(57)【要約】【課題】二次元放射線検出器を高精度で容易かつ安価にすること及びこの検出器を用いて高画質で安価なマルチスライス型X線CT装置を提供する。【解決手段】複数のシンチレータ素子11から成るシンチレータアレイ13と複数のフォトダイオード14から成るフォトダイオードアレイ14及び反射層12とで構成されたm行×n列のマトリクス状の放射線検出素子アレイを複数個隙間Gを設けて配列し、m×nマトリクスよりも大きいサイズのM>m、N>nの少なくともいずれか一方を満たすM行×N列のマトリクス状の放射線検出素子アレイモジュールを構成する。このモジュールをチャンネル方向に複数個配列して二次元放射線検出器を構成する。この二次元放射線検出器をマルチスライス型X線CT装置のX線検出器とする。【選択図】図1
2009118943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線により発光する複数の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子と接着剤で接着されて前記発光を検出する複数の光電変換素子と、
前記蛍光体素子からの発光を導くとともに隣接する蛍光体素子からのクロストークを防止する反射層と、
を有する放射線検出素子アレイを複数個基板上に配列してなる放射線検出素子アレイモジュールを備えた放射線検出器において、
前記放射線検出素子アレイ間に第１の隙間を設けたことを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記基板を複数に分割し、この分割された基板間に第２の隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記第１の隙間及び第２の隙間は５０μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記放射線検出素子アレイ内の素子間ピッチと前記放射線検出素子アレイ間の素子間ピッチを均一にし、かつ前記第１の隙間を光反射材で充填することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記放射線検出素子アレイ内の素子間ピッチと前記放射線検出素子アレイ間の素子間ピッチを均一にし、かつ前記第１の隙間に隣接する放射線検出素子アレイ内の端部シンチレータ素子で検出したデータを補正するデータ補正手段を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記放射線検出素子アレイ内の素子間ピッチよりも前記放射線検出素子アレイ間の素子間ピッチを大きくし、かつ前記素子間ピッチを大きくした分だけ前記放射線検出素子アレイ間の素子ピッチの位置情報を補正する位置情報補正手段を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の放射線検出器。
【請求項７】
複数の前記蛍光体素子及び前記光電変換素子を用いてｍ行×ｎ列のマトリクス状の放射線検出素子アレイを構成し、この放射線検出素子アレイよりも大きいサイズのＭ＞ｍ、Ｎ＞ｎの少なくともいずれか一方を満たすＭ行×Ｎ列のマトリクスとなるように複数の前記放射線検出素子アレイを基板上に配列して放射線検出素子アレイモジュールを構成し、これを複数個配列して二次元放射線検出器を構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項８】
放射線源と、この放射線源に対向して配置された放射線検出器と、前記放射線源及び放射線検出器を保持して被検体の周りで回転駆動される回転円板と、前記放射線検出器で検出された放射線の強度に基づいて前記被検体の断層像を再構成する画像再構成手段とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記放射線検出器は、Ｍ行×Ｎ列のマトリクス状に複数の前記放射線検出素子を配列した放射線検出素子アレイモジュールを前記放射線源に対向した前記回転円板の位置に円弧状に複数配列して構成されたチャンネル方向とスライス方向の二次元の放射線データを検出する請求項７に記載の二次元放射線検出器であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線、γ線などの放射線を検出する放射線検出器に係り、特に放射線を電気信号として検出する複数の放射線検出素子がマトリクス状に配列された放射線検出器及びこれを用いたX線CT装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、X線CT装置においては、CT断層像の面内に沿ったチャンネル方向に複数の放射線検出素子を配列した検出素子列をチャンネル方向に直交し、被検体の体軸方向に沿ったスライス方向に複数列配列し、一回の放射線曝射によって2次元の放射線データを収集し、複数のCT画像が得られる二次元放射線検出器を備えたマルチスライス型X線CT装置が実用化されている。
【０００３】
このマルチスライス型X線CT装置の放射線検出器は、放射線を受光して可視光を放射する蛍光体素子と可視光を受光して電気信号を出力する光電変換素子とを組み合わせた間接変換型検出器が主流となっている。複数の蛍光体素子と光電変換素子が並んだ放射線検出素子アレイモジュールをX線管の焦点を中心とした円弧状に複数個並べて放射線検出器は構成される。蛍光体素子としてはセラミックシンチレータが、光電変換素子としてはフォトダイオードが広く使われている。
【０００４】
このような構成の放射線検出器を備えたマルチスライス型X線CT装置においては、さらなるスライス数の多列化が望まれている。該多列化のためにスライス方向とチャンネル方向に複数個のマトリクスを形成したシンチレータアレイと同じマトリクスを有するフォトダイオードアレイとを配線基板上に積層する方法では、以下の問題が懸念される。
【０００５】
(1)第1の問題点
フォトダイオードアレイの面積が大きくなるために、一枚のフォトダイオードアレイの中に不良のフォトダイオードセルが含まれる確率が高くなる。
すなわち、通常、一枚のシリコンウェハには複数のフォトダイオードセルが形成され、このシリコンウェハを所定のセル数毎に切断して複数のフォトダイオードアレイを製造する。
【０００６】
しかし、前記シリコンウェハ内には、ある程度の割合で不良のフォトダイオードセルが含まれており、フォトダイオードアレイの面積が大きくなるほど、不良セルを含む確率が高くなる。
このため、大面積のフォトダイオードアレイを製造する場合、歩留りが低下してコストアップの要因となる。
【０００７】
(2)第2の問題点
スライス数が多くなると、検出した信号を取り出すための配線数も非常に多くなるので、該配線数の点から前記スライス数は制限される。
【０００８】
すなわち、フォトダイオードアレイは、シンチレーション光を受光する受光セルが複数マトリクス状に配置されており、該フォトダイオードアレイの各セル間は不感帯領域によって区画されている。
【０００９】
前記各セルからの出力信号は、チャンネル方向セル間の不感帯領域に配線された信号線を通って、フォトダイオードアレイのスライス方向端部まで取り出されるが、スライス数が多くなるにしたがって前記信号線の数も増加するために、該信号線を前記不感帯領域に配線することが困難になる。
【００１０】
上記第1及び第2の問題点を解決する方法として、小面積の放射線検出素子アレイを複数並べて配列することにより、大面積の放射線検出素子アレイモジュールを構成するタイリング方式がある。
これは、あるMスライス×Nチャンネルの放射線検出素子アレイモジュール(例えば、64×24アレイ)を製造する際、M×Nより小さいm×nサイズの放射線検出素子アレイ(例えば、32×24アレイ)を複数個配線基板上に並べて前記M×Nの放射線検出素子アレイモジュールを構成する方式である。
【００１１】
この方式により、一枚のフォトダイオードアレイサイズを小さくできるため、製造歩留りを向上させることができると共に、スライス数の増加による信号線の増大も抑えることができる。
しかし、このタイリング方式においてもスライス数の増加によって、さらなる新たな問題が懸念される。
【００１２】
それは、従来、一枚のフォトダイオードアレイを配線基板に実装する場合には、スライス方向の一端又は両端から出力信号を取り出し、この取り出した出力信号を順次切り替えてデータ収集装置に収集するためのデータ読み出し切り替えスイッチング素子や該読み出したデータを増幅するプリアンプ等に出力配線を接続していた。
この場合、前記接続にはワイヤボンディング技術を用いるのが一般的であるが、前記フォトダイオードアレイのスライス方向端部には、前記ワイヤボンディングのためのスペースが必要であるので、複数のフォトダイオードアレイを並列させるためには、前記スペースが二次元センサアレイとしてはデッドスペースとなってしまい、被検体を透過したX線を計測することができなくなる。
【００１３】
また、ワイヤボンディング技術では、通常、接続する素子表面よりもボンディングワイヤが高く突き出てしまうために、フォトダイオードアレイの上にシンチレータアレイを搭載して並べることが困難になる。
【００１４】
これらの問題の解決策として、特許文献1では、シンチレータアレイのスライス方向端部底面に切りかけを設けることにより、スライス方向にシンチレータアレイを密着して配列してもボンディングワイヤを収める空間を確保し、さらにフォトダイオードアレイのスライス方向端部は、受光セルの面積を小さくしてワイヤボンディングのための接続スペースを確保している。
【００１５】
しかし、この手法では、シンチレータアレイ端部に難度の高い加工が必要であり、なおかつ端部のシンチレータ素子の形状が他の素子の形状と異なるために、シンチレータの発光強度がX線エネルギー依存特性に影響されるなど、シンチレータの発光特性が変化し、様々な補正技術が必要となる。
【００１６】
また、別の解決策として、特許文献2及び特許文献3には、フォトダイオードアレイの受光セルからの出力信号を不感帯領域に配線した信号線を通して横方向、すなわちスライス方向に取り出すのではなく、フォトダイオードアレイの裏面から取り出して配線基板に接続する方法が提案されている。
【００１７】
この方法では、フォトダイオード端部にワイヤボンディングのための領域が不要なため、タイリングする際にデッドスペースが生じない。
また、ワイヤボンディングのように、ワイヤが素子表面より突出することもないため、フォトダイオードアレイの上にシンチレータアレイを搭載する時の妨げにもならない。
【００１８】
【特許文献１】特開2001-242253号公報
【特許文献２】特開2003-066149号公報
【特許文献３】特開2004-008406号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
前記マルチスライス型X線CT装置においては、さらなるスライス数の多列化が望まれているが、下記の点において上記従来の技術では多列化に限界がある。
【００２０】
すなわち、タイリングされたフォトダイオードアレイの上にシンチレータアレイを搭載する際、透明接着剤を用いて固着するが、M×Nマトリクスの放射線検出素子アレイモジュールをM×Nより小さいm×nサイズのシンチレータアレイをタイリングして製造する場合、一枚目のシンチレータアレイを接着した後には、該アレイの周りに接着剤のはみ出しが生じる。
【００２１】
従って、その後、二枚目のシンチレータアレイを接着しようとすると、一枚目のシンチレータアレイを接着したときにはみ出した接着剤が邪魔になって、アレイ間を密着することが困難になり、配線基板に位置精度良く搭載することができなくなる。したがって、画質低下の要因となる。
【００２２】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、フォトダイオードアレイ及びシンチレータアレイを複数枚タイリングして構成された二次元マルチスライス用放射線検出器を高精度で容易かつ安価にすることにある。また、この放射線検出器を備えることによって高画質で安価なマルチスライス型X線CT装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的は、以下の手段によって達成される。
(1)放射線により発光する複数の蛍光体素子と、前記蛍光体素子と接着剤で接着されて前記発光を検出する複数の光電変換素子と、前記蛍光体素子からの発光を導くとともに隣接する蛍光体素子からのクロストークを防止する反射層とを有する放射線検出素子アレイを複数個基板上に配列してなる放射線検出素子アレイモジュールを備えた放射線検出器において、前記放射線検出素子アレイ間に第1の隙間を設けたものである。
【００２４】
(2)前記基板を複数に分割し、この分割された基板間に第2の隙間を設けた。
(3)前記第1の隙間及び第2の隙間は50μm〜500μmである。
(4)前記放射線検出素子アレイ内の素子間ピッチと前記放射線検出素子アレイ間の素子間ピッチを均一にした場合は、
1)前記第1の隙間を光反射材で充填する。
2)前記第1の隙間に隣接する放射線検出素子アレイ内の端部シンチレータ素子で検出したデータをデータ補正手段で補正する。
【００２５】
(5)前記放射線検出素子アレイ内の素子間ピッチよりも前記放射線検出素子アレイ間の素子間ピッチを大きくし、前記素子間ピッチを大きくした分だけ前記放射線検出素子アレイ間の素子ピッチの位置情報を位置情報補正手段で補正する。
【００２６】
(6)複数の前記蛍光体素子及び前記光電変換素子を用いてm行×n列のマトリクス状の放射線検出素子アレイを構成し、この放射線検出素子アレイよりも大きいサイズのM>m、N>nの少なくともいずれか一方を満たすM行×N列のマトリクスとなるように複数の前記放射線検出素子アレイを基板上に配列して放射線検出素子アレイモジュールを構成し、これを複数個配列して二次元放射線検出器を構成する。  
【００２７】
(7)放射線源と、この放射線源に対向して配置された放射線検出器と、前記放射線源及び放射線検出器を保持して被検体の周りで回転駆動される回転円板と、前記放射線検出器で検出された放射線の強度に基づいて前記被検体の断層像を再構成する画像再構成手段とを備えたX線CT装置において、前記放射線検出器は、M行×N列のマトリクス状に複数の前記放射線検出素子を配列した放射線検出素子アレイモジュールを前記放射線源に対向した前記回転円板の位置に円弧状に複数配列して構成されたチャンネル方向とスライス方向の二次元の放射線データを検出する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、前記放射線検出素子アレイ及び放射線検出素子アレイを搭載する基板の寸法精度を緩くすることができ、製造コストの低減に寄与するものとなる。
そして、前記放射線検出器をチャンネル方向とスライス方向に配列して構成された二次元放射線検出器を用いたX線CT装置も製造コストが低減され、さらなる多スライス化に対応が可能なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って本発明の放射線検出器及びこれを用いたX線CT装置の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符合を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００３０】
《第1の実施形態》
本発明の放射線検出器は、蛍光体素子と光電変換素子による放射線検出素子を複数用いて構成される放射線検出素子アレイを基板上に複数配列してなる放射線検出素子アレイモジュールにより構成されるものである。該放射線検出素子アレイ間には隙間が設けられる。
前記蛍光体素子はシンチレータ素子であり、前記光電変換素子はフォトダイオードである。
【００３１】
図1は、本発明の第1の実施形態による放射線検出器の放射線検出素子アレイモジュールの断面を示す図である。
この放射線検出素子アレイモジュールは、図1(a)に示すように、シンチレータアレイ13とフォトダイオードアレイ14とを各々2個ずつ、隙間G(第1の隙間)を設けて配線基板15の上にスライス方向Aに沿って並べて配列したものである。
【００３２】
前記シンチレータアレイ13は、複数のシンチレータ素子11を備えており、各々のシンチレータ素子11の側面及びX線入射面には、効率良く光を取り入れるための光反射材による反射層12が設けられている。
前記シンチレータアレイ13は、該シンチレータアレイ13の並びと同じ並びを持った受光セルを複数個備えたフォトダイオードアレイ14と透明接着剤で接着されており、該フォトダイオードアレイ14は配線基板15に接続されて搭載されている。
【００３３】
次に、本発明による放射線検出器の放射線検出素子アレイモジュールの組み立て方法について、図1(b)、図1(c)を用いて説明する。
【００３４】
図1(b)に示すように、
(1)先ず、配線基板15の上にフォトダイオードアレイ14aと14bの間に隙間G(第1の隙間)を設けて該フォトダイオードアレイ14aと14bを搭載する。
(2)フォトダイオードアレイ14a及び14bは、出力信号をX線入射面とは反対の背面から取り出すようになっており、配線基板15とは、例えば、BGA(ball grid array)によるハンダ付けにて接続される。
このように、BGAによるハンダ付けにてフォトダイオードアレイ14a及び14bを配線基板15に実装することにより、占有面積が少なくて済むので高密度の実装が可能となる。
(3)次に、シンチレータアレイ13aをフォトダイオードアレイ14aと透明接着剤にて接着する。このとき、透明接着剤は横方向からはみ出すが、はみ出した接着剤はガーゼ等で拭き取る。
【００３５】
(4)続いて、図1(c)に示すように、シンチレータアレイ13bをフォトダイオードアレイ14bと透明接着剤にて接着する。
このとき、シンチレータアレイ13a、13b及びフォトダイオードアレイ14a、14bの間にそれぞれ隙間G(第1の隙間)を設けたので、シンチレータアレイ13aを接着したときにはみ出した接着剤が残っていても、シンチレータアレイ13bを所定の位置に精度良く位置合わせして接着することができる。
また、シンチレータアレイの寸法精度を緩和しても、各素子位置をバランス良く位置合わせしてフォトダイオードアレイと接着できるため、前記位置合わせが容易となり、該位置合わせ工数が低減されて製造コストを低減することが可能となる。
【００３６】
このように、隙間Gは接着剤のはみ出し領域を確保するためのものであるが、シンチレータアレイの位置合わせの調整代も含むものである。
【００３７】
なお、従来のように、シンチレータアレイ間に隙間を設けていない場合は、シンチレータアレイ13aを接着した後に、はみ出した接着剤を可能な限り除去する必要があるが、実際には、はみ出した接着剤の残留量にはばらつきがあるのでシンチレータアレイ13bの搭載位置精度を低下させてしまうことになる。
【００３８】
これに対して、本発明の第1の実施形態においては、シンチレータアレイ間に隙間を設けたことにより、フォトダイオードアレイ及びシンチレータアレイの寸法精度を緩くすることができ、組み立てに要する工数を低減し、製造歩留りを向上させることが可能となる。あるいは、フォトダイオードアレイを配線基板に搭載するときの位置精度を緩和することができる。
【００３９】
上記の本発明による第1の実施形態において、シンチレータアレイとフォトダイオードアレイ間に隙間Gを設ける場合、該アレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを均一にする場合と、不均一にする場合とがある。
そこで、それぞれの場合について図を用いて説明する。
【００４０】
図2は、シンチレータアレイ間に隙間を設けた場合の該アレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを示す図で、(a)はアレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを不均一にした場合、(b)は均一にした場合である。
【００４１】
図2(b)に示すように、アレイ内の素子ピッチPiとアレイ間の素子ピッチPeを均一にした場合は、アレイ間に隙間Gを設けるために、アレイ端部の反射層幅Reがアレイ内部の反射層幅Riよりも小さく設定される。
あるいは、十分に大きい隙間Gを確保するためには、端部反射層幅Reを小さくするだけでは足りず、端部シンチレータ素子幅Seをアレイ内部のシンチレータ素子幅Siよりも小さくする必要がある。
その結果、端部反射層幅Reが不十分となり、端部シンチレータのシンチレーション光が端部反射層を透過して隣接アレイの端部シンチレータ素子に入射したり、又は同一アレイの隣接端部シンチレータ素子に入射するなどのクロストークを起す原因となることが考えられる。
【００４２】
そこで、アレイ内素子ピッチPiとアレイ間素子ピッチPeを均一にした場合において、端部反射層幅Reが不足する場合には、隙間Gも光反射材を充填し、また端部シンチレータ素子が小さくなる場合には、X線利用効率の低下や、出力信号強度の低下を招いてアーチファクトの原因となるために、必要に応じて、例えば、端部シンチレータ素子で検出したデータに重み付け補間などのデータ補正を行う等の適切な補正処理(データ補正手段)を施せば良い。
なお、端部シンチレータ素子が小さくなるということは、フォトダイオードアレイにおいても端部素子の受光面積が小さくなるという前記端部シンチレータ素子と同様の状況を招くので、上記と同様の適切な補正処理を施せば良い。
【００４３】
これに対して、図2(a)に示すように、アレイ内素子ピッチPiとアレイ間の素子ピッチPeを不均一にした場合は、アレイ間に隙間Gを設けても端部反射層幅Reを小さくする必要はなく、内部反射層幅Riと同一とすることが可能となる。または反射層幅が不足しない範囲で、RiよりもReを小さくしても良い。
【００４４】
このように、アレイ内素子ピッチPiとアレイ間の素子ピッチPeを不均一にすることにより、端部シンチレータ素子幅Seと内部シンチレータ素子幅Siを同一とすることができ、これによってアレイ端部素子におけるクロストークや出力低下等の問題を解決することができる。
【００４５】
したがって、本発明の第1の実施形態の放射線検出器において、放射検出素子アレイ間に隙間を設ける場合、該アレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチは、均一にしても良いが、不均一にした方が望ましい。
【００４６】
前記アレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを不均一にした場合は、素子ピッチを変更した分だけアレイ間の素子ピッチの位置情報を以下のように補正すれば良い。
【００４７】
図3は、前記アレイ間の素子ピッチの位置情報を補正するための説明図である。図3(a)は本発明によるアレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを不均一にした場合、図3(b)は従来のようにアレイ間に隙間を設けないでアレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを均一にした場合の放射線検出素子アレイモジュールの断面を示したものである。ただし、フォトダイオードは省略してある。
なお、図3のシンチレータアレイは、説明を簡単にするためにシンチレータ素子が3個の場合であるが、位置情報は3個以上でも前記3個と同様に補正すれば良い。
【００４８】
図3(b)において、各シンチレータ素子11(n)の座標をXnで表すと、
Xn=(n-1)P          (式1)
となる。
ここで、Pは素子ピッチであって、アレイ内素子ピッチとアレイ間素子ピッチは全て均一である。このように、全ての素子ピッチが均一であるために、透過X線データの取得間隔が等間隔Pとなる。
【００４９】
これに対して、図3(a)に示す本発明によるアレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを不均一にした場合の各シンチレータ素子11(n)の座標X'nは、
X'n=(n-1)Pi                      (1≦n≦3)    
=(n-1)Pi+ P0                  (4≦n≦6)    (式2)
と表すことができる。
ここで、Piはアレイ内の素子ピッチ、P0はアレイ間における素子ピッチの増加分であり、アレイ内の素子ピッチPiとアレイ間の素子ピッチPeの関係は、Pe＝Pi+P0である。
【００５０】
このように、各シンチレータ素子11(n)の座標X'nを求め、このX'nを用いてアレイ間での素子ピッチ増加分の位置情報を補正(位置情報補正手段)することにより、正しい位置の透過X線データを検出することができる。
【００５１】
図4は、上記素子ピッチ補正の効果を示す模式図である。
図4(a)は、不均一素子ピッチのX線検出素子アレイモジュールを用いた時の透過X線データと、素子ピッチ補正を行わないで作成したCT画像である。
透過X線データには、素子ピッチが不均一になる部分でデータの不連続が生じており(矢印↓の部分)、本実施例のようにスライス方向に素子ピッチ不均一がある場合には、これに対応する位置でCT画像の不連続が生じる。また、チャンネル方向に素子ピッチの不均一がある場合にはデータ不連続位置に対応して、リングアーチファクトが生じる。
【００５２】
これに対して、図4(b)のように、透過X線データに素子ピッチ補正を施すことにより、データの不連続が解消されて画像の不連続やアーチファクトの発生を防ぐことができる。
【００５３】
上記の本発明による第1の実施形態は、シンチレータアレイ及びフォトダイオードアレイをスライス方向に並べて配列した例であるが、本発明はこれに限定するものではなく、チャンネル方向に配列する場合においても、アレイ間に隙間を設けることにより、スライス方向の場合と同様の効果が得られることは容易に理解できる。
【００５４】
また、上記第1の実施形態は、一枚の配線基板の上に複数のシンチレータアレイ及びフォトダイオードアレイを配列した例であるが、配線基板を分割し、各々の配線基板上にシンチレータアレイ及びフォトダイオードアレイを1個ずつ又は複数個ずつ搭載する場合でも、アレイ間に隙間を設けると共に基板間にも隙間(第2の隙間)を設けることにより、組み立て精度を緩和させ、製造コストを低減することができる。
【００５５】
前記アレイ間の隙間及び基板間の隙間は、50μm以上、500μm以下が望ましい。これより小さな隙間では、接着剤のはみ出しを50μm以下に抑えることが困難である。一方、500μmよりも大きな隙間では、X線検出素子間隔が大きくなり過ぎてCT画像にアーチファクトが生じる。
【００５６】
なお、基板間に隙間を設けた場合も上記素子ピッチ補正と同様の補正方法を用いてX線検出素子の位置情報を補正すれば良い。
【００５７】
《第2の実施形態》
図5は、本発明の第2の実施形態による放射線検出器の放射線検出素子アレイモジュールの断面を示す図である。
この放射線検出素子アレイモジュールは、前記第1の実施形態と同様、シンチレータアレイ23と、フォトダイオードアレイ24とを各々2個ずつ、隙間Gを設けて配線基板25の上にスライス方向Aに沿って並べて配列してある。
【００５８】
前記シンチレータアレイ23は、複数のシンチレータ素子21を備えており、各々のシンチレータアレイ23の側面及び放射線入射面には、効率良く光を取り入れるための光反射材による反射層22が設けられている。
前記シンチレータアレイ23は、該シンチレータアレイ23の並びと同じ並びを持った受光セルを複数個備えたフォトダイオードアレイ24と透明接着剤で接着されており、該フォトダイオードアレイ24はワイヤボンディング26によって配線基板25と接続されて該配線基板25に搭載されている。
【００５９】
前記ワイヤボンディング領域は、フォトダイオードアレイ間に隙間Gを設けることによって確保され、さらにシンチレータアレイ間の隙間Gによってボンディングワイヤがフォトダイオードアレイから突出することを可能にしている。
もちろん、第1の実施形態と同様に、接着剤のはみ出し領域を確保する役目も担っている。
【００６０】
前記ワイヤボンディングに必要な領域は、第1の実施形態と同様のシンチレータアレイ間の間隙である50μm以上、500μm以下である。
【００６１】
このように、フォトダイオードアレイ24をワイヤボンディング26で配線基板25に接続することにより、フォトダイオードアレイ24と配線基板25の接続を容易にすることが可能となる。
【００６２】
《第3の実施形態》
図6は、本発明による放射線検出器が適用されるX線CT装置の全体構成を示す図である。なお、X線CT装置では放射線としてX線が用いられるので、以下の説明では、前記放射線検出器をX線検出器と記す。
図6に示すX線CT装置は、被検体にX線を照射して前記被検体の透過X線データを収集し、この収集したX線データを再構成演算して断層像を得るもので、被検体にX線を照射して前記被検体を透過したX線データを収集するスキャナガントリィ310と、前記被検体を載置する移動可能な図示省略の天板を備えた寝台と、各種動作設定を行うと共に収集したX線データを用いて再構成演算処理してCT画像再構成を行う画像再構成装置(画像再構成手段)320と、この画像再構成装置320で再構成されたCT画像等の表示及びX線CT装置を操作する操作部を備えた表示装置330と、前記操作部からの操作信号によりシステム全体を制御するシステムコントローラ340とを備えて構成される。
【００６３】
前記スキャナガントリ部310は、被検体が搬入される開口部314を備えた回転円板311と、この回転円板311に搭載されたX線管(放射線源)312と、該X線管312からのX線束の放射方向を制御するコリメータ313と、前記X線管312と対向して回転円板311に搭載されたX線検出器(放射線検出器)315と、該X線検出器315で検出されたX線データを収集するデータ収集装置316と、前記回転円板311の回転及びX線束の幅等を制御するスキャン制御装置317と、前記X線管312から放射されるX線量を制御する図示省略のX線高電圧装置(X線制御部及び高電圧発生部とで構成)とを備えて構成される。
【００６４】
前記X線管312は、チャンネル方向(回転円板311の回転軸に垂直な方向)とスライス方向(回転円板311の回転軸に平行な方向(紙面に垂直な方向))との2方向に広がる、いわゆるコーンビームX線を発生する。
【００６５】
前記データ収集装置316は、前記X線検出器315により検出された信号を増幅し、ディジタル値に変換して前記画像再構成装置320に送信する。
【００６６】
前記画像再構成装置320は、前記データ収集装置316で収集した計測データS1を演算処理してCT画像再構成を行う再構成演算部321と、該再構成演算部321で再構成されたCT画像データに前記表示装置330の操作部から入力された被検者氏名、検査日時、検査条件などの情報を付加する画像情報付加部322と、該画像情報が付加されたCT画像データを前記表示装置330に表示するための表示信号S2を生成する表示制御部323とを備えて構成される。
【００６７】
前記X線検出器は、前記第1の実施形態又は第2の実施形態の放射線検出器を用いてチャンネル方向とスライス方向の二次元のX線データを検出できる二次元X線検出器である。この二次元X線検出器は、シンチレータ素子とフォトダイオードによる放射線検出素子を複数用いてm行×n列のマトリクス状の放射線検出素子アレイを構成し、この放射線検出素子アレイ間に隙間を設けて配線基板上に配列して、m×nマトリクスより大きいサイズのM>m、N>nの少なくともいずれか一方を満たすM行×N列のマトリクス状の放射線検出素子アレイモジュールを構成し、このモジュールをチャンネル方向に前記X線管312と対向した前記回転円板311の位置に円弧状に複数個配列して成る。
【００６８】
なお、前記放射線検出素子アレイモジュールは、複数の放射線検出素子アレイで構成されるので、これらの複数の放射線検出素子アレイを搭載する基板も複数に分割して、この分割された基板間にも適切な隙間を設けても良い。
【００６９】
このように構成された本発明によるX線CT装置は、操作部からの操作指令がシステムコントローラ340に入力され、該システムコントローラ340の制御の基にスキャンが実行される。すなわち、スキャナガントリ部310の開口部314に、図示省略の被検体を載置した天板を搬入して前記X線管312から前記被検体に向けてX線が放射される。この放射されたX線は、前記コリメータ313により前記被検体の撮影領域に絞られて該被検体に照射される。前記回転円板311を被検体の周りに回転させることにより、照射する方向を変えながらX線が被検体に照射され、被検体を透過したX線が前記二次元X線検出器で検出される。
【００７０】
前記二次元X線検出器で検出されたX線データは、データ収集装置316で収集され、ディジタル信号S1に変換されて画像再構成装置320の再構成演算部321に入力される。そして、この再構成演算部321でCT画像データに再構成され、この再構成されたCT画像データに被検者氏名、検査日時、検査条件などの情報を画像情報付加部322で付加し、該画像情報が付加されたCT画像データに表示制御部323で表示制御を施して表示装置330に表示するための表示信号S2を生成し、画像情報が付加されたCT画像を表示装置330に表示する。
【００７１】
上記のように、放射線検出素子アレイ間及び前記放射線検出素子アレイを搭載する基板間に隙間を設けて放射線検出素子モジュールを構成し、これを用いて二次元X線検出器を構成したので、前記放射線検出素子アレイ、及び前記放射線検出素子アレイを搭載する基板の寸法精度を緩くすることができ、これによって組み立てに要する工数を低減し、製造歩留りを向上させることが可能となり、製造コストの低減に寄与するものとなる。
【００７２】
したがって、前記二次元X線検出器を備えたX線CT装置も製造コストが低減され、さらなる多マルチスライス化に対応が可能なものとなる。
【００７３】
なお、本発明はX線を用いた放射線検出器に限定するものではなく、γ線等の放射線検出器及びこれを用いた医用画像診断装置や治療装置等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第1の実施形態による放射線検出器の放射線検出素子アレイモジュールの断面を示す図。
【図２】シンチレータアレイ間に隙間を設けた場合の該アレイ内の素子ピッチとアレイ間の素子ピッチを示す図。
【図３】シンチレータアレイ間の素子ピッチの位置情報を補正するための説明図。
【図４】シンチレータアレイ間の素子ピッチ補正の効果を示す模式図。
【図５】本発明の第2の実施形態による放射線検出器の放射線検出素子アレイモジュールの断面を示す図。
【図６】本発明による放射線検出器が適用されるX線CT装置の全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
11、21  シンチレータ素子、12、22  反射層、13、23  シンチレータアレイ、14、24  フォトダイオードアレイ、15、25  配線基板、310  スキャナガントリィ、311  回転円板、312  X線管(放射線源)、315  二次元X線検出器、316  データ収集装置、320  画像再構成装置、321  再構成演算部、330  表示装置、340  システムコントローラ、G  隙間、Pi  シンチレータアレイ内の素子ピッチ、Pe  シンチレータアレイ間の素子ピッチ、Re  シンチレータアレイ端部の反射層幅、Ri  シンチレータアレイ内部の反射層幅、Se  シンチレータアレイ端部のシンチレータ素子幅、Si  シンチレータアレイ内部のシンチレータ素子幅
【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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