JPH09257942A

JPH09257942A - 多素子ｘ線検出器

Info

Publication number: JPH09257942A
Application number: JP8061216A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nakagawa; 学中河; Tomotsune Yoshioka; 智恒吉岡; Jun Hasegawa; 潤長谷川; Mitsuru Tamura; 充田村; Minoru Yoshida; 稔吉田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の光電変換素子が配列形成された半導体
層７０１と、この半導体層の光電変換素子上面に各々積
層されたシンチレータ層７０３と、このシンチレータ層
相互間に介在する光遮蔽板７０６と、前記各シンチレー
タ層の上面を被う光反射手段とを備えてなる多素子Ｘ線
検出器において、各検出素子７１０上面からの光漏洩を
防止するための前記光反射手段と検出素子との密着度の
ばらつきに起因する検出素子（チャンネル）相互間での
感度のばらつきをなくし、出力特性を向上する。【解決手段】前記光反射手段として、シンチレータ層
７０３上面を各別に、かつ直接に被着形成する光反射層
７０７を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度な画像計測
を行うＸ線ＣＴ装置用に好適な多素子Ｘ線検出器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、Ｘ線ＣＴ装置に用いられる多
素子Ｘ線検出器の１つに、次のものがある。すなわち、
数個配列形成された光電変換素子の上面にシンチレータ
層を積層し、このシンチレータ層の、前記光電変換素子
の各々の境界に相当する箇所に光電変換素子に至るまで
の溝を穿設してシンチレータ層を各光電変換素子対応に
分離し、隣接するシンチレータ層にて発光する可視光の
相互干渉（クロストーク）を遮断するための光遮蔽板
（隔離板）を上記溝（シンチレータ層相互間）に挿入す
ることで隣接素子の分離を図って個々に独立した検出素
子であるチャンネルを形成し、全体として１個の検出素
子アレイ（ブロック）を構成する。そしてこの検出素子
アレイを仮想円弧に沿ってポリゴン状に多数個、例えば
数十個並設し、また、各検出素子のシンチレータ層上面
からの光漏洩を防止するための光反射手段として、光反
射率の高いアルミニウム等を鏡面処理してなる１枚の金
属製光反射板を上記ポリゴン状に並設された検出素子ア
レイ群の上部から各検出素子のシンチレータ層上面に密
着するように配置固定した後、全体を容器内に収納し、
多素子Ｘ線検出器を構成するものである。

【０００３】図６は上述従来のＸ線検出器の全体構成図
で、この図６中、１は容器、２はポリゴン状に並設され
た検出素子アレイ、３は各検出素子のシンチレータ層上
面からの光漏洩を防止するため各検出素子のシンチレー
タ層の上面を被う１枚の金属製光反射板である。

【０００４】図７は図６中の１つの検出素子アレイを取
り出し、拡大して示す断面図で、この図７中、２０１は
複数の光電変換素子、ここでは６個のフォトダイオード
が配列形成された半導体層、２０２はこの半導体層２０
１を載置固定する基板、２０３は半導体層２０１上面
（より詳しくは半導体層２０１に形成されたフォトダイ
オード上面、以下同じ。）に各々積層されたシンチレー
タ層、２０４は半導体層２０１上面にシンチレータ層２
０３を固着するための接着剤層、２０５はシンチレータ
層２０３を各フォトダイオード対応に機械的に分離する
溝、２０６は隣接するシンチレータ層２０３，２０３に
て各々発光する可視光の相互干渉（クロストーク）を遮
断するため前記溝２０５（シンチレータ層２０３相互
間）に挿入された金属製の光遮蔽板で、各シンチレータ
層２０３−フォトダイオード（半導体層２０１）対を独
立の検出素子（チャンネル）２１０として光学的に分離
するものである。なお、半導体層２０１及び基板２０２
相互間には、図示しないが半導体層２０１を基板２０２
上に固着するための接着剤層が介在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、次のような問題点があった。すなわち図６に
示すように、上記各検出素子２１０上面（より詳しくは
シンチレータ層２０３上面、以下同じ。）からの光漏洩
を防止するための光反射手段として１枚の光反射板３を
用い、これを数十個ポリゴン状に並設された検出素子ア
レイ２群上部から各検出素子２１０上面に密着するよう
に固定する従来の多素子Ｘ線検出器にあっては、複数の
検出素子アレイ２…のポリゴン状配列に対して光反射板
３は円弧状に固定されることになり、検出素子アレイ２
上面と光反射板３との間に検出素子アレイ２毎に異なっ
た寸法の隙間が生じる。また、同一の検出素子アレイ２
相互にあっても、検出素子２１０毎に異なった寸法の隙
間が生じ、これに起因する光反射率のばらつき、換言す
れば感度のばらつきが検出素子アレイ２相互間、検出素
子２１０相互間で発生してＸ線検出器の出力特性を低下
させるという問題点があった。

【０００６】更に、チャンネル分離（あるいは検出素子
アレイ分離）のために挿入されている光遮蔽手段として
の金属製の光遮蔽板２０６が溝２０５に挿入された際の
光遮蔽板２０６の検出素子２１０上面（シンチレータ層
２０３上面）からの上方への突出量が光遮蔽板２０６の
加工精度によってばらつく。このため、光反射板３を検
出素子アレイ２上面に押さえ付ける際にその検出素子ア
レイ２上面と光反射板３との間に検出素子２１０毎に異
なった寸法の隙間が生じ、これによっても感度のばらつ
きが生じ、Ｘ線検出器の出力特性を低下させるという問
題点があった。

【０００７】本発明の目的は、各検出素子上面からの光
漏洩を防止するための光反射手段と検出素子との密着度
のばらつきに起因する検出素子アレイ（ブロック）相互
間、あるいは検出素子（チャンネル）相互間での感度の
ばらつきをなくすことができ、出力特性を向上すること
のできる多素子Ｘ線検出器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の光電
変換素子が配列形成された半導体層と、この半導体層の
光電変換素子上面に各々積層されたシンチレータ層と、
このシンチレータ層相互間に介在する光遮蔽板と、前記
各シンチレータ層の上面を被う光反射手段とを備えてな
る多素子Ｘ線検出器において、前記光反射手段として、
前記シンチレータ層上面を各別に、かつ直接に被着形成
する光反射層を用いることにより達成される。個々の検
出素子上面（シンチレータ層上面）に光反射層を直接被
着形成するのでそれら相互は例外なく完全密着している
ことになり、個々の検出素子上面での光反射率のばらつ
き、換言すれば感度のばらつきが発生することはなく、
出力特性は向上する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明による多素子Ｘ線検
出器の要部である１個の検出素子アレイ（ブロック）の
一例を示す斜視図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線断面矢
視図である。

【００１０】これら図１，図２において、７０１は複数
の光電変換素子、ここでは６個のフォトダイオードが配
列形成された半導体層、７０２はこの半導体層７０１を
載置固定する基板、７０３は半導体層７０１上面（半導
体層７０１に形成されたフォトダイオード上面）に各々
積層されたシンチレータ層である。このシンチレータ層
７０３は蛍光材料であるＢＧＯ，ＣｄＷＯ4等からな
る。７０４は半導体層７０１上面にシンチレータ層７０
３を固着する透光性接着剤層である。７０５は等間隔，
平行に位置し上記フォトダイオードに至るまでの深さに
穿設された溝で、シンチレータ層７０３を各フォトダイ
オード対応に機械的に分離するものである。

【００１１】７０６は隣接するシンチレータ層７０３，
７０３にて各々発光する可視光の相互干渉（クロストー
ク）を遮断するため前記溝７０５（シンチレータ層７０
３相互間）に挿入された金属製の光遮蔽板（隔離板）
で、各シンチレータ層７０３−フォトダイオード（半導
体層７０１）対を独立の検出素子（チャンネル）７１０
として光学的に分離するものである。この光遮蔽板７０
６は、ここではモリブデンやタングステン等、Ｘ線遮蔽
効果の高い金属板にアルミニウムを蒸着して光反射率を
高めたものが用いられる。光遮蔽板７０６の上下方向寸
法及び上下方向配置位置は、この光遮蔽板７０６によっ
て、各シンチレータ層７０３−フォトダイオード（半導
体層７０１）対を独立の検出素子７１０として光学的に
分離できるように設定してあればよく、通常は図２に示
すように、下端が半導体層７０１まで、上端がシンチレ
ータ層７０３上面を若干越える高さとなるように設定さ
れる。

【００１２】７０７は各検出素子７１０のシンチレータ
層７０３上面からの光漏洩を防止するための光反射手段
としての光反射層で、各シンチレータ層７０３上面に各
々直接被着形成されている。この光反射層７０７は、例
えばエポキシ樹脂に色素を添加したものをシンチレータ
層７０３上面に塗布することにより被着される。上記色
素としては、黒色よりも白色のものが効果的である。光
反射率の高い白色のものの方がシンチレータ層７０３内
部での発光を効率よく利用できからである。ここでは、
二酸化チタンや酸化バリウム等の白色剤をエポキシ樹脂
に混合してなる光反射材料を各シンチレータ層７０３上
面に均一に塗布し、硬化させて光反射層７０７を各検出
素子７１０（チャンネル）毎に被着形成させてある。光
反射材料としては高温多湿環境やＸ線照射環境で変色や
軟化等、化学変化しないものが好ましい。なお、半導体
層７０１及び基板７０２相互間には、図示しないが半導
体層７０１を基板７０２上に固着するための接着剤層が
介在する。

【００１３】以上のように構成された検出素子アレイが
仮想円弧に沿ってポリゴン状に多数個、例えば数十個並
設され、全体が容器内に収納され、本発明多素子Ｘ線検
出器が構成されるものである。

【００１４】図３はこのような本発明多素子Ｘ線検出器
が適用されたＸ線ＣＴ装置の要部の一例を示す概略構成
図で、この図３において、１０は本発明多素子Ｘ線検出
器、１１は容器、１２は容器１１内にポリゴン状に並
設，収納された検出素子アレイ、３１はＸ線源、３２は
Ｘ線である。なお、３３は被検体である。この図３にお
いて、Ｘ線源３１からのＸ線３２は、所定の広がり角度
で出射され被検体３３を透過した後にＸ線検出器１０に
入射される。このＸ線検出器１０は、所定の広がり角度
のＸ線３２を各検出素子アレイ１２がＸ線源３１から等
距離位置にてそれぞれ検出させるために円弧状に形成さ
れており、その円弧に沿って前記検出素子アレイ１２が
配列されている。なお本発明Ｘ線検出器１０は、図１，
図２を図６と比較対照して分かるように、図６中の金属
製光反射板３がなく、これに代って各検出素子（チャン
ネル）７１０毎に被着形成された光反射層７０７があ
る。

【００１５】次に、上述検出素子アレイ１２がポリゴン
状に並設されてなる本発明Ｘ線検出器の各検出素子アレ
イ１２におけるＸ線検出動作につき、図２を参照して以
下に述べる。Ｘ線３２（図３参照）は、光反射層７０７
を透過してシンチレータ層７０３に入射する。このシン
チレータ層７０３に入射したＸ線はシンチレータ層７０
３内部で可視光に変換され、その光は外部、すなわち隣
接するシンチレータ層７０３側及び自身のＸ線入射面側
に漏洩することなく、全てその直下に配置されている半
導体層７０１表面に形成されたフォトダイオード側に入
射することになる。これは、隣接するシンチレータ層７
０３側には光遮蔽板７０６が、自身のＸ線入射面側には
光反射層７０７が、各々設けられていることによる。半
導体層７０１上面のフォトダイオードに入射した光は、
そのフォトダイオードによって電気信号に変換、すなわ
ちＸ線検出される。

【００１６】このような作用は、図２に示す全ての検出
素子７１０において同様であり、また全ての検出素子ア
レイ１２（図３参照）において同様である。したがっ
て、検出素子７１０相互間、あるいは検出素子アレイ１
２相互間でのＸ線検出のばらつき、換言すれば感度のば
らつきがなくなり、図３における全ての検出素子アレイ
１２中の全ての検出素子７１０、すなわち本発明Ｘ線検
出器を構成する全検出素子７１０の出力特性が均一に揃
えられる。

【００１７】図４は１個の検出素子アレイ１２の製造方
法の一例を示す工程図で、以下、これについて説明す
る。なお、図４において図１〜図３と同一符号は同一又
は相当部分を示す。まず第１工程では、図４（ａ），
（ｂ）に示すように、基板７０２上の半導体層７０１上
面（半導体層７０１に形成されたフォトダイオード上
面）に１枚の板状のシンチレータ層７０３を接着剤によ
り接着する。この時用いる接着剤としては、光を十分透
過しシンチレータ７０３での発光を前記フォトダイオー
ドで効率よく検出できるよう光透過率の高い透明のもの
が好ましい。図１，図２中の透光性接着剤層７０４はこ
の接着剤による層である。

【００１８】第２工程では、図４（ｃ）に示すように、
図４（ｂ）中の板状のシンチレータ層７０３の上面に光
反射材料を均一に塗布して光反射層７０７を形成する。
この場合、シンチレータ層７０３上面は有機溶剤で洗浄
し、汚れ等がシンチレータ層７０３及び光反射層７０７
の境界面に封じ込められないように留意する。塗布方法
としては、スクリーン印刷法、スピナー法、滴下法ある
いはドクターブレードを用いた方法等、各種の方法が用
いられる。光反射層７０７の層厚さとしては、外部（図
中上方）への光漏洩を起こさず、また次工程における溝
切り加工時にその光反射層７０７が剥離等の不良を起こ
さない強度を確保できる程度の寸法が選択されるもの
で、１００〜３００μｍ程度が好ましい。

【００１９】第３工程では、図４（ｄ）に示すように、
検出素子７１０の機械的分離を行うための溝加工を行
う。すなわち、半導体層７０１に形成されたフォトダイ
オードの各々の境界に相当する箇所に合わせて等間隔，
平行に位置し、光反射層７０７からシンチレータ層７０
３を経てフォトダイオード（半導体層７０１）に至るま
での深さで垂直に溝７０５を穿設する。これにより、シ
ンチレータ層７０３は各フォトダイオード対応に機械的
に分離される。

【００２０】第４工程では、図４（ｅ）に示すように、
穿設された各溝７０５に金属製の光遮蔽板７０６を挿入
する。これにより、各シンチレータ層７０３−フォトダ
イオード（半導体層７０１）対は独立の検出素子７１０
として光学的に分離される。

【００２１】上記光遮蔽板７０６は、ここでは溝７０５
の延出長さよりも幾分長めのものを使用し、溝７０５の
両端から各々等寸法はみ出すように挿入する。挿入時に
は、この光遮蔽板７０６に傷や汚れ等を付け光反射率を
低下させないことが肝要である。

【００２２】最終の第５工程では、図４（ｆ）に示すよ
うに、溝７０５に挿入した光遮蔽板７０６の固定を行
う。これは、溝７０５の両端から外方にはみ出している
光遮蔽板７０６両端部分をエポキシ樹脂等の接着剤７０
８を用いて接着固定することにより行われる。この際、
接着剤７０８の一部が毛細管現象により光遮蔽板７０６
を伝って溝７０５内部に流れ込まないように留意する。
接着剤７０８が溝７０５内部に流れ込むとシンチレータ
層７０３の側壁の光遮蔽板７０６の反射率が低下し、検
出素子７１０間の特性のばらつきを来すことを防ぐため
である。以上のようにして１個の検出素子アレイ１２が
作成される。

【００２３】なお上述実施形態では、光反射層７０７
を、エポキシ樹脂に色素を添加したものを均一に塗布し
硬化して形成したがこれのみに限定されるものではな
い。例えば、フィルム状の光反射材をシンチレータ層７
０３上面に接着剤等を用いて貼り付けて光反射層７０７
を形成してもよい。その一例としては、白色のポリエス
テルフィルムを透明な接着剤でシンチレータ層７０７上
面に被着し、光反射層７０７を形成することが挙げられ
る。この場合のフィルム素材の選定についても、高温多
湿環境やＸ線照射環境で変色や軟化等、化学変化しない
ものが望まれる。このようなフィルム状光反射材で光反
射層７０７を形成する場合における検出素子アレイ１２
の製造方法としては、図４（ｃ）で示す第２工程におい
てシンチレータ層７０３の上面への光反射材料の塗布に
代えて、上記フィルム状光反射材のシンチレータ層７０
３の上面への貼着を行うだけで済み、他の工程は上述製
造方法と変りはない。

【００２４】また、図１，図２の構成において、各光遮
蔽板７０６と各シンチレータ層７０３−フォトダイオー
ド（半導体層７０１）対との隙間に樹脂を充填してもよ
い。図５はその一例を示す断面図で、図中、７０９が上
記樹脂である。ここでは、樹脂７０９は上記隙間への充
填のみならず、光遮蔽板７０６及びシンチレータ層７０
３の上面全面、すなわち検出素子アレイ１２の上面全面
をも一様に被い形成している。ここで樹脂７０９は、上
記隙間内に充填可能で、溝７０５内において光遮蔽板７
０６を定位置に位置決め固定できればよく、透明又は白
色いずれでもよい。透明樹脂としては例えばエポキシ樹
脂が、また白色樹脂としてはエポキシ樹脂に酸化チタン
を混合したもの等が用いられる。この樹脂７０９は、図
４（ｅ）に示す第４工程（溝７０５への光遮蔽板７０６
挿入工程）後に行えばよい。

【００２５】このように各光遮蔽板７０６と各シンチレ
ータ層７０３−フォトダイオード（半導体層７０１）対
との隙間に樹脂７０９を充填すれば、光遮蔽板７０６を
溝７０５内において定位置に位置決め固定でき、光遮蔽
板７０６とシンチレータ層７０３との距離の、検出素子
アレイ製造時のばらつき及びその後の経時的な変動によ
るばらつきの発生を防止することが可能で、それらのば
らつきに起因する感度特性のばらつき、変動を防止する
ことができる。

【００２６】このような作用，効果は、樹脂７０９の上
端レベルがシンチレータ層７０３の上端レベル（シンチ
レータ層７０３及び光反射層７０７の境界面レベル）以
上になるように当該樹脂７０９を充填すれば得られる
が、ここでは図示するように光遮蔽板７０６及びシンチ
レータ層７０３の上面全面をも一様に樹脂７０９で被っ
ている。このようにしたほうが製造上、容易であり、ま
た検出素子アレイ１２の上面側の保護にも役立つからで
ある。この場合には、樹脂７０９としてＸ線透過性の高
いものが要望される。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、個
々の検出素子上面（シンチレータ層上面）に光反射層を
直接被着形成したので、各検出素子上面からの光漏洩を
防止するための光反射手段と検出素子との密着度のばら
つきに起因する検出素子アレイ（ブロック）相互間、あ
るいは検出素子（チャンネル）相互間での感度のばらつ
きをなくすことができ、出力特性を向上することができ
るという効果がある。

【００２８】また、各光遮蔽板（隔離板）と各シンチレ
ータ層との間に樹脂を充填したことによれば、光遮蔽板
を溝内において定位置に位置決め固定でき、光遮蔽板と
シンチレータ層との距離のばらつき発生を防ぐことが可
能で、各検出素子の感度特性のばらつき、変動を防げ、
出力特性を更に向上することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明Ｘ線検出器の要部の一例を示す斜視図で
ある。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面矢視図である。

【図３】本発明Ｘ線検出器が適用されたＸ線ＣＴ装置の
要部の一例を示す概略構成図である。

【図４】本発明Ｘ線検出器における１個の検出素子アレ
イの製造方法の一例を示す工程図ある。

【図５】本発明Ｘ線検出器の他の実施態様を示す断面図
である。

【図６】従来Ｘ線検出器の全体構成図である。

【図７】図６中の１つの検出素子アレイを取り出し、拡
大して示す断面図である。

【符号の説明】

１，１１…容器、２，１２…検出素子アレイ（ブロッ
ク）、３…光反射板、３１…Ｘ線源、３２…Ｘ線、３３
…被検体、２０１，７０１…半導体層、２０２，７０２
…基板、２０３，７０３…シンチレータ層、２０４，７
０４…接着剤層、２０５，７０５…溝、２０６，７０６
…光遮蔽板（隔離板）、２１０，７１０…検出素子（チ
ャンネル）、７０７…光反射層、７０８…接着剤、７０
９…樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村充東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者吉田稔東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子が配列形成された半
導体層と、この半導体層の光電変換素子上面に各々積層
されたシンチレータ層と、このシンチレータ層相互間に
介在する光遮蔽板と、前記各シンチレータ層の上面を被
う光反射手段とを備えてなる多素子Ｘ線検出器におい
て、前記光反射手段は前記シンチレータ層上面を各別
に、かつ直接に被着形成する光反射層であることを特徴
とする多素子Ｘ線検出器。
【請求項２】各光遮蔽板と各シンチレータ層との間に
樹脂が充填されてなる請求項１に記載の多素子Ｘ線検出
器。
【請求項３】樹脂は光遮蔽板及びシンチレータ層の上
面全面をも一様に被ってなる請求項２に記載の多素子Ｘ
線検出器。