Flachdetektor

Ein Flachdetektor besteht aus mehreren funktionellen Schichten:

• Detektorschicht zur Umwandlung der Röntgenstrahlung
• Ausleseschicht mit Photodioden oder Halbleiterstrukturen
• TFT-Matrix (Thin-Film-Transistoren) zur elektronischen Auslese

Die einzelnen Detektorelemente sind in einer regelmäßigen Pixelmatrix angeordnet. Jedes Pixel registriert die lokal auftreffende Strahlung und erzeugt ein elektrisches Signal, das digital ausgelesen und zu einem Bild zusammengesetzt wird.

Flachdetektoren arbeiten nach zwei unterschiedlichen physikalischen Detektionsprinzipien:

• indirekte Detektion
• direkte Detektion

Indirekte Flachdetektoren

Bei indirekten Flachdetektoren wird die Röntgenstrahlung zunächst in sichtbares Licht umgewandelt. Diese Umwandlung erfolgt in einem Szintillator, der bei Absorption von Röntgenphotonen Lichtblitze erzeugt. Das entstehende Licht wird anschließend von Photodioden registriert und in elektrische Ladung umgewandelt. Die Ladung wird in einer Matrix aus Thin-Film-Transistoren gespeichert und zeilenweise ausgelesen. Typische Szintillatormaterialien sind:

• Cäsiumiodid (CsI:Tl)
• Gadoliniumoxysulfid (Gd₂O₂S)

Indirekte Detektoren sind heute die am häufigsten eingesetzten Flachdetektoren.

Direkte Flachdetektoren

Bei direkten Flachdetektoren wird die Röntgenstrahlung ohne Zwischenschritt über Licht direkt in elektrische Ladung umgewandelt. Das Detektormaterial wirkt dabei als Photoleiter. Durch Wechselwirkungen der Röntgenphotonen entstehen Elektron-Loch-Paare im Halbleitermaterial. In einem elektrischen Feld driften diese Ladungsträger zu Elektroden und werden dort gesammelt. Das am häufigsten verwendete Material ist amorphes Selen (a-Se) . Da keine Lichtstreuung im Szintillator auftritt, können direkte Detektoren eine besonders hohe Ortsauflösung erreichen.

Flachdetektoren besitzen mehrere Vorteile gegenüber älteren Detektorsystemen:

• hohe Detective Quantum Efficiency
• großer Dynamikbereich
• hohe Ortsauflösung
• direkte digitale Bildverarbeitung
• schnelle Bildakquisition

Flachdetektoren werden heute in vielen Bereichen der radiologischen Bildgebung eingesetzt, unter anderem in:

• Projektionsradiographie
• Durchleuchtung
• Angiographie
• Mammographie
• interventionellen radiologischen Verfahren

Die Einführung von Flachdetektoren hat die digitale Radiographie maßgeblich geprägt. Im Vergleich zu früheren Film-Foliensystemen und Speicherfoliensystemen ermöglichen sie eine höhere Bildqualität, eine geringere Strahlendosis sowie eine direkte digitale Weiterverarbeitung und Archivierung der Bilddaten.