JP2008039777A

JP2008039777A - 撮像装置の内部の偏極を低減する方法及び装置

Info

Publication number: JP2008039777A
Application number: JP2007198408A
Authority: JP
Inventors: Jean-Paul Bouhnik; ジャン−ポール・ブーニク; Alexander G Fishler; アレキサンダー・ガブリエル・フィシュラー; Hernan Altman; ヘルナン・アルトマン; Uzi Dror; ウジ・ドロアー; Ira Blevis; イラ・ブレヴィス
Original assignee: GE Medical Systems Israel Ltd
Current assignee: GE Medical Systems Israel Ltd
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2008-02-21
Also published as: US7514692B2; US20070029496A1; CN101116620A; DE102007036821A1; IL184912A0; CN101116620B

Abstract

【課題】撮像用検出器の内部の偏極を低減する経費対効果が高く信頼性の高い手段を提供する。
【解決手段】撮像装置の内部の偏極を低減する方法（２５０）及び装置が提供され、この方法及び装置は、画像検出装置（１００）を制御する方法を含んでいる。この方法は、少なくとも１個のオーム接点（２００）を有する画像検出装置に熱を加えるステップ（２５２）と、画像検出装置の温度レベルを調節するために、加えられる熱を制御するステップとを含んでいる。
【選択図】図４

Description

本発明は一般的には、イメージング・システムに関し、さらに具体的には、イメージング・システムの画像検出装置を制御することに関する。

ガンマ・カメラ及び計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムのような撮像装置は、医療分野では放射性放出事象を検出するのに用いられており、例えばそれぞれ患者のような被検体から発散する１４０ｋｅＶの範囲にあるガンマ線等を検出したり、被検体によって減弱されなかった透過Ｘ線を検出したりする。出力は典型的には、対象の内部の放出源の分布及び／又は対象の減弱の分布を図形的に示す画像の形態にあり、かかる出力がこれらの検出から形成される。撮像装置は、放出数を検出する１又は複数の検出器を有していてもよいし、また対象を透過したＸ線を検出する１又は複数の検出器を有していてもよい。検出された放出フォトン及び透過したＸ線フォトンの各々を「カウント」として参照する場合もあるが、検出されて透過したＸ線フォトンを「信号電流」としてまとめてカウントする場合もある。検出器はまた、異なる空間的位置において受け取られたカウント数を決定する。次いで、イメージャは、位置依存性のカウント記録を用いて、ガンマ線源体及びＸ線減弱体の分布を、典型的には処理されたカウント記録を表わす異なる色若しくは濃淡を有する図形的画像の形態で決定し、又は画像をこれらのカウントから再構成することができる。

ピクセル型半導体検出器、例えばテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）又はテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）から作製される検出器は、ガンマ線及びＸ線を検出する経済的な方法を提供することができる。明確に述べると、少なくとも一つの公知のイメージング・システムは、室温半導体放射線検出器（ＲＴＤ）を含んでおり、この検出器を用いてさらに高画質を有する画像を形成する。動作時には、ＲＴＤは光電効果、コンプトン効果及び／又は電子−電子散乱の少なくとも一つを用いて、放射線フォトンを電荷（Ｑ）へ変換する。フォトンを直接電荷へ変換すると、光生成及び光検出のステップを省いて、公知のシンチレータ技術に生ずる対応する非効率を解消することが容易になる。しかしながら、室温で動作するためには、ＲＴＤは十分に大きいバンド・ギャップ・エネルギ（ＢＧ）を有して、物質の自由電荷キャリア（Ｎ）の量を減少させ、より高いバイアス電圧（バイアス高電圧ＨＶ）の印加を可能にしなければならない。これにより、本書では暗電流（Ｉ_ｄ）とも呼ばれる背景電流を発生することなく、信号パルスの検出が可能になる。動作時に、暗電流は、読み出し電子回路を飽和させたり、且つ／又は信号電荷（Ｑ）を測定するときの信号対雑音比（ＳＮＲ）を低下させたりする場合がある。信号電荷（Ｑ）を測定するために、検出電極及び電子回路がＲＴＤの表面に施工されている。電荷移動度（μ）が十分に大きくキャリア再結合寿命（τ）が十分に長い場合には、バイアス高電圧によってこれら電極及び電子回路において電荷（Ｑ）の検出が行なわれる。
米国特許第６３９９９５１号

しかしながら、ＣＺＴ材料又はＣｄＴｅ材料を用いて作製された公知の検出器は、比較的大きいバンド・ギャップでも十分に制御されない暗電流（Ｉ_ｄ）を有する場合がある。従って、少なくとも幾つかの公知のイメージング・システムは、自由電荷キャリア（Ｎ）を減少させ且つ／又は暗電流（Ｉ_ｄ）を低下させることを容易にする冷却系を含んでいる。例えば、少なくとも一つの公知のイメージング・システムは、液体窒素を用いて自由電荷キャリア（Ｎ）を減少させ且つ／又は暗電流（Ｉ_ｄ）を低下させることを容易にする冷却系を含んでいる。しかしながら、液体窒素系を用いることは一般的には、商用のイメージング・システムでの利用には実用的でない。もう一つの公知のシステムは冷水でＣＺＴ及び電子回路の温度を制御しているが、このシステムもまた、技術的観点及び安全性の観点で少なからぬ経費を要する。さらに、少なくとも一つの公知のイメージング・システムは、ペルチェ素子を用いて自由電荷キャリア（Ｎ）を減少させ且つ／又は暗電流（Ｉ_ｄ）を低下させることを容易にして、近傍の物体例えば電子回路の熱に起因して発生され得る暗電流（Ｉ_ｄ）の不利な増大を回避することを容易にしている。

従って、公知の冷却系は暗電流（Ｉ_ｄ）を低下させることについてはプラスの効果を有し得るが、これらの冷却系は電荷移動度（μ）及びキャリア再結合寿命（τ）についてはマイナスの効果を有し得る。例えば、真性半導体素子（例えば等級の低い検出器及び／又は不純物添加型半導体素子）の内部の不純物量及びバンド・エッジ状態が高まると、冷却によって、浅いトラップ及び深いトラップと呼ばれるこれら局所的な状態との電荷（Ｑ）の相互作用が増大することにより、電荷移動度（μ）が低下しキャリア再結合寿命（τ）が短縮する場合がある。さらに明確に述べると、半導体素子がテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）材料を用いて作製されているときに、電荷移動度（μ）とキャリア再結合寿命（τ）との積が限界になると、上述のようなトラップが制限要素となり得る。

一実施形態では、画像検出装置を制御する方法を提供する。この方法は、少なくとも１個のオーム接点を有する画像検出装置に熱を加えるステップと、画像検出装置の温度レベルを調節するために、加えられる熱を制御するステップとを含んでいる。

もう一つの実施形態では、基材と、この基材に結合されている少なくとも１個のオーム接点と、基材の温度を高めるように構成されている熱源とを含む画像検出装置を提供する。

さらにもう一つの実施形態では、フォトン束を放出するように構成されている放射線源と、フォトン束を受光してフォトン束に基づいて応答を発生するように構成されている画像検出装置とを含むイメージング・システムを提供する。画像検出装置は、画像検出装置に結合されている少なくとも１個のオーム接点と共にテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）材料及びテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）材料の少なくとも一方を少なくとも部分的に用いて作製される。このイメージング・システムはさらに、画像検出装置の温度を高めるように構成されている熱源を含んでいる。

図１及び図２は、例示的なイメージング・システム、例えば計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムを示す。システム１０は、「第三世代」ＣＴイメージング・システムに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線管１４（本書ではＸ線源１４とも呼ばれる）を有しており、Ｘ線管１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器横列（図示されていない）によって形成されており、検出器素子２０は一括で、アレイ１８と線源１４との間の患者２２のような対象を透過した投射Ｘ線を感知する。各々の検出器素子２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って対象又は患者２２を透過する際のビームの減弱を推定するのに用いることのできる電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。図２は、検出器素子２０の単一の横列（すなわち検出器横列１列）のみを示している。しかしながら、マルチ・スライス検出器アレイ１８は、１回の走査中に複数の準平行スライス又は平行スライスに対応する投影データが同時に取得され得るように検出器素子２０の複数の平行な検出器横列を含んでいてよい。さらに、本書で詳述するように、熱源２２０が検出器アレイ１８と接続して設けられている。

ガントリ１２上の構成要素の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、Ｘ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の構成要素の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は記憶装置３８に画像を記憶させる。画像再構成器３４は、特殊化したハードウェアであってもよいし、コンピュータ３６で実行されるコンピュータ・プログラムであってもよい。

コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２例えば陰極線管又は他の適当な表示装置によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動式テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。

一実施形態では、コンピュータ３６は、フレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、又はネットワーク若しくはインターネットのような他のディジタル・ソース等のコンピュータ読み取り可能な媒体５２からの命令及び／又はデータを読み取る命令読み取り又は受け入れ装置５０、例えばフレキシブル・ディスク・ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、光磁気ディスク（ＭＯＤ）装置又はイーサネット（商標）装置等のネットワーク接続装置を含めたその他任意のディジタル装置、並びに開発途上のディジタル手段を含んでいる。他の実施形態では、コンピュータ３６はファームウェア（図示されていない）に記憶されている命令を実行する。コンピュータ３６は、本書に記載する作用を果たすようにプログラムされており、本書で用いられるコンピュータとの用語は当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指しており、これらの用語は本書では互換的に用いられている。

以上に述べた特定の実施形態は第三世代ＣＴシステムを参照しているが、本書に記載する方法は第四世代ＣＴシステム（静止型検出器−回転式Ｘ線源）にも第五世代ＣＴシステム（静止型検出器及び静止型Ｘ線源）にも同等に適用可能である。しかしながら、これらの実施形態はまた、１列型ＣＴ検出器又は２列型ＣＴ検出器を有するＣＴシステムのような低価格帯のＣＴシステム又は初期世代型のＣＴシステムと共に用いられてもよい。加えて、本書に記載する方法及び装置は計算機式断層写真法イメージング・システムにおいて記載されているが、ガンマ・カメラ、及び／又は産業環境若しくは運輸環境において例えば限定しないが空港や他の運輸拠点での手荷物走査システムのような非破壊試験のために典型的に用いられるシステム等のように、他の医用イメージング・システムにおいても非医用イメージング・システムにおいても、本発明の利点が得られると思量される。

図３は、例示的な撮像装置検出器又は画像検出装置１００の断面立面図であって、この検出装置１００は、本発明の一実施形態に従って構築されてイメージング・システム１０（図１及び図２に示す）と共に用いられることができ、例えば検出器及び検出器基材１０４での放射線相互作用事象の位置を突き止めることと関連して用いられ得る複数のピクセル型半導体検出器素子１０２を含んでいる。検出器１００は、放射線応答性半導体物質、例えばテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）結晶又はテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）結晶で形成され得る。但し、他の物質例えばヨウ化第二水銀（ＨｇＩ２）及び／又はヨウ化鉛（ＰｂＩ２）等を用いてもよい。検出器素子１０２は、検出器基材１０４の第一の表面１１０（下面として示す）に結合されており本書ではアノードとも呼ばれる対応する複数のピクセル電極１０８を分割することにより、基材１０４の上に形成され得る。ピクセル電極１０８の断面寸法及び形状、並びにピクセル電極１０８の各々の間の間隔が、各々のピクセル型検出器素子１０２の位置及び寸法を決定することを容易にする。明確に述べると、各々のピクセル型検出器素子１０２は、検出器基材１０４の第二の表面１１２（上面として示す）の近傍で、対応するピクセル電極１０８の長手軸１１４と実質的に整列して配置される。検出器１００の固有空間分解能は、各々のピクセル型検出器素子１０２の間の寸法及び間隔によって画定され得る。

さらに、この実施形態の例では、第二の表面１１２は、単一のカソード電極１５４によって実質的に覆われていてよい。第一の表面１１０は、アノードとして構成されている微小な例えば１平方ミリメートル（ｍｍ^２）〜約１０ｍｍ^２の全体的に方形のピクセル電極１０８の矩形（又は六角形その他）のアレイを有している。動作時にピクセル電極１０８とカソード１５４との間に印加される電圧差は、基材１０４に電場（検出器電場）を発生する。検出器電場は、例えばセンチメートル当たり約１キロボルト〜センチメートル当たり約３キロボルトであってよい。ピクセル電極１０８はこの実施形態の例では全体的に方形であるものとして記載されているが、他の形状のピクセル電極１０８、例えば円形又は面積充填形状も思量されるため、この形状は限定するものと理解されるべきでない。尚、幾つかの半導体では、例えば共通の一つのアノード及び複数のカソードを設けて電流（例えば高電圧電流）の方向を反転させてもよいことを特記しておく。この方向は一般的には、自由電荷の相対的な移動度及び自由電荷の平均自由移動距離（average free mean traveling distance）に依存する。ピクセル型電極は一般的には、平均移動距離が長い方のキャリアの行先に形成される。

動作について述べると、線源１４０からのフォトン束１４４例えば放出ガンマ線及び透過Ｘ線１４４が第二の表面１１２へ向かう。尚、線束はコリメートされてもよい（例えば散乱したフォトンが検出器に達するのを減少させるように少なくとも１次元のコリメーションを適用する）し、又はコリメートされなくてもよいことを特記しておく。フォトンが基材１０４に入射すると、フォトンは一般的には、吸収及び続いて生ずる電離によって基材１０４においてその全エネルギを失い、基材１０４の小さい局所的な領域に可動電子１５６と正孔１５８との対を残す。検出器電場の結果として、正孔１５８はカソード１５４に向かって移動し、電子１５６はピクセル電極１０８に向かって移動し、これにより、ピクセル電極１０８及びカソード１５４に電荷を誘導する。ピクセル電極１０８において誘導された電荷は検出されて、フォトンが検出された時刻、検出されたフォトンがどれほどのエネルギを基材１０４に堆積させたか、及び基材１０４の何処にフォトン相互作用が生じたか等の少なくとも一つを識別し、これらの情報は、例えば読み出し電子回路１６０を用いて提供され得る。さらに、カソード１５４に誘導された電荷もまた、読み出し電子回路１６０によって用いられてタイミング情報及びエネルギ情報を決定することができる。但し、タイミング情報は登録されなくてもよく、例えば電流モードではエネルギは登録されないことを特記しておく。

代替的な実施形態では、撮像装置は、内部に複数のアパーチャを画定して含むコリメータ（図示されていない）を含んでいる。動作時には、線源１４０からのフォトン例えば放出ガンマ線及び透過Ｘ線がコリメータに向かい、且つ／又はコリメータを通過する。フォトンは、コリメートされたフォトン束が表面１１２に向かうようにコリメータを用いてコリメートされる。

本発明の様々な実施形態が、検出器１００の温度を制御するために検出器１００を加熱する熱源を提供している。図４は、例示的な検出器１００の断面図であり、検出器１００は、少なくとも１個、図示では１対のオーム接点２００を、検出器１００の検出素子を形成する結晶２０２例えばＣＺＴ結晶の上に設けて含んでいる。オーム接点２００及び結晶２０２の構造及び構成は、任意の公知の態様で提供され得る。本書で用いられるオーム接点との用語は、電流の流れを制限しない金属と半導体との間の任意の接合点を広く指す。電流は本質的には、接点での電位バリヤを横断するキャリアの熱電子放出率によって制限されるのではなく、接点領域の外部の半導体の抵抗によって制限される。尚、オーム接点を参照するときに、この参照はオーム接点についての線形Ｉ−Ｖ特性を一般に指すのではなく、単に接点が電流の流れを制限しないことを指すことを特記しておく。さらに、オーム接点２００は任意の物質例えば金又はアルミニウムで形成されてよく、結晶２０２の上にフィルム又は層として構成される等のように結晶２０２の１又は複数の表面に設けられる（例えば塗工される）ことを特記しておく。

検出器１００は一般的には、例えば読み出し電子回路１６０（図３に示す）として構成され得る電子回路２０６を含むプリント回路基板２０４の一部として形成され、このことについては本書で詳述する。プリント回路基板２０４には例えば端部２１０にコネクタ２０８も設けられており、このコネクタ２０８は、プリント回路基板２０４をイメージング・システム１０（図１に示す）の制御部分のようなイメージング・システム１０の一部に接続するように構成されている。

この実施形態の例では、検出器１００はまた、検出器１００の動作温度を制御する例えば検出器１００のＣＺＴ材料の温度を高めるように構成された外部熱源２２０を含んでいる。熱源２２０は、任意の形式の発熱体を含んでいてよく、例えば自身の抵抗率に基づいて発熱するサーモ・フォイルを含み得る。しかしながら、他の様々な実施形態は、例えば熱空気源及び熱を循環させるファンを含んでいてもよく、このことについては後にあらためて詳述する。さらに、異なる形式の熱伝導体、例えば抵抗加熱器に取り付けられている銅又はアルミニウムのバー（又はヒート・パイプ）を含めて、これら複数の検出器（又は検出器素子）に熱を分配するその他熱源が設けられてよいものと思量される。代替的には、検出器アレイが熱的に孤立している場合には、電子回路（例えば図２に示すＤＡＳ３２又は図４に示す電子回路２０６）によって発生される熱が検出器アレイ又は検出器素子を加熱してもよい。尚、温度を制御することは、制御された熱除去（又は限定され制御された冷却）によって提供されてもよいことを特記しておく。

加えて、熱源２２０は、検出器１００に入射するＸ線２２２を吸収しないような厚み又は吸収レベルを有するように構成される。Ｘ線２２２を吸収しないような他の構成を設けてもよく、かかる構成としては、熱源を検出器の裏側又は反対側（例えばフォトンが到達した方向に対して反対側）に設けた状態で、例えば空気又は空気の強制循環を用いた熱伝導による加熱等がある。代替的な一実施形態では、発熱体は、オーム接点２００の少なくとも一つと一体化される。通常の動作時には、検出器１００の内部の温度は、検出器１００に取り付けられている電子回路例えば電子回路２０６に供給される電力及び／又は検出器１００が動作している環境の外部の温度に基づいて上下する。例えば、検査室内の周囲空気の温度は上昇する場合も下降する場合もあり、従って、検出器１００の動作温度も上下する。従って、本書で用いられる検出器１００の動作温度との用語は、公知の検出器動作環境の内部で典型的な条件下で動作する検出器１００の温度を定義するために用いられる。

従って、この実施形態の例では、検出器１００は、検出器１００の動作温度を例えば典型的な動作温度よりも高い温度まで高めるように構成されている外部熱源２２０を含んでいる。例えば、この実施形態の例では、熱源２２０は、オーム接点２００の１又は複数の要素の上に（例えばその最上層に又は表面に）配置された加熱装置を含む。代替的な一実施形態では、熱源２２０はプリント回路基板２０４の上に配置される。この代替的な実施形態において、発熱体又は加熱装置をやはりオーム接点の１又は複数の要素の表面に設けてもよい。代替的には、熱は、バイア（図示されていない）を用いてプリント回路基板２０４を貫通して伝達されてもよい。熱源２２０の発熱部分は、第一の電気的絶縁層（図示されていない）、第二の電気的絶縁層（図示されていない）、及び第一の層と第二の層と間に配置されている電気的発熱体（図示されていない）を備えた加熱装置をそれぞれ含み得る。第一及び第二の層は、発熱体によって発生される熱を検出器１００まで伝え、このようにして検出器１００の動作温度を高めるように最適に構成された材料から作製され得る。この実施形態の例では、第一及び第二の層は、例えば比較的肉薄の熱可塑性ポリマー材料から作製される。

動作時には、熱源２２０は、熱源２２０の温度が高められるように作動する。熱源２２０の温度を高めると、検出器１００の外面を加熱することが容易になる。この実施形態の例では、例えば熱源２２０によって発熱体（例えば銅サーモ・フォイル）に電圧を印加して、発熱体を作動させることを容易にすることができる。明確に述べると、発熱体に印加される電圧が高まるほど、検出器１００の動作温度も高まる。このように、検出器１００を所望の温度で動作させることを容易にするために、電圧を自動的に変化させて制御することができる。

もう一つの実施形態の例では、熱源２２０は、検出器１００に隣接して配置されている加熱装置を含んでいる。この実施形態の例では、加熱装置は、電気ファン・アセンブリ（図示されていない）、及び熱発生装置（図示されていない）を含んでいる。一実施形態では、熱発生装置は、例えば内部を流れる比較的温かい加熱流体を有する放熱器である。もう一つの実施形態では、熱発生装置は、内部に延在する複数の開口を含む電気発熱体である。

動作時には、ファン・アセンブリは、ファン・アセンブリによって発生される空気流の少なくとも一部が熱発生装置を通して運ばれるように作動させられて、気流の温度を高めることを容易にする。次いで、熱せられた空気は検出器１００の外面に向けられて、このようにして検出器１００の外面を加熱する。この実施形態の例では、検出器１００の内部の温度は、他の要因、例えばイメージング・システム１０（図１に示す）に好ましい動作温度に依存して、約１０℃〜約１００℃の間に保たれる。

様々な実施形態はまた、温度センサ２２４を熱源２２０に接続して含み得る。温度センサ２２４は、検出器１００の温度、例えば熱源２２０によって加熱されている検出器１００の表面の温度を感知する（例えば測定する）。温度センサ２２４はまた、熱源２２０の温度を感知してもよい。温度センサ２２４は、検出器１００の温度の制御を可能にするための温度情報を与えるように構成されている。例えば、温度センサ２２４によって感知される温度に基づいて、熱源２２０の温度レベルを、最適温度、所望の温度、予め決められた範囲内の温度等が保たれるように調節する（例えば上昇させるか又は下降させる）ことができる。温度センサ２２４は、利用者入力等を受け入れて、予め決められた時間間隔でも、周期的でも、ランダムでも温度を感知してよい。従って、熱源２２０及び温度センサ２２４は、検出器１００の温度の制御を可能にする。尚、温度を制御するために１又は複数の熱センサを用いてよいことを特記しておく。従って、様々な実施形態において検出器又は検出器素子当たり１個ずつのセンサが存在しない場合がある。例えば、１個の熱電対又はサーミスタが、複数の検出器を収容する一つのエンクロージャ又はハウジングに設けられて、サーモスタット制御式のヒータと共に用いられる。代替的には、検出器又は検出器素子当たり１個ずつのセンサが設けられていてもよい。

図５は、検出器の動作を制御する方法、さらに具体的には、検出器１００内の偏極を低減することを容易にする方法２５０の例を示す流れ図である。この方法は、例えば熱源２２０及び温度センサ２２４を用いて検出器１００の温度を調節することにより提供され得る。尚、本書で用いられる偏極との用語は、検出器１００の内部に生ずる電荷の蓄積と定義される。従って、方法２５０は、偏極（例えば電荷トラップ）を招く状態を低減し且つ／又は解消することを容易にするものである。

この実施形態の例では、方法２５０は、ブロック２５２において画像検出装置に少なくとも１個の熱源を結合するステップを含んでおり、この熱源は、例えば加熱装置及び選択随意で温度センサを含み得る。具体的には、熱源は、画像検出装置の少なくとも１個のオーム接点に熱を供給する。熱源は、オーム接点の表面と直接接触していてもよいし、又はオーム接点に熱が伝達される状態（例えば空気を吹き付ける）にしてオーム接点から一定の距離に位置していてもよい。一般的には、熱源は、画像検出装置に熱的に接触している。

この後に、ブロック２５４において、熱源は、画像検出装置に適用される温度を調節する（例えば上昇させるか又は下降させる）ように制御され、これにより画像検出装置の温度を変化させる。温度センサからのフィードバックを設けた制御系を用いて、画像検出装置の温度を、例えば予め決められた温度又は予め決められた温度範囲内に保つことができる。この制御は、例えば直流電流によって制御される光伝導利得を用いて提供されることができ、熱源が直流電流の変化に応答する状態にして、より多い熱又はより少ない熱を供給する（例えば熱源の加熱部分の抵抗率に基づいて）ことにより行なわれる。従って、電圧レベル及び／又は電流を、画像検出装置の温度レベルを保つように変化させることができ、又はオン及びオフを切り替えることができる。尚、画像検出装置の温度は、画像検出装置を含むイメージング・システムへの電力がオフになり又は待機モードになった場合でも保たれることを特記しておく。このように、例えば走査と走査との間でイメージング・システム又は走査部分への電力がオフになったときにも、熱源への電力はオフにならず、本書に記載するように制御されて、画像検出装置の温度を保つ。

図６は、検出器装置１００を少なくとも部分的に包囲する断熱層４００を含む検出器１００の遠近図である。図７は、図６に示す検出器１００の上面図である。さらに明確に述べると、検出器１００は、底面４０２、第一の側面４０４、第二の側面４０６、第一の側面４０４に対向する第三の側面４０８、及び第二の側面４０６に対向する第四の側面４１０を含んでいる。検出器１００はまた、上面４１２を含んでいる。この実施形態の例では、検出器上面４１２は、本書で前述したように、オーム接点２００（図４に示す）の少なくとも１個によって少なくとも部分的に覆われている。この実施形態の例では、熱源２２０（図４に示す）の加熱装置３１２が、オーム接点２００の少なくとも１個の最上層に配置されており、例えば検出器１００の内部の温度を上昇させることを容易にしている。

さらに、この実施形態の例では、検出器１００はまた、検出器１００と共に加熱装置３１２を用いて発生される熱を保つことを容易にする断熱層４００を含んでいる。さらに明確に述べると、底面４０２、第一の側面４０４、第二の側面４０６、第三の側面４０８、及び第四の側面４１０の少なくとも１面が、検出器１００の内部の熱を保つことを容易にする断熱層４００によって少なくとも部分的に覆われていてもよいし覆われていなくてもよい。この実施形態の例では、底面４０２、第一の側面４０４、第二の側面４０６、第三の側面４０８、及び／又は第四の側面４１０は各々、検出器１００の内部の熱を保つことを容易にするように断熱層４００で実質的に覆われている。もう一つの実施形態では、底面４０２、第一の側面４０４、第二の側面４０６、第三の側面４０８、第四の側面４１０、及び検出器１００の上面を含む加熱装置３１２が、検出器１００の内部の熱を保つことを容易にするように断熱層４００で覆われている。例えば、検出器１００及び／又は多数の検出器アセンブリが、断熱層４００の内部に共に又は別個に完全に収容される。この実施形態の例では、断熱層４００を用いて、入射する放射線の表面例えば検出器１００のカソード側を少なくとも部分的に覆う場合には、断熱層４００は実質的に放射線透過性である材料で作製され、例えば断熱層は厚みが約２ミリメートル〜約５ミリメートルであり、例えばフォーム・ラバーで作製される。

一実施形態では、断熱層４００は、検出器１００を少なくとも部分的に包囲するように選択的に寸法を定めた発泡断熱材である。もう一つの実施形態では、断熱層４００は、例えば検出器１００の外面の少なくとも一部に巻き付けられる繊維断熱材を用いて形成される断熱ブランケットである。

本書に記載されているような断熱層４００を用いると、検出器１００の内部の高められた動作温度を保つことが容易になる。例えば、動作時には、加熱装置３１２を用いて、検出器１００の動作温度を予め決められた動作温度まで高める。検出器の温度が予め決められた温度に達したら、断熱層４００が検出器をこの予め決められた温度に保つことを容易にし、このように周囲環境への熱損を補償するのに加熱装置３１２を用いる訳ではないので加熱装置１００によって消費される電力が低減する。従って、断熱層４００は、検出器の熱損を低減することを容易にし、このようにして、加熱装置３１２を含む検出器１００によって消費される合計電力を低減する。断熱はまた、センサ及び制御回路によって温度を制御することを容易にする。

以上に述べた撮像装置検出器は、撮像用検出器の内部の偏極を低減する経費対効果が高く信頼性の高い手段を提供する。さらに明確に述べると、この撮像用検出器は、検出器１００の内部の電流及び偏極を低減するように協働する少なくとも１個のオーム接点及び熱源を含んでいる。

図示の検出器構成要素は本書に記載した特定の実施形態に限定されず、検出器の構成要素を、本書に記載したその他構成要素とは独立且つ別個に、又は反復的に用いてよい。例えば、上述の検出器構成要素を異なるイメージング・システムと共に用いてもよい。本書に記載したシステム及び方法の実施形態の技術的効果としては、少なくとも１個のオーム接点を検出器に結合して、検出器を典型的な動作温度よりも高い温度まで加熱することにより、ＣＺＴ材料を用いて作製される検出器の内部での検出器性能を高め、例えば高線束、暗電流及びスペクトルについての改善を行なうことが挙げられる。

さらに、検出器を加熱することとオーム接点を用いることとを組み合わせて、暗電流を低下させて、電荷移動度を高め、寿命を延ばすことができる。すると、ＮＭ及びＣＴの応用についてエネルギ・スペクトルの改善及び高速運転を可能にすることができる。加えて、検出器を加熱することとオーム接点を用いることとを組み合わせて、有用な線束限度を高めつつ、高線束感度低下、信号依存型不安定性及びエネルギ応答劣化を防ぐことが容易になる。さらに、暗電流を低下させると、検出器を読み出し電子回路に直接結合することが可能になる。直接結合された電子回路は、構築が簡単であり、入力キャパシタンスを低減することを可能にする。入力キャパシタンスが低減すると、雑音が減少して信号が高められる。低い暗電流は、利得及びカウント速度の不安定性の原因となる半導体の信号依存型発熱を防ぐ。信号依存型の不安定性は極めて重要であり、較正によって除去することができず、従って、医用撮像の幾つかの応用での半導体検出器の利用を阻む場合がある。このように、本書に記載する方法及び装置を用いて高線束及び低線束での検出器応答を改善すると、比較的低い等級及び／又は比較的安価な等級のＣＺＴ材料を用いて検出器を作製することが容易になる。

従って、本書に記載する検出器は、透過型医用撮像においてフォトン計数を達成することができ、これにより、フォトン計数手法によって期待される信号雑音（Swank雑音とも呼ばれる）の低減を提供する。この雑音低減は、高められた画質又は減少した患者線量を齎し得る。透過型医用撮像でのフォトン計数はまた、最小の検出器信号振幅から導かれる画像の部分に影響を与える電流モード検出器の暗電流から導かれる雑音を低減することができる。さらに、信号応答において例えばスペクトル尾が減少するため、本書に記載する半導体放射線検出器を、二つの信号源のエネルギが近過ぎて公知の検出器では分解することができない場合の同時二重同位体撮像のような核医学応用に用いることができる。尾スペクトル成分が減少して、ＮＭ応用についてＣＺＴの動作が成功するので、感度／分解能の兼ね合いをさらに十分に最適化することも可能になる。透過型撮像において改善されたエネルギ分解能は、例えばカルシウム得点応用でのエネルギ分解、従って物質判定を可能にすることができる。

本発明を様々な特定の実施形態について記載したが、当業者であれば、特許請求の範囲の要旨及び範囲内にある改変を施して本発明の様々な実施形態を実施し得ることを認められよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の実施形態に従って構築されるイメージング・システムの遠近図である。図１に示すシステムのブロック模式図である。本発明の一実施形態に従って構築される複数のピクセル型半導体検出器素子を有する例示的な放射線検出器の断面図である。熱源を含む本発明の一実施形態に従って構築される放射線検出器の断面図である。図４に示す熱源を用いて検出器の内部の偏極を低減する例示的な方法を示す流れ図である。本発明の一実施形態に従って構築される断熱被覆を含む図３に示す放射線検出器の遠近図である。図６に示す放射線検出器の上面図である。

符号の説明

１０システム
１２ガントリ
１４Ｘ線管又はＸ線源
１６Ｘ線
１８検出器アレイ
２０検出器素子
２２患者
２４回転中心
２６制御機構
２８Ｘ線制御器
３０ガントリ・モータ制御器
３２データ取得システム（ＤＡＳ）
３４画像再構成器
３６コンピュータ
３８記憶装置
４０コンソール
４２付設されている表示器
４４テーブル・モータ制御器
４６電動式テーブル
４８ガントリ開口
５０受け入れ装置
５２コンピュータ読み取り可能な媒体
１００画像検出装置
１０２検出器素子
１０４検出器基材
１０８ピクセル電極
１１０第一の表面
１１２第二の表面
１１４長手軸
１４０線源
１４４フォトン（放出ガンマ線及び透過Ｘ線）
１５４単一のカソード電極
１５６可動電子
１５８正孔
１６０読み出し電子回路
２００オーム接点
２０２結晶
２０４回路基板
２０６電子回路
２０８コネクタ
２１０端部
２２０外部熱源
２２２Ｘ線
２２４温度センサ
２５０方法の一例
２５２方法２５０は、例えば加熱装置及び選択随意で温度センサを含み得る少なくとも１個の熱源を画像検出装置に結合するステップを含んでいる
２５４熱源は、画像検出装置に加えられる温度を調節するように制御されて、画像検出装置の温度を変化させる
３１２加熱装置
４００断熱層
４０２底面
４０４第一の側面
４０６第二の側面
４０８第三の側面
４１０第四の側面
４１２上面

Claims

画像検出装置を制御する方法（２５０）であって、
少なくとも１個のオーム接点を有する前記画像検出装置に熱を加えるステップ（２５２）と、
前記画像検出装置の温度レベルを調節するために、前記加えられる熱を制御するステップ（２５４）と
を備えた方法。
前記熱を加えるステップ（２５２）は、前記画像検出装置を直接加熱するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法（２５０）。
前記熱を加えるステップ（２５２）は、前記画像検出装置を間接的に加熱するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法（２５０）。
前記熱の前記温度レベルを制御するために、前記画像検出装置の前記温度を感知するように構成されている温度センサを用いるステップをさらに含んでいる請求項１に記載の方法（２５０）。
前記少なくとも１個のオーム接点に抵抗依存型加熱装置を結合するステップと、前記温度レベルを制御するために、前記抵抗依存型加熱装置に流れる電流を制御するステップとをさらに含んでいる請求項１に記載の方法（２５０）。
基材（１０４）と、
該基材に結合されている少なくとも１個のオーム接点（２００）と、
前記基材の温度を高めるように構成されている熱源（２２０）と
を備えた画像検出装置（１００）。
前記熱源（２２０）は、印加される電流レベルに基づいて温度レベルを変化させるように構成されている加熱装置を含んでいる、請求項６に記載の画像検出装置（１００）。
前記熱源（２２０）は、前記基材の前記温度を高めるサーモ・フォイルを含んでいる、請求項６に記載の画像検出装置（１００）。
前記熱源（２２０）は、非走査モード時に前記基材の高められた温度レベルを保つように構成されている、請求項６に記載の画像検出装置（１００）。
フォトン束を放出するように構成されている放射線源（１４０）と、
前記フォトン束を受光して該フォトン束に基づいて応答を発生するように構成されている画像検出装置（１００）であって、当該画像検出装置（１００）に結合されている少なくとも１個のオーム接点（２００）と共にテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）材料及びテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）材料の少なくとも一方を少なくとも部分的に用いて作製されている画像検出装置（１００）と、
該画像検出装置の温度を高めるように構成されている熱源（２２０）と
を備えたイメージング・システム（１０）。