(57)【要約】【課題】シンチレータ素子とフォトダイオード素子とを一対としたセルの配置ピッチを小さくでき、検出感度あるいは解像度を大きくすること。【解決手段】放射線を光に変換するシンチレータ素子１３が１次元配列され、放射線の入射方向に垂直な面に反射厚膜１５が形成されたシンチレータアレイ１１と、各シンチレータ素子１３の配列位置に対応して配列され、各シンチレータ素子１３から出力される光を検出する検出面が前記入射方向にほぼ垂直に形成されたフォトダイオード１２ａを有し、少なくともフォトダイオード１２ａの検出面がシンチレータアレイ１１に固定されるフォトダイオードアレイ１２と、を備え、フォトダイオードアレイ１２は、フォトダイオード素子１２ａが設けられた面の裏面に、隣接して固定配置されるフォトダイオードアレイ１２の各シンチレータ素子１３の面を覆うように反射薄膜１６が形成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される放射線を光に変換するシンチレータ素子群が１次元配列され、該シンチレータ素子の前記放射線の入射方向に垂直な面に反射膜が形成されたシンチレータアレイと、
各シンチレータ素子の配列位置に対応して配列され、各シンチレータ素子から出力される光を検出する検出面が前記入射方向にほぼ垂直に形成されたフォトダイオード群を有し、少なくとも該フォトダイオード群の検出面が前記シンチレータアレイに固定されるフォトダイオードアレイと、
を備え、前記フォトダイオードアレイは、前記フォトダイオード素子群が設けられた面の裏面に、隣接して固定配置されるフォトダイオードアレイの各シンチレータ素子群の面を覆うように反射薄膜が形成されることを特徴とする放射線検出器用部品。
【請求項２】
前記反射薄膜は、金属薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器用部品。
【請求項３】
前記反射薄膜は、ＡｌまたはＡｇであることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器用部品。
【請求項４】
前記反射薄膜の膜厚は、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の放射線検出器用部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の放射線検出器用部品を、前記入射方向に垂直な面上で配列し、２次元アレイを形成したことを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力された放射線を光に変換し、この変換した光を検出することによって放射線像を撮影する放射線検出器用部品および放射線検出器に関し、特に、２次元配列して放射線像を撮影するための放射線検出器用部品および放射線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療機関などで使用されるＸ線ＣＴ装置では、被検体に対してＸ線を照射することによって被検体の内部構造を撮影する。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線照射源と、被検体を介してＸ線照射源に対向配置されたＸ線検出部が１次元アレイ状に配置された構造の放射線検出器とを有する。ここで、検出器は、受線したＸ線を電気信号に変換する機能を有し、Ｘ線を可視光線に変換するシンチレータ素子と、可視光線を電気信号に変換するフォトダイオードとを有する。この放射線検出器によって被検体を通過したＸ線を受線し、この受線したＸ線をもとに得られる電気信号を記録する。そして、Ｘ線照射源と放射線検出器との位置関係を維持したまま、Ｘ線を照射する角度を様々に変化させてＸ線の受線を繰り返す。その後、得られた電気信号に対してコンボルーション（畳み込み）やバックプロジェクション（逆投影）などの処理を行うことで、Ｘ線が通過した被検体の断面（スライス）の画像を再構成する。
【０００３】
特に近年、一回のＸ線照射によって、同時に複数のスライスについて撮影することができるマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、複数のスライスに対応して、アレイ状のＸ線検出部を複数配置し、それぞれのスライスを通過したＸ線を収集してスライス画像を再構成している。したがって、マルチスライスＸ線ＣＴ装置では、検出部が１次元アレイ状ではなく、２次元アレイ状に配置された放射線検出器を備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８４０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の放射線検出器であって、放射線の入射方向に対してシンチレータ素子とフォトダイオード素子とを隣接配置し、フォトダイオード素子の検出面を、放射線の入射方向に対してほぼ平行に配置するものでは、このフォトダイオード素子を形成する基板の厚さに加え、シンチレータ素子の周縁であって放射線の入射方向に対してほぼ平行な面に塗布される反射膜の厚みが加わるため、放射線の入射方向からみた放射線の検出領域が減少し、検出感度が低下するとともに高い解像度を得ることができないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シンチレータ素子とフォトダイオード素子とを一対としたセルの配置ピッチを小さくでき、検出感度あるいは解像度を大きくすることができる放射線検出器用部品および放射線検出器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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる放射線検出器用部品は、入射される放射線を光に変換するシンチレータ素子群が１次元配列され、該シンチレータ素子の前記放射線の入射方向に垂直な面に反射膜が形成されたシンチレータアレイと、各シンチレータ素子の配列位置に対応して配列され、各シンチレータ素子から出力される光を検出する検出面が前記入射方向にほぼ垂直に形成されたフォトダイオード群を有し、少なくとも該フォトダイオード群の検出面が前記シンチレータアレイに固定されるフォトダイオードアレイと、を備え、前記フォトダイオードアレイは、前記フォトダイオード素子群が設けられた面の裏面に、隣接して固定配置されるフォトダイオードアレイの各シンチレータ素子群の面を覆うように反射薄膜が形成されることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる放射線検出器用部品は、上記の発明において、前記反射薄膜は、金属薄膜であることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかる放射線検出器用部品は、上記の発明において、前記反射薄膜は、ＡｌまたはＡｇであることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる放射線検出器用部品は、上記の発明において、前記反射薄膜の膜厚は、１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかる放射線検出器は、上記の発明のいずれか一つに記載の放射線検出器用部品を、前記入射方向に垂直な面上で配列し、２次元アレイを形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明にかかる放射線検出器用部品および放射線検出器は、フォトダイオードアレイが、フォトダイオード素子群が設けられた面の裏面に、隣接して固定配置されるフォトダイオードアレイの各シンチレータ素子群の面を覆うように反射薄膜が形成されるようにしているので、放射線の放射方向からみた反射薄膜の厚みが無視できるほど小さくなり、この結果、シンチレータ素子とフォトダイオード素子とを一対としたセルの配置ピッチを小さくでき、検出感度あるいは解像度を大きくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明を実施するための最良の形態である放射線検出器用部品および放射線検出器について説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である放射線検出器用部品の分解斜視図である。また、図２は、図１に示した放射線検出器用部品が組み立てられた状態を示す斜視図である。さらに、図３は、図１に示した放射線検出器用部品が２次元配置された状態の断面図である。また、図４は、図２に示した放射線検出器用部品を配列して２次元アレイを形成した放射線検出器の概要構成を示す斜視図である。
【００１５】
図１〜図３において、この放射線検出器用部品１は、大きくシンチレータアレイ１１とフォトダイオードアレイ１２とを有する。シンチレータアレイ１１は、Ｘ線あるいはγ線などの放射線を光に変換する複数のシンチレータ素子１３が、放射線の入射方向Ａ１に対してほぼ垂直に１次元に配置されたものである。各シンチレータ素子１３間にはセパレータ１４が設けられる。また、各シンチレータ素子１３の入射方向Ａ１に垂直な面および端部のシンチレータ素子１３の側面には、変換された光を反射する膜厚約数１００μｍの反射厚膜１５が形成されている。
【００１６】
一方、フォトダイオードアレイ１２は、Ｓｉなどの半導体基板上に、各シンチレータ素子１３によって変換された光を電気信号に変換する光電変換素子としてフォトダイオード素子１２ａが、各シンチレータ素子１３の位置に対応して配列して形成され、各シンチレータ素子１３と各フォトダイオード素子１２ａとが対応して接触するように光学接合剤で接合される。したがって、各フォトダイオード素子１２ａの受光面は、放射線の入射方向Ａ１に対してほぼ水平に配置されることになる。すなわち、フォトダイオードアレイ１２の半導体基板面は、入射方向Ａ１に対してほぼ平行となる。
【００１７】
また、フォトダイオードアレイ１２の裏面、すなわちフォトダイオード素子１２ａが形成される面の反対面には、蒸着やスパッタリングなどによって形成された数μｍ程度のＡｌの反射薄膜１６が、シンチレータアレイ１１の側面の領域を覆う位置関係をもって設けられる。このＡｌの反射薄膜１６は、Ｓｉの半導体基板上に形成された場合、８０％以上の反射率を得ることができる。
【００１８】
なお、フォトダイオードアレイ１２には、各フォトダイオード素子１２ａの検出信号を取り出す端子２６が半導体基板上に形成されるとともに、各フォトダイオード素子１２ａと各端子２６とを結ぶ配線２５が半導体基板上に形成されている。
【００１９】
ここで、各シンチレータ素子１３のフォトダイオード素子１２ａに接合する面とこの面の反対面には反射膜が形成されていないため、各シンチレータ素子１３によって変換された光は、これらの面から放出されることになる。したがって、シンチレータアレイ１１のみでは、変換された光は、各フォトダイオード素子１２ａ側とその反対側に放出されることになるが、図３および図４に示すように、放射線検出器用部品１が配列され、１対のシンチレータ素子１３およびフォトダイオード素子１２ａからなる検出セルを２次元配置した場合、シンチレータアレイ１１における、フォトダイオード素子１２ａの反対側の面は、隣接するシンチレータアレイ１１の反射薄膜１６によって覆われ、シンチレータ素子１３によって変換された光は反射され、結局、フォトダイオード素子１２ａ側のみに、変換された光が放出されることになる。
【００２０】
この結果、フォトダイオード素子１２ａは、シンチレータ素子１３によって変換された光を効率良く受光することができるとともに、反射薄膜１６は、図３に示すように、反射厚膜１５に比して大幅に厚さを減じることができる。具体的には、図３における反射厚膜１５の膜厚Ｗ１が１００μｍ、フォトダイオードアレイ１２の厚さＷ２が２００μｍ、反射薄膜１６の膜厚Ｗ３が１μｍで形成され、従来の放射線検出器用部品がシンチレータ素子１３のフォトダイオード素子１２ａ側以外の面を厚膜形成した場合に比して、検出セルの２次元配置面における反射薄膜１６の厚さは無視できる程度になる。
【００２１】
これによって、この実施の形態１では、入射方向Ａ１からみた単位面積あたりの受線効率を高めることができ、さらには検出セル間隔を短くすることができるので単位面積あたりの検出セル数を多くすることができ、解像度を高めることができる。
【００２２】
なお、反射薄膜１６は、Ａｌに限らず、Ａｇなどの金属で形成してもよい。さらには、金属に限らず、たとえば酸化チタン（ＴｉＯ2）あるいはこれを用い多層膜で実現してもよい。また、反射薄膜１６の薄膜形成は、スパッタリングなどの半導体製造装置によって形成してもよいし、メッキなどによってコーティングしてもよい。また、この実施の形態１では、フォトダイオードアレイ１２の機械的強度および信頼性を勘案した場合、フォトダイオードアレイ１２の厚さは数１００μｍ程度が限界であることから、この厚さに対して無視できる反射薄膜１６の膜厚は、１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
また、フォトダイオード素子１２ａの検出波長領域は、可視光に限らない。すなわち、フォトダイオード素子１２ａの検出波長領域は、シンチレータ素子１３が変換して出力する光の波長に対応した検出能力をもてばよく、紫外光あるいは赤外光を検出できるものであってもよい。
【００２４】
さらに、シンチレータ素子１３の材質は、ＣｄＷＯ2を用いているが、その他ＣｓＩ，ＮａＩ，Ｂｉ4Ｇｅ3Ｏ12，ＢａＦ2，Ｇｄ2ＳｉＯ5，Ｌｕ2ＳｉＯ5や、各種セラミックシンチレータを用いても良い。
【００２５】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、各フォトダイオード素子１２ａからの検出信号は、各端子２６から取り出されるようにしていたが、この実施の形態２では、フォトダイオードアレイ１２上に各フォトダイオード素子１２ａからの検出信号を取り出す配線パターンを形成し、フォトダイオードアレイ１２の一端から全検出信号を取り出すようにしている。
【００２６】
図５は、この発明の実施の形態２である放射線検出器用部品の分解斜視図である。図６は、図５に示した放射線検出器用部品の斜視図である。図７は、図６に示した放射線検出器用部品を２次元配置した放射線検出器の概要構成を示す斜視図である。
【００２７】
図５〜図７において、端子２６に対応する端子３６がフォトダイオードアレイ３３の一端にまとめて設け、各端子３６と各フォトダイオード素子との間を配線３５によって電気的に接続している。このフォトダイオードアレイ３３の一端には、この一端の部分で重なる基板３７がさらに設けられ、基板３７上に設けられた引き出し用の端子と各端子３６とが電気的に接続される。
【００２８】
これによって、各フォトダイオード素子から出力される検出信号の取り出し構成が簡易になるとともに、放射線検出器２０の組立も容易になる。
【００２９】
なお、この放射線検出器用部品および放射線検出器は、Ｘ線に限らず各種の放射線を検出するものに適用できるものであり、Ｘ線ＣＴ装置に限らず、たとえばＰＥＴＣＴ装置にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１である放射線検出器用部品の分解斜視図である。
【図２】図１に示した放射線検出器用部品の斜視図である。
【図３】図２に示した放射線検出器用部品を２次元配列した場合の断面図である。
【図４】図２に示した放射線検出器用部品を２次元配列した放射線検出器の概要構成を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２である放射線検出器用部品の分解斜視図である。
【図６】図５に示した放射線検出器用部品の斜視図である。
【図７】図６に示した放射線検出器用部品を２次元配列した放射線検出器の概要構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２  放射線検出器用部品
１０，２０  放射線検出器
１１，３４  シンチレータアレイ
１２，３３  フォトダイオードアレイ
１２ａ  フォトダイオード素子
１３  シンチレータ素子
１４  セパレータ
１５  反射厚膜
１６，４６  反射薄膜
２５，３５，３８  配線
２６，３６  端子
３７  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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