JPH0875860A - 電離箱型ｘ線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】組立加工が容易かつ実用的な性能を低下がな
く、診断能の高い良好なＣＴ画像堤供の可能な、両面信
号電極板を使用した電離箱型Ｘ線検出器を提供する。 【構成】高圧キセノンガス等の電離気体を内部に封入し
た検出器容器（ケース）１５内に、対向表面に複数の同
一ピッチの溝４を放射状に形成した絶縁材からなる一対
の電極保持板１を並行に配置し、一枚の金属板からなる
高圧電極板３と、中心金属板２１の両面に絶縁層２２と
表面電極層２３を積層した多層構造の両面電極板２とか
らなる電極板を交互に溝４内に挿入し、その一方の側壁
に接着剤５で固定して構成する電離箱型Ｘ線検出器にお
いて、両面電極板２の中心金属板の板厚を、Ｘ線による
隣接チャンネルへのクロストークの影響を防止するのに
必要な厚さの板厚にすると同時に、高圧電極板３の板厚
を、両面電極板２の全体の板厚と同じ厚さにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ装置において
使用されるＸ線を検出するための電離箱型Ｘ線検出器に
係り、特に、電極板の一部に両面信号電極板を使用した
電離箱型Ｘ線検出器に係る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、Ｘ線ＣＴ装置においては、装
置で使用されるＸ線を検出するための検出器として、い
わゆる電離箱型Ｘ線検出器が利用されている。かかる従
来技術のＸ線ＣＴ用電離箱型Ｘ線検出器の、特に、その
基本的な電極ブロックの構造を添付の図４により示す
と、セラミックなどの絶縁物からなる２枚の扇形の電極
保持板１の間に、信号電極板２’と高圧電極板３が交互
に配置されている。すなわち、上記の電極保持板１の表
面には複数の等間隔に刻まれた溝４が設けられており、
各電極版はこれらの溝４に挿入され、接着剤などで固定
されている。そして、かかる従来の電離箱型Ｘ線検出器
で使用されていた信号電極板２’は、一般に、単体の金
属板であり、高圧電極板３もこれと全く同一のものが使
用されており、これら板厚の等しい信号電極板２’と高
圧電極板３とは、等間隔に設けた複数の溝４内に交互に
挿入され、溝４の側壁に接着剤５により固定する構造で
あった。

【０００３】このような構造では、しかしながら、１つ
のチャンネル幅ｐ（図中、「１ｃｈ幅」で示す）の中に
は電極板が２枚入っていることになる。ところで、電離
箱型のＸ線検出器では、入射してきたＸ線が電極板間の
ギャップの部分の空間（すなわち、信号電極板２’の表
面と高圧電極板３の表面とで囲まれて形成される空間）
にある気体を電離し、それによって生じた電子イオン対
がギャップの間をドリフトし、信号電極２’に達した電
子による電流を取り出すことにより検出信号を得てい
る。このため、入射してきたＸ線のうち、信号に寄与す
るのは電極間のギャップに入射したものだけであり、電
極板に入射したものは全く信号には寄与しない。そのた
め、かかる構造のＸ線検出器におけるＸ線の利用効率
は、電極間のギャップ幅を１チャンネルの幅で割ったも
のであり、電極板の厚さが薄い程Ｘ線利用効率が高くな
る。反面、この電極板の板厚を薄くすると、機械的な振
動が伝わったときに電極板自体が揺れてしまい、電気的
なノイズ電流を発生する。そこで、電極板はこのような
ノイズを発生しないようにある程度の剛性を持たせてお
かねばならず、むやみにその板厚を薄くすることは出来
ない。

【０００４】上述の従来の単体電極構造に対し、信号電
極板の表・裏を電気的に絶縁させ、それぞれ別のチャン
ネルに割り当てる両面電極板を採用した構造の電離箱型
Ｘ線検出器が既に提案されている。このような両面電極
板２を利用した構造では、図５及び図６に示すように、
１つのチャンネル幅ｐ（図中、「１ｃｈ幅」で示す）の
中に電極板が約１枚分だけが入っていることになり、そ
のため、従来の全体が金属板の信号電極板の従来構造の
検出器に比較して、その空間利用効率を向上することが
出来るという利点がある。

【０００５】また、電離箱型Ｘ線検出器において、その
電極板には、高電圧のバイアスを印加する（高圧電極板
３）、あるいは、Ｘ線によって電離された電子を集める
（信号電極板２）といった電気的な役割だけではなく、
さらに、Ｘ線によるクロストークを防止する役割もあ
る。すなわち、電極間ギャップに入射したＸ線はキセノ
ンガスを電離し、それにより生じた電子が信号電極に集
められることにより信号電流として取り出されている
が、しかし、入射したＸ線のエネルギーの一部はキセノ
ンのＫ殻電子を励起し、この励起電子が基底状態に戻る
ときに蛍光Ｘ線を放出する。この蛍光Ｘ線はエネルギー
の関係からキセノンガス中では吸収され難く、隣のチャ
ンネルへのクロストークとなり、検出器の空間分解能の
低下を招いてしまう。そのため、電極板によってこの蛍
光Ｘ線を吸収させて隣接チャンネルへのＸ線の漏れ込み
を少なくしてやる必要がある。

【０００６】そこで、通常、これら電極板の材質とし
て、Ｘ線吸収係数の高い金属（例えば、タングステン、
モリブデンなど）を、このＸ線によるクロストークが十
分小さくなるような板厚にして使用することが行われて
いる。このことは、上記の両面電極板２でも同様であ
り、やはりチャンネル間のＸ線のクロストークを考慮す
ると、その中心金属板は高圧電極板と同じ材質、同じ板
厚であることが好ましい。そのため、従来の両面信号板
を使用した電離箱検出器では、両面信号電極板は高圧電
極板と同じ板厚の中心金属板の両面に絶縁層を設け、さ
らに、その両面に金属電極層を積層し、いわゆる５層構
造となっており、この両面信号電極板は、一枚の金属板
から成る高圧電極板３に比較するとその絶縁層と表面金
属層の分だけ板厚が厚くなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
技術になる検出器では、高圧電極板と信号電極板とを交
互に配置する場合、各チャンネルの特性を揃えるために
はこれら電極板間のギャップが等しくなるように配置す
る必要がある。しかしながら、信号電極板として、特
に、上記従来の両面電極板２を使用する場合において、
高圧電極板３と板厚の異なる両面信号電極板２との間の
ギャップを等しくするためには、厚さの異なる２種類の
電極板の中心位置がそれぞれ等間隔になるように配置す
る必要がある。

【０００８】しかし、実際に組立を行う場合には、これ
ら電極板の中心位置を直接知ることは出来ず、実際上
は、電極板を配置する作業上の基準は電極板の表面の位
置となる。このため、厚さの異なる高圧電極板３と両面
信号電極板２とでは電極板を配置する位置（電極板表面
の位置）は等間隔にはならず、その板厚に応じて不等間
隔となってしまう。

【０００９】これを避けるためには、上記の図６に示す
ように、電極板を上下両側から保持している絶縁物サポ
ートである電極保持板１に形成されている溝４の位置
を、電極板の板厚の差を考慮に入れて設定することが考
えられる。すなわち、上述の電極保持板１の対向表面上
に形成された溝４内に電極板の端を挿入接着する方法で
は、上記溝４の側壁と電極板の端部を接着剤で固定する
ため、厚さの異なる高圧電極板３と両面信号電極板２と
を交互に並べた時、その電極間のギャップを均一に揃え
るため、形成する溝４のピッチを電極板の板厚差に応じ
て不等間隔（ｐ_a、ｐ_b：但し、ｐ_a−ｐ_b＝ｄ_S−ｄ_H）に
すればよい。

【００１０】ところで、現在使用しているような絶縁物
電極保持板１の加工方法では、加工機に寸法の基準とな
る溝ピッチ寸法をセットし、所定の回数だけ溝加工とワ
ークの送りを繰り返すことによって上記溝４の加工が行
われている。そのため、所定の溝ピッチを設定しても１
００本以上の溝４を加工するときには、加工機特有の僅
かな誤差などによって、累積誤差を生じてしまう。この
ため、形成する全部の溝４を所定の位置に収めるために
は、最初に設定した溝ピッチで全溝の加工を行い、その
ときの累積誤差を測定し、その累積誤差が設定値内に収
まるように設定する溝ピッチの値を補正するという調整
作業を行わねばならない。これに対して、不等間隔ピッ
チの溝加工は、上記の等間隔ピッチの溝加工に比較する
と、加工時のワークの送り量を少なくとも２種類持たね
ばならず、出来上がりの寸法精度を確保するためには、
さらに、必要な調整作業が複雑になるという問題点があ
る。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記の従来技術
における問題点に鑑み、両面信号電極板を使用したＸ線
ＣＴ装置用電離箱検出器において、組立加工が容易で、
かつ、実用的な性能を低下させることなく、診断能の高
い良好なＣＴ画像を堤供することの可能な電離箱型Ｘ線
検出器を提供することにある。

【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、本発明によれば、高圧の電離気体が内部に封入され
たケースと、このケース内に並行に配置され、その対向
表面に複数の同一ピッチの溝を放射状に形成した絶縁材
からなる電極保持板と、前記対向する絶縁電極保持板の
同一ピッチ溝内に交互に配列して一方の側壁に接着固定
される、少なくとも、一枚の金属板からなる高圧電極板
と、中心金属板の両面に絶縁層と金属電極層を積層した
多層構造の両面電極板とを含んだ電極板とからなり、前
記電極板からの電気信号を前記ケースを貫通して取り出
す構造の電離箱型Ｘ線検出器において、前記電極板のう
ちの多層構造の前記両面電極板の中心金属板の板厚は、
Ｘ線による隣接チャンネルへのクロストークの影響を防
止するのに必要な厚さの板厚であると同時に、前記一枚
の金属板からなる高圧電極板の板厚を、前記両面電極板
の全体の板厚と同じ厚さにしたことを特徴とする電離箱
型Ｘ線検出器が提案されている。

【００１３】

【作用】上記の本発明によれば、まず、検出器の空間分
解能の低下を防止するため、少なくとも、前記電極板の
うちの多層構造の前記両面電極板の中心金属板の板厚を
Ｘ線による隣接チャンネルへのクロストークの影響を防
止するのに必要な厚さの板厚にすると共に、前記高圧電
極板と多層構造の両面信号電極板との板厚が異なること
から生じる不都合を回避するため、単体の金属板である
前記高圧電極板の板厚を、前記中心金属板の両面に絶縁
層及び金属電極層を積層してなる多層構造の両面電極板
の全体の板厚と同じ厚さにした。このことにより、絶縁
電極保持板の対向面に同一ピッチで形成した溝内に前記
高圧電極板と前記両面信号電極板とを交互に挿入し、一
方の側壁に接着固定しながら配列することによって、容
易に電極板間のギャップを均一にすることが出来、チャ
ンネル間の特性ばらつきが少なく、Ｘ線ＣＴ装置で利用
した場合にも画像ノイズが少なく診断能の高いＣＴ画像
が得られる電離箱型Ｘ線検出器を得ることが可能にな
る。また、その組立てに際しても、絶縁物の前記電極保
持板の溝加工は、単純な均一ピッチの繰り返しだけで可
能となるため、溝の加工及び加工後の溝ピッチの測定・
精度管理などの作業を単純化することが出来、加工組立
の面からも大変に有利となる。また、前記高圧電極板の
板厚を前記両面電極板の全体の板厚と同じ厚さにしたこ
とによる空間利用率の低下量は実用上問題を生じること
はない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明になる実施例の詳細について、
添付の図面を参照しながら説明を加える。まず、図３に
は、本発明の実施例である電離箱型Ｘ線検出器を採用し
たＸ線ＣＴ装置の全体構造が示されており、この図にお
いて、組み立てられた複数の電極ブロック１６は検出器
容器（ケース）１５の中に円弧状に配列されている。こ
の検出器容器（ケース）１５の中には、例えばキセノン
などの電離気体が高圧状態で封入されており、この検出
器容器（ケース）１５は装置の回転板１３の上に、Ｘ線
管１１と対向するように、扇状に配置され、固定されて
いる。なお、この回転板１３の中央部には被検体１２を
配置するための中心穴１４が形成されており、この回転
板１３は被検体１２を中心として回転しながら上記被検
体１２の各方向からのＸ線透過データの計測を行うこと
が出来るようになっている。

【００１５】図２には、上記Ｘ線ＣＴ装置においてＸ線
を検出するための電離箱型Ｘ線検出器の特徴部分である
電極ブロック１６の一つが拡大されて示されている。図
示の複数の内の一つの電極ブロック１６は、例えばセラ
ミックス等の絶縁性を持った素材で作られた扇状の２枚
の支持板１と、その間に交互に配列された電極版とから
構成されており、この図においても、やはり、符号２
は、中心の金属板の両側面に絶縁層を設け、更に、この
両側面に両面信号電極板となる金属層を積層した多層
（この実施例では５層）構造の両面信号電極板を、符号
３は単体金属板の高圧電極板を示している。そして、上
記扇状の２枚の支持板１の対向面には、これらの両面信
号電極板２と高圧電極板３とを放射線状に規則正しく配
列するため、複数の溝４が放射線状に形成されており、
これらの溝４に上記の両面信号電極板２及び高圧電極板
３の上下の端を差し込み、両側から支持板ｌで挟んで保
持し、さらに、接着剤等を用いて上記信号電極板２及び
高圧電極板３を支持板１に固定する構造となっている。

【００１６】かかる構成の電極ブロックにおいては、上
記の両面信号電極板２と高圧電極板３とに挟まれた空間
が１チャンネルの検出素子（１ＣＨ）となっており、Ｘ
線ＣＴ装置のＸ線源（図３のＸ線管１１）から放射され
たＸ線１０がこのチャンネル空間を通過するときに生じ
る電離を測定することによって、通過するＸ線を検出す
ることとなる。

【００１７】次に、図１には、上記電極ブロック１６に
おける電極板の保持構造の詳細が示されており、この図
において、セラミックなどの絶縁物を使用した電極保持
板１の表面には溝４が等間隔ｐで形成されている。これ
らの溝４には、上述のモリブデンやタングステンなどの
Ｘ線透過率の低い金属を使用した高圧電極板３と、中心
に同種の金属を使用しその両側の表面に絶縁層を介して
銅箔などの表面導電層を設けた５層構造の両面信号電極
板２とが、交互に配置されている。これら両面信号電極
板２の表裏の表面導電層は、それぞれ、別のチャンネル
に割り当てられている。

【００１８】ところで、本発明によれば、両面信号電極
板２の中心金属板２１は、Ｘ線による隣接チャンネルへ
のクロストークの影響を防止するのに必要な厚さにする
必要があり、具体的には、上記金属材料を使用した場合
には、０．１〜０．１５mm程度の板厚が適当である。さ
らに、その表面に絶縁層２２、表面導電層２３をそれぞ
れ設けると、全体の板の厚さは０．２〜０．２５mm程度
となる。一方、上記の単体金属板からなる高圧電極板３
の厚さは、単にＸ線による隣接チャンネルへのクロスト
ークの影響を防止するのに必要な厚さを考慮するだけで
なく、上記の両面信号電極板２の全体厚さと等しくして
あり、上述の本発明の実施例では、これらる高圧電極板
３の厚さも０．２〜０．２５mm程度としている。

【００１９】そして、上述のような高圧電極板３及び両
面信号電極板２は、その両端部に塗布された接着剤５に
よって上記電極保持板１の溝４の側壁に接着固定されて
いる。なお、この接着剤は、例えばエポキシ系の接着剤
などをスクリーン印刷法などで塗布するとにより、その
接着層の厚さを高い精度で管理することが出来る。ま
た、上記電極保持板１の表面に等間隔（＝ｐ）に設けら
れた溝４に、板厚の等しい上記両面信号電極板２と高圧
電極板３とを交互に配列していくと、これら両面信号電
極板２と高圧電極板３との間に形成されるギャップはす
べて等しく（＝ｇ）なる。

【００２０】このように、単体の金属板である高圧電極
板３の板厚を、Ｘ線による隣接チャンネルへのクロスト
ークの影響を防止するのに必要な厚さを超えて、さら
に、両面構造の両面信号電極板２と同じ板厚にすること
により、これら電極板の板厚が異なることから生じる不
都合を回避することとなるが、このように高圧電極板３
の板厚を厚くすることは、入射Ｘ線の空間利用率という
点では不利になる。しかしながら、上述のように、この
高圧電極板３は、本来、隣接チャンネルへのクロストー
クの影響を防止するのには０．１〜０．１５mm程度の板
厚が適当であるが、これをさらに両面信号電極２の板厚
である０．２〜０．２５mm程度にしても、これら単体構
造の電極板と両面構造の電極板との板厚の差は０．１５
mmであり、例えば電極間ピッチを１mmとすれば、この入
射Ｘ線の空間利用率の低下量を具体的に求めてもその低
下量は高々５％以下であり、特に、実用上の大きな問題
を生じることはないことが分かる。

【００２１】これに対し、単体の金属板である高圧電極
板３の板厚を両面構造の両面信号電極板２と同じ板厚に
することにより、絶縁物の保持板の溝加工は、従来の加
工技術を利用した単純な均一ピッチの繰り返しだけで可
能となることから、溝の加工及び加工後の溝ピッチの測
定・精度管理などの作業を単純化することが出来、加工
組立の面から考慮すると大変有利な物となる。かつ、電
極板間のギャップを好ましい等ギャップとすることが出
来ることから、組み立てられた装置の特性の面からも、
チャンネル間の特性ばらつきが少なく、この検出装置を
ＣＴ装置で利用した場合にも、画像ノイズの少ない診断
能の高いＣＴ画像が得られることとなる。

【００２２】

【発明の効果】以上の本発明の詳細な説明からも明らか
なように、本発明になる電離箱型Ｘ線検出器によれば、
特に、５層構造の両面信号電極板を使用したＸ線ＣＴ装
置用電離箱検出器において、製作・精度管理し易い等間
隔の溝を設けるだけで電極板の組立を可能とすることに
よりその組立加工が容易で、かつ、電極板によるストロ
ークの防止により検出器の空間分解能の低下を招くこと
なく、電極板間の均等ギャップにより各チャンネル間の
Ｘ線検出出力や検出特性のばらつきをなくしてチャンネ
ル間の検出特性の一様性を向上し、かつ、空間利用率の
低下量を最小限に押さえ、もって、実用的な性能を低下
させることなく、診断能の高い良好なＣＴ画像を堤供す
ることの可能な電離箱型Ｘ線検出器を提供することが可
能になるという実用的にも優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である電離箱型Ｘ線検出器の特
徴部分である電極板の固定構造を示す一部拡大断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例である電離箱型Ｘ線検出器の一
つの電極ブロックの全体詳細構造を示すための一部展開
斜視図である。

【図３】本発明の実施例である電離箱型Ｘ線検出器を採
用したＣＴ装置全体の断面構造を示す断面図である。

【図４】従来技術になる単一の金属板を信号電極板とし
て使用している検出器の電極取付け構造を示した断面図
である。

【図５】やはり、従来技術になる、中心金属板の上に絶
縁層を介して表面導体層を形成した両面信号電極板を使
用した検出器の電極取付け構造を示した断面図である。

【図６】上記図５と同様に、厚さの異なる両面構造の信
号電極板と高圧電極板を、電極間ギャップが等しくなる
ように配置する従来の電極取付け構造の一例を示した断
面図である。

【符号の説明】

１ 電極保持板 ２ 多層構造の両面信号電極板 ２’ 単板構造の信号電極板 ３ 高圧電極板 ４ 溝 ５ 接着剤 １１ Ｘ線管 １２ 被検体 １３ 回転板 １４ 穴 １５ 検出器容器（ケース） １６ 電極ブロック ２１ 中心金属板 ２２ 絶縁層 ２３ 表面導電層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧の電離気体が内部に封入されたケース
   と、このケース内に並行に配置され、その対向表面に複
   数の同一ピッチの溝を放射状に形成した絶縁材からなる
   電極保持板と、前記対向する絶縁電極保持板の同一ピッ
   チ溝内に交互に配列して一方の側壁に接着固定される、
   少なくとも、一枚の金属板からなる高圧電極板と、中心
   金属板の両面に絶縁層と金属電極層を積層した多層構造
   の両面電極板とを含んだ電極板とからなり、前記電極板
   からの電気信号を前記ケースを貫通して取り出す構造の
   電離箱型Ｘ線検出器において、前記電極板のうちの多層
   構造の前記両面電極板の中心金属板の板厚は、Ｘ線によ
   る隣接チャンネルへのクロストークの影響を防止するの
   に必要な厚さの板厚であると同時に、前記一枚の金属板
   からなる高圧電極板の板厚を、前記両面電極板の全体の
   板厚と同じ厚さにしたことを特徴とする電離箱型Ｘ線検
   出器。