JP2015075376A - 放射線検出装置および放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な放射線のフォトンカウンティングを可能とする。
【解決手段】第１面を含む第１部分と、第１面と対向する第２面を含む第２部分とを有するシンチレータと、第１部分を覆い、第１の波長で入射する光を第２の波長で出射させることが可能な波長変換部と、第２面を除く第２部分を覆う光反射性の反射部と、第２の波長を含む波長帯の光を光電変換する検出素子とを設ける。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、放射線検出装置および放射線検査装置に関する。

今日において、フォトンカウンティング（Photon Counting）方式の検出器を用いたフォトンカウンティングＣＴ装置（ＣＴ：Computed Tomography）が知られている。フォトンカウンティング方式の検出器は、積分型の検出器と異なり、被検体を透過したＸ線光子を個々に計数可能な信号を出力する。従って、フォトンカウンティングＣＴ装置は、ＳＮ比（signal to noise ratio）の高いＸ線ＣＴ画像の再構成が可能となる。

また、フォトンカウンティング方式の検出器が出力した信号は、Ｘ線光子のエネルギーの計測（弁別）に用いることができる。従って、フォトンカウンティングＣＴ装置では、１種類の管電圧のＸ線を曝射することで収集された投影データを、複数のエネルギー成分に分けて画像化することができる。

フォトンカウンティング方式の検出器としては、入射したＸ線光子をシンチレータにより、一旦、可視光（シンチレータ光）に変換し、シンチレータ光を光電子増倍管等の光センサで電気信号に変換する「間接変換型の検出器」が知られている。光センサは、シンチレータにより放射線から変換されたシンチレーション光子を一つ一つ検出し、シンチレータに入射した放射線の検出及びその放射線のエネルギーの測定を行う。光センサとしては、ガイガーモードで動作する複数のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）がアレイ状に配置されたものがある。

ここで、放射線のエネルギーを測定するためには、発生したシンチレーション光子数を正確に測定することが重要である。シンチレータ内で発生したシンチレーション光子は、直接、フォトカウンティングセンサに入射する。または、シンチレーション光子は、シンチレータの側面、または上面での反射を繰り返した後、フォトカウンティングセンサに入射する。多くの場合、シンチレーション光子は、シンチレータの放射線入射面近傍で発生する。この場合、シンチレーション光子の発生位置と、フォトカウンティングセンサとの間に多少の距離があるため、シンチレーション光子は、フォトンカウンティングセンサに対して一様に入射する（＝適当な広がりを持ってセンサの略々全面に入射する）。

しかし、シンチレーション光子が、シンチレータとフォトンカウンティングセンサとの接合面近傍で発生した場合、大部分のシンチレーション光子が、フォトンカウンティングセンサに局所的に入射する。これにより、正確なシンチレーション光子のカウントが困難となる問題があった。

特表２０１０−５１５０７５号公報 特開平１１−２１１８３６号公報 特開２０１０−１２７９００号公報

本発明が解決しようとする課題は、より正確に放射線のカウントを可能とする放射線検出装置および放射線検査装置を提供することである。

実施形態によれば、第１面を含む第１部分と、第１面と対向する第２面を含む第２部分とを有するシンチレータと、第１部分を覆い、第１の波長で入射する光を第２の波長で出射させることが可能な波長変換部と、第２面を除く第２部分を覆う光反射性の反射部と、第２の波長を含む波長帯の光を光電変換する検出素子とを設ける。

図１は、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置の構成を示す図である。 図２は、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置に設けられている検出器の平面図である。 図３は、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置のコンソール装置のハードウェア構成図である。 図４は、シンチレータと検出器との接合面近傍で発生した大部分のシンチレーション光子が、局所的に検出器に入射する様子を示す図である。 図５は、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置に設けられている検出器の部分的な斜視図である。 図６は、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置に設けられている検出器の機能を説明するための図である。

以下、放射線検出装置および放射線検査装置を適用した実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置を、図面を参照して詳細に説明する。

フォトンカウンティングＣＴ装置は、被検体を透過したＸ線光子を、フォトンカウンティング方式の検出器を用いて計数することで、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像データを再構成する。個々のＸ線光子は、異なるエネルギーを有する。フォトンカウンティングＣＴ装置は、Ｘ線光子のエネルギー値の計測を行うことで、Ｘ線のエネルギー成分の情報を得る。フォトンカウンティングＣＴ装置は、１種類の管電圧でＸ線管を駆動して収集された投影データを複数のエネルギー成分に分けて画像化する。

図１に、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置の構成を示す。図１に示すように、フォトンカウンティングＣＴ装置は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０（画像生成部の一例）とを有する。

架台装置１０は、照射制御部１１と、Ｘ線発生装置１２と、検出器１３と、収集部１４と、回転フレーム１５と、駆動部１６とを有する。架台装置１０は、被検体ＰにＸ線を曝射し、被検体Ｐを透過したＸ線を計数する。

回転フレーム１５は、Ｘ線発生装置１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持している。回転フレーム１５は、後述する駆動部１６によって、被検体Ｐを中心とした円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。

Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線管１２ａと、ウェッジ１２ｂと、コリメータ１２ｃとを有する。Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線を発生して被検体Ｐへ曝射する装置である。Ｘ線管１２ａは、後述するＸ線発生装置１２から供給される高電圧により、被検体ＰにＸ線を曝射する真空管である。Ｘ線管１２ａは、回転フレーム１５の回転に従って回転しながら、被検体Ｐに対してＸ線ビームを曝射する。Ｘ線管１２ａは、ファン角およびコーン角を持って広がるＸ線ビームを発生する。

ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。具体的には、ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから被検体Ｐへ曝射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。

例えば、ウェッジ１２ｂは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジは、ウェッジフィルター（wedge filter）、または、ボウタイフィルター（bow-tie filter）とも呼ばれる。コリメータ１２ｃは、後述する照射制御部１１の制御により、ウェッジ１２ｂによってＸ線量が調節されたＸ線の曝射範囲を絞り込むためのスリットである。

照射制御部１１は、高電圧発生部として、Ｘ線管１２ａに高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管１２ａは、照射制御部１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。照射制御部１１は、Ｘ線管１２ａに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して曝射されるＸ線量を調整する。また、照射制御部１１は、コリメータ１２ｃの開口度を調整することにより、Ｘ線の曝射範囲（ファン角やコーン角）を調整する。

駆動部１６は、回転フレーム１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置１２と検出器１３とを旋回させる。検出器１３は、Ｘ線光子が入射する毎に、当該Ｘ線光子のエネルギー値を計測可能な信号を出力する。Ｘ線光子は、例えばＸ線管１２ａから曝射され被検体Ｐを透過したＸ線光子である。検出器１３は、Ｘ線光子が入射する毎に、１パルスの電気信号（アナログ信号）を出力する複数の検出素子を有する。検出素子は、例えば光電変換素子である。電気信号（パルス）の数を計数することで、各検出素子に入射したＸ線光子の数を計数することができる。また、この信号に対して、処理の演算処理を行うことで、当該信号の出力を引き起こしたＸ線光子のエネルギー値を計測することができる。

検出器１３の検出素子は、シンチレータと光電子増倍管等の光センサとにより構成されている。検出器１３は、「間接変換型の検出器」となっている。検出器１３は、入射したＸ線光子をシンチレータにより、一旦、可視光（シンチレータ光）に変換し、シンチレータ光を光電子増倍管等の光センサで電気信号に変換する。

図２に、検出器１３の一例を示す。検出器１３は、シンチレータと光電子増倍管等の光センサにより構成される検出素子４０が、チャンネル方向（図１中のＹ軸方向）にＮ列、体軸方向（図１中のＺ軸方向）にＭ列配置された面検出器となっている。検出素子４０は、光子が入射すると、１パルスの電気信号を出力する。検出素子４０が出力した個々のパルスを弁別することで、検出素子４０に入射したＸ線光子の数を計数することができる。また、パルスの強度に基づく演算処理を行うことで、計数したＸ線光子のエネルギー値を計測することができる。

なお、図示していないが、検出器１３の後段には、複数の検出素子４０ごとに増幅器が設置され、増幅器は、前段の検出素子４０から出力された電気信号を増幅して、図１に示す収集部１４に出力する。

収集部１４は、検出器１３の出力信号を用いた計数処理の結果である計数情報を収集する。すなわち、収集部１４は、検出器１３から出力される個々の信号を弁別して、計数情報を収集する。計数情報は、Ｘ線管１２ａから曝射され被検体Ｐを透過したＸ線光子が入射する毎に検出器１３（複数の検出素子４０）が出力した個々の信号から収集される情報である。具体的には、計数情報は、検出器１３（複数の検出素子４０）に入射したＸ線光子の計数値とエネルギー値とが対応付けられた情報である。収集部１４は、収集した計数情報を、コンソール装置３０に送信する。

すなわち、収集部１４は、検出素子４０が出力した各パルスを弁別して計数したＸ線光子の入射位置（検出位置）と、計数値と、当該Ｘ線光子のエネルギー値とを計数情報として、予め定めた時間毎に収集する。収集部１４は、例えば、計数に用いたパルス（電気信号）を出力した検出素子４０の位置を、入射位置として収集する。また、収集部１４は、電気信号に対して、所定の演算処理を行うことも可能である。

次に、図１に示す寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動装置２１とを有する。天板２２は、被検体Ｐを載置する板であり、寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。

なお、架台装置１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを螺旋状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台装置１０は、天板２２を移動させた後に、被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。または、架台装置１０は、天板２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式でコンベンショナルスキャンを実行する。

次に、コンソール装置３０は、入力部３１と、表示部３２と、スキャン制御部３３と、前処理部３４と、第１記憶部３５と、再構成部３６と、第２記憶部３７と、制御部３８とを有する。コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けると共に、架台装置１０によって収集された計数情報を用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。

入力部３１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、制御部３８に転送する。例えば、入力部３１は、操作者から、Ｘ線ＣＴ画像データの撮影条件や、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件およびＸ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。

表示部３２は、操作者によって参照されるモニタ装置であり、制御部３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを表示し、また、入力部３１を介して操作者から各種指示および各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する。

スキャン制御部３３は、制御部３８の制御のもと、照射制御部１１、駆動部１６、収集部１４および寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台装置１０における計数情報の収集処理を制御する。

前処理部３４は、収集部１４から送信された計数情報に対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の補正処理を行うことで、投影データを生成する。

第１記憶部３５は、前処理部３４により生成された投影データを記憶する。すなわち、第１記憶部３５は、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成するための投影データ（補正済み計数情報）を記憶する。

再構成部３６は、第１記憶部３５が記憶する投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法による逆投影処理が挙げられる。また、再構成部３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで、画像データを生成する。再構成部３６は、再構成したＸ線ＣＴ画像データや、各種画像処理により生成した画像データを第２記憶部３７に格納する。

ここで、フォトンカウンティングＣＴで得られる計数情報から生成された投影データには、被検体Ｐを透過したＸ線のエネルギー情報が含まれている。このため、再構成部３６は、例えば、特定のエネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。また、再構成部３６は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。

また、再構成部３６は、例えば、各エネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のＸ線ＣＴ画像データを生成することができ、更に、これら複数のＸ線ＣＴ画像データを重畳した画像データを生成することができる。

制御部３８は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、制御部３８は、スキャン制御部３３を制御することで、架台装置１０で行われるＣＴスキャンを制御する。また、制御部３８は、前処理部３４や、再構成部３６を制御することで、コンソール装置３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、制御部３８は、第２記憶部３７が記憶する各種画像データを表示部３２に表示制御する。

このようなコンソール装置３０は、一例として図３に示すハードウェア構成とすることができる。この図３に示す例において、コンソール装置３０は、ＣＰＵ５０と、ＲＯＭ５１と、ＲＡＭ５２と、ＨＤＤ５３と、入出力Ｉ／Ｆ５４と、通信Ｉ／Ｆ５５と、入力部３１と、表示部３２とを有している。ＣＰＵは、「Central Processing Unit」の略記である。ＲＯＭは、「Read Only Memory」の略記である。ＲＡＭは、「Random Access Memory」の略記である。ＨＤＤは、「Hard Disk Drive」の略記である。Ｉ／Ｆは、「Interface」の略記である。

ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、ＨＤＤ５３、入出力Ｉ／Ｆ５４、および通信Ｉ／Ｆ５５は、バスライン５６を介して相互に接続されている。また、入力部３１および表示部３２は、入出力Ｉ／Ｆ５４を介してＣＰＵ５０等に接続されている。また、通信Ｉ／Ｆ５５は、架台装置１０に接続されている。ＣＰＵ５０は、スキャン制御部３３，前処理部３４，再構成部３６または制御部３８に相当する。ＲＯＭ５１，ＲＡＭ５２およびＨＤＤ５３は、第１記憶部３５または第２記憶部３７に相当する。

ここで、図４に、間接変換型の検出器を、Ｘ線の入射方向に沿って切断した部分的な断面図の一例を示す。図４において、（ａ）の符号を付した図は、Ｘ線の入射面近傍でシンチレーション光子が発生した様子を示している。これに対して、図４において、（ｂ）の符号を付した図は、シンチレータ６０と検出素子６２との接合面の近傍でシンチレーション光子が発生した様子を示している。

図４のような間接変換型の検出器は、各検出素子６２に対してシンチレータ６０をそれぞれ接合すると共に、各シンチレータ６０を反射フィルム６１で全体的に被覆して形成されている。透影時または撮像時に曝射されたＸ線は、Ｘ線エネルギーが大きいため、反射フィルム６１を透過してシンチレータ６０に入射する。シンチレータ６０にＸ線が入射することでシンチレーションが発生する。シンチレータ６０に入射したＸ線は、シンチレーションにより例えば可視光に変換され、検出素子６２に入射する。

具体的には、図４の（ａ）の符号を付した図に示すように、Ｘ線の入射面近傍でシンチレーションが発生した場合、シンチレーション光子は、反射フィルム６１によりシンチレータ６０内を反射し、または直接的に、検出素子６２に入射する。このため、Ｘ線の入射面近傍でシンチレーションが発生した場合、検出素子６２の検出面６２ａに対して略々均一にシンチレーション光子が入射する。すなわち、検出器の検出面前面に対して略々均一にシンチレーション光子が入射する。

これに対して、図４の（ｂ）の符号を付した図に示すように、シンチレータ６０と検出素子６２との接合面近傍（＝シンチレーション光子の出射面近傍）でシンチレーションが発生した場合、大部分のシンチレーション光子が、略々直接的に検出素子６２に入射する。このため、シンチレータ６０と検出素子６２との接合面近傍でシンチレーションが発生した場合、検出素子６２の検出面６２ａに、局所的にシンチレーション光子が入射する。

検出素子６２は、複数のＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）で構成されている。各ＡＰＤは、入射したシンチレーション光子をカウント（フォトンカウンティング）するが、一度フォトンカウンティング動作を行うと、次にフォトンカウンティング動作を行うまでに多少の時間（準備時間）を必要とする。このため、シンチレーション光子が局所的に入射する状況となると、カウント動作が困難となる準備時間内に、大部分のシンチレーション光子が検出器に入射し、正確なシンチレーション光子のカウントが困難となる。

シンチレーションは、シンチレータ６０のＸ線の入射面近傍での発生頻度が高く、Ｘ線の入射面から離れるに連れて発生頻度が低くなる。しかし、シンチレータ６０内におけるシンチレーションの発生場所を制御することは困難である。

また、検出器とシンチレータ６０との接合面近傍でのシンチレーションの発生を抑制する目的で、シンチレータ６０の厚さを増すことを考える。この場合、上述の入射面と接合面との間の距離が長くなり、接合面近傍でのシンチレーションの発生を抑制可能かと思われる。しかし、この場合、入射面と接合面との間の距離が長くなることで、シンチレーション光子がシンチレータ６０内で反射を起こす回数が増加する。このため、検出器に入射する前に、シンチレーション光子がシンチレータ６０内で吸収される可能性が高くなる。

また、シンチレータ６０として、ルテチウム（Ｌｕ）等のβ崩壊を起こす成分を含むシンチレータを用いることを考える。なお、β崩壊とは、中性子が陽子に変換する現象である。この場合、低頻度ではあるものの、シンチレータ６０内で均一にシンチレーションが発生すると考えられる。このため、接合面近傍でのシンチレーションも一定の頻度で発生し、上述のカウントが困難となる問題も、一定の頻度で発生する。

図５に、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置に設けられている検出器１３の部分的な斜視図を示す。図５に示すように検出器１３は、一例として角柱形状の複数のシンチレータ７０を有している。例えば検出素子４０は複数がマトリクス状に設けられている。例えばシンチレータ７０は、検出素子４０と対向するようにマトリクス状に複数設けられている。シンチレータ７０は、Ｘ線が入射する側の端面（入射面、第１面）７０ｂと検出素子４０と対向する側の端面（第２面）７０ａとを有する。端面７０ａと端面７０ｂは対向する。各シンチレータ７０は、２つの狭い面積となる端面のうち、一方の端面７０ａが各検出素子４０にそれぞれ接続されている。

なお、この例では、シンチレータ７０の形状は、角柱形状としたが、例えば円柱形状、または台形形状等の他の形状としてもよい。いずれの場合も、各検出素子４０の形状および大きさに、シンチレータのシンチレーション光子の出射面の形状および大きさを合わせることが好ましいであろう。

シンチレータ７０は、第１面を含むＸ線が入射する側の第１部分が、波長変換フィルム（波長変換部）７１で覆われている。すなわち、各シンチレータ７０は、Ｘ線の入射面７０ｂが波長変換フィルム７１で被覆されている。また、例えば各シンチレータ７０は、入射面７０ｂから全長の２／３程度の長さに相当する外周部７０ｃの部分が、波長変換フィルム７１で被覆されている。換言すると、各シンチレータ７０は、Ｘ線の入射面７０ｂ側が、全長の２／３程度にわたって波長変換フィルム７１で被覆されている。このとき、第１部分は全長の３分の２よりも入射面７０ｂ側である。さらに換言すると、シンチレータ７０は、シンチレーション光子の出射面近傍以外の部分が、波長変換フィルム７１で被覆されている。

この例においては、シンチレータ７０の全長の２／３程度を波長変換フィルム７１で被覆することとした。ここで、シンチレータ７０の全長とは、入射面７０ｂと検出素子４０と対向する面である端面７０ａとの距離である。波長変換フィルム７１で被覆する範囲としては、シンチレーション光子が検出器１３に対して局所的に入射する可能性の低い発生位置に対応する、シンチレータ７０の外周部の範囲となっている。換言すると、シンチレーション光子が検出器１３に対して局所的に入射する可能性の高い、シンチレーション光子の出射面近傍以外の部分が波長変換フィルム７１で被覆されている。そして、この例の場合、出射面近傍以外の部分は、シンチレータ７０の全長の２／３程度に相当し、この部分を波長変換フィルム７１で被覆している。

なお、波長変換フィルム７１で被覆する範囲は、シンチレータの形状、大きさ、または材質等によっても変化する。このため、シンチレータ７０を波長変換フィルム７１で被覆する範囲は、各シンチレータのシンチレーション光子の発生の仕方を勘案し、シンチレーション光子が検出器１３に対して局所的に入射する可能性の低いシンチレーション光子の発生位置に対応する範囲とすればよい。

なお、図５においては、シンチレータ７０の全４面の外周部７０ｃのうち、相対向する２面が波長変換フィルム７１により被覆されているように図示されている。しかし、実際には、外周部７０ｃの４つの全ての面における、シンチレータ７０の全長の２／３程度に相当する部分が波長変換フィルム７１により被覆されているものと理解されたい。

波長変換フィルム７１は、シンチレータ７０内で発生したシンチレーション光子の波長λ１（第１の波長の一例）を、異なる波長λ２(第２の波長の一例)のシンチレーション光子に変換する機能を有している。すなわち、波長変換フィルム７１は、第１の波長で入射する光を第２の波長で出射させる。例えば、第１の波長は第２の波長よりも短い。後述するが、検出器１３の各検出素子４０は、波長λ１のシンチレーション光子に対する感度は低く、波長変換フィルム７１により波長変換された波長λ２のシンチレーション光子に対する感度は高くなっている。すなわち、検出器１３の各検出素子４０は、波長λ２のシンチレーション光子を受光する感度に調整されている。例えば、波長変換フィルム７１によって波長を変換されたあとのシンチレーション光子のピーク波長をλ２とする。検出素子４０が光電変換可能な入射光の波長領域に波長λ２が含まれることとすることができる。

また、シンチレータ７０の端面７０ａ側の第２部分は、端面７０ａを除いて、反射フィルム（反射部）８０によって覆われている。第２部分は、例えばシンチレータ７０のうち第１部分以外の部分である。反射フィルム８０は、さらに波長変換フィルム７１を覆ってもよい。例えば、シンチレータ７０は、検出素子４０に接続される端面７０ａ（＝シンチレーション光子の出射面）を除き、全体を、波長変換フィルム７１の上から、反射フィルム８０（反射部材の一例）で被覆されている。換言すると、シンチレータ７０は、Ｘ線の入射面７０ｂが、波長変換フィルム７１の上から反射フィルム８０で被覆されている。また、シンチレータ７０は、外周部７０ｃの４つの全ての面が、波長変換フィルム７１の上から反射フィルム８０で被覆されている。

なお、図５においては、シンチレータ７０の全４面の外周部７０ｃのうち、相対向する２面が反射フィルム８０で被覆されているように図示されている。しかし、実際には、外周部７０ｃの４つの全ての面全体が、波長変換フィルム７１の上から反射フィルム８０で被覆されているものと理解されたい。また、この例では、シンチレーション光子の出射面を除き、シンチレータ７０全体を、波長変換フィルム７１の上から反射フィルム８０で被覆することとした。しかし、シンチレータ７０のうち、シンチレーション光子の出射面、および波長変換フィルム７１で被覆されている部分以外の部分を反射フィルム８０で被覆してもよい。

反射フィルム８０は、シンチレーションにより発生したシンチレーション光子を反射する。この例の場合、シンチレータ７０は、入射されたＸ線を可視光に変換する。このため、反射フィルム８０としては、可視光を反射する反射フィルムが設けられる。

なお、この例では、フィルム状の波長変換フィルム７１および反射フィルム８０がシンチレータ７０に貼り付けられていることとして説明を進めるが、波長変換フィルム７１に用いる変換部材および反射フィルム８０に用いる反射部材は、これらに限られるものではない。変換部材は、シンチレーション光子の波長λ１を異なる波長λ２に変換する機能を有していればどのような部材であってもよい。例えば、変換部材として、波長変換機能を有する塗料をシンチレータ７０に塗布してもよい。また、反射部材は、シンチレーション光子を反射する機能を有していればどのような部材であってもよい。例えば、反射部材として、シンチレーション光子の反射機能を有する塗料をシンチレータ７０に塗布してもよい。いずれの場合でも、後述する効果を得ることができる。

検出器１３の各検出素子４０は、波長変換フィルム７１で変換されたシンチレーション光子の波長に対して高い感度となる特性を有している。すなわち、シンチレータ７０のシンチレーションにより発生したシンチレーション光子の波長をλ１とする。また、波長λ１のシンチレーション光子は、波長変換フィルム７１により波長λ２のシンチレーション光子に変換されるものとする。検出器１３の各検出素子４０は、波長変換フィルム７１により変換された波長λ２のシンチレーション光子に対する感度が高く、波長変換フィルム７１に波長変換される前の波長λ１のシンチレーション光子に対する感度が低い特性を有している（波長λ２のシンチレーション光子を受光する感度に調整されている）。

図６に、シンチレータ７０内の各位置で発生したシンチレーション光子に対する検出器１３の受光状態を示す。まず、シンチレータ７０の図６に点Ａとして示すＸ線の入射面近傍で、波長λ１のシンチレーション光子が発生したとする。この点Ａで発生した波長λ１のシンチレーション光子は、波長変換フィルム７１により波長λ２のシンチレーション光子に変換される。なお、図６中、シンチレーション光子の光路のうち、実線の光路は、波長λ１の状態での光路を示している。また、図６中、シンチレーション光子の光路のうち、一点鎖線の光路は、波長λ２の状態での光路を示している。波長変換フィルム７１によりλ２の波長に変換されたシンチレーション光子は、反射フィルム８０で反射されながら検出器１３の検出素子４０に入射する。

上述のように、検出器１３は波長λ２のシンチレーション光子に対する感度が高くなるように調整されている。このため、検出器１３は、点Ａで発生し、波長がλ２に変換されたシンチレーション光子を良好に受光し、フォトンカウンティング動作を行う。なお、図６中、点Ａで発生し、検出器１３に入射したシンチレーション光子を示す「○」の印は、検出器１３でシンチレーション光子が良好に受光されることを意味している。

次に、シンチレータ７０の図６に点Ｂとして示すシンチレータ７０と検出素子４０との接合面近傍で、波長λ１のシンチレーション光子が発生したとする。そして、この接合面近傍の点Ｂで発生した波長λ１のシンチレーション光子が、Ｘ線の入射面方向に進行して波長変換フィルム７１に入射したとする。この場合、点Ｂで発生した波長λ１のシンチレーション光子は、波長変換フィルム７１により波長λ２のシンチレーション光子に変換される。そして、波長λ２のシンチレーション光子は、反射フィルム８０で反射されながら検出器１３の検出素子４０に入射する。

接合面近傍の点Ｂで発生したシンチレーション光子は、直接的に検出器１３に入射される可能性が高い。しかし、直接的に検出器１３に入射せずに、波長変換フィルム７１で波長λ２のシンチレーション光子に変換されたうえで検出器１３の検出素子４０に入射した場合には、上述の点Ａで発生したシンチレーション光子と同様に、検出器１３で良好に受光される。検出器１３は、接合面近傍の点Ｂで発生したシンチレーション光子を受光して、フォトンカウンティング動作を行う。なお、図６中、点Ｂで発生し、検出器１３に入射したシンチレーション光子を示す「○」の印は、検出器１３でシンチレーション光子が良好に受光されることを意味している。

次に、シンチレータ７０の図６に点Ｃとして示すシンチレータ７０と検出素子４０との接合面近傍で、波長λ１のシンチレーション光子が発生したとする。そして、この接合面近傍の点Ｃで発生した波長λ１のシンチレーション光子が、検出器１３に対して直接的かつ局所的に入射したとする。

上述のように、検出器１３は波長λ１のシンチレーション光子に対する感度が低くなるように調整されている。このため、検出器１３は、点Ｃで発生した波長がλ１のままのシンチレーション光子はカウントしない。これにより、接合面近傍で発生し、直接的かつ局所的に検出器１３に入射する波長λ１のシンチレーション光子の受光を抑制することができる。なお、図６中、点Ｃで発生し、検出器１３に入射したシンチレーション光子を示す「×」の印は、検出器１３でシンチレーション光子がほとんど受光されないことを意味している。

以上の説明から明らかなように、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置は、シンチレータ７０と検出素子４０との接合面近傍以外で発生する波長λ１のシンチレーション光子を波長λ２のシンチレーション光子に変換するように、シンチレータ７０に対して波長変換フィルム７１を設ける。また、波長変換フィルム７１を設けたうえで、シンチレータ７０を反射フィルム８０で被覆する。そして、波長λ２のシンチレーション光子を受光するように、検出器１３の感度を調整する。

これにより、接合面近傍で発生し直接的かつ局所的に入射される波長λ１のシンチレーション光子の受光を抑制することができる。そして、接合面近傍以外の、例えば入射面近傍で発生して波長λ２に変換されて入射されるシンチレーション光子を優先的に検出器１３で受光することができる。換言すると、検出器１３で受光するシンチレーション光子のシンチレータ７０内の発生位置を、接合面近傍以外の入射面近傍にシフトして、接合面近傍以外で発生し、波長λ２に変換されて入射されるシンチレーション光子を検出器１３の受光面全体で均一に受光しながらフォトンカウンティング動作を行うことができる。

検出素子を構成するＡＰＤは、一度フォトンカウンティング動作を行うと、次にフォトンカウンティング動作を行うまでに多少の時間（準備時間）を必要とする。このため、シンチレーション光子が局所的に入射すると、カウント動作が困難となる準備時間内に、大部分のシンチレーション光子が検出器に入射し、正確なシンチレーション光子のカウントが困難となる。

しかし、実施形態のフォトンカウンティングＣＴ装置の場合、検出器１３の受光面全体で均一に受光しながらフォトンカウンティング動作を行うことができるため、正確なシンチレーション光子のカウントを可能とすることができる。また、局所的に入射されたシンチレーション光子をカウントする不都合を防止できるため、測定ノイズの発生も防止することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 架台装置
１１ 照射制御部
１２ Ｘ線発生装置
１３ 検出器
１４ 収集部
１５ 回転フレーム
１６ 駆動部
２０ 寝台装置
２１ 寝台駆動装置
２２ 天板
３０ コンソール装置
３１ 入力部
３２ 表示部
３３ スキャン制御部
３４ 前処理部
３５ 第１記憶部
３６ 画像再構成部
３７ 第２記憶部
３８ 制御部
４０ 検出素子
５０ ＣＰＵ
５１ ＲＯＭ
５２ ＲＡＭ
５３ ＨＤＤ
５４ 入出力Ｉ／Ｆ
５５ 通信Ｉ／Ｆ
７０ シンチレータ
７０ａ 一方の端面
７０ｂ 入射面
７０ｃ 外周部
７１ 波長変換フィルム
８０ 反射フィルム

Claims (4)

1. 第１面を含む第１部分と、前記第１面と対向する第２面を含む第２部分とを有するシンチレータと、
   前記第１部分を覆い、第１の波長で入射する光を第２の波長で出射させることが可能な波長変換部と、
   前記第２面を除く前記第２部分を覆う光反射性の反射部と、
   前記第２の波長を含む波長帯の光を光電変換する検出素子と
   を有する放射線検出装置。
2. 前記反射部は、さらに前記波長変換部を覆う、
   請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記第１部分は、前記第１面と前記第２面の距離の３分の２よりも第１面側である、
   請求項１または２に記載の放射線検出装置。
4. 第１面を含む第１部分と、前記第１面と対向する第２面を含む第２部分とを有するシンチレータと、
   前記第１部分を覆い、第１の波長で入射する光を第２の波長で出射させることが可能な波長変換部材と、
   前記第２面を除く前記第２部分を覆う光反射性の反射部と、
   前記第２の波長を含む波長帯の光を光電変換する検出素子と、
   を備えた検出器と、
   前記検出器の出力する電気信号から画像を生成する画像生成部と
   を有する放射線検査装置。

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