JP2008544239A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

本発明は、一般にシンチレータと呼ばれる放射変換器に関連する光電性センサ（３）を備えた放射線検出器に関する。このタイプの検出器の適用分野は特に放射線学におけるものである。シンチレータ（２）と光電性センサ（３）は近接して光学的に結合される。光電性センサ（３）はマトリックス状に配置され、互いに隙間（１２）で分離された光電性素子（６）を備える。該検出器（１）はまたシンチレータ（２）により放出される放射線（５）に対して不透過性のフィルター（２０）を備え、該フィルター（２０）は光電性素子（６）の間の隙間（１２）を覆っている。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般にシンチレータと呼ばれる放射変換器に関連する光電性センサを備えた放射線検出器に関する。このタイプの検出器の適用分野は特に放射線学において、Ｘ線撮像、蛍光透視、マンモグラフィーであるが、しかし非破壊試験も同様に適用分野である。

そのような放射線検出器は、例えばアモルファスシリコン・フォトダイオードからなるセンサが変換器と組み合わされた、フランス特許ＦＲ ２ ６０５ １６６号明細書から知られる。例えばフォトトランジスタを含む別のタイプのセンサもまた、本発明の実施に関して使用し得る。

そのような放射線検出器の動作及び構造が簡潔に想起されるであろう。

光電性センサは一般にマトリックス状に配置されたソリッドステート光電性素子から形成される。これらの素子は、Ｘ線又はガンマ線のような非常に短い波長の放射線に対して直接的に感知できない。このため、光電性センサは発光物質の層を含む放射変換器と組み合わされる。この物質はそのような放射線で刺激される時に、センサが感知できる更に長い波長の放射線（可視光又は可視に近い光）を放出する特性を有する。放射された光は、光電変換を行ない、そして適切な回路により利用され得る電気信号を送るセンサの光電性素子を照らす。

変換器からセンサに向けて放射される光を効率的に集めるため、実質的に同じ大きさが変換器とセンサに与えられ、それらは近接して光学的に結合される。空気又は接着剤である結合材料は、センサによって送られる画像の質が出来る限り少なく低下するように、該集合体の空間分解能に比較して薄い。

光電性素子は、一般的にＣＣＤ又はＣＭＯＳタイプのセンサ用の単結晶シリコン、多結晶シリコン、又はアモルファスシリコンの半導体材料から形成される。光電性素子は少なくとも一つのフォトダイオード、フォトトランジスタ、又はフォトレジスタを含む。これらの素子はマトリックス状に配置され、例えばガラス板により形成される基板上へ付着される。

センサは各々が光電性素子を保持している、一緒に端と端とをつなぎ合わされた幾つかの基板を用いて構成され得る。そのような構造は、例えば番号ＦＲ ２ ７５８ ６５４号明細書及びＦＲ ２ ７５８ ６５６号明細書により発行されたフランス特許に説明されている。

アルカリハロゲン化物又は希土類酸硫化物の一定の発光物質は、それらの効率的な性能のため頻繁に採用される。

４００ナノメートル付近又は５５０ナノメートル付近の放射線がそれぞれ望まれることによって、ナトリウム又はタリウムでドーピングされたヨウ化セシウムは、その強いＸ線の吸収と優れた蛍光収率で知られている。それは基板上に成長した細かい針状の形をとる。これらの針は実質的にこの基板と直角であり、それらはセンサにより放射される光を部分的に制限する。それらの細かさは検出器の解像度を決定する。ランタン及びガドリニウム酸硫化物もまた同じ理由で広く採用される。

シンチレータにより生成される放射線はセンサによって完全には吸収されない。放射線の一部はセンサを通過し、伝播し、センサのマトリックス内の、より遠くへ戻って人工的信号を作る。この影響は例えば画像の質を低下させる基板内の接合部付近に、可視のアーティファクトを作ることである。この低下は、特に変調伝達関数（ＭＴＦ）及び検出量子効率（ＤＱＥ）における減少によって測定可能である。

本発明はシンチレータにより作り出される放射線の反射を避けることによって、この問題を克服することを目的とする。

このために、本発明の主題は近接して光学的に結合されたシンチレータと光電性センサを含む放射線検出器であり、該光電性センサはマトリックス状に配置され、互いに隙間で分離された光電性素子を備え、それが又シンチレータにより放出される放射線に対して不透過性のフィルターを備え、該フィルターが光電性素子間の隙間を覆うことを特徴とする。

本発明はその説明が添付図面によって例示されている例として示される、一つの実施形態の詳細説明を読むことによって、より良く理解され、他の利点が明らかになるであろう。

様々な図において、図は縮尺通りではなく、図を複雑にしないためにマトリックスの少数の光電性素子のみが示されている。

図１は例えば医用放射線学において使用されるＸ線検出器１を示す。検出器１は例えば透明の接着剤での接着により、近接して光学的に結合されたシンチレータ２及び光電性センサ３を含む。シンチレータ２はＸ線４を、それに対してセンサ３が感知できる可視放射線５に変換する。センサ３はマトリックス状に配置された光電性素子６を備える。これらの素子はシンチレータ２により放出された放射線に対して感知できる、例えばフォトトランジスタ又はフォトダイオードを各々含む。これらの光電性素子６は例えばガラス板から形成される基板７により保持され、そしてセンサ３は各光電性素子６を提供するマトリックスの行と列の導体８を含む。該検出器は有利なことに、それに対して該センサが感知できる放射線を放出している光源９を備え、該光源９は全ての光電性素子６を同時に照射することができる。均一なやり方で全ての光電性素子６を照射することにより、光源９は、画像捕捉の間に光電性素子によって蓄えられた電荷がゼロにリセットされることを可能にする。光源９はセンサ３の前面１１と反対に、その後面１０を通じて照射し、それによってセンサ３はシンチレータ２から放射線５を受ける。基板７を形成するガラス板の透明性は、光源９からの照明を光電性素子に向けて伝達するために用いられる。

放射線５はシンチレータ２によりセンサ３の方向に、その面１１に向けて放出され、そして光電性素子６の間にある隙間１２内で、光電性素子６間のあちこちを通過する。隙間１２内を通過する放射線５の部分は、検出器１の様々な表面上でスプリアス反射１３を形成する。これらの表面は、例えば基板７の面１０及び１１、或いは更に光源９の一面１４である。スプリアス反射１３は幾つかの反射の後で、放射線５が放出されたシンチレータ２の領域の直前で、時々光電性素子６から遠く離れて、光電性素子６を直接的又は間接的に照射し得る。スプリアス反射１３は検出器１によって作り出される画像の質を低下させる。この低下は検出器１により形成される画像において、特に輪郭のシャープさの減少として見られる。

本発明によれば、検出器１はシンチレータ２により放出される放射線５に対して不透過性のフィルター２０を備える。フィルター２０は光電性素子６の間の隙間１２を覆う。フィルター２０は図２において見られる。フィルター２０は放射線５の一部分が隙間１２内を通過することを許容し、その結果としてスプリアス反射１３が除去されることを可能にする。

有利なことに、フィルター２０はマトリックスの行と列の導体８を覆う。これは導体８が放射線５の一部分を反射することが可能で、従って新たなスプリアス反射１３を作り出すからである。フィルター２０が導体８を覆うとき、これらの新たなスプリアス反射は回避される。

有利なことに、フィルター２０は部分的に光電性素子を覆う。この部分的な重なりは、まず第一に隙間１２及び導体８の全体的な被覆を確実にする。更に、該重なりは画像捕捉の間に光電性素子６によって蓄えられた電荷量の細かい調整を可能にする。より正確には、光電性素子６はシンチレータ２により放出された光子による画像捕捉局面の間に充電する静電容量を形成する。画像捕捉局面には、その間に各静電容量が導体８を介して読み取り回路内へと放電される、光電性素子６の読み取り局面が続く。光電性素子６は半導体材料から形成される。これらの素子の製作様式は、光電性素子６の静電容量が正確に調整されることを可能にしない。シンチレータ２により放出される光子に対して不透過性のフィルター２０で部分的に覆うことにより、光電性素子６の静電容量は変化しないが、しかし光電性素子６の感度は減少し得る。従って飽和状態に達することなく、光電性素子６によって検出可能な光子の線量を適応させることが可能である。検出器１のダイナミックレンジは従って増加する。

本発明は光源９なしで実施され得る。この場合、黒色の、言い換えれば全ての放射線に対して完全に不透過性のフィルター２０がそのとき使用される必要がある。他方で、光源９の存在下では、該光源９により放出される放射線に対して透明なフィルター２０が選択されることが有利である。例えば５５０ｎｍ付近、言い換えれば緑色を中心とする放射線５を放出する、ナトリウムでドーピングされたヨウ化セシウムを含むシンチレータ２が選定される。６５０〜７００ｎｍの間で照射する複数の赤色発光ダイオードから形成される光源９が選定される。シンチレータ２及び光源９のこの構成において、赤色フィルター２０が選定される。該フィルター２０はシンチレータ２により放出される放射線５に対しては不透過性であり、光源９の照射に対しては透明であろう。フィルター２０は着色された樹脂を含むことが有利である。１〜２μｍの範囲内の厚さは、選択された周波数帯域の僅か２％外側のみで伝達するために十分である。樹脂はフォトリソグラフィーによりセンサ３の上へ付着されることができる。

フィルターを含まない放射線検出器を示す。 本発明による検出器を示す。

Claims (7)

1. 近接して光学的に結合されたシンチレータ（２）及び光電性センサ（３）を含む放射線検出器（１）であって、前記光電性センサ（３）がマトリックス状に配置され、互いに隙間（１２）で分離された光電性素子（６）を備えた検出器であって、
   それが又前記シンチレータ（２）により放出される放射線（５）に対して不透過性のフィルター（２０）を備え、前記フィルター（２０）が前記光電性素子（６）間の隙間（１２）を覆うことを特徴とする検出器。
2. 前記光電性センサ（３）がマトリックスの行と列の導体（８）を備え、前記フィルター（２０）が前記行と列の導体（８）を覆うことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
3. 前記フィルター（２０）が部分的に前記光電性素子（６）を覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の検出器。
4. 前記センサ（３）が感知できる放射線を放出する光源（９）を備え、前記光源（９）が全ての前記光電性素子（６）を同時に照射することができ、そして前記フィルター（２０）が前記光源（９）により放出される放射線に対して透明であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出器。
5. 前記フィルター（２０）が着色された樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の検出器。
6. 前記樹脂が１〜２μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項５に記載の検出器。
7. 前記樹脂がフォトリソグラフィーにより前記センサ（３）の上へ付着されることを特徴とする請求項５または６に記載の検出器。

Images