(57)【要約】【課題】簡単にかつコスト的に手頃に製造することができる検出器モジュールを提供する。【解決手段】複数の検出素子（１）からなるアレイと、Ｘ線（３）のＸ線経路（６）内において検出素子（１）の前に配置されているコリメータとを備え、各検出素子（１）がＸ線（３）のための入射面（２）を有し、コリメータが複数のコリメータ板（５）を有し、各コリメータ板（５）がＸ線経路（６）に対して垂直な幅（Ｋ）の横断面（７）を有するＸ線（３）を検出するための検出器モジュールにおいて、コリメータ板（５）は、検出素子（１）に対して、横断面（７）がその全幅（Ｋ）で入射面（２）を遮蔽するように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検出素子（１）からなるアレイと、Ｘ線（３）のＸ線経路（６）内において検出素子（１）の前に配置されているコリメータとを備え、各検出素子（１）がＸ線（３）のための入射面（２）を有し、コリメータが複数のコリメータ板（５）を有し、各コリメータ板（５）がＸ線経路（６）に対して垂直な幅（Ｋ）の横断面（７）を有するＸ線（３）を検出するための検出器モジュールにおいて、
コリメータ板（５）は、検出素子（１）に対して、横断面（７）がその全幅（Ｋ）で入射面（２）を遮蔽するように配置されている
ことを特徴とするＸ線を検出するための検出器モジュール。
【請求項２】
アレイは並べて配置された一行の検出素子（１）からなることを特徴とする請求項１記載の検出器モジュール。
【請求項３】
コリメータ板（５）はｚ方向（ｚ）に対してほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の検出器モジュール。
【請求項４】
コリメータ板（５）は、横断面（７）が入射面（２）のほぼ中央を遮蔽するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項５】
アレイはｚ方向（ｚ）に相前後する複数の行を有することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項６】
コリメータはφ方向（φ）に対してほぼ平行に配置されている複数のコリメータ板（５）を有することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項７】
コリメータ板（５）は、横断面（７）がｚ方向（ｚ）および／またはφ方向（φ）における入射面（２）のほぼ中央を遮蔽することを特徴とする請求項６記載の検出器モジュール。
【請求項８】
コリメータ板（５）はＸ線経路（６）に対して垂直方向に幾何学的なパターンを形成するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項９】
コリメータ板（５）はＸ線経路（６）に対して垂直方向に１５０μｍ以下の平均厚み（Ｋ）を有することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項１０】
検出素子（１）は高々１５０μｍの間隔（Ｓ）をもって配置され、検出素子（１）の間には隔壁（４）が介在していることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項１１】
コリメータ板（５）はＸ線経路（６）の方向に１ｃｍ〜４ｃｍの長さを有することを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項１２】
コリメータ板（５）はＷまたはＭｏから作られていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項１３】
検出素子（１）はＸ線を電気信号または光信号に変換する変換器を有することを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の検出器モジュール。
【請求項１４】
請求項１による検出器モジュールを複数含むことを特徴とするＸ線を検出するための検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の検出素子からなるアレイと、Ｘ線のＸ線経路内において検出素子の前に配置されているコリメータとを備え、各検出素子がＸ線のための入射面を有し、コリメータが複数のコリメータ板を有し、各コリメータ板がＸ線経路に対して垂直な幅の横断面を有する、特にコンピュータ断層撮影装置用のＸ線を検出するための検出器モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の検出器モジュールは従来技術によれば例えばコンピュータ断層撮影に使用される。Ｘ線源から出て被検体を透過したＸ線が検出素子によって検出される。検出素子はそれぞれシンチレータ素子とホトダイオードとからなる。シンチレータ素子間のクロストークを防止するために、シンチレータ素子は隔壁によって互いに分離されている。
【０００３】
Ｘ線は被検体を通り抜ける際に散乱する。散乱Ｘ線はノイズ成分の増大およびコントラスト低下を生じ、従って画質を悪化させる。
【０００４】
散乱Ｘ線は、Ｘ線経路において検出素子の前に置かれたコリメータにより吸収することができる。このようなコリメータは公知である（例えば、特許文献１参照）。このコリメータは、ほぼ平行に配置され強い吸収性を持つ多数のコリメータ板からなっている。
【０００５】
各コリメータ板は、Ｘ線経路に対して垂直方向に、Ｘ線経路においてコリメータ板の後に配置されている検出器モジュールを遮蔽する横断面を有する。従来の検出器モジュールにおいては、コリメータ板がＸ線方向に隔壁の上方に位置するように配置されている。隔壁は一般にコリメータ板の３倍の厚みを有する。その結果、横断面によって専ら隔壁が遮蔽される。
【０００６】
検出器モジュールの幾何学的効率は検出器モジュールの総面積に対する検出素子の面積の割合によって与えられる。幾何学的効率は隔壁の厚みの低減によって高めることができる。しかしながら、隔壁の厚みの低減は隔壁の上方でのコリメータ板の位置決めの労力を増大させる。
【０００７】
実際上、コリメータ板が熱的または機械的な影響の結果として検出器に対して相対的に動くことがある。これは、コリメータ板が検出素子を不所望に部分的に遮蔽することとなり得る。遮蔽面の大きさが既知でもなければ時間的に一定でもない。この場合には遮蔽の修正が可能ではないので、Ｘ線画像中にアーチファクトが生じる。
【０００８】
通常の検出器モジュールの場合、１００μｍの厚みのコリメータ板に対して、隔壁の厚みは約３００μｍである。隔壁の厚みの低減による幾何学的効率の向上は高コストにつながる。隔壁の厚みの低減は隔壁の上方でのコリメータ板の位置決めの際に高い精度を必要とする。更に、厚みのばらつきが小さい薄いコリメータ板が必要である。これは労力がかかり高価である。
【特許文献１】独国特許第１００１１８７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、従来技術に基づく欠点を除去し、特に簡単にかつコスト的に手頃に製造することができる検出器モジュールを提供することにある。更に、本発明の課題は改善された幾何学的効率を有する検出器モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明によれば、冒頭で述べたＸ線を検出するための検出器モジュールにおいて、コリメータ板は、検出素子に対して、横断面がその全幅で入射面を遮蔽するように配置されていることによって解決される。
検出器モジュールの望ましい実施態様は請求項２乃至１４の特徴事項から得られる。
【００１１】
本発明に従って、コリメータ板は、検出素子に対して、横断面がその全幅で入射面を遮蔽するように配置されている。隔壁の上方での労力のかかる正確な位置決めはもはや必要とされない。コリメータ板は最初から検出素子の入射面の上方に配置される。隔壁の上方でのコリメータ板の正確な位置決めの労力は必要とされない。
【００１２】
更に、厚みの比較的大きなばらつきを有するコリメータ板を使用することができる。位置決め、厚みのばらつきおよび隔壁の厚みは広範囲に亘って互いに依存しない。更に、隔壁の厚みは光学的絶縁に十分な厚みまで減らすことができる。それによって幾何学的効率が高められる。
【００１３】
この検出器モジュールでは常に入射面の一部が横断面によって遮蔽されている。遮蔽面の大きさは時間的にほぼ一定であり既知である。検出素子は遮蔽に関して較正可能である。
【００１４】
本発明の１つの実施態様によれば、アレイは並べて配置された一行の検出素子からなる。一行のアレイはコンピュータ断層撮影に使用される。検出器モジュールは簡単に既存のＸ線装置に組み込むことができる。装置の労力のかかる取替えは必要とされない。
【００１５】
本発明の他の実施態様によれば、コリメータ板はｚ方向に対してほぼ平行に配置されている。このような配置は、ｚ方向に対して垂直なφ方向に配置されている検出素子の行に使用される。コリメータ板はφ方向の散乱Ｘ線を吸収する。
【００１６】
本発明の好ましい実施態様によれば、コリメータ板は、横断面が入射面のほぼ中央を遮蔽するように配置されている。この場合、遮蔽面は例えばｚ方向には入射面のほぼ中央にある。更に、遮蔽面は例えばφ方向には入射面の縁部からできるだけ遠くに離れている。この配置の場合、コリメータ板はφ方向に特に簡単に位置決めできる。提案された配置の場合、遮蔽面は、検出素子に対する相対的なコリメータ板の位置変化にもかかわらず、一定にとどまり既知である。従って、コリメータ板の位置変化はＸ線画像にアーチファクトを生じない。
【００１７】
本発明の他の実施態様によれば、アレイはｚ方向に相前後する複数の行を有する。例えば検出素子は碁盤状に配置されている。コリメータはφ方向に対してほぼ平行に配置されている複数のコリメータ板を有すると好ましい。このようなコリメータはｚ方向およびφ方向の散乱Ｘ線を吸収する。
【００１８】
本発明の特に好ましい実施態様において、コリメータ板は、横断面がｚ方向および／またはφ方向における入射面のほぼ中央を遮蔽する。入射面の長さまたは幅はコリメータ板の厚みよりも明らかに大きい。いずれにせよ入射面の縁部近辺では行なわれない中央での位置決めのために、コリメータ板の動きにとって特に大きな遊びが生じている。小さい通常の熱的または機械的に誘発されるコリメータ板の動きの場合には遮蔽面は一定であり既知である。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、コリメータ板はＸ線経路に対して垂直方向に幾何学的なパターン、例えば線状、矩形状、ハニカム状または菱形状のパターンを形成するように配置されている。パターンは検出素子の形状に合わせられる。更に、２次元の配置、例えば矩形状の配置において、コリメータ板は相互に安定化されるので、コリメータ板の動きが低減される。
【００２０】
更に、コリメータ板を、Ｘ線経路に対して垂直方向に、ジグザグ状、波状あるいは湾曲状に形成することができる。これにより、コリメータの機械的強度が高められる。コリメータ板の十分な安定性のために必要な厚みを低減することができる。入射面の遮蔽面が縮小され、幾何学的効率が高められる。
【００２１】
本発明の有利な実施態様によれば、コリメータ板はＸ線経路に対して垂直方向に１５０μｍ以下の平均厚みを有する。薄いコリメータ板は遮蔽面を縮小し、幾何学的効率を高める。この種のコリメータ板の幾何的安定性は、適切な形状もしくは例えば２次元の配置により高めることができる。
【００２２】
本発明の特に有利な実施態様によれば、検出素子は高々１５０μｍの間隔をもって配置され、検出素子の間には好ましくは隔壁が介在している。特に隔壁の厚みによって生じる検出素子の間隔は、光学的絶縁に必要な最小限まで低減することができる。本発明による配置により可能にされる隔壁厚みの著しい低減によって、検出素子の入射面を相応に拡大することができる。
【００２３】
本発明の他の実施態様によれば、コリメータ板はＸ線経路の方向に約１ｃｍ〜４ｃｍの長さを有する。このような長さは散乱Ｘ線のできるだけ完全な吸収のために必要である。吸収にとって好ましい長さはコリメータ板の厚みおよび相互間隔に依存する。形状または配置によって安定化されているコリメータ板は、Ｘ線方向に大きくされた長さで製造可能である。これは散乱Ｘ線の吸収を高める。
【００２４】
更に、コリメータ板は特にＷ（タングステン）またはＭｏ（モリブデン）から作られている。ＷまたはＭｏはその良好な吸収作用によりコリメータ板の製造に適している。
【００２５】
本発明の他の実施態様によれば、検出素子はＸ線を電気信号または光信号に変換する変換器を有する。変換器は、特に、例えばＧｄ2Ｏｓセラミックスから作られているシンチレータ素子である。検出素子の機能性が柔軟に構成できる場合、検出器モジュールは広い用途に利用される。
【００２６】
更に本発明に従って、本発明による検出器モジュールを含む、特にコンピュータ断層撮影用のＸ線を検出するための検出器が設けられている。この種の検出器は、本発明による検出器モジュールの利点を有し、従来の検出器と置き換えることができる。例えば、コンピュータ断層撮影、Ｘ線写真検査あるいはシングルフォトンエミッションコンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）における使用が可能である。検出器は簡単にかつコスト的に手頃に製造可能である。本発明による検出器は従来の検出器に比べて高い効率を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下において本発明を図面に基づいて更に詳細に説明する。
図１は検出器モジュールの一部の斜視図、
図２は他のモジュールの入射Ｘ線方向に見た平面図を示す。
【００２８】
図１はｚ方向に隣接配置された多数の検出素子１を備えた検出器モジュールの一部分の斜視図を示す。これはシンチレータセラミックスである。φ方向に平行に一行に多数の検出素子１が並べて配置されている。各検出素子１はＸ線３のための入射面２を有する。それぞれ２つの検出素子１の間には隔壁４が存在する。検出素子１上にそれぞれコリメータ板５が配置されている。コリメータ板５はｚ方向に対してほぼ平行である。ｚ方向はφ方向に対して垂直である。各コリメータ板５はＸ線３の入射方向６に対して横断面７を有する。符号８は入射面２の遮蔽面を表わす。遮蔽面８は入射面２のほぼ中央にある。符号９は入射面２内に含まれコリメータ板５の移動によって生じる遮蔽領域である。コリメータ板５は、検出素子１に対して、常に遮蔽領域９が完全に入射面２の内側にあるように配置されている。それにより、入射面２が常に遮蔽面８により遮蔽されることが保証される。φ方向に、コリメータ板５は厚みＫを有し、検出素子１は長さＤを有し、隔壁４は幅Ｓを有する。符号１０により散乱Ｘ線が示されている。
【００２９】
検出器モジュールの動作は次のとおりである。
【００３０】
検出素子１は入射方向６で入射するＸ線３を検出する。それぞれ２つの検出素子１の間に配置されている隔壁４は検出素子１の光学的クロストークを防止する。散乱Ｘ線１０を吸収するために、Ｘ線３の入射方向６において検出素子１の前にコリメータ板５が配置されている。入射面２は、横断面７でのＸ線の吸収によって生ぜしめられる遮蔽面８だけ減少させられる。隔壁４は遮蔽されない。コリメータ板５の動きは熱的または機械的に惹き起こされ、約１００μｍの範囲にある。この動きの際に遮蔽面８の大きさは一定のままである。遮蔽面８は常に遮蔽領域９内にある。遮蔽面８の大きさは既知である。それは検出素子１の較正を可能にするので、コリメータ板５の動きはＸ線撮影においてアーチファクトを生じさせない。検出素子１上においてコリメータ板５をほぼ中央に配置すると特に好ましい。検出素子１の長さＤはコリメータ板５の厚みＫよりも明らかに例えば１０倍大きい。長さＤに亘るφ方向への位置決めのために更なる遊び、例えば１００〜２００μｍが存在する。この位置決めは簡単に行なうことができる。隔壁４の幅Ｓは検出素子１の光学的クロストークをちょうど防止する最小限にまで減らすことができる。
【００３１】
幾何学的効率ηgeoは、与えられた検出器モジュールについて簡単に次のように計算することができる。
ηgeo＝（Ｄ−Ｋ）／（Ｄ＋Ｓ）
【００３２】
一般に、幾何学的効率は、検出器の総面積に対するＸ線を検出する面積の割合によって与えられている。
【００３３】
与えられた検出器モジュールの場合、Ｄ＝１．４ｍｍである。コリメータ板５は１００μｍの厚みであり、すなわちＫ＝１００μｍである。検出素子１の十分な光学的絶縁は１００μｍの隔壁幅Ｓにより達成される。検出器モジュールの幾何学的効率ηgeoは８６．６７％である。
【００３４】
コリメータ板５が隔壁４の上方の中心に配置されているような従来技術により公知の検出器モジュールの場合には幾何学的効率は８０％にすぎない。
【００３５】
図２はｚ方向に相前後する３つの検出器行を有する検出器モジュールを示す。検出素子１は碁盤状に配置され隔壁４によって互いに分離されている。検出素子１の上方のほぼ中央にコリメータ板５が配置されている。コリメータ板５はｚ方向およびφ方向に垂直に格子を形成し、互いに安定することができる。検出素子１の上方の中央へのコリメータ板５の位置決めは図１と同様にして簡単に可能である。位置決めは、ｚ方向およびφ方向において数μｍで正確に行なう必要がない。更に、例えば１００〜２００μｍ程度のコリメータ板５の動きは、検出素子の遮蔽面を一定に保つので、Ｘ線画像にはアーチファクトが生じない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】検出器モジュールの一部の斜視図
【図２】他の検出器モジュールの入射Ｘ線方向に見た平面図
【符号の説明】
【００３７】
１        検出素子
２        入射面
３        Ｘ線
４        隔壁
５        コリメータ板
６        入射方向
７        横断面
８        遮蔽面
９        遮蔽領域
１０        散乱Ｘ線
【図１】
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【図２】
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