(57)【要約】  第１及び第２のシンチレータ構造を有する放射線検出器が開示される。第１のシンチレータ構造は、複数の第１のシンチレータピクセルを備える。第１のシンチレータピクセルは、ギャップによって分離され、ギャップは、第１のシンチレータピクセルの光学的分離を達成するために反射性材料で満たされる。第２のシンチレータ構造は、放射線の吸収及び光の出力を増加させる。それに加えて、第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なる。第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータ構造に光学的に結合されているので、第２のシンチレータ構造によって放射された光は、第１のシンチレータピクセルに送られる。第２のシンチレータ構造は、積層造形を使用して第１のシンチレータ構造に取り付けられる。
2021505896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティングを備える放射線検出器であって、
前記読出センサアレイは、複数の感光センサピクセルを備え、
前記第１のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第１のシンチレータピクセルを備え、
前記第２のシンチレータ構造は、前記第１のシンチレータ構造に光学的に結合され、
前記第１のシンチレータ構造及び前記第２のシンチレータ構造は、前記コーティングと前記読出センサアレイとの間に配置され、
前記第２のシンチレータ構造は、前記第１のシンチレータ構造の前記第１のシンチレータピクセル間の前記ギャップに少なくとも部分的に重なり、
前記第２のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第２のシンチレータピクセルを備え、
少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、前記第１のシンチレータピクセル間の前記ギャップに少なくとも部分的に重なる、放射線検出器。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、正確に１つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、正確に２つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合された、前記正確に２つの第１のシンチレータピクセル間の前記ギャップ内に延在しない、請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセル内からの光を、前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合された第１のシンチレータピクセルに向けて反射するために、前記第１のシンチレータ構造によって形成された層に対して傾斜された傾斜表面部を備えた、請求項１から４のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、前記第１のシンチレータ構造によって形成された層に対して傾けられ、前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルと、前記少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合されていない第１のシンチレータピクセルとの間のギャップを増大させる、請求項１から５のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記第１のシンチレータ構造は、セラミックシンチレータ材料を備え、
前記第２のシンチレータ構造は、粒子含有バインダシンチレータ材料を備えた、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記コーティングは、光反射層である、請求項１から７のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項９】
前記読出センサアレイ、前記第１のシンチレータ構造、前記第２のシンチレータ構造、及び前記コーティングは、この順序で配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項１０】
薄い可撓性ポリマ箔又はガラスで作られた基板をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項１１】
非平面形状を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の放射線検出器を備えた、撮像システム。
【請求項１３】
放射線源をさらに備え、
前記放射線検出器の前記読出センサアレイは、前記放射線源に向けられている、請求項１２に記載の撮像システム。
【請求項１４】
放射線検出器を製造するための方法であって、前記方法は、
読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティングを組み立てるステップを有し、
前記読出センサアレイは、複数の感光センサピクセルを備え、
前記第１のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第１のシンチレータピクセルを備え、
前記第２のシンチレータ構造は、前記第１のシンチレータ構造に光学的に結合され、
前記第１のシンチレータ構造及び前記第２のシンチレータ構造は、前記コーティングと前記読出センサアレイとの間に配置され、
前記第２のシンチレータ構造は、前記第１のシンチレータ構造の前記第１のシンチレータピクセル間の前記ギャップに少なくとも部分的に重なり、
前記第２のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第２のシンチレータピクセルを備え、
少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、前記第１のシンチレータピクセル間の前記ギャップに少なくとも部分的に重なる、方法。
【請求項１５】
積層造形によって前記第２のシンチレータ構造を前記第１のシンチレータ構造に取り付けるステップを有し、前記第２のシンチレータ構造は、粒子含有バインダシンチレータ材料を備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器、放射線検出器を備える撮像システム、及び放射線検出器を製造する方法に関する。本発明による放射線検出器は、第１及び第２のシンチレータ構造を備え、第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータ構造のシンチレータピクセル間のギャップに重なる。
【背景技術】
【０００２】
医療用Ｘ線撮像システム、セキュリティ用途向けの撮像システム、及び非破壊検査用の撮像システムなどのいくつかの撮像システムは、シンチレータ構造を備えた放射線検出器を利用し、シンチレータ構造は、複数のシンチレータピクセルを備える。シンチレータピクセルは、シンチレータ材料の小さなブロックであり、ギャップによって分離されている。シンチレータピクセルは、放射線を吸収し、吸収されたエネルギーの少なくとも一部を、光の形態で放射する。放射線は、例えば、Ｘ線又はガンマ線である。放射された光は、複数の感光センサピクセルを備える読出センサアレイによって検出される。感光センサピクセルは、例えば、フォトダイオードである。シンチレータピクセル間のギャップは、隣接するシンチレータピクセル間の光の伝播を防ぐために反射性材料で満たされる。したがって、シンチレータピクセル間のギャップ内の反射性材料は、光の拡散を低減し、放射線検出器の空間分解能を高める。
【０００３】
シンチレータピクセル間のギャップの必要とされる幅は、ギャップ内の反射性材料の種類に依存する。シンチレータピクセル間のギャップが空気で満たされている場合、光学的分離は、シンチレータ材料と空気との間の屈折率の差によって達成される。この場合、シンチレータピクセル間のギャップは小さくても構わないが、シンチレータピクセル間の光学的分離は不十分である。改善された光学的分離は、例えば銀又はアルミニウムで作られた薄膜反射体によって達成される。この場合、シンチレータピクセル間のギャップは小さくても構わないが、薄膜反射体では完全な（１００％）反射率は得られない。さらに、薄膜反射性材料とシンチレータ材料との化学反応は、反射特性を低下させる。或いは、シンチレータピクセル間のギャップは、例えばＴｉＯ２粒子又はＳｉＯ２粒子を含む、反射性粒子含有バインダ材料で満たすことができる。シンチレータピクセル間のギャップの幅が０．０５ｍｍより大きい、好ましくは０．１ｍｍである場合、それらがほぼ完全な（１００％）反射率を提供できるので、そのような反射性粒子含有バインダ材料は有利である。
【０００４】
読出センサアレイの感光センサピクセルは、読出センサアレイの表面に平行な０．０５から２ｍｍのサイズを有する。シンチレータ構造のシンチレータピクセルは、高い空間分解能機能を得るために、シンチレータ構造の表面に平行な同様のサイズを有することが好ましい。小さなシンチレータピクセルの場合、シンチレータピクセル間のギャップの面積は、シンチレータ構造の総面積のかなりの割合になる。換言すると、シンチレータピクセル間のギャップの幅が固定されている場合、シンチレータピクセルサイズを小さくすると、シンチレータ充填率が減少する。これにより、放射線の吸収が減少し、それに対応して光出力が減少する。本明細書では、シンチレータ充填率は、シンチレータ材料によって覆われるシンチレータ構造の面積の割合として定義される。したがって、シンチレータ充填率は、放射線に対する感度を有するシンチレータ構造の面積の割合である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、高い空間分解能機能及び高いシンチレータ充填率を備えたシンチレータベースの放射線検出器を提供する必要がある。高いシンチレータ充填率は、放射線検出器に衝突する放射線の高い吸収に相当し、その結果、光の出力が高まる。
【０００６】
本発明の問題は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。以下で説明する本発明の態様は、放射線検出器、放射線検出器を備える撮像システム、及び放射線検出器を製造する方法に同様に適合することに留意されたい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、放射線検出器が提示される。放射線検出器は、読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティングを備える。読出センサアレイは、複数の感光センサピクセルを備える。第１のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第１のシンチレータピクセルを備える。第１のシンチレータ構造及び第２のシンチレータ構造は、光学的に結合され、コーティングと読出センサアレイとの間に配置される。第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータ構造の第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なる。第２のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第２のシンチレータピクセルを備え、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なる。
【０００８】
放射線検出器は、例えば、医療用Ｘ線撮像システム、非破壊検査用の撮像システム、又はセキュリティ用途向けの撮像システムなどの撮像システム内で利用される。第１のシンチレータ構造は、複数の第１のシンチレータピクセルを備える。第１のシンチレータピクセルは、ギャップによって分離されたシンチレータ材料のブロックである。第１のシンチレータピクセル間のギャップは、これらのギャップが、接続されたグリッドを形成するように、互いに接続されることが好ましい。第１のシンチレータピクセルは、平面層に配置される。さらに、第１のシンチレータピクセルは、規則的な二次元グリッド上に配置される。例えば、第１のシンチレータピクセルは、均一な長方形又は六角形のアレイを形成する。第１のシンチレータピクセルはまた、非平面層にも配置される。第１のシンチレータピクセルは、例えば、Ｘ線又はガンマ線に対して感度がある。したがって、第１のシンチレータピクセルは、Ｘ線又はガンマ線などの放射線を吸収し、吸収されたエネルギーの少なくとも一部を光の形態で放射する。
【０００９】
第１のシンチレータピクセル間のギャップは、これらのピクセルを少なくとも部分的に光学的に分離する。それに加えて、第１のシンチレータピクセル間のギャップは、光反射性材料を備える。したがって、第１のシンチレータピクセル間のギャップは、第１のシンチレータピクセルのうちの１つによって放射される光が、隣接する第１のシンチレータピクセルに伝播するのを防ぐ。
【００１０】
放射された光は、読出センサアレイの感光センサピクセルによって検出される。感光センサピクセルは、フォトダイオードによって実現される。感光センサピクセルは、平面層に配置され、この平面層は、第１のシンチレータピクセルの平面層に平行に配置される。感光センサピクセルは、均一な長方形のアレイを形成するが、他のアレイ幾何形状も可能である。例えば、感光センサピクセルは、代わりに均一な六角形のアレイを形成する。感光センサピクセルが、非平面層に配置されることも可能である。例えば、第１のシンチレータピクセル及び感光センサピクセルは、同心状の非平面層に配置される。感光センサピクセルの幾何形状は、第１のシンチレータピクセルの幾何形状と同一又は類似である。或いは、感光センサピクセルの幾何形状は、第１のシンチレータピクセルの幾何形状とは異なる。
【００１１】
第１のシンチレータピクセル間のギャップの幅は、第１のシンチレータピクセル間の良好な光学的分離を提供するのに十分であることが好ましく、第１のシンチレータピクセル間のギャップの幅は、隣接する第１のシンチレータピクセル間の距離である。したがって、ギャップの幅は、第１のシンチレータピクセルが配置されている層の表面に平行に測定される。第１のシンチレータピクセル間のギャップは、例えば、ＴｉＯ２粒子又はＳｉＯ２粒子を含む反射性粒子含有バインダ材料で満たされる。ピクセル間のギャップの幅が０．５ｍｍより大きく、好ましくは１ｍｍより大きい場合、そのような反射性粒子含有バインダ材料は、第１のシンチレータピクセル間のほぼ完全な光学的分離を提供することができる。
【００１２】
良好な空間分解能機能を実現するには、第１のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセルが配置されている層の表面に平行な小さなサイズである必要がある。例えば、第１のシンチレータピクセルは、０．２から０．５ｍｍのサイズを有する。本発明は、第１のシンチレータピクセルのサイズ又は第１のシンチレータピクセル間のギャップの幅についてのそのような寸法によって限定されないことに留意されたい。
【００１３】
第１のシンチレータピクセル間のギャップは放射線に対して感度がない。第１のシンチレータピクセル間のギャップの幅が固定されていると仮定すると、第１のシンチレータピクセルのサイズを小さくすることによって、第１のシンチレータ構造の充填率が低下する。つまり、第１のシンチレータ構造は、放射線検出器に衝突する放射線の、ごく一部しか吸収しない。より高いシンチレータ充填率を実現するために、第２のシンチレータ構造が提供される。この場合、シンチレータ充填率は、第１及び第２のシンチレータ構造の組合せの充填率を指すことに留意されたい。
【００１４】
第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なる。第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータ構造に光学的に結合されているので、第２のシンチレータ構造によって放射される光は、第１のシンチレータピクセルに伝播することができる。第２のシンチレータ構造は、放射線を検出するために導入され、そうでなければ、放射線は、第１のシンチレータピクセル間のギャップに当たる。したがって、第２のシンチレータ構造は、放射線の吸収の増加及び光の出力の増加をもたらす。同時に、第１のシンチレータピクセル間のギャップに当たる放射線は、ギャップに最も近い感光センサピクセルによる光の検出に必ずしも至る訳ではないので、第２のシンチレータ構造は、画像の歪みをもたらす。代わりに、第２のシンチレータ構造が、この放射線を光に変換し、この光を、ギャップに隣接する第１のシンチレータピクセルに送る。したがって、この光は、第１のシンチレータピクセル間のギャップに最も近い感光センサピクセルからさらに離れた感光センサピクセルによって検出される。ギャップに隣接する第１のシンチレータピクセルに、光が、均一に又は不均一に送られるかに応じて、画像の歪みはそれぞれ、バイアスされないか又はバイアスされる。例えば、光は、ギャップに隣接する１つの第１のシンチレータピクセルに常に送られ、バイアスされた画像の歪みをもたらす。或いは、光は、ギャップに隣接する第１のシンチレータピクセルに、同じ確率で送られ、バイアスされない画像の歪みをもたらす。
【００１５】
第１及び第２のシンチレータピクセルは、異なる材料で作られる。例えば、第１のシンチレータピクセルは、セラミックシンチレータ材料で作られる一方、第２のシンチレータピクセルは、粒子含有バインダシンチレータ材料で作られる。そのような粒子含有バインダシンチレータ材料は、積層造形によって第１のシンチレータ構造に取り付けられる。
【００１６】
コーティングは、光反射性コーティング又は光吸収性コーティングである。第１又は第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料は、放射線を吸収し、任意の方向に光を放射する。反射性コーティングは、シンチレータ材料によって、読出センサアレイから離れる方向に放射された光を、読出センサアレイに向けて反射して戻すので、光が検出される。対照的に、吸収性コーティングは、シンチレータ材料によって、読出センサアレイから離れる方向に放射された光を吸収するので、光は、遠方の感光センサピクセルに伝播することができない。
【００１７】
第１及び第２のシンチレータ構造は、コーティングと読出センサアレイとの間に配置される。より具体的には、読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティングは、この順序で配置される。或いは、この順序は、読出センサアレイ、第２のシンチレータ構造、第１のシンチレータ構造、及びコーティングである。放射線検出器構成要素のこれら２つの配置は、以下でさらに詳細に説明される。
【００１８】
第２のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第２のシンチレータピクセルを備える。第２のシンチレータ構造の第２のシンチレータピクセル間のギャップは、接続されたグリッドを形成するように接続されることが好ましい。第２のシンチレータピクセル間のギャップは、第２のシンチレータピクセルを光学的に分離するので、第２のシンチレータピクセルのうちの１つによって放射される光は、隣接する第２のシンチレータピクセルに伝播することができない。それに加えて、第２のシンチレータピクセル間のギャップは、少なくとも部分的に光学反射性材料で満たされる。第１のシンチレータピクセルと第２のシンチレータピクセルとの間のギャップは、同じ光学反射性材料で満たされる。或いは、第１のシンチレータピクセルと第２のシンチレータピクセルとの間のギャップは、異なる光学反射性材料で満たされる。
【００１９】
少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なる。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、照射されると、光を第１のシンチレータピクセルに送る。それに加えて、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、シンチレータ充填率を増加させる。例示的な実施形態では、第１のシンチレータピクセル間のギャップは、空気で満たされる。次に、第１のシンチレータピクセルの光学的分離は、空気と第１のシンチレータピクセルの材料との間の屈折率の差によって達成される。この場合、シンチレータピクセル間のギャップは小さくても構わないが、第１のシンチレータピクセル間の光学的分離は不十分である。
【００２０】
別の例示的な実施形態では、第１のシンチレータ構造の第１のシンチレータピクセル間のギャップは、少なくとも部分的に光学反射性材料で満たされる。例えば、第１のシンチレータピクセル間のギャップは、例えば、銀又はアルミニウムで作られた薄膜反射体で満たされる。この場合、第１のシンチレータピクセル間のギャップは狭くなるが、薄膜反射体は、光の部分的な反射しか提供しない。さらに、薄膜反射性材料とシンチレータ材料との化学反応は、反射特性を低下させる。
【００２１】
或いは、シンチレータピクセル間のギャップは、例えばＴｉＯ２粒子又はＳｉＯ２粒子を含む、反射性粒子含有バインダ材料で満たされる。シンチレータピクセル間のギャップの幅が０．０５ｍｍより大きい、好ましくは０．１ｍｍより大きい場合、そのような反射性粒子含有バインダ材料は、ほぼ完全な光学的分離を提供できるので、有利である。
【００２２】
別の例示的な実施形態では、第１のシンチレータ構造は、セラミックシンチレータ材料を備え、第２のシンチレータ構造は、粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータ構造にセラミックシンチレータ材料を使用し、第２のシンチレータ構造に粒子含有バインダシンチレータ材料を使用した放射線検出器は、積層造形によって第２のシンチレータ構造を第１のシンチレータ構造に取り付けることによって製造される。
【００２３】
別の例示的な実施形態では、第１のシンチレータ構造及び第２のシンチレータ構造は両方とも、セラミックシンチレータ材料を備える。別の例示的な実施形態では、第１のシンチレータ構造及び第２のシンチレータ構造は両方とも、粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。別の例示的な実施形態では、第１のシンチレータ構造は、粒子含有バインダシンチレータ材料を備え、第２のシンチレータ構造は、セラミックシンチレータ材料を備える。
【００２４】
別の例示的な実施形態では、コーティングは、光反射層である。上記のように、第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料は、放射線を吸収し、吸収されたエネルギーの少なくとも一部を、光の形態で放射する。これにより、任意の方向に光が放射される。光反射性コーティングは、好ましくは、シンチレータ材料によって、読出センサアレイから離れる方向に放射された光を、読出センサアレイに向けて反射して戻すので、光が検出される。
【００２５】
別の例示的な実施形態では、コーティングは、光吸収層である。光吸収性コーティングは、好ましくは、シンチレータ材料によって、読出センサアレイから離れる方向に放射された光を吸収するので、この光は、遠方の感光センサピクセルに伝播することができない。
【００２６】
別の例示的な実施形態では、読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティングは、この順序で配置される。この実施形態による放射線検出器は、放射線が最初にコーティングに当たるように配置されることが好ましい。放射線は、コーティングを通過して伝播し、第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料によって吸収される。第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料は、光を放射し、この光は、読出センサアレイの感光センサピクセルによって検出される。この実施形態による放射線源及び放射線検出器を備える撮像システムでは、放射線検出器の読出センサアレイは、放射線源に向けられることが好ましい。
【００２７】
別の例示的な実施形態では、読出センサアレイ、第２のシンチレータ構造、第１のシンチレータ構造、及びコーティングは、この順序で配置される。この実施形態による放射線検出器は、放射線が最初に読出センサアレイに当たるように配置されることが好ましい。放射線は、読出センサアレイを介して伝播することができ、第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料によって吸収される。第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料は、光を放射することができ、この光は、読出センサアレイによって検出される。この実施形態による放射線源及び放射線検出器を備える撮像システムでは、読出センサアレイは、放射線源から離れて向けられることが好ましい。
【００２８】
別の例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、照射されると、正確に１つの第１のシンチレータピクセルに光を送る。それに加えて、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、正確に１つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップのうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に重なり、シンチレータ充填率を増加させる。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルによって放射された光が、正確に１つの光学的に結合された第１のシンチレータピクセル以外の場所に伝播することを防ぐために、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、正確に１つの第１のシンチレータピクセルへの光学的結合を除いて、光反射性材料によって囲まれる。特に、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの光反射性の周囲は、このピクセルによって放射された光が、他の第２のシンチレータピクセルと、複数の第１のシンチレータピクセルとに伝播することを防ぐ。正確に１つの光学的に結合された第１のシンチレータピクセル以外の第１のシンチレータピクセルからの少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの光学的分離を改善するために、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルが傾斜される。傾斜は、正確に１つの光学的に結合された第１のシンチレータピクセル以外の、隣接する第１のシンチレータピクセルへ、より大きなギャップをもたらすように構成される。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの、正確に１つの第１のシンチレータピクセルへの光学的結合は、高い空間分解能機能を提供するが、それはまた、バイアスされた光学伝達関数をもたらす。
【００２９】
別の例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータ構造によって形成される層に対して傾斜され、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルと、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合されていない第１のシンチレータピクセルとの間のギャップを増加させる。換言すると、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合されていない第１のシンチレータピクセルからの、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの光学的分離を改善するように傾斜される。傾斜は、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合されていない隣接する第１のシンチレータピクセルへ、より大きなギャップをもたらすように構成される。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、１つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。或いは、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、２つ以上の第１のシンチレータピクセル、例えば、均一な線形アレイに従って配置された２つ以上の第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。別の例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、照射されると、複数の第１のシンチレータピクセルに光を送る。それに加えて、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、複数の第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップのうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に重なり、シンチレータ充填率を増加させる。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルを、複数の第１のシンチレータピクセルに光学的に結合することは、製造の観点から好ましい。さらに、これは、バイアスされていない光学伝達関数を提供する。同時に、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルを、複数の第１のシンチレータピクセルに光学的に結合すると、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルを、正確に１つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合する場合と比較して、空間分解能機能が低下する。
【００３０】
別の例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、正確に２つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。したがって、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、照射されると、正確に２つの第１のシンチレータピクセルに光を送る。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、シンチレータ充填率を増加させる。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルを、２つのシンチレータピクセルに光学的に結合することは、製造の観点から好ましい。さらに、これは、バイアスされていない光学伝達関数を提供する。
【００３１】
例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合される、正確に２つの第１のシンチレータピクセル間のギャップ内に延在しない。正確に２つの第１のシンチレータピクセルに結合するために、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、これらの第１のシンチレータピクセルに重なる。例えば、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、平面を介して正確に２つの第１のシンチレータピクセルから分離される。この例では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルから放射された光の波ベクトルは、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルから、光学的に結合された第１のシンチレータピクセルに向けて伝搬するために、平面に直交する成分を有する必要がある。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルと、正確に２つの第１のシンチレータピクセルとの間の平面に直交する当該方向にさらに伝搬すると、光は、読出センサアレイに当たり、検出される。その結果、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルによって放射される光が、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合される第１のシンチレータピクセルを介して、他の第２のシンチレータピクセルに伝播する確率は低くなる。これにより、放射線検出器の高い分解能機能を実現する。
【００３２】
例示的な実施形態では、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータ構造によって形成される層に対して傾斜され、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセル内から、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合された第１のシンチレータピクセルに向けて光を反射する傾斜表面部を備える。したがって、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの傾斜表面部は、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルによって放射された光を、光学的に結合された第１のシンチレータピクセルに向けて案内する。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの傾斜表面部は平面であり、傾斜表面部は、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合された第１のシンチレータピクセルの表面に接触する。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルの傾斜表面部と、光学的に結合された第１のシンチレータピクセルの表面との間の角度は、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセル内から見た場合、９０°未満であり、通常、３０°から６０°の範囲内にある。少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータ構造によって形成された層に対して傾斜され、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセル内から、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルに光学的に結合された１つ又は複数の第１のシンチレータピクセルに向けて光を反射する複数の傾斜表面部を備える。
【００３３】
別の例示的な実施形態では、放射線検出器はさらに、薄い可撓性ポリマ箔又はガラスで作られた基板を備える。
【００３４】
別の例示的な実施形態では、放射線検出器は平面形状を有する。
【００３５】
別の例示的な実施形態では、放射線検出器は非平面形状を有する。非平面形状を有する放射線検出器は、例えばコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムで利用される。
【００３６】
本発明によれば、本発明による放射線検出器を備えた撮像システムも提示される。特に、撮像システムは、医療用Ｘ線撮像システム、セキュリティ用途のための撮像システム、又は非破壊検査用の撮像システムである。
【００３７】
例示的な実施形態では、撮像システムはさらに、放射線源を備え、放射線検出器の読出センサアレイは、放射線源に向けられる。この実施形態では、読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及び放射線検出器のコーティングは、この順序で配置される。さらに、放射線検出器は、放射線源からの放射線が、最初にコーティングに当たるように配置される。放射線は、コーティングを通過して伝播し、第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料によって吸収される。第１及び第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料は、光を放射し、この光は、読出センサアレイの感光センサピクセルによって検出される。
【００３８】
別の例示的な実施形態では、放射線検出器の読出センサアレイは、放射線源から離れる方向に向けられる。この実施形態では、読出センサアレイ、第２のシンチレータ構造、第１のシンチレータ構造、及びコーティングは、この順序で配置される。さらに、放射線検出器は、放射線源からの放射線が、最初に読出センサアレイに当たるように配置される。放射線は、読出センサアレイを介して伝播し、第２及び第１のシンチレータ構造のシンチレータ材料によって吸収される。第２及び第１のシンチレータ構造のシンチレータ材料は、光を放射し、この光は、読出センサアレイによって検出される。
【００３９】
本発明によれば、放射線検出器を製造するための方法も提示される。この方法は、読出センサアレイ、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティングを組み立てることを有し、読出センサアレイは、複数の感光センサピクセルを備え、第１のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第１のシンチレータピクセルを備え、第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータ構造に光学的に結合され、第１のシンチレータ構造及び第２のシンチレータ構造は、コーティングと読出センサアレイとの間に配置され、第２のシンチレータ構造は、第１のシンチレータ構造の第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なり、第２のシンチレータ構造は、ギャップによって分離された複数の第２のシンチレータピクセルを備え、少なくとも１つの第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセル間のギャップに少なくとも部分的に重なる。
【００４０】
例示的な実施形態では、放射線検出器を製造するための方法は、積層造形によって第２のシンチレータ構造を第１のシンチレータ構造に取り付けることを有し、第２のシンチレータ構造は、粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。
【００４１】
本発明による放射線検出器、撮像システム、及び放射線検出器を製造するための方法は、特に、従属請求項で定義されるように、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるものとする。
【００４２】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになるであろう。
【００４３】
本発明の例示的な実施形態を、添付図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による放射線検出器の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図２】本発明による放射線検出器の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図３】本発明による放射線検出器の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図４】本発明による放射線検出器の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図５】本発明による放射線検出器の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図６】本発明による放射線検出器の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図７】シンチレータ充填率が高い放射線検出器の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、本発明による放射線検出器１０の実施形態を概略的かつ例示的に示す。より具体的には、図１は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図１に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００４６】
放射線検出器１０は、読出センサアレイ１６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティング１２を備える。放射線検出器１０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝播できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００４７】
放射線検出器１０の第２のシンチレータ構造は、第２のシンチレータピクセル１３ａ、１３ｂ及び１３ｃを備える。第２のシンチレータピクセル１３ａ、１３ｂ及び１３ｃは、第１のシンチレータピクセル１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄにそれぞれ光学的に結合される。したがって、光は、第１及び第２のシンチレータピクセルの間を伝播する。第２のシンチレータピクセル１３ａ、１３ｂ及び１３ｃは、それぞれ第１のシンチレータピクセル間のギャップ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータピクセル１３ａ、１３ｂ及び１３ｃは、放射線を吸収し、そうでなければ、放射線は、ギャップ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃにそれぞれ当たる。第１のシンチレータピクセル間のギャップは、放射線に対して無感度である。したがって、第２のシンチレータピクセルによって、放射線の吸収が増加する。これはシンチレータ充填率の増加に相当する。
【００４８】
第２のシンチレータピクセルは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。特に、第２のシンチレータピクセルは、第１のシンチレータピクセルとは異なるシンチレータ材料を備える。例えば、第１のシンチレータピクセルは、セラミックシンチレータ材料を備え、第２のシンチレータピクセルは、粒子含有バインダシンチレータ材料を使用する積層造形によって、第１のシンチレータ構造に取り付けられる。
【００４９】
また、放射線が、放射線検出器１０に衝突する方向１１も示される。放射線は最初にコーティング１２を通過して伝搬する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ又は１４ｄ、又は第２のシンチレータピクセル１３ａ、１３ｂ又は１３ｃにおいて光に変換される。シンチレータ材料によって放射された光は、複数の感光センサピクセルを備えた読出センサアレイ１６によって検出される。
【００５０】
シンチレータ材料は通常、任意の方向に光を放射する。コーティング１２は、光反射性コーティング又は光吸収性コーティングである。反射性コーティング１２は、シンチレータ材料によって、読出センサアレイ１６から離れる方向に放射された光を、読出センサアレイ１６に向けて反射して戻すので、光が検出される。対照的に、吸収性コーティング１２は、シンチレータ材料によって、読出センサアレイ１６から離れる方向に放射された光を吸収するので、光は、遠方の感光センサピクセルに伝播することができない。
【００５１】
図１の第２のシンチレータ構造は、バイアスされた光学伝達関数をもたらす。例えば、第１のシンチレータピクセル１４ａと１４ｂとの間のギャップ１５ａに当たる放射線は、必ずしもギャップ１５ａに最も近い感光センサピクセルによる光の検出に至る訳ではない。代わりに、第２のシンチレータピクセル１３ａは、放射線を吸収し、第１のシンチレータピクセル１４ｂに光を放射する。したがって、光は、第１のシンチレータピクセル１４ａと１４ｂとの間のギャップ１５ａに最も近い感光センサピクセルからさらに離れた感光センサピクセルによって検出される。
【００５２】
図２は、本発明による放射線検出器２０の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す。より具体的には、図２は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図２に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００５３】
放射線検出器２０は、図１に示す放射線検出器１０といくつかの類似点を有する。特に、放射線検出器２０は、読出センサアレイ２６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティング２２を備える。放射線検出器２０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ２５ａ、２５ｂ及び２５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ２５ａ、２５ｂ及び２５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝播できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００５４】
放射線検出器２０の第２のシンチレータ構造は、第２のシンチレータピクセル２３ａ、２３ｂ及び２３ｃを備える。第２のシンチレータピクセル２３ａ、２３ｂ、及び２３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル２４ｂ、２４ｃ、及び２４ｄに光学的に結合されるので、光は、これらの第１及び第２のシンチレータピクセル間を伝搬できる。第２のシンチレータピクセル２３ａ、２３ｂ及び２３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル間のギャップ２５ａ、２５ｂ及び２５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータピクセル２３ａ、２３ｂ及び２３ｃは、シンチレータ充填率の増加をもたらす。
【００５５】
また、放射線が放射線検出器２０に衝突する方向２１も示される。放射線は最初にコーティング２２を通過して伝播する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ又は２４ｄ、又は第２のシンチレータピクセル２３ａ、２３ｂ又は２３ｃにおいて光に変換される。第１又は第２のシンチレータ構造のシンチレータ材料によって放射された光は、複数の感光センサピクセルを備える読出センサアレイ２６によって検出される。
【００５６】
第２のシンチレータピクセル２３ａ、２３ｂ及び２３ｃの表面はそれぞれ、第１のシンチレータ構造によって形成された層に対して傾斜された傾斜表面部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃを備える。傾斜表面部２７ａ、２７ｂ及び２７は、光線が、第１のシンチレータピクセルに向けて反射される確率を高めるように傾斜されている。傾斜表面部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃと、第１のシンチレータ構造によって形成される層との間の角度は、通常、３０°から６０°の範囲にあるが、他の角度も可能である。
【００５７】
図３は、本発明による放射線検出器３０の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す。より具体的には、図３は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図３に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００５８】
放射線検出器３０は、図１に示す放射線検出器１０といくつかの類似点を有する。特に、放射線検出器３０は、読出センサアレイ３６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティング３２を備える。放射線検出器３０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ３５ａ、３５ｂ及び３５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ及び３４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、及び３４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ３５ａ、３５ｂ及び３５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝搬できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００５９】
放射線検出器３０の第２のシンチレータ構造は、第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ及び３３ｃを備える。第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ及び３３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル３４ｂ、３４ｃ及び３４ｄに光学的に結合されるので、光は、第１及び第２のシンチレータピクセル間を伝搬することができる。第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ及び３３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル間のギャップ３５ａ、３５ｂ及び３５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ及び３３ｃは、シンチレータ充填率の増加をもたらす。
【００６０】
また、放射線が放射線検出器３０に衝突する方向３１も示される。放射線は最初にコーティング３２を通過して伝播する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル又は第２のシンチレータピクセルにおいて光に変換される。シンチレータピクセルによって放射された光は、複数の感光センサピクセルを備えた読出センサアレイ３６によって検出される。
【００６１】
図３は、第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ及び３３ｃが、第１のシンチレータ構造によって形成された層に対して傾斜されていることを示す。第２のシンチレータピクセルは、第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ及び３３ｃと、第１のシンチレータピクセル３４ａ、３４ｂ及び３４ｃとの間のギャップをそれぞれ増加させるように傾斜される。これらのシンチレータピクセル間のギャップは、コーティング３６の材料で満たされ、これにより、第１のシンチレータピクセル３４ａ、３４ｂ、及び３４ｃからの、第２のシンチレータピクセル３３ａ、３３ｂ、及び３３ｃそれぞれの光学的分離が改善される。したがって、例えば、第２のシンチレータピクセル３３ａの傾斜は、このピクセルのシンチレータ材料によって放射された光が、第１のシンチレータピクセル３４ａに伝播しないことを保証する。第２のシンチレータピクセルの各々の、正確に１つの第１のシンチレータピクセルへの光学的結合は、高い空間分解能機能を提供するが、バイアスされた画像の歪みをももたらす。
【００６２】
図４は、本発明による放射線検出器４０の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す。より具体的には、図４は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図４に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００６３】
放射線検出器４０は、図１に示す放射線検出器１０といくつかの類似点を有する。特に、放射線検出器４０は、読出センサアレイ４６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティング４２を備える。放射線検出器４０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ４５ａ、４５ｂ及び４５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び４４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び４４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ４５ａ、４５ｂ、及び４５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝搬できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００６４】
放射線検出器４０の第２のシンチレータ構造は、第２のシンチレータピクセル４３ａ、４３ｂ及び４３ｃを備える。第２のシンチレータピクセル４３ａ、４３ｂ及び４３ｃは、第１のシンチレータピクセルに光学的に結合されるので、光は、第１及び第２のシンチレータピクセル間を伝搬することができる。第２のシンチレータピクセル４３ａ、４３ｂ、及び４３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル間のギャップ４５ａ、４５ｂ、及び４５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータピクセル４３ａ、４３ｂ及び４３ｃは、シンチレータ充填率の増加をもたらす。
【００６５】
放射線が放射線検出器４０に衝突する方向４１も示される。放射線は最初にコーティング４２を通過して伝播する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル又は第２のシンチレータピクセルにおいて光に変換される。シンチレータピクセルによって放射された光は、複数の感光センサピクセルを備えた読出センサアレイ４６によって検出される。
【００６６】
第２のシンチレータピクセル４３ａ、４３ｂ及び４３ｃの各々は、２つの隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合される。例えば、第２のシンチレータピクセル４３ａは、第１のシンチレータピクセル４４ａ及び４４ｂに光学的に結合される。同様に、第２のシンチレータピクセル４３ｂは、第１のシンチレータピクセル４４ｂ及び４４ｃに光学的に結合される。さらに、第２のシンチレータピクセル４３ｃは、第１のシンチレータピクセル４４ｃ及び４４ｄに光学的に結合される。第２のシンチレータピクセルを、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合することは、放射線検出器の単純化された製造を容易にする。さらに、第２のシンチレータピクセルの各々を、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合すると、第２のシンチレータピクセルの各々から、第２のシンチレータピクセルに隣接する第１のシンチレータピクセルに、光が同じ確率で送られた場合、バイアスされていない画像の歪みをもたらす。同時に、第２のシンチレータピクセルを、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合すると、第２のシンチレータピクセルの各々を、隣接する第１のシンチレータピクセルのうちの正確に１つに光学的に結合する場合と比較して、空間分解能機能が低下する。
【００６７】
図５は、本発明による放射線検出器５０の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す。より具体的には、図５は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図５に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００６８】
放射線検出器５０は、図１に示す放射線検出器１０といくつかの類似点を有する。特に、放射線検出器５０は、読出センサアレイ５６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティング５２を備える。放射線検出器５０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ５５ａ、５５ｂ及び５５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル５４ａ、５４ｂ、５４ｃ及び５４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル５４ａ、５４ｂ、５４ｃ及び５４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ５５ａ、５５ｂ及び５５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝搬できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００６９】
放射線検出器５０の第２のシンチレータ構造は、第２のシンチレータピクセル５３ａ、５３ｂ及び５３ｃを備える。第２のシンチレータピクセル５３ａ、５３ｂ及び５３ｃの各々は、２つの第１のシンチレータピクセルに光学的に結合されるので、光は、第１のシンチレータピクセルと第２のシンチレータピクセルとの間を伝搬することができる。例えば、第２のシンチレータピクセル５３ａは、第１のシンチレータピクセル５４ａ及び５４ｂに光学的に結合される。同様に、第２のシンチレータピクセル５３ｂは、第１のシンチレータピクセル５４ｂ及び５４ｃに光学的に結合される。さらに、第２のシンチレータピクセル５３ｃは、第１のシンチレータピクセル５４ｃ及び５４ｄに光学的に結合される。第２のシンチレータピクセルを、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合することは、放射線検出器の単純化された製造を容易にする。さらに、第２のシンチレータピクセルの各々を、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合すると、第２のシンチレータピクセルの各々から、第２のシンチレータピクセルに隣接する第１のシンチレータピクセルに、光が同じ確率で送られた場合、バイアスされていない画像の歪みをもたらす。
【００７０】
第２のシンチレータピクセル５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル間のギャップ５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータピクセル５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃは、シンチレータ充填率の増加をもたらす。
【００７１】
放射線が放射線検出器５０に衝突する方向５１も示される。放射線は最初にコーティング５２を通過して伝播する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル又は第２のシンチレータピクセルにおいて光に変換される。シンチレータピクセルによって放射された光は、複数の感光センサピクセルを備えた読出センサアレイ５６によって検出される。
【００７２】
図５の第２のシンチレータピクセル５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃは、第１のシンチレータピクセル間のギャップ５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃに延在しないが、図４の第２のシンチレータピクセル４３ａ、４３ｂ、及び４３ｃは、第１のシンチレータピクセル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び４４ｄ間のギャップに延在する。第２のシンチレータピクセル５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃの各々は、２つの第１のシンチレータピクセルに重なるので、光は、第２のシンチレータピクセルから第１のシンチレータピクセルに伝播することができる。図５における第１及び第２のシンチレータピクセルの配置は、読出センサアレイに平行な層において光が伝播することを防ぐ。このため、図５に例示される実施形態は、図４に例示される実施形態と比較して、改善された分解能機能を有する放射線検出器を提供する。
【００７３】
図６は、本発明による放射線検出器６０の別の実施形態を概略的かつ例示的に示す。より具体的には、図６は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図６に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００７４】
放射線検出器６０は、図１に示す放射線検出器１０といくつかの類似点を有する。特に、放射線検出器６０は、読出センサアレイ６６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造、及びコーティング６２を備える。放射線検出器６０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ６５ａ、６５ｂ及び６５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル６４ａ、６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル６４ａ、６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ６５ａ、６５ｂ及び６５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝播できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００７５】
放射線検出器６０の第２のシンチレータ構造は、第２のシンチレータピクセル６３ａ、６３ｂ及び６３ｃを備える。第２のシンチレータピクセル６３ａ、６３ｂ、及び６３ｃの各々は、２つの第１のシンチレータピクセルに重なるので、光は、第１のシンチレータピクセルと第２のシンチレータピクセルとの間を伝搬することができる。例えば、第２のシンチレータピクセル６３ａは、第１のシンチレータピクセル６４ａ及び６４ｂに光学的に結合される。同様に、第２のシンチレータピクセル６３ｂは、第１のシンチレータピクセル６４ｂ及び６４ｃに光学的に結合される。さらに、第２のシンチレータピクセル６３ｃは、第１のシンチレータピクセル６４ｃ及び６４ｄに光学的に結合される。第２のシンチレータピクセルを、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合することは、放射線検出器の単純化された製造を容易にする。さらに、第２のシンチレータピクセルの各々を、隣接する第１のシンチレータピクセルに光学的に結合すると、第２のシンチレータピクセルの各々から、第２のシンチレータピクセルに隣接する第１のシンチレータピクセルに、光が同じ確率で送られた場合、バイアスされていない画像の歪みをもたらす。
【００７６】
第２のシンチレータピクセル６３ａ、６３ｂ及び６３ｃはそれぞれ、第１のシンチレータピクセル間のギャップ６５ａ、６５ｂ及び６５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータピクセル６３ａ、６３ｂ及び６３ｃは、シンチレータ充填率の増加をもたらす。
【００７７】
図６の第２のシンチレータピクセル６３ａ、６３ｂ、及び６３ｃは、第１のシンチレータピクセル間のギャップ６５ａ、６５ｂ、及び６５ｃ内に延在しない。図６における第１のシンチレータピクセルと第２のシンチレータピクセルとの配置が、読出センサアレイに平行な層において光が伝播することを防ぎ、良好な分解能機能を有する放射線検出器が得られる。
【００７８】
放射線が放射線検出器６０に衝突する方向６１も示される。放射線は最初にコーティング６２を通過して伝播する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル又は第２のシンチレータピクセルにおいて光に変換される。シンチレータピクセルによって放射された光は、複数の感光センサピクセルを備えた読出センサアレイ６６によって検出される。
【００７９】
第２のシンチレータピクセル６３ａ、６３ｂ及び６３ｃの表面は、第１のシンチレータ構造によって形成された層に対して傾斜され、第２のシンチレータピクセル内から、光学的に結合された第１のシンチレータピクセルに向けて光を反射する傾斜表面部６７ａから６７ｆを備える。例えば、傾斜表面部６７ｃは、第２のシンチレータピクセル６３ｂによって放射された光を、光学的に結合された第１のシンチレータピクセル６４ｂに向けて案内する。図６に例示される実施形態では、傾斜表面部６７ａから６７ｆは平面であり、傾斜表面部は、第１のシンチレータピクセル６４ａから６４ｄの表面に接触する。傾斜表面部６７ａから６７ｆと、光学的に結合された第１のシンチレータピクセル６４ａから６４ｄの表面との間の角度は、第２のシンチレータピクセル内から見た場合、９０°未満であり、通常、３０°から６０°の範囲にある。図７は、高い充填率を有する別の例示的な放射線検出器を概略的に示す。より具体的には、図７は、少数のシンチレータピクセルを備えた放射線検出器の断面を示す。当業者は、図７に示される構造を延ばすことにより、多数のシンチレータピクセルを有する放射線検出器が取得されることを理解する。
【００８０】
放射線検出器７０は、読出センサアレイ７６、第１のシンチレータ構造、第２のシンチレータ構造７３、及びコーティング７２を備える。放射線検出器７０の第１のシンチレータ構造は、ギャップ７５ａ、７５ｂ及び７５ｃによって分離された複数の第１のシンチレータピクセル７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄを備える。第１のシンチレータピクセル７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄは、セラミックシンチレータ材料又は粒子含有バインダシンチレータ材料を備える。第１のシンチレータピクセル間のギャップ７５ａ、７５ｂ及び７５ｃは、光が第１のシンチレータピクセル間を伝搬できないように、少なくとも部分的に反射性材料で満たされる。
【００８１】
放射線検出器７０の第２のシンチレータ構造７３は、ピクセル化されていないスラブシンチレータである。第２のシンチレータ構造７３は、第１のシンチレータピクセルに光学的に結合されるので、光は、第１のシンチレータピクセルと第２のシンチレータ構造７３との間を伝播することができる。第２のシンチレータ構造７３は、第１のシンチレータピクセル間のギャップ７５ａ、７５ｂ、及び７５ｃに重なる。したがって、第２のシンチレータ構造７３は、シンチレータ充填率の増加をもたらす。
【００８２】
図７は、読出センサアレイ、第２のシンチレータ構造、第１のシンチレータ構造、及びコーティングがこの順序で配置されていることを示す。また、放射線が放射線検出器７０に衝突する方向７１も示される。放射線は、最初に、読出センサアレイ７６を介して伝播する。次に、放射線は、第１のシンチレータピクセル又は第２のシンチレータ構造において光に変換される。放射された光は、複数の感光センサピクセルを備える読出センサアレイ７６によって検出される。図７による放射線源及び放射線検出器を備える撮像システムでは、読出センサアレイは、好ましくは放射線源から離れて向けられる。
【００８３】
ピクセル化されていない第２のシンチレータ構造は、製造が容易である。同時に、光は、ピクセル化されていない第２のシンチレータ構造全体を伝搬するため、ピクセル化されていない第２のシンチレータ構造は、空間分解能機能の低下をもたらす。
【００８４】
本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して説明されているが、他の実施形態は、デバイスタイプの請求項を参照して説明されている。しかしながら、当業者は、別段の通知がない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組合せも、本出願で開示されていると考えられると推測する。しかしながら、すべての特徴を組み合わせることで、特徴の単純加算以上の相乗効果を提供できる。
【００８５】
本発明を図面及び前述の説明において詳細に例示及び説明したが、そのような例示及び説明は、例示的又は典型的であり、限定的ではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び従属請求項の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解及び達成される。
【００８６】
特許請求の範囲において、「備える、有する」という文言は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は複数を除外しない。単一のユニット又は他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されたいくつかの項目の機能を満たす。特定の方策が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組合せが、有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲における参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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【国際調査報告】
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