JP2004347511A

JP2004347511A - Ｘ線イメージセンサ

Info

Publication number: JP2004347511A
Application number: JP2003146137A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Nagumo; 雄三南雲
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】残像の無い画像を得ることができるようにする。
【解決手段】入射したＸ線を電荷に変換するＸ線変換膜４と、Ｘ線変換膜４から取り出される電荷信号を処理する信号処理回路５とから成るピクセル（画素）６の多数を一次元または二次元状に配列してＸ線イメージセンサ３を構成する。Ｘ線変換膜４にピクセル６ごとの捕集電極７を付設し、この捕集電極７に蓄積用コンデンサ８を接続するとともに、蓄積用コンデンサ８に、入射Ｘ線量に比例した信号に処理する波高値積分回路９を接続し、波高値積分回路９に、読み出し用ＭＯＳトランジスタ１０を介して信号出力線１１を接続し、信号処理回路５を構成する。信号処理回路５において、捕集電極７と蓄積用コンデンサ８との間に、低周波成分除去フィルター１２を接続し、Ｘ線変換膜４から取り出される信号から低周波成分を除去する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被写体を透過したＸ線の入射に伴って電荷を発生するＸ線変換膜とそのＸ線変換膜からの電荷信号を処理する信号処理回路とから成るピクセルの多数を一次元または二次元状に配列して構成したＸ線イメージセンサに関し、特には、半導体などの電子部品の内部欠陥の検査などといった非破壊計測の分野で用いられるＸ線イメージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非破壊計測を行う場合、図１の非破壊計測装置の概略構成図に示すように、Ｘ線源１から被写体２にＸ線を照射し、その被写体２を透過したＸ線をＸ線イメージセンサ３に入射させ、被写体２の透過に伴う、Ｘ線イメージセンサ３への入射Ｘ線量の変化に基づいて、欠陥状態など被写体２の内部の状態を把握できるようにしている。
【０００３】
近年、リアルタイムで計測可能なＸ線イメージセンサとして、Ｘ線フラットパネルデティクターが注目されている。このタイプのセンサはイメージインテンシファイアーに比べて小型・高解像度という点において優れているためである。
【０００４】
Ｘ線フラットパネルデティクターには、シンチレータの光を可視光イメージセンサで受ける間接変換型と、半導体中に入射したＸ線を直接電流として読む直接変換型とがある。間接変換型は像のにじみがあるため、解像度の点で直接変換型の方がすぐれていると言われている。
【０００５】
この直接変換型のＸ線イメージセンサ０３としては、従来、図７の回路構成図に示すものがあった。すなわち、Ｘ線の入射に伴って電荷を発生するＸ線変換膜０４と、そのＸ線変換膜０４からの電荷信号を処理する信号処理回路０５とから成るピクセル（画素）０６の多数を一次元または二次元状に配列して構成されている。
【０００６】
アモルハスセレンやテルル化カドミウムなどの半導体で構成されたＸ線変換膜０４にピクセル０６ごとの捕集電極０７が付設され、この捕集電極０７に蓄積用コンデンサ０８が接続されるとともに、蓄積用コンデンサ０８に信号出力線０９が読み出し用ＭＯＳトランジスタ０１０を介して接続され、信号処理回路０５が構成されている。図中０１１は電極を示し、０１２はＸ線変換膜０４に直流電圧を印加する電源を示している（非特許文献１参照）。
すなわち、Ｘ線がＸ線変換膜０４に入射されるに伴って電子正孔対が発生し、電荷が捕集電極０７に到達し、蓄積用コンデンサ０８に一旦蓄えられ、入射Ｘ線量に比例した量の電荷を蓄積し、この蓄積された電荷量をＸ線の照射終了後に読み出し用ＭＯＳトランジスタ０１０から順次読み出し、入射Ｘ線量を計測するようになっている。
【０００７】
【非特許文献１】
徳田敏、他４名、「ＣｄＺｎＴｅ多結晶膜を用いた医療用Ｘ線パネルセンサ」応用物理学会放射線分科会、“放射線”、２００１年４月、第２７巻、Ｎｏ．２、ｐ．４１−４８
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述従来例の場合、Ｘ線変換膜０４へのＸ線の入射により発生した電子正孔対が電界により分離し、電荷が捕集電極０７に向けて移動する。このときに、電荷の一部がＸ線変換膜０４中に存在するトラップ準位に捕捉され、この電荷が時間遅れで捕集電極０７に到達する。
【０００９】
この結果、図８の（ａ）のタイムチャートに示すように、Ｘ線変換膜０４にインパルス状のＸ線が入射されても、図８の（ｂ）のタイムチャートに示すように、その電荷量は、尾を引いた波形となる。これはＸ線の被写体２への照射が終わっても信号が残ることを意味し、画像として見た場合に、イメージラグ（残像）として現れてしまうという欠点があった。
【００１０】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、残像の無い画像を得ることができるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、直接的にデジタル出力を可能にすることを目的とし、請求項３に係る発明は、より鮮明な画像を得ることができるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、被写体を透過したＸ線の入射に伴って電荷を発生するＸ線変換膜とそのＸ線変換膜からの電荷信号を処理する信号処理回路とから成るピクセルの多数を一次元または二次元状に配列して構成したＸ線イメージセンサにおいて、前記各ピクセル毎の信号処理回路に、低周波成分を除去する低周波成分除去フィルターを付設したことを特徴としている。
【００１２】
（作用・効果）
請求項１に係る発明のＸ線イメージセンサの構成によれば、Ｘ線変換膜から取り出される電荷信号に重畳されている低周波成分を低周波成分除去フィルターによって除去し、残像成分の無い信号にして取り出すことができる。
したがって、残像の無い画像を得ることができ、非破壊計測を精度良く行うことができる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＸ線イメージセンサにおいて、信号処理回路を、低周波成分除去フィルターで低周波成分を除去した後に入射されるＸ線のパルス数を計測するパルス計測回路を備えて構成する。
Ｘ線のパルスとは、Ｘ線変換膜へのＸ線の入射に伴って、Ｘ線変換膜で電荷信号に変換されて取り出される信号のことをいい、パルス数とは、信号の数のことをいう（以下、同じである）。
【００１４】
（作用・効果）
請求項２に係る発明のＸ線イメージセンサの構成によれば、ピクセルに入射されるＸ線の量を、信号の数として得ることができ、Ａ／Ｄ変換回路を設けなくても、直接的にデジタル出力が可能であり、残像の無い画像を簡単な構成で得ることができる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のＸ線イメージセンサにおいて、信号処理回路を、低周波成分除去フィルターで低周波成分を除去した後に入射されるＸ線のパルスの波高値を積分する波高値積分回路を備えて構成する。
【００１６】
（作用・効果）
請求項３に係る発明のＸ線イメージセンサの構成によれば、ピクセルに入射されるＸ線の量を、パルスの波高値、すなわち、信号の大きさを積分し、信号の大きさの総量として得ることができ、より鮮明な画像を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、非破壊計測装置の概略構成図であり、Ｘ線源１から被写体２にＸ線を照射し、その被写体２を透過したＸ線をＸ線イメージセンサ３に入射させ、被写体２の透過に伴う、Ｘ線イメージセンサ３への入射Ｘ線量の変化に基づいて、被写体２の内部の状況を把握できるように構成されている。
【００１８】
Ｘ線イメージセンサ３が、図２の第１実施例の回路構成図に示すように、入射したＸ線を電荷に変換するＸ線変換膜４と、Ｘ線変換膜４から取り出される電荷信号を処理する信号処理回路５とから成るピクセル（画素）６の多数を一次元または二次元状に配列して構成されている。
【００１９】
Ｘ線変換膜４は、アモルハスセレンやテルル化カドミウムなどの半導体で構成されており、そのＸ線変換膜４にピクセル６ごとの捕集電極７が付設され、この捕集電極７に蓄積用コンデンサ８が接続されるとともに、蓄積用コンデンサ８に、入射Ｘ線量に比例した信号に処理する波高値積分回路９が接続され、波高値積分回路９に、読み出し用ＭＯＳトランジスタ１０を介して信号出力線１１が接続され、信号処理回路５が構成されている。
【００２０】
信号処理回路５において、捕集電極７と蓄積用コンデンサ８との間に、低周波成分除去フィルター１２が接続されている。
Ｘ線変換膜４のＸ線入射側に電極１３が付設されるとともに電極１３に電源１４が接続され、Ｘ線変換膜４に直流電圧が印加されている。
【００２１】
上記第１実施例の作用につき、図３および図４のタイムチャートを用いて説明する。
すなわち、Ｘ線がＸ線変換膜４に入射される［図３の（ａ）］に伴って電荷が発生し、これが捕集電極７蓄積され、蓄積用コンデンサ８に蓄えられていく。トラップ準位による捕捉が無ければ、理想的には、図３の（ｂ）に示すように、入射Ｘ線と同じ波形の電荷信号が現れるが、実際には、トラップ準位による捕捉のために、図３の（ｃ）に示すように、低周波成分が重畳されて、尾を引いた波形で出力される。
【００２２】
上述のように出力される電流の信号に重畳されている低周波成分を低周波成分除去フィルター１２で除去し、図３の（ｄ）に示すように、入射Ｘ線のパルスに応答した信号のパルスを得る。
【００２３】
非破壊計測においては、被写体２を透過したＸ線がＸ線変換膜４に入射されるため、図４の（ａ）に示すように、Ｘ線エネルギーに応じてパルスの波高値が異なり、低周波成分除去フィルター１２で低周波成分を除去した後の信号のパルスも波高値が異なったものとなり［図４の（ｂ）］、それらの信号を、図４の（ｃ）に示すように、単位時間分（例えば、３３ｍｓｅｃ）積分し、その積分値を読み出し用ＭＯＳトランジスタ１０に読み出しパルス信号を付与することによって出力させる。
【００２４】
出力された各ピクセル毎の積分値は、図示しないが、画像処理回路に入力され、被写体２の画像として画像表示装置にリアルタイムで表示することができるようになっている。
【００２５】
図５は、この発明に係るＸ線イメージセンサの第２実施例の回路構成図であり、第１実施例と異なるところは、次の通りである。
すなわち、蓄積用コンデンサ８にパルス波形整形回路２１が接続されるとともに、そのパルス波形整形回路２１にパルス計測回路２２が接続されている。
【００２６】
次に、上記第２実施例の作用につき、図６のタイムチャートを用いて説明する。
すなわち、図６の（ａ）に示すように、被写体２を透過したエネルギーの異なるＸ線がＸ線変換膜４に入射される。Ｘ線変換膜４から出力される電荷信号から、図６の（ｂ）に示すように、低周波成分除去フィルター１２で低周波成分を除去し、その信号をパルス波形整形回路２１においてスレッショルドレベルＳＬで切り分け、図６の（ｃ）に示すように、スレッショルドレベルＳＬ以上の信号をパルス信号として取り出し、その単位時間分（例えば、３３ｍｓｅｃ）のパルス数をパルス計測回路２２で計測する。すなわち、リセットパルスＲＰに応答して計測を開始し、その単位時間後の読み出しパルスＴＰに応答して計測したパルス数を読み出し、画像処理回路図（図示せず）に出力させるようになっている。他の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことにより、その説明は省略する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のＸ線イメージセンサの構成によれば、Ｘ線変換膜から取り出される信号に重畳されている低周波成分を低周波成分除去フィルターによって除去し、残像成分の無い信号にして取り出すことができるから、残像の無い画像を得ることができ、非破壊計測を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るＸ線イメージセンサを用いた非破壊計測装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明に係るＸ線イメージセンサの第１実施例の回路構成図である。
【図３】第１実施例の作用を説明するタイムチャートである。
【図４】第１実施例の作用を説明するタイムチャートである。
【図５】この発明に係るＸ線イメージセンサの第２実施例の回路構成図である。
【図６】第２実施例の作用を説明するタイムチャートである。
【図７】従来例のＸ線イメージセンサを示す回路構成図である。
【図８】従来例の作用を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
２…被写体
３…Ｘ線イメージセンサ
４…Ｘ線変換膜
５…信号処理回路
６…ピクセル
８…蓄積用コンデンサ
９…波高値積分回路
１２…低周波成分除去フィルター
２２…パルス計測回路

Claims

被写体を透過したＸ線の入射に伴って電荷を発生するＸ線変換膜とそのＸ線変換膜からの電荷信号を処理する信号処理回路とから成るピクセルの多数を一次元または二次元状に配列して構成したＸ線イメージセンサにおいて、前記各ピクセル毎の信号処理回路に、低周波成分を除去する低周波成分除去フィルターを付設したことを特徴とするＸ線イメージセンサ。
請求項１に記載のＸ線イメージセンサにおいて、信号処理回路が、低周波成分除去フィルターで低周波成分を除去した後に入射されるＸ線のパルス数を計測するパルス計測回路を備えたものであるＸ線イメージセンサ。
請求項１に記載のＸ線イメージセンサにおいて、信号処理回路が、低周波成分除去フィルターで低周波成分を除去した後に入射されるＸ線のパルスの波高値を積分する波高値積分回路を備えたものであるＸ線イメージセンサ。