Röntgenplatten aus der Sprühdose

  • 10. November 2015

Kostengünstige Röntgendetektoren aus keramischen Partikeln.

Digitale Röntgensysteme sind aus der Gesundheits­versorgung nicht mehr wegzudenken. Ein Röntgen­detektor ersetzt darin den früheren Röntgen­film. Heutige Detektoren sind teuer, empfindlich und in der Auflösung begrenzt. Nun ist es Wissen­schaftlern im Kooperations­projekt HOP-X gelungen, neue Materialien für Detektoren zu entwickeln: Sie betteten dazu Keramik-Partikel in einen leit­fähigen Kunst­stoff ein. Die Bestand­teile dieses Komposit-Detektors lassen sich in Lösungs­mittel einrühren und dann wie ein Lack durch Sprühen auftragen. Damit lassen sich zukünftig Röntgen­detektoren kosten­günstig im großen Maßstab und mit hoher Bild­auf­lösung herstellen.

Röntgendetektor

Abb.: Die elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt die Verteilung der keramischen Partikel im Kunststoff in den gesprühten Röntgendetektoren. (Bild: INM)

Röntgendetektoren bestehen aus einer Szintillator­schicht und einer Photo­diode. Die Szintillator­schicht wandelt Röntgen­strahlung in sichtbares Licht um, welches die Photo­diode aufnimmt. Solche Detektoren sind schwer herzu­stellen und teuer. Ihre Auflösung ist begrenzt, weil sich die aufge­fangenen Signale gegenseitig stören können. Um Röntgen­detektoren kosten­günstiger herzustellen, beschritten Wissen­schaftler der Siemens Healthcare GmbH, des Leibniz-Instituts für neue Materialien INM, der Unis Erlangen und Hamburg und weiterer Partner im Projekt HOP-X einen neuen Weg: Sie verwendeten Materialien, die für flexible Solar­zellen entwickelt wurden und passten sie auf Röntgen­strahlung an.

Die Wissenschaftler am INM stellten dazu keramische Partikel her, die im Röntgen­licht aufleuchten. Diese betteten sie in einen leit­fähigen Kunst­stoff ein. Er wandelt das Licht in elektrischen Strom um, der vom Röntgen­gerät registriert wird. Die Forscher unter­suchten außerdem die Strukturen, die aus Partikeln und Kunst­stoff gebildet werden. „Wir unter­suchten die Proben mit elektronen­mikro­skopischen Verfahren anhand dünner Schichten, die wir mit Ionen­strahlen aus dem Komposit schnitten“, sagt Tobias Kraus, Leiter des Programm­bereichs Struktur­bildung am INM. „Mithilfe dieser Analytik konnten wir zeigen, wie sich die Partikel und der Kunst­stoff bei verschiedenen Misch­verhältnissen anordnen. Dadurch war es unseren Projekt­partnern möglich, die Misch­verhältnisse für die empfind­lichsten Röntgen­detektoren abzu­leiten.“ Dann seien scharfe Röntgen­bilder auch bei geringer Strahlungs­dosis möglich.

Die Ergebnisse zeigen, dass Röntgen­detektoren aus diesen neuen Materialien die strengen Anforderungen der Medizin­technik erfüllen können. Derzeit arbeiten die Forscher an Prozess­techniken, um größere Detektoren herzustellen.

INM / RK

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