JP2013108776A - X-ray detector and industrial x-ray ct apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance spatial resolution of a CT image in an industrial x-ray CT apparatus, and to provide x-ray detectors contributing to the enhancement of spatial resolution.SOLUTION: The x-ray CT apparatus includes: an x-ray source for irradiating x-rays to an analyte; a linear array sensor configured by arranging a plurality of x-ray detectors 2 for detecting x-rays transmitted through the analyte like an array; a turntable arranged between the x-ray source and the x-ray detectors 2 to horizontally rotate the analyte; a signal processing circuit for numerizing x-ray transmission amounts measured by the x-ray detectors 2; and an arithmetic unit for reconstituting signals to an original image. Each x-ray detector 2 includes a semiconductor member 12 for detecting x-rays, a base plate 18 in which the semiconductor member 12 is buried and a shield plate 14 attached only to a one-side face of arrayed arrangement direction side out of faces of the semiconductor member 12 to shield leaked electrons.

Description

本発明は、被検体を透過するX線の透過量を計測することにより、非破壊でその被検体内部の状況を画像化する産業用X線CT装置とそれに用いるに好適なX線検出器に関する。   The present invention relates to an industrial X-ray CT apparatus that images the state inside a subject in a non-destructive manner by measuring the amount of X-ray transmitted through the subject, and an X-ray detector suitable for use therein. .

X線CT装置は、医療用の人体内部計測装置としての活用が広く普及しているが、工業用途においても被検体を切断することなく非破壊で内部状態が計測できるため、鋳造部品の内部欠陥計測、など非破壊検査として多くの用途に用いられている。   The X-ray CT system is widely used as a medical human body internal measuring device. However, even in industrial applications, the internal state of cast parts can be measured because the internal state can be measured without cutting the specimen. It is used for many purposes as non-destructive inspection such as measurement.

X線CT装置では、X線源と検出器の間に撮像被検体を設置し、X線源から照射されるX線が被検体を透過し減衰した後のX線透過量を検出器で計測し、このX線の透過量分布から被検体内部の画像を再構成する。そのため、X線検出器サイズが画像の空間分解能に強く影響する。   In an X-ray CT apparatus, an imaging subject is placed between an X-ray source and a detector, and the amount of X-ray transmitted after the X-ray irradiated from the X-ray source passes through the subject and attenuates is measured by the detector. The image inside the subject is reconstructed from the X-ray transmission amount distribution. Therefore, the X-ray detector size strongly affects the spatial resolution of the image.

医療用と異なり工業用途の産業用X線CT装置では、被検体が金属物の工業製品の場合が多く人体に比較して透過能力の強いX線エネルギーが必要となる。X線を発生させるX線源としては、800kvまではX線管が使用可能であり、MV領域のエネルギーレベルでは線形加速器によるX線源が必要となる。   Unlike medical applications, industrial X-ray CT apparatuses for industrial use often have a metal object as an industrial product, and require X-ray energy having a higher transmission capability than the human body. As an X-ray source for generating X-rays, an X-ray tube can be used up to 800 kv, and an X-ray source by a linear accelerator is required at an energy level in the MV region.

X線管では、エネルギーレベルの低い領域(〜225kV)では焦点サイズがミクロンオーダーのX線源が存在するが、透過能力が低いため厚い金属物の被検体は撮像不能となる。   In an X-ray tube, an X-ray source with a focus size of micron order exists in a low energy level region (˜225 kV), but a thick metal object cannot be imaged because of its low transmission capability.

また、エネルギーレベルが比較的高い領域(320kV〜800kV)のX線管では、透過能力は増加するがX線発生源の焦点サイズはサブミリからミリオーダーに大きくなる。   Further, in an X-ray tube having a relatively high energy level (320 kV to 800 kV), the transmission capability increases, but the focal point size of the X-ray generation source increases from submillimeter to millimeter order.

MV領域のX線エネルギーレベルが得られる線形加速器では、透過能力がさらに増加し、エネルギーレベルが比較的高い領域(320kV〜800kV)のX線管と同様、X線発生源の焦点サイズはサブミリからミリオーダーに大きくなる。   In a linear accelerator that can obtain an X-ray energy level in the MV region, the transmission capability is further increased, and the focal point size of the X-ray source is from submillimeters as in an X-ray tube in a region with a relatively high energy level (320 kV to 800 kV). Grows on the order of millimeters.

これらのX線管、線形加速器からは通常、コーン状に、またX線発生直後にコリメートされファン状にX線が照射される。   From these X-ray tubes and linear accelerators, X-rays are usually irradiated in a cone shape and collimated immediately after X-ray generation and in a fan shape.

X線源から照射され撮像被検体内部で減衰したX線の減衰量を計測するX線検出器には、シンチレータや化合物半導体、等の放射線検出器が用いられる。これらの検出器は、撮像対象の被検体を挟んでX線源と相対する位置に設置される。   A radiation detector such as a scintillator or a compound semiconductor is used as an X-ray detector that measures the amount of attenuation of X-rays irradiated from the X-ray source and attenuated inside the imaging subject. These detectors are installed at positions facing the X-ray source across the subject to be imaged.

X線検出器は、一定間隔で離散的に配置されX線源から各X線検出器素子中心を結んだ直線上のX線透過量積算値を計測する。   The X-ray detectors are discretely arranged at regular intervals, and measure X-ray transmission amount integrated values on a straight line connecting the X-ray detector element centers from the X-ray source.

被検体全体を撮像するには、X線源とX線検出器の間に設置された被検体をターンテーブルに乗せ回転させて、全体画像を再構成するために必要な投影データを取得する。または、撮像被検体はターンテーブル上に固定し、X線源とX線検出器を被検体周囲に回転させ必要な投影データを取得する。   In order to image the entire subject, the subject placed between the X-ray source and the X-ray detector is placed on a turntable and rotated to acquire projection data necessary for reconstructing the entire image. Alternatively, the imaging subject is fixed on a turntable, and an X-ray source and an X-ray detector are rotated around the subject to obtain necessary projection data.

このようにX線源とX線検出器に対して被検体を相対的に回転させて各回転角度ピッチ毎に全てのX線検出器で入射X線の放射線量を計測し、画像再構成のための投影データとする。これらの撮像時の各回転角毎の投影データを用いて代表的なFBP法などにより画像再構成を実施する。   In this way, the subject is rotated relative to the X-ray source and the X-ray detector, and the radiation dose of the incident X-rays is measured by all the X-ray detectors at each rotation angle pitch. Projection data. Image reconstruction is performed by a typical FBP method using projection data for each rotation angle at the time of imaging.

Miyai H, Satoh K, Kitaguchi H, Izumi S. A high energy X-ray computed tomography using silicon semiconductor detectors. In: 1996 Nuclear Science Symposium Conference Record, vol.2, 1997. p.81621.Miyai H, Satoh K, Kitaguchi H, Izumi S. A high energy X-ray computed tomography using silicon semiconductor detectors.In: 1996 Nuclear Science Symposium Conference Record, vol.2, 1997.p.81621.

上述した既存の産業用X線CT装置を用いた工業製品の非破壊検査における内部計測では、被検体である工業製品の構造強度や性能特性に影響を与えるサイズの欠陥を検出する必要がある。   In the internal measurement in the non-destructive inspection of an industrial product using the above-described existing industrial X-ray CT apparatus, it is necessary to detect a defect having a size that affects the structural strength and performance characteristics of the industrial product that is the subject.

工業製品の鋳造物を対象とした場合は、これらの致命的な鋳造欠陥は既存のCT装置で検出可能であるが、さらに、これらの欠陥の周辺に存在するより小さい欠陥を検出するには、さらなる分解能の向上が必要となる。   When targeting industrial castings, these fatal casting defects can be detected with existing CT equipment, but to detect smaller defects around these defects, Further improvement in resolution is required.

従来の産業用X線CT装置では、X線検出器には、シンチレータや化合物半導体、等の放射線検出器が用いられてきたが、特に、非特許文献1に示されたように、半導体化合物材料を用いたX線検出器は、高エネルギーX線に対する感度が高く、シンチレータに比較して厚みを薄くすることが可能である。   In a conventional industrial X-ray CT apparatus, a radiation detector such as a scintillator or a compound semiconductor has been used as an X-ray detector. In particular, as shown in Non-Patent Document 1, a semiconductor compound material is used. The X-ray detector using is highly sensitive to high energy X-rays and can be made thinner than a scintillator.

そのため、半導体化合物材料を用いたX線検出器を用いて、検出器アレイを構築した場合には、検出器間隔を狭く設定することが可能である。検出器間隔の狭隘化により画像生成のための投影データのサンプリング間隔が小さくなり、高分解能画像が得られる。   Therefore, when a detector array is constructed using an X-ray detector using a semiconductor compound material, the detector interval can be set narrow. By narrowing the detector interval, the sampling interval of projection data for image generation is reduced, and a high-resolution image is obtained.

その一方、非特許文献1に示された半導体化合物材料を用いたX線検出器では、透過したX線を検出するための半導体部材の他に、検出器間の漏れ電子(クロストーク)を抑制するための遮蔽板が設置されていた。そのため、検出器厚みを薄くし検出器アレイの稠密化に限界があり、X線CT装置としての分解能の向上にも限界があった。   On the other hand, in the X-ray detector using the semiconductor compound material shown in Non-Patent Document 1, in addition to the semiconductor member for detecting the transmitted X-ray, leakage electrons (crosstalk) between the detectors are suppressed. A shielding plate was installed. For this reason, there is a limit to the densification of the detector array by reducing the thickness of the detector, and there is a limit to improving the resolution of the X-ray CT apparatus.

現状以上に検出器アレイ内のX線検出器を稠密化するには、X線受感部を薄くするか、遮蔽板を取り除く必要がある。X線受感部を薄くした場合は、入射X線量が薄くする前より減少するため、SN比が低下し画像分解能が悪化する。   In order to make the X-ray detectors in the detector array denser than at present, it is necessary to make the X-ray sensitive part thinner or to remove the shielding plate. When the X-ray sensitive part is thinned, the incident X-ray dose is decreased from before the thinning, so that the SN ratio is lowered and the image resolution is deteriorated.

一方、遮蔽板を取り除いた場合は、着目検出器に入射したX線のコンプトン散乱、電子対生成により着目検出器に隣接するX線検出器に漏れ放射線が発生する。これらの漏れ放射線量は、隣接検出器に対しては、本来のX線計測値に対するノイズ信号として作用し、既存の画像再構成手法を用いて画像化した場合、撮像被検体の境界がボケ、画像分解能が低下する。   On the other hand, when the shielding plate is removed, leakage radiation is generated in the X-ray detector adjacent to the target detector due to Compton scattering of X-rays incident on the target detector and generation of electron pairs. These leaked radiation doses act as noise signals for the original X-ray measurement values for adjacent detectors, and when imaged using an existing image reconstruction technique, the boundary of the imaging subject is blurred, Image resolution is reduced.

従って、本発明の第1の目的は、稠密配置と同時に隣接検出器に漏れる放射線量を低減させることが可能なX線検出器を提供することにある。第2の目的は、X線検出器の配置を稠密化し、さらに隣接検出器に漏れる放射線量を低減させノイズを抑制して空間分解能の向上した撮像が可能な産業用X線CT装置を提供することにある。   Accordingly, a first object of the present invention is to provide an X-ray detector capable of reducing the amount of radiation leaking to an adjacent detector simultaneously with a dense arrangement. The second object is to provide an industrial X-ray CT apparatus capable of performing imaging with improved spatial resolution by densifying the arrangement of X-ray detectors, further reducing the amount of radiation leaking to adjacent detectors and suppressing noise. There is.

上記の第1の目的を達成するための手段は、X線を受ける半導体部材と、その半導体部材の電極が装着された基板と、その半導体部材からの漏れ電子を遮蔽する遮蔽部材とを備えたX線検出器において、その半導体部材が埋設されたベース板にその基板とその遮蔽部材とを装着して成るX線検出器である。   Means for achieving the first object includes a semiconductor member that receives X-rays, a substrate on which an electrode of the semiconductor member is mounted, and a shielding member that shields leakage electrons from the semiconductor member. In the X-ray detector, the base plate in which the semiconductor member is embedded is mounted on the substrate and the shielding member.

そして好ましくは、その基板が、その遮蔽部材の周囲に配置されてそのベース板に装着されていることが好ましい。   Preferably, the substrate is disposed around the shielding member and attached to the base plate.

さらに好ましくは、そのベース板は、検出すべきX線を前記半導体部材へ入射させる部位に開口部が形成され、前記開口部に前記半導体部材が面していることが好ましい。   More preferably, in the base plate, an opening is formed at a site where X-rays to be detected enter the semiconductor member, and the semiconductor member faces the opening.

さらに一層好ましくは、その遮蔽部材は、X線検出器のアレイ化配列方向の片側の面に限定して覆うように配置されていることが好ましい。   More preferably, the shielding member is preferably arranged so as to cover only one surface in the array arrangement direction of the X-ray detectors.

その上好ましくは、その遮蔽部材は、その半導体部位表面に蒸着乃至は接合により設けた金属であることが好ましい。   Moreover, the shielding member is preferably a metal provided on the surface of the semiconductor portion by vapor deposition or bonding.

上記第2の目的を達成するための手段は、X線を照射するX線源と、被検体を透過したX線を検出するように並べて配列されてアレイ化された複数個のX線検出器と、そのX線源とそのX線検出器とに対してその被検体の相対的位置を変更する駆動機構と、そのX線検出器で計測されたX線透過量を数値化する信号処理回路と、その信号処理回路からの信号に基づいて画像を再構成する演算装置とからなる産業用X線CT装置において、そのX線検出器として前述の第1の目的を達成するための手段として記載のいずれかのX線検出器を備えている産業用X線CT装置である。   Means for achieving the second object includes an X-ray source for irradiating X-rays and a plurality of X-ray detectors arranged and arrayed so as to detect X-rays transmitted through the subject. A drive mechanism that changes the relative position of the subject with respect to the X-ray source and the X-ray detector, and a signal processing circuit that digitizes the amount of X-ray transmission measured by the X-ray detector And an industrial X-ray CT apparatus comprising an arithmetic unit that reconstructs an image based on a signal from the signal processing circuit, as an X-ray detector described as means for achieving the first object. It is an industrial X-ray CT apparatus provided with any X-ray detector.

本発明のX線検出器によれば、ベース板に半導体部材を埋設して遮蔽部材を備えるにもかかわらず薄くX線検出器を構成することができるので、そのX線検出器を並べてアレイ化して用いる際にはそのX線検出器の稠密配置が可能となると共に隣接X線検出器に漏れる放射線量を遮蔽板で遮蔽して低減させることが可能となるので、分解能の高いX線撮像に貢献できるX線検出器を提供することができる。   According to the X-ray detector of the present invention, a thin X-ray detector can be configured despite the fact that a semiconductor member is embedded in a base plate and a shielding member is provided. When used, the X-ray detectors can be densely arranged and the amount of radiation leaking to adjacent X-ray detectors can be reduced by shielding with a shielding plate, so that X-ray imaging with high resolution can be achieved. An X-ray detector that can contribute can be provided.

また、本発明の産業用X線CT装置によれば、産業用X線CT装置のX線検出器の配置を稠密化し、さらに隣接検出器に漏れる放射線量を低減させノイズを抑制することにより空間分解能の向上したX線撮像結果が得られる産業用X線CT装置を提供することができる。   Moreover, according to the industrial X-ray CT apparatus of the present invention, the arrangement of the X-ray detectors of the industrial X-ray CT apparatus is densified, and further, the amount of radiation leaking to the adjacent detector is reduced to suppress the noise. An industrial X-ray CT apparatus capable of obtaining an X-ray imaging result with improved resolution can be provided.

本発明の一実施例による産業用X線CT装置を表した図である。It is a figure showing the industrial X-ray CT apparatus by one Example of this invention. 従来のX線CT装置に用いられているX線検出器の構造の一例を表した図にして、(a)図は、X線検出器の全体斜視図、(b)図は、(a)図のX線検出器を並べてアレイ化したものをX線入射方向から見た図である。The figure shows an example of the structure of an X-ray detector used in a conventional X-ray CT apparatus, where (a) is an overall perspective view of the X-ray detector, and (b) is (a). It is the figure which looked at what arranged the X-ray detector of FIG. 図1のX線CT装置に用いられているX線検出器の構造の一例を表した図にして、(a)図は、X線検出器の一部分分解して表した図、(b)図は、(a)図のX線検出器の組立て後の全体を表した斜視図であり、(c)図は、(b)図のX線検出器を並べてアレイ化したものをX線入射方向から見た図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of an X-ray detector used in the X-ray CT apparatus of FIG. 1, and (a) is a partially exploded view of the X-ray detector, (b) FIG. (A) is the perspective view showing the whole after the assembly of the X-ray detector of (a) figure, (c) figure is X-ray incident direction which arranged the X-ray detector of (b) figure side by side, and made an array It is the figure seen from. 図1のX線CT装置に用いられているX線検出器の構造の他の一例を表した図にして、(a)図は、X線検出器の一部分分解して表した図、(b)図は、(a)図のX線検出器の組立て後の全体を表した斜視図であり、(c)図は、(b)図のX線検出器を並べてアレイ化したものをX線入射方向から見た図である。FIG. 1A is a diagram showing another example of the structure of the X-ray detector used in the X-ray CT apparatus of FIG. 1, and FIG. 1A is a partially exploded view of the X-ray detector; ) Is a perspective view showing the entire assembly of the X-ray detector of FIG. (A), and FIG. (C) is an X-ray array of the X-ray detectors of FIG. It is the figure seen from the incident direction. 図1のX線CT装置における画像再構成システムの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the image reconstruction system in the X-ray CT apparatus of FIG.

本発明の実施例では、X線7を照射するX線源1と、撮像対象の被検体8を透過したX線を検出するX線検出器2と、X線源1とX線検出器2の間に配置された撮像対象の被検体8を回転・並進させる駆動機構(ターンテーブル6)と、X線検出器2で計測されたX線透過量を数値化する信号処理回路3とこれらの信号を元に画像を再構成する演算装置を有する画像再構成装置4を有し、X線検出器2に透過してきたX線を検出するための半導体部材12とこれを内側に装備して支持するベース板18と放射線の遮蔽板14との一体構造からなる薄型のX線検出器2を複数個並べて断層画像を取得する水平面方向に一定間隔で並べてアレイ化した産業用X線CT装置と、それに用いられる薄型のX線検出器2の構造が示されている。   In an embodiment of the present invention, an X-ray source 1 that irradiates X-rays 7, an X-ray detector 2 that detects X-rays transmitted through a subject 8 to be imaged, an X-ray source 1 and an X-ray detector 2. A drive mechanism (turntable 6) for rotating and translating the subject 8 to be imaged disposed between the signal processing circuit 3 and the signal processing circuit 3 for converting the X-ray transmission amount measured by the X-ray detector 2 into numerical values. An image reconstruction device 4 having an arithmetic device for reconstructing an image based on a signal is provided, and a semiconductor member 12 for detecting X-rays transmitted through the X-ray detector 2 and the semiconductor member 12 on the inside are supported. An industrial X-ray CT apparatus in which a plurality of thin X-ray detectors 2 each having an integral structure of a base plate 18 and a radiation shielding plate 14 are arranged and arranged at regular intervals in a horizontal plane direction to obtain a tomographic image; The structure of the thin X-ray detector 2 used for it is shown.

本発明の他の実施例では、X線7を照射するX線源1と、撮像対象の被検体8を透過したX線を検出するX線検出器2と、X線源1とX線検出器2の間に配置された撮像対象の被検体8を回転・並進させる駆動機構(ターンテーブル6)と、X線検出器2で計測されたX線透過量を数値化する信号処理回路3とこれらの信号を元に画像を再構成する演算装置を有する画像再構成装置4を有し、X線検出器2に透過してきたX線を検出するための半導体部材12とこれを内側に装備して支持するベース板18と半導体部材12の表面に蒸着又は接合された放射線の遮蔽機能を持つ金属部を設けてそれらを一体構造として薄型のX線検出器2を構成し、そのX線検出器2を複数個を断層画像を取得する水平面方向に一定間隔で並べてアレイ化して装備した産業用X線CT装置と、それに用いられる薄型のX線検出器2の構造が示されている。   In another embodiment of the present invention, an X-ray source 1 that irradiates X-rays 7, an X-ray detector 2 that detects X-rays transmitted through a subject 8 to be imaged, and an X-ray source 1 and X-ray detection. A drive mechanism (turn table 6) for rotating and translating the subject 8 to be imaged disposed between the detectors 2, and a signal processing circuit 3 for digitizing the X-ray transmission amount measured by the X-ray detector 2. An image reconstruction device 4 having an arithmetic device for reconstructing an image based on these signals is provided, and a semiconductor member 12 for detecting X-rays transmitted to the X-ray detector 2 and an inside thereof are provided. A thin X-ray detector 2 is constructed by providing a base plate 18 to be supported and a metal part having a radiation shielding function deposited or bonded on the surface of the semiconductor member 12 and integrating them with each other. A plurality of 2 are arranged at regular intervals in the horizontal plane direction for acquiring a tomographic image. And industrial X-ray CT apparatus Bei, there is shown the structure of the X-ray detector 2 thin used therein.

本発明の各実施例では、既述の本発明の両実施例のいずれかの産業用X線CT装置における画像再構成処理においては、各撮像断面で各X線検出器で得られる投影データからクロストークによるノイズ成分を除去する処理を、各投影データを各検出器毎に補正する信号処理プロセスを経て実施するX線CT撮像方法を用いて、信号処理においてもノイズの低減による分解能の向上を図っている。   In each embodiment of the present invention, in the image reconstruction process in the industrial X-ray CT apparatus of either of the above-described embodiments of the present invention, projection data obtained by each X-ray detector in each imaging section is used. Using X-ray CT imaging method that performs the process of removing noise components due to crosstalk through a signal processing process that corrects each projection data for each detector, the resolution can be improved by reducing noise in signal processing. I am trying.

以下に、各実施例を各図を参照して説明する。   Each example will be described below with reference to the drawings.

本発明の一実施例である産業用X線CT装置を図1に示す。図1のように、産業用X線CT装置は、X線源1と複数のX線検出器2とがターンテーブル6の両側に対抗して設置される。   An industrial X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, in an industrial X-ray CT apparatus, an X-ray source 1 and a plurality of X-ray detectors 2 are installed on both sides of a turntable 6.

ターンテーブル6は、X線源1とX線検出器2とに対して被検体8の相対的位置を変更してX線の照射位置を変更する駆動機構として採用される。   The turntable 6 is employed as a drive mechanism that changes the relative position of the subject 8 with respect to the X-ray source 1 and the X-ray detector 2 to change the X-ray irradiation position.

X線検出器2には、化合物半導体検出器やシンチレータが用いられる。X線検出器2は、複数個採用され、各X線検出器2は水平方向に一定間隔で各検出器素子を並べて、図1のように、ラインアレイセンサとして、または図示していないが、水平方向と垂直方向の2次元に一定間隔で各検出器素子を並べて平面アレイセンサとしての配列を有する。   For the X-ray detector 2, a compound semiconductor detector or a scintillator is used. A plurality of X-ray detectors 2 are employed, and each X-ray detector 2 is arranged as a line array sensor as shown in FIG. Each detector element is arranged in a two-dimensional manner in the horizontal direction and in the vertical direction at a constant interval to form an array as a planar array sensor.

被検体8は、X線源1と複数のX線検出器2との両者の間に位置するように、ターンテーブル6上に、撮像対象として置かれる。被検体8は、金属製の工業製品である。   The subject 8 is placed as an imaging target on the turntable 6 so as to be positioned between the X-ray source 1 and the plurality of X-ray detectors 2. The subject 8 is a metal industrial product.

この産業用X線CT装置においては、X線源1から照射されたX線7が、被検体8を透過して減衰し、対抗する位置のX線検出器2に入射する。これらのX線検出器2に入射したX線は、X線検出器内で入射X線量(X線透過量)に相当する電気信号に変換されて、各検出器素子の電気信号として生成される。   In this industrial X-ray CT apparatus, the X-rays 7 irradiated from the X-ray source 1 are transmitted through the subject 8 and attenuated, and enter the X-ray detector 2 at the opposing position. The X-rays incident on these X-ray detectors 2 are converted into electric signals corresponding to the incident X-ray dose (X-ray transmission amount) in the X-ray detector, and are generated as electric signals of each detector element. .

このように得られた各検出器素子の電気信号は、検出器ピクセル積算処理機構5へ伝送されて、検出器ピクセル積算処理機構5により指定された各検出器素子数分を加算処理される。   The electrical signals of the respective detector elements obtained in this way are transmitted to the detector pixel integration processing mechanism 5 and are subjected to addition processing for the number of detector elements designated by the detector pixel integration processing mechanism 5.

加算処理された電気信号は検出器ピクセル積算処理機構5から信号処理回路3に伝送され増幅、ビット変換され、その後に信号処理回路3から画像再構成装置4に伝送される。   The added electric signal is transmitted from the detector pixel integration processing mechanism 5 to the signal processing circuit 3, amplified and bit-converted, and then transmitted from the signal processing circuit 3 to the image reconstruction device 4.

被検体8の全体の画像を再構成するには、ターンテーブル6を回転させて一定角度ピッチ毎に全X線検出器2で検出されたX線透過量に相当する電気信号(投影データと呼ぶ)を1回転分収集する。   In order to reconstruct the entire image of the subject 8, the turntable 6 is rotated, and an electrical signal (referred to as projection data) corresponding to the X-ray transmission amount detected by all the X-ray detectors 2 at a constant angle pitch. ) Is collected for one rotation.

一定角度ピッチ毎の投影データは順次、検出器ピクセル積算処理機構5と信号処理回路3とで順次処理されて画像再構成装置4に伝送、格納され、1回転分が得られた時点で、画像再構成装置4内で投影データに基づいて画像再構成演算を実行し、再構成画像のデータが得られる。   Projection data for each constant angle pitch is sequentially processed by the detector pixel integration processing mechanism 5 and the signal processing circuit 3 and transmitted to and stored in the image reconstruction device 4. An image reconstruction operation is executed based on the projection data in the reconstruction device 4 to obtain reconstructed image data.

得られた再構成画像のデータは、CT画像表示装置11に伝送されてCT画像表示装置11のディスプレイ上に表示される。   The obtained reconstructed image data is transmitted to the CT image display device 11 and displayed on the display of the CT image display device 11.

また、本実施例の産業用X線CT装置に用いたX線検出器2を図3に示す。比較のために、従来のX線検出器の構造を図2に示した。従来のX線検出器では、X線を検出する半導体部材12がFPC基板13に装着され、これらに遮蔽板14が設けられている。図2(a)には、1個のX線検出器2を示し、図2(b)には、これらのX線検出器を水平方向に一定間隔で並べたラインアレイセンサ16のX線検出器配列を示した。   Moreover, the X-ray detector 2 used for the industrial X-ray CT apparatus of a present Example is shown in FIG. For comparison, the structure of a conventional X-ray detector is shown in FIG. In a conventional X-ray detector, a semiconductor member 12 for detecting X-rays is mounted on an FPC board 13 and a shielding plate 14 is provided on them. FIG. 2A shows one X-ray detector 2, and FIG. 2B shows the X-ray detection of the line array sensor 16 in which these X-ray detectors are arranged at regular intervals in the horizontal direction. The vessel arrangement is shown.

図3に示した本実施例に採用したX線検出器2では、X線を検出する検出器素子である半導体部材12が、コの字型のベース板18の凹部に差し込まれたように埋め込まれて設けられる。   In the X-ray detector 2 employed in this embodiment shown in FIG. 3, the semiconductor member 12 that is a detector element for detecting X-rays is embedded so as to be inserted into the concave portion of the U-shaped base plate 18. Provided.

さらに、コの字型FPC基板13の凹部に遮蔽板14が差し込まれたように埋め込まれて設けられる。このため、図3(c)に示すように、遮蔽板14はFPC基板13から、半導体部材12はベース板18から、それぞれX線検出器2の並び方向に突出しないように組み込まれる。   Furthermore, the shield plate 14 is embedded in the concave portion of the U-shaped FPC board 13 and provided. Therefore, as shown in FIG. 3C, the shielding plate 14 is incorporated from the FPC board 13 and the semiconductor member 12 is incorporated from the base plate 18 so as not to protrude in the direction in which the X-ray detectors 2 are arranged.

その突出については、完全に突出しないようにすることが好ましいが、完全である必要は無く、遮蔽板14の一部分のみがFPC基板13の凹部に、また、半導体部材12の一部分がベース板18の凹部に、埋め込まれる部分埋め込み状態であっても良い。   As for the protrusion, it is preferable that the protrusion does not completely protrude, but it does not have to be complete. Only a part of the shielding plate 14 is in the recess of the FPC board 13 and a part of the semiconductor member 12 is in the base plate 18. A partially embedded state may be embedded in the recess.

この遮蔽板14が装着されたFPC基板13は、半導体部材12が装着されたベース板18に接着される。このようにして、遮蔽板14とFPC基板13と半導体部材12とベース板18とが一体化されて一つのX線検出器2が構成され、遮蔽板14とFPC基板13と半導体部材12とがベース板18に支持されている。   The FPC board 13 to which the shielding plate 14 is attached is bonded to the base plate 18 to which the semiconductor member 12 is attached. In this way, the shielding plate 14, the FPC board 13, the semiconductor member 12, and the base plate 18 are integrated to form one X-ray detector 2, and the shielding plate 14, the FPC board 13, and the semiconductor member 12 are combined. It is supported by the base plate 18.

ベース板18にFPC基板13を接着する際には、図3(c)に示すように、遮蔽板14が半導体部材12の片面を覆うように位置決めする。このことにより、隣接するX線検出器との間での散乱放射線等の半導体部材12内外への出入りを遮断できるようにする。   When the FPC board 13 is bonded to the base plate 18, the shielding plate 14 is positioned so as to cover one surface of the semiconductor member 12 as shown in FIG. This makes it possible to block the entry and exit of the semiconductor member 12 inside and outside the semiconductor member 12 between adjacent X-ray detectors.

図3(a)、(b)には、1個のX線検出器2を示し、図2(c)には、これらのX線検出器2を水平方向に一定間隔で並べたラインアレイセンサ16のX線検出器配列を示した。   3 (a) and 3 (b) show one X-ray detector 2, and FIG. 2 (c) shows a line array sensor in which these X-ray detectors 2 are arranged at regular intervals in the horizontal direction. Sixteen X-ray detector arrays were shown.

図3(c)のように、本実施例のX線検出器2の構造では遮蔽板14がFPC基板13に埋め込まれているため、X線検出器2の厚みを配列方向へ薄くすることが可能であり、X線検出器2をアレイ化すべく配列した場合にX線検出器2の配列方向の間隔を稠密化できる。   As shown in FIG. 3C, in the structure of the X-ray detector 2 of the present embodiment, since the shielding plate 14 is embedded in the FPC board 13, the thickness of the X-ray detector 2 can be reduced in the arrangement direction. This is possible, and when the X-ray detectors 2 are arranged to form an array, the interval in the arrangement direction of the X-ray detectors 2 can be made dense.

本発明の第2の実施例では、前述の第1の実施例におけるX線検出器2を変更したものであり、他の内容については、前述の第1の実施例と同じである。そのため、以下では、変更を受けたX線検出器2を説明する。   In the second embodiment of the present invention, the X-ray detector 2 in the first embodiment is changed, and the other contents are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the following, the changed X-ray detector 2 will be described.

第2の実施例のX線検出器2は、図4に示されている。本実施例では、図4(a)のように、X線検出器2のベース板18とFPC基板13をコの字型とする。ベース板18をコの字型としたことによって生じた凹部内に半導体部材12が埋め込まれるように装着される。   The X-ray detector 2 of the second embodiment is shown in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 4A, the base plate 18 and the FPC board 13 of the X-ray detector 2 are U-shaped. The base plate 18 is mounted so that the semiconductor member 12 is embedded in a recess formed by making the base plate 18 U-shaped.

また、X線検出器2の半導体部材12の片側の表面、即ち、図4(c)のようにリニアアレイセンサ16のX線検出器2の配列方向の片側の面に、第1実施例の遮蔽板14に相等する金属部17(金、銀、銅、など)を蒸着もしくは接合により装着して一体化させる。   Further, the surface of one side of the semiconductor member 12 of the X-ray detector 2, that is, the surface of one side in the arrangement direction of the X-ray detector 2 of the linear array sensor 16 as shown in FIG. A metal part 17 (gold, silver, copper, etc.) equivalent to the shielding plate 14 is attached and integrated by vapor deposition or bonding.

FPC基板13は、その凹部に金属部17がはまるようにしてベース板18に装着して一体化する。このようにして、半導体部材12とFPC基板13と遮蔽板17とベース板18とが一体化される。   The FPC board 13 is attached to and integrated with the base plate 18 so that the metal part 17 fits in the recess. In this way, the semiconductor member 12, the FPC board 13, the shielding plate 17, and the base plate 18 are integrated.

この様に構成したX線検出器2は、第1の実施例と同様に、図4(c)のように、断層画像を取得する水平面内で水平方向へ一定間隔で並べ、アレイ化したX線検出器配列を有するラインアレイセンサ16とした上で産業用X線CT装置に組み込まれて使用される。   As in the first embodiment, the X-ray detector 2 configured in this way is arranged in a horizontal direction at a constant interval in the horizontal plane for acquiring a tomographic image as shown in FIG. A line array sensor 16 having a line detector array is used and incorporated in an industrial X-ray CT apparatus.

本実施例のX線検出器2の構造では、半導体部材12とFPC基板13と遮蔽板17とベース板18とが一体化された組立て後の状態にあっては、第1実施例と同様に、放射線等の遮蔽材となる金属部17がFPC基板13に埋め込まれたと同じ状態のレイアウトになるので、X線検出器2の厚みを薄くすることが可能であり、X線検出器2を配列してアレイ化した場合に、X線検出器2の配列間隔を稠密化できる。   In the structure of the X-ray detector 2 of the present embodiment, the semiconductor member 12, the FPC board 13, the shielding plate 17, and the base plate 18 are in an integrated state as in the first embodiment. Since the metal portion 17 serving as a shielding material for radiation or the like has the same layout as that embedded in the FPC board 13, the thickness of the X-ray detector 2 can be reduced, and the X-ray detector 2 is arranged. Thus, the array interval of the X-ray detectors 2 can be made dense.

図4(c)に示すように、金属部17はFPC基板13から、半導体部材12はベース板18から、それぞれX線検出器2の並び方向に突出しないようにされているが、その突出については、完全に突出しないようにすることが好ましいものの、完全である必要は無く、金属部17の一部分のみがFPC基板13の凹部に、また、半導体部材12の一部分がベース板18の凹部に、埋め込まれる部分埋め込み状態であっても良い。   As shown in FIG. 4C, the metal part 17 is not projected from the FPC board 13 and the semiconductor member 12 is projected from the base plate 18 in the direction in which the X-ray detectors 2 are arranged. However, it is not necessary for the metal part 17 to be completely protruded, only a part of the metal part 17 is in the concave part of the FPC board 13, and a part of the semiconductor member 12 is in the concave part of the base plate 18. A partially embedded state may be used.

上述のいずれの実施例においても、産業用X線CT装置のシステム内では、画像再構成処理において、各撮像断面で各X線検出器2による検出結果で得られる投影データからクロストークによるノイズ成分を除去する処理を実施し、遮蔽板14や金属部17によるX線検出器2間の放射線等のノイズの出入りを遮断することによるノイズの抑制とも合わせて、ノイズの少ない再構成画像が得られる。これらに関するデータの処理プロセスは図5に示されている。   In any of the above-described embodiments, in the system of the industrial X-ray CT apparatus, a noise component due to crosstalk from projection data obtained as a result of detection by each X-ray detector 2 in each imaging section in image reconstruction processing. A reconstructed image with less noise can be obtained in combination with noise suppression by blocking the entrance and exit of noise such as radiation between the X-ray detectors 2 by the shielding plate 14 and the metal part 17. . The data processing process for these is shown in FIG.

第1、第2の各実施例では、図5に示した処理プロセスを採用することによって、X線検出器2を用いた産業用X線CT装置によるCT画撮像を実現させる。   In each of the first and second embodiments, the CT process imaging by the industrial X-ray CT apparatus using the X-ray detector 2 is realized by adopting the processing process shown in FIG.

その処理プロセスにおいては、入力手段C15より、それぞれの処理プロセスで必要となる条件を、全体撮像条件指定手段C9、ノイズ補正条件指定手段C10、検出器ピクセルサイズ指定手段C11、画像再構成計算条件指定手段C12により各処理プロセスに入力する。   In the processing process, the conditions required for each processing process are input from the input means C15 as the whole imaging condition specifying means C9, the noise correction condition specifying means C10, the detector pixel size specifying means C11, and the image reconstruction calculation condition specifying. Input to each processing process by means C12.

全体撮像条件は全体撮像条件記憶手段C2に格納され、ノイズ補正条件設定手段C3で設定されたノイズ補正条件およびX線源照射条件記憶手段C4と、実際の撮像による投影データ記憶手段C6を経て、画像再構成手段C7で画像が作成される。最終的に再構成画像D6が得られ再構成画像記憶手段C8に記録され、表示手段C16で表示される。   The overall imaging conditions are stored in the overall imaging condition storage means C2, and after passing through the noise correction conditions and X-ray source irradiation condition storage means C4 set by the noise correction condition setting means C3, and the projection data storage means C6 by actual imaging, An image is created by the image reconstruction means C7. Finally, a reconstructed image D6 is obtained, recorded in the reconstructed image storage means C8, and displayed on the display means C16.

本発明のいずれの実施例においても、産業用X線CT装置においてX線検出器厚みを薄くしてX線検出器のアレイ化に際して配列の稠密化が達成できると同時に隣接X線検出器に漏れる放射線量を低減するX線検出器構造を用いることにより、高い分解能を持つ産業用X線CT装置を提供できる。   In any of the embodiments of the present invention, in an industrial X-ray CT apparatus, the thickness of the X-ray detector can be reduced, and the array can be densified when the X-ray detector is arrayed. By using an X-ray detector structure that reduces the radiation dose, an industrial X-ray CT apparatus having high resolution can be provided.

本発明のX線検出器は、産業用や医療用のX線CT装置に適用可能である。   The X-ray detector of the present invention is applicable to industrial and medical X-ray CT apparatuses.

1 X線源
2 X線検出器
3 信号処理回路
4 画像再構成装置
5 検出器ピクセル積算処理機構
6 ターンテーブル
7 X線
8 被検体
9 X線源焦点サイズ調整機構
10 信号伝送回路
11 画像表示装置
12 半導体部材
13 FPC基板
14 遮蔽板
15 電極
16 ラインアレイセンサ
17 金属部
18 ベース板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source 2 X-ray detector 3 Signal processing circuit 4 Image reconstruction apparatus 5 Detector pixel integration processing mechanism 6 Turntable 7 X-ray 8 Subject 9 X-ray source focus size adjustment mechanism 10 Signal transmission circuit 11 Image display apparatus 12 Semiconductor member 13 FPC board 14 Shield plate 15 Electrode 16 Line array sensor 17 Metal part 18 Base plate

Claims (6)

X線を受ける半導体部材と、前記半導体部材の電極が装着された基板と、前記半導体部材からの漏れ電子を遮蔽する遮蔽部材とを備えたX線検出器において、前記半導体部材が埋設されたベース板に前記基板と前記遮蔽部材とを装着して成るX線検出器。   An X-ray detector comprising: a semiconductor member that receives X-rays; a substrate on which an electrode of the semiconductor member is mounted; and a shielding member that shields leaked electrons from the semiconductor member. A base in which the semiconductor member is embedded An X-ray detector formed by mounting the substrate and the shielding member on a plate. 前記基板が、前記遮蔽部材の周囲に配置されて前記ベース板に装着されて成る請求項1に記載のX線検出器。   The X-ray detector according to claim 1, wherein the substrate is disposed around the shielding member and attached to the base plate. 前記ベース板は、検出すべきX線を前記半導体部材へ入射させる部位に開口部が形成され、前記開口部に前記半導体部材が面している請求項1又は請求項2に記載のX線検出器。   The X-ray detection according to claim 1, wherein the base plate has an opening formed at a site where X-rays to be detected enter the semiconductor member, and the semiconductor member faces the opening. vessel. 前記遮蔽部材は、X線検出器のアレイ化配列方向の片側の面を覆うように配置されている請求項1又は請求項2又は請求項3に記載のX線検出器。   4. The X-ray detector according to claim 1, wherein the shielding member is disposed so as to cover a surface on one side in the arraying arrangement direction of the X-ray detector. 5. 前記遮蔽部材は、前記半導体部位表面に蒸着乃至は接合により設けた金属である請求項4に記載のX線検出器。   The X-ray detector according to claim 4, wherein the shielding member is a metal provided on the surface of the semiconductor portion by vapor deposition or bonding. X線を照射するX線源と、被検体を透過したX線を検出するように並べてアレイ化された配置の複数個のX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器とに対して前記被検体の相対的位置を変更する駆動機構と、前記X線検出器で計測されたX線透過量を数値化する信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号に基づいて画像を再構成する演算装置とからなる産業用X線CT装置において、前記X線検出器として請求項1から請求項5のいずれかに記載のX線検出器を備えていることを特徴とする産業用X線CT装置。   An X-ray source for irradiating X-rays, a plurality of X-ray detectors arranged in an array so as to detect X-rays transmitted through the subject, and the X-ray source and the X-ray detector On the other hand, a drive mechanism that changes the relative position of the subject, a signal processing circuit that quantifies the amount of X-ray transmission measured by the X-ray detector, and an image based on a signal from the signal processing circuit An industrial X-ray CT apparatus comprising an arithmetic unit to be reconfigured includes the X-ray detector according to any one of claims 1 to 5 as the X-ray detector. X-ray CT system.
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