(57)【要約】  画像化システム（１００）は、放射線感受性検出器アレイ（１１０）を含む。当該検出器アレイは、少なくとも２つのシンチレータアレイ層（１１６）を含む。検出器アレイは更に、対応する少なくとも２つのフォトセンサアレイ層（１１４）を含む。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つが、少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に配置される。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つが、３０マイクロ未満の厚さを有する。
2015521283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像化システムであって、
少なくとも２つのシンチレータアレイ層と；
対応する少なくとも２つのフォトセンサアレイ層と；
を含む放射線感受性検出器アレイを備え、
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に配置され、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの前記少なくとも１つが、３０マイクロ未満の厚さを有する、画像化システム。
【請求項２】
前記フォトセンサアレイ層のうちの少なくとも２つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に配置される、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項３】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つにおいて、直接変換によって生成される電流は、シンチレータからの光によって生成される電流の０．１パーセント未満である、請求項１又は２のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項４】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、原子番号が３５未満の材料を含む、
請求項３に記載の画像化システム。
【請求項５】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、シリコン又はガリウムヒ素のうちの少なくとも一方を備える、請求項３又は４のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項６】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、フィルム上に取り付けられる薄型の半導体オン・インシュレータ・フォトダイオードアレイを含む、請求項５に記載の画像化システム。
【請求項７】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、フレキシブルなプラスチックシート上にプリントされた薄いフォトダイオードアレイを含む、請求項５に記載の画像化システム。
【請求項８】
前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層のうち、前記入射放射線に近い方の第１のシンチレータアレイ層は、第１の原子番号の第１の材料を含み、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層のうち、前記入射放射線から遠い方の第２のシンチレータアレイ層は、第２の原子番号の第２の材料を含み、前記第１の原子番号は、前記第２の原子番号より小さい、請求項１乃至７のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項９】
前記第１のシンチレータアレイ層は、添加型セレン化亜鉛又は添加型イットリウム−ガドリニウム−アルミニウム−ガーネットのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の画像化システム。
【請求項１０】
前記第２のシンチレータアレイ層は、ガドリニウム酸硫化物又はルテニウム−アルミニウム−ガーネットのうちの少なくとも１つを含む、請求項８又は９のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、個々のフォトダイオードを備え、当該システムは、
第１の読み出し電子装置と；
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つに結合される第１の電子回路と；
を更に備え、前記第１の電子回路は、前記個々のフォトダイオードの少なくともサブセットによって生成される電気信号を前記第１の読み出し電子装置にルーティングする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項１２】
第２の読み出し電子装置と；
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の第２の少なくとも１つに結合される第２の電子回路と；
を更に備え、前記第２の電子回路は、前記個々のフォトダイオードの第２のサブセットによって生成される電気信号を前記第２の読み出し電子装置にルーティングする、請求項１１に記載の画像化システム。
【請求項１３】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、個々のフォトダイオードを備え、当該システムは、
第１の読み出し電子装置と；
前記個々のフォトダイオードの少なくともサブセットによって生成される電気信号を、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つのフォトセンサアレイ層の１つ又は複数のエッジから、前記第１の読み出し電子装置へルーティングする電気相互接続と；
を更に備える、請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のための異なる読み出し電子装置であって、前記入射放射線の前記方向に沿ってスタックされる、異なる読み出し電子装置と；
前記異なる読み出し電子装置に対応する異なる放射線シールドであって、各放射線シールドが、対応する電子装置の上のスタック内にインターリーブされる、異なる放射線シールドと；
を更に備える、請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項１５】
画像化システムのマルチスペクトルの水平検出器アレイを用いて放射線を検出するステップであって、
前記検出器アレイが、少なくとも２つのシンチレータアレイ層と、対応する少なくとも２つのフォトセンサアレイ層とを含み、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に沿って配置され、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの前記少なくとも１つが、３０マイクロ未満の厚さを有する、ステップと；
前記検出器アレイを介して、前記検出された放射線を示す信号を生成するステップと；
前記信号を処理して１つ又は複数の画像を生成するステップと；
を含む、方法。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つのフォトセンサアレイ層が、該フォトセンサアレイ層へ入射する前記放射線のうちの０．１パーセント未満を直接変換電流へ変換する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、原子番号が３５未満の材料を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つのフォトセンサアレイ層の個々のフォトダイオードによって生成される信号を、フレキシブルな電子回路を使用して読み出し電子装置へルーティングするステップ
を更に含む、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つのフォトセンサアレイ層の個々のフォトダイオードによって生成される信号を、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つのフォトセンサアレイ層の少なくとも１つのエッジから、電気相互接続を使用して読み出し電子装置へルーティングするステップ
を更に含む、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記信号を、前記入射放射線の方向に沿って相互に配置される、前記読み出し電子装置の少なくとも２つの集積回路へルーティングするステップ
を更に含む、請求項１８又は１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記信号を、前記入射放射線と反対の方向に沿って相互に配置される、前記読み出し電子装置の少なくとも２つの集積回路へルーティングするステップ
を更に含む、請求項１８又は１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記信号を、放射線硬化性構成要素を含む読み出し電子装置へルーティングするステップ
を更に含む、請求項１８乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層及び対応する前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層をトラバースする放射線を、前記読み出し電子装置と前記入射放射線との間に配置された放射線シールドを用いて遮断するステップ
を更に備える、請求項１８乃至２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
放射線感受性検出器アレイであって：
少なくとも２つのシンチレータアレイ層と；
対応する少なくとも２つのフォトセンサアレイ層と；
を備え、
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に沿って配置され、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの前記少なくとも１つが、３０マイクロ未満の厚さを有する、放射線感受性検出器アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の説明は、一般に、多層型ＣＴ検出器アレイに関し、より具体的には、少なくとも２つのシンチレータアレイ層（scintillator  array  layer）間に配置される少なくとも１つの薄型フォトセンサアレイ層（thin  photosensor  array  layer）を有する多層型水平（multi-layer  horizontal）ＣＴ検出器アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なＣＴスキャナは、周囲を回転して検査部をトラバースする放射線を放出する放射源と、検査部をトラバースする放射線を検出する放射線感受性検出器アレイとを含む。検出器アレイは、フォトセンサアレイに結合されるシンチレータアレイに含まれている。シンチレータアレイが、放射線を受け取って光に変換し、フォトセンサアレイは、光を受け取ってこれを示す電気信号を生成する。信号を再構築して、体積画像データを生成することができる。
【０００３】
デュアルエネルギ（２層構造としても知られる）検出器アレイは、シンチレータ／フォトセンサアレイの２つの対を含む。一般に、シンチレータ／光アレイの対のうちの一方が、主に低エネルギの放射線を検出し、シンチレータ／フォトセンサアレイの対の他方の対は、主に高エネルギの放射線を検出する。「水平」の構成では、フォトセンサアレイは、入射放射線（incoming  radiation）の方向に対して直角の横軸方向に伸びる。「垂直」の構成では、フォトセンサアレイは、入射放射線の方向に伸びる。
【０００４】
米国特許第７，９６８，８５３号明細書（特許文献１）は、垂直２層構造の検出器を説明している。この検出器は、ｚ軸に沿って伸び、横軸方向に沿って配置される複数のモジュールを含む。各モジュールは、フォトダイオードアレイストライプに取り付けられる２本のシンチレータの列を含む。１本目は、低いＺの材料を有し、入射放射線により近くなるよう第１のフォトダイオードアレイ列に関連してストライプ上に配置される。２本目は、より高いＺの材料を有し、入射放射線から遠くなるよう第２のフォトダイオードアレイ列に関連して配置される。
【０００５】
これらのストライプのいくつかは、モジュールの基板に上手く取り付けられて、基板の反対側にある読み出し電子装置（readout  electronics）に上手く結合される。残念なことに、ストライプの構造及び単一のモジュールは、退屈で時間のかかる様々なオペレーションを必要とする。「水平」のジオメトリは、２つの２次元シンチレータアレイのみを使用し、この２つの２次元シンチレータアレイは、それぞれ、２つの２次元フォトダイオードアレイに結合される。したがって、水平検出器の構造は、垂直検出器の構造よりも必要なオペレーションが少なく、コストが少なく、より正確である。
【０００６】
しかしながら、「水平」ジオメトリでは、２次元のフォトダイオードアレイの一方又は双方が、約５０％のｘ線のビーム光束を浴び、その一部を吸収する。残念ながら、吸収された光束は、直接変換電流を生じる直接変換を受けることがあり、この変換は、直接変換ノイズを測定データに導入することがある。これは、画像品質の低下、例えばスペクトルの解像度の低下につながる可能がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７，９６８，８５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書で説明される態様は、上記の問題及び／又は他の問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様において、画像化システムは、放射線感受性検出器アレイを含む。当該検出器アレイは、少なくとも２つのシンチレータアレイ層を含む。検出器アレイは更に、少なくとも２つの対応するフォトセンサアレイ層を含む。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に配置される。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つは、３０マイクロ未満の厚さを有する。
【００１０】
別の態様において、方法は、画像化システムのマルチスペクトル水平検出器アレイを用いて放射線を検出するステップと、検出器アレイを介して、検出された放射線を示す信号を生成するステップと、該信号を処理して１つ又は複数の画像を生成するステップとを含む。検出器アレイは、少なくとも２つのシンチレータアレイ層と、少なくとも２つの対応するフォトセンサアレイ層とを含む。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つは、３０マイクロ未満の厚さを有する。
【００１１】
別の態様において、放射線感受性検出器アレイは、少なくとも２つのシンチレータアレイ層と、少なくとも２つの対応するフォトセンサアレイ層とを含む。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線に沿った方向に配置される。少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つは、３０マイクロ未満の厚さを有する。
【００１２】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の編成、並びに様々なステップ及びステップの編成の形式をとることがある。図面は、単に好ましい実施形態を例示する目的のためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】マルチスペクトル画像化検出器を含む、例示の画像化システムを概略的に示す図である。
【図２】シンチレータ／フォトセンサの対が同じ空間方向に配置されるマルチスペクトル画像化検出器の例を示す図である。
【図３】シンチレータ／フォトセンサの対が反対の空間方向に配置されるマルチスペクトル画像化検出器の例を示す図である。
【図４】マルチスペクトル画像化検出器と関連して電気信号をルーティングするための代替的なアプローチを概略的に示す図である。
【図５】マルチスペクトル画像化検出器と関連して電気信号をルーティングするための別の代替的なアプローチを概略的に示す図である。
【図６】読み出し電子装置を取り付けるための代替的なアプローチを概略的に示す図である。
【図７】マルチスペクトル画像化検出器を使用する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に図１を参照すると、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナのような画像化システム１００が図示されている。画像化システム１００は、一般に固定のガントリ１０２と、該固定のガントリ１０２によって回転可能にサポートされる回転ガントリ１０４とを含む。回転ガントリ１０４は、検査部１０６の周囲を縦方向すなわちｚ軸の周りに回転する。ｘ線チューブのような放射源１０８は、回転ガントリ１０４によって支えられ、回転ガントリ１０４とともに回転し、検査部１０６をトラバースする放射線（例えばｘ線光子）を放出する。
【００１５】
放射線感受性検出器アレイ１１０は、回転ガントリ１０４に装着されて、放射源１０８の真向かいにあり、検査部１０６の反対の角度の弧（angular  arc）に対する。図示される検出器アレイ１１０は、多層型水平検出器アレイ１１０であり、Ｎ個のシンチレータアレイ層１１６（Ｎは１より大きい整数である）と、Ｍ個のフォトセンサアレイ層１１４（Ｍは１より大きい整数である）と、読み出し電子装置１１８とを有する。以下で更に説明されるように、一例において、フォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つは、シンチレータアレイ層１１６の少なくとも２つの間に配置される。
【００１６】
図示される実施形態において、フォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つは、以下のｘ線減衰特性を有する：入射するほぼ全てのｘ線光子は、フォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つをトラバースし、直接変換により所定の閾値より多くの直接変換電流を生成するフォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つとは対話しないことになる。例えば所定の閾値は、１０パーセント未満、５パーセント未満、１パーセント未満、０．５パーセント未満及び／又は別のパーセントとすることができる。
【００１７】
フォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つの例は、薄い材料の層であり、例えば３０マイクロ（３０μ）又はそれ未満の薄さのレイヤである。フォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つの別の例は、低原子番号（Ｚ）の材料の層であり、Ｚは３５以下である。フォトセンサアレイ層１１４の少なくとも１つの別の例は、有機フォトセンサの層であり、これらは非常に低いＺを有し、これに応じてｘ線の吸収性が低い。そのようなフォトセンサアレイ層は、例えばより大きな表面積を有するために、垂直検出器アレイと比べて、より高い検出量子効率（ＤＱＥ：detection  quantum  efficiency）を有することがあり、これは、より低い線量スキャン及び／又は向上した画像品質を可能にする。
【００１８】
ｘ線光子を検出したことに応答して、放射線感受性検出器アレイ１１０は、検出された放射線を示す信号を生成する。読み出し電子装置１１８は、信号を処理して処理された信号を出力する。異なるフォトセンサアレイ層によって出力される信号を処理することにより、スペクトル情報を取得することができ、同じ光線経路に対応する異なるフォトセンサアレイ層の出力信号を合計することにより、従来の（スペクトル以外の）情報を取得することができる。
【００１９】
再構築器１２０は、スペクトル又は従来の再構築アルゴリズムを使用して信号を再構築し、体積画像データを生成する。１つ又は複数のスペクトルあるいは従来の画像を、体積画像データから生成することができる。カウチのような対象サポート１２２は、検査部１０６内において物体又は対象物を支える。サポート１２２は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って回転ガントリ１０４の回転と協調して動くことが可能であり、らせん形や軸状又は他の所望のスキャンの軌跡を容易にすることができる。
【００２０】
汎用コンピューティングデバイスは、オペレータコンソール１２４として機能し、当該オペレータコンソール１２４は、ディスプレイ及び／又はプリンタのように人間が読取可能な出力デバイスと、キーボード及び／又はマウスのような入力デバイスとを含む。コンソール１２４は、例えばオペレータがスペクトル又は従来のスキャンプロトコル、スペクトル及び／又は従来の再構築アルゴリズムを選択して、スキャンを開始すること等を可能にすることにより、オペレータがシステム１００のオペレーションを制御するのを可能にする。
【００２１】
図２は、検出器アレイ１１０の一部の例を図示している。明確性及び説明の目的で、Ｎ＝Ｍ＝２とする。この例では、フォトセンサアレイ層１１４の双方が、２つのシンチレータアレイ層１１６の間に配置されている。
【００２２】
第１のシンチレータアレイ層１１６１は、第１のシンチレータディクセル（dixel）２０２１（シンチレータピクセルとも呼ばれる）の２次元（２Ｄ）アレイを含む（図２ではｚ軸に沿った次元は見えない）。第１のシンチレータディクセル２０２１は、チタン添加セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ：Ｔｉ）、セリウム添加イットリウム−ガドリニウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＧＡＧ：Ｃｅ）及び／又は低エネルギの「ソフト」ｘ線光子を吸収して、このｘ線光子を示す光を放出する他の材料のような低原子番号Ｚ材料を含む。
【００２３】
第１のフォトセンサアレイ層１１４１は、オプションの第１の基板２０８１上に取り付けられる第１のフォトダイオード２０６１の２次元（２Ｄ）アレイを含む（図２ではｚ軸に沿った次元は見えない）。第１の基板２０８１が省略される構成では、第１のフォトダイオード２０６１の２次元（２Ｄ）アレイが、以下で詳述される第１の回路２０１１上に直接取り付けられてもよい。適切な材料の例は、第１のフォトセンサアレイ層１１４１へ入射する放射線からの直接変換電流が、シンチレータから放出された光によりフォトセンサ層において生成される信号電流のわずか０．１％に過ぎないものである。そのような材料は、３０マイクロ（３０μｍ）又はそれ未満の厚さを有するか、及び／又は有機材料若しくはＺ＜３５の材料を含み得る。
【００２４】
例として、一例において、第１のフォトセンサアレイ１１４１は、プラスチック又はポリイミド（ＰＩ）シートのようなフィルムに直接取り付けられるシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素(ＧａＡｓ)等のダイオードを用いる薄型の半導体オン・インシュレータ（ＳＯＩ：semiconductor-on-insulator）フォトダイオードアレイである。別の実施形態において、第１のフォトセンサアレイ層１１４１は、フレキシブルなプラスチックシート上にプリントされる薄いフォトダイオードアレイ（例えば（ニ）セレン化銅インシジウムガリリウム（ＣＩＧＳ）又は有機)である。低Ｚ要素（例えばＨ、Ｃ６、Ｏ等）のみを用いる有機フォトダイオード（ＯＰＤ）は、低ｘ線吸収の１μほどの厚さの可能性がある。
【００２５】
第１のシンチレータアレイ層１１６１及び第１のフォトセンサアレイ層１１４１は一緒に、第１のフォトダイオード２０６１のうちの対応するフォトダイオードに光学的に結合される各第１のシンチレータディクセル２０２１に結合される。第１のシンチレータディクセル２０２１の各々は、第１の反射材２０４１により６面のうちの５面が覆われ、第１の反射材２０４１は、第１のフォトダイオード２０６１から離れてトラバースする光を、第１のフォトダイオード２０６１へとリダイレクトする。
【００２６】
第１の回路２１０１は、第１の面２１１１及び第２の面２１１２を含み、第１の面２１１１の一部は、電気的に第１のフォトダイオード２０６１に結合される。一例において、第１の回路２１０１は、薄いプラスチックのフレキシブルな回路であり、第１のフォトダイオード２０６１によって出力される信号は、個々の第１のフォトダイオード２０６１から第１のフォトセンサアレイ層１１４１の外にルーティングされる。
【００２７】
第１のシンチレータアレイ層１１６１、第１のフォトセンサアレイ層１１４１及び第１の回路２１０１は、第１のアセンブリ２１２１を形成する。
【００２８】
第２のシンチレータアレイ層１１６２は、第２のシンチレータディクセル２０２２の２次元（２Ｄ）アレイを含む（図２ではｚ軸に沿った次元は見えない）。第２のシンチレータディクセル２０２２は、ガドリニウム酸硫化物（ＧＯＳ）、ルテニウム−アルミニウム−ガーネット（ＬｕＡＧ）及び／又は高エネルギの「ハード」ｘ線光子を吸収して、このｘ線光子を表す光を放出する他の材料のような高原子番号Ｚ材料を含む。第２のフォトセンサアレイ層１１４２は、オプションの第２の基板２０８２に取り付けられる第２のフォトダイオード２０６２の２次元（２Ｄ）アレイを含む（図２ではｚ軸に沿った次元は見えない）。第２の基板２０８２が省略される構成では、第２のフォトダイオード２０６２の２次元（２Ｄ）アレイは、以下で詳述される第２の回路２１０２に直接取り付けられてもよい。
【００２９】
第２のフォトセンサアレイ層１１４２は、該第２のフォトセンサアレイ層１１４２が、フォトセンサアレイヤにおいて生成される信号電流のわずか０．１％に過ぎない信号電流が、シンチレータから放出された光からのものである材料を含むという点において、第１のフォトセンサアレイ層１１４１と同様であり得る。しかしながら、第２のフォトセンサアレイ層１１４２の厚さ及び／又は材料は、第１のフォトセンサアレイ層１１４１の厚さ及び／又は材料と同じである必要はない。第１のフォトセンサアレイ層１１４１と第２のフォトセンサアレイ層１１４２の双方に同じ厚さ及び／又は材料を使用することにより、第１のフォトセンサアレイ層１１４１と第２のフォトセンサアレイ層１１４２の挙動及び応答は、おおよそ同じものとなるであろう。これは、例えば信号を減算するか及び／又はそうでなくとも組み合わせる場合に、信号を処理するのを容易にし得る。
【００３０】
第２のシンチレータアレイ層１１６２及び第２のフォトセンサアレイ層１１４２は一緒に、第２のフォトダイオード２０６２のうちの異なるフォトダイオードに光学的に結合される各第２のシンチレータディクセル２０２２にそれぞれ結合される。第２のシンチレータディクセル２０２２の各々は、第２の反射材２０４２により６面のうちの５面が覆われ、第２の反射材２０４２は、第２のフォトダイオード２０６２から離れてトラバースする光を、第２のフォトダイオード２０６２へとリダイレクトする。
【００３１】
第２の回路２１０２は、第１の面２１３１及び第２の面２１３２を含み、第１の面２１３１の一部は、電気的に第２のフォトダイオード２０６１に結合される。同様に、一例において、第２の回路２１０２は、薄いプラスチックのフレキシブルな回路であり、個々の第２のフォトダイオード２０６２によって出力される信号は、個々の第２のフォトダイオード２０６２から第２のフォトセンサアレイ層１１４２の外にルーティングされる。
【００３２】
第２のシンチレータアレイ層１１６２、第２のフォトセンサアレイ層１１４２及び第２の回路２１０２は、第２のアセンブリ２１２２を形成する。
【００３３】
第１の回路２１０１の第２の面２１１２と、第２の回路２１０２の第１の面２１３１とが一緒に結合されて、第１のアセンブリ２１２１と第２のアセンブリ２１２２を一緒に結合する。
【００３４】
第１の回路２１０１及び第２の回路２１０２の第１の導電性末端部（end）２１４１及び２１４２は、第２のシンチレータアレイ層１１６２の第１の面２１６の周囲を覆い、第１の読み出し集積回路２１８１及び２１８２に電気的に結合され、ここで、第１の読み出し集積回路２１８１及び２１８２は、第２の反射材２０４２に装着される第１の放射線シールド２２０に取り付けられる。第１の放射線シールド２２０は、第１の読み出し集積回路２１８１及び２１８２を、第２のシンチレータアレイ層１１６２をトラバースした残留放射線から遮断する。
【００３５】
第１の回路２１０１及び第２の回路２１０２の第２の導電性末端部２２２１及び２２２２は、第２のシンチレータアレイ層１１６２の反対の第２の面２２４の周囲を覆い、第２の読み出し集積回路２２６１及び２２６２に電気的に結合され、ここで、第２の読み出し集積回路２２６１及び２２６２は、第２の反射材２０４２に装着される第２の放射線シールド２２８に取り付けられる。第２の放射線シールド２２８は、第２の読み出し集積回路２２６１及び２２６２を、第２のシンチレータアレイ層１１６２をトラバースした残留放射線から遮断する。
【００３６】
放射線シールド２２０及び２２８は、タングステン、酸化ビスマス複合レジン及び／又はｘ線光子が回路２１８１及び２１８２と回路２２６１及び２２６２に到達するのを防ぐｘ線減衰特性を有する他の材料を含み得る。変形形態において、読み出し集積回路２１８１及び２１８２と回路２２６１及び２２６２のうちの少なくとも１つは、放射線硬化性構成要素（radiation-hardened  component）を含む。この変形では、放射線硬化性構成要素を有する読み出し集積回路に対応する放射線シールド２２０及び２２８を省略することができる。
【００３７】
上記の変形形態では、単一の読み出し集積回路（例えば２１８１、２２６１又はその他）のみを第１のフォトセンサアレイ層１１４１とともに使用し、そして第１又は第２の導電性末端部２１４１及び２２２１のいずれか又は双方を使用して、第２のフォトセンサアレイ層１１４１からの信号を、その単一の読み出し集積回路にルーティングする。第１又は第２の導電性末端部２１４１及び２２２１の一方のみが使用される場合、第１又は第２の導電性末端部２１４１及び２２２１の他方を省略することができる。
【００３８】
同様に、単一の読み出し集積回路（例えば２１８２、２２６２又はその他）のみを第２のフォトセンサアレイ層１１４２とともに使用し、そして第１又は第２の導電性末端部２１４２及び２２２２のいずれか又は双方を使用して、第２のフォトセンサアレイ層１１４２からの信号を、その単一の読み出し集積回路にルーティングする。第１又は第２の導電性末端部２１４２及び２２２２の一方のみが使用される場合、第１又は第２の導電性末端部２１４２及び２２２２の他方を省略することができる。
【００３９】
更に別の変形形態では、単一の読み出し集積回路（例えば２１８１、２２６１、２１８１、２２６２又はその他）が、第１のフォトセンサアレイ層１１４１と第２のフォトセンサアレイ層１１４２の双方に使用される。更に別の変形形態では、２つより多くの読み出し集積回路を、第１のフォトセンサアレイ層１１４１と第２のフォトセンサアレイ層１１４２の一方又は双方とともに使用することができる。
【００４０】
図示された構成では、第１のフォトセンサアレイ層１１４１と第２のフォトセンサアレイ層１１４２の双方が、第１のシンチレータアレイ層１１６１と第２のシンチレータアレイ層１１６２との間に配置されており、第１のシンチレータアレイ層１１６１が入射放射線を受け取り、第２のシンチレータアレイ層１１６２が、第１のシンチレータアレイ層１１６１をトラバースした放射線を受け取るように、検出器アレイ１１０がシステム１００内にインストールされている。
【００４１】
図３は、構造的に図２と類似しているが、図３は、第２のアセンブリ２１２１が１８０度フリップされ、第１の回路２１０１の第２の面２１１２が第２のシンチレータアレイ層１１６２と結合され、第１及び第２の末端部２１４２及び２２２２が第２のシンチレータアレイ層１１６２の第１及び第２の面２１６及び２２４の周囲を覆っておらず、代わりに第１及び第２の末端部２１４２及び２２２２は、中央領域３００内に収まっており、この中央領域３００内の背面の周囲を覆い、読み出し集積回路２１８２及び２２６２の後ろへとつながる点において相違する。
【００４２】
図４及び図５は、構造的に図２と類似しているが、第１のフォトセンサアレイ層１１４１が、第１のフォトダイオード２０６１によって生成された信号を、第１の基板２０８１の１つ又は複数のエッジ４００にルーティングする導電性の経路（図示せず）を含む点で異なる。加えて、第２のフォトセンサアレイ層１１４２は、バックイルミネート型のフォトダイオード（ＢＩＰ：back-illuminated  photodiode）である。さらに、第１のアセンブリ２１２１と第２のアセンブリ２１２２は、直接フリップチップによる接着又ははんだにより結合される。さらに、第１の２１０１及び第２の回路２１０２が省略され、第２のアセンブリ２１２２が基板４００に結合される。
【００４３】
図４では、電気相互接続４０２が、第１のシンチレータアレイ層１１６１に面している基板２０８１の面４０４から導電性経路に結合され、第１のシンチレータアレイ層１１６１の周囲を覆い、基板４００に電気的に接続される。図５では、電気相互接続４０２が、第２のシンチレータアレイ層１１６２に面している基板２０８１の反対の面５００から導電性経路に結合され、第１のシンチレータアレイ層１１４１の周囲を覆い、基板４００に電気的に接続される。
【００４４】
図４及び図５の双方において、個々の第２のフォトダイオード２０６２の出力は、第２のフォトセンサアレイ層１１４２内の導電性のビア（図示せず）及び導電性の接触４０８を通して電気的に基板４００に結合される。フォトダイオード２０６１及び２０６２の双方のセットからの出力は更に、基板４００内の導電性のビア（図示せず）を通して、並びに基板４００及び読み出し集積回路４０６の導電性パッド（図示せず）を通して、読み出し電子装置４０６にルーティングされる。
【００４５】
この実施形態において、読み出し集積回路４０６は、放射線硬化性構成要素を含む。代替的な実施形態では、図２の放射線シールド２２０又は２２８と同様の放射線シールドが、基板４００と読み出し集積回路４０６との間に配置される。そのような実施形態において、読み出し集積回路４０６は、放射線硬化性構成要素を含んでいても、含まなくてもよい。
【００４６】
図６は、読み出し集積回路に関する図５の変形形態を示す。この変形形態を、図２〜図４において議論した実施形態の１つ又は複数とともに用いることができることが認識されよう。この変形形態では、第１の放射線シールド６００が、第２のアセンブリ２１２２の基板４００と第１の読み出し集積回路６０２との間に配置される。第１の導電性接続６０４が、第２のアセンブリ２１２２からの信号を第１の読み出し集積回路６０２へルーティングする。
【００４７】
導電性接続６０４は、第２の基板６０６のためのサポートも提供し、このサポートは、第１のアセンブリ２１２１の第２の基板６０６と第２の読み出し集積回路６１０との間に配置される第２の放射線シールド６０８を支える。電気相互接続４０２は、第１のアセンブリ２１２１からの信号を第２の基板６０６へルーティングし、第２の導電性接続６１２は、第２の基板６０６からの信号を第２の読み出し集積回路６１０へルーティングする。
【００４８】
図７は、図１〜図６と関連して議論された実施形態及び／又はその変形形態を用いる方法を図示している。
【００４９】
７０２において、放射源１０８から放出される放射線が、検査部１０６に最も近いシンチレータアレイ層１１６の第１のシンチレータアレイ層を照射する。
【００５０】
７０４において、第１のシンチレータアレイ層は、放射線の第１の部分を吸収し、これに応答して第２の光を放出する。
【００５１】
７０６において、対応する第１のフォトセンサアレイ層が、第１の光を受け取り、第１の出力信号を生成する。
【００５２】
７０８において、シンチレータアレイ層のうち、第１のシンチレータアレイ層に比して検査部１０６から遠い第２のシンチレータアレイ層は、第１のシンチレータアレイ層及び第１のフォトセンサアレイ層をトラバースする放射線の第２の部分を吸収し、これに応答して第２の光を放出する。
【００５３】
７１０において、対応する第２のフォトセンサアレイ層が、第２の光を受け取り、第２の出力信号を生成する。
【００５４】
７１２において、第１及び第２の出力信号は、対応する読み出し電子装置にルーティングされて、該対応する読み出し電子装置は、第１及び第２の出力信号を処理するためにルーティングする。
【００５５】
上記の動作の順序は限定ではないことが認識されよう。したがって、他の順序も本明細書において考慮される。加えて、１つ又は複数の動作を省略してもよく、並びに／あるいは１つ又は複数の追加の動作を含んでもよい。
【００５６】
本発明は、好ましい実施形態との関連で説明されている。上記の詳細な説明を読み、理解することで、修正及び変更を思い付く可能性があるであろう。本発明は、そのような修正及び変更が添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限りにおいて、そのような修正及び変更の全てを含むものとして解釈されるように意図されている。
【図１】
2015521283.tif 000003
【図２】
2015521283.tif 000004
【図２−Ｉ】
2015521283.tif 000005
【図２−ＩＩ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月10日(2014.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像化システムであって、
少なくとも２つのシンチレータアレイ層と；
対応する少なくとも２つのフォトセンサアレイ層と；
を含む放射線感受性検出器アレイを備え、
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つは、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に配置され、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、フィルム上に取り付けられる薄型の半導体オン・インシュレータ・フォトダイオードアレイを含み、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの前記少なくとも１つは、３０マイクロ未満の厚さを有する、画像化システム。
【請求項２】
前記フォトセンサアレイ層のうちの少なくとも２つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に配置される、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項３】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つにおいて、直接変換によって生成される電流は、シンチレータからの光によって生成される電流の０．１パーセント未満である、請求項１又は２のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項４】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、原子番号が３５未満の材料を含む、
請求項３に記載の画像化システム。
【請求項５】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、シリコン又はガリウムヒ素のうちの少なくとも一方を備える、請求項３又は４のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項６】
前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層のうち、前記入射放射線に近い方の第１のシンチレータアレイ層は、第１の原子番号の第１の材料を含み、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層のうち、前記入射放射線から遠い方の第２のシンチレータアレイ層は、第２の原子番号の第２の材料を含み、前記第１の原子番号は、前記第２の原子番号より小さい、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項７】
前記第１のシンチレータアレイ層は、添加型セレン化亜鉛又は添加型イットリウム−ガドリニウム−アルミニウム−ガーネットのうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の画像化システム。
【請求項８】
前記第２のシンチレータアレイ層は、ガドリニウム酸硫化物又はルテニウム−アルミニウム−ガーネットのうちの少なくとも１つを含む、請求項６又は７のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項９】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のための異なる読み出し電子装置であって、前記入射放射線の前記方向に沿ってスタックされる、異なる読み出し電子装置と；
前記異なる読み出し電子装置に対応する異なる放射線シールドであって、各放射線シールドが、対応する電子装置の上のスタック内にインターリーブされる、異なる放射線シールドと；
を更に備える、請求項１乃至８のいずれかに記載の画像化システム。
【請求項１０】
画像化システムのマルチスペクトルの水平検出器アレイを用いて放射線を検出するステップであって、
前記検出器アレイが、少なくとも２つのシンチレータアレイ層と、対応する少なくとも２つのフォトセンサアレイ層とを含み、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの少なくとも１つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に、入射放射線の方向に沿って配置され、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つが、フィルム上に取り付けられる薄型の半導体オン・インシュレータ・フォトダイオードアレイを含み、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの前記少なくとも１つが、３０マイクロ未満の厚さを有する、ステップと；
前記検出器アレイを介して、前記検出された放射線を示す信号を生成するステップと；
前記信号を処理して１つ又は複数の画像を生成するステップと；
を含む、方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つのフォトセンサアレイ層が、該フォトセンサアレイ層へ入射する前記放射線のうちの０．１パーセント未満を直接変換電流へ変換する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、原子番号が３５未満の材料を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記フォトセンサアレイ層のうちの少なくとも２つが、前記少なくとも２つのシンチレータアレイ層の間に配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層の前記少なくとも１つは、シリコン又はガリウムヒ素のうちの少なくとも一方を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの前記少なくとも１つは、添加型セレン化亜鉛又は添加型イットリウム−ガドリニウム−アルミニウム−ガーネットのうちの少なくとも１つを含み、前記少なくとも２つのフォトセンサアレイ層のうちの第２のシンチレータアレイ層は、ガドリニウム酸硫化物又はルテニウム−アルミニウム−ガーネットのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
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2015521283.tif 000013
2015521283.tif 000014
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