(57)【要約】本発明は、電磁放射線をコリメートする配列に関する。それは、少なくとも２つの切り抜きを有するマクロコリメータ及びマクロコリメータの切り抜きに位置し、電磁放射線を吸収するラメラを有し、それによって、コリメータチャンネルが放射方向に対して透明になるように延びるように形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線をコリメートする配列であって、
少なくとも２つの切り抜きを有するマクロコリメータ、及び
前記マクロコリメータの切り抜きに位置し、電磁放射線を吸収するラメラを有するマイクロコリメータ構造を有し、それによって、コリメータチャンネルが放射方向に対して透明になるように延びるように形成されている電磁放射線照射の配列。
【請求項２】
単一のマイクロコリメータ構造が、少なくとも単一の放射方向に対して垂直であり、ラメラによって完全に囲われておらず、マクロコリメータの壁によって囲いが完成するコリメータチャンネルを有することを特徴とする請求項１記載の配列。
【請求項３】
配列が、マクロコリメータに対して少なくとも単一のマイクロコリメータ構造を位置合わせする、少なくとも単一の案内構造を有することを特徴とする請求項１又は２記載の配列。
【請求項４】
配列が、外部装置に対して配列の位置合わせをする、少なくとも単一の位置合わせ構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の配列。
【請求項５】
切り欠きが集束する方法で配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の配列。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の配列を有するＸ線検出装置。
【請求項７】
少なくとも単一のマイクロコリメータ構造がＸ線検出装置の素子と一体的に提供されることを特徴とする請求項６記載のＸ線検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の配列を有するＸ線装置
【請求項９】
電磁放射線を照射するための配列を製造する方法であって、前記方法が以下の段階を有する：
・少なくとも２つの切り抜きを有するマクロコリメータを製造する、
・電磁放射線を吸収するラメラを有するマイクロコリメータ構造を製造する、
・マイクロコリメータ構造を切り抜きに挿入し、それによって、放射方向に対して透明であるように延びるコリメータチャンネルが形成される。
【請求項１０】
少なくとも単一のマイクロコリメータ構造が鋳造又は射出成形方法によって製造されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射線、特にＸ線放射線照射の配列に関する。本発明はさらに、Ｘ線検出器及びそのような配列を備えたＸ線装置に関する。さらに、本発明は、電磁放射線照射装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１によりＸ線放射線をコリメートする配列が知られている。この配列は、ベースプレートを基本的に各々有する、複数の個々の素子を有する。プレートの横には溝が通常の間隔で配置されており、反対側には、隆起（ラメラ）が通常の間隔で配置されている。個々の素子は、単一のベースプレートと隆起が次のベースプレートの溝と接合するように、互いに中に配列することができる。そして、ベースプレート及びラメラによってチャンネルが形成され、前記チャンネルは、放射方向に延びる。このような、複数の個々の素子から構成されるコリメータブロックは、最後の製造段階でフレームに入れられる。フレームには放射方向に延びる切り抜きがあり、その切り抜きはコリメータブロックより大きい。フレームと放射方向に延びるコリメータブロックとの間の空いた空間は、耐放射線物質（鉛）で埋められる。全体としては、アンガーカメラに使用できるＸ線放射線のためのコリメータチャンネルを有するコリメータが提供される。
【特許文献１】米国特許第３，９８８，５８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、大きな放射線検出器に適合する電磁放射線をコリメートする配列を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、少なくとも二つの切り抜きを有するマクロコリメータ、及び電磁放射線を吸収するラメラを有するマクロコリメータの切り抜きに位置するマクロコリメータ構造によって各コリメータチャンネルが放射方向に伸び透明な放射を通過させること、を有する電磁放射線をコリメートする配列によって達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
現在のＸ線装置は、益々大きな検出器を有している。Ｘ線写真検出器における面積は、例えば、最大で５０×５０ｃｍ２であり、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）における面積は１００×４ｃｍ２である。特にＣＴの場合では、約１００×４０ｃｍ２までのさらに大きな検出器が考えられ得る。
【０００６】
Ｘ線放射線によって比較的大きな物体を検査している場合、いわゆる散乱線が生成される。散乱線は、Ｘ線量が物体との相互作用を経て、その相互作用によって吸収へと導かれなかった場合に生成される。そのような相互作用は、例えば、コンプトン散乱及びレイリー散乱である。しかしながら、Ｘ線手段を用いた検査の多くの場合、散乱しないＸ線量のみ検出器によって測定される。散乱線量は、コントラストを低減させ、音となる背景雑音を生成する。大きな物体及び大きな検出器の場合、散乱線量の割合は有に９０％以上となる。
【０００７】
その他の検査の場合、物体そのものが放射線源となる。例えば、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、又は陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、又は散乱線量専用の測定の場合等である。検出器の各部分が物体の各部位からＸ線量を受け取る。しかしながら、有意義な測定が行われる場合の多くは、検出器の特定の部分が照射装置によって特定された物体の領域からのみ放射線を受け取ったときである。
【０００８】
両方の問題において、Ｘ線放射線の特定の部分を抑えるために、コリメータが物体と検出器の間に配列され使用される。コリメータは、直線的方法で延びるコリメータチャンネルを有している。コリメータチャンネルは、放射線透過内部チャンネル、又はほんの少しの量しか放射線を吸収しない内部チャンネル、及び放射線遮光コリメータチャンネル壁、又は多大な量の放射線を吸収するコリメータチャンネル壁から構成されている。各コリメータは放射方向に延びるよう区別されている。コリメータチャンネル壁は、基本的に放射方向と平行になるように内部チャンネルを隔てる。全てのコリメータチャンネルにおいて、放射方向は同じであっても良い。例えば、全てのコリメータチャンネルが互いに平行に位置あわせているＳＰＥＣＴコリメータの場合である。それでなければ、コリメータチャンネルからコリメータチャンネルへの放射方向が変化してしまう。例えば、個々のコリメータチャンネルがＸ線源である焦点上に位置あわせているＣＴコリメータの場合である。コリメータチャンネルに入射する放射線で、コリメータチャンネルの放射方向とは伝播方向において異なるとき、放射線遮光コリメータチャンネル壁によって吸収される可能性が非常に高い。すなわち、コリメータは基本的に放射方向と一致する伝播方向を有している放射線のみを通過させる。
【０００９】
Ｘ線を照射するコリメータは、基本的に通常、使用されるＸ線放射線を非常に吸収する材料から構成される。例えば、重い金属、例えば鉛である。他の材料も使用することができる。例えば、タングステン、タンタル、モリブデン、又は合金、例えばスズ含有量の高い青銅、又は重い金属から構成される化合物、例えば酸化タングステン又は炭化タングステン等である。それ以外では、例えば、金属粉を埋め込まれたプラスチック母材を有するハイブリッド材料が使用される。低エネルギーＸ線放射線（例えば、マンモグラフィに使用される）の場合、銅、チタニウム、鉄、又はＸ線吸収率の低い材料も使用することができる。
【００１０】
ＣＴ又は現代のＰＥＴの検出器の場合、各格子状のチャンネルが、幾何学的に正確に単一の検出素子に割り当てられることがさらに重要である。膨大な数のコリメータチャンネルを有するコリメータの幾何学的正確さは、困難さと高い費用によってのみ維持することができる。鋳造又は射出成形によって製造された費用効率が高い部品には、比較的大きな面積の物に精度問題があると知られている。これらの問題は、例えば、均一でない冷却による冷却時の収縮及び変形が明らかとなっている。例えば、ワイヤーを張った放電加工機（ＥＭＤ）又はエッチング工程によって製造できる正確な部品は、非常に多大な時間を必要とし、費用がかかる。
【００１１】
本発明に従ったコリメータ配列は、全面的に表面の形状を明確にするマクロコリメータを有している。マクロコリメータには、マイクロコリメータのための切り抜きがあるため、マクロコリメータは、わずかな構造しか必要としない。マクロコリメータは、高い費用がかかることなく、高い正確性を有するものを（例えば、ワイヤーを張った放電加工機（ＥＭＤ）又は、エッチングした金属板を重ねていくことで）製造できる。品質の優れたコリメータ構造はマイクロコリメータ構造によって製造することができる。よってこれらは、費用のかからない方法で製造することができうる。（例えば、鋳造法手段を使用し、例えば、鉛鋳造、又はプラスチックに金属粉を埋め込むことが可能なプラスチック射出成形、又は単純に金属板の中に互いに金属板を置くことで平行コリメータチャンネルを有するマイクロコリメータを製造することができる。）マイクロコリメータの正確性は、コリメータの全面的表面にのみ十分であればよい。
【００１２】
本発明に従った実施例の一つであるコリメータ配列は、側面が（つまりは、放射方向に垂直な面）完全にラメラによって塞がれていないコリメータチャンネルを有するマイクロコリメータ構造を有している。コリメータチャンネルを形成するための完全な密閉は、マイクロコリメータ構造がマクロコリメータの中に位置されたときのマクロコリメータの壁によって得られる。これによって、マイクロコリメータ構造のラメラによって隔てられた２つの内部チャンネルの間の壁全体の厚さより厚くなることなく、マクロコリメータ壁の厚みをラメラと同じ厚みにすることができる。
【００１３】
本発明に従ったさらなる実施例のコリメータ配列は、少なくとも単一のガイド構造を有している。ガイド構造は、マクロコリメータに相対するマイクロコリメータ構造の正確な位置合わせを支援する。ガイド構造は、例えば、溝又はガイドレールであってよい。
【００１４】
本発明に従ったさらなる実施例のコリメータ配列は、少なくとも単一の位置合わせ構造を有する。位置合わせ構造は、外部ユニット、例えば、画素化された検出器、に相対するコリメータ配列の正確な位置合わせのために使用される。それによって、コリメータチャンネルを特に正確に各検出画素に指定することができ、例えば、コリメータチャンネル壁が各ケースの２つの検出画素の間に位置づけられる。よって、コリメータチャンネル壁による核検出画素の放射線のわずかな違いを防ぐことができる。
【００１５】
本発明に従った実施例の一つであるコリメータ配列は、切り抜きが集束する方法で配列されている。このようにして、各切り抜きに、平行方法で照射可能及び製造するのに費用効率の高いマイクロコリメータ構造を配列することができる。いずれにせよ、全体的なコリメータ配列の集束が得られる。局所的に平行に並べられたコリメータチャンネル場合、全体的に得られるコリメートされた集光の遮へいに繋がるため、切り抜き及びマイクロコリメータの幾何学図形的配列は、遮へいの許容レベルを超えないよう選択されなければならない。
【００１６】
本発明に従ったコリメータ配列は、Ｘ線検出器構成部分に有利に使用することができる。そのようなＸ線検出器構成部分の１つの実施例では、Ｘ線検出器構成部分の素子は、マイクロコリメータ構造と一体的に接続されている。このような方法で、Ｘ線変換器（例えば、シンチレータ）は、例えば、各ケースにおいてコリメータチャンネルに収容できうる。
【００１７】
本発明は、さらに、本発明に従ったコリメータ配列を使用したＸ線装置に関する。これば、Ｘ線装置に配置することができ、例えば、コリメータ配列が交換できるよう、又はＸ線装置構成部分の一部として配置することができる。
【００１８】
本発明は、さらに、１つの実施例で、マイクロコリメータ構造が鋳造又は射出成形工程（例えば、鉛鋳造工程、又はプラスチック射出成形工程）によって製造されるコリメータ配列の製造方法に関する。
【００１９】
本発明は、さらに図面に示された実施例を参照しながら説明していく。しかしながら、本発明は図面に限定されるわけではない。
【００２０】
図１は、マイクロコリメータ構造２が、例として、切り抜き３のうちの１つに配置されているマクロコリメータ１の概略図である。
【００２１】
図２はマイクロコリメータ構造２の実施例の１つを示している。このようなマイクロコリメータ構造は、例えば、鋳造方法又は射出成形方法によって製造することができる。鉛鋳造及びプラスチック射出成形が、ここでは例として挙げられる。Ｘ線放射線のコリメータの場合、例えば、プラスチック射出成形方法において、例えばＸ線吸収粉体（例えば、マイクロメートル範囲の粒径を有するタングステン粉体）がプラスチックに埋め込まれることが有利である。マイクロコリメータ構造を製造する、もう一つの方法は、電磁放射線を吸収するシートを互いに内部に配置する方法である。この方法は、平行に並んでいるコリメータチャンネルにおいて、簡単に施すことができる。図２に示されているマイクロコリメータ構造は、各ケース内で放射方向に延びる透明なコリメータチャンネルを有している。この文中では、例えば、低放射線吸収率のものを取り付けたとしても（例えば、マクロコリメータ内のマイクロコリメータ構造に固定されたプラスチックから構成されるプレートを取り付けるとき）、透明度は変化しない。示されている実施例では、放射線透過性内部チャンネルは、空気から構成されており、コリメータチャンネル壁はラメラから構成されている。その延長方向は、対応するコリメータチャンネルの放射方向と基本的に同じである。
【００２２】
本発明に従った、図１に示されているコリメータ配列は、適応する特定の構造から構成されるマクロコリメータを与えられた場合、非常に大きく、全体的に高い正確性と低いコストでのコリメータ配列を製造することができる。正確なマクロコリメータのコストが低いのは、切り抜き３が、望まれるコリメータチャンネルよりも大きいものから選択できるからである。よって、正確な構造を有するマクロコリメータの製造は、ほんの少数でよい。
【００２３】
図３は、コリメータチャンネルが平行に並んでいるマイクロコリメータ構造２の側面である（これは、平行コリメータとも言われる）。放射方向は２方向の矢印Ａの方向を通る。平行コリメータ配列は、例えば、いっぱいに伸ばした線源分布の平行な投影画像を得るために使用される。例えば、ＳＰＥＣＴの場合である。細く引かれた平行線ラメラ４’は、この実施例では紙の平面に対して垂直に走っていると理解されたい。ラメラ４”（図４参照）は、紙の平面に対して通常の間隔で配置されている。前記ラメラ及び紙の平面に対して垂直に走っているラメラは共に、コリメータチャンネルの内部チャンネルを隔てている。
【００２４】
図４は、図３のマイクロコリメータ構造の異なる面を示している。ラメラ４は、放射方向に透明なコリメータチャンネル５を囲う。それによってコリメータチャンネル５は矩形断面を有する。示されている実施例（図３の側面に対応し、側面が矢印Ｖの方向と理解される）では、ラメラ４’及びラメラ４”があり、互いに垂直に走っているため、結果的に矩形断面を有するコリメータチャンネル５が形成される。示されている実施例では、放射方向に延びるマイクロコリメータ構造の側面には、ラメラによって完全に閉鎖されないため、側面の空いているコリメータチャンネル５’が形成される。側面の空いているコリメータチャンネル５’の全く無いタイプのマイクロコリメータ構造、又は１辺だけ、又は２、又は３辺が空いているコリメータチャンネル５’を有するマイクロコリメータ構造の実施例もありうる。
【００２５】
図５は、コリメータチャンネルが一点に並べられたマイクロコリメータ構造の側面を示している（これは、集束コリメータとも呼ばれる）。紙の平面に垂直に走る斜の線ラメラは、一点上に並べられる。このようなマイクロコリメータ構造の実施例は、例えば点光源からの放射線に有利である。例えば、Ｘ線源が、通過した時及び他の源からの放射線、例えば、照射を受けた物体からの散乱線が、ラメラに吸収される。紙の平面方向に走るラメラは、紙の平面に対して平行に伸び、それによってマイクロコリメータ構造の全部を線上に集束するか、あるいは、同様に源の点に並べられる。つまり、各ケースのラメラは紙の平面に対して垂直に配列され、その角度は、製造される全てのコリメータチャンネル５、５’が単一の源の点に並ぶよう配置される。そして、各コリメータチャンネルからの放射方向は、この集束点に向けられる。
【００２６】
ここに示されている長方形のコリメータチャンネルを有する実施例の代わりに、他の幾何学的図形から構成されるコリメータチャンネルもラメラによって囲うことができる。例えば、六角形の又は円形の断面を有するコリメータチャンネルである。他のコリメータチャンネルの断面の形も異なっていてもよい。
【００２７】
図６は、マクロコリメータの壁のいくつかの点に切り欠き６が作られた、２つの切り抜き３を有するマクロコリメータ１の異なる面を示している。図７は、切り欠きにマイクロコリメータ構造２、２’、２”を有するコリメータ配列を示している。図３乃至５によって知られている単一のマイクロコリメータ構造が、左の切り欠きに配置されている。左側の切り欠きは単一のマイクロコリメータ構造によって埋められている。切り欠き６は案内構造として使用され、マクロコリメータに対してのマイクロコリメータ構造の位置合わせをする。マイクロコリメータ構造の正確な位置合わせは、案内構造によって容易にできる。切り欠きの代わりに、案内構造は、他の当業者に知られている他の構造によって構成されていてもよい。例えば、追加接続された、くぼみ及びガイドレールである。さらに、本実施例のマクロコリメータの壁は、マイクログリッド構造を有する開いたコリメータチャンネルを取り囲む。それによって、完全に取り囲まれたコリメータチャンネルが構成される。開いたコリメータチャンネルを用いることで、マイクロコリメータ壁の厚み及びマクロコリメータ壁の厚みが合計されることが防がれる。コリメータ配列の、全てのコリメータチャンネルを均一の大きさ及び均一の間隔にするためには、マイクロコリメータ構造の壁は、ラメラの厚みと比較して非常に薄くなければならない。
【００２８】
本発明に従ったマイクロコリメータ構造は、さらに、わずかに吸収性のある材料で埋められたコリメータチャンネルを有していてもよい。例えば、ポリウレタンフォームである。これは、マイクロコリメータ構造の安定性を向上させるために有利である。１つの実施例では、マイクロコリメータ構造がわずかに吸収性のある材料の塊（例えば、ハードフォーム）から作られており、吸収性ラメラが置かれる切り欠きを有している。このようにして、ハードフォームが安定性を明確に示しているため、本質的に不安定な（例えば、薄い鉛ラメラ）ラメラを使用することができる。わずかに吸収性のある材料を埋める場合であっても、Ｘ線放射線はわずかに吸収性のある材料では、吸収性のあるラメラに比べて、少ししか弱められることがないため、透明であると見なされる。
【００２９】
様々なマイクロコリメータ構造が、図７の右側のマクロコリメータの切り欠きに配置される。例を示す目的で示されているこの実施例では、交互に、くし状のシート２’及び平らなシート２”があり、全体で切り欠きを埋めており、この場合も同様にコリメータチャンネルが構成される。本実施例では、閉鎖された、又は開いたコリメータチャンネルのいずれも有していない、マイクロコリメータ構造２”がある。囲われたコリメータチャンネル５は、もう一方のマイクロコリメータ構造２’及びマクロコリメータ１の壁との連携によってのみ形成される。もし、異なる形のシートが切り欠きの配置することができ、コリメータチャンネルを形成することができるのであれば、くし状のシート及び平らなシートの代わりに、異なる形のシートをマイクロコリメータ構造に使用することができる。そのようなシートは、例えば深絞りされたシートでもよい。
【００３０】
図８は、位置合わせ構造７が取り付けられたマイクロコリメータ構造２の側面を示している。この場合、位置合わせ構造７は、製造過程で一体的に形成されるか、又は後から取り付けてもよい。位置合わせ構造７は、外部要素１０に対してマイクロコリメータ構造２を位置合わせさせる。示されている本実施例では、位置合わせ構造７は、外部要素１０の凹所にはめ込まれている。よって、外部要素１０（例えば、電磁放射線を測定するための光ダイオード）の構造に対してコリメータチャンネルの正確な位置合わせが達成できる。
【００３１】
図９は、マクロコリメータ１及びマイクロコリメータ構造２がマクロコリメータの切り欠きに配置されているコリメータ配列の側面を示している。本実施例では、マクロコリメータ１は集束するよう設計されており、切り欠きは、対抗する照射方向が一点に位置合わせするよう設計されている。例に示したように、もしマイクロコリメータ構造が平行に照射する場合、コリメータ配列は、それでもなおマクロコリメータによって全体的に集光位置を有する。マイクロコリメータ構造の高さによって、コリメータチャンネル及びその他の可能な幾何学的パラメータの断面積、切り欠きの大きさは、用途に対応する全体的なコリメータ配列の集光照射が、それでもなお製造されるように選択される。平行マイクロコリメータ構造の利用は、後者が集束マイクロコリメータ構造よりさらに簡易に製造できるという利点がある。
【００３２】
図１０は、本発明に従ったコリメータ配列が利用されているＸ線検出器の概略図の側面を示している。シンチレータ光ダイオード基板モジュール１０が基板１１上に配置されている。シンチレータに影響を与えるＸ線放射線及び後者と相互作用するＸ線放射線はオプティカルライトに変換され、光ダイオードが測定をし、電子信号へ変換する。コリメータ配列は、検出器及び放射線源の間に配置される。
【００３３】
図１１は、例を示す目的で、Ｘ線源２２及びＸ線検出器を有する医療用Ｘ線映像装置２０を示している。これには、本発明に従ったコリメータ配列２３が使用されている。本実施例の、前記コリメータ配列は、Ｘ線源２２とＸ線検出器２１の間にＸ線検出器上に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】マクロコリメータ及び単一のマイクロコリメータ構造を例として示した、本発明に従ったコリメータ配列の概略図である。
【図２】マイクロコリメータ構造の単一の図を示している。
【図３】コリメータチャンネルが平行に並んだマイクロコリメータ構造の側面を示している。
【図４】図３のマイクロコリメータの異なる面を示している。
【図５】コリメータチャンネルが集束する方法で並べられたマイクロコリメータ構造の側面を示している。
【図６】ガイド構造を有するマクロコリメータの異なる面を示している。
【図７】マクロコリメータの異なる面を示しており、左の切り抜きには、単一のマイクロコリメータ構造が配置されており、右の切り抜きには複数のマイクロコリメータ構造が配置されている。
【図８】外部部品に対して位置合わせをさせる位置合わせ構造を有するマイクロコリメータ構造の側面を示している。
【図９】マクロコリメータが集光方法で並び、及びマイクロコリメータ構造が切り抜きに配置され、前記マイクロコリメータ構造が、平行に並んだコリメータチャンネルを有するコリメータ配列の側面を示している。
【図１０】本発明に従ったコリメータ配列を有するＸ線検出器の側面を示している。
【図１１】マイクロコリメータ構造２が、例として切り抜き３の１つに配置されているマクロコリメータ１の概略図である。
【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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【国際調査報告】
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2007504881.tif 000015
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