JPH081797B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子計算機を用いたＸ線断層撮影装置（以
下、「Ｘ線CT装置」という）に用いられる放射線検出器
に関し、特に多素子電離箱型Ｘ線検出器における各素子
の信号出力特性のばらつきを低減させることが可能な放
射線検出器に関するものである。

〔発明の背景〕

Ｘ線CT装置には幾つかの撮影方式があるが、現在最も
多く用いられている第３世代方式と呼ばれる方式につい
て、その概要を説明しておく。

この方式は、40度前後の開き角を有するファンビーム
Ｘ線を放射するＸ線源と、多素子Ｘ線検出器（以下、単
に「検出器」という）とを約1mの距離で対向させて設置
し、上記Ｘ線源と検出器とを、該Ｘ線源と検出器との間
に置かれた被写体を回転中心として、相互の位置関係を
保持したまま回転させ、多方向からＸ線を照射してＸ線
強度分布を計測し、その信号を計算機処理することによ
って断層像を得る方式である。

この方式の難点は、断層像にリング状アーチファクト
が発生し易いことである。リング状アーチファクトは、
検出器の素子間にある程度以上の感度差がある場合に発
生するものであり、このため、検出器の素子間の感度ば
らつきを低減させることが必要である。

この種の撮影方式のＸ線CT装置においては、検出器と
して、主に、キセノン電離箱検出器が用いられている
（特開昭54−17889号，同54−89791号公報参照）。

第１図はキセノン電離箱検出器の構造の一例を示す断
面図である。図において、1,2はそれぞれ後述する電極
部を構成する高圧電極板および信号電極板、3A,3Bは該
電極板1,2を保持する電極保持用溝板、４は圧力容器、
５はＸ線入射窓、15は上記高圧電極板１に設けられた電
圧印加端子、９は上記信号電極板２に設けられた信号出
力端子を示している。また、10は後に詳述する電極部の
放射線入射方向後側（以下、これを「電極部後側」とい
う）の空間を、11は配線手段を示している。

第２図に電極部の詳細な構成を示す。前記電極板1,2
はＸ線を透過させない材質、例えば、モリブデンやタン
グステンで構成され、その厚さは0.05〜0.15mmさなって
いる。１素子は２枚の高圧電極板とその中間に置かれた
１枚の同材質の信号電極板とから構成されている。上記
両電極板1,2は、相対して固定された２枚の電極保持用
溝板3A,3Bの溝内に挿入・固定され、要求される精度で
配列されている。電極保持用溝板3A,3Bの材質は、上記
両電極板1,2の間の絶縁を十分に保持し、かつ放射線に
対して安定であることが必要な点から、ガラス，セラミ
ックスまたは樹脂材料等が用いられている。上記電極部
は、前記圧力容器４中に封入された高圧のキセノンまた
はクリプトンガス中に設置されて、電離箱検出器として
機能する。

第１図に戻って説明を続ける。扇形のＸ線ビーム12
は、通常、約10mm程度の厚さを有しており、精密測定の
場合には、コリメータを用いて1.0mm程度まで狭くして
撮影を行う。上記Ｘ線ビームは検出器の入射窓５を通過
して電離箱に入り、信号電極と＋500Vまたは−500V程度
の電圧が印加された高圧電極とで形成される電離空間で
上記封入ガスを電離する。電離したイオンおよび電子
は、それぞれの極性に応じて電極板１または２に流入し
て信号電流となる。

Ｘ線CT装置においては、Ｘ線照射方法としてパルス状
照射と連続照射が用いられるが、上記第３世代方式の装
置においてはパルス状照射が用いられている。パルス状
照射は、例えば、5msec間Ｘ線照射、10msec間休止を繰
り返すものである。

上記パルス状照射の場合のキセノン電離箱検出器の出
力電流を測定したところ、第３図に示す如く、Ｘ線照射
停止後も出力電流が零にならず残留電流14が生ずること
がわかった。13は上記残留電流がない場合の出力電流を
示すものである。上記検出器の出力電流は検出回路の積
分器により積分され、信号電圧として画像処理装置に転
送される。第４図は上記残留電流がない場合の上記信号
電圧17と、残留電流がある場合の信号電圧18とを示すも
のである。図から明らかな如く、検出器の各素子に異な
った残留電流が生ずると上記積分器の出力が各素子ごと
にばらつき、前記リング状アーチファクトを生ずる原因
となる。

残留電流の生ずる原因は、高圧電極と信号電極で構成
される電離空間以外の電界の弱い空間で発生したイオン
および電子は、移動速度が遅いために、Ｘ線照射停止後
にも電極に流入するためである。

第１図に示す構造の検出器においては、電極部後側の
空間10で発生したイオンおよび電子が信号電極に流入す
るために残留電流が発生する。残留電流が全素子に同一
量を与えられれば素子間にばらつきは発生せず、画像へ
の影響はない。また、電極部後側の空間10で発生するイ
オンおよび電子の数が少なければ残留電流は低減し、所
定値以下であれば画像への影響はなくなる。

なお、残留電流の画像への影響を少なくする他の方法
として、上記積分器の積分時間を上記パルス照射の時間
のみに限る方法があるが、この方法では、照射時間と積
分時間を厳密に一致させるために回路部品の数が増大す
るという別の問題を生じ、不利である。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の検出器における上述の如き問題
を解消し、簡単な構造で、各素子の信号出力特性のばら
つきを低減させることが可能な検出器を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明の上記目的は、平行または放射状に交互に配置
された複数の高圧電極板と信号電極板とから成る電極板
群と、該電極板群を外部回路に接続するための接続手段
および入射する放射線により電離する気体を収納する容
器から成る多素子電離箱型の放射線検出器において、前
記高圧電極板の各々に設けられた電圧印加端子および前
記信号電極板の各々に設けられた信号出力端子を、放射
線ビームの入射窓とは反対側の前記電極板端部の、前記
放射線ビーム光路のそれぞれ相異なる外側に配置すると
ともに、前記入射窓とは反対側の前記容器内壁と前記電
極板端部との間の後部空間で発生する荷電粒子数を、前
記信号電極板と前記高圧電極板によって形成される電離
空間で発生する荷電粒子数の1/100以下とする如く、前
記後部空間の容積を減少させたことを特徴とする放射線
検出器によって達成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第５図は本発明の一実施例を示す検出器の断面図であ
る。図において、記号1,2,3A,3B,5,9,15は第１図に示し
たと同じ構成要素を示しており、4Aは前記電極部後側の
空間10Aを有する圧力容器、８は信号電流引出しのため
の気密端子部を示している。

第６図は本実施例の電極部の構造を示す斜視図であ
る。本実施例の電極部の基本的な構造は第２図に示した
従来の電極部と同じであり、従来の電極部との相違点は
各電極板への電圧印加端子，信号出力端子の配置にあ
る。すなわち、従来の電極部においては、電圧印加端子
15を電極板１の中央部に、また、信号出力端子９を電極
板２の上側端，下側端に交互に設けていたのに対して、
本実施例の電極部においては、電圧印加端子15を電極板
１の下側端に、また、信号出力端子を電極板２の上側端
にそれぞれ設けている。

なお、上記電極部の各部の材質・寸法は以下の通りと
なっている。電極板1,2はタングステン板から成り、厚
さは0.15mm、電極板間隔はＸ線入射側で0.5mmである。
また、圧力容器4A内には、20atmのキセノンガスが封入
されており、電極板1,2の奥行寸法は30mmとなってい
る。

電極部を上述の如く構成することにより、電極部の各
信号電極板２の周囲の電界が均一になり、検出器の各素
子に生ずる残留電流は均一になる。これにより、前記残
留電流に起因するリング状アーチファクトを防止するこ
とが可能となる。

また、電極部の上述の如く構成することにより、信号
電流は前記電極板２の信号出力端子９から、信号電流引
出し用気密端子部８を通じて外部に引出されるため、前
記電極部後側の配線手段は殆んど空間10A内に露出しな
くなる。これにより、第５図に示す如く、電極部後側の
空間10Aが従来に比較して格段に小さくできる。電極部
後側の空間10Aが小さいということは、ここで電離する
ガスの量が少ないということであり、これは前述の残留
電流を減少させることに大きな効果がある。

実験的に求めた結果によれば、上記電極部後側の空間
10Aの大きさは、電極板1,2で形成される電離空間におい
て発生する荷電粒子数に対し、上記電極部後側の空間に
おいて発生する荷電粒子数を1/100以下程度にする必要
がある。これは、上記電極板1,2により形成される電離
空間を通過するＸ線量が数％〜10％あるものとして、こ
のＸ線が電極部後側の空間においてガスを電離し、電離
したイオンと電子の信号電極板２への流入が発生したと
しても、一様であるために無視できるところから定めら
れたものである。このための上記電極部後側の空間の奥
行寸法は前記電極部を用いた場合、Ｘ線を60Kvの単色Ｘ
線として、前記電極板奥行寸法30mmの約７％、2mm以下
となる。

なお、同様の効果は、第５図に16で示した遮蔽用電極
板を設けることによっても達成される。すなわち、圧力
容器４の電極部後側の空間10が多少広くても、該空間内
の電極部後端に高圧電極板１と同電位を有する遮蔽用電
極板16を設けることにより、上記空間を実質的に狭める
効果がある。

本発明は上記実施例に限定されるべきものではないこ
とは言いまでもない。例えば、電極部の材質・寸法等は
適宜選択されて良いものであるし、上記電極部からの信
号引出し方式等も種々の方式を用いることが可能であ
る。また、引出した信号の処理方式も特に限定されるも
のではない。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、平行または放射状
に交互に配置された複数の高圧電極板と信号電極板とか
ら成る電極板群と、該電極板群を外部回路に接続するた
めの接続手段および入射する放射線により電離する気体
を収納する容器から成る多素子電離箱型の放射線検出器
において、前記高圧電極板の各々に設けられた電圧印加
端子および前記信号電極板の各々に設けられた信号出力
端子を、放射線ビームの入射窓とは反対側の前記電極板
端部の、前記放射線ビーム光路のそれぞれ相異なる外側
に配置するとともに、前記入射窓とは反対側の前記容器
内壁と前記電極板端部との間の後部空間で発生する荷電
粒子数を、前記信号電極板と前記高圧電極板によって形
成される電離空間で発生する荷電粒子数の1/100以下と
する如く、前記空間の容積を減少させたことにより、前
記各電極板間での電界を均一にすることが可能となり、
簡単な構造で、各素子の信号出力特性のばらつきを低減
させることが可能な検出器を実現できるという顕著な効
果を奏するものである。また、上記電極部の後側の空間
を狭く構成することにより、ここで発生する荷電粒子数
を減少させることができ、これも上記各素子の信号出力
特性のばらつきを低減させる上で有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の検出器の一例を示す断面図、第２図はそ
の電極部を示す斜視図、第３図は素子の出力電流を示す
図、第４図は信号電圧を示す図、第５図は本発明の一実
施例を示す断面図、第６図はその電極部を示す斜視図で
ある。 1:高圧電極板、2:信号電極板、3A,3B:電極保持用溝板、
4A:圧力容器、5:X線入射窓、8:気密端子部、9:信号出力
端子、10A:電極部後側の空間、12:X線ビーム、15:電圧
印加端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 秀司 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐藤 茂 千葉県柏市新十余二２番地１ 株式会社日 立メデイコ研究開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭58−97675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−123987（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−137383（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行または放射状に交互に配置された複数
   の高圧電極板と信号電極板とから成る電極板群と、該電
   極板群を外部回路に接続するための接続手段および入射
   する放射線により電離する気体を収納する容器から成る
   多素子電離箱型の放射線検出器において、前記高圧電極
   板の各々に設けられた電圧印加端子および前記信号電極
   板の各々に設けられた信号出力端子を、放射線ビームの
   入射窓とは反対側の前記電極板端部の、前記放射線ビー
   ム光路のそれぞれ相異なる外側に配置するとともに、前
   記入射窓とは反対側の前記容器内壁と前記電極板端部と
   の間の後部空間で発生する荷電粒子数を、前記信号電極
   板と前記高圧電極板によって形成される電離空間で発生
   する荷電粒子数の1/100以下とする如く、前記後部空間
   の容積を減少させたことを特徴とする放射線検出器。
2. 【請求項２】前記構成に加えて、前記後部空間内の前記
   電極板端部に近接した位置に、前記放射線ビームの入射
   方向に略直角に配置された、前記高圧電極板と同電位の
   遮蔽用電極板を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の放射線検出器。