(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンマ線又はＸ線放射線を検出するための検出デバイスであって、前記検出デバイスは、
放射線を照射されると光を発生させるセラミック材料で形成されたセラミックシンチレータであって、層のスタックを含み、前記層のスタックは、いずれもガーネット構造を有する第１の層及び第２の層を備え、前記第１の層及び前記第２の層は、ｉ）異なる組成、ｉｉ）異なるドーパント、ｉｉｉ）異なるドーパント濃度のうちの少なくとも１つを有し、前記第１の層は、前記放射線を照射されると、第１の放射光を発生させ、前記第２の層は、前記放射線を照射されると、第２の放射光を発生させ、前記第１の放射光と前記第２の放射光とは異なる、セラミックシンチレータと、
前記第１の放射光に依存した第１の検出値、及び前記第２の放射光に依存した第２の検出値を生成する検出器と、
を備え、
前記第１の層及び前記第２の層がいずれもセラミック材料で形成された同じ部材内に形成され、
前記第１の層が前記第２の層に隣接する、検出デバイス。
【請求項２】
前記第１の層及び前記第２の層がいずれも同じ組成から形成され、異なるドーパント及び／又は異なるドーパント濃度を有する、請求項１に記載の検出デバイス。
【請求項３】
前記組成が組成群Ｘ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２から選択され、Ｘは、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから成る群から選択される元素であり、前記ドーパントは、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム又はイッテルビウムから成る群から選択される、請求項２に記載の検出デバイス。
【請求項４】
前記層のスタックの前記層が、前記層と垂直な方向に、ドーパントの濃度が層ごとに単調増加するようになっている、請求項１に記載の検出デバイス。
【請求項５】
前記セラミックシンチレータが、ガンマ線又はＸ線放射線を受光するための放射線受光面を備え、前記放射線受光面は前記層のスタックの各層と実質的に平行である、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出デバイス。
【請求項６】
前記第１の放射光及び前記第２の放射光は、波長又は減衰時間のうちの少なくとも一方が異なる、請求項１に記載の検出デバイス。
【請求項７】
前記検出器が、前記第１の放射光に依存した前記第１の検出値を生成する第１の検出ユニットと、前記第２の放射光に依存した前記第２の検出値を生成する第２の検出ユニットとを備え、ａ）前記第１の検出ユニットは前記セラミックシンチレータと前記第２の検出ユニットとの間に配置され、前記第１の検出ユニットは前記第２の放射光に対して少なくとも部分的に透過性であるか、又はｂ）前記第１の検出ユニット及び前記第２の検出ユニットはいずれも、前記セラミックシンチレータの側面上に互いに隣り合って配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出デバイス。
【請求項８】
前記検出器が、前記第１の放射光及び前記第２の放射光をそれらの波長及び／又はそれらの減衰時間に依存して互いに弁別する、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出デバイス。
【請求項９】
オブジェクトを撮像するための撮像システムであって、前記撮像システムは、
前記オブジェクトからの放射線を検出するための請求項１に記載の検出デバイスであって、第１の検出値及び第２の検出値を生成する、検出デバイスと、
前記第１の検出値及び前記第２の検出値に基づいて前記オブジェクトの画像を再構築するための再構築ユニットと、
を備える、撮像システム。
【請求項１０】
ガンマ線又はＸ線放射線を照射されると光を発生させるセラミック材料で形成されたセラミックシンチレータを製造するための製造方法であって、前記セラミックシンチレータは層のスタックを含み、前記層のスタックは、いずれもガーネット構造を有する第１の層及び第２の層を備え、前記第１の層及び前記第２の層は、ｉ）異なる組成、ｉｉ）異なるドーパント、ｉｉｉ）異なるドーパント濃度のうちの少なくとも１つを有し、前記第１の層は、前記放射線を照射されると、第１の放射光を発生させ、前記第２の層は、前記放射線を照射されると、第２の放射光を発生させ、前記第１の放射光と前記第２の放射光とは異なり、
前記第１の層及び前記第２の層がいずれもセラミック材料で形成された同じ部材内に形成され、
前記第１の層が前記第２の層に隣接し、
前記製造方法は、
異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を層状に提供するステップと、
前記層状に提供されたセラミック化合物を焼結するステップと、
を含む、製造方法。
【請求項１１】
前記第１の層及び前記第２の層がいずれも同じ組成から形成され、異なるドーパント及び／又は異なるドーパント濃度を有する、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記組成が組成群Ｘ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２から選択され、Ｘは、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから成る群から選択される元素であり、前記ドーパントは、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム又はイッテルビウムから成る群から選択される、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記層のスタックの前記層が、前記層と垂直な方向に、ドーパントの濃度が層ごとに単調増加するようになっている、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の放射光及び前記第２の放射光は、波長又は減衰時間のうちの少なくとも一方が異なる、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記セラミック化合物を前記層状に提供するステップが、ａ）前記セラミック化合物を鋳型内に層状に提供するステップ、ｂ）テープ成形によって、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する前記セラミック化合物のテープを作製し、前記作製されたテープを、テープスタックを提供するために積層するステップ、ｃ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する前記セラミック化合物を含む感光性ペーストの異なる層を印刷し、前記異なる層に照射するステップ、並びに／或いはｄ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する前記セラミック化合物を含む懸濁液の異なる層を基板上に印刷するステップを含む、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１６】
ガンマ線又はＸ線放射線を照射されると光を発生させるセラミック材料で形成されたセラミックシンチレータを製造するための製造装置であって、前記セラミックシンチレータは層のスタックを含み、前記層のスタックは、いずれもガーネット構造を有する第１の層及び第２の層を備え、前記第１の層及び前記第２の層は、ｉ）異なる組成、ｉｉ）異なるドーパント、ｉｉｉ）異なるドーパント濃度のうちの少なくとも１つを有し、前記第１の層は、前記放射線を照射されると、第１の放射光を発生させ、前記第２の層は、前記放射線を照射されると、第２の放射光を発生させ、前記第１の放射光と前記第２の放射光とは異なり、
前記第１の層及び前記第２の層がいずれもセラミック材料で形成された同じ部材内に形成され、
前記第１の層が前記第２の層に隣接し、
前記製造装置は、
異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を備える層を提供するための層提供ユニットと、
前記層を焼結するための焼結ユニットと、
を備え、
前記セラミック化合物を層状に提供することが、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する前記セラミック化合物を含む感光性ペーストの異なる層を印刷し、前記異なる層に照射すること、並びに／或いはｄ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する前記セラミック化合物を含む懸濁液の異なる層を基板上に印刷することを含む、製造装置。
【請求項１７】
前記第１の層及び前記第２の層がいずれも同じ組成から形成され、異なるドーパント及び／又は異なるドーパント濃度を有する、請求項１６に記載の製造装置。
【請求項１８】
前記組成が組成群Ｘ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２から選択され、Ｘは、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから成る群から選択される元素であり、前記ドーパントは、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム又はイッテルビウムから成る群から選択される、請求項１７に記載の製造装置。
【請求項１９】
前記層のスタックの前記層が、前記層と垂直な方向に、ドーパントの濃度が層ごとに単調増加するようになっている、請求項１６に記載の製造装置。
【請求項２０】
請求項１６に記載の製造装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、前記製造装置を制御するコンピュータ上で実行されると、前記製造装置に、請求項１０に記載の製造方法のステップを実施させるためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を照射されると光を発生させるセラミック材料に関する。本発明は更に、放射線を検出するための検出デバイス、及びセラミック材料を備えるレーザに関する。更に、本発明は、検出デバイスを備える、オブジェクトを撮像するための撮像システム、並びにセラミック材料を製造するための製造方法及び製造装置に関する。本発明はまた、製造装置を制御するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック材料は、例えば、Ｘ線を検出するためのコンピュータ断層撮影（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＣＴ）システムの検出デバイス内のセラミックシンチレータとして用いられ得る。しかし、セラミックシンチレータは概して、エネルギー依存性のシンチレーション光を提供せず、そのために、セラミックシンチレータをスペクトルＣＴシステムのための検出デバイスで用いることを困難にしている。更に、レーザはセラミック材料をセラミック利得媒体として含み得る。しかし、レーザのポンプ光はセラミック利得媒体内で空間的に非常に不均質に分布する場合があり、これはセラミック利得媒体内に高温度勾配を生じさせ、それゆえ、熱機械的応力ピークを生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述の欠点のうちの少なくとも１つを緩和することを可能にする、放射線を照射されると光を発生させるセラミック材料を提供することである。本発明の更なる目的は、セラミック材料を備える、放射線及びレーザを検出するための検出デバイスを提供すること、並びにこの検出デバイスを備える、オブジェクトを撮像するための撮像システムを提供することである。更に、本発明の目的は、セラミック材料を製造するための製造方法及び製造装置を提供すること、並びに製造装置を制御するためのコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様では、放射線を照射されると光を発生させるセラミック材料であって、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する層のスタックを含む、セラミック材料が提示される。
【０００５】
セラミック材料は、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する層のスタックを含むため、セラミック材料は、放射線を照射されると光を発生させるように適合させることができ、それによって上述の欠点のうちの少なくとも１つを緩和することができる。例えば、層のスタックが、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する第１の層及び第２の層を備え、第１の層は、放射線を照射されると、第１の放射線を発生させるように適合され、第２の層は、放射線を照射されると、第２の放射線を発生させるように適合され、第１の放射線と第２の放射線とは異なっており、第１の放射線及び第２の放射線を互いに弁別することによって、放射線が第１の層内で発生したのか、それとも第２の層内で発生したのかを判定することができる。これは、例えば、第１の層及び第２の層を有するセラミック材料が検出デバイスのシンチレータ材料として用いられる、スペクトルＣＴシステムにおいて、第１の層によって形成され得る、セラミックシンチレータ材料の上部から発出した放射線と、第２の層によって形成され得る、セラミックシンチレータ材料の下部からの放射線とを互いに弁別するために利用することができる。シンチレータ材料は、その上部が下部よりもスペクトルＣＴシステムのＸ線源の近くにあるように配置されていてもよい。セラミックシンチレータ材料はまた、他の放射線、特に、ガンマ放射線のような他の電離放射線を照射されると、放射線を発生させるように適合されてもよい。
【０００６】
一実施形態では第１の層及び第２の層はいずれも、同じ、即ち、単一のセラミック材料部内に形成される。換言すれば、セラミック構造が第１の層と第２の層との間で連続的に延在する。本明細書において説明されているセラミック製造プロセスはこのような製造プロセスに適している。有利には、層を同じ材料部内に作製することによって、さもなければ、当接又は接着したシンチレータ材料の別個の部片から形成された層間の界面における反射から生じる光損失が回避される。これによって、セラミック材料の光出力、ひいてはセラミック材料を含む検出器の感度が改善される。後述されるように、別の実施形態では、セラミック材料はガーネット構造を有してもよい。それゆえ、この実施形態では、ガーネット構造が第１の層と第２の層との間で連続的に延在する。
【０００７】
一実施形態では、層のスタックの層が、層と垂直な方向に、ドーパントの濃度が層ごとに単調増加するか、又は単調減少するようになっている。このようなセラミック材料は、レーザ内のセラミック利得媒体として用いることができ、ポンプ光源及びセラミック利得媒体は、セラミック利得媒体の層のスタック内のドーパント濃度がポンプ光源までの距離の増加とともに層ごとに単調増加するように配置されてもよい。もし、セラミック利得媒体が一様なドーパント分布を有していれば、セラミック利得媒体内のポンプ光分布は指数関数的減衰を有するであろう。これは、高温度勾配、ひいては、熱機械的応力ピークを誘起し得る。これは最大入射ポンプパワーを制限するであろう。しかし、単調増加するドーパント濃度は、ロッド状のセラミック利得媒体の前後軸に沿ったドーパント濃度の前後方向勾配構造を形成し得、これらの問題を最小限に抑えることができる。
【０００８】
セラミック材料は、特に、ガーネットを含んでもよい。例えば、セラミック材料は、Ｐｒ３＋をドープされた酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）、Ｅｕ３＋をドープされたイットリウム・ガドリニウム・ガーネット、ルテチウム・ガドリニウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＧＧＡＧ）、ガドリニウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（ＧＧＡＧ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬｕＡＧ）、ルテチウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（ＬｕＧＡＧ）、ガドリニウム・アルミニウム・ガーネット（ＧｄＡＧ）、ガドリニウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（ＧｄＧＡＧ）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム・テルビウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＴＡＧ）、イットリウム・ガドリニウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＧＡＧ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット（ＴｂＡＧ）、及びテルビウム・ガドリニウム・ガリウム・アルミニウム・ガーネット（ＴｂＧＧＡＧ）から成る群から選択される１つ以上の材料を含んでもよい。一実施形態では、セラミック材料はこれらのガーネットの組み合わせを含む。Ｐｒ３＋をドープされたＧＯＳ及び／又は（Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３：Ｅｕは、ＣＴシステムの検出デバイス内のシンチレータ材料として用いられ得る。ＬＧＧＡＧ、ＧＧＡＧ、ＹＴＡＧ及び／又はＹＧＡＧは、陽電子放射断層撮影（ｐｏｓｉｔｒｏｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＰＥＴ）システムの検出デバイスのシンチレータ材料として用いられ得る。ガーネットを用いる利点は、光収率が高いこと、光透過性セラミック材料の製作が容易であること、及びそれぞれの適用のために必要なパラメータに合わせた元素の正確な混合の調整が可能であることである。
【０００９】
本発明の更なる態様では、放射線を検出するための検出デバイスであって、請求項２に記載のセラミック材料を備えるセラミックシンチレータと、第１の放射線に依存した第１の検出値、及び第２の放射線に依存した第２の検出値を生成する検出器を備える、検出デバイスが提示される。このような検出デバイスは、セラミック材料の異なる部分内で発生した放射線の弁別を可能にする。これは、例えば、Ｘ線量子をスペクトル的に検出するためにスペクトルＣＴシステム内において、又は相互作用の深さ（ｄｅｐｔｈ−ｏｆ−ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ、ＤＯＩ）効果を解消するために且つＰＥＴ撮像システムの空間分解能を増大させるためにＰＥＴシステム内において用いることができる。
【００１０】
一実施形態では、検出器が、第１の放射線に依存した第１の検出値を生成する第１の検出ユニットと、第２の放射線に依存した第２の検出値を生成する第２の検出ユニットとを備え、ａ）第１の検出ユニットはセラミックシンチレータと第２の検出ユニットとの間に配置され、第１の検出ユニットは第２の放射線に対して少なくとも部分的に透過性であるか、又はｂ）第１の検出ユニット及び第２の検出ユニットはいずれも、セラミックシンチレータの側面上に互いに隣り合って配置されている。第１の検出ユニットは、第１の放射線を検出するために用いられ、第２の検出ユニットは、第２の放射線を検出するために用いられるため、第１及び第２の検出ユニットは互いに実質的に独立して最適化されることができる。これは、第１の放射線及び第２の放射線を検出する精度の改善をもたらすことができる。
【００１１】
検出器は、第１の放射線及び第２の放射線をそれらの波長及び／又はそれらの減衰時間に依存して互いに弁別するように適合されてもよい。第１の放射線及び第２の放射線を波長及び／又は減衰時間に依存して互いに弁別することは、正確な弁別、ひいては、第１の放射線に依存した第１の検出値、及び第２の放射線に依存した第２の検出値を生成する精度の更なる改善を可能にする。
【００１２】
本発明の更なる態様では、オブジェクトを撮像するための撮像システムであって、ａ）請求項５に記載のオブジェクトからの放射線を検出するための検出デバイスであって、第１の検出値及び第２の検出値を生成する、検出デバイスと、ｂ）第１の検出値及び第２の検出値に基づいてオブジェクトの画像を再構築するための再構築ユニットと、を備える、撮像システムが提示される。撮像システムは、例えば、ＣＴシステム、ＰＥＴシステム、又は単一光子放射形コンピュータ断層撮影（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｈｏｔｏｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＳＰＥＣＴ）システムである。
【００１３】
本発明の更なる態様では、レーザであって、ａ）レーザ共振器と、ｂ）レーザ共振器内の誘導放出によって光を増幅するためのセラミック利得媒体であって、請求項１に記載のセラミック材料を備える、セラミック利得媒体と、ｃ）ポンプ光を用いることによってセラミック利得媒体をポンピングするためのポンプ光源と、を備える、レーザが提示される。選択的に、ポンプ光源及びセラミック利得媒体は、セラミック利得媒体がセラミック材料の層と垂直であるポンピング方向にポンピングされるように配置されている。更に、セラミック材料の層のスタックの異なる層は選択的に、異なるドーパント濃度を含み、ポンプ光源及びセラミック利得媒体は選択的に、セラミック利得媒体の層のスタック内のドーパント濃度がポンプ光源までの距離の増加とともに層ごとに単調増加するように配置されている。
【００１４】
本発明の更なる態様では、請求項１に記載のセラミック材料を製造するための製造方法であって、ａ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を層状に提供するステップと、ｂ）層状に提供されたセラミック化合物を焼結するステップと、を含む、製造方法が提示される。焼結製品は、格子欠陥を低減するために更にアニールされ、研削され、研磨されてもよい。これらのステップは、例えば、レーザのセラミックシンチレータ又はセラミック利得媒体として用いられ得る、高品質セラミック材料をもたらすことができる。好ましい実施形態では、セラミック化合物の層状の提供は、ａ）セラミック化合物を鋳型内に層状に提供すること、並びに／或いはｂ）テープ成形によって、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物のテープを作製し、作製されたテープを、テープスタックを提供するために積層すること、並びに／或いはｃ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を含む感光性ペーストの異なる層を印刷し、これらの異なる層に照射すること、並びに／或いはｄ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を含む懸濁液の異なる層を基板上に印刷することを含む。セラミック化合物を層状に提供するこれらのステップは、例えば、セラミックシンチレータとして、又はセラミック利得媒体として用いられ得る、更に改善されたセラミック材料をもたらすことができる。
【００１５】
本発明の更なる態様では、請求項１に記載のセラミック材料を製造するための製造装置であって、ａ）異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を含む層を提供するための層提供ユニットと、ｂ）層を焼結するための焼結ユニットと、を備える、製造装置が提示される。
【００１６】
本発明の更なる態様では、請求項１４に記載の製造装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、製造装置を制御するコンピュータ上で実行されると、製造装置に、請求項１２に記載の製造方法のステップを実施させるためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラムが提示される。
【００１７】
請求項１のセラミック材料、請求項５の放射線を検出するための検出デバイス、請求項８の撮像システム、請求項９のレーザ、請求項１２の製造方法、請求項１４の製造装置、及び請求項１５のコンピュータプログラムは、特に、従属請求項に記載の、同様及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態はまた、従属請求項又は上述の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであることができることを理解されたい。
【００１９】
本発明のこれら及び他の態様は、以下において説明される諸実施形態から明白であり、それらを参照して明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】オブジェクトを撮像するための撮像システムの一実施形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【図２】撮像システムの検出デバイスのセラミックシンチレータ及び検出器の一実施形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【図３】撮像システムの検出デバイスのセラミックシンチレータ及び検出器の更なる実施形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【図４】レーザの一実施形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【図５】レーザのセラミック利得媒体の一実施形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【図６】セラミック材料を製造するための製造方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【図７】セラミック材料を製造するための製造装置の一実施形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、オブジェクトを撮像するための撮像システム５０の一実施形態を概略的且つ例示的に示す。本実施形態では、撮像システム５０はスペクトルＣＴシステムである。スペクトルＣＴシステム５０は、ｚ方向と平行に延びる回転軸Ｒの周りに回転する能力を有するガントリ１を含む。本実施形態ではＸ線管である、放射線源２が、ガントリ１上に装着されている。放射線源２にはコリメータ３が設けられている。コリメータ３は、本実施形態では、放射線源２が発生させた放射線から円錐放射線ビーム４を形成する。放射線は、本実施形態では円筒形である検査区域５内の患者などのオブジェクト（図示されていない）を横切る。検査区域５を横切った後、放射線ビーム４は、２次元検出面を備える検出デバイス６に入射する。同様に、検出デバイス６もガントリ１上に装着されている。
【００２２】
スペクトルＣＴシステム５０は２つのモータ７、８を備える。ガントリ１は、モータ７によって、好ましくは一定であるが、調整可能な角速度で駆動され、モータ８は、台状の支持手段上に選択的に配置されている、オブジェクトを、回転軸Ｒ又はｚ軸の方向と平行に変位させるために提供されている。これらのモータ７、８は、制御ユニット９によって、例えば、放射線源２及びオブジェクトが螺旋方向に沿って互いに対して動かすように制御される。しかし、オブジェクトが動かされず、放射線源２のみが回転させられること、即ち、放射線源２が円形方向に沿ってオブジェクトに対して動くことも可能である。更に、別の実施形態では、コリメータ３は、別のビーム形状、特に、扇形ビームを形成するように適合させることができ、検出デバイス６は、他のビーム形状、特に、扇形ビームに対応する形状に作られた検出面を備えることができる。
【００２３】
放射線源２及びオブジェクトの相対運動の間に、検出デバイス６は、検出デバイス６の検出面に入射する放射線に依存した検出値を生成し、生成された検出値は、オブジェクトの画像を再構築するための再構築ユニット１０に提供される。再構築された画像はディスプレイ１２上に示されてもよい。ＣＴシステム５０は、放射線科医のようなユーザが、開始若しくは停止コマンドのようなコマンド、及び取得パラメータ若しくは再構築パラメータのようなパラメータをＣＴシステム５０に入力することを可能にするために、キーボード、コンピュータマウス、タッチパッドなどのような入力ユニット１１を更に備える。同様に、再構築ユニット１０、及びＣＴシステム５０の更なる構成要素も制御ユニット９によって制御されてよい。
【００２４】
検出デバイス６は、アレイ内に配置されたいくつかの検出要素、即ち、いくつかの検出ピクセルを備え、各検出要素は、図２に概略的且つ例示的に示されているように、セラミックシンチレータ１４及び検出器１９を備える。セラミックシンチレータ１４は、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有する第１の層１５及び第２の層１６を備える。第１の層１５は、Ｘ線を照射されると、第１の放射線１７を発生させるように適合され、第２の層１６は、Ｘ線を照射されると、第２の放射線１８を発生させるように適合され、第１の放射線１７及び第２の放射線１８は異なる波長を有する。
【００２５】
検出器１９は、第１の放射線１７に依存した第１の検出値を生成する第１の検出ユニット２０、及び第２の放射線１８に依存した第２の検出値を生成する第２の検出ユニット２１とを備える。第１の検出ユニット２０はセラミックシンチレータ１４と第２の検出ユニット２１との間に配置され、第１の検出ユニット２０は第２の放射線１８に対して透過性である。第１及び第２の検出ユニット２０、２１は選択的に有機フォトダイオードであり、それにより、検出デバイス６のそれぞれの検出要素は有機フォトダイオードの二重層を備え得る。上部の層は選択的にセラミックシンチレータ１４の直下にあり、第１の放射線１７の第１の波長範囲に対して感受性を有し、第２の放射線１８の第２の波長範囲に対しては透過性であり、下部のフォトダイオード層は第２の波長範囲に対して感受性を有する。
【００２６】
有機フォトダイオードは、入射光子を吸収することによって、移動可能な電荷（通例、電子−正孔対）を発生させることができる有機材料を有する少なくとも１つの領域又は層を備える。発生した電荷は、その後、好適な電圧が印加された電極によって検出されることができる。有機フォトダイオードの利点は、それらをコスト効率良く製作することができることである。更に、それらの吸収特性は、例えば、異なる有機材料の適当な混合を用いることによって、広く調整することができる。有機フォトダイオードは概して、入射光子を吸収し、それらを電気信号に変換するのに適し、及び／又はこのプロセスを正孔若しくは電子輸送材料又はドーパントとして支援することができる任意の有機材料を備え得る。一例として、有機光検出器は、以下のものから成る群から選択される少なくとも１つの有機材料を備え得る：
−  ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、
−  ＰＳＳ（ポリ（スチレンスルホン酸塩））、
−  Ｐ３ＨＴ（ポリ３−ヘキシルチオフェン）、
−  ＰＣＢＭ（６，６−フェニルＣ６１−酪酸メチルエステル）、
−  Ｃ６０、
−  ＺｎＰｃ（亜鉛フタロシアニン）、
−  ＭｅＯ−ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）−ベンジジン）、
−  ｐ−ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ビス（イナフチル（Ｉｎａｐｈｔｈｙｌ））−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）、
−  ＴＴＮ、
−  Ｆ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン）、
−  ＤＣＶ５Ｔ（ビス（２，２−ジシアノビニル）−キンクウチオフェン（ｑｕｉｎｑｕｗｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））、
−  上述の物質の誘導体又は変形体。
【００２７】
更なる適当な有機材料を、文献、例えば、Ｃｈ．Ｊ．Ｂｒａｂｅｃらによる論文「Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１１巻、１号、１５〜２６ページ（２００１）に見出すことができる。同文献は本明細書において参照により組み込まれている。
【００２８】
別の実施形態では、第１及び第２の検出ユニットは別の様態で配置されてもよい。例えば、図３に概略的且つ例示的に示されているように、検出器３０は、第１の放射線１７に依存した第１の検出値を生成する第１の検出ユニット３１と、第２の放射線１８に依存した第２の検出値を生成する第２の検出ユニット３２とを備えることができ、第１及び第２の検出ユニット３１、３２は、セラミックシンチレータ１４の同じ側面上に互いに隣り合って配置されている。第１の検出ユニット３１は選択的に、実質的に第１の放射線１７が通過することのみを可能にする、光学フィルタを備え、第２の検出ユニット２１は選択的に、実質的に第２の放射線１８が通過することのみを可能にする、更なる光学フィルタを備える。第１及び第２の検出ユニット３１、３２は選択的に、シリコンフォトダイオード及びシリコン光電子増倍管のようなフォトダイオードを備える。光学フィルタは、フォトダイオードの前に配置されてもよく、ロングウェーブパス（ｌｏｎｇ  ｗａｖｅ  ｐａｓｓ、ＬＷＰ）干渉フィルタ及びショートウェーブパス（ｓｈｏｒｔ  ｗａｖｅ  ｐａｓｓ、ＳＷＰ）干渉フィルタであってもよい。
【００２９】
それゆえ、検出デバイス６の検出要素又はピクセルごとに、異なる深さから放出された放出スペクトルを区別するために、異なるスペクトル感度を有するフォトダイオードのダブルアレイが設けられていてもよい。
【００３０】
セラミック材料１４の第１の層１５内では、より低エネルギーのＸ線量子が、セラミック材料１４の第２の層１６内では、より高エネルギーのＸ線量子が、それぞれの放射線を発生させる。それゆえ、第１の層１５内で発生した第１の放射線１７を指示する第１の検出値、及び第２の層１６内で発生した第２の放射線１８を指示する第２の検出値を、Ｘ線量子の異なるエネルギーを弁別するために用いることができる。再構築ユニット１０は選択的に、Ｅ．Ｒｏｅｓｓｌ及びＲ．Ｐｒｏｋｓａによる論文「Ｋ−ｅｄｇｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｘ−ｒａｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｂｉｎ  ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ」、Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｙ、５２（１５）巻、４６７９〜４６９６ページ（２００７）に開示されているスペクトル再構築アルゴリズムのような、知られたスペクトル再構築アルゴリズムを用いることによって、第１及び第２の検出値に基づいてスペクトルＣＴ画像を再構築するように適合される。同文献は本明細書において参照により組み込まれている。
【００３１】
図４は、レーザ共振器を形成する２つのミラー４３、４４と、レーザ共振器４３、４４内の誘導放出によって光を増幅するためのセラミック利得媒体４５と、ポンプ光４２を用いることによってセラミック利得媒体４５をポンピングするためのポンプ光源４１とを備えるエンドポンプ型レーザ４０を概略的且つ例示的に示す。発生したレーザ光は参照符号４６によって表されている。セラミック利得媒体４５は図５においてより詳細に例示的及び概略的に示される。
【００３２】
セラミック利得媒体４５は、２つの非ドープ部分４８、４９、及び異なるドーパント濃度を有する層の中間スタック４７を含む。本実施形態では、非ドープ部分４８、４９は純粋なイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）部分であり、層のスタック４７は、異なるネオジム濃度を有するＹＡＧ層によって形成されている。ＹＡＧ層は、例えば、３００μｍの厚さを各々有してもよいか、又はそれらは別の厚さを有してもよい。例えば、本実施形態では、層のスタック４７は７つのＹＡＧ層を含んでもよく、ネオジムの原子百分率は０．５から３．５まで増加してもよい。ポンプ光源４１及びセラミック利得媒体４５は、セラミック利得媒体４５がセラミック材料４５の層４７と垂直であるポンピング方向にポンピングされるように配置されている。更に、ポンプ光源４１及びセラミック利得媒体４５は、セラミック利得媒体４５の層のスタック４７内のドーパント濃度がポンプ光源４１までの距離の増加とともに層ごとに増加するように配置されている。全体のセラミック利得媒体４５は、セラミックロッドであってもよく、例えば、約１０ｍｍの長さを有してもよい。
【００３３】
ポンプ光源４１はレーザダイオードであってもよい。それは、７３０〜７６０ｎｍの波長範囲内、又は７９０〜８２０ｎｍの波長範囲内の波長を有するポンプ光を発生させるように適合されていてもよい。レーザ共振器のミラー４３、４４は、エンドポンプ型レーザのレーザ共振器内で一般的に用いられている、知られたミラーである。第１のミラー４３はポンプ光４２に対して透過性であり、レーザ光４６を反射し、第２のミラー４４は、レーザ光４６の一部をセラミック利得媒体４５から外へ結合するために、レーザ光４６を大部分は反射し、レーザ光４６に対して部分的に透過性である。
【００３４】
以下において、図６に示されるフローチャートを参照して、セラミック材料を製造するための製造方法の一実施形態が例示的に説明される。図７に、製造方法を実施するために用いられ得る、製造装置６０の一実施形態が概略的且つ例示的に示されている。
【００３５】
ステップ１０１において、層提供ユニット６１が、異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物を層状に提供し、ステップ１０２において、焼結ユニット６２が、層状に提供されたセラミック化合物を焼結する。図７では、焼結前の中間製品、即ち、未焼結体が参照符号６３によって表され、焼結後の層のスタックが参照符号６４によって表されている。本実施形態では、製造装置６０は、ステップ１０３において、層の焼結されたスタックをアニールするためのアニーリングユニット６５を更に備える。この結果、中間のアニールされた製品６６が得られる。アニールされた中間製品６６は、ステップ１０４において研削ユニット６７を用いることによって研削され、この結果、研削された中間製品６８が得られる。研削された中間製品６８は、次に、研磨ユニット６９によって研磨される。研磨されたセラミック材料は参照符号７０によって表されている。
【００３６】
異なる組成及び／又は異なるドーピングを有するセラミック化合物の層状の提供は、例えば、Ｘ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２並びに１つ又はいくつかの付活剤化合物を含み得る、原材料の異なる混合物を、セラミック材料の未焼結体をプレスするために用いられる鋳型内に加えることによって行うことができる。ここで、Ｘは、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから成る群から選択される元素である。１つ又はいくつかの付活剤化合物は、選択的に、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム又はイッテルビウム酸化物のような希土類酸化物である。特に、イットリウム・ガリウム・アルミニウム酸化物、並びにセリウム及び／又はテルビウム及び／又はプラセオジム酸化物のような１つ又はいくつかの希土類化合物を含む、異なる混合物が、セラミック材料の未焼結体をプレスするために用いられる鋳型内に加えられる。棒状の未焼結体であってもよい、結果として得られた未焼結体を、次に、例えば、多結晶ガーネット製品を形成するために、焼結することができる。焼結された材料を、次に、アニールし、研削し、研磨することができる。層状のドーピング又は組成の変化はまた、未焼結段階の本体を形成し得る追加式の製造技法を用いることによって達成することもできる。例えば、様々な組成及び／又はドーピング、並びに任意選択的に、様々な厚さの生テープを容易に製作することができる、テープ成形を用いることができる。テープを乾燥させ、その後、任意の所望の順序で一体に積層させることができる。結果として得られたスタックを、次に、プレスし、最終未焼結製品に切断することができ、最終未焼結製品を、最終的な発光性セラミック製品を得るために、焼成すること、即ち、焼結することができる。
【００３７】
更なる実施形態では、層は、セラミック材料を構築するための未焼結段階の粒子を包含する感光性ペーストを用いることによって提供されてもよく、このペーストの層を順次に露光させる。ペースト組成を変更することによって、セラミック材料の、はっきり画定された、深さに依存したドーピング、及び／又はセラミック材料の、深さに依存した母格子組成を得ることができる。未焼結段階の粒子は、選択的に、セラミック材料を構築するために用いられる、イットリウム・ガリウム・アルミニウム酸化物及び希土類酸化物又はその他の酸化物のような酸化物である。未焼結段階の粒子は、選択的に、感光性ペースト内に一様に分布している。ペーストは、例えば、紫外線光又は青色光を用いることによって、硬化させることができる。別の実施形態では、非感光性ペーストが用いられてもよく、この場合には、熱硬化が適用されてもよい。ペーストを高温で焼結すると、酸化物からガーネット構造が得られる。結果として得られたセラミックを、次に、セラミック材料を形成するために、アニールし、研削し、研磨する。
【００３８】
更なる実施形態では、セラミック化合物を層状に提供するために、インクジェット印刷が用いられてもよい。この場合には、セラミック化合物の未焼結段階の粒子を包含する懸濁液の液滴を基板上に所定のパターンで射出し、乾燥させる。懸濁液液滴の組成を変更することによって、必要とされるドーピング又は母格子組成プロファイルを得ることができる。結果として得られた未焼結体を、次に、焼結し、アニールし、研削し、研磨することができる。
【００３９】
これらの技術は全て、シンチレータセラミック又は利得媒体セラミックであってもよい、得られたセラミックの異なる深さにおけるドーパント濃度及び／又は母格子組成を明確に画定するための容易な手法を提供する。セラミック材料が、検出デバイスの検出ピクセルのアレイ、即ち、検出デバイスの検出要素のアレイを形成するために用いられるべきである場合には、単純なピックアンドプレース技法を用いてそれぞれのセラミックシンチレータを所望のアレイ内に配置することができる。
【００４０】
セラミックシンチレータは、それらの原価の低さ、形状の任意性、及び結晶として成長することが可能でない化合物を生成できる能力のゆえに、単結晶シンチレータよりも好ましい。セラミックシンチレータは、ＣＴシステム、又はＰＥＴシステム若しくはＳＰＥＣＴシステムのような他の撮像システムの検出デバイスで用いられてもよい。
【００４１】
製造方法及び製造装置は、異なる深さにおいて、母材料の異なるドーパント及び／又は異なるドーパント濃度及び／又は異なる組成、特に、母材料の異なる密度を有するセラミックシンチレータを製作するために用いることができる。例えば、製作されたセラミックシンチレータは、セラミックシンチレータの長手軸にわたる、即ち、例えば、ＣＴシステムのＸ線ビームの方向における、ガーネット組成の変化を含み、長手軸に沿った異なる位置において１種類のみの付活剤の異なる放出スペクトルを生じさせ得るであろう。これは、異なるスペクトル感度のフォトダイオードを有するフォトダイオード層を備え得る、スペクトル感受性の検出器を用いることによって、シンチレータ放出をその波長に基づいて弁別することを可能にし得る。それゆえ、検出デバイスは、放出された光に対して透過性であるセラミックシンチレータのアレイを備えることができ、それにより、異なる深さにおいて発生したそれぞれの光信号を、例えば、セラミックシンチレータの下方の二重層フォトダイオードアレイを用いて読み取ることができる。
【００４２】
図２及び図３を参照して説明された実施形態では、セラミックシンチレータは、異なる組成及び／又はドーピングを有する２つの層を有するのみであるが、他の実施形態では、セラミックシンチレータは、異なる組成及び／又はドーピングを有するより多くの層を備えることができる。それに対応して、検出器は、異なる層から来た放射線を弁別するために、それぞれのセラミックシンチレータに対応付けられた２つを超える検出ユニットを備えることができる。更に、上述の実施形態では、どの層からそれぞれの放射線が発出しているのかを判定するために、波長が用いられていたが、他の実施形態では、異なる種類の放射線を弁別するために、放射線の他の特性を用いることができる。例えば、セラミックシンチレータ内における異なる付活剤イオンの減衰時間の相違を用いることができる。このように、それぞれの信号への異なる寄与が、周波数領域でなく、時間によって検出される。単純なアルゴリズムを用いて、付活剤イオンの各々の寄与を解きほぐし、検出された総信号に対するシンチレータセグメントの各々の相対寄与を算出することができる。一例として、数個の隣接フレーム内で測定された信号を逆重畳積分し、異なる減衰時間定数を有するサブ信号へ分離することを用いて、上部及び下部の検出器層からの信号を分離することができる。
【００４３】
クレームされている発明の実施においては、図面、開示、及び添付の請求項の検討から、本開示の諸実施形態に対する他の変更が当業者によって理解され、実施されることが可能である。
【００４４】
請求項において、単語「〜を備える、〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。
【００４５】
単一のユニット又はデバイスが、請求項に記載されているいくつかの項目の機能を果たし得る。特定の方策は、相互に異なる従属請求項に記載されているという事実のみをもって、これらの方策の組み合わせを有利に用いることができないことが指示されるわけではない。
【００４６】
１つ又はいくつかのユニット又はデバイスによって遂行される、異なるドーピング及び／又は組成を有するセラミック化合物の層状の提供、焼結などのような操作は、任意の他の数のユニット又はデバイスによって遂行されることができる。製造方法に係る製造装置の制御、及びまた、撮像システムの制御、画像の再構築などのような他の操作は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実装されてもよい。
【００４７】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに、又はその一部として提供される、光学記憶媒体又は固体媒体などの、好適な媒体上に記憶され／配付されてもよいが、また、インターネット又はその他の有線若しくは無線電気通信システムを介するなど、他の形態で配付されてもよい。
【００４８】
請求項内の参照符号はいずれも、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
0006739423.tif 000002
【図２】
0006739423.tif 000003
【図３】
0006739423.tif 000004
【図４】
0006739423.tif 000005
【図５】
0006739423.tif 000006
【図６】
0006739423.tif 000007
【図７】
0006739423.tif 000008