JPH09292467A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射線検出器からの出力信号に含まれる直流
成分の変動の有無にかかわらず、正確な放射線の検出が
できる放射線検出装置を提供する。 【解決手段】 入射したＸ線はＸ線検出器１によって電
荷に変換されると共に、Ｘ線検出器１の寄生容量に蓄積
される。そして、制御回路７によりスイッチ２ａが一定
周期で閉じられ、その周期毎に蓄積された電荷は、電荷
電圧変換手段２で電圧信号に変換され、アナログメモリ
３１〜３３に順次記憶される。差分保持器４はアナログ
メモリ３１〜３３に記憶された現電圧信号と前回の電圧
信号との差を求めコンパレータ５に出力し、コンパレー
タ５は、差信号が基準電圧Ｖthより大きい場合にパルス
信号を出力してカウンタ６のカウントアップを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、被検体を
透過した放射線、特に被検体を透過したＸ線によってＸ
線像を構成するＸ線撮像装置に用いられる放射線検出装
置に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、胸部用のＸ線撮像装置として、直接
フィルムに透過Ｘ線を照射することでＸ線撮影像を得る
方式に代わり、多数のＸ線検出素子を並べて配置したラ
インセンサまたは２次元センサにより透過Ｘ線を電気信
号に変換することでＸ線撮影像を得る方式が開発されて
いる。

【０００３】かかるＸ線検出装置におけるＸ線量の測定
方法として、Ｘ線光子を１個づつ計数するフォトカウン
ティング方式が知られているが、フォトカウンティング
方式では、連続して放射線光子が入射した場合、デッド
タイムが継続するという問題がある。

【０００４】このため、これらの問題点を解決すべく、
放射線検出手段の出力を一定時間蓄積し、蓄積した電荷
を電圧信号に変換して出力し、これらの動作を繰り返し
行う構成のフォトカウンティング方式を採用したＸ線検
出装置が提案されている（特開平７−２３９３８５号公
報）。

【０００５】すなわち、図３は、かかる構成のＸ線検出
装置を、図４は各部の信号波形を示すタイムチャートを
それぞれ示しており、時間Ｔをフェーズφ0 〜φ3 の４
フェーズに分割してこれらを１サイクルとし、そのサイ
クルを所定回数繰り返すことによって装置が動作してい
る。そして、フェーズφ1 においてスイッチ１２ｃが閉
じ、フェーズφ3 においてスイッチ１１ａが閉じると共
に、フェーズφ0 においてコンパレータ１４及びカウン
タ１５が動作するよう、制御回路１００より制御信号
Ａ’〜Ｃ’が出力される。

【０００６】かかる構成において、スイッチ１１ａが開
いた状態にあるフェーズφ0 〜φ2において入射したフ
ォトンは、Ｘ線検出器１１の寄生容量に蓄積され、スイ
ッチ１１ａが閉じるフェーズφ3 において、蓄積された
電荷は電荷電圧変換回路２のキャパシタ１２ｂに移動し
て電圧信号に変換される。そして、フェーズφ0 でコン
パレータ１４が電荷電圧変換回路１２の電圧信号と基準
電圧Ｖref を比較し、電圧信号が基準電圧Ｖref より大
きい場合に、カウンタ１５をカウントアップする。

【０００７】このため、図３に示されたＸ線検出装置で
は、フェーズφ0 〜φ3 単位でフォトンの入射の有無を
判断することから、連続してフォトンが入射する場合で
あってもデッドタイムが継続するという問題が解消され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放射線
検出器からの出力信号には所定の直流成分が含まれいる
ことがあり、この直流成分は周囲環境の経時的変化によ
って大きく変動する場合がある。かかる場合、図３に示
されたＸ線検出装置では、図４に示されるように、フォ
トンが入射しない場合であっても、電荷電圧変換回路１
２の出力信号は直流成分の変動以降基準電圧Ｖref を上
回り、計数値に多大な誤差が生じるという問題があっ
た。

【０００９】そこで、本発明はかかる課題を解消するた
め、放射線検出器からの出力信号に含まれる直流成分の
変動の有無にかかわらず、正確な放射線の検出ができる
放射線検出装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、放射線の入射により電荷信号を出力する
放射線検出手段と、前記放射線検出手段の出力を一定時
間蓄積し電圧信号に変換して出力する動作を繰り返し行
う電荷電圧変換手段と、前記電荷電圧変換手段の出力信
号と同手段から前回出力された信号の差を求める差分手
段と、前記差分手段の出力を基準電圧と比較し、この基
準電圧を超えた場合に認識信号を出力する比較手段と、
前記比較手段の認識信号を計数する計数手段と、を備え
たことを特徴とする。

【００１１】前記電荷電圧変換手段は、前記放射線検出
器の出力を蓄積して電圧信号に変換する電荷電圧変換回
路と、前記放射線検出器の出力をこの電荷電圧変換回路
に導入する状態と導入しない状態のいずれかの状態に切
り換えるスイッチング手段と、この電荷電圧変換回路に
蓄積された電荷を放電させる放電手段と、このスイッチ
ング手段と放電手段とを、外部クロックに同期させてそ
れぞれ一定周期で動作させる制御回路とからなることを
特徴とする。

【００１２】前記差分手段は、少なくとも前記電荷電圧
変換手段から出力される現信号と前回出力された信号を
記憶する記憶回路と、この記憶回路に記憶された現信号
と前回出力された信号との差を求める演算回路と、から
なることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１及
び図２に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明にかかる放射線検出装置の一
つであるＸ線検出装置の一実施例を示す概略図である。
同図において、電荷出力型のＸ線検出器１の信号出力端
子は、スイッチ２ａを介して電荷電圧変換手段２の入力
端子に接続されており、このスイッチ２ａを閉じたとき
に限りＸ線検出器１からの電荷信号ｑが電荷電圧変換手
段２に導入される。

【００１５】電荷電圧変換手段２は、増幅器２ｄにキャ
パシタ２ｂが負帰還接続され、さらにキャパシタ２ｂに
はスイッチ２ｃが並列接続されており、スイッチ２ｃを
閉じることにより、キャパシタ２ｂに蓄積された信号電
荷は放電され、電荷電圧変換手段２の出力ｑv をゼロに
することができる。

【００１６】電荷電圧変換手段２の出力ｑv はアナログ
メモリ３１〜３３に順次記憶され、差分保持器４は、制
御信号Ｄの立ち上がり信号により、アナログメモリ３１
〜３３の中で現在及び前回記憶された電圧信号の差を求
めると共に保持し、保持した信号をコンパレータ５に出
力する。

【００１７】コンパレータ５は、制御信号Ｅの立ち上が
り信号により、差分保持器４の出力を基準電圧Ｖthと比
較し、入力電圧が基準電圧Ｖthを超えている場合、パル
ス信号を出力してカウンタ６の計数値をアップさせる。
なお、カウンタ６は制御回路７の出力によってリセット
される。

【００１８】スイッチ２ａおよびスイッチ２ｃは、それ
ぞれ制御回路７から供給される制御信号Ａおよび制御信
号Ｂによって、外部クロックに同期した一定周期のもと
にシーケンシャルに駆動され、また、アナログメモリ３
１〜３３、差分保持器４、及びコンパレータ５は、制御
回路７から供給される制御信号Ｃ，Ｄ，及びＥによっ
て、それぞれ一定周期毎に駆動される。

【００１９】次に本発明の動作を、図２に示す本発明実
施例各部の信号波形を示すタイムチャートに基づいて説
明する。

【００２０】図３に示した構成と同様に、時間Ｔをフェ
ーズφ0 〜φ3 のフェーズに分割してこれらを１サイク
ルとし、そのサイクルを所定回数繰り返すことによって
装置が動作している。

【００２１】制御回路７からは、フェーズφ0 において
制御信号Ｃが、フェーズφ1 において制御信号Ｂ，Ｄ
が、そして、フェーズφ3 において制御信号Ａ，Ｅが、
それぞれ出力されており、制御信号Ａ，Ｂによって、ス
イッチ２ａ，２ｃがそれぞれ閉じ、制御信号Ｃによって
アナログメモリ３１〜３３の書き込み位置が更新される
と共に電荷電圧変換手段２の出力信号ｑv の書き込みが
行われ、制御信号Ｄ，Ｅによって差分保持器４，コンパ
レータ５それぞれの演算動作がなされる。

【００２２】ここで、図４に示されるように、サイクル
Ｔ1 のフェーズφ2 においてフォトンが入射すると、制
御信号Ａによってその電荷信号が電荷電圧変換手段２に
導入され、電荷電圧変換手段２の出力電圧がＶ0 からＶ
A に変化し、制御信号Ｃによって書き込み位置がアナロ
グメモリ３１となって出力電圧ＶA がこのアナログメモ
リ３１に書き込まれる。

【００２３】そして、制御信号Ｂによってスイッチ２ｃ
が閉じキャパシタ２ｂに蓄積された電荷が放電されると
ともに、同一タイミングで出力される制御信号Ｄによっ
て、アナログメモリ３１に記憶された現出力電圧である
ＶA とアナログメモリ３３に記憶された前回の出力電圧
であるＶ0 との差が差分保持器４によって演算され、制
御信号Ｅによって基準電圧Ｖthとの比較がコンパレータ
５によって行われる。この場合、ＶA −Ｖ0 ＞Ｖth と
なることから、コンパレータ５は、パルス信号を出力し
て、カウンタ６をカウントアップする。

【００２４】次のサイクルＴ2 のフェーズφ0 〜φ3 で
は、直流電流が変動すると共に２つのフォトンが入射し
ており、かかる場合も同様にして、最終的に出力電圧Ｖ
B がアナログメモリ３２に記憶され、差分保持器４によ
って現出力電圧であるＶB と前回の出力電圧であるＶA
との差ＶA −ＶB が求められ、ＶA −ＶB ＞Ｖth とな
ることから、前回と同様、コンパレータ５は、パルス信
号を出力して、カウンタ６をカウントアップする。

【００２５】次のサイクルＴ3 のフェーズφ0 〜φ3 で
は、直流電流のみが変動し、フォトンの入射がない場合
が示されているが、かかる場合、直流電流変動分による
電荷電圧変換手段２の出力はＶc であるが、差分保持器
４から出力される差分値ＶC−ＶB ＜Ｖth となり、図
３に示した装置で計数誤差となったものが、本発明で
は、計数誤差とならず正確なＸ線量の計測が可能とな
る。

【００２６】なお、本発明では、動作基本、すなわちサ
イクルＴn （n=1,2,・・・）に同数のフォトンの入射が
続いた場合や、入射フォトン数が前回より少ない場合
に、計数漏れを生じることとなるが、動作基本に同数の
フォトンの入射が続く場合は極めて希であり、入射フォ
トン数が前回より少ない場合の計数漏れを無視しても、
マクロ的に見たＸ線入射強度に対する計数値の単調増加
性は、確率的に保障されるため、Ｘ線撮像に悪影響を与
えることはない。

【００２７】なお、上述の実施例では、放射線として最
も代表的なＸ線について説明したが、本発明はこれに限
定されることはなく、α線やγ線等の放射線であっても
よい

【００２８】。

【発明の効果】本発明によれば、放射線検出手段の出力
を一定時間蓄積し電圧信号に変換して出力する動作を繰
り返し行うと共に、現出力信号と前回の出力信号を差か
らフォトンの入射の有無を求めるよう構成したため、放
射線検出器からの出力信号に含まれる直流成分が大きく
変動した場合であっても、計数誤差のない、正確な放射
線の検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる放射線検出装置の一実施例を示
す図である。

【図２】本発明の一実施例である放射線検出装置各部の
信号波形を示すタイムチャートである。

【図３】従来の放射線検出装置を示す図である。

【図４】従来の放射線検出装置各部の信号波形を示すタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１・・・・・・Ｘ線検出器 ２・・・・・・電荷電圧変換手段 ３１〜３３・・アナログメモリ ４・・・・・・差動増幅器 ５・・・・・・コンパレータ ６・・・・・・カウンタ ７・・・・・・制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線の入射により電荷信号を出力する
   放射線検出手段と、前記放射線検出手段の出力を一定時
   間蓄積し電圧信号に変換して出力する動作を繰り返し行
   う電荷電圧変換手段と、 前記電荷電圧変換手段の出力信号と同手段から前回出力
   された信号の差を求める差分手段と、 前記差分手段の出力を基準電圧と比較し、この基準電圧
   を超えた場合に認識信号を出力する比較手段と、 前記比較手段の認識信号を計数する計数手段と、 を備えたことを特徴とする放射線検出装置。