JP5784915B2 - Radiation detector and radiation image acquisition apparatus including the same - Google Patents

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Description

本発明は、放射線検出器およびそれを備える放射線画像取得装置に関する。   The present invention relates to a radiation detector and a radiation image acquisition apparatus including the radiation detector.

従来から、X線画像の検出技術に関しては、検出器に入射する放射線により生じた電荷を検出することにより、放射線を直接検出する方式である直接変換方式と、放射線をシンチレータ材料などの放射線変換部材を用いて光に変換してから検出器で検出する方式である間接変換方式が知られている。これらの2つの変換方式では放射線の検出エネルギー帯が制限される傾向にある。このような問題に対処するため、放射線を直接検出する放射線検出素子の検出面にシンチレータ材料からなる放射線変換膜を設けて、放射線変換膜を透過した放射線と、放射線変換膜によって変換されたシンチレーション光とを同時に放射線検出素子によって検出する構成が考案されている(下記特許文献1参照)。このような構成によれば、放射線の検出効率が向上し、S/Nが良好な画像データを取得することができる。   Conventionally, with regard to X-ray image detection technology, a direct conversion method that directly detects radiation by detecting charges generated by radiation incident on a detector, and a radiation conversion member such as a scintillator material. An indirect conversion method is known, in which the light is converted into light using a light and then detected by a detector. These two conversion methods tend to limit the detection energy band of radiation. In order to deal with such problems, a radiation conversion film made of a scintillator material is provided on the detection surface of a radiation detection element that directly detects radiation, and the radiation that has passed through the radiation conversion film and the scintillation light converted by the radiation conversion film Has been devised (see Patent Document 1 below). According to such a configuration, radiation detection efficiency is improved, and image data with a good S / N can be acquired.

特開2000−46951号公報JP 2000-46951 A

しかしながら、上述したような従来の構成では、広いエネルギー帯の放射線が同一の検出器で検出されるため、得られる画像データに画像ぼけが発生する傾向にある。これは、もともと比較的低エネルギー帯の放射線は、波長変換膜によりシンチレーション光に変換されやすく、放射線検出素子が放射線変換膜を広がりながら透過してきたシンチレーション光を検出することになるので、低エネルギー帯の放射線では、検出信号(S)が低下しやすい一方、高エネルギー帯では広がったシンチレーション光により検出信号に対するノイズが増加しやすくなり、広いエネルギー帯の放射線の検出信号のS/Nが低下してしまうためである。   However, in the conventional configuration as described above, since radiation in a wide energy band is detected by the same detector, image blur tends to occur in the obtained image data. This is because radiation in a relatively low energy band is easily converted into scintillation light by the wavelength conversion film, and the radiation detection element detects the scintillation light transmitted through the radiation conversion film. In the case of radiation, the detection signal (S) tends to decrease, but in the high energy band, the noise to the detection signal is likely to increase due to the spread scintillation light, and the S / N of the detection signal of radiation in a wide energy band decreases. It is because it ends.

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、広いエネルギー帯にわたってぼけの少ない放射線検出画像を取得することが可能な放射線検出器およびそれを備える放射線画像取得装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and provides a radiation detector capable of acquiring a radiation detection image with less blur over a wide energy band and a radiation image acquisition apparatus including the radiation detector. With the goal.

上記課題を解決するため、本発明の放射線検出器は、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平面状の波長変換部材と、波長変換部材を透過した放射線を検出する放射線検出素子と、波長変換部材と放射線検出素子との間に配置され、シンチレーション光の放射線検出素子への入射を防止する遮蔽部材と、を備える。   In order to solve the above-described problems, a radiation detector according to the present invention includes a planar wavelength conversion member that generates scintillation light in response to incidence of radiation transmitted through an object, and radiation that detects radiation transmitted through the wavelength conversion member. A detection element; and a shielding member that is disposed between the wavelength conversion member and the radiation detection element and prevents scintillation light from entering the radiation detection element.

このような放射線検出器によれば、対象物を透過した放射線のうち比較的低エネルギー帯の放射線が、波長変換部材によってシンチレーション光に変換されて、波長変換部材の放射線の入射面側に配置された検出器によってそのシンチレーション光が検出されることにより、画像信号として検出可能にされる。それと同時に、対象物を透過した放射線のうち比較的高エネルギー帯の放射線は、波長変換部材及び遮蔽部材を透過して放射線検出素子によって直接画像信号として検出される。このとき、遮蔽部材によってシンチレーション光の放射線検出素子への入射が防止されるので、高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nが向上するとともに、シンチレーション光は波長変換部材の入射面側で検出されるので、低エネルギー帯の画像信号における画像ぼけも防止することができる。その結果、広いエネルギー帯にわたって、放射線の検出信号のS/Nがよい画像を取得することができる。なお、「比較的低エネルギー帯の放射線」ならびに「比較的高エネルギー帯の放射線」とは、互いに分離したエネルギー帯をもつ放射線、もしくは、共通のエネルギー帯をもつ放射線を意味する。   According to such a radiation detector, the radiation in the relatively low energy band among the radiation transmitted through the object is converted into scintillation light by the wavelength conversion member and arranged on the radiation incident surface side of the wavelength conversion member. When the scintillation light is detected by the detector, it can be detected as an image signal. At the same time, of the radiation that has passed through the object, radiation in a relatively high energy band passes through the wavelength conversion member and the shielding member and is directly detected as an image signal by the radiation detection element. At this time, since the shielding member prevents the scintillation light from entering the radiation detection element, the S / N in the image signal in the high energy band is improved and the scintillation light is detected on the incident surface side of the wavelength conversion member. Therefore, it is possible to prevent image blur in an image signal in a low energy band. As a result, an image with a good S / N of the radiation detection signal can be acquired over a wide energy band. Note that “radiation in a relatively low energy band” and “radiation in a relatively high energy band” mean radiation having energy bands separated from each other or radiation having a common energy band.

或いは、本発明の放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じて、シンチレーション光を発生させる平面状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射側の面から放射されるシンチレーション光を撮像する撮像素子と、波長変換部材を透過した放射線を検出する放射線検出素子と、波長変換部材と放射線検出素子との間に配置され、シンチレーション光の放射線検出素子への入射を防止する遮蔽部材と、を備える。   Alternatively, the radiation image acquisition apparatus of the present invention includes a radiation source that emits radiation, and a planar wavelength conversion member that generates scintillation light in response to incidence of radiation emitted from the radiation source and transmitted through the object; An imaging element that images the scintillation light emitted from the radiation incident surface of the wavelength conversion member, a radiation detection element that detects radiation transmitted through the wavelength conversion member, and the wavelength conversion member and the radiation detection element And a shielding member that prevents the scintillation light from entering the radiation detection element.

このような放射線画像取得装置によれば、対象物を透過した放射線のうち比較的低エネルギー帯の放射線が、波長変換部材によってシンチレーション光に変換されて、波長変換部材の放射線の入射面側に配置された撮像素子によってそのシンチレーション光が検出されることにより、画像信号として検出可能にされる。それと同時に、対象物を透過した放射線のうち比較的高エネルギー帯の放射線は、波長変換部材及び遮蔽部材を透過して放射線検出素子によって直接画像信号として検出される。このとき、遮蔽部材によってシンチレーション光の放射線検出素子への入射が防止されるので、高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nが向上するとともに、シンチレーション光は波長変換部材の入射面側で検出されるので、低エネルギー帯の画像信号における画像ぼけも防止することができる。その結果、撮像素子で撮像された低エネルギー帯の放射線画像と、放射線検出素子によって検出された高エネルギー帯の放射線画像とを別々に取得するので、取得された画像を加算することで広いエネルギー帯にわたって、放射線の検出信号のS/Nがよい画像を取得することができる。また、取得された画像を差分することで、良好なエネルギーサブトラクション画像を取得することができる。   According to such a radiation image acquisition apparatus, the radiation in the relatively low energy band out of the radiation transmitted through the object is converted into scintillation light by the wavelength conversion member and arranged on the radiation incident surface side of the wavelength conversion member. The scintillation light is detected by the image pickup device thus made, and can be detected as an image signal. At the same time, of the radiation that has passed through the object, radiation in a relatively high energy band passes through the wavelength conversion member and the shielding member and is directly detected as an image signal by the radiation detection element. At this time, since the shielding member prevents the scintillation light from entering the radiation detection element, the S / N in the image signal in the high energy band is improved and the scintillation light is detected on the incident surface side of the wavelength conversion member. Therefore, it is possible to prevent image blur in an image signal in a low energy band. As a result, the low energy band radiographic image captured by the imaging element and the high energy band radiographic image detected by the radiation detection element are separately acquired, so a wide energy band can be obtained by adding the acquired images. An image with a good S / N of the radiation detection signal can be obtained. Moreover, a favorable energy subtraction image can be acquired by subtracting the acquired images.

遮蔽部材は、シンチレーション光に対して遮光性を有する平面状部材である、ことが好適である。かかる遮蔽部材を備えれば、広いエネルギー帯にわたってS/Nを確実に向上させることができる。   The shielding member is preferably a planar member having a light shielding property against scintillation light. If such a shielding member is provided, S / N can be reliably improved over a wide energy band.

また、遮蔽部材は、シンチレーション光を反射する平面状反射部材である、ことも好適である。この場合、高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nを向上させることができるとともに、低エネルギー帯の画像信号の検出効率を向上させることができる。   The shielding member is also preferably a planar reflecting member that reflects scintillation light. In this case, the S / N ratio in the image signal in the high energy band can be improved, and the detection efficiency of the image signal in the low energy band can be improved.

さらに、遮蔽部材は、放射線のうちの低エネルギー帯を遮断する、ことも好適である。かかる構成を採れば、波長変換部材側から入射してきた低エネルギー帯の放射線が放射線検出素子に入射することを防止でき、高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nをさらに向上させることができる。   Furthermore, it is also preferable that the shielding member blocks a low energy band of radiation. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the low energy band radiation incident from the wavelength conversion member side from entering the radiation detection element, and to further improve the S / N in the high energy band image signal.

本発明によれば、広いエネルギー帯にわたってぼけの少ない放射線検出画像を取得することができる。   According to the present invention, a radiation detection image with little blur can be acquired over a wide energy band.

本発明の好適な一実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。It is a front view of the radiographic image acquisition apparatus which concerns on suitable one Embodiment of this invention. 図1の放射線検出器を拡大して示す正面図である。It is a front view which expands and shows the radiation detector of FIG. 図1の放射線検出器の組み上げ状態を示す正面図である。It is a front view which shows the assembly state of the radiation detector of FIG. 図1の放射線検出器の組み上げ状態を示す正面図である。It is a front view which shows the assembly state of the radiation detector of FIG. 本発明の変形例である放射線検出器の正面図である。It is a front view of the radiation detector which is a modification of this invention. 本発明の変形例である放射線画像取得装置の正面図である。It is a front view of the radiographic image acquisition apparatus which is a modification of this invention. 本発明の変形例である放射線画像取得装置の正面図である。It is a front view of the radiographic image acquisition apparatus which is a modification of this invention.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る放射線検出器およびそれを用いた放射線画像取得装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a radiation detector according to the present invention and a radiation image acquisition apparatus using the same will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Each drawing is made for the purpose of explanation, and is drawn so as to particularly emphasize the target portion of the explanation. Therefore, the dimensional ratio of each member in the drawings does not necessarily match the actual one.

図1は、本発明の好適な一実施形態に係る放射線画像取得装置1の概略構成を示す正面図、図2は、図1の放射線検出器3を拡大して示す正面図、図3及び図4は、図1の放射線検出器3の組み上げ状態を示す正面図である。図1に示すように、放射線画像取得装置1は、半導体デバイス等の電子部品や食料品等の対象物Aに向けてX線等の放射線を出射する放射線源2と、放射線源2から出射されて対象物Aを透過した放射線を検出する放射線検出器3と、放射線検出器3によって変換された光を撮像する光検出器(撮像素子)4とを備えている。この放射線検出器3は、入射する放射線を直接検出して対象物Aの検出画像を示す画像信号を生成する直接変換方式の検出器であり、光検出器4は、入射する放射線を基に変換された光を検出して画像信号を生成するCMOSセンサ、CCDセンサ等の間接変換方式の検出器である。   FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a radiation image acquisition apparatus 1 according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged front view showing the radiation detector 3 of FIG. 4 is a front view showing an assembled state of the radiation detector 3 of FIG. As shown in FIG. 1, the radiation image acquisition apparatus 1 is emitted from a radiation source 2 that emits radiation such as X-rays toward an object A such as an electronic component such as a semiconductor device or a food product, and the radiation source 2. A radiation detector 3 for detecting the radiation transmitted through the object A and a photodetector (imaging device) 4 for imaging the light converted by the radiation detector 3. The radiation detector 3 is a direct conversion type detector that directly detects incident radiation and generates an image signal indicating a detection image of the object A, and the photodetector 4 converts based on the incident radiation. Indirect conversion type detectors such as a CMOS sensor and a CCD sensor that detect the emitted light and generate an image signal.

図1及び図2に示すように、放射線検出器3は、放射線源2から出射されて対象物Aを透過した放射線を直接検出する直接変換型検出器(放射線検出素子)5を備えている。この直接変換型検出器5としては、アモルファスセレン、CdTe、シリコン(Si)、又はGe等の半導体材料を主要材料とする半導体検出器が挙げられる。直接変換型検出器5は、対象物Aを透過して放射線源2側の平面状の放射線検出面5aから入射した放射線を内部で電荷に変換し、その電荷を検出することにより対象物Aの二次元の放射線透過像を示す画像信号を出力する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the radiation detector 3 includes a direct conversion detector (radiation detection element) 5 that directly detects radiation emitted from the radiation source 2 and transmitted through the object A. Examples of the direct conversion detector 5 include a semiconductor detector whose main material is a semiconductor material such as amorphous selenium, CdTe, silicon (Si), or Ge. The direct conversion detector 5 internally converts the radiation that has passed through the object A and entered from the planar radiation detection surface 5a on the radiation source 2 side into charges, and detects the charges to detect the object A. An image signal indicating a two-dimensional radiation transmission image is output.

さらに、放射線検出器3は、直接変換型検出器5の放射線検出面5a側に配置された波長変換板(波長変換膜・波長変換部材)6及び遮光板(遮光膜・遮蔽部材)7を備えている。この波長変換板6は、直接変換型検出器5の放射線検出面5aに沿って放射線検出面5aを覆うように配置された平板状の部材であり、対象物Aを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる。このような波長変換板6としては、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等のシンチレータが挙げられ、その厚さは数μm〜数mmの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。また、遮光板7は、波長変換板6と直接変換型検出器5との間において放射線検出面5aを覆うように配置されており、波長変換板6で発生したシンチレーション光が直接変換型検出器5に入射するのを防止するための平板状部材である。具体的には、遮光板7は、シンチレーション光の波長域の光に対して遮光性を有し、放射線源2から出射される放射線を透過する性質を有する部材である。このような遮光部材7の材料としては、例えば、ベリリウム、アルミ、銅、チタンなどの金属部材や、カーボン(炭素)やシリコン(ケイ素)などの非金属部材、ポリプロピレンやポリイミド、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子有機物質に遮光性を持たせた部材等が挙げられる。ここで、波長変換部材6及び遮光部材7の形態としては、膜状であってもよい。 Further, the radiation detector 3 includes a wavelength conversion plate (wavelength conversion film / wavelength conversion member) 6 and a light shielding plate (light shielding film / shielding member) 7 disposed on the radiation detection surface 5 a side of the direct conversion detector 5. ing. The wavelength conversion plate 6 is a flat member disposed so as to cover the radiation detection surface 5a along the radiation detection surface 5a of the direct conversion detector 5, and responds to the incidence of radiation transmitted through the object A. To generate scintillation light. Examples of such wavelength conversion plate 6 include Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Pr, CsI: Tl, CdWO 4 , CaWO 4 , Gd 2 SiO 5 : Ce, Lu 0.4 Gd 1.6 SiO 5 , Examples include scintillators such as Bi 4 Ge 3 O 12 , Lu 2 SiO 5 : Ce, Y 2 SiO 5 , YAlO 3 : Ce, Y 2 O 2 S: Tb, YTaO 4 : Tm, and the thickness is several μm to It is set to an appropriate value depending on the energy band of the radiation detected within a range of several mm. The light shielding plate 7 is disposed between the wavelength conversion plate 6 and the direct conversion detector 5 so as to cover the radiation detection surface 5a, and the scintillation light generated by the wavelength conversion plate 6 is directly converted into the detector. 5 is a flat plate-like member for preventing the light from being incident on 5. Specifically, the light shielding plate 7 is a member that has a light shielding property against light in the wavelength region of the scintillation light and has a property of transmitting radiation emitted from the radiation source 2. Examples of the material of the light shielding member 7 include metal members such as beryllium, aluminum, copper, and titanium, non-metal members such as carbon (carbon) and silicon (silicon), polypropylene, polyimide, and polyethylene terephthalate. Examples thereof include a member in which a molecular organic substance has a light shielding property. Here, the wavelength conversion member 6 and the light shielding member 7 may be in the form of a film.

上記のような直接変換型検出器5に対して遮光部材7及び波長変換部材6を組み上げる際には、直接変換型検出器5の放射線検出面5a上に遮光部材7及び波長変換部材6をこの順で蒸着してもよいし、予め遮光部材7及び波長変換部材6を作製しておいてから放射線検出面5a上に遮光部材7及び波長変換部材6を接着してもよい。また、図3に示すように、遮光部材7及び波長変換部材6を保持するためのホルダ部材8,9を用意しておいて、それらのホルダ部材8,9によって遮光部材7及び波長変換部材6を直接変換型検出器5の放射線検出面5a上に保持するようにしてもよい。さらに、図4に示すように、ボルト等の固定部材を用いて遮光部材7及び波長変換部材6を直接変換型検出器5の放射線検出面5a上に固定するようにしてもよい。   When the light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 are assembled to the direct conversion type detector 5 as described above, the light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 are placed on the radiation detection surface 5a of the direct conversion type detector 5. The light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 may be deposited in advance, and the light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 may be bonded on the radiation detection surface 5a. Further, as shown in FIG. 3, holder members 8 and 9 for holding the light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 are prepared, and the light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 are prepared by the holder members 8 and 9. May be held on the radiation detection surface 5 a of the direct conversion detector 5. Further, as shown in FIG. 4, the light shielding member 7 and the wavelength conversion member 6 may be directly fixed on the radiation detection surface 5 a of the conversion type detector 5 using a fixing member such as a bolt.

次に、このような構成の放射線検出器3と放射線源2及び光検出器4との位置関係について説明する。図1に示すように、放射線源2は、直接変換型検出器5の放射線検出面5aに対して放射線の光軸が略垂直になり(放射線検出面5aと放射線の光軸に対して垂直な面とが略平行になり)、放射線検出面5aの中心部に対向するように配置されている。また、光検出器4は、波長変換板6から放射されたシンチレーション光を撮像可能になるように、内蔵する撮像レンズ4aの光軸が波長変換板6の放射線入射面6aに対して斜めに交差するように(光軸に対して垂直な面と放射線入射面6aとが角度を有するように)配置されている。この撮像レンズ4aは、放射線入射面6aから放射されたシンチレーション光を光検出器4の内部の撮像素子(図示せず)に向けて集光する。このような配置により、光検出器4が放射線源2からの放射線の出射領域から外れるように配置されることになる。   Next, the positional relationship between the radiation detector 3 having such a configuration, the radiation source 2 and the photodetector 4 will be described. As shown in FIG. 1, in the radiation source 2, the optical axis of radiation is substantially perpendicular to the radiation detection surface 5a of the direct conversion detector 5 (perpendicular to the radiation detection surface 5a and the optical axis of radiation). And is disposed so as to face the center of the radiation detection surface 5a. Further, the optical detector 4 obliquely intersects the radiation incident surface 6a of the wavelength conversion plate 6 with the optical axis of the built-in imaging lens 4a so that the scintillation light emitted from the wavelength conversion plate 6 can be imaged. (The surface perpendicular to the optical axis and the radiation incident surface 6a have an angle). The imaging lens 4 a condenses the scintillation light emitted from the radiation incident surface 6 a toward an imaging element (not shown) inside the photodetector 4. With such an arrangement, the photodetector 4 is arranged so as to be out of the radiation emission region from the radiation source 2.

以上説明した放射線画像取得装置1によれば、対象物Aを透過した放射線のうち比較的低エネルギー帯の放射線が、波長変換板6によってシンチレーション光に変換されて、波長変換板6の放射線入射面6a側に配置された光検出器4によってそのシンチレーション光が検出されることにより、対象物Aの放射線透過像を示す画像信号として検出可能にされる。それと同時に、対象物Aを透過した放射線のうち比較的高エネルギー帯の放射線は、波長変換板6及び遮光板7を透過して直接変換型検出器5によって直接画像信号として検出される。これは、低エネルギー帯の放射線は波長変換板6の内部の放射線入射面6a側でシンチレーション光に変換されやすいのに対して、高エネルギー帯の放射線は、波長変換板6を透過しやすいためである。このとき、遮光板7によってシンチレーション光の直接変換型検出器5への入射が防止されるので、直接変換型検出器5によって検出される高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nが向上する。また、直接変換方式の検出器においては、その検出器の時間分解能よりも短い時間で複数の放射線が入射した場合には、実際のエネルギーよりも高いエネルギーとして検出されてしまう傾向にある(この現象を「サムピーク」と呼ぶ)。本実施形態によれば、直接変換方式の検出器に入射する低エネルギーの放射線が減少し、その結果擬信号を減らすことが可能になる。それとともに、シンチレーション光は波長変換板6の放射線入射面6a側で検出されるので、光検出器4によって検出される低エネルギー帯の画像信号における画像ぼけも防止することができる。その結果、高エネルギー帯及び低エネルギー帯に分離してS/Nがよいデュアルエナジーの検出画像を取得することができる。   According to the radiographic image acquisition apparatus 1 described above, the radiation in the relatively low energy band among the radiation transmitted through the object A is converted into scintillation light by the wavelength conversion plate 6, and the radiation incident surface of the wavelength conversion plate 6. When the scintillation light is detected by the photodetector 4 arranged on the 6a side, it can be detected as an image signal indicating a radiation transmission image of the object A. At the same time, of the radiation transmitted through the object A, radiation in a relatively high energy band passes through the wavelength conversion plate 6 and the light shielding plate 7 and is directly detected by the direct conversion detector 5 as an image signal. This is because radiation in the low energy band is easily converted into scintillation light on the radiation incident surface 6 a side inside the wavelength conversion plate 6, whereas radiation in the high energy band is easy to pass through the wavelength conversion plate 6. is there. At this time, since the incidence of the scintillation light on the direct conversion detector 5 is prevented by the light shielding plate 7, the S / N in the high energy band image signal detected by the direct conversion detector 5 is improved. Further, in a direct conversion type detector, when a plurality of radiations are incident in a time shorter than the time resolution of the detector, it tends to be detected as energy higher than actual energy (this phenomenon). Is called “Sum Peak”). According to the present embodiment, low-energy radiation incident on the direct conversion type detector is reduced, and as a result, pseudo signals can be reduced. At the same time, since the scintillation light is detected on the radiation incident surface 6 a side of the wavelength conversion plate 6, image blur in the low energy band image signal detected by the photodetector 4 can also be prevented. As a result, it is possible to acquire a dual energy detection image with good S / N by separating into a high energy band and a low energy band.

また、直接変換方式の検出器は、エネルギー感度に限界があり、高エネルギー帯に感度を有する検出器は、低エネルギー帯の感度が低い場合がある。そこで、放射線画像取得装置1では、光検出器4によって間接変換方式によってシンチレーション光を撮像することによって、低エネルギー帯の放射線像も感度良く取得することができる。その結果、高エネルギー帯及び低エネルギー帯を含む広いエネルギー範囲で高感度の検出画像を取得することができる。   In addition, the direct conversion type detector has a limit in energy sensitivity, and a detector having sensitivity in a high energy band may have low sensitivity in a low energy band. Therefore, the radiological image acquisition apparatus 1 can acquire a low-energy band radiographic image with high sensitivity by imaging the scintillation light by the indirect conversion method using the photodetector 4. As a result, a highly sensitive detection image can be acquired in a wide energy range including a high energy band and a low energy band.

また、光検出器4が放射線源2からの放射線の出射領域から外れるように配置されているので、対象物Aの放射線透過像に光検出器4の影が映り込むことが無く画像信号におけるノイズの発生を低減することができ、放射線の減衰もないため低エネルギー成分の放射線の検出も可能にされる。さらに、光検出器4の内部の被曝による放射線の直接変換信号を含むノイズの発生も防止される。   Further, since the photodetector 4 is arranged so as to be out of the radiation emission region from the radiation source 2, the shadow of the photodetector 4 is not reflected in the radiation transmission image of the object A, and noise in the image signal. Therefore, it is possible to detect low-energy radiation. Furthermore, generation of noise including a direct conversion signal of radiation due to exposure inside the photodetector 4 is also prevented.

さらには、放射線画像取得装置1によってワンショット(一回の撮像もしくは検出)で取得された低エネルギー帯の画像信号及び高エネルギー帯の画像信号に対して所定の演算処理を施すことにより、対象物Aに関する高コントラスト化されたエネルギー差分(エネルギーサブトラクション)、エネルギー分別された放射線透過画像を得ることができる。   Furthermore, the target object is obtained by performing predetermined arithmetic processing on the image signal in the low energy band and the image signal in the high energy band acquired by the radiation image acquisition device 1 by one shot (single imaging or detection). A contrast-enhanced energy difference (energy subtraction) and energy-separated radiation transmission image regarding A can be obtained.

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。すなわち、遮光部材7は波長変換板6で発生したシンチレーション光を反射する反射板あるいは反射膜であってもよい。例えば、図5に示す本発明の変形例である放射線検出器103のように、波長変換板6と直接変換型検出器5との間に遮光板7の代わりに平板状の反射板107が介在していてもよい。この反射板107は、直接変換型検出器5の放射線検出面5aを覆うように配置されており、波長変換板6側にシンチレーション光の波長域の光を反射する反射面107aを有し、かつ、放射線源2から出射される放射線を透過する性質を有する部材である。このような反射部材107の材料としては、例えば、アルミやニッケル、銅、銀、金などの金属等の平板状部材の表面に研磨加工を施すことにより反射面が形成されたものが挙げられる。反射面の形成方法としては、研磨加工のほかに、放射線を透過する支持体の表面に蒸着や吹きつけ、塗布などにより金属層を形成する方法や、波長変換部材の放射線入射面6aの裏面に蒸着や吹きつけ、塗布などにより金属層を形成する方法などが挙げられる。このような反射板107を備えることにより、直接変換型検出器5によって検出される高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nを向上させることができるとともに、光検出器4によってシンチレーション光を効率的に検出できるので、低エネルギー帯の画像信号の検出効率を向上させることができる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. That is, the light shielding member 7 may be a reflection plate or a reflection film that reflects the scintillation light generated by the wavelength conversion plate 6. For example, like a radiation detector 103 which is a modification of the present invention shown in FIG. 5, a flat reflector 107 is interposed between the wavelength conversion plate 6 and the direct conversion detector 5 instead of the light shielding plate 7. You may do it. The reflection plate 107 is disposed so as to cover the radiation detection surface 5a of the direct conversion detector 5, has a reflection surface 107a that reflects light in the wavelength region of the scintillation light on the wavelength conversion plate 6 side, and The member has a property of transmitting the radiation emitted from the radiation source 2. Examples of the material of the reflecting member 107 include a material in which a reflecting surface is formed by polishing the surface of a flat plate member such as aluminum, nickel, copper, silver, or gold. As a method for forming the reflection surface, in addition to polishing, a method of forming a metal layer by vapor deposition, spraying, coating, or the like on the surface of a support that transmits radiation, or on the back surface of the radiation incident surface 6a of the wavelength conversion member Examples thereof include a method of forming a metal layer by vapor deposition, spraying, coating, or the like. By providing such a reflector 107, it is possible to improve the S / N in the high energy band image signal detected by the direct conversion type detector 5, and to efficiently generate scintillation light by the photodetector 4. Since it can detect, the detection efficiency of the image signal of a low energy zone can be improved.

また、遮光板7及び反射板107には、対象物Aを透過した放射線のうち低エネルギー帯の成分を更に遮断するようなフィルタリング機能を持たせてもよい。このようなフィルタリング機能を有する遮光板7及び反射板107の材料の例としては、銅、アルミニウム、カーボン、シリコン(ケイ素)、ニッケル、銀、金、ステンレス(鉄)、チタン等が挙げられる。遮光板7及び反射板107にフィルタリング機能を持たせることにより、波長変換板6側から入射してきた低エネルギー帯の放射線が直接変換型検出器5に入射することを防止でき、高エネルギー帯の画像信号におけるS/Nをさらに向上させることができる。   Further, the light shielding plate 7 and the reflection plate 107 may have a filtering function that further blocks low energy band components of the radiation transmitted through the object A. Examples of the material of the light shielding plate 7 and the reflection plate 107 having such a filtering function include copper, aluminum, carbon, silicon (silicon), nickel, silver, gold, stainless steel (iron), and titanium. By providing the light shielding plate 7 and the reflection plate 107 with a filtering function, it is possible to prevent the low energy band radiation incident from the wavelength conversion plate 6 side from directly entering the conversion type detector 5, and thus the high energy band image. S / N in the signal can be further improved.

また、放射線検出器3に対する放射線源2及び光検出器4の位置関係に関しては、様々な変形態様を採ることができる。すなわち、光検出器4が放射線源2からの放射線の出射領域から離れるように配置されていればよく、図6に示すように、放射線源2が、直接変換型検出器5の放射線検出面5aに対して放射線の光軸が斜めに向くように配置され、光検出器4が、撮像レンズ4aの光軸が波長変換板6の放射線入射面6aに対して略垂直になり、放射線入射面6aの中心部に対向するように配置されていてもよい。また、図7に示すように、放射線源2から出射される放射線の光軸上に波長変換板6から発生するシンチレーション光を反射する反射板11を配置し、光検出器4の撮像レンズ4aが反射板11によって反射されたシンチレーション光を集光可能なように光検出器4が配置されてもよい。このようにしても、光検出器4を放射線の出射領域から分離することができる。   Moreover, regarding the positional relationship between the radiation source 2 and the photodetector 4 with respect to the radiation detector 3, various modifications can be adopted. That is, it is only necessary that the light detector 4 be arranged so as to be away from the radiation emission region from the radiation source 2, and the radiation source 2 is arranged so that the radiation detection surface 5 a of the direct conversion type detector 5 is shown in FIG. 6. Are arranged so that the optical axis of the radiation is inclined obliquely, the optical detector 4 has the optical axis of the imaging lens 4a substantially perpendicular to the radiation incident surface 6a of the wavelength conversion plate 6, and the radiation incident surface 6a. You may arrange | position so that the center part may be opposed. Further, as shown in FIG. 7, a reflecting plate 11 that reflects the scintillation light generated from the wavelength conversion plate 6 is disposed on the optical axis of the radiation emitted from the radiation source 2, and the imaging lens 4 a of the photodetector 4 is provided. The photodetector 4 may be arranged so that the scintillation light reflected by the reflector 11 can be collected. Even in this case, the photodetector 4 can be separated from the radiation emission region.

1…放射線画像取得装置、2…放射線源、4…光検出器(撮像素子)、5…直接変換型検出器(放射線検出素子)、6…波長変換板、波長変換膜(波長変換部材)、7…遮光板、遮光膜(遮蔽部材)、107…反射板、反射膜(遮蔽部材)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radiation image acquisition apparatus, 2 ... Radiation source, 4 ... Photodetector (imaging element), 5 ... Direct conversion type detector (radiation detection element), 6 ... Wavelength conversion plate, wavelength conversion film (wavelength conversion member), 7: light-shielding plate, light-shielding film (shielding member), 107: reflector, reflective film (shielding member).

Claims (15)

対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平面状の波長変換部材と、
前記波長変換部材を透過した前記放射線を直接検出する直接変換型の放射線検出素子と、
前記波長変換部材と前記放射線検出素子との間に配置され、前記シンチレーション光の前記放射線検出素子への入射を防止する遮蔽部材と、
を備えることを特徴とする放射線検出器。
A planar wavelength conversion member that generates scintillation light in response to the incidence of radiation transmitted through the object;
A direct conversion type radiation detection element for directly detecting the radiation transmitted through the wavelength conversion member;
A shielding member that is disposed between the wavelength conversion member and the radiation detection element and prevents the scintillation light from entering the radiation detection element;
A radiation detector comprising:
前記遮蔽部材は、前記シンチレーション光に対して遮光性を有する平面状部材である、
ことを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
The shielding member is a planar member having a light shielding property against the scintillation light.
The radiation detector according to claim 1.
前記遮蔽部材は、前記シンチレーション光を反射する平面状反射部材である、
ことを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
The shielding member is a planar reflecting member that reflects the scintillation light.
The radiation detector according to claim 1.
前記遮蔽部材は、前記放射線のうちの低エネルギー帯を遮断する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射線検出器。
The shielding member blocks a low energy band of the radiation;
The radiation detector of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
放射線を出射する放射線源と、
前記放射線源から出射され、対象物を透過した前記放射線の入射に応じて、シンチレーション光を発生させる平面状の波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記放射線の入射側の面から放射される前記シンチレーション光を撮像する撮像素子と、
前記波長変換部材を透過した前記放射線を直接検出する直接変換型の放射線検出素子と、
前記波長変換部材と前記放射線検出素子との間に配置され、前記シンチレーション光の前記放射線検出素子への入射を防止する遮蔽部材と、
を備えることを特徴とする放射線画像取得装置。
A radiation source that emits radiation; and
A planar wavelength conversion member that generates scintillation light in response to incidence of the radiation emitted from the radiation source and transmitted through the object;
An imaging device that images the scintillation light emitted from the radiation incident surface of the wavelength conversion member;
A direct conversion type radiation detection element for directly detecting the radiation transmitted through the wavelength conversion member;
A shielding member that is disposed between the wavelength conversion member and the radiation detection element and prevents the scintillation light from entering the radiation detection element;
A radiological image acquisition apparatus comprising:
前記遮蔽部材は、前記シンチレーション光に対して遮光性を有する平面状部材である、
ことを特徴とする請求項5記載の放射線画像取得装置。
The shielding member is a planar member having a light shielding property against the scintillation light.
The radiological image acquisition apparatus according to claim 5.
前記遮蔽部材は、前記シンチレーション光を反射する平面状反射部材である、
ことを特徴とする請求項5記載の放射線画像取得装置。
The shielding member is a planar reflecting member that reflects the scintillation light.
The radiological image acquisition apparatus according to claim 5.
前記遮蔽部材は、前記放射線のうちの低エネルギー帯を遮断する、
ことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の放射線画像取得装置。
The shielding member blocks a low energy band of the radiation;
The radiographic image acquisition device according to any one of claims 5 to 7, wherein
前記遮蔽部材及び前記波長変換部材は、前記放射線検出素子の検出面上にこの順で蒸着されている、  The shielding member and the wavelength conversion member are deposited in this order on the detection surface of the radiation detection element,
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線検出器。The radiation detector of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記遮蔽部材及び前記波長変換部材は、前記放射線検出素子の検出面上にこの順で接着されている、  The shielding member and the wavelength conversion member are adhered in this order on the detection surface of the radiation detection element,
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線検出器。The radiation detector of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記遮蔽部材及び前記波長変換部材は、前記放射線検出素子の検出面上にホルダ部材によって保持されている、  The shielding member and the wavelength conversion member are held by a holder member on the detection surface of the radiation detection element,
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線検出器。The radiation detector of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記遮蔽部材及び前記波長変換部材は、前記放射線検出素子の検出面上に固定部材によって固定されている、  The shielding member and the wavelength conversion member are fixed by a fixing member on the detection surface of the radiation detection element,
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線検出器。The radiation detector of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
前記撮像素子は、前記放射線源からの放射線の出射領域から離れるように配置されている、  The imaging element is disposed so as to be separated from an emission region of radiation from the radiation source.
ことを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の放射線画像取得装置。The radiographic image acquisition apparatus according to any one of claims 5 to 8, wherein
前記シンチレーション光を前記撮像素子に集光する撮像レンズを更に備える、ことを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の放射線画像取得装置。  The radiographic image acquisition apparatus according to claim 5, further comprising an imaging lens that condenses the scintillation light on the imaging element. 前記対象物は、電子部品である、  The object is an electronic component.
ことを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の放射線画像取得装置。The radiographic image acquisition apparatus according to any one of claims 5 to 8, wherein
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