JP2020530903A - 光子カウントコンピュータ断層撮影のための薄型散乱防止及び電荷共有防止グリッド - Google Patents

Abstract

表面ＳをもつＸ線撮像のための散乱防止グリッドＡＳＧが、複数のストリップＬＡＭから形成される。少なくとも２つのガードストリップＬｉ、Ｌｉ＋１を含む複数のストリップが、表面と平行な方向において、複数のストリップＬＡＭのうちの１つ又は複数のストリップｌｉより厚い。１つ又は複数のストリップｌｉが、２つのガードストリップＬｉ、Ｌｉ＋１の間に位置する。

Description

本発明は、散乱防止グリッド、撮像モジュール、及び撮像装置に関する。

いくつかのＸ線撮像装置、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ、又は他のものが、エネルギー弁別型ディテクター機器を使用する。エネルギー積分型にすぎない、より以前のディテクターと異なり、エネルギー弁別型ディテクターシステムは、Ｘ線放射線のエネルギースペクトルを分析することが可能である。この追加的な情報抽出は、例えば、撮像されるサンプルの材料組成について学習するスペクトル撮像を可能にする。

このようなエネルギー弁別型ディテクターシステムの一種が直接変換光子カウントディテクターである。これらは、ディテクター信号へのＸ線放射線の変換のための大部分は非構造化状態の半導体を使用する。構造化又は「ピクセル化」は半導体に複数の電極を配置することにより達成される。電極は、衝突する光子に起因して半導体内に形成された電荷雲によりもたらされる光子事象を検知する。電極は、スペクトル画像データに処理され得る電気パルスの形態でディテクター信号を提供する。

「電荷共有」の望ましくない現象がこれらの種類のディテクター又は同様の事象カウンターにおいて発生する。「電荷共有」は、全く同じ光子事象が電極のうちの１つより多い電極により検知される効果であり、これは、撮像装置のエネルギー弁別能力を乱す。

電荷共有の影響を小さくする１つの手法が、異なるピクセルの検出された信号を分析するアルゴリズムを使用することである。電荷共有事象の場合、小さいパルス高をもつ多くのパルスが近接したピクセルにおいて同じ瞬間に検出される。最初のパルス高を復元するために、パルス高が組み合わされ得る。

事象カウントベースの撮像を改善する代替的な手法に対する必要性が存在する。

本発明の目的は独立請求項の主題により解決され、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。後述の態様が撮像モジュール、及び撮像装置に同様に適用されることに留意されなければならない。

本発明の第１の態様によると、複数のストリップから形成された表面をもつＸ線撮像のための散乱防止グリッド（ＡＳＧ）が提供され、複数のストリップが、表面と平行な方向において複数のストリップのうちの１つ又は複数のストリップより厚い少なくとも２つのガードストリップを含み、１つ又は複数のストリップが、２つのガードストリップ間に位置する。

一実施形態によると、少なくとも２つのガードストリップが、ホイルから形成される。

一実施形態によると、ホイルが金属である。特に一実施形態によると、ホイルは、モリブデン若しくは鉛又はタングステンのうちの任意の１つ又は組合せを含む。ホイルを使用することは、費用効果が高く、ＡＳＧの全高を約１ｍｍ〜４ｍｍとした特に薄型の構築を可能にする。同じアスペクト比に対して約１０倍の高さをもつ従来のＡＳＧに比べてより薄型としながら、同じアスペクト比が達成され得る。

一実施形態によると、ＡＳＧは、約１０対４０のアスペクト比をもつ。

一実施形態によると、少なくとも２つのガードストリップのうちの少なくとも１つの厚さが、約２０μｍから２００μｍである。

一実施形態によると、１つ又は複数のストリップのうちの少なくとも１つの厚さが約５μｍから５０μｍである。

第２の態様によると、少なくとも１つのディテクターピクセルを含むＸ線ディテクターと、上述のＡＳＧとを備える撮像モジュールが提供され、少なくとも２つのガードストリップ間の距離が、平均電荷雲直径、又は、ディテクター（ＸＤ）において形成可能な光の光子の平均の広がりに対応する。平均電荷雲が、直接変換型ディテクターの変換層において形成されるとともに、光の光子の広がりが、間接型ディテクターのシンチレーター層において形成される。

一実施形態によると、２つのディテクターピクセルの両方によるＸ線放射線事象の検出に対する可能性を低減するために、少なくとも２つのガードストリップのうちの少なくとも１つが、２つのディテクターピクセル間に位置する。Ｘ線放射線事象は、例えば、Ｘ線放射線衝突に起因して形成される電荷雲である。

一実施形態によると、少なくとも１つのピクセルの寸法は、５０μｍから１ｍｍの間である。

第３の態様によると、上述の散乱防止グリッド又は上述の撮像モジュールを備える撮像装置が提供される。

一実施形態によると、撮像装置又は撮像モジュールは、事象カウンターを備える。

一実施形態によると、事象カウンターは、スペクトル撮像をサポートするように構成される。

一実施形態によると、撮像装置は、コンピュータ断層撮影スキャナである。

言い換えると、本明細書において提案されるものは、電荷共有防止能力をもつＡＳＧである。したがって、新たに提案されるＡＳＧは２つの機能をもち、すなわち、ＡＳＧは散乱を低減するが、加えて、ＡＳＧはさらに電荷共有を防ぐように機能する。ＡＳＧは、比較的小さいピクセル（約１００μｍ〜５００μｍ）をもつ光子カウントディテクターシステムにおいて使用される場合に特に有益である。ＡＳＧは、好ましくは、約１ｍｍ〜４ｍｍの高さをもつ薄型である。ＡＳＧは、一次元ストリップパターンをもつ。しかし、異なる集合からのストリップが非平行であり、特に直交している、２つのストリップ集合が存在する２Ｄ配置体も想定される。

モジュールにおいて、ＡＳＧがディテクターとそのように位置合わせされることにより、より厚いガードストリップがディテクターのピクセル間における隙間と重ね合わせ状態にある。これは、特に直接的な（散乱していない）Ｘ線光子がディテクターの変換層におけるクリティカル「電荷共有ゾーン」に到達することを防ぐ。これらのゾーンは、（平面視により見られたとき）電極の隙間の間に位置する変換層の本体内の空間的部分である。

第４の態様によると、ディテクターの散乱防止グリッドの製造をサポートする方法であって、散乱グリッドが、２つの異なる厚さのストリップを含み、
− 平均電荷雲直径、又は、ディテクターに対する平均的な光の光子の広がりを特定するステップと、
− 直径に基づいて、ストリップのうちのより厚いストリップの厚さを寸法決めするステップと、
を有する方法が提供される。

ディテクターは、電荷雲が変換層に形成される直接変換型であるか、又は、ディテクターは、光の光子がＸ線に応答してシンチレーター層における特定の広がりにおいて生成される間接変換型である。

「近位」／「遠位」及び「上部」／「底部」などの空間的数量詞は、ＡＳＧが中に搭載可能である撮像装置のＸ線源の位置に関連して本明細書において使用される。

本発明の例示的な実施形態が、（一定の縮尺ではない）以下の図面を参照しながら以下で説明される。

Ｘ線撮像装置の概略ブロック図を示す図である。 散乱防止グリッドを含む撮像モジュールの断面図を示す図である。 電荷共有を示すディテクターの変換層を通る断面図を示す図である。 散乱防止グリッドの製造をサポートする方法のフロー図を示す図である。

図１を参照すると、Ｘ線撮像装置ＸＩ（本明細書において「撮像器」とも呼ばれる）の概略ブロック図が示されている。

Ｘ線撮像装置ＸＩは、Ｘ線源ＸＳを含む。想定されるディテクターは、好ましくはデジタルであり、特に、フラットパネル型であるが、他の変形例、例えば、Ｘ線源ＸＳの焦点に焦点を結ばれた湾曲したものも本明細書において想定される。Ｘ線源ＸＳから離れて、検査領域にわたって、Ｘ線感応ディテクターＸＤを含む撮像モジュールＩＭが配置されている。撮像器は、特に、物体ＯＢの内部構造物及び／又は材料組成に関連した画像を獲得するように構成される。

物体ＯＢは、有生物又は無生物である。特に、物体は、ヒト又は動物の患者又はその一部分である。Ｘ線撮像器ＸＩは、特に、好ましくは、医療分野におけるスペクトル撮像用と想定されるが、非医療分野における他の用途、例えば、荷物スキャニング又は非破壊材料試験などが本明細書において除外されるわけではない。

撮像中、撮像される物体ＯＢは、Ｘ線源ＸＳとＸ線ディテクターＸＤとの間の検査領域内に存在する。Ｘ線源ＸＳは、制御ユニット（図示されていない）を通してユーザーによりエネルギー供給される。次に、Ｘ線源ＸＳが、検査領域と撮像される物体とを横断するＸ線ビームＸＢの形態でｘ線放射線を出射する。Ｘ線ビームは、Ｘ線源ＸＳにより生成されたｘ線放射線のスペクトルにより規定された異なるエネルギーの光子から作られる。

光子は、物体ＯＢ内の物質と相互作用する。光子のうちのいくつかが物質により吸収されるのに対し、他の光子が（Ｘ線源から見られたとき）物体の遠い側に出て、次に、Ｘ線感応ディテクターＸＤと相互作用する。物体ＯＢ内の物質との光子の相互作用が原因となり、物体ＯＢの遠い側に出る光子のうちのいくつかは散乱したものであるのに対し、他の光子は散乱せずに出る。

散乱された光子のディテクターによる検出は、画像品質を損なう。したがって、Ｘ線撮像器ＸＩは、画像モジュールＩＭの一部である散乱防止グリッドＡＳＧと呼ばれる追加的なコンポーネントを含む。散乱防止グリッドＡＳＧは、撮像される物体ＯＢとディテクターＸＤとの間に配置される。好ましくは、散乱防止グリッドＡＳＧは、（したがって、同様に、Ｘ線源から見られたとき）ディテクターＸＤの上に搭載される。散乱防止グリッドは、物体から来る散乱された光子を吸収により、フィルタ処理により除去するフィルタとして実質的に機能する。したがって、散乱された光子は、ディテクターＸＤに到達することが大部分は防止される。したがって、散乱された光子は、ＡＳＧの存在のおかげによりディテクターによりほとんど検出されない。結果として、散乱防止グリッドＡＳＧをうまく通り抜けて、結果として、ディテクターＸＤにより実際に検出されるものは主に散乱していない光子である。散乱していない光子は、撮像のための主な関心対象である。

本明細書において主に想定されるＸ線撮像器ＸＩは、光子がディテクターＸＤと相互作用する様相を定量化するために事象カウントをすることが可能である。特定の一実施形態において、Ｘ線撮像器は、検出されたｘ線放射線／光子のスペクトル分析を可能にするスペクトル撮像器である。この能力は、例えば物体の材料の分解を可能にする。すなわち、検出された放射線は、例えば、物体内の異なる種類の材料組織を識別するために分析され得る。

図２とともにさらに詳細に説明されるが、簡潔に述べると、新たに提案される散乱防止グリッドＡＳＧは散乱される光子を減らし且つ排除し、加えて、散乱防止グリッドＡＳＧが光子によりもたらされる信号をより適切に差別化することを可能にするので撮像器ＸＩの光子カウント能力を改善するといったように、散乱防止グリッドＡＳＧが２つの機能を果たすことから、本明細書において提案される散乱防止グリッドＡＳＧは新規の種類のものである。これは、以下でさらに詳細に説明される。

Ｘ線ディテクターＸＤと相互作用する光子は電気信号をもたらし、電気信号が拾われて、デジタル獲得システムＤＡＳにより処理される。ＤＡＳにおける調整回路、例えばパルス整形器が、これらの信号を電気パルスに成形し、次に電気パルスが事象カウンターＥＣ、例えばパルスカウンターに伝えられる。事象カウンターＥＣは、撮像モジュールに統合され、又は、撮像器ＸＩの他のコンポーネントに統合される。パルスカウンターＥＣにおいて、パルスが閾値の集合に対して量子化又はデジタル化される。言い換えると、所与のパルスの高さが１つの、好ましくは、より多くの閾値と比較され、パルス高が閾値のうちの特定の閾値を上回るごとに、カウンターがこの閾値及びパルスに対して設定される。この手法により、ディテクターＸＤにおいて拾われた電気信号が検出された光子のエネルギースペクトルを表すヒストグラムデータ構造に変換される。言い換えると、ヒストグラムデータ構造は、特定のエネルギー区間（「ビン」）内のエネルギーをもつ検出された光子の量を特定することを可能にする。エネルギービンは、事象カウンターＥＣにおける閾値に対応する。

事象カウンターＥＣにおいて生成された、そのように量子化された事象カウントデータは、メモリに記憶される、又は、画像プロセッサＩＰにより画像へと処理される生のカウントデータを形成する。画像は、後の参照のために画像記憶装置ＤＢに記憶され、又は、ディスプレイユニットＤＵにおける視認のためにレンダリングされる。例えば、生データは、画像の部分が像形成された物体ＯＢの内部を構成する異なる種類の材料に対応スペクトル画像へと処理される。

次に図２を参照すると、これは撮像モジュールＩＭを通る断面図を示し、断面は、ｘ線放射線の主伝播方向ｐ（図１参照）と平行である。新たに提案される散乱防止グリッドＡＳＧをより詳細に説明する前に、まずＸ線ディテクターＸＤにおける信号形成処理をより詳細に検討することが有益である。ディテクターＸＤは、好ましくは直接変換器型である。より具体的には、ディテクターＸＤは、適切な半導体から形成された直接変換層ＤＬを含む。半導体は、例えば、シリコン、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ、ＧａＡｓ及びＧｅなどの結晶構造をもつ。ディテクターＸＤの全体と同様に、変換層ＤＬは概ね長方形である。図２の描写において、その他の長さの次元は図の紙面内に延びている。この層ＤＬにおいて、及びこの層ＤＬを通して、衝突する光子が電気信号を生成する。特に、変換層は、電極ＥＬのペア間に挟まれている。変換層ＤＬの遠位面に配置されたアノードのみが図２の断面図に示されている。電極ＥＬは、距離Ｄ（「電極間距離」）だけ離散して離隔され、直接変換層ＤＬの遠位面上にパターンをとる。各電極ＥＬは寸法ｄをもつ。電極ＥＬは、別のやり方をとる場合に非構造化状態となる変換層ＤＬの「ピクセル化」を規定する。各電極ＥＬは、１つのディテクターピクセルに対応する。電極ＥＬは本明細書において「ピクセル」と呼ばれることもある。電極と直接変換層ＤＬとの間に電圧が印加される。典型的には、カソードは、層ＤＬに同じ電圧を印加するために、ピクセル化されていない。検出層ＤＬの近位面に、散乱防止グリッドＡＳＧが搭載される。

ＡＳＧを通るＸ線光子（すなわち、散乱していない光子）は、ディテクター層ＤＬにおける結晶に衝突する。光子のエネルギーに応じて、光子のエネルギーがない場合であれば結晶に拘束されている多くの電子及び正孔が解放される。そのように解放された電子及び正孔は、それら自体がさらなる電子及び正孔を解放する。印加電圧に起因して、電子及び正孔の主な部分は再結合することができず、２つのそれぞれの電荷雲を形成する。印加電圧により駆動されることにより、電子電荷雲がアノードＥＬに向けて（下向きに）緩和されて、前述の電気信号をもたらす。次に、電気信号が、電荷雲に対するパルスに成形され、次に、画像を生成するために、上述のように事象カウンターＥＣにより処理される。

ここで、撮像器の事象カウント能力の大部分が異なる光子によりもたらされる電荷雲同士を区別するその能力に依存している。したがって、理想的には、各電極ペアＥＬは、一時点において１つの光子の電荷雲に応答する。残念ながら、これは、電荷雲の無視できない最終的な寸法を理由として、常に発生するわけではない。電荷雲が近接したピクセルＥＬ間において生成された場合、クラウドのある部分が、電界によりピクセルのうちの１つに向けられ得、別の部分が別のピクセルに向けられる。この事実が、図２の断面図にハッチングされたセクションとして示されるいわゆるクリティカルゾーンの画定をもたらす。これらのクリティカルゾーンは電極ＥＬ間の変換層ＤＬの内部のボリュームセクションである。光子がクリティカルゾーンＣＺにおいて直接変換層ＤＬに衝突した場合、続いて生じる雲電荷は、それぞれのクリティカルゾーンＣＺの両側において２つ以上の、特に近接した電極により検知される。この望ましくない効果は「電荷共有」と呼ばれる。言い換えると、クリティカルゾーンにおける直接変換層との相互作用を通して光子により誘起された雲電荷は、２つ以上のアノード間において共有される。電荷がアノードにより規定されたピクセルのうちの２つ以上のものの間において共有されるので、この電荷共有は、単一の所与の光子に対して二重の、又は複数のカウントをもたらす。したがって、電荷共有は、撮像器のエネルギー弁別能力を乱す。

電荷雲は、図３の断面図において楕円として示される。電極により生成された電界は、電子が図３に線として示される軌道に沿って伝播することをもたらす。電気力線は近接した電極間の領域において湾曲しており、これが湾曲した、及び分岐した軌道をもたらす。電荷雲は、平均直径により説明され得る。電荷雲が大きいほど、電荷雲における電子があふれて他方の電極に向けて、又は他方の電極において引き寄せられるので、電荷共有事象の可能性が高くなることが確認され得る。したがって、クリティカルゾーンの幅は、平均電荷雲直径（「ＡＣＤ」）の関数である。ＡＣＤは、変換層の種類、及びＸ線源ＸＳにより生成されたＸ線スペクトルが与えられたとき、実験的に特定され得る量である。

直接変換層ＤＬの上に配置された散乱防止グリッドは、同じ事象のこのような複数のカウントを減らすように、又は、さらには無くすように構成される。特に、そして、ここで散乱防止グリッドＡＳＧをより詳細に見ると、散乱防止グリッドＡＳＧは図２の断面にさらに示されるグリッド構造をもつ。複数のストリップ（又は、ラメラ）ＬＡＭが入来放射線／光子を向いた表面Ｓを形成するように、スペーサＳＰを伴って並べて配置されている。

ストリップＬＡＭの各々が、非常に密な放射線材料例えば、モリブデン、タングステン、鉛など、又は、これらの金属のうちの任意のものの合金から形成されている。長尺ストリップは、図２において紙面内へと延びた長さをもつ。各ストリップ表面Ｓに沿った、又は平行な厚さ、及び、表面Ｓの外側に延びた、及び表面Ｓを越えた「高さ」をもつ。典型的な高さは１〜４ｍｍの間であり、典型的な厚さは約５〜５０μｍであるが、他の寸法が本明細書において除外されるわけではない。示される特定の実施形態において、ストリップの高さは、その表面に直交して（したがって、図１においてｐとして示される入来Ｘ線ビームＸＢの主伝播方向に沿って）延びている。この実施形態において、ストリップはすべて平行であり、ストリップの厚さは主伝播方向ｐに直交している。一実施形態において、図２に示されるように、ストリップＬＡＭの表面Ｓは平面状であるが、表面Ｓはすべての実施形態において平面状に限られるわけではなく、実施形態において、ＡＳＧの表面Ｓは源ＸＳの焦点に位置する点の周囲において湾曲している。この手法により、焦点を結ばれたＡＳＧは、ディテクターのより高い照明を達成するように形成される。焦点を結ばれたＡＳＧに対する他の実施形態において、ストリップＬＡＭは、図２における平面Ｓ内に依然として配置されているが、ストリップＬＡＭのうちのいくつかは、それらのそれぞれの長軸の周りで個々に回転され、又は角度決めされている。ストリップが表面Ｓの中央部から遠くに位置するほど回転角度がより大きく、中心ストリップにおいて回転がない。

本明細書において提案されるようにグリッドは２種類のストリップ、すなわち、ガードストリップＬ_ｊと呼ばれるものであって、そのうちのＬ_１〜Ｌ_３の３つが示されているガードストリップＬ_ｊと、残りの散乱ストリップｌ_１〜ｌ_６とを含む。２種類のストリップは表面Ｓを形成するように交互に配置されている。総じて「Ｌ_ｉ」と呼ばれるガードストリップは、（同様の総称的な表記を使用する）散乱ストリップ「ｌ_ｉ」より厚い。図２の特定の実施形態において、散乱ストリップｌ_ｉは、６つの「並び」又はグループとして配置される。任意の２つの近接した散乱ストリップの並びの間に、それぞれのガードストリップＬ_ｉが配置されている。しかし、この「≧−１」の連続的なレイアウトは例示にすぎず、他のレイアウト（より一般に「１−Ｎ−１」、Ｎ≧１と表記される）も本明細書において想定される。

２種類のストリップ、及び２種類のストリップの空間配置が前述の２つの機能を実現する。散乱ストリップｌ_ｉ（そして、さらに言えばガードストリップＬ_ｉ）は、散乱された光子を阻止してディテクター層ＤＬに到達する散乱放射線の量をそのように減らすように適切なアスペクト比に配置される。アスペクト比はＡＳＧ仕様であり、ストリップ高と、２つの連続したストリップ間の距離との間の比である。アスペクト比は、受光角を規定し、したがって、ＡＳＧを通ることを可能にされる光子の割合を規定する。アスペクト比は、Ｘ線源ＸＳから出射されるＸ線放射線／光子の平均エネルギーの関数である。

この依存性に加えて、より厚いガードストリップＬが、電荷共有を減らすように、及び、結果として１つの光子相互作用事象に対する複数のカウントの可能性を減らすように配置される。特に、ガードストリップＬ_ｊの厚さがクリティカルゾーンＣＺの幅Ｄに対応しているので、ガードストリップＬ_ｊの電荷共有低減能力が生まれる。

ＡＣＤに比例してガードストリップの厚さを寸法決めすることが本明細書において提案される。特に、ガードストリップの厚さは概ねＡＣＤの寸法である。ＡＣＤは、電極間距離Ｄ未満であり、又は、ＡＣＤは、電極間距離Ｄに概ね等しいものである。結果として、ガードストリップはＤより小さいか、又はＤに等しい。ＡＣＤがＤより大きい場合、厚さは相応に選択されるが、ＤＱＥの過度な劣化を避けるために、ガードストリップの厚さを約Ｄ又は約１．５×Ｄに「制限する」ことが本明細書において想定される。約８０％のＤＱＥが考慮されなければならないが、いくつかの場合においてこの制約を小さくする適切な理由が存在する。

ガードストリップＬ_ｉがそのように整列されるので、Ｘ線源ＸＳから平面視により見られたとき、ガードストリップは、任意の２つの近接した電極ＥＬ間においてクリティカルゾーンＣＺの上に位置する。それらの調整された厚さ、及び、（平面図における）電極間におけるそれらの配置のおかげにより、ガードストリップＬ_ｉが、入来光子が直接変換層におけるクリティカルゾーンＣＺに到達することを実質的に防ぐ。複数カウント事象をもたらす電荷雲の形成が、結果的に防止され得る。

図２の断面図にさらに示されるように、散乱ストリップｌ_ｉ又はガードストリップＬ_ｉの任意の２つのストリップ間に、適切な放射線半透過性充填材料から形成されたそれぞれのスペーサＳＰストリップが配置されている。適切な充填材料として、セルロース、例えば、紙、プラスチック、又は接着剤が挙げられる。代替的に、ストリップＬＡＭの全体が充填材母材又は充填材料パッケージに部分的に、又は完全に埋設される。

スペーサＳＰは、ＡＳＧに剪断又は他の変形に対する耐性をもたせることにより一体性及び安定性を付与し、散乱していない光子が通ることを可能にするように「チャンネル」を形成するようにストリップ間の隙間ｄを規定する。ＡＳＧの寸法及び形状は、通常、ＡＳＧが永久的に、又は解放可能に搭載されるＸ線ディテクターＸＤの形状及び寸法に適合する。したがって、ディテクターＸＤがフラットパネル型である実施形態では、ＡＳＧは、Ｘ線ディテクターＸＤの放射線受光面の形状及び寸法に整合するように、長方形に等しい。

ガードストリップの厚さがＡＣＤに依存し、したがって、ガードストリップによりカバーされるクリティカルゾーンＣＺの幅に依存することがさらに理解される。特に、ガードストリップＬ_ｉのうちの一部又はすべてが、クリティカルゾーンがもつ幅と実質的に同じ厚さである。代替的に、ガードストリップＬ_ｉのうちの一部又はすべては、クリティカルゾーンの幅よりわずかに厚い。

各ブロックにおける散乱ストリップｌ_ｉの数「１−Ｎ−１」の上述の連続的なパターンは、電極の寸法ｄに依存する。言い換えると、ガードストリップの厚さがクリティカルゾーンＣＺ／ＡＣＤの幅に対応するのに対し、並びの中に配置された散乱ストリップの数は、アノードＥＬの寸法に対応する。言い換えると、近接したストリップｌ_ｉのブロックは、ピクセルがもつ幅と実質的に同じ長さであるか、又は、ピクセルがもつ幅よりわずかに長いものである。ガードストリップＬ_ｊの配置について、ＡＣＤが知られた後、ガードストリップの中心線は、好ましくは、電極間距離Ｄを通る中心線に一致しなければならず、ガードストリップはＡＣＤ／２だけ中心線の両側に延びている。

ピクセルアノードＥＬの寸法が異なる場合、散乱ストリップｌ_ｉの数も異なり、クリティカルゾーンの幅が層ＤＬにわたって異なる場合、ガードストリップの厚さＬ_ｊも異なる。しかし、好ましくは、ガードストリップＬ_ｊが同じ厚さをもち、同数の散乱ストリップｌ_ｉが各並びにおいて使用される。ガードストリップは、散乱ストリップの４倍又は５倍の厚さである。

ＡＳＧは、図２に示されるように一次元（「１Ｄ」）グリッドを形成することが主に想定される。言い換えると、すべてのストリップＬＡＭが実質的に平行であり、どのストリップも交差した方向に並んでいない。しかし、代替的には、スペーサ材料ＳＰにより充填されたストリップ間空間がチェッカー盤パターンを形成する二次元（「２Ｄ」）グリッドも本明細書において想定される。言い換えると、このタイプのＡＳＧは図２に示されるような１Ｄグリッドを各々が形成する２つのストリップ集合からなり、２つの集合が９０°をなして互いに交差する。一実施形態において、例えば２Ｄグリッドは、図２に従った２つの１Ｄグリッドから構築され得る。２つの１Ｄグリッドが９０°をなして互いに重なって配置されて、層構造物、すなわち所望の２Ｄ ＡＳＧを形成する。

ＡＳＧは、１Ｄストリップパターンで配置される。代替的に、ＡＳＧは、代わりに、ストリップが互いに直交する２つの方向の集合に沿って配置された２Ｄストリップパターンを含む。１Ｄの変形例では、電荷共有は、１方向のみに（すなわちストリップに交わる方向に）おいて低減され得る。２Ｄ ＡＳＧでは互いに直交する２つの方向において、電荷共有が低減され得る。

一実施形態において、ピクセル寸法は、約ｄ＝ｓ＝５００μｍである。クリティカルゾーンの例示的な幅Ｄは約４０μｍである。それに対応して、ガードストリップの厚さは同じように約４０μｍである。

加えて、ピクセルごとの散乱ストリップの数は約Ｎ＝６であり、散乱ストリップの各々が約ｔ＝１０μｍの厚さをもつ。

スペーサの厚さは、要求されるＤＱＥ（検出量子効率）が与えられたとき、（ｓ、ｃ、Ｎ、ｔ）に依存する。したがって、断面高は、スペーサの厚さ及びアスペクト比に依存する。

例えば、例示的な幾何学的ＤＱＥを８０％［＝（ｓ−ｃ−Ｎ×ｔ）／ｓ］とすると、これは、次に、概ねｘ＝５７μｍ＝（ｓ−ｃ−Ｎ×ｔ）／（Ｎ＋１）のスペーサの厚さを必要とする。

ｒ＝２５のアスペクト比が所望される場合、高さは約１．４ｍｍ＝ｘ×ｒとなる。

本明細書において想定される典型的なピクセル寸法は、５０μｍから１ｍｍの間である。ストリップ（ｌ_ｉ）の典型的なホイル厚が５μｍから５０μｍの間であるのに対し、ガードストリップ（Ｌ_ｉ）のホイル厚は約２０μｍから２００μｍである。いくつかの例示的な実施形態においてこれらの、又は同様の仕様が想定されるが、これは上述の仕様と異なる他の仕様を排除しない。

本明細書において想定される１Ｄ型の上述のＡＳＧの製造の１つの方法は金属ホイルからストリップを形成することである。ホイルは、所望の厚さに容易に冷間圧延され、及び、スリッティング及びトリミングにより適切に寸法決めされる。スループットを上げるためにパック圧延が実行される。代替的に、単一の厚さのみのシートが利用可能な場合、利用可能なホイルシートの複数の層を接着すること、又は別様に取り付けることにより、より厚い金属ホイルが形成される。例えば、ガードストリップのためのホイルは、散乱ストリップのためのより薄いホイルの複数の層から形成される。ストリップを形成するためにホイルを使用することが、低コストになることが見出された。

ガードストリップのためのより大きい厚さのホイルのシート、及び、他の散乱ストリップのためのホイルのより薄いシートは、スタックとして互いに重なるように配置され、ホイルの任意の２つのシートが、間に介在したスペーサ材料ＳＰの層を含む。より厚い、及びより薄いホイルシートが、所望の連続的なパターン１−Ｎ−１を達成するために適切な修正のもとに配置され、Ｎ（≧１）の薄いホイルがそれぞれのサブスタックに配置され、ガードストリップのための厚いホイルが任意の２つのこのようなサブスタック間に配置される。この手法により、層状サンドウィッチ構造物は、連続的なパターンに従った修正として、薄い金属ホイル、より厚い金属ホイル、及びスペーサ材料層から形成される。スペーサ材料層は、金属ホイルＬ_ｊ、ｌ_ｉの２つの近接した層間において接着又は別様に取り付けられる。全数のシート（これは、ＡＳＧの所望の寸法、及びディテクターＸＤの視野に依存する）がスタックされた後、接着剤が使用される場合、次に、金属ホイル及びスペーサ材料の層状スタックの全体が、硬化するように放置される。スタックが安定化させられた後、スタックを通してスライスが切り取られる。断面は、スタックにおけるホイルシートの面に直交している。次に、各スライスが、本明細書において想定されるＡＳＧに対応し、このようなスタックの各々が複数のＡＳＧをもたらす。安定化フレームがそのように形成されたＡＳＧ構造物の縁部の周囲に並べられてよい。

散乱ストリップ及びガードストリップのために使用されるホイルのための金属材料は、それぞれ、同じでなくてよいことが理解される。例えば、より安価な、又はより低密度の、放射線不透過性の低い材料が、散乱ストリップｌ_ｉのために使用されることとは反対に、より高価な、又はより高密度の、又は放射線不透過性の材料が、ガードストリップＬ_ｉのために使用される。代替的に、同じホイルが、散乱ストリップｌ_ｉ及びガードストリップＬ_ｊに対して異なる厚さにおいて使用される。

ＡＳＧの２Ｄの変形例が必要とされる場合、２つのこのような１Ｄ ＡＳＧは、互いに対して９０°回転させられた状態で一方を他方の上にするように配置され、及び取り付けられる。この実施形態において、２Ｄ ＡＳＧの変形例は、１Ｄ ＡＳＧの２倍の断面高をもつ。

上述のディテクターＸＤは直接変換型であるが、追加的な層、すなわちシンチレーターを使用した間接型変換器も本明細書において代替例において想定される。本明細書において想定される間接変換型ディテクターの種類に対して、シンチレーター層は、複数の同等に小さいアクティブ光導波路又は「パイプ」を備える。例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）が柱状「針様」構造物として成長させられる。ＣｓＩの各柱がシンチレーターから受光された可視光の光子を光ディテクター（例えばフォトダイオード）に向ける光パイプとして機能する。柱がＣｓＩと光ディテクターとの間において保護層（例えばガラス基材）に支持されている場合、光の光子はシンチレーター層から出射するときに特定の広がりをもつので、光が近接したピクセル間において共有され得る。広がりは、特定の頂角をもつ錐体により幾何学的に説明される。この光子ベースの効果は、上述の直接変換材料を使用したディテクターにおける電荷共有の効果と同等である。

ここで図４のフロー図を参照すると、図４には上述の散乱防止グリッドＡＳＧの製造をサポートする方法が示されている。

ステップＳ４１０において、平均電荷雲直径が所与の変換層ＤＬの種類に対して特定される。これは、ディテクターにわたりペンシルＸ線放射線ビームをスキャンすることにより実験的に行われ得る。アパチャーマスク又はコリメータは、ペンシルビームを実現するために使用される。所与のピクセルにおけるビームの各位置に対して、近接したピクセルの応答が特定される。ビームからの距離に伴って、単位時間当たりの測定されたカウント数は、所与の閾値未満に（例えばゼロまで）低下する。これが生じた場合、距離がＡＣＤに対して良い近似を提供する。本手順はディテクター層にわたる異なるサンプル位置において繰り返される。そのように入手されたＡＣＤ値は、次に、ＡＣＤを取得するように平均化される。

そのように特定されたＡＣＤに基づいて、ステップＳ４２０において、ガードストリップ（Ｌ_ｉ）の厚さが指定され、この厚さは、適切な厚さのホイルを用意するために使用され得、例えば上述のスタック層形成技術によりＡＳＧを構築することに進む。

ディテクターが間接変換型である場合、同様の測定が行われ得る。この場合の「変換層」は、Ｘ線を電荷に変換する上述の変換層ＤＬではなく、Ｘ線を光に変換するシンチレーター層である。この場合、ステップＳ４２０において測定された量は、シンチレーターにおいて生成された光の光子の平均の広がりである。

上述のホイル層形成方法の代わりに、代替的な実施形態において、代替例、例えばスパッタリング又は他の層堆積技術も想定される。

本発明の実施形態が異なる主題に関連して説明されることに留意されなければならない。特に、いくつかの実施形態が方法形態の請求項に関連して説明されるのに対して、他の実施形態はデバイス形態の請求項に関連して説明される。しかし、当業者は、上述の内容と以下の説明とを参照して、別段の記載がない限り、１つの形態の主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関連した特徴間の任意の組合せも本出願において開示されているとみなされることを理解する。しかし、すべての特徴が組み合わされて、特徴の単なる足し合わせを上回る相乗効果を提供し得る。

図面及び上述の説明に本発明が例示され、詳細に説明されているが、このような例示及び説明は例示又は一例とみなされ、限定とはみなされない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変形例が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の考察により、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解及び実現され得る。

特許請求の範囲において、「備える」という用語は、他の要素もステップも排除せず、単数形は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲において列挙されたいくつかの項目の機能を果たしてよい。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということが、利点を得るためにこれらの手段の組合せが使用不可能なことを示すわけではない。特許請求の範囲における参照符号は、いずれも特許請求の範囲を限定するように解釈されてはならない。

Claims (15)

1. 複数のストリップから形成された表面をもつＸ線撮像のための散乱防止グリッドであって、前記複数のストリップが少なくとも２つのガードストリップを含み、前記少なくとも２つのガードストリップは、前記表面と平行な方向において前記複数のストリップのうちの１つ又は複数の他のストリップより厚く、前記１つ又は複数の他のストリップが、前記２つのガードストリップ間に位置する、散乱防止グリッド。
2. 前記少なくとも２つのガードストリップ又は少なくとも１つの前記他のストリップが、ホイルから形成される、請求項１に記載の散乱防止グリッド。
3. 前記ホイルが金属である、請求項２に記載の散乱防止グリッド。
4. 前記ホイルは、モリブデン、鉛又はタングステンのうちの任意の１つ又は組合せを含む、請求項３に記載の散乱防止グリッド。
5. 約１０対４０のアスペクト比をもつ、請求項１から４のいずれか一項に記載の散乱防止グリッド。
6. 前記少なくとも２つのガードストリップのうちの少なくとも１つの厚さが、約２０μｍから２００μｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載の散乱防止グリッド。
7. 前記１つ又は複数の他のストリップのうちの少なくとも１つの厚さが約５μｍから５０μｍである、請求項１から６のいずれか一項に記載の散乱防止グリッド。
8. 少なくとも１つのディテクターピクセルを含む、直接変換型又は間接変換型のＸ線ディテクターと、請求項１から７のいずれか一項に記載の散乱防止グリッドとを備える撮像モジュールであって、前記少なくとも２つのガードストリップ間の距離が、前記Ｘ線ディテクターにおいて形成可能な、平均電荷雲直径、又は、光の光子の平均の広がりの寸法に対応する、撮像モジュール。
9. ２つの前記ディテクターピクセルの両方による同じＸ線放射線事象の検出に対する可能性を低減するために、前記少なくとも２つのガードストリップのうちの少なくとも１つが、前記２つのディテクターピクセル間に位置する、請求項８に記載の撮像モジュール。
10. 前記少なくとも１つのディテクターピクセルの寸法は、５０μｍから１ｍｍの間である、請求項８又は９に記載の撮像モジュール。
11. 請求項１から７のいずれか一項に記載の散乱防止グリッド又は請求項８から１０のいずれか一項に記載の撮像モジュールを備える、撮像装置。
12. 事象カウンターを備える、請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記事象カウンターは、スペクトル撮像をサポートする、請求項１２に記載の撮像装置。
14. コンピュータ断層撮影スキャナである、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の撮像装置。
15. Ｘ線ディテクターの散乱防止グリッドの製造の方法であって、前記散乱防止グリッドが、２つの異なる厚さのストリップを含み、前記方法は、
    前記Ｘ線ディテクターに対する、平均電荷雲直径、又は、平均的な光子の広がりを特定するステップであって、前記Ｘ線ディテクターは、それぞれ直接変換型又は間接変換型のうちの１つである、特定するステップと、
    前記平均電荷雲直径に基づいて、前記ストリップのうちのより厚いストリップの厚さを指定するステップと、
    を有する、方法。
    
    

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