(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を光に変換する第１のシンチレータ部と、この第１のシンチレータ部と接合され前記第１のシンチレータ部によって変換された光を電気信号に変換する光電変換部とを有した固体検出素子をチャンネル方向に複数配列し、前記固体検出素子間に前記光を反射する第1の反射部を備えたＸ線ＣＴ装置用固体検出器において、
前記第１の反射部の一部は前記光電変換部の不感体部内に配置され、
前記チャンネル方向に配列された各々の第１のシンチレータ部のスライス方向の両端部であって前記光電変換部の光受光部から外れた位置に設けられた第２のシンチレータ部と、複数の前記第２のシンチレータ部と複数の前記第１のシンチレータ部との間にわたって設けられた共通溝の中に形成され前記光及び外光を反射し前記第1の反射部により前記チャンネル方向に分離された第２の反射部とを配設したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置用固体検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線を光に変換するシンチレータ部を有したＸ線ＣＴ装置用固体検出器に係り、特にシンチレータ部の製造歩留まりを改善したＸ線ＣＴ装置用固体検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線ＣＴ装置用の固体検出器の素子モジュールの代表的な構造を図３に示す。
【０００３】
検出器素子基板１の片面に複数チャンネル分の受光素子を有したフォトセンサが配置され、そのフォトセンサ上面にシンチレータが接着材等で張り付けられている。これらフォトセンサとシンチレータは各チャンネル毎に分離されフォトセンサ面以外の個々のチャンネルでのシンチレータ面には、シンチレータ内で発光した光がシンチレータ外部に放出しないようにある特殊な光反射層６やチャンネル間のＸ線クロストークと光クロストーク防止を兼ねたセパレータと呼ばれる各種光反射材により覆われている。これら各チャンネルのフォトセンサでの検出電流は検出器素子基板１上に配置された導伝性パターンを通じてコネクタ８に導かれ、固体検出素子９外部に検出電流値が送られる構造を有している。図５には第三世代型ＣＴ装置用固体検出器１５の例を示している。図５（ａ）に示す様に固体検出器素子９は複数個円弧状に配列され、そのＸ線入射面側には散乱線等の混入を防ぐＸ線遮蔽体からなるグリッド１４がＸ線管球１６の焦点方向を向くように配置されている。
【０００４】
また、図５（ｂ）に示すようにＸ線ビーム１８はＸ線遮蔽金属等からなるコリメータ１７によりスライス方向で制限を受け薄いＸ線ビームとなって固体検出器素子９のシンチレータ部に当たるように固体検出器素子９が配置されている。この位置関係の詳細を図６により説明する。図６には固体検出器素子ブロックのあるチャンネル部でのスライス方向断面図を示している。フォトセンサ受光部３の上にシンチレータ４が接着され、この接着面以外は光反射層６に覆われている。端面部光反射層７は本図には示していないが各シンチレータチャンネル間の間にチャンネル間のＸ線クロストークを低減しかつ光反射層６と同じくシンチレータ間の光クロストークを低減する特別な光反射層処理をされた金属板セパレータを固定する目的で配置され基本的には反射層６と同様な材質で構成されている。Ｘ線ビーム１８は点線に示す様に、固体検出器素子９のシンチレータ４のスライス方向幅より十分狭くなるように設定されている。この理由について図７のスライス方向検出器出力感度分布特性で説明する。
【０００５】
この感度分布特性は非常に薄いＸ線ビームを固体検出器素子９のシンチレータ４端面側から時順次位置をずらして照射して、個々の位置で検出器素子の出力を測定して得られる。つまりＸ線ビームがシンチレータ位置から完全にずれると出力が出なくなり、中心部に行く程Ｘ線ビームが当たった位置でのシンチレータの発光を検出するだけでなく、この周辺のシンチレータからの拡散光による発光も検出するため固体検出器の感度が端部領域に比べて高くなる傾向を示す。
【０００６】
また、シンチレータ自身の感度特性も中止に部に比べ周辺部が劣化するために、より感度特性端部の肩落ちが顕著になる事が知られている。このようなシンチレータ公有の特性の他にさらにシンチレータ４とフォトセンサ３の接着工程での張り付け位置精度を確保するのが困難なため、図６のようにスライス方向端部位置のシンチレータとフォトセンサ領域の接着後位置ズレさらには端部光反射層７の盛り付け作業バラツキ等で光反射効果差が大きくなり、より固体検出器素子９のチャンネル間スライス方向光感度特性バラツキを顕著にしていた。
【０００７】
よって、ＣＴ装置用の固体検出器の場合はこのスライス方向感度バラツキの特性差により個々のチャンネルでの感度差が大きくなり、画質的には各種アーチファクトとして画像に現れる事から、一般には感度分布が均一な中心部のみＸ線ビーム１８を当てる様に、固体検出器素子９でのシンチレータ６及びフォトセンサ３のスライス方向距離を充分確保するような設計をしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、シンチレータやフォトセンサの大型化は、部品材料総量が増加するだけでなく、フォトセンサにおいては特定ウエハからの切断分割製品歩留まりの低下やシンチレータでは感度分布の均一性ならびに各種特性バラツキ差が少ないといった要求がある。
【０００９】
この要求に対して、これらのシンチレータおよびフォトセンサといった部品単体の製造技術の決めてとなるものがなく、それぞれの部品の歩留まりがなかなか向上せず、部品単価がコスト高になってしまうという問題があった。
【００１０】
本発明では、上記要求に応えると共に上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、シンチレータの感度分布の均一性を向上可能なＸ線ＣＴ装置用固体検出器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、Ｘ線を光に変換する第１のシンチレータ部と、この第１のシンチレータ部と接合され前記第１のシンチレータ部によって変換された光を電気信号に変換する光電変換部とを有した固体検出素子をチャンネル方向に複数配列し、前記固体検出素子間に前記光を反射する第1の反射部を備えたＸ線ＣＴ装置用固体検出器において、前記第１の反射部の一部は前記光電変換部の不感体部内に配置され、前記チャンネル方向に配列された各々の第１のシンチレータ部のスライス方向の両端部であって前記光電変換部の光受光部から外れた位置に設けられた第２のシンチレータ部と、複数の前記第２のシンチレータ部と複数の前記第１のシンチレータ部との間にわたって設けられた共通溝の中に形成され前記光及び外光を反射し前記第1の反射部により前記チャンネル方向に分離された第２の反射部とを配設したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置用固体検出器によって達成される。
【００１２】
また、フォトセンサ上面にＸ線や紫外線により発光するシンチレータを張り付けた構成からなり、チャンネル方向に複数のセンサを有した固体検出器素子において、シンチレータスライス方向端面部に独立したダミーシンチレータ部を設け、このダミーシンチレータとＸ線検出用シンチレータ間にＸ線検出用領域のシンチレータ面を覆う反射層と同じ材質の反射材を充填して分離する構造を持ち本ダミーシンチレータはフォトセンサの電流出力に寄与しないことを特徴とするＸ線ＣＴ装置用固体検出器によって達成される。
【００１３】
また、フォトセンサ上面にＸ線や紫外線により発光するシンチレータを張り付けた構成からなり、チャンネル方向とスライス方向の両方向に複数に分割されているマルチスライス対応の固体検出器素子において、このシンチレータスライス方向端面部に独立したダミーシンチレータを設け、このダミーシンチレータとＸ線検出用シンチレータ間にＸ線検出用領域のシンチレータ面を覆う反射層と同じ材質の反射材を充填して分離する構造を持ち本ダミーシンチレータはフォトセンサの電流出力に寄与しないことを特徴とするＸ線ＣＴ装置用固体検出器によって達成される。
【００１４】
また、上記固体検出器素子を複数個配列したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置用固体検出器によって達成される。
【００１５】
具体的には、固体検出器素子のシンチレータスライス方向端面部に、シンチレータ張り付け工程後機械的分離加工処理により、フォトセンサの電流出力に寄与しない独立したダミーシンチレータ領域を設け、このダミーシンチレータとＸ線検出用シンチレータ間にはＸ線検出用シンチレータ面を覆う反射層と同じ材質の反射材を充填して分離する構造を有する固体検出器素子構成手段を備えることにある。
【００１６】
これにより、スライス方向端面部がシンチレータ張り付け工程後機械的分離加工処理により、従来0.5〜1.0mm程度の張り合わせ精度から0.01mm以下の精度でX線検出用シンチレータ端面位置が確定され配置精度が格段に向上する。そして切断分離された端部外側のシンチレータはX線計測時ダミーシンチレータとして独自に発光するが本シンチレータはフォトセンサ面に接触しておらずそのためＸ線検出用シンチレータの出力には関与しない。さらにこのダミーシンチレータとX線検出用シンチレータ間にはX線検出用シンチレータ面を覆う反射層と同じ材質の反射材を充填して分離する反射層が高精度で形成されるために、シンチレータとフォトセンサの接着位置ずれや端面部反射層厚さに起因するバラツキがなくスライス方向感度特性が均一化する。よってこの特性感度の向上により従来大きめのシンチレータ並びにフォトセンサを配置することなく、X線ビーム幅ぎりぎりに部品幅を小さく設定でき、固体検出器の主要原価構成部品であるシンチレータとフォトセンサ部品コストが下がり安価で高性能な固体検出器を提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図３にＸ線ＣＴ装置用固体検出器素子の構造例を示す。
検出器素子基板１上に複数チャンネル分の受光素子を有したフォトセンサが配置され、そのフォトセンサ上に蛍光材料であるＢＧＯ，ＣｄＷＯ４等のシンチレータが透明な接着材等で張り付けられている。これらフォトセンサとシンチレータは１〜２ｍｍ程度の間隔の各チャンネル毎に分離され、フォトセンサ面以外の個々のチャンネルでのシンチレータ面には、特願平９−３３３８３８号に記載のようにシンチレータ内で発光した光がシンチレータ外部に放出しないように二酸化チタンや酸化バリウム等の白色剤をエポキシ樹脂に混合した光反射材として均一に塗布し硬化させて形成された光反射層６により覆われている。これら各チャンネルのフォトセンサでの検出電流は検出器素子基板１上に配置された導伝性パターンを通じてコネクタ８に導かれ、固体検出素子９外部に検出電流値が送られる構造を有している。図５には第三世代型ＣＴ装置用固体検出器１５の例を示している。図５（ａ）に示す様に固体検出器素子９は複数個円弧状に配列され、そのＸ線入射面側には散乱線等の混入を防ぐＸ線遮蔽体からなるグリッド１４がＸ線管球１６の焦点方向を向くように配置されている。
【００１８】
また、図５（ｂ）に示すようにＸ線ビーム１８はＸ線遮蔽金属等からなるコリメータ１７によりスライス方向で制限を受け薄いＸ線ビームとなって固体検出器素子９のシンチレータ部に当たるように固体検出器素子９が配置されている。
【００１９】
このような構成による固体検出器１５において本発明の特長であるスライス方向ダミーシンチレータの構造について、図１を用い単一スライス計測用固体検出素子９の実施形態１を説明する。この図１は図３のシンチレータ＆フォトセンサ部の特定チャンネル部中央のスライス方向Ａ−Ａ’視野断面図を示してある。検出器素子基板１の上には光受光素子であるフォトセンサ３と前記フォトセンサの出力端子叉は出力用パターンが設けられたフォトセンサ光不感体部２が設けられている。このセンサ受光部３のスライス方向長さは図５（ｂ）に示す最大スライス方向Ｘ線ビーム１８の幅より僅かに長い長さに設定されている。そしてこのフォトセンサ３の上にはフォトセンサ長より僅かに長いシンチレータ４が接着されており、このシンチレータ４のスライス方向端部でかつ光不感体部２の上にシンチレータ４と同じ材質であるダミーシンチレータ５が接着され設けられている。これらシンチレータ間およびセンサ接着面以外の表面は光反射層６により覆われており、特にシンチレータ４とダミーシンチレータ５間の隙間の光反射層６は光不感体部２の一部内部にまで達している。ダミーシンチレータ５の端面部に関しては本光反射層６以外に、後で説明するチャンネル間光＆Ｘ線クロストーク防止用セパレータを固定する目的で前記光反射層６とほぼ同じ特性をもつ端部光反射層７で覆われている。よってこのような構造で構成されたダミーシンチレータ５はＸ線ビーム１８より僅かに外側の箇所で、かつフォトセンサ３から離れた位置に設置されているため直接には固体検出器各チャンネルの出力には関与しない構造になっている。
【００２０】
次に各チャンネルスライス方向で光受光部が複数に分割されているマルチスライス固体検出器での実施形態２を図２に示す。
この例では四分割されたマルチスライス検出器を例として説明する。
【００２１】
検出器素子基板１の上には同様に光受光素子であるフォトセンサ群３１，３２，３３，３４と前記フォトセンサ群の出力端子叉は出力用パターンが設けられたフォトセンサ光不感体部２が設けられている。このフォトセンサ群の間には光不感体部２１，２２，２３により分割され、個々のフォトセンサ群は独立して信号が取り出される様になっている。そしてこのフォトセンサ群の各センサの上にはこれらセンサ幅より僅かに大きい幅のシンチレータ群４１，４２，４３，４４が接着材により固定されており、さらに図１の単一スライス計測用固体検出素子と同様に最大スライス方向Ｘ線ビーム１８の外側でかつこれらシンチレータ群のスライス方向端部側でかつ光不感体部２の上にシンチレータ群と同じ材質であるダミーシンチレータ５が接着され設けられている。これらシンチレータ群間およびセンサ群接着面以外の表面は光反射層６により覆われており、各シンチレータ群並びにシンチレータ群とダミーシンチレータ５間の隙間の光反射層６は光不感体部２，２−１，２−２，２−３の一部内部にまで達している。ダミーシンチレータ５の端面部に関しては本光反射層６以外に後で説明するチャンネル間光＆Ｘ線クロストーク防止用セパレータを固定する目的で前記光反射層６とほぼ同じ特性をもつ端部光反射層７で覆われている。よってこのような構造で構成されたダミーシンチレータ５はＸ線ビーム１８より僅かに外側の箇所で、かつフォトセンサ３から離れた位置に設置されているため直接的には固体検出器各チャンネルの出力には関与しない構造になっている。
【００２２】
次に図４を用いてこれら固体検出素子３の製造工程を説明する。
工程では単一スライス計測型及びマルチスライス計測型固体検出素子どちらも同じため、本例ではマルチスライス計測型固体検出器素子例で説明する。
【００２３】
（ａ）まず最初に検出器素子基板１上にチャンネル方向とスライス方向の両方で光不感体部２によって分割され複数のチャンネル並びにスライス方向に光受光素子を設けたマルチスライス用フォトセンサを用意する。
【００２４】
（ｂ）このマルチスライス用フォトセンサの光受光部に光受光部より若干大きい寸法のシンチレータ４を透明で光透過率の良い接着材により接着固定する。
【００２５】
（ｃ）次にシンチレータにフォトセンサ部スライス方向に分割している光不感体部２−１，２−２，２−３の中心位置で、かつこの光不感体部幅より狭くなるスライス方向溝１０をダイヤモンドカッター等で切り込み分割する。同様に前記スライス方向溝とフォトセンサ光受光部間距離と同じになるように、スライス方向両端部にもダミーシンチレータを分離するダミー溝１１を合わせて作成する。この時溝深さは光不感体部に一部達する様にカッター深さを制御する。
【００２６】
（ｄ）このスライス方向に分割溝加工されたシンチレータ表面に、二酸化チタンや酸化バリウム等の白色剤をエポキシ樹脂に混合した光反射材を、均一に塗布し硬化させて光反射層６を形成する。
【００２７】
（ｅ）次は光反射層６が成型されたシンチレータにフォトセンサ部チャンネル方向に分割している光不感体部の中心位置で、かつこの光不感体部幅より狭くなるチャンネル方向溝１２をダイヤモンドカッター等で切り込み分割する。この時溝深さも光不感体部に一部達する様にカッター深さを制御する。またこの時に一緒にシンチレータのチャンネルピッチ間隔が同じになるようにシンチレータチャンネル方向両端部もカットして余分なシンチレータを除去しておく。
【００２８】
（ｆ）次にこのチャンネル方向溝１２およびチャンネル方向両端部に溝幅より狭い厚さで、モリブデンやステンレス等のＸ線遮蔽効果のあるＸ線遮蔽板の表面にアルミ蒸着等の処理を施し鏡面処理をしてあるセパレータ１３（アルミ蒸着処理の代わりに、反射層６と同様な光反射素材を塗布していても良い）を配置する。
【００２９】
（ｇ）このセパレータ１３のスライス方向端面部に前記光反射層６とほぼ同じ特性をもつ端部光反射層７を盛り付けセパレータ１３を固定する。
最後に検出器素子基板１にコネクタ８を取付け固体検出器素子９が完成する。
【００３０】
本実施形態では工程（ｆ）でセパレータ１３を挿入したが、チャンネル方向Ｘ線クロストーク量が若干悪化し反射層形成時溝内への光反射材の充填が困難になるが（ｃ）工程の直後に（ｅ）工程を実施、その後（ｄ）工程の反射層作成工程を施しスライス方向とチャンネル方向の溝間光反射層形成を同時に行い、最後にチャンネル方向端面部の研磨処理で余分な光反射層を削り取りチャンネル方向シンチレータ表面反射層幅を調整する方法や（ｅ）工程後に再度（ｄ）工程の反射層形成処理を行い最後にチャンネル方向端面部の研磨処理で余分な光反射層を削り取りチャンネル方向シンチレータ表面反射層幅を調整しても、セパレータ１３をなくする構造をとっても良い。
【００３１】
また、光不感体部に電気信号を配線するパターン等が配置され、図１，図２にような深溝加工が不可能な場合には、図８のように、わずかにシンチレータを残して溝加工する構造をとっても良いし、図９のように、シンチレータ不感体面まで或いはシンチレータ不感体面の位置付近まで溝加工して光反射層を形成する構造も可能である。
【００３２】
また、今まで被写体１９の無効被曝線量をなくす目的でＸ線ビーム１８の幅の外側にダミーシンチレータ５が配置される構造を説明したが、本構造によりスライス方向のチャンネル間感度バラツキが均一となり特性も大幅に改善できる事からＸ線ビーム１８の幅の内側に本ダミーシンチレータ５をいれてより固体検出器の小型化を行っても良い。
【００３３】
本実施形態ではX線検出用シンチレータ端面位置精度が格段に向上することによりスライス感度特性の端部感度落ちが軽減し、チャンネル個々のスライス方向感度バラツキが大幅に低下する。よってこの特性感度の向上により従来大きめのシンチレータ並びにフォトセンサを配置することなく、X線ビーム幅ぎりぎりに部品幅を小さく設定でき、固体検出器の主要原価構成部品であるシンチレータとフォトセンサ部品コストが下がり安価で高性能な固体検出器を提供できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、シンチレータの感度分布の均一性を向上可能なＸ線ＣＴ装置用固体検出器を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一スライス計測用固体検出器素子での実施の一形態。
【図２】マルチスライス計測用固体検出器素子での実施の一形態。
【図３】固体検出器素子の外観図。
【図４】固体検出器素子の作成工程図。
【図５】Ｘ線ＣＴ装置第３世代方式固体検出器での実施の一形態。
【図６】従来型固体検出器素子の説明図。
【図７】スライス方向検出器素子出力感度特性の説明図。
【図８】図２の他の実施形態。
【図９】図８の他の実施形態。
【符号の説明】
３  フォトセンサ
４  シンチレータ
５  ダミーシンチレータ
１３  セパレータ
【図１】
0004067197.tif 000002
【図２】
0004067197.tif 000003
【図３】
0004067197.tif 000004
【図４】
0004067197.tif 000005
【図５】
0004067197.tif 000006
【図６】
0004067197.tif 000007
【図７】
0004067197.tif 000008
【図８】
0004067197.tif 000009
【図９】
0004067197.tif 000010