(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線センサの出力ばらつきを抑えることによりＣＴ画像の品質劣化を防止して、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質を向上させることにある。【解決手段】  本発明は、Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備え、前記信号処理装置が、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電流を供給するとともに、それぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段を設けたことを特徴とする。【効果】  本発明によると、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線センサの出力ばらつきを抑えることによりＣＴ画像の品質劣化を防止して、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置が、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電流を供給するとともに、それぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記複数のＸ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備え、前記Ｘ線センサを半導体センサとし、前記Ｘ線センサに対してバイアス電流が多く流れる順方向にバイアス電圧をかけるとともに、それぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給する複数のバイアス電流供給手段と、前記Ｘ線センサからの出力信号のうち直流成分を除去する手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記複数のＸ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備え、前記Ｘ線センサを半導体センサとし、前記Ｘ線センサに対してバイアス電流が多く流れる順方向にバイアス電圧をかけるとともに、それぞれの前記Ｘ線センサにバイアス電流を供給する複数のバイアス電流供給手段と、前記バイアス電流供給手段がそれぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給するように制御するバイアス電流指示手段と、前記Ｘ線センサから出力された直流成分の電流及びバイアス電流を除去する手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記半導体センサを、ダイオード接合を有するＣｄＴｅセンサとすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備えたＸ線ＣＴ装置のＸ線検出方法であって、
前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電流を供給するとともに、それぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給することを特徴とするＸ線ＣＴ装置のＸ線検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置のＸ線検出方法において、
前記被試験体を透過したＸ線によるパルス電流とともに前記バイアス電流を前記Ｘ線センサに発生させ、
前記バイアス電流を除去し、前記パルス電流を検出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置によるＸ線検出方法。
【請求項７】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備え、
前記信号処理装置が、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電流を供給するとともに、それぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段を設けたことを特徴とするＸ線センサ信号処理システム。
【請求項８】
Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備えたＸ線ＣＴ装置のＸ線センサ信号処理方法であって、
前記Ｘ線センサに順方向であって、それぞれの前記Ｘ線センサに供給された等しい大きさのバイアス電流と、前記被試験体を透過したＸ線によるパルス電流のうち、
前記バイアス電流を除去し、前記パルス電流を検出することを特徴とするＸ線センサ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置，Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出方法，Ｘ線センサ信号処理システム、及びＸ線センサ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用Ｘ線ＣＴ装置は、物体の内部形状を観察，計測するために、非常に有用な非破壊検査装置である。このため、最近では自動車会社を中心に、開発品の形状計測や鋳造品の巣の分布計測などに活用されるようになってきた。大型鋳造品などの断層像を撮影するためには、透過力の高い高エネルギーＸ線を発生する加速器をＸ線源に用いたＸ線ＣＴ装置が開発されている。たとえば、非特許文献１には電子線加速器をＸ線源とし、短冊形のシリコン半導体センサをＸ線検出器に用いた産業用Ｘ線ＣＴ装置が示されている。このＸ線ＣＴ装置は被試験体をＸ線ファンビームに垂直な軸周りに１回転させて断層像を撮影する、いわゆる第３世代方式のＸ線ＣＴ装置である。
【０００３】
また、半導体センサを使用したＸ線ＣＴ装置は、特許文献１（特表平１０−５１２３９８号公報）などに記載されている。とくに、化合物半導体であるＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）センサを使用し、Ｘ線検出の測定感度を向上させるとともに長時間撮影時に問題となるセンサの出力低下現象を防止したＸ線ＣＴ装置は特許文献２（特開２００６−０１０３６４号公報）に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特表平１０−５１２３９８号公報
【特許文献２】特開２００６−０１０３６４号公報
【非特許文献１】上村  博、産業用高エネルギーＸ線ＣＴ装置とディジタルエンジニアリングへの応用、日本電気学会雑誌、１２２巻２号、１００〜１０３頁、２００２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線ＣＴ装置で多数使用される個々の半導体センサにおける出力のばらつき抑制については考慮されていなかった。個々の半導体センサにおいて出力にばらつきが生じると、撮影画像に悪影響を及ぼす。
【０００６】
そこで本発明の目的は、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線センサの出力ばらつきを抑えることによりＣＴ画像の品質劣化を防止して、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Ｘ線を被試験体に出射するＸ線出射手段と、前記被試験体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線センサと、前記Ｘ線センサの出力信号を処理する信号処理装置とを備え、前記信号処理装置が、前記Ｘ線センサに順方向のバイアス電流を供給するとともに、それぞれの前記Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、Ｘ線検出の測定感度を向上しつつ、Ｘ線センサの出力ばらつきを抑えることによりＣＴ画像の品質劣化を防止して、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
産業用Ｘ線ＣＴ装置に使用するセンサとして、シリコン半導体センサがある。シリコン半導体センサは、センササイズやＸ線エネルギーにより異なるが、高エネルギーＸ線の検出効率が２０％程度となる。しかしながら、断層像の密度分解能を向上させるためには、Ｘ線センサの検出効率（感度）が高い方が望ましい。そのため、シリコンより密度が２倍ほど大きく、検出効率も約２倍向上できるＣｄＴｅ半導体センサの使用が考えられている。
【００１０】
このＣｄＴｅセンサの一つに、電極の一方をショットキーダイオード電極としたセンサがある。この電極を用いるとリーク電流も少ないため、Ｘ線ＣＴ装置への適用が広く検討されている。
【００１１】
しかし、ＣｄＴｅセンサでは長時間のバイアス印加による出力低下現象が発生する。この出力低下現象を防止するために、特許文献２ではＣｄＴｅセンサにショットキーダイオードで電流が遮断される方向とは逆のバイアス電圧を印加し、出力低下現象を防止する方法を開示する。ここで、ショットキーダイオードで電流が流れる方向をショットキーダイオードの順方向とし、順方向バイアスと定義する。順方向バイアスではＣｄＴｅセンサのＸ線検出感度がＳｉ半導体センサの約２倍に向上するだけでなく、出力電流も逆方向バイアスの約４倍となり、Ｓ／Ｎが良く、ひいてはＣＴ断層画像の画質向上が可能となる。
【００１２】
ここで、Ｘ線ＣＴ装置は１台で多数のセンサ（５００から１００個）を使用することも考慮する必要がある。つまり、撮影されたＣＴ画像の画質を向上させるためには、各センサのＸ線検出特性ができるだけ等しいことが望ましい。しかしながら、順方向バイアスでＣｄＴｅセンサの出力を測定してみると、出力電流のばらつきが大きく、このままではＣＴ画像の画質に悪影響を及ぼす恐れがあることがわかった。
【００１３】
順方向バイアスでＣｄＴｅセンサを使用した場合に出力電流がばらつく理由は、一定電圧の順方向バイアスにより発生するリーク電流（バイアス電流）がセンサ素子により大きく異なることに起因する。このため、複数のＸ線センサ間でリーク電流を一定にすることにより、ＣｄＴｅセンサがＸ線を検出する時に、センサから出力する電流のばらつきを低減できる。以下、センサから出力する電流のばらつきを低減する本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図２は実施例１の構成を示す図である。
【００１５】
Ｘ線ＣＴ装置１００は、Ｘ線出射手段としてＸ線ファンビーム２を出力する電子線加速器１と、被試験体１４を設置するスキャナ３，被試験体１４を透過してきたＸ線を検出するＸ線センサ４−１から４−５１２と、Ｘ線センサ４のＳ／Ｎ比を向上させるためにＸ線センサ４へ入射する散乱Ｘ線の量を抑えるコリメータ５，Ｘ線センサの出力信号を増幅しデジタル信号に変換する信号処理装置１０、および信号処理装置１０からのデジタルデータを収集すると共に装置全体を制御する制御装置６，画像の再構成を行う画像再構成装置７，画像再構成により作成された画像やその他の情報を表示する表示装置８，制御装置６からの制御指令により電子線加速器１，スキャナ３、及び信号処理装置１０の動作を制御するコントローラ９を備えている。
【００１６】
図２のＸ線ＣＴ装置は、被試験体１４を回転させて１断面を撮影する第３世代のＸ線ＣＴ装置を示す。スキャナ３は、回転機能のほかに被試験体１４の各高さにおける断面撮影を行うために、上下方向に動作する機能を持つ。
【００１７】
電子線加速器１は、制御用ケーブル１６によりコントローラ９に接続され、コントローラ９によりＸ線ファンビーム２の発生・停止が制御される。スキャナ３も同様に制御ケーブル１５でコントローラ９に接続され、スキャナの回転・上下位置の調整が行われる。
【００１８】
Ｘ線センサ４は、Ｘ線ファンビーム２の発生点を見込むように一列に配置され、本実施例では５１２個が設置されている。Ｘ線センサ４は、センサ数が多いほど撮影解像度を向上させることが出来る。そして、このＸ線センサ４はスキャナの回転と同期してＸ線を検出しており、スキャナ３が回転する一定角度ごとに電子線加速器１からＸ線パルスが出力され、被試験体１４を透過してきたＸ線を検出する。Ｘ線センサ４から出力されたＸ線量に対応する信号は、信号処理装置１０で増幅されデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、信号ケーブル１７を通して制御装置６に送信される。その後、制御装置６から画像再構成装置７にデジタル信号を送信し、ＣＴ画像の再構成に用いられる。
【００１９】
また、加速器を用いたＸ線ＣＴ装置の場合、加速器から出射されるＸ線は、加速器の特性から周期的に発生するパルス状Ｘ線となる。一般的には、５ｍｓ周期に５μｓ幅の強力なＸ線パルス（Ｘ線光子の集まり）が出力される。本実施例では、被試験体が１回転する間にＸ線パルスが１９２０回出射され、データを測定する。すなわち、０.１８７５度ごとにＸ線量を測定する。本実施例では、５１２個のＸ線センサがあるため、１断層を再構成するためのデータは５１２×１９２０個のデータ量になる。
【００２０】
本実施例のＸ線センサ４−１から４−５１２は、陽極にＩｎ、陰極にＰｔ電極を用いたＣｄＴｅ半導体センサ（Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサ）である。そのバイアスは、各Ｘ線センサに等しい大きさのバイアス電流が供給されるように、Ｘ線センサ毎に調節した正電圧を、本来陰極であるＰｔ電極に印加することにより、Ｉｎ電極部のダイオード接合が順方向バイアスになる。そのため、本実施例のＸ線センサは、バイアス電流が大きくなる方向（順方向）で使用する。
【００２１】
以下、図３を用いてＸ線センサの構造を詳細に説明する。図３は本実施例に使用しているＸ線センサの構造を示す立面図と平面図である。ＣｄＴｅ結晶２００は、細長い直方体の形状をしており、ＣｄＴｅ結晶の大きさは縦３mm×横約４０mm×高さ０.５mmである。Ｘ線は、ＣｄＴｅ結晶の横方向と並行に入射する。ＣｄＴｅ結晶２００の上下面には、Ｐｔ電極２０１とＩｎ電極２０２が蒸着されてＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを構成している。Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサは絶縁基板２０３に接着されている。絶縁基板２０３側のＩｎ電極２０２は直接プリント配線端子２０８に導電性接着剤で接合され、上面のＰｔ電極２０１はボンディングワイヤー２０６でプリント配線端子２０７に接合されている。絶縁基板２０３にはフレキシブル基板が用いられている。ヘビイメタル基板２０４はタングステン合金製である。このヘビイメタル基板２０４は、Ｘ線センサの保護と同時に、隣のＸ線センサで散乱したＸ線の入射や反跳電子を遮蔽する役割を担う。
【００２２】
図４は順方向バイアスにおけるＸ線センサの電流−電圧特性の一例を示す図である。縦軸にリーク電流値、横軸に電圧値を示す。順方向バイアスのため、低い電圧でリーク電流が流れ始める。電流−電圧特性はＸ線センサにより異なる。本図に示した２つのＸ線センサにおいても、バイアス電圧を一定とするとリーク電流は数１０％異なることがわかる。なお、逆方向バイアスでは１００Ｖを印加しても１ｎＡ程度のリーク電流となる。
【００２３】
ここで、ＣｄＴｅセンサに生じる現象を逆方向バイアス、順方向バイアスに分けて説明する。
【００２４】
逆方向バイアスにおけるＣｄＴｅセンサの出力低下現象は、ＣｄＴｅ結晶内部の不純物に起因するエネルギー準位（以下、トラップ準位という）に電子がトラップされて、Ｘ線によりセンサ内部に発生した電子・正孔対の収集が不十分になるために起こる。トラップ準位は負の電荷を持つために、トラップ準位の数が増加するとセンサ内部の電場が弱まる。そのため、Ｘ線により発生した電子・正孔対がセンサの両電極に収集されにくくなりセンサの出力電流が小さくなると考えられる。
【００２５】
トラップ準位の数Ｎの時間変化ｄＮ／ｄｔは（１）式のように生成項と消滅項で表現できる。
【００２６】
ｄＮ／ｄｔ＝Ｃ１・（Ｎ０−Ｎ）−Ｃ２・Ｎ                （１）
ここで、Ｎ０は存在するエネルギー準位の数、Ｎはトラップ準位の数、Ｃ１は発生確率、Ｃ２は消滅確率である。逆方向バイアスでは生成項＞消滅項のため、Ｎは徐々に増加し出力低下が発生すると考えられる。
【００２７】
次に、順方向バイアスではリーク電流が逆方向バイアスよりも多く流れているために、生成項は非常に大きい。そのため、バイアスをかけるとすぐにエネルギー準位に電子がトラップされてしまい、Ｎは飽和状態になる（Ｎ０は有限のため）。このため、図４を見ても分かるように、ＣｄＴｅ内の電場は小さくなる。但し、逆バイアスと違いエネルギー障壁が無いため、電子・正孔は自由に電極からＣｄＴｅ結晶内に出入りできる。従って、Ｘ線により生成した電子・正孔対は再結合する割合が少なく、大部分がセンサ外に出力される。これが、ＣｄＴｅセンサを順方向バイアスで使用すると逆方向バイアスよりも出力電流が大きくなる理由であると考えられる。
【００２８】
ここで、（１）式でｄＮ／ｄｔ＝０とするとＮは、
Ｎ＝（１−Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））Ｎ０≒（１−Ｃ２／Ｃ１））Ｎ０        （２）
となり（Ｃ１＞＞Ｃ２であるので）、Ｘ線センサによるＮの値の違いはＣ２に依存する。トラップ準位の消滅のためには正孔が多く結晶内に存在することが必要である。このため、リーク電流が大きければＣ２が大きくなり、これによりトラップ準位数Ｎは小さくなり、Ｘ線センサの出力は大きくなる。したがって、順方向バイアスにおけるＸ線センサ出力のばらつきは、それぞれのＸ線センサに等しい大きさのバイアス電流（リーク電流）を供給することにより低減できる。
【００２９】
ただし、リーク電流があまりに大きいと測定結果にノイズとして現れ、最終的にはＣＴ画像の品質を悪化させる。これを避けるためには、リーク電流は１μＡ以下程度に抑制する必要がある。例えば、図４に示したＸ線センサでリーク電流を１μＡに制御するためには、センサ１で約０.６Ｖ、センサ２では約０.７５Ｖの順方向バイアス電圧を印加する必要がある。そのために、本実施例ではＸ線センサ毎に一定電流を供給するバイアス電流供給手段を設けた。
【００３０】
図１は、信号処理装置１０の内部構成を示す。プリアンプ２１−１から２１−５１２はＸ線センサ４の出力電流を電圧に変換し増幅する。サンプル・ホールドアンプ（Ｓ／Ｈアンプ）２２−１から２２−５１２は、おのおの接続されたプリアンプ２１の出力をホールドする。そして、ＡＤ変換器２３−１から２３−５１２が、サンプル・ホールドアンプ２２の出力をデジタル値に変換する。制御回路２４はコントローラ９からの信号１９により、これらのタイミングを制御する。
【００３１】
バイアス電流供給手段２７は、それぞれのＸ線センサ４に対応して設けられている。バイアス電流指示手段２８は、個々のバイアス電流供給手段２７−１から２７−５１２がそれぞれのＸ線センサ４に等しい大きさのバイアス電流を供給するために、対応する指示電圧で供給する。バイアス電流供給手段２７−１から２７−５１２は、前記指示電圧に従って一定のバイアス電流をＸ線センサ４−１から４−５１２にそれぞれ供給する。各Ｘ線センサの測定値（ＡＤ変換器２３−１から２３−５１２の出力値）はバス２５，インターフェース２６を介して制御装置６に信号１７として出力される。
【００３２】
図５は、プリアンプ２１とバイアス電流供給手段２７の詳細回路図である。プリアンプ２１は電流積分と波形整形の２段構成である。Ｘ線センサ４に供給するバイアス電流（リーク電流）は直流成分の電流であるため、バイアス電流はコンデンサ３１で除去される。一方、Ｘ線パルスにより生じたＸ線センサ４のパルス電流は、コンデンサ３１を通過した後、コンデンサ３３に蓄積される。抵抗３２はＯＰアンプ３６の入力回路保護のための抵抗であり、抵抗３４は電流を積分して得られた出力電圧を徐々に放電するための抵抗である。その時定数はコンデンサ３１と抵抗３４の値の掛け算で決まる。次段は初段の出力波形を整形するための微分回路である。時定数はコンデンサ３７と抵抗３８の値の積で決まる。
【００３３】
パルス電流がコンデンサ３３，抵抗３４に流れ込むためには、バイアス電流供給手段２７の出力インピーダンス＞＞抵抗３２の値であることが必要である。但し、バイアス電流供給手段２７の出力インピーダンスは数ＭΩ以上あり、抵抗３２には１００から０Ωが用いられるので問題は無い。また、コンデンサ３１には０.１μＦ、コンデンサ３３には１０から２００ｐＦ程度、抵抗３４には１から１０ＭΩ程度が用いられる。そして、コンデンサ３７，抵抗３８はその微分時定数が約２００μｓになるように調整される。このような定数を用いると、５μｓ幅のＸ線パルスがＸ線センサ４に入射した場合、パルス電流はコンデンサ３３に流れこんで積分され、入射Ｘ線量（フォトン数）に比例した出力電圧がプリアンプ２１の出力端子に出力される。
【００３４】
バイアス電流供給手段２７は、市販の計装アンプＩＣとＯＰアンプを組み合わせることで実現できる。計装アンプ４３は通常＋，−入力，リファレンス入力（図６中のＲＥＦ）、及び出力端子を有する。計装アンプ４３は電圧ゲインを制御するための入力端子もあるが、本実施例ではゲイン１で用いるので省略している。計装アンプ４３の＋入力にはバイアス電流指示手段２８からの指示電圧Ｖｃが入力される。計装アンプ４３の出力は抵抗４１に接続され、抵抗４１の他端はＣｄＴｅセンサ４に接続される。
【００３５】
ＯＰアンプ４２はゲイン１のバッファアンプを構成し、その＋入力は抵抗４１のＣｄＴｅセンサ側端子に、出力は計装アンプ４３のＲＥＦ端子に接続される。このようにバイアス電流供給手段２７を構成すると、Ｘ線センサ４に供給するリーク電流（バイアス電流）Ｉは、
Ｉ＝Ｖｃ／Ｒ                （３）
の一定値に制御される。ここで、Ｒは抵抗４１の抵抗値、Ｖｃはバイアス電流指示手段２８からの指示電圧である。１μＡのバイアス電流をＸ線センサに供給するためには、抵抗４１のＲを１００ｋΩとし、バイアス電流指示手段２８からの指示電圧Ｖｃを０.１Ｖとすればよい。
【００３６】
それぞれのＸ線センサに供給されるバイアス電流Ｉは、ＣｄＴｅセンサの特性の違いとは無関係に、バイアス電流供給手段２７の働きにより一定に保持される。そのため、複数のＸ線センサから出力される出力電流のばらつきを抑制し、Ｘ線ＣＴ装置による撮影画像の品質を向上させることが可能である。バイアス電流Ｉを変更するためには、バイアス電流指示手段２８からの指示電圧Ｖｃを変更するだけでよい。
【００３７】
図６は、Ｘ線センサに入射するＸ線パルスとセンサの出力電流，プリアンプ出力電圧、および次段のＳ／Ｈアンプ出力電圧の時間変化を示した図である。縦軸にＸ線パルス、出力電流等のパラメータ、横軸に時間経過を示す。
【００３８】
前述のようにＸ線パルス幅Ｔｐ（＝ｔ１−ｔ０）は５μＳである。また、Ｘ線パルスの発生間隔（ｔ３−ｔ０）はコントローラ９に制御されて一定であり、本実施例では５ｍｓである。Ｘ線センサ４の出力電流はＸ線パルスの有無に関わらず、それぞれのＸ線センサにおいて等しい大きさのリーク電流が流れており、Ｘ線センサ４にＸ線が入射する間だけＸ線に起因するパルス電流が増加する。プリアンプ２１では、Ｘ線によるパルス電流のみがコンデンサ３３に積分され、プリアンプ出力電圧となる。
【００３９】
したがって、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを順方向のバイアス電圧で用いて、ＣｄＴｅセンサの特性の違いとは無関係に一定のバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段２７を用いると、ＣｄＴｅセンサの高感度によるプリアンプ出力の増加が得られるだけでなく、分極効果による感度の低下がなく、且つセンサ間の出力ばらつきが大きいという欠点を除去できる。
【００４０】
プリアンプ出力電圧は、Ｘ線パルス発生前は０Ｖ、Ｘ線パルスがＸ線センサに入射している間（時刻ｔ０からｔ１）は電流を積分するため増加（反転回路なのでマイナス方向に）し、Ｘ線発生がなくなるとプリアンプの電流積分段と波形整形段による一定の時定数で減衰し、０にもどる。Ｓ／Ｈアンプはタイミングコントローラの制御により時刻ｔ１で出力をホールドするため、ホールド期間（時刻ｔ１からｔ２）の間にＡＤコンバータでデジタル値に変換することができる。
【００４１】
なお、以上に述べた実施例のコンデンサや抵抗などの値は無論、この値に限定されるわけではない。また、本実施例ではＩｎ電極側を接地し、Ｐｔ電極側にバイアス供給手段とプリアンプを接続する構成としている。しかし、本実施例とは逆に、Ｐｔ電極側を接地し、Ｉｎ電極側にバイアス供給手段とプリアンプを接続する構成とすることもできる。
【００４２】
さらに、Ｘ線出射手段はパルス状のＸ線を発生するＸ線源であれば加速器に限らないのはいうまでもない。さらに、上述の実施例ではＸ線センサと交流結合されたプリアンプでパルス電流を電圧に変換しかつ積分している。しかし、プリアンプでは電流電圧変換のみを行い、後段回路に積分機能をもたせても良い。さらに、測定信号の信号対ノイズ比を向上させるために、積分回路の後に帯域フィルターなどで波形を整形することも可能である。
【００４３】
以上述べたように、本実施例によれば、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線センサに、Ｉｎ電極とＰｔ電極をそれぞれ用いたＣｄＴｅ化合物半導体センサを用い、該Ｘ線センサのＩｎ電極部のダイオード接合が順方向バイアスになるように一定のバイアス電流を供給する手段を設け、Ｘ線センサからの出力電流を検出するために交流結合電流積分回路を設けて、バイアス電流（リーク電流）を除去することにより、高感度なＣｄＴｅセンサによるプリアンプ出力の増加が得られるだけでなく、分極効果による出力変化を避けることができる。さらにセンサ間出力の大きさのばらつきを低減でき、ＣＴ再構成画像の品質を向上した産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供できる。
【００４４】
また、Ｘ線センサの半導体材料は本実施例で述べたＣｄＴｅに限ることはなく、分極効果を有する半導体であって、特許文献１に述べられているＩＩ−ＶＩ族のもの（ＣｄＴｅ：Ｃｌ，ＣｄＩ−ＸＺｎＸＴｅ，ＣｄＴｅＩ−ＸＳｅＸ，ＣｄＩ−ＸＺｎＸＴｅ：Ｃｌ，ＧａＡｓ，ＨｇＩｎ）や、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）などを使用し、ダイオード接合が順バイアスになるようにバイアス電圧をかけても、同様の効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
Ｘ線ＣＴ装置に使用するＸ線センサの感度向上と出力ばらつきの低減が図れ、その結果ＣＴ画像品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】信号処理装置１０の内部構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図３】実施例に使用しているＸ線センサの構造を示す立面図と平面図である。
【図４】本実施例におけるＸ線センサの順方向バイアスにおける電流−電圧特性の一例を示す図である。
【図５】プリアンプ２１とバイアス電流供給手段２７の詳細回路図である。
【図６】Ｘ線センサに入射するＸ線パルスとセンサの出力電流，プリアンプ出力電圧、および次段のＳ／Ｈアンプの出力電圧の時間変化を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  電子線加速器
３  スキャナ
４  Ｘ線センサ
５  コリメータ
６  制御装置
７  画像再構成装置
８  表示装置
９  コントローラ
１０  信号処理装置
２１  プリアンプ
２２  Ｓ／Ｈアンプ
２３  ＡＤ変換器
２４  制御回路
２５  バス
２６  インターフェース
２７  バイアス電流供給手段
２８  バイアス電流指示手段
２００  ＣｄＴｅ結晶
２０１  Ｐｔ電極
２０２  Ｉｎ電極
２０３  絶縁基板
２０４  ヘビイメタル基板
【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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