JP2006242949A - 検出器および画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレータとホトダイオードとの結合を改善する。
【解決手段】少なくとも１つのシンチレータ（１１）と少なくとも１つのホトダイオード（１０）とを備え、シンチレータ（１１）とホトダイオード（１０）とが結合媒体（１４）を介して互いに結合され、シンチレータ（１１）はホトダイオード（１０）に対向する側に、結合媒体（１４）を受け入れるために規定の凹み（１５）を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも１つのシンチレータと少なくとも１つのホトダイオードとを備え、シンチレータとホトダイオードとが結合媒体を介して互いに結合されている検出器に関する。さらに本発明はそのような検出器を備えた画像化装置に関する。

上述の型の検出器は例えばＸ線装置、例えばコンピュータ断層撮影装置においてＸ線を検出するために用いられる。この検出器は通常、大きな検出器面を形成するために一列に前後に又は二次元に配置された複数の検出器モジュールを含んでいる。各検出器モジュールはシンチレータアレイ及びホトダイオードアレイを備えており、両アレイは互いに相対的に整列され、同時に光結合層としても役立つ接着剤によって互いに結合されている。シンチレータアレイは多数のシンチレータ素子を備え、それらのシンチレータ素子は不活性領域いわゆる隔壁によって互いに分離されている。ホトダイオードアレイも同様に多数のホトダイオードを備え、それらは不活性区域によって互いに分離されている。

Ｘ線装置の作動時に検査対象、例えば患者を透過し、それによって減衰したＸ線がシンチレータアレイのシンチレータ素子に入射すると、可視光に変換される。この可視光は接着剤の形の光結合層を通して、シンチレータアレイのシンチレータ素子に対応するホトダイオードアレイのホトダイオードに導かれ、ホトダイオードが可視光を電気信号に変換する。ホトダイオードアレイのホトダイオードから出力された電気信号は引続いて継続処理される。継続処理された測定信号から、計算装置によって検査対象の画像が再構成される。

シンチレータ素子内でＸ線を可視光に変換する際、発生した可視光が内部で拡散し散乱するという問題が生じている。そのためシンチレータ素子のホトダイオードに対応する側にあるシンチレータ素子面から光結合層への光出射が無指向で行われる。それによって、シンチレータ素子内に発生した光の一部が、シンチレータ素子に対応するホトダイオードに直接には導かれず、望ましくないことに光結合層に沿った横方向のクロストークによって別のシンチレータ素子に対応する隣接のホトダイオードに達してしまう。シンチレータ素子によって発生された光のこの成分はその後の信号評価に対して誤りの原因となる。さらにシンチレータ素子によって発生された光の一部はホトダイオード相互間に存在する不活性区域にも達し、そのためシンチレータ素子内に発生した光のこの成分は信号評価に対して無駄になる。

これらの作用を少なくとも部分的に改善するために、シンチレータアレイとホトダイオードアレイとの結合は、従来では、接着剤の形の光結合層のできるだけ最適な層厚さを達成するように光学的に調整可能な位置決め装置によって行われていた。その場合、最適な層厚さは妥協せざるを得ない。クロストークを回避するためには、結合層の層厚さをできるだけ薄くした方が良い。しかし他方では、技術的な実現可能性に関する接着剤の最小層厚さが必要である。シンチレータアレイをホトダイオードアレイに良好に結合させるために、シンチレータアレイとホトダイオードアレイとの間の空間は構造部分の平坦性公差及び接着剤の粘性にもかかわらず完全に満たされなければならない。その場合、シンチレータアレイとホトダイオードアレイとを含む検出器モジュール全体にわたって接着剤の一様な層厚さを達成することは疑わしいことが実証されている。

従って、本発明の課題は、シンチレータとホトダイオードとの結合を改善できる検出器、及びそのような検出器を備えた画像化装置を提供することである。

検出器に関する課題は、本発明によれば、少なくとも１つのシンチレータと少なくとも１つのホトダイオードとを備え、シンチレータとホトダイオードとが結合媒体を介して互いに結合され、シンチレータはホトダイオードに対向する側に、結合媒体を受け入れるために規定の凹みを有することによって解決される。シンチレータ及びホトダイオードを備え、シンチレータのほぼ平坦な面が結合媒体を介してホトダイオードのほぼ平坦な面に結合される検出器とは異なり、本発明による検出器は、ホトダイオード側を凹状に形成したシンチレータを備えている。すなわちシンチレータは、シンチレータをホトダイオードに結合するための結合媒体を受け入れる凹みを持っている。本発明による検出器では、シンチレータとホトダイオードとの間に結合媒体の平坦な層は生じない。むしろ、シンチレータは、凹みを取囲む傾斜面、又はシンチレータを取囲む不活性領域とともに、ホトダイオード又はそれを取囲む不活性区域上に位置し、他方、シンチレータの凹み内に存在する結合媒体がシンチレータをホトダイオードに結合させる。特にシンチレータに形成された規定の、すなわち任意ではない凹みによって、シンチレータ内に発生した光はほぼホトダイオードの方向に、特にホトダイオードの中心の方向に集束され又は方向転換される。それにより、クロストークにより不活性領域に行ってしまう光は僅かになり、又は本発明の実施態様により検出器がシンチレータアレイ及びホトダイオードアレイを含む場合、クロストークにより隣接のホトダイオードに漏洩してしまう光は僅かになる。さらに、凹みを規定した構成では、凹みは予め与えられる公差限界内で特定の予め与えられる大きさを守るものと理解される。

本発明の他の実施態様によれば、凹みは内側に向けられた断面三角形の溝である。凹みのこの構成によって特に、シンチレータ内に発生した光を、シンチレータに対応するホトダイオードの中心の方向に集束させることが強化される。

本発明の実施態様により、凹みは内側に向けられたピラミッド型又は円錐形状に形成されるか、凹みは内側に向けられた丸天井型であっても、同一の作用を達成することができる。この全ての事例において、シンチレータ内に発生した光の集束を達成することができ、同時にシンチレータとホトダイオードとの間の結合を、結合媒体のための僅かな厚さの間隙を介して達成することができる。

本発明の一実施態様によれば、結合媒体は、シンチレータの凹みを満たしかつシンチレータに対応するホトダイオードとの結合を作る接着剤である。

特に検出器は、検出器がＸ線検出器として構成されているＸ線装置である画像化装置に設けられる。特に本発明による検出器はコンピュータ断層撮影装置に適している。

添付図面には本発明の実施例が示されている。
図１はコンピュータ断層撮影装置の形の画像化装置を部分的にブロック図として示した説明図、
図２は図１のコンピュータ断層撮影装置の検出器モジュールを示す平面図、
図３は図２に示されている検出器モジュールを矢印ＩＩＩ−ＩＩＩの方向から見た断面図、
図４は従来技術による検出器モジュールを図３と比較するための断面図、
図５ないし図１０は種々の凹みを示す図である。

図１には、コンピュータ断層撮影装置１の形の画像化装置が部分的にブロック図として示されている。コンピュータ断層撮影装置１はＸ線源２を備えている。Ｘ線源２の焦点ＦからＸ線ビーム３が放射される。Ｘ線ビーム３は、図１には示されていないが、公知の絞り装置によってファン状又はピラミッド状に形成される。Ｘ線ビーム３は検査すべき検査対象４を透過し、Ｘ線検出器５に入射する。Ｘ線源２及びＸ線検出器５は、図１には示されていないが、コンピュータ断層撮影装置１の回転枠体に互いに対向するように取付けられている。回転枠体はコンピュータ断層撮影装置１のシステム軸線Ｚを中心としてφ方向に回転可能である。コンピュータ断層撮影装置１の作動時には回転枠体に取付けられたＸ線源２及びＸ線検出器５が検査対象４の周りを回転し、種々の投影方向から検査対象４のＸ線画像が得られる。各投影ごとに検査対象４を透過し、検査対象４を透過することによって減衰したＸ線がＸ線検出器５に入射する。Ｘ線検出器５は入射したＸ線の強度に応じた電気信号を発生する。Ｘ線検出器５によって得られた信号から引続いて画像コンピュータ６が公知のように検査対象４の１つ又は複数の二次元または三次元の画像を計算し、ディスプレイ７上に表示させる。

本実施例の場合、Ｘ線検出器５は多数の検出器モジュール８を備えており、それらの検出器モジュール８がφ方向及びＺ方向に並置されてＸ線検出器５を形成している。検出器モジュール８は図２に平面図で示されている。検出器モジュール８は、図２からわかるように、行および列に配置された多数の検出器素子９を備えている。すなわち検出器モジュール８は検出器素子９のアレイを含み、検出器素子９のアレイはとりわけシンチレータアレイ及びホトダイオードアレイによって形成されている。シンチレータアレイ及びホトダイオードアレイは互いに相対的に整列され、結合媒体を介して互いに結合されている。このことは特に、図２の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩの方向から見た断面図を示す図３からわかる。

図３からわかるように、各検出器素子９はホトダイオード１０の上に配置されたシンチレータ素子１１を備えている。シンチレータ素子１１は不活性領域いわゆる隔壁１２によって互いに分離されている。ホトダイオードアレイのホトダイオード１０の相互間にも同様の不活性区域１３が存在している。シンチレータアレイとホトダイオードアレイとは既に述べたように結合媒体を介して互いに結合されている。この結合媒体は、通常、接着剤、例えばＥＰＯＴＥＣ３０１である。接着剤１４を受け入れるために、シンチレータアレイの各シンチレータ素子１１は本発明に従い凹み１５を備えている。本実施例では、各シンチレータ素子１１は内側に向けられた断面三角形状の溝形の凹み１５を備えている。凹み１５は各シンチレータ素子１１に沿って、しかも本実施例では各シンチレータ素子の列に沿って延びている。この凹みは各シンチレータ素子に対して内側に向けられたピミッド状に形成したり（図５及び６参照）、円錐形状に形成したり（図７及び８参照）、内側に向けられ丸みを付けた丸天井形に形成したり（図９及び１０参照）することができる。この凹みの形状は各検出器素子９ごとに、図３と同じ断面で示され、又、各検出器素子９のシンチレータ素子１１の下面図として図６，８，１０に示されている。適用例に従って、異なる形状の凹みを互いに組み合わせることも可能である。

断面図からわかる各シンチレータ素子１１の凹形状によって、シンチレータアレイをホトダイオードアレイに接着すると、シンチレータアレイの不活性領域１２とホトダイオードアレイの不活性区域１３との間に直接接触を作ることができるという条件が作られる。しかし、接着は凹形状の領域、すなわち接着剤１４が存在するシンチレータ素子１１の凹み１５の領域内で行われる。

以上によって、比較のために図４に示した従来技術に対して幾つかの利点が生じる。図４には、従来技術による検出器素子のアレイの断面が図３と同じに示されている。ここでは簡単化のために、同一部分ないしは類似部分は同一符号で示されている。従来技術によれば、シンチレータアレイ及びホトダイオードアレイは連続する接着剤層１６によって互いに結合されるのに対して、本発明による検出器の場合、それは、すでに述べたようにほぼシンチレータ素子１１の凹み１５の領域のみで行われる。このようにしてシンチレータアレイの不活性領域とホトダイオードアレイの不活性区域との直接接触によって、接着剤を満たした間隙が規定されるが、それは従来技術とは全く異なっている。さらにホトダイオードアレイおよびシンチレータアレイの平坦性公差を調整することができる。接着間隙の厚さが僅かであることを我慢すると、隣接する検出器素子９間の接着剤を介する光学的クロストークが明らかに低減されるという大きな利点が生じる。シンチレータ素子１１の光出射面の凹形状によって、Ｘ線が入射することによってシンチレータ素子から発生された可視光はほぼシンチレータ素子１１に対応するホトダイオード１０の方向に集束させられる。可視光はホトダイオード１０の中心の方向に集束されると好ましい。このようにして、一方ではホトダイオード１０の不活性区域１３内では僅かな光しか失われず、他方では隣接するホトダイオード１０に達する望ましくない光は僅かとなる。

以上においては本発明をＸ線検出器の例について説明した。しかし本発明はシンチレータとシンチレータの後側に配置されたホトダイオードとを備える型の他の検出器にも適用可能である。

本発明による検出器はコンピュータ断層撮影装置のほかに他のＸ線装置、例えばＣアームＸ線装置にも適している。

コンピュータ断層撮影装置の形の画像化装置を示す説明図 図１のコンピュータ断層撮影装置の検出器モジュールを示す平面図 図２の検出器モジュールを矢印ＩＩＩ−ＩＩＩの方向から見た断面図 従来技術による検出器モジュールを図３のそれと比較するための断面図 凹みの第１例を示す側面断面図 図５の凹みの下面図 凹みの第２例を示す側面断面図 図７の凹みの下面図 凹みの第３例を示す側面断面図 図９の凹みの下面図

符号の説明

１ コンピュータ断層撮影装置
２ Ｘ線源
３ Ｘ線ビーム
４ 検査対象
５ Ｘ線検出器
６ 画像コンピュータ
７ ディスプレイ
８ 検出器モジュール
９ 検出器素子
１０ ホトダイオード
１１ シンチレータ素子
１２ 不活性領域（隔壁）
１３ 不活性区域
１４ 接着剤
１５ 凹み
１６ 連続する接着剤層

Claims (9)

1. 少なくとも１つのシンチレータ（１１）と少なくとも１つのホトダイオード（１０）とを備え、シンチレータ（１１）とホトダイオード（１０）とが結合媒体（１４）を介して互いに結合され、シンチレータ（１１）はホトダイオード（１０）に対向する側に、結合媒体（１４）を受け入れるために規定の凹み（１５）を有していることを特徴とする検出器。
2. シンチレータアレイ及びホトダイオードアレイを含んでいることを特徴とする請求項１記載の検出器。
3. 凹み（１５）は内側に向けられた断面三角形の溝であることを特徴とする請求項１又は２記載の検出器。
4. 凹み（１５）は内側に向けられたピラミッド型又は円錐形状であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の検出器。
5. 凹み（１５）は内側に向けられた丸天井型であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の検出器。
6. 結合媒体は接着剤（１４）であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の検出器。
7. 請求項１乃至６の１つに記載の検出器（５）を備えていることを特徴とする画像化装置。
8. Ｘ線装置（１）として構成され、検出器がＸ線検出器（５）であることを特徴とする請求項７記載の画像化装置。
9. コンピュータ断層撮影装置（１）として構成されていることを特徴とする請求項８記載の画像化装置。

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