JP2002514772A - 多用途用多密度多原子番号検出器媒体 - Google Patents

多用途用多密度多原子番号検出器媒体

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JP2002514772A JP2000548750A JP2000548750A JP2002514772A JP 2002514772 A JP2002514772 A JP 2002514772A JP 2000548750 A JP2000548750 A JP 2000548750A JP 2000548750 A JP2000548750 A JP 2000548750A JP 2002514772 A JP2002514772 A JP 2002514772A
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シー． ジアコス，ジョージ
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    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/2935—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using ionisation detectors

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Abstract

(57)【要約】 被検体を透して入射放射線を受ける多重検出器システムは、電圧源（64）に対向する基板（66）上に陽極（68）、と陰極（70）、とが交互に形成された気体マイクロストリップ検出器とそれに隣接配置された半導体検出器（62）とで構成される。二種エネルギー環境においては、電界は、入射放射線（18）が差向けられるとき検出器の両方に印加される。これによって、検出器は対応する信号を生成する。生成された信号を比較して被検体のコントラストの良い信号を生成する。これらの信号は撮像や放射線監視や放射線測定などのため生成される。入射放射線の方向と電界の向きとは、用途毎に調節される。また、システムは、異なる検出器媒体でエネルギーが同じ入射放射線から二つの画像が形成されるという単一エネルギー環境において使用可能である。様々な処理方法を利用することによって、画像間のコントラストを強調することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔技術分野〕 本発明は、単一エネルギー及び二種（dual）エネルギー撮像、コンピュータ断
層撮影（ＣＴ）、微細断層撮影およびＸ線顕微鏡検査などのＸ線デジタル撮影、
定量式自動放射線透過撮影、単一光子照射断層撮影（SPECT）およびポジトロン
照射断層撮影（PET）などの核医学、監視、測定、記録あるいは任意のエネルギ
ー範囲のイオン化放射線の投射などの医用検出技術、光共焦顕微鏡検査や光学断
層撮影などの生物光学撮像、および、航空宇宙撮像や機密保護監視システムなど
の産業応用に係わる。より具体的には、本発明は、上記の用途での使用に合わせ
て必要に応じて運動静止(kinestasis)あるいは時間遅れ積分を行うことによって
実現可能な多密度多原子番号検出器媒体に係わる。
【０００２】 〔背景技術〕 顕著な画像情報の損失や劣化を起こさずに効率的にイオン化放射線を捕獲し検
出することは、医用撮像においては極めて重要である。医用検出技術における近
年の進歩によって、従来のフィルム‐スクリーン技術に対抗するデジタルX線撮
影などのデジタル電子技術によって優れた画像が作成されるようになった。実際
、電子技術及びコンピュータ技術の進歩を利用した新しい放射線透過撮像法によ
って、診断の質が向上し患者照射線量を低減させた新規の診断様式が登場した。
特に、デジタルX線撮影は従来のX線撮影に比べて多くの点で優位である。例えば
、検出器のダイナミックレンジを広げて表示できる点、高速画像取得及び表示が
可能な点、便利な記憶装置が備わった点、劣化を起こさずに格納画像を送信し表
示できる点、データ分析機能と画像処理機能とが拡張された点、および患者照射
線量が低減された点である。
【０００３】 異なる検出器技術と異なるビーム形状とがデジタル放射線透過撮影用に提案さ
れた。例えば、シンチレータ‐フォトダイオードシステム、高圧気体充満検出器
、シンチレータ‐光増幅システム、運動静止(kinestatic)電荷検出器、近接画像
インテンシファイア／CCD装置、蛍光面‐フォトダイオードシステム、およびダ
イオードアレイなどが提案された。
【０００４】 周知のデジタル放射線透過撮影システムの問題点として、当初経費が比較的高
いことや検出器の解像度が低いことが挙げられる。デジタル放射線透過撮影、コ
ンピュータ断層撮影および関連分野における主な問題点はいかに効率良くX線放
射を検出するかということである。近年の医用検出器技術における進歩は、デジ
タル電子技術を駆使することで優れた放射線画像を生成できるようになる可能性
を示唆する。現に、近年の電子技術及びコンピュータ技術の進歩により、入射放
射線の照射線量を低減しながらも診断の質と診断様式とを向上させることができ
るようになった。デジタル放射線透過撮影とコンピュータ断層撮影用の新規の検
出器が幾つか提案されてはいるが、最適な撮像を実現するための問題点を全て克
服する技術としてたった一つの技術を選ぶとなると、適当なものがまだない。ど
の技術を選ぶかはいくつかの画質の判断基準に依存する。すなわち、量子及びエ
ネルギー吸収効率が高いこと、検出器の量子効率（DQE）が高いこと、空間解像
度が高いこと、散乱線をほとんど受光しないこと、検出器の形状、高速読取り、
高ダイナミックレンジ、画像補正機能と表示機能、そして、忘れてならないのが
、経費が妥当であることである。デジタル放射線透過撮影の根本的な問題点の一
つは、画像のコントラストを低下させる散乱線をいかに検出するかということで
ある。周知のライン走査方法ではX線管出力が効率良く利用されない。この制限
は、広いスロット形X線ビームを利用して同時に多数のラインを収集することに
よって克服される。
【０００５】 上記の問題点を克服するための方策の一つは、本明細書において引用されてい
る米国特許出願第60/011,499号において考察されている。この開示された方策に
では、二種エネルギー気体マイクロストリップが用いられている。ここでは、低
エネルギー画像と高エネルギー画像とが得られ、これらが比較されて高コントラ
スト画像が生成される。この方策は効果的ではあるが、単一の媒体すなわちマイ
クロストリップを包囲する気体だけを使用して二種の画像を構成する。更なる研
究によって、上記の検出技術を更に向上させる新規の装置が開発された。 〔発明の開示〕 上記に鑑み、本発明の第一の形態は、撮像、線量計測、放射線監視及びこれら
を組み合せたものなどの用途に非限定的に合わせた多密度多原子番号検出器媒体
を提供することである。
【０００６】 本発明の別の形態は、任意のエネルギー範囲のイオン化放射線（X線、ガンマ
線、高速粒子、中性子）を用途に合わせて被検体を通して投射するイオン化装置
あるいはイオン化源を提供することである。ここで、放射線は多重検出器によっ
て受信される。 上記した本発明の更に別の形態は、上記の単一エネルギー構成あるいは二種エ
ネルギー構成の多重検出器を提供することである。ここで、単一エネルギースペ
クトルは２つの異なる媒体によって分析される、また、二種エネルギー検出器は
、２つの異なる媒体によって分析された双峰エネルギースペクトルを受ける。い
ずれにせよ、エネルギーは多色性のものでも単色性のものでもよい。多色性エネ
ルギースペクトルの場合、単一エネルギーという用語は、多色スペクトルの「平
均」あるいは「有効エネルギー」に相当するものとして用いられる。
【０００７】 上記した本発明の更に別の形態は、上記の単一エネルギー線のパルスを受ける
多重検出器で高ダイナミックレンジの画像を生成することである。 上記した本発明の更に別の形態は、低エネルギー検出器とそれに隣接配置され
た高エネルギー検出器とを備えた多重検出器を提供することである。 上記した本発明の更に別の形態は、入射放射線が照射されるとき、低エネルギ
ー検出器と高エネルギー検出器とに別個に電界を印加することである。ここで、
低エネルギー検出器は気体イオン化検出器か半導体イオン化検出器のどちらか一
方であり、高エネルギー検出器は他方の検出器である。
【０００８】 上記した本発明の更なる形態は、前記の２つの検出器で画像を生成することで
ある。被検体の撮像のために画像はマイクロプロセッサに入力されて、コントラ
ストの良い画像信号を生成する。 上記本発明の更に異なる形態は、２つの検出器の間に高域通過エネルギーフィ
ルタを配置してコントラストの良い画像信号を生成し易くすることである。ここ
で、低コントラストは、柔らかい組織などの場合に、２つの画像に重みをつけて
減算処理することによって得られる。
【０００９】 上記した本発明の更に異なる形態は、多重検出器がイオン化放射線を受けるよ
うに移動させるための機構を提供することである。ここで、印加される電界を調
節するこによって運動静止(kinestatic)か時間遅れ積分法か、又はその両方を実
施できるようにすることである。 上記した本発明の更なる形態は、気体イオン化検出器は、高電圧板と高電圧板
に対向した多数の陽極と陰極とが交互にはさみ込まれた基板とから成り、半導体
イオン化検出器は、半導体基板の一方の側に形成されたバイアス電極とそれに対
向する複数の収集電極とから成る多重検出器を提供することである。
【００１０】 上記した本発明の更に別の形態は、入射放射線が、まず最初に、印加電界を入
射放射線に直交させた状態にある低エネルギー検出器によって吸収され、更に、
低エネルギー検出器は、印加電界が入射放射線に直交するようになった高エネル
ギー検出器に隣接して配置された多重検出器を提供することである。 上記した本発明の更に別の形態は、入射イオン化放射線が、まず最初に、印加
電界を入射放射線に直接に対向するようにした低エネルギー検出器によって吸収
され、更に、高エネルギー検出器は、印加電界が入射放射線に直交するようにな
った低エネルギー検出器に隣接して配置された多重検出器を提供することである
。
【００１１】 上記した本発明の更に別の形態は、入射放射線が、まず最初に、印加電界を入
射放射線に直交させた状態の低エネルギー検出器によって吸収され、更に、入射
放射線は、印加電界を入射放射線と同じ方向に整列させた状態の高エネルギー検
出器によって受けられる多重検出器を提供することである。 上記した本発明の更に別の形態は、入射放射線が、まず最初に低エネルギー検
出器によって吸収され次に高エネルギー検出器によって吸収されるビーム形状に
制約のない多重検出器を提供することである。ここで、各検出器によって印加さ
れる電界は、入射放射線の方向に整列される。
【００１２】 上記した本発明の更に別の形態は、入射放射線が、まず最初に低エネルギー検
出器によって吸収され次に高エネルギー検出器によって吸収され、ビーム形状に
制約のない多重検出器を提供することである。ここで、各検出器に印加される電
界は、入射放射線の方向に整列される。 上記した本発明の更に別の形態は、放射線を監視し、線量を記録し、画像を生
成し、関連検出機能を果たすように多重検出器を構成することである。
【００１３】 上記した本発明の更に別の形態は、同一の機能か異なる機能を果たすように前
記の隣接配置された検出器を構成することである。例えば、検出器は両方とも撮
像機能を果たす。あるいは、一方の隣接検出器は撮像機能を果たし、他方の隣接
検出器は放射線監視機能を果たす。 上記した本発明の更に別の形態は、イオン化放射線が、システムの形状を最適
化した上で、隣接検出器のどちらか一方あるいは両方によって測定し監視し表示
される異なるエネルギー準位において幾つかの粒子あるいは異なる放射線（混合
フィールド）という形で示されることである。ここで、各検出器は同一の機能か
異なる機能を果たす。
【００１４】 概して、本発明は、被検体を通して入射イオン化放射線を受ける多重検出器を
提供する。前記多重検出器は、気体マイクロストリップ検出器とそれに隣接した
半導体検出器とで構成される。ここで、入射放射線が差向けられると電界は、観
察用信号を生成する気体マイクロストリップ検出器と半導体検出器の両方の検出
器に印加される。
【００１５】 また、本発明は、入射放射線に露出される被検体の画像を得る方法を提供する
。この方法は、標本を通して照射された入射放射線に多重検出器を露出させる段
階と、第１の検出器から第１の信号を発生させる段階と、第２の検出器から第２
の信号を発生させる段階と、第１と第２の信号とを比較する段階とで構成される
。ここで、多重検出器は、第１の一検出器とそれに隣接配置された第２の検出器
とで構成される。 〔発明を実施するための最良の形態〕 図面特に図1において多密度多原子番号検出器撮像システムが番号10で全体的
に表示されている。次の考察から分かるように、高コントラストの単一エネルギ
ーあるいは二種エネルギー撮像システムを実現するため、撮像システム10は、高
原子番号又は高Z物質すなわち高密度媒体と低原子番号又は低Z物質すなわち低密
度媒体とを組合せて使用する。システム10は、運動静止(kinestasis)あるいは時
間遅れ積分法によって実現されるスロット走査ビーム検出器として作用する。シ
ステム10はビーム形状に制約のない状態でも使用可能である。また、撮像システ
ム10は、電荷結合デバイス(CCD）カメラとして作用させる用途別集積回路（ASIC
）と共に使用することもできる。当業者ならば分かるように、撮像システムは、
二種エネルギーあるいは単一エネルギー機能で大視野撮像あるいは微小撮像（顕
微鏡検査）を行う場合にも使用可能である。
【００１６】 システム10は、イオン化放射線14を発生させて被検体16を透過するためのイオ
ン化装置あるいはイオン化源12を備えている。イオン化放射線とは、これらに限
定されるものではないが、X線、ガンマ線、高速粒子、中性子などのことである
。放射線は、混合状態あるいは異なるエネルギー準位で照射され所定の機能を果
たす多重検出器によって観察される。イオン化装置12は、平均エネルギーEの多
色エネルギースペクトルあるいは一つの周波数スペクトルシンクロトロンによる
単一エネルギービームを生成するように構成される。あるいは、イオン化装置12
は、多色双峰エネルギースペクトルを生成するように構成される。被検体16は人
間か生物学的あるいは薬学的標本である。放射線は、被検体を透過して放射線18
を発生し多密度多原子番号多重検出器20で受けられる。一般的に、多重検出器20
は、入射画像線18に直交する平面上を走査方向24に移動可能な密封型アルミニウ
ム製容器21に収容される。被検体16の観察像を適切に得るために、多重検出器20
は多重検出器20に接続された数個の構成部品を含んでいる。多重検出器20による
「観察」とは、放射線を監視し、線量を記録し、周知のイオン化検出器によって
果たされる周知の機能を果たすために撮像を行うことである。すなわち、多重検
出器20の各検出器は、所望の結果とシステム構成とによって異なる機能あるいは
同一の機能を果たす。
【００１７】 加圧気体26は、アルゴンかキセノンかクリプトンかそれらの混合物あるいはそ
の他の希ガスかそれらの混合物と磁気のある(poler）化合物あるいは消光(quenc
hing）化合物とを不純物濃度で化合したものであって、圧力線28を介して容器21
に導かれる流体である。圧力計30は、加圧気体容器に取り付けられ多重検出器20
の容器内の圧力を調整する。圧力信号32は圧力計30によって生成される。
【００１８】 制御システム30は、システム10の種々の構成部分と交信してそれぞれの機能を
監視し制御する。具体的には、制御システム30は、撮像システム10の作用を制御
するために必要なソフトウェアとハードウェアとメモリとを備えたマイクロプロ
セッサ40を含んでいる。プロセッサ40は、圧力信号線32を受信して、撮像の用途
に従って多重検出器20内の圧力を調節して低圧、大気圧あるいは高圧状態にする
。
【００１９】 プロセッサ40は信号線42を介して検出回路44に接続される。検出回路44は信号
線46を介して多重検出器20に接続される。同様に、信号線48はプロセッサ40を検
出回路50に接続し、検出回路50は信号線52を介して多重検出器20に接続される。
プロセッサ40は、検出回路44と検出回路50とから情報を受信しコントラストの良
い画像信号54を生成する。コントラストの良い画像信号は画像表示部56に表示す
るために受信される。二種エネルギー撮像に係わる実施例全部において、入射放
射線は、まず最初に低エネルギー検出器で受けられる。吸収されない放射線が高
エネルギー検出器で受けられる。
【００２０】 普通、多重検出器20は基本的には２つの部分すなわち気体充満検出器と固体又
は半導体基板検出器とで構成される。気体充満検出器と固体又は半導体基板検出
器とは位置を逆にすることができる。入射放射線18は、第１の検出器でエネルギ
ーの一部が散逸され、その後第２の検出器での相互作用によって残りのエネルギ
ーが散逸される。どちらにおいても電荷ペアが生成される。両方の検出器に印加
される電界によって、電荷ペアは一定の流動速度を持つようになり、電荷ペアす
なわち極性のある電荷はそれぞれの信号収集部の方へ送られる。検出器に使用さ
れる異なる検出器媒体は、固体半導体物質でも気体でも液体でもよく、検出器媒
体がどのような形状であってもあるいはこれらの組み合わされた状態であっても
シンチレーションなどの直接イオン化あるいは間接イオン化によって信号を生成
する。
【００２１】 単一エネルギー多重検出器のために提案された方法は、多密度多原子番号検出
器媒体を利用する。高Z（高原子番号）高密度媒体と低Z低密度媒体とを組み合せ
たものは、高コントラストと高特異性とが得られると考えられている。例えば、
良いコントラストCは、２つの媒体の減衰係数μ1 とμ2 とが異なる時に得られ
る。
【００２２】
【数１】
【００２３】 一般的には
【００２４】
【数２】
【００２５】 上記の方程式において、ρe は物質の電子密度を示し、(は実効原子番号を示
し、(は光子エネルギーを示す。また、下付き文字cとpはそれぞれコンプトン効
果と光電効果を示す。２つの画像の減算処理法を利用して単一エネルギー撮像に
おいて画像のコントラストとダイナミックレンジとを強調することができる。 二種エネルギー多重検出器の場合、各媒体から生成された信号に対数開方を適
用すると、２つの信号の差異によって所望の画像が生成される。低エネルギー検
出器と高エネルギー検出器とに印加される電界の向きを変化させて所望の画像コ
ントラストと空間解像度あるいは別の機能の成果を得るという撮像方法も考えら
れる。
【００２６】 図2は多重検出器20の一つの適切な実施例を示す。具体的には、二種エネルギ
ー撮像の実施例としては、多重検出器20が、気体イオン化検出器60と半導体イオ
ン化検出器62とで構成される。単一エネルギー撮像を実現させる場合、検出器60
は第１の検出器として入射放射線を受け、検出器62は第２の検出器としての働き
をする。
【００２７】 気体イオン化検出器60は、高電圧板64とそれに対向する基板66とから成る。基
板66は、適切な導電特性を備えた導電性のガラスかプラスチック製の基板である
。基板66は、イオン注入か半導体物質の薄膜の析出によって絶縁体表面に導電層
を設けたものである。複数の絶縁されたマイクロストリップ陽極68が、同じよう
な複数の絶縁されたマイクロストリップ陰極70と交互に形成される。従って、電
界72は、高電圧板64と基板66との間に発生する。高電圧板64と基板66と陽極68と
陰極70とは、信号線46を介してエネルギー検出回路44に接続される。
【００２８】 半導体イオン化検出器62は、バイアス電極78が立方体形状の一方の表面上に配
置され、複数の収集電極80が反対側の表面上に配置された立方体の形をした半導
体物質76で構成される。従って、電界82はバイアス電極78と収集電極82の間に発
生する。バイアス電極78と収集電極80の両方は、信号線52を介して検出回路50に
接続される。
【００２９】 本発明の実施例全てにおいて、エネルギー検出器の検出部例えば陽極68と陰極
70と収集電極80と低エネルギー検出回路44と高エネルギー検出回路50とは、容器
21内に集積した回路として実装される。集積した回路は、集積された全ての能動
と受動の信号調整回路および関連回路を提供し、プロセッサ40によって受信され
たデジタル出力を生成する。
【００３０】 図2に示すように、検出器60は、高い一次量子検出効率と高い電荷変換効率と
を示す高圧気体環境を採用している。気体の圧力が増加するにつれて、気体と作
用する入射光子量が増加し、これにより量子効率が向上する。加えて、光子毎に
作用し気体に堆積される光子エネルギー量が増加する。高圧力の下では、多数の
電子と蛍光とが気体中で阻止され、従って、感度は生成されたガンマ光子の持つ
エネルギーで決まる。飽和状態で作用する高圧気体充満イオン化検出器は、多く
の点で優位である。
【００３１】 適切な実施例では、X線阻止能が高いので気体としてキセノンが採用されてい
る。しかし、クリプトンでも、蛍光をあまり放出せず再吸収もしないで、しかも
、入射放射線が、放出光電子とコンプトン電子の範囲を制限しながら容器21に衝
突する場所から広がる相互作用を許すので優位であり、従って、空間解像度が向
上する。
【００３２】 高圧気体充満検出器60の応答特性については、イオン速度が多重検出器20の走
査速度24に等しくまたは正反対の方向を持つように印加電界を調節することによ
ってイオン速度を調整し運動静止(kinestatic)充満(charged）電検出モードで密
閉箱21を移動して、大きく向上させることができる。いかなる時点においても、
走査速度とサンプリングレートとによって異なるが50〜1000本の画像データ線が
同時に積分される。コレクタ電極線一本だけは、完全に積分された画像データを
読取る必要がある。
【００３３】 マイクロストリップ基板66をコレクタとして利用することで、多重検出器20と
撮像パラメータの性能の向上が得られる。光露光法を用いて陽極68と陰極70を利
用することにより、広い領域に亙って均一に高いゲインが得られる。従って、入
射放射線を多重検出器20を透過する方向に向けると、気体媒体の直接ガンマ線イ
オン化によって生成された一次電子は、陽極68の方へ導かれる。電子が、陽極と
陰極68と70の間の電界に到達すると、疑似双極子陽極‐陰極構造のために、電子
が陰極70の方へドリフトし、電界強度が充分に高ければなだれ増幅される。
【００３４】 本実施例においては、高気体圧力を利用する多重検出器20が、高い量子検出効
率と制限された電子範囲と適切なゲインとの間の妥協物として選択された。細い
コレクタと高い気体圧力と高いゲインとがとれることから検出器60の気体マイク
ロストリップ基板は、空間解像度とコントラストとが高いという点で優位である
。更に、本発明において低エネルギー検出器を利用することは、陽極の近辺に引
起される高局部電界により印加電圧が低くても高いゲインが得られる点で優位で
ある。別の優位性は、ゲインと量子効率が高いために大きな信号が生成される点
にある。更なる優位性は、陽極と陰極との間隔が狭く、高電界によってドリフト
速度が大きく、マイクロストリップのキャパシタンスが小さいので信号収集時間
が非常に短くて済む点にある。これによって、空間電荷効果が抑制される。他の
優位性は、機械的安定性が高く価格の安い検出器が提供される点にある。
【００３５】 図２に示すように、検出器62は検出器60で影響を受けずしかも半導体物質76に
衝突する画像線18を受ける。従って、検出器62は、X線を直接電気信号へ変換す
るのでデジタルX線撮影に最適である。例えば、Cd1-X ZnX Teは、密度が高く（5
.8g/cm3）有効原子番号Zが49.6（Cd0.9:48, Zn0.1:30,Te:52）なので阻止能が高
いため医用および産業用の撮像目的に最適な半導体物質の一つである。この物質
を用いれば、検出器の厚みを削減でき空間解像度が向上する。その他の可能性の
ある半導体物質としては、原子番号が大きく密度が高いa-Seとa-SiとCdTe及びそ
れらと同等のものが挙げられる。多重検出器20として実現されたようにこの種の
半導体イオン化検出器が優位である点は、イオン化線吸収効率が高く、直線性に
優れていて、安定性が高く、感度が高く、ダイナミックレンジが広いことにある
。高圧ブリッジマン法を用いた高品質Cd1-X ZnX Te半導体結晶の発展により大き
な進歩があった。すなわち、CdTeとZnとの合金を使用することによって、この半
導体の体固有抵抗は約1011Ω-cmになる。この様に固有抵抗が高いのは、三元化
合物半導体のバンドギャップが広いため漏れ電流が低くノイズ特性が低いからで
ある。固体検出器の撮像機能は、時間遅れ積分法を採用すれば向上する。この方
法によれば、半導体物質は、N列とM行とから成るピクセルアレイとして構成され
る。収集電荷が列方向に転送される速度は、検出器を走査し画像面に平行に並進
する速度と同期される。これによって、個々のピクセルで収集された信号より大
きな信号を供給することにより観察被検体の一部に対応する収集電荷は、画像取
得中に積分される。
【００３６】 放射線18が検出器60と検出器62とを通過すると、対応する信号46と52が検出回
路44と検出回路50とによってそれぞれ生成され、受けられる。各回路44や50は、
それぞれの電界の印加を制御し、収集信号を監視し、必要に応じて、周知の方法
で信号フィルタ処理や信号処理を行う。例えば、高電圧板64と基板66とは、回路
44に接続されて電界72の印加を制御する。一方、陽極68と陰極70とは回路44に接
続されてイオン化気体媒体の低エネルギー吸収を監視する。同様に、バイアス電
極78と収集電極80とは、回路50に接続されて電界82の印加を制御し、半導体基板
のエネルギー吸収を監視する。回路44と50とは、対応する信号42と48をプロセッ
サ40へ送る。プロセッサは、これらを受けてコントラストをかけた信号54を生成
する。
【００３７】 別の実施例においては、電界の向きに応じて多媒体検出器の位置を変化させる
。どの場合にも、気体イオン化検出器は常に検出回路44に対応づけられ、半導体
イオン化検出器は常に検出回路50に対応づけられる。 図３は別の多重検出器100を示す。多重検出器100は、容器21に収容され、気体
イオン化検出器としての第１のすなわち低エネルギー検出器102とそれに隣接配
置された半導体イオン化検出器としての第２のすなわち高エネルギー検出器104
とで構成される。本実施例では、放射線18はまず最初に半導体基板103を備えた
検出器102にあたる。検出器102では、基板103の一方の側に放射線18が直接当た
るバイアス電極106が設けられ、基板103の他方の側に複数のピクセル109からな
るピクセルアレイ検出器108が設けられる。従って、電界110は基板103を透過す
るように発生され放射線18と反対方向に向けられる。二種エネルギーの実施例の
場合、低エネルギーの放射線18はまず最初に基板103で吸収され、吸収されなか
ったエネルギーが検出器104へ差向けられる。検出器104は、高電圧板112とそれ
に対向する基板114とで構成される。前記の実施例と同様に、複数のマイクロス
トリップ陽極116と複数のマイクロストリップ陰極118とが交互に配置される。従
って、電界120は、放射線18と直交し走査方向24とは反対の方向に向けられる。
検出器102と検出器104とによって生成された画像は、対応する回路44と50へ転送
されてプロセッサ40によって処理される。プロセッサ40はコントラストをつけた
画像信号54を生成する。前記の実施例と同様に、検出器104と102に対応づけられ
た電気リードおよび構成部品は、それぞれの検出回路に接続され、検出回路はプ
ロセッサ40に接続される。
【００３８】 別の実施例として、図4は別の多重検出器140を示す。本実施例では、放射線18
はまず最初に電界と直交しつつ気体イオン化検出器142に当たる。その後、放射
線18は検出器142に隣接配置された半導体イオン化検出器144に入射する。本変形
例では、しかし、バイアス電極106は、ピクセルアレイ検出器108に対向する検出
器142に隣接配置される。あるいは、本実施例の構造的特徴全部を前述の実施例
の検出器のものと同じにする。従って、電界110は、入射放射線と同じ方向に向
けられる。また、信号は前述の実施例と同様に収集され生成される。
【００３９】 必要により多重検出器100と140の両方には、検出器の間に高域通過エネルギー
フィルタ150を配置してもよい。 図4に示すように、高域通過エネルギーフィルタ150は、入射放射線の低周波数
成分を除去するために半導体基板103の前で検出器142の後に設置される。従って
、高エネルギー画像が半導体物質103によって生成される。低エネルギーと高エ
ネルギーの画像は検出器142によって生成される。２つの画像の対数減算処理す
なわち低エネルギー画像から高エネルギー画像を対数減算処理することによって
、軟組織すなわち低密度撮像に最適な低エネルギー画像を生成する。
【００４０】 図3に示すように、高域通過エネルギーフィルタ150は、検出器104の前で検出
器102の後に設置してもよい。このように設置すると、検出器間の差異から高コ
ントラスト画像が得られる。 図5は、ビームの形状に制約のないシステムに使用される多重検出器200を示す
。走査ビームの形状ではなくビームの形状に制約を加えない状態で使用される点
を除き多重検出器200は前述の検出器に類似しているが、多重検出器200は、多重
検出器202とそれに隣接配置された多重検出器204とで構成される。前述の実施例
の場合と同様に、高透過エネルギーフィルタ206を検出器間に配置してもよい。
本実施例では、入射放射線208はまず最初の多重検出器202へ向けられる。
【００４１】 前述の実施例の場合と同様に、半導体イオン化多重検出器202は、収集電極216
あるいはピクセルアレイ217に対向する基板212の一方の表面上に配置されたバイ
アス電極214を持つ半導体基板212で構成される。従って、電界218はバイアス電
極214と収集電極216との間に発生する。また、電界218は入射画像線118と同じ方
向に向いて整列されている。電界218を印加することによって、半導体物質にお
いて画像を生成するように直接イオン化あるいは間接イオン化を発生する。バイ
アス電極214と収集電極216とは、前述の実施例の場合と同様に検出回路44に接続
される。言うまでもないが、電気信号の処理を一層効率的に行うため制御回路を
容器21内に配置してもよい。
【００４２】 気体イオン化多重検出器204は、前述の実施例で考察したように気体媒体220内
に設けられる。高電圧メッシュ222は、入射画像線118と同じ方向に整列された電
界226を発生させるためにマイクロストリップ基板あるいはピクセル構成検出器2
24に対向して配置される。従って、電界226によって、気体媒体222内のイオン化
によって生じた電荷結合ペアは基板あるいは検出器224の方へと加速される。前
述の実施例の場合と同様に、高電圧メッシュ222とマイクロストリップ基板すな
わち検出器224とは、エネルギー信号を処理するために検出回路50に接続される
。
【００４３】 図6は、別のビームの形状に制約のない検出器240を示す。本実施例は、入射放
射線242が、まず最初に、気体イオン化検出器244に差向けられその後半導体イオ
ン化検出器246へ向けられる以外は、図5の実施例と同一である。前述の実施例の
場合と同様に、高域通過エネルギーフィルタ248は検出器244と246との間に設置
される。
【００４４】 本実施例では検出器244は気体媒体250内に設けられる。高電圧板252は、検出
器244の一方の端面に入射する放射線242に対して直交するように配置される。一
方、マイクロストリップ基板すなわちピクセル構成検出器254（ピクセルは図示
せず）は検出器244の反対側の端面に配置される。したがって電界256はそれらの
間に発生し放射線242の方向に整列される。高電圧板252とマイクロストリップピ
クセル構成検出器254とは、信号を処理するため検出回路44に接続される。
【００４５】 検出器244に隣接配置されるのは、半導体基板258を備えた検出器246である。
バイアス電極260は、放射線242に直交する基板258の一方の表面上に配置される
。基板258上のバイアス電極260に対向する表面上に配置されるのは、ピクセルア
レイ263で構成される収集電極262である。従って、電界264は、バイアス電極260
と収集電極262との間に発生し、放射線242の方向に整列される。バイアス電極26
0と収集電極262および／あるいはピクセル263は、対応信号を処理するため検出
回路50に接続される。
【００４６】 図5と図6に示されたビームの形状に制約のない形態の場合でも、優れた感度で
前述の実施例の場合と同様にコントラストの良い画像信号を生成できる。 前述の考察から分かるように、多重検出器20、100、140、200、あるいは240を
備えたシステム10が、固体イオン化検出器の高エネルギー吸収効率と微細マイク
ロストリップコレクタの高空間解像度および低エネルギー検出器の高ゲインとが
同時に実現される。従って、優れた空間解像度とコントラストとが低放射線量で
実現される。加えて、システム10によって二種エネルギーシステムの設計や最適
化を自由に行うことが出来る。本発明に開示された検出器は全て走査スロットビ
ームにおいても形状に制約のないビームにおいても作動できる。これらの検出器
は広い領域の検出器としても作動できる。運動静止(kinestatic)原理は、低エネ
ルギー検出器による撮像信号の生成に利用される。一方、高エネルギー検出器は
、走査スロットビームの形状の態様に合わせた観察信号を生成するために時間遅
れ積分法を用いる。
【００４７】 本発明の目的は、上記の構造と方法とによって達成される。特許制定法に従っ
て、本発明の最良の形態と適切な実施例のみについて詳細に述べたが、本発明は
それらに限定されるものではない。従って、本発明の真の範囲と広さを理解する
ために前記の特許請求の範囲を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 多密度多原子番号検出器撮像システムの概略図である。
【図２】 撮像システムで用いられる適切な検出器の概略図である。
【図３】 撮像システムで用いられる検出器の第１の代りの実施例である。
【図４】 撮像システムで用いられる検出器の第２の代りの実施例である。
【図５】 ビーム形状に制約のない検出器の概略図である。
【図６】 ビーム形状に制約のない別の検出器の概略図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１２月２５日（２０００．１２．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】 上記した本発明の更に別の形態は、放射線を監視し、線量を記録し、画像を生
成し、関連検出機能を果たすように多重検出器を構成することである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 制御システム30は、システム10の種々の構成部分と交信してそれぞれの機能を
監視し制御する。具体的には、制御システム30は、撮像システム10の作用を制御
するために必要なソフトウェアとハードウェアとメモリとを備えたマイクロプロ
セッサ40を含んでいる。プロセッサ40は、圧力信号32を受信して、撮像の用途に
従って多重検出器20内の圧力を調整して低圧、大気圧あるいは高圧状態にする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検体を通して入射イオン化放射線を受信する多重検出器で
    あって、 気体マイクロストリップ検出器と、 前記気体マイクロストリップ検出器に隣接配置された半導体検出器とを備え、 入射放射線が差向けられるように前記検出器の両方に電界が印加され、前記気
    体マイクロストリップ検出器と前記半導体検出器とは観察信号を生成する多重検
    出器。
  2. 【請求項２】 前記検出器を収容する密封型容器と、 前記各検出器に接続された制御システムであって、前記制御システムは前記電
    界の印加を制御し前記信号を監視するものを更に備える請求項1に記載の多重検
    出器。
  3. 【請求項３】 前記制御システムは、 前記検出器うちの一方の検出器に接続されて電界の印加を制御し第１の信号を
    生成する第１の検出回路と、 前記検出器うちの他方の検出器に接続されて電界の印加を制御し第２の信号を
    生成する第２の検出回路と、 前記第１のと第２の信号を受信し、表示部に受信されるコントラストの良い信
    号を生成するプロセッサとを備える請求項2に記載の多重検出器。
  4. 【請求項４】 入射イオン化放射線に直交する平面上で前記密封型容器を移
    動するための手段を更に備える請求項3に記載の多重検出器。
  5. 【請求項５】 前記密封型容器は気体を収容し、前記気体マイクロストリッ
    プ検出器は高電圧板とそれに対向する基板とで構成され、前記基板には陽極と陰
    極とが交互に形成され、前記入射放射線を受けた時前記基板と前記高電圧板との
    間に電界を印加することによって前記第１の信号を発生し、 前記半導体検出器は一方の表面上にバイアス電極が形成され他方の表面上に収
    集電極が形成された半導体物質で構成され、前記バイアス電極と収集電極との間
    に電界を印加することによって前記入射放射線を受けた時前記第２の信号を発生
    し、 前記気体マイクロストリップ検出器はまず最初に入射放射線を受け、電界は両
    方とも入射放射線に直交する請求項3に記載の多重検出器。
  6. 【請求項６】 前記密封型容器は気体を収容し、前記気体マイクロストリッ
    プ検出器は高電圧板とそれに対向する基板とで構成され、前記基板には陽極と陰
    極とが交互に形成され、前記基板と前記高電圧板との間に電界を印加することに
    よって、前記入射放射線を受けた時前記第２の信号を発生し、 前記半導体検出器は一方の表面上にバイアス電極が形成され他方の表面上に収
    集電極が形成された半導体物質で構成され、前記バイアス電極と収集電極との間
    に電界を印加することによって前記入射放射線を受けた時前記第１の信号を発生
    し、 前記半導体検出器はまず最初に入射放射線を受け、半導体検出器内の電界の向
    きは入射放射線の向きの逆であり、気体マイクロストリップ検出器内の電界は入
    射放射線に直交する請求項3に記載の多重検出器。
  7. 【請求項７】 前記密封型容器は気体を収容し、前記気体マイクロストリッ
    プ検出器は高電圧板とそれに対向する基板とで構成され、前記基板には陽極と陰
    極とが交互に形成され、前記基板と前記高電圧板との間に電界を印加することに
    よって前記入射放射線の受けて前記第１の信号を発生し、 前記半導体検出器は一方の表面上にバイアス電極が形成され他方の表面上に収
    集電極が形成された半導体物質で構成され、前記バイアス電極と収集電極との間
    に電界を印加することによって前記入射イオン化放射線を受けた時前記第２の信
    号を発生し、 前記気体マイクロストリップ検出器はまず最初に入射放射線を受け、前記半導
    体検出器内の電界は入射放射線の方向に整列され、気体マイクロストリップ検出
    器内の電界は入射放射線に直交する請求項3に記載の多重検出器。
  8. 【請求項８】 前記密封型容器は気体を収容し、前記気体マイクロストリッ
    プ検出器は高電圧源とそれに対向する収集装置とで構成され、前記高電圧源と収
    集装置との間に電界を印加することによって前記入射放射線を受けた時前記第２
    の信号を発生し、 前記半導体検出器は一方の表面上にバイアス電極が形成され他方の表面上に収
    集電極が形成された半導体物質で構成され、前記バイアス電極と収集電極との間
    に電界を印加することによって前記入射放射線を受けた時前記第１の信号を発生
    し、 前記半導体検出器はまず最初に入射放射線を受け、半導体検出器と気体マイク
    ロストリップ検出器内の電界は入射放射線の方向に整列される請求項3に記載の
    多重検出器。
  9. 【請求項９】 前記密封型容器は気体を収容し、前記気体マイクロストリッ
    プ検出器は高電圧源とそれに対向する収集装置とで構成され、前記高電圧源と収
    集装置との間に電界を印加することによって前記入射放射線を受けた時前記第１
    の信号を発生し、 前記半導体検出器は一方の表面上にバイアス電極が形成され他方の表面上に収
    集電極が形成された半導体物質で構成され、前記バイアス電極と収集電極との間
    に電界を印加することによって前記入射放射線を受けた時前記第２の信号を発生
    し、 前記気体マイクロストリップ検出器はまず最初に入射放射線を受け、前記半導
    体検出器と気体マイクロストリップ検出器内の電界は入射放射線の方向に整列さ
    れる請求項3に記載の多重検出器。
  10. 【請求項１０】 前記第１と第２の信号は選択的に撮像、放射線監視および
    放射線測定のために用いられうる請求項3に記載の多重検出器。
  11. 【請求項１１】 入射放射線に曝される被検体の画像を得るための方法であ
    って、 標本を通して投射された入射放射線に多重検出器を曝す段階であって、前記多
    重検出器は第１の検出器とそれに隣接配置された第２の検出器とで構成され、 前記第１の検出器から第１の信号を生成する段階と、 前記第２の検出器から第２の信号を生成する段階と、 前記第１と第２の信号を比較する段階とを備える方法。
  12. 【請求項１２】 気体充満容器内に前記多重検出器を収納する段階と、 前記第１の検出器と第２の検出器とに電界を印加する段階とを更に備え、 前記第１と第２の信号を発生させるため、前記第１と第２の検出器のうちの一
    方の検出器内で入射放射線によって気体はイオン化され、前記第１と第２の検出
    器のうちの他方の検出器は、入射放射線でイオン化される半導体物質である請求
    項11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 入射放射線に直交する平面で前記多重検出器を走査する段
    階を更に備え、 前記第１と第２の検出器のうちの一方の検出器に印加される電界は、イオン速
    度が前記多重検出器の走査速度に略等しく正反対の値になるように調節されるこ
    とを備えた請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 入射放射線に直交する平面で前記多重検出器を走査する段
    階を更に備え、 前記検出器のうちの一方の検出器に印加される電界が行と列に配列された前記
    半導体物質の表面上に収集電荷を発生し、収集電荷が前記行と列のうちの一方に
    沿って転送される速度は前記検出器の走査速度に同期する請求項12に記載の方法
    。
  15. 【請求項１５】 まず最初に入射放射線を受けるように前記気体イオン化検
    出器の向きを定める段階と、 前記気体電離検出器と前記半導体イオン化検出器とで発生した電界を入射放射
    線に直交する平面方向に向ける段階とを更に備える請求項12に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 まず最初に入射放射線を受けるように前記半導体イオン化
    検出器の向きを定める段階と、 前記半導体イオン化検出器で発生した電界を入射放射線と反対の方向へ向ける
    段階と、 前記気体イオン化検出器で発生した電界を入射放射線に直交する平面方向に向
    ける段階とを更に備える請求項12に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 まず最初に入射放射線を受けるように前記気体イオン化検
    出器の向きを定める段階と、 前記気体イオン化検出器で発生した電界を入射放射線に直交する平面方向に向
    ける段階と、 前記半導体イオン化検出器で発生した電界を入射放射線と一致した方向に向け
    る段階とを更に備える請求項12に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 まず最初に入射放射線を受けるように前記半導体イオン化
    検出器の向きを定める段階と、 前記気体イオン化検出器と半導体イオン化検出器とで発生した電界を入射放射
    線と同じ方向へ向ける段階とを更に備える請求項12に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 まず最初に入射放射線を受けるように前記気体イオン化検
    出器の向きを定める段階と、 前記気体イオン化検出器と半導体イオン化検出器とで発生した電界を入射放射
    線と同じ方向へ向ける段階とを更に備える請求項12に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記第１と第２の信号を選択的に利用して撮像や放射線監
    視や放射線測定を行う段階を更に備える請求項12に記載の方法。
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