(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質向上が可能なＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置による検出方法を提供することにある。【解決手段】  被試験体を透過したＸ線を検出するＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理するＸ線センサ信号処理回路とを備え、  前記Ｘ線センサを、分極効果を有する半導体センサとし、  前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電圧をかける順方向バイアス手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。【選択図】図１
2006010364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を透過したＸ線を検出するＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理するＸ線センサ信号処理回路とを備え、
前記Ｘ線センサを、分極効果を有する半導体センサとし、
前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電圧をかける順方向バイアス手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記複数のＸ線センサの出力信号を処理するＸ線センサ信号処理回路とを備え、
前記Ｘ線センサを分極効果を有する半導体センサとし、
前記Ｘ線センサに対してバイアス電流が多く流れる方向にバイアス電圧をかけるバイアス手段と、前記Ｘ線センサからの出力信号の直流成分を除去する手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
パルス状Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記複数のＸ線センサの出力信号を処理するＸ線センサ信号処理回路とを備えた産業用のＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線センサを分極効果を有する半導体センサとし、Ｐｔ電極を陽極、Ｉｎ電極を陰極となるよう構成し、
前記Ｘ線センサからの出力信号の直流成分を除去する手段と、
前記Ｘ線センサの検出情報から該被試験体に対応する画像を構成する画像構成手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記分極効果を有する半導体センサを、ダイオード接合を有するＣｄＴｅセンサとすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線ＣＴ装置は、該被検体に出射するＸ線の進行方向に対して交差する軸を中心に、該被検体を回転させて断層像を撮像するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘセンサを、Ｐｔ電極が陽極、Ｉｎ電極が陰極となるよう構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
被試験体を透過したＸ線をＸ線センサにより検出するＸ線ＣＴ装置による検出方法であって、
前記Ｘ線センサは分極効果を有する半導体センサであり、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電圧を印加して、該Ｘ線を検出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置による検出方法。
【請求項８】
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置による検出方法において、
前記Ｘ線センサの出力信号から直流成分を除去することを特徴とするＸ線ＣＴ装置による検出方法。
【請求項９】
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置による検出方法において、
前記Ｘ線センサの出力信号から直流成分を除去し、その後、増幅することを特徴とするＸ線ＣＴ装置による検出方法。
【請求項１０】
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置による検出方法において、
前記Ｘ線センサの出力信号から直流成分を除去し、その後、増幅し、
その増幅された信号をデジタル変換することを特徴とするＸ線ＣＴ装置による検出方法。
【請求項１１】
請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置による検出方法において、
前記被検体に出射するＸ線の進行方向に対して交差する軸を中心に、該被検体を回転させて、該被試験体を透過したＸ線をＸ線センサにより検出するものであることを特徴とするＸ線ＣＴ装置による検出方法。
【請求項１２】
被試験体を透過したＸ線を検出するＸ線センサの出力信号を処理するＸ線センサ信号処理システムであって、
前記Ｘ線センサは分極効果を有する半導体センサであり、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電圧をかける順方向バイアス手段を設けたことを特徴とするＸ線センサ信号処理システム。
【請求項１３】
被試験体を透過したＸ線をＸ線センサにより検出し、その検出された出力信号を処理するＸ線センサ信号処理方法であって、
前記Ｘ線センサは分極効果を有する半導体センサであり、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電圧を印加して、該Ｘ線を検出し、
その検出された出力信号の直流成分を除去することを特徴とするＸ線センサ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置，Ｘ線ＣＴ装置による検出方法，Ｘ線センサ信号システム、及びＸ線センサ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体に基づくＸ線検出装置は、たとえば、特許文献１（特表平１０−５１２３９８号公報）などに記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１２３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線ＣＴ装置による長時間撮影時の画像の品質向上については考慮されていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質向上が可能なＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置による検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
Ｘ線ＣＴ装置のＸ線センサを、半導体センサとし、バイアス電流が多く流れる方向にバイアス電圧をかけて使用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、Ｘ線ＣＴ装置のセンサの感度向上及びＣＴ画像品質の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
Ｘ線ＣＴ装置のＸ線センサを、半導体センサとし、該センサにバイアス電流が多く流れる方向にバイアス電圧をかけて使用し、Ｘ線ＣＴ装置のセンサの感度向上、及びＣＴ画像品質の向上を図る。
【実施例１】
【０００９】
産業用Ｘ線ＣＴ装置は、物体の内部形状を観察，計測するために、非常に有用な非破壊検査装置である。このため、最近では自動車会社を中心に開発品の形状計測や、鋳造品の巣の分布計測などに活用されるようになってきた。大型鋳造品などの断層像を撮影するためには、透過力の高い高エネルギーＸ線を発生する加速器をＸ線源に用いたＸ線ＣＴ装置が開発されている。たとえば、「参考文献：上村  博、産業用高エネルギーＸ線ＣＴ装置とディジタルエンジニアリングへの応用、日本電気学会雑誌、１２２巻２号、１００〜
１０３頁、２００２年」には電子線加速器をＸ線源とし、短冊形のシリコン半導体センサをＸ線検出器に用いた産業用Ｘ線ＣＴ装置が示されている。このＸ線ＣＴ装置は被試験体をＸ線ファンビームに垂直な軸周りに１回転させて断層像を撮影する、いわゆる第３世代方式のＣＴ装置である。
【００１０】
図１０は、第３世代方式のＣＴ装置の構造を有する産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成を示す。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線ファンビーム２を出力する電子線加速器１と、被試験体１４を設置するスキャナ３，被試験体１４を透過してきたＸ線を検出するＸ線センサ４−１から４−５１２と、Ｘ線センサ４のＳ／Ｎ比を向上させるためＸ線センサ４への散乱Ｘ線の入射を抑える役割をするコリメータ５，センサの出力信号を増幅し、デジタル信号に変換する信号処理装置１０、および信号処理装置からのデジタルデータを収集すると共に装置全体を制御する制御装置６，画像の再構成を行う画像再構成装置７，画像再構成により作成された画像やその他の情報を表示する表示装置８，制御装置６からの制御指令により電子線加速器１，スキャナ３、及び信号処理装置１０の動作を制御するコントローラ９を備えている。
【００１１】
図１０のＸ線ＣＴ装置１３は、被試験体を回転させて１断面を撮影する第３世代のＸ線ＣＴ装置を示しており、スキャナ３は回転機能のほかに、被試験体の各高さの断面撮影を行うために上下に動作する機能を持つ。
【００１２】
電子線加速器１は、制御用ケーブル１６によりコントローラ９に接続され、該コントローラによりＸ線ファンビームの発生・停止が制御される。スキャナ３も同様に制御ケーブル１５で該コントローラ９に接続され、スキャナの回転・上下位置の調整が行われる。
【００１３】
Ｘ線センサ４は、ファンビーム２の発生点を見込むように一列に配置され、センサ数が多いほど撮影解像度が向上するが、本例では５１２個が設置されている。このＸ線センサ４は、電子線加速器１からスキャナの回転と同期して一定角度ごとにＸ線パルスが出力される毎に、被試験体を透過してきたＸ線を検出する。Ｘ線センサ４から出力されたＸ線量に対応する信号は、増幅されデジタル信号に変換された後、信号ケーブル１７を通して制御装置６を経由して画像再構成装置７に送られ、ＣＴ画像の再構成に用いられる。
【００１４】
また、加速器を用いたＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線は、加速器の特性から通常、周期的に発生するパルス状Ｘ線となる。一般的な値としては５ｍｓ周期に５μｓ幅の強力なＸ線パルス（Ｘ線光子の集まり）が出力される。本例では、被試験体を１回転する間に１９２０回Ｘ線パルスが照射され、データを測定する。すなわち、０.１８７５ 度ごとにＸ線量を測定する。５１２個のセンサがあるため、１断層を再構成するためのデータは５１２×1920個のデータ量になる。
【００１５】
図１１は、信号処理装置１０の内部構成を示す。プリアンプ２１−１から２１−５１２はセンサの出力電流を電圧に変換し増幅する。サンプル・ホールドアンプ２２−１から
２２−５１２はおのおの接続されたプリアンプの出力をホールドし、ＡＤ変換器２３−１から２３−５１２はサンプル・ホールドアンプの出力をデジタル値に変換する。制御回路２４がコントローラ９の信号によりこれらのタイミングを制御する。
【００１６】
シリコン半導体センサでは、高エネルギーＸ線の検出効率が２０％程度（センササイズやＸ線エネルギーにより異なるが）得られる。しかしながら、断層像の密度分解能を向上するためには、センサの検出効率（感度）が高いほど良いのはもちろんであり、シリコンよりもさらに密度が２倍ほど高く、検出効率も約２倍向上できると予想されるＣｄＴｅ半導体センサの使用が好ましい。
【００１７】
ＣｄＴｅ半導体センサは、放射線波高分析用で、特に、低線量率で放射線の核種を分析するために、バイアス電圧によるリーク電流をできるだけ少なくし、信号対雑音比（ＳＮ比）を向上することが望ましいと考えられる。例えば、陽極にＩｎ電極、陰極にＰｔ電極を用いたＣｄＴｅセンサ（以下、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサという）の適用が好ましい。このセンサはＩｎ電極とＣｄＴｅ結晶の界面がダイオード接合となる。このためＩｎ電極を陽極（正電圧をかける）に使用するとダイオード接合が逆バイアスになるため、このセンサではリーク電流は１ｎＡ以下と非常に少なくすることができる。
【００１８】
Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用い、シリコン半導体センサの約２倍の検出効率を実現するため、高エネルギーＸ線ＣＴにＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを適用してみたところ、センサの出力は２倍以上になった。しかし、長時間の断層像測定時にＩｎ／ＣｄＴｅ／
Ｐｔセンサの感度が変動し、リング状のアーチファクト（偽の像）が画像に現れた。このような状態のままでは、第１従来技術に述べられているような断層画像を集合した３次元ビットマップデータからの寸法計測などの精度を向上することは困難である。
【００１９】
この原因は、ＣｄＴｅセンサの分極効果により、撮影中に感度が変化したためと考えられる。分極効果とは、電極近傍に電子がトラップされてセンサ内の電界が減少し、センサの感度が低下する現象であり、線量率やバイアス電圧に依存して影響は異なる。現在、通常の放射線分析用途においては、ＣｄＴｅセンサの分極効果はバイアス電圧を高くすることにより問題ないレベルに抑えられている。放射線分析の用途では線量率は大きくても
１００００cps(カウント毎秒) 程度である。
【００２０】
これに比べて高エネルギーＸ線ＣＴ装置では５μｓの間に１００００個以上のＸ線がセンサに入射する。すなわち２×１０9cpsとなり、放射線分析用途とは桁違いに大きな線量率であることがわかる。このような高線量率下では、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサは感度低下を起こす。一定時間照射していると感度は一定になりＳｉセンサの２倍以上の感度で断層像を撮影できる。しかし、Ｘ線ＣＴ装置においては被試験体の多数枚（数百枚）の断層像を連続撮影する。この場合センサ（特に中心付近のセンサ）に入射するＸ線の線量率は長時間被試験体がない場合と比べて低い状態に維持される。Ｘ線の線量率が低くなると分極効果による感度低下が緩和され、逆に感度が回復するような状況となる。このようなセンサの感度変化が、再構成した断層画像にリングアーチファクトを生じさせると考えられる。このような測定環境では、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサは分極効果の影響が大きく、高エネルギーＸ線ＣＴ装置では非常に大きな課題になることがわかった。
【００２１】
実際、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサに電子線加速器からのＸ線を長時間当てると図１２に示すように出力が低下する。本図では、分極効果のないＳｉセンサを同時に照射して測定し、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／ＰｔセンサとＳｉセンサの出力比の時間変化を図示している。
Ｓｉセンサ（バイアス３０Ｖで使用）と比べるとＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサはバイアス１００Ｖ（ダイオード接合が逆バイアスになるように陽極のＩｎに正電圧を印加）と高いため、本図では４倍の出力を得ているが、時間の経過につれて出力が徐々に低下することがわかる。このように出力が変化するとＸ線ＣＴ装置への使用は困難である。
【００２２】
このため、Ｘ線パルスごとに、ＣｄＴｅセンサにかけるバイアス電圧を変化させ分極効果を回復させて、ＣｄＴｅセンサの感度の変化を防ぐことも考えられている。しかし、
ＣｄＴｅセンサに使用するバイアス電圧は約１００Ｖ以上であり、ｍｓオーダーでＯＮ／ＯＦＦするためには複雑な制御回路が必要になると共に回路自体がノイズ発生源となり再構成画像の測定精度を低下させる可能性がある。
【００２３】
次に、より具体的に本発明の一実施例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す図である。本図を用いて概要を説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線を被試験体に出射する手段であり、Ｘ線ファンビーム１０２を出力するＸ線発生装置すなわち電子線加速器１０１と、被試験体１１４を設置するスキャナ１０３，被試験体１１４を透過してきたＸ線を検出するＸ線センサ１０４−１から１０４−５１２と、Ｘ線センサ４のＳ／Ｎ比を向上させるためＸ線センサ１０４への散乱Ｘ線の入射を抑える役割をするコリメータ105，センサの出力信号を増幅し、デジタル信号に変換する信号処理装置１１０、および信号処理装置からのデジタルデータを収集すると共に装置全体を制御する制御装置１０６，画像の再構成を行う画像再構成装置１０７，画像再構成により作成された画像やその他の情報を表示する表示装置１０８，制御装置１０６からの制御指令により電子線加速器１０１，スキャナ１０３、及び信号処理装置１１０の動作を制御するコントローラ１０９からなる。
【００２４】
すでに第３世代方式の技術において、Ｘ線ＣＴ装置の動作について図１０を用いて説明した。ただし、本実施例ではＸ線センサ１０４−１から１０４−５１２は、陽極にＩｎ、陰極にＰｔ電極を用いたＣｄＴｅ半導体センサ（Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサ）であるが、そのバイアス電圧は本来陰極であるＰｔ電極に正電圧を印加することにより、Ｉｎ電極部のダイオード接合が順バイアスになりバイアス電流が大きくなる方向で用いており、かつ、そのセンサの出力を測定する信号処理装置のセンサ信号増幅部に交流結合の電流積分アンプを用いている。
【００２５】
以下、図２以降を用いて詳細に説明する。図２は本実施例に使用しているＸ線センサの構造を示す立面図と平面図である。ＣｄＴｅの結晶２００の上下にＰｔ電極２０１とＩｎ電極２０２が蒸着されてＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを構成している。Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサは絶縁基板２０３に接着され、絶縁基板２０３側のＩｎ電極２０２は直接プリント配線端子２０８に導電性接着剤で接合され、上方のＰｔ電極２０１はボンディングワイヤー２０６でプリント配線端子２０７に結合されている。ＣｄＴｅ結晶の大きさは縦３mm×横４０mm×高さ０.５mm である。絶縁基板２０３はフレキシブル基板が用いられている。ヘビイメタル基板２０４はタングステン合金製で、センサの保護と同時に隣のセンサに入射したＸ線の散乱や反跳電子を遮蔽する役割を担う。
【００２６】
Ｘ線センサ１０４はＸ線が本図の矢印方向から入射するように装置に設置される。つまり、Ｐｔ電極２０１，ＣｄＴｅ結晶２００，Ｉｎ電極２０２と順次配置される電極配置方向（電圧の印加方向）に対して鉛直方向にＸ線が入射し、また、ＣｄＴｅ結晶２００の厚み方向に対して鉛直方向にＸ線が入射する。Ｓｉに比べて約２倍の密度を有するため、入射Ｘ線に対する吸収効率、すなわち検出効率は約２倍になる。電子線加速器１０１に６
ＭｅＶの電子線加速器を用いると（もちろん加速器先端にはターゲットとしてタングステンターゲットが付属しており、電子ビームの照射によりＸ線が発生する）、最大エネルギー６ＭｅＶを有するＸ線が発生するが、この条件でモンテカルロ法により各センサの検出効率を計算すると、従来のＳｉセンサで約２０％、ＣｄＴｅセンサでは約４０％である。
【００２７】
Ｘ線センサは高感度でかつリーク電流がないものが良いが、高感度のＣｄＴｅセンサでＸ線波高分析に使用されるＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサはリーク電流も１ｎＡ以下と少なく理想的である。Ｉｎ電極を用いることによりショットキー障壁を構成しそれによりリーク電流を減らしている。このため、高感度でリーク電流が少ないが、従来技術で述べたようにＸ線ＣＴ装置の高線量率環境下においては分極効果による感度変化が大きいことが実験により判明した。
【００２８】
ところが、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを順バイアスで使用することにより、従来の知見とはまったく異なる性能が得られることがわかった。すなわち、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサの通常の使用方法とは逆に、Ｐｔ電極を陽極に、Ｉｎ電極を陰極にして使用することにより、通常の逆バイアスで使用する場合と比べて感度低下がなく、かつ出力電流が大きくなるという新しい知見が得られた。
【００２９】
図３にＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを逆バイアスで使用した場合のセンサ出力の時間変化を示す。Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサの出力はＳｉセンサ出力との比で表している。逆バイアス電圧が高くなるほど出力は大きいが、いずれの場合も感度低下は見られない。また、順バイアス時出力の約４倍の出力を得ている。この測定結果は、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／
Ｐｔセンサを順バイアスで使用すると、分極効果による感度低下がなく且つ感度がよいことを示している。
【００３０】
Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを順バイアスで使用する場合には、バイアス電流（すなわちセンサのリーク電流）はもちろん大きい。しかしながら、加速器を用いたＸ線ＣＴ装置のセンサとして用いる場合には、入射するＸ線のフォトン数は多く、Ｘ線は加速器のトリガ信号に同期してパルス状にセンサに入射するので、リーク電流が大きくてもリーク電流の直流成分と区別して測定できる。
【００３１】
図４は信号処理装置１１０の構成を示す図である。信号処理装置１１０は、すべてのＸ線センサ１０４−１から１０４−５１２にバイアス電圧を供給するためのバイアス電源
１２７，各Ｘ線センサからの出力電流を増幅するプリアンプ１２１−１〜１２１−５１２、プリアンプの出力をＡＤ変換するためにホールドするサンプリング・ホールドアンプ
（以下、Ｓ／Ｈアンプという）１２１−１〜１２１−５１２，ホールドされた信号をＡＤ変換するＡＤコンバータ１２３−１〜１２３−５１２，各ＡＤコンバータの出力するデジタルデータをバス１２５を介して読み取り、制御装置１０６にデータを転送するコントローラ１２６，Ｓ／Ｈアンプ１２２の出力ホールドやＡＤコンバータ１２３のＡＤ変換開始のタイミングを制御するタイミングコントローラ１２４からなる。
【００３２】
図５は、プリアンプ１２１の構成を示した図である。Ｘ線センサ１０４のＰｔ電極はバイアス電源１２７に接続され、Ｉｎ電極がプリアンプ１２１の入力に接続される。プリアンプ１２１の入力は抵抗１３０でグランドに接続され、また、コンデンサ１３１，入力抵抗１３２を介してＯＰアンプ１３６の反転入力に接続される。反転入力はＯＰアンプの出力とフィードバック抵抗１３４とフィードバックコンデンサ１３３で結合される。この構成で明らかなように、バイアス電圧をかけることによるＸ線センサ１０４のリーク電流
（ＤＣ電流である）はコンデンサ１３１に遮断され抵抗１３０に流れる。このため、プリアンプ１２１で増幅されて出力に現れることはない。電子線加速器１により発生したＸ線パルスによるセンサの出力パルス電流はコンデンサ１３１を通り抜け、プリアンプで増幅される。
【００３３】
パルス電流がフィードバックコンデンサ１３３，フィードバック抵抗１３４のほうに流れ込むためには、抵抗１３０の値＞＞抵抗１３２の値であることが必要で、本例では抵抗１３０には１ＭΩ、抵抗１３２にはほぼ０が用いられる。また、コンデンサ１３１には
１００ｐＦ、コンデンサ１３３には２０ｐＦ、抵抗１３４には１０ＭΩが用いられる。このような定数を用いた場合には５μｓ幅のＸ線パルスがＸ線センサ１０４に入射した場合、センサ電流はコンデンサ１３３に流れこんで積分され、入射Ｘ線量（フォトン数）に比例した出力電圧がプリアンプ１２１の出力端子１３７に出力される。
【００３４】
図６は、Ｘ線センサに入射するＸ線パルスとセンサの出力電流，プリアンプ出力電圧、および次段のＳ／Ｈアンプの出力電圧の時間変化を示した図である。前述のようにＸ線パルス幅Ｔｐ（＝ｔ１−ｔ０）は５μＳである。また、Ｘ線パルスの発生間隔(ｔ３−ｔ０)はコントローラ９に制御されて一定であり、本実施例では５ｍｓである。センサの出力電流はＸ線パルスの有無に関わらず、一定のリーク電流が流れており、センサにＸ線が入射する間だけＸ線に起因する出力電流が増加する。図５で説明したプリアンプではＸ線によるセンサ出力電流のみがコンデンサ１３３に積分され、プリアンプ出力電圧となる。
【００３５】
したがって、Ｘ線センサにＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを順バイアス電圧で用いて、直流電流を遮断するプリアンプ回路と併用すると、ＣｄＴｅセンサの高感度によるプリアンプ出力の増加が得られるだけでなく、分極効果による感度の低下がなく、且つＩｎ／CdTe／Ｐｔセンサを順バイアスで用いた場合のリーク電流が大きいという欠点を除去できる。
【００３６】
プリアンプ出力電圧は本図に示すように、Ｘ線パルス発生前は０Ｖ、Ｘ線パルスがＸ線センサに入射している間（時刻ｔ０からｔ１）は電流を積分して増加（反転回路なのでマイナス方向に）し、Ｘ線発生がなくなると一定の時定数で減衰し、０にもどる。Ｓ／Ｈアンプはタイミングコントローラ１２４の制御により時刻ｔ１で出力をホールドするため、ホールド期間（時刻ｔ１からｔ２）の間にＡＤコンバータでデジタル値に変換することができる。
【００３７】
なお、以上に述べた実施例のコンデンサや抵抗などの値は無論、この値に限定されるわけではない。
【００３８】
以上述べたように、Ｘ線センサにＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いてかつＡＣカップリング（交流結合）の電流・電圧変換プリアンプと組み合わせることにより、ＣｄＴｅセンサの高感度によるプリアンプ出力の増加が得られるだけでなく、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを順バイアスで用いたときの大きなリーク電流の影響を除去でき、かつ感度変化も避けることができ、Ｘ線ＣＴの測定感度を上げると同時に、長時間撮影時にも再構成画像の品質が劣化しない産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供できる。
【００３９】
図７は、Ｘ線センサ１０４とプリアンプの他の実施例を示す。本実施例ではバイアス電源を負電圧とし、Ｘ線センサ１０４のＩｎ電極側から信号を取り出すようになっている。この場合にも第１実施例と同様の効果が得られるが、コンデンサ１３１にはバイアス電圧がそのまま印加されるため、コンデンサの耐圧は高い必要がある。また、Ｘ線センサの
Ｐｔ電極側から信号を取り出すように構成できるのは言うまでもない。
【００４０】
図８は、さらに他の実施例におけるＸ線センサとプリアンプの構成を示す。本実施例ではプリアンプ１４０はセンサの電流積分機能とＳ／Ｈアンプのホールド機能を同時に有する。抵抗１４２は第１実施例（図５）中の抵抗１３０と同じく、リーク電流をアースに流す役割を担う。コンデンサ１４３はリーク電流がＯＰアンプ１４５の入力に流れ込まないようにＡＣカップリングするためのものである。スイッチＳ１，Ｓ２はコントローラ141により制御され、スイッチＳ１，Ｓ２の動作により本回路は電流積分・ホールド回路の機能を実現している。
【００４１】
図９は、図８の回路の動作を示す図である。スイッチＳ１，Ｓ２はＸ線パルスの出力前は閉状態である。スイッチＳ１とＳ２は半導体スイッチであるので、抵抗は０ではなく約１ｋΩの値を持つ。したがって、この状態では、プリアンプ１４０の出力はアンプのオフセット電圧等を無視すれば０である。Ｘ線パルス出力と同時（時刻ｔ０）に（もしくは直前に）コントローラ１４１からスイッチＳ２閉信号が出力され、スイッチＳ２が開状態になる。スイッチＳ１は閉状態を維持するのでセンサの出力電流パルスはコンデンサ１４４に積分されアンプ出力電圧が増加する。Ｘ線パルスが止まる（時刻ｔ１）と同時に（もしくは直後に）コントローラ１４１からスイッチＳ１開信号が出力され、スイッチＳ１が開状態になる。スイッチＳ１とＳ２双方が開状態になるとＯＰアンプの出力はホールド状態となる（時刻ｔ１からｔ２）。この状態で後続するＡＤコンバータは電圧値をデジタル変換する。デジタル変換終了後コントローラ１４１からＳ２閉信号が出力（時刻ｔ２）され、スイッチＳ２が閉状態となり、コンデンサ１４４にたまっていた電荷（パルス電流の積分値）が放電され、アンプの出力は０に戻る。さらに少し遅れて（同時でも良い）コントローラ１４１からＳ１閉信号が出力され、スイッチＳ１が閉状態となり、Ｘ線パルス測定の初期状態に復帰する。
【００４２】
このような構成においても、Ｘ線センサにＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いてかつ
ＡＣカップリング（交流結合）の電流積分・ホールドプリアンプと組み合わせることにより、ＣｄＴｅセンサの高感度によるプリアンプ出力の増加が得られるだけでなく、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを順バイアスで使用する場合の大きなリーク電流の影響を除去でき、逆バイアス使用時の感度変化も避けることができ、Ｘ線ＣＴの測定感度を上げると同時に、長時間撮影時にも再構成画像の品質が劣化しない産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供できる。
【００４３】
また、本実施例は、従来のＳｉセンサを用いたＸ線ＣＴ装置に適用することもできる。すなわち、元々交流結合のプリアンプを採用している装置であれば、センサをＩｎ／CdTe／Ｐｔセンサに交換するだけで、Ｘ線検出効率が２倍以上のＸ線ＣＴ装置を実現できる。バイアス電源はＳｉセンサでは数１０Ｖ（前記従来では２０〜３０Ｖ）であるが、本発明を実施すればＳｉセンサのバイアスとほぼ同じ３０Ｖのバイアス電圧でも約１０倍の出力電流が得られる。
【００４４】
また、Ｘ線源はパルス状のＸ線を発生するＸ線源であれば加速器に限らないのはいうまでもない。さらに、上述の実施例ではＸ線センサと交流結合されたプリアンプでパルス電流を電圧に変換しかつ積分しているが、電流電圧変換のみを行い、後段回路に積分機能をもたせることでも良いのはもちろんである。さらに、測定信号の信号対ノイズ比を向上するために積分回路の後に帯域フィルターなどで波形を整形することも可能である。
【００４５】
以上述べたように本実施例によれば、Ｘ線ＣＴ装置のセンサに、Ｉｎ電極とＰｔ電極をそれぞれ用いたＣｄＴｅセンサを用い、該センサのＩｎ電極部のダイオード接合を順バイアスになるようにバイアス電圧をかけ、該センサ出力電流を検出するため交流結合電流積分回路を設けて、該センサで問題となるリーク電流を除去することにより、ＣｄＴｅセンサの高感度によるプリアンプ出力の増加が得られるだけでなく、分極効果による感度変化を避けることができ、さらにリーク電流（バイアス電流）の影響を除去でき、Ｘ線ＣＴの測定感度を上げると同時に長時間撮影時にも再構成画像の品質が劣化しない産業用Ｘ線
ＣＴ装置を提供できる。
【００４６】
また、センサの半導体材料は実施例で述べたＣｄＴｅに限ることはなく、分極効果を有する半導体であって、特許文献１（特表平１０−５１２３９８号公報）に述べられている
II−VI族のもの（ＣｄＴｅ：Ｃｌ，ＣｄＩ−ＸＺｎＸＴｅ,ＣｄＴｅＩ−ＸＳｅＸ,ＣｄＩ−ＸＺｎＸＴｅ：Ｃｌ，ＧａＡｓ，ＨｇＩｎ）をもちいても、ダイオード接合が順バイアスになるようにバイアス電圧をかけて使用することにより、同様の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
Ｘ線ＣＴ装置のセンサの感度向上、及びＣＴ画像品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】実施例に使用しているＸ線センサの構造を示す立面図と平面図である。
【図３】信号処理装置１１０の構成を示す図である。
【図４】プリアンプ１２１の構成を示した図である。
【図５】Ｘ線センサに入射するＸ線パルスとセンサの出力電流，プリアンプ出力電圧、および次段のＳ／Ｈアンプの出力電圧の時間変化を示した図である。
【図６】他の一実施例のＸ線センサとプリアンプの構成を示す図である。
【図７】第３の実施例におけるＸ線センサとプリアンプの構成を示す図である。
【図８】第３の実施例のＸ線センサとプリアンプの構成を説明する図である。
【図９】Ｘ線センサとプリアンプの動作説明図である。
【図１０】産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成図である。
【図１１】産業用Ｘ線ＣＴ装置の信号処理装置の内部構成図である。
【図１２】産業用Ｘ線ＣＴ装置の出力を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１０１…電子線加速器、３，１０３…スキャナ、４，１０４…Ｘ線センサ、５，
１０５…コリメータ、６，１０６…制御装置、７，１０７…画像再構成装置、８，１０８…表示装置、９，１０９…コントローラ、１０，１１０…信号処理装置、１２１…プリアンプ、１２２…Ｓ／Ｈアンプ、１２３…ＡＤコンバータ、１２４…タイミングコントローラ、１２５…バス、２００…ＣｄＴｅ結晶、２０１…Ｐｔ電極、２０２…Ｉｎ電極、203…絶縁基板、２０４…ヘビイメタル基板。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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