JP2007125086A - Ｘ線検出器およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次元配列される固体検出器間に存在する間隙を残したまま、Ｘ線利用効率を高めるＸ線検出器およびＸ線ＣＴ装置を実現する。
【解決手段】シンチレータ４１を、上面ａおよび下面ｃが間隙５０の幅ｌ１を超える大きさｄ１だけチャネル方向にずらされた平行六面体構造とし、Ｘ線の入射方向から見たＸ線不感領域を無くすこととしているので、Ｘ線の利用効率を向上し、ひいてはＸ線検出感度および撮影される断層画像の画質を向上させることを実現させる。
【選択図】図４

Description

この発明は、Ｘ線が入射する平面基板に互いに間隙を持って繰り返し２次元配列される固体検出器を備えるＸ線検出器およびＸ線ＣＴ装置に関する。

近年、Ｘ線ＣＴ装置に用いられるＸ線検出器として、チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）方向およびスライス（ｓｌｉｃｅ）方向に２次元配列される固体検出器が用いられる。そして、このＸ線検出器の走査方向への多チャネル化およびスライス方向への多列化が進んでいる。例えば、チャネル方向のＸ線検出器は１０００チャネル程度のものとなり、スライス方向のＸ線検出器は数十列程度のものとなっている（例えば、特許文献１参照）。

こうした中で、１つの固体検出器のＸ線受光面の大きさは、数ｍｍ四方程度の小さなものとなりつつある。一方、固体検出器が２次元配列される際に生じる固体検出器間の間隙部分の幅は、０．２〜０．４ｍｍ程度の大きさを有し、これら間隙部分の幅は、多チャネル化および多列化によっても大きく変化することはなく、概ね一定の大きさを有する。
特開２００４−０９３４８９号公報、（第１頁、図４）

しかしながら、上記背景技術によれば、２次元配列した際の固体検出器のＸ線利用効率は低下する。すなわち、２次元配列される固体検出器の高細密化に伴い、間隙部分の占める割合が固体検出器のＸ線受光面と比較して大きくなり、固体検出器に検出されることなく透過するＸ線の割合が大きなものとなる。

特に、固体検出器の間隙部分は、固体検出器の２次元配列を製作する過程で形成されるものであると同時に、固体検出器間でＸ線により生成される蛍光の漏洩（クロストーク：ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ）を防止する役目も有する。従って、この間隙部分を小さくすることは、固体検出器を加工する工作機械の精度および固体検出器の性能上、容易に行えるものではない。

これらのことから、２次元配列される固体検出器間に存在する間隙を残したまま、Ｘ線利用効率を高めるＸ線検出器およびＸ線ＣＴ装置をいかに実現するかが重要となる。
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、２次元配列される固体検出器間に存在する間隙を残したまま、Ｘ線利用効率を高めるＸ線検出器およびＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかるＸ線検出器は、平行六面体の形状を有する複数の固体検出器が、Ｘ線を入射する入射方向と直交する平面基板に互いに間隙をもって２次元配列されるＸ線検出器であって、前記固体検出器は、前記平行六面体の前記入射方向と直交する２つの平行面が、前記直交する直交方向に位置ずれを有することを特徴とする。

この第１の観点による発明では、固体検出器は、入射方向と直交する２つの平行面の直交方向への位置ずれにより、間隙部分を被う。
また、第２の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１の観点に記載の発明において、前記位置ずれが、前記２次元配列の２つの配列方向であるチャネル方向およびスライス方向の少なくとも１つの方向のずれを有することを特徴とする。

この第２の観点による発明では、位置ずれは、Ｘ線の入射方向と直交する任意の方向に存在する。
また、第３の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１または２の観点に記載の発明において、前記位置ずれが、前記間隙の前記直交方向の幅を超える大きさを有することを特徴とする。

この第３の観点による発明では、Ｘ線の入射方向から見た平面基板は、固体検出器で被われる。
また、第４の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１ないし３の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記固体検出器が、シンチレータであることを特徴とする。

この第４の観点による発明では、固体検出器は、効率よくＸ線を検出する。
また、第５の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第４の観点に記載の発明において、前記平面基板が、前記シンチレータで発生される蛍光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする。

この第５の観点による発明では、平面基板は、フォトダイオードにより、蛍光を効率よく電気信号に変換する。
また、第６の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、平行六面体の形状を有する複数の固体検出器が、Ｘ線を入射する入射方向と直交する平面基板に互いに間隙をもって２次元配列されるＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記固体検出器は、前記平行六面体の前記入射方向に直交する２つの平行面が、前記直交する直交方向に位置ずれ有することを特徴とする。

この第６の観点による発明では、固体検出器は、入射方向と直交する２つの平行面の直交方向への位置ずれにより、間隙部分を被う。
また、第７の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第６の観点に記載の発明において、前記位置ずれが、前記間隙の前記直交方向の幅を超える大きさを有することを特徴とする。

この第７の観点による発明では、Ｘ線の入射方向から見た平面基板は、固体検出器で被われる。
また、第８の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第６または７の観点に記載の発明において、前記固体検出器が、シンチレータであることを特徴とする。

この第８の観点による発明では、固体検出器は、効率よくＸ線を検出する。
また、第９の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第８の観点に記載の発明において、前記平面基板が、前記シンチレータで発生される蛍光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする。

この第９の観点による発明では、平面基板は、フォトダイオードにより、蛍光を効率よく電気信号に変換する。
また、第１０の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発するＸ線管と、直方体の形状を有する複数の固体検出器が、入射する前記Ｘ線と対向する平面基板に互いに間隙を持って２次元配列されるＸ線検出器と、を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、前記入射の入射方向と直交する直交方向に対して、傾きを有する前記平面基板を有することを特徴とする。

この第１０の観点による発明では、平面基板は、入射するＸ線に対して傾きを有し、固体検出器の間隙部分が、入射するＸ線に対して影になるようにされる。
また、第１１の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１０の観点に記載の発明において、前記傾きを、前記直方体の前記入射方向への投影が、前記間隙を超え隣の直方体と重なり合う大きさにすることを特徴とする。

この第１１の観点による発明では、傾きは、直方体の投影が、間隙を被う様にされる。
また、第１２の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１０または１１の観点に記載の発明において、前記固体検出器が、シンチレータであることを特徴とする。

この第１２の観点による発明では、固体検出器は、効率よくＸ線を検出する。
また、第１３の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、第１２の観点に記載の発明において、前記平面基板が、前記シンチレータで発生される蛍光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする。

この第１３の観点による発明では、平面基板は、フォトダイオードにより、蛍光を効率よく電気信号に変換する。
また、第１４の観点の発明にかかるＸ線検出器は、直方体の形状を有する複数の固体検出器が、入射するＸ線と直交する平面基板に互いに間隙を持って２次元配列されるＸ線検出器であって、前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の固体検出器を前記入射する入射方向に複数重ね合わせ、前期重ね合わせの相対位置が前記直交する直交方向に前記間隙の幅だけ位置ずれする多層固体検出器を有することを特徴とする。

この第１４の観点による発明では、多層固体検出器は、直交方向に間隙の幅だけ相対位置が位置ずれする固体検出器の複数の２次元配列を、入射方向に重ね合わせる。
また、第１５の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１４の観点に記載の発明において、前記２次元配列が、前記２次元配列の２つの配列方向であるチャネル方向およびスライス方向の少なくとも１つの方向で異なる前記相対位置を有することを特徴とする。

この第１５の観点による発明では、２次元配列の相対位置は、Ｘ線の入射方向と直交する任意の方向に異なる。
また、第１６の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１５の観点に記載の発明において、前記多層固体検出器が、前記相対位置がすべて異なる第１、第２、第３および第４層の固体検出器を有することを特徴とする。

この第１６の観点による発明では、多層固体検出器は、Ｘ線の入射方向から見える間隙部分を被いつくす。
また、第１７の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１４ないし１６の観点のいずれか１つに記載の発明において、前記固体検出器が、シンチレータであることを特徴とする。

この第１７の観点による発明では、固体検出器は、効率よくＸ線を検出する。
また、第１８の観点の発明にかかるＸ線ＣＴ装置は、直方体の形状を有する複数の固体検出器が、入射するＸ線と直交する平面基板に互いに間隙を持って２次元配列されるＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の固体検出器を前記入射する入射方向に複数重ね合わせ、前期重ね合わせの相対位置が前記直交する直交方向に前記間隙の幅だけ位置ずれする多層固体検出器を有することを特徴とする。

この第１８の観点による発明では、多層固体検出器は、直交方向に間隙の幅だけ相対位置が異なる固体検出器の複数の２次元配列を、入射方向に重ね合わせる。
また、第１９の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１８の観点に記載の発明において、前記多層固体検出器が、前記相対位置を、前記２次元配列の２つの配列方向であるチャネル方向およびスライス方向の少なくとも１つの方向で行うことを特徴とする。

この第１９の観点による発明では、２次元配列の相対位置は、Ｘ線の入射方向と直交する任意の方向に異なる。
また、第２０の観点の発明にかかるＸ線検出器は、第１８または１９の観点に記載の発明において、前記固体検出器が、シンチレータであることを特徴とする。

この第２０の観点による発明では、固体検出器は、効率よくＸ線を検出する。

本発明によれば、固体検出器は、入射方向と直交する２つの平行面の直交方向への位置ずれにより、間隙部分を被うこととしているので、平面基板のＸ線が入射する側を固体検出器で被いＸ線不感領域を無くしてＸ線の利用効率を向上し、ひいてはＸ線検出感度および画質を向上することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＸ線検出器およびＸ線ＣＴ装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかるＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１０および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を有する。

走査ガントリ１０は、Ｘ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により、例えば、厚みを持って扇状に拡がり且つコーン状のＸ線ビームとなるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。

Ｘ線検出器２４は、ファンビームＸ線の広がり方向にマトリックス状に配列された複数のシンチレータを有する。Ｘ線検出器２４は、複数のシンチレータをチャネル方向およびスライス方向にマトリックス状に２次元配列した、幅のある多チャネルの検出器となっている。

Ｘ線検出器２４は、全体として凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。Ｘ線検出器２４は、例えば無機結晶からなる固体検出器であるシンチレータと光電変換器であるフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）等を組み合わせたものである。

Ｘ線検出器２４には、データ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々のシンチレータの検出情報を収集する。Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係およびコリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。

以上の、Ｘ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ１０の回転部３４に搭載されている。ここで、被検体あるいはファントム（ｐｈａｎｔｏｍ）は、回転部３４の中心に位置するボア（ｂｏｒｅ）２９内の撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４上に載置される。回転部３４は、回転コントローラ３６により制御されつつ回転し、Ｘ線管２０からＸ線を爆射し、Ｘ線検出器２４において被検体およびファントムの透過Ｘ線を、回転角度に応じた各ビュー（ｖｉｅｗ）ごとの投影情報として検出する。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。

操作コンソール６は、データ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ１０が接続されている。データ処理装置６０は、制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ１０を制御する。

走査ガントリ１０内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６は、制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、これら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。

また、データ処理装置６０には、データ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）６４が接続されている。データ収集バッファ６４は、走査ガントリ１０のデータ収集部２６に接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。

データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した透過Ｘ線信号すなわち投影情報を用いて画像再構成を行う。また、データ処理装置６０には、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、データ収集バッファ６４に収集された投影情報や再構成された断層画像情報および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。

また、データ処理装置６０には、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される断層画像情報やその他の情報を表示する。操作装置７０は、オペレータによって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。オペレータは、表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａＣＴｉｖｅ）に本装置を操作する。なお、走査ガントリ１０、撮影テーブル４および操作コンソール６は、被検体あるいはファントムを撮影して断層画像を取得する。

図２は、Ｘ線管２０、Ｘ線検出器２４およびデータ収集部２６の立体的な配置を示した外観図である。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２０により生成されるコーン状のＸ線ビームを検出するシンチレータ４１、シンチレータ４１の発光を検出する光電変換器であるフォトダイオード４２、反射膜４８および平面基板４３を含む。なお、反射膜４８は、シンチレータ４１の２次元配列上に存在するが、図示を省略した。

シンチレータ４１は、コーン状のＸ線ビームと対向する面に２次元配列され、Ｘ線が入射すると発光する。ここで、シンチレータ４１は、コーン状のＸ線ビームの厚み方向であるスライス方向およびＸ線ビームの扇状の拡がり方向であるチャネル方向に、概ね６４列および１０００チャネル程度の数が配列される。

フォトダイオード４２は、平面基板４３上に形成され、シンチレータ４１の発光を検出する。ここで、平面基板４３は、複数チャネルおよび複数スライスに対応するシンチレータ４１およびフォトダイオード４２を、平面をなす１つの基盤上に形成する。これら一体構造をなしたシンチレータ４１、フォトダイオード４２および平面基板４３は、１つの平面ブロック４７を形成する。そして、複数の平面ブロック４７が組み合わされて、概ね凹面形状をなすＸ線検出器２４が構成される。図２の例では、４チャネルおよび３スライスの平面ブロック４７が形成されている。なお、平面ブロック４７は、入射されるコーン上のＸ線ビームに対して概ね直交する凹面上に配列される。

データ収集部２６は、フレキシブルプリント板４４、プリント板４５および電気ケーブル４６を含む。フレキシブルプリント板４４は、フォトダイオード４２で検出したＸ線のアナログ信号をプリント板４５に伝送する。

電気ケーブル４６は、プリント板４５にスライス方向の端部から電気接続されるフラットケーブルで、プリント板４５をデータ収集バッファ６４に電気接続する。
図３および４は、平面ブロック４７を構成するシンチレータ４１、フォトダイオード４２および平面基板４３を示す図である。なお、以下では、平面ブロック４７はｙｚ面に位置し、Ｘ線の入射方向はＸ軸方向となる場合を例示する。

図３は、平面ブロック４７を、Ｘ線の入射方向であるＸ軸方向から見た平面図である。なお、平面ブロック４７のシンチレータ４１上には、後述する反射膜４８が存在するが、シンチレータ４１の２次元配列を明示するために図３では省略してある。また、図３では、一例として、左上部のシンチレータ４１にのみ点線で隠れ線を図示した。

シンチレータ４１は、平行六面体の形状を有する。そして、同一構造のシンチレータ４１は、チャネル方向およびスライス方向に間隙５０を持って繰り返し２次元配列される。ここで、チャネル方向の間隙５０の長さをｌ１とし、スライス方向の間隙５０の長さをｌ２とする。

また、シンチレータ４１を構成する平行六面体の入射するＸ線と直交する上面ａおよび図３中に点線で示される下面ｃは、互いにチャネル方向およびスライス方向に位置すれを起こしている。そして、上面ａおよび下面ｃの位置ずれの大きさを、チャネル方向にｄ１、スライス方向にｄ２とすると、
チャネル方向では、ｄ１＞ｌ１
スライス方向では、ｄ２＞ｌ２
となるようにされる。

図４は、図３に示される２次元配列されたシンチレータ４１を、ＡＡ′断面をなすｚ軸方向から見た断面図である。ここで、フォトダイオード４２上のシンチレータ４１には、図３で省略された反射膜４８が図示されている。この反射膜４８は、シンチレータ４１の上部および間隙５０に充填され、金属粉を含む樹脂状の充填剤からなる。また、図４には、フォトダイオード４２のアノード５１が図示されている。アノード５１は、フォトダイオード４２の受光面をなし、シンチレータ４１の下面ｃと重ね合わされている。

ここで、Ｘ線の入射によりシンチレータ４１内で発光されるシンチレーション光は、反射膜４８によりシンチレータ４１内に閉じこめられ、アノード５１で検出される。また、間隙５０部分の反射膜４８により、シンチレータ４１間の漏洩光も防止される。

また、上述した様に上面ａは、下面ｃに対して大きさｄ１だけチャネル方向にずらされている。この大きさは、チャネル方向の間隙５０の大きさｌ１より大きいので、平面ブロック４７をＸ線の入射方向から見た場合に、間隙５０は、２次元配列の周辺部分を除いて目視することができない。

つぎに、図５を用いて本実施の形態１にかかるシンチレータ４１の動作を説明する。図５（Ａ）は、図４と同様に図３のＡＡ′断面を示す説明図である。ここで、シンチレータ４１は、平行六面体をなし上面ａと下面ｃが大きさｄ１だけチャネル方向にずれている。従って、上面ａあるいは下面ｃのチャネル方向の長さをｓとすると、上方から入射するＸ線に対するシンチレータ４１のチャネル方向のＸ線有感領域長さは、ｓ＋ｄ１となる。ここで、この長さを、下面ｃのチャネル方向の長さｓおよび間隙５０の幅ｌ１を足したｓ＋ｌ１と比較すると、
ｓ＋ｄ１＞ｓ＋ｌ１
となるので、Ｘ線の入射方向から見た平面ブロック４７は、全面シンチレータ４１のＸ線有感領域で被われたものとなり、Ｘ線の利用効率が向上する。

なお、シンチレータ４１のＸ線有感領域は、隣り合うシンチレータ４１のＸ線有感領域と間隙５０を超えて重なりあう。従って、間隙５０が存在するシンチレータ４１の端部では、Ｘ線が入射する方向でのシンチレータ長は減少し、入射Ｘ線を吸収する確率が減少する。言い換えれば、シンチレータ４１の端部では、入射Ｘ線が透過する確率が高くなる。これを軽減するために、シンチレータ４１のＸ線入射方向の高さｈを大きくするか、あるいは、上面ａおよび下面ｃのチャネル方向のずれの距離ｄ１を大きくし、Ｘ線入射方向の間隙５０の幅を小さくする等のことが行われる。

また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）と比較のため、直方体形状のシンチレータ４０をアノード５１上に配設した場合の例を示す説明図である。上方から入射するＸ線に対するシンチレータ４０のチャネル方向のＸ線有感領域長さは、ｓとなる。一方、シンチレータ４０の幅ｌ１を有する間隙４９は、完全なＸ線不感領域となる。従って、Ｘ線の利用効率は、概ね ｓ／（ｓ＋ｌ１）倍となり減少する。

図５では、シンチレータ４１のチャンネル方向を例に取ってＸ線有感領域を示したが、スライス方向も全く同様にＸ線不感領域を無くし、Ｘ線の利用効率が向上される。
上述してきたように、本実施の形態１では、シンチレータ４１を、上面ａおよび下面ｃが間隙５０の直交方向の幅を超える大きさｄ１およびｄ２だけチャネル方向およびスライス方向にずらされた平行六面体構造とし、Ｘ線の入射方向から見たＸ線不感領域を無くすこととしているので、Ｘ線の利用効率を向上し、ひいてはＸ線検出感度および撮影される断層画像の画質を向上することができる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、シンチレータ４１を、上面ａおよび下面ｃが間隙５０の幅を超える大きさだけずらされた平行六面体構造とし、間隙５０に代表されるＸ線の入射方向から見たＸ線不感領域を無くすこととしたが、シンチレータを直方体構造とし、このシンチレータが載置される平面ブロックを、入射Ｘ線に対して傾けることにより、Ｘ線の入射方向から見たＸ線不感領域を無くすこともできる。そこで、本実施の形態２では、シンチレータを直方体構造とし、平面ブロックを、入射Ｘ線に対して傾ける場合を示すことにする。なお、本実施の形態２にかかる発明の全体構成は、図１に示すものと全く同様であるので詳細な説明を省略する。

図６（Ａ）および（Ｂ）は、本実施の形態２にかかる平面ブロック７７の構成を示す図である。なお、平面ブロック７７は、図２に示したシンチレータ４１、フォトダイオード４２および平面基板４３を含む平面ブロック４７に対応するもであり、その他の構成は図２に示したものと全く同様であるので詳しい説明を省略する。

平面ブロック７７は、反射膜７５、シンチレータ７０、フォトダイオード７２および平面基板７３を含む。シンチレータ７０は、チャネル方向およびスライス方向に繰り返し２次元配列される直方体の形状を有し、Ｘ線の入射により発光する。フォトダイオード７２は、シンチレータ７０が光検出部であるアノード７１上に載置される際に、シンチレータ７０の発光を電気信号に変換する。また、シンチレータ７０およびフォトダイオード７２は、平面基板７３上に搭載され、ここで、平面基板７３は、入射Ｘ線と直交するチャネル方向と所定の傾きθをなすように配置される。

図６（Ａ）は、平面ブロック７７を、Ｘ線の入射方向であるＸ軸方向から見た平面図である。なお、平面ブロック７７のシンチレータ７０上には、後述する反射膜７５が存在するが、シンチレータ７０の２次元配列を明示するために図６（Ａ）では省略してある。

シンチレータ７０は、直方体の形状を有する。そして、同一構造のシンチレータ７０は、チャネル方向およびスライス方向に間隙７４を持って繰り返し配列される。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示される２次元配列されたシンチレータ７０のＢＢ′断面をなすｚ軸方向から見た断面図である。ここで、フォトダイオード７２上のシンチレータ７０には、図６（Ａ）で省略された反射膜７５が図示されている。この反射膜７５は、反射膜４８と同様にシンチレーション発光をシンチレータ７０内に閉じこめ、シンチレータ７０間の漏洩光を防止する。ここで、平面ブロック７７すなわち平面基板７３は、入射Ｘ線と直交する直交方向から所定の傾きθだけ傾けられる。

図７は、平面ブロック７７の傾きθの大きさを説明する説明図である。この説明図には、図６（Ｂ）と同様の、図６（Ａ）中に示されるＢＢ′断面が示されている。そして、直方体をなすシンチレータ７０のフォトダイオード７２からの高さをｈとし、シンチレータ７０間の間隙７４の幅をｌ３とする。

また、入射Ｘ線により、フォトダイオード７２上へ投影されるシンチレータ７１の影は、シンチレータ７１の端部から距離ｄ３を有するとする。そうすると、距離ｄ３は、
ｄ３＝ｈ×ｔａｎ（θ）
で表される。ここで、傾きθは、ｄ３＞ｌ３、すなわちｈ×ｔａｎ（θ）＞ｌ３となるようにされ、Ｘ線の入射方向から見てＸ線不感領域が存在しないようにされる。

上述してきたように、本実施の形態２では、直方体形状のシンチレータ７１が２次元配列される平面ブロック７７を、入射Ｘ線と直交する直交方向から傾きθだけ傾けることとしているので、入射Ｘ線の方向から見た場合に、間隙７４の存在によるＸ線不感領域を無くし、平面ブロック７７のほぼ全面にＸ線有感領域を有するものとすることができ、ひいてはＸ線の利用効率を向上することができる。
（実施の形態３）
ところで、上記実施の形態１では、シンチレータ４１を、上面ａおよび下面ｃが間隙５０の幅を超える大きさだけずらされた平行六面体構造とし、Ｘ線の入射方向から見たＸ線不感領域を無くすこととしたが、シンチレータを直方体構造とし、この直方体構造のシンチレータを複数重ね合わせた多層固体検出器である多層シンチレータを用いることにより、同様にＸ線の入射方向から見た２次元シンチレータアレイのＸ線不感領域をなくすことができる。そこで、本実施の形態３では、直方体構造のシンチレータを多層に配置する多層シンチレータを示すことにする。なお、本実施の形態３にかかる発明の全体構成は、図１に示すものと全く同様であるので詳細な説明を省略する。

図８（Ａ）は、本実施の形態３にかかる平面ブロック９８の構成を示すＸｙ軸断面図である。ここで、平面ブロック９８は、図２に示す平面ブロック４７に対応するものであり、その他の構成は、図２に示すものと全く同様である。平面ブロック９８は、反射膜８５、多層シンチレータの第１〜４層８６〜８９、フォトダイオード８２、アノード８１および平面基板８３を含む。ここで、反射膜８５、フォトダイオード８２、アノード８１および平面基板８３は、図４に示した反射膜４８、フォトダイオード４２、アノード５１および平面基板４３と全く同様のもであるので、説明を省略する。

多層シンチレータの第１〜４層８６〜８９は、多層固体検出器をなし、各シンチレータが直方体の形状を有する。そして、Ｘ線の入射方向に重ねられた各層の相対位置がｙ軸あるいはｚ軸方向に相互に異なる４つの層からなる２次元配列をなす。図９は、これら４つの多層シンチレータの位置を、Ｘ線の入射方向であるＸ軸方向から個別に図示したものである。なお、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１〜４層８６〜８９は、共通の枠組み内に図示され、縦軸および横軸方向の相対位置が示される。

図９（Ａ）は、第１層８６をＸ線の入射方向であるＸ軸方向から示したものである。第１層８６は、２次元配列される直方体形状のシンチレータ９０およびこれらシンチレータの間隙部分をなす間隙９４を含む。図９（Ｂ）は、第２層８７をＸ線の入射方向であるＸ軸方向から示したものである。第２層８７は、２次元配列される直方体形状のシンチレータ９１およびこれらシンチレータの間隙部分をなす間隙９５を含む。シンチレータ９１および間隙９５は、シンチレータ９０および間隙９４と同一の大きさおよび幅を有し、チャネル方向に間隙９４の幅の大きさだけ移動したものである。

図９（Ｃ）は、第３層８８をＸ線の入射方向であるＸ軸方向から示したものである。第３層８８は、２次元配列される直方体形状のシンチレータ９２およびこれらシンチレータの間隙部分をなす間隙９６を含む。シンチレータ９２および間隙９６は、シンチレータ９０および間隙９４と同一の大きさおよび幅を有し、チャネル方向およびスライス方向に間隙９４の幅の大きさだけ移動したものである。図９（Ｄ）は、第４層８９をＸ線の入射方向であるＸ軸方向から示したものである。第４層８９は、２次元配列される直方体形状のシンチレータ９３およびこれらシンチレータの間隙部分をなす間隙９７を含む。シンチレータ９３および間隙９７は、シンチレータ９０および間隙９４と同一の大きさおよび幅を有し、スライス方向に間隙９４の幅の大きさだけ移動したものである。

図８に戻り、図８（Ｂ）は、図９に示した多層シンチレータの第１〜４層８６〜８９を重ね合わせた平面ブロック９８を、Ｘ線の入射方向から見た図である。なお、シンチレータ９０〜９３を被う反射膜８５は、第１〜４層８６〜８９のＸ線の入射方向から見た相互位置を明示するために省略した。

ここで、Ｘ線の入射方向から見て最上層に位置するシンチレータ９３（第４層８９）の間隙９７は、下層に位置するシンチレータ９２（第３層８８）、シンチレータ９１（第２層８７）およびシンチレータ９０（第１層８６）により被われている。そして、Ｘ線の入射方向から見た場合に、シンチレータが存在せずフォトダイオード８２が直接見えるＸ線不感領域は、２次元配列の辺縁部のみとなる。

つぎに、Ｘ線が入射した場合に多層シンチレータ第１〜４層８６〜８９が行う動作について図１０を用いて説明する。図１０は、一例として、シンチレータ９３の間隙９７部分にＸ線が入射した場合を、図９（Ａ）と同様のチャネル方向断面を用いて示している。シンチレータ９３の間隙９７部分に入射したＸ線は、シンチレータ９２および９１の少なくとも１つに入射する。そして、シンチレータ９２あるいは９１のいずれか１つと相互作用を行い蛍光を発する。この蛍光は、シンチレータ９０、９１、９２および９３を囲む反射膜８５により多重反射され、最終的にアノード８１に吸収され電気信号とされる。なお、隣のチャネルと部分的に接する箇所が存在するが、この部分で生じる隣のチャネルへの漏洩光は、接する箇所が線状であるため小さいと考えられる。

また、シンチレータ９２の間隙９６部分にＸ線が入射した場合、シンチレータ９１の間隙９５部分にＸ線が入射した場合およびシンチレータ９０の間隙９４部分にＸ線が入射した場合も全く同様である。従って、Ｘ線の入射方向から平面ブロック９８を見た場合に、Ｘ線不感領域は、２次元配列される多層シンチレータ第１〜４層８６〜８９の辺縁部のみとなる。

なお、Ｘ線入射方向の多層シンチレータ第１〜４層８６〜８９の厚みは、Ｘ線の検出効率、重量および価格等を考慮し最適なものとされる。すなわち、各層のシンチレータ単体は、厚みが薄いものとなるので、間隙９４〜９７部分に入射したＸ線の検出効率は低下する。従って、多層シンチレータ第１〜４層８６〜８９の各層におけるＸ線入射方向の厚みを厚くし、検出効率を高めることにより、さらにＸ線利用効率を高めることもできる。

上述してきたように、本実施の形態３では、直方体形状の多層シンチレータ第１〜４層８６〜８９を、各層の相対位置がチャネル方向およびスライス方向に間隙９４〜９７の幅だけ移動された状態で重ね合わせ、Ｘ線入射方向から見た平面ブロック９８のＸ線不感領域を無くすこととしているので、シンチレータ間の間隙によって生じるＸ線の未検出を無くし、ひいてはＸ線の利用効率を向上することができる。

Ｘ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態１のＸ線検出器を示す外観図である。 実施の形態１の平面ブロックの外観を示す外観図である。 実施の形態１の平面ブロックの断面を示す断面図である。 実施の形態１の平面ブロックの動作を示す説明図である。 実施の形態２の平面ブロックの外観および断面を示す図である。 実施の形態２の平面ブロックの動作を示す説明図である。 実施の形態３の平面ブロックの断面および外観を示す図である。 実施の形態３の平面ブロックを構成する各多層シンチレータの平面図である。 実施の形態３の平面ブロックの動作を示す説明図である。

符号の説明

４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
１０ 走査ガントリ
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
４０、４１、７０、７１、９０、９１，９２，９３ シンチレータ
４２、７２、８２ フォトダイオード
４３、７３，８３ 平面基板
４４ フレキシブルプリント板
４５ プリント板
４６ 電気ケーブル
４７、７７、９８ 平面ブロック
４８、７５、８５ 反射膜
４９、５０、７４，９４、９５，９６，９７ 間隙
５１、７１、８１ アノード
６０ データ処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
８６〜８９ 第１〜４層

Claims (20)

1. 平行六面体の形状を有する複数の固体検出器が、Ｘ線を入射する入射方向と直交する平面基板に互いに間隙をもって２次元配列されるＸ線検出器であって、
   前記固体検出器は、前記平行六面体の前記入射方向と直交する２つの平行面が、前記直交する直交方向に位置ずれを有すること、
   を特徴とするＸ線検出器。
2. 前記位置ずれは、前記２次元配列の２つの配列方向であるチャネル方向およびスライス方向の少なくとも１つの方向のずれを有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出器。
3. 前記位置ずれは、前記間隙の前記直交方向の幅を超える大きさを有することを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線検出器。
4. 前記固体検出器は、シンチレータであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＸ線検出器。
5. 前記平面基板は、前記シンチレータで発生される蛍光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線検出器。
6. 平行六面体の形状を有する複数の固体検出器が、Ｘ線を入射する入射方向と直交する平面基板に互いに間隙をもって２次元配列されるＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置であって、
   前記固体検出器は、前記平行六面体の前記入射方向に直交する２つの平行面が、前記直交する直交方向に位置ずれ有すること、
   を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
7. 前記位置ずれは、前記間隙の前記直交方向の幅を超える大きさを有することを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記固体検出器は、シンチレータであることを特徴とする請求項６または７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記平面基板は、前記シンチレータで発生される蛍光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. Ｘ線を発するＸ線管と、
    直方体の形状を有する複数の固体検出器が、入射する前記Ｘ線と対向する平面基板に互いに間隙を持って２次元配列されるＸ線検出器と、
    を有するＸ線ＣＴ装置であって、
    前記Ｘ線検出器は、前記入射の入射方向と直交する直交方向に対して、傾きを有する前記平面基板を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
11. 前記傾きは、前記直方体の前記入射方向への投影が、前記間隙を超え隣の直方体と重なり合う大きさにされることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記固体検出器は、シンチレータであることを特徴とする請求項１０または１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 前記平面基板は、前記シンチレータで発生される蛍光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
14. 直方体の形状を有する複数の固体検出器が、入射するＸ線と直交する平面基板に互いに間隙を持って２次元配列されるＸ線検出器であって、
    前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の固体検出器を前記入射する入射方向に複数重ね合わせ、前期重ね合わせの相対位置が前記直交する直交方向に前記間隙の幅だけ位置ずれする多層固体検出器を有することを特徴とするＸ線検出器。
15. 前記２次元配列は、前記２次元配列の２つの配列方向であるチャネル方向およびスライス方向の少なくとも１つの方向で異なる前記相対位置を有することを特徴とする請求項１４に記載のＸ線検出器。
16. 前記多層固体検出器は、前記相対位置がすべて異なる第１、第２、第３および第４層の固体検出器を有することを特徴とする請求項１５に記載のＸ線検出器。
17. 前記固体検出器は、シンチレータであることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１つに記載のＸ線検出器。
18. 直方体の形状を有する複数の固体検出器が、入射するＸ線と直交する平面基板に互いに間隙を持って２次元配列されるＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置であって、
    前記Ｘ線検出器は、前記２次元配列の固体検出器を前記入射する入射方向に複数重ね合わせ、前期重ね合わせの相対位置が前記直交する直交方向に前記間隙の幅だけ位置ずれする多層固体検出器を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
19. 前記多層固体検出器は、前記相対位置を、前記２次元配列の２つの配列方向であるチャネル方向およびスライス方向の少なくとも１つの方向で行うことを特徴とする請求項１８に記載のＸ線ＣＴ装置。
20. 前記固体検出器は、シンチレータであることを特徴とする請求項１８または１９に記載のＸ線ＣＴ装置。

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