Elektronenoptischer Röntgenbildverstärker
Der elektronenoptische Röntgenbildverstärker ist eine evakuierte Metall-Glas-Röhre, die aus vier wesentlichen Elementen besteht:

Fluoreszierender Eingangsschirm
Der fluoreszierende Eingangsschirm (Schicht aus natriumdotiertem Cäsium-Jodid-CsI) absorbiert Röntgenphotonen und wandelt ihre Energie in Lichtphotonen um. Diese treffen auf der Photokathode auf und werden dort proportional zur Helligkeit des Eingangsschirms als Photoelektronen emittiert. Eine zwischen der Photokathode und der Beschleunigungsanode angelegte hohe Beschleunigungsspannung (bis zu 30 kv) zieht die Elektronen sehr schnell von der Photokathode ab. Die elektrostatischen Linsen lenken die von der Kathode zur Anode fliegenden Elektronen präzise zum fluoreszierenden Ausgangsschirm. Durch die auf dem Ausgangsschirm auftreffenden Elektronen werden dann wiederum Lichtphotonen emittiert. Die stark beschleunigten Elektronen senden am Ausgangsschirm etwa die 50-fache Menge an Lichtphotonen aus. Eine Röhrenkamera besteht aus einer von Steuerspulen umgebenen Vakuumröhre von 2,5 cm Durchmesser und einer Länge von ca. 15 cm. Direkt hinter dem gläsernen Eingangsfenster sind die lichtdurchlässige, leitfähige Schicht und die lichtempfindliche Halbleiterschicht angeordnet. Die Halbleiterschicht wird zeilenförmig durch den von den Steuerspulen fein abstimmbaren Elektronenstrahl abgetastet. In Abhängigkeit von der Helligkeit jeder gelesenen Position wird ein kleinerer oder größerer Strom erzeugt und als analoges Videosignal über den Analog-Digital-Wandler zur Bildverarbeitung bis zum Monitor weitergeleitet.

Grundsätzlich unterscheidet man bei digitalen Detektoren zwischen direkter und indirekter Detektion der Röntgenstrahlung.

Direkte Detektion
Bei einem direkten Detektor werden die auf einer Platte aus amorphem Selen (a-Se) auftreffenden Röntgenphotonen direkt in Elektron-Loch-Paare umgewandelt. Eine Vorspannung lenkt die Ladungsträger in der Selenschicht über eine Pixelelektrode in den auszulesenden Pixel. Durch die direkte Konversion wird jegliche Lichtstreuung vermieden. Die a-Se-Detektoren zeichnen sich deshalb durch eine herausragende Quanteneffizienz DQE (Detective Quantum Efficiency) von 65 % und eine hervorragende Kontrastauflösung aus. Die Selenstrukturen sind bei diesen Detektoren auf Glasplatten als Träger aufgebracht. Allerdings hat diese Technologie eine Eigenschaft, die den Einsatz solcher Systeme in mobilen Systemen unmöglich macht. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Selen führen bei Temperaturen von unter 10 °C und über 70 °C zu Spannungsrissen. Zusätzlich verliert die Selenschicht bei Temperaturen über 70 °C ihre amorphe Struktur und nimmt ein irreversibles kristallines Gefüge an. Nur festinstallierte, radiologische Anlagen ermöglichen durch die permanent verfügbare Netzspannung eine kontinuierliche Kontrolle des zulässigen Temperaturniveaus und gewährleisten mit vertretbarem Aufwand einen störungsfreien Betrieb.

Indirekte Detektion
Bei der indirekten Detektion werden die auftreffenden Röntgenphotonen von einem aus natriumdotiertem Cäsium-Iodid (CsI) bestehenden Szintillator in Lichtphotonen umgewandelt und zu der darunter liegenden, aus amorphem Silizium (a-Si) bestehenden Sensormatrix (Photodioden), weitergeleitet. Da das Silizium nicht ausreichend empfindlich auf die Röntgenphotonen reagiert, ist der CsI-Szintillator als Energiewandler – analog zum Bildverstärker – erforderlich. Über eine Adressleitung werden die einzelnen Sensoren einer Zelle angesteuert, das entstandene Strahlenprofil zeilenförmig ausgelesen und zur Bildverarbeitung weitergeleitet [1].