(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する半導体を用いるＸ線検出器であって、 
Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する検出セルのアレイを有する単層の半導体基板と、 
前記検出セルについてフォトン計数モードでデータ収集を行う第１のデータ収集手段と、 
前記検出セルについて電流測定モードでデータ収集を行う第２のデータ収集手段 
を具備することを特徴とするＸ線検出器。 
【請求項２】
前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、共通の検出セルについてデータ収集を行う 
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出器。 
【請求項３】
前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、別々な検出セルについてそれぞれデータ収集を行う 
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出器。 
【請求項４】
前記検出セルのアレイは、 
前記半導体基板の表面と裏面のうちの一方に配置された共通電極と、 
前記半導体基板の表面と裏面のうちの他方に配置された複数の個別電極を有する 
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出器。 
【請求項５】
前記複数の個別電極は、 
前記第１のデータ収集手段用の第１群の個別電極と、 
前記第２のデータ収集手段用の第２群の個別電極の混合である 
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線検出器。 
【請求項６】
前記検出セルのアレイは、 
前記共通電極側にＸ線が入射される 
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線検出器。 
【請求項７】
前記検出セルのアレイは、 
前記個別電極側にＸ線が入射される 
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線検出器。 
【請求項８】
前記検出セルのアレイは、 
前記個別電極と前記共通電極の間の半導体層にＸ線が入射される 
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線検出器。 
【請求項９】
対象をＸ線でスキャンして投影データを収集しこの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、 
Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する検出セルのアレイを有する単層の半導体基板と、 
前記検出セルについてフォトン計数モードでデータ収集を行う第１のデータ収集手段と、 
前記検出セルについて電流測定モードでデータ収集を行う第２のデータ収集手段と、 
前記第１のデータ収集手段で収集されたデータに基づく画像および前記第２のデータ収集手段で収集されたデータに基づく画像をそれぞれ再構成する画像再構成手段
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１０】
前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、共通の検出セルについてデータ収集を行う 
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１１】
前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、別々な検出セルについてそれぞれデータ収集を行う 
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１２】
前記検出セルのアレイは、 
前記半導体基板の表面と裏面のうちの一方に配置された共通電極と、 
前記半導体基板の表面と裏面のうちの他方に配置された複数の個別電極を有する 
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１３】
前記複数の個別電極は、 
前記第１のデータ収集手段用の第１群の個別電極と、 
前記第２のデータ収集手段用の第２群の個別電極の混合である 
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１４】
前記検出セルのアレイは、 
前記共通電極側にＸ線が入射される 
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１５】
前記検出セルのアレイは、 
前記個別電極側にＸ線が入射される 
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【請求項１６】
前記検出セルのアレイは、 
前記個別電極と前記共通電極の間の半導体層にＸ線が入射される 
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出器およびＸ線ＣＴ(Computed Tomography)装置に関し、特に、Ｘ線のフォトン(photon)を直接電気信号に変換する半導体を用いるＸ線検出器、および、そのようなＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置では、互いに対向するＸ線源とＸ線検出器で対象をスキャン(scan)して投影データ(data)を収集し、投影データに基づいて画像を再構成する。Ｘ線ＣＴ装置の中には、Ｘ線吸収係数のエネルギー(energy)依存性が元素によって異なることを利用して、特定元素に着目したイメージング(imaging)を行うものがある。
【０００３】
そのようなＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線のフォトン(photon)をエネルギー(energy)別に計数するＸ線検出器が用いられる。そのようなＸ線検出器では、半導体によってＸ線のフォトンを直接電気信号に変換するようになっている。半導体としては、例えばＣＺＴ(Cadmium Zinc Telluride)等が用いられる。
【０００４】
この種の半導体を用いたＸ線検出器においては、Ｘ線のフラックスレート(flux rate)が高くなるとフォトンのカウント(count)数が飽和するので、半導体を多層化して、飽和限界を高めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００５６５８１号明細書（ＦＩＧ．７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体を多層化したＸ線検出器では、フォトンカウントの飽和限界は各層の厚みによって決まるので、Ｘ線検出器の製造には高度の製造技術並びに高精度の製造設備が必要とされる。このため、Ｘ線検出器はコスト(cost)高になることが避けられない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、単層の半導体で低フラックスレートから高フラックスレートまで対応可能なＸ線検出器、および、そのようなＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題を解決するための発明は、第１の観点では、Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する半導体を用いるＸ線検出器であって、Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する検出セルのアレイを有する単層の半導体基板と、前記検出セルについてフォトン計数モードでデータ収集を行う第１のデータ収集手段と、前記検出セルについて電流測定モードでデータ収集を行う第２のデータ収集手段を具備することを特徴とするＸ線検出器である。
【０００９】
課題を解決するための発明は、第２の観点では、前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、共通の検出セルについてデータ収集を行うことを特徴とする第１の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１０】
課題を解決するための発明は、第３の観点では、前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、別々な検出セルについてそれぞれデータ収集を行うことを特徴とする第１の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１１】
課題を解決するための発明は、第４の観点では、前記検出セルのアレイは、前記半導体基板の表面と裏面のうちの一方に配置された共通電極と、前記半導体基板の表面と裏面のうちの他方に配置された複数の個別電極を有することを特徴とする第１の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１２】
課題を解決するための発明は、第５の観点では、前記複数の個別電極は、前記第１のデータ収集手段用の第１群の個別電極と、前記第２のデータ収集手段用の第２群の個別電極の混合であることを特徴とする第４の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１３】
課題を解決するための発明は、第６の観点では、前記第１群の個別電極および前記第２群の個別電極はピクセルを共有することを特徴とする第５の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１４】
課題を解決するための発明は、第７の観点では、前記第１群の個別電極および前記第２群の個別電極はピクセルを共有しないことを特徴とする第５の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１５】
課題を解決するための発明は、第８の観点では、前記検出セルのアレイは、前記共通電極側にＸ線が入射されることを特徴とする第４の観点に記載のＸ線検出器である。
課題を解決するための発明は、第９の観点では、前記検出セルのアレイは、前記個別電極側にＸ線が入射されることを特徴とする第４の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１６】
課題を解決するための発明は、第１０の観点では、前記検出セルのアレイは、前記個別電極と前記共通電極の間の半導体層の側面にＸ線が入射されることを特徴とする第９の観点に記載のＸ線検出器である。
【００１７】
課題を解決するための発明は、第１１の観点では、対象をＸ線でスキャンして投影データを収集しこの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する検出セルのアレイを有する単層の半導体基板と、前記検出セルについてフォトン計数モードでデータ収集を行う第１のデータ収集手段と、前記検出セルについて電流測定モードでデータ収集を行う第２のデータ収集手段と、前記第１のデータ収集手段で収集されたデータに基づく画像および前記第２のデータ収集手段で収集されたデータに基づく画像をそれぞれ再構成する画像再構成手段を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１８】
課題を解決するための発明は、第１２の観点では、前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、共通の検出セルについてデータ収集を行うことを特徴とする第１１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００１９】
課題を解決するための発明は、第１３の観点では、前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、別々な検出セルについてそれぞれデータ収集を行うことを特徴とする第１１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００２０】
課題を解決するための発明は、第１４の観点では、前記検出セルのアレイは、前記半導体基板の表面と裏面のうちの一方に配置された共通電極と、前記半導体基板の表面と裏面のうちの他方に配置された複数の個別電極を有することを特徴とする第１１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００２１】
課題を解決するための発明は、第１５の観点では、前記複数の個別電極は、前記第１のデータ収集手段用の第１群の個別電極と、前記第２のデータ収集手段用の第２群の個別電極の混合であることを特徴とする第１４の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００２２】
課題を解決するための発明は、第１６の観点では、前記第１群の個別電極および前記第２群の個別電極はピクセルを共有することを特徴とする第１５の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００２３】
課題を解決するための発明は、第１７の観点では、前記第１群の個別電極および前記第２群の個別電極はピクセルを共有しないことを特徴とする第１５の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００２４】
課題を解決するための発明は、第１８の観点では、前記検出セルのアレイは、前記共通電極側にＸ線が入射されることを特徴とする第１４の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
課題を解決するための発明は、第１９の観点では、前記検出セルのアレイは、前記個別電極側にＸ線が入射されることを特徴とする第１４の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【００２５】
課題を解決するための発明は、第２０の観点では、前記検出セルのアレイは、前記個別電極と前記共通電極の間の半導体層の側面にＸ線が入射されることを特徴とする第１９の観点に記載のＸ線ＣＴ装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、Ｘ線検出器は、Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する半導体を用いるＸ線検出器であって、Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する検出セルのアレイを有する単層の半導体基板と、前記検出セルについてフォトン計数モードでデータ収集を行う第１のデータ収集手段と、前記検出セルについて電流測定モードでデータ収集を行う第２のデータ収集手段を具備するので、単層の半導体で低フラックスレートから高フラックスレートまで対応可能なＸ線検出器を実現することができる。
【００２７】
低フラックスレートには、フォトン計数モードで対応する。これによって、Ｘ線吸収量が大きい部分についてのデータ収集が可能となる。フォトン計数モードで対応可能なフラックスレートは、検出セルのサイズを変えることによって変更できる。高フラックスレートには、電流測定モードで対応する。電流測定モードでのデータ収集は、高フラックスレートでも飽和することなく行える。
【００２８】
本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置は、対象をＸ線でスキャンして投影データを収集しこの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、Ｘ線のフォトンを直接電気信号に変換する検出セルのアレイを有する単層の半導体基板と、前記検出セルについてフォトン計数モードでデータ収集を行う第１のデータ収集手段と、前記検出セルについて電流測定モードでデータ収集を行う第２のデータ収集手段と、前記第１のデータ収集手段で収集されたデータに基づく画像および前記第２のデータ収集手段で収集されたデータに基づく画像をそれぞれ再構成する画像再構成手段を具備するので、単層の半導体で低フラックスレートから高フラックスレートまで対応可能なＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【００２９】
低フラックスレートにはフォトン計数モードで対応し、高フラックスレートには電流測定モードで対応することにより、低フラックスレートから高フラックスレートまで連続的に対応可能である。フォトン計数モードで収集したデータから、特定の元素の分布を画像化することができ、電流測定モードで収集したデータから、Ｘ線吸収係数の分布を画像化することができる。
【００３０】
前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、共通の検出セルについてデータ収集を行うので、全ての検出セルについて２つのモードでデータ収集を行うことができる。
【００３１】
前記第１のデータ収集手段および前記第２のデータ収集手段は、別々な検出セルについてそれぞれデータ収集を行うので、検出セルをそれぞれのデータ収集モードに最適な構成とすることができる。
【００３２】
前記検出セルのアレイは、前記半導体基板の表面と裏面のうちの他方に配置された複数の個別電極と、前記半導体基板の表面と裏面のうちの一方に配置された共通電極を有するので、アレイの構成を簡素化することができる。
【００３３】
前記複数の個別電極は、前記第１のデータ収集手段用の第１群の個別電極と、前記第２のデータ収集手段用の第２群の個別電極の混合であるので、第１群の個別電極と第２群の個別電極を、それぞれのデータ収集モードに最適な構成とすることができる。
【００３４】
前記第１群の個別電極および前記第２群の個別電極はピクセルを共有するので、全てのピクセルについて２つのモードでデータ収集を行うことができる。
前記第１群の個別電極および前記第２群の個別電極はピクセルを共有しないので、第１群の個別電極と第２群の個別電極を、それぞれのデータ収集モードに最適な構成とすることができる。
【００３５】
前記検出セルのアレイは、前記共通電極側にＸ線が入射されるので、Ｘ線の２次元分布に適応することができる。
前記検出セルのアレイは、前記個別電極側にＸ線が入射されるので、Ｘ線の２次元分布に適応することができる。
【００３６】
前記検出セルのアレイは、前記個別電極と前記共通電極の間の半導体層の側面にＸ線が入射されるので、Ｘ線の１次元分布に適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図２】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。
【図３】Ｘ線照射・検出装置の構成を示す図である。
【図４】Ｘ線検出器のＸ線入射面の構成を示す図である。
【図５】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線検出器の構成を示す図である。
【図６】Ｘ線検出器の電極構成を示す図である。
【図７】Ｘ線検出器の電極構成を示す図である。
【図８】Ｘ線検出器の電極構成を示す図である。
【図９】電極とＤＡＳの接続関係を示す図である。
【図１０】入力電流測定結果を示す図である。
【図１１】入力電流測定結果を示す図である。
【図１２】入力電流測定結果を示す図である。
【図１３】入力電流測定結果を示す図である。
【図１４】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線検出器の構成を示す図である。
【図１５】Ｘ線検出器の電極構成を示す図である。
【図１６】Ｘ線検出器の電極構成を示す図である。
【図１７】Ｘ線の入射方向を示す図である。
【図１８】複数の半導体基板の組合せを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の模式的構成を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００３９】
図１に示すように、本装置は、ガントリ(gantry)１００、テーブル(table)２００およびオペレータコンソール(operator console)３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される対象１０を、Ｘ線照射・検出装置１１０でスキャンして複数ビュー(view)の投影データを収集し、オペレータコンソール３００に入力する。
【００４０】
オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力された投影データに基づいて画像再構成を行い、再構成画像をディスプレイ(display)３０２に表示する。画像再構成は、オペレータ３００内の専用のコンピュータ(computer)によって行われる。オペレータ３００は、本発明における画像再構成手段の一例である。
【００４１】
オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。制御はオペレータ３００内の専用のコンピュータによって行われる。オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、対象１０の位置決めを行う。位置決めは、内蔵の位置調節機構により、テーブルトップ(table top)２０２の高さおよびテーブルトップ上のクレードル(cradle)２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。
【００４２】
クレードル２０４を停止させた状態でスキャンすることにより、アキシャルスキャン(axial scan)を行うことができる。クレードル２０４を連続的に移動させながら複数回のスキャンを連続的に行うことにより、ヘリカルスキャン(helical scan)を行うことができる。クレードル２０４を間欠的に移動させながら停止位置ごとにスキャンすることによりクラスタスキャン(cluster scan)を行うことができる。
【００４３】
テーブルトップ２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース(base)２０８への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、テーブルトップ２０２は垂直方向および水平方向に変位する。クレードル２０４はテーブルトップ２０２上で水平方向に移動してテーブルトップ２０２の水平方向の変位を相殺する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。
なお、テーブル２００は、図２に示すように、テーブルトップ２０２がベース２０８に対して垂直に昇降する方式のものであってよい。テーブルトップ２０２の昇降は内蔵の昇降機構によって行われる。このテーブル２００においては、昇降に伴うテーブルトップ２０２の水平移動は生じない。
【００４４】
図３に、Ｘ線照射・検出装置１１０の構成を模式的に示す。Ｘ線照射・検出装置１１０は、Ｘ線管１３０の焦点１３２から放射されたＸ線１３４をＸ線検出器１５０で検出するようになっている。
【００４５】
Ｘ線１３４は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されてコーンビーム(cone beam)またはファンビーム(fan beam)のＸ線となる。Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線の広がりに対応して２次元的に広がるＸ線入射面１５２を有する。Ｘ線入射面１５２は円筒の一部を構成するように湾曲している。円筒の中心軸は焦点１３２を通る。
【００４６】
Ｘ線照射・検出装置１１０は、撮影中心すなわちアイソセンタ(isocenter)Ｏを通る中心軸の周りを回転する。中心軸は、Ｘ線検出器１５０が形成する部分円筒の中心軸に平行である。
【００４７】
回転の中心軸の方向をｚ方向とし、アイソセンタＯと焦点１３２を結ぶ方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に垂直な方向をｘ方向とする。これらｘ，ｙ，ｚ軸はｚ軸を中心軸とする回転座標系の３軸となる。
【００４８】
図４に、Ｘ線検出器１５０のＸ線入射面１５２の平面図を模式的に示す。Ｘ線入射面１５２は検出セル(cell)１５４がｘ方向とｚ方向に２次元的に配置されたものとなっている。すなわち、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の２次元アレイとなっている。なお、ファンビームＸ線を用いる場合は、Ｘ線入射面１５２は検出セル１５４の１次元アレイとしてよい。
【００４９】
個々の検出セル１５４は、Ｘ線検出器１５０の検出チャンネル(channel)を構成する。これによって、Ｘ線検出器１５０は多チャンネルＸ線検出器となる。検出セル１５４は、両面に電極を有する半導体で構成される。
【００５０】
半導体としては、例えば、ＣＺＴ(Cadmium Zinc Telluride)が用いられる。なお、これに限らずＣｄＴｅ(Cadmium Telluride)やＨｇＩ２(Mercuric Iodide)を用いても良い。このような半導体を用いることにより、フォトンを直接電気信号に変換することができる。
【００５１】
図５に、Ｘ線検出器１５０の構成を模式的に示す。Ｘ線検出器１５０は、発明を実施するための最良の形態の一例である。Ｘ線検出器１５０の構成によって、Ｘ線検出器に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００５２】
図５に示すように、Ｘ線検出器１５０は、半導体基板５００を有する。半導体基板５００は、Ｘ線が入射する側の面（上面）に電極５１０を有する。電極５１０は上面全体にわたって連続的に設けられる。電極５１０は共通電極となる。以下、電極５１０を共通電極ともいう。共通電極５１０には負の高電圧−ＨＶが印加される。なお、印加する電圧は正の高電圧＋ＨＶであっても良い。
【００５３】
半導体基板５００は、Ｘ線入射面とは反対側の面（下面）に複数の電極５２０を有する。複数の電極５２０は、下面全体にわたって所定のピッチ(pitch)で２次元的に配置される。複数の電極５２０は、それぞれ個別電極となる。以下、電極５２０を個別電極ともいう。個別電極５２０は、個々の検出セル１５４に相当する。個別電極５２０は、また、個々のピクセル(pixel)に相当する。
【００５４】
個々の検出セルには、ＤＡＳ(data acquisition system)６００が接続される。ＤＡＳ６００は、すべての検出セルについて設けられるが、１つの検出セルだけについて代表的に図示する。ＤＡＳ６００は、検出セルごとにデータ収集を行う。
【００５５】
図６に、個別電極５２０の構成の一例を示す。図６に示すように、複数の個別電極５２０は、いずれも、２つの電極５２２，５２４で構成される。これによって、電極５２２，５２４は、１つのピクセルを共有する。なお、複数の個別電極およびそれを構成する２つの電極への符号付けは、１箇所で代表する。以下、同様である。
【００５６】
２つの電極は、一方の電極５２２が他方の電極５２４により完全な環状に取囲まれる関係となっている。このようにすることにより、両電極の識別を容易にすることができる。また、電極の取囲みを完全取囲みとすることにより、外側電極で閉ループ(loop)を形成することができる。
【００５７】
なお、電極５２２，５２４の関係は、これに限らず、図７に示すように、一方の電極５２２が他方の電極５２４により不完全な環状に取囲まれる関係や、図８に示すように、一方の電極５２２と他方の電極５２４が相互に櫛状に入組む関係であって良い。電極の取囲みを不完全取囲みとすることにより内側電極の信号取出しが容易になり、互いに入組む関係とすることにより両電極の対等性を良くすることができる。これ以外にも、さまざまな取り合わせがあり得る。電極５２２は、本発明における第１群の個別電極の一例である。電極５２４は、本発明における第２群の個別電極の一例である。
【００５８】
図９に、電極５２２，５２４とＤＡＳ６００の関係を１つの検出セルについて示す。他の全ての検出セルについても同様になっている。図９に示すように、電極５２２は、ＤＡＳ６００のフォトン計数回路６１０に接続される。フォトン計数回路６１０は、電極５２２からの入力信号をフォトン計数モード(mode)で計数する。これによって、Ｘ線のフォトンの数が計数される。フォトン計数モードで対応可能なフラックスレートは、電極５２２のサイズを変えることによって変更できる。
【００５９】
計数はフォトンのエネルギーを識別して行われる。エネルギーの識別は、所定の閾値に基づいて行われる。閾値を複数個設定することにより、複数のエネルギーを識別することができる。なお、フォトンの計数は、エネルギーを識別せずに行うことも可能である。フォトン計数回路６１０は、本発明における第１のデータ収集手段の一例である。
【００６０】
電極５２４は、ＤＡＳ６００の電流測定回路６２０に接続される。電流測定回路６２０は、電極５２４からの入力信号を電流測定モードで測定する。これによって、Ｘ線の信号強度が測定される。入力電流は、フォトンの計数値とは異なり、Ｘ線のフラックスレート(flux rate)が高くなっても飽和することがない。電流測定回路６２０は、本発明における第２のデータ収集手段の一例である。
【００６１】
図１０−図１３に、入力電流の実測結果のグラフ(graph)を示す。図１０は、Ｘ線管の管電流を変化させたときの入力電流の変化である。管電流の増加はＸ線のフラックスレートの増加に対応する。図１１は、Ｘ線管の管電圧を変化させたときの入力電流の変化である。管電圧の増加はＸ線のフラックスレートの増加に対応する。図１２は、Ｘ線管とＸ線検出器の間に配置した銅板フィルタの厚みを変化させたときの入力電流の変化である。厚みの減少はＸ線のフラックスレートの増加に対応する。これらのグラフから、入力電流は、Ｘ線のフラックスレートの増加に伴って、飽和することなくリニア(linear)に増加することが明らかである。
【００６２】
図１３は、Ｘ線をオンオフ(on-off)したときの、入力電流の時間的変化を示す。このグラフから、入力電流には、ヒステリシス(hysteresis)は生じないことが明らかである。
これによって、Ｘ線検出器１５０は、単層の半導体基板５００で低フラックスレートから高フラックスレートまで対応可能なＸ線検出器となる。このＸ線検出器１５０においては、検出セル１５４の大きさ、すなわち、ピクセルサイズ(pixel size)を０．１ｍｍ程度とすることは容易である。したがって、空間分解能が高いＸ線検出器を容易に得ることができる。また、検出層が単層なので、製造コストは多層型のものよりはるかに低い。
【００６３】
フォトン計数回路６１０の計数値および電流測定回路６２０の測定値に基づいて、それぞれ画像が再構成される。フォトン計数値に基づく再構成画像は、対象１０のＸ線吸収量が多い部分における特定元素の分布を表わす断層像となる。フォトン計数時に複数の閾値を用いたたときは、複数の元素が個々に識別された断層像が得られる。これに対して、電流測定値に基づく再構成画像は、対象１０におけるＸ線吸収係数の分布を表わす断層像となる。
【００６４】
検出セルの２つの電極は、図１４に示すように、電極５２０として一体化し、この電極５２０から、フォトン計数回路６１０と電流測定回路６２０にそれぞれ信号を入力するようにしても良い。このようにしても、フォトン計数回路６１０および電流測定回路６２０により、同一のピクセルについて、フォトン計数および電流測定をそれぞれ行うことができる。
【００６５】
フォトン計数回路６１０によるフォトン計数と電流測定回路６２０による電流測定は、別々なピクセルについて行うようにしても良い。そのような例を図１５に示す。図１５に示すように、フォトン計数回路６１０は電極５２０ａに接続され、電流測定回路６２０は電極５２０ｂに接続される。
【００６６】
電極５２０ａと電極５２０ｂは別々な検出セルの電極であり、半導体基板５００上に交互に配置される。電極５２０ａと電極５２０ｂの交互配置は、（ａ）に示すような縦方向の交互配置、（ｂ）に示すような横方向の交互配置、または、（ｃ）に示すような半ピッチずらしの交互配置である。なお、電極５２０ａおよび電極５２０ｂは、縦横両方向において交互配置となるようにしても良い。
【００６７】
電極５２０ａと電極５２０ｂは、図１６に示すように、半導体基板５００上の分布密度を異ならせても良い。図１６の（ａ）は、全部が電極５２０ａの行と、電極５２０ａと電極５２０ｂが交互に並ぶ行を、縦方向に交互に配置したものであリ、（ｂ）は、高密度の電極５２０ａの行と、低密度の電極５２０ｂの行を縦方向に交互に配置したものであり、（ｃ）は、低密度の電極５２０ａの行と、高密度の電極５２０ｂの行を縦方向に交互に配置したものである。なお、電極５２０ａと電極５２０ｂは、形状やサイズ(size)が異なるものとしてよい。
【００６８】
このような検出セルを有する半導体基板５００が、図１７の（ａ）に示すように共通電極側をＸ線の入射方向に向けるか、または（ｂ）に示すように個別電極側をＸ線の入射方向に向けて使用される。あるいは、（ｃ）に示すように共通電極と個別電極の間の半導体層をＸ線の入射方向に向けて使用することも可能である。このように使用することにより、Ｘ線の１次元分布に対応することができる。
【００６９】
共通電極側または個別電極側をＸ線の入射方向に向けるときは、半導体基板５００は、図１８の（ａ）に示すように、同一平面内に複数個並べられる。これに対して、共通電極と個別電極の間の半導体層の側面をＸ線の入射方向に向けるときは、（ｂ）に示すように、厚み方向に絶縁層５３０を介して積層される。このようにすることにより、コーンビームＸ線の２次元的な広がりに適応することができる。
【００７０】
Ｘ線検出器１５０は、Ｘ線以外の放射線を検出することができる。したがって、対象１０に放射性のトレーサ(tracer)を注入し、Ｘ線を照射することなくスキャンすることにより、トレーサから放射されるフォトンを計数した投影データを収集することができる。
【００７１】
そして、そのような投影データに基づいて画像再構成を行うことにより、対象１０内のトレーサの分布を画像化することができる。すなわち、本装置はＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置としても使用可能である。
【００７２】
また、Ｘ線ＣＴ装置は、医療用のＸ線ＣＴ装置に限らず、産業用Ｘ線ＣＴ装置等であって良い。産業用のＸ線ＣＴ装置においては、スキャンは、Ｘ線照射・検出装置は回転させずに、対象を回転させることによって行うことができる。あるいは、Ｘ線照射・検出装置と対象を互いに反対方向に回転させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ： 対象
１００ ： ガントリ
１１０ ：Ｘ線照射・検出装置
１３０ ： Ｘ線管
１３２ ： 焦点
１３４ ： Ｘ線
１５０ ： Ｘ線検出器
１５２ ： Ｘ線入射面
１５４ ： 検出セル
２００ ： テーブル
２０２ ： テーブルトップ
２０４ ： クレードル
２０６ ： 支柱
２０８ ： ベース
３００ ： オペレータコンソール
５００ ： 半導体基板
５１０ ： 電極
５２０ ： 電極
５２２ ： 電極
５２４ ： 電極
５３０ ： 絶縁層
６１０ ： フォトン計数回路
６２０ ： 電流測定回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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