(57)【要約】【課題】長期間ＣＴ撮像に使用された半導体放射線センサにおいても、Ｘ線ＣＴ装置の起動時の半導体放射線センサからの出力信号の時間変動を抑制し、Ｘ線ＣＴ装置のＣＴ撮像開始までの待ち時間を低減できるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の運転方法を提供することである。【解決手段】ＣｄＴｅ結晶をＸ線センサ４（図中４−１〜４−５１２で表示）に用いるＸ線ＣＴ装置１００において、Ｘ線センサ４のバイアス電圧を逆方向と順方向の両極性で供給できる両極性バイアス電圧供給装置３０を設け、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転中にはＸ線センサ４に逆方向のバイアス電圧を、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転休止中には順方向のバイアス電圧を供給するように制御装置６が両極性バイアス電圧供給装置３０を制御する。【選択図】図１
2009128091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を透過したＸ線を検出する半導体放射線センサと、前記半導体放射線センサからの出力信号を処理する信号処理回路とを備えるＸ線ＣＴ装置において、
前記半導体放射線センサに、順方向と逆方向のバイアス電圧を切り換えて印加可能な両極性バイアス電圧印加手段と、
前記両極性バイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段では、
ＣＴ撮像運転休止中に、前記半導体放射線センサへ運転中とは逆方向のバイアス電圧を印加することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記半導体放射線センサは、化合物半導体放射線センサであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記化合物半導体放射線センサは、ＣｄＴｅの半導体結晶の片側にショットキー電極を形成したＣｄＴｅ半導体放射線センサであることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
被試験体を透過したＸ線を検出する半導体放射線センサと、前記半導体放射線センサからの出力信号を処理する信号処理回路と、前記半導体放射線センサに、順方向と逆方向のバイアス電圧を切り換えて印加可能な両極性バイアス電圧印加手段と、前記両極性バイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置の運転方法であって、
前記制御手段では、
ＣＴ撮像運転休止中に、前記半導体放射線センサへ運転中とは逆方向のバイアス電圧を印加することを特徴とするＸ線ＣＴ装置の運転方法。
【請求項５】
被試験体を透過したＸ線を検出する半導体放射線センサと、前記半導体放射線センサからの出力信号を処理する信号処理回路とを備えるＸ線ＣＴ装置において、
前記半導体放射線センサに、順方向と逆方向のバイアス電圧を切り換えて印加可能な両極性バイアス電圧印加手段と、
前記両極性バイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段では、
ＣＴ撮像の開始前には、前記半導体放射線センサへ運転中とは逆方向のバイアス電圧を印加することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
被試験体を透過したＸ線を検出する半導体放射線センサと、前記半導体放射線センサからの出力信号を処理する信号処理回路と、前記半導体放射線センサに、順方向と逆方向のバイアス電圧を切り換えて印加可能な両極性バイアス電圧印加手段と、前記両極性バイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置の運転方法であって、
制御手段では、
ＣＴ撮像の開始前は、前記半導体放射線センサへ運転中とは逆方向のバイアス電圧を印加することを特徴とするＸ線ＣＴ装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用のＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサに、暗電流が多く流れる順方向のバイアス電圧を印加することにより、出力信号の波形の変化を防止することが提案されている。
【０００３】
特許文献２には、放射線に対して有感な半導体結晶ブロックの一方の面にバイアス用電極を設置し、このバイアス用電極に通常のバイアス電圧及び逆方向のバイアス電圧を切り換えて印加する電圧切換印加手段と、放射線の照射中にバイアス用電極に逆方向バイアス電圧を１回以上印加するように電圧切換印加手段を制御する制御手段を具備することを開示する。しかし、ＣＴ撮像のための運転中及び運転休止中でバイアス電圧を制御することは開示していない。
【特許文献１】特開２００６−０１０３６４号公報
【特許文献２】特開平７−１２９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高エネルギーＸ線、特に１〜１２ＭｅＶのＸ線を用いる大型の産業用のＸ線ＣＴ装置では、使用するＸ線源の線量率が非常に高い。高エネルギーＸ線を使用するＸ線ＣＴ装置では、半導体放射線センサからの出力信号として出力電流を積分して計測に用いるため、出力信号の波形におけるパルス波高のブロード化の影響はあまりないが、長期間にわたりＸ線ＣＴ装置を使用すると、ＣｄＴｅの半導体結晶を用いた半導体放射線センサからの積分出力電流が、集積線量にほぼ比例して低下していくような照射劣化を生じることがわかった。ここで言う長期間とは、１日８時間使用した場合で、数ヶ月から数年を言う。
【０００５】
照射劣化した半導体放射線センサは、Ｘ線照射を開始した際に、一定の強度のＸ線入力にもかかわらず、出力電流のレベルが変化することがある。ＣＴ画像を撮像するためには、一定のＸ線入力に対して、半導体照射線センサからの一定の出力電流が得られることが必要である。このため、半導体照射線センサからの出力電流が安定するまで、本来のＣＴ撮像を始めるのを待つ、待ち時間を生じる可能性がある。
【０００６】
半導体放射線センサからの出力電流が低下するとＣＴ画像の画質低下が懸念される。半導体放射線センサからの出力電流低下の主原因は、長期間にわたるＸ線照射により発生するＣｄＴｅの半導体結晶内部に発生する再結合中心によるものと考えられる。Ｘ線により半導体放射線センサ内で生成する電子・正孔対が、再結合中心で再結合するため、出力電流が低下する。このような長期間に高集積線量を照射された場合における、半導体放射線センサからの出力電流の低下を回復させることについては、Ｘ線ＣＴ装置の休止中に半導体放射線センサを高温アニール処理して、再結合中心を除去し、出力電流の低下を回復させることも考えられている。しかしながら、前記のようなアニール処理は毎日実施すると、半導体放射線センサを高温にするため、半導体放射線センサを加速劣化試験に掛けているようなもので、半導体放射線センサ構成部品の信頼性の上からは問題がある。このため、数ヶ月に１度程度の頻度で実施するべきものである。
【０００７】
アニール処理を実施するまでの間は、Ｘ線ＣＴ装置を運転していると、半導体放射線センサ内には再結合中心が生成されて徐々に増加し、半導体放射線センサからの出力電流は徐々に低下する。その出力電流低下は連続使用している場合には補正できる程度でＣＴ撮像に問題は生じないが、現実には、Ｘ線ＣＴ装置は、１日８時間程度使用するのが普通であり、次回のＣＴ撮像まで１６時間の間、Ｘ線ＣＴ装置の運転は中断される。使用頻度が少ない場合には更に数日や、１週間以上、Ｘ線ＣＴ装置の運転を休止することも予想される。
【０００８】
ＣｄＴｅの半導体結晶を用いた半導体放射線センサ内に発生した再結合中心は、高温アニールで回復することから明らかなように、室温でも若干の回復を見せる。Ｘ線ＣＴ装置の運転を休止後に、運転を再開してＸ線を半導体放射線センサに照射すると、半導体放射線センサからの出力電流は、運転休止直前のときのレベルより高く回復している。しかし、室温での回復は一時的なもので、ＣｄＴｅの半導体結晶を用いた半導体放射線センサからの出力電流は、数分から数時間で運転休止前の出力電流のレベルまで低下する。このように半導体放射線センサからの出力信号である出力電流が変動している間は、ＣＴ撮像を実施することができないため、ＣＴ撮像開始まで時間がかかる。
【０００９】
本発明の目的は、長期間ＣＴ撮像に使用された半導体放射線センサにおいても、Ｘ線ＣＴ装置の起動時の半導体放射線センサからの出力信号の時間変動を抑制し、Ｘ線ＣＴ装置のＣＴ撮像開始までの待ち時間を低減できるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明のＸ線ＣＴ装置は、被試験体を透過したＸ線を検出する半導体放射線センサと、半導体放射線センサからの出力信号を処理する信号処理回路とを備えるＸ線ＣＴ装置において、半導体放射線センサに、順方向と逆方向のバイアス電圧を切り換えて印加可能な両極性バイアス電圧印加手段と、両極性バイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段では、ＣＴ撮像運転休止中に、半導体放射線センサへ運転中とは逆方向のバイアス電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
特に、半導体放射線センサには、ＣｄＴｅの半導体結晶を用い、ＣｄＴｅの半導体結晶の片側にショットキー電極を形成したものが望ましい。
本発明は、前記Ｘ線ＣＴ装置の運転方法を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、長期間ＣＴ撮像に使用した半導体放射線センサにおいても、Ｘ線ＣＴ装置の起動時の半導体放射線センサからの出力信号の出力変動を抑制し、Ｘ線ＣＴ装置の起動時の待ち時間を低減できるとともに、ＣＴ画像の品質劣化の防止を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図１から図４を参照しながら本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す模式図である。本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は第３世代方式のＸ線ＣＴ装置の構造を有する産業用のＸ線ＣＴ装置である。
ちなみに、産業用のＸ線ＣＴ装置とは、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。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等に活用されるようになってきた。大型鋳造品等の断層像を撮像するためには、透過力の高い高エネルギーＸ線を発生する電子線加速器をＸ線源に用いたＸ線ＣＴ装置が開発されている。例えば、電子線加速器をＸ線源とし、短冊形のシリコンの半導体放射線センサをＸ線センサとして用いた産業用のＸ線ＣＴ装置が製品化されている。このような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像する、いわゆる前記第３世代方式のＸ線ＣＴ装置である。
【００１４】
Ｘ線ＣＴ装置１００は、Ｘ線ファンビーム２を出力する電子線加速器１、被試験体１４を設置するターンテーブルであるスキャナ３、被試験体１４を透過してきたＸ線を検出する多数のＸ線センサ４（図１中、４−１〜４−５１２で表示し、その中の任意のＸ線センサの一つを４−ｎと表示）のＳ／Ｎ比を向上させるためＸ線センサ４への散乱Ｘ線の入射を抑える役割をするコリメータ５、Ｘ線センサ４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（信号処理回路）１０、信号処理装置１０からのデジタル信号を収集すると共にＸ線ＣＴ装置１００全体を制御する制御装置（制御手段）６、ＣＴ画像の再構成を行う画像再構成装置７、画像再構成装置７により作成されたＣＴ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、制御装置６の指示によりＸ線センサ４にケーブル３３を介してバイアス電圧を供給する両極性バイアス電圧供給装置（両極性バイアス電圧印加手段）３０、制御装置６に運転開始、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転停止及びＣＴ撮像条件等を入力する操作入力装置３１等を備えている。
ここでＸ線センサ４が請求項に記載の半導体センサに対応する。
【００１５】
操作入力装置３１は、例えば、液晶表示装置、キーボードやマウス等の入力手段、記憶装置やＣＰＵやその周辺回路やメモリ等を内蔵した本体からなるパーソナルコンピュータである。操作入力装置３１は、制御装置６と通信回線３４で接続されている。また、制御装置６は、両極性バイアス電圧供給装置３０と通信ケーブル３２で接続され、コントローラ９とは通信ケーブル３５で接続されている。
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。制御用ケーブル１６を通じてコントローラ９は、電子線加速器１の作動状態信号を監視し、動作状態が安定している状態のとき、動作状態安定の状態信号を制御装置６に出力する。
スキャナ３は、被試験体１４を回転させてＣＴ撮像する断面方向を変える回転機能の他に、被試験体１４の各高さの断面撮像を行うために、被試験体１４を上下動作させる機能を有する。スキャナ３も電子線加速器１と同様に制御用ケーブル１５でコントローラ９に接続され、スキャナ３の回転・上下位置の調整が行われる。スキャナ３の回転角度位置情報、上下位置情報はコントローラ９から制御装置６に出力される。
【００１６】
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ている。Ｘ線センサ４の数が多いほどＣＴ画像の解像度が向上するが、本実施形態では５１２個が設置されている。このＸ線センサ４は、電子線加速器１からスキャナ３の回転と同期して、スキャナ３の一定回転角度ごとに時間的にパルス状のＸ線ファンビーム２が出力される毎に、被試験体１４を透過してきたＸ線を検出する。個々のＸ線センサ４に入射したＸ線量に対応するＸ線センサ４からの出力信号は、信号処理装置１０において増幅されデジタル信号に変換された後、信号ケーブル１７、制御装置６、及び信号ケーブル１８を経由して画像再構成装置７に送られ、画像再構成装置７においてＣＴ画像の再構成が行なわれる。
再構成されたＣＴ画像は表示装置８に表示される。
【００１７】
また、電子線加速器１を用いたＸ線ＣＴ装置１００では、Ｘ線は、電子線加速器１の特性から通常、周期的に発生するパルス状Ｘ線となる。一般的な値としては５ｍｓｅｃ周期に５μｓｅｃ幅の強力なＸ線パルス（Ｘ線光子の集まり）が電子線加速器１から出力される。本実施形態では、被試験体１４を１回転する間に１９２０回Ｘ線パルスが被試験体１４に照射され、測定する。すなわち、スキャナ３の回転角度において０.１８７５度ごとにＸ線センサ４はＸ線量を測定する。５１２個のＸ線センサ４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。
【００１８】
次に図２を参照しながらＸ線センサ４の詳細な構成を説明する。図２は、図１における１つのＸ線センサの構造図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。図２に示すようにＸ線センサ４にはＣｄＴｅの半導体結晶（以下、ＣｄＴｅ結晶と称する）２００を用いた化合物半導体放射線センサが使用される。ＣｄＴｅ結晶２００は、放射線波高分析用に用いられる材料であり、印加されるバイアス電圧により暗電流（リーク電流とも言う）をできるだけ少なくし、信号対雑音比（ＳＮ比）を向上することが望ましい。そのために、例えば、ＣｄＴｅ結晶２００の直方体の１方の面側にＩｎ（インジウム）電極２０２を蒸着等で形成し、それに対向する他方の面側にＰｔ（プラチナ）電極２０１を蒸着等により形成した、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサの適用が好ましい。
このＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサは、Ｉｎ電極２０２とＣｄＴｅ結晶２００の界面がショットキーダイオード接合（ショットキーダイオード構造とも言う）となる。このためＩｎ電極２０２を陽極（正電圧をかける）として使用すると、ショットキーダイオード接合が逆バイアスになるため、このＸ線センサ４では暗電流は数ｎＡ（ナノアンペア）以下と非常に低くすることができる。ここで、Ｉｎ電極２０２は請求項に記載のショットキー電極に対応する。
【００１９】
図２に示すように、ＣｄＴｅ結晶２００と、Ｐｔ電極２０１及びＩｎ電極２０２で構成されたＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサはフレキシブル基板である絶縁基板２０３に導電性接着材で接着され、絶縁基板２０３は更にヘビイメタル基板２０４に接着されている。Ｐｔ電極２０１はボンディングワイヤ２０６で絶縁基板２０３上に配線された端子２０７に接続され、Ｉｎ電極２０２は絶縁基板２０３上に配線された端子２０８に前記した導電性接着材を介して接続されている。図２の（ａ）において図の上下方向にＸ線センサ４が、積層されて、前記図１におけるＸ線センサ４−１〜４−５１２の列を構成する。
ここで、ヘビイメタル基板２０４は、タングステン合金製で、Ｘ線センサ４の保護と同時に隣のＸ線センサ４に入射したＸ線の散乱や反跳電子を遮蔽する役割を担う。Ｘ線は図２の（ａ）に示すように、図２の左方からＣｄＴｅ結晶２００に入射する。
【００２０】
図３は、信号処理装置の内部構成を示す模式図であり、図４は信号処理装置内のプレ・アンプリファイアの詳細構造を示す模式図である。信号処理装置１０は、１つのＸ線センサ４（図３中では、４−１，４−５１２で例示してある）に対して、プレ・アンプリファイア（図３中、「プレアンプ」と表示し、以下、プレアンプと略称する）２１、サンプル・ホールドアンプリファイア（図３中、「サンプル・ホールドアンプ」と表示し、以下、サンプル・ホールドアンプと略称する）２２、ＡＤ変換器２３及び抵抗器２７を含む１つの単位を、Ｘ線センサ４の数だけ、つまり、５１２組含んで構成されている。
【００２１】
プレアンプ２１はＸ線センサ４からの出力電流を電圧に変換し増幅する。そのために、図４に示すように、コンデンサ１３１、入力抵抗器１３２、フィードバック・コンデンサ１３３、フィードバック・抵抗器１３４、演算増幅器（図４中では、「ＯＰアンプ」と表示し、以下、ＯＰアンプと略称する）１３６を含んで構成されている。
Ｘ線センサ４のＰｔ電極２０１は、抵抗器２７を介して両極性バイアス電圧供給装置３０に接続され、Ｉｎ電極２０２はグランドに接続される。Ｘ線センサ４のＰｔ電極２０１はコンデンサ１３１、入力抵抗器１３２を介してＯＰアンプ１３６の反転入力に接続される。ＯＰアンプ１３６の非反転入力はグランドに接続される。そして、ＯＰアンプ１３６の反転入力と、ＯＰアンプ１３６の出力との間は、並列されたフィードバック・抵抗器１３４及びフィードバック・コンデンサ１３３とで結合される。
【００２２】
この構成で明らかなように、Ｘ線センサ４に両極性バイアス電圧供給装置３０から抵抗器２７を介してバイアス電圧を掛けることにより、Ｘ線センサ４のＤＣ電流である暗電流はコンデンサ１３１に遮断され、矢印Ａに示すように抵抗器２７に流れる。このため、プレアンプ２１で増幅されて出力に現れることはない。電子線加速器１（図１参照）により発生したＸ線パルスによるＸ線センサ４からのパルス電流である出力電流は、矢印Ｂに示すようにコンデンサ１３１を通り、プレアンプ２１で増幅される。
Ｘ線センサ４からのパルス電流がフィードバック・コンデンサ１３３、フィードバック・抵抗器１３４のほうに流れ込むためには、（抵抗器２７の抵抗値）≫（入力抵抗器１３２の抵抗値）であることが必要で、本実施形態では抵抗器２７には１ＭΩ、入力抵抗器１３２にはほぼ０の抵抗値が用いられる。また、コンデンサ１３１には１００ｐＦの容量、コンデンサ１３３には２０ｐＦの容量、フィードバック・抵抗器１３４には１０ＭΩの抵抗値が用いられる。このような抵抗値及びコンデンサ容量の定数を用いた場合には、５μｓｅｃ幅のＸ線パルスがＸ線センサ４に入射した場合、Ｘ線センサ４からの出力電流はコンデンサ１３３に流れこんで積分され、入射Ｘ線量（フォトン数）に比例した負の出力電圧がＯＰアンプ１３６の出力端子に出力される。
【００２３】
図３に戻って、サンプル・ホールドアンプ２２は、おのおの接続されたプレアンプ２１からの出力をホールドする。ＡＤ変換器２３は、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からの信号により、サンプル・ホールドアンプ２２における出力のホールド動作のリセットと、ＡＤ変換器２３におけるサンプル・ホールドアンプ２２からのホールドされた出力を読み出してデジタル値に変換するタイミングを制御する。
各ＡＤ変換器２３から出力されるデジタル信号は、データ転送コントローラ２６により、どのＸ線センサ４であるかを識別するアドレス情報とセットにして制御装置６に出力され、制御装置６において前記したスキャナ３の回転角度位置情報及び上下位置情報を付加されて、画像再構成装置７に送られ、ＣＴ画像の再構成に用いられる。
【００２４】
両極性バイアス電圧供給装置３０は、制御装置６からシリアルデータ通信やネットワークにて出力電圧を制御されて、プラス電圧及びマイナス電圧に切り換え、切換時には連続的に電圧を変化させることができる電源装置であり、市販の両極性ＤＣ出力の可能な電源装置を用いることができる。
両極性バイアス電圧供給装置３０からの出力（Ｘ線センサ４に印加するバイアス電圧）は、ケーブル３３から信号処理装置１０のＸ線センサ４ごとに設けられた各抵抗器２７を介して、Ｘ線センサ４のＰｔ電極２０１に印加される。印加されるバイアス電圧は、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転中（ＣＴ撮像運転中）においては、マイナス電圧であって、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサにとっては、逆方向のバイアス電圧が印加されることなる。したがって、Ｘ線センサ４にＸ線が入射したときの、Ｘ線センサ４の出力電流の向きはプレアンプ２１に流れ込む向きである。
Ｘ線ＣＴ装置１００の運転休止中（ＣＴ撮像運転休止中）においては、プラス電圧であって、Ｉｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサにとっては、順方向のバイアス電圧が印加されることなる。したがって、Ｘ線センサ４に暗電流が流れやすい状態である。
【００２５】
図５はＸ線センサに掛けるバイアス電圧の切換のタイミングチャートである。横軸は時間経過を示し、Ｘ線ＣＴ装置１００（図１参照）の運転状態が、「運転休止中」の期間Ｔ１、「運転準備」の期間Ｔ２、「ＣＴ撮像中」の期間Ｔ３、「運転停止操作中」の期間Ｔ４、その後の「運転休止中」の期間Ｔ１の繰り返しを示している。縦軸はバイアス電圧を示し、「＋ＨＶ」は、順方向のバイアス電圧がＸ線センサ４に印加されていることを示し、「−ＨＶ」は逆方向のバイアス電圧がＸ線センサ４に印加されていることを示す。
ここで、「運転休止中」の期間Ｔ１が請求項に記載の「ＣＴ撮像運転休止中」に対応し、「ＣＴ撮像中」の期間Ｔ３が請求項に記載の「（ＣＴ撮像）運転中」に対応する。
【００２６】
前記したように、本実施形態ではＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いたＸ線センサ４に逆方向のバイアス電圧を印加する場合には、Ｐｔ電極２０１に負の電圧（−ＨＶ）を掛けることになる。「運転休止中」の期間Ｔ１には、Ｘ線センサ４には順方向のバイアス電圧、つまり、所定の正値の電圧（＋ＨＶ）が印加されている。Ｘ線ＣＴ装置１００の「運転準備」の期間Ｔ２は、制御装置６はコントローラ９を介して電子線加速器１を動作させ、その出力が安定するまでの期間であり、両極性バイアス電圧供給装置３０は、制御装置６からの指令を受けて、バイアス電圧を徐々に変化させて、逆方向の所定の負値のバイアス電圧（−ＨＶ）に切り替える。「ＣＴ撮像中」の期間Ｔ３には、バイアス電圧は逆方向のバイアス電圧（−ＨＶ）に保持される。ＣＴ撮像終了後の「運転停止操作中」の期間Ｔ４では、両極性バイアス電圧供給装置３０は、制御装置６からの指令を受けて、再度、バイアス電圧を徐々に変化させて、順方向の所定の正値のバイアス電圧（＋ＨＶ）に切り替える。「運転休止中」の期間Ｔ１では、その順方向のバイアス電圧を保持する。本実施形態では順方向のバイアス電圧（＋ＨＶ）は２００〜４００Ｖ、逆方向のバイアス電圧（−ＨＶ）は−２００〜−４００Ｖを使用するが、順方向と逆方向のバイアス電圧値の絶対値は同一である必要は無く、適宜設定されるべきものである。
【００２７】
次に、図６を参照しながら適宜図１、図５を参照して本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００の運転方法である制御装置６におけるバイアス電圧の制御方法について説明する。
図６は制御装置におけるＸ線ＣＴ装置の運転制御の流れを示すフローチャートである。Ｘ線ＣＴ装置１００が「運転休止中」の期間Ｔ１の間は、図５に示したように順方向のバイアス電圧（＋ＨＶ）を保持するように制御装置６は両極性バイアス電圧供給装置３０に指令を送信し、両極性バイアス電圧供給装置３０は順方向のバイアス電圧（＋ＨＶ）をＸ線センサ４のＰｔ電極２０１に供給している（ステップＳ０１：Ｘ線センサバイアス順方向保持）。
【００２８】
ステップＳ０２では、制御装置６は、操作入力装置３１から操作者によるＸ線ＣＴ装置１００の運転の開始指令を受信したか否かをチェックする（ＣＴ運転開始指令あり？）。運転の開始指令を受信した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０３へ進み、運転の開始指令を受信していない場合は（Ｎｏ）は、ステップＳ０１に戻り、順方向のバイアス電圧（＋ＨＶ）を保持する。
操作入力装置３１からの操作者によるＸ線ＣＴ装置１００の運転の開始指示が入力されると、制御装置６はステップＳ０３に進み、両極性バイアス電圧供給装置３０に予め決定されている逆方向のバイアス電圧を出力する指令を出す（Ｘ線センサバイアス逆方向指令）。両極性バイアス電圧供給装置３０は、その指令を受けて、図５の「運転準備」の期間Ｔ２の間に、Ｘ線センサ４に逆方向のバイアス電圧（−ＨＶ）になるようにバイアス電圧（＋ＨＶ）から徐々に変化させて出力し、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転準備を行なう。
また、制御装置６は、電子線加速器１の電源を、コントローラ９を介してオン状態にし（ステップＳ０４：加速器オン）、安定したＸ線パルスを出力できるようになるまで待つ。通常、電子線加速器１は電源を入れてから、電子線加速器１が安定し、安定したＸ線パルスを出力できるようになるまでに、数分から数十分を要する。この間の「運転準備」の期間Ｔ２の間に、両極性バイアス電圧供給装置３０は、バイアス電圧を＋ＨＶ→０Ｖ→−ＨＶに徐々に変化させ、Ｘ線センサ４に印加するバイアス電圧を、Ｘ線センサ４がＸ線測定可能な状態にする。
【００２９】
ステップＳ０５では、制御装置６は、コントローラ９を介して送られてくる電子線加速器１の状態信号により動作状態が安定状態になったか否かをチェックする（加速器動作安定？）。動作状態が安定状態になった場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０６へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０５を繰り返す。
ちなみに、電子線加速器１の動作状態が安定するまでに、操作者は被試験体１４のＣＴ撮像条件等を、操作入力装置３１を介して制御装置６に入力しＣＴ撮像準備を行うが、これは通常のＸ線ＣＴ装置１００の運転動作であり、図６に示すフローチャートでは省略してある。電子線加速器１の動作が安定するとステップＳ０６に進み（ステップＳ０５→Ｙｅｓ）、制御装置６は、ＣＴ撮像を実施する。
【００３０】
制御装置６は、１つの被試験体１４に対するＣＴ撮像が終了すると、電子線加速器１からのＸ線発生だけを中止し、ＣＴ撮像が終了か否かをチェックする。操作者の操作入力装置３１からの入力指示によるＣＴ撮像終了の指令があった場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０８に進む。複数の被試験体１４があって、操作者が別の被試験体１４をスキャナ３にセットして、操作入力装置３１からの入力指示によるＣＴ撮像開始の指令を受けた場合（ステップＳ０７→Ｎｏ）は、ステップＳ０６へ戻りＣＴ撮像を繰り返す。
なお、操作入力装置３１からの入力指示によるＣＴ撮像開始前に、操作者は、新たな被試験体１４に応じたＣＴ撮像条件の設定を必要に応じて操作入力装置３１で行なってから、ＣＴ撮像開始の入力指示を行なうのは言うまでもない。
何ら、操作者が操作入力装置３１からの指示入力を行なわないときは、ステップＳ０７で指令待ちの状態になる。
【００３１】
ステップＳ０８では、制御装置６は、操作者の操作入力装置３１からのＣＴ休止の入力によるＣＴ休止指令を受けたか否かチェックする。ＣＴ休止指令を受けた場合（ステップＳ０８→Ｙｅｓ）は、制御装置６は、両極性バイアス電圧供給装置３０に順方向バイアス指令を出力（ステップＳ０９：Ｘ線センサ順方向バイアス指令）し、両極性バイアス電圧供給装置３０が、Ｘ線センサ４に順方向のバイアス電圧（＋ＨＶ）になるようにバイアス電圧（−ＨＶ）から徐々に変化させて出力し、その後順方向のバイアス電圧（＋ＨＶ）を保持し続ける。
ＣＴ休止指令がない場合（ステップＳ０８→Ｎｏ）は、ステップＳ０８を繰り返す。
なお、これは図５におけるＸ線ＣＴ装置１００の「運転停止操作」の期間Ｔ４における操作の一部であり、制御装置６は、並行して電子線加速器１のオフ制御等を、コントローラ９を介して行なう。
【００３２】
図７は高エネルギーＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置における、運転休止後に再起動してＣＴ撮像開始時のＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いたＸ線センサの出力電流の時間推移の比較例である。横軸は時間（秒）を示し、縦軸は時間０でのＸ線センサからの出力電流で規格化して示してある。
この図におけるＸ線センサ４からの出力電流は電子線加速器１とＸ線センサ４との間に被試験体１４を置かない条件であり、すなわちＸ線センサ４は最大出力となる。Ｘ線の最大エネルギーは６ＭｅＶで、線量率は約１ｋＧｙ(空気)／ｈである。図７に示す曲線３１０と曲線３１１は本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１００が「運転休止中」の期間Ｔ１は、順方向のバイアス電圧をＸ線センサ４にかけておいた場合のＸ線センサ４からの出力電流である。これに対し比較例の曲線３１２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の「運転休止中」の期間Ｔ１は、Ｘ線センサ４に何らのバイアス電圧をかけずに放置しておいた場合のＸ線センサ４からの出力電流である。
【００３３】
曲線３１０，３１１と曲線３１２とを比較すると、曲線３１２はＣＴ撮像開始後約１００秒まで出力電流が減少しているが、曲線３１０，３１１ではＣＴ撮像開始直後から、ほぼ一定の出力が得られることがわかる。
なお、曲線の揺らぎは電子線加速器１からのＸ線パルスの強度の揺らぎによるものであり、前記したＣｄＴｅ結晶２００の分極効果とは関係ない。
産業用の第３世代のＸ線ＣＴ装置１００ではＣＴ画像１枚当たり１０秒でＣＴ撮像可能であるので、図７の例では本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００の特徴である「運転休止中」の期間Ｔ１においてＸ線センサ４に順方向のバイアス電圧を掛けて保持するというようなＸ線ＣＴ装置の運転方法を採用しない場合には、最初の約１０枚のＣＴ画像の品質が低下する可能性がある。逆に本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００ではＣＴ撮像開始当初から高品質のＣＴ画像を撮像できる。
【００３４】
図８は高エネルギーＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置における、運転休止後に再起動してＣＴ撮像開始時のＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いたＸ線センサの出力電流の時間推移の他の比較例である。横軸は時間（分）を示し、縦軸はＸ線センサからの出力電流を任意単位で表示したものである。図７と同じく、電子線加速器１とＸ線センサ４と間に被試験体１４を置かない条件であり、Ｘ線の最大エネルギーは１ＭｅＶで線量率は約５Ｇｙ(空気)／ｈと図７の場合の２００分の１である。図８に示す曲線３１３は本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１００が「運転休止中」の期間Ｔ１は、順方向のバイアス電圧をＸ線センサ４にかけておいた場合のＸ線センサ４からの出力電流である。これに対し比較例の曲線３１４は、Ｘ線ＣＴ装置１００の「運転休止中」の期間Ｔ１は、Ｘ線センサ４に何らのバイアス電圧をかけずに放置しておいた場合のＸ線センサ４からの出力電流である。
【００３５】
図８におけるＸ線センサ４では、長期間にわたりＸ線ＣＴ装置１００で使用した場合を模擬するために約１００ｋＧｙ（１ＭｅＶのＸ線で、Ｘ線ＣＴ装置１００を約８年間使用した程度に相当）のγ線で照射したものを使用した。曲線３１３では、ＣＴ撮像開始後数分のみの間で出力電流の低下が見られるが、曲線３１４では、ＣＴ撮像開始後２０分近くの間、出力電流の急速な低下が見られることが分かる。
【００３６】
図７と図８とにおけるＸ線センサ４からの出力電流が安定化するまでの時間の違いは、主にＸ線源(電子線加速器１)により過去に累積された線量率の違いによると考えられる。すなわち、多量のＸ線照射によりＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いたＸ線センサ４内に照射欠陥が多量に発生し、電子・正孔の再結合中心を生成するが、従来のＸ線ＣＴ装置の運転法では「運転休止中」にその再結合中心の一部が見かけ上回復して、センサの出力機能が回復している。しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置の運転を開始すると、Ｘ線入射により発生した電子・正孔が、見かけ上回復していた再結合中心に作用して、再結合中心を活性化させるため、急速にセンサの出力が低下する。これが、曲線３１４のようなデータを示すことになる。
【００３７】
一方、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００における運転方法を適用したＸ線センサ４では、曲線３１３に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転の休止中の期間Ｔ１に、順方向のバイアス電圧を掛けられているため、Ｘ線センサ４中に暗電流が流れる。このため、Ｘ線センサ４中に存在する再結合中心が見かけ上回復することがない。それゆえ、Ｘ線ＣＴ装置１００の運転開始時に逆方向のバイアス電圧に戻しても、最初からＸ線センサ４の出力電流は安定し、曲線３１２，３１４のように急低下しなくなるのである。
【００３８】
以上のように本実施形態によれば、長期間にわたりＣＴ撮像に使用されたＣｄＴｅ結晶２００のＸ線センサ４においても、Ｘ線ＣＴ装置１００の起動時のＸ線センサ４からの出力電流（出力信号）変化を抑制でき、Ｘ線センサ４からの出力電流（出力信号）が安定するまで待つというようなＣＴ撮像開始までの時の待ち時間を低減できるとともに、ＣＴ画像の品質劣化防止を図れる。
その結果、画質向上に必要なＣｄＴｅ結晶２００を用いたＸ線センサ４の長寿命化が図れ、ＣＴ画像品質の長期安定性を確保した高エネルギーＸ線を用いたＸ線ＣＴ装置を提供できる。
【００３９】
本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１００の「運転休止中」の期間Ｔ１の間ずっと順方向のバイアス電圧をＸ線センサ４にかけるようなＸ線ＣＴ装置における運転方法としたが、ＣＴ撮像開始前の１時間から数時間順方向のバイアス電圧をＸ線センサ４に掛けるようにしても良い。このようにしても、前記した図７、図８に示した曲線３１０，３１１，３１３に近い結果が得られた。Ｘ線ＣＴ装置１００の「運転休止中」の期間Ｔ１におけるＸ線ＣＴ装置１００の管理を簡単化したり、節電したりするためにはこの方が有利である。
【００４０】
本実施形態においては、図３に示すように抵抗器２７を信号処理装置１０の中に含めているが、もちろんＸ線センサ４の近傍に設けても良い。
また、本実施形態ではＩｎ電極２０２をグランドに落としてあるが、Ｐｔ電極２０１をグランドとし、Ｉｎ電極２０２にプラス電圧を印加することによりＸ線センサ４に逆方向のバイアス電圧掛けるようにしても良い。この場合にはプレアンプ２１の出力は正電圧出力となる。
【００４１】
また、本実施形態ではＣｄＴｅ結晶２００を用いたＸ線センサ４としたが、放射線により同様の出力電流の低下が考えられる臭化タリウム等の化合物半導体を用いたＸ線センサへの適用もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１における１つのＸ線センサの構造図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図３】信号処理装置の内部構成を示す模式図である。
【図４】信号処理装置内のプレ・アンプリファイアの詳細構造を示す模式図である。
【図５】Ｘ線センサにかけるバイアス電圧の切換のタイミングチャートである。
【図６】制御装置におけるＸ線ＣＴ装置の運転制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】高エネルギーＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置における、運転休止後に再起動してＣＴ撮像開始時のＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いたＸ線センサの出力電流の時間推移の比較例である。
【図８】高エネルギーＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置における、運転休止後に再起動してＣＴ撮像開始時のＩｎ／ＣｄＴｅ／Ｐｔセンサを用いたＸ線センサの出力電流の時間推移の他の比較例である。
【符号の説明】
【００４３】
１      電子線加速器
２      Ｘ線ファンビーム
３      スキャナ
４      Ｘ線センサ（半導体放射線センサ）
５      コリメータ
６      制御装置（制御手段）
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（信号処理回路）
１４    被試験体
２１    プレアンプ
２２    ホールドアンプ
２３    ＡＤ変換器
２４    制御回路
２６    データ転送コントローラ
２７    抵抗器
３０    両極性バイアス電圧供給装置（両極性バイアス電圧印加手段）
３３    ケーブル
１００  Ｘ線ＣＴ装置
２００  ＣｄＴｅ結晶（ＣｄＴｅの半導体結晶）
２０１  Ｐｔ電極
２０２  Ｉｎ電極（ショットキー電極）
２０３  絶縁基板
２０４  ヘビイメタル基板
２０６  ボンディングワイヤ
【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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