(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ装置においてＸ線検出素子として高い感度を有する半導体検出素子を用いたかったが、半導体検出素子に存在するギャップの影響を避けることができなかった。【解決手段】半導体Ｘ線検出素子アレイを前後に配置するとともに、検出素子間隔の１／２ピッチずらして配置し、それぞれのギャップ位置をお互いに補完できるように配列する。また、ｐｎ接合の向きをそろえることにより検出特性の差を減少させる。この構造により、ギャップ位置に対応するデータを他の検出素子アレイのデータで補完可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体Ｘ線検出素子(５)を１列に配列をなした第１の検出素子アレイ(１)と、同じく第２の半導体Ｘ線検出素子(６)を１列に配列をなした第２の検出素子アレイ(２)とからなり、前記第１の検出素子アレイ(１)を前方に配置し、その後方に前記第１の検出素子アレイ(１)におけるギャップを通過してなるＸ線を検出すべく、前記第１の検出素子アレイのギャップに対応して第２の検出素子アレイ(２)の検出素子(６)を配置してなるＸ線検出器アレイ。
【請求項２】
前記第１の半導体Ｘ線検出素子(５)と第２の半導体Ｘ線検出素子(６)とは、異種半導体接合を有するものであり、かつ受光面としての異種半導体接合の方向を統一してなる請求項１記載のＸ線検出器アレイ。
【請求項３】
前記第１の検出素子アレイ(５)と前記第２の検出器アレイ(６)とを列方向に検出素子間隔のｍ／ｎ(ｍ，ｎは自然数であり、かつｍ＜ｎ)移動させるアクチュエータ(１６)を備えてなる請求項１記載のＸ線検出器アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、感度と直線性の高い半導体検出器を用いるＸ線ＣＴ用半導体放射線検出器の配列構造と信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンチレータを用いるＸ線ＣＴ装置においては、シンチレータ内で光が広がることにより、ボケが生じて検出器ギャップの影響が少なかった。
このため、この種の装置においてはギャップについて考慮する必要がなく、検出素子群をマトリクス状に配置しても問題はなかった(特許文献１参照)。
だが、最近Ｘ線ＣＴ用の検出器として、半導体検出器が用いられるようになってきた。
しかしながら半導体検出器ではボケがなく、ギャップの影響がはっきり生じる。
Ｘ線ＣＴ用半導体放射線検出器に用いられる半導体検出器には、以下のような長所と短所が存在している。
長所：
１）半導体検出器は感度と特性が従来のシンチレータに比べ格段に高い。
２）素子サイズに応じた高い解像度を得ることができる。
短所：
１）画素間に隙間(ギャップ)ができ、情報の欠落が生じる。
【特許文献１】特開２００５−１８９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図５にコンピュータ断層(ＣＴ)イメージング装置の全体像を示す。４は測定対象物，１０は制御装置、１１はガントリ，１２はＸ線源，１３はＸ線ビーム，１４は回転中心，１５は検出器アレイ，２０は信号処理装置である。
図６は従来のＸ線ＣＴ用の検出素子(５)を１列に配列した検出素子アレイ(１)を示す。検出器アレイ(１５)は、単数あるいは複数の検出素子アレイ(１)により構成されている。Ｘ線ビーム(３)の入射方向は紙面に垂直であり、検出素子アレイ(１)全体を照射する。検出素子(５)間には、構造上ギャップが存在している。測定対象物(４)はデータ取得ごとに下方向に適当なピッチ分送られる。
【０００４】
図６に示す構造では、ギャップの存在によりＸ線ＣＴ撮像のために測定対象物を回転して投影像(透過像)を撮像する場合、測定対象物が小さい場合、ある角度ではギャップにのみ投影像が入る現象が生じる。また、図７に示すように得られるデータに欠落が生じ分解能が低下する。即ち、一回の照射(pass1)で得られるデータは、Ｘ線源から見た測定対象物の角度に対応した検出素子からのデータ(d11，d12，d13，…)であり、測定対象物を微小角度回転させた後の照射(pass2)におけるデータ(d21，d22，d23，…)で補完することは、再構成のための演算上において困難である。
ＣＴ処理の前提条件は、３６０度全周からの情報が得られることであり、ギャップによる情報の欠落は、線状のノイズとして再構成画像に発生し、顕著な問題が生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
この発明では、検出素子を放射線入射方向に対して前後に配列し、かつ、その画素をずらして配置する。このような構造により、一列目の検出素子におけるギャップを通過したＸ線を、二列目の検出素子により検出し電荷変換を行わせることでギャップの影響を防いだものである。
またマルチスライスＣＴ用としては、検出素子を前後２列に配列したアレイを測定対象物の移動方向に複数列配置しマルチスライス撮像をする。マルチスライスを行わないときには１つのアレイのみであってもよい。
Ｘ線検出素子として、ＣｄＴｅを含む光子−電荷直接変換型の半導体検出器を用いることが望ましい。
【実施例１】
【０００６】
図１に検出器アレイ(１５)の配列例を示す。
検出器アレイ(１５)は、２列の平行する検出素子アレイ(１，２)により構成される。検出素子(５，６)は２列にわたり前後に配置される。Ｘ線ビーム(３)の入射方向は紙面の上から下に向かってであり、検出素子アレイ(１，２)全体を照射する。前列の検出素子(５)と後列の検出素子(６)は、それぞれのギャップを補完するために、前列のギャップに後列の検出素子が設けられてなる構造とする。測定対象物は紙面に垂直な方向に移動する。
図２には、ｐｎ構造の向きを整えた構造を示す。このように整列すると、Ｘ線により発生した電子及び正孔の走行性の違いによる検出特性の差が小さくなる。図２においては、基盤を２つ用いているが、図１に示すように１つの基盤上に２層構造を作成する構造を採用してもよい。
検出素子は必ずしもｐｎ接合のみではなく、ショットキー接合を有するものも多く存在する。この場合であっても、接合面の向きを統一することにより検出特性の差が小さくなる。一般的に言えば、異種の半導体及び所望により設けられた絶縁体からなる積層構造をもつ検出素子において、接合面の向きを統一すれば検出特性の差が小さくなることは明らかである。ここでいう接合とは、異種の半導体が明白な境界面を有する構造のみでなく、ドーピング濃度の傾斜などによる段階的移行構造をも含んでいるものである。
なおＣＴ用デバイスとして各素子の特性をそろえるために、１列目と２列目は同じ大きさであることが望ましい。
【実施例２】
【０００７】
検出素子を基盤上に二層に作成することは、製造上の困難性を伴う。その場合には図３に示すように基盤の両面に検出素子アレイを配置することにより、製造時の困難度が低下する。さらには基板上に一層のみを形成した検出アレイを背中合わせに貼り付けることにより二層の検出素子アレイ構造としてもよい。ここでいう背中合わせ構造とは、基盤面同士を貼り合わせる構造であっても、検出素子面同士を貼り合わせる構造であってもよいものであり、どちらかに限定するものではない。
この構造を採用する場合には、Ｘ線吸収が少ない基盤を用いることが肝要である。
【実施例３】
【０００８】
検出器アレイを素子間隔の１／２ピッチ左右に移動させれば、検出素子が実質上２倍存在するかのごとく見なすことができ、解像度の向上が図れる。さらには、素子間隔の１／３ピッチ及び２／３ピッチ移動させて、各位置でデータを採取すれば、実質的に３倍の解像度が得られる。一般化すれば素子間隔をｎ等分した位置で複数回検出すれば、ｎ倍の解像度が得られるものである。
図４にその例を示す。
１５は検出器アレイである。ここでは検出器アレイ(１５)は２列の検出素子アレイ(１，２)により構成される。ここまでは先に示した技術と同じである。
検出器アレイ(１５)は、横方向に１／２ピッチだけアクチュエータ(１６)により可動可能なようになっている。１７は固定端である。アクチュエータとしては圧電素子によるものが小型化可能である。その他に、ソレノイド、小型モータ、超音波モータやリニアモータなども利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
感度が高く特性が良好な半導体検出器をＸ線ＣＴ装置に用いる場合に生じるギャップの問題点が解決でき、高い解像度のＣＴ画像を得ることができる
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】Ｘ線検出器アレイ(１５)の配列例を示す図
【図２】、ｐｎ接合の向きをそろえるとともに、検出素子アレイ(１，２)を２列に配列した構造を示す図
【図３】検出素子(５，６)を背中合わせに配列した構造を示す図
【図４】アクチュエータによる検出器アレイの移動を示す図
【図５】コンピュータ断層(ＣＴ)イメージング装置の全体像を示す図
【図６】従来のＸ線ＣＴ用の１列配列によるＸ線検出器アレイを示す図
【図７】従来のギャップの存在による情報の欠落を示す概念図
【符号の説明】
【００１１】
１，２  検出素子アレイ
３，１３  Ｘ線ビーム
４  測定対象物
５，６  検出素子
１０  制御装置
１１  ガントリ
１２  Ｘ線源
１４  回転中心
１５  検出器アレイ
１６  アクチュエータ
１７  固定端
２０  信号処理装置
【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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