JP7456619B2

JP7456619B2 - Radiation detector and its control method

Info

Publication number: JP7456619B2
Application number: JP2020172898A
Authority: JP
Inventors: 修一郎山本; 雅志山▲さき▼
Original assignee: Job Corp
Current assignee: Job Corp
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2040-10-14
Also published as: JP2022064339A

Description

本発明は、放射線を検出する放射線検出器およびその製造方法に関するものであり、詳しくは製造コストを抑制できる放射線検出器およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a radiation detector that detects radiation and a method of manufacturing the same, and more particularly to a radiation detector that can suppress manufacturing costs and a method of controlling the same.

放射線検出器が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、口内に配置される歯科用の放射線検出器の構成が開示されている。この放射線検出器は、放射線が入射すると発光するシンチレータと、このシンチレータから得られる光信号を電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサとを有している。 Various radiation detectors have been proposed (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses the configuration of a dental radiation detector placed in the mouth. This radiation detector includes a scintillator that emits light when radiation is incident thereon, and a CCD (Charge Coupled Device) image sensor that converts an optical signal obtained from the scintillator into an electrical signal.

断層撮影などを行わない場合、すなわち放射線検出器と被写体との相対位置関係が撮影時に変化しない、いわゆる単純撮影が行われている。医療では一般撮影とも呼ばれている。一度の撮影操作で一枚の放射線画像を取得することは、単純撮影または一般撮影と呼ばれていた。単純撮影ではシンチレータやイメージセンサは撮影範囲と同じ面積を持ち、これに対応可能な高価なシンチレータや高価なＣＣＤイメージセンサの使用量（面積）が増大する。放射線検出器の製造コストが増大する問題があった。 When tomography or the like is not performed, that is, when the relative positional relationship between the radiation detector and the subject does not change during imaging, so-called plain radiography is performed. In medicine, this is also called general radiography. Obtaining one radiation image with one imaging operation is called plain radiography or general radiography. In plain radiography, the scintillator and image sensor have the same area as the imaging range, which increases the amount (area) of expensive scintillators and expensive CCD image sensors used. This poses the problem of increased manufacturing costs for radiation detectors.

日本国特開平１０－２７７０２８号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-277028

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は製造コストを抑制できる放射線検出器およびその制御方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a radiation detector and a control method thereof that can reduce manufacturing costs.

上記の目的を達成するための放射線検出器は、内部に空洞を有するケースと、このケースの内部に配置されていて放射線を検出する放射線検出素子と、この放射線検出素子から得られる信号を処理して電気信号として出力する半導体素子とを備える放射線検出器において、一軸方向に沿って移動可能な状態で前記ケースの内部に配置される前記放射線検出素子と、前記ケースの外部に配置されていて動力を発生させる駆動機構と、この駆動機構と前記放射線検出素子とを連結する状態で配置されて前記放射線検出素子を前記ケースの内部で一軸方向に沿って移動させる構成を有する伝達機構とを備えることを特徴とする。 A radiation detector for achieving the above purpose includes a case having a cavity inside, a radiation detecting element placed inside the case to detect radiation, and a signal obtained from the radiation detecting element being processed. and a semiconductor element that outputs an electrical signal as an electric signal, the radiation detection element is arranged inside the case in a movable state along a uniaxial direction, and the radiation detection element is arranged outside the case and is moved by a power source. and a transmission mechanism configured to connect the drive mechanism and the radiation detection element to move the radiation detection element along a uniaxial direction inside the case. It is characterized by

上記の目的を達成するための放射線検出器の制御方法は、内部に空洞を有するケースと、このケースの内部に配置されていて放射線を検出する放射線検出素子と、この放射線検出素子から得られる信号を処理して電気信号として出力する半導体素子とを備える放射線検出器の制御方法において、前記ケースの内部に配置されている前記放射線検出素子と前記ケースの外部に配置されている駆動機構とが予め伝達機構により連結されていて、前記伝達機構に連結されている前記放射線検出素子が、前記ケースの外部の前記駆動機構から伝達される動力により一軸方向に沿って移動しつつ、照射される放射線の検出を行なうことを特徴とする。 A method of controlling a radiation detector to achieve the above purpose consists of a case having a cavity inside, a radiation detection element arranged inside the case to detect radiation, and a signal obtained from the radiation detection element. In the method for controlling a radiation detector including a semiconductor element that processes and outputs as an electrical signal, the radiation detection element disposed inside the case and the drive mechanism disposed outside the case are arranged in advance. The radiation detection element connected to the transmission mechanism is moved along one axis by the power transmitted from the drive mechanism outside the case, and detects the irradiated radiation. It is characterized by performing detection.

本発明によれば、放射線検出素子が移動可能に構成されるため、ケースよりも小さく構成される放射線検出素子でケースと同等の範囲で放射線を検出できる。より小さい放射線検出素子を採用できるため、放射線検出器の製造コストを抑制するには有利である。 According to the present invention, since the radiation detection element is configured to be movable, radiation can be detected in the same range as the case with the radiation detection element configured smaller than the case. Since a smaller radiation detection element can be used, this is advantageous in reducing the manufacturing cost of the radiation detector.

放射線検出器を斜視で例示する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a radiation detector in perspective. 図１の放射線検出器の内部構造を例示する説明図である。2 is an explanatory diagram illustrating the internal structure of the radiation detector of FIG. 1. FIG. 図２の放射線検出器をＡＡ矢視で例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the radiation detector of FIG. 2 in the direction of arrow AA. 図３の放射線検出器をＢＢ矢視で例示する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the radiation detector of FIG. 3 as viewed from arrow BB. 図３の放射線検出素子の変形例を例示する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating a modification of the radiation detection element of FIG. 3. FIG. 図４の放射線検出器の変形例を例示する説明図である。5 is an explanatory diagram illustrating a modified example of the radiation detector in FIG. 4 . 図４の放射線検出器をＣＣ矢視で例示する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the radiation detector of FIG. 4 as viewed from the CC arrow.

以下、放射線検出器およびその制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図中では放射線検出素子が移動する移動方向を矢印ｘ、この移動方向ｘを直角に横断する幅方向を矢印ｙ、上下方向を矢印ｚで示している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A radiation detector and its control method will be described below based on the embodiment shown in the drawings. In the figure, the direction in which the radiation detection element moves is indicated by an arrow x, the width direction perpendicular to the direction of movement x is indicated by an arrow y, and the vertical direction is indicated by an arrow z.

図１および図２に例示するように放射線検出器１は、内部に空洞を有するケース２と、このケースの内部に配置されている放射線検出素子３と、この放射線検出素子３の下方に配置されている半導体素子４とを備えている。放射線として例えば７０ｋｅＶのＸ線を使用する場合は、プラスチックなど放射線を透過しやすく（すなわち放射線検出器１での検出対象の放射線の減弱が少なく）、放射線画像撮影に影響の少ない物質でケース２が構成される。放射線を透過しやすい物質は、ケース２の一部のみ、例えば放射線の入射面側かつ放射線画像に寄与する領域に使用されてもよい。一方で放射線の入射に対して反対側となる背面側を含むケース２の一部は、放射線の遮蔽能力の高い物質で構成されてもよい。放射線の遮蔽能力の高い物質とは、例えば鉛、タングステンなどの重金属や、これらの重金属元素を含む化合物や、これらの重金属や化合物を含むプラスチックなどをいう。これにより特に医療用の場合、放射線検出器１の背面側に患者の体の一部が存在する場合は、当該部位の放射線被ばく量を軽減できる。また工業用の場合、放射線検出器１の背面側に配置されている物質から散乱放射線が発生することを抑制できる。被写体をより明瞭に撮影することが可能となる。ケース２の外形は直方体の他、この直方体の角部を丸めて構成した形状等、任意の形状に構成できる。 As illustrated in FIGS. 1 and 2, the radiation detector 1 includes a case 2 having a cavity inside, a radiation detection element 3 disposed inside the case, and a radiation detection element 3 disposed below the radiation detection element 3. A semiconductor element 4 is provided. For example, when using 70 keV X-rays as radiation, Case 2 is a material that easily transmits radiation (that is, less attenuation of the radiation to be detected by radiation detector 1) and has little effect on radiographic imaging. configured. The material that easily transmits radiation may be used only in a part of the case 2, for example, on the radiation incident surface side and in the area contributing to the radiation image. On the other hand, a part of the case 2 including the back side opposite to the radiation incident side may be made of a material with high radiation shielding ability. Substances with high radiation shielding ability include, for example, heavy metals such as lead and tungsten, compounds containing these heavy metal elements, and plastics containing these heavy metals and compounds. Thereby, especially in the case of medical use, when a part of the patient's body exists on the back side of the radiation detector 1, the amount of radiation exposure to that part can be reduced. Further, in the case of industrial use, it is possible to suppress the generation of scattered radiation from a substance placed on the back side of the radiation detector 1. It becomes possible to photograph the subject more clearly. The outer shape of the case 2 may be any shape other than a rectangular parallelepiped, such as a rectangular parallelepiped with rounded corners.

放射線検出素子３は例えば放射線が照射されることで発光するシンチレータで構成される。この実施形態では平面視で移動方向ｘに短辺を有し幅方向ｙに長辺を有する略長方形となる状態に放射線検出素子３は形成されている。半導体素子４は例えばシンチレータから伝達される光信号を電気信号に変換する処理を行なうＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやフォトダイオードで構成される。また半導体素子４は例えば積分型の処理回路を搭載した積分型ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）で構成されてもよい。 The radiation detection element 3 is composed of, for example, a scintillator that emits light when irradiated with radiation. In this embodiment, the radiation detection element 3 is formed into a substantially rectangular shape having short sides in the movement direction x and long sides in the width direction y when viewed from above. The semiconductor element 4 is composed of, for example, a CCD image sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or a photodiode that converts an optical signal transmitted from a scintillator into an electrical signal. Further, the semiconductor element 4 may be constituted by, for example, an integral type ASIC (application specific integrated circuit) equipped with an integral type processing circuit.

この実施形態では平面視で略長方形となる形状に形成されていて、放射線検出素子３の下面に貼り付けられる構成を半導体素子４は有している。平面視において放射線検出素子３と半導体素子４とは略同一形状であり略同一の大きさに形成されている。放射線検出素子３の下面と半導体素子４の上面とは光学的に接続されている。 In this embodiment, the semiconductor element 4 is formed into a substantially rectangular shape when viewed from above, and has a configuration that is attached to the lower surface of the radiation detection element 3. In plan view, the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 have substantially the same shape and are formed to have substantially the same size. The lower surface of the radiation detection element 3 and the upper surface of the semiconductor element 4 are optically connected.

放射線検出素子３と半導体素子４との組み合わせは上記に限定されない。例えば放射線検出素子３がＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）系などの半導体、すなわち放射線と電気伝導キャリアの変換が直接行われる半導体（直接変換型半導体）で構成されて、半導体素子４が光子計数型ＡＳＩＣで構成されてもよい。このとき放射線検出素子３と半導体素子４とは電気的に接続されている。 The combination of the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 is not limited to the above. For example, the radiation detection element 3 is composed of a semiconductor such as CdTe (cadmium telluride), that is, a semiconductor in which radiation and electrically conductive carriers are directly converted (direct conversion type semiconductor), and the semiconductor element 4 is composed of a photon counting type ASIC. may be configured. At this time, the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 are electrically connected.

ＣｄＴｅ系半導体などの直接変換型半導体で構成される放射線検出素子３は、入射した放射線を光子とみなしてこの光子エネルギに比例した電気信号を出力する構成を有している。光子計数型ＡＳＩＣで構成される半導体素子４は、放射線検出素子３から得られる電気信号を増幅してデジタル化する処理を行なう構成を有している。 The radiation detection element 3 made of a direct conversion type semiconductor such as a CdTe-based semiconductor has a configuration that regards incident radiation as a photon and outputs an electric signal proportional to the photon energy. The semiconductor element 4 configured as a photon-counting ASIC has a configuration that performs processing to amplify and digitize the electrical signal obtained from the radiation detection element 3.

放射線検出素子３としてシンチレータまたは直接変換型半導体のいずれかが選択されて、これと組み合わせる状態で半導体素子４として積分型ＡＳＩＣまたは光子計数型ＡＳＩＣのいずれかが選択されてもよい。 Either a scintillator or a direct conversion type semiconductor may be selected as the radiation detection element 3, and either an integral type ASIC or a photon counting type ASIC may be selected as the semiconductor element 4 in combination with this.

放射線検出素子３と半導体素子４とは必ずしも同一形状かつ同一の大きさでなくてもよい。例えば半導体素子４からの信号読み出し等を行なう領域を半導体素子４が有していてもよい。この場合は放射線検出素子３よりも半導体素子４の方が平面視で大きくなる状態に形成される。半導体素子４は機能を果たしながら、できるだけ小型化するように適宜構成されることが望ましい。 The radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 do not necessarily have to have the same shape and the same size. For example, the semiconductor element 4 may have a region for reading signals from the semiconductor element 4. In this case, the semiconductor element 4 is formed to be larger than the radiation detection element 3 in plan view. It is desirable that the semiconductor element 4 be appropriately constructed so as to be as small as possible while still fulfilling its functions.

図２に例示するように放射線検出器１は、ケース２の外部に配置されていて動力を発生させる駆動機構５と、この駆動機構５と放射線検出素子３とを直接または間接に連結する伝達機構６とを備えている。この実施形態では駆動機構５はモータで構成されている。伝達機構６は例えばラックランドピニオン機構で構成される。この実施形態では一端を放射線検出素子３に連結されて他端にラックを形成されるロッド６ａと、モータで構成される駆動機構５に設置されるとともにロッド６ａのラックに対応する形状を有するピニオンギア６ｂとで伝達機構６が構成されている。駆動機構５の動力により、ロッド６ａはその軸方向である移動方向ｘに沿って往復移動が可能な状態に構成されている。 As illustrated in FIG. 2, the radiation detector 1 includes a drive mechanism 5 that is disposed outside a case 2 and generates power, and a transmission mechanism that directly or indirectly connects the drive mechanism 5 and the radiation detection element 3. 6. In this embodiment, the drive mechanism 5 is composed of a motor. The transmission mechanism 6 is composed of, for example, a rackland pinion mechanism. In this embodiment, a rod 6a is connected at one end to the radiation detection element 3 and forms a rack at the other end, and a pinion is installed in a drive mechanism 5 consisting of a motor and has a shape corresponding to the rack of the rod 6a. A transmission mechanism 6 is configured with the gear 6b. The rod 6a is configured to be able to reciprocate along the moving direction x, which is the axial direction, by the power of the drive mechanism 5.

放射線検出器１は、内部に空洞を有する駆動機構用ケース７と、この駆動機構用ケース７とケース２とを連結する中空のパイプ８とを備えていてもよい。駆動機構用ケース７には、モータ等の駆動機構５と伝達機構６の一部とが収納される。パイプ８の内部にはロッド６ａの少なくとも一部が収納される。図２では説明のためケース２、駆動機構用ケース７およびパイプ８を破線で示している。 The radiation detector 1 may include a drive mechanism case 7 having a cavity inside, and a hollow pipe 8 connecting the drive mechanism case 7 and the case 2. The drive mechanism case 7 houses a drive mechanism 5 such as a motor and a part of a transmission mechanism 6. At least a portion of the rod 6a is housed inside the pipe 8. In FIG. 2, the case 2, the drive mechanism case 7, and the pipe 8 are shown by broken lines for explanation.

図３および図４に例示するように、半導体素子４から出力される電気信号は信号ケーブル９を介して放射線検出器１の外部に伝達される。この実施形態では、一端を半導体素子４に接続される信号ケーブル９が、パイプ８の内部を通過して駆動機構用ケース７の壁面に形成される接続口１０に接続されている。この接続口１０には例えば別の信号ケーブル等により放射線画像を作成するコンピュータ等が接続される。また接続口１０およびこれに接続される給電線により、半導体素子４や駆動機構５に外部から電気を供給する構成にしてもよい。 As illustrated in FIGS. 3 and 4, the electrical signal output from the semiconductor element 4 is transmitted to the outside of the radiation detector 1 via the signal cable 9. In this embodiment, a signal cable 9 whose one end is connected to the semiconductor element 4 passes through the inside of the pipe 8 and is connected to a connection port 10 formed in the wall surface of the drive mechanism case 7 . A computer or the like that creates a radiation image is connected to this connection port 10, for example, via another signal cable or the like. Further, a configuration may be adopted in which electricity is supplied to the semiconductor element 4 and the drive mechanism 5 from the outside through the connection port 10 and the power supply line connected thereto.

放射線画像を作成するコンピュータ等と半導体素子４とが無線で接続される構成であってもよい。その際、送受信機は駆動機構用ケース７に配置されることが望ましい。また駆動機構用ケース７の内部に、電源として電池が配置される構成にしてもよい。電池から半導体素子４や駆動機構５や送受信機に電力を供給できるので、これらの電気を供給するための給電線や接続口１０が不要となる。このとき駆動機構用ケース７には電池交換用の開閉蓋が形成される。電池が二次電池で構成される場合は、接続口１０等を利用して駆動機構用ケース７の外部から電池を充電できる構成としてもよい。 A configuration may be adopted in which a computer or the like that creates a radiation image and the semiconductor element 4 are connected wirelessly. At that time, it is desirable that the transmitter/receiver be placed in the drive mechanism case 7. Alternatively, a battery may be arranged inside the drive mechanism case 7 as a power source. Since power can be supplied from the battery to the semiconductor element 4, drive mechanism 5, and transmitter/receiver, there is no need for a power supply line or connection port 10 for supplying electricity to these devices. At this time, the drive mechanism case 7 is provided with an opening/closing lid for battery replacement. If the battery is a secondary battery, the battery may be charged from outside the drive mechanism case 7 using the connection port 10 or the like.

図４に例示するように半導体素子４を支持する支持部材１１が半導体素子４の下面に配置されていてもよい。この支持部材１１は放射線検出素子３や半導体素子４とともに一軸方向となる移動方向ｘに沿って移動可能に構成されている。放射線検出器１が支持部材１１を備えていない構成であってもよい。 As shown in FIG. 4, a support member 11 for supporting the semiconductor element 4 may be disposed on the underside of the semiconductor element 4. The support member 11 is configured to be movable along the movement direction x, which is a uniaxial direction, together with the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4. The radiation detector 1 may not be configured to include a support member 11.

支持部材１１または支持部材１１の一部が、半導体素子４の制御や信号の入出力のための電気回路を有していてもよい。支持部材１１は、例えばＰＣＢ（Printed circuit board）で構成されてもよい。このＰＣＢは例えば銅配線とガラスエポキシ樹脂で製造される電子回路基板である。支持部材１１には、例えばノイズ除去回路としてのデカップリングキャパシタや、インピーダンスマッチングによる波形整形回路とその構成要素としての抵抗器や、電源安定化回路とその構成要素としての電圧レギュレータＩＣなどを配置できる。これらの回路は、放射線検出器１の小型化を阻害しない範囲で配置される。 The support member 11 or a part of the support member 11 may have an electric circuit for controlling the semiconductor element 4 and inputting and outputting signals. The support member 11 may be formed of, for example, a PCB (Printed circuit board). This PCB is an electronic circuit board manufactured, for example, from copper wiring and glass epoxy resin. On the support member 11, for example, a decoupling capacitor as a noise removal circuit, a waveform shaping circuit using impedance matching and a resistor as its component, a power supply stabilization circuit and a voltage regulator IC as its component, etc. can be arranged. These circuits are arranged within a range that does not hinder the miniaturization of the radiation detector 1.

次に放射線検出器１の動作について説明する。放射線検出器１のケース２がまず口内や装置の隙間などの狭小部に配置される。測定対象である歯や装置を透過する状態でケース２に向けてＸ線などの放射線が照射される。 Next, the operation of the radiation detector 1 will be explained. The case 2 of the radiation detector 1 is first placed in a narrow area such as the inside of the mouth or a gap between the devices. Radiation such as X-rays is irradiated toward the case 2 while passing through the tooth and device to be measured.

図３に例示するように駆動機構５を構成するモータの回転により、ロッド６ａがその軸方向と一致する一軸方向に沿って移動する。ロッド６ａはパイプ８に対して相対的に軸方向に移動する。ロッド６ａの前進にともない、放射線検出素子３がケース２の一端（図３右方側）から他端（図３左方側）に向かって移動方向ｘに沿って移動する。半導体素子４に接続されている信号ケーブル９は、半導体素子４が放射線検出素子３とともにケース２の他端まで移動した場合であっても断線しない長さに予め設定されている。 As illustrated in FIG. 3, the rotation of the motor constituting the drive mechanism 5 causes the rod 6a to move along one axial direction that coincides with the axial direction of the rod 6a. The rod 6a moves axially relative to the pipe 8. As the rod 6a moves forward, the radiation detection element 3 moves along the moving direction x from one end (right side in FIG. 3) of the case 2 toward the other end (left side in FIG. 3). The signal cable 9 connected to the semiconductor element 4 is preset to a length that will not break even when the semiconductor element 4 moves to the other end of the case 2 together with the radiation detection element 3.

ケース２はパイプ８を介して駆動機構用ケース７に固定されている。そのため放射線検出器１の使用時に、駆動機構用ケース７またはパイプ８を固定することでケース２を任意の位置に固定できる。放射線画像の撮影時にケース２等の位置がずれることを抑制できる。狭小部において位置精度良く放射線画像を取得できる。 The case 2 is fixed to a drive mechanism case 7 via a pipe 8. Therefore, when the radiation detector 1 is used, the case 2 can be fixed at any position by fixing the drive mechanism case 7 or the pipe 8. It is possible to suppress the position of the case 2 and the like from shifting when radiographic images are taken. Radiographic images can be acquired with good positional accuracy in narrow areas.

図３では説明のため移動前の放射線検出素子３の位置を破線で示し、ロッド６ａおよび放射線検出素子３の移動する向きを白抜き矢印で示している。その後、モータを逆回転させることで、放射線検出素子３が移動前の元の位置に戻る。 In FIG. 3, for the sake of explanation, the position of the radiation detection element 3 before movement is shown by a broken line, and the direction in which the rod 6a and the radiation detection element 3 move is shown by a white arrow. Thereafter, by rotating the motor in the opposite direction, the radiation detection element 3 returns to its original position before movement.

ケース２よりも小さく構成される放射線検出素子３で、ケース２の全体の大きさに対応する放射線画像を取得することが放射線検出器１は可能となる。 With the radiation detection element 3 configured smaller than the case 2, the radiation detector 1 can acquire a radiation image corresponding to the entire size of the case 2.

図５に例示するように例えば平面視で略長方形に形成される放射線検出素子３の長辺を幅方向ｙに対して角度θだけ傾けて配置する構成にしてもよい。角度θは例えば０度より大きく１０度以下となる範囲で適宜設定できる。この構成によれば放射線検出素子３が複数のピクセルで構成されている場合、ピクセル毎に取得されるデータを、サブピクセル法により再構成することが可能となり、実ピクセルよりも細かい大きさのピクセルサイズの画像取得が可能となる。放射線検出素子３が傾いて配置される場合であっても、放射線検出素子３の移動によりケース２の全体の大きさにほぼ対応する放射線画像を取得できる。 As illustrated in FIG. 5, for example, a configuration may be adopted in which the long side of the radiation detection element 3, which is formed into a substantially rectangular shape in plan view, is inclined by an angle θ with respect to the width direction y. The angle θ can be appropriately set within a range of, for example, greater than 0 degrees and less than or equal to 10 degrees. According to this configuration, when the radiation detection element 3 is composed of a plurality of pixels, it is possible to reconstruct the data acquired for each pixel using the sub-pixel method, and it is possible to reconstruct the data obtained for each pixel using the sub-pixel method. It becomes possible to obtain images of the same size. Even if the radiation detection element 3 is arranged at an angle, a radiation image that substantially corresponds to the entire size of the case 2 can be obtained by moving the radiation detection element 3.

図５では放射線検出素子３の傾きに合わせてケース２が、平面視で平行四辺形となる形状に形成されている。この構成によればケース２とほぼ同一の範囲において放射線検出素子３による検出が可能となる。これに限らずケース２は、平面視で長方形に形成されてもよい。 In FIG. 5, the case 2 is formed into a parallelogram shape in plan view in accordance with the inclination of the radiation detection element 3. According to this configuration, detection by the radiation detection element 3 is possible in approximately the same range as in case 2. The case 2 is not limited to this, and the case 2 may be formed in a rectangular shape when viewed from above.

放射線検出素子３は放射線が照射されるタイミングに合わせて一軸方向に沿って移動する構成を有していることが望ましい。例えば放射線が１秒間照射される場合には、放射線検出素子３が１秒間でケース２の一端から他端まで移動する構成とすることが望ましい。 It is desirable that the radiation detection element 3 has a configuration that moves along one axis in accordance with the timing of radiation irradiation. For example, when radiation is applied for one second, it is desirable that the radiation detection element 3 is configured to move from one end of the case 2 to the other end in one second.

図３に例示するように放射線が照射されるタイミングに合わせて、放射線検出素子３を移動させる制御機構１２を放射線検出器１が備えていてもよい。制御機構１２は、例えば駆動機構用ケース７の内部に配置される。 As shown in FIG. 3, the radiation detector 1 may include a control mechanism 12 that moves the radiation detection element 3 in accordance with the timing of radiation irradiation. The control mechanism 12 is disposed, for example, inside the drive mechanism case 7.

制御機構１２は例えばモータ等で構成される駆動機構５を制御する構成を有している。また放射線を照射する装置と例えば接続口１０を介して接続されていてもよい。図３では説明のため駆動機構５および接続口１０と制御機構１２とを接続する信号線を一点鎖線で示している。放射線が照射される際に出力される信号に基づき、制御機構１２が駆動機構５を動作させる構成にできる。例えば放射線が０．５秒間照射される場合に、このタイミングに合わせて制御機構１２は放射線検出素子３をケース２の内部で一軸方向に沿って移動させる。 The control mechanism 12 has a configuration that controls the drive mechanism 5, which includes, for example, a motor. Further, it may be connected to a device that irradiates radiation, for example, via the connection port 10. In FIG. 3, a signal line connecting the drive mechanism 5, the connection port 10, and the control mechanism 12 is shown by a dashed-dotted line for the sake of explanation. The control mechanism 12 can be configured to operate the drive mechanism 5 based on a signal output when radiation is irradiated. For example, when radiation is applied for 0.5 seconds, the control mechanism 12 moves the radiation detection element 3 along one axis inside the case 2 in accordance with this timing.

制御機構１２は必須ではない。放射線が予め照射されている状態で、作業者のスイッチ操作等により放射線検出素子３が予め定められる速度でケース２の内部を移動する構成であってもよい。また作業者が放射線を照射させるためのスイッチと同時に放射線検出器１のスイッチを操作して、放射線画像を取得する構成としてもよい。 Control mechanism 12 is not essential. The configuration may be such that the radiation detection element 3 moves inside the case 2 at a predetermined speed by an operator's switch operation or the like in a state in which radiation has been irradiated in advance. Alternatively, a configuration may be adopted in which the operator operates a switch on the radiation detector 1 at the same time as a switch for irradiating radiation to obtain a radiation image.

ケースの大きさに合わせて準備された従来のパネル状の放射線検出素子が例えば３２０ピクセル×２５００ピクセルの大きさであったとする。これに対して本発明の放射線検出器１は、放射線検出素子３が移動可能に構成されているため、例えば３２０ピクセル×２０ピクセルの放射線検出素子３により従来と同等の範囲で放射線を検出できる。より小さい放射線検出素子３の採用が可能となるため、放射線検出器１の製造コストを抑制するには有利である。 Assume that a conventional panel-shaped radiation detection element prepared to match the size of the case has a size of, for example, 320 pixels x 2,500 pixels. On the other hand, in the radiation detector 1 of the present invention, since the radiation detection element 3 is configured to be movable, the radiation detection element 3 of, for example, 320 pixels x 20 pixels can detect radiation in the same range as the conventional one. Since it is possible to employ a smaller radiation detection element 3, this is advantageous in reducing the manufacturing cost of the radiation detector 1.

放射線検出素子３および半導体素子４のみが移動する構成であるため、移動する部材は軽量でかつ小型となる。駆動機構５および伝達機構６の小型化や低出力化を実現できる。放射線検出器１の製造コストを抑制するには有利である。放射線検出素子３および半導体素子４とともに支持部材１１が移動する構成であっても、上記効果は十分に得られる。 Since the configuration is such that only the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 move, the moving members are lightweight and small. The drive mechanism 5 and the transmission mechanism 6 can be made smaller and have lower output. This is advantageous in reducing the manufacturing cost of the radiation detector 1. Even with a configuration in which the support member 11 moves together with the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4, the above effects can be sufficiently obtained.

駆動機構５がケース２の外部に配置される構成であるため、比較的大型で低コストの駆動機構５を放射線検出器１に利用できる。放射線検出器１の製造コストを抑制するには有利である。 Since the drive mechanism 5 is arranged outside the case 2, the relatively large and low cost drive mechanism 5 can be used in the radiation detector 1. This is advantageous in reducing the manufacturing cost of the radiation detector 1.

またケース２の内部に駆動機構５を配置する必要がないため、ケース２を小型化するには有利である。口内など狭小部において放射線画像の取得が可能となる。医療用に限らず工業用にも放射線検出器１を利用できる。 Further, since it is not necessary to arrange the drive mechanism 5 inside the case 2, it is advantageous for making the case 2 smaller. It becomes possible to acquire radiographic images in narrow areas such as inside the mouth. The radiation detector 1 can be used not only for medical purposes but also for industrial purposes.

高価でかつ高精度な放射線検出素子３や半導体素子４を、それほど製造コストを増加させることなく放射線検出器１に利用することが可能となる。 It becomes possible to utilize the expensive and highly accurate radiation detection element 3 and semiconductor element 4 in the radiation detector 1 without increasing the manufacturing cost much.

駆動機構５および伝達機構６の構成は上記に限定されない。放射線検出素子３を一軸方向に沿って移動させることができる構成であればよい。駆動機構５の回転運動を一軸方向に運動に変換するボールスプライン機構で伝達機構６が構成されてもよい。伝達機構６が伸縮シリンダで構成されて、駆動機構５が空気圧や油圧を発生させて伸縮シリンダに供給するポンプで構成されてもよい。また直動型ステッピングモータ等により伝達機構６の一部と駆動機構５とが一体的に構成されてもよい。直動型ステッピングモータは、例えば雄ねじ部を有するモータと雌ねじ部を有するシャフトとで構成される。モータの回転によりシャフトが軸方向に移動する構成を直動型ステッピングモータは有している。 The configurations of the drive mechanism 5 and the transmission mechanism 6 are not limited to the above. Any configuration may be used as long as the radiation detection element 3 can be moved along one axis. The transmission mechanism 6 may be configured with a ball spline mechanism that converts the rotational motion of the drive mechanism 5 into motion in a uniaxial direction. The transmission mechanism 6 may be configured with a telescopic cylinder, and the drive mechanism 5 may be configured with a pump that generates air pressure or oil pressure and supplies it to the telescopic cylinder. Further, a part of the transmission mechanism 6 and the drive mechanism 5 may be integrally formed by a direct-acting stepping motor or the like. A direct-acting stepping motor includes, for example, a motor having a male thread and a shaft having a female thread. A direct-acting stepping motor has a configuration in which a shaft moves in the axial direction as the motor rotates.

図６に例示するように駆動機構５がモータで構成されて、伝達機構６がケース２の内部に配置されるローラ６ｃと、このローラ６ｃとモータとに掛け回される環状のベルト体６ｄとで構成されてもよい。放射線検出素子３および半導体素子４等はベルト体６ｄの所定の位置に予め固定されている。ベルト体６ｄの移動にともない放射線検出素子３等が移動方向ｘに沿って移動する。 As illustrated in FIG. 6, the drive mechanism 5 is composed of a motor, and the transmission mechanism 6 includes a roller 6c disposed inside the case 2, and an annular belt body 6d wrapped around the roller 6c and the motor. It may be composed of. The radiation detection element 3, semiconductor element 4, etc. are fixed in advance at predetermined positions on the belt body 6d. As the belt body 6d moves, the radiation detection element 3 and the like move along the moving direction x.

半導体素子４がケース２の外部に配置される構成であってもよい。例えば半導体素子４が駆動機構用ケース７の内部に配置されて、半導体素子４と放射線検出素子３とが信号ケーブル９で接続される構成にすることができる。放射線検出素子３と半導体素子４とが電気的に接続される場合であっても、半導体素子４または半導体素子４の一部をケース２の外部に配置できる。 The semiconductor element 4 may be arranged outside the case 2. For example, the semiconductor element 4 may be arranged inside the drive mechanism case 7, and the semiconductor element 4 and the radiation detection element 3 may be connected by a signal cable 9. Even when the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 are electrically connected, the semiconductor element 4 or a part of the semiconductor element 4 can be placed outside the case 2.

半導体素子４または半導体素子４の機能の一部がケース２の外部に配置される構成により、ケース２をさらに小型化することができる。また放射線検出素子３のみ、または半導体素子４の機能の一部と放射線検出素子３とがケース２の内部で移動する構成となるため、駆動機構５や伝達機構６のさらなる小型化や低出力化を実現できる。 By arranging the semiconductor element 4 or a part of the function of the semiconductor element 4 outside the case 2, the case 2 can be further miniaturized. In addition, since the configuration is such that only the radiation detection element 3 or a part of the function of the semiconductor element 4 and the radiation detection element 3 move inside the case 2, the drive mechanism 5 and the transmission mechanism 6 can be further downsized and have lower output. can be realized.

放射線検出器１がパイプ８を備えない構成であってもよい。伝達機構６が、例えばケーシングとロッドからなる伸縮シリンダで構成されて、ケーシングにケース２が固定されてロッドに放射線検出素子３が接続される場合は、パイプ８が不要となる。 The radiation detector 1 may be configured without the pipe 8. If the transmission mechanism 6 is constituted by, for example, a telescoping cylinder consisting of a casing and a rod, and the case 2 is fixed to the casing and the radiation detection element 3 is connected to the rod, the pipe 8 becomes unnecessary.

伝達機構６の少なくとも一部が、フレキシブルプッシュプルケーブルなど柔軟性のある部材で構成されてもよい。このとき柔軟性のある伝達機構６に対応する部分において、パイプ８が柔軟性を有する構成にできる。パイプ８とともに伝達機構６が変形可能な状態となる。フレキシブルプッシュプルケーブルは、例えば筒状のアウターケーシングと、このアウターケーシングの内部に配置されていて軸方向に移動可能に配置されるインナーワイヤーとを有している。そのため例えばインナーワイヤーを伝達機構６として利用して、アウターケーシングをパイプ８として利用する構成としてもよい。 At least a portion of the transmission mechanism 6 may be made of a flexible member such as a flexible push-pull cable. At this time, the pipe 8 can be configured to have flexibility in a portion corresponding to the flexible transmission mechanism 6. The transmission mechanism 6 becomes deformable together with the pipe 8. A flexible push-pull cable includes, for example, a cylindrical outer casing and an inner wire disposed inside the outer casing so as to be movable in the axial direction. Therefore, for example, a configuration may be adopted in which the inner wire is used as the transmission mechanism 6 and the outer casing is used as the pipe 8.

測定対象物においてケース２が配置される狭小部の形状や狭小部までの経路が複雑であっても、パイプ８等が柔軟性を有する場合は、パイプ８等を適宜変形させることでケース２を目的の位置に配置しやすくなる。パイプ８および伝達機構６は、一部が柔軟性を有していて残りの部分が柔軟性を有していない状態に構成されてもよく、軸方向の全体に渡り柔軟性を有する状態に構成されてもよい。いずれの場合であっても、駆動機構用ケース７に対するケース２の位置を設定する際の自由度を向上できる。そのため従来は配置できなかった場所にケース２を配置して、放射線の検出を行なうことが可能となる。 Even if the shape of the narrow part where the case 2 is placed in the object to be measured or the route to the narrow part is complicated, if the pipe 8 etc. has flexibility, the case 2 can be changed by appropriately deforming the pipe 8 etc. It becomes easier to place it in the desired position. The pipe 8 and the transmission mechanism 6 may be configured such that a portion thereof is flexible and the remaining portion is not flexible, or the pipe 8 and the transmission mechanism 6 may be configured to have flexibility throughout the axial direction. may be done. In either case, the degree of freedom in setting the position of the case 2 with respect to the drive mechanism case 7 can be improved. Therefore, it becomes possible to place the case 2 in a location where it could not be placed conventionally and perform radiation detection.

図６に例示するように放射線検出器１が、放射線検出素子３の移動速度または移動距離を直接または間接に検出する変位センサ１３を備えていてもよい。変位センサ１３は例えば伝達機構６を構成するロッド６ａやベルト体６ｄ等の移動速度を測定するリニアエンコーダや、駆動機構５を構成するモータ等の回転速度を測定するロータリーエンコーダ等で構成できる。 As illustrated in FIG. 6, the radiation detector 1 may include a displacement sensor 13 that directly or indirectly detects the moving speed or moving distance of the radiation detecting element 3. The displacement sensor 13 can be composed of, for example, a linear encoder that measures the moving speed of the rod 6a, the belt body 6d, etc. that make up the transmission mechanism 6, a rotary encoder that measures the rotational speed of the motor, etc. that makes up the drive mechanism 5, or the like.

放射線画像を作成する際には、放射線検出素子３で検出した複数のフレームデータからケース２とほぼ同等の大きさの画像を作成する。放射線検出素子３の移動速度が変化する場合であっても、変位センサ１３を備えていれば移動速度に応じたフレームデータの加算を行える。放射線画像の歪みを補正できるので適切な放射線画像を得やすくなる。 When creating a radiation image, an image of approximately the same size as Case 2 is created from a plurality of frame data detected by the radiation detection element 3. Even if the moving speed of the radiation detection element 3 changes, if the displacement sensor 13 is provided, frame data can be added according to the moving speed. Since the distortion of the radiation image can be corrected, it becomes easier to obtain an appropriate radiation image.

また放射線検出素子３を移動させる際の加減速区間で得られるフレームデータについて、移動速度の変化の影響を補正できる。そのため移動方向ｘにおけるケース２の両端近傍のフレームデータが、放射線画像の作成に利用可能となる。歪みを抑制しつつケース２の外形とほぼ同じ範囲の放射線画像を取得できるので、ケース２を更に小型化することが可能となる。ケース２の小型化のために、変位センサ１３はケース２の外部に配置されることが望ましい。 Furthermore, the influence of changes in movement speed can be corrected for frame data obtained during acceleration/deceleration sections when the radiation detection element 3 is moved. Therefore, frame data near both ends of case 2 in the movement direction x can be used to create a radiographic image. Since it is possible to obtain a radiation image in a range that is approximately the same as the outer shape of the case 2 while suppressing distortion, the case 2 can be further miniaturized. In order to downsize the case 2, it is desirable that the displacement sensor 13 be placed outside the case 2.

図７に例示するようにケース２が、その内壁面に形成される案内溝１４を有する構成にしてもよい。この実施形態ではケース２が、ケース上部２ａとケース下部２ｂとを張り合わせて構成される。ケース２は移動方向ｘに沿って上下に二つに分割されている。ケース下部２ｂの上端近傍でありケース上部２ａと対向する部分に案内溝１４が形成されている。ケース２の内壁面であり幅方向ｙにおける両側に形成される一対の案内溝１４は、移動方向ｘと平行となる状態でケース２の内部に形成されている。 As illustrated in FIG. 7, the case 2 may have a guide groove 14 formed on its inner wall surface. In this embodiment, the case 2 is constructed by pasting together an upper case 2a and a lower case 2b. The case 2 is divided into two vertically along the moving direction x. A guide groove 14 is formed near the upper end of the case lower part 2b and in a portion facing the case upper part 2a. A pair of guide grooves 14 formed on the inner wall surface of the case 2 on both sides in the width direction y are formed inside the case 2 so as to be parallel to the moving direction x.

案内溝１４が形成される場所は上記に限定されない。ケース２の内壁面の他の部分に案内溝１４が形成されてもよい。例えばケース２の内壁面の幅方向ｙの両側に形成される側面や、上下方向ｚの下方となる下面に案内溝１４が形成されてもよい。ケース２の内側の下面に案内溝１４が形成される場合は、この案内溝１４に挿入される突出部が放射線検出素子３に直接または間接的に設置される。 The location where the guide groove 14 is formed is not limited to the above. The guide groove 14 may be formed in other parts of the inner wall surface of the case 2. For example, the guide grooves 14 may be formed on the side surfaces formed on both sides of the inner wall surface of the case 2 in the width direction y, or on the lower surface below in the vertical direction z. When a guide groove 14 is formed on the inner lower surface of the case 2, a protrusion inserted into the guide groove 14 is installed directly or indirectly on the radiation detection element 3.

案内溝１４はケース２を切削して形成されることが望ましい。つまり案内溝１４はケース２と同一の材料で構成される。別途案内レール等の部材をケース２の内部に配置する必要がないので、ケース２を小型化するには有利である。 It is desirable that the guide groove 14 be formed by cutting the case 2. In other words, the guide groove 14 is made of the same material as the case 2. Since there is no need to separately arrange members such as guide rails inside the case 2, it is advantageous for downsizing the case 2.

図７に例示するように案内溝１４に支持部材１１の縁部が摺動可能な状態で挟み込まれる状態となる。放射線検出素子３は案内溝１４により間接的に案内される。放射線検出素子３または半導体素子４の縁部が案内溝１４に直接配置される構成であってもよい。 As illustrated in FIG. 7, the edge of the support member 11 is slidably sandwiched between the guide grooves 14. The radiation detection element 3 is indirectly guided by the guide groove 14. The edge of the radiation detection element 3 or the semiconductor element 4 may be arranged directly in the guide groove 14.

放射線検出素子３および半導体素子４は、ケース２の内壁面であって案内溝１４以外の部分とは接触しない構成とすることが望ましい。放射線検出素子３の移動をスムーズに行なうには有利である。ケース２が案内溝１４を有さず、放射線検出素子３および半導体素子４がケース２の内壁面に接触しない状態で伝達機構６により支持される構成としてもよい。 It is preferable that the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 do not come into contact with any part of the inner wall surface of the case 2 other than the guide groove 14. This is advantageous for smoothly moving the radiation detection element 3. The case 2 may have no guide groove 14, and the radiation detection element 3 and the semiconductor element 4 may be supported by the transmission mechanism 6 without contacting the inner wall surface of the case 2.

この実施形態では伝達機構６を構成するロッド６ａが支持部材１１に固定されている。放射線検出素子３または半導体素子４にロッド６ａが固定される構成であってもよい。 In this embodiment, a rod 6a constituting the transmission mechanism 6 is fixed to a support member 11. The rod 6a may be fixed to the radiation detection element 3 or the semiconductor element 4.

１放射線検出器
２ケース
２ａケース上部
２ｂケース下部
３放射線検出素子
４半導体素子
５駆動機構
６伝達機構
６ａロッド
６ｂピニオンギア
６ｃローラ
６ｄベルト体
７駆動機構用ケース
８パイプ
９信号ケーブル
１０接続口
１１支持部材
１２制御機構
１３変位センサ
１４案内溝
ｘ移動方向
ｙ幅方向
ｚ上下方向
θ （放射線検出素子の傾きの）角度 1 Radiation detector 2 Case 2a Upper case 2b Lower case 3 Radiation detection element 4 Semiconductor element 5 Drive mechanism 6 Transmission mechanism 6a Rod 6b Pinion gear 6c Roller 6d Belt body 7 Drive mechanism case 8 Pipe 9 Signal cable 10 Connection port 11 Support Member 12 Control mechanism 13 Displacement sensor 14 Guide groove x Moving direction y Width direction z Vertical direction θ Angle (of the inclination of the radiation detection element)

Claims

A radiation detection device that includes a case having a cavity inside, a radiation detection element placed inside the case to detect radiation, and a semiconductor element that processes a signal obtained from the radiation detection element and outputs it as an electric signal. In the vessel,
the radiation detection element disposed inside the case so as to be movable along one axis; a drive mechanism disposed outside the case for generating power; the drive mechanism and the radiation detection element; a transmission mechanism configured to move the radiation detection element along a uniaxial direction inside the case, the transmission mechanism being arranged in a state where the radiation detection element is connected to the radiation detection element.

The radiation detector according to claim 1, wherein the semiconductor element is fixed to the radiation detection element and arranged inside the case so as to be movable along a uniaxial direction together with the radiation detection element. .

The radiation detector according to claim 1 or 2, comprising a hollow pipe connected to the case, and wherein the transmission mechanism is disposed inside the pipe.

The case has a guide groove formed on an inner wall surface,
The radiation detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the guide groove has a structure that directly or indirectly guides the radiation detection element moving along a uniaxial direction.

The radiation detector according to claim 1, further comprising a control mechanism that moves the radiation detection element when radiation is irradiated.

A radiation detection device that includes a case having a cavity inside, a radiation detection element placed inside the case to detect radiation, and a semiconductor element that processes a signal obtained from the radiation detection element and outputs it as an electric signal. In the method of controlling the device,
The radiation detection element disposed inside the case and the drive mechanism disposed outside the case are connected in advance by a transmission mechanism,
The radiation detection element connected to the transmission mechanism detects the irradiated radiation while moving along one axis by power transmitted from the drive mechanism outside the case. How to control a radiation detector.