DE10331522A1

DE10331522A1 - Reduction of phantom artifacts in digital radiographs produced with a digital detector by maintaining planar substrate, reading matrix and scintillator at a constant raised temperature using a temperature regulating heater element

Info

Publication number: DE10331522A1
Application number: DE10331522A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Spahn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: DE10331522B4

Abstract

Detector for digital recording of a radiograph with a reading matrix (18) mounted on a planar substrate (19), whereby the substrate is in thermal connection with a temperature regulating heater element (27) with which the substrate is maintained at a predetermined set-temperature (T0). An independent claim is made for a method for reducing phantom artifact formation in radiographs recorded using a digital detector, whereby the temperature of the detector is maintained at a constant raised set temperature.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor zur digitalen Aufnahme eines Röntgenbilds mit einer auf einem flächigen Substrat aufgebrachten Auslesematrix sowie auf eine mit dem genannten Detektor ausgestattete Röntgenvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Reduzierung von Geistbildartefakten bei einem digitalen Detektor für Röntgenbilder.The The invention relates to a detector for digital recording an X-ray image with one on a plane Substrate applied readout matrix as well as one with said Detector-equipped X-ray device. The invention further relates to a method for reduction of ghost artifacts in a digital x-ray detector.

Die meisten in der Medizintechnik verwendeten bildgebenden Untersuchungsverfahren beruhen seit Jahren auf Röntgenaufnahmen. Anstelle der herkömmlichen, auf fotografischen Filmen beruhenden Radiografie haben sich in den letzten Jahren zunehmend digitale Aufnahmetechniken etabliert. Diese besitzen den erheblichen Vorteil, dass keine zeitaufwendige Filmentwicklung erforderlich ist. Die Bildaufbereitung geschieht vielmehr mittels elektronischer Bildverarbeitung. Das Bild ist daher direkt nach der Aufnahme verfügbar. Digitale Röntgenaufnahmetechniken bieten zudem den Vorteil einer besseren Bildqualität, Möglichkeiten zur elektronischen Bildnachbearbeitung sowie die Möglichkeit einer dynamischen Untersuchung, d.h. der Aufnahme von bewegten Röntgenbildern.The Most imaging techniques used in medical technology have been based on x-rays for years. Instead of the conventional, Based on photographic films, radiography has evolved in the recent years increasingly established digital recording techniques. Own this the considerable advantage that no time-consuming film development is required. The image processing is done by means of electronic image processing. The picture is therefore directly after the recording available. Digital radiography techniques also offer the advantage of better picture quality, possibilities for electronic image post-processing as well as the possibility a dynamic examination, i. the recording of moving X-ray images.

Zu den verwendeten digitalen Röntgenaufnahmetechniken gehören so genannte Bildverstärker-Kamerasysteme, die auf Fernseh- oder CCD-Kameras basieren, Speicherfoliensysteme mit integrierter oder externer Ausleseeinheit, Systeme mit optischer Ankopplung einer Konverterfolie an CCD-Kameras oder CMOS-Chip, Selen-basierte Detektoren mit elektrostatischer Auslesung und Festkörperdetektoren mit aktiven Auslesematritzen mit direkter oder indirekter Konversion der Röntgenstrahlung.To the digital radiographic techniques used belong so-called image intensifier camera systems, the on television or CCD cameras based, imaging systems with integrated or external readout unit, systems with optical coupling of a Converter film to CCD cameras or CMOS chip, using selenium-based detectors electrostatic readout and solid state detectors with active Read-out matrix with direct or indirect conversion of X-radiation.

Insbesondere sind seit einigen Jahren Festkörperdetektoren für die digitale Röntgenbildgebung in Entwicklung. Diese Detektoren basieren auf aktiven Auslesematritzen z.B. aus amorphem Silizium (a-Si), denen eine Szintillatorschicht oder Szintilatorschicht, z.B. aus Cäsiumjodid (CsI) vorgeschichtet ist. Die auftreffende Röntgenstrahlung wird in der Szintillatorschicht in sichtbares Licht gewandelt, in Photodioden der Auslesematrix in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst gespeichert. Verwandte Technologien verwenden ebenfalls eine aktive Auslesematrix aus amorphem Silizium, jedoch kombiniert mit einem Röntgenkonverter (z.B. Selen), der die auftreffende Röntgenstrahlung direkt in elektrische Ladung umwandelt. Diese wird dann auf einer Elektrode der Auslesematrix ortsaufgelöst gespeichert. Die gespeicherte Ladung wird anschließend über ein aktives Schaltelement elektronisch ausgelesen, in digitale Signale umgewandelt und an ein elektronisches Bildverarbeitungssystem weitergeleitet.Especially have been solid state detectors for several years for the digital x-ray imaging in Development. These detectors are based on active readout matrices e.g. of amorphous silicon (a-Si), which has a scintillator layer or scintillator layer, e.g. from cesium iodide (CsI). The incident X-rays is converted into visible light in the scintillator layer, in photodiodes the readout matrix converted into electrical charge and stored spatially resolved. relative Technologies also use an active readout matrix of amorphous Silicon, but combined with an x-ray converter (e.g., selenium), the the incident X-rays converted directly into electrical charge. This will then be on an electrode the readout matrix spatially resolved saved. The stored charge is then over active switching element electronically read, into digital signals converted and forwarded to an electronic image processing system.

Eine für die Bildqualität entscheidende physikalische Eigenschaft des amorphen Siliziums ist die Existenz von tief gelegenen Energieniveaus („Traps"), die bei der Bildaufnahme mit elektrischer Ladung aufgefüllt werden. In diesen Traps ist die elektrische Ladung aufgrund der besonders niedrigen Energie vergleichsweise stabil gebunden, so dass bei dem der Bildaufnahme folgenden Ausleseprozess nicht die gesamte, im Trap enthaltene Ladung ausgelesen werden kann. Vielmehr „überlebt" ein gewisser Teil des Signals latent in den Traps und wird erst nach dem Ausleseprozess allmählich freigesetzt. Dies kann dazu führen, dass bei einer nachfolgenden Aufnahme immer noch ein Restsignal vorhanden ist und im dazu gehörigen Ausleseprozess mit ausgelesen wird. Das zuletzt aufgenommene Röntgenbild enthält somit ein Restsignal der vorangegangenen Aufnahme. Mitunter erscheinen dadurch Konturen der vorangegangenen Aufnahme als Schatten auf dem nachfolgenden Röntgenbild. Dieser Effekt wird als Geistbildartefakt bezeichnet.A for the picture quality is the crucial physical property of amorphous silicon the existence of low-lying energy levels ("traps") when taking pictures with electric charge filled become. In these traps the electric charge is due to the particularly low energy bound comparatively stable, so that in the reading process following the image acquisition not the entire, Trapped charge can be read out. Rather, a certain part "survives" of the signal is latent in the traps and only after the readout process gradually released. This can cause that in a subsequent recording still a residual signal exists and in the associated Readout process is read out. The last recorded X-ray image contains thus a residual signal of the previous recording. Occasionally appear thereby contours of the previous shot as a shadow on the subsequent X-ray image. This effect is called Spirit picture artifact.

Um Geistbildartefakte nach Möglichkeit zu reduzieren, wird üblicherweise nur amorphes Silizium von bester Qualität zur Herstellung von Röntgendetektoren verwendet, da dieses eine besonders geringe Anzahl von Störstellen, und damit eine besonders geringe Anzahl von Traps aufweist. Höchstqualitatives amorphes Silizium ist jedoch entsprechend teuer und führt dennoch nicht zu einer befriedigenden Reduzierung der Geistbildartefakte. Zur weiteren Reduzierung dieser Effekte wird mitunter Rücksetzlicht verwendet. Hierbei ist ein flächig ausgebildetes Board oder eine Folie vorgesehen, welche Licht emittieren kann, um das amorphe Silizium zu stabilisieren oder zu homogenisieren. Dies führt aber ebenfalls nicht zu einer vollständigen Reduktion der Geistbildartefakte. Alternativ wird versucht, die Geistbildartefakte auf dem Wege elektronischer Bildverarbeitung im Röntgenbild nachträglich zu korrigieren. Solche Kompensierungsverfahren sind aber vergleichsweise aufwändig und häufig dennoch nicht in der Lage, Geistbildartefakte in befriedigender Weise zu beseitigen.Around Spirit image artifacts if possible to reduce, is usually only top quality amorphous silicon for the production of X-ray detectors used because this is a particularly small number of impurities, and thus has a particularly low number of traps. highest quality However, amorphous silicon is correspondingly expensive and still leads not to a satisfactory reduction of the mental image artifacts. To further reduce these effects, sometimes reset light is used. Here is a surface formed board or a film, which emit light can stabilize or homogenize the amorphous silicon. this leads to but also not to a complete reduction of the spirit image artifacts. Alternatively, mental image artifacts are attempted by electronic means Image processing in the X-ray image later to correct. Such compensation methods are however comparatively complicated and often nevertheless not able to render ghost image artifacts more satisfying Way to eliminate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendetektor anzugeben, bei dem Geistbildartefakte von Haus aus nicht oder nur in sehr geringem Maße auftreten. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine mit dem genannten Detektor ausgestattete Röntgenvorrichtung anzugeben. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduzierung von Geistbildartefakten bei einem digitalen Detektor für Röntgenbilder anzugeben.Of the The invention is therefore based on the object, an X-ray detector to specify in the mental image artifacts from home not or only to a very small extent occur. It is also an object of the invention, one with the specify said detector equipped X-ray device. Of the Invention is also The task is based on a method for reducing mental image artifacts in a digital detector for radiographs specify.

Bezüglich des Detektors wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst der Detektor ein flächiges Substrat, auf dem eine Auslesematrix aufgebracht ist. In thermisch leitender Verbindung mit dem Substrat ist dabei ein als Heizelement ausgebildetes Temperaturregulierungselement vorgesehen, mit dem das Substrat auf einer vorgegebenen Soll-Temperatur gehalten werden kann.Regarding the Detector, the object is achieved by the features of the claim 1. Thereafter, the detector comprises a flat substrate on which a Readout matrix is applied. In thermally conductive connection with the substrate is designed as a heating element temperature regulating element provided with which the substrate at a predetermined target temperature can be held.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Entleerung der Traps um so schneller vonstatten geht, je höher die Temperatur des Substrats, und damit auch die Temperatur der Auslesematrix ist. Durch gezielte Erhöhung der Substrattemperatur wird somit eine beschleunigte Entladung der Traps erreicht, so dass ein Großteil des in der Auslesematrix gespeicherten Signals bereits beim ersten Auslesevorgang ausgelesen. Die in den Traps nach diesem Ausleseprozess gegebenenfalls noch verbleibende Ladung ist so gering, dass Geistbildartefakte allenfalls noch in geringem Maße auftreten.The Invention is based on the recognition that the emptying of the traps the faster the temperature of the substrate, and the faster it is done so that the temperature of the readout matrix is. Through targeted increase The substrate temperature is thus an accelerated discharge of the Traps reached, so much of it of the signal stored in the read-out matrix already at the first Read out read. Those in the traps after this selection process any remaining charge is so low that mental image artifacts at best still to a small extent occur.

Die Erfindung führt insbesondere zu einer Verbesserung eines Detektors, dessen Auslesematrix im Wesentlichen aus amorphem Silizium besteht. Sie erlaubt somit die Verwendung dieses ansonsten besonders gut zur Realisierung der Auslesematrix geeigneten Materials, ohne dass eine Verschlechterung der Bildqualität durch Geistbildartefakte in Kauf genommen werden müsste.The Invention leads in particular to an improvement of a detector whose readout matrix consists essentially of amorphous silicon. It allows thus the use of this otherwise particularly good for the realization of Readout matrix of suitable material without causing deterioration the picture quality by mental image artifacts would have to be accepted.

Zweckmäßigerweise ist das Temperaturregulierungselement an der Rückseite des Substrats angebracht, zumal es auf diese Weise die Röntgenaufnahme nicht behindert. Als Rückseite wird diejenige Seite des Substrats bezeichnet, die der mit Röntgenstrahlung zu belichtenden Seite des Substrats entgegengesetzt ist. Diese Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Temperaturregulierungselement nahe an der Auslesematrix angeordnet ist und somit in besonders guter Wärmekopplung mit der Auslesematrix steht. Für eine effektive Temperaturregulierung bei gleichzeitig geringem Platzbedarf ist insbesondere vorgesehen, dass das Temperaturregulierungselement schichtartig aufgebaut ist.Conveniently, the temperature regulating element is attached to the back of the substrate, especially since it is the X-ray not disabled. As the back is that side of the substrate referred to that with X-rays opposite side of the substrate to be exposed. This arrangement has the extra Advantage that the temperature regulating element close to the readout matrix is arranged and thus in particularly good thermal coupling with the readout matrix stands. For an effective temperature control with a small footprint is in particular provided that the temperature regulating element is layered.

In zwei vorteilhaften Realisierungsvarianten ist das Temperaturregulierungselement wahlweise als flächiger Heizwiderstand oder als Peltierelement ausgeführt. Ein Peltierelement hat den zusätzlichen Vorteil, dass man mit ihm wahlweise das Substrat kühlen oder heizen kann. Es sind hierdurch insbesondere auch schnelle Änderungen der Substrattemperatur möglich.In two advantageous implementation variants is the temperature regulating element optionally as a flat surface Heating resistor or designed as a Peltier element. A Peltier element has the added benefit that you can either cool or heat the substrate with it. There are This in particular also rapid changes in the substrate temperature possible.

Eine besonders präzise Temperatureinstellung wird durch eine Regeleinheit erreicht, die einerseits mit einem in thermischem Kontakt mit dem Substrat und/oder dem Temperaturregulierungselement stehenden Temperaturfühler verbunden ist, und die andererseits das Temperaturregulierungselement ansteuert. Zur weiteren Verbesserung der Temperatureinstellung sind bevorzugt mehrere mit der Regeleinheit verbundene Temperaturfühler vorgesehen, die über die Detektorfläche verteilt sind.A very precise Temperature adjustment is achieved by a control unit that on the one hand with a in thermal contact with the substrate and / or connected to the temperature regulating element temperature sensor on the other hand drives the temperature regulating element. To further improve the temperature setting are preferred provided with the control unit temperature sensor connected via the detector surface are distributed.

Zweckmäßigerweise ist der Auslesematrix in Belichtungsrichtung eine Szintillatorschicht vorgeschaltet, die die auftreffende Röntgenstrahlung je nach Ausprägung in sichtbares Licht oder direkt in elektrische Ladung umwandelt. Ein besonders geeignetes Material hierfür ist Cäsiumjodid.Conveniently, the readout matrix in the exposure direction is a scintillator layer upstream, the incident X-rays depending on the expression in visible light or converted directly into electrical charge. One particularly suitable material for this is cesium iodide.

Bezüglich der Röntgenvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 11. Danach enthält die Röntgenvorrichtung einen digitalen Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Regarding the X-ray device the object is achieved by The features of claim 11. Thereafter, the X-ray device includes a digital Detector according to one of the claims 1 to 10.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 12. Danach ist vorgesehen, dass ein zur Aufnahme eines Röntgenbilds vorgesehener digitaler Detektor mittels eines Temperaturregulierungselements auf eine vorgegebene, gegenüber Raumtemperatur erhöhte Soll-Temperatur eingestellt wird.Regarding the Method, the object is achieved by the features of the claim 12. Thereafter, it is envisaged that a for taking an X-ray image provided digital detector by means of a temperature regulating element to a given, opposite Room temperature increased Set temperature is set.

Der Detektor wird dabei entweder konstant auf der erhöhten Soll-Temperatur gehalten. Die Soll-Temperatur ist dabei derart hoch einzustellen, dass die in einem Trap gespeicherte Ladung so schnell abklingt, dass sie in der nächstfolgenden Aufnahme zu keinem störenden Artefakt führt. Andererseits ist die Soll-Temperatur nicht zu hoch einzustellen, damit andere, ebenfalls durch die Temperatur beeinflusste Störgrößen, wie z.B. Dunkelstrom oder Rauschen unterhalb einer tolerierbaren Schwelle bleiben.Of the Detector is either constant at the elevated target temperature held. The target temperature is to be set so high that the charge stored in a trap dies off so fast that you in the next Recording to no disturbing Artifact leads. On the other hand, the target temperature is not too high, so that other, also influenced by the temperature disturbances, such as. Dark current or noise remain below a tolerable threshold.

Alternativ ist es vorteilhaft, die Soll-Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne auf eine vergleichsweise hohe Temperatur einzuregeln, wenn gerade keine Aufnahme vorgenommen wird. Die in einem Trap gefangene Ladung wird damit sozusagen „ausgeheizt". Für die nächstfolgende Bildaufnahme wird die Substrattemperatur dann wiederum auf eine Aufnahmetemperatur erniedrigt, um während der Bildaufnahme die sonstigen temperaturabhängigen Störgrößen klein zu halten. Vorteilhafterweise wird im Anschluss an eine solche pulsartige Erhöhung der Soll-Temperatur die Auslesematrix „im Leerlauf", d.h. ohne vorangegangene Belichtung des Detektors, ausgelesen, um die durch die pulsartige Erhöhung der Solltemperatur aus den Traps „ausgeheizten" Ladungen von der Auslesematrix zu entfernen.alternative it is advantageous to set the target temperature for a predetermined period of time to regulate to a comparatively high temperature, if just no recording is made. The charge caught in a trap is "burned out", so to speak, for the next Image acquisition, the substrate temperature then turn to a recording temperature humbled to while the image recording to keep the other temperature-dependent disturbances small. advantageously, is following such a pulse-like increase in the target temperature the Readout matrix "im Idle ", i.e. without preceding exposure of the detector, read out to the by the pulse-like increase in the Target temperature from the traps "burned out" charges from the Remove readout matrix.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 in einer schematischen Darstellung eine Röntgenvorrichtung mit einem Röntgenstrahler, einem digitalen Detektor und einem Steuer- und Auswertesystem, 1 in a schematic representation of an X-ray device with an X-ray source, a digital detector and a control and evaluation system,

2 in einer perspektivischen und teilweise aufgeschnittenen Schemadarstellung den Detektor gemäß 1 und 2 in a perspective and partially cut-open schematic representation of the detector according to 1 and

3 in einem schematischen Querschnitt den Detektor gemäß 1. 3 in a schematic cross section of the detector according to 1 ,

Einander entsprechende Teile und Größen sind in den Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts and sizes are always provided in the figures with the same reference numerals.

Die in 1 schematisch dargestellte Röntgenvorrichtung 1 umfasst einen Röntgenstrahler 2, einen digitalen Detektor 3 sowie ein Steuer- und Auswertesystem 4. Dem Röntgenstrahler 2 und dem Detektor 3 sind in Strahlungsrichtung 5 eine Tiefenblende 6 und ein Streustrahlenraster 7 zwischengeschaltet. Die Tiefenblende 6 dient hierbei dazu, ein Teilbündel einer gewünschten Größe aus der vom Röntgenstrahler 2 erzeugten Röntgenstrahlung R auszuschneiden, das durch eine zu untersuchende Person 8 oder einen zu untersuchenden Gegenstand und das Streustrahlenraster 7 auf den Detektor 3 fällt. Das Streustrahlenraster 7 dient dabei zur Ausblendung von seitlicher Streustrahlung, die das vom Detektor 3 aufgenommene Röntgenbild verfälschen würde.In the 1 schematically illustrated X-ray device 1 includes an X-ray source 2 , a digital detector 3 as well as a control and evaluation system 4 , The X-ray source 2 and the detector 3 are in the direction of radiation 5 a depth stop 6 and a anti-scatter grid 7 interposed. The depth stop 6 This serves to a subset of a desired size from the X-ray source 2 X-ray generated R to be cut out by a person to be examined 8th or an object to be examined and the anti-scatter grid 7 on the detector 3 falls. The anti-scatter grid 7 serves to block out lateral stray radiation, that of the detector 3 would distort the recorded X-ray image.

Der Röntgenstrahler 2 und der Detektor 3 sind an einem Stativ 9 oder oberhalb und unterhalb eines Untersuchungstischs verstellbar befestigt.The X-ray source 2 and the detector 3 are on a tripod 9 or adjustably mounted above and below an examination table.

Das Steuer- und Auswertesystem 4 umfasst eine Steuereinheit 10 zur Ansteuerung des Röntgenstrahlers 2 und/oder des Detektors 3 sowie zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den Röntgenstrahler 2. Die Steuereinheit 10 ist über Daten- und Versorgungsleitungen 11 mit dem Röntgenstrahler 2 verbunden. Das Steuer- und Auswertesystem 4 umfasst weiterhin eine Bildaufbereitungseinheit 12, die bevorzugt ein Software-Bestandteil einer Datenverarbeitungsanlage 13 ist und der elektronischen Bildverarbeitung des Röntgenbilds dient. Die Datenverarbeitungsanlage 13 enthält zudem eine Bediensoftware für die Röntgenvorrichtung 1. Die Datenverarbeitungsanlage 13 ist über Daten- und Systembusleitungen 14 mit der Steuereinheit 10 und dem Detektor 3 verbunden. Sie ist weiterhin zur Ein- und Ausgabe von Daten mit Peripheriegeräten, insbesondere einem Bildschirm 15, einer Tastatur 16 und einer Maus 17 verbunden.The control and evaluation system 4 includes a control unit 10 for controlling the X-ray source 2 and / or the detector 3 and for generating a supply voltage for the X-ray source 2 , The control unit 10 is via data and utility lines 11 with the X-ray source 2 connected. The control and evaluation system 4 further comprises an image processing unit 12 , which preferably a software component of a data processing system 13 is and the electronic image processing of the X-ray image is used. The data processing system 13 also contains operating software for the X-ray device 1 , The data processing system 13 is via data and system bus lines 14 with the control unit 10 and the detector 3 connected. It is also for input and output of data with peripheral devices, in particular a screen 15 , a keyboard 16 and a mouse 17 connected.

Der in 2 im Detail dargestellte Detektor 3 ist ein so genannter Festkörperdetektor. Er umfasst eine flächige aktive Auslesematrix 18 aus amorphem Silizium (aSi), die auf einem flächigen Substrat 19 aus Glas aufgebracht ist. Der Auslese matrix 18 ist wiederum eine Szintillatorschicht 20 (oder Konverterschicht), z.B. aus Cäsiumjodid (CsI), vorgelagert. In dieser Szintillatorschicht 20 wird die in Strahlungsrichtung 5 auftreffende Röntgenstrahlung R in sichtbares Licht umgewandelt, welches in Fotodioden 21 der Auslesematrix 18 in elektrische Ladung umgewandelt wird. Diese elektrische Ladung wird wiederum ortsaufgelöst in der Auslesematrix 18 gespeichert. Die gespeicherte Ladung kann, wie in dem in 2 vergrößert dargestellten Ausschnitt 22 angedeutet ist, durch elektronische Aktivierung 23 eines jeder Fotodiode 21 zugeordneten Schaltelements 24 in Richtung des Pfeils 25 an eine nur schematisch angedeutete Elektronik 26 ausgelesen werden. Die Elektronik 26 erzeugt digitale Bilddaten B durch Verstärkung und Analog-Digital-Wandlung der ausgelesenen Ladung. Die Bilddaten B werden über die Daten- und Systembusleitung 14 an die Bildaufbereitungseinheit 12 übermittelt.The in 2 Detector shown in detail 3 is a so-called solid-state detector. It comprises a planar active readout matrix 18 made of amorphous silicon (aSi) on a flat substrate 19 made of glass is applied. The selection matrix 18 again is a scintillator layer 20 (or converter layer), for example of cesium iodide (CsI), upstream. In this scintillator layer 20 becomes the in radiation direction 5 incident X-ray R converted into visible light, which in photodiodes 21 the readout matrix 18 is converted into electrical charge. This electrical charge is in turn spatially resolved in the readout matrix 18 saved. The stored charge can, as in the in 2 enlarged detail shown 22 is indicated by electronic activation 23 one of each photodiode 21 associated switching element 24 in the direction of the arrow 25 to an only schematically indicated electronics 26 be read out. The Electronic 26 generates digital image data B by amplification and analog-to-digital conversion of the read charge. The image data B is transmitted via the data and system bus line 14 to the image processing unit 12 transmitted.

In 3 ist der Detektor 3 in einem schematischen Querschnitt dargestellt. Hierin ist ein Temperaturregulierungselement 27 erkennbar, das an der Rückseite 28 des Substrats 19 angebracht ist. Als Rückseite 28 ist hierbei die nicht mit Röntgenstrahlung R zu belichtende, und somit der Auslesematrix 18 abgewandte Seite des Substrats 19 bezeichnet. Das Temperaturregulierungselement 27 ist flächig aufgebaut und im Wesentlichen über die gesamte Detektorfläche mit dem Substrat direkt verbunden. Es steht damit in einem besonders guten thermischen Kontakt mit der Auslesematrix 18. In einer preisgünstigen Variante handelt es sich bei dem Temperaturregulierungselement 27 um einen flächigen Heizwiderstand, insbesondere einen PTC. Alternativ dazu kann als Temperaturregulierungselement auch ein Peltierelement zum Einsatz kommen. Dies erlaubt es insbesondere, das Substrat 19 je nach Bedarf zu heizen oder zu kühlen.In 3 is the detector 3 shown in a schematic cross section. Here is a temperature regulating element 27 recognizable at the back 28 of the substrate 19 is appropriate. As the back 28 Here is the not to be exposed to X-rays R, and thus the readout matrix 18 opposite side of the substrate 19 designated. The temperature regulating element 27 is constructed surface and directly connected to the substrate substantially over the entire detector surface. It is thus in a particularly good thermal contact with the readout matrix 18 , In an inexpensive variant, it is the temperature regulating element 27 to a flat heating resistor, in particular a PTC. Alternatively, a Peltier element can also be used as the temperature regulating element. This allows in particular, the substrate 19 to heat or cool as needed.

Das Temperaturregulierungselement 27 wird angesteuert durch eine Regeleinheit 29. Diese Regeleinheit 29 erhält als Eingangsgröße die Substrattemperatur Ts, die als Ist-Wert von mehreren über die Detektorfläche verteilten Temperaturfühlern 30 gemessen wird. Im dargestellten Beispiel sind die Temperaturfühler 30 an der Rückseite 31 des Temperaturregulierungselements 27 angebracht. In alternativen Ausführungen können die Temperaturfühler 30 jedoch auch an oder in dem Substrat 19 angeordnet sein.The temperature regulating element 27 is controlled by a control unit 29 , This control unit 29 receives as input the substrate temperature Ts, which is the actual value of several distributed over the detector surface temperature sensors 30 is measured. In the example shown, the temperature sensors 30 at the back 31 the temperature regulating element 27 appropriate. In alternative versions, the temperature sensor 30 but also on or in the substrate 19 be arranged.

Die Regeleinheit 29 steuert das Temperaturregulierungselement 27 derart an, dass die Substrattemperatur Ts einer vorgegebenen Soll-Temperatur T0 entspricht. Die Regeleinheit 29 bildet somit mit dem Temperaturregulierungselement 27 und den Temperaturfühlern 30 einen geschlossenen Regelkreis aus.The control unit 29 controls the temperature regulating element 27 such that the substrate temperature Ts a predetermined target temperature T0 corresponds. The control unit 29 thus forms with the temperature regulating element 27 and the temperature sensors 30 a closed loop.

In einem ersten Betriebsmodus wird die Substrattemperatur Ts von der Regeleinheit 29 konstant gehalten. Die Solltemperatur T0 ist hierbei hinsichtlich zweier, einander widerstrebender Gesichtspunkte zu optimieren. Einerseits soll die Soll-Temperatur möglichst hoch sein, um eine möglichst rasche Entladung der in der Auslesematrix 18 enthaltenen Traps zu bewirken. Andererseits soll die Soll-Temperatur wiederum nicht zu hoch eingestellt sein, damit Störeffekte, die bei wachsender Temperatur der Auslesematrix 18 zunehmen, z.B. der Dunkelstrom sowie temperaturbedingte Rauscheffekte, in tolerierbaren Grenzen bleiben. Eine Konstanthaltung der Soll-Temperatur T0 ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn in rascher Folge Röntgenbilder aufgenommen werden sollen.In a first mode of operation, the substrate temperature Ts is from the control unit 29 kept constant. The target temperature T0 is to be optimized with regard to two conflicting aspects. On the one hand, the target temperature should be as high as possible in order to ensure that the discharge in the read-out matrix is as fast as possible 18 effect traps. On the other hand, the setpoint temperature should again not be set too high, so that interference effects occur as the temperature of the readout matrix increases 18 increase, eg the dark current as well as temperature-induced noise effects, remain within tolerable limits. A constant maintenance of the target temperature T0 is to be preferred in particular if X-ray images are to be recorded in rapid succession.

In einem alternativen Betriebsmodus ist vorgesehen, die Soll-Temperatur T0 vor oder nach Aufnahme eines Röntgenbilds für eine vorgegebene Zeitspanne pulsartig auf einen vergleichsweise hohen Wert zu setzen. Hierdurch wird die in den Traps angesammelte Ladung besonders effektiv „ausgeheizt". Nach dem Ausheizpuls wird zweckmäßigerweise ein Ausleseprozess initiiert, um die ausgeheizte Ladung aus der Auslesematrix 18 zu entfernen. Für die nachfolgende Bildaufnahme wird die Soll-Temperatur T0 dann wieder auf eine vergleichsweise niedrige Aufnahmetemperatur herabgesetzt, um Dunkelstrom- und Rausch effekte während der Aufnahme zu vermindern. Der letztgenannte Betriebsmodus erlaubt also gleichzeitig eine besonders effektive Entfernung von „gefangener" Ladung in der Auslesematrix 18, und somit eine besonders effektive Eliminierung von Geistbildartefakten, und eine besonders gute Bildqualität im Hinblick auf Dunkelstrom- und Rauscheffekte. Dieser Betriebsmodus ist insbesondere dann anwendbar, wenn zwischen zwei Bildaufnahmen genügend Zeit zum Ausheizen der Auslesematrix bleibt. Im Hinblick auf den letztgeschilderten Betriebsmodus ist insbesondere die Verwendung eines Peltierelements als Temperaturregulierungselement 27 besonders vorteilhaft, zumal durch die damit ermöglichte Heiz- und Kühlmöglichkeit die mit dem Ausheizen verbundenen Temperaturänderungen in besonders kurzer Zeit vollzogen werden können.In an alternative operating mode, the target temperature T0 is set to a comparatively high value in a pulse-like manner for a predetermined period of time before or after recording an X-ray image. As a result, the charge accumulated in the traps is particularly effectively "baked out." After the heating pulse, a readout process is expediently initiated in order to remove the heated charge from the readout matrix 18 to remove. For the subsequent image acquisition, the target temperature T0 is then reduced again to a comparatively low recording temperature in order to reduce dark-current and noise effects during recording. The latter operating mode thus also allows a particularly effective removal of "trapped" charge in the readout matrix 18 , and thus a particularly effective elimination of ghost artifacts, and a particularly good image quality with respect to dark current and noise effects. This mode of operation is particularly applicable if sufficient time remains to heat the readout matrix between two image recordings. With regard to the last-mentioned mode of operation is in particular the use of a Peltier element as a temperature regulating element 27 Particularly advantageous, especially since the thus enabled heating and cooling possibility associated with the annealing temperature changes can be completed in a very short time.

Claims

Detector ( 3 ) for the digital recording of an X-ray image with one on a flat substrate ( 19 ) applied readout matrix ( 18 ), the substrate ( 19 ) in thermally conductive connection with a temperature regulating element designed as a heating element ( 27 ) is arranged, with which the substrate ( 19 ) can be maintained at a predetermined target temperature (T0).

Detector ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the read-out matrix ( 18 ) consists essentially of amorphous silicon.

Detector ( 3 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature regulating element ( 27 ) on the back ( 28 ) of the substrate ( 19 ) is attached.

Detector ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the temperature regulating element ( 27 ) is layered.

Detector ( 3 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature regulating element ( 27 ) is a heating resistor.

Detector ( 3 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature regulating element ( 27 ) is a Peltier element.

Detector ( 3 ) according to one of claims 1 to 6, characterized by at least one temperature sensor ( 30 ) for measuring the substrate temperature (Ts) and one with the or each temperature sensor ( 30 ) connected control unit ( 29 ) for controlling the temperature regulating element ( 27 ).

Detector ( 3 ) according to claim 7, characterized by a plurality of temperature sensors distributed over the detector surface ( 30 ).

Detector ( 3 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the read-out matrix (18) has a scintillator layer ( 20 ) is connected upstream.

Detector ( 3 ) according to claim 9, characterized in that the scintillator layer ( 20 ) consists of cesium iodide.

X-ray device ( 1 ) with a digital detector ( 3 ) according to one of claims 1 to 10.

Method for reducing ghost artifacts in a digital detector ( 3 ) for taking an X-ray image, characterized in that the detector ( 3 ) by means of a temperature regulating element ( 27 ) is set to a predetermined setpoint temperature (T0) which is higher than room temperature.

Method according to claim 12, characterized in that that the setpoint temperature (Ts) before and / or after recording a X-ray image pulse-like for one given time span a recording temperature increases becomes.

Method according to claim 13, characterized in that that after a pulse-like increase in the Target temperature (T0) an empty readout process is performed.