JPH03197893A - 放射線測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は医療分野及び工業分野における放射線診断装置
や非破壊検査用放射線検査装置等に利用する放射線測定
装置に関するものである。

従来の技術 従来の放射線測定装置の一方式として、放射線に感応す
る素子をアレイ状に並べ、このアレイを走査することに
より２次元画像を得るものがあった。この様な方式とし
て、例えば特開昭６０−８０７４６号公報に記載された
ものがある。これは複数のパルス・カウンタを持ち、パ
ルス波高を任意の複数グループに分類しカウントするも
のであった。

第７図は従来の放射線受像装置のブロック図である。第
７図において、１はセンサアレイでありＳｉ、ＣｄＴｅ
、ＧａＡｓ、Ｈｇ１２等の半導体センサやシンチレータ
で構成されている。２は増幅器、３は比較器であり、こ
の比較器３はｎ個存在する。

４はカウンタ、５は比較レベル設定回路、６はセレクト
回路、７はＣＰＵ、８はデータ信号、９はラッチ回路、
１０はバイアス電源である。

上記構成について以下にその動作を説明する。

センサアレイｌに放射線光子が入射し、発生した電荷は
バイアス電源ｌＯの電界により一方向に収集される。こ
の結果、微小パルスとして検出され、増幅器２で増幅後
、比較器３に人力される。一般にシンチレータや半導体
センサのＸ線センサから出力されるパルス状の電流信号
を、電流電圧（■−Ｖ）変換もしくは電荷電圧変換によ
って電圧として取り扱う。

この人力段には、通常品人力インピーダンス・トランジ
スタが用いられている。これはＸ線センサからの電流出
力が非常に小さいためであり、−船釣に接合型電界効果
トランジスタが使用されている。比較器３では比較レベ
ル設定回路５からの出力と比較され、人力条件を満足し
たときに、２値化されたパルスとしてカウンタ４でカウ
ントされる。その後一定期間カウントしてからラッチ回
路９に一時的に貯えられる。なお波高弁別を行うため、
比較器３に供給される比較レベル設定回路５の出力は、
各々の比較器３で違っておりｎ個存在する。このように
して得られた値は、ＣＰＵ７によりセレクト回路６で選
択され、データ信号８として取り込まれる。

これは基本的に放射線光子を１個ずつカウントするパル
ス計数のため、理論的に最高感度の方式発明が解決しよ
うとする課題 しかしながら、このような構成ではいろいろな課題があ
る。

（１）　　第８図はデータ転送の方法を示す。センサア
レイｌを用いている場合には、短時間の内に撮影を終ら
せる必要があり、周期Ｔをある一定時間に抑えねばなら
ない。　（ａ）では転送の閏カウントをストップしてい
る。しかしこの方法では、データ数が増加した場合に転
送時閉が長くなるという課題が生じる。この時、カウン
ト器間を短くするか、周期Ｔを長くするかを選択しなけ
ればならない。前者を選択すれば、カウント数の減少→
画質の劣化、後者であれば撮影の長時開化を招く結果と
なる。これらを改善するために（ｂ）の方式がある。　
（ｂ）ではカウント器間と転送期間が重なっている。こ
の方式では、カウント期ｆｆ１Ｔ１で計数されたデータ
は、次のカウント器間Ｔ２の間に転送されるため、カウ
ント期間の減少、撮影時間の長時開化も招かない。

しかしながらこの方式の場合、転送時のノイズを拾い易
いという課題があった。これはセンサ及びトランジスタ
が高インピーダンス・高コンダクタンスであるために、
微小信号（外来ノイズ）に敏感なためである。例えは、
データを転送する時の転送りロック、またはデータをラ
ッチしたりＤＲＡＭを使用した場合など、−度に出力デ
ータが変化し、瞬間的に電流が流れる時に生じる。そし
てそのノイズをＸ線光子人射による信号と誤って計数す
るという課題があった。

（２）センサアレイｌには放射線光子が常にランダムに
入射するため、パイルアップ（パルスの重なり）が生じ
ることがある。第９図はＸ線光子人力に対する波形図で
ある。第９図（ａ）のように、光子１個の入射があって
から十分時間が経過した後、２番目の光子が入射する場
合は問題ない。

ところが光子の入射間隔が短くなってくると、最初のパ
ルスと次のパルスが重なり干渉しあって一つのパルスと
なり易い。パルス同士が近づくだけでなく、パルス幅が
広がり過ぎた場合にもカウント・ミスが生じる。パルス
計数を行う場合、１個ずつのパルスを分離できないと、
ダイナミックレンジが低下するばかりでなく、画質の劣
化も招いてしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、（１）
クロック等に同期したノイズを誤カウントしない、また
は（２）パルス間の重なりを減少できる放射線測定装置
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 請求項１０本発明は、放射線に感応するセンサアレイ手
段と、前記センサアレイ手段の出力を増幅する増幅手段
と、前記増幅手段の出力を波高弁別する比較手段と、前
記比較手段出力をカウントする計数手段と、計数手段出
力をラッチ及び転送する転送手段と、そのラッチ及び転
送に同期して一定幅パルスを出力し、前記計数手段の計
数を禁ｌヒ制御するパルス発生手段とを有することを特
徴とする放射線測定装置。

請求項２０本発明は、放射線に感応するセンサアレイ手
段と、前記センサアレイ手段の出力を増幅する増幅手段
と、前記増幅手段の出力を波高弁別する比較手段と、前
記比較手段出力をカウントする計数手段とを備え、高域
通過フィルターが前記増幅手段の前あるいは前記比較手
段の前に介在させられていることを特徴とする放射線測
定装置。

請求項３の本発明は、放射線に感応するセンサアレイ手
段と、前記センサアレイ手段の出力を増幅する増幅手段
と、前記増幅手段の出力を波高弁別する比較手段と、前
記比較手段出力をカウントする計数手段を有し、前記セ
ンサアレイ手段内を電子が移動する時間をＴｅ、前記増
幅手段の遮断周波数をＦｃとした場合、Ｆｃ＜１／Ｔｅ
の関係が成り立つことを特徴とする放射線測定装置。

作用 本発明は上記した構成により、 （１）データラッチ・転送りロックに同期して、カウン
ト禁止区間を設定したため、カウント期間を大幅に減少
させないばかりでなく、誤ってＸ線光子として検出する
こともない。

（２）低域の周波数成分をカットして、出力されるパル
ス幅を狭くし、パルス同士の分離が容易になる。

（３）増幅手段の遮断周波数以上で使用するため、出力
されるパルス幅は狭くなり、パルス同士の分離が容易に
なる。

実施例 本発明の放射線測定装置の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における放射線測定装置の概
略構成図である。同図において、パルス発生手段の一例
としてのパルス発生回路１２のみが、第７図の従来例と
異なっており、同一手段には同一番号を付す。上述のよ
うに、１はセンサアレイ、２は増幅手段の一例としての
増幅器、３は比較手段の一例としての比較器、４は計数
手段の一例としてのカウンタ、５は比較レベル設定回路
、６はセレクト回路、７はＣＰＵ、８はデータ信号、９
は転送手段の一例としてのラッチ回路、１０はバイアス
電源である。

第２図は同実施例の波形図である。第２図（ａ）はセレ
クト信号９に相当し、データを読み出すための指令であ
る。この信号に同期してデータが変化するため、増幅器
２の出力では（ａ）の立ち上がり及び立ち下がり部に相
当する位置にノイズが生じ易い。　（ｂ）はこの増幅器
２出力を示している。特に増幅器２の特性が向上すれば
（増幅度、ｆ特）、−段とノイズの影響を受は易くなる
。センサアレイ１にＸ線光子入力があった場合が（Ｃ）
である。パルス（光子入力）に混じってノイズが存在す
る。パルス発生回路１２は、例えば、モノステーブル・
マルチ・バイブレータ（以下モノマルチと略す）からな
っており、　（ａ）の立ち上がり・立ち下がりでトリガ
ーされ、一定幅の信号（ｄ）を出力する。これがカウン
タ４に人力される。カウンタ４には、例えば７４１６１
（ＴＴＬ）のようなイネーブル端子が存在し、”　Ｈｉ
ｇｈ″区間のみカウントされ、カウント禁止が行なわれ
る。つまり”Ｌ　ａｙ’”状態ではカウントされないた
め、ノイズが出ている区間だけにモノマルチの時定数を
設定しておけば、ノイズを光子入力と間違えてカウント
することはない。　（ｅ）はイネーブル状態での増幅器
２出力である。

第３図はパルス発生回路１２の別の実施例を示す図であ
る。イネーブル端子がない場合でも、第３図のように論
理積をとりカウンタ４に人力する構成をとれば実現可能
である。またモノマルチは、カウンタとクロックを組み
合わせた構成でも良い。

第４図は別の本発明の一実施例を示すブロック図である
。第７図の従来例とはフィルター回路１５が異なるだけ
であり、同じ手段には、同じ番号をつけて示す。第５図
は、その実施例の動作を説明するための図である。

第５図（ａ）において、センサアレイｌに入射したＸ線
光子は、光電効果等によってエネルギーを失い、電子・
ホール対を発生させる。電子・ホール対は外部電界によ
って、各々の電極に向かって移動する。この時、ラモー
の定理にしたがって電流が流れ、電子とホールの影響が
合わさって、同図（ｂ）のようになる。振幅の差は、各
々の移動度によるものである。電極幅をＷ、電子の速度
をＶｅとし、Ｗを移動するのに要する時間なＴｅとすれ
ば、Ｔｅ＝Ｗ／Ｖｅとなる。増幅器２の遮断周波数をＦ
ｃとすると、Ｔｅの変化によってパルス幅は変動してく
る。これを（Ｃ）に示す。この時、（イ）、　（ロ）の
様に狭い場合はともかく、　（ハ）の様な状態になれは
、パルス幅が広がったために、前述したようなパイルア
ップが生じてくる。これを出来るだけ除外するために、
本実施例が有効になってくる。　（ｄ）に高域フィルタ
ー１５の周波数特性を示す。高域通過フィルター１５を
使用したため、低域成分をほとんどカットしている。し
たがって、　（ｅ）のようにパルスの広がりもかなりカ
ットできる。ここでは電子の影響だけを考えているが、
ホールの場合、発生直後には影響力を持っていても、ト
ラッピングされてその後の影響はほとんどなくなる。な
お。図示実施例では、高域フィルター１６は、比較器３
の後に接続されているが、増幅器２と比較器３の間に接
続されていてもよい。

第６図は別の本発明の一実施例の説明図である。

本実施例の場合には、第５図（ｃ）の（ハ）のように幅
の長い電流信号発生すること自体を防ぐものである。つ
まり全ての電流信号が、第６図（ａ）の減衰領域に相当
する時間しか流れないように、増幅器２の周波数特性と
センサの幅、電子の速度を決定するものである。電子の
速度は、移動度μと印加する電界強度に依存する。しか
し、移動度μは物質によって定まるため、はぼ電界強度
により定義できる。本実施例の場合、減衰領域を用いる
ために波高がかなり低下してくものの、それは電子によ
る信号成分である。ホールによる信号成分の減衰度は、
電子はどひどくはなく、発生直後であれば信号として検
出可能である。したがって減衰させ過ぎて検出不能とい
う事態は起こらない。

ここで増幅器３の遮断周波数をＦｃ、センサの幅をＷ、
電子の速度をＶｅとすれば、電子による電流信号幅Ｔｅ
はＷ／Ｖｅとなる。そこでＦｃ＜１／Ｔｅの関係式が成
り立てば、電子による電流は減衰領域に入る。こうすれ
ば第６図（ｂ）の（イ）、　（ロ）（ハ）のように、ど
の様な場合でもパルス幅が短くなる。

本発明は上記実施例に示すものに限定されるもではなく
、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の態様に
構成できることは言うまでもない。

発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、極めて簡易な構
成で、カウント期間の大幅な減少もなく、転送やラッチ
用のクロックによるノイズを誤ってＸ線光子として検出
しないため、画質の向上・撮影時　間の短縮が図れる。

また、パルス幅が広がらない状態でパルスとして検出す
るため、１個ずつのパルスが分離し易くなり、放射線光
子の入射数をより正確に求めることができる。そのため
画質の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における放射線測定装置の概
略構成を示すブロック図、第２図は同実施例の各信号の
波形図、第３図は本発明の別実施例のパルス発生回路の
回路図、第４図は別の本発明の一実施例を示すブロック
図、第５図は同実施例の動作を説明するための図、第６
図は別の本発明の一実施例を示すためのグラフ、第７図
は従来の放射線測定装置のブロック図、第８図は従来の
データ転送の方法を示すタイミングチャート、第９図は
従来のＸ線光子人力に対する波形信号を示すグラフであ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線に感応するセンサアレイ手段と、前記セン
   サアレイ手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手
   段の出力を波高弁別する比較手段と、前記比較手段出力
   をカウントする計数手段と、その計数手段出力をラッチ
   及び転送する転送手段と、そのラッチ及び転送に同期し
   て一定幅パルスを出力し、前記計数手段の計数を禁止制
   御するパルス発生手段とを有することを特徴とする放射
   線測定装置。
2. （２）放射線に感応するセンサアレイ手段と、前記セン
   サアレイ手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手
   段の出力を波高弁別する比較手段と、前記比較手段出力
   をカウントする計数手段とを備え、高域通過フィルター
   が前記増幅手段の前又は後あるいは前記比較手段の前又
   は後に介在させられていることを特徴とする放射線測定
   装置。
3. （３）放射線に感応するセンサアレイ手段と、前記セン
   サアレイ手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手
   段の出力を波高弁別する比較手段と、前記比較手段出力
   をカウントする計数手段を有し、前記センサアレイ手段
   内を電子が移動する時間をＴｅ、前記増幅手段の遮断周
   波数をＦｃとした場合、Ｆｃ＜１／Ｔｅの関係が成り立
   つことを特徴とする放射線測定装置。