(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体のＸ線撮像用の光子計数シリコン検出器であって、
前記検出器は、全検出器領域を形成するように互いに配列された複数の半導体検出器モジュールに基づいており、
各半導体検出器モジュールは、４０ｋｅＶと２５０ｋｅＶの間の入射Ｘ線エネルギーに関して光電効果およびコンプトン散乱を介してＸ線センサ中で相互作用するＸ線を登録するための集積回路に接続され、且つ入ってくるＸ線に対して横向きに向けられた結晶シリコンの前記Ｘ線センサを備えて、これらの相互作用から前記物体の画像を可能にする空間およびエネルギー情報を供給するものであり、
散乱防止モジュールが、コンプトン散乱Ｘ線を少なくとも部分的に吸収するように前記半導体検出器モジュールに折り込まれ、
前記半導体検出器モジュールが、複数の層をなして配列され、前記層の数が２以上であり、
前記複数の層が、入ってくるＸ線の方向に層状に重ねられたシリコン検出器を得るように配列され、
前記複数の層の１つの前記検出器モジュールが、前記複数の層の別の１つの前記検出器モジュールに対して互い違いに配置された光子計数シリコン検出器。
【請求項２】
前記散乱防止モジュールが、前記物体からのコンプトン散乱Ｘ線を少なくとも部分的に吸収し、さらに半導体検出器モジュール中のコンプトン散乱Ｘ線が他の半導体検出器モジュールに達するのを少なくとも部分的に防ぐように前記半導体検出器モジュールに折り込まれている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項３】
前記散乱防止モジュールの各々が、半導体検出器中のコンプトン散乱Ｘ線の大部分が、隣接する検出器モジュールに達するのを防ぐために、タングステンから作られたフォイルを含む、請求項１または２に記載のシリコン検出器。
【請求項４】
前記集積回路は、各Ｘ線のエネルギーが、対応するＸ線センサ中で放出されたエネルギーと前記Ｘ線の相互作用の深さとの組み合わされた情報に基づいて推定されることを可能にするように構成されている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項５】
前記半導体検出器モジュールの各々が、多チップ・モジュール（ＭＣＭ）として具体化され、前記集積回路が、少なくとも２つの集積回路を備え、前記複数の集積回路が、フリップ・チップで取り付けられ、
前記複数の集積回路が、エネルギーの異なる各Ｘ線から生成された電荷を処理して前記電荷をディジタル・データに変換するように構成され、さらに前記集積回路が、前記物体の前記画像を復元するための画像処理回路に接続するように構成されている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項６】
前記Ｘ線センサは、Ｘ線が前記Ｘ線センサの端を通って入ることを想定して深さ方向に対して直角な方向で複数のピクセルに分割されている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項７】
前記半導体検出器モジュールが少なくとも２つの深さセグメントに細分されている、請求項１または６に記載のシリコン検出器。
【請求項８】
前記深さセグメントの長さは、指数関数的に変化して、深さと共に指数関数的に減少する検出率がほぼ一様に保たれる、請求項７に記載のシリコン検出器。
【請求項９】
前記深さセグメントの各々が、各Ｘ線相互作用のエネルギー放出を測定する手段に接続されている、請求項７に記載のシリコン検出器。
【請求項１０】
データ処理回路が、前記集積回路で測定されるようなエネルギーをどの深さセグメントで相互作用が起こったかの知識と組み合わせることに基づいて、任意の入射Ｘ線についてエネルギー推定値を計算するように構成されている、請求項７に記載のシリコン検出器。
【請求項１１】
データ処理回路が、全体的なピクセル・データを求めるためにいくつかの深さセグメントの事象を一緒に加算するように構成されている、請求項７に記載のシリコン検出器。
【請求項１２】
データ処理回路は、任意のＸ線エネルギーに関して、上部および下部セグメントの計数率を予想される比と比較し、その結果を使用して位置合せ誤差を補正するように構成されている、請求項７に記載のシリコン検出器。
【請求項１３】
前記複数の層の１つの前記検出器モジュールは、入ってくるＸ線に対して実質的に直角な方向に、配列されている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項１４】
前記半導体検出器モジュールは、機械的フレーム中に配列され、センサを含む各半導体検出器モジュールが、元の意図されたＸ線源の方に向くように配列され、さらに、精密位置合せ特徴が、各半導体検出器モジュールを保持し正確に位置付けするように半導体検出器モジュールごとに前記機械的フレームに設けられ、
前記半導体検出器モジュールが、対応する保持特徴によって、精密位置合せ特徴に関係して固定されている、請求項１３に記載のシリコン検出器。
【請求項１５】
前記散乱防止モジュールが、前記シリコン検出器中で散乱されるＸ線から前記集積回路をシールドするように、前記半導体検出器モジュールに折り込まれている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項１６】
前記半導体検出器モジュールは、入射Ｘ線に対して直角な両方向に検出器モジュールをタイル張りするように配列されている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【請求項１７】
前記シリコン検出器は、前記物体に対して走査するように構成され、さらに前記半導体検出器モジュールは、前記シリコン検出器の走査方向に対して直角な方向に、配列されている、請求項１に記載のシリコン検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮像に関し、より詳細には、Ｘ線撮像用シリコン検出器アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮像は、医療撮像において一般的な方法であり、Ｘ線のエネルギー範囲は典型的には１０ｋｅＶから２００ｋｅＶであり、非破壊試験または安全Ｘ線検査ではエネルギーはもっと高いことがある。この範囲では、Ｘ線は、主にコンプトン効果および光電効果を介して物質と反応する。第１の場合には、Ｘ線光子のエネルギーのほんの一部だけが電子に伝えられ、この散乱事象の後でＸ線は減少したエネルギーで存続する。後者の場合には、全てのエネルギーが電子に伝えられて、Ｘ線は完全に吸収される。
【０００３】
Ｘ線撮像用検出器にとっての課題は、検出されたＸ線から最大限の情報を引き出して、密度、組成および構造によって表現される、物体の画像に入力を供給することである。検出器としてフィルム画面を使用することは依然として一般的なことであるが、今日ではほとんどの場合、Ｘ線撮像用検出器はディジタル画像を生成する。
【０００４】
Ｘ線撮像用検出器は、入射Ｘ線を電子に変換する必要があり、この変換は、典型的には、光効果によって、またはコンプトン相互作用によって起こり、結果として生じた電子は、普通、それのエネルギーが失われるまで二次的な可視光を生成し、この光が今度は光敏感材料によって検出される。非晶質セレンまたはシリコンのような半導体に基づいた余り一般的でない検出器もあり、この場合には、Ｘ線によって生成された電子は、十分に強い印加電界によって集められる電子・正孔対によって電荷を生成する。
【０００５】
格段に多くのＸ線撮像用検出器が、多数のＸ線からの信号を統合するという意味において統合モードで動作し、この信号は、ピクセル中の入射Ｘ線の数の適切な推測を引き出すために、後になってやっとディジタル化される。また、最近数年いわゆる光子計数検出器が、いくつかの用途で実現可能な代替えとして出現し、現在、この検出器は、主にマンモグラフィで商業的に利用可能である。光子計数検出器には有利な点がある。というのは、原理上は、物体の組成について追加された情報をもたらす各Ｘ線のエネルギーが測定されてもよく、この追加の情報は、画像の品質を高めるためにおよび／または放射線量を減少させるために使用されてもよいからである。
【０００６】
光子計数検出器の非常に一般的な構成は、米国特許第７４７１７６５号、「Ｃｏｎｅ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｗｉｔｈ  Ａ  Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｉｍａｇｅｒ」に概説されている通りである。この検出器は、シンチレータに結合されたａ−Ｓｉ：Ｈフォトダイオードと薄膜トランジスタの５１２×５１２のアレイを組み込み、統合モードで動作させられる。この場合に、用途は放射線療法を最適化することであるが、この検出器は、また、診断撮像および他の用途でもごく普通のものである。
【０００７】
米国特許第４７８５１８６号では、Ｘ線などの高エネルギー粒子を計数する非晶質シリコン検出器が提案されている。米国特許第７４７１７６５号、「Ｃｏｎｅ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｗｉｔｈ  Ａ  Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｉｍａｇｅｒ」。この新考案は、おそらくこの用途での非晶質シリコン材料の課題のために、およびまた、たぶん吸収効率の課題のために、Ｘ線撮像に利用されなかった。
【０００８】
光子計数モードでは、個々のＸ線からの信号は非常に弱いので、Ｘ線エネルギーから収集電荷への変換効率を事象ごとに最適化することによって信号を最大限にする必要がある。このことは、検出器で結晶材料を使用することが、普通は、適切であることを意味する。光子計数の有利点および落とし穴は、Ｂｏｒｊｅ  Ｎｏｒｌｉｎ、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｘ−ｒａｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｍｉｄ  Ｓｗｅｄｅｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ博士論文２６、ＩＳＳＮ１６５２−８９３Ｘ、ＩＳＢＮ９７８−９１−８５３１７−５５−４、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ、ｉｎ  ｔｈｅ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉａ  Ｍｉｄ  Ｓｗｅｄｅｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、ＳＥ−８５１  ７０  Ｓｕｎｄａｖａｌ、Ｓｗｅｄｅｎ、およびまた、Ｍａｔｓ  Ｌｕｎｄｑｖｉｓｔ、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｔｒｉｐ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｌｉｔ  Ｘ−ｒａｙ  Ｉｍａｇｉｎｇに説明されている。両方のこれらの論文は、単一光子処理に基づいたＸ線撮像システムの開発および特徴付けに関係している。各Ｘ線のエネルギーを測定することを、可視範囲のカラー撮像に類似した、Ｘ線の色を見ることになぞらえることができる。「カラー」Ｘ線撮像は、医療用Ｘ線診断および他の応用に新しい展望を開く。異なる色としての吸収の差は、物体の材料を見分けるために使用することができ、さらに、原理的には、諧調だけではなく、物体の元素組成が決定されるかもしれない。例えば、この色情報は、診断Ｘ線撮像において多数の検査で使用される造影剤を識別するために使用されるかもしれない。
【０００９】
ＬｕｎｄｑｖｉｓｔおよびＮｏｒｌｉｎは、今日の技術が、ほぼ５０μｍのレベルまで細部を分解することができる光子計数検出器システムを組み立てることを可能にすると指摘している。しかし、半導体検出器では、吸収された各Ｘ線光子が、画像に寄与する電荷の雲を生成するので、そのような小さなピクセルに関係した厄介な問題もある。高い光子エネルギーでは、電荷の雲の大きさは、５０μｍに匹敵し、画像のいくつかのピクセルの間に分布されているかもしれない。電荷共有は、分解能が低下するだけでなく画像中の「色」情報も破壊するので、重大な問題である。ＬｕｎｄｑｖｉｓｔおよびＮｏｒｌｉｎは、また、隣接するピクセル間での電荷加算などの、この問題を克服する方法を概説している。
【００１０】
胸部撮像のためのコンピュータ断層撮影用検出器の提案は、Ｍ．Ｇ．Ｂｉｓｏｇｎｉ、Ａ．Ｄｅｌ  Ｇｕｅｒｒａ、Ｎ．Ｌａｎｃｏｎｅｌｌｉ、Ａ．Ｌａｕｒｉａ、Ｇ．Ｍｅｔｔｉｖｉｅｒ、Ｍ．Ｃ．Ｍｏｎｔｅｓｉ、Ｄ．Ｐａｎｅｔｔａ、Ｒ．Ｐａｎｉ、Ｍ．Ｇ．Ｑｕａｔｔｒｏｃｃｈｉ、Ｐ．Ｒａｎｄａｃｃｉｏ、Ｖ．ＲｏｓｓｏおよびＰ．Ｒｕｓｓｏ、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｂｅａｍ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｂｒｅａｓｔ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ａ：  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ，Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ，Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、第５８１巻、１〜２号、２００７年１０月２１日、９４〜９８頁に概説されている。これは、検出器効率のいくらかを依然として維持する検出器としてシリコンが使用されてもよいほどエネルギーが小さい例である。Ｘ線胸部コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムは、胸部Ｔｃ−９９撮像用の専用単一光子放射型断層撮影システムのガントリの上に具体化されている。単一光子計数シリコン・ピクセル検出器は、厚さ０．３ｍｍ、２５６×２５６ピクセル、ピッチ５５μｍであり、Ｍｅｄｉｐｉｘ２光子計数読出しチップにバンプ接着されている。アーチファクトは、シリコン・ピクセル検出器の低検出効率および電荷共有効果のせいであるかもしれない。
【００１１】
他の低エネルギー用の光子計数検出器は、Ｖ．Ｒｏｓｓｏ、Ｎ．Ｂｅｌｃａｒｉ、Ｍ．Ｇ．Ｂｉｓｏｇｎｉ、Ｃ．Ｃａｒｐｅｎｔｉｅｒｉ、Ａ．Ｄｅｌ  Ｇｕｅｒｒａ、Ｐ．Ｄｅｌｏｇｕ、Ｇ．Ｍｅｔｔｉｖｉｅｒ、Ｍ．Ｃ．Ｍｏｎｔｅｓｉ、Ｄ．Ｐａｎｅｔｔａ、Ｍ．Ｑｕａｔｔｒｏｃｃｈｉ、Ｐ．ＲｕｓｓｏおよびＡ．Ｓｔｅｆａｎｉｎｉ、「Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ａｄｖａｎｔａｇｅｓ  ｏｆ  Ｘ−ｒａｙ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ＣＴ  ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ａ：Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ，Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ，Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、第５７２巻、１号、２００７年３月１日、２７０〜２７３頁によって提案されている。この検出器は、５５μｍ平方のピクセルから生じる優れた空間分解能と共に使用エネルギー範囲（６０ｋＶｐ）で優れた検出効率（４６％）を保証している。
【００１２】
シリコンには、検出材料としての多くの有利点、例えば、高い純度、電荷キャリア（電子・正孔対）の生成に要求される低エネルギー、およびまた、シリコンがＸ線の高い率に対しても動作することを意味するこれらの電荷キャリアの高い移動度などがある。また、シリコンは大量に容易に入手できることに少なくとも留意されたい。
【００１３】
シリコンの主な課題は、低原子番号および低密度であり、低密度は、シリコンが、効率のよい吸収体であるためにより高いエネルギーに対して非常に厚くされなければならないことを意味する。低原子番号は、また、検出器中でコンプトン散乱Ｘ線光子の割合が光吸収光子より勝り、このことが、散乱光子の問題を引き起こすことを意味する。というのは、散乱光子は検出器中の他のピクセルに信号を誘起することがあり、この信号はそのピクセルの雑音と同等であるからである。しかし、例えば、Ｍ．Ｄａｎｉｅｌｓｓｏｎ、Ｈ．Ｂｏｒｎｅｆａｌｋ、Ｂ．Ｃｅｄｅｒｓｔｒｏｍ、Ｖ．Ｃｈｍｉｌｌ、Ｂ．Ｈａｓｅｇａｗａ、Ｍ．Ｌｕｎｄｑｖｉｓｔ、Ｄ．ＮｙｇｒｅｎおよびＴ．Ｔａｂａｒ、「Ｄｏｓｅ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ、第３９７７巻、２３９〜２４９頁、サンディエゴ、２０００年で概説されているように、シリコンはより低エネルギーの用途でうまく使用されてきた。シリコンの低吸収効率の問題を克服する１つのやり方は、単純にシリコンを非常に厚くすることであり、シリコンは厚さがほぼ５００μｍのウェーハで作られ、さらに、このウェーハは、Ｘ線が真横に入射し、必要であれば、シリコンの奥行きがウェーハの直径と同じぐらいであることがあるように方向付けされてもよい。
【００１４】
高効率を得るのに十分にシリコンを深くする他の方法は、米国特許第５８８９３１３号、Ｓｈｅｒｗｏｏｄ  Ｐａｒｋｅｒ、「Ｔｈｒｅｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ」、１９９９年に主張されており、これは、創意に富んだ方法であるが、いくつかの標準的でない製造方法を含み、このことが、この方法が市販の撮像検出器で使用されていない理由であるかもしれない。
【００１５】
Ｘ線検出器として横向きジオメトリの結晶シリコン・ストリップ検出器についての、我々が見出すことができた最初の言及は、Ｒ．Ｎｏｗｏｔｎｙ、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｓｉ−Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ２２６（１９８４）３４−３９である。シリコンは胸部撮像のような低エネルギーでは機能するが、主にコンプトン散乱のより高い割合およびこれに関係した問題のために、コンピュータ断層撮影のようなより高いエネルギーでは機能しないと、この論文は、結論づけている。
【００１６】
半導体検出器の横向きジオメトリは、また、米国特許第４９３７４５３号、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｎｅｌｓｏｎ、「Ｘ−ｒａｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ」（横向き）と、米国特許第５４３４４１７号、Ｄａｖｉｄ  Ｎｙｇｒｅｎ、「Ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｇｉｔａｌ  Ｘ−ｒａｙ」と、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｎｅｌｓｏｎによる米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号とに提案されている。米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号では、横向き検出器がいわゆるコンプトン撮像のために使用され、ここでは、元のＸ線のエネルギーを推定するためにコンプトン散乱Ｘ線のエネルギーおよび方向が測定されている。コンプトン撮像の方法は、ずっと以前から文献でしばしば議論されてきたが、Ｘ線撮像で使用されるものよりも高いエネルギー、例えばポジトロン放射型断層撮影などに主に適用される。コンプトン撮像は、本発明と関係がない。
【００１７】
Ｓ  Ｓｈｏｉｃｈｉ  Ｙｏｓｈｉｄａ、Ｔａｋａｈａｓｈｉ  Ｏｈｓｕｇｉ、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｔｒｉｐ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｔｏ  Ｘ−ｒａｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａ  ５４１（２００５）４１２−４２０の論文には、横向き概念の具体化が概説されている。この具体化では、横向きシリコン・ストリップ検出器間に配置された薄いタングステン板が、散乱Ｘ線のバックグランドを減少させて、低線量での画像コントラストを改善している。この具体化は、Ｒ．Ｎｏｗｏｔｎｙ、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｓｉ−Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  Ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  Ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ２２６（１９８４）３４−３９で提案されたものに非常に似ている。
【００１８】
ＣｄＺｎＴｅのような高Ｚ材料に基づいた光子計数半導体検出器に関していくつかの提案がなされており、また試作品の検出器を用いて臨床画像もすでに得られている。この材料の欠点は、コストと、製造量での経験不足である。
【００１９】
特に医療撮像用の光子計数検出器への関心がかなり高くなっているが、約４０ｋｅＶよりも高いエネルギーで実際に使える商業ベースの解決策はない。これは、実現可能な容易に入手できる材料で検出器を製造するという問題のためである。新種の高Ｚ半導体は依然として高価であり、また証明されていない。シリコンは、より低いエネルギーではこれまで機能しているが、より高いエネルギーでコンプトン散乱の割合が高いという問題は、ジオメトリおよび吸収の観点に高検出効率を組み合わせた観点から例えば今日のＣＴ法の幾何学的要求条件を満たす検出器の機能するシステム・アセンブリと共に、非常に大きな問題であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
Ｘ線撮像用シリコン検出器アセンブリを提供することが一般的な目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的は、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明によって達成される。
【００２２】
基本的な考えは、全検出器領域を形成するように互いに配列された複数の半導体検出器モジュールに基づいたＸ線撮像用シリコン検出器を提供することである。各半導体検出器モジュールは、入ってくるＸ線に対して横向きに向けられ、かつ４０ｋｅＶと２５０ｋｅＶの間の入射Ｘ線エネルギーに関して光電効果およびコンプトン散乱を介してＸ線センサ中で相互作用するＸ線を登録するための集積回路に接続された、結晶シリコンのＸ線センサを備えて、これらの相互作用から物体の画像を可能にする空間およびエネルギー情報を供給する。さらに、散乱防止モジュールが、コンプトン散乱Ｘ線を少なくとも部分的に吸収するように半導体検出器モジュールの少なくともサブセット間に折り込まれている。
【００２３】
好ましくは、各散乱防止モジュールは、半導体検出器モジュール中のコンプトン散乱Ｘ線の大部分が、隣接する検出器モジュールに達するのを防ぐために、比較的重い材料のフォイルを含む。
【００２４】
例として、有利な具体化では、半導体検出器モジュールの各々は、多チップ・モジュール（ＭＣＭ）として具体化され、この集積回路は、フリップ・チップ技術で取り付けられた少なくとも２つの集積回路を備えている。しかし、理解されるべきことであるが、半導体検出器モジュールが単一の集積回路だけを持っている具体化を使用することができる。
【００２５】
以上のことをまとめると、本発明は、これらの問題を克服し、より高いＸ線エネルギーを用いる用途でも光子計数検出器を実現されたものにすることができる。
【００２６】
本発明は、コンピュータ断層撮影、安全Ｘ線検査および非破壊試験を含めて多くの異なる用途で使用されてもよい。
【００２７】
本発明によって提供された他の有利点および特徴は、本発明の実施形態についての後続の説明を読むと直ちに理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明は、本発明のさらに他の目的および有利点と共に、添付の図面と共に解釈される後続の説明を参照することによって最適に理解されることがある。
【図１】例示の実施形態に従ったＸ線検出器を示す模式図である。
【図２】例示の実施形態に従った半導体検出器モジュールの例を示す模式図である。
【図３】他の例示の実施形態に従った半導体検出器モジュールの例を示す模式図である。
【図４】例示の実施形態に従って多チップ・モジュールとして具体化された半導体検出器モジュールを示す模式図である。
【図５】Ｘ線検出器全体を組み立てるためにいくつかの半導体検出器が互いに隣接して位置付けされてもよい方法の例を示す模式図である。
【図６】本発明の他の例示の実施形態に従った半導体検出器モジュールの例を示す模式図である。
【図７】複数の半導体検出器モジュールが互いに隣接して位置付けされてもよい方法の異なる例を示す模式図であり、散乱防止シートが、検出器モジュール間にはさまれて位置付けされている。
【図８】半導体検出器モジュールが深さの方向で、すなわち入ってくるＸ線の方向でセグメント化されてもよい方法の例を示す模式図である。
【図９】半導体検出器モジュールの集積回路がイオン化放射から守られてもよい方法の例を示す模式図である。
【図１０ａ】半導体検出器モジュールの継ぎ目のないタイル張りを可能にするように半導体検出器モジュールを２つのレベル（Ｂ）に配列する例を示す模式図である。
【図１０ｂ】半導体検出器モジュールの継ぎ目のないタイル張りを可能にするように半導体検出器モジュールを２つのレベル（Ｂ）に配列する例を示す模式図である。
【図１０ｃ】半導体検出器モジュールの継ぎ目のないタイル張りを可能にするように半導体検出器モジュールを２つのレベル（Ｂ）に配列する例を示す模式図である。
【図１０ｄ】半導体検出器モジュール用の機械的フレームの例を示す図である。
【図１１】いっそう広い検出器を組み立てるために、全検出器が２つの半分として作られて互いに継ぎ目なく組み立てられてもよい方法の例を示す模式図である。
【図１２】空間分解能を最適化するように半導体検出器モジュールが互いに相対的にずらされてもよい方法の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
基本的な考えは、全検出器領域を形成するように互いに配列された複数の半導体検出器モジュールに基づいたＸ線撮像用シリコン検出器を提供することであり、各半導体検出器モジュールは、入ってくるＸ線に対して横向きに向けられ、かつ４０ｋｅＶと２５０ｋｅＶの間の入射Ｘ線エネルギーに関して光電効果およびコンプトン散乱を介してＸ線センサ中で相互作用するＸ線を登録するための集積回路に接続された、結晶シリコンのＸ線センサを備えて、これらの相互作用から物体の画像を可能にする空間およびエネルギー情報を供給する。さらに、散乱防止モジュールが、コンプトン散乱Ｘ線を少なくとも部分的に吸収するように半導体検出器モジュールの少なくともサブセット間に折り込まれている。
【００３０】
言及されたように、各々Ｘ線センサを含んでいる半導体検出器モジュールは、互いにタイル張りされて、少なくともいくつかの半導体検出器モジュールといくつかの半導体検出器モジュールの間に組み込まれた散乱防止グリッドを除いてほとんど完全な幾何学的効率を持ったほとんど任意の大きさの全検出器を形成する。Ｘ線センサは、センサ中でコンプトン散乱するＸ線と光効果を介して作用し合うＸ線との両方からの情報を使用する集積回路に取り付けられる。この情報は、或る撮像作業のために最適なコントラストを持った最終画像を復元するように使用される。好ましくは、各Ｘ線のエネルギーは、半導体センサ中に放出されたエネルギーとＸ線の相互作用の深さとの組み合わされた情報を用いて推定されてもよい。通常比較的重い材料から作られる散乱防止グリッドは、コンプトン散乱Ｘ線を物体から遮断するだけでなく、半導体センサ中のコンプトン散乱Ｘ線が他のセンサに達するのを妨げる。これらのコンプトン散乱Ｘ線は、そうでなければ、雑音を増加するかもしれない。
【００３１】
好ましくは、各散乱防止モジュールは、比較的重い材料のフォイルを含んで、半導体検出器モジュール中のコンプトン散乱Ｘ線の大部分が隣接する検出器モジュールに達するのを妨げる。
【００３２】
図１は、例示の実施形態に従ったＸ線検出器の模式図である。この例では、Ｘ線（Ｃ）を放射するＸ線源（Ｂ）と共にＸ線検出器（Ａ）の模式図が示されている。この検出器の要素（Ｄ）は、元のＸ線源の方に向いているので、好ましくは少し湾曲した全体的な構成をなして配列されている。検出器の２つの可能な走査運動（Ｅ、Ｆ）が表わされている。各走査運動において、Ｘ線源は静止しているか動いていることがあり、（Ｅ）で表わされた走査運動では、Ｘ線源および検出器は、間に置かれた物体の周りを回転させられることがある。（Ｆ）で指し示された走査運動では、検出器およびＸ線源は、物体に対して平行移動させられることがあり、または、例えば物体がコンベヤベルトの上に置かれている場合には、物体は動いているかもしれない。また、走査運動（Ｅ）では、物体は回転中に平行移動させられることがあり、それはいわゆるスパイラル走査である。
【００３３】
好ましい実施形態では、結晶シリコンから作られた半導体センサは、Ｘ線を電気信号に変換するために使用される。Ｘ線を吸収するために、センサは、入ってくるＸ線に対して横向きに向けられ、その奥行きは、入ってくるＸ線の少なくとも５０％よりも多くを吸収するのに十分であり、コンピュータ断層撮影での応用では、奥行きは約３０ｍｍでなければならない。半導体センサは、厚さが約０．５ｍｍであり、好ましくはピクセルに細分され、各ピクセルは、例えば、体積全体がＸ線に対してセンサとして働くように完全に空亡化されなければならないバック・バイアス・ダイオードで形成されている。例示の応用では、ピクセルの幅は、約０．４ｍｍであることがある。好ましい例示の実施形態では、各ピクセル・ダイオードは、計数率を減少させるために深さセグメントに細分されなければならず、その深さセグメントの長さは、好ましくは指数関数的に変化して、深さと共に指数関数的に減少する検出率がほぼ一様に保たれることを確実にしなければならない。
【００３４】
図２は、例示の実施形態に従った半導体検出器モジュールの例を示す模式図である。センサ部分がピクセル（Ｂ）に分割されている半導体検出器モジュール（Ａ）の例であり、各センサ・ピクセルは、例えば、ダイオードによって構成されている。Ｘ線（Ｃ）は、半導体センサの端を通って入る。
【００３５】
図３は、他の例示の実施形態に従った半導体検出器モジュールの例を示す模式図である。この例では、半導体検出器モジュールのセンサ部分（Ａ）は、ピクセル（Ｂ）に分割され、各センサ・ピクセルは、ダイオードによって構成されている。この場合、半導体センサ部は、また、再びＸ線（Ｃ）が端（Ｄ）を通って入るものと仮定して、深さ方向でいわゆる深さセグメントに分割されている。
【００３６】
半導体センサは、電気ルーティングのためのベース基板、および好ましくはいわゆるフリップ・チップ技術によって取り付けられるいくつかの用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）のためのベース基板として使用されるという意味で、半導体センサは、また、いわゆる多チップ・モジュールとして使用されることがある。ルーティングは、各ピクセルからＡＳＩＣ入力への信号の接続、並びにＡＳＩＣから外部メモリおよび／またはディジタル・データ処理への接続を含む。ＡＳＩＣへの電力は、これらの接続の大電流に必要とされる断面積の増加を考慮に入れた同様なルーティングを通して供給されることがあるが、この電力は、また、別個の接続を通して供給されることもある。ＡＳＩＣは能動センサの側面に位置付けされ、このことは、吸収カバーが上に配置された場合にＡＳＩＣが入射Ｘ線から守られることがあり得ること、および、この方向に吸収体を位置付けすることによってＡＳＩＣが側面からの散乱Ｘ線からも守られることがあり得ること、を意味する。Ｘ線は、ＡＳＩＣを害し、さらに、主にＡＳＩＣ中の酸化物層の充電によって、短期的だけでなく長期的にも誤りを引き起こすことがあるので、このことは重要であることがある。
【００３７】
好ましい例示の実施形態では、ＡＳＩＣは、シリコンをベースにし、相補金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）技術によって製造される。
【００３８】
図４は、例示の実施形態に従った多チップ・モジュールとして具体化された半導体検出器モジュールを示す模式図である。この例は、半導体センサが多チップ・モジュール（ＭＣＭ）において基板（Ａ）の機能も持つことができる方法を示している。信号は、ピクセル（Ｃ）から、能動センサ領域に隣接して位置付けされた並列処理集積回路（例えば、ＡＳＩＣ）（Ｄ）の入力にルーティング（Ｂ）される。理解されるべきことであるが、用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）という用語は、特定の用途のために使用され、かつ構成される任意の一般的な集積回路として広く解釈されるべきである。ＡＳＩＣは、各Ｘ線から生成された電荷を処理して、電荷を、エネルギーを推定するために使用されてもよいディジタル・データに変換する。ディジタル・データが、ＭＣＭの外に位置付けされたさらに他のディジタル・データ処理（Ｅ）およびメモリに送られてもよいように、ＡＳＩＣは、ディジタル・データ処理回路に接続するように構成され、最終的には、データは、復元される画像の入力になる。
【００３９】
ＡＳＩＣでは、各Ｘ線からの信号が測定され、各Ｘ線によって放出されたエネルギーが推定される。各Ｘ線の測定されたエネルギーは、画像中の所望の要素のコントラストを高めるために使用される。これを実現するために、エネルギー情報は、半導体センサ中でコンプトン散乱するＸ線からの電子雑音を、光効果を介して作用し合うＸ線から分離するために使用される。この情報は、好ましくは、物体中の所望の要素および構造体のコントラストを最大にするように互いに重み付けされる。また、Ｘ線の相互作用の深さの測定に基づいたエネルギー情報もあり、この測定は、どの深さセグメントがＸ線を変換したかを常時監視することができるので行われる。このエネルギー情報は、検出器中のコンプトン散乱Ｘ線にとって特に重要であり、それは、元のエネルギーのほんの一部だけが半導体センサ中に放出されるので、このコンプトン散乱Ｘ線に関しては、そのエネルギーがいっそう不明確であるからである。
【００４０】
より小さなピクセルの場合には、ピクセル間の電荷共有を考慮することが必要であることがあり、この電荷共有は、補正されなければ、これらの事象についての情報の価値を低下させ、それは、そうでなければ１つの事象が、より低いエネルギーを持った２つの事象と間違えられるからである。
【００４１】
ＡＳＩＣ電子回路と半導体センサの組合せは、理想的には、高線束のＸ線に追随していくのに十分な短い非無効不感時間を持ち、２つの事象が２つの寄与事象の組み合わされたエネルギーを持った１つの事象と間違えられることを意味するいわゆるパイルアップが起こるのを防止しなければならない。不感時間は、画像中にアーチファクトを生じさせないために補正されてもよいが、画像品質の低下を意味し、できるだけ小さく保たれなければならない。入射Ｘ線の最大エネルギーを超えるエネルギーを持ったパイルアップ事象を見分けることは可能であり、それは、これは、物理的に不可能であるからである。
【００４２】
図５は、Ｘ線検出器全体を組み立てるためにいくつかの半導体検出器モジュールが互いに隣接して位置付けされてもよい方法の例を示す模式図である。この特定の例では、Ｘ線検出器全体を組み立てるために、図４に従ったいくつかの多チップ・モジュール（ＭＣＭ）（Ａ）が互いに隣接して位置付けされている。ＭＣＭは、半導体センサ（Ｃ）または物体（Ｄ）の中でコンプトン散乱されたＸ線を吸収するために（タングステンのような）重い元素のシート（Ｂ）を折り込まれており、そうでなければ、コンプトン散乱Ｘ線は、画像中の雑音に寄与するかもしれない。
【００４３】
図６は、本発明の他の例示の実施形態に従った半導体検出器モジュールの例を示す模式図である。この例は、多チップ・モジュール（Ａ）を示し、ＡＳＩＣ（Ｂ）は、ＡＳＩＣの入力のキャパシタンスを最小限にするために、センサの領域全体にわたって分散されている。キャパシタンスは、画像品質に好ましくない影響を及ぼすことがある電子雑音を増加させる。半導体センサ全体にわたってＡＳＩＣを分散させることは、キャパシタンスに比例するルーティング長さがずっと短くてもよいことを意味する。この配列の欠点は、有害であるかもしれない直射Ｘ線放射（Ｃ）にＡＳＩＣがさらされること、およびまた、ＡＳＩＣが、場所をとり、非常に薄くされない限り超高密度実装を不可能にすることである。ＡＳＩＣが、センサまたは半導体センサ全体のより大きな部分に及ぶ１つの大きなＡＳＩＣに併合されることさえ考えられる。したがって、理解されるべきことであるが、半導体検出器モジュールには単一集積回路があるだけである具体化を使用することができる。
【００４４】
図７は、散乱防止シートが検出器モジュールの間にはさまれて位置付けされた状態で半導体検出器モジュールが互いに隣接して位置付けされてもよい方法の異なる例を示す模式図である。この例では、多チップ・モジュール（Ａ）のようないくつかの検出器モジュールが、重い材料から作られた散乱防止シート（Ｂ）と共に、図５のように互いに隣接して位置付けされることを示している。散乱防止シートは、信号対雑音のレベルを最適化するシート数に依存して、左に示されるようにＭＣＭごとに、または右に示されるように例えば３番目ごとに間に位置付けされることがある。
【００４５】
図８は、半導体検出器モジュールが深さの方向で、すなわち入ってくるＸ線の方向でセグメント化されてもよい方法の例を示す模式図である。この例は、シールド（Ｂ）と、上部セグメント（Ｃ）および下部セグメント（Ｄ）の深さセグメント化とを備えた半導体検出器モジュール（Ａ）を示す。左では、半導体検出器モジュールは、ソースから入ってくるＸ線に対して整列されている。右では、半導体検出器モジュールは、ソースからのＸ線に対して整列されていない。機械的な位置合せは、長い半導体検出器にとって課題であることがあり、さらに、位置合せ不良は画像にアーチファクトを生じさせることがあり、それは、半導体センサ領域の一部が折込みの重い材料シートによって陰にされることがあるからである。陰になる検出器モジュールの大きさ（Ｅ）は、右に示されている。半導体検出器モジュールを深さの方向でセグメント化することによって、この陰の大きさが測定され、補正されてもよい。上部および下部セグメントで検出されるＸ線の予想される比は、どんな物体およびＸ線撮像セット・アップに対しても合理的に十分に知られる。この知識は、測定された比を正規化するために使用されてもよく、またこの知識は、どんなアーチファクトも効率よく抑制するだろう。
【００４６】
例えば、ほとんどのＸ線を計数するセグメントの計数率が、その他のセグメントに比べて中間の数のＸ線光子を計数する深さセグメントの１０倍未満であるように、深さセグメントの長さは選ばれる。
【００４７】
また、最小のＸ線を計数するセグメントの計数率が、その他のセグメントと比べて中間の数のＸ線光子を計数する深さセグメントの１０分の１未満であるように、深さセグメントの長さが選ばれることもある。
【００４８】
図９は、半導体検出器モジュールの集積回路がイオン化放射から守られることがある方法の例を示す模式図である。ＡＳＩＣは、Ｘ線（Ａ）のようなイオン化放射に敏感であることがあり、この例では、タングステンまたは銅などの重い材料から作られた吸収体を、照射される体積と前記ＡＳＩＣの間に追加することによって、ＡＳＩＣが非常に効率よくシールドされることがあることが示されている。このように、シールド材料は、上（Ａ）からの放射および側面（Ｃ）から散乱された放射からＡＳＩＣを守る。半導体検出器および物体中で散乱されたＸ線を主に吸収するように挿入された重い材料のシート（Ｄ）は、また、ＡＳＩＣの放射線保護物として作用する。前に言及されたように、半導体センサ中でコンプトン散乱されたＸ線が他の半導体センサに達するのを防ぐために、Ｘ線吸収材料のフォイルが、少なくともいくつかの検出器モジュールといくつかの検出器モジュールの間に折り込まれる。このフォイルは、好ましくは、タングステンのような高原子番号の重い材料で作られなければならない。
【００４９】
また、認められていることであるが、全体的な検出器の特に有益な具体化例は、いくつかのレベルに半導体検出器モジュールの配列を含み、そのレベルの数は、２以上である。そのレベルは層とも呼ばれ、したがって全体的な検出器構造は層状に重ねられた検出器と呼ばれ、異なる層は、実質的に、入ってくるＸ線の方向に配列されている。
【００５０】
例えば、２層の半導体検出器モジュールでは、第１の組の検出器モジュールは上の層に配列され、第２の組の検出器モジュールは下の層に配列されている。
【００５１】
好ましくは、能動検出器領域の効率のよい幾何学的範囲および／または効率のよい分解能を実現するために、それらの層の１つの検出器モジュールは、それらの層の別の１つの検出器モジュールに対して互い違いに配置されている（ずらされている）。通常、それらの層の１つの検出器モジュールは、入ってくるＸ線に実質的に直角な方向に、別の層の検出器モジュールに対して予め決められた片寄りをもって配列されて、効率のよい能動検出器領域を可能にしている。
【００５２】
図１０ａ〜ｃは、半導体検出器モジュールの継ぎ目のないタイル張りを可能にするように２つの層またはレベル（Ｂ）に半導体検出器モジュールを機械的に配列する例を示す異なる模式図である。この例は、半導体センサの継ぎ目のないタイル張りを可能にするように２つのレベル（Ｂ）にＭＣＭ（Ａ）のような検出器モジュールを機械的に配列することを示す。また、拡大図が、２つの見方の両方から示されている。検出器モジュール（例えば、ＭＣＭ）間のスペース（Ｃ）は、かなりの電力を消費することがあるＡＳＩＣの効率のよい冷却を可能にする。各ＭＣＭは別々に取り付けられるので熱膨張が計算され、さらに、ＭＣＭが互いに直接接触して並列に位置付けされた場合のように膨張は、累積しない。この図に従った機械的配列は、また、データ転送および電力のための接続の余地を残している。また、この機械的配列は、簡単な取付けおよび正確な位置合せを容易にする。
【００５３】
任意の個々の層またはレベルには検出器モジュール間に間隔があるが、全体的に層状に重ねられたシリコン検出器の検出器モジュールは、入射Ｘ線に対して直角な両方向に最小限の死んだ検出器領域をもって配列され、またはタイル張りされる。
【００５４】
半導体検出器モジュールは、図１０ａ〜ｃに従って機械的治具／フレームに入れられ、センサを含む各半導体検出器モジュールは、その検出器モジュールの半導体センサ中の個々のピクセルに当てはまるはずの元のＸ線源の方に向くように配列されている。
【００５５】
好ましい例では、互い違いに配置された多（２以上）レベル配列は、入射Ｘ線に対して能動検出器領域の最大幾何学的範囲が可能にされると同時に、治具／フレームが、能動センサを含む各半導体検出器モジュールを保持し正確に位置付けするための手段を提供する。さらに、ＡＳＩＣおよび読取り電子回路のためのスペースが提供される。半導体検出器モジュール用の適切な機械的フレームの例が、図１０ｄに示されている。好ましくは運動型の精密位置合せ特徴（図１０ｄ中の点が打たれた領域）が、半導体検出器モジュール（センサを含む）ごとに、機械的治具／フレームに形成されている。半導体検出器モジュール（センサを含む）は、好ましくは弾性型の配列／特徴（Ａ）を保持することによってこれらの位置合せ特徴に押し付けて保持され／固定され／ロックされる。強調されなければならないことであるが、図１０ｄに示された解決策は、ただ単に実現可能な解決策の例に過ぎない。いずれにせよ、半導体センサの精密位置合せが機械的治具／フレームによって行われる配列は、全ての半導体センサが正確に知られた位置に保持されること、および前記センサの個々の許容誤差がその構造全体わたって積み重なって半導体センサの位置合せを駄目にしないことを保証する。提案された多レベル配列のさらに他の有利点は、一番上のレベルの、半導体検出器モジュールの最後の非能動層（散乱シールド、ルーティング層、パッシベーション層など）だけが、Ｘ線ビーム中に位置付けされる必要があり、したがって能動検出器領域の幾何学的範囲は、さらにいっそう大きくされることがあり得る。
【００５６】
さらに、この配列における治具／フレーム材料自体の熱膨張は、センサ材料（ここでは、シリコン）の熱膨張にぴったり合わせられる必要がなく、このことは、所望の形に容易に加工されることがあり容易に入手できるアルミニウムのような標準的な材料で治具／フレームが作られてもよいことを意味している。空気とＭＣＭの間に熱伝達用の大きな表面積が存在しているので、ＭＣＭ間のスペースに空気が強制的に通される／吹き付けられるとき、このアセンブリは、また、ＡＳＩＣおよびＭＣＭの効率のよい空冷を可能にする。ＭＣＭ自体は、冷却フィンとして機能する。
【００５７】
図１１は、いっそう幅の広い検出器を組み立てるために、全検出器が２つの半分に作られて互いに継ぎ目なく組み立てられてもよい方法の例を示す模式図である。拡大図にも示されるように、より幅の広い検出器を組み立てるために、全検出器が２つの半分（Ａ）に作られ、互いに継ぎ目なく組み立てられてもよいことを、この例は示している。より幅の広い検出器はコストを高くするかもしれないし、さらに、雑音を大きくする、物体からの散乱放射の量は、増すかもしれない。けれども、より幅の広い検出器は画像収集時間を減少させ、このことは、人の心臓のような、動いている物体を撮像する際に重要なので、より幅の広い検出器が依然として望ましい。
【００５８】
空間分解能を高めるために、図１２に示されるように、個々の半導体センサは、走査方向に対して９０度の方向に互いに相対的にずらされてもよい。図１２は、半導体検出器モジュールが、分解能を最適化するように互いに相対的にずらされてもよい方法の例を示す模式図である。走査される検出器の空間分解能を最適化するために、走査方向に対して直角な半導体検出器の機械的配列は、半導体センサの実際のピクセルの大きさ（Ｂ）の知られた関数（Ａ）で互いに相対的にずらされることがある。図１２は、これの２つの例を示している。すなわち、全てのピクセルが、隣接する検出器ピクセルに対して１／３（Ｃ）ずらされている１つの例、１／５のずれがある１つの例（Ｄ）である。より一般的には、片寄りは、２分の１ピクセルと１０分の１ピクセルの間であるかもしれない。
【００５９】
上記に従って組み立てられた検出器は、コンピュータ断層撮影に使用されてもよいが、また、安全Ｘ線検査および非破壊試験のような他の撮像用途に使用されてもよい。
【００６０】
本発明の他の実施形態は、ＡＳＩＣを半導体センサの上に配置し、この配列は、ＭＣＭに必要な面積を減らすかもしれない。さらに、もっと重要なことには、この配列はＡＳＩＣの入力キャパシタンスを減らすかも知れず、入力キャパシタンスの減少は性能を高めさらに雑音を減少させ、このことは、画像品質に有益である。この配列の主な課題は、ＡＳＩＣが放射にさらされ、このことが、短期的だけでなく長期的にも誤動作を引き起こすかもしれないが、この誤動作は、ＡＳＩＣの特殊な設計プロセスで軽減されることがある。この構成では、ＡＳＩＣは、下に位置付けされた半導体センサを陰にし、さらにＡＳＩＣで吸収されるＸ線が線量に寄与するだけで画像品質に寄与しないということが、また、問題である。この吸収は、また、画像にアーチファクトを生じさせることがある。
【００６１】
上で説明された実施形態は、本発明のいくつかの例示の例として理解されるべきである。当業者によって理解されることであろうが、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な修正、組合せおよび変更がこれらの実施形態に対してなされるかもしれない。特に、技術的に可能である場合に、様々な実施形態の様々な部分的な解決策が他の構成で組み合わされるかもしれない。しかし、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００６２】
文献
米国特許第７４７１７６５号、「Ｃｏｎｅ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｗｉｔｈ  Ａ  Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｉｍａｇｅｒ」（放射線治療）
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Ｓｈｏｉｃｈｉ  Ｙｏｓｈｉｄａ、Ｔａｋａｈａｓｈｉ  Ｏｈｓｕｇｉ、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｔｒｉｐ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｔｏ  Ｘ−ｒａｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａ  ５４１（２００５）４１２−４２０
米国特許第５８８９３１３号、Ｓｈｅｒｗｏｏｄ  Ｐａｒｋｅｒ、「Ｔｈｒｅｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ」、１９９９年
米国特許第４９３７４５３号、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｎｅｌｓｏｎ、「Ｘ−ｒａｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ」（横向き）
米国特許第５４３４４１７号、Ｄａｖｉｄ  Ｎｙｇｒｅｎ、「Ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｇｉｔａｌ  Ｘ−ｒａｙ」
米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｎｅｌｓｏｎ
【図１】
0005717652.tif 000002
【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１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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