DE19733421A1 - Röntgenbildaufnahmevorrichtung - Google Patents

Description

Es sind Röntgenbildaufnahmevorrichtungen bekannt, bei denen hochauflösender Röntgenbildsensor aus kristallinem Grund­ material, z. B. ein CCD, mit einer Fiberoptik gekoppelt ist, die das Licht eines Leuchtschirms zum Bildsensor überträgt. Die Ankopplung der Fiberoptik muß in einem Kontakt mit dem Bildsensor erfolgen. Sie kann mittels leichtem Druck oder mit zusätzlichem Koppelmedium (flüssig oder fest in Form eines Klebers) erfolgen.

Allen Koppelarten gemeinsam ist, daß beim Zusammenfügen von Sensor und Fiberoptik Defekte im Bildsensor entstehen können, z. B. durch Partikel, die während des Koppelprozesses zwischen Sensor und Fiberoptik reiben oder sich eindrücken und damit dünne elektrische Verbindungen an oder nahe der Oberfläche des Bildsensors beschädigen. Die Defektursache kann sowohl ein unerwünschter Kurzschluß als auch die unerwünschte Unter­ brechung einer Verbindung sein. Die Auswirkung der Defekte sind Bildausfälle entlang einer Signal-Transportbahn, also z. B. Ausfall einer Bildspalte.

Zusätzlich können bei den Koppelarten, die mit permanentem Druck zwischen Sensor und Fiberoptik arbeiten, nach defekt­ freiem Kopplungsvorgang durch spätere Erschütterungen, z. B. leichte Bewegungen zwischen Fiberoptik und Sensor, also ein Reiben zwischen den Koppelflächen, gleichartige elektrische Defekte verursacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenbild­ aufnahmevorrichtung mit einem kristallinem Bildsensor, der mit einer Fiberoptik gekoppelt ist, so auszubilden, daß bei einwandfrei er optischer Kopplung Defekte der geschilderten Art vermieden sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Bei der erfindungsgemäßen Röntgenbild­ aufnahmevorrichtung sind die beschriebenen Defektursachen durch eine dünne, flexible und lichtdurchlässige Schutz­ schicht auf dem Bildsensor und/oder auf der Fiberoptik ver­ mieden. Folgende Merkmale sind für den Schutz wesentlich:

• 1. Die Schutzschichten können so dick sein, daß eventuelle Partikel sie nicht durchstoßen können.
• 2. Die Schutzschichten können so ausgeführt werden, daß zwei auf Sensor und Fiberoptik aufgebrachte Schichten aneinan­ der kleben, so daß ein späteres Reiben bei Erschütterun­ gen ausgeschlossen ist, oder
• 3. zumindest eine der Schutzschichten kann so ausgeführt sein, daß sie ein leichtes Gleiten von Sensoroberfläche und Fiberoptik ermöglicht. Beim Gleiten erfolgt der Kon­ takt zwischen Fiberoptik und Sensor nur über die Schutz­ schichten, so daß eine Beschädigung des Sensors ausge­ schlossen ist.

Vorteile

• 1. Nachrüstbare Lösung auch für bereits vorhandene Komponen­ ten,
• 2. keine Prozeßänderungen bei den Herstellern nötig,
• 3. nur geringe Kosten,
• 4. Betriebssicherheit bei mechanischen Schocks.

Die Problematik von nach der Sensor-Herstellung erzeugten Bilddefekten hat mit dem Erscheinen der sehr großflächigen CCDs wesentlich zugenommen, da der finanzielle Verlust eines derartigen Sensors sehr viel höher liegt, als bei kleinen CCDs. Prozeßänderungen im Sensor-Herstellungsprozeß sind nicht immer leicht realisierbar.

Es ist vorteilhaft, die Schutzschichten nachträglich und un­ abhängig vom Sensor-Herstellungsprozeß und vom Packagingpro­ zeß aufzubringen, wenn man den gleichen Sensor für verschie­ dene Anwendungen vorsehen möchte (z. B. für Fiberoptik-Kopp­ lung und für linsenoptische Ankopplung). Die für Fiberoptik- Kopplung nützliche Schutzschicht kann für eine linsenoptische Kopplung ohne Binning (d. h. Zusammenfassen von Pixeln im CCD) negative Auswirkungen auf die Ortsauflösung haben, wenn die Schutzschicht zu dick für die "ungebinnte" Pixelgröße ist.

Für diese Fälle ist eine einfache, unabhängig vom Sensor-Her­ stellungsprozeß durchführbare Zusatzbeschichtung zur Erzie­ lung der Defektfreiheit bei Fiberoptik ein sehr wünschens­ werter Fortschritt.

Die einfachste Ausführungsform für die Schutzschichten sind Sprühschichten. Diese können z. B. mit handelsüblichen Sprüh­ lacken hergestellt werden. Deren Basis können Kunstharze (auch Epoxide), Polyuretane, Teflon (insbesondere für Gleit- Schichten) oder ähnliche Kunststoffe sein. Im Falle der Gleit-Schutzschichten ist es vorteilhaft, die Teflon-Sprüh­ schicht auf beide Oberflächen (CCD und Fiberoptik) zu appli­ zieren, um eine gute Schutzwirkung der Sprühschichten auch nach gewissem Abrieb zu garantieren. Wichtig ist auch, daß durch Sprühen eine gleichmäßig Dicke der Schutzschicht leich­ ter als beispielsweise durch Pinselauftrag realisierbar ist.

MOS-Bildsensoren müssen vor der Gefahr einer Schädigung durch elektrostatische Entladung geschützt werden. Daher ist der Sprühauftrag gegenüber einer Beschichtung mit mechanischen Hilfsmitteln ebenfalls zu bevorzugen. Außerdem hat das Sprü­ hen den Vorteil, daß es nach dem Kontaktieren der Sensoren durch "Wire-Bonding" eingesetzt werden kann. Dann können die Bondpads auf dem Sensor und/oder dem "Package" (wo der Sensor befestigt und kontaktiert wird) nicht mehr kontaminiert wer­ den, was sonst die Durchführbarkeit des "Wire-Bonding" ge­ fährden würde, weil dieser Prozeß absolut reine Bondpad-Ober­ flächen voraussetzt.

Bei der Wahl der Dicke der Schutzschichten sollte die Pixel­ größe berücksichtigt werden, damit die Ortsauflösung durch die Schutzschicht nicht oder nur unwesentlich verschlechtert wird. Die Dicke sollte möglichst nicht mehr als ein Viertel der wirksamen Pixelgröße betragen. Die Lichtstreuung in der/den Sprühschicht(en) sollte minimal sein, um MTF-Verluste hierdurch gering zu halten.

Der Brechungsindex der Schutzschichten sollte nach Möglich­ keit zwischen den Brechungsindizes des Kernglases der Fiber­ optik (im allgemeinen bei 1,8) und der glasartigen Passivie­ rungsschicht (Schutzschicht) auf dem Sensor (z. B. bei 1,5) liegen, um optische Koppelverluste und Schärfeeinbußen wegen Reflexionen zu vermeiden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein CCD-Bildsensor, mit 2 eine in Form eines Filmes darauf aufgebrachte Schutzschicht, mit 3 eine Fiberoptik, mit 4 eine darauf in Form eines Filmes auf­ gebrachte Schutzschicht, mit 5 eine Leuchtschicht, z. B. aus CsI : Tl und mit 6 eine darauf aufgebrachte Schutzschicht be­ zeichnet. Die Schutzschichten 2 und 4 stehen in engem opti­ schem Kontakt. Mit 7 ist ein Partikel bezeichnet, der zwi­ schen den Schutzschichten 2 und 4 als Störung eingelagert ist. d ist dabei die maximale Partikelgröße, die noch keinen Defekt bewirkt.

Claims (3)

1. Röntgenbildaufnahmevorrichtung mit einem kristallinen Bildsensor (1), dem das auf einer Leuchtschicht (5) erzeugte Bild über eine Fiberoptik (3) zugeführt wird, wobei zwischen der Fiberoptik (3) und dem Bildsensor (1) mindestens eine Schutzschicht, die aus einem Kohlenwasserstoff besteht, auf­ gebracht ist.

2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei dem auf der dem Bildsensor (1) zugewandten Seite der Fiberoptik (3) und der der Fiber­ optik zugewandten Seite des Bildsensors (1) je eine Schutz­ schicht (2, 4), die aus einem Kohlenwasserstoff besteht, auf­ gebracht ist, die miteinander in optischem Kontakt stehen.

3. Röntgenbildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Schutzschichten (2, 4) durch Sprühen aufgebracht sind.