(57)【要約】【課題】本発明の目的は、放射線検出器において、シンチレータの感度プロファイルをほぼ全域に渡って略均一化することにある。【解決手段】複数のチャンネルを備えた放射線検出器において、チャンネル各々は放射線を光に変換するための１つのシンチレータ１３と光を電荷に変換するための少なくとも１つのホトダイオード１７とから構成され、シンチレータ１３は配列された複数のシンチレータチップ１１から構成される。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャンネルを備えた放射線検出器において、前記チャンネル各々は放射線を光に変換するための１つのシンチレータと前記光を電荷に変換するための少なくとも１つのホトダイオードとから構成され、前記シンチレータは配列された複数のシンチレータチップから構成されることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記複数のシンチレータチップは互いにセパレータにより光学的に分離されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記チャンネル各々は１つのシンチレータと１つのホトダイオードとから構成されることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記チャンネル各々を構成するホトダイオードの数は、前記チャンネル各々を構成するシンチレータチップの数より少ないことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記チャンネル各々を構成するホトダイオードの数は、前記チャンネル各々を構成するシンチレータチップの数と同一であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記シンチレータは第１方向に沿って配列され、前記シンチレータを構成する複数のシンチレータチップは前記第１方向に略直交する第２方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記シンチレータは第１方向に沿って配列され、前記シンチレータを構成する複数のシンチレータチップは前記第１方向と前記第１方向に略直交する第２方向との２方向に沿って２次元状に配列されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線をシンチレータで光に変換し、その光をホトダイオードで電荷に変換する放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のチャンネルを備えた放射線検出器は、例えば、医療用Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置）に装備される。Ｘ線管球で発生されたＸ線は、被検体を透過して、放射線検出器に入射する。検出器は、入射するＸ線等の放射線の強度に応じて電荷を発生する複数のチャンネルを備えている。チャンネルとして一般的な構成としては、蛍光体（シンチレータ）でＸ線を光に変換し更にその光を光電変換素子（ホトダイオード）で電荷に変換する。
【０００３】
図８（ａ）にＸ線ＣＴ用のシングルスライス型の検出器のシンチレータアレイを示している。図８（ｂ）にはスライス方向の断面図を示している。１つのチャンネルは、１つのシンチレータ１と１つのホトダイオード３とから構成される。シンチレータ１は、インゴットから切り出された単一の塊で構成される。
【０００４】
図９には、シンチレータ１のＺ方向に関する感度プロファイルを示している。シンチレータ１の特性として、全域に渡って感度が均一ではない。具体的には、シンチレータ１の感度は、中央部分ではフラットであるが、両端部分では緩やかに低下する。シンチレータ１の両端部分は、その入射位置に依存して感度が変動するので、実用に適さない。そのためシンチレータ１の感度が略フラットな中央部分だけに限局して使用されている。実際には、シンチレータ１の中央部分だけにＸ線を照射するようにＸ線管球５からのＸ線をコリメータ７で薄く絞ることが行われている。
【０００５】
シンチレータの利用効率の悪さは、必要なスライス厚を得るためにそれ以上の大型のシンチレータを必要とする等の様々な弊害を生じさせる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４９１８０号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−０８８９６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、放射線検出器において、シンチレータの感度プロファイルをほぼ全域に渡って略均一化することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のチャンネルを備えた放射線検出器において、前記チャンネル各々は放射線を光に変換するための１つのシンチレータと前記光を電荷に変換するための少なくとも１つのホトダイオードとから構成され、前記シンチレータは配列された複数のシンチレータチップから構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施の形態に係る放射線検出器は、放射線を検出する機能を持った様々な分野の様々な装置に装備され得る。例えば、医用分野では、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置等に装備される。ここではＸ線ＣＴ装置に装備される放射線検出器を例に説明する。周知の通り、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管球と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプのＸ線ＣＴ装置に本発明に係る放射線検出器を装備可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。
【００１１】
図１はＸ線ＣＴ装置の全体図である。Ｘ線管球１３１は、放射線検出器１２７と共に図示しないリング状の回転フレームに取り付けられている。Ｘ線管球１３１のＸ線焦点と放射線検出器１２７の中心位置とが回転フレームの回転中心軸Ａを挟んで対向するように、Ｘ線管球１３１と放射線検出器１２７とは位置調整されている。一般的には、回転フレームの回転中心軸Ａに対して体軸が略一致するように被検体１３２がＸ線管球１３１と放射線検出器１２７との間に配置される。なお、ここでは、Ｘ線管球１３１のＸ線焦点と放射線検出器１２７の中心位置とを結ぶ線（撮影中心軸）と回転フレームの回転中心軸Ａとの交点を原点として、Ｚ軸は回転中心軸Ａと一致し、Ｙ軸は撮影中心軸と一致し、Ｘ軸はこれらＹＺの２軸に直交するように３次元の回転座標系を定義する。この座標系で、Ｚ軸の方向（Ｚ方向）はスライス方向、またＸ軸の方向（Ｘ方向）はチャンネル方向と一般的に称される。
【００１２】
Ｘ線管球１３１から放射されたＸ線はコリメータ１３３でＺ方向に関して薄く絞られ、被検体に照射される。放射線検出器１２７は被検体を透過したＸ線を検出する。放射線検出器１２７は、チャンネル方向に沿って配列された複数のチャンネルを有する。放射線検出器１２７から電気信号（電流信号）はチャンネル単位でデータ収集システム（ＤＡＳ）１３４に出力される。データ収集回路（ＤＡＳ）１３４は、放射線検出器１２７から出力された信号をチャンネル単位で増幅し、ディジタル信号に変換する。前処理装置１３５は、ＤＡＳ１３４から出力されるディジタル信号を補正する。記憶装置１３６は、前処理装置１３５で補正を受けたデータを記憶する。コントローラ１３８には、Ｘ線管球１３１へ電力を供給する高電圧発生装置１３９、回転フレームを回転させる回転駆動部１４０、データを再構成する再構成装置１３７、再構成装置１３７により再構成された画像を表示する表示装置１４１などが接続されている。
【００１３】
図２には、放射線検出器１２７のシンチレータの平面図を示している。放射線検出器１２７は、チャンネル方向に沿って一列に配列された複数のシンチレータ１３を有する。シンチレータ１３各々は、複数、図２では６枚のシンチレータチップ１１から構成される。各シンチレータ１３を構成する複数のシンチレータチップ１１は、複数のシンチレータ１３が配列されるチャンネル方向に対して略直交するスライス方向に沿って一列に配列されている。
【００１４】
なお、シンチレータチップ１１はシンチレータ１３より小さく、そのためインゴットから直接切り出すことは破損率が高くなる場合がある。そのため、まず、インゴットから、シンチレータチップ１１と同じ厚さで、且つシンチレータ１３と同じ又はそれより大きい適当な大きさでシンチレータプレートを切り出し、そのシンチレータプレートを、それとほぼ同等の硬度を有するガラス等のプレートに貼り付けることで補強し、その張り合わせた状態でシンチレータプレートをダイヤモンドカッター等によりシンチレータ１３より小さい複数のシンチレータチップ１１に分割する。
【００１５】
図３、図４に示すように、複数のシンチレータチップ１１は、例えば数μｍ乃至数十μｍ程度の厚さを有し、且つ遮光性を備えるセパレータ１５により、互いに光学的に分離されている。複数のシンチレータチップ１１を縦に例えば６枚、横にチャンネル数分並べ、シンチレータチップ１１の各間にセパレータ１５を挟み込み、エポキシタイプ接着剤又はＵＶ接着剤により板状に張り合わせる。なお、シンチレータチップ１１は光透過性を備えるので、速乾性で有利なＵＶ接着剤が好ましい。
【００１６】
複数のシンチレータチップ１１で構成されたシンチレータ１３各々の背面には、透明電極を備えたホトダイオード１７が張り合わされる。１つのホトダイオード１７と１つのシンチレータ１３とにより１つのチャンネルが構成され、換言すると１つのホトダイオード１７と複数のシンチレータチップ１１とにより１つのチャンネルが構成される。
【００１７】
図５には、シンチレータ１３のＺ方向（スライス方向）に関する感度プロファイルを示している。シンチレータチップ１１各々は、従来技術でも述べたように、全域に渡って感度が均一ではない。シンチレータチップ１１の感度は、それぞれの中央部分ではほぼフラットであるが、両端部分では緩やかに低下する。感度プロファイルをシンチレータ１３の全体に関してみると、シンチレータ１３の感度プロファイルは、小さな複数のシンチレータチップ１１の感度プロファイルの合成により得られる。
【００１８】
シンチレータ１３の感度プロファイルは、複数のシンチレータチップ１１の感度プロファイルの合成により得られるので、従来のようにシンチレータが単一板で構成されるのに比べて、シンチレータ１３全体でみた場合、その両端部分での感度の極端な低下は改善され、感度プロファイルが矩形形状に近似し、それによりシンチレータ１３の感度がほぼ均一な範囲が拡大する。従って、従来に比べて、同サイズのシンチレータ１３であっても、その実用域を拡大することができる。換言すると、必要とされる実用域を、従来よりも小さなサイズのシンチレータ１３で実現することができる。
【００１９】
また、シンチレータ材料の感度特性には多少のばらつきがあるが、この特性のばらつきは、複数のシンチレータチップ１１でシンチレータ１３を構成することにより、平均化され、従ってシンチレータ１３同士で比較した場合、従来のようにシンチレータを単一板で構成するのに比べて、感度特性のばらつきは軽減され得る。これはシンチレータ１３の歩留まりの向上にもつながる。さらに従来では感度プロファイルの不均一性、及びその不均一性やインゴットからの切り出し時の欠損等による歩留まりの悪さを原因として、より大きなシンチレータの製造が実際上困難であったが、複数のシンチレータチップ１１でシンチレータ１３を構成することにより、より大きなシンチレータの製造が実際上可能になる。
【００２０】
上述では、シンチレータ１３は、スライス方向に配列された複数のシンチレータチップ１１から構成されると説明した。しかし、図６に示すように、シンチレータ１３は、スライス方向とそれに略直交するチャンネル方向との２方向に関して２次元状に配列された複数のシンチレータチップ１１から構成されるものであってもよい。この場合、スライス方向だけでなく、チャンネル方向に関しても、感度の均一化を図ることが可能となる。
【００２１】
また、上述では、１つのチャンネルは、複数のシンチレータチップ１１と単一のホトダイオード１７とから構成されると説明した。しかし、図７に示すように、１つのチャンネルは、複数のシンチレータチップ１１と、複数のホトダイオード１７とから構成されるものであっても良い。１つのチャンネルを複数のホトダイオード１７とから構成することにより、シンチレータチップ１１の感度のばらつきを実質的に是正することができるのと同様に、ホトダイオード１７の光電変換に関する感度のばらつきを実質的に是正することができる。
【００２２】
図７（ａ）には、１つのチャンネルが、複数のシンチレータチップ１１と、それと同数のホトダイオード１７とから構成される例を示している。１チャンネルを構成する複数のホトダイオード１７は、電気的に連結されており、単一のホトダイオードと実質的に同等に１つのチャンネルとして機能する。また、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、１つのチャンネルが、複数のシンチレータチップ１１と、それより少ない数であって、２以上のホトダイオード１７とから構成されるようにしてもよい。
【００２３】
さらに、上述では、複数のシンチレータチップ１１と単一又は複数のホトダイオード１７とから構成されるチャンネルを複数チャンネル方向に一列に配列した例、つまりシングルスライスタイプの放射線検出器として説明したが、マルチスライスタイプの放射線検出器又は２次元アレイタイプの放射線検出器にも適用され得る。つまり、上述した複数のシンチレータチップ１１と単一又は複数のホトダイオード１７とから構成される複数のチャンネルを、チャンネル方向だけでなく、スライス方向にも配列するようにしてもよい。
【００２４】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、放射線検出器において、シンチレータの感度プロファイルをほぼ全域に渡って略均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による放射線検出器が装備されるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図。
【図２】図１の放射線検出器を構成する複数のシンチレータの配列を示す平面図。
【図３】図１の放射線検出器のＺ方向（スライス方向）に関する断面図。
【図４】図２の配列されたシンチレータの外観略図。
【図５】図２のシンチレータのＺ方向（スライス方向）に関する感度プロファイルを示す図。
【図６】図１の放射線検出器の他のシンチレータを示す平面図。
【図７】図１の放射線検出器の他の断面構造を示すＺ方向（スライス方向）に関する断面図。
【図８】従来の放射線検出器の配列されたシンチレータの平面図及び放射線検出器のＺ方向（スライス方向）に関する断面図。
【図９】従来のシンチレータのＺ方向（スライス方向）に関する感度プロファイルを示す図。
【符号の説明】
１１…シンチレータチップ、
１３…シンチレータ、
１５…セパレータ、
１７…ホトダイオード。
【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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