(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検出部と、このＸ線検出部の一方に形成されたバイアス電極と、他方に形成された複数の電荷取り出し電極とを備え、Ｘ線の入射によりこのＸ線検出部から発生する電荷を検出して画像を形成する装置において、前記電荷取り出し電極間にガード電極を交互に設けると共に、前記ガード電極に可変の電圧を印加する電圧源を設けたことを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
Ｘ線検出部と、前記Ｘ線検出部の一方に形成されたバイアス電極と、他方に形成された複数の電荷取り出し電極と、それぞれの電荷取り出し電極に接続された増幅器を備え、Ｘ線の入射により前記Ｘ線検出部から発生する電荷を検出して画像を形成する装置において、前記それぞれの増幅器に供給されている電源電圧を個別に変化させて各増幅器の動作点を変化させ、前記複数の電荷取り出し電極の各電位を任意に変更できるようにしたことを特徴とするＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｘ線固体検出器、Ｘ線アレイセンサー、Ｘ線量子計数器等を用いたＸ線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｘ線撮像装置は複数個の半導体Ｘ線検出器を１次元もしくは２次元状に配列した検出器アレイに被写体を透過後のＸ線を入射させ、そのとき発生する電荷量または電荷パルス数を用いて、画像信号を得るようにしている。例えば、図７は電荷パルス数を計数するようにした装置の構成例である。
【０００３】
Ｓ1 〜Ｓn は１次元もしくは２次元状に配列された半導体Ｘ線検出器であり、この各検出器には各々、逆バイアス電圧−ＶB が加えられている。
【０００４】
各半導体Ｘ線検出器Ｓ1 〜Ｓn にＸ線が入射すると、パルス状の電流が発生し、このパルス信号が増幅器４１で増幅され、波形整形回路４２を経た後、比較回路４３の基準電圧Ｖf によってバックグランドが除去され、Ｘ線入射に起因するパルスのみが弁別される。
【０００５】
この弁別後のパルスはパルス計数回路４４に導かれて計数され、各計数回路の出力信号は次の情報処理回路４５で処理することによって画像濃度情報等を作成し、ＣＲＴ４６上に表示するようにしている。
【０００６】
図８は半導体Ｘ線検出器と増幅器との接続部分を詳細に示したものであり、半導体Ｘ線アレイ検出器５０が、図６の半導体Ｘ線検出器Ｓ1 〜Ｓn に相当する部分である。この半導体Ｘ線アレイ検出器５０の上側にバイアス電極４９が、下側には電荷取り出し電極として検出電極４８とガード電極４７が形成されている。
電荷取り出し電極の内ガード電極４７は、検出器の周縁に形成され、接地されている。図のアレイ検出器中に記載された実線は電気力線（電荷ドリフトライン）を示す。
【０００７】
バイアス電極４９には逆バイアス電圧が印加され、検出電極４８は増幅器４１の入力端子に接続されている。半導体Ｘ線アレイ検出器５０にＸ線が入射すると、そのＸ線のエネルギーに相当する数の電子が発生する。この電子が電気力線に沿って検出電極４８の方へ移動することで電荷パルスが発生し、この電荷パルスを次の増幅器４１で増幅してＸ線を検出する。
【０００８】
この検出器の各画素の分解能・感度は、検出電極４８の配置間隔で決まるが、各画素の分解能・感度を均一に保つためにガード電極４７が設けられている。
【０００９】
すなわち、半導体Ｘ線アレイ検出器の周縁部は電場が乱れて正確なＸ線検出ができないので、周縁部はＸ線を検出しないようにダミーとするとともに、これを増幅器入力電位（通常は０Ｖ近辺）付近に固定することで他の検出電極に与える電界の影響を軽微なものとし、Ｘ線検出を安定化している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では各検出画素の空間分解能や感度を安定的に均一に保つには良いが、検出画素の空間分解能や感度（有感体積）を変えようとすると、検出電極間隔を変えたものを製作するしかなかった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので、検出画素の空間分解能や感度（有感体積）を変えたい場合に、その都度検出電極間隔を変更した装置を製作することなく、簡単に空間分解能や感度を変化させられるＸ線撮像装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１にかかるＸ線撮像装置は、Ｘ線検出部と、このＸ線検出部の一方に形成されたバイアス電極と、他方に形成された電荷取り出し電極とを備え、Ｘ線の入射によりＸ線検出部から発生する電荷を検出して画像を形成する装置において、前記電荷取り出し電極間にガード電極を設けると共に、前記ガード電極に可変の電圧を印加する電圧源を設けたことを特徴とする。
また、請求項２にかかるＸ線撮像装置は、Ｘ線検出部と、前記Ｘ線検出部の一方に形成されたバイアス電極と、他方に形成された複数の電荷取り出し電極と、それぞれの電荷取り出し電極に接続された増幅器を備え、Ｘ線の入射により前記Ｘ線検出部から発生する電荷を検出して画像を形成する装置において、前記それぞれの増幅器に供給されている電源電圧を個別に変化させて各増幅器の動作点を変化させ、前記複数の電荷取り出し電極の各電位を任意に変更できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
Ｘ線検出部にＸ線が入射すると、そのＸ線のエネルギーに相当する数の電子が発生し、Ｘ線検出部内の電気力線に沿って電荷取り出し電極まで移動する。
【００１４】
しかし、電荷取り出し電極には電位を制御する手段が設けられているので、この制御手段によって電荷取り出し電極の電位を変化させると、バイアス電極から電荷取り出し電極に向かう電気力線が変化するため、電子を集積する有感体積が変わり、電荷取り出し電極における分解能・感度を変えることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明の一実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明によるＸ線撮像装置の主要構成図を示す。
【００１７】
１は半導体Ｘ線アレイ検出器、２はバイアス電極、３は半導体Ｘ線結晶等のＸ線検出部、４は電荷を検出しないガード電極、５ａ〜５ｃは電荷を検出するための検出電極、６は増幅器、７はガード電極４の電位を制御する手段としての切換器である。
【００１８】
半導体Ｘ線アレイ検出器１はバイアス電極２、Ｘ線検出器部３、ガード電極４、検出電極５ａ〜５ｃからなり、バイアス電極２には逆バイアス電圧（−ＶB ）が印加されている。各検出電極は増幅器６に接続され、増幅器６の先は図６に示すような波形整形回路、比較回路、計数回路、情報処理回路等に接続されており、画像濃淡情報等がＣＲＴ上に表示されるようになっている。ガード電極４は切換器７に接続され、切換器７の接点の一方は接地されている。
【００１９】
Ｘ線検出器部３にＸ線が入射すると、Ｘ線のエネルギーに相当する数の電子が発生する。この電子は電気力線に沿って検出電極５ａ〜５ｃの方へ移動して電荷パルスとして検出されるが、この状態は切換器７を切換えることによって変化する。
【００２０】
図２は２個の切換器７を両方とも開放したときの電気力線（電荷ドリフトライン）の様子を示したものである。ガード電極４の電位は開放されているのでガード電極４とバイアス電極２との間には電気力線が生じず、バイアス電極２の周縁では電気力線は検出電極５ａ、５ｃの方へ向かう。
【００２１】
Ｘ線検出器部３で発生した電子は電気力線に沿って各検出電極へ移動するので、各検出電極に集まる電気力線の範囲が大きい程、より多くの電子を集積させることができ、有感体積が広がるので感度は向上する。
【００２２】
一方、有感体積が広がることは広範囲に入射したＸ線を一つの検出電極で検出することになるので空間分解能は低下する。
【００２３】
したがって、図の検出電極５ａ、５ｃに対応する検出画素の感度は向上し、空間分解能は低下する。また、検出電極５ｂに対応する検出画素の分解能・感度はほとんど変わらない。
【００２４】
次に切換器７を接地されている接点の方へ切換えたときにはガード電極４は接地されることになるので、このときの電気力線の様子は図７と同一となり、上記ガード電極４の電位が開放されている場合に比べて検出電極５ａ、５ｃに対応する検出画素の感度は低下し、分解能は向上する。
【００２５】
このようにして、簡単に検出画素の空間分解能・感度を変化させることができる。
【００２６】
図３は他の実施例のＸ線撮像装置の主要構成図を示し、図４、図５は電気力線の様子を示したものである。
【００２７】
図３において図１と同じ構成部分には同じ符号を付してある。図１と異なる部分は切換器７の代わりに電圧源８をガード電極４に接続し、これを電位を制御する手段としたことである。電圧源８は＋Ｖs 〜−Ｖs まで供給電圧を連続的に変化させられるようになっている。
【００２８】
ここで、電圧源８の電圧を＋Ｖs にしたときの電気力線の様子を示したのが図４であり、バイアス電極２からガード電極４へ電気力線が発生し、有感体積が減少するので、検出電極５ａ、５ｃへ移動する電子の個数は減少し、検出電極５ａ、５ｃに対応する検出画素の空間分解能は向上し、感度は低下する。
【００２９】
一方、電圧源８の電圧を−Ｖs にしたときの電気力線の様子を示したのが図５でありバイアス電極２からガード電極４へ電気力線が発生せず、有感体積が増大するので、検出電極５ａ、５ｃに対応する検出画素の空間分解能は低下し、感度は向上する。検出電極５ｂに対応する検出画素の空間分解能・感度はガード電極４の電位が変化してもほとんど変わらない。
【００３０】
なお、電圧源８の電圧を連続的に変化させれば、電気力線の状態がそれに応じて変化するので、検出画素の空間分解能・感度を変化させることができる。
【００３１】
以上の実施例では２つのガード電極７の電位を同じ方向へ変えているが、これを個々に変えるようにしても良く、Ｘ線検出中に各検出電極の検出結果をフィードバックして、ガード電極７に加える電位を最適なものにするようにしても良い。  また、ガード電極の電位を装置の外部から操作できるように構成することもできる。
【００３２】
さらに、上述した実施例では検出電極５ｂに対応する検出画素の空間分解能・感度を変化させることができないので、ガード電極と検出電極を交互に配置してすべての検出電極に対応する検出画素の空間分解能・感度を変化させられるようにしても良い。ただし、この場合ガード電極は電荷の検出は行わない電極であるので、ガード電極を接地または正電位とした場合に半導体Ｘ線アレイ検出器の広範囲に渡って、不感領域が生じる。
【００３３】
そこで、ガード電極を用いずに、検出電極のみとし個々の検出電極に接続される増幅器の入力電位すなわち、検出電極の電位を制御できるようにしても良い。この場合の一例としては図６に示すように各増幅器６に供給されている電源電圧±ＶD を個別に変化させて各増幅器の動作点を変化させるようにする方法がある。このようにすれば、結果的に各検出電極５ａ〜５ｅの電位を任意に変えることができるので、検出画素の空間分解能・感度を任意に制御できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＸ線撮像装置によれば、電荷取り出し電極の電位を必要に応じて変化させるようにしたので、バイアス電極と電荷取り出し電極の間に発生する電気力線の状態が変化し、検出画素に対する有感体積を増減させることができるので、検出電極間隔を変更した装置を製作することなく、簡単に空間分解能や感度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＸ線撮像装置の構成を示す図である。
【図２】図１のガード電極の電位が開放されている場合の電気力線を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例のＸ線撮像装置の構成を示す図である。
【図４】図３のガード電極に＋Ｖs の電位が印加された場合の電気力線を示す図である。
【図５】図３のガード電極に−Ｖs の電位が印加された場合の電気力線を示す図である。
【図６】ガード電極を用いない実施例のＸ線撮像装置の構成を示す図である。
【図７】Ｘ線撮像装置の全体構成を示す図である。
【図８】従来のＸ線撮像装置の主要部を示す図である。
【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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