FleX-RAY

Flexible Röntgenbildgebungsdetektoren durch den Einsatz von Einzelphoton-Avalanche-Dioden und scintillierenden Faser

Gefördert durch die EU Horizon 2020 (Förderkennzeichen 899634)

FleX-Ray Projektseite

Zeitraum: September 2020 – September 2023

Die Röntgenbildgebung ist eine Schlüsselkomponente für zahlreiche Anwendungen in der Medizin. Sie wird aber auch in anderen Bereichen, wie in der Lebensmittelindustrie, der Überwachung kritischer Infrastrukturen und industrieller zerstörungsfreier Werkstoffprüfung (ZfP) eingesetzt. Derzeitige Ansätze zur Röntgendetektion sind allerdings limitiert in Hinblick auf Formflexibilität und Materialkosten. So liefern heutige Röntgendetektoren, basierend auf digitaler Elektronik (Pixeldetektoren) oder szintillierenden Materialien, bei komplexeren Geometrien der Messobjekte eine nicht ausreichend akkurate Bildgebung. Dies ist insbesondere in der industriellen ZfP problematisch, bei der Defekte in komplexen Formen leicht übersehen werden oder in medizinischen Anwendungen, bei denen eine Früherkennung von Anomalien entscheidend für die weitere Behandlung ist. In medizinischen Anwendungen wird die Unzulänglichkeit komplexe geometrische Merkmale im menschlichen Körper aufzulösen zum Teil mit erhöhten Strahlungsdosen ausgeglichen, wodurch Gesundheitsrisiken entstehen. Darüber hinaus setzt die derzeitige Bauweise der Röntgendetektoren voraus, dass Hardware und elektronische Systeme im Strahlengang platziert sein müssen. Folglich müssen die Systeme strahlungsgehärtet sein, was die Pixeldichte der Detektoren verringert, die Herstellungskosten stark erhöht, die Lebensdauer verkürzt und eine Instandhaltung praktisch unmöglich macht.

FleX-RAY definiert Röntgendetektoren vollständig neu, indem ein gänzlich neuartiges Design eingeführt wird, in dem Hardware und Detektionselektronik außerhalb des Strahlengangs platziert sind, was Material- und Herstellungskosten stark reduziert. Indem eine Vielzahl von szintillierenden Fasern zu einem flexiblen Detektor verbunden werden, kann die Detektorauflösung signifikant verbessert werden. Mit einer Technologie vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut kann zudem durch den Einsatz von (Faser-)Bragg-Gittern die flexible Detektorform in Echtzeit überwacht werden, wodurch die Auflösung bei gleichzeitiger Reduktion der Strahlendosis weiter verbessert wird.

Das Projekt FleX-RAY vereint europaweit interdisziplinäre Expertise in Materialwissenschaft, Faseroptik, analoger sowie digitaler Elektronik und Partikelphysik, um den weltweit ersten ultraflexiblen, kostengünstigen Röntgendetektor zu entwickeln, der seine individuelle Messobjekt-bedingte Form selbst ermittelt und im Vergleich zu derzeitigen Methoden bei einer angestrebten zehnfachen Auflösung die Hälfte des Preises kostet.