Untersuchung Von CdTe Als Sensormaterial für Die Spektroskopische Röntgenbildgebung

• Main Author: Guni, Ewald
• Format: Dissertation
• Language: German
• Published: ProQuest Dissertations & Theses 01-01-2012
• Subjects: Atoms & subatomic particles; Cellular biology; Photovoltaic cells; Sensors; Simulation
• ISBN: 9798744486228

Trotz der in hohen Dosen nachgewiesenen sch¨adigenden Wirkung fur biologisches Ge- ¨ webe, wird R¨ontgenstrahlung noch immer fur die medizinische Bildgebung genutzt. Um ¨ die Dosis so gering wie m¨oglich zu halten ist das Augenmerk daher auf einen m¨oglichst effizienten Nachweis der R¨ontgenstrahlung bei bestm¨oglicher Ortsaufl¨osung gerichtet. Bisher sind uberwiegend Systeme im Einsatz, welche die von der R ¨ ¨ontgenstrahlung innerhalb einer gewissen Zeit im Detektor deponierte Energie registrieren, und diese in ein Schw¨arzungssignal umsetzen. Der Nachweis erfolgt meist indirekt, d.h. die R¨ontgenstrahlung wird erst mittels eines Szintillators in sichtbares Licht umgewandelt und dieses dann als Signal nachgewiesen. Diese Detektorsysteme haben h¨aufig Probleme mit dem Nachleuchten des Szintillators und dem Uberspringen von Signalladungen in Nachbar- ¨ pixel (engl: blooming). Zudem sind sie zum Teil hygroskopisch, und mussen daher gegen ¨ Luftfeuchtigkeit geschutzt werden. ¨ Fur die Bildgebung besteht die maximale Information, die man ¨ uber ein auf einen De- ¨ tektor auftreffendes R¨ontgenphoton gewinnen kann, in Energie, Ort und Auftreffzeit des R¨ontgenphotons. Um dieses optimal nutzen zu k¨onnen, werden in den letzten Jahren zunehmend Detektorsysteme mit photonenz¨ahlender Ausleseelektronik und direkt konvertierendem Sensor erforscht. Mit diesen ursprunglich f ¨ ur den Nachweis von geladenen ¨ Teilchen entwickelten Detektoren ist es m¨oglich, Information uber die Energie der ein- ¨ fallenden Photonen zu erhalten. Dieses Detektorkonzept erm¨oglicht es spektroskopische R¨ontgenbildgebung zu betreiben, was eine breite Palette neuer Anwendungen erm¨oglicht. Eine davon ist die sogenannte Materialrekonstruktion, die beispielsweise fur den quanti- ¨ tativen Nachweis von Kontrastmitteln in der medizinischen R¨ontgenbildgebung genutzt werden kann. Silizium, das ubliche Sensormaterial f ¨ ur den Nachweis geladener Teilchen, ist aufgrund ¨ seiner niedrigen Kernladungszahl Z (Z=14) und der damit verbundenen schwachen Absorption fur R ¨ ¨ontgenstrahlen fur die meisten Anwendungen im medizinisch relevanten ¨ Energiebereich ungeeignet. Materialien mit hoher Kernladungszahl, wie z.B. CadmiumTellurid (CdTe), sind daher vielversprechende Kandidaten fur den effektiven Nachweis ¨ der Strahlung. Da in den letzten Jahren große Fortschritte bezuglich der Qualit ¨ ¨at der Kristalle in Bezug auf Homogenit¨at und Ladungstransporteigenschaften gemacht wurden, erscheint es attraktiv photonenz¨ahlende Detektoren mit CdTe-Sensor herzustellen. Die in dieser Arbeit verwendete Ausleseelektronik war ein Medipix2-MXR Chip, welcher im Rahmen einer internationalen Kollaboration am CERN entwickelt wurde. Die Verbindung des CdTe-Sensors mit der Ausleseelektronik erfolgte am Freiburger Materialforschungszentrum (FMF). Fur die spektroskopische Nutzung solcher Detektorsysteme ist es n ¨ ¨otig, genaue Kenntnis uber die Energieantwort des Detektors zu haben. Diese h ¨ ¨angt stark von der verwendeten Detektorstrukturierung, d.h. Pixelgr¨oße, Pixelelektrodengr¨oße und Sensordicke, ab. Um die Energieantwortfunktion zu untersuchen, werden Strahlungsquellen mit monoenergetischen Emissionslinien ben¨otigt, welche beispielsweise aus radioaktiven Quellen stammen k¨onnen. Da radioaktive Quellen nur begrenzt zur Verfugung stehen und ¨ monoenergetische Strahlungsquellen wie beispielsweise Synchrotronstrahlung mit hohem zeitlichen und finanziellen Aufwand verbunden sind, liefern Simulationen einen wichtigen Beitrag zur Ermittlung und zum genaueren Verst¨andnis der Energieantwortfunktionen.