(57)【要約】【課題】隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイを製造する方法、隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイ、そのようなシンチレータアレイを有するＸ線検出器、および、そのようなＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置を実現する。【解決手段】複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が接着層を介して接合されたシンチレータアレイを形成し(801)、前記接着層をエッチングし(802)、前記エッチングによって生じる隙間に隔壁材を充填する(803)ことによってシンチレータアレイを製造する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が接着層を介して接合されたシンチレータアレイを形成し、
前記接着層をエッチングし、
前記エッチングによって生じる隙間に隔壁材を充填する
ことを特徴とするシンチレータアレイ製造方法。
【請求項２】
前記接着層は中間層を有し、前記エッチングはこの中間層について行われる
ことを特徴とする請求項１記載のシンチレータアレイ製造方法。
【請求項３】
前記隔壁材は酸化チタンを含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシンチレータアレイ製造方法。
【請求項４】
前記シンチレータアレイは２次元アレイである
ことを特徴とする請求項１に記載のシンチレータアレイ製造方法。
【請求項５】
複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が隔壁で仕切られたシンチレータアレイであって、
前記シンチレータアレイは、請求項１ないし請求項４のうちのいずれかに記載の方法によって製造される
ことを特徴とするシンチレータアレイ。
【請求項６】
シンチレータアレイでＸ線を光に変換しその光を光検出素子のアレイで検出するＸ線検出器であって、
前記シンチレータアレイは、請求項１ないし請求項４のうちのいずれかに記載の方法によって製造される
ことを特徴とするＸ線検出器。
【請求項７】
前記光検出素子はフォトダイオードである
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線検出器。
【請求項８】
互いに対向するＸ線源とＸ線検出器で被検体をスキャンして投影データを収集しこの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線検出器は、シンチレータアレイでＸ線を光に変換しその光を光検出素子のアレイで検出するＸ線検出器であり、
前記シンチレータアレイは、請求項１ないし請求項４のうちのいずれかに記載の方法によって製造される
ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータアレイ(scintillator array)製造方法、シンチレータアレイ、Ｘ線検出器およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、特に、複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が隔壁で仕切られたシンチレータアレイを製造する方法、そのような構造のシンチレータアレイ、そのようなシンチレータアレイを有するＸ線検出器、および、そのようなＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置では、互いに対向するＸ線源とＸ線検出器で被検体をスキャン(scan)して投影データを収集し、投影データに基づいて画像を再構成する。Ｘ線検出器としては、シンチレータと光検出器からなるものが用いられる。マルチスライス(multi-slice)型のＸ線ＣＴ装置では、シンチレータと光検出器は２次元アレイ型のものが用いられる。２次元アレイを構成する複数のシンチレータ素子は、隣り合うもの同士が遮光性の隔壁で仕切られ、隣に光が漏れないようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０２３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シンチレータアレイを高精細化してＸ線検出の空間分解能を高めようとすると、Ｘ線の受光効率を維持するために隔壁の厚みも薄くしなければならないが、隔壁材を充填する溝の微細加工の限界や隔壁材の薄膜化の限界等により、１０μｍより薄くすることは困難である。このため、Ｘ線受光効率の良い高精細化シンチレータアレイを得るのは困難である。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイを製造する方法、隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイ、そのようなシンチレータアレイを有するＸ線検出器、および、そのようなＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するためのひとつの観点での発明は、複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が接着層を介して接合されたシンチレータアレイを形成し、前記接着層をエッチングし、前記エッチングによって生じる隙間に隔壁材を充填することを特徴とするシンチレータアレイ製造方法である。
【０００６】
前記接着層は中間層を有し、前記エッチングはこの中間層について行われることが、中間層によって隔壁の厚みを規定する点で好ましい。
前記隔壁材は酸化チタンを含有することが、遮光性と反射性に優れる点で好ましい。
【０００７】
前記シンチレータアレイは２次元アレイであることが、放射線の２次元分布に適合する点で好ましい。
前記課題を解決するための他の観点での発明は、複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が隔壁で仕切られたシンチレータアレイであって、前記シンチレータアレイは、上記製造方法によって製造されることを特徴とするシンチレータアレイである。
【０００８】
前記課題を解決するための他の観点での発明は、シンチレータアレイでＸ線を光に変換しその光を光検出素子のアレイで検出するＸ線検出器であって、前記シンチレータアレイは、上記製造方法によって製造されることを特徴とするＸ線検出器である。
【０００９】
前記光検出素子はフォトダイオードであることが、アレイ化が容易な点で好ましい。
前記課題を解決するための他の観点での発明は、互いに対向するＸ線源とＸ線検出器で被検体をスキャンして投影データを収集しこの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、シンチレータアレイでＸ線を光に変換しその光を光検出素子のアレイで検出するＸ線検出器であり、前記シンチレータアレイは、上記製造方法によって製造されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が接着層を介して接合されたシンチレータアレイを形成し、前記接着層をエッチングし、前記エッチングによって生じる隙間に隔壁材を充填することによってシンチレータアレイを製造するので、隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイを製造する方法、隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイ、そのようなシンチレータアレイを有するＸ線検出器、および、そのようなＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の模式的構成を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００１２】
図１に示すように、本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビュー(view)の投影データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。
【００１３】
オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力された投影データに基づいて画像再構成を行い、再構成画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。画像再構成は、オペレータ３００内の専用のコンピュータ(computer)によって行われる。
【００１４】
オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。制御はオペレータ３００内の専用のコンピュータによって行われる。オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、被検体１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵の位置調節機構により、天板２０２の高さおよび天板上のクレードル(cradle)２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。
【００１５】
クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。クレードル２０４を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。
【００１６】
天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に移動して天板２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。
【００１７】
なお、テーブル２００は、図２に示すように、天板２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。天板２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴う天板２０２の水平移動は生じない。
【００１８】
図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。
【００１９】
Ｘ線検出器１５０は、発明を実施するための最良の形態の一例である。Ｘ線検出器１５０の構成によって、Ｘ線検出器に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００２０】
Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されてコーンビーム(cone beam)またはファンビーム(fan beam)のＸ線となる。Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。
【００２１】
Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ(isocenter)Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。
【００２２】
回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸はｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。
【００２３】
図４に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。Ｘ線入射面１５２は検出セル(cell)１５４がｘ方向とｚ方向に２次元的に配置されたものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の２次元アレイとなっている。なお、ファンビームＸ線を用いる場合は、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の１次元アレイとしてよい。
【００２４】
個々の検出セル１５４はＸ線検出器１５０の検出チャンネル(channel)を構成する。これによって、Ｘ線検出器１５０は多チャンネルＸ線検出器となる。検出セル１５４は、シンチレータ素子と光検出素子の組合せによって構成される。光検出素子としては例えばフォトダイオード(photo diode)等が用いられる。
【００２５】
図５に、Ｘ線検出器１５０の部分的構成を示す。図５に示すように、Ｘ線検出器１５０は、支持板５０２の上に光検出アレイ５０４とシンチレータアレイ５０６を積層し、入射Ｘ線をシンチレータアレイ５０６で光に変換して光検出アレイ５０４で検出するようになっている。
【００２６】
図６に、光検出アレイ５０４の部分的構成を示す。光検出アレイ５０４は、本発明における光検出素子のアレイの一例である。図６に示すように、光検出アレイ５０４は、例えば、Ｎ型半導体基板５４０にＰ層５４２を複数個形成したものとなっている。Ｎ型半導体としては例えばシリコン(Si)が用いられる。Ｐ層５４２は例えばボロン(B)の選択拡散によって形成される。以下、Ｎ型半導体基板５４０を単に基板５４０ともいう。
【００２７】
複数のＰ層５４２は、基板５４０においてそれぞれＰＮ接合を形成する。各ＰＮ接合はフォトダイオード(photo diode)を構成し、Ｐ層側から入射した光を電気信号に変換する光検出素子となる。Ｐ層５４２の表面は光検出素子の受光面となる。各光検出素子の光検出信号は基板５４０をコモン(common)としてＰ層５４２側から個々に出力される。
【００２８】
以下、Ｐ層５４２によって光検出素子を代表する。また、Ｐ層５４２を光検出素子５４２またはフォトダイオード５４２ともいう。光検出素子５４２またはフォトダイオード５４２は本発明における光検出素子の一例である。
【００２９】
Ｐ層側から入射する光を検出するように構成されたフォトダイオードは、フロントリット（frontlit）・フォトダイオードと呼ばれる。これに対して、図７に示すようにＰ層側とは反対から入射する光を検出するように構成されたフォトダイオードは、バックリット(backlit)・フォトダイオードと呼ばれる。光検出アレイ５０４におけるフォトダイオードはどちらのタイプ(type)であってもよいが、バックリット・フォトダイオードの方が出力信号の取り出しが容易である。
【００３０】
図８に、シンチレータアレイ５０６の部分的構成を示す。シンチレータアレイ５０６は、発明を実施するための最良の形態の一例である。シンチレータアレイ５０６の構成によって、シンチレータアレイに関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００３１】
図８に示すように、シンチレータアレイ５０６は、複数のシンチレータ素子５６０で構成される。複数のシンチレータ素子５６０は、隣り合うもの同士が隔壁５６２で仕切られている。隔壁５６２は遮光性および光反射性を有する。そのような隔壁は例えば酸化チタン(TiO2)等によって構成される。
【００３２】
シンチレータアレイ５０６の製造方法について説明する。図９に、シンチレータアレイの製造工程を示す。本工程は、発明を実施するための最良の形態の一例である。本工程によって、シンチレータアレイ製造方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００３３】
図９に示すように、工程８０１で、複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が接着層を介して接合されたシンチレータアレイを形成する。工程８０１の詳細な過程を図１０−図１３に示す。
【００３４】
図１０に示すように、複数のシンチレータ板６００を積層する。複数のシンチレータ板６００は全て同一寸法のものである。積層は接着剤を介して行われる。これによって、直方体のシンチレータブロック(block)１０００が得られる。シンチレータブロック１０００では、高さ方向にシンチレータ板６００と接着層７００が交互に存在する。以下、シンチレータブロック１０００の縦、横、高さの方向を、それぞれＡ，Ｂ，Ｃ方向とする。
【００３５】
シンチレータブロック１０００を、図１１に示すように、ＡＣ面に平行に切断する。これによって、複数のブロック１００１，１００２，…，１００ｎが得られる。次に、これらのブロック１００１，１００２，…，１００ｎをＢ方向に積層する。積層は接着剤を介して行われる。これによって、図１２に示すように、直方体のシンチレータブロック１０００’が得られる。シンチレータブロック１０００’では、シンチレータと接着層がＢＣ両方向において交互に存在する。
【００３６】
シンチレータブロック１０００’を、図１３に示すように、ＢＣ面に平行に切断する。これによって、複数のブロック１０１１，１０１２，…，１０１ｎが得られる。これらのブロック１０１１，１０１２，…，１０１ｎは、いずれも、複数のシンチレータ素子の隣り合うもの同士が接着層を介して接合された２次元のシンチレータアレイとなる。
【００３７】
すなわち、図１４に示すように、複数のシンチレータ素子５６０の隣り合うもの同士が接着層７００を介して接合されたシンチレータアレイが得られる。これらのシンチレータアレイは２次元アレイであるが、図１３の加工を図１１に示した複数のブロック１００１，１００２，…，１００ｎについて個々に行うことにより、１次元のシンチレータアレイを形成することができる。
【００３８】
このように形成されたシンチレータアレイについて、工程８０２で、接着層のエッチング(etching)を行う。エッチングによって、図１５に示すように、接着層７００が除去されて、隣り合うシンチレータ素子５６０の間に隙間が生じる。
【００３９】
エッチングは接着層７００の一部が残存するように行う。これによって、シンチレータ素子５６０がばらばらになることが防止される。なお、適当な治具によってシンチレータ素子５６０の位置が固定されているときは、接着層７００を全部除去しても良い。
【００４０】
次に、工程８０３で、エッチングによって生じた隙間に隔壁材を充填する。充填する隔壁材は酸化チタン粉末である。酸化チタン粉末には、予め接着剤が配合されている。これによって、図１６に示すように、複数のシンチレータ素子５６０の隣り合うもの同士が隔壁５６２を介して接合されたシンチレータアレイ５０６が得られる。
【００４１】
残存する接着層７００は、背面からの研磨等によりシンチレータ素子５６０の一部とともに除去する。これによって、図８に示したような、複数のシンチレータ素子５６０の隣り合うもの同士が隔壁５６２で仕切られたシンチレータアレイ５０６が得られる。なお、接着層７００が残存しても不都合がないときは、あえて除去する必要はない。また、接着層７００が残存しない場合は研磨加工等は不要である。
【００４２】
このようなシンチレータアレイ５０６において、隔壁５６２の厚みは接着層７００の厚みで決まる。接着層７００の厚みを１μｍ程度とすることは容易である。したがって、上記のように、接着層７００をエッチングで除去し、それによってできた隙間に隔壁材を充填することにより、厚みが１μｍ程度の隔壁５６２を持つシンチレータアレイ５０６を得ることができる。
【００４３】
すなわち、隔壁の厚みが薄いシンチレータアレイを実現することができる。隔壁の厚みが薄いので、シンチレータアレイ５０６は、高精細化した場合でもＸ線受光効率が良いものとなる。
【００４４】
なお、シンチレータアレイはＸ線用に限るものではなく、それ以外の放射線例えばγ線用のシンチレータアレイとしてもよい。そのようなシンチレータアレイを光検出アレイと組み合わせることにより、例えばγ線用の放射線検出器を構成することができる。
【００４５】
接着層７００は、図１７に示すように、中間層７０２を有するものとしても良い。中間層７０２はエッチングし易い材料で構成される。この中間層７０２をエッチングで除去し、その跡に隔壁材を充填することにより、図１８に示すように、複数のシンチレータ素子５６０の隣り合うもの同士が隔壁５６２と接着層７００で仕切られたシンチレータアレイ５０６’が得られる。このようなシンチレータアレイ５０６’では、中間層７０２の厚みを調節することにより、隔壁５６２の厚みをさまざまに調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図３】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図４】Ｘ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。
【図５】Ｘ線検出装置の部分的構成を示す図である。
【図６】光検出器の断面を示す図である。
【図７】光検出器の断面を示す図である。
【図８】シンチレータアレイの部分的構成を示す図である。
【図９】シンチレータアレイの製造工程を示す図である。
【図１０】工程８０１の詳細な過程を示すである。
【図１１】工程８０１の詳細な過程を示すである。
【図１２】工程８０１の詳細な過程を示すである。
【図１３】工程８０１の詳細な過程を示すである。
【図１４】製造過程におけるシンチレータアレイの部分的構成を示す図である。
【図１５】製造過程におけるシンチレータアレイの部分的構成を示す図である。
【図１６】製造過程におけるシンチレータアレイの部分的構成を示す図である。
【図１７】製造過程におけるシンチレータアレイの部分的構成を示す図である。
【図１８】シンチレータアレイの部分的構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ： 被検体
１００ ： ガントリ
１１０ ：Ｘ線照射・検出装置
１３０ ： Ｘ線管
１３２ ： 焦点
１３４ ： Ｘ線
１５０ ： Ｘ線検出器
１５２ ： Ｘ線入射面
１５４ ： 検出セル
２００ ： テーブル
２０２ ： 天板
２０４ ： クレードル
２０６ ： 支柱
２０８ ： ベース
３００ ： オペレータコンソール
５０２ ： 支持板
５０４ ： 光検出アレイ
５０６ ： シンチレータアレイ
５４２ ： フォトダイオード
５６０ ： シンチレータ素子
５６２ ： 隔壁
６００ ： シンチレータ板
７００ ： 接着層
７０２ ： 中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008145335.tif 000014
【図１３】
2008145335.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2008145335.tif 000017
【図１６】
2008145335.tif 000018
【図１７】
2008145335.tif 000019
【図１８】
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