SE522428C2 - Metod och anordning för anpassningsbar energiupplöst detektering av joniserande strålning - Google Patents

Description

n Q o n nu o nu ; ~ | ø u u n o .o 522 42? Då en detektor utformas för fotoner med lägre energier och röntgenstrålar används som har ett energiintervall som innefattar både lägre och högre energier kommer fotonerna med högre energi endast att i mindre grad absorberas i detektorn på grund av detektorns begränsade längd.

I vissa situationer är det emellertid önskvärt att också detektera fotoner med högre energi eftersom dessa kan bära information som är annorlunda jämfört med fotonerna med lägre energi. Exempelvis inom radiologiområdet varierar absorptions- koefficienterna för ben och vävnad ganska mycket med fotonenergin.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är följaktligen ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en detektor för detektering av joniserande strålning, som använder lavinförstärkning och kan fungera i ett bredare energiintervall, särskilt också vid högre energier, för den inkommande strålningen jämfört med detektorer enligt teknikens ståndpunkt.

I detta avseende är det ett särskilt syfte med uppfinningen att åstadkomma en sådan detektor som sörjer för en förbättrad rumsupplösning och för en förbättrad energiupplösning.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en sådan detektor för detektering av joniserande strålning, som är effektiv, snabb, tillförlitlig, noggrann, enkel att installera och använda, samt av låg kostnad.

Det är ännu ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en sådan detektor för detektering av joniserande strålning, som är känslig och således kan fungera vid väldigt låga röntgenflöden. 10 15 20 25 » | u a « | c ø - | u. n 522 428 o nu . « ; | n n . ~ n.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en sådan. detektor för detektering av joniserande strålning, som kan detektera en huvudsaklig del av den inkommande strålningen. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för planstråleradiografi, t.ex. slits- eller svepradiografi, som innefattar en detektor för detektering av joniserande strålning som uppfyller de ovannämnda syftena.

Det är i detta avseende ett särskilt syfte med uppfinningen att tillhandahålla en sådan anordning, som kan fungera på ett sätt så att ett föremål som skall avbildas endast behöver bestrålas med en låg dos röntgenfotoner, medan en bild av hög kvalitet kan erhållas. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en sådan anordning, vari bildbrus orsakat av strålning spridd i föremålet som skall undersökas och/eller av spridningen för röntgenenergispektrumet minskas.

Ytterligare syften med föreliggande uppfinning är att åstadkomma förfaranden för detektering av joniserande strålning och för planstråleradiografi, som använder en detektor för detektering av joniserande strålning respektive en anordning för planstråleradiografi, som uppfyller de ovannämnda syftena.

Dessa syften bland andra uppnås medelst detektorer, anordningar och förfaranden i enlighet med de bifogade kraven.

Ytterligare kännetecken hos uppfinningen och fördelar med densamma kommer att bli uppenbara från den följande detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen, vilka visas på de medföljande ritningarna. 10 15 20 25 . . ø a uu 522 428 ;ß;¿;;rß»§« 4 o . n a en vu . e @ | n ø | u nu KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer att bättre förstås från den detaljerade beskrivningen av utföringsformer av föreliggande uppfinning givna här nedan och de nædföljande figurerna 1-7, som endast visas i illustrativa syften och skall således inte begränsa uppfinningen.

Fig. 1 illustrerar schematiskt i 'tvärsektionsvy en anordning för planstråleradiografi enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 2 är en schematisk vy ovanifrån av en första respektive en andra anod, som innefattas i detektorn i Fig. 1.

Fig. 3 är ett diagram, som visar absorptionskoefficienten för röntgenstrålar för absorption i vävnad respektive ben hos människokroppen såsom en funktion av röntgenstråleenergi.

Fig. 4 är en schematisk vy ovanifrån av en anordning, som innefattar ett flertal detektorer enligt Fig. 1. i en staplad konfiguration.

Fig. 5 illustrerar schematiskt i tvärsektionsvy en anordning för planstråleradiografi enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 6 är en schematisk tvärsektionsvy längs linjen A-A i Fig. 5 av en detektor innefattad i anordningen för planstråleradiografi.

Fig. 7 illustrerar schematiskt i tvärsektionsvy en anordning för planstråleradiografi enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 522 ízs 1 n ø n -n e. up.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I följande beskrivning i förklarande och icke begränsande syfte är särskilda detaljer angivna, såsom särskilda tekniker och tillämpningar, för att åstadkomma en grundlig förståelse av föreliggande uppfinning. Det skall emellertid vara uppenbart för fackmannen inom området att uppfinningen kan utövas i andra utföringsformer soul avviker från dessa särskilda detaljer. I andra fall är detaljerade beskrivningar av välkända förfaranden och anordningar utelämnade för att inte tynga beskrivningen av föreliggande uppfinning med onödiga detaljer.

Fig. 1 är en sektionsvy i ett plan vinkelrätt mot planet för en plan röntgenstrâle 1 hos en anordning för planstråleradiografi enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning.

Anordningen innefattar en röntgenkälla 3, som tillsammans med ett första tunt kollimatorfönster 5 skapar den plana solfjäderformade röntgenstrâlen 1 för bestrålning av ett föremål 7 som skall avbildas.

Strålen som transmitteras genom föremålet 7 träder in i en detektor 9. Valfritt kan en tunn slits eller ett andra kollimatorfönster 11, som är linjerat med röntgenstrâlen, bilda ingången för röntgenstrâlen 1 till detektorn 9.

Detektorn 9 är orienterad så att röntgenfotoner kan träda in sidledes mellan en katod 17 och en anod 19, nællan vilka ett utrymme 13 kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas eller gasblandning är anordnat. En spänning U, kan anbringas mellan katoden 17 och anoden 19 för drivning av elektroner och joner i utrymmet 13. Katoden 17 och anoden 19 är företrädesvis huvudsakligen parallella med varandra.

Den joniserbara gasen eller gasblandningen innefattar exempel- vis 90% krypton och 10% koldioxid eller t.ex. 80% xenon och 20% koldioxid. Gasen kan vara under tryck, företrädesvis i ett 10 15 20 25 30 o o o | n n u u v | en 5 2 2 4 2 8 Éï: 2 - ÉII= ~ 6 -for intervall av 1-20 atmosfärer. Därför innefattar detektorn ett gastätt hölje 31 med ett slitsformigt ingångsfönster 33, genom vilket röntgenstrålen 1 kan träda in i detektorn. I Fig. 1 innesluter höljet 31 huvudsakliga delar av detektorn 9. Det skall emellertid vara uppenbart att höljet 31 kan anordnas på andra sätt så länge som utrymmet mellan elektroderna kan inneslutas.

Vidare är en andra katod 21 och en andra anod 23 anordnade i detektorn 9, mellan vilken katod 21 och anod 23 en halvledarskiva eller -platta 25 av ett joniserbart, halvledande den andra anoden 23 material är anordnad. Den andra katoden 21, och halvledarskivan 25 är lokaliserade i detektorn 9, så att del av strålningen 1 införd i utrymmet 13 genom strålnings- ingången 33 kommer att propagera genom utrymmet 13 och träda in i halvledarskivan 25. Växelverkan mellan strålningen 1 och skivmaterialet 25 kommer att resultera i skapande av elektroner och hål, som kan drivas mot anoden 23 respektive katoden 21, medelst en andra spänning U, anbringad nællan katoden 21 och anoden 23.

Katoden 21 och anoden 23 är företrädesvis anordnade så att del av strålen 1, som träder in i halvledarskivan 25, propagerar mellan och huvudsakligen parallellt med katoden 21 och anoden 23.

Alternativt är katoden 21 och anoden 23 anordnade så att del av strålen 1 kan träda in i halvledarskivan 25 genom katoden 21 och huvudsakligen vinkelrät mot katoden 21 och anoden 23.

Halvledarskivan 25 kan vara gjord av kisel, men är företrädes- vis av ett halvledarmaterial med högre Z-värde. Företrädesvis består skivan av högresistivt CdZnTe, som kan fungera vid rumstemperatur och framställas i detektorer, eller av andra halvledarmaterial som har hög resistivitet och kan framställas 10 15 20 25 30 v . n e an 522 42 8 f' 7 i detektorer. Självfallet kan fackmannen inom området inse att i princip kan vilket halvledarmaterial som helst användas för uppfinningen.

Ytterligare aspekter på halvledardelen av detektorn 9, dvs. på halvledarskivan 25 och katoden 21 och anoden 23 finns i US 6,037,595 utfärdat till Lindgren, i US 5,880,49O utfärdat till Antich med flera, och i referenser däri, varvid nämnda dokument härvid innefattas häri genom dessa hänvisningar.

Vidare innefattar detektorn 9 ett utläsningsarrangemang för separat detektering av elektroner drivna mot anoderna 19 respektive 23 såväl som hål drivna mot katoden 21. Utläsnings- arrangemanget kan utgöras av anoderna 19 och 23 själva såsom i 1 eller kan ett separat utläsningsarrangemang anordnas 21, Fig. intill anoderna 19 och 23, intill katoderna 17, eller annorstädes. En sådan detektor' 9 har således en första gas- detektorsektion och en andra halvledardetektorsektion, där nämnda sektioner är kapabla att separat detektera infallande röntgenstrålar.

Röntgenkällan 3, det första tunna kollimatorfönstret 5, det valfria kollimatorfönstret ll och detektorn 9 är förbundna och fixerade relativt varandra medelst ett lämpligt organ, t.ex. en ram eller ett stöd (icke visat i Fig. 1).

Med hänvisning till Fig. 2 visas en. möjlig konfiguration av anoden 19 och 23 (och således konfiguration av utläsnings- Anoden 19 är bildad med en uppsättning ledande från arrangemang). utläsningsremsor 35 anordnade elektriskt isolerade skikt eller substrat 37, och ledande varandra på ett dielektriskt anoden 23 är bildad med en annan uppsättning utläsningsremsor 39 anordnade elektriskt isolerade från På liknande sätt ledande varandra på ett annat dielektriskt skikt 41. är katoden 21 bildad med en annan uppsättning 10 15 20 25 30 . n o . n u ~ n ø n .u 522 328 . ~ . Q n n u n .o utläsningsremsor 49 anordnade elektriskt isolerade från varandra på ett annat dielektriskt skikt 42. De dielektriska skikten 37 och 41 kan alternativt utgöras av ett enda dielektriskt skikt. Remsorna kan vara bildade medelst fotolito- liknande. förfaranden eller eller och 49 grafiska elektroformning, Utläsningselementen 39 kan alternativt anordnas på halvledarmaterialet 25, vilket eliminerar behovet av substraten 41 och 42.

Remsorna 35 är anordnade sida vid sida, remsorna 39 är anordnade sida vid sida och remsorna 49 är anordnade sida vid sida varvid remsorna 35, 39 och 49 är utsträckta huvudsakligen i riktningar parallella med riktningen för de infallande röntgenfotonerna hos strålen 1, som härrör från källan 3, vid varje position. Således, givet en divergent stråle 1 anordnas utläsningsremsorna 35, 39 och 49 i en solfjäderliknande konfiguration och icke parallellt såsom illustreras i Fig. 2.

En sådan solfjäderliknande konfiguration sörjer för ökad rumsupplösning och för kompensation för parallaxfel i varje detekterad bild.

Längden och bredden hos remsorna 35, 39 och 49 justeras för den särskilda detektorn för att erhålla den önskade (optimala) rumsupplösningen.

Var och en av remsorna 35, 39 och 49 är företrädesvis ansluten till behandlingselektronik (icke visad. i Fig. 2) medelst en respektive separat signalledare, varvid signalerna från varje remsa kan behandlas separat. Eftersom utläsningsremsorna 35 och 39 också utgör anoderna, ansluter signalledarna också respektive remsa till DC-högspänningsaggregatet med lämpliga kopplingar för separering.

En sådan utformnin av utläsnin sarran eman en sör'er för 9 9 möjlighet till separat detektering av elektroner härlednings- 10 15 20 25 30 q u ø n . ~ | . u ø .c 522 42§ ==---.-.= . . . . . .. bara huvudsakligen från jonisation av transversellt separerade delar av den plana strålen 1 antingen medelst remsor 35 eller medelst remsor 39. På ett sådant sätt möjliggörs endimensionell avbildning.

I fallet då utläsningsarrangemanget är ett separat arrangemang, kan anoderna 35 och 39 bildas såsom enhetliga elektroder utan remSOr .

I en alternativ konfiguration av anoder/utläsningsarrangemang (icke illustrerad), delas remsorna ytterligare i segment i riktningen för de infallande röntgenstrålarna, där segmenten är elektriskt isolerade från varandra. Företrädesvis åstadkommes ett litet avstånd utsträckt vinkelrätt mot de infallande röntgenstrålarna mellan varje segment hos respektive remsa.

Varje segment är anslutet till behandlingselektroniken medelst en separat signalledare, varvid signalerna från varje segment företrädesvis behandlas separat. Detta utläsningsarrangemang kan användas då ytterligare energiupplöst detektering av röntgenstrålar krävs.

Vidare kan spänningarna U, och lg (dvs. de elektriska fälten skapade därvidlag) hållas tillräckligt höga, vid användning, så att elektronlavinförstärkning orsakas i utrymmet 13 och möjligen, men icke nödvändigtvis, i halvledarskivan 25.

Alternativt kan andra lavinförstärkningsarrangemang eller fältkoncentrationsorgan åstadkommas så att elektroner (och hål) frigjorda i utrymmet 13 och nöjligen i halvledarskivan 25 kan förstärkas före detektering.

Möjliga lavinförstärkningsarrangemang för gasdetektorsektionen beskrivs ytterligare i vår inneliggande svenska patent- ansökning 9901325-2 betitlad Radiation detector, an apparatus for use in planar radiography and a method for detecting ionizing .radiation, som. inlämnades den 14 april 1999, vilken 10 15 20 25 30 522 428 1o n oo »nu ansökning härvid innefattas genom denna hänvisning. Möjliga lavinförstärkningsarrangemang för halvledardetektorsektionen beskrivs ytterligare i. ovan nämnda US-patent och i. referenser däri.

Vid drift träder de infallande röntgenstrålarna 1 in i detektorn genom den valfria tunna slitsen eller kollimator- fönstret ll, om detta är närvarande och nællan katoden 17 och anoden 19, företrädesvis i ett centralt plan mellan dem såsom indikeras i Fig. 1. De infallande röntgenstrålarna 1 färdas sedan genom gasutrymmet i. en riktning företrädesvis huvudsak- ligen parallell med elektroderna 17 och 19 och absorberas, varvid gasmolekylerna i utrymmet 13 joniseras. Vissa av röntgenstrålarna l kommer att passera genom utrymmet 13, träda in i halvledarskivan 25 och jonisera det joniserbara, halv- ledande materialet däri.

Således absorberas vissa röntgenstrålar i området 27 i utrymmet 13 och vissa röntgenstrålar kan absorberas i området 29 inuti halvledaren 25. Röntgenstrålar absorberade i utrymmet 13 kommer att orsaka att elektroner frigörs, vilka kommer att drivas mot anoden 19 på grund av spänningen Ulanbringad mellan katoden 17 och anoden 19. Pâ motsvarande sätt kommer röntgenstrålar absorberade i halvledarskivan 25 att orsaka att elektroner och hål skapas, vilka kommer att driva mot anoden 23 och katoden 21, på grund av spänningen U1 anbringad mellan katoden 21 och anoden 23. Om spänningarna hålles tillräckligt höga och/eller om. fältkoncentrationsorgan förefinns (såsonl diskuterats ovan) lavinförstärks de frigjorda elektronerna under deras färd nwt anoden. Elektronerna inducerar laddningar i remsorna hos utläsningsarrangemanget, dvs. i anodremsorna 35 och 39 i den i Fig. 1 och 2 illustrerade detektorn, som detekteras. Om ingen lavinförstärkning äger rum kommer den huvudsakliga delen av signalen att härröra från insamlande av frigjorda laddningar. 10 15 20 25 30 - n . . o ~ u e e. 522 428 11 Varje infallande röntgenfoton orsakar i allmänhet en inducerad puls i en anodremsa (eller flera anodremsor). Pulserna behandlas i behandlingselektroniken, som slutligen formar pulserna och integrerar eller räknar pulserna från varje remsa, som representerar ett bildelement. Pulserna kan också behandlas för att åstadkomma ett energimått för varje pixel.

Djupet i utrymme 13 och/eller halvledarskivan 25, vid vilket en växelverkan mellan en röntgenstråle och det joniserbara materialet äger rum, styrs statistiskt genom absorptions- hastigheten för röntgenstrålarna i det använda materialet.

Högenergetiska röntgenstrålar kommer i allmänhet att ha ett större penetrationsdjup än lågenergetiska röntgenstrålar.

Eftersom röntgenstrålarna träder in i detektorn företrädesvis i en riktning' parallell med katodplattan 17 och anodplattan 19 kan detektorn enkelt utformas med en växelverkningssträcka som är tillräckligt lång för att tillåta en huvudsaklig del av de infallande röntgenfotonerna att växelverka och att bli detekterade.

Detektorn i enlighet. med föreläggande uppfinning är särskilt användbar då bredbandig röntgenstrålning används. På ett sådant sätt kan detektorn 9 anpassas så att en huvudsaklig del av strålning med lägre energi i den bredbandiga strålningen absorberas av den joniserbara gasen och en huvudsaklig del av strålning av hög energi i den bredbandiga strålningen absorberas av det joniserbara halvledande materialet. På ett sådant sätt sörjer detektorn för energiupplöst detektering av strålningen.

Växelverkning mellan bredbandig röntgenstrålning och materia (t.ex. gas i utrymmet 13) resulterar i frigörande av fotoelektroner inom ett stort intervall kinetiska energier.

Elektroner med högre kinetiska energier (upp till 100 kev) 10 15 20 25 30 1 .nu 522 428 12 betecknas långdistanselektroner och de kommer att färdas en relativt lång väg (typiskt 1-20 mm1 vid. 1 atmosfär) innan de bromsas upp och stoppas (förlorar sin kinetiska energi) i materien, medan elektroner av lägre energi betecknas kortdistanselektroner/elektroner med kort räckvidd.

Då den joniserade materian relaxerar, frigörs typiskt en Auger- elektron och/eller en fluorescerande foton (röntgenfoton). En Auger-elektron är en kortdistanselektron med låg kinetisk energi (typiskt 1-5 keV), som färdas en relativt kort väg (0.0l-0.1 mm vid l atmosfär) innan den blir stoppad i gasen.

Därför kommer under en enda växelverkan mellan en röntgenfoton och en gasatom, t.ex. Kr eller Xe, flera elektroner i lnånga fall frigöras simultant; både långdistans- och kortdistans- elektroner. Vidare kan fluorescerande fotoner emitteras under växelverkan.

Både långdistans- och kortdistanselektroner skapar elektron- banor av sekundära, joniserade elektroner skapade av de primära elektronerna under deras färd i gasen. När en elektron har hög kinetisk energi (t.ex. 20-30 keV), är antalet frigjorda elektroner (sekundärt joniserade elektroner) låg per längdenhet. För elektroner som har låg kinetisk energi (typiskt l-4 keV) är antalet frigjorda elektroner (sekundärt joniserade elektroner) per längdenhet högre.

Eftersom den typiska vägsträckan för långdistanselektroner är omkring 1-20 mm vid atmosfärstryck, utgör sådant mått en fysisk den fluorescerande för upplösningen. De också gräns rumsliga fotonerna som emitteras kan skapa jonisation, såsom nämnts ovan. Denna jonisation äger rum långt borta från den primära växelverkan med en typisk absorptionslängd av omkring 1.5-250 mm vid atmosfärstryck. Denna jonisering försämrar också rumsupplösningen och skapar bakgrundsbrus. 10 15 20 25 30 u n ~ . a. 522 428 ;rï¿::r1~=~ 13 - ø - . en « | | n « | ~ .- Följaktligen väljes distansen mellan katoden 17 och anoden 19 företrädesvis så att detektering av lågenergetiska fotoner av hög rumsupplösning möjliggörs. Således skall avståndet företrädesvis vara kortare än absorptionslängden för fluore- scerande fotoner (röntgenfotoner). Detta resulterar i. att ett stort antal fluorescerande fotoner icke kommer att orsaka jonisation i utrymmet 13.

En ytterligare förbättring av rumsupplösningen erhålls om detektorn har ett avstånd mellan katoden 17 och anoden 19, som är kortare än längden hos elektronbanorna (dvs. växel- verkningslängden) för långdistanselektroner. Detta resulterar i att ett ännu större antal fluorescerande fotoner och ett stort antal långdistanselektroner inte kommer att undergå en fullständig energiförlust i den första utrymmessektionen. Ännu en förbättring av rumsupplösningen erhålls om detektorn har ett avstånd mellan katoden 17 och anoden 19, som är mindre än, eller huvudsakligen lika med, några få gånger längden hos elektronbanor (dvs. växelverkningslängden) för kortdistans- elektroner, t.ex. 1-5 gånger längden för elektronbanor för kortdistanselektroner. Detta resulterar i att ett större antal fluorescerande fotoner och ett större antal långdistans- elektroner icke kommer att undgå fullständig energiförlust i utrymmet 13. Om avståndet är nándre än längden för elektron- banor hos kortdistanselektroner, kommmer effektiviteten att sjunka eftersom också kortdistanselektroner kommer att nå elektrodplattorna före fullständig jonisation.

Genom sådan geometrisk diskriminering av långdistanselektroner och fluorescerande elektroner orsakas en större del av de detekterade elektronerna av kortdistanselektroner, vilket förbättrar rumsupplösningen eftersom långdistanselektronerna och de fluorescerande fotonerna kan orsaka frigörande av 10 15 20 25 30 . u u . n n « ø ø n no o 522 423 . . . . . .. 14 elektroner långt borta från växelverkningspositionen för den infallande röntgenstrålen.

Avståndet mellan katoden 21 och anoden 23 (dvs. tjockleken hos halvledarskivan 25) är företrädesvis vald så att detektering av fotoner med en högre energi möjliggörs. Således skall avståndet mellan katoden 21 och anoden 23 företrädesvis vara tillräckligt stort för att tillåta primära långdistanselektroner att bromsas upp cxflx att jonisera halvledarmaterialet, hos halvledarskivan, för att således frigöra kortdistanselektroner. Effektiviteten för att detektera högenergetiska fotoner är således förbättrad till kostnad av en försämrad rumsupplösning.

Företrädesvis är emellertid avståndet mellan katoden 21 och anoden 23 kortare än absorptionslängden (attenuation length) för fluorescerande fotoner (röntgenfotoner). Detta resulterar i att ett stort antal fluorescerande fotoner icke kommer att orsaka jonisation i halvledarmaterialet.

En ytterligare förbättring av rumsupplösningen erhålls om detektorn har ett avstånd mellan katoden 21 och anoden 23, som elektronbanor 1-5 är huvudsakligen några få gånger längden hos (växelverkningslängden) för långdistanselektroner, t.ex. gånger längden av elektronbanor hos långdistanselektronerna.

Det är uppenbart att avstånden mellan katoden 17 och anoden 19 och mellan katoden 21 och anoden 23, längderna hos utrymmet 13 och halvledarskivan 25 i en riktning parallell med den infallande strålningen, sammansättningen av gasblandningen i utrymmet 13, trycket därav, och materialet i halvledarskivan 25 utformas för varje särskild tillämpning och för varje särskilt strålningsspektrum använt för att erhålla den önskade detekteringseffektiviteten och de krävda rums- och energi- upplösningarna. 10 15 20 25 30 « ø - ; Q u u u ø Q en 15 q « | | u I n n .o Emellertid kan tjocklekar i intervallet 0.1 - 5 mm, en gasutrynuneslängd i intervallet 10 - 200 mm och en halvledar- skivelängd i intervallet 0.1 - 10 mm typiskt användas.

Ytterligare diskussioner avseende detektortjocklekar och elektrodgap påträffas i sökandens inneliggande svenska patentansökningar nr. 9901326-0 betitlad A method for detecting ionizing radiation, a radiation detector and an apparatus for use in _p1anaz' beam radiography, som inlämnades den 14 april 1999 och nr. 0000388-9 betitlad Detector and method for detection of ionizing radiation, som inlämnades den 8 februari 2000. Dessa ansökningar innefattas häri genom dessa hän- visningar.

Med hänvisning nu till Fig. 3 kommer en särskild tillämpning av föreliggande uppfinning för nätning av benmineraldensitet hos människor att beskrivas. Fig. 3 är ett diagram som visar absorptionskoefficienten d för röntgenstrålar för absorption i vävnad respektive i. ben hos nënniskokroppen såsom funktion av röntgenstråleenergi. I diagrammet varierar absorptions- koefficienten från 1 -till omkring 0.4 då röntgenfotonenergin varierar från 0 till 150 keV. Visat är också den differentiella absorptionskoefficienten (indikerad vävnad-ben), som är en indikering av absorptionsselektiviteten nællan vävnad och ben såsom funktion av fotonenergin.

Normalt omges benet av en okänd mängd vävnad. En vanligen använd. metod för att uppskatta mängden ben är att detektera transmitterade röntgenstrålar vid två olika röntgenstråle- energier. En exponering görs vid röntgenstråleenergier där ben och vävnad absorberar röntgenstrålar väldigt olika; typiskt vid 40keV där den differentiella absorptionskoefficienten har ett maximum, se Fig. 4. En annan exponering görs vid energier där ben och vävnad absorberar röntgenstrålar på ett liknande sätt; typiskt vid energier över omkring 100 keV, se åter Fig. 3. Från 10 15 20 25 30 5221328 an nu dessa två mätningar uppskattas mängden ben. Detta kräver emellertid att detektorn är kapabel att detektera lågenergetiska röntgenstrålar (omkring 40 keV) såväl som högenergetiska röntgenstrålar (större än 100 keV), vilket ofta Vidare för att erhålla strålar med en smal det är ett problem. energifördelning vid låg energi, måste infallande röntgenflödet, som har ett brett spektrum, kraftigt filtreras, vilket belastar röntgenröret hårt. De två separata exponering- arna, tagna vid olika tidpunkter, ger också upphov till problem det på grund av rörelser hos föremålet mellan två exponeringarna.

Föreliggande uppfinning beskriver en kombinerad gas- halvledar- detektor som kan mäta röntgenstrålar över ett brett energiintervall. Lågenergetiska röntgenstrålar detekteras före- trädesvis i en första gassektion av detektorn på grund av deras korta absorptionslängd. Högenergetiska röntgenstrålar färdas huvudsakligen genom den första sektionen av detektorn och detekteras i den andra halvledarsektionen. Uppfinningen tillåter samma detektor att användas för att effektivt detektera röntgenstrålar vid väsentligen olika energier med samma detektor, genom användning av den vanligen använda dubbelexponeringsmetoden.

Alternativt kan de två mätningarna göras samtidigt användande ett bredbandigt röntgenspektrum för de infallande röntgen- strålarna. Detta andra alternativ kräver mindre filtrering av röntgenstrålarna och belastar röntgenröret mindre. Vidare genom att samtidigt detektera de två energiintervallen minskas problem med rörelser mellan exponeringarna.

Anordningen enligt Fig. 1 kan förflyttas som en enhet för att svepa över ett föremål, som skall undersökas. I ett detektor- system med en enda detektor kan svepning utföras genom en svängande rörelse, varvid enheten roteras kring en axel genom 10 15 20 25 30 f» 522n4-8 .... .WH nu M exempelvis röntgenkällan. 3 eller detektorn 9. Positionen för axeln beror på tillämpningen eller användningen av anordningen och möjligen kan axeln också löpa genom föremålet 7 :i vissa tillämpningar. Svepningen kan också utföras genom. translativ rörelse där detektorn och kollimatorn förflyttas, eller där föremålet som skall avbildas förflyttas.

I en flerradskonfiguration, där ett stort antal detektorer är staplade, kan svepningen utföras på olika sätt. I många fall kan det vara fördelaktigt om anordningen för radiografi är fast och föremålet som skall avbildas förflyttas.

Fig. 4 visar schematiskt en sådan flerradskonfiguration 91 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning med ett flertal av den uppfinningsenliga detektorn 9 staplade efter varandra. Med denna utföringsform kan flerlinjesvepning utföras, sona minskar det totala svepningsavståndet såväl som svepningstiden. Anordningen enligt denna utföringsform innefattar en röntgenkälla 3, som 'tillsammans med ett antal kollimatorfönster 5 skapar ett antal plana, solfjäderformade röntgenstrålar l för bestrålning av föremålet 7 som skall avbildas. Strålarna transmitteras genom föremålet 7 och passerar valfritt genom ett antal andra kollimatorfönster 11, som är linjerade med röntgenstrålarna, för att träda in i de individuellt staplade detektorerna 9. De första kollimatorfönstren 5 är anordnade i en första rigid struktur (icke visad i Fig. 7) och de valfria andra kollimatorfönstren ll anordnas i en andra rigid struktur (icke visad i Fig. 7) fastgjord vid detektorerna 9, eller anordnade separat på detektorerna.

Röntgenkällan 3, den första rigida strukturen och den valfria andra rigida strukturen innefattande kollimatorfönstren ll, och de staplade detektorerna 9, som relativt varandra är fixerade medelst ett särskilt organ, t.ex. en ram eller ett stöd (icke 10 15 20 25 30 522 lflë28 y-2-,-._.-=_=_,;_-=__=__,=-==- visat i Fig. 4). Den så skapade anordningen för radiografi kan förflyttas såsom en enhet för att svepa över ett föremål som skall undersökas. I denna flerradskonfiguration kan svepningen utföras i en tvärgående rörelse, vinkelrät mot röntgenstrålen, såsom nämnts ovan. Det kan också vara fördelaktigt om anordningen för radiografi hålls stilla och föremålet som skall avbildas förflyttas. Alternativt kan kollimatorn och detektorn förflyttas synkront medelst en gemensamt styrd motor.

En ytterligare fördel med att använda en staplad konfiguration, jämfört med att använda stora tvådimensionella detektorer, är att bakgrundsbrus orsakat av röntgenfotoner spridda i föremålet 7 reduceras. Dessa spridda röntgenfotoner färdas i riktningar sonu icke är' parallella. med den infallande röntgenstrålen och "falska" kan orsaka signaler eller laviner' i en av' de andra detektorerna 9 i stapeln, om de passerar genom anoden och katodplattan och träder in i ett sådant utrymme. Denna brusreducering erhålls genom absorption av (spridda) röntgenstrålefotoner i materialet hos anoden och katodplattan, eller kollimatorn 11. Detta bakgrundsbrus kan ytterligare reduceras genom. att åstadkomma tunna absorbatorplattor (icke illustrerade) mellan de staplade detektorerna. Dessa absorbatorplattor kan vara gjorda av ett material med högt atomnummer, t.ex. volfram.

Med hänvisning nu till Fig. 5 och 6, som schematiskt i tvärsektionsvyer illustrerar en anordning för planstråle- radiografi och en detektor 9' därav, kommer en andra illu- strerad utföringsform av föreliggande uppfinning att beskrivas.

I Fig. 5 och 6 har detaljer och komponenter, som är identiska med utföringsformen i Fig. 1 och 2, identiska hänvisnings- beteckningar och kommer icke ytterligare att beskrivas. 10 15 20 25 30 ~ 1 - | o | o nu 5 2 2 4 2 8 Éïï* :'73 f? - 5512 - 'F 19 . . . .. .

Detektorn 9' innefattar som detektorn 9 i Fig. 1 och 2 en gasdetektorsektion innefattande en katod 17, en anod 19 och ett utrymme 13 kapabelt att kunna fyllas med joniserbar gas.

Emellertid, i stället för att inbegripa en halvledar- detektorsektion, innefattar detektorn 9' en scintillatorbaserad detektorsektion 51 innefattande ett scintillerande material 55 och anordnad så att del av röntgenstrålen l som införs i utrymmet 13 genom strålningsingången 33 kan propagera genom utrymmet 13 och träda in i det scintillerande materialet 55, varvid strålningen konverteras till ljus däri. Vidare innefattar scintillatorsektioner 51 ett ljusdetekterande element 53 för detektering av det skapade ljuset. Företrädesvis är det scintillerande materialet 55 anordnat i ett flertal utsträckta scintillatorelement linjerade i en uppsättning (array). Scintillatorsektionen 51 kan vidare innefatta mellanliggande barriärer 57 anordnade mellan scintillatorelementen 55 för att separera varje scintillatorelement från intilliggande element. De mellanliggande barriärerna 57 består av material som absorberar strålningen som införs i det scintillerande materialet såväl som scintilleringsljuset emitterat i scintillatorn 55.

Flertalet utsträckta scintillatorelement 55 är anordnade så att strålen l träder in i flertalet utsträckta scintillatorelement 55 vid en respektive första ände därav, medan det ljus- detekterande arrangemanget 53 är anordnat vid en respektive andra ände därav. Företrädesvis detekteras ljus emitterat i det scintillerande materialet i en riktning parallell med den infallande strålen. Detektering kan emellertid anordnas vid rät vinkel därtill, eller faktiskt vid vilken vinkel som helst eftersom ljuset emitteras isotropt i det scintillerande materialet. 10 15 20 25 30 q v ø - . » - » o a ao . s . - . ø u o .n 522 428 zo Om en plan stråle förs in i detektorn 9', sörjer varje detektorsektion för endimensionell avbildning.

Såsom i tidigare utföringsform om strålning med ett bredbandigt energispektrum förs im: i detektorn, absorberas en huvudsaklig del av den lågenergetiska strålningen av den joniserande gasen i utrymmet 13 och en huvudsaklig del av den högenergetiska strålningen i den bredbandiga strålningen konverteras till ljus i det scintillerande materialet 55. På ett sådant sätt sörjer detektorn 9' för anpassad energiupplöst detektering av strålningen. innefatta förstärkare för att förstärka det Vidare kan detektorn 9' elektroner frigjorda i utrymmet 13 och ljuset i scintillerande materialet. Alternativt eller dessutom kan varje annat lämpligt förstärkningsorgan åstadkommas.

Med hänvisning nu till Fig. 7, som schematiskt i tvärsektionsvy illustrerar en anordning för planstråleradiografi kommer en tredje illustrerad utföringsform att beskrivas. I Fig. 7 har detaljer och komponenter, som är identiska med de i de tidigare utföringsformerna, identiska hänvisningsbeteckningar och kommer inte ytterligare att beskrivas.

Anordningen i Fig. 7 innefattar en detektor 9", som i likhet med detektorn 9 i Fig. 1 och 2 innefattar en gasdetektorsektion innefattande en katod 17, en anod 19 och ett utrymme 13 kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas. Likaledes innefattar detektorn 9" en andra halvledarsektion, varvid emellertid denna sektion är anordnad på annat sätt. Vidare innefattar denna utföringsform en andra röntgenkälla 3", ett tunt kollimatorfönster 5" för att skapa två plana solfjäder- formade röntgenstrålar 1, 1" för bestrålning av ett föremål 7 som skall avbildas. 10 15 20 25 30 u » n n . 4 - ; | . .- ø : | = - a » c .u 522 428 21 föremålet 7 träder in i 33".

Strålarna transmitterade genom detektorn 9" genonn ingångsfönstren 33, Valfritt är en plåt 1l" med två apperturer linjerade med röntgenstrålarna anordnad framför ingångsfönstren 33, 33". Detektorn 9" är orienterad så att strålen l träder in i gasdetektorsektionen, dvs. i utrymmet 13 mellan katoden 17 och anoden 19 och strålen l" träder in i den andra halvledardetektorsektionen hos detektorn 9". Utrymmet 13 är inneslutet av höljet 31" och ingångsfönstren 33, 33" och är fyllt med en joniserbar gas.

Den andra detektorsektionen kan använda samma katod 17 som innefattas i gasdetektorsektionen, men alternativt är en separat katod (ej illustrerad) åstadkommen. Vidare innefattar den andra detektorsektionen en anod 19" huvudsakligen parallell med katoden 17, och en halvledarplatta 25" av ett joniserbart halvledande material anordnad mellan katoden 17 och anoden 19". Halvledarplattan 25" är av lämpligt material och joniseras av strålen l". Vidare kan en spänning U2" anbringas mellan katoden 17 och anoden l9" för drivning av elektroner skapade vid jonisering av det halvledande materialet mot anoden l9".

Anoden 19" kan vara konfigurerad såsom anoden 19 hos detektorn 1 och 2), elektriskt med ledande från 9 (Fig. dvs. utläsningsremsor 39" anordnade isolerade varandra på ett dielektriskt skikt eller substrat 41", för att också utgöra utläsningsarrangemang. Remsorna är företrädesvis anordnade sida vid sida och är utsträckta huvudsakligen i riktningar parallella med riktningen för infallande röntgenfotoner hos strålen 1". Alternativt kan ett separat utläsningsarrangemang åstadkommas (icke illustrerat).

I bägge fallen är utläsningsarrangemanget anordnat för separat detektering av elektroner som drivs mot anoderna 19 respektive 23". 10 15 20 25 30 o o - » | Q - . - - .n n ~ - . » e - ø u. 522 428 22 Såsom i. de tidigare utföringsformerna är gasdetektorsektionen företrädesvis anpassad för detektering av strålning av lägre energi, medan halvledardetektorsektionen är anpassad för detektering av strålning av högre energi.

Alternativt, i stället för att använda två strâlkällor kan en utsträckt strålningskälla användas, som delas i två strålar medelst aperturer eller liknande.

Alternativt, i stället för att använda två strålar och möjligen samtidig detektering i de två detektorsektionerna, kan detektorn vara förflyttningsbar i en riktning vinkelrät mot en företrädesvis bredbandig stråle och detektorsektionerna med deras respektive ingångsfönster linjeras, den ene efter den andre, med strålen för att tillåta sekventiell detektering med detektorsektionerna.

Det skall vidare inses att detektorn kan förses med lämpliga filter framför respektive detektorsektion. I ett sådant fall anordnas särskilt ett filter, som. transmitterar endast strålning av högre energi, framför halvledardetektorsektionen och ett filter, som. endast transmitterar strålning av lägre energi, anordnas framför gasdetektorsektionen. De tidigare utföringsformerna kan förses med sådana filter framför de halvledar- och scintillatorbaserade detektorsektionerna.

Vidare använder ännu en utföringsform av föreliggande uppfinning (icke illustrerad) det geometriska konceptet i utföringsformen enligt Fig. 7, men innefattar en scintillator- baserad detektorsektion istället för halvledardetektor- sektionen.

Det skall inses att var och en av de ovan beskrivna utföringsformerna och alternativen kan kombineras i ännu fler konfigurationer. Det skall vidare inses att elektroderna i detektorsektionerna i de olika utföringsformerna kan vara icke 10 15 n a a n - - | u ~ a a; 522 428 23 parallella med varandra. Företrädesvis, anordnas katoden respektive anoden med. en vinkel a med avseende på, varandra, varvid elektrodändarna som är riktade mot strålkällan är lokaliserade närmare varandra än de bortre ändarna därav. I fallet med en halvledarbaserad detektorsektion, är företrädes- vis då den joniserbara halvledarskivan tunnare i änden som är riktad mot strålkällan. I detta avseende göres ytterligare hänvisning till vår inneliggande svenska patentansökning nr. 9901324-5 betitlad Radiation detector and an apparatus for us in planar radiography, som inlämnades den 14 april 1999, vilken ansökning härvid innefattas häri genom denna hänvisning.

Sådana variationer skall icke betraktas som en avvikelse från skyddsomfånget för uppfinningen. Alla sådana modifieringar som är uppenbara för fackmannen inom området är avsedda att innefattas i skyddsomfånget för de bifogade patentkraven.

Claims (36)

10 15 20 25 a u ø n ø ~ | Q n - n. no v u v u . 4 ø . - n n. 5 2 2 4 2 8 fuï 24 PATENTKRAV

1. Detektor (9) för detektering av joniserande strålning innefattande: - en första katod (17) och en första anod (19), mellan vilka en första spännning (UI) är anbringningsbar, - ett utrymme (13) kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas och anordnad åtminstone delvis mellan nämnda första katod och nämnda första anod, - en strålningsingång (33) anordnad så att joniserande strålning (1) kan träda in i nämnda utrymme mellan nämnda första katod och nämnda första anod för att jonisera den joniserbara gasen och - ett utläsningsarrangemang (19, 23), varvid - nämnda första spänning är anbringningsbar för att driva elektroner skapade vid jonisation av nämnda joniserbara gas mot den första anoden och - nämnda utläsningarrangemang är anordnat för detektering av elektroner som drivs mot den första anoden, k ä n n e t e c k n a d a v - att avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än absorptionslängden för fluorescerande fotoner utsända i den joniserbara gasen efter jonisering av nämnda strålning, samt av - en andra katod (21) och en andra anod (23), mellan vilka en andra spänning (U2) är anbringningsbar och - en halvledarplatta (25) av ett joniserbart halvledande material och anordnad mellan nämnda andra katod och nämnda 10 15 20 25 30 5 22 4 2 s 'IF-E 25 | n Q n nu o ~ 1 n u « @ n un andra anod så att del av strålningen införd i utrymmet genom nämnda strålningsingång kan propagera genom nämnda utrymme, träda in i nämnda halvledarplatta och jonisera det joniserbara halvledande materialet, varvid - nämnda andra spänning är anbringningsbar för att driva elektroner och hål skapade vid jonisation av nämnda halvledande material mot den andra anoden respektive andra katoden och - nämnda utläsningsarrangemang är vidare anordnat för detektering av elektronerna och/eller hålen som drivs mot den andra anoden och/eller katoden separat från detekteringen av elektroner drivna mot den första anoden.

2. Detektor enligt krav 1, varvid strålningsingången anordnas så att strålning som har ett bredbandigt energi- spektrunl kan, införas j. utrymmet, varvid. kortdistanselektroner frigörs genom jonisation av strålning av lägre energi i nämnda bredbandiga strålning och långdistanselektroner frigörs genom jonisering av strålning av högre energi i nämnda bredbandiga strålning, och avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än växelverkningslängden för lång- distanselektronerna.

3. Detektor enligt krav 2, varvid avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än några få gånger växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.

4. Detektor enligt krav 2, varvid avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.

5. Detektor enligt krav 1, varvid strålningsingången är anordnad så att strålning som har ett bredbandigt energispektrum kan införas i utrymmet och varvid detektorn är vidare anordnad så att en huvudsaklig del av strålning av lägre 10 15 20 25 ø o ø - »o 522 428 §ïää:?f“~~ 26 o n - Q ua - « . » » . o a. energi i nämnda bredbandiga strålning absorberas av den joniserbara gasen och en huvudsaklig del av strålning av högre nämnda strålning absorberas av det halvledande energi i bredbandiga joniserbara materialet, varvid utläsnings- arrangemanget är anordnat för energiupplöst detektering av strålningen.

6. Detektor enligt något av kraven 1-5, vidare innefattande en gaslavinförstärkare för lavinförstärkning av elektroner skapade under jonisation av nämnda joniserbara gas.

7. Detektor enligt något av kraven 1-6, vidare innefattande en förstärkare för förstärkning av elektroner skapade under jonisation av nämnda halvledande material.

8. Detektor enligt något av kraven 1-7, varvid den andra katoden och den andra anoden är anordnade så att del av strålningen kan införas i nämnda halvledarplatta mellan nämnda andra katod och nämnda andra anod.

9. Detektor enligt något av kraven 1-7, varvid nämnda andra katod och nämnda andra anod är anordnade så att del av nämnda strålning kan införas i nämnda halvledarplatta genom nämnda andra katod och huvudsakligen vinkelrät mot nämnda andra katod och nämnda andra anod.

10. Detektor enligt något av kraven 1-9, varvid strålnings- ingången är anordnad så att en plan stråle kan införas i anordnat så att från utrymmet och utläsningsarrangemanget är elektroner huvudsakligen härledningsbara jonisation av transversellt separerade delar av nämnda plana stråle är separat detekterbara.

11. ll. Detektor enligt något av kraven 1-10, varvid den första katoden och den första anoden är huvudsakligen parallella med 10 15 20 25 30 5 2 2 4 2 s 27 n u o c on - | | ø Q . - .u varandra och varvid den andra katoden och den andra anoden är huvudsakligen parallella med varandra.

12. Detektor enligt något av kraven 1-10, varvid den första katoden och den första anoden är huvudsakligen icke parallella med varandra och varvid den andra katoden och den andra anoden är icke parallella med varandra.

13. Anordning för användning i planstråleradiografi, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattar' en röntgenkälla (3), att organ (5) för att skapa en huvudsakligen plan röntgenstråle (1) lokaliserat nællan nämnda röntgenkälla och ett föremål (7) som skall avbildas och en detektor (9) enligt något av kraven 1-12 lokaliserad och anordnad för detektering av den plana röntgenstrålen såsom transmitterad genom eller spridd från nämnda föremål.

14. Anordning enligt krav 13, innefattande en andra och en ytterligare av detektorn (9) enligt något av kraven 1-12, vilka detektorer är staplade för att bilda en detektorenhet, och organ (5) för att bilda en huvudsakligen plan röntgenstråle (1) för varje detektor, där nämnda organ är lokaliserat mellan (7), detektor är lokaliserad och anordnad för detektering av den nämnda röntgenkälla (3) och nämnda föremål varvid varje respektive röntgenstrålen såsom transmitterad genom eller reflekterad från nämnda föremål.

15. Detektor (9") för detektering av joniserande strålning innefattande en första detektorsektion, som innefattar: - en första katod (17) och en första anod (19), mellan vilka en första spänning (UI) är anbringningsbar, - ett utrymme (13) kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas och anordnad åtminstone delvis mellan nämnda första katod och nämnda första anod, 10 15 20 25 . n v n nu 522 428 28 ...H - en strålningsingång (33) anordnad så att joniserande strålning (1) kan införas i nämnda utrymme mellan nämnda första katod och nämnda första anod, för jonisering av den joniserbara gasen och - ett utläsningsarrangemang (19, 23"), varvid - nämnda första spänning är anbringningsbar för att driva elektroner skapade vid jonisation av nämnda joniserbara gas mot den första anoden och - nämnda utläsningsarrangemang är' anordnat. för detektering av elektroner som drivs mot den första anoden, k ä n n e t e c k n a d a v - att avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än absorptionslängden för fluorescerande fotoner utsända i den joniserbara gasen efter jonisering av nämnda strålning, samt - att nämnda detektor innefattar en andra detektorsektion, som inkluderar: - en andra katod (17) och en andra anod (19"), mellan vilka en andra spänning (U2") är anbringningsbar, och - en halvledarplatta (25") av ett joniserbart, halvledande material och anordnad mellan nämnda andra katod och nämnda andra anod, - en andra strålningsingång (33") anordnad så att strålning kan införas i nämnda halvledarplatta för jonisering av det joniserbara, halvledande materialet, varvid - nämnda andra spänning är anbringningsbar för att driva elektroner och hål skapade vid jonisation av nämnda halvledande material mot den andra anoden respektive andra katoden och 10 15 20 25 30 . - u o | o < u a | oo 522 428 = 29 ~ - | | | o Q o .- - nämnda utläsningsarrangemang är ytterligare anordnat för detektering av elektroner och/eller hål som drivs mot den andra anoden och/eller katoden separat från detekteringen av elektroner som drivs mot den första anoden.

16. Detektor enligt krav 15, varvid den första katoden, den första anoden, utrymmet kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas och utläsningsarrangemanget är ordnade för detektering av strålning av en första energi eller inom ett första energiintervall, och varvid den andra katoden, den andra anoden, halvledarplattan av ett joniserbart material och utläsningsarrangemanget är anordnade för detektering av strålning av en andra energi eller inom ett andra energi- intervall, där nämnda andra energi eller energiintervall är högre än nämnda första energi eller energiintervall.

17. Detektor enligt krav 15 eller 16, varvid den första och den andra katoden utgörs av en enda ledande skiva eller skikt (17).

18. Detektor enligt något av kraven 15-17, varvid strålningsingången anordnas så att strålning som har ett bredbandigt energispektrum kan införas i utrymmet, varvid kortdistanselektroner frigörs genom jonisation av strålning av lägre energi i nämnda bredbandiga strålning och långdistanselektroner frigörs genom jonisering av strålning av högre energi i nämnda bredbandiga strålning, och avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än växelverkningslängden för långdistanselektronerna, och företrädesvis kortare än några få gånger växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.

19. Förfarande för detektering av joniserande strålning i en detektor (9; 9") innefattande en första och en andra detektor- sektion, k ä n n e t e c k n a t a v stegen att: 10 15 20 25 « | - - nu 5 22 4 2 s 'IF-f 30 » a u . .o p I n » - 4 . ø n. - joniserande strålning (1) införs i ett utrymme (13) hos nämnda första detektorsektion, där nämnda utrymme är fyllt med en joniserbar gas och anordnad åtminstone delvis mellan en första katod (17) och en första anod (19; l9"), där avståndet mellan den första katoden och den första anoden är kortare än absorptionslängden för fluorescerande fotoner utsända i den joniserbara gasen efter jonisering av nämnda strålning, - den joniserbara gasen joniseras medelst nämnda strålning, - en första spänning (U1) anbringas mellan nämnda första katod och första anod för att driva elektroner skapade under jonisation av nämnda joniserbara gas mot den första anoden, - elektroner som drivs mot den första anoden detekteras medelst ett utläsningsarrangemang (19, 23; 19, 23"), - strålning införs i en halvledarplatta (25, 25") hos nämnda andra detektorsektion, där nämnda platta är gjord av ett joniserbart, halvledande material och är anordnad mellan en andra katod (21; 17) och en andra anod (23; 23"), - det joniserbara, halvledande materialet joniseras medelst nämnda strålning införd i nämnda halvledarplatta, - en andra spänning (Uz) anbringas mellan nämnda första katod och nämnda första anod för att driva elektroner skapade under jonisation av nämnda halvledande material mot den andra anoden och - elektronerna som drivs mot den andra anoden detekteras separat från detekteringen av elektroner som drivs mot den första anoden medelst nämnda utläsningsarrangemang.

20. Förfarande enligt krav 19, varvid 10 15 20 25 « - f . . - n . a » nu 522 428 31 - strålning av en första energi eller inom ett första energiintervall införs i utrymmet fyllt med en joniserbar gas och - strålning av en andra energi eller inom ett andra energiintervall införs i halvledarplattan av' ett joniserbart, halvledande material, där nämnda andra energi eller energi- intervall är högre än nämnda första energi eller energi- intervall.

21. Förfarande enligt krav 19, varvid strålningen som förs in i nämnda halvledarplatta 25 av ett joniserbart, halvledande identisk med del av strålningen införs i fyllt material är som utrymme 13, som är med en joniserbar gas, som transmitteras genom nämnda utrymme.

22. Förfarande enligt något av kraven 19-21, varvid strålning som har ett bredbandigt energispektrum införes i nämnda utrymme genom. strålningsingången, varvid kortdistanselektroner frigörs genom jonisation av strålning av lägre energi i nämnda bredbandiga strålning och långdistanselektroner frigörs genom jonisering av strålning av högre energi i nämnda bredbandiga strålning, och den första katoden och den första anoden anpassas så att avståndet dem emellan är kortare än växelverkningslängden för långdistanselektronerna, och företrädesvis kortare än några få gånger växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.

23. Detektor för detektering av joniserande strålning (9') innefattande: - en katod (17) och en anod (19), mellan vilka en spänning (UJ är anbringningsbar, 10 15 20 25 . n ø n .a 5 2 2 4 2 8 .z 32 H." - . « o n; - ett utrymme (13) kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas och anordnad åtminstone delvis mellan nämnda katod och nämnda anod, - en strålningsingång (33) anordnad så att joniserande strålning (1) kan införas i nämnda utrymme mellan nämnda katod och nämnda anod, för att jonisera den joniserbara gasen, och - ett utläsningsarrangemang (19), varvid - nämnda spänning är anbringningsbar för att driva elektroner skapade vid jonisation av nämnda joniserbara gas mot anoden och - nämnda utläsningsarrangemang är anordnat för detektering av elektroner som drivs mot anoden, k ä n n e t e c k n a t a v - att avståndet mellan katoden och anoden är kortare än absorptionslängden för fluorescerande fotoner utsända i den joniserbara gasen efter jonisering av nämnda strålning, samt av - ett scintillerande material (55) anordnat så att del av nämnda strålning införd i nämnda utrymme nämnda strålningsingång kan propagera genom nämnda utrymme, träda in i genom nämnda scintillerande material och konverteras till ljus däri och - ett ljusdetekteringsarrangemang (53) för detektering av nämnda ljus.

24. Detektor enligt krav 23, varvid strålningsingången anordnas så att strålning som har ett bredbandigt energispektrum kan införas i utrymmet, varvid kortdistanselektroner frigörs genom jonisation av strålning av lägre energi i nämnda bredbandiga strålning och långdistanselektroner frigörs genom jonisering av strålning av 10 15 20 25 . ~ c » o u . - n . nu 1 a un; 522 428 33 högre energi i nämnda bredbandiga strålning, och avståndet mellan katoden och anoden är kortare än växelverkningslängden för långdistanselektronerna, och företrädesvis kortare än några få gånger växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.

25. Detektor enligt krav 23 eller 24, ytterligare innefattande en gaslavinförstärkare för lavinförstärkning av elektroner som skapas under jonisation av nämnda joniserbara gas.

26. Detektor enligt något av kraven 23-25, varvid nämnda scintillerande material innefattar ett flertal utsträckta scintillatorelement (5) anordnade i en uppsättning.

27. Detektor enligt krav 26, varvid nämnda flertal utsträckta scintillatorelement är anordnade så att del av nämnda strålning införd j. nämnda scintillerande nmterial kommer att införas i nämnda flertal utsträckta scintillatorelement vid en respektive första ände därav, och varvid nämnda ljusdetekterings- arrangemang är anordnat vid en respektive andra ände därav.

28. Detektor enligt krav 26 eller 27, ytterligare innefattande mellanliggande barriärer (57) anordnade mellan scintillatoreelementen för att separera varje scintillator- element från intilliggande element, där nämnda nællanliggande barriärer är gjorda av ett material som absorberar nämnda del av nämnda strålning införd i nämnda scintillerande material.

29. Detektor enligt något av kraven 23-28, varvid strålningsingången anordnats så att en plan stråle kan införas i utrymmet och både utläsningsarrangemanget och ljus- detekteringsarrangemanget är anordnade så att elektroner huvudsakligen från jonisering av transversellt separerade delar av nämnda plana stråle är separat detekterbara. 10 15 20 25 u o o u o u u - - . no n o: u.. 522 428 34

30. Anordning för användning i planstråleradiografi, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en röntgenkälla, organ för att skapa en huvudsakligen plan röntgenstråle lokali- serat mellan nämnda röntgenkälla och ett föremål som skall avbildas och detektorn (9') enligt något av kraven 23-29 lokaliserad och anordnad för detektering av den plana röntgenstrålen såsom transmitterad genom eller spridd från nämnda föremål.

31. Detektor för detektering av joniserande strålning innefattande en första detektorsektion, som innefattar: - en katod (17) och en anod (19), mellan vilka en spänning (Ug är anbringningsbar, - ett utrymme (13) kapabelt att kunna fyllas med en joniserbar gas och anordnad åtminstone delvis mellan nämnda katod och nämnda anod, - en strålningsingång (33) anordnad så att joniserande strålning (1) kan införas i nämnda utrymme mellan nämnda katod och nämnda anod för att jonisera den joniserbara gasen och - ett utläsningsarrangemang (29), varvid - nämnda spänning är anbringningsbar för att driva elektroner skapade vid jonisation av nämnda joniserbara gas mot anoden och nämnda utläsningsarrangemang är anordnat för detektering av elektroner, som drivs mot anoden, k ä n n e t e c k n a t a v - att avståndet mellan katoden och anoden är kortare än absorptionslängden för fluorescerande fotoner utsända i den joniserbara gasen efter jonisering av nämnda strålning, samt av 10 15 20 25 n n n n . n | ø | > n. v: » . - - - . - nu 522 428 35 - att nämnda detektor innefattar en andra detektorsektion, som inkluderar: - ett scintillerande material, - en strålningsingång anordnad så att strålning kan införas i nämnda scintillerande nmterial och konverteras till ljus däri och - ett 1jusdetekteringsarrangemang för detektering av nämnda ljus.

32. Detektor enligt krav 31, varvid strålningsingången anordnas så att strålning som har ett bredbandigt energispektrum kan införas i utrymmet, varvid kortdistanselektroner frigörs genom jonisation av strålning av lägre energi i nämnda bredbandiga strålning och långdistanselektroner frigörs genom jonisering av strålning av högre energi i nämnda bredbandiga strålning, och avståndet mellan katoden och anoden är kortare än växelverkningslängden för långdistanselektronerna, och företrädesvis kortare än några få gånger växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.

33. Förfarande för detektering av joniserande strålning i en (9') sektion, k ä n n e t e c k n a t detektor innefattande en första och en andra detektor- a v stegen att: - joniserande strålning (1) införs i ett utrymme (13) av nämnda första detektorsektion, där nämnda utrymme är fyllt med en joniserbar gas och anordnat åtminstone delvis mellan en katod (17) och en anod (19), där avståndet mellan katoden och anoden är kortare än absorptionslängden för fluorescerande fotoner utsända i den joniserbara gasen efter jonisering av nämnda strålning, - den joniserbara gasen joniseras medelst nämnda strålning, 10 15 20 25 o o | n n. | n. | | . | ø ; n ø .- 522 428 36 - en spänning (UI) anbringas mellan nämnda katod och anod för att driva elektroner skapade vid jonisation av nämnda joniserbara gas mot anoden, - elektroner som drivs mot anoden detekteras medelst ett utläsningsarrangemang (19), - strålning införs i ett scintillerande material (55) i nämnda andra detektorsektion, - nämnda strålning införd i nämnda scintillerande material konverteras till ljus och - nämnda ljus detekteras.

34. Förfarande enligt krav 33, varvid - strålning av en första energi eller i ett första energiintervall införs i utrymmet fyllt med en joniserbar gas och - strålning av en andra energi eller i ett andra energiintervall införs i nämnda scintillerande material, där nämnda andra energi eller energiintervall är högre än nämnda första energi eller energiintervall.

35. Förfarande enligt krav 33, varvid strålningen införd i nämnda scintillerande material är identisk med del av strålningen införd i utrymmet fyllt med en joniserbar gas, som transmitteras genom nämnda utrymme.

36. Förfarande enligt krav 33, varvid - strålning som har ett bredbandigt energispektrum införes i nämnda utrymme strålningsingången, varvid kortdistanselektroner frigörs genom jonisation av strålning av genom lägre energi i nämnda bredbandiga strålning och 522 428 šfïïf-f = 37 långdistanselektroner frigörs genom jonisering av strålning av högre energi i nämnda bredbandiga strålning, och - katoden och anoden anpassas så att avståndet dem emellan är kortare än växelverkningslängden för långdistanselektronerna, och företrädesvis kortare än några få gånger växelverkningslängden för kortdistanselektronerna.