(57)【要約】【課題】散乱Ｘ線の信号のＸ線画像への影響を低減できるＸ線検出器を提供する。【解決手段】Ｘ線検出器に入射するＸ線をシンチレータ層で可視光に変換し、可視光を光電変換素子で電荷に変換し、スイッチング素子のゲートへのゲート電圧の印加によって光電変換素子から電荷を取り出す。Ｘ線検出器に入射する放射線信号はパルス信号である。放射線信号がオフとなる期間の前半部分にてスイッチング素子のゲートにゲート電圧を印加させ、光電変換素子から電荷を取り出す。放射線信号がオフとなる期間の後半部分にて光電変換素子に逆バイアス電圧を印加させ、散乱Ｘ線の信号により光電変換素子で発生した電荷をキャンセルする。【選択図】図１
2010014415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線を可視光に変換するシンチレータ層と、
このシンチレータ層で変換された可視光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、
これら複数の光電変換素子にそれぞれ接続され、ゲートを有し、このゲートへのゲート電圧の印加によって前記光電変換素子から電荷を取り出す複数のスイッチング素子と、
これら複数のスイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を介して前記光電変換素子から取り出される電荷が電気信号として流れる信号線と、
前記複数のスイッチング素子のゲートに接続されたゲート線と、
このゲート線を介して、前記複数のスイッチング素子のゲートに印加するゲート電圧を発生するゲート電圧源と、
前記複数の光電変換素子に接続されたバイアス線と、
このバイアス線を介して、前記複数の光電変換素子に印加するバイアス電圧を発生するバイアス電圧源と、
入射する放射線信号がパルス信号であり、その放射線信号がオフとなる期間の前半部分にて前記スイッチング素子のゲートにゲート電圧を印加させ、後半部分にて前記光電変換素子に逆バイアス電圧を印加させる制御部と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
シンチレータ層は、柱状構造を有する
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
シンチレータ層を被覆する保護層を具備している
ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。
【請求項４】
保護層は、シンチレータ層側から、シンチレータ層で変換された可視光を反射する光反射材粒子を分散させた光反射膜と、シンチレータ層を覆う防湿膜とが積層された多層化膜である
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
【請求項５】
保護層は、シンチレータ層側から、シンチレータ層で変換された可視光を透過する有機膜と、シンチレータ層で変換された可視光を反射する金属膜と、シンチレータ層を覆う防湿膜とが積層された多層化膜である
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
【請求項６】
保護層は、多層化膜で、有機膜、無機膜、金属膜のいずれかで構成されている
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
【請求項７】
入射する放射線を電荷に変換する電荷発生層と、
この電荷発生層で変換された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積容量と、
これら複数の電荷蓄積容量にそれぞれ接続され、ゲートを有し、このゲートへのゲート電圧の印加によって前記電荷蓄積容量から電荷を取り出す複数のスイッチング素子と、
これら複数のスイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を介して前記電荷蓄積容量から取り出される電荷が電気信号として流れる信号線と、
前記複数のスイッチング素子のゲートに接続されたゲート線と、
このゲート線を介して、前記スイッチング素子のゲートに印加するゲート電圧を発生するゲート電圧源と、
前記電荷発生層に接続されたバイアス線と、
このバイアス線を介して、前記電荷発生層に印加するバイアス電圧を発生するバイアス電圧源と、
入射する放射線信号がパルス信号であり、その放射線信号がオフとなる期間の前半部分にて前記スイッチング素子のゲートにゲート電圧を印加させ、後半部分にて前記電荷発生層に逆バイアス電圧を印加させる制御部と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
放射線を発生する放射線発生部と、この放射線発生部から発生して被検体を透過した放射線を検出する請求項１ないし７いずれか記載の放射線検出器とを対とする２組を具備し、
これら２組を被検体に対して異なる方向から放射線を照射するように配置するとともに、各組で放射線信号をパルス信号として交互に出力する
ことを特徴とする放射線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する放射線を電気信号に変換する放射線検出器、およびこの放射線検出器を用いた放射線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面型のＸ線検出器が開発されている。この平面型のＸ線検出器において、照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像が電気信号として出力される。
【０００３】
このＸ線検出器では、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換し、この蛍光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）フォトダイオード、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子で信号電荷に変換することで画像を取得している。または、Ｘ線を電荷発生層により電荷に変換し、この電荷を信号電荷として読み出すことで画像を取得している。
【０００４】
そのＸ線検出器とＸ線を発生させるＸ線管とを２組用いて、被検体を例えば正面方向と側面方向などの２方向からＸ線画像を取得するバイプレーン方式のＸ線診断装置がある。このバイプレーン方式のＸ線診断装置は、人体の血管撮影などで多く用いられ、立体的にＸ線画像を取得できる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３３１７０３号公報（第１０−１１頁、図２１−２２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バイプレーン方式のＸ線診断装置では、一方のＸ線管からＸ線を出力したとき、被検体に照射したＸ線は散乱して、その散乱したＸ線が、本来検出すべきでない他方の組のＸ線検出器に入射してしまい、その散乱Ｘ線の信号がＸ線画像に表示されて、Ｘ線画像に影響を与えてしまうという問題を有している。
【０００６】
本発明では、このような点に鑑みなされたもので、散乱放射線の信号の放射線画像への影響を低減できる放射線検出器、およびこの放射線検出器を用いた放射線診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放射線検出器は、入射する放射線を可視光に変換するシンチレータ層と、このシンチレータ層で変換された可視光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、これら複数の光電変換素子にそれぞれ接続され、ゲートを有し、このゲートへのゲート電圧の印加によって前記光電変換素子から電荷を取り出す複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を介して前記光電変換素子から取り出される電荷が電気信号として流れる信号線と、前記複数のスイッチング素子のゲートに接続されたゲート線と、このゲート線を介して、前記複数のスイッチング素子のゲートに印加するゲート電圧を発生するゲート電圧源と、前記複数の光電変換素子に接続されたバイアス線と、このバイアス線を介して、前記複数の光電変換素子に印加するバイアス電圧を発生するバイアス電圧源と、入射する放射線信号がパルス信号であり、その放射線信号がオフとなる期間の前半部分にて前記スイッチング素子のゲートにゲート電圧を印加させ、後半部分にて前記光電変換素子に逆バイアス電圧を印加させる制御部とを具備しているものである。
【０００８】
さらに、本発明の放射線検出器は、入射する放射線を電荷に変換する電荷発生層と、この電荷発生層で変換された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積容量と、これら複数の電荷蓄積容量にそれぞれ接続され、ゲートを有し、このゲートへのゲート電圧の印加によって前記電荷蓄積容量から電荷を取り出す複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を介して前記電荷蓄積容量から取り出される電荷が電気信号として流れる信号線と、前記複数のスイッチング素子のゲートに接続されたゲート線と、このゲート線を介して、前記スイッチング素子のゲートに印加するゲート電圧を発生するゲート電圧源と、前記電荷発生層に接続されたバイアス線と、このバイアス線を介して、前記電荷発生層に印加するバイアス電圧を発生するバイアス電圧源と、入射する放射線信号がパルス信号であり、その放射線信号がオフとなる期間の前半部分にて前記スイッチング素子のゲートにゲート電圧を印加させ、後半部分にて前記電荷発生層に逆バイアス電圧を印加させる制御部とを具備しているものである。
【０００９】
また、本発明の放射線診断装置は、放射線を発生する放射線発生部と、この放射線発生部から発生して被検体を透過した放射線を検出する請求項１ないし７いずれか記載の放射線検出器とを対とする２組を具備し、これら２組を被検体に対して異なる方向から放射線を照射するように配置するとともに、各組で放射線信号をパルス信号として交互に出力するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の放射線検出器によれば、入射する放射線信号がパルス信号であり、その放射線信号のオフとなる期間の前半部分でスイッチング素子のゲートにゲート電圧を印加し、後半部分で光電変換素子または電荷発生層に通常とは逆方向のバイアス電圧を印加することで、散乱放射線の信号の放射線画像への影響を低減できる。
【００１１】
また、本発明の放射線診断装置によれば、この放射線検出器を用いることにより、２方向の放射線画像を取得する際に、互いに異なる方向からの散乱放射線の信号の放射線画像への影響を低減できるバイプレーン方式のＸ線診断装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図２は放射線検出器の間接変換方式を示す原理図である。
【００１４】
放射線検出器としてのＸ線検出器11は、基板12上に、可視光を電荷に変換する複数の光電変換素子13とこれら光電変換素子13が接続された複数のスイッチング素子14とがマトリクス状に配列され、さらに、この基板12の複数の光電変換素子13上に、入射する放射線としてのＸ線を可視光に変換するシンチレータ層15、およびこのシンチレータ層15を覆って保護層16が形成されている。
【００１５】
スイッチング素子14は、例えば薄膜トランジスタなどで、ゲート、ドレインおよびソースの各端子を備え、ソース電極が光電変換素子13に接続されている。
【００１６】
シンチレータ層15は、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）により真空蒸着法で柱状構造に形成されている。あるいは、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）蛍光体粒子をバインダ樹脂と混合し、光電変換素子13を形成した基板12上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで柱状構造に形成されている。
【００１７】
保護膜16は、シンチレータ層15側から、シンチレータ層15で変換された可視光を反射する光反射材粒子を分散させた光反射膜と、シンチレータ層15を覆う防湿膜とが積層された多層化膜で構成されている。光反射材粒子は、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）などの低放射線吸収率を有する物質である。防湿膜は、例えばアルミニウム合金などの防湿性に優れた金属膜である。なお、保護膜16は、シンチレータ層15側から、シンチレータ層15で変換された可視光を透過する有機膜と、シンチレータ層15で変換された可視光を反射する金属膜と、シンチレータ層15を覆う防湿膜とが積層された多層化膜で構成してもよく、あるいは、多層化膜で、有機膜、無機膜、金属膜のいずれかで構成してもよい。
【００１８】
次に、図３は放射線診断装置の模式図である。
【００１９】
放射線診断装置としてのＸ線診断装置21は、放射線発生部としてのＸ線発生部22と、Ｘ線検出器11とを対として具備している。
【００２０】
Ｘ線検出器11には、複数のスイッチング素子14のゲートを接続する複数のゲート線24が列方向に配列され、複数のスイッチング素子14のドレインを接続する複数の信号線25が行方向に配列され、さらに、複数の光電変換素子13に接続されるバイアス線26が行方向に配列されている。
【００２１】
複数のゲート線24にはゲート駆動回路28に接続され、このゲート駆動回路28にはゲート電圧制御部29に接続され、このゲート電圧制御部29にはゲート電圧源30に接続されている。そして、ゲート電圧制御部29により、ゲート電圧源30で発生したゲート電圧をゲート駆動回路28を介して複数のゲート線24に対して所定のタイミングで順番に印加する。
【００２２】
複数の信号線25には、これら信号線25を通じて取り出される電気信号を処理してＸ線画像を取得する信号処理回路32に接続されている。
【００２３】
複数のバイアス線26には、複数の光電変換素子13に印加する順バイアス電圧および逆バイアス電圧を発生するバイアス電圧源34が接続されている。
【００２４】
これらゲート駆動回路28、信号処理回路32、バイアス電圧源34には、各動作のタイミングをコントロールするタイミングコントローラ36に接続されている。
【００２５】
また、Ｘ線検出器11の信号処理回路32には信号処理回路32から出力されるＸ線画像を収集するデジタルデータ収集部38が接続され、このデジタルデータ収集部38にはＸ線画像を表示する表示部39が接続されている。デジタルデータ収集部38にも、動作のタイミングをコントロールするタイミングコントローラ36に接続されている。
【００２６】
また、Ｘ線検出器11のゲート電圧制御部29およびタイミングコントローラ36、並びにＸ線発生部22には、これらを制御する制御部41が接続されている。この制御部41は、入射する放射線信号としてのＸ線信号がパルス信号であり、そのＸ線信号がオフとなる期間の前半部分にてスイッチング素子14のゲートにゲート電圧を印加させ、後半部分にて光電変換素子13に逆バイアス電圧を印加させる機能を有している。
【００２７】
次に、図４は放射線診断装置のバイプレーン方式を示す模式図である。
【００２８】
Ｘ線診断装置21は、Ｘ線検出器11とＸ線発生部22とを対とする２組を具備し、一方の組が被検体44を正面方向45から撮影できるように配置され、他方の組が披検体44の側面方向46から撮影できるように配置され、被検体44を２方向から撮影できるように構成されている。
【００２９】
次に、Ｘ線診断装置21の動作を説明する。
【００３０】
Ｘ線検出器11のシンチレータ層15に入射したＸ線は、シンチレータ層15により可視光に変換される。この可視光は光電変換素子13に入って電荷に変換され、この電荷は光電変換素子13に蓄積される。
【００３１】
スイッチング素子14のゲートにゲート電圧が印加されることで、光電変換素子13に蓄積された電荷が電気信号として信号線25へ流れる。この信号線25へ流れた電気信号が信号処理回路32で処理され、Ｘ線画像が取得される。
【００３２】
そして、図１は放射線検出器を用いた放射線診断装置における放射線信号とスイッチング素子のゲート電圧とバイアス電圧とのタイミングを示すタイミングチャートである。
【００３３】
Ｘ線信号は、正面方向45と側面方向46とで交互に出力されている。
【００３４】
正面方向45のＸ線検出器11においては、正面方向45のＸ線信号がオフとなる期間の前半部分にて、スイッチング素子14のゲートにゲート電圧を印加することで、光電変換素子13に蓄積された電荷を電気信号として読み出す。
【００３５】
その際、側面方向46のＸ線発生部22からは、Ｘ線が出力されており、その側面方向46のＸ線は被検体44により散乱し、その散乱成分の散乱Ｘ線が正面方向45のＸ線検出器11に入射する。
【００３６】
正面方向45のＸ線検出器11においては、その散乱Ｘ線の信号をキャンセルするために、正面方向45のＸ線信号がオフとなる期間の後半部分にて、光電変換素子13に対して通常時の順バイアス電圧とは逆方向となる逆バイアス電圧に印加する。それにより、側面方向46の散乱Ｘ線の信号により光電変換素子13で発生した電荷をキャンセルする。
【００３７】
同様に、側面方向46のＸ線検出器11においても、正面方向45の散乱Ｘ線の信号により光電変換素子13で発生した電荷をキャンセルする。
【００３８】
このように、Ｘ線検出器11は、入射する放射線信号がパルス信号であり、その放射線信号のオフとなる期間の前半部分でスイッチング素子14のゲートにゲート電圧を印加し、後半部分で光電変換素子13に逆バイアス電圧を印加することで、散乱Ｘ線の信号のＸ線画像への影響を低減できる。
【００３９】
したがって、バイプレーン方式のＸ線診断装置21は、Ｘ線検出器11を用いることにより、２方向のＸ線画像を取得する際に、互いに異なる方向からの散乱Ｘ線の信号のＸ線画像への影響を低減できる。
【００４０】
なお、以上の実施の形態では、Ｘ線検出器11における間接変換方式の形態になっているが、直接変換方式においても同様のことが可能である。
【００４１】
すなわち、図５に示すように、直接変換方式のＸ線検出器11は、基板上に複数の画素電極51、これら画素電極51に接続された複数の電荷蓄積容量52、およびこれら電荷蓄積容量52にソース電極が接続された複数のスイッチング素子14がマトリクス状に配置され、さらに、この基板の複数の画素電極51上に、入射するＸ線を電荷に変換する電荷発生層53、およびバイアス電極54が形成されている。
【００４２】
そして、入射するＸ線を電荷発生層53で電荷に変換し、この電荷を順バイアス電圧が印加されたバイアス電極54に対向する画素電極51に取り込んで電荷蓄積容量52に蓄積し、スイッチング素子14のゲートへのゲート電圧の印加によって、電荷蓄積容量52から電荷が取り出されて電気信号として信号線25に流れる。
【００４３】
この直接変換方式において、制御部41は、入射するＸ線信号がパルス信号であり、そのＸ線信号がオフとなる期間の前半部分にてスイッチング素子14のゲートにゲート電圧を印加させ、後半部分にて電荷発生層53に逆バイアス電圧を印加させる。これにより、散乱Ｘ線の信号のＸ線画像への影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す放射線検出器を用いた放射線診断装置における放射線信号とスイッチング素子のゲート電圧とバイアス電圧とのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２】同上放射線検出器の間接変換方式を示す原理図である。
【図３】同上放射線診断装置の模式図である。
【図４】同上放射線診断装置のバイプレーン方式を示す模式図である。
【図５】同上放射線検出器の直接変換方式を示す原理図である。
【符号の説明】
【００４５】
11    放射線検出器としてのＸ線検出器
13    光電変換素子
14    スイッチング素子
15    シンチレータ層
16    保護層
21    放射線診断装置としてのＸ線診断装置
22    放射線発生部としてのＸ線発生部
24    ゲート線
25    信号線
26    バイアス線
30    ゲート電圧源
34    バイアス電圧源
41    制御部
44    被検体
52    電荷蓄積容量
53    電荷発生層
【図１】
2010014415.tif 000003
【図２】
2010014415.tif 000004
【図３】
2010014415.tif 000005
【図４】
2010014415.tif 000006
【図５】
2010014415.tif 000007