JP2001194461A - ２次元アレイ型放射線検出器 - Google Patents

２次元アレイ型放射線検出器

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JP2001194461A JP2000005951A JP2000005951A JP2001194461A JP 2001194461 A JP2001194461 A JP 2001194461A JP 2000005951 A JP2000005951 A JP 2000005951A JP 2000005951 A JP2000005951 A JP 2000005951A JP 2001194461 A JP2001194461 A JP 2001194461A
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寛道 戸波
Junichi Oi
淳一 大井
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    • G—PHYSICS
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    • G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
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    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14658—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H—ELECTRICITY
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーンビームＸ線ＣＴ装置に要求されている
ような２次元アレイ型の大きな検出面を有する２次元ア
レイ型放射線検出器を提供する。 【解決手段】 制御部１０で制御されるゲートドライバ
部８から、走査パルスをＦＥＴ２のゲート３に送るゲー
トバスライン６と、光電変換素子１の電荷信号をソース
５からドレイン４にゲートされ、データ収集部９に読出
すデータバスライン７とが、不感部列１５の垂直方向に
平行して各一本づつ配線されて、検出器パネルの１辺に
取り出され、制御部１０、ゲートドライバ部８、データ
収集部９が下方の１辺に配置されている。このモジュー
ルを複数個繋ぎ並べて大きな検出面を有する２次元アレ
イ型放射線検出器を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パネル型Ｘ線固体
検出器に係わり、特に、マルチスライスＸ線ＣＴ装置、
コーンビームＸ線ＣＴ装置に用いられる２次元アレイ型
放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管からＸ線を放射
し、放射口のコリメータによって扇状のＸ線ビームに絞
られ、被検体を中心にして、Ｘ線管とこれに対向して配
置された円弧状のコリメータと検出器が回転して、被検
体を透過したＸ線情報を検出器が捉え、その信号をコン
ピュータで処理して被検体のＸ線断層画像を得るもので
ある。そして、前記の検出器はＸ線を光に変換するシン
チレータ素子と、このシンチレータ素子で変換された光
を検出し、電気信号として出力するフォトダイオードと
からなるＸ線検出素子を、Ｘ線管を中心として円弧状に
約５００〜１０００チャンネル程度配列した構成を有す
る。
【０００３】製作する上で機械的な配列から、シンチレ
ータとフォトダイオードを光学接着して組合わせたもの
を、基板上に８〜３０個並べたものが１モジュールとさ
れ、このような検出器モジュールを円周上に連続して略
円弧状に配置して、コリメータと組合わせられて、ＣＴ
用固体検出器を構成している。従来の放射線検出器は以
上のように構成されているが、チャンネル方向（被検体
の体軸と直角の方向）に一次元的に配列された検出器で
は、断層像は１スライスしか得られないので、多層の断
層像を得るためには何回もスキャニングを行なわなけれ
ばならない。一度に多くのスライスデータを得るために
は、Ｘ線検出素子をチャンネル方向だけでなく、それに
直交するスライス方向（被検体の体軸方向）にも配列し
た２次元アレイ型放射線検出器が考えられており、コー
ンビームＸ線管と併用されて微小なスライスピッチのマ
ルチスライスデータを短時間のうちに収集する検出器が
期待されている。
【０００４】この２次元アレイ型放射線検出器は、通常
Ｘ線を光に変換するＸ線変換膜と、その直下に行列状に
配置されたフォトダイオードアレイと、各フオトダイオ
ードアレイに接続されたスイッチング素子によって構成
され、Ｘ線照射後、各スイッチング素子を順次ＯＮする
ことで、各画素に蓄積された信号電荷を読み出してＸ線
画像を形成するタイプのものと、放射線に感応し入射線
量に対応した電荷信号を直接出力する変換膜からなる放
射線センサーアレイを有し、その直下に行列状に配置さ
れた電極にスイッチング素子が接続され、照射時に各ス
イッチング素子を順次ＯＮするすることで、各画素に蓄
積された信号電荷を読み出し、Ｘ線画像を形成するタイ
プの２種類のものがある。ここでは前者のタイプのもの
について説明する。
【０００５】図４に前者のタイプの２次元アレイ型放射
線検出器の検出回路を示す。この検出器は、Ｘ線を光に
変換するシンチレータ１１が前面に一様に形成され、そ
の裏側に光を電気信号に変換する光電変換素子１、例え
ば、フォトダイオードが規則正しく縦横にアレイ配置さ
れている。そして、この光電変換素子１と対にスイッチ
ング素子、例えば、ＦＥＴ２が形成され、各々ＦＥＴ２
のソース５の端子が光電変換素子１に接続されている。
そして、各々のＦＥＴ２のゲート３端子が水平方向のゲ
ートバスライン６に接続され、各々のＦＥＴ２のドレイ
ン４端子が垂直方向のデータバスライン７に接続されて
いる。ゲートドライバ部８とデータ収集部９が制御部１
０によって制御され、ゲートドライバ部８からのパルス
信号を、水平方向に形成されたゲートバスライン６を介
して、上方から下方に順次出し、ＦＥＴ２のゲート３に
与え、光電変換素子１に蓄積している映像電荷信号を、
ソース５からドレイン４に読出し、そして、垂直方向に
形成されたデータバスライン７からデータ収集部９に取
り込む。そして、データ収集部９から、取り込んだ映像
データ信号を外部に出力する。
【０００６】図５に、２次元アレイ型放射線検出器の断
面構造を示す。この検出器は、基板１３上に、シンチレ
ータ１１と光電変換素子１（ａ−Ｓｉ：Ｈ ＰＤＡな
ど）とスイッチング素子（ａ−Ｓｉ：Ｈ ＦＥＴ２な
ど）を形成したものを示す。基板１３の上に、ゲートバ
スライン６が形成され、そのゲートバスライン６にＦＥ
Ｔ２のゲート３の電極が重ね合わされて形成され、そし
て、スイッチング素子であるＦＥＴ２が規則正しく行列
して形成される。また、ＦＥＴ２のドレイン４の電極に
絶縁物１６上のデータバスライン７が重ね合わされて形
成される。そして、下層に配線されたゲートバスライン
６と上層に配線されたデータバスライン７とは、絶縁物
を挟んで空間的に直交している。次に、ＦＥＴ２のソー
ス５の電極上に光電変換素子１が規則正しく行列して形
成される。そして、その上部全面にシンチレータ１１が
形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の２次元アレイ型
放射線検出器は、以上のように構成されているが、この
２次元アレイ型放射線検出器をコーンビームＸ線ＣＴ装
置に応用しようとしたとき、検出器のマトリックスサイ
ズは５１２×５１２〜２０４８×２０４８で、その外形
寸法は、１辺が２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度の正方形で
あり、コーンビームＸ線ＣＴ装置に要求されている寸
法、例えば、１０００ｍｍ×２００ｍｍ程度に対応出来
ない。また、３００ｍｍ×３００ｍｍのものを４個つな
ぎ合わせて、１２００ｍｍ×３００ｍｍの大きさにして
も、ゲートバスライン６とデータバスアイン７は直交し
ており、水平走査のゲートドライバ部８とデータ読取り
のデータ収集部９が各々１辺づつを占めているため、ま
た、場合によっては４辺全てを占めているため、横方向
に並べようとしても、つなぎ合わせの部分に走査回路等
の電子部品が搭載されているので、大きなデッドスペー
スが出来てしまい、実現不可能となってしまうという問
題がある。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、コーンビームＸ線ＣＴ装置に要求され
ているような２次元アレイ型の大きな検出面を有する２
次元アレイ型放射線検出器を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の２次元アレイ型放射線検出器は、放射線に
感応し入射線量に対応した電荷信号を出力する変換層
と、その直下に行列状に配置され接続されたスイッチン
グ素子と、信号読み出し時にゲートバスラインを介して
各スイッチング素子を順次ＯＮするゲートドライバ部
と、各画素に蓄積された電荷信号をデータバスラインを
介して読出すデータ収集部と、前記両部を制御する制御
部とから構成される２次元アレイ型放射線検出器におい
て、前記ゲートバスラインと前記データバスラインが互
いに平行に各画素列の間に配線されるものである。
【００１０】また、本発明の２次元アレイ型放射線検出
器は、ゲートバスラインとデータバスラインが各画素列
の間に各一本づつ配線されるものである。
【００１１】また、本発明の２次元アレイ型放射線検出
器は、２次元アレイ型放射線検出器を一モジュールと
し、複数のモジュールをゲートバスラインとデータバス
ラインの出力されない端面で接続したものである。
【００１２】本発明の２次元アレイ型放射線検出器は上
記のように構成されており、検出器パネルの配線をゲー
トバスラインとデータバスラインが互いに平行に各画素
列の間の不感部に配線され、しかも、ゲートバスライン
とデータバスラインが各画素列の間に各一本づつ配線さ
れ、走査回路及び信号取り出し部を検出器パネルの４辺
の１辺のみを占める構造にするので、モジュール単位で
製作した検出器パネルを複数個並べることにより、検出
器全体を構成することで、コーンビームＸ線ＣＴ装置用
等の大きい２次元アレイ型放射線検出器を製作すること
が出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の２次元アレイ型放射線検
出器の一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は
本発明の２次元アレイ型放射線検出器の検出回路を示
す。本２次元アレイ型放射線検出器は、従来の検出器と
部品の構成は同じであるが、検出器パネル上の走査回路
のゲートバスライン６と読取回路のデータバスライン７
の配線方法と、電子回路部であるゲートドライバ部８、
データ収集部９、および、制御部１０の配置が異なる。
【００１４】本検出器は、Ｘ線を光に変換するシンチレ
ータ１１が前面に一様に形成され、その裏側に光を電気
信号に変換する光電変換素子１、例えば、フォトダイオ
ードが規則正しく縦横にアレイ配置されている。そし
て、その光電変換素子１と対にスイッチング素子、例え
ば、ＦＥＴ２が形成され、各々ＦＥＴ２のソース５の端
子が光電変換素子１に接続されている。そして、各々の
ＦＥＴ２のゲート３端子が垂直方向のゲートバスライン
６に接続され、各々のＦＥＴ２のドレイン４端子が垂直
方向のデータバスライン７に接続されている。
【００１５】ゲートドライバ部８とデータ収集部９が制
御部１０によって制御され、ゲートドライバ部８からの
パルス信号を、垂直方向に形成されたゲートバスライン
６を介して、上方から下方に、図に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ
点………と順次走査して、各ＦＥＴ２のゲート３に与
え、光電変換素子１に蓄積している映像電荷信号を、ソ
ース５からドレイン４に読出し、そして、垂直方向に形
成されたデータバスライン７からデータ収集部９に取り
込む。そして、データ収集部９から取り込んだ映像デー
タ信号を外部に出力する。
【００１６】この構造では、ゲートバスライン６とデー
タバスライン７が平行して配線されており、水平走査の
ゲートドライバ部８と読取りのデータ収集部９が検出器
パネルの１辺のみを占めている。この場合、ゲートバス
ライン６とデータバスライン７が近接しているため、デ
ータバスライン７にノイズがのりやすく、構造上、一列
の不感部列１５には、ゲートバスライン６とデータバス
ライン７が各々一本づつ配線されるようにする。
【００１７】従来の検出器パネルと比較してゲートバス
ライン６同士が重なりあうところがあるが、製造工程
で、図５に示すようにガラス基板１３上に、まず、縦方
向のゲートバスライン６を形成する。そして、次に形成
する横方向のゲートバスライン６との接続点（Ａ点、Ｂ
点、Ｃ点……）は、接続を良くするためにパッド状に形
成しておく。次に、ゲートバスライン６どうしが重なり
合うところに、ＳｉＮｘなどの絶縁膜を形成する。そし
て、横方向のゲートバスライン６を接続しつつ形成す
る。その後の工程は従来の検出器パネルと同様である。
【００１８】次に、サイズの大きい、コーンビームＸ線
ＣＴ装置用の２次元アレイ型放射線検出器の一実施例に
ついて、図２を参照しながら説明する。検出器パネル
は、図１に示すように画素１２がマトリックス構造に形
成された一モジュール１４として製造される。このモジ
ュール１４は、一つの基板１３上に６４ｃｈ×１２８ｃ
ｈを形成したものである。縦の１２８ｃｈを２等分し、
上方に６４ｃｈ、下方に６４ｃｈを形成している。ゲー
トバスライン６とデータバスライン７が並んで上下に平
行に配線されており、水平走査のゲートドライバ部８
ａ、８ｂ、及び、データ収集部９ａ、９ｂが上下に設置
されている。マトリックスサイズは１２８ｃｈ×６４ｃ
ｈで、１画素の大きさを１．５ｍｍ四角とすると、１９
２ｍｍ×９６ｍｍのモジュール寸法になる。
【００１９】これを図３に示すように、１０個繋ぎ合わ
せるとマトリックスサイズ６４０ｃｈ×１２８ｃｈ、モ
ジュール寸法９６０ｍｍ×１９２ｍｍのコーンビームＸ
線ＣＴ装置用の２次元アレイ型放射線検出器となる。こ
のようなモジュールを繋ぎ並べる構造では、図３に示す
ように、モジュール面をＸ線管の焦点方向へ向かせるこ
とが可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の２次元アレイ型放射線検出器は
上記のように構成されており、ゲートバスラインとデー
タバスラインが、各画素列の間の不感部に互いに平行
に、各一本づつ配線されて、走査回路のゲートドライバ
部及び信号読取りのデータ収集部が検出器パネルの１辺
のみを占める構造に形成されているので、モジュール単
位で製作した検出器パネルを、デッドスペースなく複数
個繋ぎ並べて、大きな２次元アレイ型放射線検出器を製
作することが出来る。そして、モジュール単位で構成さ
れているため、製造する上で歩留まりが良く、万が一故
障しても、故障したモジュールのみを取りかえることで
対応することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器の一実
施例を示す図である。
【図２】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器の一モ
ジュールを示す図である。
【図３】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器のモジ
ュールを集合させコーンビームＸ線ＣＴ装置用の一実施
例を示す図である。
【図４】 従来の２次元アレイ型放射線検出器を示す図
である。
【図５】 ２次元アレイ型放射線検出器の断面構造を示
す図である。
【符号の説明】
１…光電変換素子 ２…ＦＥＴ ３…ゲート ４…ドレイン ５…ソース ６…ゲートバス
ライン ７…データバスライン ８…ゲートドラ
イバ部 ８ａ…ゲートドライバ部 ８ｂ…ゲートド
ライバ部 ９…データ収集部 ９ａ…データ収
集部 ９ｂ…データ収集部 １０…制御部 １１…シンチレータ １２…画素 １３…基板 １４…モジュー
ル １４ａ…モジュール １５…不感部列 １６…絶縁物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ａ Ｄ Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG19 GG20 JJ05 JJ09 JJ31 JJ33 JJ37 4M118 AA10 AB10 BA04 BA14 CA02 CB06 CB11 FB09 FB13 GA10 HA21 HA26 5C024 AA11 BA02 CA31 GA01 GA31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】放射線に感応し入射線量に対応した電荷信
    号を出力する変換層と、その直下に行列状に配置され接
    続されたスイッチング素子と、信号読み出し時にゲート
    バスラインを介して各スイッチング素子を順次ＯＮする
    ゲートドライバ部と、各画素に蓄積された電荷信号をデ
    ータバスラインを介して読出すデータ収集部と、前記両
    部を制御する制御部とから構成される２次元アレイ型放
    射線検出器において、前記ゲートバスラインと前記デー
    タバスラインが互いに平行に各画素列の間に配線される
    ことを特徴とする２次元アレイ型放射線検出器。
  2. 【請求項２】ゲートバスラインとデータバスラインが各
    画素列の間に各一本づつ配線されることを特徴とする請
    求項１記載の２次元アレイ型放射線検出器。
  3. 【請求項３】請求項１記載の２次元アレイ型放射線検出
    器を一モジュールとし、複数のモジュールをゲートバス
    ラインとデータバスラインの出力されない端面で接続し
    たことを特徴とする２次元アレイ型放射線検出器。
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