JP2012032322A

JP2012032322A - Radiation detector card

Info

Publication number: JP2012032322A
Application number: JP2010173343A
Authority: JP
Inventors: Izumi Fukasaku; 泉深作; Yoshinori Sunaga; 義則須永; Naoyuki Yamada; 直之山田
Original assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-08-02
Also published as: JP5714255B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detector card capable of reducing the mixture of noise into an analog signal.SOLUTION: A radiation detector card 1 includes: a semiconductor device 10 having a plurality of pixel regions 10b to which radiation 100 is incident; and an integrated circuit unit 6 including: a positional information serialization section 64 that acquires positional information indicating a position of the pixel area 10b to which the radiation 100 is incident as parallel positional information that is a parallel signal, and converts the parallel positional information into serial positional information that is a serial signal; an analog/digital conversion section 66 that acquires an energy quantity of the radiation 100 incident to the pixel region 10b as analog energy information that is an analog signal, and converts the analog energy information into digital energy information that is a digital signal; and an energy information serialization section 64 that converts the digital energy information into serial energy information that is a serial signal.

Description

本発明は、放射線検出器カードに関する。特に、本発明は、γ線、Ｘ線等の放射線を検出する放射線検出器カードに関する。 The present invention relates to a radiation detector card. In particular, the present invention relates to a radiation detector card that detects radiation such as gamma rays and X-rays.

従来、半導体素子と、半導体素子の一方の面に取り付けられたアノード電極と、半導体素子の他方の面に取り付けられたカソード電極と、一端側がアノード電極及びカソード電極のうち少なくとも一方の電極に接続され、他端側が電極からストレートに延びて当該電極からの信号を出力する信号線とを備える半導体放射線検出器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, a semiconductor element, an anode electrode attached to one surface of the semiconductor element, a cathode electrode attached to the other surface of the semiconductor element, and one end side connected to at least one of the anode electrode and the cathode electrode A semiconductor radiation detector having a signal line that extends straight from the electrode and outputs a signal from the electrode is known (for example, see Patent Document 1).

特開２００５−１０９２６９号公報JP 2005-109269 A

しかし、特許文献１に係る半導体放射線検出器は、複数の半導体放射線検出器を実装基板上に搭載した放射線検出ユニットを構成した場合に、放射線検出器の信号を読み出す読出回路が実装基板の半導体放射線検出器が搭載される側の反対側の面に設けられる。したがって、特許文献１に係る半導体放射線検出器では、半導体から読出回路までのアナログ信号の信号経路が長く、アナログ信号にノイズが混入する場合がある。 However, in the semiconductor radiation detector according to Patent Document 1, when a radiation detection unit in which a plurality of semiconductor radiation detectors are mounted on a mounting substrate is configured, a readout circuit that reads out signals from the radiation detector is provided on the mounting substrate. It is provided on the surface opposite to the side on which the detector is mounted. Therefore, in the semiconductor radiation detector according to Patent Document 1, the signal path of the analog signal from the semiconductor to the readout circuit is long, and noise may be mixed in the analog signal.

したがって、本発明の目的は、アナログ信号へのノイズの混入を低減できる放射線検出器カードを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a radiation detector card that can reduce the mixing of noise into an analog signal.

本発明は、上記目的を達成するため、放射線が入射する複数のピクセル領域を有する半導体素子と、放射線が入射したピクセル領域の位置を示す位置情報をパラレル信号であるパラレル位置情報として取得し、パラレル位置情報をシリアル信号であるシリアル位置情報に変換する位置情報シリアル化部と、ピクセル領域に入射した放射線のエネルギー量をアナログ信号であるアナログエネルギー情報として取得し、アナログエネルギー情報をデジタル信号であるデジタルエネルギー情報に変換するアナログ／デジタル変換部と、デジタルエネルギー情報をシリアル信号であるシリアルエネルギー情報に変換するエネルギー情報シリアル化部とを有する集積回路部とを備える放射線検出器カードが提供される。 In order to achieve the above object, the present invention acquires, as parallel position information, which is a parallel signal, a semiconductor element having a plurality of pixel regions into which radiation is incident and position information indicating the position of the pixel region into which the radiation is incident. A position information serialization unit that converts the position information into serial position information that is a serial signal, the amount of radiation energy incident on the pixel area is acquired as analog energy information that is an analog signal, and the analog energy information is digital that is a digital signal A radiation detector card is provided that includes an analog / digital conversion unit that converts energy information into an integrated circuit unit that has an energy information serialization unit that converts digital energy information into serial energy information that is a serial signal.

また、上記放射線検出器カードにおいて、集積回路部が、位置情報シリアル化部とエネルギー情報シリアル化部とを含むシリアル化部を有することもできる。 In the radiation detector card, the integrated circuit unit may include a serialization unit including a position information serialization unit and an energy information serialization unit.

また、上記放射線検出器カードにおいて、予め定められたシリアル信号レートより高いレートで動作し、スクランブル用データを発生する疑似ランダム符号発生器を更に備え、疑似ランダム符号発生器が、シリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報をスクランブル用のデータを用いてスクランブル化することもできる。 The radiation detector card further includes a pseudo-random code generator that operates at a rate higher than a predetermined serial signal rate and generates scrambled data, and the pseudo-random code generator includes serial position information, and The serial energy information can be scrambled using the scramble data.

また、上記放射線検出器カードにおいて、シリアル化部が、放射線を検出したピクセル領域についてのパラレル位置情報とデジタルエネルギー情報とを併せて、シリアル位置情報とシリアルエネルギー情報とに変換することもできる。 In the radiation detector card, the serialization unit may convert the parallel position information and the digital energy information about the pixel area where the radiation is detected into serial position information and serial energy information.

また、上記放射線検出器カードにおいて、集積回路部が、スクランブル化されたシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報を、スクランブル化される前のシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報に変換する外部の集積回路に対し、スクランブル化されたシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報をシリアル差動信号として供給することもできる。 In the radiation detector card, the integrated circuit unit converts the scrambled serial position information and serial energy information into an external integrated circuit that converts the serial position information and serial energy information before being scrambled. On the other hand, scrambled serial position information and serial energy information may be supplied as a serial differential signal.

本発明に係る放射線検出器カードによれば、アナログ信号へのノイズの混入を低減できる放射線検出器カードを提供することができる。 According to the radiation detector card of the present invention, it is possible to provide a radiation detector card that can reduce the mixing of noise into an analog signal.

本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードの斜視図である。It is a perspective view of a radiation detector card concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードの放射線が入射する方向からの部分拡大図である。It is the elements on larger scale from the direction in which the radiation of the radiation detector card which concerns on embodiment of this invention injects. 本発明の実施の形態に係る複数の放射線検出器カードを備えて構成される放射線検出ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the radiation detection unit comprised with the some radiation detector card | curd which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードが配列した状態の側面図である。It is a side view in the state where the radiation detector card concerning an embodiment of the invention was arranged. 本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードの機能構成とマザーボードに搭載される外部の集積回路としてのＦＰＧＡの機能構成ブロック図である。It is a functional block diagram of FPGA as a functional structure of the radiation detector card | curd which concerns on embodiment of this invention, and the external integrated circuit mounted in a motherboard.

［実施の形態］
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードの斜視図の一例を示す。 [Embodiment]
FIG. 1A shows an example of a perspective view of a radiation detector card according to an embodiment of the present invention.

（放射線検出器カード１の構成の概要）
本実施の形態に係る放射線検出器カード１は、カード型の形状を呈し、γ線、Ｘ線等の放射線１００を検出する放射線検出器カードである。図１Ａにおいて放射線１００は、紙面の上方から下方に沿って伝搬してくる。すなわち、放射線１００は、放射線検出器カード１の半導体素子１０からカードホルダ３０及びカードホルダ３１に向かう方向に沿って伝搬して放射線検出器カード１に入射する。そして、放射線検出器カード１は、半導体素子１０の側面（つまり、図１Ａの上方に面している面）に放射線１００が入射する。したがって、半導体素子１０の側面が放射線１００の入射面となっている。このように、半導体素子１０の側面を放射線１００の入射面とする放射線検出器カードを、本実施の形態ではエッジオン型の放射線検出器カードと称する。なお、放射線検出器カード１は、特定の方向（例えば、放射線検出器カード１に向かう方向）に沿って伝搬してくる放射線１００が通過する複数の開口を有するコリメータを介して放射線１００を検出する複数の放射線検出器カード１が並べられて構成される放射線検出装置用の放射線検出器カード１として用いることができる。 (Outline of the configuration of the radiation detector card 1)
The radiation detector card 1 according to the present embodiment is a radiation detector card that has a card shape and detects radiation 100 such as γ rays and X rays. In FIG. 1A, the radiation 100 propagates from the top to the bottom of the page. That is, the radiation 100 propagates along the direction from the semiconductor element 10 of the radiation detector card 1 toward the card holder 30 and the card holder 31 and enters the radiation detector card 1. In the radiation detector card 1, the radiation 100 is incident on the side surface of the semiconductor element 10 (that is, the surface facing upward in FIG. 1A). Therefore, the side surface of the semiconductor element 10 is an incident surface for the radiation 100. As described above, the radiation detector card having the side surface of the semiconductor element 10 as the incident surface of the radiation 100 is referred to as an edge-on type radiation detector card in the present embodiment. The radiation detector card 1 detects the radiation 100 via a collimator having a plurality of openings through which the radiation 100 propagating along a specific direction (for example, a direction toward the radiation detector card 1) passes. It can be used as a radiation detector card 1 for a radiation detection apparatus configured by arranging a plurality of radiation detector cards 1 side by side.

具体的に、放射線検出器カード１は、放射線１００を検出可能な一対の半導体素子１０と、複数の半導体素子１０及び複数の半導体素子１０それぞれからの信号を処理する集積回路部６（図１Ａでは図示しない）を搭載する薄い基板２０と、一対の半導体素子１０の端から距離をおいた位置にて基板２０を挟み込むことにより基板２０を支持するカードホルダ３０及びカードホルダ３１とを備える。そして、一例として、一対の半導体素子１０が４組、基板２０を挟み込む位置において基板２０に固定される。すなわち、各組の一対の半導体素子１０は、基板２０の一方の面と他方の面とのそれぞれに基板２０を対称面として対称の位置に固定される。 Specifically, the radiation detector card 1 includes a pair of semiconductor elements 10 that can detect the radiation 100, and a plurality of semiconductor elements 10 and an integrated circuit unit 6 that processes signals from the plurality of semiconductor elements 10 (in FIG. 1A). And a card holder 30 and a card holder 31 that support the substrate 20 by sandwiching the substrate 20 at a distance from the ends of the pair of semiconductor elements 10. As an example, four pairs of semiconductor elements 10 are fixed to the substrate 20 at positions where the substrate 20 is sandwiched. That is, the pair of semiconductor elements 10 in each set is fixed to a symmetric position with the substrate 20 as a symmetry plane on each of one surface and the other surface of the substrate 20.

また、基板２０はカードホルダ３０とカードホルダ３１とに挟み込まれて支持される。カードホルダ３０とカードホルダ３１とはそれぞれ同一形状を有して形成され、カードホルダ３０が有する溝付穴３４にカードホルダ３１が有する突起部３６が嵌め合うと共に、カードホルダ３１が有する溝付穴３４（図示しない）にカードホルダ３０が有する突起部３６（図示しない）が嵌め合うことにより基板２０を支持する。 The substrate 20 is supported by being sandwiched between a card holder 30 and a card holder 31. The card holder 30 and the card holder 31 are formed to have the same shape, and the protruding portion 36 of the card holder 31 is fitted into the grooved hole 34 of the card holder 30 and the grooved hole of the card holder 31 is fitted. The board | substrate 20 is supported by the projection part 36 (not shown) which the card holder 30 has fitting to 34 (not shown).

また、弾性部材実装部３２は、複数の放射線検出器カード１を支持する放射線検出器立てに放射線検出器カード１が挿入された場合に、放射線検出器カード１を放射線検出器立てに押し付けて固定する板ばね等の弾性部材が設けられる部分である。なお、放射線検出器立てはカードエッジ部２９が挿入されるコネクタを有しており、放射線検出器カード１は、カードエッジ部２９がコネクタに挿入され、コネクタとカードエッジ部２９に設けられるパターン２９ａとが電気的に接続することにより外部の電子部品（例えば、ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ（ＦＰＧＡ））等に接続される。 Further, the elastic member mounting portion 32 is fixed by pressing the radiation detector card 1 against the radiation detector stand when the radiation detector card 1 is inserted into the radiation detector stand that supports the plurality of radiation detector cards 1. This is a portion where an elastic member such as a leaf spring is provided. The radiation detector stand has a connector into which the card edge portion 29 is inserted, and the radiation detector card 1 has a pattern 29a provided on the connector and the card edge portion 29 by inserting the card edge portion 29 into the connector. Are electrically connected to an external electronic component (for example, Field Programmable Gate Array (FPGA)).

また、放射線検出器カード１は、一対の半導体素子１０の基板２０の反対側に、各半導体素子１０が有する電極と基板２０が有する複数の基板端子２２とのそれぞれを電気的に接続する配線パターン（半導体素子１０の基板２０の反対側の素子表面の電極、及びフレキシブル基板４０の半導体素子１０側の配線パターン等は図示しない）を有するフレキシブル基板４０を更に備える。 Further, the radiation detector card 1 has a wiring pattern for electrically connecting the electrodes of each semiconductor element 10 and the plurality of substrate terminals 22 of the substrate 20 to the opposite side of the substrate 20 of the pair of semiconductor elements 10. A flexible substrate 40 having an electrode on the surface of the element opposite to the substrate 20 of the semiconductor element 10 and a wiring pattern on the semiconductor element 10 side of the flexible substrate 40 is not shown.

フレキシブル基板４０は、一対の半導体素子１０の一方の半導体素子１０側、及び他方の半導体素子１０側の双方に設けられる（本実施の形態においては、４組の一対の半導体素子１０の一方の半導体素子１０側のそれぞれと、他方の半導体素子１０側のそれぞれとの双方に、フレキシブル基板４０がそれぞれ設けられる）。そして、フレキシブル基板４０の複数の配線パターンの一端はそれぞれ基板端子２２に電気的に接続する。 The flexible substrate 40 is provided on both the one semiconductor element 10 side and the other semiconductor element 10 side of the pair of semiconductor elements 10 (in the present embodiment, one semiconductor of the four pairs of semiconductor elements 10). A flexible substrate 40 is provided on each of the element 10 side and each of the other semiconductor element 10 side). Then, one end of each of the plurality of wiring patterns of the flexible substrate 40 is electrically connected to the substrate terminal 22.

（半導体素子１０の詳細）
図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードの放射線が入射する方向からの部分拡大図の概要を示す。なお、説明の便宜上、フレキシブル基板４０等の図示は省略する。 (Details of semiconductor element 10)
FIG. 1B shows an outline of a partially enlarged view from the direction in which the radiation of the radiation detector card according to the embodiment of the present invention is incident. For convenience of explanation, illustration of the flexible substrate 40 and the like is omitted.

半導体素子１０は、化合物半導体から主として構成される。そして、半導体素子１０は、略直方体状若しくは平板状に形成される。また、半導体素子１０の放射線が入射する面に垂直な一の表面である素子表面に、複数の溝１０ａが設けられる。溝１０ａは、例えば、断面視にてＶ字形状を有して形成される。半導体素子１０は、溝１０ａが設けられている面を基板２０側に向け、基板２０に固定される。具体的には、複数の溝１０ａの間の半導体素子１０の表面に設けられている表面電極（図示しない）と、基板２０の表面に設けられる素子接続部（図示しない）とが銀ペースト等の導電性接着材５０を介して接続され、半導体素子１０が基板２０に固定される。 The semiconductor element 10 is mainly composed of a compound semiconductor. The semiconductor element 10 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape or a flat plate shape. A plurality of grooves 10a are provided on the element surface which is one surface perpendicular to the surface on which the radiation of the semiconductor element 10 is incident. For example, the groove 10a is formed to have a V shape in a sectional view. The semiconductor element 10 is fixed to the substrate 20 with the surface on which the groove 10a is provided facing the substrate 20 side. Specifically, a surface electrode (not shown) provided on the surface of the semiconductor element 10 between the plurality of grooves 10a and an element connection portion (not shown) provided on the surface of the substrate 20 are made of silver paste or the like. The semiconductor element 10 is fixed to the substrate 20 by being connected via the conductive adhesive 50.

また、放射線が入射する半導体素子１０の面であって、各溝１０ａから、溝１０ａが設けられている面の反対側の面への仮想的な垂線により区切られる領域、及び当該仮想的な垂線と半導体素子１０の短辺の端部とで区切られる領域をピクセル領域１０ｂと称する。半導体素子１０が、（ｎ−１）個の溝１０ａを有することによりｎ個のピクセル領域１０ｂが構成される。また、複数の溝１０ａ間の平坦な領域である複数の素子表面それぞれに表面電極が設けられ、表面電極が設けられている面の反対側の素子表面に裏面電極が設けられる。なお、複数のピクセル領域１０ｂそれぞれが、放射線を検出する１つの画素（ピクセル）に対応する。これにより、一の半導体素子１０は、複数の画素を有することになる。 In addition, a region of the semiconductor element 10 on which the radiation is incident, the region delimited by a virtual perpendicular from each groove 10a to a surface opposite to the surface on which the groove 10a is provided, and the virtual perpendicular A region divided by the end of the short side of the semiconductor element 10 is referred to as a pixel region 10b. The semiconductor element 10 has (n−1) grooves 10a, so that n pixel regions 10b are formed. In addition, a surface electrode is provided on each of the plurality of element surfaces which are flat regions between the plurality of grooves 10a, and a back electrode is provided on the element surface opposite to the surface on which the surface electrode is provided. Each of the plurality of pixel regions 10b corresponds to one pixel (pixel) that detects radiation. Thereby, one semiconductor element 10 has a plurality of pixels.

一例として、１つの放射線検出器カード１が８つの半導体素子１０（４組の一対の半導体素子１０）を備え、１つの半導体素子１０がそれぞれ８つのピクセル領域１０ｂを有する場合、１つの放射線検出器カード１は、６４ピクセルの解像度を有することになる。溝１０ａの数を増減させることにより、一の半導体素子１０のピクセル数を増減させることができる。なお、一例として、半導体素子１０の幅は１．２ｍｍ程度、長さは１１．２ｍｍ程度、高さは５ｍｍ程度である。 As an example, when one radiation detector card 1 includes eight semiconductor elements 10 (four pairs of semiconductor elements 10), and each semiconductor element 10 includes eight pixel regions 10b, one radiation detector. Card 1 will have a resolution of 64 pixels. By increasing or decreasing the number of grooves 10a, the number of pixels of one semiconductor element 10 can be increased or decreased. As an example, the width of the semiconductor element 10 is about 1.2 mm, the length is about 11.2 mm, and the height is about 5 mm.

また、半導体素子１０を構成する化合物半導体としては、例えば、ＣｄＴｅを用いることができる。また、γ線等の放射線を検出できる限り、半導体素子１０はＣｄＴｅ素子に限られない。例えば、半導体素子１０として、ＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）素子、ＨｇＩ_２素子等の化合物半導体素子を用いることもできる。 Moreover, as a compound semiconductor which comprises the semiconductor element 10, CdTe can be used, for example. Further, the semiconductor element 10 is not limited to a CdTe element as long as radiation such as γ rays can be detected. For example, a compound semiconductor element such as a CdZnTe (CZT) element or an HgI ₂ element can also be used as the semiconductor element 10.

（基板２０の詳細）
基板２０は、金属導体等の導電性材料からなる導電性薄膜（例えば、銅箔）が表面に形成された薄肉基板（例えば、ＦＲ４等のガラスエポキシ基板）を、ソルダーレジスト等の絶縁材料からなる絶縁層で挟んで可撓性を有して形成される。基板２０は、一例として、０．２ｍｍ以下の厚さを有して形成される。また、基板２０は、半導体素子１０の電極に電気的に接続する素子接続部を有する。 (Details of substrate 20)
The substrate 20 is a thin substrate (for example, a glass epoxy substrate such as FR4) on which a conductive thin film (for example, copper foil) made of a conductive material such as a metal conductor is formed, and is made of an insulating material such as a solder resist. It is formed with flexibility by being sandwiched between insulating layers. As an example, the substrate 20 is formed to have a thickness of 0.2 mm or less. Further, the substrate 20 has an element connection portion that is electrically connected to the electrode of the semiconductor element 10.

（放射線検出ユニット５の概要）
図２は、本発明の実施の形態に係る複数の放射線検出器カードを備えて構成される放射線検出ユニットの斜視図の一例を示す。 (Outline of radiation detection unit 5)
FIG. 2 shows an example of a perspective view of a radiation detection unit including a plurality of radiation detector cards according to the embodiment of the present invention.

放射線検出ユニット５は、複数の放射線検出器カード１が放射線検出器立てによって保持されることにより構成される。具体的には、複数の放射線検出器カード１が並べられる間隔に応じて予め定められた距離をおいて並び、複数の放射線検出器カード１が挿入される複数の溝２ｂが形成された複数の支持体２と、支持体２を搭載するマザーボード３と、複数の支持体２の間に設けられ、複数の放射線検出器カード１のカードエッジ部２９のそれぞれが接続されて外部の集積回路としてのＦＰＧＡ７等と複数の放射線検出器カード１のそれぞれとを電気的に接続する複数のコネクタ４とを備える放射線検出器立てに複数の放射線検出器カード１が保持される。支持体２の複数の溝２ｂのそれぞれに複数の放射線検出器カード１が挿入され、固定されることにより放射線検出ユニット５が構成される。 The radiation detection unit 5 is configured by holding a plurality of radiation detector cards 1 by a radiation detector stand. Specifically, the plurality of radiation detector cards 1 are arranged at a predetermined distance according to the interval at which the plurality of radiation detector cards 1 are arranged, and a plurality of grooves 2b into which the plurality of radiation detector cards 1 are inserted are formed. Provided between the support 2, the mother board 3 on which the support 2 is mounted, and the plurality of supports 2, each of the card edge portions 29 of the plurality of radiation detector cards 1 is connected to form an external integrated circuit The plurality of radiation detector cards 1 are held in a radiation detector stand having a plurality of connectors 4 that electrically connect the FPGA 7 and the like to each of the plurality of radiation detector cards 1. A plurality of radiation detector cards 1 are inserted into each of the plurality of grooves 2b of the support 2 and fixed, whereby the radiation detection unit 5 is configured.

複数の支持体２は、マザーボード３上に放射線検出器カード１の幅に対応する間隔を有して設けられる。そして、複数の支持体２はそれぞれ、複数の壁部２ａを有しており、各壁部２ａの間に溝２ｂが形成される。壁部２ａは、一方の表面にくぼみ部２ｃが設けられ、他方の表面は平坦面２ｄである。放射線検出器カード１の弾性部材実装部３２には、例えば、板金が組み込まれ、支持体２の溝２ｂに放射線検出器カード１が挿入された場合に、この板金により放射線検出器カード１が壁部２ａの平坦面２ｄに押さえ付けられることにより支持体２に放射線検出器カード１が固定される。 The plurality of supports 2 are provided on the mother board 3 with an interval corresponding to the width of the radiation detector card 1. And the some support body 2 has the some wall part 2a, respectively, and the groove | channel 2b is formed between each wall part 2a. The wall 2a is provided with a recess 2c on one surface, and the other surface is a flat surface 2d. For example, when a sheet metal is incorporated in the elastic member mounting portion 32 of the radiation detector card 1 and the radiation detector card 1 is inserted into the groove 2b of the support 2, the radiation detector card 1 is walled by the sheet metal. The radiation detector card 1 is fixed to the support 2 by being pressed against the flat surface 2d of the portion 2a.

（集積回路部６の配置）
図３は、本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードが配列した状態の側面図の概要である。なお、説明の便宜上、フレキシブル基板４０、支持体２等の図示は省略する。 (Arrangement of integrated circuit section 6)
FIG. 3 is an outline of a side view showing a state in which the radiation detector cards according to the embodiment of the present invention are arranged. For convenience of explanation, illustration of the flexible substrate 40, the support 2 and the like is omitted.

放射線検出ユニット５が保持している複数の放射線検出器カード１はそれぞれ、基板２０上に集積回路部６を備える。集積回路部６は、例えば、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を含むＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）である。本実施の形態では集積回路部６が基板２０上に搭載され、半導体素子１０からの信号が集積回路部６に供給される。そして、集積回路部６は、当該信号に含まれるアナログ信号をデジタル信号に変換する等の信号処理を実行する。集積回路部６において処理が施された信号は、コネクタ４を介してマザーボード３の放射線検出器カード１を保持している面の反対側の面に設けられるＦＰＧＡ７に供給される。 Each of the plurality of radiation detector cards 1 held by the radiation detection unit 5 includes an integrated circuit unit 6 on a substrate 20. The integrated circuit unit 6 is, for example, an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) including a function of converting an analog signal into a digital signal. In the present embodiment, the integrated circuit unit 6 is mounted on the substrate 20, and a signal from the semiconductor element 10 is supplied to the integrated circuit unit 6. Then, the integrated circuit unit 6 performs signal processing such as converting an analog signal included in the signal into a digital signal. The signal processed in the integrated circuit unit 6 is supplied via the connector 4 to the FPGA 7 provided on the surface of the motherboard 3 opposite to the surface holding the radiation detector card 1.

（放射線検出器カード１の機能構成）
図４は、本発明の実施の形態に係る放射線検出器カードの機能構成とマザーボードに搭載される外部の集積回路としてのＦＰＧＡの機能構成ブロック図の概要を示す。 (Functional configuration of radiation detector card 1)
FIG. 4 shows an outline of a functional configuration block diagram of an FPGA as an external integrated circuit mounted on a motherboard and a functional configuration of the radiation detector card according to the embodiment of the present invention.

放射線検出器カード１が備える集積回路部６は、エネルギー情報シリアル化部６２と、位置情報シリアル化部６４と、アナログ／デジタル変換部６６（以下、「Ａ／Ｄ変換部６６」と表記する）と、集積回路６８とを有する。位置情報シリアル化部６４は、放射線が入射したピクセル領域１０ｂの位置を示す位置情報をパラレル信号であるパラレル位置情報として取得し、パラレル位置情報をシリアル信号であるシリアル位置情報に変換する。また、Ａ／Ｄ変換部６６は、ピクセル領域１０ｂに入射した放射線のエネルギー量をアナログ信号であるアナログエネルギー情報として取得し、アナログエネルギー情報をデジタル信号であるデジタルエネルギー情報に変換する。更に、エネルギー情報シリアル化部６２は、デジタルエネルギー情報をシリアル信号であるシリアルエネルギー情報に変換する。 The integrated circuit unit 6 included in the radiation detector card 1 includes an energy information serialization unit 62, a position information serialization unit 64, and an analog / digital conversion unit 66 (hereinafter referred to as “A / D conversion unit 66”). And an integrated circuit 68. The position information serialization unit 64 acquires position information indicating the position of the pixel region 10b on which the radiation is incident as parallel position information that is a parallel signal, and converts the parallel position information into serial position information that is a serial signal. The A / D converter 66 acquires the amount of energy of the radiation incident on the pixel region 10b as analog energy information that is an analog signal, and converts the analog energy information into digital energy information that is a digital signal. Further, the energy information serialization unit 62 converts the digital energy information into serial energy information that is a serial signal.

また、集積回路部６は、予め定められたシリアル信号レートより高いレートで動作し、スクランブル用データを発生する疑似ランダム符号発生器としてのＰＮ（ＰｓｅｕｄｏＮｏｉｓｅ）ジェネレーター６９と、ＦＰＧＡ７側から信号線２１０を介し、予め定められた倍率でレートが高められたクロック信号（例えば、シリアル信号レートの１６倍のレートのクロック信号）を受け取り、当該クロック信号を元のレートのクロック信号（例えば、１６倍のレートのクロック信号のレートを１／１６倍したクロック信号）に戻すクロックディバイダ６７とを更に有する。ここで、ＰＮジェネレーター６９は、ＦＰＧＡ７側から予め定められた倍率でレートが高められたクロック信号に応じて動作する。なお、エネルギー情報シリアル化部６２と位置情報シリアル化部６４とは、一つのシリアル化部６０として構成することもできる。また、全てのリセットを共通にすることで、集積回路部６とＦＰＧＡ７とのインターフェースの同期（すなわち、ＰＮ符号の同期）を取ることもできる。 Further, the integrated circuit section 6 operates at a rate higher than a predetermined serial signal rate, and a PN (Pseudo Noise) generator 69 as a pseudo random code generator for generating scramble data, and a signal line 210 from the FPGA 7 side. The clock signal whose rate is increased at a predetermined magnification (for example, a clock signal having a rate of 16 times the serial signal rate) is received via the clock signal, and the clock signal at the original rate (for example, 16 times the serial signal rate) is received. A clock divider 67 for returning the clock signal to a rate obtained by multiplying the rate of the rate clock signal by 1/16. Here, the PN generator 69 operates in accordance with a clock signal whose rate is increased at a predetermined magnification from the FPGA 7 side. The energy information serialization unit 62 and the position information serialization unit 64 can also be configured as one serialization unit 60. In addition, by making all resets common, it is possible to synchronize the interface between the integrated circuit unit 6 and the FPGA 7 (that is, synchronize the PN code).

具体的に、半導体素子１０の所定のピクセル領域１０ｂに放射線１００が入射すると、当該ピクセル領域１０ｂで放射線１００のエネルギー量に比例した電荷量のホールと電子との対が生成される。生成したホールと電子とは、当該ピクセル領域１０ｂの表面電極又は裏面電極に到達し、表面電極及び裏面電極のそれぞれから電気信号が出力される。そして、当該ピクセル領域１０ｂの表面電極又は裏面電極に電気的に接続された信号線１１０−１、信号線１１０−２、信号線１１０−３、・・・信号線１１０−ｎ（ただし、ｎは正の整数）のいずれか２つの信号線を介して、電気信号が集積回路６８に供給される。すなわち、放射線１００が入射したピクセル領域１０ｂに対応する２つの信号線を介し、エネルギー量を示す電荷量が、集積回路６８に供給される。ここで、集積回路６８に電気信号を供給する２つの信号線の組みが、入射位置情報に対応する。 Specifically, when the radiation 100 is incident on a predetermined pixel region 10b of the semiconductor element 10, a pair of holes and electrons having a charge amount proportional to the energy amount of the radiation 100 is generated in the pixel region 10b. The generated holes and electrons reach the front surface electrode or the back surface electrode of the pixel region 10b, and an electric signal is output from each of the front surface electrode and the back surface electrode. Then, the signal line 110-1, the signal line 110-2, the signal line 110-3,..., The signal line 110-n (where n is an electrical connection) electrically connected to the front surface electrode or the back surface electrode of the pixel region 10b. An electrical signal is supplied to the integrated circuit 68 via any two signal lines (positive integers). In other words, the charge amount indicating the energy amount is supplied to the integrated circuit 68 via the two signal lines corresponding to the pixel region 10 b on which the radiation 100 is incident. Here, a set of two signal lines for supplying an electrical signal to the integrated circuit 68 corresponds to the incident position information.

集積回路６８は、信号回路１２４を介し、入射位置情報をパラレル位置情報としてパラレルに位置情報シリアル化部６４に供給する。具体的に、集積回路６８は、信号線１１０−１から信号線１１０−ｎのうち電気信号が入力された２つの信号線の組み、すなわち、入射位置情報を識別する識別値を複数の信号線からなる信号回路１２４からパラレルに供給する。ここで、例えば、信号回路１２４は８つの信号線を含み、集積回路６８から位置情報シリアル化部６４に供給されるパラレル位置情報は、８ビットのパラレル情報として供給される。なお、パラレル位置情報は、１ｈｏｔｅｎｃｏｄｉｎｇとして、位置情報シリアル化部６４及び／又はエネルギー情報シリアル化部６２の書き込みＳｔｏｂｅ信号を兼ねることもできる。なお、その場合、パラレル位置情報（Ｓｔｏｂｅ信号）は、エネルギー情報のＡ／Ｄ変換後に出力されるように遅延させる。 The integrated circuit 68 supplies the incident position information to the position information serialization unit 64 in parallel as parallel position information via the signal circuit 124. Specifically, the integrated circuit 68 sets a combination of two signal lines to which an electrical signal is input from the signal lines 110-1 to 110-n, that is, an identification value for identifying incident position information, as a plurality of signal lines. In parallel, the signal circuit 124 is supplied. Here, for example, the signal circuit 124 includes eight signal lines, and the parallel position information supplied from the integrated circuit 68 to the position information serialization unit 64 is supplied as 8-bit parallel information. The parallel position information can also serve as a write Strobe signal of the position information serialization unit 64 and / or the energy information serialization unit 62 as 1 hot encoding. In this case, the parallel position information (Stove signal) is delayed so as to be output after A / D conversion of the energy information.

また、集積回路６８は、半導体素子１０から受け取った電荷量を、電荷量の大きさに応じた電圧に変換する。そして、集積回路６８は、信号回路１２０を介し、変換した電圧の電圧値をアナログ信号であるアナログエネルギー情報としてＡ／Ｄ変換部６６に供給する。Ａ／Ｄ変換部６６は、当該アナログエネルギー情報をデジタル信号であるデジタルエネルギー情報に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部６６は、信号回路１２２を介し、デジタルエネルギー情報をエネルギー情報シリアル化部６２に供給する。例えば、Ａ／Ｄ変換部６６は、デジタルエネルギー情報を１２ビットの情報としてエネルギー情報シリアル化部６２にパラレルに供給する。 The integrated circuit 68 converts the charge amount received from the semiconductor element 10 into a voltage corresponding to the magnitude of the charge amount. Then, the integrated circuit 68 supplies the voltage value of the converted voltage to the A / D converter 66 as analog energy information that is an analog signal via the signal circuit 120. The A / D converter 66 converts the analog energy information into digital energy information that is a digital signal. Then, the A / D converter 66 supplies the digital energy information to the energy information serialization unit 62 via the signal circuit 122. For example, the A / D conversion unit 66 supplies digital energy information to the energy information serialization unit 62 in parallel as 12-bit information.

エネルギー情報シリアル化部６２は、デジタルエネルギー情報をシリアル信号であるシリアルエネルギー情報に変換する。また、位置情報シリアル化部６４は、パラレル位置情報をシリアル信号であるシリアル位置情報に変換する。そして、ＰＮジェネレーター６９は、シリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報をスクランブル用のデータを用いてスクランブル化する。スクランブル用のデータは、例えば、シリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報にＸＯＲ（排他的論理和）を施すことを目的としたデータである。これにより、シリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報が、シリアルデータレートの所定倍のレート（すなわち、クロック信号のレートに応じたレート）でエネルギー情報シリアル化部６２及び位置情報シリアル化部６４からＦＰＧＡ７に、信号線２００を介してシリアル差動信号として供給される。 The energy information serialization unit 62 converts the digital energy information into serial energy information that is a serial signal. The position information serialization unit 64 converts the parallel position information into serial position information that is a serial signal. Then, the PN generator 69 scrambles the serial position information and the serial energy information using the scramble data. The scramble data is, for example, data intended to perform XOR (exclusive OR) on serial position information and serial energy information. As a result, the serial position information and the serial energy information are transferred from the energy information serialization unit 62 and the position information serialization unit 64 to the FPGA 7 at a predetermined multiple of the serial data rate (that is, a rate corresponding to the rate of the clock signal). , And supplied as a serial differential signal via the signal line 200.

すなわち、スクランブル化によりスペクトラム拡散されたシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報が、信号線２００を介し、シリアル差動信号としてＦＰＧＡ７に供給される。ＰＮジェネレーター６９によるスクランブル化により、シリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報は高周波領域までスペクトラム拡散され、低周波の信号成分が減少する。これにより、デジタルノイズの帯域が検出信号の帯域外になるので、検出信号に含まれるノイズが低減される。 That is, the serial position information and the serial energy information that are spectrum-spread by scrambling are supplied to the FPGA 7 as a serial differential signal via the signal line 200. By the scramble by the PN generator 69, the serial position information and the serial energy information are spectrum spread to the high frequency region, and the low frequency signal component is reduced. As a result, the digital noise band is outside the band of the detection signal, so that the noise included in the detection signal is reduced.

また、エネルギー情報シリアル化部６２及び位置情報シリアル化部６４は、放射線を検出したピクセル領域１０ｂについてのパラレル位置情報とデジタルエネルギー情報とを併せて変換することもできる。すなわち、エネルギー情報シリアル化部６２及び位置情報シリアル化部６４は、パラレル位置情報とデジタルエネルギー情報とが揃った時点で、パラレル位置情報とデジタルエネルギー情報とを同時にシリアル位置情報とシリアルエネルギー情報とに変換することもできる。 Further, the energy information serialization unit 62 and the position information serialization unit 64 can also convert the parallel position information and the digital energy information for the pixel region 10b in which the radiation is detected. That is, the energy information serialization unit 62 and the position information serialization unit 64 simultaneously convert the parallel position information and the digital energy information into the serial position information and the serial energy information when the parallel position information and the digital energy information are aligned. It can also be converted.

ＦＰＧＡ７は、例えば、放射線検出器カード１が挿入されるコネクタ４が設けられているマザーボード３の表面の反対側の表面に設けられる。ＦＰＧＡ７は、スクランブル化されたシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報を、スクランブル化される前のシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報に変換する。 The FPGA 7 is provided, for example, on the surface opposite to the surface of the mother board 3 on which the connector 4 into which the radiation detector card 1 is inserted is provided. The FPGA 7 converts the scrambled serial position information and serial energy information into serial position information and serial energy information before being scrambled.

具体的に、ＦＰＧＡ７は、ＰＮジェネレーター６９が発生したスクランブル用データと同一のスクランブル用データを発生するＰＮジェネレーター７９を有する。そして、ＦＰＧＡ７は、ＰＮジェネレーター７９が発生するスクランブル用データを用い、エネルギー情報シリアル化部６２及び位置情報シリアル化部６４から受け取ったスクランブル化されたシリアル位置情報及びシリアルエネルギー情報の排他的論理和をとる。これにより、デシリアル化部７０は、スクランブル化されたシリアル位置情報、及びシリアルエネルギー情報から元の形式に戻ったシリアル位置情報及びシリアルエネルギー情報を取得する。 Specifically, the FPGA 7 has a PN generator 79 that generates the same scramble data as the scramble data generated by the PN generator 69. Then, the FPGA 7 uses the scrambling data generated by the PN generator 79 to perform exclusive OR of the scrambled serial position information and the serial energy information received from the energy information serialization unit 62 and the position information serialization unit 64. Take. As a result, the deserialization unit 70 acquires the scrambled serial position information and the serial position information and serial energy information returned from the serial energy information to the original format.

そして、デシリアル化部７０は、エネルギー情報シリアル化部６２がシリアル化したシリアル位置情報と同一のシリアル位置情報と、位置情報シリアル化部６４がシリアル化したシリアルエネルギー情報と同一のシリアルエネルギー情報とに集積回路部６から受け取った情報を分割する。 Then, the deserialization unit 70 converts the same serial position information as the serial position information serialized by the energy information serialization unit 62 and the same serial energy information as the serial energy information serialized by the position information serialization unit 64. The information received from the integrated circuit unit 6 is divided.

なお、デシリアル化部７０は、予め定められた倍率でレートが高められたクロック信号を受け取り、当該クロック信号を元のレートのクロック信号に戻すクロックディバイダ７７からのクロック信号に応じて動作する。 The deserializer 70 operates in response to the clock signal from the clock divider 77 that receives the clock signal whose rate is increased at a predetermined magnification and returns the clock signal to the clock signal at the original rate.

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る放射線検出器カード１は、集積回路部６がマザーボード３ではなく基板２０上に搭載されているので、半導体素子１０からの微小なアナログ信号が集積回路部６に伝達する距離が、集積回路部６がマザーボード３上に搭載されている場合に比べて短縮することができる。これにより、放射線検出器カード１は、微小なアナログ信号がアナログ信号として伝達する距離を低減できるので、ノイズ発生を低減できる。 (Effect of embodiment)
In the radiation detector card 1 according to the embodiment of the present invention, since the integrated circuit unit 6 is mounted on the substrate 20 instead of the mother board 3, a minute analog signal from the semiconductor element 10 is transmitted to the integrated circuit unit 6. This distance can be reduced as compared with the case where the integrated circuit unit 6 is mounted on the mother board 3. Thereby, since the radiation detector card 1 can reduce the distance that a minute analog signal is transmitted as an analog signal, noise generation can be reduced.

また、放射線検出器カード１は、放射線検出器カード１のそれぞれに集積回路部６が搭載されているので、放射線検出ユニット５が保持する放射線検出器カード１の枚数の増加に比例して、計数率特性を向上させることができる。なお、放射線検出ユニット５の放射線検出の方式は、マトリクス検出の方式、又はＰｉｘｅｌｂｙＰｉｘｅｌ検出の方式にすることができる。 In addition, since the radiation detector card 1 has the integrated circuit portion 6 mounted on each of the radiation detector cards 1, the counting is performed in proportion to the increase in the number of radiation detector cards 1 held by the radiation detection unit 5. The rate characteristic can be improved. The radiation detection method of the radiation detection unit 5 can be a matrix detection method or a Pixel by Pixel detection method.

更に、放射線検出器カード１は、放射線検出器カード１とマザーボード３との間の情報のやり取りを、高速のデジタル信号によるシリアル伝送で実施できるので、少ない信号線の本数で差動信号化できる。これにより、放射線検出器カード１は、ノイズ放射を抑制することができる。また、放射線検出器カード１は、シリアル伝送信号のスペクトルを拡散することができるので、デジタルノイズを検出信号の帯域外にすることができる。 Furthermore, since the radiation detector card 1 can exchange information between the radiation detector card 1 and the mother board 3 by serial transmission using a high-speed digital signal, it can be converted into a differential signal with a small number of signal lines. Thereby, the radiation detector card 1 can suppress noise emission. Further, since the radiation detector card 1 can spread the spectrum of the serial transmission signal, the digital noise can be out of the band of the detection signal.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

１放射線検出器カード
２支持体
２ａ壁部
２ｂ溝
２ｃくぼみ部
２ｄ平坦面
３マザーボード
４コネクタ
５放射線検出ユニット
６集積回路部
７ＦＰＧＡ
１０半導体素子
１０ａ溝
１０ｂピクセル領域
２０基板
２２基板端子
２９カードエッジ部
２９ａパターン
３０、３１カードホルダ
３２弾性部材実装部
３４溝付穴
３６突起部
４０フレキシブル基板
５０導電性接着材
６０シリアル化部
６２エネルギー情報シリアル化部
６４位置情報シリアル化部
６６アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）
６７クロックディバイダ
６８集積回路
６９ＰＮジェネレーター
７０デシリアル化部
７７クロックディバイダ
７９ＰＮジェネレーター
１００放射線
１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０―ｎ信号線
１２０、１２２、１２４信号回路
２００、２１０信号線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radiation detector card 2 Support body 2a Wall part 2b Groove 2c Indentation part 2d Flat surface 3 Mother board 4 Connector 5 Radiation detection unit 6 Integrated circuit part 7 FPGA
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor element 10a Groove 10b Pixel area 20 Substrate 22 Substrate terminal 29 Card edge part 29a Pattern 30, 31 Card holder 32 Elastic member mounting part 34 Grooved hole 36 Protrusion part 40 Flexible board 50 Conductive adhesive 60 Serialization part 62 Energy Information serialization unit 64 Position information serialization unit 66 Analog / digital conversion unit (A / D conversion unit)
67 Clock divider 68 Integrated circuit 69 PN generator 70 Deserialization unit 77 Clock divider 79 PN generator 100 Radiation 110-1, 110-2, 110-3, 110-n Signal line 120, 122, 124 Signal circuit 200, 210 Signal line

Claims

A semiconductor element having a plurality of pixel regions on which radiation is incident;
Position information indicating the position of the pixel area where radiation is incident is acquired as parallel position information that is a parallel signal, and the parallel position information is converted into serial position information that is a serial signal, and the pixel area An analog / digital converter that acquires the amount of energy of the incident radiation as analog energy information that is an analog signal and converts the analog energy information into digital energy information that is a digital signal; and the digital energy information is a serial signal A radiation detector card comprising: an integrated circuit unit having an energy information serialization unit for converting into serial energy information.

The radiation detector card according to claim 1, wherein the integrated circuit unit includes a serialization unit including the position information serialization unit and the energy information serialization unit.

A pseudo random code generator that operates at a rate higher than a predetermined serial signal rate and generates scrambled data;
The radiation detector card according to claim 2, wherein the pseudo-random code generator scrambles the serial position information and the serial energy information using the scramble data.

The radiation according to claim 3, wherein the serialization unit converts the parallel position information and the digital energy information for the pixel region where the radiation is detected into the serial position information and the serial energy information. Detector card.

The integrated circuit unit scrambles the external integrated circuit that converts the scrambled serial position information and the serial energy information into the serial position information before being scrambled and the serial energy information. The radiation detector card according to claim 4, wherein the serial position information and the serial energy information are supplied as a serial differential signal.