von dem ungeerdeten
Teil elektrisch zu trennen.
Darüberhinaus können die Spalten-Leiter des trans
parenten Elektrodenfilms so unterteilt werden, daß diese
mehreren Reihen der matrixartig angeordneten Leiter ent
sprechen. Die Spalten-Leiter weisen dann eine verminder
te Länge auf, um den Geräuscheinfluß entsprechend zu ver
ringern.
Die Reihen-Leiter können so unterteilt und angeord
net werden, daß sie sich senkrecht zu den Spalten-Leitern
erstrecken, wobei das Steuersignal gleichzeitig an mehre
re entsprechende Reihen-Leiter unter den unterteilten Rei
hen-Leitern gegeben wird. Dieser Aufbau hat den Vorteil,
die Anzahl der Schaltvorgänge der Reihen-Leiter pro Rahmen
zu reduzieren und dadurch die Frequenz-Bandbreite pro
Rahmen zu verringern, um so den Rauschabstand (S/N ratio)
zu verbessern.
Zur Erläuterung der Erfindung werden in den Zeich
nungen mehrere derzeit bevorzugte Ausführungsformen dar
gestellt, wobei jedoch zu erwähnen ist, daß sich die Er
findung nicht auf die gezeigten präzisen Anordnungen und
Mittel beschränkt.
Fig. 1A-1E zeigen schematische Ansichten eines kon
ventionellen, zweidimensionalen Strahlungsdetektors;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer An
schlußschaltung der in dem konventionellen Detektor vor
gesehenen FETs;
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer An
schlußschaltung der in dem konventionellen Detektor vor
gesehenen FETs und Signallesekreise;
Fig. 4A-4E zeigen schematische Ansichten eines,
diese Erfindung verkörpernden, zweidimensionalen Strah
lungsdetektors;
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer An
schlußschaltung der in dem diese Erfindung verkörpernden
Detektor vorgesehenen FETs;
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht einer An
schlußschaltung der in dem diese Erfindung verkörpernden
Detektor vorgesehenen FETs und Signallesekreise;
Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht des
diese Erfindung verkörpernden Detektors;
Fig. 8A bis 8D stellen ein, den Betrieb des diese
Erfindung verkörpernden Detektors auf zeigendes Zeitdia
gramm dar;
Fig. 9A und 9B zeigen schematische Ansichten eines
geänderten zweidimensionalen Strahlungsdetektors gemäß
der Erfindung und
Fig. 10A und 10B zeigen schematische Ansichten ei
nes weiteren geänderten Detektors gemäß der Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Aus
führungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert.
Wie in Fig. 4A dargestellt, weist ein zweidimensio
naler erfindungsgemäßer Strahlungsdetektor einen Mehr
schichtenaufbau einschließlich eines Szintillators 11,
eines transparenten Elektrodenfilms 12, eines fotoleiten
den Films 13 und einer Absuchschaltschicht 14 auf. Wie in
Fig. 4B gezeigt, wird der transparente Elektrodenfilm 12
aus, sich aus einzelnen Spalten zusammensetzenden Spalten-
Leitern 21 in Streifenmustern gebildet. Jeder der Spalten-
Leiter 21 ist an einen Signallesekreis 16 einer Signalle
seleitung (s. auch Fig. 6) angeschlossen.
Der Szintillator 11 wird aus einem, auf Röntgen
strahlen ansprechendes Material gebildet und besitzt die
Aufgabe, sichtbare Strahlen, wie z. B. natriumdotiertes
Cäsiumjodid (CsI:Na), Zns oder CaWO₄, zu erzeugen. Eine
Kristallnadelstruktur aus CsI:Na wird unter dem Gesichts
punkt der Röntgenstrahlenumwandlungseffizienz besonders
bevorzugt. Eine Filmstärke aus CsI : Na bewegt sich norma
lerweise in der Größenordnung von 200 bis 400 µm.
Der transparente Elektrodenfilm 12 wird aus einem
transparenten, elektrisch leitenden Film, wie z. B. aus
ITO, einer Legierung aus Indium, Zinn und Sauerstoff,
oder aus SnO₂ gebildet. Der transparente Elektrodenfilm
12 wird zwecks Vermeidung einer Lichtstreuung so dünn wie
möglich (ca. 300 Å) ausgebildet.
Der fotoleitende Film 13 wird aus einer amorphen
Halbleiterschicht (a-Se) mit Selen (Se) als Hauptkompo
nenten, einer amorphen Halbleiterschicht (a-Si) mit Sili
zium (Si) als Hauptkomponenten o.a. gebildet.
Besonders bevorzugt wird a-Se eingesetzt, da das
erzeugte starke elektrische Feld innen einen Lawinen
effekt zwecks Erreichen einer ausgezeichneten Elektronen
vervielfachungsfunktion produziert. Der fotoleitende Film
13 weist in der Regel eine Dicke in der Größenordnung
von 4 bis 20 µm auf.
Die Absuchschaltschicht 14 weist matrixartig ange
ordnete und den fotoleitenden Film 13 (s. Fig. 4C) kon
taktierende Leiter 41, den Reihen der Leiter 41 (s. Fig.
4D) entsprechende Reihen-Leiter 42 in Streifenmustern
und eine Vielzahl, als Schaltelemente arbeitende FETs 45
auf, deren Drain jeweils an einen der Matrix-Leiter 41
und deren Gate an einen der Reihen-Leiter 42 angeschlos
sen ist. Ein Leiter 43 in Form einer gleichmäßigen Flä
che über den gesamten Bereich, wie in Fig. 4E dargestellt,
wird an die Source jedes FETs 45 (s. auch Fig. 5 und 6)
angeschlossen. Der gleichmäßig planare Leiter 43 nimmt
eine Vorspannung aus einer Vorspannungsquelle 44 auf.
Wird der fotoleitende Film 13 aus a-Se gebildet, so er
zeugt die Vorspannung aufgrund des Lawineneffektes ein
starkes elektrisches Feld in der Größenordnung von 10⁸ V/m
auf dem photoelektrischen Film.
Fig. 7 zeigt schematisch einen Elementaufbau des
obigen zweidimensionalen Strahlungsdetektors. In der
Reihenfolge der Anordnung von unten aus gesehen zeigt
dieser Aufbau den gleichmäßig planaren Leiter 43, eine
Polyimidharz-Schicht 47a, Gate-Elektroden G (Reihen-
Leiter 42), eine Siliziumnitrid-Schicht 47b, eine ei
genleitende a-Si : H-Schicht 47c, eine n-leitende Schicht
47d, eine Siliziumnitrid-Schicht 47e, Source-Elektroden
S, Drain-Elektroden D, eine Polyimidharz-Schicht 47f,
Matrix-Leiter 41, einen fotoleitenden Film 13, einen
transparenten Elektrodenfilm 12 und einen Szintillator 11.
Der obige Elementaufbau kann zum Beispiel wie folgt
vorgenommen werden:
Der Szintillator 11 wird durch Niederschlag von
CsI:Na auf einem Substrat (nicht dargestellt) eines rönt
genstrahlenleitenden Materials, wie zum Beispiel Alumi
nium oder Glas durch Aufdampfen im Vakuum gebildet. Zum
anderen werden die verschiedenen Elemente der Absuch
schaltschicht 14 auf einem isolierenden Substrat, wie zum
Beispiel Glas (nicht dargestellt), laminiert und der
fotoleitende Film 13 sowie der transparente Elektroden
film 12 auf diesen ausgebildet. Der Szintillator 11 auf
dem erstgenannten Substrat und der transparente Elektro
denfilm 12 auf dem letzteren Substrat werden zum Beispiel
durch Polyimidharz elektrisch leitend verbunden.
Die an die Gate-Elektroden G der FETs 45 angeschlos
senen Reihen-Leiter 42 werden an Steuerleitungen eines
Steuerkreises 15 angeschlossen. Der Steuerkreis 15 weist
einen ungeerdeten Teil 51, ein optisches Trennglied 52
und einen Erdungsteil 53 auf. Der Erdungsteil 53 erzeugt
ein FET-Absuchsignal mit einer niedrigen Spannung in Bo
dennähe. Der ungeerdete Teil 51 verschiebt das FET-Absuch
signal durch eine der Vorspannung entsprechende Spannung.
Der ungeerdete Teil 51 und die Steuerleitungen werden
durch das optische Trennglied 52 von dem Erdungsteil 53
getrennt. Dieses ist darauf zurückzuführen, daß durch den
gleichmäßig planaren Leiter 43 eine hohe Vorspannung (z. B.
500 bis 1000 V) an die Source-Elektroden S der FETs 45 an
gelegt wird, und es ist aus diesem Grunde erforderlich,
die Steuerleitungen von der Erdung zu trennen. Der Auf
bau zur elektrischen Trennung der Steuerleitungen von der
Erdung kann anstelle des o.g. Trenngliedes 52 einen Kon
densator zur Blockierung der DC-Komponenten oder einen
induktiven Blindwiderstand zwecks elektromagnetischer Tren
nung aufweisen.
Treffen die Röntgenstrahlen auf eine Einfallfläche
des Szintillators 11, erfolgt Umsetzung eines röntgeno
logischen Bildes in ein optisches Bild, welches wiederum
über den fotoleitenden Film 13 in ein elektrisches Bild
umgesetzt wird. Die elektrischen Aufladungen auf dem foto
leitenden Film 13 werden unter Aktivierung der FETs 45 Pi
xel um Pixel gelesen, wobei jedes der Pixel einem Matrix-
Leiter 41 entspricht. Wie in Fig. 6 dargestellt, werden
die Signalleseströme durch die jeweiligen Spalten-Leiter 21
des transparenten Elektrodenfilms 12 entnommen und durch
die Schutzwiderstände 61 zu den integrierenden Kondensa
toren 63 der aufladungsempfindlichen Vorverstärker 62 gelei
tet. Die Signalströme werden in den integrierenden Konden
satoren 63 gespeichert und als Spannungssignale an hier
nicht dargestellte Analog-Digital-Umsetzer abgegeben. In
tegrierende Schalter 64 sind nach erfolgter Analog-Digi
tal-Umsetzung darauf eingestellt, die integrierenden
Kondensatoren 63 zwecks Entladung kurzzuschließen, um
zum nächsten Absuchvorgang überzugehen.
Angenommen, daß zum Beispiel ein Steuersignal an
die Steuerleitung für Reihe "i" zwecks Aktivierung sämt
licher FETs 45 in Reihe "i" gegeben wird. Es werden nun
die Signale der den Matrix-Leitern 41 in Reihe "i" ent
sprechenden und in den jeweiligen Spalten angeordneten
Pixel gleichzeitig gelesen. Wie aus einem Vergleich zwi
schen der diese Ausführungsform darstellenden Fig. 6 und
der den Stand der Technik verkörpernden Fig. 3 hervor
geht, wird jeder Signallesekreis 16 in diesem Ausführungs
beispiel an einen der Spaltenleiter 21 des gegenüber der
Absuchschaltschicht 14 quer zu dem fotoleitenden Film 13
vorgesehenen Elektrodenfilms 12 angeschlossen. Somit wird
der fotoleitende Film 13 zwischen die Signallesekreise 16
und FETs 45 zwischengeschaltet. Der kapazitive Effekt des
fotoleitenden Films 13 und der Einfluß der Entfernung zwi
schen den Gate-Elektroden G der FETs 45 und den Spalten-
Leitern 21 des transparenten Elektrodenfilms 12 hindern
gemeinsam die Gate-Ableitungsströme der FETs 45 und an
deres Schaltgeräusch aus der Absuchschaltschicht 14 daran,
in die Signalleseleitungen zu gelangen. Infolgedessen
weisen die Signalströme einen verbesserten Rauschabstand
auf, was eine ausgezeichnete Qualität der Bildsignale zur
Folge hat. Der obenerwähnte kapazitive Effekt signali
siert, daß eine äquivalente Schaltung, welche, wie in
Fig. 6 gezeigt, Geräusche von Gate G an den Signallese
kreis 16 weiterleitet, eine Reihenschaltung aus CGD
(Streukapazität zwischen Gate und Drain) und CP (Kapazi
tät des fotoleitenden Films 13 entsprechend einem Pixel)
aufweist. Die Kapazitätszusammensetzung einer Reihenschal
tung wird durch die kleinere Kapazität bestimmt. Wenn also
CP die kleinere Kapazität ist, so ist, im Vergleich zum Stand
der Technik, der kapazitive Effekt in dieser Erfindung
auffällig. Darüberhinaus arbeitet der gleichmäßig planare
Leiter 43 als der an die Source-Elektroden S der FETs 45
der Absuchschaltschicht 14 angeschlossene Leiter, wobei
die Absuchschaltschicht 14 eine Schutzwirkung zwecks Eli
minierung von Fremdgeräuschen darstellt.
Die Fig. 8A bis 8D zeigen ein Zeitdiagramm, in
welchem die Matrix-Leiter 41 in einer Matrix von 1000×1000
angeordnet sind; die Absuchschaltschicht 14 sucht
diese Matrix-Leiter 41 30 Mal pro Sekunde ab, um Bild
signale in 30 Rahmen pro Sekunde abzugeben. Fig. 8A stellt
ein, auf der Vorspannung der Steuerleitungen basierendes
elektrisches Potential dar. Der Steuerkreis 15 legt suk
zessiv Reihe für Reihe eine hohe Spannung an die Steuer
leitungen an, und die FETs in einer ausgewählten Reihe
(z. B. Reihe "i") werden eingeschaltet. Nimmt man zum Bei
spiel ein Pixel in Reihe "i" und Spalte "j" der Matrix-
Leiter 41, wird bei Einschalten der FETs 45 in Reihe "i"
das an das Pixel angrenzende Potential des fotoleitenden
Films 13, welches, infolge einer, aus dem Röntgenstrah
leneinfall resultierenden, statischen Aufladung, wie in
Fig. 8B dargestellt, einen hohen Pegel aufweist, auf den
Pegel der Vorspannung herabgesetzt. (Es ist zu erwähnen,
daß es sich bei Fig. 8 in Bezug auf die Vorspannung um
ein Diagramm handelt.) Zum anderen fließt, wie in Fig. 8C
dargestellt, ein Signallesestrom für Pixel (i, j) zu der
an Spalte "j" angeschlossenen Signalleseleitung. Der Sig
nalstrom wird in den integrierenden Kondensatoren 63 des
aufladungsempfindlichen Vorverstärkers 62 gespeichert und,
wie in Fig. 8D gezeigt, als Spannungssignal weitergegeben.
Vor Aktivierung des integrierenden Schalters 64 erfolgt
während einer Verweilzeit eine Analog-Digital-Umsetzung
der Signalwerte.
Diese Erfindung kann in abgeänderter Form wie folgt
ausgeführt werden:
- (1) In dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Spalten-Leiter 21 des transparenten Elektrodenfilms 12, wie in Fig. 4B dargestellt, unter Abdeckung sämtlicher Ma trix-Leiter 41 in der gesamten Richtung der Spalten im Streifenmuster ausgebildet. Diese Anordnung kann, wie in Fig. 9A gezeigt, dahingehend geändert werden, daß sie Streifenleiter 21a und 21b in vertikal geteilten Strei fenmustern aufweist. Jeder der Spalten-Leiter 21a und 21b ist an einen Signallesekreis 16 angeschlossen. Zum Lesen der Signale werden die Reihen-Leiter 42, wie aus Fig. 9B hervorgeht, in zwei, den vertikal geteilten Spal ten-Leitern 21a und 21b entsprechenden Gruppen unterteilt, und das Steuersignal wird gleichzeitig an zwei Reihen- Leiter 42, welche in Fig. 9B mit der gleichen Bezugszif fer versehen sind, gegeben. Dadurch erfolgt gleichzei tiges Einschalten der in den zwei Reihen angeordneten FETs 45, wodurch elektrische Aufladungen der Pixel in den beiden Reihen über die Spalten-Leiter 21a und 21b gleich zeitig gelesen werden.
- (2) Wie in Fig. 10A dargestellt, kann der transpa rente Elektrodenfilm 12 vier Gruppen der Spalten-Leiter 21c-21f aufweisen. Die Spalten-Leiter 21c und 21f erstrecken sich horizontal, während sich die Spalten-Leiter 21d und 21e vertikal erstrecken. Wie in Fig. 10B dargestellt, sind die Reihen-Leiter 42 ebenfalls in vier, den Spalten- Leitern 21c-21f entsprechenden Gruppen 42c-42f unterteilt. Die Reihen-Leiter 42c-42f verlaufen senkrecht zu den ent sprechenden Spalten-Leitern 21c-21f. Jeder der Spalten- Leiter 21c-21f ist an einen Signallesekreis 16 angeschlos sen. Zum Lesen der Signale wird das Signal gleichzeitig an vier Reihen-Leiter 42c-42f, welche in Fig. 10B mit der gleichen Bezugsziffer versehen sind, gegeben. Infolgedes sen erfolgt gleichzeitiges Einschalten der an die vier Reihen-Leiter 42c-42f angeschlossenen FETs, wodurch elektrische Aufladungen der den vier Reihen-Leitern 42c-42f entsprechenden Pixel über die Spalten-Leiter 21c-21f gleichzeitig gelesen werden.
Gemäß den obengenannten Änderungen (1) und (2) wei
sen die Signalleseleitungen (Spalten-Leiter) die Hälfte
der Länge ihrer Gegenstücke in dem vorangegangenen Aus
führungsbeispiel auf. Somit werden die Geräuscheinflüsse
entsprechend reduziert.
Zugegebenermaßen erfordern die obigen Änderungen
zweimal so viele Signallesekreise 16 wie in dem vorange
gangenen Ausführungsbeispiel. Jedoch verringert sich die
Anzahl der Schaltungen der Reihen-Leiter pro Rahmenzeit,
da die in den, mehreren Reihen-Leitern entsprechenden Pi
xeln gespeicherten Aufladungen gleichzeitig gelesen wer
den (d. h. es werden in der vorangegangenen Ausführungs
form x-Mal und bei den obigen Änderungen (1) und (2)
x/2-Mal Schaltungen vorgenommen. Folglich wird die Fre
quenz-Bandbreite pro Rahmen halbiert, um so den Rausch
abstand (S/N ratio) entsprechend zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung kann in weiteren spezi
fischen Formen ausgebildet werden, ohne dabei vom Er
findungsgedanken bzw. den wesentlichen Merkmalen abzu
weichen; folglich sind in diesem Zusammenhang die in
der Anlage beigefügten Patentansprüche zu erwähnen, die
den Umfang der Erfindung noch deutlicher als die voran
gegangene Beschreibung wiedergeben.
Claims (9)
1. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor zur Herstel
lung eines röntgenologischen, sich in Konformität mit der
Umsetzung in elektrische Signale befindlichen Bildes, in
welchem enthalten sind:
ein Szintillator zwecks Umsetzung des röntgenolo schen in ein optisches Bild;
ein fotoleitender Film zwecks Umsetzung des opti schen in ein auf elektrischen Aufladungen basierendes Bild;
ein transparenter Elektrodenfilm und eine auf der dem fotoleitenden Films gegenüberliegenden Fläche ausge bildete Absuchschaltschicht; und
ein an die Absuchschaltschicht angeschlossener Steuerkreis;
wobei in der Absuchschaltschicht enthalten sind:
mehrere matrixartig angeordnete und den fotoleiten den Film kontaktierende Leiter;
ein, an eine Vorspannung angelegter Leiter;
mehrere, zwischen den matrixartig angeordneten und dem an eine Vorspannung angelegten Leiter zwischengeschal tete Schaltelemente; und
Reihen-Leiter, um ein Steuersignal von den Steuer kreisen an die Schaltelemente weiterzugeben;
wobei der transparente Elektrodenfilm Spalten-Lei ter aufweist, welche den Spalten der matrixartig angeord neten Leitern entsprechen und wobei jeder der Spalten- Leiter an eine Signalleseleitung angeschlossen ist.
ein Szintillator zwecks Umsetzung des röntgenolo schen in ein optisches Bild;
ein fotoleitender Film zwecks Umsetzung des opti schen in ein auf elektrischen Aufladungen basierendes Bild;
ein transparenter Elektrodenfilm und eine auf der dem fotoleitenden Films gegenüberliegenden Fläche ausge bildete Absuchschaltschicht; und
ein an die Absuchschaltschicht angeschlossener Steuerkreis;
wobei in der Absuchschaltschicht enthalten sind:
mehrere matrixartig angeordnete und den fotoleiten den Film kontaktierende Leiter;
ein, an eine Vorspannung angelegter Leiter;
mehrere, zwischen den matrixartig angeordneten und dem an eine Vorspannung angelegten Leiter zwischengeschal tete Schaltelemente; und
Reihen-Leiter, um ein Steuersignal von den Steuer kreisen an die Schaltelemente weiterzugeben;
wobei der transparente Elektrodenfilm Spalten-Lei ter aufweist, welche den Spalten der matrixartig angeord neten Leitern entsprechen und wobei jeder der Spalten- Leiter an eine Signalleseleitung angeschlossen ist.
2. zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem der Szintillator eine Kristallnadelstruk
tur aus natriumdotierten Cäsiumjodid (CsI : Na) aufweist.
3. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem der fotoleitende Film eine amorphe Halb
leiterschicht mit Selen (Se) als Hauptkomponenten auf
weist.
4. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem der mit der Vorspannung versehene Leiter
einen, die Schaltelemente umfassenden, gleichmäßig pla
naren Leiter aufweist.
5. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem die Schaltelemente Feldeffekt-Transistoren
(FETs) aufweisen, wobei jeder FET mit einer, an eine der
matrixartig angeordneten Leiter angeschlossenen Drain-Elek
trode, einer, zusammen mit Source-Elektroden der anderen
FETs an den mit der Vorspannung versehenen Leiter ange
schlossenen Source-Elektrode und einer, zusammen mit an
deren FETs in der gleichen Reihe über einen der Reihen-De
tektoren an den Steuerkreis angeschlossenen Gate-Elektrode
versehen ist.
6. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem der Steuerkreis einen Erdungsteil zur Er
zeugung eines Niederspannungs-Steuersignales zwecks rei
henweisen Einschaltens der Schaltelemente, einen ungeer
deten Teil zur Umwandlung des Steuersignales in ein Vor
spannungs-Steuersignal und ein Trennglied zur elektri
schen Trennung des Erdungsteiles und des ungeerdeten Tei
les aufweist.
7. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem jeder der Spalten-Leiter an einen, einen
aufladungsempfindlichen Verstärker und einen integrieren
den Kondensator aufweisenden Signallesekreis angeschlos
sen ist, um Signale der, einer Reihe der matrixartig an
geordneten Leiter entsprechenden Pixel gleichzeitig le
sen zu können, wobei die Schaltelemente dieser Reihe
über den Steuerkreis eingeschaltet werden.
8. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
1, bei welchem die Spalten-Leiter so unterteilt sind, daß
sie mehreren Reihen der matrixartig angeordneten Leiter
entsprechen.
9. Zweidimensionaler Strahlungsdetektor nach Anspruch
8, bei welchem die Reihen-Leiter unterteilt und so ange
ordnet sind, daß sie sich senkrecht zu den Spalten-Leitern
erstrecken, wobei das Steuersignal gleichzeitig an mehrere
entsprechende Reihen-Leiter unter den unterteilten Reihen-
Leitern gegeben wird.
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