JPH06160535A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 医療の現場にて使用されている増感紙フィル
ム系に変わる放射線検出器で、現在よりも更に迅速なＸ
線写真の提供を目的とする。 【構成】 微小な放電管を多数結合させて１枚の板と
し、グロー放電領域でこれに放射線を照射し放射線の入
力強度、及び量に応じた電離電流を検出しもとからの電
離電流を差し引き、電離電流の増分をＡＤ変換し、この
電離電流量に対応するＸ線写真濃度を決めることによ
り、デジタルＸ線写真を提供する。本発明は、以上のよ
うな特長を有する放射線検出器である。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］本発明は、医療の分野において従
来のフイルム増感紙系によるＸ線画像形成に変わり、フ
イルムを使用しないフイルムレス方式で、得られるロー
データをデジタル処理し画像形成を行なうものである。
また放射性同位元素使用施設においては作業終了時にハ
ンドフットクロスモニタにて汚染の有無を調べていたの
に対し本発明は汚染の有無の他、汚染部位の同定、汚染
のレベルも同時に把握できるとゆう利点がある。また、
透視装置においては従来Ｉ・Ｉ（イメージインテンシフ
ィアー）と呼ばれる部品に撮像管を取り付けたものが現
在の主流であるが、これは非常に重くかつ大型になり、
フォーカスの調整も行なわなければならなく、その調整
は不便である。本発明はＩ・Ｉプラス撮像管に対して非
常に薄型で重量は軽く装置を小型軽量化できるばかりで
なく、なおかつその支持体は鉛を含んでいるので被写体
より発生する散乱Ｘ線をカットし良好なＸ線イメージを
得ることも可能である ［従来の技術］従来医療の領域で診断に必要なＸ線写真
は、フイルム増感紙系によるＸ線フイルムいう形で提供
してきた。このためフイルムに露光したあと４５秒、９
０秒処理などの自動現像機による現像処理を行なった後
で必要なＸ線写真を得てきた。また最近このシステムに
変わるものとして輝尽性蛍光体を用いたコンピューテッ
ドラジオグラフィー（ＣＲシステム）が汎用してきた。
だがフイルム増感紙系においては、撮影されたフイルム
の保管、適正撮影条件でないと著しく診断能を低下させ
てしまうなどの欠点があり、ＣＲシステムにおいては装
置が高価、イメージグプレー卜（ＩＰ）を読取り装置に
挿入し必要なデジタル処理を行ないＸ線画像を得るまで
に多少の時間がかかっていた。 ［本発明が解決しようとする問題点］本発明は上記の待
ち時間よりも短時間に必要なＸ，γ線画像を得られるこ
とにある。またデータはデジタル処理しておけば、後に
デジタル画像処理にて更に診断能の高い画像が得られ、
現在各診療機関が抱えている撮影フイルムの保管の問題
も光ディスクに記憶させることにより保管スペースの狭
小化が可能で、近未来への医療システムに対応できるＰ
ＡＣＳへの応用も可能である。その理論は以下に述べる
とうりである。放電管には直流放電（ＤＣ型）と交流放
電（ＡＣ型）の２形式があり、まず直流放電（ＤＣ型）
の説明をする。直流放電（ＤＣ型）の性質は放電電極が
放電管内に露出しており放電電流がアナログ的に変化し
放電電圧がかかった間は絶えず放電電流が流れる。ま
た、タウンゼントによる直流放電に対してのＸ線照射の
利点をあげると ａ．実験結果が天候に左右されない ｂ．電流が増加して測定が容易になる ｃ．低い電圧で実験ができる 以上であるがこの中で本発明の最大の利点となっている
のは放電電流がアナログ的に変化するということと、上
記ｂおよびｃの性質である。以下に放電管内での現象に
ついて説明する。放電管の放電領域としてはグロー放電
領域を使用する。この領域の特性として第１図に示すよ
うに１０^−５〜１０^−２Ａ程度の小電流の範囲において
定電圧特性を示すということである。よって放電管に、
放電を起こさせる電圧Ｖをかけておき、Ｘ，γ線などの
放射線を照射すると電圧は一定であるが出力電流は異な
るデータが取り出せることになる。すなわち第２図にお
いて放電管Ａ（以下プラズマセルという）に放射線が照
射されるとそのプラズマセル内では放電による電離以外
に放射線の量に比例した電離が加算される。すると一対
の電離イオンは正負それぞれの電極にたどり着く行程の
間にカスケード的に増加し、１個のイオン対は指数関数
的に増加することになる。これを、電離におけるα作用
といい、αをタウンゼントの第一電離係数という。これ
は封入気体によって決まっており、よって電離電流は、 Ｉ＝Ｉｏ・ＥＸＰαｄ・・・・（式１） と規定される。ただしＩｏは初期電流、ｄは電極長であ
る。また従来のＸ線フイルムと放射線量との関係も第３
図に示すように縦軸はＸ線写真濃度、横軸は放射線量を
対数で示したものである。よって第４図に示すように横
軸を電離電流Ｉに置き換えてやれば電離電流Ｉと写真濃
度との関係を示す。そして一般的には写真濃度０．０５
〜４．０までの間を、１０ビッ卜１０２４段階に量子化
する。すなわちプラズマセルにＸ線が照射されるとプラ
ズマセルを放電させるのに最低必要な初期電流Ｉｏに、
Ｘ線照射により電離したイオンがプラズマセル内でカス
ケード的に増殖し、電極に到達する電流Ｉを加えたもの
が総電離電流Ｉｔとなる。 Ｉｔ＝Ｉｏ＋Ｉ・・・・・・（式２） よってこの総電離電流Ｉｔを測定し、この値から初期電
流Ｉｏを引いたものが電離電流Ｉとなりローデータとな
る。 Ｉ＝Ｉｔ−Ｉｏ・・・・・・（式３） そしてこのＩをコンピュータに記憶させ、その電離電流
に対応する濃度を示せば従来のＸ線写真と同様のデジタ
ル画像ができることになる。こうして得られた原画像を
フイルムとして見るためには、レーザーイメージャーを
用いプリントアウトすればよい。プラズマセルが多数集
合したものをプラズマプレートといいプラズマセルは１
秒間に１０万回程度の放電が可能である。よってプラズ
マプレートを従来のフイルム増感紙系におけるカセッテ
と同等かそれ以下の厚さにするためにはローデータのサ
ンプリングレートを上げてローデータを積算することが
必要であるが、たとえば線質の硬い高電圧Ｘ線に対して
は、その特性によりローデータ間の差が微小であるので
サンプリングレートを上げて、低電圧（軟）Ｘ線に対し
ては上述の特性の逆になるのでサンプリングレートは高
電圧Ｘ線よりも少くて良いことになる。また毎秒約１０
万回の放電が可能なプラズマセルでは、現在の最短撮影
時間の１００分の１程度からローデータのサンプリング
が可能である。次に交流放電（ＡＣ型）を説明する。交
流放電（ＡＣ型）の特長は、メモリ機能を持つというこ
とと、構造が比較的簡単で大型化しやすいということで
ある。構造的には第７図に示すように電極が誘電体に覆
われており、その結果第５図に示すように放電が起こる
と電子と陽イ才ンはそれぞれ陽極、陰極方向に移動し、
誘電体表面に帯電して壁電荷を作る。するとこの電荷は
印加電圧に対し逆極性となるので放電は消える。しか
し、ＡＣ電圧Ｖｃ駆動の場合には、次の半周期で壁電圧
Ｖｗが同極性として加わるので、低い印加電圧でも再び
放電することになる。したがって、第５図に見られるよ
うに放電開始電圧Ｖｆ以下のＡＣ維持電圧Ｖｓを常に印
加しておき、Ｖｆを越えるようなパルスを加えると放電
を開始して、壁電圧が残らないように同図に示す消去パ
ルスを加えるまで放電を維持する。すなわちＡＣ型プラ
ズマプレートを用いＸ線を人体に照射するとＸ線の減弱
に応じた電離電流を維持し、潜像として残るわけであ
る。上記のメモリ特性によりＤＣ型に対してローデータ
をサンプリングする必要はなく装置が簡単になるほか、
低コストである。ＤＣ型あるいはＡＣ型のいずれを使用
するかはその使用目的によつて異なる 次にプラズマプ
レートの構造について述べる。プラズマプレートはその
支持体に鉛を含んだものを使用する。これにレーザーに
より０．１ｍｍφ微小ステップで穴をあけるがこれには
Ｘ線の円錐状放射に対してフォーカスを持たせる。これ
に最適な成分の混合気体を封入する。含鉛支持体を使用
するのは現在使用されている散乱線除去用グリッドの役
目をさせるためで、これにより従来のグリッドは不必要
となる。またプラズマセル間は微小であるので縞目はめ
だつことはない。そして放電管内に電極を配置し、それ
ぞれのプラズマセルの位置情報と電離電流ローデータの
値をコンピュ−タへと送り必要な画像処理を行なう。そ
してできればこれを超伝導下に置けばローデータの電流
損失無しに究めて信頼の高いデータが得られるであろ
う。すなわち本発明は十分実用可能であり、実に低コス
トで生産が可能であり、従来にない短時間での画像のチ
ェックが可能となり近未来への応用が可能である。 参考文献 ディスプレイデバイス 産業図書

【図面の簡単な説明】 第１図は低気圧放電の電圧−電流特性 第２図はＸ−ｒａｙ照射時のプラズマセル内でのイオン
の衝突電離作用 第３図はフイルム濃度と比露光量との関係 第４図はフイルム濃度と比電離電流量との関係 第５図はＡＣ型プラズマセルの放電点灯、記憶消去の関
係 第６図はＤＣ型プラズマプレートの基本構造 第７図はＡＣ型プラズマプレートの基本構造

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）放電管または放電現象を利用した放射線検出器 （２）前記放射線検出器は特に医療用の分野において、
   Ｘ，γ線の検出に使用し、そのデータより画像再構成を
   行ないＸ，γ線画像を得、その放電管壁は鉛を含んだ支
   持体である請求項第１記載の放射線検出器