JP5438895B2 - X-ray detector system and X-ray CT apparatus - Google Patents
X-ray detector system and X-ray CT apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5438895B2 JP5438895B2 JP2007321197A JP2007321197A JP5438895B2 JP 5438895 B2 JP5438895 B2 JP 5438895B2 JP 2007321197 A JP2007321197 A JP 2007321197A JP 2007321197 A JP2007321197 A JP 2007321197A JP 5438895 B2 JP5438895 B2 JP 5438895B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- chip
- detection
- ray detector
- detector system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 15
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
本発明は、X線検出器とこのX線検出器から得られるアナログ信号を増幅してデジタル信号に変換するデータ収集装置とをチップ化して一体的に形成したX線検出器システムおよびこのX線検出器システムを備えたX線CT装置に関する。 The present invention relates to an X-ray detector system in which an X-ray detector and a data acquisition device for amplifying an analog signal obtained from the X-ray detector and converting it into a digital signal are integrated into a chip and the X-ray detector system. The present invention relates to an X-ray CT apparatus provided with a detector system.
X線CT装置は、被検体を間にして対向するように配置したX線管とX線検出器とを備え、これらを被検体の周りに回転させながらX線管からX線を照射し、被検体を透過したX線をX線検出器で検出して電気信号に変換する。X線検出器は、被検体の体軸方向に直交する方向(チャンネル方向)に例えば約1000チャンネル並べられている。X線検出器で変換された電気信号は、被検体を透過したX線の強度を反映しており、被検体の周りを1周または半周して収集して得たデータを再構成処理することにより、回転平面内の断層画像を形成して表示する。 The X-ray CT apparatus includes an X-ray tube and an X-ray detector arranged so as to face each other with a subject interposed therebetween, and irradiates X-rays from the X-ray tube while rotating these around the subject, X-rays transmitted through the subject are detected by an X-ray detector and converted into an electrical signal. For example, about 1000 channels of X-ray detectors are arranged in a direction (channel direction) orthogonal to the body axis direction of the subject. The electrical signal converted by the X-ray detector reflects the intensity of the X-ray that has passed through the subject, and the data obtained by collecting around the subject once or half-round is reconstructed. Thus, a tomographic image in the rotation plane is formed and displayed.
このX線CT装置は、X線管とX線検出器との高速回転による撮影時間の短縮と、X線検出器をチャンネル方向(被検体の体軸方向に直交する方向)とスライス方向(被検体の体軸方向)に沿って、二次元状に細分化して配置することによる高精細化が進んでいる。二次元X線検出器としては、例えば1000チャンネル、4スライス程度のものが従来一般に使用されていたが、最近では、16スライス以上の同時撮影が可能なマルチスライスX線CT装置が実用化されるようになってきた。 This X-ray CT apparatus shortens the imaging time by high-speed rotation of the X-ray tube and the X-ray detector, and moves the X-ray detector in the channel direction (direction orthogonal to the body axis direction of the subject) and the slice direction (subject). High definition is progressing by subdividing and arranging in two dimensions along the body axis direction of the specimen. As a two-dimensional X-ray detector, for example, one having about 1000 channels and 4 slices has been generally used, but recently, a multi-slice X-ray CT apparatus capable of simultaneous imaging of 16 slices or more has been put into practical use. It has become like this.
このようなマルチスライス用のX線検出器では、X線を検出する例えばフォトダイオードアレイからの信号を取り出す配線の数が著しく増加し、この信号線をフォトダイオードアレイのチップ内に収容するのが難しくなるという問題があった。そこで、フォトダイオード素子を形成したシリコンウエハに、貫通電極を形成し、この貫通電極を介してシリコンウエハ上の配線とフォトダイオードアレイを載置した基板内部の配線とを電気的に接続することにより、フォトダイオードアレイからの信号を取り出すための配線数を減少させ、16スライス以上の同時撮影を可能とするマルチスライス用のX線検出器が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、近時X線CT装置において、高分解能化とともに同時多スライス撮影への要望がさらに強まり、従来は16ないし40スライス程度であったマルチスライス用のX線検出器を、さらに多列化して例えば256スライスの同時撮影を可能とする二次元X線検出器を搭載したX線CT装置の開発も計画されるようになった。しかしながら、同時撮影の可能なスライス数を増やそうとすればするほど、X線検出器は大型化してその製造が困難となり、歩留まりも悪くなるという問題があった。 By the way, in the recent X-ray CT apparatus, the demand for simultaneous multi-slice imaging has further increased along with the increase in resolution, and the multi-slice X-ray detector, which has conventionally been about 16 to 40 slices, has been further increased in number of rows. For example, development of an X-ray CT apparatus equipped with a two-dimensional X-ray detector capable of simultaneous imaging of 256 slices has been planned. However, as the number of slices that can be simultaneously photographed increases, the size of the X-ray detector increases, making it difficult to manufacture, and there is a problem in that the yield decreases.
また、1枚の基板で1000チャンネル分のX線検出器を製作することは困難なので、従来は、図8に示すように、nチャンネル、mスライス分のフォトダイオードまたは半導体検出素子101を形成した基板102を、所定のチャンネル分(例えば1000チャンネル)になる枚数用意しておき、X線CT装置に装着するX線検出器100としては、各基板102を必要な数だけ被検体の体軸に直交する方向に円弧状に配列するようにしている。
Further, since it is difficult to manufacture an X-ray detector for 1000 channels on a single substrate, conventionally, n-channel, m-slice photodiodes or semiconductor detection elements 101 are formed as shown in FIG. The number of
さらに、X線検出器100は、後段のデータ収集装置(DAS)200にフラットケーブル300を介して接続されることになる。このDAS200は積分増幅器チップ201やアナログ/デジタル変換器チップ202を配置した基板203で形成されており、例えばX線検出器100の基板102に対応する数の基板203で構成され、各対応する基板102と基板203がフラットケーブル300で図示しないコネクタなどを介して接続される。
Further, the
このX線検出器100やDAS200は、被検体の周りを高速に回転するものであり、回転時にフラットケーブ300が引っ張られてコネクタが外れたりする不具合が生ずるおそれがあった。さらにフラットケーブル300を通る信号はアナログ信号であるために、回転時の振動がノイズとして拾われて再構成する画像に悪影響を及ぼすおそれもあった。
The
さらに、X線検出器100を形成する半導体検出素子101を始めとして、DAS200を形成する積分増幅器チップ201やアナログ/デジタル変換器チップ202などは、それぞれ専門のメーカーによって作られるものである。そのため、これらをX線CT装置のX線検出器100やDAS200として使用する場合には、各専門メーカーから供給される半導体検出素子チップ101、積分増幅器チップ201、アナログ/デジタル変換器チップ202の載置された基板を、相互に接続して組み立てる工程が必要となり、そのための作業に時間を要していた。そこで、半導体検出素子チップ101、積分増幅器チップ201、アナログ/デジタル変換器チップ202などを一つの基板に載せることによって、製造工程を簡略化するとともに、出来上がったものも小型化したいとの要望があった。
In addition, the semiconductor detection element 101 that forms the
本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。 The present invention has been made to solve such problems.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、X線を直接的にまたは一旦光に変換した上で間接的に電気信号に変換する複数の検出素子を二次元状に配列したX線検出チップと、このX線検出チップの前記検出素子からの電気信号をそれぞれ増幅する増幅チップと、この増幅チップの出力をデジタル信号に変換するA/D変換チップと、前記増幅チップ及び前記A/D変換チップのうち少なくとも一方について、それぞれ前記複数の検出素子の数よりも少ない数の素子を含む複数のチップが、前記複数の検出素子の数と素子数が同数となるように備えられ、かつ、前記複数のチップは前記X線検出チップの前記X線を検出する検出面に対して平行となる面の総面積が前記検出面の面積よりも小さくなるようにそれぞれ形成され、前記X線検出チップ、前記増幅チップ及び前記A/D変換チップの順に三層構造となるように重ねて、その間を電気的に接続する接続手段と、この接続手段によって接続されたものを、前記A/D変換チップと電気的に接続して載置する基板と、を具備することを特徴とするX線検出器システムである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のX線検出器システムにおいて、前記各チップ間を順次電気的に接続する接続手段は、貫通電極あるいはワイヤーボンディングであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the X-ray detector system according to the first aspect, the connecting means for sequentially electrically connecting the chips is a through electrode or wire bonding. To do.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2のいずれか1項に記載のX線検出器システムにおいて、前記基板に載置された前記増幅チップおよびA/D変換チップの数は、前記X線検出チップに対してチップの数が多いことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the X-ray detector system according to the first or second aspect, the amplification chip and the A / D conversion chip placed on the substrate are The number of chips is larger than that of the X-ray detection chip.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のX線検出器システムにおいて、前記X線検出器システムを1つの単位として、これをチャンネル方向および/またはスライス方向に複数組合せて、大型のX線検出器システムとすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the X-ray detector system according to any one of the first to third aspects, wherein the X-ray detector system is a unit, and the channel direction and It is characterized in that a large X-ray detector system is obtained by combining a plurality of them in the slice direction.
また、請求項5に記載の発明は、被検体の周りにX線を照射するX線照射手段と、このX線照射手段によって照射され、前記被検体を透過したX線を直接的にまたは一旦光に変換した上で間接的に電気信号に変換する検出素子を二次元状に配列したX線検出チップと、このX線検出チップの前記検出素子からの電気信号をそれぞれ増幅する増幅チップと、この増幅チップの出力をデジタル信号に変換するA/D変換チップと、前記増幅チップ及び前記A/D変換チップのうち少なくとも一方について、それぞれ前記複数の検出素子の数よりも少ない数の素子を含む複数のチップが、前記複数の検出素子の数と素子数が同数となるように備えられ、かつ、前記複数のチップは前記X線検出チップの前記X線を検出する検出面に対して平行となる面の総面積が前記検出面の面積よりも小さくなるようにそれぞれ形成され、前記X線検出チップ、前記増幅チップ及び前記A/D変換チップの順に三層構造となるように重ねて、それらの間を電気的に接続する接続手段と、この接続手段によって接続されたものを載置する基板とから成るX線検出器システムと、このX線検出器システムをチャンネル方向および/またはスライス方向に複数組合せたものを介して収集されたデータに基づいて前記被検体の断層像を形成する画像再構成手段と、を具備することを特徴とするX線CT装置である。 According to the fifth aspect of the present invention, the X-ray irradiation means for irradiating the X-ray around the subject, and the X-ray irradiated by the X-ray irradiation means and transmitted through the subject directly or once. An X-ray detection chip in which detection elements that are converted into light and indirectly converted into electric signals are arranged two-dimensionally; an amplification chip that amplifies the electric signals from the detection elements of the X-ray detection chip; An A / D conversion chip for converting the output of the amplification chip into a digital signal, and at least one of the amplification chip and the A / D conversion chip each include a smaller number of elements than the plurality of detection elements. A plurality of chips are provided so that the number of the detection elements is the same as the number of the detection elements, and the plurality of chips are parallel to a detection surface for detecting the X-rays of the X-ray detection chip. Become The total area are respectively formed to be smaller than the area of the detection surface of the X-ray detection chip, overlaid so that three-layer structure in the order of the amplifier chip and the A / D conversion chip, between them An X-ray detector system comprising a connection means for electrically connecting the substrates and a substrate on which the substrate connected by the connection means is placed, and a plurality of combinations of the X-ray detector systems in the channel direction and / or the slice direction An X-ray CT apparatus comprising: an image reconstructing unit that forms a tomographic image of the subject based on data collected through the image.
上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。 As shown in the section of the means for solving the above problems, according to the invention of each claim described in the claims of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1に記載の発明によれば、データ収集装置(DAS)を構成する増幅器とA/D変換器をチップ化し、これにX線検出器のチップを重ね合わせることによって、従来別構成であったX線検出器とデータ収集装置(DAS)とを、1チップにしたX線検出器システムを提供することができる。これによって、X線検出器システムの高精細化を可能にするとともに製造上の歩留りも向上することができ、製造工程も簡略化することができる。 According to the first aspect of the present invention, the amplifier and the A / D converter constituting the data acquisition device (DAS) are formed into chips, and the X-ray detector chip is overlapped on the chips, so that the conventional configuration is different. An X-ray detector system in which the X-ray detector and the data acquisition device (DAS) are integrated into one chip can be provided. As a result, the X-ray detector system can be made high definition, the manufacturing yield can be improved, and the manufacturing process can be simplified.
請求項2に記載の発明によれば、X線検出器部分とデータ収集装置(DAS)部分とをケーブルで接続する必要がなくなり、ノイズの影響を極めて軽減することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is not necessary to connect the X-ray detector portion and the data acquisition device (DAS) portion with a cable, and the influence of noise can be greatly reduced.
請求項3に記載の発明によれば、X線検出部分を大きくしてX線検出感度を高めながら、データ収集装置(DAS)部分を小さくすることによって、X線検出器システム全体を小型化することができる。 According to the invention described in claim 3, the entire X-ray detector system is reduced in size by reducing the data acquisition device (DAS) portion while increasing the X-ray detection portion and increasing the X-ray detection sensitivity. be able to.
請求項4に記載の発明によれば、パッケージ化されたX線検出器システムを自由に組み合わせることによって、所望のチャンネル数、スライス数のX線検出器システムを容易に構成することができる。 According to the invention described in claim 4, an X-ray detector system having a desired number of channels and slices can be easily configured by freely combining packaged X-ray detector systems.
請求項5に記載の発明によれば、X線検出器システムを適宜組合せることによって、高精細度に所望のスライス数の断層画像を容易に得られるとともに、ノイズの影響を排除して高い画質の断層画像を得ることのできるX線CT装置が提供され、医療の質の向上に大きく寄与することができる。 According to the invention described in claim 5, by appropriately combining the X-ray detector system, a tomographic image having a desired number of slices can be easily obtained with high definition and high image quality can be obtained by eliminating the influence of noise. An X-ray CT apparatus capable of obtaining a tomographic image can be provided, which can greatly contribute to the improvement of medical quality.
以下、本発明に係るX線検出器システムおよびX線検出器システムを備えたX線CT装置の実施例について、図1ないし図7を参照して詳細に説明する。 Embodiments of an X-ray detector system and an X-ray CT apparatus including the X-ray detector system according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明に係るX線CT装置の一実施例の概略構成を示した外観図であり、図2は、同じく概略的なブロック図である。 FIG. 1 is an external view showing a schematic configuration of an embodiment of an X-ray CT apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of the same.
X線CT装置は、架台1と、架台1の前面に配置される寝台2と、架台1および寝台2を操作する操作卓3から構成される。架台1の略中心部には、撮影部となる開口部4が設けられている。また、寝台2の上面には、被検体が載置される天板5が設けられている。操作卓3の操作によって、寝台2の高さは適宜調節され、天板5も架台1側へスライドさせられる。よって、撮影時には、天板5に載置された状態で被検体が、架台1の開口部4へ送り込まれる。
The X-ray CT apparatus includes a
操作卓3上には、キーボードを始めマウスやトラックボール、ジョイスティックなどのポインティングデバイスを備えた入力器6やモニタ7が配置され、操作卓3内には後述する制御部20が収納されている。
On the console 3, an input device 6 and a monitor 7 including a keyboard, a pointing device such as a mouse, a trackball, and a joystick are disposed. The controller 3 stores a
架台1内には、図2に示すように、天板5に載置されて開口部4に位置する被検体Pを間にして、X線管11とX線検出器システム12とが対向するように配置されている。このX線管11とX線検出器システム12とは、回転部13に支持されていて、被検体Pの周りを連続回転することができるようになっている。この回転部13は、回転駆動部14によって制御部20から供給される駆動制御信号に基づき駆動される。
As shown in FIG. 2, the X-ray tube 11 and the
また、架台1内には、高電圧発生装置16が設置されている。この高電圧発生装置16は、図示しないスリップリングを介してX線管11に接続されていて、制御部20から供給されるX線制御信号に基づき、X線管11に供給する管電流、管電圧を決定し、これを所定のタイミングで供給しX線を発生させる。
A
X線管11からはコーン状のX線が曝射されるが、これを図示しないスリットを用いて、所要の大きさのX線ビームに整形して被検体Pへ照射する。X線検出器システム12は、詳細は後述するが、主検出器12aとデータ収集装置(data acquisition system;以下、DASと称する。)12bを夫々チップ化してセラミックなどの基板上に重ねることにより一体化して形成されている。
The X-ray tube 11 emits cone-shaped X-rays, which are shaped into an X-ray beam of a required size using a slit (not shown) and irradiated onto the subject P. Although the details will be described later, the
主検出器12aは、被検体Pを透過したX線を検出するものであり、DAS12bは、X線の発生に関連するタイミングで、制御部20から供給されるデータ収集制御信号に基づき、主検出器12aから得られる、X線パス毎のX線透過率を反映した計測データを収集する。そのためDAS12bは、主検出器12aの各X線検出素子からの出力を時間的に積分する積分器と、積分器の出力をデジタル信号に変換するA/Dコンバータなどを備えている。そして、DAS12bの出力は制御部20へ供給され、制御部20に設けられている図示しない画像再構成部によって画像再構成処理がされて断層画像が形成される。
The
なお、寝台2には寝台制御部15が設けられており、制御部20から供給される寝台制御信号に基づき、例えば、天板5を所望のスライス位置へと所定量移動させたり、所定のスキャン範囲にわたって連続的に移動させたりする。
The
次に、本発明に係るX線検出器システムの詳細について、図3ないし図7を参照して説明する。なお、これらの図において、同一部分には同一符号を付して示してある。 Next, details of the X-ray detector system according to the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals.
既に述べたように、本発明に係るX線検出器システム12は、主検出器12aとDAS12bとをそれぞれチップ化し、これらをセラミックなどの基板上に重ねて載置することにより、一体化して形成したものであり、その基本的な構成の概略を図3に示してある。なお、図3(a)はX線検出器システム12の構造を説明するために示した斜視図であり、図3(b)は側面図である。
As described above, the
すなわち、X線検出器システム12の主検出器12aは、X線をシンチレータで一旦光に変換しその光をさらにフォトダイオードで電気信号に変換するタイプのX線検出素子や、X線を直接電気信号に変換するタイプの半導体X線検出素子が用いられる。そして、これらのX線検出素子をチャンネル方向にn個(例えばn=24)、セグメント方向にm個(例えばm=64)配列したものを1チップに形成してある。従って、被検体Pを透過したX線は、nチャンネル、mセグメントの主検出器12aで検出されることになる。
That is, the
なお図示を省略したが、主検出器12aのX線入力側には、主検出器12aに入射するX線をコリメートするためのコリメータが配置されている。そして、この主検出器12aのチップは、同じくチップ化されたDAS12bと重ねられている。
Although not shown, a collimator for collimating X-rays incident on the
X線検出器システム12のDAS12bは、主検出器12aの各X線検出素子からの出力を時間的に積分する積分器12b1と、積分器12b1の出力をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ12b2を夫々1チップに形成したものを重ねて構成されており、これらも主検出器12aと同様に、チャンネル方向にn個(例えばn=24)、セグメント方向にm個(例えばm=64)配列したものを1チップに形成してある。そして、この積分器12b1とA/Dコンバータ12b2とから成るDAS12bは、セラミックなどの基板12c上に重ねて載置される。さらに、基板12c上に載置された主検出器12aとDAS12bは、コリメータを含めて1つのパッケージにされてX線検出器システム12が構成される。
The DAS 12b of the
ここで、図3に示した太い矢印は、X線検出器システム12における信号の流れる方向を示している。すなわち、X線を検出して電気信号にされた主検出器12aの出力が積分器12b1で増幅され、その増幅された信号をA/Dコンバータ12b2でデジタル信号に変換することから、信号の流れる方向は、主検出器12a→積分器12b1→A/Dコンバータ12b2の順となる。よって、信号の流れに沿って、主検出器12a、積分器12b1およびA/Dコンバータ12b2の各対応する素子同士が電気的に接続され、最後のA/Dコンバータ12b2は基板12cに形成されている回路パターンの端子部に接続される。これら各チップ間および基板12cとの接続には、各チップのシリコンウエハに素子毎に形成されている貫通電極(ホールアンドビア:Hole&Via)により各チップの真下に信号を順次伝達していくことができる。
Here, the thick arrows shown in FIG. 3 indicate the direction of signal flow in the
この貫通電極によるチップ間の接続方法の概略を、図4を参照して説明する。図4は、一例として積分器12b1とA/Dコンバータ12b2の極く一部を拡大して示した側断面図である。すなわち、積分器12b1を構成するシリコンウエハ12b11の上面の所定位置に積分器素子12b12が形成されているとともに、シリコンウエハ12b11には各積分器素子12b12に対応する貫通電極12b13が所定位置に穿設されている。さらに、この貫通電極12b13毎にシリコンウエハ12b11の裏面側にバンプ12b14を備えている。 The outline of the connection method between the chips using the through electrode will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged side sectional view showing only a part of the integrator 12b1 and the A / D converter 12b2 as an example. That is, an integrator element 12b12 is formed at a predetermined position on the upper surface of the silicon wafer 12b11 constituting the integrator 12b1, and a through electrode 12b13 corresponding to each integrator element 12b12 is formed at a predetermined position on the silicon wafer 12b11. Has been. Further, a bump 12b14 is provided on the back side of the silicon wafer 12b11 for each through electrode 12b13.
一方、積分器12b1の下に位置することになるA/Dコンバータ12b2も同様に、A/Dコンバータ12b2を構成するシリコンウエハ12b21の上面の所定位置には、A/Dコンバータ素子12b22が形成されているとともに、シリコンウエハ12b21には各A/Dコンバータ素子12b22に対応する貫通電極12b23が所定位置に穿設され、この貫通電極12b23毎にシリコンウエハ12b21の裏面側にバンプ12b24を備えている。 On the other hand, the A / D converter 12b2 to be positioned under the integrator 12b1 similarly has an A / D converter element 12b22 formed at a predetermined position on the upper surface of the silicon wafer 12b21 constituting the A / D converter 12b2. In addition, a through electrode 12b23 corresponding to each A / D converter element 12b22 is formed in a predetermined position in the silicon wafer 12b21, and a bump 12b24 is provided on the back side of the silicon wafer 12b21 for each through electrode 12b23.
そして、積分器12b1をA/Dコンバータ12b2の上に重ねて置くことにより、積分器12b1を構成するシリコンウエハ12b11の裏面側にあるバンプ12b14が、A/Dコンバータ12b2を構成するシリコンウエハ12b21の上面にある、A/Dコンバータ素子12b22の入力端子に接触して電気的に接続される。同様に、基板12cにA/Dコンバータ12b2を載せることにより、A/Dコンバータ12b2を構成するシリコンウエハ12b21の裏面側にあるバンプ12b24が、基板12cに形成されている回路パターンの端子部12c1に接触して電気的に接続される。
Then, by placing the integrator 12b1 on the A / D converter 12b2, the bumps 12b14 on the back surface side of the silicon wafer 12b11 constituting the integrator 12b1 are formed on the silicon wafer 12b21 constituting the A / D converter 12b2. It is in contact with and electrically connected to the input terminal of the A / D converter element 12b22 on the upper surface. Similarly, by placing the A / D converter 12b2 on the
同様にして、主検出器12aを構成するチップが積分器12b1のチップに重ねられて接続され、主検出器12aとDAS12bとが一体化される。
Similarly, the chip constituting the
このようにして、例えばチップ化した24チャンネル、64セグメントの主検出器12aとDAS12bとを基板12c上に重ねた方形状のX線検出器システム12が、1つのパッケージとして形成される。従って、このようなX線検出器システム12を1単位として、所定のチャンネル数N(例えばN=1000)とスライス数M(例えばM=256)になるように、チャンネル方向およびセグメント方向にあたかもタイルを貼るように並べることによって、高密度にX線検出器とDASを一体化したX線検出器システムを実現することができる。
In this way, for example, a rectangular
すなわち、nチャンネル、mセグメントを1つのパッケージとしたX線検出器システム12を、X線管11の焦点を中心として円弧状に複数列配列して所望のNチャンネルになるようにするとともに、さらに被検体の体軸方向に沿って複数列配列して所望のMスライスになるように、このX線検出器システムをX線CT装置に実装することによって、同時に多数の精細な断層画像を得ることが可能なX線CT装置が提供される。
That is, the
なお本発明は上記の実施例に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to said Example, It can implement with a various form.
例えば、図5に示すように、主検出器12aと積分器12b1およびA/Dコンバータ12b2の各対応する素子同士は、貫通電極で接続し、最後のA/Dコンバータ12b2と基板12cとはワイヤーボンディングの手法を用いて接続するようにしても良い。なお、図5(a)は図3(a)と同様の斜視図であり、図5(b)は図3(b)と同様の側面図である。そして図中符号12dは、A/Dコンバータ12b2と基板12cとの回路接続を行うためのワイヤーボンディング部である。
For example, as shown in FIG. 5, the corresponding elements of the
また、図中太い矢印はX線検出器システム12における信号の流れを示しており、信号は、主検出器12a→積分器12b1→A/Dコンバータ12b2の順に貫通電極によって下方へ流れ、そしてA/Dコンバータ12b2から基板12cへは、ワイヤーボンディング部12dによって横方向(例えばセグメント方向)へ流れることを示している。
The thick arrows in the figure indicate the signal flow in the
さらに、図6に示すように、主検出器12aと積分器12b1およびA/Dコンバータ12b2の各対応する素子同士およびA/Dコンバータ12b2と基板12cとの全てを、ワイヤーボンディング部12dを用いて接続するようにしても良い。ここで、図6(a)も図3(a)と同様の斜視図であり、図6(b)は図3(b)と同様の側面図である。
Further, as shown in FIG. 6, the corresponding elements of the
なお、主検出器12aは、X線検出効率を高めるためにできるだけ大きくしたいが、主検出器12aのチップに比べて積分器12b1とA/Dコンバータ12b2のチップはかなり小さく作ることが可能であり、その分製造時の歩留まりを高めることができる。すなわち、主検出器12aのチップを例えば24チャンネル、64セグメントの素子で形成してある場合、DAS12bを構成する積分器12b1とA/Dコンバータ12b2とのチップを、夫々例えば12チャンネル、32セグメントのように半分の素子数で形成して、それらを基板12cと主検出器12aとの間に、2つずつ挟んで24チャンネル、64セグメントのDAS12bとするようにしても良い。
Although the
このような考えに基づくX線検出器システム12の幾つかの変形例を図7に示してある。すなわち図7(a)は、1チップの主検出器12aに対して、積分器12b1およびA/Dコンバータ12b2のチップを1対1に対応するように複数のチップに分割したものを1つのDAS12bとして、これらを基板12cに載置したものであ。また、図7(b)は、A/Dコンバータ12b2のチップを1に対して積分器12b1のチップを2にするようにしたものを複数設けたもの、図7(c)は、積分器12b1のチップを1に対してA/Dコンバータ12b2のチップを2に対応するように複数設けたものである。そして、チップ間を接続する手段は、図3ないし図6の各実施例における手段を適宜採用することができる。
Several modifications of the
12 X線検出器システム
12a 主検出器
12b データ収集装置(DAS)
12b1 積分器
12b2 A/Dコンバータ
12c 基板
12
12b1 integrator 12b2 A /
Claims (5)
このX線検出チップの前記検出素子からの電気信号をそれぞれ増幅する増幅チップと、
この増幅チップの出力をデジタル信号に変換するA/D変換チップと、
前記増幅チップ及び前記A/D変換チップのうち少なくとも一方について、それぞれ前記複数の検出素子の数よりも少ない数の素子を含む複数のチップが、前記複数の検出素子の数と素子数が同数となるように備えられ、かつ、前記複数のチップは前記X線検出チップの前記X線を検出する検出面に対して平行となる面の総面積が前記検出面の面積よりも小さくなるようにそれぞれ形成され、前記X線検出チップ、前記増幅チップ及び前記A/D変換チップの順に三層構造となるように重ねて、その間を電気的に接続する接続手段と、
この接続手段によって接続されたものを、前記A/D変換チップと電気的に接続して載置する基板と、
を具備することを特徴とするX線検出器システム。 An X-ray detection chip in which a plurality of detection elements that convert X-rays directly or once into light and then indirectly convert them into electrical signals are arranged in a two-dimensional manner;
An amplification chip for amplifying an electric signal from the detection element of the X-ray detection chip;
An A / D conversion chip for converting the output of the amplification chip into a digital signal;
For at least one of the amplification chip and the A / D conversion chip, a plurality of chips each including a smaller number of elements than the plurality of detection elements are equal in number to the plurality of detection elements. And the plurality of chips are arranged such that the total area of the surfaces parallel to the detection surface for detecting the X-rays of the X-ray detection chip is smaller than the area of the detection surface. is formed, and connecting means for the X-ray detection chip, overlaid so that three-layer structure in the order of the amplifier chip and the a / D conversion chip, electrically connected therebetween,
A substrate that is connected by the connection means and is placed in electrical connection with the A / D conversion chip; and
An X-ray detector system comprising:
このX線照射手段によって照射され、前記被検体を透過したX線を直接的にまたは一旦光に変換した上で間接的に電気信号に変換する検出素子を二次元状に配列したX線検出チップと、
このX線検出チップの前記検出素子からの電気信号をそれぞれ増幅する増幅チップと、
この増幅チップの出力をデジタル信号に変換するA/D変換チップと、
前記増幅チップ及び前記A/D変換チップのうち少なくとも一方について、それぞれ前記複数の検出素子の数よりも少ない数の素子を含む複数のチップが、前記複数の検出素子の数と素子数が同数となるように備えられ、かつ、前記複数のチップは前記X線検出チップの前記X線を検出する検出面に対して平行となる面の総面積が前記検出面の面積よりも小さくなるようにそれぞれ形成され、前記X線検出チップ、前記増幅チップ及び前記A/D変換チップの順に三層構造となるように重ねて、それらの間を電気的に接続する接続手段と、
この接続手段によって接続されたものを載置する基板とから成るX線検出器システムと、
このX線検出器システムをチャンネル方向および/またはスライス方向に複数組合せたものを介して収集されたデータに基づいて前記被検体の断層像を形成する画像再構成手段と、
を具備することを特徴とするX線CT装置。 X-ray irradiation means for irradiating an X-ray around the subject;
An X-ray detection chip in which X-rays irradiated by the X-ray irradiation means and transmitted through the subject are directly or once converted into light and then indirectly converted into electric signals are two-dimensionally arranged. When,
An amplification chip for amplifying an electric signal from the detection element of the X-ray detection chip;
An A / D conversion chip for converting the output of the amplification chip into a digital signal;
For at least one of the amplification chip and the A / D conversion chip, a plurality of chips each including a smaller number of elements than the plurality of detection elements are equal in number to the plurality of detection elements. And the plurality of chips are arranged such that the total area of the surfaces parallel to the detection surface for detecting the X-rays of the X-ray detection chip is smaller than the area of the detection surface. It is formed, and connecting means for the X-ray detection chip, overlaid so that three-layer structure in the order of the amplifier chip and the a / D conversion chip, connected between them electrically,
An X-ray detector system comprising a substrate on which a substrate connected by the connecting means is placed;
Image reconstructing means for forming a tomographic image of the subject based on data collected through a combination of a plurality of X-ray detector systems in the channel direction and / or slice direction;
An X-ray CT apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007321197A JP5438895B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | X-ray detector system and X-ray CT apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007321197A JP5438895B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | X-ray detector system and X-ray CT apparatus |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013049199A Division JP5744085B2 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | X-ray detector system and X-ray CT apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009142398A JP2009142398A (en) | 2009-07-02 |
JP5438895B2 true JP5438895B2 (en) | 2014-03-12 |
Family
ID=40913730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007321197A Active JP5438895B2 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | X-ray detector system and X-ray CT apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5438895B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5523820B2 (en) * | 2009-12-28 | 2014-06-18 | 株式会社東芝 | Image shooting device |
JP2011226902A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Nec Tohoku Ltd | X-ray data acquisition device |
JP5661325B2 (en) * | 2010-04-20 | 2015-01-28 | 株式会社東芝 | X-ray CT system |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05212023A (en) * | 1991-02-07 | 1993-08-24 | Toshiba Corp | Data collector for x-ray ct |
JP3713418B2 (en) * | 2000-05-30 | 2005-11-09 | 光正 小柳 | Manufacturing method of three-dimensional image processing apparatus |
JP4691074B2 (en) * | 2000-08-14 | 2011-06-01 | 株式会社東芝 | Radiation detection system |
JP3621992B2 (en) * | 2002-08-01 | 2005-02-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Cryogenic radiation detector |
WO2004061478A1 (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Radiation detector with shielded electronics for computed tomography |
DE102004003881B4 (en) * | 2004-01-26 | 2013-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Imaging device |
TW201101476A (en) * | 2005-06-02 | 2011-01-01 | Sony Corp | Semiconductor image sensor module and method of manufacturing the same |
-
2007
- 2007-12-12 JP JP2007321197A patent/JP5438895B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009142398A (en) | 2009-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5432448B2 (en) | Computerized tomography detector module configuration | |
US8548119B2 (en) | Multi-slice CT detector with tileable packaging structure | |
JP5690044B2 (en) | Detector for freely collecting energy identification data and CT imaging system | |
JP5135423B2 (en) | X-ray CT apparatus, radiation detector, and method for reading electrical signal in radiation detector | |
JP2008286800A (en) | Radiation detector, radiation detection system, and x-ray ct apparatus having radiation detector | |
JP2003066149A (en) | Radiation detector, radiation detecting system, x-ray ct system | |
JP2001318155A (en) | Radiation detector and x-ray ct device | |
JP4825443B2 (en) | X-ray CT apparatus, radiation detector, and method for reading electrical signal in radiation detector | |
JP2009118943A (en) | Radiation detector and x-ray ct apparatus | |
JP2020520165A (en) | Active pixel sensor computed tomography (CT) detector and readout method | |
EP2981987B1 (en) | Integrated diode das detector | |
JP2001215281A (en) | Two-dimensional detector for x-ray ct | |
JP5438895B2 (en) | X-ray detector system and X-ray CT apparatus | |
JP2008122116A (en) | Radiation detector and x-ray tomography | |
JP5744085B2 (en) | X-ray detector system and X-ray CT apparatus | |
US9547090B2 (en) | X-ray computed tomography apparatus and X-ray detector | |
JP5743420B2 (en) | X-ray CT system | |
JP2008145245A (en) | X-ray detector and x-ray ct system | |
JP5238452B2 (en) | Radiation detection apparatus and X-ray CT apparatus using the same | |
CN108645877B (en) | X-ray detector comprising a converter element with a rewiring unit | |
JP7505899B2 (en) | Radiation detector and radiation diagnostic device | |
US20230251391A1 (en) | Converter array, detector, and photodiode array | |
JP7486939B2 (en) | X-ray detector and X-ray CT device | |
JP6000757B2 (en) | X-ray CT system | |
JP4691074B2 (en) | Radiation detection system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101203 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20111128 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20111206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120425 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130312 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130312 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20130313 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131119 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5438895 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |