JP7198782B2 - 直接変換放射線検出 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出の分野に関し、特に、入射放射線を電気信号に直接変換することによるガンマ線及びＸ線光子の検出に関する。より具体的には、放射線検出器及び放射線を検出する方法に関する。

当技術分野において、光子検出における直接変換材料として、例えばＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）及びＣｄＴｅのようなＩＩ－ＶＩ族二元又は三元化合物材料のような半導体材料を使用することが知られている。このような材料の利点は、これらがＸ線及びガンマ光子スペクトルレンジの光子に対して良好な阻止能を持ち、更に入射放射線を電気信号に直接変換するための良好な過渡応答速度を提供することができることである。ＣｄＭｎＴｅ、ＩｎＰ、ＴＩＢｒ_２又はＨＧＩ_２は、適切なエネルギーレンジでの高い吸収のため、Ｘ線及び／又はガンマ検出に適した材料の他の例である。

更に、ＣＺＴ及び／又はＣｄＴｅのような半導体合金は、室温で動作し、１平方ミリメートルあたり１秒間に１００万光子を超える高光子束を処理することができる放射線検出器に適切でありうる。

従って、これらの直接変換材料は、スペクトルＣＴ及び／又は核医学のような臨床アプリケーションにおいて、エネルギー分解される光子計数に特に適切でありうる。ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの直接変換材料は、光子計数エネルギー分解スペクトルコンピュータトモグラフィ（ＰＣＳ－ＣＴ）検出器での使用に特に適切でありうる。

このような半導体材料に基づく検出器素子において、Ｘ線又はガンマ光子の吸収は、半導体材料層の各側に配置される一対の電極によって検出される。電圧が電極に印加されることにより、半導体材料上に電界を生成することができ、それにより、例えば、一方の電極がカソードとして及び他方の電極がアノードとして作用する。イメージングアレイにおいて、電極の一方は、例えば対向電極として作用する複数の別個の検出素子にわたって共有されてもよいが、アレイ内の各検出器素子が、吸収イベントの空間的に分解された検出のための専用の読み出し電極を有することもできる。

しかしながら、ＣＺＴ及びＣｄＴｅなどの直接変換材料は、例えば電荷トラップに敏感でありえ、これは、分極を引き起こし、例えば光子束に曝されたときに電界の変化を引き起こしうる。例えば、検出器の電極対間に生成される電界中において、吸収イベントによって解放された電荷は、電極対に印加される電圧差によって電極の一方に向かって駆動される。これにより、例えば電流の形で、検出可能な電気信号が生成され、その大きさは電流曲線の面積積分に比例し、従って入射光子によって放出される電荷量に比例する。このようにして生成された評価信号は、閾値に基づくやり方で光子を検出することができるパルス弁別器に供給されることができる。

しかしながら、空間電荷が、検出器ボリューム、例えば、画素ボリューム内の電荷トラップによって形成される場合、印加される電界は、この電荷によって相対的に弱められ、その結果、光子と物質の相互作用によって生成される電子正孔対は、収集アノード／カソード対へ、一層ゆっくりドリフトする。

当技術分野において、ＣＺＴ又はＣｄＴｅにおける電荷トラッピングの影響、例えば分極の変化及び／又は電界の変化の影響を軽減することが知られている。例えば、国際公開第２０１４／０７２９３９号パンフレットは、直接変換半導体材料のサブバンド赤外線照射が、分極をかなり低減することができ、それにより、例えば、ベースラインシフトなしに、より高い管電流で計数が達成されることができることを開示している。この国際特許出願は更に、半導体結晶を４面で当接可能にするために、半導体結晶がフリップチップ接合された読み出し回路に組み込まれる赤外線照射装置を開示している。

従って、半導体材料は、当技術分野で知られているやり方に従って、材料のバンドギャップを上回るエネルギーに対応する波長、例えばＣＺＴでは１．４ｅＶを含む光で照射されることができる。一般的な赤外放射線によるこの照射は、実験的に実証されているように、電界条件を変化させることによって引き起こされうるイメージング及びエネルギー分解のアーチファクトの大幅な低減を助けることができる。
本発明の実施形態の目的は、直接変換材料に基づく検出器による良好且つ効率的な放射線検出を提供することである。

上記の目的は、本発明による方法及び装置によって達成される。

本発明の実施形態の利点は、直接変換材料の電荷トラップ及び／又は分極を防止し又は低減するために、赤外線照射が放射線検出器に容易に且つ効率的に組み込まれることができることである。

本発明の実施形態の利点は、直接変換材料の良好な赤外線照射、例えば実質的に均質な赤外線照射を達成できることである。

本発明の実施形態の利点は、赤外線照射手段が、臨床環境での使用、例えばイメージングアーチファクトを軽減するために、診断イメージングでの使用に適した直接変換放射線検出器内に設けられることができることである。

本発明の実施形態の利点は、例えば高いＸ線束での高い計数率が、診断イメージング用の光子計数放射線検出器において達成されうることである。

第１の態様において、本発明は、直接変換材料中における放射線の直接的な光子と物質の相互作用（以下、直接的な光子物質相互作用）によって、Ｘ線及び／又はガンマ放射線を電子正孔対に変換する該直接変換材料を有する放射線検出器に関する。検出器は、直接変換材料の両側に配置されるアノード及びカソードを有し、それにより、電圧がアノード及びカソード間に印加されると、電子正孔対の電子及び正孔がそれぞれアノード及びカソードによって収集されることができる。更に、カソードは、実質的に透明であり、例えば赤外線に対し透明である。放射線検出器は更に、カソードの直接変換材料とは反対側において、カソード上に導光層を有し、導光層は、赤外線を直接変換材料上に分配するように適応される。検出器は更に、導光層のカソードとは反対側において導光層上に配置される反射体層を有し、この反射体層は、赤外線を（実質的に）反射するように構成される。検出器は更に、導光層に当接し及び／又は組み込まれた少なくとも１つの発光体を有し、少なくとも１つの発光体は、赤外線を導光層に放出するように適応される。

本発明の実施形態による放射線検出器において、直接変換材料は、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ又はＣＺＴ）結晶及び／又はテルル化カドミウム結晶を有することができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、カソードは直接変換材料の或る側面を連続的にカバーすることができ、アノードは直接変換材料の別の側面を連続的にカバーすることができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、カソードは、直接変換材料の第１の側面を連続的にカバーし、検出器は、直接変換材料の第１の側面とは反対側の第２の側面上に、ピクセル化されたグリッドに配置された複数のアノードを有することができ、それにより、放射線と直接変換材料との相互作用によって発生した電子が、空間的に分解されて収集されることができる。具体的に、検出器はイメージング検出器でありうる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、カソードは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含みうる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、導光層は、赤外線に対し透明でありえ、赤外線を拡散するように適応されることができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、反射体層は、アルミニウム箔などの金属箔層を有することができる。本発明の実施形態による放射線検出器において、少なくとも１つの発光体は、７００ｎｍから１６００ｎｍの波長レンジの少なくとも一部、例えば８００ｎｍから１２００ｎｍの波長レンジの光を発光する発光ダイオードを有することができる。

本発明の実施形態による放射線検出器は、更に、アノードから得られた電気信号を処理することによって電子正孔対を検出し、計数し、及び／又は分析するための読み出し電子装置を有することができる。そのような読み出し電子装置は、例えば、シェーパ、カウンタ、閾値比較器、及び／又はベースライン復元器を有することができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、少なくとも１つの発光体は、発光体に電力を供給するための電源電流を受け取るためにカソードに電気的に接続されることができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、少なくとも１つの発光体は、カソードと電極との間の電流、例えば電源電流が少なくとも１つの発光体に電力を供給することができるように、電極に接続されることができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、反射体層は、少なくとも１つの発光体に電力供給するための電極として作用するように、少なくとも１つの発光体に導通され及び電気接続されることができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、少なくとも１つの発光体は、カソードと導電性反射体層との間の電流が少なくとも１つの発光体に電力供給できるように、導電性反射体層に電気接続されることができる。

本発明の実施形態による放射線検出器は、例えば高電圧のような第１の電圧をアノード及びカソード上に供給するとともに、バイアス電圧のような第２の電圧をカソード及び反射体層上に供給するための電源を備えることができ、前記高電圧は、例えば、放射線検出を可能にするように直接変換材料上に適切な電界を生成するための電圧に関連して当業者により理解されるような「高電圧」でありえ、前記バイアス電圧は、発光ダイオードなどの発光体による発光を生成するための電圧に関連して当業者により理解されるような「バイアス電圧」でありうる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、前記少なくとも１つの発光体は、前記導光層の１又は複数の側面上に横方向に配置されるように、前記導光層に当接することができる。

本発明の実施形態による放射線検出器において、前記少なくとも１つの発光体は、前記導光層に埋め込まれた、例えば、一体化されて埋め込まれた発光体のアレイを有することができる。

第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様の実施形態による放射線検出器を有する診断イメージングシステムに関する。

第３の態様において、本発明は、放射線を検出する方法に関し、この方法は、直接変換材料中の放射線の直接的な光子物質相互作用により、Ｘ線及び／又はガンマ放射線を電子正孔対に変換する直接変換材料と、前記直接変換材料の両側に配置されるアノード及びカソードと、を得るステップであって、前記カソードは、赤外線に対して実質的に透明である、ステップと、前記電子正孔対の電子及び正孔がそれぞれ前記アノード及び前記カソードによって収集されることができるように、前記アノード及び前記カソード上に第１の電圧を印加するステップと、前記直接変換材料上に赤外線を分配するために導光層に赤外線を放射するステップであって、前記導光層は、カソードの前記直接変換材料とは反対側に設けられている、ステップと、前記導光層の前記カソードとは反対側に配置された反射体層を使用して、赤外光を反射するステップと、を有する。

本発明の特定の好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項からの特徴は、単に特許請求の範囲に明示的に記載されているだけでなく、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と適宜組み合わされることができる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照して明らかになり、解明される。

本発明の実施形態による第１の例示的な検出器を示す図。 本発明の実施形態による第２の例示的な検出器を示す図。 本発明の実施形態によるイメージングシステムを示す図。

図面は概略的であり、非限定的である。図面において、いくつかの構成要素のサイズは誇張されており、説明のために縮尺通りに描かれていない。

請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。

異なる図面において、同じ参照符号は、同じ又は類似の要素を指す。

例示的な実施形態の詳細な説明

本発明は、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図面は概略図であり、非限定的である。図面において、いくつかの要素のサイズは誇張されており、例示の目的で縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法及び相対寸法は、本発明の実際の実施化に対応しない。

更に、説明及び特許請求の範囲における第１、第２などの語は、類似の要素間を区別するために使用され、必ずしも、時間的態様、空間的態様、ランキング、又は他の態様でシーケンスを記述するために使用されるわけではない。そのように使用される語は、適切な状況下で交替されることができ、本明細書に記載される本発明の実施形態は、本明細書に記載され又は図示される以外のシーケンスで動作可能であることを理解されたい。

更に、本明細書及び特許請求の範囲における上（top）、下（under）等の語は、説明のために用いられており、必ずしも相対的な位置を説明するために用いられているわけではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交替されることができ、本明細書に記載される本発明の実施形態は、本明細書に記載され又は図示される以外の方向で動作可能であることを理解されたい。

特許請求の範囲において使用される「含む、有する（comprising）」という語は、その後に列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の構成要素やステップを除外しないことに留意されたい。従って、これは、言及されているような記述された特徴、整数、ステップ又はコンポーネントの存在を指定するものと解釈されるべきであるが、１又は複数の他の特徴、整数、ステップ又はコンポーネント、又はそれらのグループの存在又は付加を排除するものではない。従って、「手段Ａ及びＢを有する装置」という表現の範囲は、コンポーネントＡ及びコンポーネントＢのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本発明に関して、装置のただ重要なコンポーネントがＡ及びＢであることを意味する。

本明細書において、「一実施形態」又は「実施形態」とは、本実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。このように、本明細書中のさまざまな場所における語「一実施形態において」又は「実施形態において」の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態をに言及しているわけではないが、それも可能である。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、本開示から当業者に明らかなように、１又は複数の実施形態において、任意の適切な態様で組み合わせられることができる。

同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明のさまざまな特徴は、開示を簡素化し、さまざまな発明の態様の１又は複数の理解を助ける目的で、場合によっては、それらの単一の実施形態、図面、又は説明において一緒にグループ化されることが理解されるべきである。しかしながら、この開示方法は、請求項に係る発明が各請求項に明示的に記載されているより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の態様は、単一の前述の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない。従って、詳細な説明に続く請求項は、詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施形態として独立している。

更に、本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる以外のいくつかの他の特徴を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であり、当業者によって理解されるようにさまざまな異なる実施形態を形成することを意味する。例えば、特許請求の範囲において、請求項に記載される任意の実施形態が任意の組み合わせで使用されることができる。

本明細書に提供される説明において、多数の特定の詳細が示される。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施されうることが理解される。他の例において、この説明の理解を不明瞭にしないために、良く知られた方法、構造、及び技術は詳しくは示されていない。

第１の態様において、本発明は、直接変換材料中における放射線の直接的な光子物質相互作用によって、Ｘ線及び／又はガンマ放射線を電子正孔対に変換する直接変換材料と、アノード及びカソード上に電圧が印加されると、電子正孔対の電子及び正孔がそれぞれアノード及びカソードによって収集されることができるように、直接変換材料の両側に配置されるアノード及びカソードとを有する放射線検出器に関する。カソードは更に赤外線に対して透明である。放射線検出器は更に、カソードの直接変換材料とは反対側において、カソード上に導光層を有し、導光層は、直接変換材料上に赤外線を分配するように構成される。検出器は更に、導波路層のカソードとは反対の側において導光層上に配置される反射体層を有し、この反射体層は、赤外線を反射するように構成される。検出器は更に、導光層上に当接し及び／又は導光層内に組み込まれる少なくとも１つの発光体を有し、少なくとも１つの発光体は、赤外線を導光層内に放射するように構成される。図１は、本発明の実施形態による例示的な検出器１を概略的に示す。明瞭にするために、検出器１の各層は、図１及び図２において、例えば「分解」図では、離間して示されているが、本発明の実施形態では、これらの層の間の直接的な物理的接触が非常に好ましいことが当業者には理解されよう。

放射線検出器１は、直接変換材料における放射線の直接光子物質相互作用によりＸ線及び／又はガンマ放射線を電子正孔対に変換する直接変換材料２を有する。

例えば、直接変換材料２は、直接変換結晶、例えば半導体結晶、例えばＩＩ－ＩＶ族の二元又は三元化合物半導体の結晶、例えばＣＺＴ結晶又はＣｄＴｅ結晶を含むことができる。

放射線検出器は、アノード３及びカソード４を有する。アノード及びカソードが、直接変換材料２の両側に配置され、それにより、アノード及びカソードに電圧Ｖ、例えば高電圧が印加されると、放射線照射によって直接変換材料２に形成された電子正孔対の電子及び正孔が、それぞれアノード３及びカソード４によって収集されることができる。例えば、アノード及びカソードは、電圧Ｖが直接変換材料上に印加された際の接変換材料の放射線曝露による電子正孔対の生成及び収集を可能にするように構成されることができ、例えば、直接変換材料中の電界強度、例えば、直接変換材料の厚さで除した電圧が、１００Ｖ／ｃｍから２０ｋＶ／ｃｍのレンジ、例えば、５００Ｖ／ｃｍから１０ｋＶ／ｃｍのレンジ、例えば、１ｋＶ／ｃｍから５ｋＶ／ｃｍのレンジであるようにする。

カソード４は、直接変換材料２の側面を連続的にカバーすることができる。更に、カソード４は赤外線放射に対して透明である。例えば、カソードは、７００ｎｍから１６００ｎｍの波長レンジの少なくとも一部、例えば８００ｎｍから１２００ｎｍの波長レンジの少なくとも一部、例えば少なくとも１つの発光体の発光スペクトルに対応する赤外光に対して、５０％より高い、例えば６０％より高い、例えば少なくとも７５％、例えば少なくとも８０％の全透過率を有する材料から構成されることができる。特に、カソード４は、導電性であって赤外線を実質的に透過する材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）材料から構成されることができる。

アノード３は、直接変換材料の別の側面、すなわち直接変換材料２のカソード４が設けられている側とは反対の側面、を連続的にカバーすることができる。代替として、検出器１は、直接変換材料のこの他方の側で、ピクセル化されたグリッドに配置される複数のアノード３を有することができ、それにより、放射線と直接変換材料との相互作用によって生成された電子が、空間的に分解されるやり方で収集されることができる。

放射線検出器１は更に、カソードの直接変換材料２とは反対の側においてカソード４上に導光層５を有する。導光層５は、直接変換材料２上に赤外線放射を分配するように適応される。例えば、導光層５は、直接変換材料が赤外線４によってカソード４を通して実質的に均一に照射されるように、赤外線をガイドするための導光要素を有することができる。例えば、導光層５は、赤外線に対して透明でありうる。好適な実施形態において、導光層５は、赤外光を拡散するように適応されることができる。例えば、導光層５は、フロストプラスチック材料を有することができる。

導光層５は、カソード４を横断する前に赤外線を拡散し及び／又は回折するための光拡散及び／又は回折要素などの光分配要素を形成することができる。例えば、導光層５は、回折プレート及び／又は拡散プレートを有し、そこから、赤外線は、カソード４上に、及び例えば、好適には直接変換材料２上に実質的に均一に分布するカソード４を通じて、実質的に均一に結合されることができる。

検出器は更に、導光層５のカソード４とは反対側において導光層５上に配置される反射体層６を有し、この反射体層６は、赤外線を反射するように適応され、例えば、反射体層５は、７００ｎｍから１６００ｎｍの波長レンジの少なくとも一部の光、例えば８００ｎｍから１２００ｎｍのレンジの少なくとも一部の光、例えば少なくとも１つの発光体の発光スペクトルに対応する赤外光に対して、５０％より高い、例えば６０％より高い、例えば少なくとも７５％、例えば少なくとも８０％の反射率を有する導光層５とのインタフェースを形成する材料からなりうる。例えば、反射体層は、アルミニウム箔などの金属箔層を有することができる。反射体層６、例えば赤外線反射層は、有利には、検出器内、例えば直接変換材料２内にできるだけ多くの赤外光を閉じ込めることができる。

反射体層は更に導電性である。例えば、反射体層６は、例えば図２に示されるように、少なくとも１つの発光体７に電力供給する電極として作用しうる。

検出器は更に、導光層５に当接し及び／又は組み込まれた少なくとも１つの発光体７を有し、少なくとも１つの発光体は、赤外線を導光層５に放出するように構成される。例えば、少なくとも１つの発光体は、７００ｎｍから１６００ｎｍの波長レンジの少なくと一部の光、例えば８００ｎｍから１２００ｎｍの波長レンジの少なくとも一部の光を放射するために、発光ダイオードを有することができる。

ＣＺＴバルクなどの直接変換材料内の電界の変化は、電荷トラップなどによる空間電荷領域の出現によって引き起こされることができる。

更に、検出器は、例えば高速電子検出器の読み出しが可能である読み出し電子装置のような読み出し電子装置を有することができる。

本発明の実施形態による検出器は、臨床環境、例えば診断イメージングでの使用に特に適切でありうる。少なくとも１つの発光体７は、検出器１４の読み出しのための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）上で使用可能な面積を低減することなく検出器に有利に組み込まれることができる。例えば、赤外線発光体を読み出しＡＳＩＣに組み込み、アノード側から直接変換材料を照射することもできるが、これはＡＳＩＣ回路のコストに大きな影響を及ぼし、フロントエンド電子装置の使用可能領域を削減する。

例えば、アノードは、例えばＡＳＩＣ内の、例えば読み出し電子回路を備えた読み出し回路上に集積され、又は共集積されることができる。

本発明の実施形態による検出器において、赤外線照射手段は、直接変換材料のカソード側に有利に組み込まれる。特に、カソードは、光学的に透明な（又は関連するＩＲレンジでは少なくとも透明な）、薄い高電圧接点を有することができる。導光層５は、カソードの上部、例えば透明接点の上部に、赤外線照射を表面全体にわたってほぼ均一に分配するためのＩＲ導光部を形成することができる。

少なくとも１つの発光体７、例えば少なくとも１つのＬＥＤは、発光体７に電力供給するための電源電流を受け取るために、カソード４に、例えばカソード４の高電圧接点８に有利に接続されることができる。しかしながら、本発明の実施形態は、必ずしもこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの発光体７は、例えばカソード４から隔てられた、例えば絶縁された一対の電極を介して電力を受け取ることができる。

少なくとも１つの発光体７は、カソード４及び他の電極９に接続され、それにより、カソード４と他の電極９との間の電流が、少なくとも１つの発光体７に電力供給されることができる。

好適な実施形態において、少なくとも１つの発光体７は、導電性反射体層６に接続されることができ、カソード４と導電性反射体層６との間の電流が少なくとも１つの発光体７に給電されることができる。言い換えれば、他の電極９は、導電性反射体層６であってもよく、又はそれを含んでもよい。しかしながら、本発明の実施形態は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、他の電極９は、反射体層６から隔てられ、例えば絶縁されることができる。

例えば、検出器は、アノードとカソードとの間に予め決められた電位差Ｖを得るような電圧をアノードとカソードに供給するとともに、アノードと反射体層との間に予め決められた電位差Ｖ＋Ｖｂｉａｓを得るような電圧を反射体層６に供給する電源を有することができる。ここで、Ｖは、放射線検出目的のために直接変換材料内に適切な電界を生成するための適切な高電圧をさすことができ、Ｖｂｉａｓは、発光体、例えばＬＥＤのバイアス電圧をさすことができる。当業者は、この電位Ｖｂｉａｓは、基板内のＬＥＤのカソード／アノードの向きに依存して、数値的に負の値又は数値的に正の値を取り得ることを理解するものとする。

従って、本発明の実施形態による検出器は、赤外線照明を備えていない従来の検出器スタックと比較した場合、１つの追加の電気接続のみを有利に必要としうる。

図１に示すように、少なくとも１つの発光体７、例えば少なくとも１つの赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）は、導光層５に当接しうる。例えば、直接変換材料２は入射面Ｓを有することができ、検出されるＸ線及び／又はガンマ放射線は、入射面Ｓを通じて直接変換材料２に入射することができる。発光体は、検出されるべき入射放射線の潜在的な軌跡を遮らないように、入射面Ｓから横方向に有利に配置されることができる。こうして、少なくとも１つの発光体７は、導光層５の１又は複数の側面に配置されることができる。

図２は、本発明の実施形態による他の例示的な放射線検出器１を示している。少なくとも１つの発光体７が、導光層５に組み込まれることができる。これにより、有利には、本発明の実施形態による検出器の複数は、少なくとも１つの発光体７を収容するための間隙をそれらの間に必要とせずに互いに当接することができる。例えば、少なくとも１つの発光体７、例えば複数の赤外発光ダイオードは、例えば赤外光に対して透明な基板、例えば赤外光を拡散するように構成された赤外線透明な基板内の導光層５に埋め込まれることができる。例えば、少なくとも１つの発光体７は、基板全体にわたって発光体、例えばＬＥＤのアレイを有することができる。発光体の数及びアレイのピッチは、導光層５上、従って直接変換材料２上（少なくとも表面Ｓ）に赤外光の均一な分布が得られるように予め決められることができる。

第２の態様において、本発明の実施形態は、上述の本発明の第１の態様の実施形態による放射線検出器を有する診断イメージングシステムにも関する。

例えば、診断イメージングシステム１００は、コンピュータトモグラフィシステム、例えばスペクトルコンピュータトモグラフィシステムでありうる。

図３は、スペクトルコンピュータトモグラフィ（スペクトルＣＴ）スキャナを有するイメージングシステム１００を示している。イメージングシステム１００は、概ね静止したガントリ１０２と回転ガントリ１０４とを有することができる。回転ガントリ１０４は、静止ガントリ１０２によって回転可能に支持されることができ、長軸Ｚを中心に検査領域１０６の周りを回転することができる。

Ｘ線管などの放射線源１０８は、例えば、この回転ガントリ１０４と共に回転するように、回転ガントリ１０４によって回転可能に支持されることができ、検査領域１０６を横断する多エネルギー放射線を放射するように適応されることができる。放射線源１０８は、単一の広域スペクトルＸ線管１０８を有することができ、又はそれから構成されることができる。代替として、放射線源は、走査中、少なくとも２つの異なる光子放出スペクトル間の制御可能なスイッチング、例えば、例えば８０ｋＶｐ、１４０ｋＶｐなどの少なくとも２つの異なるピーク放出電圧間のスイッチングを行うように適応されることができる。別の変形形態において、放射線源１０８は、異なる平均スペクトルを有する放射線を放出するように構成される２又はそれ以上のＸ線管を有することができる。別の変形例において、放射源１０８は上記の組み合わせを有することができる。

放射線感受性検出器アレイ１１０は、検査領域１０６を横切って放射線源１０８の反対側で円弧をなすことができる。アレイ１１０は、本発明の第１の態様の実施形態による、Ｚ軸方向に沿って互いに対して配置された検出器１の１又は複数の列を有することができる。アレイ１１０は、検査領域１０６を横断する放射線を検出し、それを示す信号を生成するように適応されることができる。放射線感受性検出器アレイ１１０は、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅのような本発明の第１の態様の実施形態による直接変換検出器又は他の直接変換検出器を有することができる。

システムは、検出器アレイ１１０によって出力された信号を再構成する再構成器１１２を有することができる。これは、信号をさまざまなエネルギー依存成分に分解することを含み得る。再構成器１１２は、エネルギー依存成分を再構なし、１又は複数の異なるエネルギーに対応する１又は複数の画像を生成するように適応されることができる。再構成器１１２は更に、エネルギー依存成分を組み合わせて非スペクトル画像データを生成することができる。

システムは、検査領域内の対象又は被検体を支持するためのカウチなどの被検体支持体１１３を有することができる。システムは更に、例えばシステム１００を制御し又は監視するため及び／又はオペレータにユーザインタフェースを提供するためにプログラムされた汎用コンピュータオペレータコンソール１１４を有することができる。コンソール１１４は、モニタ又はディスプレイなどの人間可読出力装置と、キーボード及びマウスなどの入力装置とを有することができる。コンソール１１４に常駐するソフトウェアにより、オペレータは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又はその他を介してスキャナ１００と対話することができる。この相互作用は、スペクトルイメージングプロトコル又は非スペクトルイメージングプロトコルの選択、スキャンの起動などを含む。

イメージングシステム１００は、スペクトルＣＴスキャナとの通信を容易にするための入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース１１８を有することができるワークステーション、例えばコンピュータなどの計算システム１１６、に動作可能に接続することができる。イメージングシステム１００は、システムレベル統合コンポーネントとしてコンピューティングシステム１１６を有することができ、又は例えばコンピューティングシステム１１６に画像データを送信するために、スタンドアロンコンピューティングシステム１１６と通信するように適応されることができる。

コンピューティングシステム１１６は更に、出力装置１２０を有することができる。出力装置又は出力装置は、例えば、ディスプレイモニタ、フィルムプリンタ、紙プリンタ、及び／又はオーディオフィードバックのためのオーディオ出力を有することができる。コンピューティングシステムは、マウス、キーボード、タッチインタフェース及び／又は音声認識インタフェースなどの入力装置１２２又は複数の入力装置を備えることもできる。コンピューティングシステム１１６は更に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、処理のための専用特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又はフィールドプログラマブルゲートアレイなどの適切に構成されたプログラマブルハードウェアプロセッサ、のような少なくとも１つのプロセッサ１２４を有することができる。コンピューティングシステムは、コンピュータ可読記憶媒体１２６、例えば物理デジタルメモリなどの非一時的メモリを有することができる。コンピュータ可読記憶媒体１２６は、コンピュータ可読命令１２８及びデータ１３０を記憶することができる。少なくとも１つのプロセッサ１２４は、コンピュータ可読命令１２８を実行するように適応されることができる。少なくとも１つのプロセッサ１２６は、信号、搬送波、又は他の一時媒体によって運ばれるコンピュータ可読命令を実行することもできる。代替的又は付加的に、少なくとも１つのプロセッサは、例えば、命令の少なくとも一部を実行するように特別に設計されたフィールドプログラマブルゲートアレイ又はＡＳＩＣの構成によって、必ずしもこれらの命令のメモリ記憶を必要とせずに、命令１２８を、例えば全体的又は部分的に具現化するように物理的に構成されることができる。

命令１２８は、診断画像処理の分野で知られている他の典型的な画像処理タスクを分割、分析、登録、定量化、測定、フィルタリング及び／又は実行するための画像処理アルゴリズム１３２を有することができる。

他の態様において、本発明の実施形態は、放射線を検出する方法にも関する。この方法は、直接変換材料中の放射線の直接の光子物質相互作用によって、Ｘ線及び／又はガンマ線を電子正孔対に変換する直接変換材料を得ることを含み、直接変換材料の両側にアノード及びカソードが配置され、カソードは赤外線に対して実質的に透明である。

この方法は、電子正孔対の電子及び正孔がそれぞれアノード及びカソードによって収集され得るように、アノード及びカソード上に第１の電圧（Ｖ）、例えば適切な高電圧を印加することを含む。

この方法は、赤外線を直接変換材料上に分配するために赤外線を導光層に放出することを含み、導光層は、カソードの直接変換材料とは反対側において、カソード上に設けられる。

この方法は、導光層のカソードとは反対側において該導光層上に配置される反射体層を使用して、赤外光を反射することを含む。

本発明の実施形態による方法の詳細は、本発明の第１の態様の実施形態に関する上記の説明に関連して明らかである。特に、本発明の実施形態による検出器によって実行される機能又は検出器の動作は、本発明の実施形態による方法の対応するステップ及び／又は特徴を構成するものとして理解されるものとする。

Claims (10)

1. 放射線検出器であって、
   直接変換材料中における放射線の直接的な光子物質相互作用によって、Ｘ線及び／又はガンマ放射線を電子正孔対に変換する直接変換材料と、
   前記直接変換材料の両側に配置されるアノード及びカソードであって、前記アノード及び前記カソード間に電圧が印加されると、前記電子正孔対の電子及び正孔が前記アノード及び前記カソードによってそれぞれ収集されることができ、前記カソードは、赤外線に対して実質的に透明である、アノード及びカソードと、
   前記カソードの前記直接変換材料とは反対側における前記カソード上の導光層であって、前記直接変換材料上に赤外線を分配するように適応される導光層と、
   前記導光層の前記カソードとは反対側において前記導光層上に配置される反射体層であって、赤外線を反射するように適応される反射体層と、
   前記導光層に組み込まれた少なくとも１つの発光体であって、前記導光層内に赤外線を放射するように適応される少なくとも１つの発光体と、
   を有し、
   前記少なくとも１つの発光体は、前記少なくとも１つの発光体に電力供給するための電源電流を受け取るために前記カソードに電気的に接続され、
   前記少なくとも１つの発光体は電極に電気接続され、それにより、前記カソードと前記電極との間の電流が、前記少なくとも１つの発光体に電力供給することができ、
   前記反射体層は、前記少なくとも１つの発光体に電力供給するための前記電極として作用するよう、前記少なくとも１つの発光体に導電的に及び電気的に接続され、
   前記少なくとも１つの発光体が、前記導光層に埋め込まれた発光体のアレイを有する、
   放射線検出器。
2. 前記反射体層が金属箔層を有する、請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記アノード及び前記カソード上に第１の電圧を供給し、前記カソード及び前記反射体層上に第２の電圧を供給する電源を有する、請求項１に記載の放射線検出器。
4. 前記直接変換材料が、テルル化カドミウム亜鉛結晶及び／又はテルル化カドミウム結晶を含む、請求項１又は２に記載の放射線検出器。
5. 前記カソードが前記直接変換材料の第１の側面を連続的にカバーし、前記検出器が、前記直接変換材料の前記第１の側面とは反対側の第２の側面上に、ピクセル化されたグリッドに配された複数のアノードを有し、それにより、放射線と前記直接変換材料との相互作用によって生成された電子が空間的に分解されて収集されることができる、請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線検出器。
6. 前記カソードが酸化インジウムスズを有する、請求項１又は２に記載の放射線検出器。
7. 前記少なくとも１つの発光体が、７００ｎｍから１６００ｎｍの波長レンジの少なくとも一部の光を放出する発光ダイオードを有する、請求項１又は２に記載の放射線検出器。
8. 前記アノードから得られた電気信号を処理することにより、前記電子正孔対を検出し、計数し及び／又は分析するための読み出し電子装置を更に有する、請求項１又は２に記載の放射線検出器。
9. 前記請求項１又は２に記載の放射線検出器を有する、診断イメージングシステム。
10. 放射線を検出する方法であって、
    直接変換材料中における放射線の直接的な光子物質相互作用により、Ｘ線及び／又はガンマ線を電子正孔対に変換する直接変換材料と、前記直接変換材料の両側に配置されるアノード及びカソードと、を得るステップであって、前記カソードは、赤外線に対して実質的に透明である、ステップと、
    電子正孔対の電子及び正孔がそれぞれ前記アノード及び前記カソードによって収集されることができるように、第１の電圧を前記アノード及び前記カソード間に印加するステップと、
    前記直接変換材料上に赤外線を分配するために導光層に赤外線を放出するステップであって、前記導光層は、前記カソードの前記直接変換材料とは反対側において、前記カソード上に設けられる、ステップと、
    前記導光層の前記カソードとは反対側において前記導光層上に配される反射体層を使用して、赤外光を反射するステップであって、少なくとも１つの発光体が前記導光層に組み込まれる、ステップと、
    を有し、
    前記少なくとも１つの発光体は、前記少なくとも１つの発光体に電力供給するための電源電流を受け取るために前記カソードに電気的に接続され、
    前記少なくとも１つの発光体は電極に電気接続され、それにより、前記カソードと前記電極との間の電流が、前記少なくとも１つの発光体に電力供給することができ、
    前記反射体層は、前記少なくとも１つの発光体に電力供給するための前記電極として作用するよう、前記少なくとも１つの発光体に導電的に及び電気的に接続され、
    前記少なくとも１つの発光体が、前記導光層に埋め込まれた発光体のアレイを有する、
    方法。

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