(57)【要約】  Ｘ線撮像用の検出器システムが開示される。検出器システムは、複数のエッジオン検出器モジュールを有する検出器を備える。各々のエッジオン検出器モジュールは、Ｘ線源に向かって配向されるよう適合された第１縁部と、入射Ｘ線の方向と実質的に平行に伸びる前面とを備える。前面は、少なくとも１つの電荷収集電極を備える。複数のエッジオン検出器モジュールの少なくとも１つのサブセットが、前面と前面とで２つを組にして配置され、組にして配置されたエッジオン検出器モジュールの前面間に、前面間の間隙が画定される。組にして配置されたエッジオン検出器モジュールは、Ｘ線源とエッジオン検出器モジュールとの間のＸ線経路に配置された散乱防止コリメータと関連付けられており、かつ前面間の間隙に重なっている。
2020518794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線撮像用の検出器システムであって、前記検出器システムは、複数のエッジオン検出器モジュールを有する検出器を備え、
・各々の前記エッジオン検出器モジュールが、Ｘ線源に向かって配向されるように適合された第１縁部と、入射Ｘ線の方向と実質的に平行に伸びる前面とを備え、前記前面が、少なくとも１つの電荷収集電極と、前記電荷収集電極をフロントエンドエレクトロニクスと接続する複数のルーティングトレースとを備え、
・前記複数のエッジオン検出器モジュールの少なくとも１つのサブセットが、前面と前面とで２つを組にして配置され、前記組にして配置されたエッジオン検出器モジュールの前面間に、前面間の間隙が画定され、
・前記組にして配置されたエッジオン検出器モジュールが、前記Ｘ線源と前記エッジオン検出器モジュールとの間のＸ線経路に配置された散乱防止コリメータに関連付けられており、かつ前記前面間のギャップに重なっており、前記散乱防止コリメータが、直接入射するＸ線から前記検出器の前面体積が保護されるように配置されている、
検出器システム。
【請求項２】
前記散乱防止コリメータが、高Ｚ材料のコリメータを備える、請求項１に記載の検出器システム。
【請求項３】
前記前面間の間隙が、散乱防止フォイルを備える、請求項１から２のいずれか一項に記載の検出器システム。
【請求項４】
前記散乱防止フォイルが、高Ｚ散乱防止フォイルを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器システム。
【請求項５】
前記散乱防止コリメータによって保護された前面体積が、全検出器体積の１％を超える、請求項４に記載の検出器システム。
【請求項６】
前記組にして配置されたエッジオン検出器モジュールの少なくとも１つのエッジオン検出器モジュールの後面が、対応するエッジオン検出器モジュールの後面に面するように配置されて、前記エッジオン検出器モジュールと前記対応するエッジオン検出器モジュールとの間に後面間の間隙が形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器システム。
【請求項７】
前記後面間の間隙が、減衰材料を備える、請求項６に記載の検出器システム。
【請求項８】
前記エッジオン検出器モジュールが、半導体材料のエッジオン検出器モジュールを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器システム。
【請求項９】
前記半導体材料が、シリコンを含む、請求項８に記載の検出器システム。
【請求項１０】
前記減衰材料が、前記検出器モジュールに使用される前記半導体材料と同様の減衰特性を有する材料を含む、請求項８から９のいずれか一項に記載の検出器システム。
【請求項１１】
前記減衰材料がシリコーンを含む、請求項１０に記載の検出器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、Ｘ線撮像用の検出器システムに関し、より詳細には、エッジオン検出器モジュールを備えた検出器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
検出器材料として使用できる半導体材料の中で、シリコンには、電荷キャリアの生成に必要な高純度と低エネルギー、また電荷キャリアの高移動度など多くの利点があり、そのため、主に放射線検出器用に使用される半導体材料においてシリコンは支配的なものとなっている。低ドープシリコンの上に電気接点として高濃度ドープ層を埋め込み、接合部に逆バイアスを印加して検出器を完全空乏化することにより、放射線によって生成された電荷キャリアの電子正孔対を対応する電荷収集電極によって収集できる。
【０００３】
特に医療用撮像のための光子計数検出器の材料として、シリコンに大きな関心が寄せられている。ほとんどの検出器は、多数のＸ線からの信号を統合するという意味で統合モードで動作し、この信号は、ピクセル内の入射Ｘ線の数の最良の推測を取得するために、後からのみデジタル化される。近年、いわゆる光子計数検出器が、一部の用途で実行可能な代替手段として登場し、主にマンモグラフィにおいて市販されている。光子計数検出器には、原則として、相互作用する各Ｘ線のエネルギーを測定できるため、物体の組成に関する追加情報が得られ、画質の向上および／または放射線量の減少につながるという利点がある。
【０００４】
シリコンは、例えばＭ．Ｄａｎｉｅｌｓｓｏｎ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｄｏｓｅ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，ｖｏｌ．３９７７，ｐｐ．２３９−２４９  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，２０００に記載の、低エネルギーでの用途において有効に利用されてきた。シリコンの主な課題は低原子番号および低密度であるが、つまり、効率のよい吸収体であるためにより高いエネルギーに対して非常に厚くされなければならないことを意味する。また、低原子番号は、検出器内のコンプトン散乱Ｘ線光子の割合が、光吸収光子よりも支配的であることを意味し、これは、散乱光子は検出器内のその他のピクセルに信号を誘起することがあり、この信号はそれらのピクセルのノイズと同等であるため、散乱光子の問題を引き起こす。
【０００５】
コンピュータ断層撮影などの高エネルギー用途にシリコンを使用する可能性を評価するための継続的な努力がなされており、例えば米国特許第４９８３９７３号明細書  Ｍａｔｓ  Ｄａｎｉｅｌｓｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．“Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｆｏｒ  ｘ−ｒａｙ  ｉｍａｇｉｎｇ”、Ｃｈｅｎｇ  Ｘｕ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｅｎｅｒｇｙ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｔｒｉｐ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ＣＴ”Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ７１５２０１３１１−１７、Ｘｕｅｊｉｎ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ａ  ｍｕｌｔｉｂｉｎ  ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２３  ２０１５  ０３３５０２に説明されている。シリコン検出器のエッジオン構成について記載されており、これにより、シリコンの検出効率が大幅に向上する。高Ｚ元素の薄い散乱防止フォイルが基板に取り付けられており、コンプトン散乱による散乱光子が他のシリコン基板に到達することを止める。
【０００６】
コリメータを備えた検出器モジュールを有する検出器は、米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号明細書  Ｎｅｌｓｏｎ  ｅｔ  ａｌに示されている。ストリップ検出器の各検出器にコリメータがどのように備えられているかが示されている。隣接するストリップ検出器は、エアギャップによって分離されている。
【０００７】
放射線による損傷からの性能低下は、あらゆる半導体検出器にとって問題である。シリコンに関する関連研究は何十年も実施されてきた。シリコン検出器を通過する粒子は、材料と相互作用して、イオン化または非イオン化エネルギー蓄積につながる可能性がある。どちらの場合も、シリコン検出器が損傷する可能性がある。シリコン検出器には、バルク損傷と表面損傷の２種類の放射線損傷がある。入射粒子の非イオン化エネルギー損失によるバルク損傷は、約３００ｋｅＶ未満のエネルギーでは起こりにくいのに対し、４０〜２５０ｋｅＶのＸ線撮像のエネルギー範囲で使用されるシリコン検出器に関する問題のほとんどは表面損傷が引き起こす。表面損傷は、主に荷電粒子またはＸ線光子のイオン化エネルギー損失によってもたらされ、これは二酸化ケイ素およびシリコンと二酸化ケイ素との間の界面で正電荷とトラップの蓄積につながる。
【０００８】
プレーナプロセスを使用したシリコン検出器の効果は、前面を酸化物層で不動態化することが可能であることに大きく依存している。ほとんどの場合、シリコンを高温で酸化雰囲気にさらすことにより、シリコン基板上に二酸化ケイ素層を熱的に成長させる。Ｘ線がシリコン検出器と相互作用すると、電荷キャリアの雲が放出される。シリコン内に生成された電荷キャリアは、印加電界下の電荷収集電極によって収集できるが、二酸化ケイ素層内に生成された電荷キャリアは、シリコンと二酸化ケイ素と間の界面にトラップされる。シリコンと二酸化ケイ素との間の界面から数ナノメートル以内にある領域は、深準位欠陥が位置し非常に乱れている。二酸化ケイ素の深準位欠陥は、孔をトラップし固定電荷および正の酸化物電荷を形成する可能性があり、検出器に問題を引き起こし得る。Ｊｉａｇｕｏ  Ｚｈａｎｇ：Ｘ−ｒａｙ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄａｍａｇｅ  ｓｔｕｄｉｅｓ  ａｎｄ  ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｉｘｅｌ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｔ  ｔｈｅ  ＸＦＥＬおよびＪｏｒｎ  Ｓｃｈｗａｎｄｔ：Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｈａｒｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｉｘｅｌ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｘ−ｒａｙ  ｓｃｉｅｎｃｅによって議論されているように、二酸化ケイ素およびシリコンと二酸化ケイ素との間の界面にはいくつかの他の種類の欠陥がある。
【０００９】
放射線によって引き起こされる欠陥は、電気的特性に影響を与え、主に以下のようなシリコン検出器の性能低下を引き起こす：漏れ電流の増加、空乏電圧の増加、静電容量の増加、電子蓄積層の形成、破壊電圧の減少、シリコンと二酸化ケイ素との間の界面付近の電荷損失。電子蓄積層は、シリコン検出器の電気的特性の変化に関連しており、表面での検出器の完全空乏化を回避する。電荷収集効率も、検出器の前面近くで電子蓄積層の影響を受けるであろう。したがって、当技術分野では、Ｘ線放射にさらされた際の影響がより小さい半導体検出器、特にシリコン検出器が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４９８３９７３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｍ．Ｄａｎｉｅｌｓｓｏｎ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｄｏｓｅ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，ｖｏｌ．３９７７，ｐｐ．２３９−２４９  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，２０００
【非特許文献２】Ｃｈｅｎｇ  Ｘｕ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｅｎｅｒｇｙ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｔｒｉｐ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ＣＴ”Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ７１５２０１３１１−１７
【非特許文献３】Ｘｕｅｊｉｎ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ａ  ｍｕｌｔｉｂｉｎ  ｐｈｏｔｏｎ−ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２３  ２０１５  ０３３５０２
【非特許文献４】Ｊｉａｇｕｏ  Ｚｈａｎｇ：Ｘ−ｒａｙ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄａｍａｇｅ  ｓｔｕｄｉｅｓ  ａｎｄ  ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｉｘｅｌ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｔ  ｔｈｅ  ＸＦＥＬ
【非特許文献５】Ｊｏｒｎ  Ｓｃｈｗａｎｄｔ：Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｈａｒｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｉｘｅｌ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｘ−ｒａｙ  ｓｃｉｅｎｃｅ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本開示の目的は、Ｘ線感度に関して改善された堅牢性を備えた検出器を有する検出器システムを提供することである。より具体的な目的は、Ｘ線感度に関して堅牢性が向上したエッジオン検出器モジュールを備えた検出器システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
提案された技術の一態様により、Ｘ線撮像用の検出器システムが提供される。検出器システムは、複数のエッジオン検出器モジュールを有する検出器を備える。各々のエッジオン検出器モジュールは、Ｘ線源に向かって配向されるよう適合された第１縁部と、入射Ｘ線の方向と実質的に平行に伸びる前面とを備える。前面は、少なくとも１つの電荷収集電極を備える。複数のエッジオン検出器モジュールの少なくとも１つのサブセットが、前面と前面とで２つを組にして（pairwise）配置され、組にして配置されたエッジオン検出器モジュールの前面間に、前面間の間隙（front-side to front-side gap）が画定される。組にして配置されたエッジオン検出器モジュールは、Ｘ線源とエッジオン検出器モジュールとの間のＸ線経路に配置された散乱防止コリメータと関連付けられており、かつ前面間の間隙に重なっている。
【００１４】
提案された技術の実施形態は、検出器モジュールの前面に設けられた敏感な絶縁層が、Ｘ線放射からの直接的な衝撃によって与えられる損傷および劣化から保護される検出器システムを提供する。提案された技術の特定の実施形態は、検出器モジュールの不整合に鈍感であり、したがって安定した幾何学的効率を維持する検出器システムも提供する。提案された技術の特定の実施形態はまた、裏面への直接照明またはシャドーイング効果による乱れを防ぐメカニズムを提供する。提案された技術は、電荷収集の改善を可能にするさまざまな検出器システム設計も提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】シリコン基板の例示的な断面の概略図である。
【図２】１組の検出器モジュールの斜視図であり、検出器の前面が散乱防止コリメータによってどのように保護されるかを示している。
【図３】散乱防止フォイルを間に挟んだ１組の検出器モジュールの斜視図であり、検出器の前面が散乱防止コリメータによってどのように保護されているかを示している。
【図４】提案された技術の特定の実施形態による、前面と前面で配置され、散乱防止コリメータおよび散乱防止フォイルが設けられた３組のエッジオン検出器モジュールを示す概略図である。
【図５】検出器モジュールを散乱防止コリメータと位置合わせする際に回避すべきことのいくつかの例を示す概略図である。
【図６】散乱防止コリメータからのシャドーイング効果と、これが幾何学的不整合の場合に安定した幾何学的効率を維持するのにどのように役立つかを示す概略図である。
【図７】エッジオン検出器を示す概略図である。
【図８】例示的な実施形態によるＸ線検出器システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図８は、例示的な実施形態によるＸ線検出器システムの概略図である。この例では、Ｘ線Ｃを放射するＸ線源Ｂを備えたＸ線検出器の概略図が示されている。検出器は、横に重ねられた多数の検出器モジュールを備えている。検出器モジュールは、線源に向かっている縁部Ｄを備え、それらはわずかに湾曲した全体構成で配置されることが好ましい。検出器の２つの可能な走査動作（Ｅ、Ｆ）が示されている。各走査運動では、線源は静止していても移動していてもよく、Ｅで示される走査運動では、Ｘ線源および検出器は、その間に位置する物体の周囲を回転することができる。Ｆで示される走査運動では、検出器および線源が物体に対して移動するか、物体が移動する場合がある。また、走査運動Ｅでは、回転中に物体が平行移動する場合がある。いわゆる渦巻き走査である。一例として、ＣＴの実施の場合、Ｘ線源および検出器は、撮像される物体または対象の周りを回転するガントリに取り付けられてもよい。図７は、特定のエッジオン検出器の詳細を示している。検出器の前面がどのように複数の検出器ストリップを備えているかが示されており、各ストリップは、入射Ｘ線の方向、この特定の形状においては負のｙ方向に伸びる電荷収集電極によって形成される複数の深さセグメントを備えている。
【００１７】
図１は、半導体基板、例えば、表面放射線損傷のあるシリコン基板１０１の例示的な断面を示す概略図である。電荷収集電極の金属接点１０２は、対応する電極のＰプラス埋め込み１０３の上部に堆積される。シリコン検出器の前面の酸化物層１０４は、Ｘ線放射に対して最も敏感であり、長期間のＸ線放射の後、シリコンと二酸化ケイ素との間の界面に固定正電荷が形成される。理想的には、相互作用する各光子によって放出された電荷キャリアは電界線に沿って移動し、検出器の後面金属接点１０５に逆バイアスを供給することにより、印加電界の影響下で対応する電荷収集電極によって収集される。しかしながら、シリコンと二酸化ケイ素との間の界面の下に形成された電子蓄積層１０６は、前面でのセンサの完全空乏化を防ぎ、その結果、この領域の電界が弱くなり、電荷キャリアが失われる。１０７で示される電荷収集電極の縁部近くの高電界もその結果であり、破壊電圧の低下につながる。
【００１８】
図８に示される検出器モジュールは、シリコンなどの半導体材料を備え、これは前面と後面とを有する。図１に示す前面には、検出器の電子的特徴がある。特定の実施形態においては、ルーティングトレースが、電荷収集電極をフロントエンドエレクトロニクスと接続し、またドープ領域および非ドープ領域ならびに絶縁領域などの選択的な特徴を含み得る実施形態もある。絶縁領域は、Ｘ線放射に対して非常に敏感であり、Ｘ線が前面に直接当たると、悪影響を受ける。
【００１９】
提案される技術の目的は、検出器を構成する検出器モジュールの前面が、Ｘ線が当たることによる劣化の可能性から保護されるように、堅牢性を改善した検出器を提供することである。すなわち、提案される技術は、検出器モジュールのＸ線に敏感な前面が、有害なＸ線から保護されるメカニズムを提供することを目的としている。提案された技術の保護機能は、電荷収集の改善を可能にする検出器システムも提供する。
【００２０】
基本的なメカニズムは、高強度の直接Ｘ線ビームが検出器の前面体積（front-side volume）に到達するのを防ぐ散乱防止コリメータを使用して、シリコンエッジオン検出器などのエッジオン検出器の前面を保護し、それにより、放射線損傷のリスク減少させることである。散乱防止コリメータは、ほとんどのＸ線医療用画像アプリケーションで、例えば画質向上のため、散乱量を減らすために必要である。さらに、本発明は、検出器モジュールの位置ずれの場合に、安定した幾何学的効率を維持することを補助することができ、これは別の利点である。以下に、シリコンの形の特定の検出器材料を使用して検出器システムを説明する。しかし、説明されるさまざまな実施形態は、あらゆる半導体材料で等しく問題なく機能するため、これは本質的な特徴ではない。すなわち、提案された技術による検出器システムは、任意の適切な半導体材料の検出器モジュールを備えてもよい。
【００２１】
この目的のために、Ｘ線撮像用の検出器システムが提供される。図２を参照すると、複数のエッジオン検出器モジュール２０１を有する検出器を備える検出器システムが概略的に示されている。各エッジオン検出器モジュール２０１は、Ｘ線源に向かって配向されるよう適合された第１縁部と、入射Ｘ線の方向と実質的に平行に伸びる前面２０２とを備える。検出器モジュールの前面２０２は、少なくとも１つの電荷収集電極を含む。検出器を構成する複数のエッジオン検出器モジュール２０１の少なくとも１つのサブセットが、前面と前面で２つを組にして配置され、その際、２つを組にして配置されたエッジオン検出器モジュール２０１の前面間に、前面間の間隙が画定される。組にして配置されたエッジオン検出器モジュール２０１は、散乱防止コリメータ２０３と関連付けられており、これは前記Ｘ線源と前記エッジオン検出器モジュール２０１との間のＸ線経路に配置されており、前記前面間の間隙に重なる。
【００２２】
図２は、２つの隣接する検出器モジュール２０１によって画定される前面間の間隙にわたってコリメータ２０３がどのように配置されるかを示す簡略図である。この特定の配置は、検出器の前面２０２を保護する。コリメータが間隙に重なるという事実は、ある角度で検出器に当たるＸ線からの保護も提供する。より詳細には、互いに面する前面２０２を有する１組の検出器モジュール２０１と、両方の検出器モジュールの前面の上部に位置決めまたは配置された散乱防止コリメータ２０３とが示されている。散乱防止コリメータは、物体によって散乱された直接Ｘ線ビームとＸ線光子を効率的に吸収できる高Ｚ材料で作られている。検出器モジュールは、検出器モジュールの縁部を入射Ｘ線に向けることにより、エッジオン構成で配置される。本実施形態では、検出器モジュールの前面が互いに向き合うため、散乱防止コリメータは両方の検出器モジュールの前面を覆い、これによりＸ線ビームが直接検出器モジュールの前面の表面に到達するのを防ぎ、したがって表面損傷が少なくなる。
【００２３】
例えば、図８に示すように、提案された技術による検出器は、隣り合わせに積み重ねられた多数の検出器モジュールを備えてもよい。モジュールの積み重ねは、提案された技術によれば、特定の検出器モジュールの前面が別の検出器モジュールの前面に面するように、組にして配置された検出器モジュールの少なくとも１つのサブセットを含むべきである。
【００２４】
散乱防止コリメータ２０３は、高Ｚ材料のコリメータを備えることが好ましい。コリメータは入射する放射線を吸収することを目的としているため、高Ｚ材料があるという事実によって効率的な吸収が保証され、したがって高エネルギー放射線が検出器モジュールの敏感な部分に当たるリスクが低減する。それは、検出器モジュールの前面に配置された敏感な部品である。
【００２５】
提案された技術の特定の実施形態は、隣接する検出器モジュール間の前面間の間隙が散乱防止フォイルを含む検出器システムを提供する。この任意選択的な機能は、散乱防止フォイルが、例えば散乱防止コリメータ２０３から発生する可能性のある残留放射に対する対策を提供するため、前面のさらなる保護を提供する。特定の実施形態では、散乱防止フォイルは、タングステンなどの高Ｚ材料を備えることができる。
【００２６】
図３は、１組の検出器モジュール２０１に、検出器モジュールの前面間に取り付けられた散乱防止フォイル２０１がどのように設けられるかを示す概略図である。散乱防止フォイルの上部に設けられた散乱防止コリメータ２０３も示されている。両方の検出器モジュールの前面は散乱防止フォイルに取り付けられているため、散乱防止コリメータは散乱防止フォイルおよび検出器モジュールの前面の両方を覆い、検出器モジュールの前面を保護する。次に、図４は、図３に示されるシリコン検出器の組がどのように互いに隣接して配置され、検出器モジュールのアレイを形成するかを示す概略図である。
【００２７】
検出器モジュールの放射線損傷を軽減するには、前面を散乱防止コリメータで覆い、Ｘ線ビームがＸ線感応体積に直接到達しないようにする必要がある。シリコン検出器モジュールの前面縁部２０２が散乱防止コリメータ２０３の縁部と位置合わせされるか、散乱防止コリメータの範囲外にある、図５に示されるケースを避けるべきである。どちらの場合も、直接Ｘ線ビームが検出器モジュールの前面に当たり、放射線損傷を引き起こす可能性がある。したがって、上記の２つのケースを回避するには、前面の被覆体積が検出器の合計体積の１％を超える必要がある。
【００２８】
図６は、上記の散乱防止コリメータの配置が、検出器モジュールの幾何学的な位置ずれの場合に安定した幾何学的効率を維持するのにどのように役立つかを示す概略図である。この例は、検出器モジュール２０１のエッジオン構成を示しており、散乱防止コリメータ２０３が検出器モジュールの前面と散乱防止フォイル２０４の両方を覆っている。前面の検出器モジュールの一部が影２０６になる。機械的な位置合わせは、長い検出器にとっての課題であり、幾何学的な位置ずれは画像に乱れを引き起こす可能性がある。本実施形態の図６に示されるように、検出器モジュールの幾何学的な位置合わせ不良によって引き起こされる幾何学的効率の損失はほとんどない。
【００２９】
ここで図４を参照すると、多数の検出器モジュールがそれらの前面が互いに向かい合うように組にして配置されている検出器モジュールのアレイの概略図が示されている。各組には、隣接する検出器モジュールの前面間の間隙に重なるように配置された散乱防止コリメータが設けられている。図面には、検出器モジュール間のスペースに配置された任意選択の散乱防止フォイルも示されている。示されている組にした構成で配置された検出器モジュールの後面は、隣接する別の検出器モジュールの後面に面している。これによって、隣接する検出器モジュール間の後面と後面の間の間隙２０５がもたらされる。したがって、提案された技術の特定の実施形態によれば、組にして配置されたエッジオン検出器モジュール２０１の少なくとも１つのエッジオン検出器モジュール２０１の後面が、対応するエッジオン検出器モジュール２０１の後面に面するように配置された検出器システムが提供され、上記エッジオン検出器モジュール２０１と上記対応するエッジオン検出器モジュール２０１との間に後面間隙が形成される。特定の実施形態によれば、隣接する検出器モジュールによって画定される後面間の間隙は、上記エッジオン検出器モジュール２０１の後面への直接的なＸ線照射またはシャドーイング効果を防ぐように構成される減衰材料を備えることができる。
【００３０】
間隙に設けられる減衰材料の特定の目的は、検出されるＸ線の数が幾何学的な位置ずれに影響されにくくすることである。このため、狭い間隙には、シリコンと同様の減衰特性を有するシリコーンなどの減衰器を充填することができる。位置ずれの場合、検出器モジュール間に設けられた減衰器は、検出器側での直接照明を防止し、検出されたスペクトルをシリコンバルクを通過したスペクトルに近づける。
【００３１】
達成される別の有益な特徴は、減衰材料によって、エッジオン検出器モジュール２０１の後面を透過するＸ線放射の量を減らせることである。この目的のために、タングステンなどの高Ｚ材料を使用できるが、これらの材料は、検出器の効率に悪影響を与えるシャドーイングにつながる可能性があり、単に空気が満たされた間隙の場合はまた、後面への直接照射につながり、これもまた検出器システムに悪影響を与える。この目的のために、好ましい材料は、検出器で使用される半導体材料、例えばシリコンと同様の減衰特性を有するべきであることを発明者らは認識した。検出器モジュールがシリコンを含む場合に使用できる特定の例は、シリコンを含むシリコーンである。シリコーンはシリコンと同様の減衰特性を有し、この組み合わせは特定の適切な実施形態を形成する。ただし、他の多くの組み合わせ、または検出器材料および減衰材料が考えられる。主な目的は、減衰材料が、検出器材料として使用される材料と同様の減衰特性を有することである。
【００３２】
上述の実施形態は単に例として示されており、提案される技術はそれに限定されないことを理解されたい。添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、実施形態に対してさまざまな修正、組み合わせ、および変更を行うことができることを当業者は理解するであろう。特に、技術的に可能であれば、異なる実施形態における異なる部分の解決策を他の構成に組み合わせることができる。
【００３３】
参考文献
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・米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９号明細書  Ｎｅｌｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．“Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＳＰＥＣＴ，ＰＥＴ，ａｎｄ  Ｃｏｍｐｔｏｎ  ｓｃａｔｔｅｒ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ”
・Ｊ．Ｚｈａｎｇ，“Ｘ−Ｒａｙ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｄａｍａｇｅ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｔ  ｔｈｅ  ＸＦＥＬ”，Ｄｏｃｔｏｒａｌ  Ｔｈｅｓｉｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｈａｍｂｕｒｇ，ＤＥＳＹ−ＴＨＥＳＩＳ−２０１３−０１８  ２０１３．
・Ｊ．Ｓｃｈｗａｎｄｔ，“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｈａｒｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ”，Ｄｏｃｔｏｒａｌ  Ｔｈｅｓｉｓ，Ｈａｍｂｕｒｇ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＤＥＳＹ−ＴＨＥＳＩＳ−２０１４−０２９  ２０１４．
【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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【国際調査報告】
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