DE19914217A1 - Operating X-ray beam detector includes forming light pulse on scintillator layer using light source - Google Patents

Operating X-ray beam detector includes forming light pulse on scintillator layer using light source

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DE19914217A1
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Thomas Schirl
Hartmut Sklebitz
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    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20184—Detector read-out circuitry, e.g. for clearing of traps, compensating for traps or compensating for direct hits
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    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays

Abstract

Process for operating an X-ray beam detector (8) having an amorphous silicon pixel matrix (12), a scintillator layer (10) and a light source comprises reading off the pixel matrix after removing the X-ray image, forming a light pulse on the scintillator layer using the light source, and exciting the charge carrier recombination to reduce the luminescence of the scintillator layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Rönt­ genstrahlendetektors mit einer Pixelmatrix aus amorphem Sili­ zium, einer bezogen auf die einfallende Röntgenstrahlung vor der Prixelmatrix angeordneten Szintillatorschicht und einer dahinter angeordneten flächenhaften Lichtquelle.The invention relates to a method for operating an X-ray gene radiation detector with a pixel matrix made of amorphous silicon zium, one based on the incident X-rays the Prixelmatrix arranged scintillator layer and one planar light source arranged behind it.

Derartige großflächige Röntgenstrahlendetektoren, häufig auch Röntgenpanels genannt, kommen bekanntermaßen bei Röntgenein­ richtungen zum Einsatz und dienen dazu, Strahlungsbilder ei­ nes Untersuchungsobjekts, in der Regel eines Patienten, im Rahmen einer zumeist medizinischen Untersuchung oder Therapie aufzunehmen. Mittels des Bildaufnahmesystems, zudem auch der Röntgenstrahlendetektor gehört, werden von der das Untersu­ chungsobjekt durchdringenden Röntgenstrahlung Bilder erzeugt, die beispielsweise an einem Monitor ausgegeben werden. Zur Umwandlung der auf den Röntgenstrahlendetektor einfallenden Röntgenstrahlung in sichtbare Strahlung dient eine vorge­ schaltete Szintillatorschicht, die von dieser erzeugte sicht­ bare Strahlung trifft dann auf die Halbleiterschicht aus amorphem Silizium und generiert in den dort ausgebildeten Bildpixeln Ladungen, die von einer nachgeschalteten Ausle­ seelektronik ausgelesen werden. Die hinter der Halbleiter­ schicht angeordnete flächenhafte Lichtquelle dient zum Rück­ setzen der einzelnen Pixel der Pixelmatrix im Rahmen der Vor­ bereitung des Röntgenstrahlendetektors für eine zu erfolgende Bildaufnahme. Das von der flächenhaften Lichtquelle, bei der es sich in der Regel um ein Diodenarray handelt, erzeugte Licht durchdringt die Halbleiterschicht und kann so auf die vorderseitig ausgebildeten Pixel einwirken und diese auf ein gemeinsames Ladungsniveau bringen. Such large-area X-ray detectors, often also X-ray panels are known to come from X-rays directions for use and serve to radiation images object, usually a patient, in the As part of a mostly medical examination or therapy to record. Using the image acquisition system, also the X-ray detector are heard, from which the Untersu X-rays penetrating the object, which are output on a monitor, for example. For Conversion of the incident on the X-ray detector X-rays in visible radiation serve a pre switched scintillator layer, the view generated by this Bare radiation then strikes the semiconductor layer amorphous silicon and generated in those trained there Image pixel charges from a downstream Ausle be read out. The behind the semiconductor layered light source serves for the back set the individual pixels of the pixel matrix as part of the pre preparation of the x-ray detector for one to be carried out Image acquisition. That from the areal light source at which it is usually a diode array Light penetrates the semiconductor layer and can thus on the act on the front formed pixels and these on bring common charge level.  

Bei Untersuchungen hat es sich nun herausgestellt, daß die mit dem Halbleiterpanel optisch gekoppelte Szintillator­ schicht ein Nachleuchtverhalten zeigt, welches sich nachtei­ lig auf die Bildaufnahme auswirken kann, sowohl im Durch­ leuchtungsmodus, wenn pro Sekunde viele Bilder akquiriert werden, wie auch im Einzelbildmodus. Den Grund hierfür lie­ fern die physikalischen Vorgänge, die bei Einfallen eines Röntgenquants im Szintillator ablaufen. Die Emission von Licht aus einem Röntgenszintillator geschieht dadurch, daß durch ein Röntgenquant ein Elektron des Szintillatormaterials aus dem Valenzband in das Leitungsband angehoben wird. Beim Zurückfallen dieses Elektrons in ein Rekombinationszentrum im Valenzband wird Licht einer vom energetischen Abstand des Va­ lenzbands und des Leitungsbands bestimmten Wellenlänge emit­ tiert. Da dieser Prozeß ohne äußere Einwirkung abläuft, nennt man ihn Spontan-Emission. Es fallen jedoch nicht alle in das Leitungsband angehobenen Elektronen unmittelbar in valenz­ bandseitige Rekombinationszentren. Vielmehr wird ein hinrei­ chender Teil in der Bandlücke zwischen dem Leitungs- und dem Valenzband vorhandenen Haftstellen, sogenannten Traps gefan­ gen, in denen sich Elektronen eine Zeit lang aufhalten kön­ nen. Solche Haftstellen oder Traps sind unvermeidbar und stellen Energiezustände innerhalb der Bandlücke dar, die bei­ spielsweise von Gitterfehlern des Szintillatorkristalls oder aber Verunreinigungen und Ähnlichem verursacht werden. Norma­ lerweise rekombinieren in Traps befindliche Ladungsträger in der Folgezeit, wobei dies jedoch lange Zeit in Anspruch neh­ men kann. Diese quasi ungesteuerte Rekombination, die auch dann statt findet, wenn die Pixelmatrix bereits ausgelesen ist und ein zweites Bild aufgenommen wird, verursacht, daß im nachfolgend aufgenommenen Bild sogenannte Nachbilder oder Bildartefakte des vorher aufgenommenen Bildes, z. B. in Form der Umrisse der früher aufgenommenen Struktur sichtbar werden können.In investigations, it has now been found that the scintillator optically coupled to the semiconductor panel layer shows an afterglow behavior, which adversely affects itself lig can affect the image acquisition, both in the through lighting mode when many images are acquired per second as in single image mode. The reason for this lies far the physical processes that occur when an X-ray quanta run off in the scintillator. The emission of Light from an X-ray scintillator happens in that an electron of the scintillator material through an X-ray quantum is raised from the valence band into the conduction band. At the This electron falls back into a recombination center in the Valence band becomes light one from the energetic distance of the Va lenzbands and the conduction band certain wavelength emit animals. Since this process takes place without external influence, calls you give him spontaneous emission. However, not all fall into that Conduction band of raised electrons immediately in valence band-side recombination centers. Rather, one is thrilled corresponding part in the band gap between the line and the Valence band caught traps in which electrons can stay for a while nen. Such traps or traps are inevitable and represent energy states within the band gap that at example of lattice defects of the scintillator crystal or but pollution and the like are caused. Norma Usually, charge carriers located in traps recombine in the subsequent period, but this takes a long time men can. This quasi uncontrolled recombination that too then takes place when the pixel matrix has already been read out and a second picture is taken, causing the subsequently captured image so-called afterimages or Image artifacts of the previously captured image, e.g. B. in the form the outlines of the previously recorded structure become visible can.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wie dieses Nachleuchten verringert und die Bild­ qualität von nacheinander aufgenommenen Bildern verbessert werden kann.The invention is therefore based on the problem of a method indicate how this afterglow diminishes and the image  Improved the quality of pictures taken in succession can be.

Zur Lösung dieses Problems ist ein Verfahren der eingangs ge­ nannten Art vorgesehen, bei dem erfindungsgemäß nach erfolg­ ter Aufnahme eines Röntgenbildes die Pixelmatrix ausgelesen und anschließend wenigstens ein auf die Szintillatorschicht wirkender Lichtpuls mittels der Lichtquelle gegeben wird, mittels welchem zur Verringerung eines Nachleuchtens der Szintillatorschicht eine stimulierte Ladungsträgerrekombina­ tion angeregt wird.To solve this problem is a method of the beginning named type provided in the invention according to success ter pixel of an x-ray image read out and then at least one on the scintillator layer acting light pulse is given by the light source, by means of which to reduce afterglow of the Scintillator layer a stimulated charge recombination tion is stimulated.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das Licht der flächenhaften Lichtquelle, die eigentlich zum Rücksetzen der Pixelmatrix vorgesehen ist, in der Lage ist, die in Traps ge­ fangenen Elektronen zur Rekombination anzuregen. Dieser Ef­ fekt wird fotostimulierte Lumineszenz genannt. Die Stimulati­ on erfolgt durch das einwirkende Licht der Lichtquelle, was dazu führt, daß die Elektronen aus den Haftstellen gehoben werden und nachfolgend mit den Löchern im Valenzband rekombi­ nieren. Die Energiezustände in der Bandlücke, also die Haft­ stellen, werden gezielt entladen, sodaß ein Großteil der hier ungewollt gefangenen Elektronen stimuliert und gezielt rekom­ binieren, wodurch eine unkontrollierte, zu einem unbestimmba­ ren Zeitpunkt auftretende Reinkombination, die zum nachteili­ gen Nachleuchten führt, weitestgehend vermieden werden kann. Die Szintillatorschicht wird nach jedem Auslesen der Pixelma­ trix und damit vor jeder erneuten Bildaufnahme in entspre­ chender Weise vorbereitet und hinsichtlich der in den Haft­ stellen befindlichen Ladungsträger quasi "entladen", sodaß aufgrund einer unkontrollierten Ladungsträger-Rekombination hervorgerufene Bildartefakte in einem nachfolgend aufgenomme­ nen Bild nicht mehr oder kaum noch störend auftreten.It has surprisingly been found that the light of the areal light source that is actually used to reset the Pixel matrix is provided which is capable of being traps capture electrons to recombine. This ef fect is called photo-stimulated luminescence. The stimulati one takes place through the acting light of the light source what causes the electrons to be lifted out of the traps and then recombine with the holes in the valence band kidneys. The energy states in the band gap, i.e. the detention places are specifically discharged, so that a large part of the here unwanted trapped electrons stimulated and targeted recom binieren, whereby an uncontrolled, to an indeterminable Pure combination occurring at the time, which for the disadvantageous leads to afterglow, can be largely avoided. The scintillator layer is after each reading of the Pixelma trix and thus before each new image capture in correspond properly prepared and in terms of imprisonment place existing load carriers quasi "unloaded" so that due to an uncontrolled load carrier recombination evoked image artifacts in a subsequently recorded no more or hardly disturbing image.

Die Dauer des mittels der flächenhaften Lichtquelle z. B. in Form eines Diodenarrays, welches beispielsweise rotes Licht mit einer Wellenlänge von ca. 650 nm emittiert, emittierten Lichtpulses sollte in Abhängigkeit des Rücksetzlichtarrays wenigstens 20 µs, insbesondere wenigstens 50 µs und vorzugs­ weise 100 µs betragen. Je länger die Dauer ist, desto mehr Ladungsträger können aus den Haftstellen gehoben und zur Re­ kombination angeregt werden, wobei sich beispielsweise 100 µs als hinreichend herausgestellt haben. Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, wenn zwei oder mehr separate Lichtpulse in kurzer Abfolge nacheinander gegeben werden.The duration of the z. B. in Form of a diode array, which, for example, red light emitted with a wavelength of approx. 650 nm  The light pulse should be dependent on the reset light array at least 20 µs, in particular at least 50 µs and preferred be 100 µs. The longer the duration, the more Load carriers can be lifted out of the detention areas and taken to the Re combination can be excited, for example, 100 µs have proven to be sufficient. It has been considered expedient proved to be when two or more separate light pulses be given in quick succession.

Um möglichst gezielt und direkt nur die in den Haftstellen befindlichen Ladungsträger anzuregen, kann erfindungsgemäß die Intensität und/oder die spektrale Bandbreite des Licht­ pulses den energetischen Erfordernissen der Szintillator­ schicht zum Anregen der in Haftstellen befindlichen Ladungs­ träger angepaßt sein. Die Energieniveaus der Haftstellen im Energieband zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband können auf bekannte Weise nach Erzeugen der Szintillatorschicht be­ stimmt werden, sodaß hieraus die zum Anheben aus den Haft­ stellen erforderliche Energie, die vom Lichtpuls in den Szin­ tillator eingetragen wird, bestimmt werden kann. Entsprechend kann dann die Intensität und/oder die spektrale Bandbreite des erzeugten Lichtpulses angepaßt werden.To be as targeted and direct as possible only those in the detention centers Exciting located charge carriers can according to the invention the intensity and / or the spectral bandwidth of the light pulses the energetic requirements of the scintillator layer to excite the charge in detention areas carrier adapted. The energy levels of the detention centers in the Energy band between the valence and conduction bands can in a known manner after generating the scintillator layer be approved, so that they can be lifted out of custody put required energy from the light pulse into the szin tillator is entered, can be determined. Corresponding can then adjust the intensity and / or spectral bandwidth of the generated light pulse can be adjusted.

Wie beschrieben dient die flächenhafte Lichtquelle ursprüng­ lich zum Rücksetzen der Pixelmatrix, das von ihr emittierte Licht wird nun erfindungsgemäß auch zum Vorbereiten der Szin­ tillatorschicht genutzt. Um für beide Prozesse mit einer ge­ meinsamen "Lichtqualität" auszukommen kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Intensität und/oder die spektrale Bandbreite des von der Lichtquelle emittierbaren Lichts der­ art gewählt ist, daß es sowohl zum Bearbeiten der Szintilla­ torschicht als auch der Pixelmatrix verwendet werden kann. Es wird also eine Art Kombinationslicht verwendet, welche ohne spezielle Variation für beide Vorbereitungsschritte einge­ setzt werden kann. Dabei ist darauf zu achten, daß das Licht das Halbleitermaterial von hinten durchdringen muß, von die­ sem also geschwächt wird, und dann erst auf die Szintillator­ schicht trifft.As described, the area light source originally serves to reset the pixel matrix that it emitted According to the invention, light is now also used to prepare the scin tillator layer used. In order for both processes with a ge common "light quality" can get along according to the invention be provided that the intensity and / or the spectral Bandwidth of light emitted by the light source Art is chosen so that it can be used to edit the scintilla gate layer as well as the pixel matrix can be used. It a kind of combination light is used, which without special variation for both preparation steps can be set. It is important to ensure that the light must penetrate the semiconductor material from behind, from the  is weakened, and only then on the scintillator layer meets.

Erfindungsgemäß kann eine Licht im roten Spektralbereich emittierende Lichtquelle verwendet werden. Alternativ hierzu kann auch eine im grünen Spektralbereich emittierende Licht­ quelle eingesetzt werden, was zu noch besseren Anregungsef­ fekten führt, da die Energie der in diesem Fall auf die Szin­ tillatorschicht auftreffenden Photonen höher ist. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, eine im infraroten Spektralbe­ reich zu verwenden, da deren Licht tiefer in die Szintilla­ torschicht eindringen kann. Als verwendbares Szintillatorma­ terial kann CsI (Cesium-Jodid), vorzugsweise mit Tl (Thalli­ um) dotiert, oder Gadolinium-Oxi-Sulfid, vorzugsweise mit Tb (Terbium) oder Pr (Praseodym) dotiert eingesetzt werden.According to the invention, a light in the red spectral range emitting light source can be used. Alternatively can also emit light in the green spectral range source are used, which leads to even better suggestions fect leads, because the energy of the in this case on the Szin tilator layer impinging photons is higher. Alternatively for this it is also conceivable to use an infrared spectrum rich to use because their light goes deeper into the scintilla gate layer can penetrate. As a usable scintillator material can be CsI (cesium iodide), preferably with Tl (Thalli um) doped, or gadolinium oxysulfide, preferably with Tb (Terbium) or Pr (praseodymium) doped.

Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner einen Rönt­ genstrahlendetektor, mit einer Pixelmatrix aus amorphem Sili­ zium, einer bezogen auf die einfallende Röntgenstrahlung vor der Pixelmatrix angeordneten Szintillatorschicht, einer da­ hinter angeordneten flächenhaften Lichtquelle sowie einer den Betrieb steuernden Steuerungseinrichtung, welche derart aus­ gebildet ist, daß nach erfolgter Aufnahme eines Röntgenbilds und Auslesen der Pixelmatrix die Lichtquelle zur Erzeugung wenigstens eines auf die Szintillatorschicht wirkenden Licht­ pulse angesteuert wird, mittels welchem zur Verringerung des Nachleuchtens der Szintillatorschicht eine stimulierte La­ dungsträgerrekombination angeregt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlendetek­ tors sind in den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.In addition to the method, the invention also relates to an X-ray gene radiation detector, with a pixel matrix made of amorphous silicon zium, one based on the incident X-rays the pixel matrix arranged scintillator layer, one there behind arranged area light source as well as the Operation controlling control device, which consists of is formed that after taking an X-ray image and reading the pixel matrix to generate the light source at least one light acting on the scintillator layer Pulse is controlled by means of which to reduce the After the glow of the scintillator layer a stimulated La manure recombination is stimulated. More beneficial Refinements of the X-ray detector according to the invention tors can be found in the respective subclaims.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung, um­ fassend ein Bildaufnahmesystem mit einer Röntgenstrahlenquel­ le und einem Röntgenstrahlendetektor der vorbeschriebenen Art. The invention further relates to an x-ray device in order to summarizing an imaging system with an X-ray source le and an X-ray detector of the above Art.  

Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Röntgeneinrichtung, welches sich dadurch aus­ zeichnet, daß zunächst mittels des Bildaufnahmesystems ein Bild eines Untersuchungsobjekts aufgenommen und die Pixelma­ trix ausgelesen wird, und daß wenigstens ein auf die Szintil­ latorschicht wirkender Lichtpuls mittels der Lichtquelle ge­ geben wird, mittels welchem zur Verringerung eines Nachleuch­ tens der Szintillatorschicht eine stimulierte Ladungsträger­ rekombination angeregt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestal­ tungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den abhängigen Unteransprüchen zu entnehmen.Finally, the invention relates to a method of operation such an X-ray device, which is characterized by records that first by means of the image recording system Image of an object under examination and the Pixelma trix is read, and that at least one on the scintile lator layer acting light pulse by means of the light source ge is given, by means of which to reduce afterglow tens of the scintillator layer a stimulated charge carrier recombination is stimulated. Another advantageous embodiment tions of the method according to the invention are dependent See subclaims.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie an­ hand der Zeichnungen:Further advantages, features and details result from the embodiment described below as well hand of the drawings:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Rönt­ geneinrichtung,Geneinrichtung Fig. 1 is a schematic diagram of a Rönt according to the invention,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahlendetektor, und Fig. 2 is a sectional view through an X-ray detector according to the invention, and

Fig. 3 ein zeitliches Ablaufschema zur Darstellung des Bildaufnahme- und des Vorbereitungsvorgangs bei dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahlendetektor. Fig. 3 is a timing diagram to illustrate the image acquisition and preparation process in the X-ray detector according to the invention.

Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze eine erfindungsgemä­ ße Röntgeneinrichtung zur Aufnahme von Strahlungsbildern, welche als medizinische Diagnose- oder Therapie- und Behand­ lungsvorrichtung ausgebildet ist. Mittels einer Röntgenstrah­ lenquelle 1 wird Röntgenstrahlung erzeugt, wobei dies über die Vorrichtungssteuerung 2 gesteuert erfolgt. In der Vor­ richtungssteuerung 2 sind die hierfür erforderlichen Kompo­ nenten wie beispielsweise der Hochspannungsgenerator etc. be­ inhaltet oder dieser zugeordnet, was nicht näher dargestellt und an sich bekannt ist. Die erzeugte Röntgenstrahlung durch­ strahlt einen Patienten 3 und trifft auf einen digitalen Röntgenstrahlendetektor 4, der, wie bezüglich Fig. 2 noch nä­ her beschrieben werden wird, eine Pixelmatrix aufweist. Der Betrieb des Röntgenstrahlendetektors 4 wird mittels einer in der Vorrichtungssteuerung 2 integrierten Steuerungseinrich­ tung 5 gesteuert. Im Rahmen dessen werden die einzelnen Pi­ xelbildsignale von der Steuerungseinrichtung 5 ausgelesen und an ein Rechenmittel 6 gegeben, welches zum Erzeugen und Aus­ geben des aufgenommenen Bilds ausgebildet ist. Das Rechenmit­ tel 6 ist mit einem Ausgabemedium 7 in Form eines Monitors verbunden, auf dem das Bild dargestellt wird. Über die Steue­ rungseinrichtung 5 gesteuert erfolgt nach erfolgter Bildauf­ nahme bzw. nach erfolgtem Auslesen das Vorbereiten des Rönt­ genstrahlendetektors 4 für eine nachfolgende Aufnahme. Fig. 1 shows in the form of a schematic diagram of an X-ray device according to the invention for taking radiation images, which is designed as a medical diagnostic or therapy and treatment device. X-ray radiation is generated by means of an X-ray source 1 , this being controlled by the device controller 2 . In the direction controller 2 , the components required for this, such as the high-voltage generator etc., are contained in or associated with this, which is not shown in more detail and is known per se. The x-ray radiation generated by a patient 3 and hits a digital x-ray detector 4 , which, as will be described in more detail with reference to FIG. 2, has a pixel matrix. The operation of the x-ray detector 4 is controlled by means of a control device 5 integrated in the device controller 2 . Within the scope of this, the individual pixel image signals are read out by the control device 5 and sent to a computing means 6 which is designed to generate and output the recorded image. The Rechenmit tel 6 is connected to an output medium 7 in the form of a monitor on which the image is displayed. About the control device 5 controlled takes place after image acquisition or after reading out the preparation of the X-ray detector 4 for a subsequent recording.

Fig. 2 zeigt in Form einer Schnittansicht einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahlendetektor. Der erfin­ dungsgemäße Röntgenstrahlendetektor 8 umfaßt zu oberst eine Reflektorschicht 9, gefolgt von einer Szintillatorschicht 10 sowie einer Passivierungsschicht 11. Bei der Szintillator­ schicht 10 kann es sich beispielsweise um kristallines, na­ delförmiges CsI dotiert mit Tl handeln, daneben sind auch Röntgenphosphore in Form von Gadolinium-Oxi-Sulfid (Dortie­ rung: Terbium oder Praseodym) verwendbar. Mittels der Szin­ tillatorschicht 10 wird einfallende Röntgenstrahlung (h.ν1) in sichtbare Strahlung umgewandelt, die in der nachgeschalte­ ten Pixelmatrix 12 aus dem amorphem Halbleitermaterial ent­ sprechende Ladungsträger erzeugt. Die Pixelmatrix 12 besteht aus einer Vielzahl von Zeilen und Spalten aus einzelnen Foto­ diodenpixeln. Ein Glasträger 13 trennt die Pixelmatrix 12 von einer flächenhaften Lichtquelle 14 in Form eines Dioden­ arrays, bestehend aus einer Vielzahl einzelner Dioden 15, mittels welchem Strahlung (h.ν2) erzeugt werden kann, wel­ che von der Rückseite her auf die Pixelmatrix 12 sowie auf die Szintillatorschicht 10 einwirkt. Über eine Bleiabschir­ mung 16 getrennt ist ferner noch eine Ausleseelektronik 17, über welche von der Steuerungseinrichtung 5 gesteuert die Pi­ xel ausgelesen werden. Fig. 2 shows a sectional view in the form of a section of the inventive X-ray detector. The inventive X-ray detector 8 comprises at the top a reflector layer 9 , followed by a scintillator layer 10 and a passivation layer 11 . The scintillator layer 10 can be, for example, crystalline, needle-shaped CsI doped with Tl, and X-ray phosphors in the form of gadolinium oxysulfide (Dortie tion: terbium or praseodymium) can also be used. By means of the scintillator layer 10 , incident x-ray radiation (h.ν 1 ) is converted into visible radiation, which generates charge carriers corresponding to the amorphous semiconductor material in the downstream pixel matrix 12 . The pixel matrix 12 consists of a plurality of rows and columns of individual photo diode pixels. A glass support 13 separates the pixel matrix 12 from a planar light source 14 in the form of a diode array, consisting of a plurality of individual diodes 15 , by means of which radiation (h.ν 2 ) can be generated, which che from the back of the pixel matrix 12 and acts on the scintillator layer 10 . About a Bleiabschir mung 16 is also a readout electronics 17 , via which the Pi xel controlled by the control device 5 are read out.

Wie beschrieben wird, von der Steuerungseinrichtung 5 gesteu­ ert, mittels der Lichtquelle 14 Licht erzeugt, welches zum einen zum Rücksetzen der in ihrem Informationsgehalt ausgele­ senen Pixelmatrix 12 dient. Dieses von der Lichtquelle 14 emittierbare Licht dient darüber hinaus aber auch dazu, in der Szintillatorschicht 10 in Haftstellen gefangene Ladungs­ träger zur stimulierten Rekombination anzuregen und diese Haftstellen gezielt zu entladen, um zu vermeiden, daß dieser ansonsten zufälliger Entladungsvorgang zu einem unkontrol­ lierbaren Zeitpunkt eintritt, was zu einem ungewollten Nach­ leuchten und damit zu ungewollten Bildartefakten bei einem später aufgenommenen Bild führen kann. Hierzu ist die Inten­ sität und die spektrale Bandbreite des von der Lichtquelle emittierten Lichts bevorzugt entsprechend den energetischen Anforderungen zum Anheben der Ladungsträger aus den Haftstel­ len des Szintillatormaterials angepaßt. Das Licht muß die zwischen der Lichtquelle 14 und der Szintillatorschicht 10 befindlichen Detektorelemente, also den Glasträger 13, die Pixelmatrix 12 aus dem amorphem Silizium-Halbleitermaterial sowie die Passivierungsschicht 11 durchdringen. Da das von der Lichtquelle 14 emittierte Licht sowohl zum "Entladen" der Szintillatorschicht 10 wie auch zum Rücksetzen der Pixelma­ trix 12 dient, sollte es in seiner Intensität bzw. spektralen Bandbreite derart gewählt sein, daß es ohne Variation seitens der Ansteuerung der einzelnen Dioden 15 für beide Prozesse eingesetzt werden kann. Bei der Lichtquelle 14, die als Dio­ denarrays ausgebildet ist, kann es sich um eine solche han­ deln, die im roten oder im infraroten Spektralbereich oder aber auch im grünen Spektralbereich emittiert.As described, controlled by the control device 5 , generates light by means of the light source 14 , which light serves, on the one hand, to reset the pixel matrix 12 that is read in its information content. This light emitted by the light source 14 also serves, however, also to excite charge carriers trapped in the scintillator layer 10 in detention points for stimulated recombination and to specifically discharge these detention points in order to prevent this otherwise accidental discharge process from occurring at an uncontrollable time, which can lead to an unwanted afterglow and thus to unwanted image artifacts in a picture taken later. For this purpose, the intensity and the spectral bandwidth of the light emitted by the light source are preferably adapted in accordance with the energetic requirements for lifting the charge carriers from the adhesion points of the scintillator material. The light must penetrate the detector elements located between the light source 14 and the scintillator layer 10 , that is to say the glass carrier 13 , the pixel matrix 12 made of the amorphous silicon semiconductor material and the passivation layer 11 . Since the light emitted by the light source 14 serves both for "discharging" the scintillator layer 10 and for resetting the Pixelma trix 12 , it should be selected in terms of its intensity or spectral bandwidth in such a way that it is without variation on the part of the control of the individual diodes 15 can be used for both processes. The light source 14 , which is designed as a diode array, can be one that emits in the red or in the infrared spectral range or else in the green spectral range.

Fig. 3 zeigt in Form eines zeitlichen Ablaufschemas die Vor­ gänge im Rahmen der Vorbereitung zur Bildaufnahme, der Bild­ aufnahme selbst wie auch des Auslesevorgangs. Die obere Zeile gibt die wesentlichen Vorbereitungs- bzw. Rücksetz-, Aufnah­ me- und Ausleseschritte an, während die untere Zeile die im Rahmen des Vorbereitens und Rücksetzens der Pixelmatrix durchzuführenden Schritte näher spezifiziert. Im gezeigten Diagramm erfolgt zunächst das Vorbereiten und Rücksetzen der Pixelmatrix, wozu zunächst das Register im Detektor initiali­ siert wird. Anschließend wird die Pixelmatrix durch Ansteuern der Lichtquelle 14 über die Steuerungseinrichtung 5 und Er­ zeugen eines entsprechenden Rücksetzlichtpulses zurückge­ setzt, anschließend erfolgt ein elektronisches Rücksetzen der einzelnen Pixel, sodaß nach erfolgter Vorbereitung und Rück­ setzung die Ladungsträgerniveaus sämtlicher Pixels im wesent­ lichen gleich sind. Fig. 3 shows in the form of a timing diagram, the processes in the preparation for image acquisition, the image acquisition itself as well as the readout process. The upper line indicates the essential preparation or reset, recording and readout steps, while the lower line specifies the steps to be carried out as part of the preparation and reset of the pixel matrix. In the diagram shown, the pixel matrix is first prepared and reset, for which purpose the register in the detector is first initialized. The pixel matrix is then reset by activating the light source 14 via the control device 5 and generating a corresponding reset light pulse, then the individual pixels are reset electronically so that after preparation and resetting, the charge carrier levels of all pixels are essentially the same.

Anschließend erfolgt im Röntgenfenster die Applikation der Röntgenstrahlung auf den Röntgendetektor, also die Aufnahme des Röntgenbildes, wonach sich der Ausleseschritt anschließt, im Rahmen dessen die bildbezogenen Informationsgehalte der einzelnen Pixel der Pixelmatrix über die Steuerungseinrich­ tung 5 und die Ausleseelektronik 16 ausgelesen werden.The X-ray radiation is then applied to the X-ray detector in the X-ray window, that is to say the recording of the X-ray image, after which the readout step follows, in the course of which the image-related information content of the individual pixels of the pixel matrix is read out via the control device 5 and the readout electronics 16 .

Im nächsten Schritt erfolgt das Rücksetzen der Szintillator­ schicht. Auch hierzu wird über die Steuerungseinrichtung 5 die Lichtquelle 14 zur Erzeugung eines kurzen, in der Regel ca. 100 µs dauernden Lichtpulses angesteuert. Dieses Licht, welches den Glasträger 13, die Pixelmatrix 12 sowie die Pas­ sivierungschicht 11 durchdringt und auf die Szintillator­ schicht 10 trifft, bewirkt wie beschrieben das Anheben der in den Haftstellen gefangenen Ladungsträger und stimuliert diese zur Rekombination, die Haftstellen werden dabei entladen. Dieser Lichtpuls kann mehrere Male hintereinander gegeben werden, um den Stimulationsvorgang mehrfach zu wiederholen und weitestgehend alle Haftstellen zu entladen. Wichtig ist, daß das Rücksetzen der Szintillatorschicht, also die Applika­ tion des Lichtpulses nach dem vollständigen Auslesen der Pi­ xelmatrix erfolgt, da ein zu früh gegebener Rücksetzlichtpuls die in den dann möglicherweise noch nicht ausgelesen Pixeln gespeicherte Information verfälschen würde. In the next step, the scintillator layer is reset. For this purpose too, the light source 14 is controlled via the control device 5 in order to generate a short, generally approximately 100 μs light pulse. This light, which penetrates the glass support 13 , the pixel matrix 12 and the passivation layer 11 and strikes the scintillator layer 10 , causes the charge carriers trapped in the detention points to be lifted and stimulated to recombine as described, and the detention points are thereby discharged. This light pulse can be given several times in succession in order to repeat the stimulation process several times and to largely discharge all traps. It is important that the resetting of the scintillator layer, ie the application of the light pulse, takes place after the complete readout of the pixel matrix, since a reset light pulse given too early would falsify the information stored in the pixels that may not yet be read out.

Nach erfolgtem Rücksetzen der Szintillatorschicht erfolgt die erneute Vorbereitung und das erneute Rücksetzen der Pixelma­ trix in oben beschriebener Weise, wonach ein weiteres Rönt­ genbild aufgenommen werden kann.After the scintillator layer has been reset, the renewed preparation and resetting the Pixelma trix in the manner described above, after which another X-ray genotype can be recorded.

Claims (22)

1. Verfahren zum Betrieb eines Röntgenstrahlendetektors mit einer Pixelmatrix aus amorphem Silizium, einer bezogen auf die einfallende Röntgenstrahlung vor der Pixelmatrix angeord­ neten Szintillatorschicht und einer dahinter angeordneten flächenhaften Lichtquelle, bei dem nach erfolgter Aufnahme eines Röntgenbildes die Pixelmatrix ausgelesen und anschlie­ ßend wenigstens ein auf die Szintillatorschicht wirkender Lichtpuls mittels der Lichtquelle gegeben wird, mittels wel­ chem zur Verringerung eines Nachleuchtens der Szintillator­ schicht eine stimulierte Ladungsträgerrekombination angeregt wird.1. Method for operating an X-ray detector with a pixel matrix made of amorphous silicon, one based on the incident X-rays are arranged in front of the pixel matrix neten scintillator layer and one arranged behind it areal light source, after which the picture was taken read out the pixel matrix of an X-ray image and then at least one acting on the scintillator layer Light pulse is given by means of the light source, by means of wel chem to reduce afterglow of the scintillator stimulated charge carrier recombination becomes. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dauer des Lichtpulses wenigstens 20 µs, insbesondere wenigstens 50 µs, vorzugsweise 100 µs beträgt.2. The method according to claim 1, characterized ge indicates that the duration of the light pulse at least 20 µs, in particular at least 50 µs, preferably Is 100 µs. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr separate Lichtpulse in kurzer Abfolge nacheinander gegeben werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized as two or more separate Light pulses are given in quick succession. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ tensität und/oder die spektrale Bandbreite des Lichtpulses den energetischen Erfordernissen der Szintillatorschicht zum Anregen der in Haftstellen befindlichen Ladungsträger ange­ paßt ist.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the In intensity and / or the spectral bandwidth of the light pulse the energetic requirements of the scintillator layer for To stimulate the load carriers in detention fits. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ tensität und/oder die spektrale Bandbreite des von der Licht­ quelle emittierbaren Lichts derart gewählt ist, daß es sowohl zum Bearbeiten der Szintillatorschicht als auch der Pixelma­ trix verwendet werden kann. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the In intensity and / or the spectral bandwidth of the light source emittable light is chosen such that it is both for processing the scintillator layer as well as the pixelma trix can be used.   6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Licht im roten oder im grünen oder im infraroten Spektralbe­ reich emittierende Lichtquelle verwendet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a Light in the red or in the green or in the infrared spectrum richly emitting light source is used. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus CsI, vorzugsweise mit Tl dotiert, oder eine aus Gadolinium- Oxi-Sulfid, vorzugsweise mit Tb oder Pr dotiert bestehende Szintillatorschicht verwendet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one out CsI, preferably doped with Tl, or one made of gadolinium Oxysulfide, preferably existing doped with Tb or Pr Scintillator layer is used. 8. Röntgenstrahlendetektor, mit einer Pixelmatrix aus amor­ phem Silizium, einer bezogen auf die einfallende Röntgen­ strahlung vor der Pixelmatrix (12) angeordneten Szintillator­ schicht (10), einer dahinter angeordneten flächenhaften Lichtquelle (14), sowie einer den Betrieb steuernden Steue­ rungseinrichtung (5), welche derart ausgebildet ist, daß nach erfolgter Aufnahme eines Röntgenbildes und Auslesen der Pi­ xelmatrix (12) die Lichtquelle (14) zur Erzeugung wenigstens eines auf die Szintillatorschicht (10) wirkenden Lichtpuls angesteuert wird, mittels welchem zur Verringerung eines Nachleuchtens der Szintillatorschicht (10) eine stimulierte Ladungsträgerrekombination angeregt wird.8. X-ray detector, with a pixel matrix made of amorphous silicon, a scintillator layer ( 10 ) arranged in relation to the incident X-ray radiation in front of the pixel matrix ( 12 ), an areal light source ( 14 ) arranged behind it, and an operation-controlling device ( 5 ), which is designed such that after an X-ray image has been recorded and the pixel matrix ( 12 ) has been read out, the light source ( 14 ) is activated to generate at least one light pulse acting on the scintillator layer ( 10 ), by means of which to reduce afterglow of the scintillator layer ( 10 ) a stimulated charge recombination is stimulated. 9. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dauer des Lichtpulses wenigstens 20 µs, insbesondere wenigstens 50 µs, vorzugsweise 100 µs beträgt.9. X-ray detector according to claim 8, there characterized by that the duration of the light pulse at least 20 µs, in particular at least 50 µs, preferably 100 µs. 10. Röntgenstrahlendetektor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr separate Lichtpulse in kurzer Abfolge nacheinander erzeugbar sind.10. X-ray detector according to claim 8 or 9, characterized in that two or more separate light pulses in quick succession can be generated. 11. Röntgenstrahlendetektor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität und/oder die spektrale Bandbreite des Licht­ pulses den energetischen Erfordernissen der Szintillator­ schicht (10) zum Anregen der in Haftstellen befindlichen La­ dungsträger angepaßt ist.11. X-ray detector according to one of claims 8 to 10, characterized in that the intensity and / or the spectral bandwidth of the light pulse is adapted to the energetic requirements of the scintillator layer ( 10 ) for exciting the charge carriers located in detention areas. 12. Röntgenstrahlendetektor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität und/oder die spektrale Bandbreite des von der Lichtquelle (14) emittierbaren Lichts derart gewählt ist, daß es sowohl zum Bearbeiten der Szintillatorschicht (10) als auch der Pixelmatrix (12) verwendet werden kann.12. X-ray detector according to one of claims 8 to 11, characterized in that the intensity and / or the spectral bandwidth of the light emitted by the light source ( 14 ) is selected such that it is used both for processing the scintillator layer ( 10 ) and the pixel matrix ( 12 ) can be used. 13. Röntgenstrahlendetektor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (14) Licht im roten oder im grünen oder im infraroten Spektralbereich emittiert.13. X-ray detector according to one of claims 8 to 12, characterized in that the light source ( 14 ) emits light in the red or in the green or in the infrared spectral range. 14. Röntgenstrahlendetektor nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Szintillatorschicht (10) aus CsI, vorzugsweise mit Tl do­ tiert, oder aus Gadolinium-Oxi-Sulfid, vorzugsweise mit Tb oder Pr dotiert besteht.14. X-ray detector according to one of claims 8 to 13, characterized in that the scintillator layer ( 10 ) consists of CsI, preferably doped with Tl, or gadolinium oxysulfide, preferably doped with Tb or Pr. 15. Röntgeneinrichtung, umfassend ein Bildaufnahmesystem mit einer Röntgenstrahlenquelle (1) und einem nach einem der An­ sprüche 8 bis 14 ausgebildeten Röntgenstrahlendetektor (4).15. X-ray device, comprising an image recording system with an X-ray source ( 1 ) and one of claims 8 to 14 formed on X-ray detector ( 4 ). 16. Verfahren zum Betrieb einer Röntgeneinrichtung nach An­ spruch 15, bei dem zunächst mittels des Bildaufnahmesystems ein Bild eines Untersuchungsobjekts aufgenommen und die Pi­ xelmatrix ausgelesen wird, wonach wenigstens ein auf die Szintillatorschicht wirkender Lichtpuls mittels der Licht­ quelle gegeben wird, mittels welchem zur Verringerung eines Nachleuchtens der Szintillatorschicht eine stimulierte La­ dungsträgerrekombination angeregt wird.16. Method for operating an X-ray device according to An saying 15, in which initially by means of the image recording system a picture of an object to be examined and the pi xelmatrix is read out, after which at least one on the Scintillator layer acting light pulse by means of the light Source is given, by means of which to reduce a After the glow of the scintillator layer a stimulated La manure recombination is stimulated. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dauer des Lichtpulses wenigstens 20 µs, insbesondere wenigstens 50 µs, vorzugsweise 100 µs beträgt.17. The method according to claim 16, characterized ge indicates that the duration of the light pulse  at least 20 µs, in particular at least 50 µs, preferably Is 100 µs. 18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr separate Lichtpulse in kurzer Abfolge nacheinander gegeben werden.18. The method according to claim 16 or 17, characterized characterized as two or more separate Light pulses are given in quick succession. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Intensi­ tät und/oder die spektrale Bandbreite des Lichtpulses den energetischen Erfordernissen der Szintillatorschicht zum An­ regen der in Haftstellen befindlichen Ladungsträger angepaßt ist.19. The method according to any one of claims 16 to 18, there characterized in that the Intensi act and / or the spectral bandwidth of the light pulse energetic requirements of the scintillator layer rain adapted to the load carriers in detention is. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Intensi­ tät und/oder die spektrale Bandbreite des von der Lichtquelle emittierbaren Lichts derart gewählt ist, daß es sowohl zum Bearbeiten der Szintillatorschicht als auch der Pixelmatrix verwendet werden kann.20. The method according to any one of claims 16 to 19, there characterized in that the Intensi act and / or the spectral bandwidth of the light source emitable light is chosen such that it is both for Processing of the scintillator layer as well as the pixel matrix can be used. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Licht im roten oder im grünen oder im infraroten Spektralbereich emittierende Lichtquelle verwendet wird.21. The method according to any one of claims 16 to 20, there characterized by that a light in the red or in the green or in the infrared spectral range emitting light source is used. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß eine aus CsI, vorzugsweise mit Tl dotiert, oder eine aus Gadolinium- Oxi-Sulfid, vorzugsweise mit Tb oder Pr dotiert bestehende Szintillatorschicht verwendet wird.22. The method according to any one of claims 16 to 21, there characterized by that one out CsI, preferably doped with Tl, or one made of gadolinium Oxysulfide, preferably existing doped with Tb or Pr Scintillator layer is used.
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