Was ist Direktradiographie (DR)?
Die digitale Radiographie ist auch als Direktradiographie, kurz DR, bekannt. Mit der
DR-Technologie findet eine sofortige Umwandlung von Strahlungsintensität in digitale Bildinformationen statt.
Belichtung und Bilderzeugung finden gleichzeitig statt, sodass eine Bilderfassung in Fast-Echtzeit
möglich ist, wobei das Bild/Röntgenbild nur wenige Sekunden nach der Belichtung zur Prüfung verfügbar ist.
Aufgrund dieser fast sofortigen Bilderzeugung gilt die DR als einzige echte Methode der digitalen
Radiographie.
Einige Geräte bieten sogar einen (radioskopischen) Echtzeitmodus mit Anzeigeraten von bis zu
30 Bildern pro Sekunde. In der DR werden Flächendetektoren in unterschiedlichen Größen bis circa 400 x 400 mm
(Maximum 2006) verwendet, wie in Abbildung 8-16 dargestellt, die einfallende Strahlungsintensität in
proportionale und digitalisierte elektronische Signale umwandeln.
Diese digitalen Signale können mithilfe eines Computers und eines Bildschirms (Workstation)
ohne Zwischenschritte als kohärentes Röntgenbild dargestellt werden. In der Regel ist der Detektor
über ein Kabel mit dieser Workstation verbunden, von wo aus auch das Panel gesteuert wird.
Es stehen verschiedene Arten und Lieferanten von DR-Flat-Panel-Systemen zur Auswahl. Unterschiedlichste
Flat-Panel-Systeme mit einer großen Auswahl an Pixelgrößen und Auflösungen sind verfügbar. Je mehr Pixel vorhanden sind und je
kleiner die Pixel sind, umso höher ist die potenzielle Auflösung des Systems.
Als Sensormaterialien werden amorphes Silizium und amorphes Selen verwendet.
Als Sensoren kommen CCDs (Charge Coupled Devices, ladungsgekoppelte Bauteile) und CMOS (Complimentary Metal Oxide
Semiconductor, komplementäre Metalloxid-Halbleiter) zum Einsatz.
Bei den meisten hochauflösenden Flächendetektoren kommt die amorphe Siliziumtechnologie zum Einsatz.
Dieses Material wandelt einfallende Strahlung in Licht um. Die Umwandlung erfolgt proportional zur
Strahlendosis. Dieses Licht wird wiederum durch einen Szintillator, der z. B. aus
strukturierten Cäsiumiodid(CsI)-Photodioden und integrierten
Dünnschichttransistoren (TFT) besteht, in ein proportionales elektrisches Signal umgewandelt.
Jeder Bildpunkt (Pixel) trägt zu dem Röntgenbild bei, das auf dem Bildschirm
der Workstation erzeugt wird. Jeder Punkt ist im effektiven Bereich quadratisch, wobei der Pixelabstand in der Regel
zwischen 50 und 400 Mikrometern liegt. Je kleiner die Pixel, umso besser ist die Auflösung. Bei der Entwicklung werden
die Sensorelemente/Pixel kleiner gemacht.
Je nach aktiver Gesamtfläche und Detektor-Pixelabstand besteht ein Flächendetektor aus
bis zu mehreren Millionen solcher Bildpunkte/Pixel.
In Abbildung 9-16 sind die verschiedenen aktiven Schichten eines Flächendetektors dargestellt, die
auf einem Glassubstrat mit Graphitabdeckung abgelagert sind.
In der Praxis hat sich die DR als hervorragendes Werkzeug für ZfP-Anwendungen erwiesen, obwohl
auch einige Einschränkungen gelten:
- Flächendetektoren können über Jahre hinweg kontinuierlich in Massenproduktionsprozessen eingesetzt werden, ihre Lebensdauer ist jedoch durch die akkumulierte Strahlendosis begrenzt. Die endgültige Lebensdauer wird durch eine Kombination aus Gesamtdosis, Dosierrate und Strahlungsenergie bestimmt. Die Folien sind weniger tolerant gegenüber hochenergetischer Strahlung als gegenüber niederenergetischer Strahlung, sodass extrem hohe Energien vermieden werden sollten. Somit hängt die endgültige Lebensdauer von der jeweiligen Anwendung ab.
- Bei Millionen von Pixeln ist es „normal“, dass im Laufe der Zeit einige Pixel weniger reaktiv werden, ähnlich wie die Pixel bei Flachbildschirmen von Notebooks. In der Regel wird die unzulässige Anzahl und Form toter Pixel vom Hersteller festgelegt. Wenn ein kleiner Bereich des Panels außerhalb des Bereichs liegt, kann ein erfahrener Auswerter von DR-Bildern (durch Mustererkennung und bekannte Position auf dem Panel) echte Komponentenfehler von weniger reaktiven Pixeln unterscheiden.
- Flächendetektoren unterliegen zudem einem Memory-Effekt, auch „Ghosting“ genannt. Dies liegt an der Hysterese der Szintillationsschicht nach der Belichtung. Das Bild verblasst langsam, vor allem bei hohen Energien, die ein paar hundert kV überschreiten. Diese Hysterese führt zu einer bestimmten Totzeit des Systems, die je nach Strahlungsenergie einige Sekunden bis Minuten dauern kann, in der die Folie nicht wiederverwendet werden kann.