(57)【要約】【課題】２以上の異なるエネルギーの放射線を検出することが可能なシンチレータアレイおよび放射線検出器を提供する。【解決手段】１次元または２次元に配列された複数の単位セルによって構成されたシンチレータアレイであって、互いに反対側に位置する第１面および第２面を有する複数のシンチレータ素子１１と、複数の放射線フィルター部２１とを備え、複数のシンチレータ素子１１は、複数の第１シンチレータ素子１１Ａおよび複数の第２シンチレータ素子１１Ｂを含み、複数の放射線フィルター部２１は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部２１Ｂを含み、各単位セルＵは、複数の第１シンチレータ素子の１つおよび複数の第２シンチレータ素子の１つと、複数の第１放射線フィルター部の１つとを含み、各単位セルにおいて、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂの１つは、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの１つの第１面の上方に選択的に配置されている。【選択図】図１
2019049438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元または２次元に配列された複数の単位セルによって構成されたシンチレータアレイであって、
互いに反対側に位置する第１面および第２面を有する複数のシンチレータ素子と、
複数の放射線フィルター部と
を備え、
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第１シンチレータ素子および複数の第２シンチレータ素子を含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部を含み、
各単位セルは、
前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つと、
前記複数の第１放射線フィルター部の１つと、
を含み、
各単位セルにおいて、前記複数の第１放射線フィルター部の１つは、前記複数の第２シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方に選択的に配置されている、シンチレータアレイ。
【請求項２】
前記複数の単位セルは、第１方向および前記第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、
各単位セルにおいて、前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つは前記第１方向に配列されている、請求項１に記載のシンチレータアレイ。
【請求項３】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第３シンチレータ素子をさらに含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第２放射線吸収特性を有する複数の第２放射線フィルター部をさらに含み、
各単位セルは、前記複数の第３シンチレータ素子の１つと、前記複数の第２放射線フィルター部の１つとをさらに含み、
各単位セルにおいて、前記複数の第２放射線フィルター部の１つは、前記複数の第３シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方に選択的に配置されている、請求項１に記載のシンチレータアレイ。
【請求項４】
前記複数の単位セルは、第１方向および前記第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、
各単位セルにおいて、前記複数の第１シンチレータ素子の１つ、前記複数の第２シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第３シンチレータ素子の１つは前記第１方向に配列されている、請求項３に記載のシンチレータアレイ。
【請求項５】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第４シンチレータ素子をさらに含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第３放射線吸収特性を有する複数の第３放射線フィルター部をさらに含み、
前記各単位セルは、前記複数の第４シンチレータ素子の１つと、前記複数の第３放射線フィルター部の１つとをさらに含み、
各単位セルにおいて、前記複数の第３放射線フィルター部の１つは、前記複数の第４シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方に選択的に配置されている、請求項３に記載のシンチレータアレイ。
【請求項６】
前記複数の単位セルは、第１方向および前記第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、
各単位セルにおいて、
前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つは、前記第１方向に配列され、かつ、
前記複数の第３シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第４シンチレータ素子の１つは、前記第１方向に配列され、前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つと前記第２方向においてそれぞれ隣接している、請求項５に記載のシンチレータアレイ。
【請求項７】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第５シンチレータ素子および複数の第６シンチレータ素子をさらに含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第４放射線吸収特性を有する複数の第４放射線フィルター部および第５放射線吸収特性を有する複数の第５放射線フィルター部をさらに含み、
各単位セルは、前記複数の第５シンチレータ素子の１つと、前記複数の第６シンチレータ素子の１つと、前記複数の第４放射線フィルター部の１つと、前記複数の第５放射線フィルター部の１つとをさらに含み、
各単位セルにおいて、前記複数の第４放射線フィルター部の１つおよび前記複数の第５放射線フィルター部の１つは、前記複数の第５シンチレータ素子の１つの前記複数の第１面の上方、および、第６シンチレータ素子の１つの前記複数の第１面の上方にそれぞれ選択的に配置されており、
各単位セルにおいて、前記複数の第５シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第６シンチレータ素子の１つは前記第２方向に配列され、かつ、前記複数の第５シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第６シンチレータ素子の１つは前記複数の第２シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第４シンチレータ素子の１つと前記第１方向においてそれぞれ隣接している、請求項５に記載のシンチレータアレイ。
【請求項８】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第７シンチレータ素子、複数の第８シンチレータ素子および複数の第９シンチレータ素子をさらに含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第６放射線吸収特性を有する複数の第６放射線フィルター部、第７放射線吸収特性を有する複数の第７放射線フィルター部および第８放射線吸収特性を有する複数の第８放射線フィルター部をさらに含み、
各単位セルは、前記複数の第７シンチレータ素子の１つと、前記複数の第８シンチレータ素子の１つと、前記複数の第９シンチレータ素子の１つと、前記複数の第６放射線フィルター部の１つと、前記複数の第７放射線フィルター部の１つと、前記複数の第７放射線フィルター部の１つとをさらに含み、
各単位セルにおいて、前記複数の第６放射線フィルター部の１つ、前記複数の第７放射線フィルター部の１つ、および、前記複数の第８放射線フィルター部の１つは、前記複数の第７シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方、第８シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方、および、前記複数の第９シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方にそれぞれ選択的に配置されており、
各単位セルにおいて、前記複数の第７シンチレータ素子の１つ、前記複数の第８シンチレータ素子の１つ、および、前記複数の第９シンチレータ素子の１つは、前記第１方向に配列され、かつ、前記複数の第７シンチレータ素子の１つ、前記複数の第８シンチレータ素子の１つ、および、前記複数の第９シンチレータ素子の１つは、前記複数の第３シンチレータ素子の１つ、前記複数の第４シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第６シンチレータ素子の１つと前記第２方向においてそれぞれ隣接している、請求項７に記載のシンチレータアレイ。
【請求項９】
前記複数の第１放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる金属板を含む、請求項１から８のいずれかに記載のシンチレータアレイ。
【請求項１０】
前記複数の第１放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板を含み、前記複数の第２放射線フィルター部のそれぞれはＭｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板を含む、請求項３から８のいずれかに記載のシンチレータアレイ。
【請求項１１】
前記複数の第１放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板を含み、
前記複数の第２放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板を含み、
前記複数の第３放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板と、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板とを含み、
前記複数の第１放射線フィルター部の前記第１金属板および前記複数の第３放射線フィルター部の第１金属板は前記第２の方向において、互いに接続されており、
前記複数の第２放射線フィルター部の前記第２金属板および前記複数の第３放射線フィルター部の第２金属板は前記第１の方向において、互いに接続されている、請求項５から８のいずれかに記載のシンチレータアレイ。
【請求項１２】
前記複数のシンチレータ素子間、および、前記複数のシンチレータ―素子の前記第１面上に配置された反射部材をさらに備える請求項１から１１のいずれかに記載のシンチレータアレイ。
【請求項１３】
前記反射部材上に配置されたコリメータをさらに備える請求項１２に記載のシンチレータアレイ。
【請求項１４】
前記コリメータの一部は、前記反射部材に挿入されている、請求項１３に記載のシンチレータアレイ。
【請求項１５】
前記複数の放射線フィルター部は、前記反射部材上に設けられている、請求項１１に記載のシンチレータアレイ。
【請求項１６】
前記コリメータは、各シンチレータ素子の複数の前記第１面の上方の領域を囲うグリッド形状を有し、前記複数の放射線フィルター部は前記グリッド形状の一部に選択的に設けられている、請求項１３または１４に記載のシンチレータアレイ。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載のシンチレータアレイと、
前記シンチレータアレイの複数のシンチレータ素子の第２面に対向して配置された複数の光検出素子と、
を備えた放射線検出器。
【請求項１８】
放射線源と、
請求項１７の放射線検出器と、
前記放射線源と、前記放射線検出器から出力される検出信号を処理する制御ユニットと
を備えた、放射線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１９】
１次元または２次元に配列された複数のシンチレータ素子を含むアレイ部の入射面に配置される放射線フィルター付きコリメータであって、
複数の遮蔽板と、
複数の放射線フィルター部と
を備え、
前記複数の遮蔽板は、前記入射面に垂直な方向に所定の高さを有しており、前記入射面上において、１次元または２次元に配列された複数のコリメート空間を形成しており、
前記複数の放射線フィルター部は、前記複数のコリメート空間の少なくとも一部に選択的に配置され、
前記複数の遮蔽板は、前記放射線を遮断あるいは減衰させ、
前記複数の放射線フィルター部は、所定の放射線吸収特性を有する、放射線フィルター付きコリメータ。
【請求項２０】
前記複数のコリメート空間は、第１方向に配列され、前記複数のコリメート空間のそれぞれは、第１方向とは異なる第２方向に伸びる短冊形状を有し、
前記複数のコリメート空間は、前記第１方向に交互に配列された複数の第１コリメート空間および複数の第２コリメート空間を含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部を含み、前記複数の第１放射線フィルター部は前記複数の第２コリメート空間にそれぞれ配置されている、請求項１９に記載の放射線フィルター付きコリメータ。
【請求項２１】
前記複数のコリメート空間は、複数の第３コリメート空間を含み、
前記複数の放射線フィルター部は、第２放射線吸収特性を有する複数の第２放射線フィルター部を含み、前記複数の第２放射線フィルター部は前記複数の第３コリメート空間にそれぞれ配置されている、請求項２０に記載の放射線フィルター付きコリメータ。
【請求項２２】
前記複数のコリメート空間は、第１方向および第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、前記複数のコリメート空間のそれぞれは矩形形状を有し、
前記複数のコリメート空間は、複数の第１コリメート空間、複数の第２コリメート空間、複数の第３コリメート空間および複数の第４コリメート空間を含み、
各第１コリメート空間、第２コリメート空間、第３コリメート空間および第４コリメート空間は前記第１方向および前記第２方向に隣接した２行２列に配列されており、
前記複数の放射線フィルター部は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部、第２放射線吸収特性を有する複数の第２放射線フィルター部および第３放射線吸収特性を有する複数の第３放射線フィルター部、を含み、
前記複数の第１放射線フィルター部は前記複数の第２コリメート空間にそれぞれ配置され、
前記複数の第２放射線フィルター部は前記複数の第３コリメート空間にそれぞれ配置され、
前記複数の第３放射線フィルター部は前記複数の第４コリメート空間にそれぞれ配置されている、請求項１９に記載の放射線フィルター付きコリメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願はシンチレータアレイ、放射線検出器、放射線コンピュータ断層撮影装置および放射線フィルター付きコリメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影装置の分野において、被写体内部を構成している部分の元素組成を識別するため、２以上の異なるエネルギーの放射線を検出し、被写体を画像化する技術が検討されている。従来、例えば、以下の方法によって２以上の異なるエネルギーの放射線を検出する技術が知られている。（１）２以上のエネルギーが異なる放射線源を用い被写体に照射する（特許文献１）。（２）放射線源の駆動電圧を切換えて２以上のエネルギーの放射線を被写体に照射する。（３）放射線エネルギーに対する検出感度が異なる２以上の検出器が積層された放射線検出器を用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６７４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（１）の方法では装置全体が大型化してしまう。（２）の方法によれば、異なるエネルギーの放射線を照射するタイミングが同時ではないため、被写体が移動すると撮影した画像がぶれてしまう可能性がある。また、放射線の照射回数が増え、放射線が照射される時間が長くなってしまう。（３）の方法によれば、放射線検出器の構成が複雑になる。
【０００５】
このような課題に鑑み本願は、比較的簡単な構造を備え、２以上の異なるエネルギーの放射線を検出することが可能なシンチレータアレイ、放射線検出器、放射線コンピュータ断層撮影装置および放射線フィルター付きコリメータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のシンチレータアレイは、１次元または２次元に配列された複数の単位セルによって構成されたシンチレータアレイであって、互いに反対側に位置する第１面および第２面を有する複数のシンチレータ素子と、複数の放射線フィルター部とを備え、前記複数のシンチレータ素子は、複数の第１シンチレータ素子および複数の第２シンチレータ素子を含み、前記複数の放射線フィルター部は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部を含み、各単位セルは、前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つと、前記複数の第１放射線フィルター部の１つとを含み、各単位セルにおいて、前記複数の第１放射線フィルター部の１つは、前記複数の第２シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方に選択的に配置されている。
【０００７】
前記複数の単位セルは、第１方向および前記第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、各単位セルにおいて、前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つは前記第１方向に配列されていてもよい。
【０００８】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第３シンチレータ素子をさらに含み、前記複数の放射線フィルター部は、第２放射線吸収特性を有する複数の第２放射線フィルター部をさらに含み、各単位セルは、前記複数の第３シンチレータ素子の１つと、前記複数の第２放射線フィルター部の１つとをさらに含み、各単位セルにおいて、前記複数の第２放射線フィルター部の１つは、前記複数の第３シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方に選択的に配置されていてもよい。
【０００９】
前記複数の単位セルは、第１方向および前記第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、各単位セルにおいて、前記複数の第１シンチレータ素子の１つ、前記複数の第２シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第３シンチレータ素子の１つは前記第１方向に配列されていてもよい。
【００１０】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第４シンチレータ素子をさらに含み、前記複数の放射線フィルター部は、第３放射線吸収特性を有する複数の第３放射線フィルター部をさらに含み、前記各単位セルは、前記複数の第４シンチレータ素子の１つと、前記複数の第３放射線フィルター部の１つとをさらに含み、各単位セルにおいて、前記複数の第３放射線フィルター部の１つは、前記複数の第４シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方に選択的に配置されていてもよい。
【００１１】
前記複数の単位セルは、第１方向および前記第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、各単位セルにおいて、前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つは、前記第１方向に配列され、かつ、前記複数の第３シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第４シンチレータ素子の１つは、前記第１方向に配列され、前記複数の第１シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第２シンチレータ素子の１つと前記第２方向においてそれぞれ隣接していてもよい。
【００１２】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第５シンチレータ素子および複数の第６シンチレータ素子をさらに含み、前記複数の放射線フィルター部は、第４放射線吸収特性を有する複数の第４放射線フィルター部および第５放射線吸収特性を有する複数の第５放射線フィルター部をさらに含み、各単位セルは、前記複数の第５シンチレータ素子の１つと、前記複数の第６シンチレータ素子の１つと、前記複数の第４放射線フィルター部の１つと、前記複数の第５放射線フィルター部の１つとをさらに含み、各単位セルにおいて、前記複数の第４放射線フィルター部の１つおよび前記複数の第５放射線フィルター部の１つは、前記複数の第５シンチレータ素子の１つの前記複数の第１面の上方、および、第６シンチレータ素子の１つの前記複数の第１面の上方にそれぞれ選択的に配置されており、各単位セルにおいて、前記複数の第５シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第６シンチレータ素子の１つは前記第２方向に配列され、かつ、前記複数の第５シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第６シンチレータ素子の１つは前記複数の第２シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第４シンチレータ素子の１つと前記第１方向においてそれぞれ隣接していてもよい。
【００１３】
前記複数のシンチレータ素子は、複数の第７シンチレータ素子、複数の第８シンチレータ素子および複数の第９シンチレータ素子をさらに含み、前記複数の放射線フィルター部は、第６放射線吸収特性を有する複数の第６放射線フィルター部、第７放射線吸収特性を有する複数の第７放射線フィルター部および第８放射線吸収特性を有する複数の第８放射線フィルター部をさらに含み、各単位セルは、前記複数の第７シンチレータ素子の１つと、前記複数の第８シンチレータ素子の１つと、前記複数の第９シンチレータ素子の１つと、前記複数の第６放射線フィルター部の１つと、前記複数の第７放射線フィルター部の１つと、前記複数の第７放射線フィルター部の１つとをさらに含み、各単位セルにおいて、前記複数の第６放射線フィルター部の１つ、前記複数の第７放射線フィルター部の１つ、および、前記複数の第８放射線フィルター部の１つは、前記複数の第７シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方、第８シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方、および、前記複数の第９シンチレータ素子の１つの前記第１面の上方にそれぞれ選択的に配置されており、各単位セルにおいて、前記複数の第７シンチレータ素子の１つ、前記複数の第８シンチレータ素子の１つ、および、前記複数の第９シンチレータ素子の１つは、前記第１方向に配列され、かつ、前記複数の第７シンチレータ素子の１つ、前記複数の第８シンチレータ素子の１つ、および、前記複数の第９シンチレータ素子の１つは、前記複数の第３シンチレータ素子の１つ、前記複数の第４シンチレータ素子の１つおよび前記複数の第６シンチレータ素子の１つと前記第２方向においてそれぞれ隣接していてもよい。
【００１４】
前記複数の第１放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる金属板を含んでいてもよい。
【００１５】
前記複数の第１放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板を含み、前記複数の第２放射線フィルター部のそれぞれはＭｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板を含んでいてもよい。
【００１６】
前記複数の第１放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板を含み、前記複数の第２放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板を含み、前記複数の第３放射線フィルター部のそれぞれは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板と、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板とを含み、前記複数の第１放射線フィルター部の前記第１金属板および前記複数の第３放射線フィルター部の第１金属板は前記第２の方向において、互いに接続されており、前記複数の第２放射線フィルター部の前記第２金属板および前記複数の第３放射線フィルター部の第２金属板は前記第１の方向において、互いに接続されていてもよい。
【００１７】
前記シンチレータアレイは、前記複数のシンチレータ素子間、および、前記複数のシンチレータ―素子の前記第１面上に配置された反射部材をさらに備えていてもよい。
【００１８】
前記シンチレータアレイは、前記反射部材上に配置されたコリメータをさらに備えていてもよい。
【００１９】
前記コリメータの一部は、前記反射部材に挿入されていてもよい。
【００２０】
前記複数の放射線フィルター部は、前記反射部材上に設けられていてもよい。
【００２１】
前記コリメータは、各シンチレータ素子の複数の前記第１面の上方の領域を囲うグリッド形状を有し、前記複数の放射線フィルター部は前記グリッド形状の一部に選択的に設けられていてもよい。
【００２２】
本開示の放射線検出器は、前記いずれかに記載のシンチレータアレイと、前記シンチレータアレイの複数のシンチレータ素子の第２面に対向して配置された複数の光検出素子とを備える。
【００２３】
本開示の放射線コンピュータ断層撮影装置は、放射線源と、上記放射線検出器と、前記放射線源と、前記放射線検出器から出力される検出信号を処理する制御ユニットとを備える。
【００２４】
本開示の放射線フィルター付きコリメータは、１次元または２次元に配列された複数のシンチレータ素子を含むアレイ部の入射面に配置される放射線フィルター付きコリメータであって、複数の遮蔽板と、複数の放射線フィルター部とを備え、前記複数の遮蔽板は、前記入射面に垂直な方向に所定の高さを有しており、前記入射面上において、１次元または２次元に配列された複数のコリメート空間を形成しており、前記複数の放射線フィルター部は、前記複数のコリメート空間の少なくとも一部に選択的に配置され、前記複数の遮蔽板は、前記放射線を遮断あるいは減衰させ、前記複数の放射線フィルター部は、所定の放射線吸収特性を有する。
【００２５】
前記複数のコリメート空間は、第１方向に配列され、前記複数のコリメート空間のそれぞれは、第１方向とは異なる第２方向に伸びる短冊形状を有し、前記複数のコリメート空間は、前記第１方向に交互に配列された複数の第１コリメート空間および複数の第２コリメート空間を含み、前記複数の放射線フィルター部は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部を含み、前記複数の第１放射線フィルター部は前記複数の第２コリメート空間にそれぞれ配置されていてもよい。
【００２６】
前記複数のコリメート空間は、複数の第３コリメート空間を含み、前記複数の放射線フィルター部は、第２放射線吸収特性を有する複数の第２放射線フィルター部を含み、前記複数の第２放射線フィルター部は前記複数の第３コリメート空間にそれぞれ配置されていてもよい。
【００２７】
前記複数のコリメート空間は、第１方向および第１方向と異なる第２方向に２次元に配列され、前記複数のコリメート空間のそれぞれは矩形形状を有し、前記複数のコリメート空間は、複数の第１コリメート空間、複数の第２コリメート空間、複数の第３コリメート空間および複数の第４コリメート空間を含み、各第１コリメート空間、第２コリメート空間、第３コリメート空間および第４コリメート空間は前記第１方向および前記第２方向に隣接した２行２列に配列されており、前記複数の放射線フィルター部は、第１放射線吸収特性を有する複数の第１放射線フィルター部、第２放射線吸収特性を有する複数の第２放射線フィルター部および第３放射線吸収特性を有する複数の第３放射線フィルター部を含み、前記複数の第１放射線フィルター部は前記複数の第２コリメート空間にそれぞれ配置され、前記複数の第２放射線フィルター部は前記複数の第３コリメート空間にそれぞれ配置され、前記複数の第３放射線フィルター部は前記複数の第４コリメート空間にそれぞれ配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本開示によれば、２以上の異なるエネルギーの放射線を検出することが可能なシンチレータアレイ、放射線検出器、放射線コンピュータ断層撮影装置および放射線フィルター付きコリメータが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、第１の実施形態によるシンチレータアレイの平面図および断面図であり、（ｃ）は他の例によるシンチレータの平面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態によるシンチレータアレイの平面図および断面図である。
【図３】（ａ）は、第３の実施形態によるシンチレータアレイの平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、シンチレータアレイの断面図である。
【図４】（ａ）は、第４の実施形態によるシンチレータアレイの平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、シンチレータアレイの断面図である。
【図５】（ａ）は、第５の実施形態によるシンチレータアレイの平面図であり、（ｂ）（ｃ）および（ｄ）は、シンチレータアレイの断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、第６の実施形態によるシンチレータアレイの平面図および断面図であり、（ｃ）は、放射線フィルター付きコリメータの平面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、第６の実施形態の他の例によるシンチレータアレイの平面図および断面図であり、（ｃ）は、放射線フィルター付きコリメータの平面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、第７の実施形態によるシンチレータアレイの平面図および断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、第８の実施形態による放射線検出器の平面図および断面図である。
【図１０】厚さ１ｍｍ、３ｍｍおよび５ｍｍのＡｌ板を透過させたＸ線のエネルギー分布を示す図である。
【図１１】厚さ１ｍｍおよび３ｍｍのＣｕ板を透過させたＸ線のエネルギー分布を示す図である。
【図１２】異なる元素の金属板を透過したＸ線のエネルギー分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下図面を参照しながら、本開示のシンチレータアレイ、放射線検出器、放射線コンピュータ断層撮影装置および放射線フィルター付きコリメータの実施形態を説明する。本開示のシンチレータアレイおよび放射線検出器は、Ｘ線ＣＴ撮影装置などの医療用放射線撮影装置、産業用Ｘ線検査装置等の産業用の放射線撮影装置に好適に用いることができる。本開示において、放射線とは、Ｘ線、γ線、陽電子線等を含む。また、以下の実施形態において、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳細な説明を省略する場合がある。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０１の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線におけるシンチレータアレイ１０１の断面図である。シンチレータアレイ１０１は、複数のシンチレータ素子１１および複数の放射線フィルター部２１を備える。複数のシンチレータ素子１１は１次元または２次元に配列されている。本実施形態では、複数のシンチレータ素子１１は、図１（ａ）に示すように、ｘｙ平面のｘ方向およびｙ方向の２次元に配列されている。以下の実施形態では、シンチレータアレイは、６×４のアレイに配置されたシンチレータ素子１１または６×６のアレイで配置されたシンチレータ素子１１を備えているが、シンチレータ素子の数は、これらの例に限られない。また、以下の実施例では、シンチレータアレイにおける周期的構造の繰り返し単位を主として説明するが、シンチレータの数に応じて、同様の構造を備えた繰り返し単位が配置されている。
【００３２】
各シンチレータ素子１１は、第１面１１ａと、第１面１１ａと反対側に位置している第２面１１ｂとを有している。本実施形態では、第１面１１ａおよび第２面１１ｂは矩形形状を有している。このため、シンチレータ素子１１は、４つの側面を更に有している。
【００３３】
シンチレータ素子１１は、放射線の入射によって蛍光等の発光を生じる発光材料または蛍光材料を含む。例えば、シンチレータ素子１１は、ガドリニウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）、ガドリニウム−ガリウム−アルミニウムガーネット（ＧＧＡＧ）等の、セラミックシンチレータ材料によって構成されていてもよい。ＧＯＳは例えばＰｒ、Ｃｅ及びＴｂから選ばれた少なくとも１種で賦活したＧｄ２Ｏ２Ｓの組成を有する。ＧＧＡＧは、例えばＣｅ、Ｐｒ等から選ばれた少なくとも１種で賦活した（Ｇｄ１−ｘＬｕｘ）３＋ａ（ＧａｕＡｌ１−ｕ）５−ａＯ１２（ｘ＝０〜０．５、ｕ＝０．２〜０．６、及びａ＝−０．０５〜０．１５）の主組成を有する。このＧｄの少なくとも一部をＹに置き換えたものを用いてもよい。放射線による発光または蛍光材料は上述した例に限られない。シンチレータ素子１１は、他の蛍光材料によって構成されていてもよい。
【００３４】
本実施形態では、シンチレータアレイ１０１は、反射部材３１を更に備えている。反射部材３１は、複数のシンチレータ素子１１間および各シンチレータ素子１１の第１面１１ａ上に位置している。反射部材３１はシンチレータ素子１１が発する光を反射する特性を有する。例えば、反射部材３１は、白色の酸化チタン粉末と、エポキシなどの樹脂とを含む。反射部材３１によって各シンチレータ素子１１に放射線が入射することによって生じた光が隣接するシンチレータ素子１１に入射し、隣接するシンチレータ素子１１に設けられる光検出素子で検出されるのを抑制する。つまり、シンチレータアレイ１０１におけるクロストークを抑制する。反射部材３１が設けられた複数のシンチレータ素子１１をアレイ部４１と呼ぶ。
【００３５】
図１（ａ）に示すように、複数のシンチレータ素子１１は、複数の第１シンチレータ素子１１Ａおよび複数の第２シンチレータ素子１１Ｂを含む。シンチレータアレイ１０１は、ｘｙ平面において１次元または２次元に配列された複数の単位セルＵによって構成されている。単位セルＵは、複数の第１シンチレータ素子１１Ａの１つおよび複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの１つを含んでおり、本実施形態では、各単位セルＵにおいて、第１シンチレータ素子１１Ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂは、ｘ方向に配列されている。また、複数の放射線フィルター部２１は、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂを含む。
【００３６】
単位セルＵは、ｘ方向およびｙ方向に沿って２次元に配置されている。各単位セルＵにおいて、複数の第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）のうちの１つが、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方に選択的に配置されている。本実施形態では、第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）は複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａを覆う反射部材３１上に配置されている。つまり、第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）は反射部材３１を介して、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方に配置されている。
【００３７】
第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）は第１放射線吸収特性を有する。第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）は入射する放射線のうち、一部のエネルギー成分を選択的に吸収して減衰させ、他の成分を透過させる。ここで、吸収は０より大きく１００％以下の割合で、放射線を吸収することを意味する。第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）は、より具体的には、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含む金属板または、これらの少なくとも１種の元素の金属粉末が分散した樹脂層を有する。金属板または樹脂層の厚さは、例えば、数百μｍから数ｍｍ程度である。
【００３８】
本実施形態では、複数のシンチレータ素子１１によるアレイにおいて、ｘ方向には第１シンチレータ素子１１Ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂが交互に位置しており、ｙ方向には、第１シンチレータ素子１１Ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂがそれぞれ連続している。このため、複数の第１放射線フィルター部２１に含まれる金属板はｙ方向に互いに接続されており、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方に位置し、ｙ方向に伸びる短冊状の第１放射線フィルター板２２Ｂを構成している。第１放射線フィルター板２２Ｂは例えば、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方に位置する反射部材３１の表面３１ａに接着剤等によって固定されている。シンチレータアレイ１０１の、第１放射線フィルター板２２Ｂが設けられた面を入射面１０１ａと呼ぶ。ただし、複数の第１放射線フィルター部２１（２１Ｂ）に含まれる金属板は相互に接続されていなくてもよい。この場合、図１（ｃ）に示すように、複数の第１放射線フィルター片２２Ｂ’が複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方にそれぞれ位置している。
【００３９】
シンチレータアレイ１０１の入射面１０１ａに放射線、例えば、Ｘ線が入射すると、単位セルＵには同じエネルギー分布のＸ線が入射し、反射部材３１でのＸ線の減衰を考慮しなければ、第１シンチレータ素子１１Ａの第１面１１ａには、単位セルＵに入射するＸ線と同じエネルギー分布のＸ線が入射する。一方、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａには、第１放射線フィルター部２１Ｂを透過し、一部のエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。したがって、異なるエネルギーのＸ線を第１シンチレータ素子１１Ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂで同時に検出することが可能である。
【００４０】
第１シンチレータ素子１１Ａの第１面１１ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの位置は、ｘｙ平面において同じではない。しかし、単位セルＵを１つの画素（ピクセル）として画像処理を行うことによって、デュアルエネルギーシンチレータアレイを実現することができる。例えば、第１シンチレータ素子１１Ａの第２面１１ｂおよび第２シンチレータ素子１１Ｂの第２面１１ｂにそれぞれ光検出素子を設け、蛍光による得られた２つの検出信号を、同じ画素における異なるエネルギーのＸ線による信号として画像処理する。なお、シンチレータアレイ１０１を用いて、３次元、つまり、厚さ方向にもデータを取得したり、画像処理を行う場合には、単位セルＵは１つのボクセルを構成する。
【００４１】
上述の信号処理によれば、ｘ方向におけるシンチレータ素子１１の数に対して、画素数は半分になる。画素数をシンチレータ素子１１の数と同じにするために、画像処理の際、補間によってデータを生成してもよい。例えば、単位セルＵの第１シンチレータ素子１１Ａの蛍光を検出する光検出素子による信号Ｓ１と、隣接する単位セルＵの第１シンチレータ素子１１Ａの蛍光を検出する光検出素子による信号Ｓ２との平均を求め、得られた信号、および、単位セルＵの第２シンチレータ素子１１Ｂの蛍光を検出する光検出素子による信号を、同じ画素における異なるエネルギーのＸ線による２つの信号として画像処理すればよい。このような信号処理を、各単位セルＵの第２シンチレータ素子１１Ｂの蛍光を検出する光検出素子による信号についても行うことによって、解像度の低下を抑制することができる。
【００４２】
シンチレータアレイ１０１は、例えば、アレイ部４１を形成し、アレイ部４１の上面３１ａに複数の放射線フィルター部２１となる金属板を配置することによって作製することができる。アレイ部４１は、例えば、特開２０１７−３７０９６号公報、特開２０１５−１７２５８０号公報、特開２０１３−２２８３５５号公報に開示された製造方法によって製造することができる。作成したアレイ部４１の上面３１ａにおいて、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方を覆うように、第１放射線フィルター板２２Ｂを配置する。第１放射線フィルター板２２Ｂは、例えば、接着剤などによって上面４１ａに固定することができる。これにより、シンチレータアレイ１０１が完成する。
【００４３】
シンチレータアレイ１０１において、アレイ部４１はシングルエネルギーシンチレータアレイの構造を備えており、上述したように、公知の製造方法によって製造できる。したがって、シングルエネルギーシンチレータアレイの構造を大きく変更することなく、つまり、製造コストの大きな増大が生じることなく、デュアルエネルギーシンチレータアレイを製造することができる。また、本開示のシンチレータアレイ１０１によれば、複数のエネルギーの放射線を同時に、または、切り替えて照射することなく、２つの異なるエネルギー帯域で放射線を検出することができる。したがって、本開示のシンチレータアレイ１０１を備えた放射線コンピュータ断層撮影装置において、放射線源の数を１つにしたり、放射線源の制御を簡単にすることができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図２（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０２の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線におけるシンチレータアレイ１０２の断面図である。シンチレータアレイ１０２は単位セルＵが３つのシンチレータ素子を含む点で、第１の実施形態のシンチレータアレイ１０１と異なる。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、複数のシンチレータ素子１１は、複数の第１シンチレータ素子１１Ａ、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂおよび複数の第３シンチレータ素子１１Ｃを含む。単位セルＵは、複数の第１シンチレータ素子１１Ａの１つ、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの１つおよび複数の第３シンチレータ素子１１Ｃの１つを含んでおり、本実施形態では、各単位セルＵにおいて、第１シンチレータ素子１１Ａ、第２シンチレータ素子１１Ｂおよび第３シンチレータ素子１１Ｃは、ｘ方向に配列されている。
【００４６】
複数の放射線フィルター部２１は、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃを含む。各単位セルＵにおいて、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂのうちの１つおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃのうちの１つが、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方および第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａの上方にそれぞれ選択的に配置されている。本実施形態では、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃは複数のシンチレータ素子１１の第１面１１ａを覆う反射部材３１上に配置されている。
【００４７】
第２放射線フィルター部２１Ｃは第２放射線吸収特性を有する。第２放射線フィルター部２１Ｃは入射する放射線のうち、一部のエネルギー成分を選択的に吸収して減衰させ、他の成分を透過させる。第１放射線フィルター部２１Ｂと同様、第２放射線フィルター部２１Ｃは、より具体的には、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含む金属板または、これらの少なくとも１種の元素の金属粉末が分散した樹脂層を有する。金属板の厚さは、例えば、数百μｍから数ｍｍ程度である。
【００４８】
第２放射線吸収特性は第１放射線吸収特性と異なっている。このため、第１放射線フィルター部２１Ｂに含まれる金属板を構成する元素と第２放射線フィルター部２１Ｃに含まれる金属板を構成する元素とは異なる。あるいは、第２放射線フィルター部２１Ｃの金属板が第１放射線フィルター部２１Ｂの金属板と同じ元素で構成される場合、金属板の厚さが異なることによって、２つのフィルター部の放射線吸収特性が異なる。
【００４９】
好ましくは第１放射線フィルター部２１Ｂに含まれる金属板は、上記元素のうち、相対的に比重が小さい第１金属、および、相対的に比重が大きい第２金属の一方によって構成され、第２放射線フィルター部２１Ｃに含まれる金属板は、上記第１金属および第２金属の他方によって構成されている。上記元素のうち、相対的に比重が小さい第１金属は、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕであり、相対的に比重が大きい第２金属は、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕである。例えば、第１放射線フィルター部２１Ｂは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板を含み、第２放射線フィルター部２１Ｃは、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板を含む。
【００５０】
あるいは、第１放射線フィルター部２１Ｂに含まれる金属板および第２放射線フィルター部２１Ｃに含まれる金属板は、上述した第１金属から選ばれる異なる２つの元素によってそれぞれ構成されていてもよいし、第２金属から選ばれる異なる２つの元素によって、それぞれ構成されていてもよい。
【００５１】
第１の実施形態と同様、複数の第２放射線フィルター部２１Ｃに含まれる金属板はｙ方向に互いに接続されており、複数の第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａの上方に位置する第２放射線フィルター板２２Ｃを構成している。第２放射線フィルター板２２Ｃは例えば、第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａの上方に位置する反射部材３１の表面３１ａに接着剤等によって固定されている。同じ部材については、例えば図１と同じ符号を用いる。
【００５２】
シンチレータアレイ１０２の入射面１０２ａに放射線、例えば、Ｘ線が入射すると、単位セルＵには同じエネルギー分布のＸ線が入射し、反射部材３１でのＸ線の減衰を考慮しなければ、第１シンチレータ素子１１Ａの第１面１１ａには、単位セルＵに入射するＸ線と同じエネルギー分布のＸ線が入射する。一方、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａには、第１放射線フィルター部２１Ｂを透過し、一部のエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。また、第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａには、第２放射線フィルター部２１Ｃを透過し、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａに入射するＸ線とは異なるエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。したがって、異なるエネルギーのＸ線を第１シンチレータ素子１１Ａ、第２シンチレータ素子１１Ｂおよび第３シンチレータ素子１１Ｃで同時に検出することが可能である。
【００５３】
本実施形態では、単位セルＵは３つのシンチレータ素子１１を含む。単位セルＵを１つの画素として画像処理を行うことによって、マルチエネルギーシンチレータアレイを実現することができる。また、第１の実施形態で説明したように、ｘ方向における画素数をシンチレータ素子１１の数と同じにするために、画像処理の際、補間によってデータを生成してもよい。
【００５４】
（第３の実施形態）
図３（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０３の平面図であり、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、図３（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線および３Ｃ−３Ｃ線におけるシンチレータアレイ１０３の断面図である。シンチレータアレイ１０３は単位セルＵが４つのシンチレータ素子を含む点で、第１の実施形態のシンチレータアレイ１０１と異なる。
【００５５】
図３（ａ）に示すように、複数のシンチレータ素子１１は、複数の第１シンチレータ素子１１Ａ、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂ、複数の第３シンチレータ素子１１Ｃおよび複数の第４シンチレータ素子１１Ｄを含む。単位セルＵは、複数の第１シンチレータ素子１１Ａの１つ、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの１つ、複数の第３シンチレータ素子１１Ｃの１つおよび複数の第４シンチレータ素子１１Ｄの１つを含んでいる。本実施形態では、各単位セルＵにおいて、第１シンチレータ素子１１Ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂはｘ方向に配列されている。また、第３シンチレータ素子１１Ｃおよび第４シンチレータ素子１１Ｄはｘ方向に配列されており、かつ、第１シンチレータ素子１１Ａおよび第２シンチレータ素子１１Ｂとｙ方向においてそれぞれ隣接している。
【００５６】
複数の放射線フィルター部２１は、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂ、複数の第２放射線フィルター部２１Ｃおよび複数の第３放射線フィルター部２１Ｄを含む。各単位セルＵにおいて、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂのうちの１つ、複数の第２放射線フィルター部２１Ｃのうちの１つおよび複数の第３放射線フィルター部２１Ｄのうちの１つが、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方、第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａの上方および、第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａの上方にそれぞれ選択的に配置されている。本実施形態では、複数の第２放射線フィルター部２１Ｃおよび複数の第３放射線フィルター部２１Ｄは複数のシンチレータ素子１１の第１面１１ａを覆う反射部材３１上に配置されている。
【００５７】
第１放射線フィルター部２１Ｂ、第２放射線フィルター部２１Ｃおよび第３放射線フィルター部２１Ｄは、第１放射線吸収特性、第２放射線吸収特性および第３放射線吸収特性をそれぞれ有する。第１放射線フィルター部２１Ｂ、第２放射線フィルター部２１Ｃおよび第３放射線フィルター部２１Ｄは、入射する放射線のうち、一部のエネルギー成分を選択的に吸収して減衰させ、他の成分を透過させる。第１放射線フィルター部２１Ｂ、第２放射線フィルター部２１Ｃおよび第３放射線フィルター部２１Ｄにおいて、吸収されるエネルギー成分およびその割合は、互いに異なっている。第１放射線フィルター部２１Ｂ、第２放射線フィルター部２１Ｃおよび第３放射線フィルター部２１Ｄは、より具体的には、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含む金属板または、これらの少なくとも１種の元素の金属粉末が分散した樹脂層を有する。金属板の厚さは、例えば、数百μｍから数ｍｍ程度である。
【００５８】
本実施形態では、第１放射線フィルター部２１Ｂは、第１金属板を含み、第２放射線フィルター部２１Ｃは第２金属板を含み、第３放射線フィルター部２１Ｄは、第１金属板および第２金属板を含む。第１金属板は、上記元素のうち、相対的に比重が小さい第１金属、および、相対的に比重が大きい第２金属の一方によって構成され、第２放射線フィルター部２１Ｃに含まれる金属板は、上記第１金属および第２金属の他方によって構成されている。上記元素のうち、相対的に比重が小さい第１金属は、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕであり、相対的に比重が大きい第２金属は、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕである。例えば、第１放射線フィルター部２１Ｂは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第１金属板を含み、第２放射線フィルター部２１Ｃは、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素からなる第２金属板を含む。また、第３放射線フィルター部２１Ｄは、これらの元素からなる第１金属板および第２金属板を含む。
【００５９】
複数の第１放射線フィルター部２１Ｂに含まれる第１金属板はｙ方向に互いに接続されており、複数の第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方および複数の第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａの上方に位置し、ｙ方向に伸びる短冊状の第１放射線フィルター板２２Ｂを構成している。また、複数の第２放射線フィルター部２１Ｃに含まれる第２金属板はｘ方向に互いに接続されており、複数の第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａの上方および複数の第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａの上方に位置し、ｘ方向に伸びる短冊状の第２放射線フィルター板２２Ｃを構成している。したがって、第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａの上方では、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第２放射線フィルター板２２Ｃが交差した状態で位置している。図３（ｂ）に示すように本実施形態では、第１放射線フィルター板２２Ｂは、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方および第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａの上方に位置する反射部材３１の表面３１ａに接着剤等によって固定されている。また、図３（ｃ）に示すように本実施形態では、第２放射線フィルター板２２Ｃは、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａの上方および第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａの上方に位置する第１放射線フィルター板２２Ｂに接着剤等によって固定されている。しかし、第２放射線フィルター板２２Ｃが反射部材３１の表面３１ａに固定され、第１放射線フィルター板２２Ｂが、第２放射線フィルター板２２Ｃに固定されていてもよい。
【００６０】
シンチレータアレイ１０３の入射面１０３ａに放射線、例えば、Ｘ線が入射すると、単位セルＵには同じエネルギー分布のＸ線が入射し、反射部材３１でのＸ線の減衰を考慮しなければ、第１シンチレータ素子１１Ａの第１面１１ａには、単位セルＵに入射するＸ線と同じエネルギー分布のＸ線が入射する。一方、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａには、第１放射線フィルター部２１Ｂを透過し、一部のエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。また、第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａには、第２放射線フィルター部２１Ｃを透過し、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａに入射するＸ線とは異なるエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。第４シンチレータ素子１１Ｄの第１面１１ａには、第３放射線フィルター部２１Ｄを透過し、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａおよび第３シンチレータ素子１１Ｃの第１面１１ａに入射するＸ線とは異なるエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。したがって、異なるエネルギーのＸ線を第１シンチレータ素子１１Ａ、第２シンチレータ素子１１Ｂ、第３シンチレータ素子１１Ｃおよび第４シンチレータ素子１１Ｄで同時に検出することが可能である。
【００６１】
本実施形態では、単位セルＵは４つのシンチレータ素子１１を含む。単位セルＵを１つの画素として画像処理を行うことによって、マルチエネルギーシンチレータアレイを実現することができる。また、第１の実施形態で説明したように、ｘ方向およびｙ方向における画素数をシンチレータ素子１１の数と同じにするために、画像処理の際、補間によってデータを生成してもよい。
【００６２】
また本実施形態では、第３放射線フィルター部２１Ｄは、第１金属板および第２金属板を含んでいるが、第１金属板および第２金属板とは異なる元素によって構成される第３金属板を含んでいてもよい。この場合には、第１放射線フィルター部２１Ｂの第１金属板および第２放射線フィルター部２１Ｃの第２金属板は隣接する素子上の金属板と接続されていない矩形形状を有していることが好ましい。
【００６３】
（第４の実施形態）
図４（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０４の平面図であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線および４Ｃ−４Ｃ線におけるシンチレータアレイ１０４の断面図である。シンチレータアレイ１０４は単位セルＵが６つのシンチレータ素子を含む点で、第１の実施形態のシンチレータアレイ１０１と異なる。第１シンチレータ素子１１Ａから第４シンチレータ素子１１Ｄおよび第１放射線フィルター部２１Ｂから第３放射線フィルター部２１Ｄの位置および構造は、例えば第３の実施形態のシンチレータアレイ１０３と同じである。以下、特に、シンチレータアレイ１０３と異なる点を説明する。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、複数のシンチレータ素子１１は、複数の第５シンチレータ素子１１Ｅおよび複数の第６シンチレータ素子１１Ｆを更に含む。また、単位セルＵは、複数の第５シンチレータ素子１１Ｅの１つおよび複数の第６シンチレータ素子１１Ｆの１つをさらに含んでいる。本実施形態では、各単位セルＵにおいて、第５シンチレータ素子１１Ｅおよび第６シンチレータ素子１１Ｆは、ｙ方向に配列されており、第２シンチレータ素子１１Ｂおよび第４シンチレータ素子１１Ｄとｘ方向においてそれぞれ隣接している。
【００６５】
複数の放射線フィルター部２１は、複数の第４放射線フィルター部２１Ｅおよび複数の第５放射線フィルター部２１Ｆをさらに含む。各単位セルＵにおいて、複数の第４放射線フィルター部２１Ｅのうちの１つおよび複数の第５放射線フィルター部２１Ｆのうちの１つが、第５シンチレータ素子１１Ｅの第１面１１ａの上方および第６シンチレータ素子１１Ｆの第１面１１ａの上方にそれぞれ選択的に配置されている。本実施形態では、複数の第４放射線フィルター部２１Ｅおよび複数の第５放射線フィルター部２１Ｆは複数のシンチレータ素子１１の第１面１１ａを覆う反射部材３１上に配置されている。
【００６６】
第４放射線フィルター部２１Ｅおよび第５放射線フィルター部２１Ｆは、第４放射線吸収特性および第５放射線吸収特性をそれぞれ有する。第４放射線フィルター部２１Ｅおよび第５放射線フィルター部２１Ｆは、入射する放射線のうち、一部のエネルギー成分を選択的に吸収して減衰させ、他の成分を透過させる。第１放射線フィルター部２１Ｂから第５放射線フィルター部２１Ｆにおいて、吸収されるエネルギー成分およびその割合は、互いに異なっている。
【００６７】
第４放射線フィルター部２１Ｅおよび第５放射線フィルター部２１Ｆも、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含む金属板または、これらの少なくとも１種の元素の金属粉末が分散した樹脂層を有する。金属板の厚さは、例えば、数百μｍから数ｍｍ程度である。
【００６８】
本実施形態では、第４放射線フィルター部２１Ｅは、第４金属板を含む。第４金属板は上記元素のうち、相対的に比重が小さい第１金属、および、相対的に比重が大きい第２金属の一方によって構成される。好ましくは、第４金属板は第１金属板および第２金属板とは異なる元素によって構成されている。第５放射線フィルター部２１Ｆは、第２金属板および第４金属板を含む。
【００６９】
複数の第４放射線フィルター部２１Ｅに含まれる第４金属板はｙ方向に互いに接続されており、複数の第５シンチレータ素子１１Ｅの第１面１１ａの上方および複数の第６シンチレータ素子１１Ｆの第１面１１ａの上方に位置し、ｙ方向に伸びる短冊状の第４放射線フィルター板２２Ｅを構成している。第６シンチレータ素子１１Ｆの第１面１１ａの上方では、第２放射線フィルター板２２Ｃおよび第４放射線フィルター板２２Ｅが交差した状態で位置している。図４（ｂ）に示すように本実施形態では、第４放射線フィルター板２２Ｅは、第５シンチレータ素子１１Ｅの第１面１１ａの上方および第６シンチレータ素子１１Ｆの第１面１１ａの上方に位置する反射部材３１の表面３１ａに接着剤等によって固定されている。また、図４(ｃ)に示すように本実施形態では、第２放射線フィルター板２２Ｃは、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第４放射線フィルター板２２Ｅに接着剤等によって固定されている。しかし、第４放射線フィルター板２２Ｅが反射部材３１の表面３１ａに固定され、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第４放射線フィルター板２２Ｅが、第２放射線フィルター板２２Ｃに固定されていてもよい。
【００７０】
シンチレータアレイ１０４の入射面１０４ａに放射線、例えば、Ｘ線が入射すると、単位セルＵには同じエネルギー分布のＸ線が入射し、反射部材３１でのＸ線の減衰を考慮しなければ、第１シンチレータ素子１１Ａの第１面１１ａには、単位セルＵに入射するＸ線と同じエネルギー分布のＸ線が入射する。一方、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａから第６シンチレータ素子１１Ｆには、第１放射線フィルター部２１Ｂから第５放射線フィルター部２１Ｆを透過し、一部のエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。したがって、異なるエネルギーのＸ線を第１シンチレータ素子１１Ａから第６シンチレータ素子１１Ｆで同時に検出することが可能である。
【００７１】
本実施形態では、単位セルＵは６つのシンチレータ素子１１を含む。単位セルＵを１つの画素として画像処理を行うことによって、マルチエネルギーシンチレータアレイを実現することができる。また、第２の実施形態で説明したように、ｘ方向およびｙ方向における画素数をシンチレータ素子１１の数と同じにするために、画像処理の際、補間によってデータを生成してもよい。
【００７２】
また本実施形態では、第５放射線フィルター部２１Ｆは、第２金属板および第４金属板を含んでいるが、第２金属板および第４金属板とは異なる元素によって構成される第５金属板を含んでいてもよい。この場合には、第１放射線フィルター部２１Ｂの第１金属板、第２放射線フィルター部２１Ｃの第２金属板および第４放射線フィルター部２１Ｅの第４金属板は隣接する素子上の金属板と接続されていない矩形形状を有していることが好ましい。
【００７３】
（第５の実施形態）
図５（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０５の平面図であり、図５（ｂ）、図５（ｃ）および図５（ｄ）は、図５（ａ）の５Ｂ−５Ｂ線、５Ｃ−５Ｃ線および５Ｄ−５Ｄ線におけるシンチレータアレイ１０５の断面図である。
【００７４】
シンチレータアレイ１０５は単位セルＵが９つのシンチレータ素子を含む点で、第４の実施形態のシンチレータアレイ１０４と異なる。第１シンチレータ素子１１Ａから第６シンチレータ素子１１Ｆおよび第１放射線フィルター部２１Ｂから第５放射線フィルター部２１Ｆの位置および構造は、例えば第４の実施形態のシンチレータアレイ１０４と同じである。以下、特に、シンチレータアレイ１０４と異なる点を説明する。
【００７５】
図５（ａ）に示すように、複数のシンチレータ素子１１は、複数の第７シンチレータ素子１１Ｇ、複数の第８シンチレータ素子１１Ｈおよび複数の第９シンチレータ素子１１Ｉを更に含む。また、単位セルＵは、複数の第７シンチレータ素子１１Ｇの１つ、複数の第８シンチレータ素子１１Ｈの１つおよび複数の第９シンチレータ素子１１Ｉの１つをさらに含んでいる。本実施形態では、各単位セルＵにおいて、第７シンチレータ素子１１Ｇ、第８シンチレータ素子１１Ｈおよび第９シンチレータ素子１１Ｉは、ｘ方向に配列されており、第３シンチレータ素子１１Ｃ、第４シンチレータ素子１１Ｄおよび第６シンチレータ素子１１Ｆとｙ方向においてそれぞれ隣接している。
【００７６】
複数の放射線フィルター部２１は、複数の第６放射線フィルター部２１Ｇ、複数の第７放射線フィルター部２１Ｈ、および複数の第８放射線フィルター部２１Ｉをさらに含む。各単位セルＵにおいて、複数の第６放射線フィルター部２１Ｇのうちの１つ、複数の第７放射線フィルター部２１Ｈのうちの１つおよび複数の第８放射線フィルター部２１Ｉのうちの１つが、第７シンチレータ素子１１Ｇの第１面１１ａの上方、第８シンチレータ素子１１Ｈの第１面１１ａの上方および第９シンチレータ素子１１Ｉの第１面１１ａの上方にそれぞれ選択的に配置されている。本実施形態では、複数の第６放射線フィルター部２１Ｇ、複数の第７放射線フィルター部２１Ｈ、および複数の第８放射線フィルター部２１Ｉは、複数のシンチレータ素子１１の第１面１１ａを覆う反射部材３１上に配置されている。
【００７７】
第６放射線フィルター部２１Ｇ、第７放射線フィルター部２１Ｈおよび第８放射線フィルター部２１Ｉは、第６放射線吸収特性、第７放射線吸収特性および第８放射線吸収特性をそれぞれ有する。第６放射線フィルター部２１Ｇ、第７放射線フィルター部２１Ｈおよび第８放射線フィルター部２１Ｉは、入射する放射線のうち、一部のエネルギー成分を選択的に吸収して減衰させ、他の成分を透過させる。第１放射線フィルター部２１Ｂから第８放射線フィルター部２１Ｉにおいて、吸収されるエネルギー成分およびその割合は、互いに異なっている。
【００７８】
第６放射線フィルター部２１Ｇ、第７放射線フィルター部２１Ｈおよび第８放射線フィルター部２１Ｉも、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を含む金属板または、これらの少なくとも１種の元素の金属粉末が分散した樹脂層を有する。金属板の厚さは、例えば、数百μｍから数ｍｍ程度である。
【００７９】
本実施形態では、第６放射線フィルター部２１Ｇは、第６金属板を含む。第６金属板は上記元素のうち、相対的に比重が小さい第１金属、および、相対的に比重が大きい第２金属の一方によって構成される。好ましくは、第６金属板は、第１金属板、第２金属板および第４金属板とは異なる元素によって構成されている。第７放射線フィルター部２１Ｈは、第１金属板および第６金属板を含む。第８放射線フィルター部２１Ｉは、第４金属板および第６金属板を含む。
【００８０】
複数の第６放射線フィルター部２１Ｇに含まれる第６金属板はｘ方向に互いに接続されており、複数の第７シンチレータ素子１１Ｇから第９シンチレータ素子１１Ｉの第１面１１ａの上方に位置し、ｙ方向に伸びる短冊状の第４放射線フィルター板２２Ｅを構成している。第８シンチレータ素子１１Ｈの第１面１１ａの上方では、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第６放射線フィルター板２２Ｇが交差した状態で位置している。また、第９シンチレータ素子１１Ｉの第１面１１ａの上方では、第４放射線フィルター板２２Ｅおよび第６放射線フィルター板２２Ｇが交差した状態で位置している。図５（ｄ）に示すように、本実施形態では、第６放射線フィルター板２２Ｇは、第８シンチレータ素子１１Ｈおよび第９シンチレータ素子１１Ｉの第１面１１ａの上において、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第４放射線フィルター板２２Ｅに接着剤等によって固定されている。しかし、第６放射線フィルター板２２Ｇが反射部材３１の表面３１ａに固定され、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第４放射線フィルター板２２Ｅが、第６放射線フィルター板２２Ｇに固定されていてもよい。
【００８１】
シンチレータアレイ１０５の入射面１０５ａに放射線、例えば、Ｘ線が入射すると、単位セルＵには同じエネルギー分布のＸ線が入射し、反射部材３１でのＸ線の減衰を考慮しなければ、第１シンチレータ素子１１Ａの第１面１１ａには、単位セルＵに入射するＸ線と同じエネルギー分布のＸ線が入射する。一方、第２シンチレータ素子１１Ｂの第１面１１ａから第９シンチレータ素子１１Ｉの第１面１１ａには、第１放射線フィルター部２１Ｂから第８放射線フィルター部２１Ｉを透過し、一部のエネルギー帯域の成分が減衰したＸ線が入射する。したがって、異なるエネルギーのＸ線を第１シンチレータ素子１１Ａから第９シンチレータ素子１１Ｉで同時に検出することが可能である。
【００８２】
本実施形態では、単位セルＵは９つのシンチレータ素子１１を含む。単位セルＵを１つの画素として画像処理を行うことによって、マルチエネルギーシンチレータアレイを実現することができる。また、第２の実施形態で説明したように、ｘ方向およびｙ方向における画素数をシンチレータ素子１１の数と同じにするために、画像処理の際、補間によってデータを生成してもよい。
【００８３】
また本実施形態では、第７放射線フィルター部２１Ｈは、第１金属板および第６金属板を含んでいるが、第１金属板および第６金属板とは異なる元素によって構成される第７金属板を含んでいてもよい。また、第８放射線フィルター部２１Ｉは、第４金属板および第６金属板を含んでいるが、第４金属板および第６金属板とは異なる元素によって構成される第８金属板を含んでいてもよい。この場合には、第１金属板、第２金属板および第６金属板は隣接するシンチレータ素子上の金属板と接続されていない矩形形状を有していることが好ましい。
【００８４】
（第６の実施形態）
図６（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０６の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂ線におけるシンチレータアレイ１０６の断面図である。
【００８５】
シンチレータアレイ１０６はコリメータを備えている点で、第１から第５の実施形態のシンチレータアレイ１０１〜１０５と異なる。本実施形態では、第２の実施形態のシンチレータアレイ１０２にコリメータを設ける例を説明するが、他の実施形態のシンチレータにも同様にコリメータを設けることができる。
【００８６】
シンチレータアレイ１０６は、入射面１０６ａ側のアレイ部４１と、前記アレイ部４１の反射部材３１上に配置されたコリメータ５１とを備える。コリメータ５１は、シンチレータ素子１１の第１面１１ａに対して斜めから入射する放射線を抑制することによって、放射線による被写体像の歪みを抑制したり、解像度を高めたりする作用を有する。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す形態では、ｘｚ平面において、ｚ軸に対して斜めに入射する放射線を遮断あるいは減衰させる。コリメータ５１は、ｚ軸方向に所定の高さを有し、ｙ方向に伸びる複数の遮蔽板５２を含む。遮蔽板５２は、ｘ方向において隣接する２つのシンチレータ素子１１の第１面１１ａの上方の領域間に配置されている。
第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第２放射線フィルター板２２Ｃは、例えば、遮蔽板５２の間に配置される。第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第２放射線フィルター板２２Ｃは遮蔽板５２に固定されていてもよいし、アレイ部４１の上面４１ａに固定されていてもよい。
【００８７】
図７（ａ）は本実施形態の他の形態であるシンチレータアレイ１０６’の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の７Ｂ−７Ｂ線におけるシンチレータアレイ１０６’の断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すシンチレータアレイ１０６’は、アレイ部４１と、前記アレイ部４１の反射部材３１上に配置されたコリメータ５１’とを備える。コリメータ５１’は、各シンチレータ素子１１の第１面１１ａの上方を囲うグリッド形状を有する。これにより、コリメータ５１’は、ｘｚ平面およびｙｚ平面において、ｚ軸に対して斜めに入射する放射線を遮断あるいは減衰させる。シンチレータアレイ１０６’が、コリメータ５１’を備える場合には、第１放射線フィルター板２２Ｂおよび第２放射線フィルター板２２Ｃは、短冊形状を有さず、グリッドに対応した矩形形状を有している、第１放射線フィルター片２２Ｂ’および第２放射線フィルター片２２Ｃ’を用いることが好ましい。
【００８８】
コリメータ５１’を備えることによって、放射線による被写体像の歪みをより抑制したり、解像度を高めたりすることが可能となる。
【００８９】
なお、本実施形態では、第１から第５の実施形態のシンチレータアレイ１０１〜１０５にコリメータ５１または５１’を設ける形態を説明したが、第１から第５の実施形態のシンチレータアレイ１０１〜１０５のアレイ部４１に、放射線フィルター付きのコリメータを設けることによって、シンチレータアレイを構成してもよい。つまり、上述したように、コリメータ５１または５１’に複数の放射線フィルター部が設けられた放射線フィルター付きコリメータと、複数のシンチレータ素子を含むアレイ部とによって、シンチレータアレイを構成してもよい。
【００９０】
図６（ｃ）は、複数のシンチレータ素子１１を含むアレイ部４１の入射面である上面４１ａに配置される放射線フィルター付きコリメータ１１０の平面図を示す。図６（ｂ）は、シンチレータアレイ１０６の断面図であるが、アレイ部４１に配置された放射線フィルター付きコリメータ１１０の断面も示している。放射線フィルター付きコリメータ１１０は、コリメータ５１と複数の放射線フィルター部２１とを含む。
【００９１】
コリメータ５１は、複数の遮蔽板５２を備える。遮蔽板５２は、上述したように、ｚ軸方向、つまり、上面４１ａ（入射面）に垂直な方向に所定の高さを有しており、上面４１ａ上において、１次元または２次元に配列された複数のコリメート空間５３を形成している。コリメート空間５３は少なくともｘｙ平面における少なくとも１方向において、遮蔽板５２によって規定され、z軸に対して斜めの方向からコリメート空間に入射する放射線を遮蔽板５２が吸収または減衰させる。放射線がコリメート空間５３を通過することによって、上面４１ａに対して斜めに入射する成分が減少した放射線が得られる。図６（ｃ）に示す例では、複数のコリメート空間５３はｙ軸方向に伸びる短冊形状を有し、ｘ軸方向に配列されている。各遮蔽板５２のｙ軸方向の両端は、図示しない支持部材などによって、保持されていてもよい。
【００９２】
複数のコリメート空間５３は、複数の第１コリメート空間５３Ａと、複数の第２コリメート空間５３Ｂと複数の第３コリメート空間５３Ｃとを含む。各第１コリメート空間５３Ａ、第２コリメート空間５３Ｂおよび第３コリメート空間５３Ｃは、ｘ方向に、この順で繰り返し配置されている。
【００９３】
複数の放射線フィルター部２１は、本実施形態では、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃを含む。複数の第１放射線フィルター部２１Ｂおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃは、それぞれ、複数の第２コリメート空間５３Ｂおよび複数の第３コリメート空間５３Ｃにそれぞれ配置されている。具体的には、複数の第１放射線フィルター板２２Ｂおよび複数の第２放射線フィルター板２２Ｃが、複数の第２コリメート空間５３Ｂおよび複数の第３コリメート空間５３Ｃにそれぞれ配置されている。複数の第１コリメート空間５３Ａには放射線フィルター部は配置されていない。
【００９４】
放射線フィルター付きコリメータ１１０の複数の第１コリメート空間５３Ａ、複数の第２コリメート空間５３Ｂおよび複数の第３コリメート空間５３Ｃが、ｘ軸方向に配列された第１シンチレータ素子１１Ａ、第２シンチレータ素子１１Ｂおよび第３シンチレータ素子１１Ｃと一致するように、放射線フィルター付きコリメータ１１０をアレイ部４１の上面４１ａに配置することによって、シンチレータアレイ１０６を構成することができる。
【００９５】
図７（ｃ）は、図７（ａ）および（ｂ）に示すシンチレータアレイ１０６’に用いる放射線フィルター付きコリメータ１１１の平面図を示す。
【００９６】
コリメータ５１’は、複数の遮蔽板を備える。複数の遮蔽板は、複数の矩形形状を有するコリメート空間がｘ軸方向およびｙ軸方向の２次元に配列されたグリッドを構成している。グリッドを構成する限り、遮蔽板は、どのように配置されていてもよい。例えば、コリメータ５１’は、ｙ方向に伸び、ｘ軸方向に配列された複数の遮蔽板５２と、複数の遮蔽板５２の間に配置された遮蔽板５２’とを含み、遮蔽板５２、５２’によってグリッドを構成してもよい。
【００９７】
遮蔽板５２、５２’は、ｚ軸方向に所定の高さを有しており、上面４１ａ上において、矩形形状を有し、２次元に配列された複数のコリメート空間５３を形成している。
【００９８】
複数のコリメート空間５３は、本実施形態では、複数の第１コリメート空間５３Ａと、複数の第２コリメート空間５３Ｂと、複数の第３コリメート空間５３Ｃとを含む。複数の第１コリメート空間５３Ａ、複数の第２コリメート空間５３Ｂおよび複数の第３コリメート空間５３Ｃは、それぞれｙ軸方向に列をなすように配列されており、第１コリメート空間５３Ａの列、第２コリメート空間５３Ｂの列および第３コリメート空間５３Ｃの列がｘ軸方向に配列されている。
【００９９】
複数の放射線フィルター部２１は、本実施形態では、複数の第１放射線フィルター部２１Ｂおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃを含む。複数の第１放射線フィルター部２１Ｂおよび複数の第２放射線フィルター部２１Ｃは、それぞれ、複数の第２コリメート空間５３Ｂおよび複数の第３コリメート空間５３Ｃにそれぞれ配置されている。複数の第１コリメート空間５３Ａには放射線フィルター部は配置されていない。
【０１００】
放射線フィルター付きコリメータ１１１の複数の第１コリメート空間５３Ａ、複数の第２コリメート空間５３Ｂおよび複数の第３コリメート空間５３Ｃが、ｙ軸方向に配列された第１シンチレータ素子１１Ａ、第２シンチレータ素子１１Ｂおよび第３シンチレータ素子１１Ｃと一致するように、放射線フィルター付きコリメータ１１１をアレイ部４１の上面４１ａに配置することによって、シンチレータアレイ１０６’を構成することができる。
【０１０１】
本実施形態では、第２の実施形態のシンチレータアレイ１０２に適合した放射線フィルター付きコリメータ１１１を説明したが、アレイ部４１の単位セルを構成するシンチレータ素子の数および配置に応じて、第１から第５の実施形態のシンチレータアレイ１０１〜１０５あるいは、その他の構成のシンチレータアレイに適合した放射線フィルター付きコリメータ１１１を実現することが可能である。
【０１０２】
（第７の実施形態）
図８（ａ）は本実施形態のシンチレータアレイ１０７の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の８Ｂ−８Ｂ線におけるシンチレータアレイ１０７の断面図である。シンチレータアレイ１０７は、コリメータ５１’の一部が、アレイ部４１の反射部材３１に埋め込まれている点で第６の実施形態のシンチレータアレイ１０６と異なる。具体的には、コリメータ５１’を構成している遮蔽板５２の一部が、アレイ部４１の上面４１ａに設けられた溝４１ｃに挿入されている。この構造によって、コリメータ５１とアレイ部４１との位置合わせが容易になる。
【０１０３】
（第８の実施形態）
図９（ａ）は本実施形態の放射線検出器１０８の平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の９Ｂ−９Ｂ線における放射線検出器１０８の断面図である。放射線検出器１０８は、第１から第７の実施形態のいずれかのシンチレータアレイと、複数の光検出素子とを含む。図９（ａ）および図９（ｂ）では、放射線検出器１０８は、第６の実施形態のシンチレータアレイ１０６’と複数の光検出素子６１とを含む。光検出素子６１は、入射する光を電気信号に変換する光電変換素子であり、例えば、シリコンフォトダイオード等のフォトダイオードであってもよいし、フォトンカウンターであってもよい。
【０１０４】
複数の光検出素子６１は、シンチレータアレイ１０６’のシンチレータ素子１１の第２面１１ｂに対向して配置されている。例えば、各シンチレータ素子１１の第２面１１ｂが光検出素子６１の受光面６１ａと対向し、かつ、接するように、複数の光検出素子６１は、シンチレータ素子１１とｘｙ平面のｘ方向およびｙ方向に同じ配列ピッチで配置されている。
【０１０５】
放射線検出器１０８によれば、シンチレータアレイの各シンチレータ素子の蛍光強度を電気信号に変換することによって、異なるエネルギーの放射線を同時に検出することが可能である。
【０１０６】
また、この放射線検出器１０８と、放射線源と、放射線検出器１０８から出力される検出信号を処理する制御ユニットとを備えた放射線コンピュータ断層撮影装置によれば、放射線源から出射する放射線は１種類であっても、異なるエネルギー帯域で被検体を透過した放射線を同時に検出することができる。
【０１０７】
なお、上記実施形態において単位セルＵ内の第１シンチレータ素子１１Ａから第９シンチレータ素子１１Ｉの配置は、一例であって、他の配列でシンチレータ素子を配置してもよい。例えば、第２の実施形態のシンチレータアレイ１０２の単位ユニット内のｘ方向において、３つのシンチレータ素子は、第２シンチレータ素子１１Ｂ、第３シンチレータ素子１１Ｃ、第１シンチレータ素子１１Ａの順、第３シンチレータ素子１１Ｃ、第１シンチレータ素子１１Ａ、第２シンチレータ素子１１Ｂ、の順、または、第１シンチレータ素子１１Ａ、第３シンチレータ素子１１Ｃ、第２シンチレータ素子１１Ｂの順で配置されていてもよい。ｙ方向におけるシンチレータ素子の配列も同様であり、上記実施形態に限られない。
【０１０８】
（実験例）
放射線としてＸ線を用い、金属板を透過することによるＸ線のエネルギー分布の変化を調べた。元素の密度および質量吸収係数を用いて、厚さ１ｍｍ、３ｍｍおよび５ｍｍのＡｌ板並びに厚さ１ｍｍおよび３ｍｍのＣｕ板を透過させたＸ線のエネルギー分布をシミュレーションによって求めた。
【０１０９】
図１０にＡｌ板の結果を示し図１１にＣｕ板の結果を示す。比較のために、金属板を透過させないで検出したＸ線のエネルギー分布（図中の「なし」に相当する分布）を合わせて示している。
【０１１０】
図１０に示すように、Ａｌ板は、特に２０〜６０ｋｅＶのエネルギー帯域でＸ線を吸収し減衰させる。また、Ａｌ板の厚さによって、Ｘ線の吸収量が異なるため、厚さの異なるＡｌ板を透過したＸ線のピーク波長がシフトしている。図１１に示すように、ＣｕはＡｌよりも重い元素であるため、Ｃｕ板はＡｌ板よりもＸ線を吸収し、減衰させることが分かる。
【０１１１】
図１２は、元素の異なる金属板を透過したＸ線のエネルギー分布のシミュレーション結果を示す。厚さ３ｍｍのＡｌ板、厚さ１ｍｍのＣｕ板、厚さ０．１ｍｍのＴａ板および厚さ３ｍｍのＢｅ板を用いた。各元素のスペクトルは最大値に対する相対的な分布を示している。このため、異なる元素間におけるエネルギー分布の強度は正しく示されていない。図１２から分かるように、元素の種類によって、吸収されるエネルギー帯域が異なることが分かる。
【０１１２】
したがって、本開示のシンチレータアレイを用いることによって、同一画素において、同時に放射線をエネルギー分別して検出することが可能であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本開示のシンチレータアレイおよび放射線検出器は、医療用および産業用の放射線撮影装置に好適に用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１１      シンチレータ素子
１１Ａ    第１シンチレータ素子
１１Ｂ    第２シンチレータ素子
１１Ｃ    第３シンチレータ素子
１１Ｄ    第４シンチレータ素子
１１Ｅ    第５シンチレータ素子
１１Ｆ    第６シンチレータ素子
１１Ｇ    第７シンチレータ素子
１１Ｈ    第８シンチレータ素子
１１Ｉ    第９シンチレータ素子
１１ａ    第１面
１１ｂ    第２面
２１      放射線フィルター部
２１Ｂ    第１放射線フィルター部
２１Ｃ    第２放射線フィルター部
２１Ｄ    第３放射線フィルター部
２１Ｅ    第４放射線フィルター部
２１Ｆ    第５放射線フィルター部
２１Ｇ    第６放射線フィルター部
２１Ｈ    第７放射線フィルター部
２１Ｉ    第８放射線フィルター部
２２Ｂ    第１放射線フィルター板
２２Ｂ’  第１放射線フィルター片
２２Ｃ    第２放射線フィルター板
２２Ｃ’  第２放射線フィルター片
２２Ｅ    第４放射線フィルター板
２２Ｇ    第６放射線フィルター板
３１      反射部材
３１ａ    表面
４１      アレイ部
４１ａ    上面
４１ｃ    溝
５１、５１’    コリメータ
５２      遮蔽板
５３、５３Ａ〜５３Ｃ    コリメート空間
６１      光検出素子
６１ａ    受光面
１０１〜１０６、１０６’、１０７    シンチレータアレイ
１０１ａ〜１０６ａ  入射面
１０８    放射線検出器
【図１】
2019049438.tif 000003
【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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