JP2006513411A - コンピュータ断層撮影のためのシールドエレクトロニクスを有する放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

放射線検出器モジュールは、コンピュータ断層撮影用装置（１０）の透過放射線を受けるように備えられているシンチレータ（６２、６２´、１６２、１６２´）を有する。シンチレータは透過放射線に応じて光放射を生成する。検出器アレイ（６６、６６´、１６６、１６６´）は光放射を電気信号に変換するように備えられている。エレクトロニクス（７２、７２´、１７２、１７２´）は、透過放射線の経路においてシンチレータと対向する検出器アレイの側に配置されている。放射線シールド（８６、８６´、１００、１００´、１００″、１８６、２１０、２１０´、２８６、２８６´）は、シンチレータを透過する透過放射線を吸収するようにエレクトロニクスと連取つきアレイとの間に備えられている。放射線シールドは、検出器アレイとエレクトロニクスとの間を連通する開口（９０、９０´）を有する。電気的フィードスルー（８８、８８´、１０２、１０２´、１０２″、１８８、２１２、２１２´、２８８、２８８´）は放射線シールド開口を貫通し、検出器アレイとエレクトロニクスを電気的に接続している。

Description

本発明は、放射線検出技術に関する。本発明は、特に、バックコンタクトフォトダイオードを用いるコンピュータ断層撮影のためのＸ線検出装置に関し、特に、そのＸ線検出装置に関して説明する。しかしながら、以下の内容は、より一般に、種々のアプリケーションのための放射線検出装置に関連する。

コンピュータ断層撮影用スキャナにおいては、Ｘ線源は回転ガントリに取り付けられている。検出器アレイは、Ｘ線源に対向する回転ガントリ又は回転ガントリの周りの定置ガントリに取り付けられている。Ｘ線源により生成されるＸ線の状態のイメージング放射線は、検査領域における被検査対象を透過し、検出器アレイにより検出される。現在のコンピュータ断層撮影用スキャナにおいては、検出器アレイは、典型的には、軸方向又はＺ方向に沿って４乃至６４個の間の検出器の列を有し、信号処理エレクトロニクスはＸ線の幅を超えて検出器アレイの一方側又は両側に配置されている。

検出器の列の総数が増加するにつれて、検出器アレイの検出器素子と、遠くに離れて備えられている処理エレクトロニクスを相互接続することが益々困難になってきている。それ故、当該技術分野において、処理エレクトロニクスをより接近させて、検出器と統合するような検出器の配置に対する要望が存在している。適切な配置においては、処理エレクトロニクスは検出器アレイの背後に位置付けられる。しかしながら、この配置においては、処理エレクトロニクスはイメージング放射線に晒される。放射線検出器のシンチレータは、典型的には、入射Ｘ線の約９９％を吸収する。しかしながら、放射線の残りの約１％は、長期に亘ると、エレクトロニクスを劣化させるには十分である。更に、シンチレータは、Ｘ線が高強度で透過することができる結晶素子においてギャップを有する。

放射線損傷の問題に取り組むために、放射線に対して強力な処理エレクトロニクスを使用することが提案されてきた。しかしながら、放射線に対して強力な処理エレクトロニクスは、一般に、ディジタル的であり、バイナリ信号レベル間においてのみ区別される。コンピュータ断層撮影用検出器のデータを処理するために典型的に用いられるアナログＡＳＩＣは、ディジタルエレクトロニクスより放射線損傷に対してより敏感である。放射線は、不正確な測定及び／又は機能故障をもたらすトランジスタにおけるリーク電流のみならず、トランジスタのゲートにおいて放射線によりもたらされる帯電のために、アナログ回路に除々に信号ドリフトをもたらすこととなる。勿論、放射線は又、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の大きな損傷をもたらすこととなる。放射線に対して強化されたＡＳＩＣは又、幾つかの不所望の特性を有する。それらのＡＳＩＣは、典型的には、類似する従来のＡＳＩＣに比べて実質的に大きく、より高価であり、そして、それらは、従来のＡＳＩＣに比べてチャネル当たりより大きい電力を必要とする。このことは、多くの数の検出器を有するＣＴスキャナにおいて重大である。

他の方法においては、例えば、鉛又はタングステン層等の放射線シールド用材料でＡＳＩＣをコーティングすることにより放射線被曝を遮断するようになっている。しかしながら、高密度の電気導体、密に詰まった配線の間の潜在的容量及び複雑な接続をもたらす、シールドされていない端部に接続するように電気導電シールドの周りにＡＳＩＣ配線が巻きつけられるため、これはデザインを複雑にする。更に他の方法は、検出器アレイに対して垂直にエレクトロニクスを方向付けるようにしている。又、そのような配置は検出器のデザインを複雑にし、ＡＳＩＣは、それ自体で十分にシールドしていない。

本発明は、上記のような制限等を克服する、改善された装置及び方法について検討するものである。

本発明の一特徴に従って、放射線検出器モジュールについて開示する。シンチレータは、透過放射線を受けるように配置されている。シンチレータは、透過放射線に応じて第２放射線を生成する。検出器アレイは、シンチレータにより生成された第２放射線を検出するように配置されている。エレクトロニクスは、シンチレータを通過した透過放射線を受けるために、経路中にシンチレータと対向している検出器アレイの側に配置されている。放射線シールドは、検出器アレイとエレクトロニクスとの間に配置されている。放射線シールドは、透過放射線に関して、実質的に吸収する。放射線シールドは、検出器アレイとエレクトロニクスとを連通する開口を有する。電気的フィードスルーは放射線シールド開口を貫通し、検出器アレイとエレクトロニクスとを電気的に接続している。

他の実施形態に従って、定置ガントリと、回転軸についての回転のために位置ガントリに回転可能であるように接続された回転ガントリとを有する、コンピュータ断層撮影用スキャナについて開示している。Ｘ線源は、回転軸を通る回転のコーンビームを投影するために回転ガントリに取り付けられている。前段落に記載しているような検出器モジュールのタイル状アレイが、Ｘ線源から回転軸を横断して配置されている。再構成処理器は、エレクトロニクスの出力を画像表示に処理するために備えられている。

他の特徴に従って、第１方向に移動する透過放射線を検出するための方法を提供する。第１方向への前面トランスバースを有する平面領域において、殆どの透過放射線は第２放射線に変換される。第２放射線と透過放射線の残りは、平面領域の第２面を通過する。第２放射線は電気信号に変換される。電気信号は、放射線シールドの背後に配置されたエレクトロニクスに対して平面領域の第２面の背後に配置された放射線シールドにおけるフィードスルーにより電気的に連通される一方、透過放射線の残りは放射線シールドにより吸収される。

１つの有利点は、イメージング放射線の経路において、検出器のエレクトロニクスの配置の容易化にある。

他の有利点は、コンピュータ断層イメージングアプリケーションに対して大きい二次元放射線検出器を生成するようにタイル状にすることができる、内蔵放射線検出器モジュールにある。

更なる有利点は、放射線シールドの領域を横断するフィードスルーの分布により高検出器アレイ配線密度の実質的な削減を伴う放射線シールディングを提供することにある。

多くの付加的有利点及び恩恵は、以下の好意的な実施形態の詳細な説明を読むことにより、当業者は理解できるであろう。添付図面は好適な実施形態を単に例示することを目的とするものであり、本発明を制限するように意図されたものではない。

図１を参照するに、コンピュータ断層イメージング用装置又はＣＴスキャナ１０は定位ガントリ１２を有する。Ｘ線源１４及びＸ線源コリメータシャッタ１６は、対象物支持台２０に載せられた患者のような対象物を受け入れる検査領域１８に方向付けられた、扇形状、コーン形状、楔形形状又は他の形状のＸ線ビームを形成するように協働する。対象物支持台２０はＺ方向に線形に移動可能である一方、回転ガントリ２２におけるＸ線源１４はＺ軸の周りを回転する。

Ｘ線源１４は、対象物により一部吸収され、対象物を透過するイメージング放射線を生成する。螺旋状イメージングにおいては、回転ガントリ２２は、検査領域１８に関してコリメータ１６及びＸ線源１４の一般的な螺旋状軌跡を生成するために対象物支持台２０の線形前進と同時に回転する。単一又は複数スライスイメージングにおいては、対象物支持台２０が、軸画像のためのイメージングデータが取得されるＸ線源１４の一般的円形軌跡を生成するように定位のままであるとき、回転ガントリ２２は回転する。続いて、対象物支持台は、Ｚ方向に所定距離だけ任意にステップを進め、Ｚ方向に沿って離散ステップをとってボリュメトリックデータの取得が繰り返される。

二次元放射線検出器３０は、対象物を透過した後に、イメージング放射線を検出するために、Ｘ線源１４から対向する側に渡されるように回転ガントリ２２において配置されている。零時としてのＣＴスキャナ１２においては、放射線検出器３０は、Ｚ方向に沿って複数の列であって、例えば、４列と６４列の間の列を設けており、各々の列において数百の検出器を有する。しかしながら、より大きい検出器領域を検討することが可能である。

放射線検出器３０は、各々が検出器信号を処理し且つ検出器を駆動するためのエレクトロニクスと検出器との二次元サブアレイを有する内蔵ユニットである、タイル状放射線検出器モジュールから構成される。放射線検出器３０はＸ線源１４に対向する回転ガントリ２２に備えられ、回転ガントリが回転するときに放射線検出器３０が検査領域１４を横断するＸ線を受けるように回転する。

図１に示す構成に代えて、Ｘ線源の回転の回転中に放射線検出器の連続的にシフトする部分にＸ線が衝突するように、回転ガントリを取り囲む定位ガントリ１２に放射線検出器を備えることを又、検討することができる。

図１を続けて参照するに、ガントリ２２及び対象物支持台２０は、対象物に対してＸ線源１４の他の軌跡又は螺旋状軌跡に沿って対象物の選択的投射ビューを得るように協働する。放射線検出器３０により収集された投射データは、記憶するようにディジタルデータメモリ４０に通信される。

再構成処理器４２は、映像メモリ４４に記憶されている選択部分の又は対象物の三次元映像表示を生成するために、フィルタリングされた逆投射、ｎ−ＰＩ再構成方法又は他の再構成方法を用いて、取得された投射データを再構成する。画像表示はレンダリングされるか又は、放射線技師又は他のオペレータによる検査に対して、コンピュータのディスプレイ４８に表示されるように、又はプリンティング装置によりプリントされる等のような、人間が見ることが可能な映像を生成するように、映像処理器４６により操作せれる。

好適には、コンピュータ４８は、放射線技師が、ＣＴイメージングセッションを開始する、修正する、実行する及び制御することを可能にするＣＴスキャナ１２と放射線技師又は他のオペレータとを接続するようにプログラムされている。コンピュータ４８は、画像再構成送信、患者情報呼び出し等の操作が実行される病院又は医療用情報ネットワークのような通信ネットワークを任意に接続される。

図１を継続して参照し、更に図２及び３を参照するに、放射線検出器３０は、図２及び３に示す放射線検出器モジュール６０のような複数の放射線検出器モジュールを有する。放射線検出器モジュール６０は、シンチレータ結晶６４のアレイを有するシンチレータ６２を有する。シンチレータ６２はＸ線又は他の放射線を第２放射線に変換する。その第２放射線は、典型的には、可視、近赤外又は近紫外スペクトル領域の光である。

光検出器アレイ６６は、シンチレータ６２により生成された第２放射線を受け且つ検出するために備えられている。光検出器アレイ６６の種々の検出器により生成された検出器信号強度に基づいて、シンチレーションイベントは、検出器アレイ６６の横の位置及び粒子エネルギー（即ち、Ｘ線光子についての光子エネルギー）それぞれに対して識別される。光検出器アレイ６６の検出器は、好適には、検出器アレイ６６において配置されるとき、シンチレーションイベントにより生成される第２放射線に対して敏感である前面側６８を有し、又、電気的コンタクトが配置されている背面側７０を有するバックコンタクトフォトダイオードである。バックコンタクトフォトダイオードは、有利であることに、空間的に密な検出器アレイを形成するように詰め込まれることができる。例えば、背面コンタクトへの導電性スルーホールを有する前面フォトダイオード及びＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）等の、光エネルギーを電気信号に変換する他の検出器を又、検討することができる。更に、シンチレータ／光検出器構成は、シールド基板にバンプ接合され、検出器エレクトロニクスの背後に繋がれたＣＺＴ検出器のような直接変換検出器と置き換えられる。例示としての２つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）７２のようなエレクトロニクスは、検出器アレイ６６を操作するための電気的駆動出力を生成し、検出器アレイ６６により生成された検出器信号を受ける。ＡＳＩＣ７２は、ディジタルデータへのフォトダイオード電流の変換をもたらす選択的検出器信号処理を実行する。ＡＳＩＣ７２は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ピン７４により送られる放射線検出器モジュール６０の出力信号を生成する。任意に、入力信号は又、例えば、検出器アレイバイアスレベルを選択するために、Ｉ／Ｏピン７４を介してＡＳＩＣ７２に伝達される。

ＡＳＩＣ７２は、プリント回路基板又はセラミック基板８０の背面側７８に備えられている。好適には、プリント回路基板又はセラミック基板８０は、プリント回路基板又はセラミック基板８０の前面側８２における電気的コンタクトと背面側７８におけるＡＳＩＣ７２と接触する電気的経路を有する。

図１乃至３を継続して参照し、更に図４及び５を参照するに、放射線シールド８６は検出器アレイ６６とエレクトロニクス７２との間であって、特に、図２乃至５においては、検出器アレイ６６とプリント回路基板又はセラミック基板８０の前面側８２との間に配置される。放射線シールド８６は、高Ｚ材料、即ち、高原子番号（Ｚ）を有する重い原子の相当量の濃度を有する。原子番号Ｚは、原子における総光子数に一致している。

放射線シールド８６の高Ｚ材料は、その材料がイメージング放射線に対して高い吸収性を有し、放射線シールド８６が衝突するＸ線又は他のイメージング放射線を実質的に吸収する点で、密度が高い。イメージング放射線は、入射イメージング放射線の約１％がシンチレータ６２のシンチレータ結晶６４を透過するため、放射線シールド８６に到達する。更に、イメージング放射線は、実質的に高い強度においてシンチレータ結晶６４間のギャップを通過することができる。このように通過する放射線は、放射線シールド８６の開口９０（図４に最もよく示している）において配列されている高Ｚフィードスルー８８又は放射線シールド８６により吸収される。

図２乃至５の実施形態においては、高Ｚフィードスルー８８は、放射線シールド８６の開口９０の配列と適合した配列状態にあるフィードスルー８８を含む電気絶縁性利１０度マウント９２に添加された電気導体である。放射線シールド８６は、図２、３及び５に示すように、リジッドマウント９２の上部及びフィードスルー８８の上方に配置された挿入部を構成する。

放射線シールド８６は、電気導電性又は電気絶縁性を有する。しかしながら、放射線シールド８６が電気導電性を有する場合、電気導体８８は放射線シールド８６と接触する必要はない。好適には、そのような場合、絶縁性材料は、放射線シールド８６から導体８８を絶縁するために、少なくとも１つの導体８８及び開口９０に適用される。

更に、放射線シールド８６の開口９０のエッジとフィードスルー８８との間のギャップを貫通することによりイメージング放射線をブロックするように、各々のフィードスルー８８は、好適には、対応する開口９０と左右に重なり合う、広い部分９４（図５において符号付けされている）を有する。広い開口９４は、ギャップを通過する放射線を吸収する。

放射線シールド８６及びフィードスルーは、好適には、例えば、タングステン、導電性タングステン合金、鉛、導電性鉛合金、タングステン、金、白金等の導電性高Ｚ材料から成る。放射線シールド８６は又、例えば、絶縁性酸化鉛、三酸化ビスマス等の絶縁性高Ｚ材料から成ることができる。放射線シールド８６は又、例えば、酸化鉛、三酸化ビスマス又は他の高Ｚ元素の酸化物又は塩等の高Ｚ材料のマトリクスを支持する、例えば、有機バインダ、高分子材料、不飽和高分子樹脂等の絶縁性材料を有する複合材料から成ることができる。タングステンの融点より低い融点を有する鉛及び錫の共晶合金のような非絶縁性バインダを又、用いることができる。高Ｚマトリクスは、好適には、バインダ中に実質的に均一に分布している微粉末の形で存在する。タングステン又はタングステン化合物の粉末を使用する粉末冶金技術を製造に対して用いることができる。

放射線シールド８６を比較的厚く製造することができ、例えば、１乃至３ｃｍの厚さのシールドが適切である。特定の実施形態のための厚さは、放射線検出器３０の物理的構造により課せられるいずれの厚さの制約と共に、シールド及びフィードスルー材料のＸ線吸収特性に基づいて選択される。図６及び７は、図２乃至５の放射線検出器モジュール６０に一般に類似する放射線検出器モジュール６０´を示している。図６及び７においては、放射線検出器モジュール６０の同様の構成要素に一般に対応する放射線検出器モジュール６０´の構成要素は対応する参照番号でラベリングされている。放射線検出器モジュール６０´は、シンチレータ結晶６４´を有するシンチレータ６２´と、検出器アレイ６６´と、開口９０´を有するシールド８６´と、ＡＳＩＣ７２´と、放射線検出器モジュール６０の対応するようにラベリングされた要素に一般に類似しているＩ／Ｏピン７４´とを有する。

しかしながら、放射線検出器モジュール６０´においては、放射線検出器モジュール６０の電気絶縁性リジッドマウント９２は省略している。フィードスルー８８´は、それに代えて、プリント回路基板又はセラミック基板８０´に直接固定されている。フィードスルー８８´とプリント回路基板又はセラミック基板８０´とは、放射線検出器モジュール６０の対応する構成要素８８、８０に実質的に同様な他の方式である。各々のフィードスルー８８´は、フィードスルー８８´と対応する開口９０´との間のギャップを映像放射線が通過することをブロックするように、対応する放射線シールド開口９０´の狭い部分と空間的に重なり合う広い部分９４´を有する。

図８を参照するに、協働する高Ｚフィードスルーを有する放射線シールドを構成するための他の方法について示している。放射線シールド１００（図８の断面図に示す部分）は、フィードスルー１０２が圧入された開口を有する。放射線シールド１００との電気的接触を回避するために、フィードスルー１０２は、絶縁性コーティング１０６でコーティングされた導電性中央胴体１０４を有する。適切な絶縁性コーティング１０６はテフロン（登録商標）コーティングである。

検出器アレイとの電気的接触を容易にするために、検出器アレイに近接するフィードスルー１０２の端部に、金又は他の高導電性材料より成るコンタクト層１１０（圧さを誇張して示しているが）が好適に電気メッキ、真空蒸着又は他の堆積方法により堆積されている。同様に、コンタクト層１１２が、エレクトロニクスが配置されたプリント回路基板又はセラミック基板の電気的接触パッドとのコンタクトを容易にするためにフィードスルー１０２の他の端部に、好適に配置されている。

図９を参照するに、他の圧入の実施形態において、放射線シールド１００´（図９の断面図に示す部分）は、フィードスルー１０２´が圧入された開口を有する。放射線シールド１００´との電気的接触を回避するために、フィードスルーではなく、開口が絶縁性コーティング１０６´でコーティングされている。好適には、コンタクト層１１０´、１１２´が、検出器アレイ要素及びプリント回路基板又はセラミック基板のコンタクトパッドとの電気的導通を容易にするために、フィードスルー１０２´の端部に備えられている。

図１０を参照するに、他の圧入の実施形態においては、放射線シールド１００″（図１０の断面図に示す部分）は、フィードスルー１０２″が圧入された開口を有する。放射線シールド１００″との電気的接触を回避するために、放射線ブロッキング絶縁性挿入部１０６″が開口内に備えられている。挿入部１０６″は、適切には、例えば、絶縁性酸化鉛、三酸化ビスマス等の絶縁性高Ｚ材料から成る。挿入部１０６″は又、例えば、有機バインダ、高分子マトリクス又は不飽和高分子樹脂等の絶縁性バインダ、及び、例えば、酸化鉛、三酸化ビスマス又は他の高Ｚ元素の酸化物又は塩等の高Ｚ材料のマトリクスを有する複合材料から成ることができる。好適には、コンタクト層１１０″、１１２″が、電気的導通を容易にするためにフィードスルー１０２″の端部に備えられている。

図１１および２を参照するに、フィードスルーは放射線シールドに組み込まれている、放射線検出器モジュール１６０について示している。放射線検出器モジュール６０と同様に、シンチレータ結晶１６４を有するシンチレータ１６２は映像放射線を第２放射線に変換する。典型的には、シンチレータ１６２はＸ線を可視光、近赤外光又は近紫外光に変換する。検出器アレイ１６６は、好適には、バックコンタクトフォトダイオードであって、１つ又はそれ以上のＡＳＩＣチップとして適切に具現化されるエレクトロニクス１７２に検出器信号を伝達し、第２放射線を検出する。Ｉ／Ｏピン１７４は、エレクトロニクス１７２による適切な処理の後に、検出器信号を送る。Ｉ／Ｏピン１７４は又、放射線検出器モジュール１６０に制御信号を任意に送る。

しかしながら、放射線検出器モジュール１６０は、放射線シールド１８６に組み込まれたフィードスルー１８８を有する放射線シールド１８６を有する。フィードスルー１８８は、適切には、タングステンワイヤのような高Ｚ金属の金属導体である。フィードスルーは、フィードスルー１８８を囲むように、放射線シールド材料の射出成形又は一対成形により適切に組み込まれる。

放射線シールド１８６が電気導電性を有する場合、フィードスルー１８８はテフロン（登録商標）又は他の絶縁性コーティングにより好適に絶縁される。更に、そのような場合、広いフィードスルー部分１９４は、フィードスルーの絶縁体に映像放射線が入ることをブロックするように含まれている。

図１３を参照するに、絶縁性放射線シールドの場合、広いフィードスルー部分は適切に省略されていて、組み込まれたフィードスルーを有する絶縁性放射線シールドは、フィードスルーを構成するタングステンワイヤ２０２に放射線シールドを構成する材料２００の同時押出し成形により適切に形成されている。

図１３を継続して参照し、更に図１４を参照するに、押し出しは、矩形押し出しを形成するように矩形押し出しダイによりなされ、押し出し方向Ｄに対して垂直方向にあるスライス２０４各々は、組み込まれたタングステンのフィードスルー２１２を有する矩形放射線シールド２１０（図１４参照）を構成する。放射線シールド２１０及びフィードスルー２１２各々は、映像放射線ブロッキング高Ｚ材料から成る。例えば、フィードスルー２１２は、適切には、タングステンワイヤである一方、放射線シールド２１０は、適切には、押し出し成型による有機、高分子又は不飽和高分子バインダ中に懸濁された高Ｚ材料の粒子を有する複合材料である。更に、組み込まれたフィードスルー２１２は、それらの間にギャップを有しない放射線シールド２１０に組み込まれていて、それ故、映像放射線２１４は広いフィードスルー部分なしで十分にブロックされる。

図１３を継続して参照し、更に図１５を参照するに、代替としての押し出し成形により組み込まれるフィードスルーの方法においては、絶縁性材料２００は、この実施形態においては、任意に高Ｚ材料から成っていないワイヤ２０２に対して押し出し成形されている。即ち、図１５の実施形態に対しては、ワイヤ２０２は、高電気導電性、検出器アレイ及びエレクトロニクスコンタクトそれぞれに対する良好な接触抵抗、並びに押し出し成形による絶縁性材料２００それぞれに対する化学的、熱的等の適合性に対して選択される、通常の低Ｚの銅ワイヤ又は他のワイヤであることができる。更に、垂直方向のスライス２０４を有するのではなく、図１５のシールド２１０´である傾斜したスライス２１８を有することが可能である。

傾斜したスライス２１８の傾斜のために、放射線シールド２１０´は傾斜したフィードスルー２１２´を有する。フィードスルー２１２´は、イメージング放射線２１４について実質的に非吸収性である低Ｚ材料から成る。しかしながら、コンピュータ断層撮影用スキャナは、放射線検出器モジュールの規模で高度に平行化されたイメージング放射線２１４を生成する。それ故、イメージング放射性２１４は、フィードスルー２１２´を透過する経路を有していない。フィードスルー２１２´を透過するのではなく、イメージング放射線は、傾斜した壁において高Ｚ放射線シールド２１０´により吸収される。

図１６を参照するに、イメージング放射線の透過する経路を妨げる、低Ｚフィードスルー及び放射線シールドの幾何学的構成を用いる他の放射線検出器モジュール２６０について、示している。放射線検出器モジュール６０と同様に、シンチレータ結晶２６４を有するシンチレータ２６２はイメージング放射線を第２放射線に変換する。検出器アレイ２６６は第２放射線を検出し、エレクトロニクス２７２は検出器信号を受ける。Ｉ／Ｏピン２７４は、エレクトロニクス２７２による適切な処理の後に、信号を検出器に送る。Ｉ／Ｏピン２７４は又、任意に、放射線検出器モジュール２６０に制御信号を送る。更に、実施形態６０と同様に、エレクトロニクス２７２及びＩ／Ｏピン２７４は、プリント回路基板又はセラミック基板２８０に配置される。

しかしながら、放射線検出器モジュール２６０は、２つの放射線シールド部分２８６、２８６´を有する放射線シールドを有し、それら放射線シールド部分はそれぞれ、フィードスルー２８８、２８８´を有する。フィードスルー２８８、２８８´は、適切には、映像放射線の実質的なブロッキングを提供しない、銅ワイヤ又は他の低Ｚ金属導体である。放射線シールド部分２８６、２８６´は電気導電性又は非電気導電性を有する。電気導電性を有する場合、フィードスルー２８８、２８８´は、好適には絶縁されている。

イメージング放射線ブロッキングフィードスルーを用いるのではなく、放射線検出器モジュール２６０は、イメージング放射線源（例えば、図１のＸ線管１４）とエレクトロニクス２７２との間のフィードスルー２８６、２８６´による透過性を有しないように、放射線シールド部分２８６、２８６´における横方向のオフセットを有するフィードスルー２８８、２８８´を備えている。電気導電性を維持するために、半田バンプ２９４がフィードスルー２８６、２８６´間に電気的導通を与える。

放射線シールド２８６、２８６´は、図１３の押し出しの垂直方向のスライス２０４から形成されることができる。フィードスルー２８８、２８８´は低Ｚ材料とすることができるため、押し出しのワイヤ２０２は、適切には、低Ｚのワイヤである。放射線シールド２８６、２８６´は又、一体成形又は射出成形により形成されることができる。

図１６においては、放射線シールド部分２８６、２８６´は、プリント回路基板又はセラミック基板２８０とは別個の要素として示している。しかしながら、オフセット放射線シールド部分２８６´としてプリント回路基板又はセラミック基板２８０を用いることを又、検討することができる。即ち、構成要素２８０、２８６´は、エレクトロニクス相互接続、放射線シールディング及び横方向のオフセットフィードスルー部分（それぞれのフィードスルー部分２８８に対して）を備えた単一の一体的構成要素により置き換えることができる。

上記の放射線シールド８６、８６´、１００、１００´、１００″、１８６、２１０、２１０´、２８６、２８６´又はそれらと同等なものの１つを構成することにおいて、幾つかの因子を考慮する必要がある。放射線検出器３０が高温になるときの機械的応力を回避するために、材料の熱膨張係数を適合させる必要がある。有利なことに、幾つかのタングステン合金は、シリコンの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、それ故、タングステン合金の放射線シールドは、シリコンベースのバックコンタクトフォトダイオードアレイと、実質的に、熱的に適合する。

電気的接触を効果的に実行するためには、導電性エポキシバンプボンディングは、検出器アレイと放射線シールドのフィードスルーとの電気的接続のため、及びフィードスルーとプリント回路基板又はセラミック基板のコンタクトパッドとの電気的接続のための好適な方法である。代替として、半田バンプボンディングを用いることができる。バンプボンディングを簡単化し、製造される放射線検出器モジュールの信頼性を向上させるために、放射線シールドの各々の側のフィードスルー端部は、約０．０１ｃｍに又はそれより小さい範囲内の平面に存在する必要がある。フィードスルー端部は、機械的切削又は研磨又は適切なフィクスチャを用いて平坦化されることができ、放射線シールド及びフィードスルーの構造化の間に処理される。

上記の放射線検出器モジュールは、好適には、放射線検出器３０の完全な検出器アレイを規定するようにタイル状になっている。ここでは、１６Ｘ３２乃至１６Ｘ５１２個の検出器アレイに対応する、２．５Ｘ２．５ｃｍ２乃至２．５Ｘ１２ｃｍ２の放射線検出器モジュールが好ましい。しかしながら、より多数の放射線検出器モジュールが構成化され、最適なモジュール領域は選択された放射線シールド、材料制限等の因子に依存する。各々の放射線検出器モジュールは、信号処理エレクトロニクスがイメージング放射線からシールドされるように、完全に内臓化されている。

ボンディング材料に懸濁された高Ｚマトリクスを有する複合材料により構成された放射線シールドに対して、放射線ブロッキングの所望のレベルを達成するために懸濁における高Ｚマトリクス粒子の濃度と放射線シールドの厚さとの間の適当なトレードオフを行うことができる。更に、バインダが絶縁性材料である一方、マトリクスがタングステン又は他の導電性粒子である場合、放射線シールドの電気導電性を、懸濁された高Ｚマトリクス粒子濃度に基づいて制御することができる。

圧入されたフィードスルー１０２、１０２´、１０２″（図８ないし１０参照）を用いる放射線シールド１００、１００´、１００″に対して、フィードスルーは、実質的にいずれのテーパーをつけられた形状を有することができる。例えば、コーン形状の錘台に対応する形状を有するフィードスルーが適切である。

以上、本発明について、好適な実施形態に関して説明した。明らかに、上記の詳細説明を読み、理解することにより、当業者は修正又は変更することができるであろう。同時提出の特許請求の範囲及びそれらと同等の範囲内にあるとして、そのような修正及び変更全てを包含すると解釈されることが意図されている。

本発明の実施形態に従って、放射線検出器を用いている例示としてのコンピュータ断層イメージング用装置を示す図である。 放射線シールドと、リジッド絶縁性マウントに備えられ、放射線シールドを貫通するフィードスルーとを有する放射線検出器モジュールの断面図である。 図２の放射線検出器モジュールの分解断面図である。 図３の放射線検出器モジュールの放射線シールドとフィードスルーの平面図である。 図４に示すＡ−Ａにおける断面図である． 図２乃至５の放射線検出器モジュールに類似する放射線検出器モジュールの断面図である。図６の検出器モジュールにおいては、フィードスルーは、処理エレクトロニクスを支持するプリント回路基板又はセラミック基板に固定されている。 省略された検出器アレイとシンチレータとを有する、図６の放射線検出器モジュールの分解断面図である。 絶縁化されたフィードスルーが放射線シールドの開口に圧入された放射線シールド部分を示す図である。 フィードスルーが放射線シールドの絶縁化された開口に圧入された放射線シールド部分を示す図である。 フィードスルーが放射線シールドの開口に配置された絶縁性挿入部に圧入された放射線シールド部分を示す図である。 図２乃至５の放射線検出器モジュールに類似する放射線検出器モジュールの断面図である。図１１の検出器モジュールにおいては、絶縁化されたフィードスルーは導電性放射線シールドに組み込まれている。 図１１の放射線検出器モジュールの組み込まれたフィードスルー及び放射線シールドの断面図である。 電気導体に関して同時押し出し成形される絶縁性放射線シールド材料を有する押し出し成形を示す図である。 図１３の押し出し成形の垂直方向のスライスから構成された、組み込まれた高Ｚフィードスルーを有する放射線シールドの断面図である。 図１３の押し出し成形の傾斜したスライスから構成された、組み込まれた傾斜した高Ｚフィードスルーを有する放射線シールドの断面図である。 図２乃至５の放射線検出器モジュールに類似する放射線検出器モジュールの断面図である。図１６の検出器モジュールにおいては、放射線シールドは横方向にオフセットされた低Ｚのフィードスルーを有する２つのシールド部分を有する。

Claims (24)

1. 透過放射線を受けるように備えられているシンチレータであって、該シンチレータは前記透過放射線に応じて第２放射線を生成する、シンチレータ；
   前記シンチレータにより生成される第２放射線を検出するように備えられている検出器アレイ；
   前記シンチレータを透過した透過放射線を受けるように経路において前記シンチレータと対向して検出器アレイの一方側に備えられているエレクトロニクス；
   前記検出器アレイと前記エレクトロニクスとの間に配置されている放射線シールドであって、前記放射線シールドは前記透過放射線に関して実質的に吸収し、前記放射線シールドは前記検出器アレイと前記エレクトロニクスとを連通する開口を有する、放射線シールド；並びに
   前記放射線シールドの開口を貫通し、前記検出器アレイと前記エレクトロニクスとを疝気的に接続する電気的フィードスルー；
   を有することを特徴とする放射線検出器モジュール。
2. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、検出器アレイは：
   前記放射線シールドに対向する電気的接続側とシンチレータに対向する第２放射線感応側とを各々有するバックコンタクト光検出器；
   を有することを特徴とする放射線検出器モジュール。
3. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、前記放射線シールドは電気絶縁性である、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
4. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、前記放射線シールドは電気導電性であり、前記電気的フィードスルーは：
   電気導体；及び
   前記放射線シールドから前記電気導体を電気絶縁化する絶縁体；
   を有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
5. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって：
   前記放射線シールドの開口の配列と一致する配列状態にある電気的フィードスルーを保つ絶縁性サポート；
   を有することを特徴とする放射線検出器モジュール。
6. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、前記電気的フィードスルーは、前記透過放射線に関して実質的に吸収し、前記シンチレータを透過する透過放射線から前記エレクトロニクスをシールドするように前記放射線シールドと協働している、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
7. 請求項６に記載の放射線検出器モジュールであって、各々の電気的フィードスルーは：
   対応する放射線シールドの開口の狭い部分と空間的に重なり合う広い部分；
   を有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
8. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、前記放射線シールドは高Ｚ材料を有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
9. 請求項８に記載の放射線検出器モジュールであって、前記高Ｚ材料は、タングステン、タングステン合金、鉛、鉛合金、酸化鉛、三酸化ビスマス、タンタル、金及び白金を有する群から選択される、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
10. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、前記放射線シールドは、絶縁性バインダ及び高Ｚ材料のマトリクスを有する複合材料から成る、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
11. 請求項１０に記載の放射線検出器モジュールであって、前記絶縁性バインダは、有機バインダ、高分子材料及び不飽和高分子樹脂を有する群から選択される、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
12. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、各々の電気的フィードスルーは：
    高Ｚ材料から成る高Ｚ導体；
    を有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
13. 請求項１２に記載の放射線検出器モジュールであって、前記高Ｚ材料は、タングステン、鉛、タングステン合金、鉛合金、タンタル、金及び白金を有する群から選択される、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
14. 請求項１２に記載の放射線検出器モジュールであって、各々の電気的フィードスルーは：
    前記高Ｚ導体で囲まれた絶縁性コーティング：
    を更に有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
15. 請求項１２に記載の放射線検出器モジュールであって、各々の電気的フィードスルーは：
    前記フィードスルーと少なくとも１つの検出器アレイ及び前記エレクトロニクスとの間を電気的に通じさせる前記フィードスルーの端部に配置された少なくとも１つのコンタクト層；
    を更に有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
16. 請求項１５に記載の放射線検出器モジュールであって、前記コンタクト層は金の層を有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
17. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、電気的フィードスルーの端部は、一般に、平らな表面を規定するように前記放射線シールドの表面と位置を調整されている、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
18. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって、各々の放射線シールドの開口は、該開口を前記透過放射線が通過することを回避するように、前記透過放射線の入射方向に対して傾斜している、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
19. 請求項１に記載の放射線検出器モジュールであって：
    前記検出器と前記エレクトロニクスとの間に配置された第２放射線シールドであって、該第２放射線は前記透過放射線に関して実質的に吸収する、第２放射線シールド；
    前記第２放射線シールドの開口を貫通する第２電気的フィードスルーであって、該第２電気的フィードスルーは、前記エレクトロニクスに透過放射線が達することを回避するように前記第１放射線シールドの開口を貫通する第１電気的フィードスルーそれぞれに対する空間的オフセットである、第２電気的フィードスルー；並びに
    前記検出器と前記エレクトロニクスとに電気的に接続するように前記第１電気的フィードスルーと前記第２電気的フィードスルーとを接続する電気コネクタ；
    を更に有する、ことを特徴とする放射線検出器モジュール。
20. 定位ガントリ；
    回転軸に関する回転のための前記定位ガントリと回転可能であるように接続されている回転ガントリ；
    前記回転軸による回転のコーンビームを投射するための前記回転ガントリに取り付けられたＸ線源；
    前記Ｘ線源から前記回転軸を横断して配置されている請求項１に記載の検出器モジュールのタイル状アレイ；並びに
    前記エレクトロニクスの出力を画像表示に処理するための再構成処理器；
    を有することを特徴とするコンピュータ断層撮影用スキャナ。
21. 第１方向に移動する透過放射線を検出するための方法であって：
    前記第１方向への前面トランスバースを有する平面領域において、殆どの透過放射線を第２放射線に変換する段階；
    前記平面領域の第２面から前記透過放射線の残りと前記第２放射線を通過させる段階；
    前記第２放射線を電気信号に変換する段階；並びに
    前記放射線シールドの背後に配置されたエレクトロニクスに前記平面領域の前記第２面の背後に配置された放射線シールドにおけるフィードスルーにより前記電気信号を電気的に伝達する一方、前記放射線シールドにより前記透過放射線の残りを吸収する段階；
    を有することを特徴とする方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、前記透過放射線の残りを吸収する段階は：
    前記の透過する放射線が前記エレクトロニクスに達しないようにするために、前記フィードスルーにより透過放射線を吸収する手順；
    を更に有する、ことを特徴とする方法。
23. 請求項２１に記載の方法であって：
    前記放射線シールドを組み込まれる前記フィードスルーと押し出し成形する手順；
    を更に有する、ことを特徴とする方法。
24. 請求項２１に記載の方法であって：
    前記透過放射線が前記フィードスルーを又は前記フィードスルーと前記シールドとの間を通過しないように前記放射線シールドに前記フィードスルーを配置する手順；
    を更に有する、ことを特徴とする方法。
    
    
    
    
    
    
    

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