(57)【要約】【課題】  ノイズを低減させることができる放射線検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  導電性カーボンやアルミニウム板などに代表される放射線の遮蔽率が低い導電性物質で遮蔽板１１を構成し、かつ遮蔽板１１を放射線（ここではＸ線）の線量を測定するフォトタイマ１２と放射線感応型の半導体厚膜１との間にＸ線検出有効エリアＡの全面にわたって配設する。また、遮蔽板１１を接地する。このように配設することで、フォトタイマ１２からの輻射ノイズを遮蔽板１１が遮蔽して、接地により輻射ノイズを逃がすことができる。その結果、放射線検出装置に及ぼすフォトタイマ１２からの輻射ノイズを低減させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射により前記放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層を備え、変換された電荷情報を読み出すことで放射線を検出する放射線検出装置であって、放射線の線量を測定する放射線量測定手段と、光を遮蔽する遮蔽手段とを備え、前記放射線量測定手段を放射線の入射側に配設するとともに、前記遮蔽手段を放射線量測定手段と半導体層との間に放射線検出有効面の全面にわたって配設し、接地された導電性物質で遮蔽手段を構成することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
請求項1に記載の放射線検出装置において、前記半導体層は、前記放射線の情報を電荷情報に直接的に変換する放射線感応型であって、前記検出装置は、その放射線感応型半導体層を備えた直接変換型であることを特徴とする放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野等に用いられる放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線検出装置を例に採って説明する。Ｘ線検出装置はＸ線感応型のＸ線変換層（半導体層）を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層は電荷情報に変換し、その変換された電荷情報を読み出すことでＸ線を検出する。このＸ線変換層のＸ線の入射側には、Ｘ線の線量を測定するフォトタイマ（放射線量測定手段）を配設しており、フォトタイマによる測定結果に応じて出力をそろえるようにＸ線の出力を調整したりすることに用いられている。また、図４に示すように、Ｘ線変換層１０１とフォトタイマ１０２との間には光などを遮蔽する遮蔽板（遮蔽手段）１０３を配設している（電圧印加電極などについては図示を省略）。遮蔽板によるＸ線の減衰を最小限に留めるように遮蔽板１０３はカーボンや樹脂などの遮蔽率の低い物質で形成されている。なお、フォトタイマをＸ線検出有効エリア（放射線検出有効面）以外の領域（例えば隅部）に配設したＸ線検出装置などもある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−９０４６１号公報（第２−４頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、Ｘ線変換層によりＸ線から変換された電荷は非常に微小で、その電荷を増幅する必要がある。その際にはノイズまで増幅されるのでＳ／Ｎ（信号対ノイズ）比のよい画像を得るためには低ノイズ化が必要となる。一方、フォトタイマについては低ノイズ化の必要がなく、フォトタイマを駆動させる電源はノイズの多いものを用いるのが一般的で、小型化や低価格化のために一般的なスイッチング電源を使用する。
【０００４】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ノイズを低減させることができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
【０００６】
すなわち、フォトタイマによるノイズがＸ線検出装置に影響を及ぼしていると着想してみた。そこで、上述した特許文献１のようにフォトタイマをＸ線検出有効エリア以外の領域に配設することも考えられるが、実際には低ノイズ化に至らない。また、フォトタイマが配設されている領域のみにわたって、Ｘ線変換層とフォトタイマとの間に遮蔽板を配設することでノイズを遮蔽することも考えられるが、実際には低ノイズ化に至らない。そこで、フォトタイマを駆動させるスイッチング電源や駆動回路や、それらとフォトタイマとを接続する配線からもノイズが発生し、それらのノイズが輻射されて輻射ノイズとしてＸ線検出装置に影響を及ぼしていると考えてみた。
【０００７】
放射線検出装置は、上述したＸ線変換層などに代表される放射線感応型半導体層を備え、その放射線感応型半導体層によって放射線を直接的に変換する直接変換型と、放射線を光に変換するシンチレータや光感応型半導体層を備えて、放射線を光に変換して電荷情報に変換する間接変換型とがある。特に、放射線検出装置が直接変換型の場合には、その半導体層がアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）で形成されている。アモルファスセレンはその膜厚が、間接変換型の放射線検出装置の光感応型半導体層と比較して厚く、高電圧（例えば数１００Ｖ〜数１０ｋＶ程度）のバイアス電圧を印加しなければならない。かかる直接変換型の放射線検出装置の場合には、高電圧のバイアス電圧を印加する関係で輻射ノイズからの影響を特に受けやすい。そこで、遮蔽板などに代表される遮蔽手段を接地された導電性物質で構成して輻射ノイズをも遮蔽するようにして、その遮蔽手段を放射線検出有効面の全面にわたって配設するという知見を得た。
【０００８】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
【０００９】
すなわち、請求項1に記載の発明は、放射線の入射により前記放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層を備え、変換された電荷情報を読み出すことで放射線を検出する放射線検出装置であって、放射線の線量を測定する放射線量測定手段と、光を遮蔽する遮蔽手段とを備え、前記放射線量測定手段を放射線の入射側に配設するとともに、前記遮蔽手段を放射線量測定手段と半導体層との間に放射線検出有効面の全面にわたって配設し、接地された導電性物質で遮蔽手段を構成することを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、接地された導電性物質で遮蔽手段を構成し、かつ遮蔽手段を放射線量測定手段と半導体層との間に放射線検出有効面の全面にわたって配設することで、放射線線量手段からの輻射ノイズを遮蔽手段が遮蔽して、接地により輻射ノイズを逃がすことができる。その結果、放射線検出装置に及ぼす放射線量測定手段からの輻射ノイズを低減させることができる。
【００１１】
上述した発明は、放射線の情報を光に変換した蛍光体（シンチレータ）と、放射線の情報を電荷情報に間接的に変換する、すなわち変換された光を電荷情報に変換する光感応型半導体層を備えた間接変換型の放射線検出装置にも、放射線の情報を電荷情報に直接的に変換する放射線感応型半導体層を備えた直接変換型の放射線検出装置にも適用することができる（請求項２に記載の発明）。特に、直接変換型の場合には、従来では放射線量測定手段からの輻射ノイズが顕著であったので、その輻射ノイズを低減させるのに特に有用である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る放射線検出装置によれば、接地された導電性物質で遮蔽手段を構成し、かつ遮蔽手段を放射線量測定手段と半導体層との間に放射線検出有効面の全面にわたって配設することで、放射線線量手段からの輻射ノイズを遮蔽手段が遮蔽して、接地により輻射ノイズを逃がすことができるので、放射線検出装置に及ぼす放射線量測定手段からの輻射ノイズを低減させることができる。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１は、実施例に係る放射線検出装置の概略断面図であり、図２は、放射線検出装置の構成を示す平面図である。本実施例では直接変換型の放射線検出装置を例に採って説明する。
【００１５】
本実施例の放射線検出装置は、図１に示すように、例えばＸ線などの放射線が入射することによりキャリアが生成される放射線感応型の半導体厚膜１と、半導体厚膜１の表面に設けられた電圧印加電極２と、半導体厚膜１の放射線入射側とは反対側にある裏面に設けられたキャリア収集電極３と、キャリア収集電極３への収集キャリアを溜める電荷蓄積用のコンデンサＣａと、コンデンサＣａに蓄積された電荷を取り出すための通常時ＯＦＦ（遮断）の電荷取り出し用のスイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒとを備えている。半導体厚膜１は、この発明における半導体層に相当する。
【００１６】
この他に、放射線検出装置は、薄膜トランジスタＴｒのソースに接続されているデータ線４と、薄膜トランジスタＴｒのゲートに接続されているゲート線５とを備えており、電圧印加電極２，半導体厚膜１，キャリア収集電極３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒ，データ線４，およびゲート線５が絶縁基板６の上に積層されて構成されている。
【００１７】
図１，図２に示すように、縦・横式２次元マトリックス状配列で多数個（例えば、1024個×1024個）形成されたキャリア収集電極３ごとに、上述した各々のコンデンサＣａおよび薄膜トランジスタＴｒがそれぞれ接続されており、それらキャリア収集電極３，コンデンサＣａ，および薄膜トランジスタＴｒが各検出素子ＤＵとしてそれぞれ分離形成されている。また、電圧印加電極２は、全検出素子ＤＵの共通電極として全面にわたって形成されている。また、上述したデータ線４は、図２に示すように、横（Ｘ）方向に複数本に並列されているとともに、上述したゲート線５は、図２に示すように、縦（Ｙ）方向に複数本に並列されており、各々のデータ線４およびゲート線５は各検出素子ＤＵに接続されている。また、データ線４は電荷−電圧変換群７を介してマルチプレクサ８に接続されており、ゲート線５はゲートドライバ９に接続されている。なお、検出素子ＤＵの配列個数は上述の1024個×1024個だけでなく、実施形態に応じて配列個数を変更して使用することができる。したがって、検出素子ＤＵが１個のみの形態であってもよい。なお、電荷−電圧変換群７には増幅器（図示省略）を備えている。
【００１８】
これら半導体厚膜１や絶縁基板６などで形成された放射線検出器を作成する場合には絶縁基板６の表面に、各種真空蒸着法による薄膜形成技術やフォトリソグラフィ法によるパターン技術を利用して、データ線４およびゲート線５を配線し、薄膜トランジスタＴｒ，コンデンサＣａ，キャリア収集電極３，半導体厚膜１，電圧印加電極２などを順に積層形成する。なお、半導体厚膜１を形成する半導体については、アモルファス型の半導体や多結晶型の半導体などに例示されるように、用途や耐電圧などに応じて適宜選択することができる。また、半導体厚膜１を形成する物質についても、セレン（Ｓｅ）などに例示されるように、特に限定されない。本実施例の場合には直接変換型の放射線検出器であるのでアモルファスセレンで半導体厚膜１を形成する。
【００１９】
これら半導体厚膜１や絶縁基板６などで形成された放射線検出器を、図示を省略する筐体内に収納しており、筐体上に遮蔽板１１を配設している。遮蔽板１１の放射線の入射側には放射線の線量を測定するフォトタイマ１２を配設しており、遮蔽板１１を、図１、図２に示すＸ線検出有効エリアＡの全面にわたって配設している。Ｘ線検出有効エリアＡの大きさは、電圧印加電極２の大きさにほぼ一致する。なお、遮蔽板１１とフォトタイマ１２とが導通しないように、遮蔽板１１とフォトタイマ１２とを離間させ、遮蔽板１１とフォトタイマ１２とが物理的に接触する場合には、例えば絶縁物などを介在させる。なお、遮蔽板１１とフォトタイマ１２とが離間しすぎると、フォトタイマ１２からの測定結果が正しく反映されないので、遮蔽板１１とフォトタイマ１２とを近接して配設するのが好ましい。遮蔽板１１は、この発明における遮蔽手段に相当し、フォトタイマ１２は、この発明における放射線量測定手段に相当する。また、Ｘ線検出有効エリアＡは、この発明における放射線検出有効面に相当する。
【００２０】
遮蔽板１１については、導電性カーボンや薄いアルミニウム（Ａｌ）板などのように放射線の遮蔽率が低い物質で形成する。なお、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）は放射線の遮蔽率が高く、ノイズのみか入射される放射線まで遮蔽する恐れがあるので、上述した導電性カーボンやアルミニウム板で形成する方がより好ましい。導電性カーボンは、通常のカーボンよりも導電性が高く、導電性フィラー（添加剤）を添加したカーボンである。また、その他、０．３μｍや数１００μｍ程度のアルミニウム板やアルミニウムテープなどを使用してもよい。
【００２１】
遮蔽板１１は、図１に示すように接地されている。接地する方法として、例えば導電性の筐体に接続する。接地により後述する輻射ノイズを逃すことを鑑みれば、導電率が高い物質で遮蔽板１１を形成するのがより好ましく、通常のカーボンよりも導電性カーボンやアルミニウム板で遮蔽板１１を形成する方がより好ましい。
【００２２】
続いて、本実施例装置の作用について説明する。電圧印加電極２に高電圧（例えば数１００Ｖ〜数１０ｋＶ程度）のバイアス電圧ＶAを印加した状態で、検出対象である放射線を入射させる。
【００２３】
放射線の入射の際には、フォトタイマ１２，遮蔽板１１を透過する。フォトタイマ１２は入射された放射線の線量を測定して、その測定結果を、図示を省略するＸ線発生システムに送る。遮蔽板１１が遮蔽率の低い物質で形成されていることから、遮蔽板１１を透過した放射線は、ほとんど減衰せずに透過し、光や検出すべき放射線以外の放射線のみが遮蔽板１１によって遮蔽される。また、フォトタイマ１２を駆動させるスイッチング電源や駆動回路や、それらとフォトタイマとを接続する配線からもノイズが発生し、それらのノイズが輻射されて輻射ノイズとして遮蔽板１１や筐体内に収納された放射線検出器に伝播しようとするが、遮蔽板１１が接地されていることから、輻射ノイズは遮蔽板１１を介して接地側に逃げる。
【００２４】
放射線の入射によってキャリアが生成されて、そのキャリアが電荷情報として電荷蓄積用のコンデンサＣａに蓄積される。ゲートドライバ９の信号取り出し用の走査信号によって、ゲート線５が選択されて、さらに選択されたゲート線５に接続されている検出素子ＤＵが選択指定される。その指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積された電荷が、選択されたゲート線５の信号によってＯＮ状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、データ線４に読み出される。
【００２５】
また、各検出素子ＤＵのアドレス（番地）指定は、データ線４およびゲート線５の信号取り出し用の走査信号に基づいて行われる。マルチプレクサ８およびゲートドライバ９に信号取り出し用の走査信号が送り込まれると、ゲートドライバ９から縦（Ｙ）方向の走査信号に従って各検出素子ＤＵが選択される。そして、横（Ｘ）方向の走査信号に従ってマルチプレクサ８が切り換えられることによって、選択された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積された電荷が、データ線４を介して、電圧−電圧変換群７およびマルチプレクサ８を順に経て外部に送り出される。
【００２６】
上述の動作によって、例えばＸ線透視撮影装置の透視Ｘ線像の検出に本実施例装置を用いた場合、データ線４を介して外部に読み出された電荷情報が画像情報に変換されて、Ｘ線透視画像として出力される。
【００２７】
上述した本実施例装置によれば、接地された導電性物質（例えば導電性カーボンやアルミニウム板）で遮蔽板１１を構成し、かつ遮蔽板１１をフォトタイマ１２と半導体厚膜１との間にＸ線検出有効エリアＡの全面にわたって配設することで、フォトタイマ１２からの輻射ノイズを遮蔽板１１が遮蔽して、接地により輻射ノイズを逃がすことができる。その結果、放射線検出装置に及ぼすフォトタイマ１２からの輻射ノイズを低減させることができる。
【００２８】
また、本実施例のように、直接変換型の放射線検出装置の場合には半導体厚膜が間接変換型の放射線検出装置と比較して厚く、高電圧のバイアス電圧を印加する関係から、従来ではフォトタイマ１２からの輻射ノイズが顕著であったので、その輻射ノイズを低減させるのに特に有用である。
【００２９】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００３０】
（１）上述した実施例では、入射した放射線を半導体厚膜１（半導体層）によって電荷情報に直接的に変換した直接変換型の放射線検出装置をこの発明は適用したが、入射した放射線をシンチレータによって光に変換し、光感応型の物質で形成された半導体層によってその光を電荷情報に変換する間接変換型の放射線検出器をこの発明は適用してもよい。
【００３１】
（２）上述した実施例では、Ｘ線を検出する場合を例に採って説明したが、核医学装置などに用いられるγ線を検出する検出装置をこの発明が適用することもできる。
【００３２】
（３）上述した実施例では、フォトタイマ１２（放射線量測定手段）はＸ線検出有効エリアＡ（放射線検出有効面）の全面にわたって遮蔽板１１とともに配設されていたが、図３に示すように、フォトタイマ１２をエリアＡ外の例えば隅部に配設してもよい。この場合でも、フォトタイマ１２からの輻射ノイズが例えば電圧印加電極２を介して検出装置に及ぼすので、フォトタイマ１２の配設箇所やフォトタイマ１２の大きさに関わらず、Ｘ線検出有効エリアＡの全面にわたって遮蔽板１１を配設する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例に係る放射線検出装置の概略断面図である。
【図２】実施例に係る放射線検出装置の構成を示す平面図である。
【図３】変形例に係る放射線検出装置の概略断面図である。
【図４】従来の放射線検出装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  …  半導体厚膜
１１  …  遮蔽板
１２  …  フォトタイマ
Ａ  …  Ｘ線検出有効エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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