JP2019066376A - 放射線検出ユニット、放射線検出装置および放射線検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】通常の撮像と１ショットエネルギーサブトラクション法の両方に対応でき、１ショット法において品位の高いエネルギーサブトラクション画像を取得できる放射線検出ユニットを提供する。【解決手段】放射線検出ユニット１ａは、入射した放射線を光に変換する波長変換部１２と、波長変換部１２において変換された光を検出して電気信号に変換する複数のフォトダイオードが配置されるセンサー基板部１１と波長変換部１２およびセンサー基板部１１を収容する筐体３０とを有し、筐体３０は、波長変換部１１およびセンサー基板部１１を波長変換部１２に放射線を入射させるために放射線を透過させる第１部材と挟むように第１部材と対向して配置される第２部材が、前記放射線から所定のエネルギー成分を吸収するフィルター部材によって構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、放射線検出ユニット、放射線検出装置および放射線検出システムに関する。

医療画像診断や非破壊検査に放射線検出装置が広く利用されている。そして、放射線検出装置を用いて、エネルギー成分が互いに異なる複数の放射線画像を取得し、取得した複数の放射線画像の差分から、特定の被写体部分を分離または強調したエネルギーサブトラクション画像を取得する方法が知られている。特許文献１には、放射線検出パネルを有するパネルユニットを、ヒンジ等を用いて２台連結することにより、１ショット法によって２枚のエネルギー成分が互いに異なる放射線画像を取得する構成が開示されている。特許文献２には、２台の放射線検出パネルを重ねることにより、１ショット法によって２枚のエネルギー成分が互いに異なる放射線画像を取得する構成が開示されている。特許文献３には、エネルギーサブトラクション画像を取得するために、２台の放射線検出モジュールユニットを積層し、被写体に対して１回の放射線照射（１ショット法）でビームハードニング現象を利用することにより２つの異なるエネルギー成分の放射線画像を記録し、エネルギーサブトラクションを行う放射線検出装置が開示されている。

特開２０１１−１３７８０４号公報 特開２０１３−９６７５９号公報 特開２０１０−１０１８０５号公報

しかしながら、特許文献１と特許文献２に開示される構成では、２台のパネルユニットが連結された状態や、２台の放射線検出パネルが重ねられた状態において、２枚の放射線検出パネルの間にそれぞれの筐体とフィルターを挟み込む構造となる。このような構成では、高エネルギー側が受ける線量が損なわれ、ＳＮＲが低くなるほか、散乱放射線を入射させてしまい画像の品位が劣化する。また２枚の放射線検出パネルどうしの距離が大きくなるため、放射線の投影ムラの影響が拡大し、低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像の位置ずれが大きくなる。また、特許文献３に記載の構成では、一つの筐体の中で２枚の放射線検出パネルが積層する。このような構成では、放射線検出装置の用途が限定される。また２枚の放射線検出パネルが積層する構成であるため、放射線検出装置が厚く重くなって取り扱いが容易でなくなる。

上述した実情に鑑み、本発明は、通常の撮像（１回の放射線の照射で１つの放射線画像を撮像する方法）と１ショットエネルギーサブトラクション法（１回の放射線照射で互いにエネルギー成分が異なる２つの放射線画像を撮像する方法）の両方に対応でき、１ショット法において品位の高いエネルギーサブトラクション画像を取得できるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明は、入射した放射線を光に変換する波長変換部と、前記波長変換部において変換された光を検出して電気信号に変換する複数の光電変換素子が配置されるセンサー基板部と、前記波長変換部およびセンサー基板部を収容する筐体と、を有し、前記筐体は、前記波長変換部および前記センサー基板部を挟むように互いに対向して配置される第１の部材と第２の部材とを有し、前記第１の部材は、前記波長変換部に前記放射線を入射させるために前記放射線を透過させる部材であり、前記第２の部材は、前記放射線から所定のエネルギー成分を吸収するフィルター部材によって構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、通常の撮像と１ショットエネルギーサブトラクション法の両方に対応でき、１回の放射線曝射で品位の高いエネルギーサブトラクション画像を取得できる。

放射線検出ユニットの構成例を模式的に示す断面図である。 放射線検出ユニットの構成例を模式的に示す断面図である。 反発部材と位置決め用ピン孔と位置決めピンを説明する図である。 反発部材と位置決め用ピン孔と位置決めピンを説明する図である。 放射線検出装置の構成例を模式的に示す断面図である。 放射線検出装置の構成例を模式的に示す断面図である。 放射線検出装置の構成例を模式的に示す断面図である。 放射線検出装置の構成例を模式的に示す断面図である。 放射線検出システムの構成例を模式的に示す図である。 比較例に係る放射線検出装置の構成例を模式的に示す図である。 実施例と比較例による物質弁別の結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明において、放射線とは、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）が作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含むものとする。

＜放射線検出ユニット＞
まず、本発明の実施形態に係る放射線検出ユニットの構成例について説明する。本発明の実施形態に係る放射線検出ユニットは、１台で通常の放射線画像の撮像ができる。さらに、２台の放射線検出ユニットを、後述するフィルター部どうしが対向する向きで分離可能に連結できる。そして、連結された２台の放射線検出ユニットは、１回の放射線曝射でエネルギー成分が互いに異なる複数の放射線画像（低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像）を撮像できる。

本発明の実施形態に係る放射線検出ユニット１ａ，１ｂとして、センサー基板部１１と波長変換部１２の配置構成が互いに異なる第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂを示す。図１は、放射線検出ユニット１ａ，１ｂにおけるセンサー基板部１１と波長変換部１２の配置構成を模式的に示す断面図である。図２は、放射線検出ユニット１ａ，１ｂの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図１（ａ）と図２（ａ）は第１の放射線検出ユニット１ａの例を示し、図１（ｂ）と図２（ｂ）は第２の放射線検出ユニット１ｂの例を示す。

図１（ａ）（ｂ）と図２（ａ）（ｂ）に示すように、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂは、それぞれ、重ねて配置されるセンサー基板部１１と波長変換部１２を有する。そして、センサー基板部１１と波長変換部１２は、第２の部材（フィルター部材）の例であるフィルター部１３に重ねて配置される。

センサー基板部１１には、複数の光電変換素子の例であるフォトダイオードと、複数のフォトダイオードのそれぞれを制御するためのスイッチング素子と、所定の配線とが配置される。複数のフォトダイオードとスイッチング素子は、二次元状（マトリックス状）に配置される。複数のフォトダイオードやスイッチング素子が二次元状に配置される領域を「有効画素領域１１１」と称する。なお、フォトダイオードは、ＭＩＳ型、ＰＮ型、ＰＩＮ型のいずれの種類であってもよい。センサー基板部１１に設けられる配線には、例えば、スイッチング素子を操作する信号を伝送するためのゲート配線と、フォトダイオードから信号を読み出すための信号配線と、フォトダイオードにバイアスを印加するためのバイアス線が含まれる。センサー基板部１１は、例えば、無アルカリガラス基板に、フォトエッチングプロセスを繰り返して前述のフォトダイオードやスイッチング素子や配線を形成していくことで製造される。

波長変換部１２は、蛍光体層１２１と光反射層１２２を有し、これらが積層する構成を有する。蛍光体層１２１は、ラジオフォトルミネッセンスを発生させる性質を有し、放射線が入射すると励起して光を発する。光反射層１２２は、蛍光体層１２１が発する光をセンサー基板部１１のフォトダイオードに向かわせるために設けられる。また、蛍光体層１２１が吸湿劣化する性質を有しているのであれば、蛍光体層１２１を水分から保護するための防湿保護層が設けられる構成や、光反射層１２２が防湿保護層の機能を有する構成が適用できる。具体的には例えば、蛍光体層１２１として膜厚が４００μｍのＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム活性化ヨウ化セシウム）が適用できる。光反射層１２２および防湿保護層として、ＣｓＩ：Ｔｌに重ねて設けられる金属Ａｌフィルムが適用できる。そして、金属Ａｌフィルムの周縁部が防湿保護層として機能する樹脂により封止される構成が適用できる。

第２の部材の例であるフィルター部１３は、放射線画像の撮像時において入射した放射線の所定のエネルギー成分を吸収する機能を有する。本発明の実施形態では、吸収する放射線の所定のエネルギー成分として、低エネルギー成分（放射線に含まれるエネルギー成分のうちの低エネルギー側の成分）が適用される。また、フィルター部１３は、センサー基板部１１と波長変換部１２を収容する筐体３０としての機能も有する。フィルター部１３は、入射した放射線の所定のエネルギー成分の例である低エネルギー成分を吸収する材料により形成されるフィルター部材により構成される。また、フィルター部１３は、低エネルギー成分を吸収する材料からなる低エネルギー成分吸収層１３１と金属からなる基材層１３２の積層構造を有するフィルター部材により構成されてもよい。すなわち、フィルター部１３を構成するフィルター部材は、複合部材であってもよい。なお、フィルター部１３を構成するフィルター部材が、低エネルギー成分吸収層１３１と基材層１３２の積層構造を有する複合部材である場合には、低エネルギー成分吸収層１３１と基材層１３２とが密着していることが好ましい。

放射線の低エネルギー成分を吸収する材料（低エネルギー成分吸収層１３１）としては、例えば、４０ｋeＶ以上６０ｋｅＶ以下にＫ吸収端が存在する材料が適用される。このような材料としては、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウムが適用できる。そして、低エネルギー成分吸収層１３１には、前記元素のうちの少なくとも１種の粒子からなる層が適用できる。また、金属からなる基材層１３２には、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｇ、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂのいずれかの１種類以上からなる金属板または合金板が適用できる。

フィルター部１３には、例えば、金属からなる基材層１３２として、厚さが０．５ｍｍのＣｕ板を有し、このＣｕ板に密着する低エネルギー成分吸収層１３１として粉末状のＣｅＯ２を充填率３５％にて０．２ｍｍの膜厚で成膜した複合部材が適用できる。このような構成のフィルター部１３によれば、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを連結して高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像を撮影する際に、高エネルギー成分と低エネルギー成分の平均エネルギー差（ΔＥ値）を大きくできる。このため、良好なスペクトラルイメージング画像を得ることが可能となる。

また、フィルター部１３の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。このような構成によれば、フィルター部１３どうし対向させて２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを連結した状態において、センサー基板部１１どうしの距離を小さくできる。

そして、第１の放射線検出ユニット１ａにおいては、図１（ａ）と図２（ａ）に示すように、センサー基板部１１の一方の表面（複数のフォトダイオードや配線が配置される側の表面。図１（ａ）においては上側の面）に波長変換部１２が重ねて配置される。そして、センサー基板部１１と波長変換部１２は、センサー基板部１１がフィルター部１３に近い側に位置する向きで、フィルター部１３に重ねて配置され、フィルター部１３に固定される。換言すると、第１の放射線検出ユニット１ａにおいては、フィルター部１３の側から、センサー基板部１１、波長変換部１２の順に重ねて配置される。これに対して、第２の放射線検出ユニット１ｂにおいては、図１（ｂ）と図２（ｂ）に示すように、センサー基板部１１の一方の表面（複数のフォトダイオードや配線が配置される側の表面。図１（ｂ）においては下側の面）に波長変換部１２が重ねて配置される。そして、センサー基板部１１と波長変換部１２は、波長変換部１２がフィルター部１３に近い側に位置する向きで波長変換部１２にフィルター部１３に重ねて配置され、フィルター部１３に固定される。換言すると、第２の放射線検出ユニット１ｂにおいては、フィルター部１３の側から、波長変換部１２、センサー基板部１１の順に重ねて配置される。

第１の放射線検出ユニット１ａのセンサー基板部１１とフィルター部１３とは、密着していることが好ましい。なお、放射線の吸収や散乱に大きな影響を与えなければ、センサー基板部１１とフィルター部１３との間に、接着剤層など（例えば樹脂層）が存在してもよい。第２の放射線検出ユニット１ｂの波長変換部１２とフィルター部１３は、密着していることが好ましい。なお、第１の放射線検出ユニット１ａと同様に、放射線の吸収や散乱に大きな影響を与えなければ、波長変換部１２とフィルター部１３との間に、接着剤層などが存在してもよい。

また、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのいずれも、センサー基板部１１の一方の表面（複数のフォトダイオードや配線が配置される側の表面）に、波長変換部１２が重ねて配置される。波長変換部１２の形成方法には、蛍光体層１２１の材料をセンサー基板部１１の表面に直接蒸着することにより形成する直接法や、あらかじめ成膜した蛍光体層１２１のフィルムをセンサー基板部１１の表面に貼り付ける間接法があるが、いずれの方法を用いてもよい。

第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのいずれも、センサー基板部１１には、ＦＰＣなどの配線を介して回路基板部１４が接続される。回路基板部１４には、例えば、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭが設けられたコンピュータが適用される。このコンピュータのＲＯＭには、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのそれぞれを制御するためのコンピュータプログラムが記憶（格納）されている。そして、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されているこのコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭに展開して実行する。これにより、回路基板部１４のコンピュータは、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのそれぞれを制御する制御手段として機能する。なお、回路基板部１４のＲＯＭは記憶手段として機能し、平均エネルギー差（ΔＥ値）を計算に用いられるフィルター部１３とセンサー基板部１１と波長変換部１２の放射線の透過率の情報があらかじめ記憶されている。平均エネルギー差の計算に、あらかじめ記憶されている透過率を用いることにより、計算速度と計算精度の向上を図ることができる。

第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニットは、センサー基板部１１と波長変換部１２を収容する筐体３０を有する。筐体３０は、枠体部１５と第１の部材の例である放射線透過部１６を有する。さらに、第２の部材（フィルター部材）の例であるフィルター部１３にも、筐体３０の機能を持たせている。このように、フィルター部１３は、放射線の所定のエネルギー成分（低エネルギー成分）を吸収する機能を有するほか、筐体３０としての機能も有する。換言すると、筐体３０を構成する部材のうち、センサー基板部１１と波長変換部１２を挟むように配置される部材の一方（第１の部材）を放射線透過部１６によって構成し、他方（第２の部材）をフィルター部１３によって構成する。すなわち、フィルター部１３が筐体３０とは別部材であるのではなく、フィルター部１３が筐体３０の一部となる。

枠体部１５は、略四辺形の形状を有し、その内周側には開口部１５１が設けられるとともに、回路基板部１４を支持する回路基板支持部１５２が設けられる。なお、枠体部１５は、例えば軽金属などによって一体に形成される構成であることが好ましい。枠体部１５が一体に形成される構成であると、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのそれぞれの剛性を高めることができる。軽金属としては、例えばアルミニウムなどが適用できる。ただし、枠体部１５の材料（材質）は特に限定されず、マグネシウム合金などの金属や、ガラスエポキシ材などの非金属材料であってもよい。

また、枠体部１５には、２台の放射線検出ユニット（第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂ、第１の放射線検出ユニット１ａどうし、第２の放射線検出ユニット１ｂどうし）を分離可能に連結するための連結手段の例である連結部１５４が設けられる。連結部１５４は、例えば、枠体部１５の四辺の側面（フィルター部１３が配置される面と、後述する放射線透過部１６が配置される面以外の面）に配置される突起状の構成が適用できる。連結部１５４の数は特に限定されないが、例えば、枠体部１５の短辺に２箇所ずつ、長辺に３箇所ずつ配置される構成が適用できる。図２（ｃ）（ｄ）に示すように、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを互いにフィルター部１３が対向する向きで重ね合わせると、連結部１５４どうしが重なり合う。そして、重なり合った連結部１５４どうしを挟むように連結部材２１をスライド式に装着できる。これにより、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂが連結された状態に維持される。また、連結部材２１を取り外すことにより、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを分離できる。このような構成によれば、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを簡便かつ強固に連結可能であり、かつ、簡便に分離可能である。なお、連結部１５４および連結部材２１は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを、フィルター部１３どうしが対向する向きで分離可能に連結できる構成であればよく、具体的な構成は特に限定されない。また、連結部１５４の具体的な数や具体的な配置位置も特に限定されない。

放射線透過部１６は、波長変換部１２に放射線を入射させるために放射線を透過させる部材である。放射線透過部１６は、剛性が高く、放射線の透過率が高く吸収や散乱が少ない材料により形成される。特に、フィルター部１３のように所定のエネルギー成分を吸収するような構成ではなく、入射する放射線に対して透明であることが好ましい。このような材料としては、例えば、ＦＲＰやＣＦＲＰなどといった炭素繊維素材などが適用できる。ただし、放射線透過部１６はＦＲＰやＣＦＲＰに限定されず、これら以外の材料からなる構成であってもよい。放射線透過部１６は、枠体部１５の一側に配置され、その周縁部が枠体部１５の四辺（周縁部）に固定（例えば接着）される。放射線透過部１６が枠体部１５の四辺に固定される構成であると、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのそれぞれの剛性を高めることができる。

そして、図２（ａ）（ｂ）に示すように、波長変換部１２とセンサー基板部１１とフィルター部１３は、枠体部１５の一側であって放射線透過部１６が配置される側とは反対側に配置される。また、センサー基板部１１と波長変換部１２とフィルター部１３は、フィルター部１３が枠体部１５の最も外側に位置する向きで配置される。このように、第１の部材の例である放射線透過部１６と第２の部材の例であるフィルター部１３とは、センサー基板部１１と波長変換部１２を挟んで対向するように配置される。換言すると、センサー基板部１１と波長変換部１２とは、放射線透過部１６とフィルター部１３とに挟まれた状態で、筐体３０の内部（枠体部１５の四辺と放射線透過部１６とフィルター部１３に囲まれた領域）に収容される。そして、第１の放射線検出ユニット１ａにおいては、筐体３０の外側から順に、フィルター部１３とセンサー基板部１１と波長変換部１２が重なるように配置される。第２の放射線検出ユニット１ｂにおいては、筐体３０の外側から順に、フィルター部１３と波長変換部１２とセンサー基板部１１とが重なるように配置される。

第１の放射線検出ユニット１ａには、図２（ａ）に示すように、波長変換部１２と放射線透過部１６との間に、荷重分散部１８が配置される。第２の放射線検出ユニット１ｂには、図２（ｂ）に示すように、センサー基板部１１と放射線透過部１６の間に、荷重分散部１８が配置される。荷重分散部１８は、センサー基板部１１や波長変換部１２にかかる荷重が狭い範囲に集中しないように、荷重を分散させる目的で配置される。荷重分散部１８には、可撓性を有する材料、例えば、ラバー材やウレタン材などが適用できる。ただし、荷重分散部１８の材料（材質）は特に限定されない。

なお、第１の放射線検出ユニット１ａの荷重分散部１８は、一方の表面が放射線透過部１６に接触（例えば密着）しており、前記一方の表面とは反対側の表面は波長変換部１２に接触（例えば密着）している。このような構成において、荷重分散部１８は、接着剤によって放射線透過部１６や波長変換部１２と接着されてもよい。第２の放射線検出ユニット１ｂの荷重分散部１８は、一方の表面が放射線透過部１６の表面に接触（例えば密着）しており、前記一方の表面とは反対側の表面はセンサー基板部１１に接触（例えば密着）している。第２の放射線検出ユニット１ｂの荷重分散部１８は、放射線透過部１６の表面とセンサー基板部１１の表面に接着されてもよい。

回路基板部１４は、枠体部１５の回路基板支持部１５２に固定される。なお、回路基板部１４は、回路基板支持部１５２の放射線透過部１６が配置される側に近い側に配置される。そして、第１の放射線遮蔽部１７が、回路基板部１４の放射線透過部１６に近い側に、回路基板部１４に重ねて配置される。第１の放射線遮蔽部１７は、外部から入射する放射線から回路基板部１４を保護するために配置される。第１の放射線遮蔽部１７には、例えば、Ｐｂ（鉛）やＷ（タングステン）などといった、放射線の透過率が低い材料からなる板やシートが適用できる。

図３は、第１の放射線検出ユニット１ａを放射線透過部１６が配置される側から見た分解斜視図である。なお、図３では、荷重分散部１８を省略してある。図４は、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂを、フィルター部１３が配置される側から見た平面図である。図３に示すように、枠体部１５の四辺（周縁部）には、フィルター部１３が配置される側（図３においては下側）に、反発部材１９が配置される。反発部材１９は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂをフィルター部１３どうしが対向する向きで連結する際に、弾性圧縮変形可能な部材である。反発部材１９には、発泡ゴム（ゴムスポンジ）などといった、弾性圧縮変形可能な材料により形成される。反発部材１９は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂが連結された状態で、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂの間における漏光を防止する機能を有する。また、反発部材１９は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂをガタツキなく強固に連結する機能も有する。

図３と図４に示すように、反発部材１９は、平面視（センサー基板部１１の表面に直角な方向視をいう。以下同じ。）において四辺形の枠状の構成を有しており、内周側には貫通孔である開口部が設けられる。そして、図４に示すように、反発部材１９は、平面視において枠体部１５の四辺（周縁部）やフィルター部１３の周縁部とは重なるが、少なくともセンサー基板部１１の有効画素領域１１１とは重ならない。すなわち、平面視において、反発部材１９は、センサー基板部１１の有効画素領域１１１よりも外側に配置される。このように、フィルター部１３の外面は、平面視において周縁部が反発部材１９に覆われているほかは、反発部材１９を含め他の部材に覆われずに露出している。特に、少なくとも平面視において有効画素領域１１１に対応する範囲は、反発部材１９を含め他の部材に覆われずに露出している構成であることが好ましい。

このように、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのいずれも、フィルター部１３と放射線透過部１６と枠体部１５が筐体３０を構成する。このため、フィルター部１３とセンサー基板部１１および波長変換部１２との間には、筐体３０を構成する部材などは配置されない。同様に、フィルター部１３の外側にも、筐体３０を構成する部材などは配置されず、周縁部の反発部材１９を除き、フィルター部１３が第１の放射線検出ユニット１ａや第２の放射線検出ユニット１ｂの最外部に位置している（外部に露出している）。

このほか、図４に示すように、枠体部１５には、フィルター部１３が配置される側の面の周縁部には、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを位置決めするため、連結相手の放射線検出ユニット１ａ，１ｂに配置される位置決めピン２０を挿抜可能な位置決めピン孔１５３が複数形成される。これらの位置決めピン孔１５３に位置決めピン２０を差し込むことによって、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを連結する際に、正確に位置決めできる。このように、位置決めピン２０と位置決めピン孔１５３が、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを位置決めする位置決め手段として機能する。なお、複数の位置決めピン孔１５３は、例えば、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを連結した状態で、平面視においてセンサー基板部１１の有効画素領域１１１どうしが重なる（範囲が一致する）位置に位置決めできるように設けられる。ただし、複数の位置決めピン孔１５３の具体的な数や位置は特に限定されない。また、位置決めピン２０の具体的な寸法や形状や材質も特に限定されない。

なお、位置決めピン２０が位置決めピン孔１５３に挿抜可能である構成のほか、複数のうちの一部（例えば半数）の位置決めピン孔１５３にあらかじめ位置決めピン２０が固定される構成であってもよい。この場合、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを対向させた状態において、位置決めピン２０が固定された位置決めピン孔１５３と、位置決めピン２０が固定されていない位置決めピン孔１５３とが対向する構成とする。例えば、図４に示すように、平面視において、枠体部１５の中心に関して点対称の位置にある２つの位置決めピン孔１５３の一方に位置決めピン２０が固定され、他方には位置決めピン２０が固定されない構成が適用できる。

一部の位置決めピン孔１５３に位置決めピン２０が固定される構成であると、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを連結する際に、位置決めピン２０を位置決めピン孔１５３に差し込む作業が不要となる。このため、連結作業における手間を削減できる。また、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂが連結されていない状態（単独の状態）では、位置決めピン２０がフィルター部１３より突出する構成となるため、フィルター部１３に他の物体が接触することが抑制され、フィルター部１３が保護される。

なお、前述のとおり、枠体部１５の周縁部にはフィルター部１３が接着されるとともに反発部材１９が配置される。このため、図３や図４に示すように、フィルター部１３の周縁部や反発部材１９にも、枠体部１５の位置決めピン孔１５３に対応する位置に、位置決めピン孔１５３を挿通できる開口部が設けられる。このような構成とすることにより、フィルター部１３や反発部材１９と干渉することなく、位置決めピン２０を枠体部１５に設けられる位置決めピン孔１５３に挿抜可能となる。

以上説明したとおり、フィルター部１３には、周縁部に配置される反発部材１９を除いては、他の部材が重ねて配置されない。このような構成であると、放射線検出ユニット１ａ，１ｂの薄型化や軽量化を図ることができ、取り扱いが容易となる。

なお、本発明の実施形態では、フィルター部１３の周縁部に反発部材１９が重ねて配置される構成を示したが、このような構成に限定されない。例えば、平面視において、フィルター部１３よりも外側に反発部材１９が配置される構成であってもよい。

＜放射線検出装置＞
次に、本発明の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。本発明の実施形態に係る放射線検出装置として、次の第１〜第４の実施形態を示す。第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａは、連結された第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂの計２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する。第２の実施形態に係る放射線検出装置５ｂは、連結された２台の第１の放射線検出ユニット１ａを有する。第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃは、連結された２台の第２の放射線検出ユニット１ｂを有する。第４の実施形態に係る放射線検出装置５ｄ，５ｅは、１台の第１の放射線検出ユニット１ａ、または、１台の第２の放射線検出ユニット１ｂを有する。

（放射線検出装置の第１の実施形態）
図５は、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａの構成例を模式的に示す断面図であり、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂが連結された状態を示す図である（連結前の状態は、図２（ａ）（ｂ）参照）。図５に示すように、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂは、フィルター部１３および反発部材１９が配置される側どうしが対向する（接近する）向きで連結される。

連結された状態では、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂの一方に配置される位置決めピン２０が、他方に設けられる位置決めピン孔１５３に嵌まり込む。これにより、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂとが、前述のように位置決めされた状態に保持される。そして、連結部１５４に連結部材２１を装着することによって、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂが連結された状態に維持される。このような構成によれば、１台の第１の放射線検出ユニット１ａと１台の第２の放射線検出ユニット１ｂを簡便かつ強固に連結できる。また、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂに配置されている反発部材１９どうしが接触して弾性圧縮変形する。これにより、連結が強固になり、ガタツキが防止されるとともに、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂの内部への漏光を防止できる。

第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂが連結された状態では、反発部材１９が弾性圧縮変形してフィルター部１３どうしが接近する。したがって、第１の放射線検出ユニット１ａのセンサー基板部１１と第２の放射線検出ユニット１ｂのセンサー基板部１１どうしの距離も小さくなる。また、フィルター部１３の外側には、周縁部の反発部材１９を除き、他の物体が存在しない。すなわち、第１の放射線検出ユニット１ａ第２の放射線検出ユニット１ｂのそれぞれのフィルター部１３が、所定のエネルギー成分を吸収する機能に加え、それぞれの筐体３０としての機能を有する。このため、フィルター部１３の外側にはフィルター部１３とは別の筐体３０となる部材が配置されない。このような構成であると、第１の放射線検出ユニット１ａや第２の放射線検出ユニット１ｂの薄型化や軽量化を図ることができ、取り扱いが容易となる。さらに、連結された２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する放射線検出装置５ａの薄型化や軽量化を図ることができるから、放射線検出装置５ａの取り扱いが容易となる。

また、連結された状態では、フィルター部１３どうしの間には、周縁部に配置される反発部材１９を除き、他の物体が存在しない。すなわち、反発部材１９の開口部の内側（内周側）においては、フィルター部１３どうしの間には、空気のみが存在する状態となる。なお、反発部材１９の開口部の内側において、フィルター部１３どうしは接触していてもよい。また、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂともに、フィルター部１３が筐体３０を構成しており、フィルター部１３とセンサー基板部１１および波長変換部１２の間には筐体３０を構成する部材などは配置されない。このため、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａによれば、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのセンサー基板部１１どうしの距離を小さくできる。したがって、１ショット法で高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像を撮像する場合に、放射線の投影広がりによる高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の位置ずれを小さくできる。また、センサー基板部１１どうしの間に存在する部材を少なくできる。具体的には、センサー基板部１１どうしの間には、周縁部の反発部材１９を除き、第１の放射線検出ユニット１ａおよび第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３と第２の放射線検出ユニット１ｂの波長変換部１２が存在する。そして、これら以外の部材や物体は存在しない。このため、センサー基板部１１どうしの間で放射線の散乱が抑制される。

放射線画像の撮影の際には、第１の放射線検出ユニット１ａの側から放射線を入射させてもよく、第２の放射線検出ユニット１ｂの側から放射線を入射させてもよい。いずれの場合にも、筐体３０の放射線透過部１６が配置される側から放射線を入射させることになり、放射線透過部１６は、波長変換部１２に放射線を入射させるために放射線を透過させる部材となる。図５中の矢印Ｘ₁は、第１の放射線検出ユニット１ａの側から入射する放射線を示す。放射線を第１の放射線検出ユニット１ａの側から入射させると、放射線は、第１の放射線検出ユニット１ａの放射線透過部１６と荷重分散部１８を順次透過して波長変換部１２の蛍光体層１２１に入射する。そして、入射した放射線は蛍光体層１２１において光に変換され、センサー基板部１１に配置されるフォトダイオード（光電変換素子）で検出されて電気信号に変換される。第１の放射線検出ユニット１ａのセンサー基板部１１を透過した放射線は、第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３と、第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３を透過して、第２の放射線検出ユニット１ｂの波長変換部１２に入射する。そして、放射線が第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３と第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３を透過する際に、低エネルギー成分が吸収される。このため、第２の放射線検出ユニット１ｂの波長変換部１２には、放射線の高エネルギー成分が入射する。そして、第２の放射線検出ユニット１ｂでは、入射した放射線の高エネルギー成分が波長変換部１２において光に変換され、変換された光がセンサー基板部１１に配置されるフォトダイオードで検出されて電気信号に変換される。なお、この場合には、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂはいずれも、表面入射方式（Ｐ．Ｓ．Ｓ）となる。

このように、第１の放射線検出ユニット１ａの側から放射線を入射させると、第２の放射線検出ユニット１ｂのセンサー基板部１１には、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３によって低エネルギー成分が吸収された放射線が入射する。このため、第１の放射線検出ユニット１ａは低エネルギー側の放射線画像を生成し、第２の放射線検出ユニット１ｂは高エネルギー側の放射線画像を生成する。このように、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａは、１回の放射線曝射によって、それぞれエネルギー成分が異なる放射線画像を生成する。

図５中の矢印Ｘ₂は、第２の放射線検出ユニット１ｂの側から入射する放射線を示す。放射線を第２の放射線検出ユニット１ｂの側から入射させると、放射線は、第２の放射線検出ユニット１ｂの放射線透過部１６と荷重分散部１８を透過して波長変換部１２の蛍光体層１２１に入射する。第２の放射線検出ユニット１ｂのセンサー基板部１１を透過した放射線は、第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３と、第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３およびセンサー基板部１１を透過する。そして、第１の放射線検出ユニット１ａの波長変換部１２に入射する。この場合には、第１の放射線検出ユニット１ａの波長変換部１２には、第２の放射線検出ユニット１ｂと第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３において低エネルギー成分が吸収された放射線が入射する。このため、第２の放射線検出ユニット１ｂは低エネルギー側の放射線画像を生成し、第１の放射線検出ユニット１ａは高エネルギー側の放射線画像を生成する。また、この場合には、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂは、いずれも、裏面入射方式（Ｉ．Ｓ．Ｓ）となる。

前述のとおり、フィルター部１３のうち、反発部材１９が重ねて配置される部分（すなわち周縁部）以外の部分は、最外部に露出している。このため、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂが、フィルター部１３どうしが対向する向きで連結されると、反発部材１９が弾性圧縮変形してフィルター部１３どうしが接近するとともに、それらの間には空気以外の物質や物体が存在しない状態となる。したがって、入射した放射線が第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂの一方から他方へ透過する際に、放射線の損失や低減を防止してＳＮＲの低下を防止できる。また、センサー基板部１１どうしの間に外部から放射線が入射することが防止されるから、放射線画像の品位の低下を防止できる。また、フィルター部１３どうしの間に他の部材（例えば筐体３０など）が存在しないから、センサー基板部１１どうしを接近させることができる。このため、放射線の投影広がりによる撮像される低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像の位置ずれを小さくできる。

さらに、フィルター部１３が最外部に位置して露出しており、フィルター部１３には筐体３０である枠体部１５などが重ねて配置されない。このような構成であると、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂの薄型化を図ることができる。このため、１台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する構成のみならず、連結された２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する構成においても、薄型化や軽量化を図ることができる。したがって、エネルギーサブトラクション法により放射線画像を撮像する際に、放射線検出装置５ａの取扱いが容易となる。

（放射線検出装置の第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る放射線検出装置５ｂについて説明する。第２の実施形態に係る放射線検出装置は、２台の第１の放射線検出ユニット１ａを有する。図６は、第２の実施形態に係る放射線検出装置５ｂにおける２台の第１の放射線検出ユニット１ａの配置を模式的に示す断面図である。図６（ａ）は連結される前の状態を示し、図６（ｂ）は連結された状態を示す。２台の第１の放射線検出ユニット１ａは、フィルター部１３が互いに対向する向きで連結される。このため、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａと同様に、反発部材１９が弾性圧縮変形し、フィルター部１３どうしが接近する。そして、フィルター部１３どうしの間には、周縁部の反発部材１９を除いては空気のみが存在する状態となる。この場合、フィルター部１３どうしが接触していてもよい。なお連結方法は、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａと同じである。そして、第２の実施形態に係る放射線検出装置５ｂによれば、第１実施形態に係る放射線検出装置５ａと同様の効果を奏することができる。

放射線画像の撮影の際には、放射線を一方の第１の放射線検出ユニット１ａの側から入射させる。説明の便宜上、入射する放射線の上流側に位置する第１の放射線検出ユニット１ａを「上流側の第１の放射線検出ユニット１ａ」と称し、下流側に位置する第１の放射線検出ユニット１ａを「下流側の第１の放射線検出ユニット１ａと称する。図６（ｂ）においては、矢印Ｘ₁の向きに放射線を入射させる場合には、図中の上側に位置する第１の放射線検出ユニット１ａが「上流側の第１の放射線検出ユニット１ａ」となる。矢印Ｘ₂の向きに放射線を入射させる場合には、図中の下側に位置する第１の放射線検出ユニット１ａが「上流側の第１の放射線検出ユニット１ａ」となる。なお、後述する第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃ（図７参照）についても同様とする。

放射線は、上流側の第１の放射線検出ユニット１ａの放射線透過部１６と荷重分散部１８を透過して波長変換部１２に入射する。上流側の第１の放射線検出ユニット１ａのセンサー基板部１１を透過した放射線は、上流側の第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３と、下流側の第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３を透過する。そして、下流側の第１の放射線検出ユニット１ａの波長変換部１２に入射する。この場合には、下流側の第１の放射線検出ユニット１ａの波長変換部１２には、上流側および下流側の第１の放射線検出ユニット１ａのフィルター部１３によって低エネルギー成分が吸収された放射線が入射する。このため、上流側の第１の放射線検出ユニット１ａは低エネルギー側の放射線画像を生成し、下流側の第１の放射線検出ユニット１ａは高エネルギー側の放射線画像を生成する。また、上流側の第１の放射線検出ユニット１ａは表面入射方式となり、下流側の第１の放射線検出ユニット１ａは裏面入射方式となる。

（放射線検出装置の第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃについて説明する。第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃは、２台の第２の放射線検出ユニット１ｂを有する。図７は、第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃにおける２台の第２の放射線検出ユニット１ｂの配置を模式的に示す断面図である。なお図７（ａ）は連結される前の状態を示し、図７（ｂ）は連結された状態を示す。２台の第２の放射線検出ユニット１ｂは、フィルター部１３が互いに対向する向きで連結される。このため、反発部材１９が弾性圧縮し、フィルター部１３どうしが接近する。そして、フィルター部１３の間には、周縁部の反発部材１９を除いては他の部材などは存在せず、空気のみが存在する状態となる。なお、フィルター部１３どうしが接触していてもよい。連結方法は、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ｃと同じである。そして、第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃによれば、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａと同様の効果を奏することができる。

放射線を一方の第２の放射線検出ユニット１ｂの側から入射させると、放射線は、上流側の第２の放射線検出ユニット１ｂの放射線透過部１６と荷重分散部１８を透過して波長変換部１２に入射する。上流側の第２の放射線検出ユニット１ｂのセンサー基板部１１を透過した放射線は、さらに、上流側の第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３と、下流側の第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３を透過する。そして、下流側の第２の放射線検出ユニット１ｂの波長変換部１２に入射する。この場合には、下流側の第２の放射線検出ユニット１ｂの波長変換部１２には、上流側および下流側の両方の第２の放射線検出ユニット１ｂのフィルター部１３によって低エネルギー成分が吸収された放射線が入射する。このため、上流側の第２の放射線検出ユニット１ｂは低エネルギー側の放射線画像を生成し、下流側の第２の放射線検出ユニット１ｂは高エネルギー側の放射線画像を生成する。また、上流側の第２の放射線検出ユニット１ｂは表面入射方式となり、下流側の第２の放射線検出ユニット１ｂは裏面入射方式となる。

（放射線検出装置の第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る放射線検出装置５ｄ，５ｅについて説明する。第４の実施形態に係る放射線検出装置５ｄ，５ｅは、１台の第１の放射線検出ユニット１ａまたは１台の第２の放射線検出ユニット１ｂを有する。図８（ａ）は、１台の第１の放射線検出ユニット１ａを有する構成を模式的に示す断面図であり、図８（ｂ）は、１台の第２の放射線検出ユニット１ｂを有する構成を模式的に示す断面図である。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、放射線検出装置５ｄ，５ｅが１台の第１の放射線検出ユニット１ａまたは１台の第２の放射線検出ユニット１ｂを有する構成では、フィルター部１３の外側に、第２の放射線遮蔽部２２と底板部２３が重ねて配置される。なお、この第２の放射線遮蔽部２２と底板部２３は、１台の第１の放射線検出ユニット１ａや１台の第２の放射線検出ユニット１ｂのそれぞれに、着脱可能に装着される。第２の放射線遮蔽部２２は、第１の放射線遮蔽部１７と同様に、Ｐｂ（鉛）やＷ（タングステン）の板やシートなどが適用できる。要は、第２の放射線遮蔽部２２は、放射線を遮蔽できる（特に、放射線の高エネルギー成分を遮蔽できる）構成であればよい。また、底板部２３は、１台の第１の放射線検出ユニット１ａや１台の第２の放射線検出ユニット１ｂの剛性を高める目的で配置される。底板部２３には、軽量で剛性の高い材料からなる板状の部材が適用される。例えば、底板部２３には、アルミニウムやマグネシウム合金などからなる板状の部材が適用できる。また、第２の放射線遮蔽部２２と底板部２３とは、一体に接合されて一つの部材を構成してもよい。なお、第２の放射線遮蔽部２２と底板部２３の第１の放射線検出ユニット１ａや第２の放射線検出ユニット１ｂへの装着構造は特に限定されない。例えば、枠体部１５に設けられる連結部１５４に連結部材２１などを介して着脱可能に取り付けられる構成が適用できる。第２の放射線遮蔽部２２と底板部２３が着脱可能であることにより、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂは、２台連結して使用できることに加え、それぞれ単独でも使用できる。

そして、放射線画像の撮像の際には、放射線透過部１６の側から放射線を入射させる。図８（ａ）（ｂ）の矢印Ｘ₁，Ｘ₂は、それぞれ入射する放射線を示す。この場合、第１の放射線検出ユニット１ａであれば表面入射方式となり、第２の放射線検出ユニット１ｂであれば裏面入射方式となる。なお、第１の放射線検出ユニット１ａを有する構成においては、放射線透過部１６の側から入射した放射線は、荷重分散部１８と波長変換部１２とセンサー基板部１１とを順次透過してフィルター部１３に到達する。第２の放射線検出ユニット１ｂを有する構成においては、放射線透過部１６の側から入射した放射線は、荷重分散部１８とセンサー基板部１１と波長変換部１２とを順次透過してフィルター部１３に到達する。前述のとおり、フィルター部１３は、放射線の低エネルギー成分を吸収する部材であるため、フィルター部１３に到達した放射線の低エネルギー成分はフィルター部１３に吸収される。フィルター部１３を透過した放射線の高エネルギー成分は、フィルター部１３に重ねて配置される第２の放射線遮蔽部２２によって遮蔽されるため、放射線の外部への漏出が防止される。このように、フィルター部１３は放射線の低エネルギー成分を重点的に吸収する部材であるため、放射線の高エネルギー成分を吸収するために、フィルター部１３の外側に重なるように第２の放射線遮蔽部２２が配置される。

このように、本発明の実施形態に係る放射線検出ユニット１ａ，１ｂは、単独では通常の放射線画像の撮像に使用でき、２台連結されることによって１ショット法によるエネルギーサブトラクション法の撮像にも使用できる。そして、１台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂには１枚のセンサー基板部１１が配置される構成であるから、例えば、１つの筐体に２枚のセンサー基板部が配置される構成に比較すると、放射線検出ユニット１ａ，１ｂの薄型化や軽量化を図ることができる。このため、放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する放射線検出装置５ａ〜５ｅの薄型化や軽量化を図ることもできる。したがって、１台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する放射線検出装置５ａ〜５ｅを用いて通常の放射線画像の撮影を行う際には、その取り扱いが容易となる。また、１つの筐体に２枚のセンサー基板部が配置される構成に比較すると、製造コストや製造工数の削減を図ることができる。

＜放射線検出システム＞
次に、本発明の実施形態に係る放射線検出システム６の構成例について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施形態に係る放射線検出システム６の構成例を模式的に示す図である。図９に示すように、放射線検出システム６は、放射線源６１と、放射線検出部６２と、信号処理部６３と、表示部６４とを含む。放射線源６１は、被検者Ｐ（被写体）に向けて放射線を曝射する。放射線検出部６２は、放射線源６１から曝射されて被検者Ｐ（被写体）を透過した放射線を検出する。放射線検出部６２は、前記各実施形態に係る放射線検出装置５ａ〜５ｅを有する。信号処理部６３は、イメージプロセッサなどを有する。表示部６４は、ディプレイなどを含む。放射線源６１から曝射された放射線は、被検者Ｐを透過し、放射線検出部６２が有する放射線検出装置５ａ〜５ｅの放射線検出ユニット１ａ，１ｂに入射する。そして、放射線検出ユニット１ａ，１ｂは、被検者Ｐの体内の情報を含む放射線を検出して放射線画像の電気信号に変換する。信号処理部６３は、放射線検出ユニット１ａ，１ｂから取得した放射線画像の電気信号に所定の信号処理を施す。この放射線画像の電気信号は、表示部６４に表示される。

本発明の実施形態に係る放射線検出システム６は、１回の放射線曝射によってエネルギー成分が異なる２枚の放射線画像を取得することができる（１ショットエネルギーサブトラクション法）。この場合には、放射線検出部６２には、連結された２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する放射線検出装置（前記第１〜第３の実施形態に係る放射線検出装置５ａ〜５ｃ）を有する構成が適用される。そして、放射線源６１による１回の放射線の曝射により、入射する放射線の上流側に位置する放射線検出ユニット１ａ，１ｂにより放射線の低エネルギー成分を検出し、下流側の放射線検出ユニット１ａ，１ｂにより放射線の高エネルギー成分を検出する。そして、それぞれ、低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像を生成する。信号処理部６３は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ生成した高エネルギー側の放射線画像の電気信号と低エネルギー側の放射線画像の電気信号を取得する。そして、信号処理部６３は、取得した高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像を差分する演算処理を行う。これにより、信号処理部６３は、例えば硬部組織と軟部組織の一方を強調し他方を除去した画像（「エネルギーサブトラクション画像」と称する）を得ることができる。この際、信号処理部６３は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂのそれぞれのコンピュータのＲＯＭ（記憶手段）からフィルター部１３とセンサー基板部１１と波長変換部１２の放射線の透過率の情報を読み出して平均エネルギー差（ΔＥ値）の計算に用いる。平均エネルギー差の計算に、あらかじめ記憶されている透過率を用いることにより、計算速度と計算精度の向上を図ることができる。

このように、本発明の実施形態に係る放射線検出システム６の放射線検出部６２には、２台の連結された放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する放射線検出装置（第１〜第３の実施形態に係る放射線検出装置５ａ〜５ｃ）を有する構成が適用できる。そして、１回の放射線曝射において取得した複数の放射線画像（低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像）から、新たな放射線画像（エネルギーサブトラクション画像）を生成できる。生成されたエネルギーサブトラクション画像は、表示部６４に表示される。

また、放射線検出システム６は、通常の放射線画像の撮影を行うこともできる。この場合、放射線検出部６２の放射線検出装置には、１台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂを有する放射線検出装置（第４の実施形態に係る放射線検出装置５ｄ，５ｅ）を有する構成が適用される。

なお、エネルギーサブトラクション画像を生成する処理は、放射線検出部６２の放射線検出装置５ａ〜５ｃの放射線検出ユニット１ａ，１ｂが実行してもよい。例えば、放射線検出ユニット１ａ，１ｂのコンピュータのＲＯＭには、放射線検出ユニット１ａ，１ｂの制御やエネルギーサブトラクション画像を生成する処理を実行するためのコンピュータプログラムがあらかじめ記憶される。さらに、ＲＯＭには、平均エネルギー差（ΔＥ値）を計算するための透過率があらかじめ記憶される。この場合、ＲＯＭが、フィルター部１３とセンサー基板部１１と波長変換部１２の放射線の透過率を記憶する記憶手段として機能する。そして、放射線検出ユニット１ａ，１ｂのコンピュータは、高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像を差分する演算処理を行い、エネルギーサブトラクション画像を得る。この際、放射線検出ユニット１ａ，１ｂのコンピュータは、それぞれのＲＯＭからフィルター部１３とセンサー基板部１１と波長変換部１２の放射線の透過率の情報を読み出して平均エネルギー差（ΔＥ値）の計算に用いる。なお、この処理は、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂのうちの一方のコンピュータが実行してもよく、２台の放射線検出ユニット１ａ，１ｂの両方のコンピュータが協働して実行してもよい。

＜実施例＞
次に、本発明の実施例と比較例について説明する。実施例においては、前記本発明の第１〜第３の実施形態に係る放射線検出装置５ａ〜５ｃを用いて１ショット法により厚さが２０ｍｍのＰＭＭＡ板と厚さが２ｍｍのアルミ板を撮影した。第１の比較例においては、１台の比較例に係る放射線検出ユニット９を有する放射線検出装置を使用して２ショット法により前記ＰＭＭＡ板とアルミ板を撮影した。第２の比較例においては、２台の比較例に係る放射線検出ユニット９を有する放射線検出装置を使用して１ショット法により前記ＰＭＭＡ板とアルミ板を撮影した。そして、実施例と比較例のそれぞれについて、得られた低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像から、ＰＭＭＡ板およびアルミ板の厚さと、高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hを計算した。図１１は、ＰＭＭＡ板およびアルミ板の厚さの計算結果と、高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hの計算結果を示す表である。また、この表においては、併せて、被検体の被曝線量と、高エネルギー成分と低エネルギー成分の平均エネルギー差（ΔＥ値）を示す。

（第１の比較例）
図１０は、比較例に係る放射線検出装置の放射線検出ユニット９の構成例を模式的に示す断面図である。図１０に示すように、放射線検出ユニット９の筐体は、筐体側壁部９０５と、筐体側壁部９０５の一側（放射線を入射させる側）に配置される放射線透過部９０７と、反対側の一側に配置される筐体底部９０６とを有する。筐体側壁部９０５は、軽金属または軽金属合金よりなる。放射線透過部９０７は、放射線を透過しやすい材料からなる。そして、筐体側壁部９０５に囲まれる領域であって放射線透過部９０７と筐体底部９０６の間には、荷重分散部９０４と、波長変換部９０３と、センサー基板部９０２と、基板支持部９０１とが、放射線透過部９０７の側から前記記載の順に重ねて配置される。なお、荷重分散部９０４の一方の面は放射線透過部９０７に接着され、他方の面は波長変換部９０３に接着される。また、センサー基板部１１は基板支持部９０１に接着される。センサー基板部１１とＦＰＣを介して接続される回路基板部９０８は、基板支持部９０１のセンサー基板部９０２とは反対側に配置される。さらに、基板支持部９０１および回路基板部９０８と筐体底部９０６との間には、放射線の漏洩を防止する目的で、放射線遮蔽部９０９が配置される。なお、この放射線検出ユニット９は、いわゆる表面入射方式である。また、図１０においては、１ショット法で用いた２台の放射線検出ユニット９が連結された放射線検出装置を示すが、２ショット法においては１台の放射線検出ユニット９を有する放射線検出装置を使用した。

（第１の比較例 ２ショット法）
第１の比較例では、１台の放射線検出ユニット９を有する放射線検出装置を用いて２ショット法で互いにエネルギー成分の異なる放射線画像（低エネルギー側の放射線画像と高エネルギー側の放射線画像）を取得した。高エネルギー側の放射線画像の撮像条件は次のとおりである。放射線源５１の位置は、放射線検出ユニット９の放射線透過部９０７から１７５ｃｍの高さとした。放射線の照射野は、３５ｃｍ×３５ｃｍとした。放射線源５１の管電圧は、１４０ｋＶ、管電流は８０ｍＡ、照射時間は１２．５ｍｓｅｃとした。この撮像条件で撮像を実行して高エネルギー白画像Ｉ₀ ^Hを取得するとともに、放射線検出ユニット９の放射線透過部９０７に被検体として前記ＰＭＭＡ板と前記アルミ板を載せて撮像を実行し、高エネルギー画像Ｉ^Hを取得した。これら２つの画像を、次の数式を用いて除算することにより、高エネルギー白補正画像Ｉ_cal ^Hを得た。

Ｉ_cal ^H ＝Ｉ^H /Ｉ₀ ^H

低エネルギー側の放射線画像の撮像条件は、放射線源５１の管電圧を８０ｋＶ、管電流を８０ｍＡ、照射時間を５０ｍｓｅｃとした。それ以外は、高エネルギー側の放射線画像の撮像条件と同じである。この撮像条件で放射線を照射して低エネルギー側の白画像Ｉ₀ ^Lを取得するとともに、放射線検出ユニット９の放射線透過部９０７に被検体として前記ＰＭＭＡ板と前記アルミ板を載せ、低エネルギー側の放射線画像Ｉ^Lを取得した。そして、これら２つの画像を次の数式を用いて除算することにより、低エネルギー白補正画像Ｉ_cal ^Lを得た。

Ｉ_cal ^L ＝Ｉ^L /Ｉ₀ ^L

計算した白補正画像Ｉ_cal ^H,I_cal ^Lと、各管電圧条件で測定された放射線スペクトル分布Ｄ（Ｅ）と、ＰＭＭＡ板およびアルミ板の各線減弱係数のエネルギー分布μ_Al(E) ,μ_PMMA(E)を用いて、ＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAとアルミ板の厚さt_Alを計算した。計算により得られたＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAは、実際値２０ｍｍに対し１７ｍｍであり、アルミ板の厚さt_Alは、実際値２ｍｍに対し１．６ｍｍであった。このことから、定量性は低いものの、物質弁別が可能であることが確認された。

高低エネルギー画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hは、１に近いほどＳＮＲを大きくとることができる。第１の比較例では、約１．１５となった。

放射線の被曝線量は、少ないほど好ましい。第１の比較例においては、高エネルギー側の放射線画像の撮像の際の被曝線量は５７μＧｙであり、低エネルギー側の放射線画像の撮像の際の被曝線量は７３μＧｙであり、合計の被曝線量は１３３μＧｙとなった。２ショットによる第１の比較例では、被爆線量が必然的に多くなってしまい、好ましくないことがわかる。

平均エネルギー差（ΔＥ値）は、あらかじめ計測しておいた各放射線スペクトルと関連部材の線減弱係数、厚み、密度を用いて計算できる。平均エネルギー差（ΔＥ値）は、大きいほどＳＮＲが高く、優れた物質弁別が可能となる。計算の結果、第１の比較例の平均エネルギー差（ΔＥ値）は、１１ｋｅＶであった。

（第２の比較例 １ショット法）
第２の比較例では、２台の比較例に係る放射線検出ユニット９が重ねて配置される放射線検出装置を用いた。放射線画像の撮像条件は、第１の比較例と同じである。そして、１回の放射線の曝射により、放射線の入射方向の上流側に位置する放射線検出ユニット９により高エネルギー補正画像Ｉ₀ ^Hを取得し、下流側に位置する放射線検出ユニット９により低エネルギー補正画像Ｉ₀ ^Lを取得した。

第２の比較例では、放射線の入射方向の上流側に位置する放射線検出ユニット９の放射線遮蔽部９０９により放射線が殆ど吸収されてしまうため、ＳＮＲが低く信頼に足るＩ^Lを取得できなかった。このためＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAとアルミ板の厚さt_Alを計算できず、物質の弁別は不可能であった。

そこで、放射線の入射方向の上流側に位置する放射線検出ユニット９から放射線遮蔽部９０９を取り外し、上記条件で撮像を行った。そして放射線の入射方向の上流側の放射線検出ユニット９により高エネルギー補正画像Ｉ₀ ^Hを取得し、下流側の放射線検出ユニット９により低エネルギー補正画像Ｉ₀ ^Lを取得した。そして、ＰＭＭＡの板の厚さt_PMMAとアルミ板の厚さt_Alを計算した。計算により得られたＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAは、実際値２０ｍｍに対し０.２ｍｍであり、アルミ板の厚さt_Alは、実際値２ｍｍに対し−５ｍｍであった。また素抜け部に著しいアーチファクトとノイズが発生した。このように、ある程度の定量性を有する物質弁別は不可能であることが確認された。

この結果は、センサー基板部９０２どうしの距離が大きいことから、放射線の投影広がりによる２つの放射線画像の位置ずれが大きくなるためと考えられる。また、比較例に係る放射線検出装置の放射線検出ユニット９には、センサー基板部９０２どうしの間に基板支持部９０１や、ＦＰＣや、回路基板部９０８や、筐体底部９０６などといった、放射線を吸収散乱する物体が存在する。このため、高エネルギー側の放射線画像にこれらの物体（すなわち、放射線散乱成分）によるノイズやアーチファクトが発生したためと考えられる。

第２の比較例では、高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hは、約０．３１となった。放射線の被曝線量は、５７μＧｙであった。平均エネルギー差（ΔＥ値）は、１４ｋｅＶであった。

（第１の実施例、第２の実施例）
第１の実施例では、第１の実施形態に係る放射線検出装置５ａを用い、撮像時には第１の放射線検出ユニット１ａの側から放射線を入射させた。この場合、第１の放射線検出ユニット１ａが表面入射方式で低エネルギー側の放射線画像を生成し、第２の放射線検出ユニット１ｂが表面入射方式で高エネルギー側の放射線画像を生成した。第２の実施例では、第１の放射線検出ユニット１ａと第２の放射線検出ユニット１ｂを連結して用い、撮像時には第２の放射線検出ユニット１ｂの側から放射線を入射させた。この場合、第２の放射線検出ユニット１ｂが裏面入射方式で低エネルギー側の放射線画像を生成し、第１の放射線検出ユニット１ａが裏面入射方式で高エネルギー側の放射線画像を生成した。それ以外の撮像条件は、第２の比較例と同じとした。なお、平均エネルギー差（ΔＥ値）の計算に必要となるセンサー基板部１１とフィルター部１３と波長変換部１２の放射線の透過率は、０〜１５０ｋｅＶの範囲で測定され、あらかじめ回路基板部１４のＲＯＭに記憶されている。そして、計算時にはこの透過率を用いることにより、計算速度と精度を向上させることができる。

第１の実施例では、計算により得られたＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAは、実際値２０ｍｍに対し１９ｍｍであり、アルミ板の厚さt_Alは、実際値２ｍｍに対し１．８ｍｍであった。このように、第１の実施例によれば、物質弁別が可能であることが確認された。また、第１の実施例では、高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hは、約０．１３となった。放射線の被曝線量は、５７μＧｙであった。平均エネルギー差（ΔＥ値）は、１４ｋｅＶであった。第２の実施例では、計算により得られたＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAは、実際値２０ｍｍに対し１９ｍｍであり、アルミ板の厚さt_Alは、実際値２ｍｍに対し１．７ｍｍであった。このように、第２の実施例によれば、物質弁別が可能であることが確認された。また、第２の実施例では、高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hは、約０．１４となった。放射線の被曝線量は、５７μＧｙであった。平均エネルギー差（ΔＥ値）は、１４ｋｅＶであった。このように、第１の実施例と第２の実施例では、平均エネルギー差（ΔＥ値）が１４ｋｅＶと第１の比較例よりも大きく、第１の比較例よりも優れた定量性を有することが確認された。

（第３の実施例）
第３の実施例では、第２の実施形態に係る放射線検出装置５ｂを用いた。撮像条件は第１の比較例と同じとした。第３の実施例では、計算により得られたＰＭＭＡ板の厚さt_PMMAは実際値２０ｍｍに対して１９ｍｍであり、アルミ板の厚さt_Alは、実際値２ｍｍに対して１．６ｍｍであった。高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hは０．１３であった。被検体の被曝線量は５７μＧｙであった。平均エネルギー差（ΔＥ値）は１４であった。このように、第３の実施例では、平均エネルギー差（ΔＥ値）が１４ｋｅＶと第１の比較例よりも大きく、第１の比較例よりも優れた定量性を有することが確認された。

（第４の実施例）
第４の実施例では、第３の実施形態に係る放射線検出装置５ｃを用いた。撮像条件は第１の比較例と同じとした。第４の実施例では、計算により得られたＰＭＭＡの板の厚さt_PMMAは、実際値２０ｍｍに対して１９ｍｍであり、Ａｌの板の厚さt_Alは、実際値２ｍｍに対して１．８ｍｍであった。高エネルギー側の放射線画像と低エネルギー側の放射線画像の感度比Ｉ₀ ^L/Ｉ₀ ^Hは０．１４であった。被検体の被曝線量は５７μＧｙであった。平均エネルギー差（ΔＥ値）は１４であった。このように、第４の実施例は、平均エネルギー差（ΔＥ値）は１４ｋｅＶと第１の比較例よりも大きく、第１の比較例よりも優れた定量性を有することが確認された。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、前記実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。

１ａ，１ｂ：放射線検出ユニット、１１：センサー基板部、１１１：有効画素領域、１２：波長変換部、１２１；蛍光体層、１２２：光反射層、１３：フィルター部、１３１：低エネルギー成分吸収層、１３２：基材層、１４：回路基板部、１５：枠体部、１５１：開口部、１５２：回路基板支持部、１５３：位置決めピン孔、１５４：連結部、１６：放射線透過部、１７：第１の放射線遮蔽部、１８：荷重分散部、１９：反発部材、２０：位置決めピン、２１：連結部材、２２：第２の放射線遮蔽部

Claims (17)

1. 入射した放射線を光に変換する波長変換部と、
   前記波長変換部において変換された光を検出して電気信号に変換する複数の光電変換素子が配置されるセンサー基板部と、
   前記波長変換部およびセンサー基板部を収容する筐体と、
   を有し、
   前記筐体は、前記波長変換部および前記センサー基板部を挟むように互いに対向して配置される第１の部材と第２の部材とを有し、
   前記第１の部材は、前記波長変換部に前記放射線を入射させるために前記放射線を透過させる部材であり、
   前記第２の部材は、前記放射線から所定のエネルギー成分を吸収するフィルター部材によって構成されていることを特徴とする放射線検出ユニット。
2. 前記フィルター部材は、４０ｋeＶ以上６０ｋｅＶ以下にＫ吸収端が存在する低エネルギー成分吸収層を含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出ユニット。
3. 前記フィルター部材は、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｇ、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂのいずれかの１種類以上の金属板または合金板からなる基材層をさらに有し、
   前記低エネルギー成分吸収層と前記基材層とが密着して重なっていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出ユニット。
4. 前記波長変換部と前記センサー基板部は、互いに重ねて配置されており、前記フィルター部材に固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線検出ユニット。
5. 前記筐体を構成する前記フィルター部材の表面に前記センサー基板部が重ねて配置され、さらに前記センサー基板部に前記波長変換部が重ねて配置されることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出ユニット。
6. 前記センサー基板部は、前記フィルター部材の前記表面に密着していることを特徴とする請求項５に記載の放射線検出ユニット。
7. 前記筐体を構成する前記フィルター部材の表面に前記波長変換部が重ねて配置され、さらに前記波長変換部に前記センサー基板部が重ねて配置されることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出ユニット。
8. 前記波長変換部は、前記フィルター部材の前記表面に密着していること特徴とする請求項７に記載の放射線検出ユニット。
9. 前記フィルター部材の前記筐体の外側に位置する表面には、前記センサー基板部の表面に直角な方向視において前記複数の光電変換素子が配置される領域の外側に、弾性圧縮変形可能な反発部材が配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の放射線検出ユニット。
10. ２台の前記放射線検出ユニットを前記フィルター部材どうしが対向する向きで連結された状態で、２台の前記放射線検出ユニットを互いに位置決めする位置決め手段が設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の放射線検出ユニット。
11. 前記位置決め手段は、前記筐体の周縁部に配置される位置決めピンと、連結相手の放射線検出ユニットに設けられる位置決めピンを挿抜可能な位置決めピン孔であることを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出ユニット。
12. ２台の前記放射線検出ユニットを前記フィルター部材どうしが対向する向きで連結された状態に保持する連結手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の放射線検出ユニット。
13. 前記フィルター部と前記センサー基板部と前記波長変換部における放射線の透過率が記憶された記憶手段をさらに有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の放射線検出ユニット。
14. ２台の放射線検出ユニットを有し、
    前記２台の放射線検出ユニットは、それぞれ、請求項１から１３のいずれか１項に記載の放射線検出ユニットであり、
    前記２台の放射線検出ユニットは、前記フィルター部材が対向する向きで重ねて連結されることを特徴とする放射線検出装置。
15. 前記２台の放射線検出ユニットの前記フィルター部材どうしは接触していることを特徴とする請求項１４に記載の放射線検出装置。
16. １台の放射線検出ユニットを有し、
    前記１台の放射線検出ユニットは、請求項１から１３のいずれか１項に記載の放射線検出ユニットであり、
    前記放射線検出ユニットの前記フィルター部材に重ねて配置される放射線遮蔽部を有することを特徴とする放射線検出装置。
17. 放射線源と、
    前記放射線源から曝射された放射線を検出して電気信号を生成する放射線検出部と、
    前記放射線検出部が生成した電気信号を処理する信号処理部と、
    を有し、
    前記放射線検出部は、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の放射線検出装置を有することを特徴とする放射線検出システム。

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