Urknall-Detektoren für farbige Röntgenbilder

Bonn (ots) - Physiker der Universität Bonn haben in Zusammenarbeit
mit der Firma Philips einen neuartigen Röntgendetektor entwickelt. Er
kann sehr hohe Kontraste bewältigen und rauscht dabei deutlich
weniger als bislang gebräuchliche Detektoren. Außerdem erlaubt der
Sensor die farbige Darstellung unterschiedlicher Gewebetypen. Die
Bonner Forscher entwickeln normalerweise Halbleiterdetektoren für
Experimente der Elementarteilchenphysik. Dazu zählt beispielsweise
das ATLAS-Experiment am Forschungszentrum CERN in Genf, in dem
Physiker die Bedingungen kurz nach dem Urknall nachstellen. Der neue
Röntgendetektor ist quasi ein "Abfallprodukt" der
Grundlagenforschung.

Strahlung besteht aus vielen einzelnen "Lichtpaketen", den so
genannten Quanten. In einem Halbleiterdetektor bewirkt jedes
Röntgenquant die Freisetzung von Elektronen. Je mehr Quanten
auftreffen, desto größer ist also ihre Menge. Der Computer erzeugt
aus der Ladung der einzelnen Sensorpixel schließlich ein Bild: Je
mehr Elektronen, desto heller der entsprechende Bildpunkt.

Bei niedrigen Strahlungsintensitäten macht sich allerdings ein
Effekt bemerkbar, der die Bildqualität sehr beeinträchtigen kann: das
Dunkelrauschen. Denn nicht nur Röntgenquanten, sondern auch Wärme
oder andere Störeinflüsse können die Freisetzung von Elektronen
bewirken. Der Bonner CIX-Sensor (CIX steht für "Counting and
Integrating X-Ray Detector) nutzt daher zwei Methoden: Bei niedrigen
Signalstärken zählt er direkt die Quanten, die auf dem Sensor
auftreffen. Damit erreicht er ein geringes Rauschen. Bei hohen
Strahlungsintensitäten (bei denen das Rauschen nicht mehr ins Gewicht
fällt) misst er dagegen die Gesamtmenge der freigesetzten Elektronen.
Diese Aufgabe übernimmt ein so genannter Integrator. So erreicht der
Detektor einen hohen Dynamikumfang: Der Abstand zwischen dem
"dunkelsten" und "hellsten" nutzbaren Signal ist extrem groß.

Der CIX-Sensor kann auch verschiedene Gewebetypen besser
voneinander unterscheiden als herkömmliche Detektoren. Dazu misst er,
wie sich die mittlere Energie der Röntgenstrahlung beim Durchqueren
des Gewebes verändert. Die darin steckende Information lässt sich
nutzen, um Strukturen im Röntgenbild verschieden einzufärben.

Originaltext: Universität Bonn
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