JP2017161456A - Light detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、光検出器に関する。 Embodiments described herein relate generally to a photodetector.
複数の検出素子と、放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータ層と、を組み合わせた光検出器が開示されている。また、このような光検出器における検出精度の向上を図る技術が開示されている。 A photodetector that combines a plurality of detection elements and a scintillator layer that converts radiation into scintillation light is disclosed. In addition, a technique for improving detection accuracy in such a photodetector is disclosed.
例えば、光検出素子に接触する側の面積が放射線を入射する側の面積より大きい形状のシンチレータを用いた構成が開示されている。また、シンチレータ層を複数のピクセルブロックに分割し、各ピクセルブロックに、層特性の異なる複数種類のシンチレータ層を備えた構成が開示されている。 For example, a configuration using a scintillator having a shape in which the area on the side in contact with the light detection element is larger than the area on the side on which radiation is incident is disclosed. In addition, a configuration is disclosed in which the scintillator layer is divided into a plurality of pixel blocks, and each pixel block includes a plurality of types of scintillator layers having different layer characteristics.
しかし、従来では、極端に強い光が入射すると、信号のパイルアップが発生する場合があった。このパイルアップにより、信号の検出精度が低下する場合があった。 However, conventionally, when extremely intense light is incident, signal pileup may occur. In some cases, the pile-up reduces signal detection accuracy.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信号の検出精度の向上を図ることができる、光検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a photodetector that can improve the detection accuracy of a signal.
実施形態の光検出器は、シンチレータ層と、検出素子と、を備える。シンチレータ層は、放射線を光に変換する。検出素子は、シンチレータ層に対向する第1面に沿って配列され、光に応じた信号を検出する。シンチレータ層は、第1領域と、第2領域と、を有する。第1領域は、1以上の連続する検出素子に対応し、放射線を光に変換する変換効率が第1変換効率の領域である。第2領域は、複数の検出素子の内、第1領域に対応する検出素子以外の、1以上の連続する検出素子に対応し、変換効率が第1変換効率より低い第2変換効率の領域である。 The photodetector of the embodiment includes a scintillator layer and a detection element. The scintillator layer converts radiation into light. The detection elements are arranged along a first surface facing the scintillator layer and detect a signal corresponding to light. The scintillator layer has a first region and a second region. The first region corresponds to one or more continuous detection elements, and the conversion efficiency for converting radiation into light is a region where the first conversion efficiency is present. The second region corresponds to one or more continuous detection elements other than the detection elements corresponding to the first region among the plurality of detection elements, and is a second conversion efficiency region in which the conversion efficiency is lower than the first conversion efficiency. is there.
以下に添付図面を参照して、本実施の形態の詳細を説明する。 Details of the present embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態の検査装置1の一例を示す模式図である。本実施の形態では、光検出器を、検査装置1に搭載した形態を、一例として説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an
検査装置1は、光源11と、放射線検出装置10と、駆動部13と、を備える。光源11および駆動部13は、放射線検出装置10に電気的に接続されている。
The
光源11と放射線検出装置10とは、間隔を隔てて対向配置されている。被検体12は放射線検出装置10と光源11との間に位置する。光源11と放射線検出装置10とは、この対向配置された状態を維持したまま、被検体12を中心に回転可能に設けられている(図1中、第1の方向X参照)。
The
光源11は、対向する放射線検出装置10に向かってX線等の放射線14を照射する。
The
光源11の光出射面側には、フィルタ16が設けられている。フィルタ16は、光源11から照射された放射線14の線量(光量)を調節する。フィルタ16は、光源11に固定されている。本実施の形態では、フィルタ16は、第1の方向Xの両端部を透過する放射線14の光量を、該両端部以外に比べて減衰させる。なお、検査装置1は、フィルタ16を備えない構成であってもよい。
A
光源11から照射された放射線14は、フィルタ16を介して被検体12を透過し、放射線検出装置10に入射する。
The
放射線検出装置10は、光を検出する装置である。放射線検出装置10は、光検出器22と、制御部25と、を備える。光検出器22と、制御部25とは、信号線23によって電気的に接続されている。
The
光検出器22は、複数の検出ユニット20を備える。複数の検出ユニット20は、本実施の形態では、放射線検出装置10の回転方向(図1中、第1の方向X方向)に沿って配列されている。本実施の形態では、第1の方向Xは、検査対象の被検体12を、該被検体12の体軸を回転軸として回転した回転方向に一致する。
The
検出ユニット20は、光源11から照射され、被検体12を透過した放射線14を、コリメータ21を介して光入射面20aで受光する。光入射面20aは、検出ユニット20における、放射線14を受光する側の面である。コリメータ21は、検出ユニット20の光入射面20a側に設置され、検出ユニット20への散乱線の入射を防止する。
The
検出ユニット20は、受光した光を検出する。検出ユニット20は、検出した光に応じた信号を、信号線23を介して制御部25へ出力する。制御部25は、検査装置1全体を制御する。制御部25は、検出ユニット20から信号を取得する。
The
本実施の形態では、制御部25は、取得した信号(光電流)の電流値(信号の波高値に対応するエネルギー)から、光検出器22に入射した放射線14のエネルギーごとの光子数で表されるエネルギースペクトルを算出する。そして、制御部25は、各検出ユニット20に入射する放射線14のエネルギースペクトルから、被検体12の投影断面の画像を生成する。
In the present embodiment, the
駆動部13は、光源11および放射線検出装置10を、これらの対向状態および間隔を維持したまま、光源11と放射線検出装置10の間に位置する被検体12を中心として回転させる。これによって、検査装置1は、被検体12の投影断面の画像を生成することができる。
The
なお、被検体12は、人体に限定されない。被検体12は、動植物や、物品などの非生物であってもよい。すなわち、検査装置1は、人体および動植物の断層像だけでなく、物品の内部の透視等のセキュリティ装置等の各種検査装置としても適用できる。
The
図2は、光検出器22の説明図である。図2(A)は、光検出器22の斜視図である。光検出器22に設けられた複数の検出ユニット20は、第1の方向Xに沿って略円弧状に配列されている。なお、以下では、第1の方向Xは、放射線検出装置10の回転方向および反回転方向の双方向であるものとして説明する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the
図2(B)は、検出ユニット20の模式図である。検出ユニット20は、支持基板24上に、複数の検出素子32と、シンチレータ層36と、をこの順に積層してなる。
FIG. 2B is a schematic diagram of the
シンチレータ層36は、入射したX線等の放射線をシンチレーション光に変換する。シンチレータ層36の詳細は、後述する。
The
検出素子32は、シンチレータ層36で変換されたシンチレーション光に応じた信号を検出する。検出素子32は、例えば、SiPM(Silicon Photo Multiplier)である。
The
検出素子32は、シンチレータ層36に対向する対向面である第1面33Aに沿って配列されている。第1面33Aは、上記光入射面20aに対して平行な面である。
The
本実施の形態では、検出素子32は、第1面33Aに沿って、互いに直交する第1の方向Xおよび第2の方向Yに向かって、マトリクス状に配列されている。
In the present embodiment, the
図2(C)は、光検出器22における、検出素子32の配列状態を示す図である。上述したように、光検出器22は、第1の方向Xに沿って配列された複数の検出ユニット20を備える(図2(A)参照)。そして、上述したように、各検出ユニット20の各々は、第1面33Aに沿って配列された複数の検出素子32を備える(図2(B)参照)。
FIG. 2C is a diagram illustrating an arrangement state of the
このため、図2(C)に示すように、光検出器22は、光検出器22における第1の方向Xの一端から他端に渡って、複数の検出素子32を配列した構成である。また、光検出器22は、第2の方向Yへも、複数の検出素子32を配列した構成である。そして、これらの複数の検出素子32上に、シンチレータ層36が設けられている。
For this reason, as shown in FIG. 2C, the
なお、本実施の形態の光検出器22では、少なくとも第1の方向Xに複数の検出素子32を配列した構成であればよい。
Note that the
図3は、光検出器22の断面図の一例である。具体的には、図3は、図2(C)に示す光検出器22におけるA−A’断面図である。
FIG. 3 is an example of a cross-sectional view of the
図3に示すように、検出素子32は、シンチレータ層36に対向する対向面である第1面33Aに沿って配列されている。また、検出素子32は、第1面33Aにおける、第1の方向Xに沿って複数配列されている。図3には、一例として、37個の検出素子32を、第1の方向Xの一端から他端に渡って配置した構成を示した。しかし、光検出器22の数および配列数は、図3に示す形態に限定されない。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、光検出器22は、複数の検出素子32上にシンチレータ層36を積層した積層構造である。検出素子32とシンチレータ層36との間には、接着層34が設けられている。接着層34は、シンチレータ層36と検出素子32とを接着させる。接着層34は、シンチレーション光を透過する透過性を有する。
As shown in FIG. 3, the
なお、シンチレータ層36における、検出素子32と検出素子32との境界に対応する領域に、反射部材を設けた構成であってもよい。反射部材は、シンチレータ層36で変換されたシンチレーション光を反射する。
In addition, the structure which provided the reflection member in the area | region corresponding to the boundary of the
本実施の形態では、シンチレータ層36は、複数のシンチレータ37から構成されている。複数のシンチレータ37の各々は、第1面33Aに沿って配列されている。複数のシンチレータ37の各々は、複数の検出素子32の各々に対応する。
In the present embodiment, the
検出素子32に対応するシンチレータ37、とは、検出素子32をシンチレータ層36に射影した領域に位置するシンチレータ37を示す。本実施の形態では、検出素子32とシンチレータ37とが、1対1の関係で対応するように配置されている場合を一例として説明する。
The
すなわち、本実施の形態では、シンチレータ層36は、複数のシンチレータ37を第1の方向Xおよび第2の方向Yに沿って配列することで、複数のシンチレータ37による層(シンチレータ層36)を構成している。
That is, in the present embodiment, the
なお、検出素子32とシンチレータ37とは、1対多の関係、多対1の関係、または、多対多の関係で対応するように配置されてもよい。
The
1対多の関係とは、1つの検出素子32に対して、複数のシンチレータ37が対応することを示す。この場合、検出素子32の第1の方向Xの長さは、該検出素子32に対応する、第1の方向Xに連続する複数のシンチレータ37の、第1の方向Xの長さ(の合計値)と一致する。
The one-to-many relationship indicates that a plurality of
多対1の関係とは、複数の検出素子32に対して、1つのシンチレータ37が対応することを示す。この場合、1つのシンチレータ37に対応する、複数の検出素子32の第1の方向Xの長さ(の合計値)が、該1つのシンチレータ37の第1の方向Xの長さと一致する。
The many-to-one relationship indicates that one
また、多対多の関係とは、複数の検出素子32に対して、該検出素子32と同じ数または異なる数の複数のシンチレータ37が対応することを示す。この場合、この複数の検出素子32の第1の方向Xの長さ(の合計値)と、対応する複数のシンチレータ37の第1の方向Xの長さ(の合計値)と、が一致する。
The many-to-many relationship indicates that a plurality of
ここで、従来では、検出素子32に極端に強い光が入射すると、信号のパイルアップが発生する場合があった。このパイルアップにより、信号の検出精度が低下する場合があった。
Here, conventionally, when extremely strong light is incident on the
そこで、本実施の形態では、シンチレータ層36は、第1領域36Aと、第2領域36Bと、を備える。なお、本実施の形態では、シンチレータ層36は、更に、第3領域36Cを備える場合を説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
なお、シンチレータ層36は、第1領域36Aと第2領域36Bを備えた構成であればよく、第3領域36Cを備えない構成であってもよい。
The
第1領域36Aは、シンチレータ層36における、1以上の連続する検出素子32に対応し、放射線14をシンチレーション光に変換する変換効率が第1変換効率の領域である。
The
第2領域36Bは、シンチレータ層36における、第1領域36A以外の少なくとも一部の領域である。言い換えると、第2領域36Bは、シンチレータ層36における、第1領域36Aに対応する検出素子32以外の、1以上の連続する検出素子32に対応する領域である。
The
第2領域36Bの、放射線14をシンチレーション光に変換する変換効率は、第2変換効率である。第2変換効率は、第1変換効率より低い。
The conversion efficiency for converting the
第3領域36Cは、シンチレータ層36における、第1領域36Aおよび第2領域36B以外の領域である。本実施の形態では、第3領域36Cは、光源11から出射した放射線14の内、フィルタ16の第1の方向Xの両端部を透過することによって減衰した光を受光する領域である。本実施の形態では、第3領域36Cは、シンチレータ層36における第1の方向Xの両端部に配置されている。
The
第3領域36Cの、放射線14をシンチレーション光に変換する変換効率は、第3変換効率である。第3変換効率は、第1変換効率より低い。なお、第3変換効率は、第2変換効率より高い変換効率であってもよいし、第2変換効率より低い変換効率であってもよい。本実施の形態では、第3変換効率は、第2変換効率より低い変換効率である場合を、一例として説明する。
The conversion efficiency for converting the
なお、検査装置1がフィルタ16を備えない構成である場合、シンチレータ層36を、第3領域36Cを備えない構成としてもよい。この場合、シンチレータ層36における、第1領域36A以外の領域を、第2領域36Bとすればよい。
In addition, when the
ここで、第1領域36Aは、第1面33Aに平行な第1の方向Xに沿って配列された、複数のシンチレータ37(以下、第1シンチレータ370Aと称する)からなる。
Here, the
また、第2領域36Bは、第1の方向Xに沿って配列された複数のシンチレータ37(以下、第2シンチレータ370Bと称する)からなる。さらに、第3領域36Cは、第1の方向Xに沿って配列された複数のシンチレータ37(以下、第3シンチレータ370C)からなる。
The
本実施の形態では、第1領域36Aの第1変換効率は、詳細には、第1領域36Aを構成する複数の第1シンチレータ370Aの各々の変換効率の平均値を示す。また、第2領域36Bの第2変換効率は、第2領域36Bを構成する複数の第2シンチレータ370Bの各々の変換効率の平均値を示す。また、第3領域36Cの第1変換効率は、詳細には、第3領域36Cを構成する複数の第3シンチレータ370Cの各々の変換効率の平均値を示す。
In the present embodiment, the first conversion efficiency of the
第1領域36A、第2領域36B、および第3領域36Cの位置は、第1の方向Xに互いに重ならない領域であればよく、シンチレータ層36における位置は限定されない。例えば、シンチレータ層36における第1領域36A、第2領域36B、および第3領域36Cの各々の位置は、光検出器22を適用する対象の装置構成(例えば、検査装置1の装置構成)などに応じて、適宜調整すればよい。
The positions of the
例えば、第1領域36Aは、シンチレータ層36における、検出対象のシンチレーション光の入射する確率が第1閾値以上の領域である。第1閾値は、例えば、90%、95%、100%などである。
For example, the
検査装置1は、体型の異なる様々な被検体12に対して、放射線14を照射し、検査を行う。このため、第1領域36Aは、シンチレータ層36における、何れの体型の被検体12を検査対象とした場合であっても、被検体12を透過した放射線14が必ず入射する領域である。
The
よって、本実施の形態では、第1領域36Aは、シンチレータ層36における第1の方向Xの中央部S1に配置されていることが好ましい(図1および図2も参照)。
Therefore, in the present embodiment, the
また、第2領域36Bは、シンチレータ層36における、検出対象のシンチレーション光の入射する確率が、第1閾値未満の領域であることが好ましい。第1閾値未満の領域とは、例えば、検出対象のシンチレーション光の入射する確率が、50%以上90%未満の領域などである。なお、第1閾値は、光検出器22を適用する対象の装置の構成などに応じて、適宜調整すればよい。
Moreover, it is preferable that the 2nd area |
具体的には、第2領域36Bは、シンチレータ層36における、被検体12の体型によって、被検体12を透過した放射線14が入射する場合と、被検体12を透過しない強い光が直接入射する場合と、のある領域である。
Specifically, in the
よって、本実施の形態では、第2領域36Bは、シンチレータ層36における第1の方向Xの中間部S2に配置されていることが好ましい(図1および図2も参照)。中間部S2は、シンチレータ層36における、第1の方向Xの中央部S1と両端部S3以外の領域である。
Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the
また、第3領域36Cは、シンチレータ層36における、検出対象のシンチレーション光の入射する確率が、上記第1閾値より小さい第2閾値未満の領域である。すなわち、第3領域36Cは、検査対象として用いない放射線14(すなわち、信号として検出する必要のない放射線14)が、何れの体型の被検体12を用いた場合にも必ず入射する領域である。
The
本実施の形態では、検査装置1には、上述したように、フィルタ16が設けられている。このため、光検出器22における、第1の方向Xの両端部S3には、フィルタ16によって減衰された、測定対象外の放射線14が入射する。そこで、本実施の形態では、第3領域36Cが、光検出器22における第1の方向Xの両端部S3に設けられていることが好ましい。
In the present embodiment, the
図4は、シンチレータ層36の変換効率の一例を示す線図40である。図4中、横軸は光検出器22における第1の方向Xの一端部から他端部までの各々の位置を示す。また、図4中、縦軸は、変換効率を示す。
FIG. 4 is a diagram 40 showing an example of the conversion efficiency of the
本実施の形態の光検出器22では、シンチレータ層36における第1領域36A(中央部S1)の変換効率が、第1変換効率(図4中、線図40A参照)である。また、シンチレータ層36における、第2領域36B(中間部S2)の変換効率が、第2変換効率(図4中、線図40B参照)である。また、シンチレータ層36における第3領域36C(両端部S3)の変換効率が、第3変換効率(図4中、線図40C参照)である。
In the
なお、図4に示すように、シンチレータ層36における、第1領域36Aの第1変換効率は、第1の方向Xに沿って、一定の値であることが好ましい。すなわち、第1領域36Aの第1変換効率は、第1の方向Xにおける位置が異なっても、同じ値(第1変換効率)であることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the first conversion efficiency of the
第1変換効率は、放射線14を、検出素子32においてパイルアップが生じず、且つ、検出素子32で検出可能な強度のシンチレータ光に変換可能な変換効率であればよい。このため、第1変換効率は、光検出器22の設けられた検出素子32の特性に応じて、適宜定めればよい。
The first conversion efficiency may be any conversion efficiency that does not cause pile-up in the
一方、シンチレータ層36における、第2領域36Bの第2変換効率および第3領域36Cの第3変換効率の各々は、第1の方向Xに沿って、一定の値であってもよいし、異なる値であってもよい。
On the other hand, each of the second conversion efficiency of the
図5は、シンチレータ層36の変換効率の他の例を示す線図42である。図5中、横軸は光検出器22における第1の方向Xの一端部から他端部までの各々の位置を示す。また、図5中、縦軸は、変換効率を示す。
FIG. 5 is a diagram 42 showing another example of the conversion efficiency of the
図5に示すように、第2領域36Bの第2変換効率は、第1の方向Xに沿って、第1領域36Aに近づくほど高い変換効率であってもよい(線図42B参照)。なお、第1領域36Aの第1変換効率(線図42A参照)は、上述したように、第1の方向Xに沿って一定であることが好ましい。一方、第2領域36Bの第3変換効率(線図42C参照)は、第1の方向Xの沿って一定(線図42C参照)であってもよいし、異なる値であってもよい。
As shown in FIG. 5, the second conversion efficiency of the
次に、上記変換効率(第1変換効率、第2変換効率、第3変換効率)を実現するための、シンチレータ層36の具体的な構成について説明する。
Next, a specific configuration of the
図3を用いて説明を行う。本実施の形態では、第1領域36Aと第2領域36Bとは、厚みの平均値、および、構成材料の少なくとも一方が異なる。
This will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
すなわち、本実施の形態では、第1領域36Aと第2領域36Bとを、厚みの平均値および構成材料の少なくとも一方を異なるものとすることで、上記変換効率の関係を実現する。
That is, in the present embodiment, the relationship between the conversion efficiencies is realized by making the
まず、構成材料について説明する。なお、構成材料を調整する場合、シンチレータ層36の厚みは一定であるものとして説明する。
First, constituent materials will be described. In addition, when adjusting a constituent material, the thickness of the
シンチレータ層36の構成材料は、光検出器22の適用対象に応じて適宜選択する。シンチレータ層36は、例えば、無機材料、有機材料、で構成する。無機材料は、例えば、Lu2SiO5:(Ce)、LaBr3:(Ce)、YAP(イットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト):Ce、Lu(Y)AP:Ce、GPS(ガドリニウム・パイロシリケート):Ceおよび一部を元素置換した材料などである。有機材料は、有機材料は、BC−404などのプラスチック、アントラセン、スチルベンなどである。
The constituent material of the
第1領域36Aおよび第2領域36Bの構成材料は、上記変換効率(第1変換効率、第2変換効率)の関係を満たすように、上記構成材料から選択して用いればよい。
The constituent materials of the
なお、シンチレータ層36の相状態は、液体であってもよいし、固体であってもよく、限定されない。
The phase state of the
例えば、第1領域36Aを構成する複数の第1シンチレータ370Aの各々を、ある特定の材料で構成する。
For example, each of the plurality of
また、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの一部を、第1シンチレータ370Aより変換効率の低い材料で構成する。
Further, a part of the
なお、このとき、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの一部を、第1シンチレータ370Aと同じ材料で構成することが好ましい。これは、第2領域36Bに、検出対象の放射線14(すなわち、被検体12を透過した放射線14)が入射する場合があるためである。
At this time, it is preferable that a part of the
例えば、第2領域36Bを構成する複数の第2シンチレータ370Bを、第2シンチレータ371Bと、第2シンチレータ372Bと、に分類する。そして、第2シンチレータ372Bの構成材料を、第1シンチレータ370Aと同じ材料で構成する。また、第2シンチレータ371Bの構成材料を、第1シンチレータ370Aとは異なる材料で構成する。
For example, the plurality of
具体的には、第1領域36Aを構成する第1シンチレータ370Aの各々を、無機材料で構成する。そして、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの一部(第2シンチレータ372B)もまた、同じ無機材料で構成する。さらに、第2領域36Bを構成する残りの第2シンチレータ370B(第2シンチレータ371B)を、有機材料で構成すればよい。
Specifically, each of the
なお、第2領域36B内において、第1領域36Aより変換効率の低い第2シンチレータ370Bが第1の方向Xに連続して配置されないように、第2シンチレータ371Bと第2シンチレータ372Bの配置を調整することが好ましい。
In the
具体的には、第2領域36Bは、第1の方向Xに隣接する、第1領域36Aとは異なる構成材料の第2シンチレータ371B間に、第1領域36Aと同じ構成材料の第2シンチレータ372Bを1以上配置した構成であることが好ましい。
Specifically, the
なお、第2領域36Bにおける、第1領域36Aと同じ構成材料の第2シンチレータ372Bと、第1領域36Aと異なる構成材料の第2シンチレータ371Bと、の数の比率は、第2変換効率の値に応じて調整すればよい。例えば、第1領域36Aと同じ構成材料の第2シンチレータ372Bと、第1領域36Aとは異なる構成材料の第2シンチレータ371Bと、の数の比率は、1対1である。
In the
なお、第1領域36Aと第2領域36Bの双方を、無機材料、または、有機材料で構成し、構成材料の種類を異なるものとすることで、上記変換効率の関係を実現してもよい。
Note that both the
第3領域36Cは、第2領域36Bと同様にして、構成材料を調整すればよい。
In the
例えば、第3領域36Cを構成する複数の第3シンチレータ370Cを、第3シンチレータ371Cと、第3シンチレータ372Cと、に分類する。そして、第3シンチレータ372Cの構成材料を、第1シンチレータ370Aと同じ材料で構成する。また、第3シンチレータ371Cの構成材料を、第1シンチレータ370Aとは異なる材料で構成する。
For example, the plurality of
具体的には、第1領域36Aを構成する第1シンチレータ370Aの各々を、無機材料で構成する。そして、第3領域36Cを構成する第3シンチレータ370Cの一部(第3シンチレータ372C)もまた、同じ無機材料で構成する。さらに、第3領域36Cを構成する残りの第3シンチレータ370C(第3シンチレータ371C)を、有機材料で構成すればよい。
Specifically, each of the
なお、第3領域36C内においても、第1領域36Aより変換効率の低い第3シンチレータ370Cが第1の方向Xに連続して配置されないように、第3シンチレータ371Cと第3シンチレータ372Cの配置を調整することが好ましい。
Also in the
なお、第3領域36Cにおける、第3領域36Aと同じ構成材料の第3シンチレータ372Cと、第1領域36Aと異なる構成材料の第3シンチレータ371Cと、の数の比率は、第3変換効率の値に応じて調整すればよい。例えば、第1領域36Aと同じ構成材料の第3シンチレータ372Cと、第1領域36Aとは異なる構成材料の第3シンチレータ371Cと、の数の比率は、2対1である。
In the
次に、第1領域36Aと第2領域36Bとを、厚みの平均値を異なるものとすることで、上記変換効率の関係を実現する場合を説明する。
Next, a case will be described in which the relationship between the conversion efficiencies is realized by making the
なお、厚みを調整する場合、シンチレータ層36の構成材料は同じ(第1領域36A、第2領域36B、および、第3領域36C間で同じ)であるものとして説明する。
In the case of adjusting the thickness, the description will be made assuming that the constituent material of the
図6は、シンチレータ層36の厚みを調整した光検出器22の一例を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of the
第1領域36Aと第2領域36Bとは、各々の厚みの平均値を調整することで、上記変換効率(第1変換効率、第2変換効率)の関係を実現してもよい。なお、本実施の形態において、シンチレータ層36(第1領域36A、第2領域36B)の厚みは、光検出器22における、検出素子32およびシンチレータ層36の積層方向(図6中、厚み方向Zに一致)の厚みを示す。厚み方向Zは、上記第1の方向Xおよび第2の方向Yの双方に対して、直交する方向である。
The
例えば、シンチレータ層36における、第1領域36Aの厚みの第1平均値は、第2領域36Bの厚みの第2平均値より大きい。すなわち、第1領域36Aの厚みの第1平均値が、第2領域36Bの厚みの第2平均値より大きくなるように、シンチレータ層36の第1の方向Xにおける各位置の厚みを調整する。
For example, in the
なお、第1領域36Aを構成する第1シンチレータ370Aの各々の厚みは、第1平均値の厚みであることが好ましい。すなわち、第1領域36Aを構成する第1シンチレータ370Aの各々の厚みは、互いに同じ厚みであり、且つ、第1平均値であることが好ましい。この第1平均値は、シンチレータ37が第1変換効率を実現する厚みであればよい。
In addition, it is preferable that each thickness of
第2領域36Bの厚みの平均値は、第2平均値である。第2平均値は、第1平均値未満である。第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの各々の厚みを調整することで、第2領域36Bの厚みの平均値が第2平均値(すなわち第1平均値未満)となるように調整すればよい。
The average value of the thickness of the
具体的には、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの一部の厚みを、第1平均値未満の厚みとする。更に具体的には、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの一部の厚みを、第1平均値の1/30〜1/2の厚みや、1/10〜1/2の厚みとする。
Specifically, the thickness of a part of the
なお、このとき、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bの一部は、第1シンチレータ370Aと同じ厚み(第1平均値)であることが好ましい。これは、第2領域36Bに、検出対象の放射線14(すなわち、被検体12を透過した放射線14)が入射する場合があるためである。
At this time, it is preferable that a part of the
例えば、第2領域36Bを構成する複数の第2シンチレータ370Bを、第2シンチレータ371Bと、第2シンチレータ372Bと、に分類する。第2シンチレータ372Bの厚みは、第1シンチレータ370Aと同じ厚み(第1平均値)である。また、第2シンチレータ371Bの厚みは、第1シンチレータ370Aの厚みより薄い。第2領域36Bを構成する、これらの第2シンチレータ371Bと第2シンチレータ372Bの厚みの平均値は、第2平均値である。
For example, the plurality of
なお、第2領域36B内において、第1領域36Aより変換効率の低い第2シンチレータ370Bが第1の方向Xに連続して配置されないように、第2シンチレータ371Bと第2シンチレータ372Bの配置を調整することが好ましい。
In the
具体的には、第2領域36Bは、第1の方向Xに隣接する、第1領域36Aより小さい厚みの第2シンチレータ371B間に、第1領域36Aと同じ厚み(第1平均値の厚み)の第2シンチレータ372Bを1以上配置した構成であることが好ましい。
Specifically, the
なお、第2領域36Bにおける、第1領域36Aと同じ第1平均値の厚みの第2シンチレータ372Bと、第1領域36Aより小さい厚みの第2シンチレータ371Bと、の数の比率は、第2変換効率の値に応じて調整すればよい。例えば、第1領域36Aと同じ第1平均値の厚みの第2シンチレータ372Bと、第1領域36Aより小さい厚みの第2シンチレータ371Bと、の数の比率は、1対1である。
In the
第3領域36Cは、第2領域36Bと同様にして、厚みを調整すればよい。
The thickness of the
第3領域36Cの厚みの平均値は、第1平均値未満である。第3領域36Cを構成する第3シンチレータ370Cの各々の厚みを調整することで、第3領域36Cの厚みの平均値が第1平均値未満となるように調整すればよい。
The average value of the thickness of the
具体的には、第3領域36Cを構成する第3シンチレータ370Cの一部の厚みを、第1平均値未満の厚みとする。
Specifically, the thickness of a part of the
なお、このとき、第3領域36Cを構成する第3シンチレータ370Cの一部は、第1シンチレータ370Aと同じ厚み(第1平均値)であることが好ましい。
At this time, a part of the
例えば、第3領域36Cを構成する複数の第3シンチレータ370Cを、第3シンチレータ371Cと、第3シンチレータ372Cと、に分類する。第3シンチレータ372Cの厚みは、第1シンチレータ370Aと同じ厚み(第1平均値)である。また、第3シンチレータ371Cの厚みは、第1シンチレータ370Aの厚みより薄い。第3領域36Cを構成する、これらの第3シンチレータ371Cと第3シンチレータ372Cの厚みの平均値は、第1平均値未満である。
For example, the plurality of
なお、第3領域36C内において、第1領域36Aより変換効率の低い第3シンチレータ370Cが第1の方向Xに連続して配置されないように、第3シンチレータ371Cと第3シンチレータ372Cの配置を調整することが好ましい。
In the
具体的には、第3領域36Cは、第1の方向Xに隣接する、第1領域36Aより小さい厚みの第3シンチレータ371C間に、第1領域36Aと同じ厚み(第1平均値の厚み)の第3シンチレータ372Cを1以上配置した構成であることが好ましい。
Specifically, the
なお、第3領域36Cにおける、第1領域36Aと同じ第1平均値の厚みの第3シンチレータ372Cと、第1領域36Aより小さい厚みの第3シンチレータ371Cと、の数の比率は、第3変換効率の値に応じて調整すればよい。例えば、第1領域36Aと同じ第1平均値の厚みの第3シンチレータ372Cと、第1領域36Aより小さい厚みの第3シンチレータ371Cと、の数の比率は、2対1である。
In the
なお、第1領域36Aと第2領域36Bとは、厚みの平均値、および、構成材料、の双方が異なるものであってもよい。
The
次に、図1、図3、および図6を用いて、本実施の形態の光検出器22の作用を説明する。
Next, the operation of the
上述のように構成した光検出器22を備えた検査装置1では、光源11から被検体12を介して光検出器22へ向かって光が照射される。すると、光源11から照射された放射線14は、フィルタ16を介して被検体12を透過し、光検出器22に到る。光検出器22に到った放射線14は、シンチレータ層36を介して検出素子32へ到る。検出素子32は、検出した光(シンチレータ光)に応じた信号を、制御部25へ出力する。
In the
光検出器22のシンチレータ層36に到った放射線14の内、中央部S1に位置する第1領域36Aに到った放射線14は、第1領域36Aを構成する第1シンチレータ370Aによって第1光電変換率でシンチレーション光に変換され、対応する検出素子32へ到る。このため、複数の検出素子32の内、中央部S1に対応する領域に配置された検出素子36は、第1光電変換率で変換されたシンチレーション光に応じた信号を検出する。
Of the
光検出器22のシンチレータ層36に到った放射線14の内、中間部S2に位置する第2領域36Bに到った放射線14は、第2領域36Bを構成する第2シンチレータ370Bによって第1光電変換率より低い第2光電変換率でシンチレーション光に変換される。そして、対応する検出素子32へ到る。このため、複数の検出素子32の内、中間部S2に対応する領域に配置された検出素子36は、第2光電変換率で変換されたシンチレーション光に応じた信号を検出する。
Of the
光検出器22のシンチレータ層36に到った放射線14の内、両端部S3に位置する第3領域36Cに到った放射線14は、第3領域36Cを構成する第3シンチレータ370Cによって、第1光電変換率より低い第3光電変換率でシンチレーション光に変換される。そして、対応する検出素子32へ到る。このため、複数の検出素子32の内、両端部S3に対応する領域に配置された検出素子36は、第3光電変換率で変換されたシンチレーション光に応じた信号を検出する。
Of the
なお、制御部25は、中央部S1に相当する検出素子32で検出された信号は、被検体12の投影断面の画像生成に用いる。また、制御部25は、中間部S2に相当する検出素子32で検出された信号については、第1変換効率と同じ変換効率で変換された信号となるように、演算を行う。そして、制御部25は、演算後の信号を、被検体12の投影断面の画像生成に用いればよい。また、制御部25は、両端部S3に相当する検出素子32で検出された信号についても、第1変換効率と同じ変換効率で変換された信号となるように、演算を行なう。そして、制御部25は、演算後の信号を、被検体12の投影断面の画像生成に用いればよい。
Note that the
以上説明したように、本実施の形態の光検出器22は、シンチレータ層36と、検出素子32と、を備える。シンチレータ層36は、放射線14をシンチレータ光に変換する。検出素子32は、シンチレータ層36に対向する第1面33Aに沿って配列され、シンチレーション光に応じた信号を検出する。シンチレータ層36は、第1領域36Aと、第2領域36Bと、を有する。第1領域36Aは、1以上の連続する検出素子32に対応し、放射線14をシンチレーション光に変換する変換効率が第1変換効率の領域である。第2領域36Bは、複数の検出素子32の内、第1領域36Aに対応する検出素子32以外の、1以上の連続する検出素子32に対応し、変換効率が第1変換効率より低い第2変換効率の領域である。
As described above, the
このため、第2領域36Bで変換されたシンチレーション光を検出する検出素子32で、信号のパイルアップが発生する事が抑制される。
For this reason, it is suppressed that the pile-up of a signal generate | occur | produces in the
ここで、従来では、光検出器のシンチレータ層では、シンチレータ層を第1の方向Xに分割した各領域間の変換効率は、略同じであった。このため極端に強い光の入射した領域では、信号のパイルアップが発生し、信号の検出精度が低下していた。 Here, conventionally, in the scintillator layer of the photodetector, the conversion efficiency between the regions obtained by dividing the scintillator layer in the first direction X is substantially the same. For this reason, in an area where extremely strong light is incident, signal pile-up occurs, and the signal detection accuracy is lowered.
図7は、第1の方向Xに配列された複数の検出素子32で検出された信号の強度分布を示す線図である。図7中、線図70は、従来の光検出器で検出された、信号の強度分布の一例を示す線図である。また、図7中、線図72は、本実施の形態の光検出器22で検出された、信号の強度分布を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing the intensity distribution of signals detected by the plurality of
図7の線図70に示すように、従来では、シンチレータ層の中間部S2に相当する領域で変換されたシンチレーション光を検出した検出素子32では、パイルアップの発生する閾値Aを超えるカウントレートの信号が検出され、信号のパイルアップが発生していた。
As shown in the diagram 70 of FIG. 7, conventionally, the
一方、本実施の形態の光検出器22では、シンチレータ層36の中間部S2に相当する領域である第2領域36Bの第2変換効率は、中央部S1に相当する第1領域36Aの第1変換効率より低い。このため、図7の線図72に示すように、第2領域36Bで変換されたシンチレーション光を検出した検出素子32では、閾値A未満の信号を検出することができる。このため、本実施の形態の光検出器22では、信号のパイルアップを抑制することができる。
On the other hand, in the
従って、本実施の形態の光検出器22は、信号検出精度の向上を図ることができる。
Therefore, the
なお、本実施の形態では、光検出器22を、検査装置1に適用した形態を一例として説明した。しかし、光検出器22の適用対象は、検査装置1に限定されない。
In the present embodiment, the configuration in which the
なお、上記には、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、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。上記新規の実施の形態は、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。上記実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。 In addition, although embodiment of this invention was described above, the said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The above-described novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The above-described embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10 放射線検出装置
22 光検出器
32 検出素子
36 シンチレータ層
36A 第1領域
36B 第2領域
37 シンチレータ
370A 第1シンチレータ
370B 第2シンチレータ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記シンチレータ層に対向する第1面に沿って配列され、光に応じた信号を検出する複数の検出素子と、
を備え、
前記シンチレータ層は、
1以上の連続する前記検出素子に対応し、放射線を光に変換する変換効率が第1変換効率の第1領域と、
複数の前記検出素子の内、前記第1領域に対応する前記検出素子以外の、1以上の連続する前記検出素子に対応し、前記変換効率が前記第1変換効率より低い第2変換効率の第2領域と、
を有する、
光検出器。 A scintillator layer that converts radiation into light;
A plurality of detection elements arranged along a first surface facing the scintillator layer and detecting a signal according to light;
With
The scintillator layer is
Corresponding to one or more successive detection elements, the conversion efficiency for converting radiation into light is a first region of the first conversion efficiency,
The second conversion efficiency of the second conversion efficiency is lower than the first conversion efficiency, corresponding to one or more consecutive detection elements other than the detection elements corresponding to the first region among the plurality of detection elements. Two areas,
Having
Photo detector.
前記第1領域は、前記シンチレータ層における前記第1の方向の中央部に配置され、
前記第2領域は、前記第1領域に対して前記第1の方向に隣接して配置されている、
請求項1に記載の光検出器。 The plurality of detection elements are arranged along a first direction parallel to the first surface,
The first region is disposed in a central portion of the scintillator layer in the first direction,
The second region is disposed adjacent to the first region in the first direction.
The photodetector according to claim 1.
前記第2領域は、前記第1の方向に配列された複数の第2シンチレータからなり、
複数の前記第1シンチレータの各々は、前記第1平均値の厚みであり、
複数の前記第2シンチレータの内の一部は、前記第1平均値の厚みである、
請求項5に記載の光検出器。 The first region comprises a plurality of first scintillators arranged along a first direction parallel to the first surface,
The second region comprises a plurality of second scintillators arranged in the first direction,
Each of the plurality of first scintillators is the thickness of the first average value,
A part of the plurality of second scintillators is the thickness of the first average value.
The photodetector according to claim 5.
複数の前記第2シンチレータの内の一部は、前記第1領域と同じ構成材料である、
請求項2に記載の光検出器。 The second region comprises a plurality of second scintillators arranged along a first direction parallel to the first surface,
A part of the plurality of second scintillators is the same constituent material as the first region,
The photodetector according to claim 2.
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