JPS6263880A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、計算機を利用したＸ線断層像撮影袋Ｅ（Ｘ線
ＣＴ装置）に用いる複数のシンチレータと複数の光な変
換素子よりなる多素子固体放射線検出器に係り、特に、
検出素子間のクロストークを低減させるために好適な検
出器のｌ１１１造に関するものである。

〔背景技術〕

まず、この発明に関するＸ線ＣＴ装置の−っの方式につ
いて説明する。扇形ビームＸ線を放射するＸ線源と、多
素子放射線検出器を所定の距離をとって対向させて設置
し、Ｘ線源と検出器の間の扇形ビーム内に被写体を中心
としてＸ線源と検出器を回転させ、多方向からＸ線を照
射してＸ線の強度分布を計測し、そのデータを計算機処
理することによって被写体の断層像を得る方式である。

この方式の装置では９多素子放射線検出器の特定の素子
に感度差があると、その素子に対応する同心円状偽像が
発生し易い欠点がある。

そこで、シンチレータと光電変換素子よりなる多素子固
体放！！−を線検出器において、素子間の感度のばらつ
きが生ずる例を説明する。

第４図は、４個の素子のブロックを用いる一例を示して
おり、シンチレータブロック１３は、シンチレータＡ、
〜Ａ４−　Ｂ　＋〜Ｂ４で構成され、受光部５ＡＩ〜５
Ａ、、５Ｂ１〜５Ｂ、からなる光電変換素子アレイ１５
Ａ、１５Ｂの上に光電変換素子のシャント抵抗の低下防
止用の透明なシート１４を介して固定されている。これ
らの４個の素子のブロックは、円孤状に配列され、光電
変換素子アレイ１５Ａは隣ブロックの光電変換素子アレ
イ１５Ｂとすき間Ｃを隔てて、隣り合せとなっている。

また、第５図は、シンチレータブロック１３と光電変換
素子アレイ１５Ａ、１５Ｂとの接続部の詳細な構造を示
しており、シンチレータブロック１３に入射したＸ線１
８又は放射線は、光に変換されて光電変換素子アレイ１
５Ａ、１５Ｂの受光部５　Ａ　ｔ〜５　Ａａ　、　５　
Ｂ　１〜５Ｂ４に入射して電流信号に変換される。隣接
するシンチレータとは隔壁板１１又は】２によって分離
さｊｘ、例えばシンチレータＡ４で発光した光は対応す
る受光部５Ａ４で受光し、強度分布を正確に測定できる
ようになっている。

しかしながら、第５図において、シンチレータブロック
１３のシンチレータＡ３の発光は、それに対応する光電
変換素子アレイ１５Ａの受光部５Ａ３に入射する光９Ａ
、不感帯８の方向に入射する光９及び隣接する受光部５
　Ａ　ａに入射する光１０Ａが発生する。また、シンチ
レータＡ４の発光は、それに対応する光電変換素子アレ
イ】４５Ａの受光部５Ａ、に入射せずに隣の光電変換素
子アレイ１５Ｂの不感帯８に入射する光ｌＯが発生する
・ＰＩＮ型シリコンフォトダイオードでは、不感帯であ
る真性半導体（ｉ層）層に光が入射すると、エレクトロ
ンペアが発生する。その量は受光部の２０〜３０％で小
さいが、隣の素子の信号に混入して、いわゆるクロスト
ークとなり、素子間の信号差の分雅が悪くなる。また、
光電変換素子アレイ１５Ａと１５Ｂとの接続部の素子に
おいては、すき間Ｃが存在するために、不感帯の方向に
入射する光１０による隣°シンチレータＢ１に対応する
光電変換素子５Ｂ＋への影響はほとんど発生しないこと
になる。このような状態であると、全素子に同一強度の
放射線が入射する場合には、シンチレータＡ４とシンチ
レータＢ１どの光出力差は呪われないが、入射放射線強
度が素子の配列方向に変化している場合には、光電変換
素子アレイの接続部に当る検出素子間が不連続な計測値
となる。このような計測値を用いて画像を作成すると、
光電変換素子アレイの接続部に当る検出素子により、リ
ング状又は、ストリーク状の偽像（アーチファクト）が
発生し９画像をいちじるしく変化させるという問題があ
った。

この問題点を解決する手段として９例えば、特開昭６０
−５８５７４号公報に記載されるような技術、すなわち
、シンチレータとフォトダイオード（光電変換素子）の
不感部分に位置するように不透明なストライブを形成し
た不感部分の幅より狭い透明なシートを介在させた放射
線検出器が提案されている。

しかしながら、このような従来の放射線検出器を検討し
た結果、前記第５図に示す光電変換素子の不感帯に入射
する光９はａ蔽することができないので、この先９によ
るエネルギーが各光電変換素子の出力に影響するという
問題があることがわかった。すなわち、不感帯に光エネ
ルギー感度があることがわかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、複数個の光電変換素子アレイを配列し
て構成する放射線検出器において、アレイの接続部に当
る検出素子間で計測値が不連続に変化しないようにする
ことができる技術を提供スることにある。

本発明の他の目的は、光電変換素子の不感帯に。

外部からの光が入射しないようにすることができる技術
を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち１代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、光電変換素子アレイの接続部に当る検出素子
間の計測シ；不連続が生ずる原因は、素子間に光のクロ
ストークが存在するためであり、これを解決するために
は、クロストークの藍を低減させることである。このク
ロストークが生じる原因は、アレイ内の素子を分離する
ために設けられている不感帯に光エネルギーによる感度
があるためであり、この不感帯に光が入射しない構造と
することにより、クロス１−一夕の発生量を低減させる
ものである。

〔発明の構成〕

以下、本発明の構成について実施例と共に図面を用いて
説明する。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

第１図は、本発明の一実施例の放射線検出器のＰＩＮ型
シリコンフ第１−ダイオードアレイの断面図、第２図は
、第１図の光遮蔽膜の他の実施例の構成を示す断面図、
第３図は、本実施例の放射線検出器の全体概略構成を示
す斜視図である６本実施例の放射線検出器は、多素子の
光電変換素子アレイからなっており、各光電変換素子と
して、例えば、第１図に示すようなＰＩＮ型シリコンフ
ォトダイオードを用いる。

なお、ＰＩＮ型シリコンフ第１−ダイオードは。

シンチレータの発光波長との整合性がよいので、多く用
いられている。

前記ＰＩＮ型シリコンフォトダイオードを用いた本実施
例の放射線検出器において、その一つの光電変換素子の
幅は、第１図に示すように、ｐ拡散層５によって決まり
、隣接の素子とは、不感帯８によって分離されており、
この部分は、真性半導体層（ｉ層）６である。−素子の
寸法（ピッチ）がｉｎ＋ｍの場合、受光部である拡散層
５０幅は、０．８０ｍｍとして、０．２ｍｍ　（２００
ｔｔ　ｍ）の不感帯によって素子を分跪するのが一般的
な寸法である。

本実施例の放射線検出器は、前記不感帯８の上面に光遮
蔽膜１を設けて、外部から不感帯８に光が入射しない構
造にしたものである。

光遮蔽膜１の形状は、第１図に示すように、真空蒸着法
によって反射防止膜４の上に帯状に設け、一部は真性半
導体層６と接続させて、動作状態において、電荷蓄積が
生じないようにしている。

また、前記光遮蔽膜１は、第２図に示すように、Ｐ　Ｉ
　Ｎ型シリコンフｙＦｌ−ダイオードアレイの表面であ
る反射防止膜４の上に、光が不透過な樹脂ペーストを用
いて、スクリーン印刷によって形成してもよい。この場
合は、膜の厚さを、３０〜５０μｍとすると、効果が大
きい６ また、不ｇ；ＦＩＦ８の上に厚さ１００μｍ以下の光が
不透過の樹脂フィルム環の帯を接着することによっても
、同等の効果が得られる。この樹脂フィルムの厚さが、
１００μｍ以上となると、シンチレータブロックと、Ｐ
ＩＮ型シリコンフォＩ−ダイオードアレイの間隙が大き
くなるので、これよりも薄いフィルムを用いるのが好ま
しい。

また、第１図及び第２図に示す例において、前記ｐ゛拡
１８！層５の上面には、アルミニラｌいからなる電源用
電極２が反射防止膜４と同層に設けられ。

Ｄ型シリコン基板７の裏面には電源用電極３が設けられ
ている。

本実施例の放射線検出器は、第３図に示すように、シン
チレータブロック１３を接続された光電変換素子アレイ
１５が基板１６の一ヒに接着され。

各素子からの出力信号は、コネクタソケノ１−１７より
取り出されるようになっている。

本実施例は、４素子を−ブロックとしているが、入ＨＸ
線は、シンチレータブロック１３で光に変換され、光電
変換素子アレイ１５Ｌこ入射される。

従来の放射線検出器の構成では、各素子間の隣り素子へ
の光の洩れ量は、実測の結果では３〜４％であったもの
が、本実施例の放射線検出器の構成では約１％と、著し
く減少した。

第３図に示す放射線検出器ブロックを複数個配列した多
素子固体放射線検出器を構成すると、光電変換素子アレ
イの接続部における素子間の光の洩れ量の差異は、最大
でも１％であり、この現象に起因する計測データの変化
社は、再生画像にアーチファクトが発生する限界値より
も小さくなった。

以上の説明かられかるように、本実施例によれば、不感
帯８の上面に光遮蔽膜ｌを設けて、外部から不感帯８に
光が入射しない構造にしたことにより、多素子のシンチ
レータブロック１３と光電変換素子アレイＩＳとの接続
部における光電変換素子アレイ１５の素子間のクロスト
ーク量を１％以下に低減できるので、クロストーク量に
起因スるアーチファクトを低減することができる。

これにより、素子間の感度差の小さい多素子固体放射線
検出器を作ることができ、ＸｍＣＴ装置の再生画像にお
けるアーチファクトを除去することができる。

〔効果〕

以上説明したように９本発明によれば、多素子シンチレ
ータと光電変換素子アレイとの接続部における光電変換
素子アレイの素子間のクロストーク量を１％以下に低減
できるので、クロスドータ量に起因するアーチファクト
を低減することができる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であ
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の放射線検出器のＰＩＮ型
シリコンフォトダイオードアレイの断面図、 第２図は、第１図の光速′ｔｉ膜の他の実施例の構成を
示す断面図、 第３図は、本実施例の放射線検出器の全体概略構成を示
す斜視図。 第４図及び第５図は、従来の４素子の放射線検出器ブロ
ックにおけるシンチレータブロックと光電変換素子アレ
イの結合部の問題点を説明するための図である。 図中、１・・・光遮蔽膜、８・・・不感帯、１３・・・
シンチレータブロック、１５・・・光電変換素子アレイ
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線により発光する複数のシンチレータと、複
   数の光電変換素子よりなる多素子放射線検出器において
   、複数の光電変換素子を同一の基板上に設け、各光電変
   換素子にシンチレータを密着して固定し、前記光電変換
   素子間を不感帯によって分離し、この不感帯部に外部か
   らの光を遮断する物体を設けてなることを特徴とする放
   射線検出器。
2. （２）前記光電変換素子は、ＰＩＮ型シリコンフォトダ
   イオードからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の放射線検出器。
3. （３）前記外部からの光を遮断する物体は、金属蒸着を
   付着させて基板と電気的に接続させてなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の放射線検出
   器。
4. （４）前記外部からの光を遮断する物体は、光の不透過
   性樹脂ペーストを帯状にスクリン印刷して形成してなる
   こと特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   放射線検出器。
5. （５）前記外部からの光を遮断する物体は、光の不透過
   な帯状の薄い樹脂フィルムを接着して形成してなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の放
   射線検出器。