JPH1039036A - ２次元放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感度低下やクロストークの発生を抑制し、走
査周波数を高くすることなく短時間で全素子出力を取り
出すことのできる２次元放射線検出器を提供する。 【解決手段】 複数の受光素子１ａ・・１ａとその各素子
出力の転送機能を持つ１次元光検出器１の各受光素子に
対してシンチレータシート２を積層してなる１次元放射
線検出器１０を、上記積層方向に多数積層し、その積層
方向と受光素子１ａ・・１ａの配列方向とで２次元の検出
エリアを形成して、各１次元光検出器１の走査周期のも
とに２次元の放射線画像情報を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非破壊検査等に使
用するＸ線式異物検査装置およびＸ線ＣＴ、あるいは一
般撮影装置等に使用することのできる、２次元放射線検
出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線画像技術の進歩に伴い、２次元デ
ジタル放射線検出器が求められてきつつある。現在で
は、一般にＸ線蛍光増倍管（Ｉ．Ｉ；イメージインテン
シファイア）や蛍光板、あるいはＸ線ビジコンなどを使
用しているが、画像をデジタル情報にするまで多くの変
換の段階を踏む必要があるため、散乱光等によって分解
能が悪くなり、Ｓ／Ｎも悪いという問題がある。このよ
うな問題を解消して、上述の要求に応えるため、近年、
アモルファスＳｉ２次元イメージセンサにシンチレータ
を接着した２次元放射線検出器の研究もなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アモルファ
スＳｉ２次元イメージセンサは、個々のセンサ素子の出
力をｘ，ｙ方向への走査回路網を介して読みだす必要が
あることから、その素子数およびサイズが大きくなるほ
ど配線容量の増大のために感度が低下し、隣接素子間の
クロストークと製作歩留りの点において問題となってい
る。更に、素子数が多くなると走査周波数の高周波化に
よりノイズが増大し、全素子の出力の取り込み時間も長
くなることから、ＯＡ機器等では１次元イメージセンサ
までで、２次元イメージセンサの汎用化には到っていな
いのが実情である。

【０００４】以上のことから、アモルファスＳｉイメー
ジセンサを利用した放射線検出器についても、１次元放
射線検出器は実用化されているものの、２次元放射線検
出器としては現時点において小さなサイズのものでしか
実現されていない。

【０００５】本発明の目的は、アモルファス２次元イメ
ージセンサと、それを用いた従来の２次元放射線検出器
が持つ上記のような諸問題点を一挙に解決することにあ
り、より具体的には、素子数およびサイズを大きくして
も、感度の低下やクロストークの問題が少なく、製作歩
留りが良好で、しかも素子数を多くしても走査周波数を
高くすることなくその全素子出力の取り込み時間を従来
に比して短くすることのできる２次元放射線検出器を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施の一形態を表す図１，図２を参照しつ
つ説明すると、本発明の２次元放射線検出器では、１次
元状に並べられた複数の受光素子１ａ・・１ａとその各素
子出力の転出機能を有する１次元光検出器１に、入射放
射線量に応じて発光するシンチレータシート２が各受光
素子１ａ・・１ａを覆うように積層された１次元放射線検
出器１０の多数を、受光素子１ａ・・１ａとシンチレータ
シート２との積層方向と同方向に積層して、その積層方
向と１次元放射線検出器１の受光素子１ａ・・１ａの配列
方向とで２次元の検出エリアを形成した構成としてい
る。

【０００７】本発明は、１次元光検出器の各受光素子を
覆うようにシンチレータシートを接着してなる１次元放
射線検出器については、既に実用化されて特に前記した
ような問題を生じていないことを利用し、その１次元放
射線検出器の構造に鑑み、その多数を受光素子とシンチ
レータシートとの積層方向と同方向に積層して、全体と
して２次元放射線検出器を構成することによって、前記
した諸問題点を解決しようとするものである。

【０００８】すなわち、本発明では、各１次元放射線検
出器１０は、それぞれの１次元光検出器１とシンチレー
タシート２の積層方向と同方向に積層され、その積層方
向と１次元光検出器１の受光素子１ａ・・１ａの配列方向
によって２次元の検出エリアを形成している。従って各
１次元放射線検出器１０のシンチレータシート２にはそ
の側面部分から放射線が入射し、それによって発生した
光が１次元光検出器１に入射し、それぞれの転出機能
（走査回路）を介して１次元放射線情報として外部に出
力される。そして、その各１次元放射線情報の集合によ
って、２次元放射線情報が得られる。

【０００９】このような構成において、各１次元放射線
検出器１０は独自の出力転出機能（走査回路）を持ち、
それぞに入射した放射線の１次元情報を独立的に外部に
出力するから、走査周波数をさほど高くすることなく、
比較的短時間で２次元放射線情報が得られる。同時に、
各１次元光検出器１の受光素子１ａ・・１ａは、通常の２
次元検出器のように各受光面を同一平面上において２次
元状に並べられるのではなく、実質的に１次元状に並べ
られているから、増幅回路等との距離を短くすることが
可能となり、感度の低下や隣接素子間でのクロストーク
の問題も大幅に低減できる。また、本発明の構成によれ
ば、１次元放射線検出器１０を多数積層するだけで製造
することができる関係上、従来の２次元検出器に比して
その製造歩留りも改善することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の説明
図で、（Ａ）は放射線の入射方向から見て示す正面図で
あり、（Ｂ）はその右側面図である。また、図２はこの
実施の形態に用いた１次元放射線検出器１０の説明図で
あり、（Ａ）はそのシンチレータシート２の表面側から
見て示す図で、（Ｂ）はその右側面図を示している。

【００１１】図１に示すように、この実施の形態におい
ては、多数の１次元放射線検出器１０が相互に積層さ
れ、その全体が２次元放射線検出器を構成している。各
１次元放射線検出器１０は公知のものであり、図２に示
すように、１次元光検出器１の各受光素子１ａ・・１ａの
受光面にシンチレータシート２を積層して相互に接着し
たもので、各１次元光検出器１は、それぞれ、アモルフ
ァスＳｉからなる１列状の多数の受光素子１ａ・・１ａ
と、その各素子出力を転送するするための走査回路を含
む複数の駆動ＩＣチップ１ｂ・・１ｂとを基板１ｃ上に搭
載し、各受光素子１ａ・・１ａと各駆動ＩＣチップ１ｂ・・
１ｂとをワイヤボンディングによって接続した、１次元
のアルモファスＳｉイメージセンサである。なお、図２
において３は電源および駆動パルスを供給し、かつ、各
素子出力を取り出すためのコネクタである。

【００１２】ここで、以上のような１次元放射線検出器
１０においては、その基板１ｃの材質はセラミックスと
されることが多いが、この実施の形態においては、基板
１ｃの材質を鉛ガラスとしている。

【００１３】各駆動ＩＣチップ１ｂは、図３に受光素子
１ａ・・１ａとの接続状態における回路図を例示するよう
に、各素子１ａ・・１ａに対応するバッファアンプ１０１
と、シフトレジスタ１０２ａおよびスイッチ素子１０２
ｂ等からなるデータ転送用の走査回路１０２と、リセッ
ト用のスイッチ素子１０３等を含み、各受光素子１ａ・・
１ａに光が入射することによって生じた蓄積電荷を順次
電圧信号としてコネクタ３から外部に取り出す機能を備
えている。

【００１４】以上のような１次元放射線検出器１０は、
通常の使用方法においてはシンチレータシート２の表面
を放射線の入射面として用いられるが、本発明の実施の
形態においては、以上の１次元放射線検出器１０の多数
が、それぞれのシチレータシート２と受光素子１ａ・・１
ａとの積層方向と同方向に相互に積層される。従ってこ
の実施の形態の２次元放射線検出器では、各シンチレー
タシート２・・２の側面を放射線の入射面として、各１次
元放射線検出器１０・・１０の積層方向と各受光素子１ａ
・・１ａの配列方向とで２次元の検出エリアを形成するこ
とになる。

【００１５】さて、受光素子１ａ・・１ａの厚みは１〜２
μｍ程度で、シンチレータシート２の厚みは０．１〜
０．５ｍｍ程度であり、また、駆動ＩＣチップ１ｂの厚
みは０．４ｍｍ程度である。従って、鉛ガラスからなる
各基板１ｃには、積層状態において駆動ＩＣチップ１ｂ
・・１ｂの厚み分の干渉を避けるために、これらの一部を
収容するためのピットＰを形成している。

【００１６】なお、鉛ガラスからなる基板１ｃの厚み
は、０．３ｍｍ程度以上であれば任意とすることがで
き、これにより、各１次元放射線検出器１０・・１０間の
ピッチ、換言すれば積層方向への画素のピッチは０．６
〜１．０ｍｍ程度とすることができる。また、受光素子
１ａ・・１ａの配列方向への画素ピッチについては、０．
０５ｍｍ以上であれば任意とすることができる。

【００１７】以上の本発明の実施の形態によると、図１
（Ｂ）に矢印で示す方向から入射した放射線Ｒは、各シ
ンチレータシート２・・２にその側面部分から入射して発
光させる。その光はそれぞれのシンチレータシート２に
密着している受光素子１ａ・・１ａによって検出され、各
１次元放射線検出器１０ごとに、駆動ＩＣチップ１ｂ・・
１ｂを介して独立的に１次元放射線画像データとして外
部に読みだされる。そして、このようなそれぞれの１次
元放射線検出器１０ごとの１次元画像データを、外部の
画像処理回路で各１次元放射線検出器１０の積層順序と
の関連において空間的に配列することによって、２次元
の放射線画像が得られる。

【００１８】ここで、以上のような放射線の入射方向に
よれば、受光素子１ａ・・１ａにはその側面から放射線が
入射することになるが、受光素子１ａ・・１ａを構成する
アモルファスＳｉは前記したように１〜２μｍと薄く、
従って放射線吸収は少ないためにダメージも少ない。ま
た、駆動ＩＣチップ１ｂ・・１ｂについては、シンチレー
タシート２の背後に設けられているため、放射線による
ダメージは受けない。

【００１９】また、各基板１ｃを鉛ガラスとしているこ
とによって、これらの基板１ｃ・・１ｃがグリットとして
機能し、被写体による散乱Ｘ線の画像化を抑制する効果
を奏することができる。すなわち、被写体を透過したと
きに散乱した放射線は、鉛ガラスからなる基板１ｃ・・１
ｃの存在によってシンチレータシート２に入射すること
が阻止される。

【００２０】以上の実施の形態において特に注目すべき
点は、実質的に各１次元放射線検出器１０の走査周期で
２次元放射線画像データを得ることができ、特に走査周
波数を高くすることなく、短い周期のもとに２次元の全
画素からなる画像情報が得られる点である。また、同じ
く注目すべき点は、各受光素子１ａ・・１ａは全体として
２次元状に配置されるものの、実際には１列ごとに独立
的に、かつ、その列に隣接配置された駆動ＩＣ１ｂ・・１
ｂによって駆動されるため、個々の素子とアンプ部との
配線距離が通常の２次元検出器に比して短くなり、感度
の低下やクロストークの発生を大幅に抑制できる点であ
る。

【００２１】なお、以上の実施の形態においては、受光
素子１ａ・・１ａをアモルファスＳｉによって構成した
が、本発明はこれに限定されることなく、任意の半導体
光センサを用い得ることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の
受光素子とその出力の転送機能を持つ１次元光検出器
と、シンチレータシートとが積層されてなる１次元放射
線検出器の多数を積層して、その積層方向と受光素子の
配列方向とで２次元の検出エリアを持つ２次元放射線検
出器を構成しているから、１次元放射線検出器の走査周
期のもとに２次元の放射線画像情報を得ることができ、
走査周波数をそれほど高くすることなく２次元の全画素
情報を得ることができる。従って、走査信号に由来する
ノイズの発生を抑制することができる。

【００２３】また、本発明は、元来的に１次元検出器を
上記の方向に積層することによって構成しているから、
従来の２次元光検出器とシンチレータシートを用いた２
次元放射線検出器に比して、各受光素子と駆動回路との
配線距離を短くすることができ、感度の低下やクロスト
ークの発生の問題も大幅に低減することができると同時
に、製造歩留りも向上させることが可能となる。

【００２４】以上のことから、本発明により、Ｓ／Ｎが
良好で実用的な２次元放射線検出器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図で、（Ａ）は放射
線入射方向から見て示す正面図で、（Ｂ）はその右側面
図

【図２】本発明の実施の形態に用いた１次元放射線検出
器１０の説明図で、（Ａ）はそのシンチレータシート２
の表面から見て示す正面図で、（Ｂ）はその右側面図

【図３】本発明の実施の形態に用いる駆動ＩＣチップ１
ｂの一例の説明図で、受光素子１ａ・・１ａとの接続状態
で示す回路図

【符号の説明】

１ １次元光検出器 １ａ・・１ａ 受光素子 １ｂ 駆動ＩＣチップ １ｃ 基板 ２ シンチレータシート １０ １次元放射線検出器 Ｐ ピット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次元状に並べられた複数の受光素子と
   その各素子出力の転出機能を有する１次元光検出器に、
   入射放射線量に応じて発光するシンチレータシートが上
   記各受光素子を覆うように積層された１次元放射線検出
   器の多数が、上記積層方向と同方向に積層され、その積
   層方向と１次元放射線検出器の受光素子の配列方向とで
   ２次元の検出エリアを形成してなる２次元放射検出器。