Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Mehrenergie-Röntgenaufnahmen

Beschreibung

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Detektionsvorrich tung zur Durchführung einer Mehrenergie-Röntgenaufnahme, auf ein entsprechendes Röntgensystem sowie ein Verfahren zur Durchführung.

Bei Mehrenergie-Röntgenaufnahmen gemäß dem Stand der Technik passiert die Röntgen strahlung das zu durchstrahlende Objekt, so dass das Röntgenspektrum in Abhängigkeit von dem durchstrahlten Material unterschiedlich abgeschwächt wird. Unter Verwendung eines Szintillatorschirms kann dann die auftreffende Röntgenstrahlung z. B. in sichtbares Licht (beziehungsweise teilweise in sichtbares Licht) umgewandelt werden, so dass dann zur Weiterverarbeitung mittels einer oder mehrerer Kameras das Röntgenbild von dem Szintillator aufgenommen wird. Die optischen Kameras können beispielsweise hinter dem Szintillatorschirm angeordnet werden. Wenn man ein Objekt mit unterschiedlichen Be schleunigungsspannungen der Röntgenröhre, z. B. 80 kV und 160 kV, und damit unter schiedlichen Röntgenspektren untersucht, so kann der Informationsgehalt über dieses Ob jekt maximiert werden. Eine Variante ist es, unterschiedliche Röntgenquellen beziehungs weise mehrere Röntgenquellen mit unterschiedlichen Beschleunigungsspannungen für un terschiedliche Röntgenspektren zu verwenden, was aber das gesamte Verfahren verkom pliziert. Mit diesen unterschiedlichen Röntgenspektren kann dann das Objekt in sequenzi eller Art und Weise durchstrahlt werden. Eine weitere Stand-der-Technik-Methode besteht darin, dass zu zwei Zeitpunkten ein Objekt durchstrahlt wird, wobei das Röntgenspektrum entweder vor oder nach Durchstrahlung des Objekts verändert wird, indem mit einem Filter gefiltert wird. Auch hierbei ist eine sequenzielle Aufnahme erforderlich, was gerade bei be wegten Objekten problematisch sein kann.

Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zur Multienergie-Röntgen aufnahme bzw. Mehrenergie-Röntgenaufnahme zu schaffen, um ein breites Spektrum der ein Objekt passierten Strahlung abzubilden..

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Detektionsvorrichtung zur Durchführung eine Mehrenergie-Röntgenaufnahme mit einem ersten Detektor, einem zwei ten Detektor sowie einem Szintillator(-Filter)-Sandwich. Das Szintillator-Sandwich bzw. Szintillator-Filter-Sandwich weist eine un strukturierte oder strukturierte Trägerschicht oder Filterschicht, eine erste Szintillatorschicht und eine zweite Szintillatorschicht auf. Die erste Szintillatorschicht ist auf einer ersten Hauptoberfläche der Träger- bzw. Filterschicht ange ordnet und ausgebildet, eine auf das Szintillator-Filter-Sandwich auftreffende Röntgen strahlung in eine lokal optische Erscheinung der ersten Szintillatorschicht zu transferieren. Die zweite Szintillatorschicht ist auf einer zweiten Hauptoberfläche der Träger- bzw. Filter schicht (gegenüberliegend zu der ersten Hauptoberfläche der Filterschicht) angeordnet und ausgebildet, eine auf das Szintillator-Sandwich auftreffende Röntgenstrahlung in eine lo kale optische Erscheinung der zweiten Szintillatorschicht zu transferieren. Der erste opti sche Detektor ist direkt oder indirekt auf die erste Szintillatorschicht ausgerichtet und aus gebildet, um die lokale optische Erscheinung der ersten Szintillatorschicht zu erfassen. Der zweite optische Detektor ist direkt oder indirekt auf die zweite Szintillatorschicht gerichtet und ausgebildet, um die lokale optische Erscheinung der zweiten Szintillatorschicht zu er fassen.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Filterschicht ausgebildet, um eine (in Einstrah lungsrichtung, z. B. nach der Strahlung des zu durchstrahlenden Objekts) eintreffende Röntgenstrahlung zu filtern, beispielsweise so dass es zu einer Änderung eines Röntgen spektrums der eintreffenden Röntgenstrahlung kommt. Durch die Filterung entsteht ein ver ändertes Spektrum, das gemeinsam mit dem ungefilterten Spektrum ausgewertet werden kann. In anderen Worten heißt das, dass sich bei der Filterung das Spektrum der ein Objekt passierten Strahlung ändert bzw. dass sich die Schwerpunktenergie des Spektrums ändert, umso den Informationsgehalt der Röntgenaufnahmen über das Objekt zu erhöhen. Bei spielsweise kann die Filterschicht aus Kupfer sein beziehungsweise Kupfer umfassen. Al ternative Materialien wären Alu, Messing oder anderes Metall. Bei einer Trägerschicht mit geringer Filterwirkung könnte ein Polymer oder Carbon-Material zum Einsatz kommen.

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Szintillator-Filter-Sandwich in einfacher und optimierter Weise eine Mehrenergie-Röntgen aufnahme ermöglicht. Das Szintillator-Filter-Sandwich besteht beispielsweise aus einem Filtermaterial (z. B. Kupfer), welches beidseitig mit einem Szintillator beschichtet ist. Die vom durchstrahlten Objekt geschwächte Röntgenstrahlung trifft auf eine Seite des Szintil lators auf und erzeugt dort ein Bild, z. B. im sichtbaren Bereich, das mit einem Sensor, z. B. einer optischen Kamera, erfasst werden kann. Die Röntgenstrahlung durchdringt weiter den hinter dem ersten Szintillator angebrachten Filter, der zu einer Änderung des Röntgen spektrums führt. Das veränderte Spektrum trifft dann auf den hinter dem Filter angebrach ten zweiten Szintillator und erzeugt dort ebenfalls ein Bild des durchstrahlten Objekts, das sich jedoch aufgrund des veränderten Spektrums von dem Bild auf dem ersten Szintillator unterscheiden kann. Beispielsweise kann eine Verschiebung der Schwerpunktenergie zu höheren Energien, d. h. niederenergetische Röntgenstrahlung wird abgeschwächt, erfolgt sein. Dieses Bild kann dann ebenfalls mittels eines Sensors, beispielsweise wiederum mit tels einer optischen Kamera, erfasst werden. In anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass eine Verschiebung der Schwerpunktenergie des eintreffenden Röntgenspektrums von dem ersten zu dem zweiten Szintillator erfolgt bzw. die Schwerpunkte der am ersten und zweiten Szintillator auftreffenden Spektren zueinander verschoben sind. Die kombinierte Aufnahme der beiden Sensoren vom selben Durchstrahlungsobjekt wird Dual-Energy-Auf- nahme genannt.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass von dem durchstrahlten Objekt bei geeig neter Anordnung und Justierung des optischen Weges der Sensoren/Kameras zwei Auf nahmen gleicher Größe entstehen, die für jedes Pixel des durchstrahlten Objekts die Ab sorption der zwei Spektren darstellen. Da diese Aufnahmen simultan entstehen, eignet sich das Verfahren im Gegensatz zu sequenzieller Durchführung der Dual-Energy-Aufnahme mit Wechsel des Filters beispielsweise besonders zur Aufnahme von bewegten Objekten.

Entsprechend Ausführungsbeispielen kann auch eine Trägerschicht (ohne Filterwirkung) statt der Filterschicht zum Einsatz kommen.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die erste Szintillatorschicht für ein erstes Spekt rum (z. B. mit niedrigerer Schwerpunktenergien, wie zum Beispiel 80 keV) und die zweite Szintillatorschicht für ein zweites Spektrum (z. B. mit höherer Schwerpunktenergie, wie bei spielsweise 160 keV) ausgelegt. Beispielweise unterscheidet sich das erste Spektrum ge genüber dem zweiten Spektrum, z. B. dadurch, dass das zweite Spektrum zu höheren Ener gien verschoben ist bzw. dass die niederenergetische Röntgenstrahlung abgeschwächt ist. Durch diese Energieverschiebung ist kann es dann vorteilhafterweise möglich sein, die zwei Szintillatoren optimal auf das zu erwartende Spektrum beziehungsweise die zwei zu erwar tenden Spektren der Dual-Energy-Röntgenaufnahme auszulegen. Wie oben bereits erwähnt, wandelt der Szintillator die Röntgenstrahlung dann in ein ent sprechend mit einem Sensor gut detektierbares Licht um, z. B. den sichtbaren Bereich.

Bevorzugter Weise kommen optische Sensoren für den entsprechenden Bereich, z. B. den sichtbaren Bereich, zum Einsatz. Entsprechend Ausführungsbeispielen weist der erste und/oder der zweite optische Detektor eine Kamera auf.

Bezüglich der Anordnung der Kamera beziehungsweise des optischen Detektors sei nach folgend auf zwei verschiedene Varianten eingegangen. Entsprechend einer Basis Variante können die optischen Detektoren/Sensoren vor und hinter dem Szintillator-Filter-Sandwich angeordnet sein und entweder direkt oder indirekt (indirekt mittels Spiegel) auf die entspre chenden Szintillatoren ausgerichtet sein. Auf jeder Seite wird also ein unterschiedliches Röntgenspektrum erfasst. Entsprechend einer erweiterten Variante kann der Filter des Szintillator-Filter-Sandwichs strukturiert sein, um so ein oder mehrere zusätzliche Röntgen spektren über den hinteren Szintillator zu erfassen.

Entsprechend Ausführungsbeispielen weist die Detektionsvorrichtung eine Spiegelanord nung auf, die in Einstrahlungsrichtung gesehen vor der ersten Szintillatorschicht und/oder zumindest teilweise im Strahlengang liegt. Die Spiegelanordnung kann ausgebildet sein, um eine optische Wellenlänge der lokalen optischen Erscheinung der ersten Szintillator schicht von einer Röntgenstrahlung zu trennen. In diesem Fall kann dann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen der erste optische Sensor auf die erste Spiegelanordnung ausgerichtet sein und somit also auch gewinkelt gegenüber dem Szintillator-Filter-Sand- wich verlaufen. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen weist die Detektionsvorrich tung eine zweite Spiegelanordnung auf, die in Einstrahlungsrichtung gesehen hinter dem Szintillator-Filter-Sandwich angeordnet ist und/oder zumindest teilweise im Strahlengang liegt. Die zweite Spiegelanordnung ist entsprechend Ausführungsbeispielen ausgebildet, um eine optische Wellenlänge der lokalen optischen Erscheinung der zweiten Spiegelan ordnung von einer Röntgenstrahlung zu trennen. Der zweite optische Sensor ist entspre chend Ausführungsbeispielen auf die zweite Spiegelanordnung gerichtet, d. h. kann also beispielsweise gewinkelt gegenüber dem Szintillator-Filter-Sandwich angeordnet sein. In der Kombination können also zwei Spiegelanordnungen mit zwei gewinkelten beziehungs weise indirekt auf die Szintillatorschichten via der Spiegelanordnung gerichteten optischen Detektoren vorgesehen sein. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann natürlich aber auch eine Kombination, z. B. eine Spiegelanordnung mit einem entsprechend optischen Detektor vor dem Szintillator-Filter-Sandwich beziehungsweise für die erste Szintillator schicht in Kombination mit einem optischen Detektor, der direkt auf die zweite Szintillator schicht ausgerichtet ist, eingesetzt werden.

Eine weitere Alternative wäre es, dass die Detektionsvorrichtung ein oder mehrere Schei- mpflug-Anordnungen aufweist, die auf die erste und/oder zweite Szintillatorschicht ausge richtet sind und ausgebildet sind, die lokale optische Erscheinung der ersten Szintillator schicht und/oder die lokale optische Erscheinung der zweiten Szintillatorschicht auf den ersten optischen Detektor und/oder den zweiten optischen Detektor abzubilden.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Filterschicht des Szintillator-Filter-Sandwiches strukturiert. Beispielsweise kann ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Muster aufge bracht sein. Entsprechend Ausführungsbeispielen weist die Filterschicht also ein Muster auf, das beispielsweise abwechselnd erste und zweite Filterbereiche aufweist. So ist es möglich über den zweiten Szintillator zwei oder mehr unterschiedliche Spektren abzutasten. Wenn man beispielsweise von einer zellenförmigen Anordnung ausgeht, wechseln sich also Pixel zugehörig zu den ersten und zweiten Filterbereichen einander ab. Wenn man alterna tiv von einem flächigen Detektor ausgeht, erstrecken sich in X- und Y-Richtung über die Fläche Pixel mit ersten und zweiten Filterbereichen. Der jeweils erste Filterbereich ist bei spielsweise ausgebildet, um die jeweilige Röntgenstrahlung mit einem ersten Filtergrad ge filtert durchzulassen, wobei der jeweilige zweite Filterbereich ausgebildet ist, um die eine Röntgenstrahlung im Bereich jeder lokalen optischen Erscheinung der zweiten Szintillator schicht mit einem zweiten Filtergrad zu filtern (z.B. ersten Filtergrad kleiner als zweiter Fil tergrad). Die erste Szintillatorschicht bildet direkt im Strahlengang liegende das ungefilterte Spektrum ab. Somit lassen beide Filterbereiche das Spektrum der ersten Szintillatorschicht durch, filtern dieses aber jeweils unterschiedlich, so dass abhängig von der Struktur in die beiden Filtertypen zu unterschiedlich gefilterten Spektren führen, die dann auf den zweiten Szintillator treffen und dort sichtbar gemacht werden. Entsprechend einem weiteren Aus führungsbeispiel können auch dritte Filterbereiche, z.B. mit einer unterschiedlichen Filterdi cke und/oder Filtermaterial vorgesehen sein, über die dann ein drittes Spektrum erfasst wird. Dieser Ansatz reduziert die Ortsauflösung zu Gunsten einer höheren spektralen Auf lösung.

Unabhängig von der Variante stellen also die lokalen optischen Erscheinungen Pixel dar. Bei der ersten Variante liegen die Pixel eindeutig übereinander, so dass also jedem Pixel entweder eines zellenförmigen oder eines flächenförmigen Detektors sowohl eine Informa tion aus einer ersten Aufnahme und einer zweiten Aufnahme zugehörig zu einem ersten und einem zweiten Röntgenenergiespektrum zugeordnet werden kann. Wenn man von ei ner zweiten Variante ausgeht, liegen die zuzuordnenden Pixel unmittelbar nebeneinander, so wie beispielsweise bei RGB-Displays. Somit ist also auch die lokale optische Erschei nung des ersten Szintillatorschirms zugeordnet zu einem ersten Röntgenenergiespektrum sowie die lokale Erscheinung des zweiten Szintillatorschirms zugeordnet zu dem zweiten Röntgenenergiespektrum pixelweise zuzuordnen.

Entsprechend Ausführungsbeispielen wird eine Detektionsvorrichtung zur Durchführung ei ner Mehrenergie-Röntgenaufnahme mit einem ersten Detektor sowie einem Szintillator-Fil- ter-Sandwich geschaffen. Das Szintillator-Filter-Sandwich umfasst eine Filterschicht, die strukturiert ist, sowie eine erste Szintillatorschicht, die auf einer ersten Hauptoberfläche der Filterschicht angeordnet ist und ausgebildet ist, eine auf das Szintillator-Filter-Sandwich auftreffende Röntgenstrahlung in eine lokale optische Erscheinung der ersten Szintillator schicht zu transferieren: Der erste optische Detektor ist direkt oder indirekt auf die erste Szintillatorschicht gerichtet und ausgebildet, um die lokale optische Erscheinung der ersten Szintillatorschicht zu erfassen. Die strukturierte Filterschicht erzeugt dann unterschiedliche Spektren, die auf die zweite Szintillatorschicht treffen. Mit dieser Variante können zwei oder mehr unterschiedliche Spektren auf der zweiten Szintillatorschicht abgebildet werden. Hier wird die spektrale Auflösung auf Kosten der Ortsauflösung erhöht. Entsprechend Ausfüh rungsbeispielen ist die Szintillatorschicht in Einstrahlungsrichtung hinter der Filterschicht angeordnet.

Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Röntgensystem mit einer Detekti onsvorrichtung, wie sie oben erläutert wurde, sowie einer entsprechenden Röntgenquelle geschaffen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren zum Durchführen einer Mehrener gie-Röntgenaufnahme unter Verwendung eines Szintillator-Filter-Sandwiches, wie es oben erläutert wurde. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- direktes oder indirektes optisches Erfassen der lokalen optischen Erscheinung der ersten Szintillatorschicht; - direktes oder indirektes optisches Erfassen der lokalen optischen Erscheinung der zweiten Szintillatorschicht.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beilie genden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Szintillator-Filter-Sandwiches gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Szintillator-Filter-Sandwiches mit zugehörigen Detektoren gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Szintillator-Filter-Sand wiches gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel, das eine gegenüber Fig. 2 veränderte Sensoranordnung ermöglicht.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegen den Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar beziehungsweise austauschbar ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Szintillator-Filter-Sandwiches, das im We sentlichen die drei Schichten 100, 101 und 102 aufweist. Das Szintillator-Filter-Sandwich ist hierbei in der Schnittdarstellung gezeigt und kann beispielsweise ein Zeilenelement und/oder, bevorzugt, ein Flächenelement sein, so dass also ein T eil eines Flächendetektors ausgebildet wird.

Das zentrale Element des Szintillator-Filter-Sandwiches ist die Filterschicht 101. Diese weist eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche auf. Die erste Haupt oberfläche ist die sogenannte Vorderseite, d. h. also die Seite, die der eintreffenden Rönt genstrahlung 104 zugewandt ist. Die zweite Hauptoberfläche ist also die Rückseite, d. h. also die Hauptoberfläche, die der eintreffenden Röntgenstrahlung 104 abgewandt ist. Auf der ersten Hauptoberfläche 101 ist die primäre Szintillatorschicht 100 angeordnet. Auf der zweiten Hauptoberfläche ist die sekundäre Szintillatorschicht 102 angeordnet. Durch diese drei Schichten 100, 101 und 102 ergibt sich also das Sandwich mit der Filterschicht 101 in der Mitte.

Sowohl die primäre Szintillatorschicht (erste Szintillatorschicht) 100 als auch die sekundäre Szintillatorschicht (zweite Szintillatorschicht) 102 sind dazu ausgebildet, die eintreffende Röntgenstrahlung 104 sichtbar zu machen, z. B. ausgehend von der eintreffenden Rönt genstrahlung 104 eine lokale optische Erscheinung 105 bei der ersten Szintillatorschicht

100 beziehungsweise 106 bei der zweiten Szintillatorschicht 102 zu bewirken. Die lokale optische Erscheinung 105 beziehungsweise 106 kann gegenüber der eintreffenden Rönt genstrahlung 104 in ihrem Spektrum verändert sein und beispielsweise im sichtbaren Be reich liegen. Das heißt also, dass an dem Punkt des jeweiligen Szintillators 100 beziehungs weise 102 eine Art lokaler Bereich, wie z. B. ein Pixel, zu einer optischen Leuchterschei nung angeregt wird. Wenn man von einem Flächendetektor beziehungsweise flächenför migen Szintillator 100 beziehungsweise 102 ausgeht, wird also beim Eintreffen einer punkt förmigen Röntgenstrahlung genau am Eintreffpunkt in X-Y-Sicht die jeweilige lokale opti sche Erscheinung 105 beim ersten Szintillator 100 beziehungsweise 106 beim zweiten Szintillator 102 erzeugt.

Der Filter ist ausgebildet, die eintreffende Röntgenstrahlung 104 zu filtern und somit also in seinem Spektrum und/oder seiner Schwerpunktenergie zu variieren. Das Ursprungsspekt rum wird durch nur durch das zu durchstrahlende Objekt (nicht dargestellt) unterschiedlich abgeschwächt. Eine Filterung vor dem ersten Szintillator würde üblicherweise direkt an der Röntgenquelle angebracht, um das gewünschte Ausgangsspektrum zu erzeugen. Der Filter

101 im Sandwich absorbiert niedrige Energien stärker, hohe Energien weniger. Damit wird das Spektrum strenggenommen nicht „verschoben“, sondern alle enthaltenen Energien un terschiedlich stark geschwächt. Mit dem ersten Szintillator 100 kann dann das nur durch das Objekt abgeschwächte Spektrum detektiert werden. Mit dem zweiten Szintillator 102 können die über den Filter 101 abgeschwächte / gefilterte Spektren detektiert werden.

Beispielsweise kann der Filter 101 dazu ausgebildet sein, bei Durchdringen der Röntgen strahlung 104 zu einer Änderung des Röntgenspektrums zu führen. Das veränderte Spekt rum wird beispielsweise zu höheren Energien verschoben (d. h. niederenergetische Rönt genstrahlung wird abgeschwächt). Somit sind also beispielsweise mittels des Szintillators

102 höhere Röntgenenergien sichtbar zu machen beziehungsweise zu detektieren als mit dem Szintillator 100. Beispielsweise kann so der Szintillator 100 auf eine Röntgenenergie von 80 keV und der Szintillator 101 auf eine Röntgenenergie von 160 keV ausgelegt wer den. Natürlich wären auch andere Varianten denkbar. Im Resultat unterscheidet sich jedoch das auf dem zweiten Szintillator 102 erzeugte Bild gegenüber dem Bild, das auf dem ersten Szintillator 101 erzeugt wird durch das veränderte Spektrum. Vorteilhaft ist, dass die zwei veränderten Spektren mittels der Szintillatoren 100 und 101 gleichzeitig detektiert werden können, so dass die Röntgendetektion unabhängig von eventuellen Bewegungen des Ob jekts ist. Weiterhin wird auch die lokale optische Erscheinung 105 und 106 mittels der Szin tillatoren 100 und 102 an derselben lokalen Stelle, d. h. also zugeordnet zu demselben Pixel, detektiert. Durch diese Variante ist also eine Dual-Energy-/Mehrenergie-Untersu- chung möglich.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist das Szintillator-Filter-Sandwich um Detektoren zu einer Detektionsvorrichtung erweitert. Beispielsweise kann ein erster Detektor, wie z. B. eine Kamera, den Szintillator 100 erfassen, während ein zweiter Detektor beziehungsweise eine zweite Kamera den Szintillator 102 erfasst. Die Kameras sind jeweils auf die Detekto ren, z. B. von schräg, das heißt also direkt, ausgerichtet. Alternativ wäre natürlich auch eine indirekte Ausrichtung mittels Spiegeln möglich, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert werden wird. Die Kameras (nicht dargestellt) detektieren die lokale optische Erscheinung 105 und 106 mit einer lokalen Zuordnung, d. h. also einer Zuordnung zu entsprechenden Pixeln. Die zwei Kamerabilder können dann im Nachgang überlagert werden, so dass dann eine gemeinsame Auswertung der zwei unterschiedlichen Energieaufnahmen/Mehrener gieaufnahmen möglich ist.

In der praktischen Umsetzung sind viele Varianten denkbar, wie optische Kameras, die das Szintillator-Sandwich beidseitig erfassen. Da es vorteilhaft ist, die Kameraelektronik außer halb des Strahlengangs zu positionieren, können Spiegelanordnungen verwendet werden, die (teilweise) im Strahlengang liegen, um die optische Wellenlänge von der Röntgenstrah lung zu trennen. Diese Variante wird im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert.

Fig. 2 zeigt das Szintillator-Filter-Sandwich 100, 101, 102 aus Fig. 1 in Verbindung mit meh reren Detektoren. Das Szintillator-Filter-Sandwich ist mit dem Bezugszeichen 201 verse hen. Darüber hinaus weist die Detektionsvorrichtung zwei Sensoren 207 und 208 auf, die hier über Spiegel 202 und 203 auf das Szintillator-Filter-Sandwich 201 gerichtet sind. Über den halbdurchlässige Spiegel 202 wird die lokale Lichterscheinung 105 des Szintillators 100 auf den Detektor/die Kamera 207 projiziert. Hierzu ist der Spiegel 202 für unterschied liche Spektren beispielsweise unterschiedlich durchlässig beziehungsweise reflektiv, so dass beispielsweise die Röntgenstrahlung 204 unreflektiert beziehungsweise zu einem ho hen Grad transmittieren kann, während das Spektrum der lokalen optischen Erscheinung 105, z. B. sichtbarer Wellenlängenbereich, entsprechend durch den Spiegel 202 reflektiert wird. Durch die Reflexion ist es möglich, die Kamera 207 außerhalb der Einstrahlungsrich tung 204 beziehungsweise der einstrahlenden Strahlung 204 anzuordnen, z. B. unterhalb und/oder gewinkelt zu dem Szintillator-Filter-Sandwich 201.

Der Spiegel 203 ist ausgebildet, die lokale optische Erscheinung 106 des Szintillators 102 auf die Kamera 208 zu projizieren, wie anhand des Pfeils 206 dargestellt ist. Wiederum ist die Kamera 208 außerhalb des Strahlengangs der Strahlung 204 positionierbar.

Somit lässt sich also die Anordnung dadurch beschreiben, dass der halbdurchlässige Spie gel 202 in Einstrahlungsrichtung 204 gesehen vor dem Szintillator-Filter-Sandwich 201, z. B. in einem 45°-Winkel gegenüber dem Szintillator-Filter-Sandwich 201 (allgemein gewin kelt zwischen 30 und 60° oder 20 und 75°), angeordnet ist. Analog hierzu ist der Spiegel 203 in Einstrahlungsrichtung 204 gesehen hinter dem Szintillator-Filter-Sandwich 201 an geordnet, wieder gewinkelt, z. B. um 45° oder allgemein im Bereich zwischen 30 und 60° oder 15 und 75°. Neben den im Strahlengang befindlichen Elementen 201 , 202 und 203 sind die Kameras 207 und 208 außerhalb des Strahlengangs angeordnet beziehungsweise können durch ein Gehäuse von der einstrahlenden Strahlung 204 geschützt werden. Somit kann die Elektronik vorteilhafterweise außerhalb des Strahlengangs positioniert werden, in dem nur die Spiegelanordnungen 202 und 203 im Strahlengang liegen, um die optischen Wellenlängen von der Röntgenstrahlung zu trennen.

Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel können statt den Spiegeln 202 und 203 Scheimpflug-Anordnungen vorgesehen sein, die dann ebenfalls die lokale Lichterscheinung des Szintillators auf entsprechende Kameras/Sensoren lenken. Es sei an dieser Stelle an gemerkt, dass der Szintillator 100 die Röntgenstrahlung 104 in Einstrahlungsrichtung (vgl. Pfeil 104) erhält und die lokale optische Erscheinung 105 zumindest teilweise entgegen der Einstrahlungsrichtung abstrahlt. Im Gegensatz dazu erhält der Szintillator 102 die Röntgen strahlung 104 in Einstrahlungsrichtung bei Durchstrahlung desselben und strahlt die lokale optische Erscheinung 106 weiter in Einstrahlungsrichtung 204 zu dem Reflektor 203 ab. Hierdurch ist es möglich, dass ein und dieselbe Objektposition in X-Y-Richtung gesehen mit den zwei unterschiedlichen Spektren detektiert wird, da ja die Strahlung in dem hohen Energielevel und dem niedrigen Energielevel den ersten Szintillator 100 durchstrahlt, dann direkt dahinter durch den Filter 101 gefiltert wird und an derselben X-Y-Position dann den zweiten Szintillator 101 zur Emission anregt. Nachfolgend wird eine Variante erläutert, bei welcher sowohl der erste Szintillator 100 als auch der zweite Szintillator 102 in Durchstrah lung ausgewertet werden, wobei der zweite Szintillator 102 in zwei verschiedenen Varianten ausgewertet wird.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Szintillator-Filter-Anordnung mit einem strukturier ten Filter 302. Auf der ersten Hauptoberfläche ist wiederum ein Primärszintillator 301 vor gesehen. Auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche ein Sekundärszintillator 303. Der Filter 301 im Szintillator-Sandwich ist strukturiert. Das kann bedeuten, dass regelmäßige oder unregelmäßige Muster auf dem Filter aufgebracht sind, um so unterschiedliche Ener gien abzubilden. Beispielsweise kann das Muster abwechselnd erste und zweite Filterbe reiche aufweisen, wobei der erste Filterbereich strukturiert und der zweite Filterbereich nicht strukturiert ist. Die ersten Filterbereiche sind mit dem Bezugszeichen 300a versehen und dazu geeignet, um die Leuchterscheinung des Szintillators 301 durchzulassen. Die zweiten Filterbereiche 300b filtern die einfallende Röntgenstrahlung 304, so dass durch den Szinti llator 303 die lokale Leuchterscheinung 306 nach Filterung der Strahlung 304 erzeugt wird. Die Bereiche 302a und 302b ermöglichen also, dass durch die zwei Szintillatoren 301 und 303 drei unterschiedliche Röntgenspektren abgebildet werden können und zwar mit einer Leuchterscheinung vor dem Szintillators 301 (vgl. Ausführungsbeispiel aus Fig. 1) und Leuchterscheinungen 305 und 306 hinter dem Szintillator-Filter-Sandwich (in Einstrah lungsrichtung 304 gesehen). Beispielsweise kann die durchstrahlte Dicke des Filters vari ieren, z. B. in Form eines Schachbrettmusters. Alternativ wäre es auch denkbar, dass un terschiedliche Materialien verwendet werden, z. B. übereinandergelegt. Dieses Vorgehen ist vergleichbar mit der Zerlegung eines Farbbildes durch eine RGB-Maske. Im Falle der Röntgenstrahlung wird dabei die räumliche Auflösung der gefilterten Szintillatorseite gegen über der Empfindlichkeit für unterschiedliche Spektren geopfert.

Entsprechend Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass drei oder mehr Filterbe reiche mit unterschiedlichen Eigenschaften (unterschiedliche Dicke, Materialität) in dem Muster vorgesehen sind. Hier sind z.B. die Filterbereiche abwechselnd im Muster angeord net.

Entsprechend Ausführungsbeispielen können die Kameras beziehungsweise Detektoren hinter dem Szintillator-Filter-Sandwich, d. h. also in Einstrahlungsrichtung 304 gesehen hin ter beziehungsweise sogar im Strahlengang angeordnet sein. Alternativ wäre natürlich auch eine seitliche Anordnung außerhalb des Strahlengangs 304 oder eine Anordnung mittels Spiegeln beziehungsweise Scheimpflug-Optiken oder anderen Optiken möglich.

Entsprechend Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Aufnahmen des ungefilterten Pri märszintillators 301 mit der Aufnahme der strukturierten gefilterten Aufnahme des Sekun därszintillators 303 zu kombinieren. Die Aufnahme des Primärszintillators 301 liegt bei spielsweise in der vollen räumlichen Auflösung vor, während die Aufnahme der strukturiert gefilterten Sekundärszintillatorschicht 303 je nach Muster oder Anordnung der Filterstruktur in einer schlechteren räumlichen Auflösung, jedoch dafür für mehreren Energiespektren vorliegt. Das hat insbesondere den Vorteil, das durch die Mehrenergien häufig Unterschei dungen zwischen unterschiedlichen Materialien möglich werden. Das Ergebnis ist dann bei spielsweise eine Aufnahme in der vollen Auflösung des Detektors, für die Spektralinforma tionen mehrerer Spektren zur Verfügung stehen.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass sowohl die Wahl des Szintillatormaterials (vgl. Szinti llator 100/301 beziehungsweise 102/303) als auch die Wahl des Filtermaterials (vgl. 101/302) je nach Anwendung variieren kann. Auch können die Stärken, insbesondere die Filterdicken 101/302, variieren. Als Material für den Filter kommt beispielsweise Kupfer oder ein anderes Metall zum Einsatz. Wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 erläutert, können auch unterschiedliche Filtermaterialvarianten verwendet werden.

Entsprechend Ausführungsbeispielen wäre es auch denkbar, dass nur die zweite Szintilla torschicht 303 vorgesehen ist, nämlich in Kombination mit dem strukturierten Filter 302, so dass an der zweiten Szintillatorschicht 303 zwei unterschiedlichen lokalen optischen Er scheinungen 305 und 306 zugeordnet zu den unterschiedlichen Spektren erhalten werden.

Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist die Dicke der Szintillatoren (z. B. 100 und 102 bei Fig. 1) unterschiedlich.

Bezugnehmend auf Fig. 1 sei angemerkt, dass der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterte Filter 101 auch dahin gehend ausgelegt sein kann, dass er keine oder nur eine sehr ge ringe/zu vernachlässigende Filterwirkung hat. In diesem Fall kommen dann beispielsweise Materialien wie Kunststoff oder Karbon zum Einsatz. Von einer anderen Seite betrachtet heißt es, dass der Filter 101 als Träger für die Szintillatoren 100 und 102 zu betrachten ist. Das heißt also, dass entsprechend einem Ausführungsbeispiel die Detektionsvorrichtung einen Träger 10T mit zwei Szintillatoren 100 und 102 aufweist. Die Anordnung ist entspre chend der in Fig. 1 erläuterten, ebenso wie die Funktionsweise (mit Ausnahme der Filter wirkung des Trägers 10T). Der Vorteil einer derartigen Anordnung ist, dass das zu einer erheblichen Dynamikverbesserung kommt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass bei obigen Ausführungsbeispielen immer von einem Szintillator-Filter-Sandwich gesprochen wurde. In der hier beschriebenen Anordnung wäre dann die Struktur als Szintillator-Sandwich bzw. Szintillator-Träger-Sandwich zu bezeichnen. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann hier der Träger 10T optisch undurchlässig bzw. undurchlässig für Wellenlängen im sicht baren Bereich bzw. undurchlässig für Wellenlängen der Szintillatoren 100 und 102 sein. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre es auch hier denkbar, dass die Szinti llatoren unterschiedliche Schichtdicken aufweisen.

Bezüglich allen oben erläuterten Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass diese dahin gehend ausgebildet sein können, dass der Filter nicht nur eine entsprechend einer Filter funktion ausgebildete Filterwirkung für Röntgenstrahlung aufweist, sondern für Strahlung in sichtbarem Bereich bzw. für Strahlung in dem Wellenlängenbereich der Szintillatoren op tisch undurchlässig oder reflektierend ist.

Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein entsprechendes Verfahren. Das Ver fahren kann auch die Zusatzschritte des Kombinierens der zwei Aufnahmen zugeordnet zu den unterschiedlichen Röntgenenergien aufweisen. Wie oben bereits erläutert, ist die Kom bination der zwei Aufnahmen in einfacher Weise möglich, da kein zeitlicher Versatz zwi schen den zwei Aufnahmen besteht und auch eine direkte lokale Zuordnung möglich ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft Detektionsvorrichtung zur Durchführung einer Mehrenergie-Röntgenaufnahme mit einem ersten Detektor, sowie einem Szintillator-Sand wich, das folgende Merkmale aufweist: eine Trägerschicht oder Filterschicht; die strukturiert ist; eine erste Szintillatorschicht, die auf einer ersten Hauptoberfläche der Träger schicht oder Filterschicht angeordnet ist und ausgebildet ist, eine auf das Szin tillator-Sandwich auftreffende Röntgenstrahlung in eine lokale optische Erschei nung der ersten Szintillatorschicht zu transferieren; wobei der erste optische Detektor direkt oder indirekt auf die erste Szintillatorschicht ge richtet ist und ausgebildet ist, um die lokale optische Erscheinung der ersten Szintillator schicht zu erfassen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass obige Ausführungsbeispiele insbesondere der Illust ration dienen, während der Schutzbereich durch nachfolgende Ansprüche festgelegt wird.

Bezuqszeichen

Erster Szintillator/Erste Szintillatorschicht (100, 301) Zweiter Szintillator/Zweite Szintillatorschicht (102, 303)

Filter/Trägerschicht oder Filterschicht (101, 101’ 302)

Szintillator-Sandwich (201)

Erster Detektor (207)

Zweiter Detektor (208) Spiegel/Spiegelanordnung (202, 203)

Erster Filterbereich (302a)

Zweiter Filterbereich (302b)

Röntgenstrahlung Einstrahlungsrichtung (104, 204, 304)

Erste lokale optische Erscheinung (105, 205, 305) Zweite optische Erscheinung (106, 302, 306)