JP4570132B2

JP4570132B2 - Ｘ線画像のサブピクセル分解能のための中心点装置及び方法

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Publication number: JP4570132B2
Application number: JP2004180419A
Authority: JP
Inventors: マナト・マオリンベイ; ポール・アール・グランフォース
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: US20040258206A1; JP2005010163A; DE102004028392A1; US6847042B2

Description

本発明はＸ線撮像装置に関し、さらに具体的には、かかる装置において電気的な画像信号を発生するＸ線検出器に関する。

従来のＸ線撮像装置は、患者のような撮像対象を透過するＸ線ビームを投射する線源を含んでいる。患者を透過したビームの部分がＸ線検出器に入射し、検出器は患者によって減弱されたＸ線をフォトンへ変換し、次いでフォトンは電気的な画像信号へ変換される。Ｘ線検出器の一形式として、光検出器の二次元アレイと、アレイの前方に設けられているシンチレータとの組み合わせを有するものがある。各々の光検出器は、衝突するＸ線フォトンのエネルギをＸ線照射時間にわたって積算し、Ｘ線エネルギ積分又はＸ線強度に比例する信号を発生する。各々の光検出器からの電気信号は、一般にピクセルと呼ばれる画素を形成しており、画素を処理して結合することにより画像を形成してビデオ・モニタに表示する。得られるＸ線画像の分解能は従来は、シンチレータ内部での光の進路変化すなわち拡散によって悪影響を受けていた。Ｘ線検出効率を高めるためにはシンチレータの厚みを増すことが望ましいが、厚みを増すと光拡散も増大する。

米国特許第６，０１１，２６５号は、Ｘ線又はγ線に用いることのできる検出器を開示している（特許文献１）。放射線が入射窓を通って検出器に入射し、気体と相互作用して一次電子を発生する。一次電子はカスケード（縦続）接続された一列の気体電子増倍管（gas electron multiplier、ＧＥＭ）を通過して、最終的に線型の一組の電荷収集電極に衝突する。電荷収集電極は、各々の電極からの信号によってピクセルを形成する読み出し電子回路に接続されている。
米国特許第６，０１１，２６５号

得られるＸ線データの分解能は、電荷収集電極のピッチすなわち間隔によって制限される。このため、電極アレイ及び電極アレイに接続される読み出し電子回路を物理的に構築する能力が、Ｘ線検出器の分解能を制限する。マイクロエレクトロニクスの進歩によって、より細かい電極及びより稠密な電子読み出し回路を形成して画像分解能を高めることが可能になるが、このような分解能向上は著しい経費増大を伴う。従って、電荷収集電極及び電子回路の密度の増大のための代償を払うことなく、Ｘ線画像分解能を向上させることが望ましい。

本発明は、フォトン事象として知られる検出装置へのＸ線フォトンの各々の衝突を検知することによりＸ線画像を形成することに関する。フォトン事象の位置を決定し、装置の各々の画定された位置でのフォトン事象の数を計数して、Ｘ線画像の構築に利用する。

Ｘ線を検出する装置が、Ｘ線フォトンによって衝突されると複数の光電子を放出するシンチレータを含んでいる。この衝突はＸ線フォトン事象と呼ばれる。複数の段を有する気体電子増倍管が、光電子を受光するようにシンチレータに隣接して設けられている。電荷収集電極の二次元アレイが、シンチレータからの複数の光電子の受光に応答して気体電子増倍管によって放出される光電子を受光するように配置されている。各々の電荷収集電極が、それぞれの電荷収集電極に衝突した光電子の量を示す電気信号を発生する。

電荷収集電極のアレイからの電気信号は信号プロセッサに供給される。信号プロセッサは電気信号を解析して、上述の二次元アレイ内で電荷収集電極の二次元マトリクスを画定する。好ましくは、最大の光電子衝突数を示す電気信号を発生した電荷収集電極を中心とする方形マトリクスが画定される。マトリクス内の電荷収集電極からの電気信号の解析によって、Ｘ線フォトン事象の位置が決定される。従って、シンチレータでの光拡散に起因する画像分解能への悪影響は、本手法に従ってＸ線フォトン事象の位置をさらに高精度に決定することにより軽減される。これにより、画像分解能を著しく低下させることなくＸ線検出効率を向上させるために、より厚みのあるシンチレータを採用することができる。

本装置の好適実施形態では、信号プロセッサは、電荷収集電極のマトリクスの二つの直交する次元において電気信号の強度加重平均を導き出すことにより、Ｘ線フォトン事象の位置を決定する。例えば、Ｘ線フォトン事象位置の直交座標ｘ，ｙを次式に従って導き出すことができる。

式中、ｘはマトリクスの第一の軸に沿ったピクセル位置の座標であり、ｙは第一の軸に直交する第二の軸に沿ったピクセル位置の座標であり、ｉは電荷収集電極の一つを示す整数であり、ｎｉはマトリクスでのｉ番目の電荷収集電極によって収集された光電子の数であり、ｘｉはマトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標であり、ｍはマトリクスでの電荷収集電極の数であり、Ｎｍはマトリクスによって収集された光電子の総数であり、ｙｉはマトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標である。

本発明の他の観点では、信号プロセッサは、マトリクス内の電荷収集電極からの電気信号に応答してＸ線フォトン事象の強度値を決定する。

先ず図１について説明する。医療撮像に用いられるようなＸ線イメージング・システム１０がＸ線源１２を有しており、Ｘ線源１２は、撮像対象の患者に対して反対側にある検出器アレイ１６に向けてＸ線コーン・ビーム１４を投射する。検出器アレイ１６は、複数の検出器素子の二次元アレイによって形成されており、検出器素子は一体として患者１５を透過する投射Ｘ線を検知する。Ｘ線フォトンの検出器アレイ１６への衝突はフォトン事象として知られ、後述するように幾つかの検出器素子１８から電気信号を発生する。検出器アレイ１６は、検出器素子信号をディジタル化する回路を有している。

Ｘ線源１２の動作は、Ｘ線源１２に電力信号及びタイミング信号を供給するＸ線制御器２２を含む制御及び画像処理システム２０によって制御される。データ取得システム（ＤＡＳ）２４が、検出器素子１８によって生成されたデータをサンプリングする。Ｘ線制御器２２及びデータ取得システム２４の動作はコンピュータ・システム２５によって制御され、コンピュータ・システムは命令及び照射パラメータを操作者からコンソール２６を介して受け取り、コンソールは、操作者が表示モニタによってＸ線画像や制御及び画像処理システム２０の動作データを観察することを可能にするキーボード及び表示モニタを有している。コンピュータ・システム２５は、検出器アレイ１６からのデータを処理して、各々のフォトン事象の位置を決定すると共に、アレイの各々の画定された位置でのフォトン事象を計数する。この情報は、後にＸ線画像を構築するのに用いるために大容量記憶装置２８にＸ線画像データとして記憶される。

図２について説明する。検出器アレイ１６及び付設されている信号処理回路は、検出器に衝突するＸ線フォトンの数を計数すると共に各々の衝突の位置を決定し、この情報を用いてＸ線画像を形成する。検出器アレイ１６は、ヨウ化ナトリウム又はヨウ化セシウムのようなシンチレーション物質３２の層を有するシンチレータ３０を含んでいる。シンチレータ３０のＸ線源に対向する側の表面は、シンチレータ物質３２の内部で発生された光が反対側の表面に向かって進むように光を反射する薄膜３４で被覆されている。反対側の表面は薄膜導体３６で被覆されており、薄膜導体はさらにフォトカソード薄膜３８で被覆されている。薄膜導体３６は、相対的に負の高電圧（例えば−２８００ボルト）を当該薄膜導体に印加する分圧器４２に接続されている。薄膜導体３６は比較的薄く、シンチレーション物質３２で発生される波長の光について透過性が高い。シンチレータ３０の内部での望ましい光拡散は、従来の検出器で用いられていたものと同様に、シンチレータの厚みを変化させるか、又は柱状構造若しくはピクセル構造を利用することにより制御される。シンチレーション物質３２に入射する単一のＸ線フォトンによるフォトカソード薄膜３８での光の強さは一定の空間分布を有し、この空間分布を測定することができる。以下の記載ではガウス点拡散関数を想定する。フォトカソード薄膜３８は、シンチレータ物質３２から光が入射すると光電子４０を放出する。

シンチレータ３０によって放出された光電子４０は、三つの段４５、４６及び４７を有する気体電子増倍管（ＧＥＭ）４４に入る。気体電子増倍管４４の詳細及び作用は、前掲の米国特許（特許文献１）に記載されているように周知である。各々のＧＥＭ段４５−４７は、主表面に金属を被着させた電気絶縁体層を有しており、また当該増倍段を貫通して延在する複数の貫通孔５４によって形成される電場凝集区域の配列を有している。明確に述べると、１段目のＧＥＭ段４５は金属層５０と金属層５２との間に挟まれた電気絶縁物質４８を有する。金属被着層５０及び５２の各々は分圧器４２の異なる点に接続されており、電位差がこの増倍段に跨がって存在しており、これにより図の左側部分の電界線に示すような電場凝集区域を形成する。同様の電場が増倍管の各段の各々の孔に生ずる。各々のＧＥＭ段４５−４７の金属被着層は、シンチレータ３０から遠ざかるにつれて漸減する負電圧を印加されている。１段目のＧＥＭ段４５は、後段の孔よりも小さい孔５４を有し、また気体シンチレーションによるフォトン及びイオンのフォトカソード３８への帰還を最小にするように選択された単位値又は低値のゲインを有する。換言すると、１段目のＧＥＭ段４５は、電子抽出及び帰還遮断の作用を果たす。

２段目及び３段目のＧＥＭ段４６及び４７は１段目のＧＥＭ段４５と同様の物理的構造を有する。具体的には、２段目のＧＥＭ段４６の絶縁体層５６は金属層６０及び６２を被着されており、３段目のＧＥＭ段４７は金属層６４及び６６を被着されている。これらの金属被着層６０−６６の各々は、各導電層に漸減する負バイアスが生ずるように分圧器４２の連続タップに接続されている。ＧＥＭ４４に望まれる信号ゲインは２段目及び３段目４６及び４７において提供され、１０−１００のゲインを各々提供している。ＧＥＭゲインが高いと安定性及び計数速度性能に悪影響を及ぼすため、２段目及び３段目のゲインは相対的に中程度に保たれるのが好ましい。周知のように、ゲインは、所要のＸ線計数速度（高速化するためにはゲインを低くする必要がある）、読み出し電子雑音レベル、及びシンチレータ３０からの光電子発生量（光電子発生量を小さくする場合にはゲインを高くする必要がある）に基づいて決定される。さらに高いゲインが必要な場合には追加のＧＥＭ段を挿入することができる。

３段目のＧＥＭ段４７から流出する光電子は読み出し段７０に向かって進む。読み出し段７０は集束グリッド７４によって二つの次元で隔設されている電荷収集電極７２の二次元アレイを含んでいる。集束グリッド７４は分圧器４２の最終タップに接続され、これによりバイアスされて、３段目のＧＥＭ段４７からの光電子を吸引する。各々の電荷収集電極７２は、気体電子増倍管４４からの流入光電子を受光し、また前置増幅器７６を介して図１のディジタル取得システム２４に接続されている。個々の前置増幅器からのパルスが所定のレベルを超えると、パルス信号はアナログからディジタルへの（アナログ−ディジタル）変換器（ＡＤＣ）７７によって適当な分解能（例えば３ビット）でデジタル化される。次いで、ＤＡＳ２４が、最大信号値を有する３×３（又は５×５）の電荷収集電極７２のマトリクスを画定する。

読み出しサーキットリ及びディジタル取得システム２４は、シンチレータ３０に衝突する１個のＸ線フォトンに起因して電荷収集電極７２に入射する光電子を検知するように充分な速度で動作する。換言すると、所与の電荷収集電極７２からの信号が読み出されるときに、信号レベルは一つのＸ線フォトン事象に対応している。さらに、図２はまた、各々の電荷収集電極７２にはＧＥＭ４４を通る幾つかのチャネルが存在することを示している。シンチレータ３０の一つの点で起こる一つのＸ線フォトン事象は、フォトカソード３８から上述のチャネルの幾つかに入る複数の光電子を生ずることが理解されよう。実際には、図３に示すように、シンチレータ３０に衝突したＸ線フォトン８０が光フォトンを発生し、これらの光フォトンがフォトカソード３８の区域に衝突することにより一次光電子雲８２を発生する。フォトカソード３８でのシンチレータ光の点拡散関数は、電子雲８２での光電子分布と同様に、Ｘ線フォトン８０の経路の周囲で二次元でガウス分布を示す。電子雲８２の光電子は、ＧＥＭ４４に入って、電荷収集電極７２に向かって進む間に増倍される。単一のＸ線フォトン事象がＧＥＭ４２を通る光電子流を発生し、この光電子流が読み出し段７０の二次元領域において複数の電荷収集電極７２に衝突する。

Ｘ線検出器１６からのデータの処理は、電荷収集電極７２の方形マトリクスからの信号サンプルを利用して検出器に衝突した各々のＸ線フォトンの強度及び位置を決定する。強度及び位置の決定は、各々のＸ線フォトン事象毎にコンピュータ・システム２５によって画定される電荷収集電極７２の方形マトリクスからの信号サンプルに基づくものとなる。このデータ処理について３×３マトリクスの例で記載するが、５×５又はこれよりも大きい方形マトリクスを用いる場合もあることを理解されたい。

図４は、電荷収集電極７２の３×３マトリクス８６に衝突する光電子の二次元分布を示しており、これらの衝突は、マトリクスの中央電極の中心点の直上で一つのＸ線フォトン事象が起こった結果として生じている。単一のＸ線フォトンの衝突の結果として６２４個の光電子がフォトカソード３８によって放出されたと仮定して、マトリクス８６の９個の電荷収集電極７２に衝突する光電子の分布を各々のマトリクスの正方形内の数値ｎｉによって示しており、ここでｎは一次光電子の数であり、ｉは特定の電荷収集電極を示し、またＧはＧＥＭ４４の合計ゲインである。このように、各々の電荷収集電極７２に衝突する光電子の数はマトリクス８６の中心に関して実質的にガウス分布を有しており、マトリクスの中心はこの例では、該マトリクス中心の直上のシンチレータ３０で起こったＸ線フォトン事象の位置に対応している。正確なガウス分布は理想的な場合であって、各々の電荷収集電極に衝突する光電子の実際の数は、雑音及び他の要因によって理想とは異なる。それでも尚、実質的にはガウス分布が生ずる。光電子の衝突によって、影響を受けた電荷収集電極７２に電荷が蓄積する。

ＤＡＳ２４は複数の前置増幅器７６及びＡＤＣ７７から信号を連続的に受け取り、各々の電荷収集電極７２での電荷の大きさを示すディジタル信号サンプルを記憶する。コンピュータ・システム２５は、ＤＡＳ２４からの信号サンプルを受け取ると、最大信号サンプルを発生した電荷収集電極７２を処理マトリクス８６の中央電極であるものとして選択する。３×３マトリクス８６の残りは、選択された中央電極を包囲する８個の電荷収集電極７２によって形成される。画定されたマトリクス８６の各々の電荷収集電極の座標（ｘｉ，ｙｉ）は、図４に示すように、中央電極の中心点に位置する原点を基準にして示される。さらに、ＧＥＭのゲインを知ることにより、各々の電荷収集電極７２の一次光電子数を、該電極によって発生された合計信号から導き出すことができる。

図４に示す例は、指定されたマトリクスの中央電荷収集電極の中心点の直上でＸ線フォトン事象が起こったと仮定している。しかしながら、Ｘ線フォトン事象は電荷収集電極７２の中心点からずれている可能性が高い。図５に示すように、Ｘ線フォトン事象は電荷収集電極７２の中心（０，０）からずれた何らかの位置９０で起こる可能性が高い。結果として、電荷収集電極に衝突する光電子のガウス分布のピークが、この位置９０に一致するように移動する。

従来は、画像処理は、最大信号を発生した電荷収集電極７２の位置に位置するものとしてＸ線フォトン事象を識別していた。このため、Ｘ線検出器の分解能は電荷収集電極のピッチに等しかった。本イメージング・システム１０内のコンピュータ・システム２５は、画定された方形マトリクス８６の中央電極の区域の内部でＸ線フォトンの位置を決定することにより、さらに高い分解能で位置を決定することができる。この決定は、マトリクス内の電荷収集電極７２によって発生される信号サンプルに基づいて行なわれる。

マトリクス８６の中心点（０，０）に対するＸ線フォトン事象のｘ座標及びｙ座標は、コンピュータ・システム２５によって、直交する二つの軸に沿った電子分布の強度加重平均を次式（１）及び（２）に従って決定することにより導かれる。

式中、ｘはマトリクスの第一の軸に沿ったＸ線フォトン事象位置の座標であり、ｙは第一の軸に直交する第二の軸に沿ったＸ線フォトン事象位置の座標であり、ｉは電荷収集電極の一つを示す整数であり、ｎｉはマトリクスでのｉ番目の電荷収集電極によって収集された一次光電子の数であり、ｘｉはマトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標であり、ｍはマトリクスでの電荷収集電極の数であり、Ｎｍはマトリクスによって収集された一次光電子の総数であり、ｙｉはマトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標である。

Ｘ線フォトン事象の座標ｘ，ｙ、及びｍによって表わされるフォトン強度は、対象１５の画像を構築するための所与のＸ線照射において起こる他のＸ線フォトン事象による同様のデータと共に後の利用のためにコンピュータ・システム２５のメモリに記憶される。

マトリクス内の電荷収集電極からの電気信号のこの解析によって、生じた光がシンチレータ内で拡散して相当な大きさの電子雲を形成した場合でもＸ線フォトン事象の位置が決定される。従って、シンチレータでの光拡散に起因する画像分解能に対する悪影響は、本手法に従ってＸ線フォトン事象の位置を決定することにより軽減される。これにより、さらに厚みのあるシンチレータを用いて、画像分解能を大幅に低下させることなくＸ線検出効率を高めることができる。

雲８２の辺縁の一部の光電子が方形マトリクス８６の外部で読み出し段７０に衝突する場合があることが理解されよう。この影響は、Ｘ線フォトン事象が電荷収集電極７２の中心の直上で起こる場合には殆ど問題にならない。というのは、これら外部の光電子はマトリクス周囲の全方向に均等に分布するからである。しかしながら、Ｘ線フォトン事象は、図５の位置９０でのように電荷収集電極７２の中央からずれている可能性が高い。従って、雲８２の右上部分の一次光電子の一部が３×３電極マトリクス８６の範囲内に入らない。結果として、Ｘ線フォトン事象位置の導出が非対称のデータ・サンプルに基づくことになり、実際のＸ線事象位置９０から変位した点９２の座標を生成する可能性がある。また、システムに影響する雑音も変位Δの一因となる。ポアソン分布に従ってシンチレータ３０の異なる区画で生成される光電子の数のばらつきによって生ずる量子雑音と、空間量子化雑音との両方が、Ｘ線フォトン事象の実際の位置からの算出位置の変位の一因となる。

変位誤差は、この誤差を定量化する経験的データを収集することにより補正することができる。一手法では、微小なピンホールを通してＸ線を投射して、読み出し段７０の明確に画定された既知の位置に衝突させる。電荷収集電極７２からの信号を前述のように処理してＸ線フォトン事象の位置を算出する。算出された位置（Ｘ，Ｙ）＿ｃａｌを実際の位置（Ｘ，Ｙ）＿ｔｒｕｅと比較して、補正係数（Ｘ，Ｙ）＿ｃｏｅｆ＝（Ｘ，Ｙ）＿ｔｒｕｅ−（Ｘ，Ｙ）＿ｃａｌを決定する。各々の中央電荷収集電極についての補正係数をこの態様で導き出して、ルックアップ・テーブルに記憶させることができる。実撮像時には、各々の算出位置を補正して補正後位置（Ｘ，Ｙ）＿ｃｏｒｒ＝（Ｘ，Ｙ）＿ｃａｌ＋（Ｘ，Ｙ）＿ｃｏｅｆを生成する。

他の較正手法では、非常に大きいマトリクス・サイズ（例えば撮像時に用いられる３×３マトリクスの代わりに９×９マトリクス）を用いる。遥かに大きいこのマトリクスでは検知されない光電子は殆どなく、式（１）及び式（２）は実質的にＸ線フォトン事象の実際の位置（Ｘ，Ｙ）＿ｔｒｕｅを算出する。実撮像時に遥かに大きいこのマトリクスを用いることもできるが、大幅に長い信号処理時間を要し、例えば処理時間は３×３マトリクスよりも９×９マトリクスでは９倍長くなる。後者の較正手法では、フォトン事象位置は２回算出され、１回目は９×９マトリクス全体からのデータを用いて、また２回目は３×３マトリクスのみのデータで算出される。二つの算出位置の差は、マトリクスの中央電荷収集電極に関する変位誤差を画定し、従って補正係数を画定する。

以上、本発明の好適実施形態について主に記載した。本発明の範囲内で様々な代替構成への注意を促したが、当業者は本発明の実施形態の開示から明らかとなる追加の代替構成を実現し得るものと期待される。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲から決定され、上の開示に限定されないものとする。

本発明を組み込んだＸ線イメージング・システムのブロック模式図である。図１に示すＸ線検出器の断面模式図である。Ｘ線検出器の信号形成を示す図である。Ｘ線検出器内で画定される３×３電極マトリクスでの光電子の二次元分布を示す図である。電極マトリクスの中心を外れて生じたＸ線事象についてのサブピクセル変位検出誤差を示す図である。

符号の説明

１０Ｘ線イメージング・システム
１２Ｘ線源
１４Ｘ線コーン・ビーム
１５患者
１６検出器アレイ
１８検出器素子
２０制御及び画像処理システム
３０シンチレータ
３２シンチレーション物質
３４薄膜
３６薄膜導体
３８フォトカソード薄膜
４０光電子
４２分圧器
４４気体電子増倍管（ＧＥＭ）
４５、４６、４７ＧＥＭの各段
４８、５６、５８絶縁体層
５０、５２、６０、６２、６４、６６金属層
５４貫通孔
７０読み出し段
７２電荷収集電極
７４集束グリッド
７６前置増幅器
８０Ｘ線フォトン
８２一次光電子雲
８６３×３マトリクス
９０Ｘ線事象位置
９２変位した点

Claims

Ｘ線フォトンにより衝突されると複数の光子（４０）を放出するシンチレータ（３０）と、
前記複数の光子を受光するように前記シンチレータ（３０）に隣接して設けられており、複数の段を有している気体電子増倍管（４４）と、
前記シンチレータ（３０）からの前記複数の光子の受光に応答して前記気体電子増倍管（４４）により放出される光電子を受光するように配置されている電荷収集電極（７２）の二次元アレイであって、各々の電荷収集電極はそれぞれの電荷収集電極に衝突した光電子の量を示す電気信号を発生する、電荷収集電極（７２）の二次元アレイと、
前記衝突の位置を決定するために、前記二次元アレイ内の複数の前記電荷収集電極（７２）から成る二次元マトリクス（８６）からの前記電気信号を解析する信号プロセッサ（２０）と、
を備え、
前記気体電子増倍管（４４）が、前記複数の段を貫通して延在する複数の貫通孔（５４）によって形成され、前記複数の貫通孔（５４）の各々を通過する光電子の量を増加させる電場凝集区域の配列を有し、
前記複数の段の内の１段目の段（４５）は、後段の貫通孔（５４）よりも小さい貫通孔（５４）を有している、
Ｘ線を検出する装置（１６）。
前記信号プロセッサ（２０）は、前記マトリクス（８６）内の前記電荷収集電極（７２）からの前記電気信号に応答して前記Ｘ線フォトンの強度値を決定する、請求項１に記載の装置（１６）。
前記信号プロセッサ（２０）は、前記Ｘ線フォトンのエネルギ値を生成するために、前記マトリクス（８６）内の前記電荷収集電極（７２）からの前記電気信号を合計する、請求項１に記載の装置（１６）。
前記信号プロセッサ（２０）は、前記複数の電荷収集電極（７２）から成る二次元マトリクス（８６）からの前記電気信号の強度加重平均を導き出すことにより前記衝突の前記位置を決定する、請求項１に記載の装置（１６）。
前記信号プロセッサ（２０）は、次式に従って前記衝突の前記位置を決定し、
式中、ｘは前記マトリクス（８６）の第一の軸に沿ったピクセル位置の座標であり、ｙは前記第一の軸に直交する第二の軸に沿ったピクセル位置の座標であり、ｉは前記電荷収集電極（７２）の一つを示す整数であり、ｎｉは前記マトリクス（８６）でのｉ番目の電荷収集電極により収集された一次光電子の数であり、ｘｉは前記マトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標であり、ｍは前記マトリクスでの電荷収集電極（７２）の数であり、Ｎｍは前記マトリクスにより収集された前記一次光電子の総数であり、ｙｉは前記マトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標である、請求項１に記載の装置（１６）。
前記気体電子増倍管（４４）の各々の段は、
サンドイッチ構造を形成するように両面に第一及び第二の金属箔被着層（５０、５２）を有する絶縁体（４８）と、
前記サンドイッチ構造を横断する前記複数の貫通孔（５４）と、
を含んでいる、請求項５に記載の装置（１６）。
前記貫通孔（５４）の各々に電場凝集区域を形成するように、前記第一及び第二の金属被着層（５０、５２）にそれぞれ印加される第一及び第二のバイアス電圧電位の電源（４２）をさらに含んでいる、
請求項６に記載の装置（１６）。
Ｘ線フォトンの衝突により光子を放出するシンチレータ（３０）を設ける工程と、
複数の段（４５、４６、４７）と、前記複数の段を貫通して延在する複数の貫通孔（５４）によって形成され、前記複数の貫通孔（５４）の各々を通過する光電子の量を増加させる電場凝集区域の配列とを有する気体電子増倍管（４４）において前記シンチレータ（３０）からの前記複数の光子の受光に応答して前記気体電子増倍管（４４）により放出される光電子を増幅する工程と、
前記気体電子増倍管（４４）から放出された光電子を電荷収集電極（７２）の二次元アレイ（７０）において受光する工程であって、各々の電荷収集電極はそれぞれの電荷収集電極に衝突する光電子の量を示す電気信号を発生する、受光する工程と、
前記二次元アレイ（７０）内の複数の前記電荷収集電極（７２）から成る二次元マトリクス（８６）からの前記電気信号に応答して前記Ｘ線フォトンの位置を決定する工程と、
を備え、前記複数の段の内の１段目の段（４５）は、後段の貫通孔（５４）よりも小さい貫通孔（５４）を有している、Ｘ線を検出する方法。
前記衝突の位置を決定する工程は、前記複数の電荷収集電極（７２）から成る二次元マトリクス（８６）からの前記電気信号の強度加重平均を導き出すことを含んでいる、請求項８に記載の方法。
前記貫通孔（５４）の各々に電場凝集区域を形成するように、各段の両面に設けられた第一及び第二の金属被着層（５０、５２）に第一及び第二のバイアス電圧それぞれ印加する工程をさらに含んでおり、
前記衝突の位置を決定する工程は、次式に従い、
式中、ｘは前記マトリクス（８６）の第一の軸に沿ったピクセル位置の座標であり、ｙは前記第一の軸に直交する第二の軸に沿ったピクセル位置の座標であり、ｉは前記電荷収集電極（７２）の一つを示す整数であり、ｎｉは前記マトリクス（８６）でのｉ番目の電荷収集電極により収集された一次光電子の数であり、ｘｉは前記マトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標であり、ｍは前記マトリクスでの電荷収集電極（７２）の数であり、Ｎｍは前記マトリクスにより収集された前記一次光電子の総数であり、ｙｉは前記マトリクスでのｉ番目の電荷収集電極の座標である、請求項８に記載の方法。