WO2014037247A1 - Radiation detector and method for producing a radiation detector - Google Patents

Radiation detector and method for producing a radiation detector Download PDF

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WO2014037247A1
WO2014037247A1 PCT/EP2013/067718 EP2013067718W WO2014037247A1 WO 2014037247 A1 WO2014037247 A1 WO 2014037247A1 EP 2013067718 W EP2013067718 W EP 2013067718W WO 2014037247 A1 WO2014037247 A1 WO 2014037247A1
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WO
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electrode
radiation
readout
substrate
radiation detector
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PCT/EP2013/067718
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reiner Franz Schulz
Francesco ARCA
Oliver Hayden
Oliver Schmidt
Sandro Francesco Tedde
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/242—Stacked detectors, e.g. for depth information

Definitions

  • the invention relates to a radiation detector for the conversion of incident radiation and a method for producing such a radiation detector.
  • Radiation detectors are known for the detection of incident radiation, for example X-ray radiation. These radiation detectors typically include an absorption layer in which the incident radiation is absorbed. The absorbed energy is converted into a form that can be used for further signal processing. One distinguishes between direct and indirect conversion.
  • the incident radiation is first converted to visible light, and then this visible light is further converted into electrical signals.
  • the incident radiation In direct conversion, on the other hand, the incident radiation directly generates charge carriers and thus a directly evaluable electrical signal.
  • layer thicknesses of the absorption layer are required for the most complete possible absorption of the incident radiation.
  • layer thicknesses of about 0.1 mm to several millimeters are possible, for example, in the medical field.
  • non-destructive are also possible he ⁇ considerably thicker layers for other applications, for example in loading rich materials testing.
  • the thickness of the absorption layer increases, however, it becomes increasingly difficult to control the incident radiation generated charge carriers from electrons and holes from the interior to the outer sides of the absorption layer to trans ⁇ portieren. Therefore, as the thickness of the absorption layer increases, the efficiency of such a radiation detector decreases.
  • the present invention provides according to one aspect ei ⁇ NEN radiation detector for converting incident radiative having a first substrate, a first readout electrode disposed on the first substrate;
  • a first absorption layer which is arranged on the first Ausle ⁇ seelektrode; a first outer electrode disposed on the first absorption layer; a second readout electrode; a second absorption ⁇ layer, which is arranged on the second readout electrode; and a second outer electrode disposed on the second absorption layer.
  • the present invention provides a method ⁇ for manufacturing a radiation detector comprising the steps of providing a first substrate; the application of a first readout electrode on a first side of the first substrate; the Aufbrin ⁇ gens a first absorption layer on the first Ausle ⁇ seelektrode; applying a first outer electrode to the first absorption layer; applying a second readout electrode on a second side of the sub ⁇ strats; applying a second absorption layer to the second readout electrode; and applying ei ⁇ ner second outer electrode to the second absorption ⁇ layer.
  • the present invention provides a method ⁇ for manufacturing a radiation detector comprising the steps of providing a first substrate; applying a first sense electrode to the first substrate; the application of a first absorption layer to the first readout electrode; On the ⁇ bringing a first outer electrode on the first Ab ⁇ sorption; the provision of a second Sub ⁇ strats; applying a second sense electrode to the second substrate; applying a second absorption layer to the second readout electrode; applying a second outer electrode to the second absorption layer; and of joining the first substrate with the first read-out electrode, the first absorption layer and the first outer electrode and the second substrate and the second read-out electrode, the second absorbent layer and the second external electric ⁇ de.
  • An idea of the present invention is to divide the radiation detector of absorption layer and the electrodes on the two outer sides of the absorption layer into a plurality of thin, superimposed radiation detectors.
  • the output signals of each of these thin detectors can be tapped and processed separately. In this way it is possible to perform the individual radiation detectors ⁇ very thin.
  • Each of these single, thin radiation detectors thus has a very good efficiency and has an excellent signal behavior.
  • a radiation detector By superimposing a plurality of thin detectors, a radiation detector can thus be created which overall has a large effective absorption thickness and is thus also suitable for very large radiation doses, in particular hard radiation.
  • the multilayer radiation detectors are suitable for a very wide range of applications.
  • a very hard radiation can be detected very well in several superposed absorption layers.
  • such a radiation detector comprising several layers can also be used for the detection of weaker radiations.
  • the radiation layers ⁇ already in the upper absorption fully captured while delivering very good signal values.
  • the first substrate is made of a flexible material.
  • the second readout electrode is arranged on the first substrate.
  • a radiation detector is obtained in which two thin absorption layers are arranged on only one common substrate are. This results in a particularly thin and efficien ⁇ th structure of radiation detector.
  • the radiation detector further comprises a second substrate, wherein the second readout electrode is angeord ⁇ net on the second substrate.
  • the second readout electrode is angeord ⁇ net on the second substrate.
  • An embodiment further comprises first Anschlußele ⁇ elements for contacting the first readout electrode and the first outer electrode, and second connection elements for contacting the second readout electrode and the second outer electrode.
  • first Anschlußele ⁇ elements for contacting the first readout electrode and the first outer electrode
  • second connection elements for contacting the second readout electrode and the second outer electrode.
  • the first Ausleseelekt ⁇ rode includes a plurality of first electrode elements and second readout electrode a plurality of second electrode elements. Each of these electrode elements can thus evaluate a portion of the radiation detector from ⁇ . Due to the separate further processing of the signals of the individual electrode elements can then evaluated the exact spatial position of the incident radiation and processed for imaging diagnostics further ⁇ .
  • the first electrode elements have a different size from the second electrode elements.
  • the relatively small electrode elements of an electric ⁇ de high spatial resolution can be achieved while the larger elements of the other electrode provide larger electrical signals.
  • the first absorption layer has absorption properties which differ from the absorption properties of the second absorption layer.
  • the differing ⁇ chen absorption layers can detect different types of radiation.
  • the detection of several different radiation energies is possible simultaneously.
  • the radiation detector further comprises a radiation filter layer.
  • This radiation filter layer can filter out part of the incident radiation and thus allow only specific radiation energies to penetrate the individual absorption layers in a targeted manner. Thus, in the individual absorption layers only specific radiation energies can be detected and evaluated.
  • the radiation filter layer is integrated in the first substrate or the second sub ⁇ strat. In this way, a Particularly efficient design with integrated Strahlungsfil ⁇ ter Mrs results.
  • the method for producing a radiation detector further comprises the steps of connecting the first readout electrode and the first outer electrode to first contactors; and connecting the second readout electrode and the second outer electrode to second contactors.
  • the signals of the individual layers of the radiation detector can lung taken out and evaluated separately ⁇ the.
  • the step of applying a first outer electrode further comprises a step of patterning the readout electrode into a plurality of first electrode elements
  • the step of applying a second readout electrode further comprises a step of patterning the readout electrode into a plurality of second electrode elements.
  • readout electrodes are created which allow a targeted spatial resolution of the incident radiation.
  • the separate spatial evaluation then allows further processing for diagnostic imaging.
  • the manufacturing method according to the invention further comprises the steps of applying a first readout layer to the first substrate, and applying a second readout ⁇ layer to the second substrate; In the step for applying the first readout electrode, the readout electrode is applied to the first readout layer (and in the step for applying the second readout electrode the readout electrode is applied to the second readout layer.)
  • the electrical signals of the readout electrodes can be applied to the edge of the readout electrode Radiation detector are passed and are then available for further processing.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cross section through a radiation detector according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a cross section through a radiation detector according to an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a cross section through a radiation detector according to a further embodiment of the invention
  • 4 shows a schematic illustration of a cross section through a radiation detector according to a further embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a schematic representation of a method for
  • Fig. 6 is a schematic representation of a further Ver ⁇ drive for producing a radiation detector according to an embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a radiation detector according to an embodiment of the present invention.
  • the radiation detector initially comprises a substrate 10.
  • This substrate 10 is preferably a material which does not absorb the radiation to be detected or at least absorbs it only to a very small extent.
  • this substrate may be a glass carrier.
  • a glass carrier For a sufficient However, such a glass carrier must also have sufficient material strength.
  • the materials used should have the lowest possible atomic number.
  • pliable Ma ⁇ terialien can be used, for example.
  • it may be a film or sheet substrate made of an organic polymer in the ⁇ sen materials.
  • Such flexible substrates 10 lead to brittle and rigid substrates to a more robust against mechanical stresses
  • a first read-out electrode On one side of the substrate 10, a first read-out electrode is arranged.
  • This readout electrode consists of an electrode 6 and a readout layer 4.
  • Each electrode element of a subarea is thus assigned a very specific spatial area of the radiation detector.
  • Radiation can be determined.
  • the radiation measured on an electrode element corresponds to one picture element (pixel).
  • the emitted amount of radiation can be accurately determined and the radiation source are tivated in reaching egg ⁇ nes predetermined desired value immediately Deak ⁇ in such a dose measuring chamber in an X-ray device.
  • this requires very rapid evaluation.
  • This requires very thin absorption layers, as can be achieved with the structure of the invention.
  • the electrode elements or the Bactekt ⁇ rode are connected to an electrically conducting structure of a readout layer 4 disposed between the electrode 6 and substrate 10th By this readout layer 4 The individual signals of the electrode are guided to the edge of Strahlungsde ⁇ tektors 6 where they may be routed via suitable contacts 12, 13 at egg ⁇ ne transmitter. 11
  • the readout layer 4 and the electrode 6 organic materials are preferably used. As a result, the required structures can be produced particularly cost-effectively. Other electrically conductive materials with the lowest possible absorption properties for the radiation to be detected are also possible.
  • the readout layer 4 and the electrode 6 are patterned by means of an etching process.
  • a first absorption layer 2 is arranged above the electrode 6, . This absorption layer 2 serves to absorb think ⁇ de radiation and to transfer the absorbed Strah ⁇ development of energy into another form of energy that can be used for signaling.
  • charge carriers in the form of electrons and holes are directly generated by the incident radiation.
  • visible light electron-hole pairs by the incident radiation are first generated and then by this light will ge ⁇ neriert.
  • the absorbent layer may for example consist of a semiconducting ⁇ termatrix, are embedded in the overall absorption of the radiation suitable for absorbent materials.
  • Absorbent materials may be, for example, inorganic quantum dots.
  • quantum dots may consist, for example, of lead sulfide (PbS) or lead tellurium (PbTe).
  • PbS lead sulfide
  • PbTe lead tellurium
  • the organic semiconductor matrix serves to transport the generated charge carriers.
  • scintillators can also be used as absorption materials. Such scintillators first convert the incident radiation into light quanta.
  • the organic semiconductor matrix serves for the conversion of the generated light quanta into electrical charge carriers and also for the transport of the charge carriers.
  • the scintillator particles have a diameter in the nanometer range. The diameter should be less than 250 nanometers, preferably even less than 50 nanometers.
  • the absorption layer of Ge ⁇ suitable absorbing grains embedded in a polymer.
  • absorption grains it is possible to use, for example, PbO, Hgl 2 , CdTe, CdSe, CZT, Pbl 2 or TIBr.
  • the polymer is only for charge carrier transport, mechanical and climatic Sta ⁇ bilmaschine.
  • an external ⁇ electrode 8 is further disposed above the absorption layer 2 . This outer electrode 8 forms the Ge ⁇ gene electrode to the readout electrode 6th
  • Electrodes 6 and 8 with the absorption layer 2 therebetween thus form a radiation detector which absorbs a portion of the incident radiation 1 and can then generate an electrical signal correlating with the incident radiation 1 between the two electrodes 6 and 8.
  • this upper radiation detector in particular the upper absorption layer 2 is so thinly ⁇ leads that part of the incident radiation 1 through the absorption layer and in addition also by the electric ⁇ 6, 8, the recording layer 4 and the substrate through 10 ⁇ can penetrate.
  • a further structure of readout electrode 7, readout layer 5, absorption layer 3 and outer electrode 9 is therefore arranged on the side of the substrate 10 facing away from the upper radiation detector.
  • the structure can, as shown in FIG. 1, be embodied analogously to the construction of the upper layers.
  • the same materials and also the same layer thickness for the absorption layer 2 can be selected for the absorption layer 3.
  • the part of the radiation 1, which penetrates the upper part of the radiation detector in the lower absorption ⁇ layer 9 completely or also only partially absorbed are the.
  • the incident radiation is to be absorbed as completely as possible by the above-described radiation detector for a diagnostic system, it is sufficient in this case to distribute the required layer thickness for the absorption layer to the two absorption layers 2 and 3.
  • the individual absorption layers in this case are therefore only half as thick as in a conventional radiation detector. These lower layer thicknesses thus lead to an improved efficiency compared to a conventional radiation detector with a large layer thickness in the absorption layer.
  • FIG. 1 shows an alternative construction of an invention shown SEN radiation detector.
  • the upper structure of substrate 10, electrode 6 with release layer 4, outer electrode 8 and Ab ⁇ sorption layer 2 corresponds substantially to the previously described structure. Under this first, upper part of the radiation detector two further, analogously built on ⁇ parts are further arranged.
  • the construction of three absorption layers with associated electrodes or substrates shown here is only to be understood as an example. In moving ⁇ cher, the construction may consist of only two parts or even four or more parts.
  • Each of these further sub-elements of the radiation detector in this case comprises a separate substrate 10a, 10b having thereon ⁇ arranged readout layer 5a, 5b, Ausleselektroden 7a, 7b, Ab ⁇ sorption layers 3a, 3b and outer electrodes 9a, 9b.
  • all sub-elements are of identical design. That is, the Absorpti ⁇ ons harshen 2, 3a, 3b are made of the same materials and are at least approximately the same thickness.
  • the readout electrodes 6, 7a, 7b are also preferably identical in this case.
  • the incident radiation 1 is then absorbed in one of the Absorpti ⁇ onstiken 2, 3a or 3b and converted into a usable electrical signal. If it is assumed that the incident radiation 1 originates from a radiation source that is theoretically assumed to be punctiform, the radiation 1 will expand slightly as it penetrates the individual layers. The resulting distortions in the case of diagnostic imaging can be compensated by the downstream processing in the evaluation unit 11.
  • the individual absorption layers 2, 3a and 3b can be further reduced in their individual layer thickness. This results in a further increase in terms of the efficiency and / or detection rate already described above.
  • the structures described so far in Figures 1 and 2 preferably have approximately the same layer thicknesses and the same materials, which leads to moving ⁇ chen absorption properties in all layers in all the absorption layers.
  • the first absorption layer 2 can be designed so that it absorbs a relatively soft kind of radiation, while a relatively harder kind of radiation penetrates this first absorption layer almost unhindered. This harder radiation mode can then be absorbed and detected in one or more further absorption layers 3, 3a, 3b. Thus, it is possible to detect several radiation energies at the same time by means of a single radiation detector.
  • the first absorption layer may be infrared light absorbie ⁇ reindeer, while X-radiation penetrates through this first absorbent layer and is detected and in a downstream absorption layer 3, 3a 3b evaluated.
  • a simultaneous detection of softer X-radiation and harder gamma radiation is possible. But the simultaneous detection of other different radiation energies is also possible.
  • FIG. 3 shows a radiation detector according to the invention, according to FIG. 1, wherein additionally a radiation filter 15 is integrated. This radiation filter 15 is able to absorb certain radiation energies almost completely, while at the same time allowing other radiation energies to penetrate almost unhindered.
  • a particularly efficient construction of a radiation detector according to the invention with radiation filter 15 can be achieved if, as shown in FIG. 3, the radiation filter is integrated in the substrate 10.
  • a radiation filter 15 described above is also possible in the alternative embodiment according to FIG. In this case, either a radiation filter 15 can be used, or alternatively also a plurality of radiation filters between the individual absorption layers 2, 3, 3a, 3b.
  • the size of the electrode surfaces 6, 7, 7a and 7b can be varied during the simultaneous evaluation of different radiation energies.
  • Figure 4 shows an example of such a variation of the electric ⁇ denificat for a radiation detector according to figure 1.
  • the energy absorbed in the upper absorption layer 2 provides radiation thereby relatively large signal values.
  • the electrode 6 can be structured relatively fine, resulting in a high resolution in the resulting image.
  • the elements of the individual electrodes at least in one direction within the electrode plane offset from one another Anlagenord ⁇ NEN.
  • the elements of the electrodes may be arranged in egg ⁇ ne direction each offset by 50% of its size.
  • the radiation detector comprises more than two readout electrodes 6, 7a and 7b, it is also possible for the individual electrode elements in the different ones
  • FIG. 5 shows the flow of a manufacturing method according to the invention for an embodiment of a lung erfindungsge ⁇ MAESSEN radiation detector.
  • a first substrate 10 is provided in step 110.
  • a first side of the substrate 10 the readout layer 4 and the electrode 6 is applied.
  • a corresponding structuring of the conductive structures is also carried out. For example, this can be achieved by a suitable etching process.
  • the electric ⁇ a first absorbent layer 2 is applied to the sixth On this first absorption layer 2, a first outer electrode 8 is further applied in step 140.
  • a second readout layer 5 and a second electrode 7 are applied to a second side of the substrate 10 opposite to the first side of the substrate 10.
  • step 120 The structuring of these ser layers is carried out analogously to step 120.
  • it ⁇ applying and patterning follows immediately after or simultaneously with the application and patterning of the first recording layer 4 and the electrode 6.
  • it can be ensured that in particular in the structuring of no damage to the absorbent layer 2 takes place.
  • a second absorption layer 3 is applied to the second readout electrode 7 and in
  • Step 170 a second outer electrode 9 applied to the second Ab ⁇ sorption layer 3.
  • FIG. 6 shows a production method for producing a radiation detector according to an alternative embodiment.
  • a first substrate 10 is first provided.
  • a first readout ⁇ layer 4 and readout electrode 6 is applied to the first substrate 10. The application and subsequent structuring takes place analogously to step 120 of the method described above.
  • a first absorption layer 2 is applied to the first readout electrode 6.
  • a first outer electrode 8 is further applied in step 240.
  • a second substrate 10a, 10b is provided.
  • step 260 on the second substrate 10a, 10b a second readout layer 5a, 5b and further interpretation ⁇ seelektroden 7a, 7b and applied at tured optionally constructive ⁇ .
  • a second absorption layer 3a, 3b is applied to the second readout electrode 7a, 7b.
  • step 280 3b ei ⁇ ne second external electrode 9a, 9b is the second absorption layer 3a applied.
  • suitable register marks can be applied to the individual elements.
  • a precise assembly of the individual layers is possible. In this way it can be ensured that the individual elements of the electrodes 6, 7a and 7b congruently or exactly come to rest on one another with the desired offset.
  • the outer electrode 8 and the first readout electrode 6 are connected to the readout layer 4 with first connection elements 12 and the second outer electrode 9, and the second readout electrode 7, 7a, 7b with the second readout layer 5, 5a, 5b are connected to second connection elements 13, 13a, 13b.
  • the electrode terminals of the individual elements of the Strah ⁇ lung detector for a separate evaluation are available.
  • the radiation detector according to the invention can thus be used for a very rapid determination of a radiation quantity. Since the individual absorption layers can be made particularly thin, thus radiation pulses of one millisecond and less can still be resolved.
  • Strahlungsde ⁇ Tektor also allows the detection of very high amounts of radiation with good efficiency. High radiation levels require an absorption layer with a high layer thickness for the detection. This high layer thickness can be subdivided with the radiation detector according to the invention into a plurality of thinner individual layers. These individual layers can then be evaluated separately. For this, the spatial resolution of the detected radiation, the electrodes 6, 7, 7a and 7b respectively patterned into individual portions and each the ⁇ ser portions is detected and evaluated separately.
  • the present invention relates to a radiation detector for converting incident radiation with improved efficiency and increased detection speed.
  • the time required for the radiation detection Absorpti ⁇ ons slaughter this is divided into a plurality of individual, thinner Absorpti ⁇ ons harshen and detected separately.
  • the He ⁇ invention also relates to a method for producing a radiation detector with improved efficiency and Detek- tion speed.

Abstract

The invention relates to a radiation detector comprising multiple individual radiation detectors arranged one above the other, each detector having a relatively thin absorption layer (2, 3). This allows the efficiency and/or detection speed to be increased in comparison to a radiation detector with a single absorption layer of a greater thickness. Either multiple individual partial radiation detectors can be stacked in parallel one above the other, or alternatively two absorption layers can be arranged on both sides of a substrate.

Description

Beschreibung description
Strahlungsdetektor und Verfahren zur Herstellung eines Radiation detector and method of making a
Strahlungsdetektors radiation detector
Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor zur Konversion einfallender Strahlung und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Strahlungsdetektors. Stand der Technik The invention relates to a radiation detector for the conversion of incident radiation and a method for producing such a radiation detector. State of the art
Zur Detektion einer einfallenden Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, sind Strahlungsdetektoren bekannt. Diese Strahlungsdetektoren umfassen typischerweise eine Absorptionsschicht in der die einfallende Strahlung absorbiert wird. Dabei wird die absorbierte Energie in eine Form umgewandelt, die zur weiteren Signalverarbeitung genutzt werden kann. Man unterscheidet dabei zwischen direkter und indirekter Konversion. Radiation detectors are known for the detection of incident radiation, for example X-ray radiation. These radiation detectors typically include an absorption layer in which the incident radiation is absorbed. The absorbed energy is converted into a form that can be used for further signal processing. One distinguishes between direct and indirect conversion.
Bei der indirekten Konversion wird die einfallende Strahlung zunächst in sichtbares Licht umgewandelt und anschließend wird dieses sichtbare Licht weiter in elektrische Signale konvertiert. Bei der direkten Konversion dagegen erzeugt die einfallende Strahlung unmittelbar Ladungsträger und somit ein direkt auswertbares elektrisches Signal. In indirect conversion, the incident radiation is first converted to visible light, and then this visible light is further converted into electrical signals. In direct conversion, on the other hand, the incident radiation directly generates charge carriers and thus a directly evaluable electrical signal.
Für eine möglichst vollständige Absorption der einfallenden Strahlung sind dabei je nach Anwendungsgebiet relativ große Schichtdicken der Absorptionsschicht erforderlich. Je nach Anwendungsfall sind beispielsweise im medizinischen Bereich Schichtdicken von ca. 0,1 mm bis mehreren Millimetern möglich. Darüber hinaus sind für andere Anwendungsfälle auch er¬ heblich größere Schichtdicken möglich, beispielsweise im Be- reich der zerstörungsfreien Materialprüfung. Depending on the field of application, relatively large layer thicknesses of the absorption layer are required for the most complete possible absorption of the incident radiation. Depending on the application, layer thicknesses of about 0.1 mm to several millimeters are possible, for example, in the medical field. In addition, non-destructive are also possible he ¬ considerably thicker layers for other applications, for example in loading rich materials testing.
Mit zunehmender Dicke der Absorptionsschicht wird es jedoch zunehmend schwieriger, die durch die einfallende Strahlung erzeugten Ladungsträger aus Elektronen und Löchern aus dem Inneren an die Außenseiten der Absorptionsschicht zu trans¬ portieren. Daher sinkt mit zunehmender Dicke der Absorptionsschicht die Effizienz eines solchen Strahlungsdetektors. As the thickness of the absorption layer increases, however, it becomes increasingly difficult to control the incident radiation generated charge carriers from electrons and holes from the interior to the outer sides of the absorption layer to trans ¬ portieren. Therefore, as the thickness of the absorption layer increases, the efficiency of such a radiation detector decreases.
Darüber hinaus steigt mit zunehmender Dicke der Absorptions¬ schicht auch die Zeit, innerhalb der nach Eintreffen einer Strahlung das elektrische Signal vollständig abgeklungen ist. Aufgrund dieser verlängerten Abklingdauer können mit zuneh- mender Schichtdicke kurze Strahlungspulse schlechter aufge¬ löst werden. In addition, increases with increasing thickness of the absorption layer ¬ also the time when the electrical signal is completely decayed within the after receipt of a radiation. Due to this prolonged decay short radiation pulses can be worse up ¬ dissolves with increasing layer thickness.
Es besteht daher ein Bedarf, nach einem Strahlungsdetektor der auch bei großen Strahlungsdosen, insbesondere bei ener- giereichen Quanten („harte Strahlung") eine möglichst gute Effizienz aufweist. There is therefore a need for a radiation detector which has the best possible efficiency even in the case of large radiation doses, in particular in the case of high-energy quanta ("hard radiation").
Darüber hinaus besteht auch ein Bedarf nach einem Strahlungsdetektor, der auch kurze Strahlungspulse gut auflösen kann. In addition, there is also a need for a radiation detector that can well resolve even short radiation pulses.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt ei¬ nen Strahlungsdetektor zur Konversion einfallender Strah- lung mit einem ersten Substrat, einer ersten Ausleseelektrode, die auf dem ersten Substrat angeordnet ist; The present invention provides according to one aspect ei ¬ NEN radiation detector for converting incident radiative having a first substrate, a first readout electrode disposed on the first substrate;
eine erste Absorptionsschicht, die auf der ersten Ausle¬ seelektrode angeordnet ist; eine erste Außenelektrode, die auf der ersten Absorptionsschicht angeordnet ist; ei- ne zweite Ausleseelektrode; eine zweite Absorptions¬ schicht, die auf der zweite Ausleseelektrode angeordnet ist; und eine zweite Außenelektrode, die auf der zweiten Absorptionsschicht angeordnet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Er¬ findung ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors mit den Schritten des Bereitstellens eines ersten Substrats; des Aufbringens einer ersten Ausleseelektrode auf eine erste Seite des ersten Substrats; des Aufbrin¬ gens einer ersten Absorptionsschicht auf die erste Ausle¬ seelektrode; des Aufbringens einer ersten Außenelektrode auf die erste Absorptionsschicht; des Aufbringens einer zweiten Ausleseelektrode auf eine zweite Seite des Sub¬ strats; des Aufbringens einer zweiten Absorptionsschicht auf die zweite Ausleseelektrode; und des Aufbringens ei¬ ner zweiten Außenelektrode auf die zweite Absorptions¬ schicht . a first absorption layer, which is arranged on the first Ausle ¬ seelektrode; a first outer electrode disposed on the first absorption layer; a second readout electrode; a second absorption ¬ layer, which is arranged on the second readout electrode; and a second outer electrode disposed on the second absorption layer. According to another aspect, the present invention provides a method ¬ for manufacturing a radiation detector comprising the steps of providing a first substrate; the application of a first readout electrode on a first side of the first substrate; the Aufbrin ¬ gens a first absorption layer on the first Ausle ¬ seelektrode; applying a first outer electrode to the first absorption layer; applying a second readout electrode on a second side of the sub ¬ strats; applying a second absorption layer to the second readout electrode; and applying ei ¬ ner second outer electrode to the second absorption ¬ layer.
Gemäß eines weiteren Aspekts schafft die vorliegende Er¬ findung ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors mit den Schritten des Bereitstellens eines ersten Substrats; des Aufbringens einer ersten Ausleseelektrode auf das erste Substrat; des Aufbringens einer ersten Ab¬ sorptionsschicht auf die erste Ausleseelektrode; des Auf¬ bringens einer ersten Außenelektrode auf die erste Ab¬ sorptionsschicht; des Bereitstellens eines zweiten Sub¬ strats; des Aufbringens einer zweiten Ausleseelektrode auf das zweite Substrat; des Aufbringens einer zweiten Absorptionsschicht auf die zweite Ausleseelektrode; des Aufbringens einer zweiten Außenelektrode auf die zweite Absorptionsschicht; und des Zusammenfügens des ersten Substrats mit der ersten Ausleseelektrode, der ersten Ab- sorptionsschicht und der ersten Außenelektrode und des zweiten Substrats und der zweiten Ausleseelektrode, der zweiten Absorptionsschicht und der zweiten Außenelektro¬ de . Vorteile der Erfindung According to another aspect, the present invention provides a method ¬ for manufacturing a radiation detector comprising the steps of providing a first substrate; applying a first sense electrode to the first substrate; the application of a first absorption layer to the first readout electrode; On the ¬ bringing a first outer electrode on the first Ab ¬ sorption; the provision of a second Sub ¬ strats; applying a second sense electrode to the second substrate; applying a second absorption layer to the second readout electrode; applying a second outer electrode to the second absorption layer; and of joining the first substrate with the first read-out electrode, the first absorption layer and the first outer electrode and the second substrate and the second read-out electrode, the second absorbent layer and the second external electric ¬ de. Advantages of the invention
Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Strahlungsdetektor aus Absorptionsschicht und den Elektroden an den beiden Außenseiten der Absorptionsschicht in mehrere dünne, übereinander liegende Strahlungsdetektoren zu unterteilen. Die Ausgangssignale jedes einzelnen dieser dünnen Detektoren können separat abgegriffen und weiter verarbeitet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die einzelnen Strahlungs¬ detektoren sehr dünn auszuführen. Jeder dieser einzelnen, dünnen Strahlungsdetektoren hat somit eine sehr gute Ef- fizienz und weist ein ausgezeichnetes Signalverhalten auf . An idea of the present invention is to divide the radiation detector of absorption layer and the electrodes on the two outer sides of the absorption layer into a plurality of thin, superimposed radiation detectors. The output signals of each of these thin detectors can be tapped and processed separately. In this way it is possible to perform the individual radiation detectors ¬ very thin. Each of these single, thin radiation detectors thus has a very good efficiency and has an excellent signal behavior.
Durch Übereinanderlegen mehrerer dünner Detektoren kann somit ein Strahlungsdetektor geschaffen werden, der ins- gesamt eine große effektive Absorptionsdicke aufweist und somit auch für sehr große Strahlungsdosen, insbesondere harte Strahlung geeignet ist. By superimposing a plurality of thin detectors, a radiation detector can thus be created which overall has a large effective absorption thickness and is thus also suitable for very large radiation doses, in particular hard radiation.
Insbesondere eignen sich solche mehrschichtigen Strah- lungsdetektoren für ein sehr breites Einsatzgebiet. Bei¬ spielsweise kann eine sehr harte Strahlung in mehreren übereinander angeordneten Absorptionsschichten sehr gut erfasst werden. Ein solcher, mehrere Schichten umfassender Strahlungsdetektor kann aber auch für die Detektion schwächer Strahlungen verwendet werden. In diesem Fall wird die Strahlung bereits in den oberen Absorptions¬ schichten vollständig erfasst und liefert dabei sehr gute Signalwerte . Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Substrat aus einem flexiblen Material hergestellt. Durch die Verwendung eines solchen flexiblen, biegsamen Materials als Substrat kann ein besonders robuster Aufbau des Strahlungsdetektors erreicht werden. Der Detektoraufbau ist somit deutlich unempfindlicher gegen mechanische Beanspruchungen als dies bei der Verwendung von spröden Materialien der Fall wäre. In particular, such multilayer radiation detectors are suitable for a very wide range of applications. In ¬ example, a very hard radiation can be detected very well in several superposed absorption layers. However, such a radiation detector comprising several layers can also be used for the detection of weaker radiations. In this case, the radiation layers ¬ already in the upper absorption fully captured while delivering very good signal values. According to one embodiment of the invention, the first substrate is made of a flexible material. By using such a flexible, flexible material as a substrate, a particularly robust construction of the radiation detector can be achieved. The detector structure is thus much less sensitive to mechanical stress than would be the case with the use of brittle materials.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Ausleseelekt- rode auf dem ersten Substrat angeordnet. Somit erhält man einen Strahlungsdetektor, bei dem zwei dünne Absorptionsschichten auf nur einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Dies führt zu einem besonders dünnen und effizien¬ ten Aufbau des Strahlungsdetektors. According to one embodiment, the second readout electrode is arranged on the first substrate. Thus, a radiation detector is obtained in which two thin absorption layers are arranged on only one common substrate are. This results in a particularly thin and efficien ¬ th structure of radiation detector.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst der Strahlungsdetektor ferner ein zweites Substrat, wobei die zweite Ausleseelektrode auf dem zweiten Substrat angeord¬ net ist. Auf diese Weise erhält man einen Aufbau eines Strahlungsdetektors, bei dem mehrere dünne Einzeldetekto¬ ren auf einfache Weise übereinander gestapelt werden kön- nen. According to an alternative embodiment, the radiation detector further comprises a second substrate, wherein the second readout electrode is angeord ¬ net on the second substrate. In this way, one obtains a construction of a radiation detector in which a plurality of thin Einzeldetekto ¬ ren be stacked in a simple manner NEN kön-.
Eine Ausführungsform umfasst ferner erste Anschlussele¬ mente zu Kontaktierung der ersten Ausleseelektrode und der ersten Außenelektrode, sowie zweite Anschlusselemente zur Kontaktierung der zweiten Ausleseelektrode und der zweiten Außenelektrode. Somit steht für jede einzelne Schicht des Strahlungsdetektors ein separater Anschluss zur Verfügung. Damit können die Signale jeder einzelnen Detektorschicht getrennt für eine Weiterverarbeitung aus- gewertet werden. An embodiment further comprises first Anschlußele ¬ elements for contacting the first readout electrode and the first outer electrode, and second connection elements for contacting the second readout electrode and the second outer electrode. Thus, a separate connection is available for each individual layer of the radiation detector. Thus, the signals of each individual detector layer can be evaluated separately for further processing.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Ausleseelekt¬ rode eine Mehrzahl von ersten Elektrodenelementen und die zweite Ausleseelektrode eine Mehrzahl von zweiten Elek- trodenelementen . Jedes einzelne dieser Elektrodenelemente kann somit einen Teilbereich des Strahlungsdetektors aus¬ werten. Durch die getrennte Weiterverarbeitung der Signale der einzelnen Elektrodenelemente kann daraufhin die genaue räumliche Position der eintreffenden Strahlung ausgewertet und für eine bildgebende Diagnostik weiter¬ verarbeitet werden. In one embodiment, the first Ausleseelekt ¬ rode includes a plurality of first electrode elements and second readout electrode a plurality of second electrode elements. Each of these electrode elements can thus evaluate a portion of the radiation detector from ¬. Due to the separate further processing of the signals of the individual electrode elements can then evaluated the exact spatial position of the incident radiation and processed for imaging diagnostics further ¬.
In einer speziellen Ausführungsform weisen die ersten Elektrodenelemente eine von den zweiten Elektrodenelemen- ten verschiedene Größe auf. Somit können einerseits durch die relativ kleinen Elektrodenelemente der einen Elektro¬ de eine hohe räumliche Auflösung erreicht werden, während die größeren Elemente der anderen Elektrode größere elektrische Signale liefern. In a specific embodiment, the first electrode elements have a different size from the second electrode elements. Thus, on the one hand by the relatively small electrode elements of an electric ¬ de high spatial resolution can be achieved while the larger elements of the other electrode provide larger electrical signals.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Absorptions- schicht Absorptionseigenschaften auf, die sich von den Absorptionseigenschaften der zweiten Absorptionsschicht unterscheiden. Auf diese Weise können die unterschiedli¬ chen Absorptionsschichten verschiedenartigen Strahlungen detektieren. Somit ist mit einem einzigen Gesamtaufbau die Detektion mehrerer verschiedener Strahlungsenergien gleichzeitig möglich. According to one embodiment, the first absorption layer has absorption properties which differ from the absorption properties of the second absorption layer. In this way the differing ¬ chen absorption layers can detect different types of radiation. Thus, with a single overall design, the detection of several different radiation energies is possible simultaneously.
In einer Ausführungsform umfasst der Strahlungsdetektor ferner eine Strahlungsfilterschicht. Diese Strahlungsfil- terschicht kann einen Teil der einfallenden Strahlung ausfiltern und somit gezielt nur spezielle Strahlungs¬ energien an die einzelnen Absorptionsschichten eindringen lassen. Somit können in den einzelnen Absorptionsschichten ganz gezielt nur bestimmte Strahlungsenergien erfasst und ausgewertet werden. In an embodiment, the radiation detector further comprises a radiation filter layer. This radiation filter layer can filter out part of the incident radiation and thus allow only specific radiation energies to penetrate the individual absorption layers in a targeted manner. Thus, in the individual absorption layers only specific radiation energies can be detected and evaluated.
In einer speziellen Ausführungsform ist die Strahlungsfilterschicht in das erste Substrat oder das zweite Sub¬ strat integriert. Auf diese Weise ergibt sich ein beson- ders effizienter Aufbau mit integrierter Strahlungsfil¬ terschicht . In a specific embodiment, the radiation filter layer is integrated in the first substrate or the second sub ¬ strat. In this way, a Particularly efficient design with integrated Strahlungsfil ¬ terschicht results.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors ferner die Schritte des Verbindens der ersten Ausleseelektrode und der ersten Außenelektrode mit ersten Anschlusselementen; und dem Verbinden der zweiten Ausleseelektrode und der zweiten Außenelektrode mit zweiten Anschlusselementen. Somit können die Signale der einzelnen Schichten aus dem Strah- lungsdetektor herausgeführt und separat ausgewertet wer¬ den . Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt zum Aufbringen einer ersten Außenelektrode ferner einen Schritt zum Strukturieren der Ausleseelektrode in eine Mehrzahl von ersten Elektrodenelementen und der Schritt zum Aufbringen einer zweiten Ausleseelektrode umfasst ferner einen Schritt zum Strukturieren der Ausleseelektrode in eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenelementen. In one embodiment, the method for producing a radiation detector further comprises the steps of connecting the first readout electrode and the first outer electrode to first contactors; and connecting the second readout electrode and the second outer electrode to second contactors. Thus, the signals of the individual layers of the radiation detector can lung taken out and evaluated separately ¬ the. According to another embodiment, the step of applying a first outer electrode further comprises a step of patterning the readout electrode into a plurality of first electrode elements, and the step of applying a second readout electrode further comprises a step of patterning the readout electrode into a plurality of second electrode elements.
Somit werden Ausleseelektroden geschaffen, die eine gezielte räumliche Auflösung der einfallenden Strahlung er- möglichen. Die getrennte räumliche Auswertung ermöglicht daraufhin eine Weiterverarbeitung für bildgebende Diagnostik. Thus, readout electrodes are created which allow a targeted spatial resolution of the incident radiation. The separate spatial evaluation then allows further processing for diagnostic imaging.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das er- findungsgemäße Herstellungsverfahren ferner die Schritte des Aufbringens einer ersten Ausleseschicht auf das erste Substrat, und des Aufbringens einer zweiten Auslese¬ schicht auf das zweite Substrat; wobei in dem Schritt zum Aufbringen der ersten Ausleseelektrode die Ausleseelekt- rode auf die erste Ausleseschicht (aufgebracht wird; und in dem Schritt zum Aufbringen der zweiten Ausleseelektrode die Ausleseelektrode auf die zweite Ausleseschicht aufgebracht wird. Somit können die elektrischen Signale der Ausleseelektroden an den Rand des Strahlungsdetektors geleitet werden und stehen daraufhin für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung. According to one embodiment of the invention, the manufacturing method according to the invention further comprises the steps of applying a first readout layer to the first substrate, and applying a second readout ¬ layer to the second substrate; In the step for applying the first readout electrode, the readout electrode is applied to the first readout layer (and in the step for applying the second readout electrode the readout electrode is applied to the second readout layer.) Thus, the electrical signals of the readout electrodes can be applied to the edge of the readout electrode Radiation detector are passed and are then available for further processing.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Strahlungsdetektor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Strahlungsdetektor gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a cross section through a radiation detector according to an embodiment of the invention; Figure 2 is a schematic representation of a cross section through a radiation detector according to an alternative embodiment of the invention.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Strahlungsdetektor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Strahlungsdetektor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 3 shows a schematic illustration of a cross section through a radiation detector according to a further embodiment of the invention; 4 shows a schematic illustration of a cross section through a radiation detector according to a further embodiment of the invention;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Fig. 5 is a schematic representation of a method for
Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einer Production of a radiation detector according to a
Ausführungsform der Erfindung; und Embodiment of the invention; and
Fig. 6 eine schematische Darstellung für ein weiteres Ver¬ fahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 is a schematic representation of a further Ver ¬ drive for producing a radiation detector according to an embodiment of the invention.
Die im Folgenden verwendete Richtungsterminologie, das heißt Begriffe wie „links", „rechts", „oben", „unten", „darüber", „dahinter" und dergleichen dient lediglich dem besseren Ver- ständnis der Zeichnungen. Dies soll in keinem Fall eine Be¬ schränkung der Allgemeinheit darstellen. Gleiche Bezugszei¬ chen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleichwirkende Komponenten. Die in den Figuren dargestellten Zeichnungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendiger- weise maßstabsgetreu abgebildet. The directional terminology used below, that is, terms such as "left,""right,""top,""bottom,""above,""behind," and the like, are merely illustrative of the drawings. This should be a Be ¬ restriction of the general public in any case. Like reference numerals generally designate like or equivalent components. The drawings shown in the figures are not necessarily drawn to scale for reasons of clarity.
Figur 1 zeigt einen Strahlungsdetektor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Strahlungsdetektor umfasst dabei zunächst ein Substrat 10. Bei diesem Substrat 10 handelt es sich vorzugsweise um ein Material, welches die zu detektierende Strahlung nicht oder zumindest nur in sehr geringem Maße absorbiert. Beispielsweise kann es sich bei diesem Substrat um einen Glasträger handeln. Für eine ausrei- chende Stabilität muss ein solcher Glasträger jedoch auch eine hinreichende Materialstärke besitzen. Figure 1 shows a radiation detector according to an embodiment of the present invention. In this case, the radiation detector initially comprises a substrate 10. This substrate 10 is preferably a material which does not absorb the radiation to be detected or at least absorbs it only to a very small extent. For example, this substrate may be a glass carrier. For a sufficient However, such a glass carrier must also have sufficient material strength.
Ferner sind für das Substrat 10 auch andere Materialien mög- lieh. Vorzugsweise sollten die verwendeten Materialien eine möglichst geringe Kernladungszahl besitzen. Zur Erhöhung der Robustheit können beispielsweise auch flexible, biegsame Ma¬ terialien eingesetzt werden. Beispielsweise kann es bei die¬ sen Materialien um eine Folie oder ein bahnförmiges Substrat aus einem organischen Polymer handeln. Solche flexiblen Substrate 10 führen gegenüber spröden und starren Substraten zu einem gegenüber mechanischen Beanspruchungen robusteren Furthermore, other materials are possible for the substrate 10. Preferably, the materials used should have the lowest possible atomic number. To increase the robustness and flexible, pliable Ma ¬ terialien can be used, for example. For example, it may be a film or sheet substrate made of an organic polymer in the ¬ sen materials. Such flexible substrates 10 lead to brittle and rigid substrates to a more robust against mechanical stresses
Strahlungsdetektor . Auf einer Seite des Substrats 10 ist eine erste Ausleseelekt¬ rode angeordnet. Diese Ausleseelektrode besteht aus einer Elektrode 6 und einer Ausleseschicht 4. Für eine bildgebende Diagnostik ist dabei die Elektrode 6 in mehrere elektrisch voneinander getrennte Teilbereiche unterteilt. Jedem Elektro- denelement eines Teilbereichs ist somit ein ganz bestimmter räumlicher Bereich des Strahlungsdetektors zugeordnet. Somit kann nicht nur über die Intensität eines gemessenen Signals die Strahlungsstärke, sondern darüber hinaus auch noch durch die Zuordnung eines Signals zu einem ganz bestimmten Elements der Elektrode 6 die räumliche Position der eintreffendenRadiation detector. On one side of the substrate 10, a first read-out electrode is arranged. This readout electrode consists of an electrode 6 and a readout layer 4. For an imaging diagnostic while the electrode 6 is divided into a plurality of electrically separate subregions. Each electrode element of a subarea is thus assigned a very specific spatial area of the radiation detector. Thus, not only on the intensity of a measured signal, the radiation intensity, but also by the assignment of a signal to a very specific element of the electrode 6, the spatial position of the incoming
Strahlung bestimmt werden. Im Falle einer optischen Darstellung und der gemessene Strahlungswert entspricht somit die an einem Elektrodenelement gemessene Strahlung einem Bildelement (Pixel) . Radiation can be determined. In the case of an optical representation and the measured radiation value, therefore, the radiation measured on an electrode element corresponds to one picture element (pixel).
Sollte andererseits lediglich die gesamte in den Strahlungs¬ detektor eintreffende Strahlung bestimmt werden, ohne dass dabei eine detaillierte räumliche Zuordnung erforderlich ist, so kann eine Unterteilung der Elektrode 6 in mehrere Einzel- elemente entfallen und die Elektrode 6 kann ganzflächig aus¬ geführt sein. Eventuell kann in diesem Fall auch die Auslese¬ schicht 4 entfallen, da keine einzelnen Teilbereiche separat nach außen geleitet werden müssen. Dies kann insbesondere im Fall von sogenannten Dosismesskammern vorteilhaft sein. Bei solchen Dosismesskammern handelt es sich um sehr dünne Strahlungsdetektoren, bei denen nur ein sehr geringer Teil der einfallenden Strahlung 1 absorbiert wird und daraufhin die erfasste Strahlungsmenge (Dosis) der einfallenden Strahlung 1 ermittelt wird. Der größte Teil der Strahlung 1 durchdringt den Strahlungsdetektor ungehindert und steht daraufhin für weitere Analyse- oder Diagnosemög- lichkeiten zur Verfügung. Beispielsweise kann in einer solchen Dosismesskammer in einem Röntgengerät die emittierte Strahlungsmenge genau bestimmt werden und beim Erreichen ei¬ nes vorgegebenen Sollwerts die Strahlungsquelle sofort deak¬ tiviert werden. Hierfür ist jedoch eine sehr rasche Auswer- tung erforderlich. Dies bedingt sehr dünne Absorptionsschichten, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Aufbau erreicht werden können . If on the other hand, only the entire incident in the radiation ¬ detector radiation are determined without doing a detailed spatial mapping is required, then a division of the electrode 6 into several individual elements can be omitted, and the electrode 6 can be performed over the whole area from ¬. Possibly, in this case, the readout ¬ layer 4 omitted, since no individual subregions must be routed separately to the outside. This may be advantageous, in particular in the case of so-called dose measuring chambers. Such dose measuring chambers are very thin radiation detectors in which only a very small part of the incident radiation 1 is absorbed and then the detected radiation quantity (dose) of the incident radiation 1 is determined. Most of the radiation 1 passes through the radiation detector unhindered and is then available for further analysis or diagnostic possibilities. For example, the emitted amount of radiation can be accurately determined and the radiation source are tivated in reaching egg ¬ nes predetermined desired value immediately Deak ¬ in such a dose measuring chamber in an X-ray device. However, this requires very rapid evaluation. This requires very thin absorption layers, as can be achieved with the structure of the invention.
Um die von der Elektrode 6 erfassten Signale für eine Weiter- Verarbeitung außerhalb des Strahlungsdetektors zur Verfügung zu stellen, sind die Elektrodenelemente oder die Gesamtelekt¬ rode mit einer elektrisch leitenden Struktur einer Ausleseschicht 4 verbunden, die zwischen Elektrode 6 und Substrat 10 angeordnet ist. Durch diese Ausleseschicht 4 werden die ein- zelnen Signale der Elektrode 6 an den Rand des Strahlungsde¬ tektors geführt, wo sie über geeignete Kontakte 12, 13 an ei¬ ne Auswerteelektronik 11 geleitet werden können. In order to provide the captured by the electrode 6 signals for further processing outside of the radiation detector is available, the electrode elements or the Gesamtelekt ¬ rode are connected to an electrically conducting structure of a readout layer 4 disposed between the electrode 6 and substrate 10th By this readout layer 4 The individual signals of the electrode are guided to the edge of Strahlungsde ¬ tektors 6 where they may be routed via suitable contacts 12, 13 at egg ¬ ne transmitter. 11
Für den Aufbau der Ausleseschicht 4 und der Elektrode 6 kom- men bevorzugt organische Materialien zum Einsatz. Hierdurch lassen sich die erforderlichen Strukturen besonders kostengünstig herstellen. Andere elektrisch leitfähigen Materialien mit möglichst geringen Absorptionseigenschaften für die zu detektierende Strahlung sind ebenso möglich. Vorzugsweise werden die Ausleseschicht 4 und die Elektrode 6 mittels eines Ätzverfahrens dabei strukturiert. Oberhalb der Elektrode 6 ist eine erste Absorptionsschicht 2 angeordnet. Diese Absorptionsschicht 2 dient dazu, einfallen¬ de Strahlung zu absorbieren und dabei die absorbierte Strah¬ lungsenergie in eine andere Energieform zu überführen, die für eine Signalgebung genutzt werden kann. Im Falle einer Direktwandlung werden dabei durch die einfallende Strahlung unmittelbar Ladungsträger in Form von Elektronen und Löchern generiert. Im Falle einer indirekten Wandlung kann durch die einfallende Strahlung zunächst sichtbares Licht erzeugt wer- den und daraufhin durch dieses Licht Elektronen-Lochpaare ge¬ neriert werden. For the construction of the readout layer 4 and the electrode 6, organic materials are preferably used. As a result, the required structures can be produced particularly cost-effectively. Other electrically conductive materials with the lowest possible absorption properties for the radiation to be detected are also possible. Preferably, the readout layer 4 and the electrode 6 are patterned by means of an etching process. Above the electrode 6, a first absorption layer 2 is arranged. This absorption layer 2 serves to absorb think ¬ de radiation and to transfer the absorbed Strah ¬ development of energy into another form of energy that can be used for signaling. In the case of a direct conversion, charge carriers in the form of electrons and holes are directly generated by the incident radiation. In the case of an indirect conversion visible light electron-hole pairs, by the incident radiation are first generated and then by this light will ge ¬ neriert.
Die Absorptionsschicht kann beispielsweise aus einer Halblei¬ termatrix bestehen, in die zur Absorption der Strahlung ge- eignete Absorptionsmaterialien eingebettet sind. Bei diesenThe absorbent layer may for example consist of a semiconducting ¬ termatrix, are embedded in the overall absorption of the radiation suitable for absorbent materials. In these
Absorptionsmaterialien kann es sich beispielsweise um anorganische Quantenpunkte handeln. Solche Quantenpunkte können beispielsweise aus Bleisulfid (PbS) oder Blei-Tellur (PbTe) bestehen. In diesem Fall dient die organische Halbleitermat- rix zum Transport der generierten Ladungsträger. Absorbent materials may be, for example, inorganic quantum dots. Such quantum dots may consist, for example, of lead sulfide (PbS) or lead tellurium (PbTe). In this case, the organic semiconductor matrix serves to transport the generated charge carriers.
Alternativ können als Absorptionsmaterialien auch Szintilla- toren verwendet werden. Solche Szintillatoren wandeln zunächst die einfallende Strahlung in Lichtquanten um. In die- sem Fall dient die organische Halbleitermatrix zur Konversion der erzeugten Lichtquanten in elektrische Ladungsträger und weiterhin auch zum Transport der Ladungsträger. Vorzugsweise besitzen die Szintillatorpartikel einen Durchmesser im Nano- meterbereich . Der Durchmesser sollte kleiner als 250 Nanome- ter sein, vorzugsweise sogar kleiner als 50 Nanometer. Alternatively, scintillators can also be used as absorption materials. Such scintillators first convert the incident radiation into light quanta. In this case, the organic semiconductor matrix serves for the conversion of the generated light quanta into electrical charge carriers and also for the transport of the charge carriers. Preferably, the scintillator particles have a diameter in the nanometer range. The diameter should be less than 250 nanometers, preferably even less than 50 nanometers.
Weiterhin ist es auch möglich, die Absorptionsschicht aus ge¬ eigneten Absorptionskörnern herzustellen, die in einem Polymer eingebettet sind. Als Absorptionskörner können beispiels- weise PbO, Hgl2, CdTe, CdSe, CZT, Pbl2 oder TIBr verwendet werden. In diesem Fall dient das Polymer lediglich zum Ladungsträgertransport, zur mechanischen und klimatischen Sta¬ bilisierung . Oberhalb der Absorptionsschicht 2 ist weiterhin eine Außen¬ elektrode 8 angeordnet. Diese Außenelektrode 8 bildet die Ge¬ genelektrode zu der Ausleseelektrode 6. Furthermore, it is also possible to prepare the absorption layer of Ge ¬ suitable absorbing grains embedded in a polymer. As absorption grains, it is possible to use, for example, PbO, Hgl 2 , CdTe, CdSe, CZT, Pbl 2 or TIBr. In this case, the polymer is only for charge carrier transport, mechanical and climatic Sta ¬ bilisierung. Above the absorption layer 2 is an external ¬ electrode 8 is further disposed. This outer electrode 8 forms the Ge ¬ gene electrode to the readout electrode 6th
Durch den oben beschriebenen Strahlungsdetektor aus den By the radiation detector described above from the
Elektroden 6 und 8 mit der dazwischen befindlichen Absorptionsschicht 2 wird somit ein Strahlungsdetektor gebildet, der einen Teil der einfallenden Strahlung 1 absorbiert und dar- aufhin ein zur einfallenden Strahlung 1 korrelierendes elektrisches Signal zwischen den beiden Elektroden 6 und 8 erzeugen kann. Dieser obere Strahlungsdetektor, insbesondere die obere Absorptionsschicht 2 ist dabei jedoch so dünn ausge¬ führt, dass ein Teil der einfallenden Strahlung 1 durch die Absorptionsschicht und darüber hinaus auch durch die Elektro¬ den 6, 8, die Ausleseschicht 4 und das Substrat 10 hindurch¬ dringen kann. Electrodes 6 and 8 with the absorption layer 2 therebetween thus form a radiation detector which absorbs a portion of the incident radiation 1 and can then generate an electrical signal correlating with the incident radiation 1 between the two electrodes 6 and 8. However, this upper radiation detector, in particular the upper absorption layer 2 is so thinly ¬ leads that part of the incident radiation 1 through the absorption layer and in addition also by the electric ¬ 6, 8, the recording layer 4 and the substrate through 10 ¬ can penetrate.
Zur weiteren Erfassung in der Strahlung 1 ist daher auf der dem oberen Strahlungsdetektor abgewandten Seite des Substrats 10 ein weiterer Aufbau aus Ausleseelektrode 7, Ausleseschicht 5, Absorptionsschicht 3 und Außenelektrode 9 angeordnet. Der Aufbau kann dabei, wie in Figur 1 dargestellt, analog zum Aufbau der oberen Schichten ausgeführt sein. Insbesondere können für die Absorptionsschicht 3 die gleichen Materialien und auch die gleiche Schichtdicke für die Absorptionsschicht 2 gewählt werden. Auch die Größe und die Strukturierung der Elektrodenelemente 7 im Falle einer Unterteilung der Elektro¬ de 7 in mehrere Teilbereiche kann der Strukturierung der Elektrode 6 entsprechen. For further detection in the radiation 1, a further structure of readout electrode 7, readout layer 5, absorption layer 3 and outer electrode 9 is therefore arranged on the side of the substrate 10 facing away from the upper radiation detector. The structure can, as shown in FIG. 1, be embodied analogously to the construction of the upper layers. In particular, the same materials and also the same layer thickness for the absorption layer 2 can be selected for the absorption layer 3. Also, the size and structure of the electrode elements 7 in the case of a subdivision of the electric ¬ en 7 into several sections, the patterning of the electrode 6, respectively.
Somit kann der Teil der Strahlung 1, der den oberen Teil des Strahlungsdetektors durchdringt in der unteren Absorptions¬ schicht 9 ganz oder ebenfalls nur teilweise absorbiert wer- den. Thus, the part of the radiation 1, which penetrates the upper part of the radiation detector in the lower absorption ¬ layer 9 completely or also only partially absorbed are the.
Im Falle einer oben beschriebenen Dosismesskammer soll durch beide Absorptionsschichten 2 und 3 jeweils nur ein sehr ge- ringer Teil der eintreffenden Strahlung 1 absorbiert werden, während ein Großteil der Strahlung 1 den Strahlungsdetektor vollständig durchdringen sollte. Somit werden beide Absorpti¬ onsschichten 2 und 3 sehr dünn ausgeführt. Dieser dünne Auf- bau der beiden Absorptionsschichten 2 und 3 führt dazu, dass nach Absorption eines Teils der eintreffenden Strahlung die erzeugten Ladungsträger in den Absorptionsschichten sehr schnell „abgesaugt" werden und damit ein erzeugtes Signal be¬ sonders rasch abklingt. Hierdurch wird die Auflösung sehr kurzer Strahlungsimpulse möglich. In the case of a dose measuring chamber described above, only a very large amount is to be absorbed by both absorption layers 2 and 3. Part of the incoming radiation 1 are absorbed, while a large part of the radiation 1 should completely penetrate the radiation detector. Thus, both Absorpti ¬ onsschichten 2 and 3 are made very thin. This thin-up construction of the two absorption layers 2 and 3 causes the charge carriers generated are "sucked" into the absorbent layers very rapidly upon absorption of a part of the incoming radiation, and thus a generated signal be ¬ Sonders rapidly decays. In this way, the resolution is very short radiation pulses possible.
Soll durch den oben beschriebenen Strahlungsdetektor für ein Diagnosesystem die einfallende Strahlung möglichst vollständig absorbiert werden, so ist es in diesem Fall ausreichend, die erforderliche Schichtdicke für die Absorptionsschicht auf die beiden Absorptionsschichten 2 und 3 zu verteilen. Die einzelnen Absorptionsschichten sind in diesem Fall daher nur halb so dick als bei einem konventionellen Strahlungsdetektor. Diese geringeren Schichtdicken führen somit zu einer verbesserten Effizienz im Vergleich zu einem konventionellen Strahlungsdetektor mit großer Schichtdicke in der Absorptionsschicht . If the incident radiation is to be absorbed as completely as possible by the above-described radiation detector for a diagnostic system, it is sufficient in this case to distribute the required layer thickness for the absorption layer to the two absorption layers 2 and 3. The individual absorption layers in this case are therefore only half as thick as in a conventional radiation detector. These lower layer thicknesses thus lead to an improved efficiency compared to a conventional radiation detector with a large layer thickness in the absorption layer.
Die Anschlüsse der beiden Elektrodenpaare des oberen und des unteren Teilbereichs des zuvor beschriebenen Strahlungsdetektors werden dabei getrennt nach außen geführt. Das Signal zwischen der oberen Elektrode 8 und der unteren Elektrode 6 mit der Ausleseschicht 4 wird dabei über die Anschlüsse 12 bereitgestellt. Das Signal der hinteren Außenelektrode 9 und der entsprechenden Elektrode 7 mit der Ausleseschicht 5 wird dabei über die Anschlüsse 13 bereitgestellt. Die beiden Sig¬ nale können daher getrennt einer Auswerteelektronik 11 zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. Figur 2 zeigt einen alternativen Aufbau eines erfindungsgemä¬ ßen Strahlungsdetektors. Der obere Aufbau aus Substrat 10, Elektrode 6 mit Auslöseschicht 4, Außenelektrode 8 und Ab¬ sorptionsschicht 2 entspricht dabei im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Aufbau. Unter diesen ersten, oberen Teil des Strahlungsdetektors sind weiterhin zwei weitere, analog auf¬ gebaute Teile angeordnet. Der hier dargestellte Aufbau aus drei Absorptionsschichten mit dazugehörigen Elektroden oder Substraten ist dabei nur beispielhaft zu verstehen. In glei¬ cher Weise kann der Aufbau auch nur zwei Teilen bestehen oder aber auch aus vier oder mehr Teilen. The connections of the two electrode pairs of the upper and the lower portion of the radiation detector described above are thereby guided separately to the outside. The signal between the upper electrode 8 and the lower electrode 6 with the readout layer 4 is thereby provided via the terminals 12. The signal of the rear outer electrode 9 and the corresponding electrode 7 with the readout layer 5 is provided via the terminals 13. The two-dimensional Sig ¬ 11 may be provided for further processing, therefore, separated evaluation electronics. Figure 2 shows an alternative construction of an invention shown SEN radiation detector. The upper structure of substrate 10, electrode 6 with release layer 4, outer electrode 8 and Ab ¬ sorption layer 2 corresponds substantially to the previously described structure. Under this first, upper part of the radiation detector two further, analogously built on ¬ parts are further arranged. The construction of three absorption layers with associated electrodes or substrates shown here is only to be understood as an example. In moving ¬ cher, the construction may consist of only two parts or even four or more parts.
Jeder dieser weiteren Teilelemente des Strahlungsdetektors umfasst dabei ein eigenes Substrat 10a, 10b mit darauf ange¬ ordneter Ausleseschicht 5a, 5b, Ausleselektroden 7a, 7b, Ab¬ sorptionsschichten 3a, 3b und Außenelektroden 9a, 9b. Each of these further sub-elements of the radiation detector in this case comprises a separate substrate 10a, 10b having thereon ¬ arranged readout layer 5a, 5b, Ausleselektroden 7a, 7b, Ab ¬ sorption layers 3a, 3b and outer electrodes 9a, 9b.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind dabei alle Teilelemente gleichartig ausgeführt. Das heißt, die Absorpti¬ onsschichten 2, 3a, 3b bestehen aus gleichen Materialien und sind zumindest annähernd gleich dick. Auch die Ausleseelekt¬ roden 6, 7a, 7b sind in diesem Falle vorzugsweise identisch ausgeführt . In accordance with an embodiment of the invention, all sub-elements are of identical design. That is, the Absorpti ¬ onsschichten 2, 3a, 3b are made of the same materials and are at least approximately the same thickness. The readout electrodes 6, 7a, 7b are also preferably identical in this case.
Die einfallende Strahlung 1 wird dabei in einer der Absorpti¬ onsschichten 2, 3a oder 3b absorbiert und in ein verwertbares elektrisches Signal umgewandelt. Wird angenommen, dass die eintreffende Strahlung 1 von einer theoretisch als punktförmig anzunehmenden Strahlungsquelle stammt, so wird sich die Strahlung 1 beim Durchdringen der einzelnen Schichten geringfügig aufweiten. Die dabei entstehenden Verzerrungen im Falle einer bildgebenden Diagnostik können dabei durch die nachgeschaltete Verarbeitung in der Auswerteeinheit 11 kompensiert werden . The incident radiation 1 is then absorbed in one of the Absorpti ¬ onsschichten 2, 3a or 3b and converted into a usable electrical signal. If it is assumed that the incident radiation 1 originates from a radiation source that is theoretically assumed to be punctiform, the radiation 1 will expand slightly as it penetrates the individual layers. The resulting distortions in the case of diagnostic imaging can be compensated by the downstream processing in the evaluation unit 11.
Durch die Verwendung von drei oder mehr getrennten Absorptionsschichten können die einzelnen Absorptionsschichten 2, 3a und 3b noch weiter in ihrer einzelnen Schichtdicke verringert werden. Somit ergibt sich eine weitere Steigerung bezüglich der oben bereits beschriebenen Effizienz und/oder Detektions- geschwindigkeit . Die bisher beschriebenen Aufbauten in den Figuren 1 und 2 besitzen vorzugsweise in allen Absorptionsschichten annähernd gleiche Schichtdicken und gleiche Materialien, was zu glei¬ chen Absorptionseigenschaften in allen Schichten führt. Dar- über hinaus ist es auch möglich, die einzelnen Teilelemente des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors unterschiedlich aus zuführen . By using three or more separate absorption layers, the individual absorption layers 2, 3a and 3b can be further reduced in their individual layer thickness. This results in a further increase in terms of the efficiency and / or detection rate already described above. The structures described so far in Figures 1 and 2 preferably have approximately the same layer thicknesses and the same materials, which leads to moving ¬ chen absorption properties in all layers in all the absorption layers. In addition, it is also possible to perform the individual sub-elements of the radiation detector according to the invention differently.
Beispielsweise ist es möglich, die Absorptionseigenschaften der einzelnen Absorptionsschichten 2, 3, 3a, 3b zu variieren und somit in den einzelnen Absorptionsschichten unterschiedliche Strahlungsenergien zu erfassen. So kann beispielsweise die erste Absorptionsschicht 2 so ausgeführt sein, dass sie eine relativ weiche Strahlungsart absorbiert, während eine relativ härtere Strahlungsart diese erste Absorptionsschicht nahezu ungehindert durchdringt. Diese härtere Strahlungsart kann dann in einer oder auch mehreren weiteren Absorptionsschichten 3, 3a, 3b absorbiert und erfasst werden. Somit ist es möglich, mittels eines einzigen Strahlungsdetektors mehre- re Strahlungsenergien zeitgleich zu erfassen. Beispielsweise kann die erste Absorptionsschicht infrarotes Licht absorbie¬ ren, während Röntgenstrahlung diese erste Absorptionsschicht durchdringt und in einer nachgeschalteten Absorptionsschicht 3, 3a, 3b erfasst und ausgewertet wird. Ebenso ist auch eine gleichzeitige Erfassung von weicherer Röntgenstrahlung und härterer Gammastrahlung möglich. Aber auch die gleichzeitige Erfassung anderer unterschiedlicher Strahlungsenergien ist ebenso möglich. Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor, gemäß Figur 1, wobei zusätzlich ein Strahlungsfilter 15 integriert ist. Dieser Strahlungsfilter 15 ist in der Lage, bestimmte Strahlungsenergien nahezu vollständig zu absorbieren, während er gleichzeitig andere Strahlungsenergien nahezu un- gehindert durchdringen lässt. Wird ein solcher Strahlungsfil¬ ter 15 zwischen zwei Absorptionsschichten 2, 3, 3a, 3b angeordnet, so kann damit gewährleistet werden, dass nur die Strahlung, für die der Strahlungsfilter 15 durchlässig ist, die darunter liegenden Absorptionsschichten erreicht. Insbesondere mit der oben beschriebenen getrennten Auswertung unterschiedlicher Strahlungsenergien kann somit sichergestellt werden, dass nur die gewünschten Strahlungsenergien die unte- ren Absorptionsschichten 3, 3a, 3b erreichen. For example, it is possible to vary the absorption properties of the individual absorption layers 2, 3, 3a, 3b and thus to detect different radiation energies in the individual absorption layers. Thus, for example, the first absorption layer 2 can be designed so that it absorbs a relatively soft kind of radiation, while a relatively harder kind of radiation penetrates this first absorption layer almost unhindered. This harder radiation mode can then be absorbed and detected in one or more further absorption layers 3, 3a, 3b. Thus, it is possible to detect several radiation energies at the same time by means of a single radiation detector. For example, the first absorption layer may be infrared light absorbie ¬ reindeer, while X-radiation penetrates through this first absorbent layer and is detected and in a downstream absorption layer 3, 3a 3b evaluated. Likewise, a simultaneous detection of softer X-radiation and harder gamma radiation is possible. But the simultaneous detection of other different radiation energies is also possible. FIG. 3 shows a radiation detector according to the invention, according to FIG. 1, wherein additionally a radiation filter 15 is integrated. This radiation filter 15 is able to absorb certain radiation energies almost completely, while at the same time allowing other radiation energies to penetrate almost unhindered. If such a radiation filter 15 is arranged between two absorption layers 2, 3, 3a, 3b, then it can be ensured that only the radiation for which the radiation filter 15 is permeable, reached the underlying absorption layers. In particular, with the separate evaluation of different radiation energies described above, it can thus be ensured that only the desired radiation energies reach the lower absorption layers 3, 3a, 3b.
Ein besonders effizienter Aufbau eines erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors mit Strahlungsfilter 15 kann erreicht werden, wenn, wie in Figur 3 dargestellt, der Strahlungsfil- ter in das Substrat 10 integriert ist. A particularly efficient construction of a radiation detector according to the invention with radiation filter 15 can be achieved if, as shown in FIG. 3, the radiation filter is integrated in the substrate 10.
Der oben beschriebene Einsatz eines Strahlungsfilters 15 ist in der alternativen Ausführungsform nach Figur 2 ebenso möglich. Dabei kann entweder ein Strahlungsfilter 15 eingesetzt werden, oder alternativ auch mehrere Strahlungsfilter zwischen den einzelnen Absorptionsschichten 2, 3, 3a, 3b. The use of a radiation filter 15 described above is also possible in the alternative embodiment according to FIG. In this case, either a radiation filter 15 can be used, or alternatively also a plurality of radiation filters between the individual absorption layers 2, 3, 3a, 3b.
Bei der Auswertung unterschiedlicher Strahlungsenergien in den einzelnen Absorptionsschichten ist dabei zu beobachten, dass die unterschiedlichen Strahlungsenergien bei gleicherWhen evaluating different radiation energies in the individual absorption layers, it can be observed that the different radiation energies are the same
Fläche unterschiedliche Amplituden im Signalverlauf ergeben. Um diesem Phänomen entgegenzutreten, können bei der gleichzeitigen Auswertung unterschiedlicher Strahlungsenergien die Größe der Elektrodenflächen 6, 7, 7a und 7b variiert werden. Figur 4 zeigt beispielhaft eine solche Variation der Elektro¬ dengröße für einen Strahlungsdetektor nach Figur 1. Die in der oberen Absorptionsschicht 2 absorbierte Strahlung liefert dabei relativ große Signalwerte. Somit kann die Elektrode 6 relativ fein strukturiert werden, was zu einer hohen Auflö- sung in dem daraus resultierenden Bild führt. Surface different amplitudes in the waveform result. In order to counteract this phenomenon, the size of the electrode surfaces 6, 7, 7a and 7b can be varied during the simultaneous evaluation of different radiation energies. Figure 4 shows an example of such a variation of the electric ¬ dengröße for a radiation detector according to figure 1. The energy absorbed in the upper absorption layer 2 provides radiation thereby relatively large signal values. Thus, the electrode 6 can be structured relatively fine, resulting in a high resolution in the resulting image.
Die in der unteren Absorptionsschicht 3 absorbierte härtere Strahlung liefert meist schwächere Signalwerte. Daher ist die Fläche der einzelnen Elektrodenelemente vergrößert. Somit er- hält man ausreichend gute Signalpegel. Dafür sinkt die räum¬ liche Auflösung in dem resultierenden Bild. Analog zu der Variation der Größe der Elektrodenelemente 6 und 7 in der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist eine Variation der Elektrodenelemente 6, 7a und 7b gemäß einer Ausführung nach Figur 2 ebenso möglich. The harder radiation absorbed in the lower absorption layer 3 usually yields weaker signal values. Therefore, the area of the individual electrode elements is increased. Thus one obtains sufficiently good signal levels. For this, the cavities ¬ Liche resolution decreases in the resulting image. Analogous to the variation of the size of the electrode elements 6 and 7 in the embodiment shown in Figure 3, a variation of the electrode elements 6, 7a and 7b according to an embodiment of Figure 2 is also possible.
Darüber hinaus ist es auch möglich, auch bei Auswertung gleichartiger Strahlung in allen Absorptionsschichten 2, 3, 3a, 3b nicht nur, wie in den Figuren dargestellt, alle Ele¬ mente der Elektroden 6, 7, 7a oder 7b deckungsgleich überein- ander anzuordnen. Alternativ ist es ebenso möglich, die Elemente der einzelnen Elektroden zumindest in einer Richtung innerhalb der Elektrodenebene versetzt gegeneinander anzuord¬ nen. Beispielsweise können die Elemente der Elektroden in ei¬ ne Richtung jeweils um 50 % ihrer Größe versetzt angeordnet werden. Mit Hilfe einer nachgeschalteten Prozessierung in der Auswerteeinheit 11 ist es daraufhin möglich, eine Verbesse¬ rung der räumlichen Auflösung zu erzielen. Umfasst der Strahlungsdetektor dabei, wie in Figur 2 dargestellt, mehr als zwei Ausleseelektroden 6, 7a und 7b, so ist es auch möglich, die einzelnen Elektrodenelemente in den unterschiedlichenIn addition, it is also possible, even when evaluating similar radiation in all the absorbent layers 2, 3, 3a, 3b not only as shown in the figures, all Ele ¬ elements of the electrodes 6, 7, 7a or to arrange 7b congruently above the other. Alternatively, it is also possible to the elements of the individual electrodes at least in one direction within the electrode plane offset from one another anzuord ¬ NEN. For example, the elements of the electrodes may be arranged in egg ¬ ne direction each offset by 50% of its size. Using a downstream processing in the evaluation unit 11 it is then possible to achieve been an improvement ¬ tion of the spatial resolution. If, as shown in FIG. 2, the radiation detector comprises more than two readout electrodes 6, 7a and 7b, it is also possible for the individual electrode elements in the different ones
Schichten in unterschiedlichen Raumrichtungen gegeneinander versetzt anzuordnen. Layers arranged in different spatial directions offset from each other.
Figur 5 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Herstel- lungsverfahrens für eine Ausführungsform eines erfindungsge¬ mäßen Strahlungsdetektors. Dabei wird zunächst in Schritt 110 ein erstes Substrat 10 bereitgestellt. In Schritt 120 wird auch eine erste Seite des Substrats 10 die Ausleseschicht 4 und die Elektrode 6 aufgebracht. Dabei wird auch eine ent- sprechende Strukturierung der leitfähigen Strukturen durchgeführt. Beispielsweise kann dies durch einen geeigneten Ätzvorgang erzielt werden. In Schritt 130 wird auf die Elektro¬ den 6 eine erste Absorptionsschicht 2 aufgebracht. Auf diese erste Absorptionsschicht 2 wird weiterhin in Schritt 140 eine erste Außenelektrode 8 aufgebracht. In Schritt 150 wird auf eine zweite Seite des Substrats 10, die der ersten Seite des Substrats 10 gegenüberliegt, eine zweite Ausleseschicht 5 und eine zweite Elektrode 7 aufgebracht. Die Strukturierung die- ser Schichten erfolgt analog zu Schritt 120. Vorzugsweise er¬ folgt das Aufbringen und Strukturieren unmittelbar nach oder zeitgleich mit dem Aufbringen und Strukturieren der ersten Ausleseschicht 4 und der Elektrode 6. Somit kann sicherge- stellt werden, dass insbesondere bei der Strukturierung keine Beschädigung der Absorptionsschicht 2 erfolgt. Figure 5 shows the flow of a manufacturing method according to the invention for an embodiment of a lung erfindungsge ¬ MAESSEN radiation detector. Initially, a first substrate 10 is provided in step 110. In step 120, a first side of the substrate 10, the readout layer 4 and the electrode 6 is applied. In this case, a corresponding structuring of the conductive structures is also carried out. For example, this can be achieved by a suitable etching process. In step 130, the electric ¬ a first absorbent layer 2 is applied to the sixth On this first absorption layer 2, a first outer electrode 8 is further applied in step 140. In step 150, a second readout layer 5 and a second electrode 7 are applied to a second side of the substrate 10 opposite to the first side of the substrate 10. The structuring of these ser layers is carried out analogously to step 120. Preferably, it ¬ applying and patterning follows immediately after or simultaneously with the application and patterning of the first recording layer 4 and the electrode 6. Thus it can be ensured that in particular in the structuring of no damage to the absorbent layer 2 takes place.
Weiterhin wird in Schritt 160 eine zweite Absorptionsschicht 3 auf die zweiten Ausleseelektrode 7 aufgebracht und in Furthermore, in step 160, a second absorption layer 3 is applied to the second readout electrode 7 and in
Schritt 170 eine zweite Außenelektrode 9 auf die zweite Ab¬ sorptionsschicht 3 aufgebracht. Step 170, a second outer electrode 9 applied to the second Ab ¬ sorption layer 3.
Figur 6 zeigt ein Herstellungsverfahren für eine Herstellung eines Strahlungsdetektors gemäß einer alternativen Ausfüh- rungsform. In Schritt 210 wird zunächst ein erstes Substrat 10 bereitgestellt. Im Schritt 220 wird eine erste Auslese¬ schicht 4 und Ausleseelektrode 6 auf das erste Substrat 10 aufgebracht. Das Aufbringen und anschließende Strukturieren erfolgt analog zu Schritt 120 des oben beschriebenen Verfah- rens . In einem Schritt 230 wird auf die erste Ausleseelektro¬ de 6 eine erste Absorptionsschicht 2 aufgebracht. Auf diese erste Absorptionsschicht 2 wird weiterhin in Schritt 240 eine erste Außenelektrode 8 aufgebracht. Weiterhin wird in Schritt 250 ein zweites Substrat 10a, 10b bereitgestellt. In Schritt 260 wird auf das zweite Substrat 10a, 10b eine zweite Ausleseschicht 5a, 5b und weitere Ausle¬ seelektroden 7a, 7b aufgebracht und bei gegebenenfalls struk¬ turiert . FIG. 6 shows a production method for producing a radiation detector according to an alternative embodiment. In step 210, a first substrate 10 is first provided. In step 220, a first readout ¬ layer 4 and readout electrode 6 is applied to the first substrate 10. The application and subsequent structuring takes place analogously to step 120 of the method described above. In a step 230, a first absorption layer 2 is applied to the first readout electrode 6. On this first absorption layer 2, a first outer electrode 8 is further applied in step 240. Furthermore, in step 250, a second substrate 10a, 10b is provided. In step 260 on the second substrate 10a, 10b, a second readout layer 5a, 5b and further interpretation ¬ seelektroden 7a, 7b and applied at tured optionally constructive ¬.
Ferner wird in Schritt 270 auf die zweite Ausleseelektrode 7a, 7b eine zweite Absorptionsschicht 3a, 3b aufgebracht. In Schritt 280 wird auf die zweite Absorptionsschicht 3a, 3b ei¬ ne zweite Außenelektrode 9a, 9b aufgebracht. Anschließend wird das erste Substrat 10 mit der ersten Ausleseelektrode 6 der ersten Absorptionsschicht 2 und der ersten Außenelektrode 8 mit dem zweiten Substrat 10a, 10b und den darauf angeordne¬ ten Elementen zusammengefügt. Für ein möglichst deckungsgleiches Aufeinanderlegen der einzelnen Substrate 10, 10a, 10b mit den jeweiligen Detektions- elementen können auf den einzelnen Elementen jeweils geeigne- te Registermarken aufgebracht werden. Somit ist ein präzises Zusammenfügen der einzelnen Schichten möglich. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die einzelnen Elemente der Elekt¬ roden 6, 7a und 7b deckungsgleich oder genau mit dem gewünschten Versatz aufeinander zu liegen kommen. Further, in step 270, a second absorption layer 3a, 3b is applied to the second readout electrode 7a, 7b. In step 280 3b ei ¬ ne second external electrode 9a, 9b is the second absorption layer 3a applied. Subsequently, the first substrate 10 with the first read-out electrode 6 of the first absorption layer 2 and the first external electrode 8 with the second substrate 10a, 10b, and joined together to arrange thereon ¬ th elements. For a most congruent arrangement of the individual substrates 10, 10a, 10b with the respective detection elements, suitable register marks can be applied to the individual elements. Thus, a precise assembly of the individual layers is possible. In this way it can be ensured that the individual elements of the electrodes 6, 7a and 7b congruently or exactly come to rest on one another with the desired offset.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, auf das aufwändige Positionieren der einzelnen Elemente zu verzichten. Der in diesem Fall entstehende zufällige Versatz der einzelnen Elemente der Elektroden 6, 7a und 7b untereinander kann dabei später durch die angeschlossene Auswerteelektronik 11 bestimmt und kompensiert werden. Somit ist eine sehr kostengünstige Her¬ stellung eines mehrschichtigen Strahlungsdetektors möglich. Alternatively, it is also possible to dispense with the time-consuming positioning of the individual elements. The random offset of the individual elements of the electrodes 6, 7a and 7b with one another in this case can later be determined and compensated for by the connected evaluation electronics 11. Thus, a very inexpensive Her ¬ position of a multilayered radiation detector is possible.
Für die Verwendung der oben beschriebenen Strahlungsdetekto- ren ist es besonders vorteilhaft, wenn die Außenelektrode 8 und die erste Ausleseelektrode 6 mit der Ausleseschicht 4 mit ersten Anschlusselementen 12 verbunden werden und die zweite Außenelektrode 9, sowie die zweite Ausleseelektrode 7, 7a, 7b mit der zweiten Ausleseschicht 5, 5a, 5b mit zweiten An- Schlusselementen 13, 13a, 13b verbunden werden. Somit stehen die Elektrodenanschlüsse der einzelnen Elemente des Strah¬ lungsdetektors für eine separate Auswertung zur Verfügung. For the use of the radiation detectors described above, it is particularly advantageous if the outer electrode 8 and the first readout electrode 6 are connected to the readout layer 4 with first connection elements 12 and the second outer electrode 9, and the second readout electrode 7, 7a, 7b with the second readout layer 5, 5a, 5b are connected to second connection elements 13, 13a, 13b. Thus, the electrode terminals of the individual elements of the Strah ¬ lung detector for a separate evaluation are available.
Der erfindungsgemäße Strahlungsdetektor kann somit für eine sehr schnelle Ermittlung einer Strahlungsmenge eingesetzt werden. Da die einzelnen Absorptionsschichten besonders dünn ausgeführt werden können, können somit Strahlungsimpulse von einer Millisekunde und weniger noch aufgelöst werden. Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemäße Strahlungsde¬ tektor auch die Detektion sehr hoher Strahlungsmengen mit guter Effizienz. Hohe Strahlungsmengen erfordern für die Detektion eine Absorptionsschicht mit einer hohen Schichtdicke. Diese hohe Schichtdicke kann mit dem erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor in mehrere dünnere Einzelschichten unterteilt werden. Diese Einzelschichten können daraufhin separat ausgewertet werden. Für die räumliche Auflösung der detektierten Strahlung werden dabei die Elektroden 6, 7, 7a und 7b jeweils in einzelne Teilbereiche strukturiert und jeder einzelne die¬ ser Teilbereiche wird separat erfasst und ausgewertet. The radiation detector according to the invention can thus be used for a very rapid determination of a radiation quantity. Since the individual absorption layers can be made particularly thin, thus radiation pulses of one millisecond and less can still be resolved. In addition, the invention Strahlungsde ¬ Tektor also allows the detection of very high amounts of radiation with good efficiency. High radiation levels require an absorption layer with a high layer thickness for the detection. This high layer thickness can be subdivided with the radiation detector according to the invention into a plurality of thinner individual layers. These individual layers can then be evaluated separately. For this, the spatial resolution of the detected radiation, the electrodes 6, 7, 7a and 7b respectively patterned into individual portions and each the ¬ ser portions is detected and evaluated separately.
Zusammenfassung Summary
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Strahlungsdetektor zur Konversion einfallender Strahlung mit verbesserter Effizienz und erhöhter Detektionsgeschwindig- keit. Die für die Strahlungsdetektion erforderliche Absorpti¬ onsschicht wird hierzu in mehrere einzelne, dünnere Absorpti¬ onsschichten unterteilt und jeweils separat erfasst. Die Er¬ findung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors mit verbesserter Effizienz und Detek- tionsgeschwindigkeit . In summary, the present invention relates to a radiation detector for converting incident radiation with improved efficiency and increased detection speed. The time required for the radiation detection Absorpti ¬ onsschicht this is divided into a plurality of individual, thinner Absorpti ¬ onsschichten and detected separately. The He ¬ invention also relates to a method for producing a radiation detector with improved efficiency and Detek- tion speed.

Claims

Strahlungsdetektor zur Konversion einfallender Strahlung, umfassend Radiation detector for converting incident radiation, comprising
ein erstes Substrat (10); a first substrate (10);
eine erste Ausleseelektrode (6), die auf dem ersten Sub¬ strat (10) angeordnet ist; a first read-out electrode (6) disposed on the first sub ¬ strat (10);
eine erste Absorptionsschicht (2), die auf der ersten Ausleseelektrode (6) angeordnet ist; a first absorption layer (2) disposed on the first readout electrode (6);
eine erste Außenelektrode (8), die auf der ersten Ab¬ sorptionsschicht (2) angeordnet ist; a first outer electrode (8) disposed on the first absorption layer (2);
eine zweite Ausleseelektrode (7, 7a, 7b); a second sense electrode (7, 7a, 7b);
eine zweite Absorptionsschicht (3, 3a, 3b) , die auf der zweiten Ausleseelektrode (7, 7a, 7b) angeordnet ist; a second absorption layer (3, 3a, 3b) disposed on the second readout electrode (7, 7a, 7b);
eine zweite Außenelektrode (9, 9a, 9b), die auf der zweiten Absorptionsschicht (3, 3a, 3b) angeordnet ist. a second outer electrode (9, 9a, 9b) disposed on the second absorption layer (3, 3a, 3b).
Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat (10) aus einem flexiblem Material hergestellt ist. A radiation detector according to claim 1, wherein the first substrate (10) is made of a flexible material.
Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Ausleseelektrode (7) auf dem ersten Substrat (10) angeordnet ist. A radiation detector according to claim 1 or 2, wherein the second sense electrode (7) is disposed on the first substrate (10).
Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein zweites Substrat (10a, 10b), wobei die zweite Ausleseelektrode (3a, 3b) auf dem zweiten Substrat (10a, 10b) angeordnet ist. A radiation detector according to claim 1 or 2, further comprising a second substrate (10a, 10b), said second readout electrode (3a, 3b) being disposed on said second substrate (10a, 10b).
Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend erste Anschlusselemente (12) zur Kon- taktierung der ersten Ausleseelektrode (6) und der ers¬ ten Außenelektrode (8); und zweiten AnschlusselementeThe radiation detector according to any one of claims 1 to 4, further comprising first connection elements (12) for con- clocking of the first read-out electrode (6) and the ers ¬ th external electrode (8); and second connection elements
(13, 13a, 13b) zur Kontaktierung der zweiten Ausleseelektrode (7, 7a, 7b) und der zweiten Außenelektrode(13, 13a, 13b) for contacting the second readout electrode (7, 7a, 7b) and the second outer electrode
(9) . (9).
6. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 wobei die erste Ausleseelektrode (6) eine Mehrzahl von ersten Elektrodenelementen umfasst; und wobei die zweite Ausleseelektrode (7, 7a, 7b) eine Mehrzahl von zweiten Elektrodenelementen umfasst. A radiation detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the first sense electrode (6) comprises a plurality of first electrode elements; and wherein the second sense electrode (7, 7a, 7b) comprises a plurality of second electrode elements.
7. Strahlungsdetektor nach Anspruch 6, wobei die Mehrzahl von ersten Elektrodenelementen eine von der Mehrzahl von zweiten Elektrodenelementen verschiedene Größe aufweist. 7. The radiation detector of claim 6, wherein the plurality of first electrode elements has a size different from the plurality of second electrode elements.
8. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Absorptionsschicht (2) Absorptionseigen¬ schaften aufweist, die sich von den Absorptionseigenschaften der zweiten Absorptionsschicht (3, 3a, 3b) un¬ terscheiden . 8. Radiation detector according to one of claims 1 to 7, wherein the first absorption layer (2) has Absorptionsseigen ¬ properties that differ from the absorption properties of the second absorption layer (3, 3a, 3b) un ¬ .
9. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. radiation detector according to one of claims 1 to 8,
ferner umfassend eine Strahlungsfilterschicht (15).  further comprising a radiation filter layer (15).
10. Strahlungsdetektor nach Anspruch 9, wobei die Strahlungsfilterschicht (15) in das erste Substrat (10) oder das zweite Substrat (10a, 10b) integriert ist. 10. A radiation detector according to claim 9, wherein the radiation filter layer (15) in the first substrate (10) or the second substrate (10 a, 10 b) is integrated.
11. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors mit den Schritten: 11. A method of manufacturing a radiation detector comprising the steps of:
Bereitstellen (110) eines ersten Substrats (10);  Providing (110) a first substrate (10);
Aufbringen (120) einer ersten Ausleseelektrode (6) auf eine erste Seite des ersten Substrats (10);  Applying (120) a first sense electrode (6) to a first side of the first substrate (10);
Aufbringen (130) einer ersten Absorptionsschicht (2) auf die erste Ausleseelektrode (6);  Applying (130) a first absorption layer (2) to the first readout electrode (6);
Aufbringen (140) einer ersten Außenelektrode (8) auf die erste Absorptionsschicht (2);  Applying (140) a first outer electrode (8) to the first absorption layer (2);
Aufbringen (150) einer zweiten Ausleseelektrode (7) auf eine zweite Seite des Substrats (10);  Applying (150) a second sense electrode (7) to a second side of the substrate (10);
Aufbringen (160) einer zweiten Absorptionsschicht (3) die auf die zweiten Ausleseelektrode (7); und  Applying (160) a second absorption layer (3) to the second readout electrode (7); and
Aufbringen (170) einer zweiten Außenelektrode (9) auf die zweiten Absorptionsschicht (3) . Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors mit den Schritten: Applying (170) a second outer electrode (9) to the second absorption layer (3). Method for producing a radiation detector with the steps:
Bereitstellen (210) eines ersten Substrats (10);  Providing (210) a first substrate (10);
Aufbringen (220) einer ersten Ausleseelektrode (6) auf das erste Substrats (10); Applying (220) a first sense electrode (6) to the first substrate (10);
Aufbringen (230) einer ersten Absorptionsschicht (2) auf die erste Ausleseelektrode (6);  Applying (230) a first absorption layer (2) to the first readout electrode (6);
Aufbringen (240) einer ersten Außenelektrode (8) auf die erste Absorptionsschicht (2);  Applying (240) a first outer electrode (8) to the first absorption layer (2);
Bereitstellen (250) eines zweiten Substrats (10a, 10b); Aufbringen (260) einer zweiten Ausleseelektrode (7a, 7b) auf das zweite Substrat (10a, 10b);  Providing (250) a second substrate (10a, 10b); Applying (260) a second sense electrode (7a, 7b) to the second substrate (10a, 10b);
Aufbringen (270) einer zweiten Absorptionsschicht (3a, 3b) auf die zweiten Ausleseelektrode (7a, 7b) ;  Applying (270) a second absorption layer (3a, 3b) to the second readout electrode (7a, 7b);
Aufbringen (280) einer zweiten Außenelektrode (9a, 9b) auf die zweiten Absorptionsschicht (3a, 3b) ; und Applying (280) a second outer electrode (9a, 9b) to the second absorption layer (3a, 3b); and
Zusammenfügen (290) des ersten Substrats (10) mit der ersten Ausleseelektrode (6), der ersten Absorptions¬ schicht (2) und der ersten Außenelektrode (8) und des zweiten Substrats (10a, 10b) mit der zweiten Auslese¬ elektrode (7a, 7b) , der zweiten Absorptionsschicht (3a, 3b) und der zweiten Außenelektrode (9a, 9b) . Assembling (290) the first substrate (10) with the first read-out electrode (6), the first absorption ¬ layer (2) and the first outer electrode (8) and the second substrate (10a, 10b) (having the second readout ¬ electrode 7a , 7b), the second absorption layer (3a, 3b) and the second outer electrode (9a, 9b).
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend die Schritte: A method of manufacturing a radiation detector according to claim 11 or 12, further comprising the steps of:
Verbinden der ersten Ausleseelektrode (6) und der ersten Außenelektrode (8) mit ersten Anschlusselementen (12); und Connecting the first readout electrode (6) and the first outer electrode (8) to first connection elements (12); and
Verbinden der zweiten Ausleseelektrode (7, 7a, 7b) und der zweiten Außenelektrode (9) mit zweiten Anschlussele¬ menten (13, 13a, 13b) . Connecting the second readout electrode (7, 7a, 7b) and the second outer electrode (9) with second Anschlußele ¬ elements (13, 13a, 13b).
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Schritt (120, 220) zum Aufbringen einer ersten Ausleseelektrode (6) ferner einen Schritt zum Strukturieren der Ausleseelekt- rode in eine Mehrzahl von ersten Elektrodenelementen (6) umfasst; und der Schritt (150, 260) zum Aufbringen einer zweiten Ausleseelektrode ferner einen Schritt zum Strukturieren der Ausleseelektrode in eine Mehrzahl von zwei¬ ten Elektrodenelementen (7) umfasst. A method of manufacturing a radiation detector according to any one of claims 11 to 13, wherein the step (120, 220) of applying a first readout electrode (6) further comprises a step of structuring the readout selections rode into a plurality of first electrode elements (6); and the step (150, 260) for applying a second readout electrode further comprises a step for patterning the readout electrode in a plurality of two ¬ th electrode elements (7).
Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors nach Anspruch 14, mit den Schritten A method of manufacturing a radiation detector according to claim 14, comprising the steps
Aufbringen einer ersten Ausleseschicht (4) auf das erste Substrat (10), und  Applying a first readout layer (4) to the first substrate (10), and
Aufbringen einer zweiten Ausleseschicht (5a, 5b) auf das zweite Substrat (10a, 10b); wobei  Applying a second readout layer (5a, 5b) to the second substrate (10a, 10b); in which
in dem Schritt (120, 220) zum Aufbringen der ersten Ausleseelektrode (4) die Ausleseelektrode (4) auf die erste Ausleseschicht (4) aufgebracht wird; und in the step (120, 220) for applying the first readout electrode (4), the readout electrode (4) is applied to the first readout layer (4); and
in dem Schritt (150, 260) zum Aufbringen der zweiten Ausleseelektrode (5a, 5b) die Ausleseelektrode (7a, 7b) auf die zweite Ausleseschicht (5a, 5b) aufgebracht wird. in the step (150, 260) for applying the second readout electrode (5a, 5b), the readout electrode (7a, 7b) is applied to the second readout layer (5a, 5b).
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