(57)【要約】  【課題】 加工が容易で精度良く製作でき、モアレ縞の発生を抑制し、しかも透過Ｘ線の吸収が少ない２次元放射線検出器の製造方法を提供する。  【解決手段】 本発明の２次元放射線検出器のグリッドは、Ｘ線遮蔽材１、中間物質２、およびこれらよりも高さが高くされた嵌合部付き中間物質１２を接着したモジュール１１を、グリッドを構成するために必要な数量分を作製する。モジュール１１は、所定の間隔と傾斜を有する溝を設けた組み立て冶具の溝と嵌合され、隣接するモジュール１１同士を接着された後に組み立て冶具との嵌合部を切断して作製される。【選択図】      図８
2005283360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から発生されたＸ線が被写体を透過することによって得られる被写体情報を、Ｘ線を透過する中間物質とＸ線遮蔽材とが交互に配置構成されたグリッドを介して、２次元状に配置されたディテクタによって電気信号として取得する２次元放射線検出器の製造方法であって、前記グリッドは、Ｘ線遮蔽材の間隔がディテクタピッチの整数倍となるように構成されており、前記中間物質とＸ線遮蔽材とを一枚ずつ若しくは交互に複数枚接着し且つ接着される前記中間物質またはＸ線遮蔽材のうち少なくとも１枚を突出する長さとして組立冶具の溝との嵌合部としたモジュールを複数作製し、前記Ｘ線源の焦点方向に向かう傾斜角を有した複数の溝が形成された組立冶具の溝に前記モジュールの嵌合部を嵌合し、各モジュールを接合した後、前記嵌合部を切断して作製されたものであることを特徴とする２次元放射線検出器の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された製造方法により製造された２次元放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療用の放射線撮影装置などに用いられる２次元放射線検出器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線画像を撮影する装置として、増感紙とフィルムを密着させた構造を持つ増感紙-フィルム方式が知られている。この方式は、被写体を透過したＸ線が増感紙によってエネルギーの低い光に変換され、この光によって感光されたフィルムを現像処理することにより、被写体の持つＸ線吸収特性をフィルム上に可視化する方法である。しかしながら、この方法は画像情報を電気信号として得ることができない。フィルム上に担持された被写体の画像情報を電気信号として取り出すためには、フィルムデジタイザ等によってフィルムを別途デジタイズする必要があり大変手間がかかるという欠点がある。またフィルムのラチチュードが狭いため撮影の失敗でアンダー露光、オーバー露光になる危険性が高いという欠点を有する。
【０００３】
被写体を透過したＸ線画像情報を直接デジタル信号として取り出すことのできる撮影装置としてＣＲ(Computed Radiography)が良く知られている。この装置では、被写体を透過したＸ線のエネルギーが輝尽性蛍光体に一旦蓄積されこれをレーザ光で励起することにより蓄積されたＸ線エネルギーに比例した輝尽発光を出力させ、この輝尽発光をフォトマルチプライヤー等の光電変換素子で電気信号として取り出すことができる。この方法は輝尽発光を読み出すのに時間がかかるという欠点がある。また、レーザ光を走査するための機構が必要となり装置が高価となる他、機械部分の動作不良を招きやすいという欠点を有する。
【０００４】
そこで近年フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）と呼ばれる固体撮像素子が注目を浴びている。この方法はＸ線エネルギーを直接電荷に変換し、この電荷をＴＦＴ等読み出し素子によって電気信号として読み出す直接方式ＦＰＤと、Ｘ線エネルギーをシンチレータ等で光に変換し、この変換された光電変換素子で電荷に変換し、この電荷をＴＦＴ等読み出し素子によって電気信号として読み出す間接方式ＦＰＤが知られている。何れの方式も、ディテクタ面上に集光された被写体情報は読み出し素子のピッチ（以後ディテクタピッチと呼ぶ）に従って空間的にサンプリングされた情報として読み出される。
【０００５】
図１に示すように被写体１０１にＸ線１０２を曝射した場合、一部のＸ線１０３は被写体１０１に吸収されるが、残りのＸ線は透過Ｘ線１０４として被写体１０１に吸収されることなくディテクタ１１２ヘ到達する。一方、被写体１０１を透過する透過Ｘ線１０４の他に散乱線１０５とよばれるノイズ成分が被写体１０１より放出される。散乱線１０５は、透過Ｘ線１０４により運ばれてくる被写体１０１の画像情報のＳＮ比やコントラストを低下させるため通常グリッド１１１を使用することによって散乱線成分をできるだけ除去する方法が取られている。
【０００６】
グリッド１１１は、Ｘ線遮蔽材１を中間物質２を挟んでストライプ状に一定間隔で並べた構造をしている。散乱線１０５はＸ線遮蔽材１に吸収されてしまうためディテクタ１１２まで到達することはない。そのため画像情報のＳＮ比とコントラストを格段に向上させることができる（特許文献１：図７、段落番号0012）。
【０００７】
一般にグリッドの散乱線除去能力をあらわす値として、グリッド比やグリッド密度があるが、これらはＸ線遮蔽材の厚さ及び高さ、中間物質の厚さ及び高さによって決まるものであり、その模式図を図１１に示す。グリッド比ｒ＝ｈ／ｔ２、グリッド密度Ｎ＝１／（ｔ１＋ｔ２）で決められ、これらの値はディテクタの種類、使用用途によって選ばれる。
【０００８】
グリッドには、移動グリッドと固定グリッドの２種類がある。移動グリッドとは、Ｘ線の曝射に同期させてグリッドをグリッド縞の方向と垂直方向に移動させることにより画像中にグリッドの固定パターンを結像させないようにする方法である。固定グリッドとは、ディテクタに対してグリッドを固定した形で撮影を行なう方法であって、グリッドを用いた撮影方法において固定グリッドを使用した場合、ディテクタへ到達する被写体情報の中にグリッド縞の固定パターンが含まれることになる。
【０００９】
移動グリッドを用いた場合には、グリッド縞の固定パターンは含まれないが、移動時にＸ線遮蔽材によるカットオフが起こりＸ線量が不足し画質が低下するという問題がある。また、機械的にグリッドを移動させるという機構が必要なため、装置が大型化しかつコスト的に不利である。さらに移動時の振動や移動に要するモーターなどの電気的ノイズにより画像に多大な悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１０】
一方、固定グリッドを用いた場合には、グリッド縞の固定パターンを含んだ画像をデジタル化する際、ディテクタピッチで定まるサンプリング周波数とグリッド周波数の関係に応じてモアレ縞と呼ばれる実存しない縞模様となって現れることがある。モアレ縞は被写体の画像情報に対するノイズとなり医師の診断を著しく妨げる。モアレ縞を避けるためにはサンプリング周波数の整数倍の周波数を持つグリッドを使用することが考えられるが従来の技術では製造誤差が必ず生じてしまい、これがモアレ縞の原因となっていた。
【００１１】
また、グリッドは、散乱線１０５をＸ線遮蔽材１に吸収させることにより画像情報のＳＮ比とコントラストを向上させているが、ディテクタ１１２に到達するＸ線量を低減させてしまうため、画質が低下するという問題があった。そのため、Ｘ線遮蔽材１を、Ｘ線源の直下となる中心部分においては垂直で、周辺にいくに従ってＸ線源の方向に傾くようにしたものも考えられている（特許文献１：図７、段落番号0014）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−７１８１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このように、Ｘ線遮蔽材１がサンプリング周波数（ディテクタピッチ）の整数倍の周波数間隔で正確に設けられ、しかも各々がＸ線源の方向に傾くように精密に配置されたグリッドを作製することは製造上大変困難であった。本願発明は、こうしたグリッドを簡易に且つ精度よく製造することができる方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の２次元放射線検出器の製造方法は、グリッドの作製方法に特徴を有している。グリッドは、Ｘ線を透過する中間物質とＸ線遮蔽材とが交互に配置構成されたものであって、Ｘ線遮蔽材の間隔がディテクタピッチの整数倍となるように厳密に構成し、この中間物質とＸ線遮蔽材とを一枚ずつ若しくは交互に複数枚接着したモジュールを複数作製し、且つ前記中間物質またはＸ線遮蔽材のうち少なくとも１枚を他材から突出する長さとして組立冶具の溝との嵌合部としている。一方、組立冶具には前記嵌合部と嵌合されるための複数の溝が形成されており、各溝はＸ線源の焦点方向に向かう傾斜角を有している。組立冶具の溝に各モジュールの嵌合部を嵌合し、各モジュールを接合した後、各嵌合部を切断してグリッドを作製しており、こうして作製されたグリッドを用いて２次元放射線検出器を製造している。
【００１５】
本発明の２次元放射線検出器は、そのグリッドを上記のように組み立てているので、Ｘ線遮蔽材の間隔を精度良く簡易に作製することができ、モアレ縞の発生を良好に抑制できる検出器とすることができる。また、Ｘ線遮蔽材の方向もＸ線源の焦点方向に正確に向かったものとすることができ、ディテクタへの入射線量の低減を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１０は放射線撮影装置の概略構成を示す図である。この実施の形態の放射線撮影装置に備えられる制御回路２０９は、この図内の全ての装置と回路を制御している。Ｘ線発生制御装置２０１でＸ線発生命令が出されると、Ｘ線源２０２により被写体１０１へ向けてＸ線が放射される。また、Ｘ線発生制御装置２０１のＸ線発生命令は制御回路２０９へ入力され、Ｘ線の発生に同期してその他の回路が制御される。
【００１７】
被写体１０１を透過したＸ線はグリッド１１１を透過することで散乱線分を低減させる。グリッド１１１によって散乱線が低減された被写体１０１の画像情報はディテクタ１１２によって電気信号として検出される。ディテクタ１１２は、直接方式ＦＰＤと間接方式ＦＰＤの何れの方式でも良い。
【００１８】
（第１実施形態）第１実施形態は２次元放射線検出器の製造方法に関するものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る２次元放射線検出器のグリッド１１１とディテクタ１１２の断面を示す図である。このＸ線遮蔽材１はＸ線管の焦点Ｆをにらんでおりかつ、ディテクタ１１２面上の各画素の配列の整数倍に一致するピッチで配置されている。図１の実施例の場合、Ｘ線遮蔽材１はディテクタ１１２面上の各画素の配列に対して２倍のピッチで配置されている。ここでディテクタ１１２の断面は実際には図に示すような仕切りは存在しないが、ディテクタピッチはＴＦＴ素子のピッチで決定されておりわかりやすいように便宜上示してある。Ｘ線遮蔽材１及び中間物質２はその上下端面を被覆材３と被覆材４で支えられており、さらに被覆材３と被覆材４の辺縁部の間はスペーサ５及びスペーサ６で支えられている。
【００１９】
次に、本発明の２次元放射線検出器のグリッドの製造方法を説明する。
まず図２に示すように、Ｘ線透過部分に相当する厚みを持った中間物質２とＸ線遮蔽材１とを一枚ずつもしくは交互に複数枚接着し、モジュール１１を作製する。Ｘ線遮蔽材１と中間物質２は同じ高さに設定されている。モジュール１１はグリッドを構成するために必要な数量分を作製する。モジュール１１を構成する中間物質２のうち少なくともひとつは組立冶具２１の溝２２（図３、図５参照）との嵌合部を持った嵌合部付き中間物質１２であり、他の中間物質２やＸ線遮蔽材１よりも高さが高くなっている。Ｘ線遮蔽材１、中間物質２及び嵌合部付き中間物質１２は長手方向片方の面をそろえて接着される。ここで本実施例では中間物質２（嵌合部付き中間物質１２を含めて）は３枚、Ｘ線遮蔽材１が３枚で構成されているが、枚数については適宜選択することができる。また、Ｘ線遮蔽材１が硬度を有した板状のものである場合には、Ｘ線遮蔽材１の方に嵌合部を構成してもよい。中間物質２とＸ線遮蔽材１との接着には、厚さ精度の出ている薄い両面粘着テープを用いることができる。
【００２０】
尚、Ｘ線遮蔽材１はモリブデン、タングステン、鉛、モリブデンを主成分とする合金、タングステンを主成分とする合金、鉛を主成分とする合金等、原子番号が大きくＸ線吸収の大きい材料を選択する必要がある。一方、中間物質２及び嵌合部付き中間物質１２はＸ線吸収が小さく、厚さの精度が出せて、後述する切断工程におけるワイヤ放電加工等が容易に行なえる材質、例えばアルミやアルミ合金等が望ましい。
【００２１】
次に、出来あがったモジュール１１について、図３に示す溝プレート２３からなる組立冶具２１の溝２２と嵌合部付き中間物質１２を嵌合して配置していく。組立冶具２１は、グリッド組立後の前記複数のＸ線遮蔽材１のそれぞれの平坦面が、Ｘ線源の焦点Ｆに向かうように、即ち、ディテクタ側端とＸ線源の焦点Ｆとを結ぶ直線に沿うように傾斜して配列されるよう、所定の複数の溝２２が形成されている。組立冶具２１の作製方法としては、溝２２はワイヤ放電加工機、ダイシングマシンなどで形成する方法があるが、何れも精密に加工される必要がある。
【００２２】
組立冶具２１の別形態として、図４に示すように溝プレート２３を分割構造とし、溝２２を各々ワイヤ放電加工機、ダイシングマシンなどで形成し、溝同士が一致するように配置、固定してもよい。この場合、溝を切る長さは比較的短くてすむため、４５０ｍｍ角サイズというような大面積のグリッドでも対応可能となる。
【００２３】
図５は、モジュール１１の嵌合部付き中間物質１２を組立冶具２１の溝２２に嵌合させた状態の一部分の断面図である。ここでは５個のモジュール１１のみが嵌合されている状態を示している。
【００２４】
図５に示すように、モジュール１１と組立冶具２１の間にはクリアランス２４ができるように溝深さが設定される。これは後の組立冶具の溝から分離工程で使用するものである。さらに、嵌合部付き中間物質１２が所定の位置に挿入、固定されるように溝深さ及び溝幅が設定される。また溝２２はＸ線遮蔽材１がＸ線管の焦点Ｆをにらんでディテクタピッチの整数倍、即ち図１に示すディテクタ１１２面上の各画素の配列間隔の整数倍に一致するピッチで配置されるように設定される。
【００２５】
ここで、図５で明らかなように、実際に溝２２に嵌合しているのは1個の嵌合部付き中間物質１２のみであり、他の３個のＸ線遮蔽材１及び２個の中間物質２は位置が保障されていない。しかしながら、実際上は問題ないことを理想形状を考えることにより説明する。
【００２６】
図６に、グリッドの右半分についての理想形状の断面模式図を示す。図はＸ線遮蔽材１をディテクタ１１２面上の各画素の配列に対して２倍のピッチで配置する場合の理想形状のグリッドを表している。Ｘ線遮蔽材１は一定厚さで配置され、中間物質２は理想位置に来るように形状が決められている。ここで理想形状にある中間物質２の上面の厚さをｄ１、下面の厚さをｄ２とする。ここで実際の値の一例として、ディテクタピッチ：０．１５ｍｍ、Ｘ線遮蔽材厚さ：０．０３ｍｍ、グリッド厚さ：２．７ｍｍ、グリッド面積：４５０ｍｍ×４５０ｍｍ、焦点Ｆ―グリッド上面距離：１２００ｍｍ、グリッド下面―ディテクタ間距離：３ｍｍ  とする。
これら値により計算される、中心からの各位置におけるｄ１及びｄ２の理想値を表したものを図７に示す。これによると中心からの距離が同じ位置にあるｄ１とｄ２の差は約０．６μｍでしかない。また最も差が大きくなる中心位置のｄ２と際側端部のｄ１を比べてみてもその差は約５．６μｍである。ディテクタピッチが０．１５ｍｍであることを考えるとこれら数値は許容誤差範囲内であり、中間物質２の厚さをｄ１として、本実施例のように中間物質２（嵌合部付き中間物質１２を含めて）を３枚、Ｘ線遮蔽材１を３枚でＸ線遮蔽材モジュール１１を構成している場合、すなわち溝２２によって中間物質２が３個おきに位置が保障されている構成であるので位置精度上問題ないことがわかる。さらに、実際に使用するときは、あらかじめグリッド１１１とディテクタ１１２を組み合わせて感度補正を行なっておき、そのデータをもとに画像の補正を行なう方法をとることにより感度むらを防ぐため問題になることはない。
【００２７】
次に、モジュール１１の嵌合部付き中間物質１２を組立冶具２１の溝２２に必要数嵌合させた状態において、モジュール１１の上端部に一体の被覆材３を接着する（図８）。
そして組立冶具２１の溝２２からＸ線遮蔽材モジュール１１を分離するためにクリアランス２４において、ワイヤー放電加工により溝２２と嵌合している嵌合部付き中間物質１２のみを、Ｘ線遮蔽材１及び中間物質２との高さが同じになるようにカットする。カット後の断面を図８に示す。ここでワイヤー放電加工は中間物質２のみをカットしており、特に前述したように中間物質２の材質がアルミやアルミ合金の場合加工が容易で時間もかからずコスト的に有利となる。もし嵌合部付き中間物質１２の高さがＸ線遮蔽材１及び中間物質２とそろわなかった場合は適宜研磨することにより高さをそろえてもよい。
【００２８】
最後に、図９に示すように、側端にスペーサ５及びスペーサ６を接着し、モジュール１１の下端部及びスペーサ５及びスペーサ６の反対面に一体の被覆材４を接着し、最終の完成品とする。
尚、被覆材３及び被覆材４はＸ線吸収が小さく、かつ寸法精度を保つために温度変化に対して安定で熱膨張係数が小さく、強度の優れた材料を選択する必要がある。これらの条件を満足するために、被覆材３及び被覆材４にはいわゆるＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｓ）等を選択するのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、この発明は、医療用や産業用の放射線撮影装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２次元放射線検出器の一実施例を示す図である。
【図２】モジュールの一例を示す図である。
【図３】モジュールの組み立て冶具の一例を示す図である。
【図４】モジュールの組み立て冶具の一例を示す図である。
【図５】グリッドの製造過程の一例を示す図である。
【図６】グリッドの状態説明図である。
【図７】グリッドの中心からの各位置における中間物質の理想的な厚さを示す図である。
【図８】グリッドの製造過程の一例を示す図である。
【図９】グリッドの完成品の一例を示す図である。
【図１０】放射線撮影装置の概略構成を示す図である。
【図１１】グリッドの原理の説明を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…Ｘ線遮蔽材
２…中間物質
１１…モジュール
１２…嵌合部付き中間物質
２１…組立冶具
２２…溝
２３…溝プレート
２４…クリアランス
１０５…散乱線
１１１…グリッド
１１２…ディテクタ
【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】
2005283360.tif 000009
【図８】
2005283360.tif 000010
【図９】
2005283360.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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