JP5616340B2 - 光子検出器用の組み合わされた散乱防止グリッド、陰極及び担体 - Google Patents

Description

本願は、Ｘ線光子検出器に関する。より具体的には、本願は、特にスペクトルコンピュータトモグラフィ（「ＣＴ」）イメージングにおいて有用なエッジオン光子計数検出器のための組み合わせられた散乱防止グリッド（「ＡＳＧ」）、陰極及び担体に関する。本願は、同様に、他の検出器アプリケーションにおいても応用を見いだすことができる。

スペクトルＣＴイメージングシステムは、通常、高い計数レート能力を有する光子計数検出器を必要とする。光子計数検出器は、多くの場合、陰極と、読み出し回路（readout electronics）に対する電気接続を有する構造化された陽極を有する基板と、陰極及び陽極の間の変換器と、を有する。到来するＸ線光子は、電子雲を生成するために、変換器と相互作用する。陰極及び陽極の間の電界は、陽極の方へ電子雲を加速する。電子雲の関連するパルスが、陽極に接続された回路によって、検出され、計数される。パルス高さが、光子のエネルギーの検出を可能にする。光子検出器の最大の計数レートは、例えば電子の中間ドリフト長、陰極及び陽極の間の距離、及び変換器の厚みのような、システムのいくつかの特性に依存する。陰極及び陽極の間の距離は、最小にされるべきであり、変換器は、光子を十分に止めるに十分厚いものであるべきである。エッジオンジオメトリを有するこのような光子計数検出器は、２００７年１１月１２日出願の「Radiation Detector with Multiple Electrodes on a Sensitive Layer」というタイトルのＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５４５７７号に記述されており、その内容は、参照によってここに盛り込まれるものとする。

本願は、スペクトルＣＴイメージングにおいて使用される、多数の利点を提供するエッジオン光子計数検出器用の陰極であって、例えばＡＳＧとして及び検出器素子の担体として機能する陰極に関する。本発明の他の利点は、以下の詳細な説明を読み、理解することにより、当業者に理解される。本発明は、さまざまな構成要素及び構成要素の取り合わせにおいて、並びにさまざまなステップ及びステップの取り合わせの形を取りうる。図面は、好適な実施形態を説明する目的のためだけにあり、本発明を制限するものとして解釈されるべきでない。

本発明の一実施形態によるエッジオンジオメトリを有し、陰極が、ＡＳＧ及び光子計数検出器の他のモジュールのための担体として機能する、光子計数検出器の斜視図。 図１の光子計数検出器の断面図。

図１及び図２を参照して、ある例示の実施形態において、光子検出器１０が、本発明の一実施形態に従って示されている。光子検出器１０は、陰極１２、構造化された陽極２８を有する基板１６、及び変換器材料２０を有する。光子検出器１０の陰極１２は、外方に延びるプレート１４又は薄板、及び基部プレート２６を有する。外方に延びるプレート１４は、到来するＸ線光子９０と実質的に並ぶように設計される。各々のプレート１４は、近位端２２及び遠位端２４を有する。

図示される実施形態において、外方に延びるプレート１４の遠位端２４は、到来Ｘ線光子９０の方向において、光子検出器１０の基板１６及び変換器材料２０の上方へ延びる。プレート１４の遠位端２４は、光子検出器１０の基板１６及び変換器材料２０の上方に距離Ｄ延びており、距離Ｄは、例えば２５ｍｍである。従って、陰極１２のプレート１４は、光子検出器１０のための１次元ＡＳＧとして機能する。図示されないが、プレート１４は、光子検出器のための焦点スポットを中心とするＡＳＧを形成するために、図１及び図２に示されるものに対してさまざまな角度をなして位置付けられることもできることが当業者に明らかであるべきである。

図１及び図２に示されるように、プレート１４の近位端２２は、光子検出器１０の基板１６及び変換器材料２０の下方に延び、陰極１２の基部プレート２６に取り付けられる。プレート１４の近位端２２は、例えば接着剤、スクリュー又はファスナのような他のもののような、当技術分野において知られている任意の適切な方法によって、基部プレート２６に取り付けられることができる。更に、プレート１４及び基部プレート２６は、一体構造でありうる。外方に延びるプレート１４は、図１及び図２において、基部プレート２６に対して直角をなして示されているが、プレートは、基部プレートに対してさまざまな角度をなして配置されうることが当業者には明らかであるべきである。他の検出器素子の下方の基部プレート２６に対するプレート１４の固定は、光子検出器１０の機械的安定性を提供する。

陰極１２は、１又は複数の外方に延びるプレート１４及び１又は複数の基部プレート２６を有することができる。プレート１４及び基部プレート２６は、例えばさまざまな厚み又は非直角のような、当技術分野において知られているさまざまな適切な形状及びサイズでありうる。更に、基部プレート２６は、まっすぐであってもよく、又は弓形であってもよい。

陰極１２の外方に延びるプレート１４及び基部プレート２６は、低い電気抵抗（すなわち導電性材料）を有し、光子検出器１０素子を機械的に支持することが可能な、任意の適切な材料を含むことができる。更に、プレート１４は、Ｘ線に関する高い減衰又は高いＸ線吸収特性を有することができる任意の適切な材料を含むことができる。例えば、プレート１４は、タングステン及び鉛のような、それぞれ異なる金属の混合物及び／又は金属合金を含むことができる。

図１及び図２に示されるように、光子検出器１０の変換器材料２０は、陰極１２の外方に延びるプレート１４の少なくとも一方の側に取り付けられる。変換器材料２０は、例えば接着剤を用いることのように、プレートと変換器材料との間の機械的接続を提供する当技術分野において知られている任意の適切な方法によって、プレート１４に取り付けられることができる。更に、変換器材料２０は、電子雲を生成するために到来Ｘ線光子９０と相互作用することが可能な任意の適切な半導体材料を含むことができ、例えば、テルル化カドミウム亜鉛（「ＣＺＴ」）又はテルル化カドミウムを含むことができる。

図示される実施形態において、基板１６は、変換器材料２０の、陰極１２の外方に延びるプレート１４と反対側に取り付けられる。基板１６は、良好な機械的接続及び陽極２８に対する電気接続を提供する当技術分野において知られている任意の適切な方法によって、変換器材料２０に取り付けられることができる。こうして、変換器材料２０は、陰極１２のプレート１４と基板１６との間にトラップされる。基板１６は、構造化された陽極２８及び読み出し回路に対する電気接続（図示せず）を含む。図２に示される陽極２８の厚みは、説明の便宜上誇張されている。従って、変換器材料２０と到来Ｘ線光子９０との間の相互作用によって生成される電子雲は、基板１６内の構造化された陽極２８に向かって移動する。電子雲の関連するパルスは、陽極２８に接続される回路によって検出され、計数される。

図１及び図２に示されるように、陰極１２は、光子検出器１０素子又はモジュールのための機械的担体として機能する。言い換えると、陰極１２の少なくとも１つの基部プレート２６は、陰極の１又は複数の外方に延びるプレート１４を支持する。これらのプレート１４は、次に、光子検出器１０の変換器材料２０及び基板１６を支持する。従って、陰極１２は、光子検出器１０の素子又はモジュールのための担体として機能する。

図２に示されように、陰極１２の外方に延びるプレート１４は更に、到来する散乱された又は角度のついたＸ線９２を吸収することによって、ＡＳＧとしても機能する。従って、これらの散乱された又は角度のついたＸ線９２は、変換器材料２０と相互作用することを妨げられる。その代わりに、実質的に垂直に到来するＸ線光子９０のみが、電子雲を生成するために、光子計数検出器１０の変換器材料２０と相互作用する。変換器材料２０は、陰極１２の平坦プレート１４に取り付けられるので、プレートは、同じ平面（すなわち共面）において、変換器材料と並べられる。従って、プレート１４と変換器材料２０との間の任意の調整は、システムに固有である。更に、陰極１２及びＡＳＧを組み合わせることは、検出器素子と独立して並べられなければならない別個のＡＳＧを有する光子検出器よりも、一層構造的に安定したシステムを提供する。

本発明は、好適な実施形態に関して記述された。変形及び変更は、上述の詳細な説明を読み理解することにより、当業者に思いつくことができる。本発明は、すべてのこのような変形及び変更が添付の請求項又はそれと同等のものの範囲内にある限り、それらの変形及び変更を含むものとして構成されることが意図される。

Claims (15)

1. イメージング装置用の光子検出器であって、
   少なくとも１つの外方に延びるプレート及び少なくとも１つの基部プレートを有する陰極であって、前記少なくとも１つの外方に延びるプレート及び前記少なくとも１つの基部プレートが一体構造である、陰極と、
   前記少なくとも１つの外方に延びるプレートの少なくとも一方の側に取り付けられる変換器材料と、
   少なくとも１つの陽極を有し、前記変換器材料に取り付けられる基板と、
   を有し、
   前記少なくとも１つの外方に延びるプレートが、前記変換器材料及び前記基板を機械的に支持し、それにより、前記陰極が、前記光子検出器の担体として機能し、
   前記基板及び前記少なくとも１つの陽極が、前記陰極の前記基部プレートと接触しない、光子検出器。
2. 前記少なくとも１つの外方に延びるプレートの遠位端は、前記変換器材料の上方に、到来する光子に向かう方向に延びる、請求項１に記載の光子検出器。
3. 前記基板は、前記変換器材料の、前記少なくとも１つの外方に延びるプレートと反対の側に取り付けられる、請求項１又は２に記載の光子検出器。
4. 前記少なくとも１つの外方に延びるプレートは、Ｘ線に対して高い減衰を有する材料を含み、前記光子検出器の散乱防止グリッドとして機能する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光子検出器。
5. 前記少なくとも１つの外方に延びるプレートは、低い電気抵抗を有する材料を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光子検出器。
6. 前記少なくとも１つの外方に延びるプレートは、前記少なくとも１つの基部プレートに対して実質的に直角に配される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光子検出器。
7. 前記陰極は、前記陰極が前記光子検出器の担体として機能するように、前記変換器材料及び前記基板を支持する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光子検出器。
8. 前記変換器材料は、電子雲を生成するために、到来する光子と相互作用する半導体材料を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光子検出器。
9. 前記変換器材料は、テルル化カドミウム亜鉛を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光子検出器。
10. 前記変換器材料は、テルル化カドミウムを含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光子検出器。
11. 前記変換器材料は、接着剤により、前記少なくとも１つの外方に延びるプレートに取り付けられる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光子検出器。
12. イメージング装置用の光子検出器であって、
    基部プレートから遠位部分へ外方に延びる１又は複数のプレートを有する陰極であって、前記外方に延びるプレート及び前記基部プレートが一体構造である、陰極と、
    少なくとも１つの陽極を有する基板であって、前記陰極と前記少なくとも１つの陽極との間に電界が生成される、基板と、
    前記陰極と前記少なくとも１つの陽極との間の前記電界中に配される変換器材料と、を有し、前記１又は複数のプレートの遠位部分は、散乱光子を吸収するために、前記変換器材料の上方に、到来する光子に向かう方向に延び、
    前記外方に延びるプレートが、前記変換器材料及び前記基板を機械的に支持し、それにより、前記陰極が、前記光子検出器の担体として機能し、
    前記基板及び前記少なくとも１つの陽極が、前記陰極の前記基部プレートと接触しない、光子検出器。
13. 前記１又は複数のプレートが、Ｘ線に対する高い減衰を有する材料を含み、前記光子検出器の散乱防止グリッドとして機能する、請求項１２に記載の光子検出器。
14. 前記１又は複数のプレートは、前記陰極が前記光子検出器の他の素子の担体として機能するように、前記光子検出器の前記他の素子を支持する、請求項１２又は１３に記載の光子検出器。
15. 光子検出器において到来光子を計数する方法であって、前記光子検出器は、少なくとも１つの外方に延びるプレート及び少なくとも１つの基部プレートを有する陰極であって、前記少なくとも１つの外方に延びるプレート及び前記少なくとも１つの基部プレートが一体構造である、陰極と、前記少なくとも１つの外方に延びるプレートの少なくとも一方の側に取り付けられる変換器材料と、少なくとも１つの陽極を有し、前記変換器材料に取り付けられる基板と、を有し、前記外方に延びるプレートは、散乱光子を吸収するために、前記変換器材料の上方に、前記到来光子に向かう方向に、遠位部分に向かって、外方に延び、前記外方に延びるプレートが、前記変換器材料及び前記基板を機械的に支持し、それにより、前記陰極が、前記光子検出器の担体として機能し、前記基板及び前記少なくとも１つの陽極は、前記陰極の前記基部プレートと接触せず、前記方法が、
    前記変換器材料を使用して、前記到来光子のエネルギーを集め、前記到来光子のエネルギーに対応する電子雲を生成するステップと、
    前記陰極と前記陽極との間に電界を生成するステップであって、前記変換器材料が、前記陰極と前記陽極との間の電界中に配されていることにより、前記電子雲は、前記到来光子のエネルギーに対応する電気信号を生成するように前記陽極へ移動する、ステップと、
    前記陽極を、前記電子雲によって生成される電気信号を解析するための読み出し回路に電気的に接続するステップと、
    を含む、方法。

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