JPH11202053A - 放射線イメージング装置 - Google Patents
放射線イメージング装置Info
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- JPH11202053A JPH11202053A JP28364098A JP28364098A JPH11202053A JP H11202053 A JPH11202053 A JP H11202053A JP 28364098 A JP28364098 A JP 28364098A JP 28364098 A JP28364098 A JP 28364098A JP H11202053 A JPH11202053 A JP H11202053A
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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
- G01T1/20183—Arrangements for preventing or correcting crosstalk, e.g. optical or electrical arrangements for correcting crosstalk
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- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空間分解能を改善したイメージング装置を提
供する。 【解決手段】 第１表面（１６０）および第２表面（１
６２）を持つシンチレータ（１５０）、シンチレータの
第２表面に光学的に結合されたフォトセンサ・アレイ
（１１０）、並びにシンチレータの第１表面に光学的に
結合されていて、シンチレータの第１表面に入射した光
子がクロストーク反射経路（１８５）に沿って反射され
てシンチレータ内へ戻るのを防止するように配置された
少なくとも光吸収材料を有する光学的クロストーク減衰
手段（２００）を含む。装置は好ましくは更に、シンチ
レータの第２表面に光学的に結合されていて、光学的ク
ロストークを低減するために入射する光子を選択的に内
部反射させるように選ばれた臨界屈折率を持つ実質的に
透明な材料で構成されている光学的スクリーン層（３０
０）を含む。
供する。 【解決手段】 第１表面（１６０）および第２表面（１
６２）を持つシンチレータ（１５０）、シンチレータの
第２表面に光学的に結合されたフォトセンサ・アレイ
（１１０）、並びにシンチレータの第１表面に光学的に
結合されていて、シンチレータの第１表面に入射した光
子がクロストーク反射経路（１８５）に沿って反射され
てシンチレータ内へ戻るのを防止するように配置された
少なくとも光吸収材料を有する光学的クロストーク減衰
手段（２００）を含む。装置は好ましくは更に、シンチ
レータの第２表面に光学的に結合されていて、光学的ク
ロストークを低減するために入射する光子を選択的に内
部反射させるように選ばれた臨界屈折率を持つ実質的に
透明な材料で構成されている光学的スクリーン層（３０
０）を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にソリッド・
ステート放射線イメージング装置に関し、具体的にはフ
ォトセンサ・アレイに結合されたシンチレータを有する
イメージング装置における空間分解能の改善に関するも
のである。
ステート放射線イメージング装置に関し、具体的にはフ
ォトセンサ・アレイに結合されたシンチレータを有する
イメージング装置における空間分解能の改善に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ソリッド・ステート放射線アレイは、典
型的には、シンチレータに結合されたフォトセンサ・ア
レイを有する。検出すべき放射線（例えば、Ｘ線など）
はシンチレータに進入して、シンチレータによって吸収
され、その結果として光子が放出される。シンチレータ
に結合されているフォトセンサ・アレイが光子を検出し
て、これにより入射放射線が吸収されたシンチレータ内
の点に対応する空間位置（ｘ，ｙ）がアレイ内に得られ
る。フォトセンサ・アレイの読出しにより、吸収された
放射線のパターンに対応する電気信号が発生される。こ
のような電気信号で得られたデータは可視表示するか、
又は放射線パターンの解析を行えるように処理される。
型的には、シンチレータに結合されたフォトセンサ・ア
レイを有する。検出すべき放射線（例えば、Ｘ線など）
はシンチレータに進入して、シンチレータによって吸収
され、その結果として光子が放出される。シンチレータ
に結合されているフォトセンサ・アレイが光子を検出し
て、これにより入射放射線が吸収されたシンチレータ内
の点に対応する空間位置（ｘ，ｙ）がアレイ内に得られ
る。フォトセンサ・アレイの読出しにより、吸収された
放射線のパターンに対応する電気信号が発生される。こ
のような電気信号で得られたデータは可視表示するか、
又は放射線パターンの解析を行えるように処理される。
【０００３】放射線イメージング装置において良好な空
間分解能を得るには、吸収事象で発生された光子が吸収
事象の直ぐそばのフォトセンサで検出されて、吸収放射
線を表す電気信号が吸収事象の近くにあるアレイ内のセ
ンサから生じるようにすることが必要である。しかしな
がら、吸収事象で発生された光子はあらゆる方向に放出
されて、典型的には実質的に光学的に透明であるシンチ
レータ材料中を容易に進行する。吸収事象から光子が多
方向に放出される結果、光子のほぼ半分はフォトセンサ
・アレイの表面から離れる方向に動く。これらの光子は
フォトセンサ・アレイによって直接検出されないばかり
でなく、フォトセンサ・アレイとは反対側のシンチレー
タの表面によって反射されて、
間分解能を得るには、吸収事象で発生された光子が吸収
事象の直ぐそばのフォトセンサで検出されて、吸収放射
線を表す電気信号が吸収事象の近くにあるアレイ内のセ
ンサから生じるようにすることが必要である。しかしな
がら、吸収事象で発生された光子はあらゆる方向に放出
されて、典型的には実質的に光学的に透明であるシンチ
レータ材料中を容易に進行する。吸収事象から光子が多
方向に放出される結果、光子のほぼ半分はフォトセンサ
・アレイの表面から離れる方向に動く。これらの光子は
フォトセンサ・アレイによって直接検出されないばかり
でなく、フォトセンサ・アレイとは反対側のシンチレー
タの表面によって反射されて、
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、イメージング
装置の空間分解能および像品質を改善するには、光学的
クロストークを低減、すなわち吸収事象の空間位置
（ｘ，ｙ）から離れた位置でフォトセンサ・アレイに入
射する光子を低減することが望ましい。
装置の空間分解能および像品質を改善するには、光学的
クロストークを低減、すなわち吸収事象の空間位置
（ｘ，ｙ）から離れた位置でフォトセンサ・アレイに入
射する光子を低減することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、入射放射線を
吸収したときにシンチレータから発生される光子を検出
するように、シンチレータに結合されたフォトセンサ・
アレイをする放射線イメージング装置を提供する。本発
明によれば、放射線イメージング装置はシンチレータの
第１表面（すなわち、フォトセンサ・アレイとは反対側
の表面）に光学的に結合された光学的クロストーク減衰
手段を含む。光学的クロストーク減衰手段は、シンチレ
ータ第１表面に入射した光子が反射されてシンチレータ
の中を選ばれたクロストーク反射経路に沿って戻るのを
防止するように配置された光吸収材料を含む。クロスト
ーク反射経路は、シンチレータ内の吸収点に対応する焦
点領域の外側にあるフォトセンサ・アレイの画素に入射
するように光子が辿る経路である。
吸収したときにシンチレータから発生される光子を検出
するように、シンチレータに結合されたフォトセンサ・
アレイをする放射線イメージング装置を提供する。本発
明によれば、放射線イメージング装置はシンチレータの
第１表面（すなわち、フォトセンサ・アレイとは反対側
の表面）に光学的に結合された光学的クロストーク減衰
手段を含む。光学的クロストーク減衰手段は、シンチレ
ータ第１表面に入射した光子が反射されてシンチレータ
の中を選ばれたクロストーク反射経路に沿って戻るのを
防止するように配置された光吸収材料を含む。クロスト
ーク反射経路は、シンチレータ内の吸収点に対応する焦
点領域の外側にあるフォトセンサ・アレイの画素に入射
するように光子が辿る経路である。
【０００６】本発明の別の態様では、放射線イメージン
グ装置は更に、シンチレータとフォトセンサ・アレイと
の間に配置されるように、シンチレータの第２表面に光
学的に結合された光学的スクリーン層を含む。光学的ス
クリーン層は、光学的クロストークを生じるような角度
（これは典型的には、シンチレータの材料と構造とによ
って決定されるシンチレータの臨界角度よりも大きい）
で光学的スクリーン層に入射する光子を選択的に反射す
るような臨界屈折率を持つ実質的に透明な材料で構成さ
れる。
グ装置は更に、シンチレータとフォトセンサ・アレイと
の間に配置されるように、シンチレータの第２表面に光
学的に結合された光学的スクリーン層を含む。光学的ス
クリーン層は、光学的クロストークを生じるような角度
（これは典型的には、シンチレータの材料と構造とによ
って決定されるシンチレータの臨界角度よりも大きい）
で光学的スクリーン層に入射する光子を選択的に反射す
るような臨界屈折率を持つ実質的に透明な材料で構成さ
れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】ソリッド・ステート放射線イメー
ジング装置１００は、典型的には図１に示されているよ
うに、行および列に配列された複数の画素１２０を持つ
フォトセンサ・アレイ１１０を含む。フォトセンサ・ア
レイ１１０は、その上に配置されたシンチレータ１５０
（図２）に光学的に結合されている。動作において、放
射線イメージング装置１００はＸ線のような放射線がシ
ンチレータ１５０に入射するように配置される。シンチ
レータ１５０は典型的には沃化セシウムのような材料で
構成される。入射放射線は典型的には第１表面１６０を
横切ってシンチレータ１５０に入って、シンチレータ材
料に吸収され、それにより光子が発生される。入射放射
線がシンチレータ材料によって吸収されたときに発生さ
れた光子をフォトセンサ・アレイ１１０によって検出す
ることにより、入射放射線のパターンに対応する電気信
号が発生される。
ジング装置１００は、典型的には図１に示されているよ
うに、行および列に配列された複数の画素１２０を持つ
フォトセンサ・アレイ１１０を含む。フォトセンサ・ア
レイ１１０は、その上に配置されたシンチレータ１５０
（図２）に光学的に結合されている。動作において、放
射線イメージング装置１００はＸ線のような放射線がシ
ンチレータ１５０に入射するように配置される。シンチ
レータ１５０は典型的には沃化セシウムのような材料で
構成される。入射放射線は典型的には第１表面１６０を
横切ってシンチレータ１５０に入って、シンチレータ材
料に吸収され、それにより光子が発生される。入射放射
線がシンチレータ材料によって吸収されたときに発生さ
れた光子をフォトセンサ・アレイ１１０によって検出す
ることにより、入射放射線のパターンに対応する電気信
号が発生される。
【０００８】フォトセンサ・アレイ１１０内の各々の画
素１２０はフォトダイオードのようなフォトセンサ１２
２を有し、フォトセンサ１２２はスイッチング装置１２
４を介してアドレス線１２６および１２８に結合されて
いる。スイッチング装置１２４は典型的には薄膜電界効
果トランジスタ（ＴＦＴまたはＦＥＴ）で構成され、ま
たアドレス線１２６は普通は走査線と呼ばれていて、フ
ォトセンサ・アレイ１１０の行に沿って配置されたＴＦ
Ｔ１２４のそれぞれのゲート電極に結合される。走査線
に印加される信号により、ＴＦＴ１２４が導通し、これ
によりフォトセンサ１２２上の電気信号をアドレス線１
２８から読み出すことが出来る。アドレス線１２８は普
通はデータ線と呼ばれている。
素１２０はフォトダイオードのようなフォトセンサ１２
２を有し、フォトセンサ１２２はスイッチング装置１２
４を介してアドレス線１２６および１２８に結合されて
いる。スイッチング装置１２４は典型的には薄膜電界効
果トランジスタ（ＴＦＴまたはＦＥＴ）で構成され、ま
たアドレス線１２６は普通は走査線と呼ばれていて、フ
ォトセンサ・アレイ１１０の行に沿って配置されたＴＦ
Ｔ１２４のそれぞれのゲート電極に結合される。走査線
に印加される信号により、ＴＦＴ１２４が導通し、これ
によりフォトセンサ１２２上の電気信号をアドレス線１
２８から読み出すことが出来る。アドレス線１２８は普
通はデータ線と呼ばれている。
【０００９】最適な動作では、入射放射線の吸収により
発生される全ての光子が、その放出場所（図２に「Ｅ」
で示されている）の空間位置（ｘ，ｙ）に最も密接に対
応するフォトセンサ・アレイ１１０内の画素１２０によ
って検出される。本明細書では、位置Ｌ（図２）に対応
する空間位置は、（説明の便宜のために、本明細書では
放射線イメージング装置１００の配置方向が水平な平面
内にあるとして）入射放射線が吸収される前にシンチレ
ータ１５０の中にその厚さに沿って進入する（例えば、
水平な平面に直角な平面、すなわち垂直平面内の）距離
に関係なく、フォトセンサ・アレイ１１０の平面内の座
標（ｘ，ｙ）を持つものとする。
発生される全ての光子が、その放出場所（図２に「Ｅ」
で示されている）の空間位置（ｘ，ｙ）に最も密接に対
応するフォトセンサ・アレイ１１０内の画素１２０によ
って検出される。本明細書では、位置Ｌ（図２）に対応
する空間位置は、（説明の便宜のために、本明細書では
放射線イメージング装置１００の配置方向が水平な平面
内にあるとして）入射放射線が吸収される前にシンチレ
ータ１５０の中にその厚さに沿って進入する（例えば、
水平な平面に直角な平面、すなわち垂直平面内の）距離
に関係なく、フォトセンサ・アレイ１１０の平面内の座
標（ｘ，ｙ）を持つものとする。
【００１０】シンチレータ１５０を構成する材料は（発
生される光子の波長において）実質的に光学的に透明で
あるので、光学的クロストークはイメージング装置の空
間分解能を劣化させる恐れがある。本明細書で用いる用
語「光学的クロストーク」とは、シンチレータ内の所与
の空間位置（ｘ，ｙ）における吸収事象で発生された光
子が、該吸収事象の空間位置に最も近いフォトセンサ・
アレイ画素以外の画素によって検出されることを表す。
また「空間分解能」または同様な用語は、イメージング
装置が入射放射線の空間的パターンに正確に対応する電
気信号を発生することの出来る能力を表す（信号の精度
の重要な決定因子の１つは、主に吸収事象に最も近いフ
ォトセンサ画素による光子の検出である）。
生される光子の波長において）実質的に光学的に透明で
あるので、光学的クロストークはイメージング装置の空
間分解能を劣化させる恐れがある。本明細書で用いる用
語「光学的クロストーク」とは、シンチレータ内の所与
の空間位置（ｘ，ｙ）における吸収事象で発生された光
子が、該吸収事象の空間位置に最も近いフォトセンサ・
アレイ画素以外の画素によって検出されることを表す。
また「空間分解能」または同様な用語は、イメージング
装置が入射放射線の空間的パターンに正確に対応する電
気信号を発生することの出来る能力を表す（信号の精度
の重要な決定因子の１つは、主に吸収事象に最も近いフ
ォトセンサ画素による光子の検出である）。
【００１１】本発明によれば、放射線イメージング装置
１００は更に、シンチレータ１５０の第１表面１６０の
上に配置された光学的クロストーク減衰手段２００を有
する。本明細書では、「上」、「下」などの用語は図面
に示した放射線イメージング装置１００の要素の相対的
な位置を表し、放射線イメージング装置１００の配置方
向または動作に関して何らかの制約を意味するものでは
ないことに留意されたい。光学的クロストーク減衰手段
２００は、以下に詳しく説明するように、シンチレータ
１５０の第１表面１６０に入射した光子が反射されてシ
ンチレータ１５０の中をクロストーク反射経路１８５に
沿って戻るのを防止するように、シンチレータ１５０に
光学的に結合される（すなわち、シンチレータ１５０か
ら上向きに進む光子が第１表面１６０を横切って光学的
クロストーク減衰手段２００に入射するように配置され
る）。図２には、裏張り部材２２０を持つ光学的クロス
トーク減衰手段２００が示されており、これは一例とし
て表されているものであって、以下に述べる光学的クロ
ストーク減衰手段２００の種々の実施態様をこれに制限
するものではない。
１００は更に、シンチレータ１５０の第１表面１６０の
上に配置された光学的クロストーク減衰手段２００を有
する。本明細書では、「上」、「下」などの用語は図面
に示した放射線イメージング装置１００の要素の相対的
な位置を表し、放射線イメージング装置１００の配置方
向または動作に関して何らかの制約を意味するものでは
ないことに留意されたい。光学的クロストーク減衰手段
２００は、以下に詳しく説明するように、シンチレータ
１５０の第１表面１６０に入射した光子が反射されてシ
ンチレータ１５０の中をクロストーク反射経路１８５に
沿って戻るのを防止するように、シンチレータ１５０に
光学的に結合される（すなわち、シンチレータ１５０か
ら上向きに進む光子が第１表面１６０を横切って光学的
クロストーク減衰手段２００に入射するように配置され
る）。図２には、裏張り部材２２０を持つ光学的クロス
トーク減衰手段２００が示されており、これは一例とし
て表されているものであって、以下に述べる光学的クロ
ストーク減衰手段２００の種々の実施態様をこれに制限
するものではない。
【００１２】図２に示されている実施態様では、シンチ
レータ１５０で吸収された入射放射線は位置Ｅで光子を
放出する。光子は位置Ｅからあらゆる方向に放出される
が、位置Ｅから放出される光子は、入射放射線の吸収位
置Ｅの空間位置Ｌ（例えば、図２で、Ｌは吸収事象の位
置Ｅの真下に示されている）に最も近くに配置された画
素のフォトセンサ活性領域１２２に対応する焦点領域１
７０内で検出されるのが望ましい。例えば、直接経路１
６５に沿って進む光子は画素１２０の焦点領域１７０に
入射する。しかし、例えば間接経路１７５に沿って進む
光子はシンチレータの第１表面１６０に入射する。光学
的クロストーク減衰手段２００が設けられていない場
合、このような光子は第１表面１６０から例えばクロス
トーク反射経路１８５に沿って反射される。クロストー
ク反射経路１８５は、シンチレータ第１表面１６０から
反射された光子が焦点領域１７０より外側のフォトセン
サ・アレイ１１０の部分に入射するような向きに進む経
路を表す。
レータ１５０で吸収された入射放射線は位置Ｅで光子を
放出する。光子は位置Ｅからあらゆる方向に放出される
が、位置Ｅから放出される光子は、入射放射線の吸収位
置Ｅの空間位置Ｌ（例えば、図２で、Ｌは吸収事象の位
置Ｅの真下に示されている）に最も近くに配置された画
素のフォトセンサ活性領域１２２に対応する焦点領域１
７０内で検出されるのが望ましい。例えば、直接経路１
６５に沿って進む光子は画素１２０の焦点領域１７０に
入射する。しかし、例えば間接経路１７５に沿って進む
光子はシンチレータの第１表面１６０に入射する。光学
的クロストーク減衰手段２００が設けられていない場
合、このような光子は第１表面１６０から例えばクロス
トーク反射経路１８５に沿って反射される。クロストー
ク反射経路１８５は、シンチレータ第１表面１６０から
反射された光子が焦点領域１７０より外側のフォトセン
サ・アレイ１１０の部分に入射するような向きに進む経
路を表す。
【００１３】図３に、滑らかな第１表面１６０を持つシ
ンチレータに使用される一実施態様の光学的クロストー
ク減衰手段２００が示されている。この実施態様では、
シンチレータ第１表面１６０は磨いた面のように滑らか
であり、典型的には入射光の波長よりずっと小さい（例
えば、波長λより一桁小さい、例えばλ／１０の）表面
粗さを持つ。このような構成のシンチレータの場合、光
学的クロストーク減衰手段２００は、典型的には裏張り
部材２２０上に配置された光吸収材料２１０を有する。
この光学的クロストーク減衰手段２００は、光吸収材料
２１０がシンチレータ第１表面１６０に面するようにシ
ンチレータ１５０の上に配置される。光吸収材料２１０
は、典型的には、約２５％と約１％未満との間の範囲内
の光透過率を有する。更に、光吸収材料は、イメージン
グ装置１００によってイメージングしようとする種類の
入射放射線に対して低い吸収断面を有するものが望まし
い。例えば、Ｘ線イメージングの場合、シンチレータ第
１表面の上に配置される材料は入射Ｘ線ビームの数％未
満しか吸収しないものが望ましい。一例として挙げる
と、このような吸収材料２１０は、約１０μｍと約１μ
ｍとの間の範囲内の厚さを持つ裏張り部材２２０上のオ
ーバーコートとして配置された平坦な黒色塗料で構成さ
れる。裏張り部材２２０もまた、前に述べたように、イ
メージングしようとする放射線に対して低い吸収断面を
有するものが望ましい。裏張り部材２２０は、通常、約
１ｍｍと約５μｍとの間の範囲内の厚さを持つ薄いポリ
エステルのシート（或いは、グラファイトまたはプラス
チックの板）で構成される。光学的クロストーク減衰手
段２００に入射する光子は、典型的には、クロストーク
反射経路１８５に沿って反射されてシンチレータの中を
戻る光子が生じないように（例えば、図３の位置Ａで）
吸収される。
ンチレータに使用される一実施態様の光学的クロストー
ク減衰手段２００が示されている。この実施態様では、
シンチレータ第１表面１６０は磨いた面のように滑らか
であり、典型的には入射光の波長よりずっと小さい（例
えば、波長λより一桁小さい、例えばλ／１０の）表面
粗さを持つ。このような構成のシンチレータの場合、光
学的クロストーク減衰手段２００は、典型的には裏張り
部材２２０上に配置された光吸収材料２１０を有する。
この光学的クロストーク減衰手段２００は、光吸収材料
２１０がシンチレータ第１表面１６０に面するようにシ
ンチレータ１５０の上に配置される。光吸収材料２１０
は、典型的には、約２５％と約１％未満との間の範囲内
の光透過率を有する。更に、光吸収材料は、イメージン
グ装置１００によってイメージングしようとする種類の
入射放射線に対して低い吸収断面を有するものが望まし
い。例えば、Ｘ線イメージングの場合、シンチレータ第
１表面の上に配置される材料は入射Ｘ線ビームの数％未
満しか吸収しないものが望ましい。一例として挙げる
と、このような吸収材料２１０は、約１０μｍと約１μ
ｍとの間の範囲内の厚さを持つ裏張り部材２２０上のオ
ーバーコートとして配置された平坦な黒色塗料で構成さ
れる。裏張り部材２２０もまた、前に述べたように、イ
メージングしようとする放射線に対して低い吸収断面を
有するものが望ましい。裏張り部材２２０は、通常、約
１ｍｍと約５μｍとの間の範囲内の厚さを持つ薄いポリ
エステルのシート（或いは、グラファイトまたはプラス
チックの板）で構成される。光学的クロストーク減衰手
段２００に入射する光子は、典型的には、クロストーク
反射経路１８５に沿って反射されてシンチレータの中を
戻る光子が生じないように（例えば、図３の位置Ａで）
吸収される。
【００１４】代わりに、放射線イメージング装置１００
に使用されるシンチレータは、シンチレータ第１表面１
６０からシンチレータ第２表面１６２（フォトセンサ・
アレイ１１０に面する表面）へ延在する、垂直平面内に
配置方向が定められた針状体を持つ針状構造を有するも
のであってよい。このようなシンチレータ構造は、フォ
トセンサ・アレイ１１０の上へのシンチレータ材料（例
えば、ＣｓＩ）の堆積プロセスの制御によって形成され
る。この針状構造は、入射放射線を吸収したときに発生
される光子を局在化するように作用する。空間的局在化
は、発生された光子の幾分かが針状体の中で内部全反射
を受けてシンチレータ第２表面から所望の焦点領域１７
０へ出て行くことにより得られる。典型的には、このよ
うな針状体は約１μｍと約１０μｍとの間の範囲内の近
似直径を持ち、その結果、フォトセンサ・アレイ１１０
内の１つの画素１２０の上には複数の針状構造が配置さ
れる（このようなアレイ内の１つの画素の横方向寸法は
約３０μｍと約１ｍｍとの間の範囲内にある）。
に使用されるシンチレータは、シンチレータ第１表面１
６０からシンチレータ第２表面１６２（フォトセンサ・
アレイ１１０に面する表面）へ延在する、垂直平面内に
配置方向が定められた針状体を持つ針状構造を有するも
のであってよい。このようなシンチレータ構造は、フォ
トセンサ・アレイ１１０の上へのシンチレータ材料（例
えば、ＣｓＩ）の堆積プロセスの制御によって形成され
る。この針状構造は、入射放射線を吸収したときに発生
される光子を局在化するように作用する。空間的局在化
は、発生された光子の幾分かが針状体の中で内部全反射
を受けてシンチレータ第２表面から所望の焦点領域１７
０へ出て行くことにより得られる。典型的には、このよ
うな針状体は約１μｍと約１０μｍとの間の範囲内の近
似直径を持ち、その結果、フォトセンサ・アレイ１１０
内の１つの画素１２０の上には複数の針状構造が配置さ
れる（このようなアレイ内の１つの画素の横方向寸法は
約３０μｍと約１ｍｍとの間の範囲内にある）。
【００１５】針状構造のシンチレータ１５０（図２）
は、複数の柱状突起１５５を持つ第１表面１６０を有す
る。第１表面１６０は、シンチレータ１５０内の針状構
造の完全さを保つために研磨されていない不均一な（ま
たは表面模様付きの）仕上げ面を持つ。本発明によれ
ば、特に第１表面１６０に柱状突起１５５を持つシンチ
レータを使用する場合、光学的クロストーク減衰手段２
００が更に光結合層２３０を有し、光結合層２３０はシ
ンチレータ第１表面１６０と光吸収材料２１０との間に
配置される。光結合材料２３０は、比較的光学的に透明
である（例えば、約５０％と約１００％との間の範囲内
の光透過率を有する）感圧性接着剤（ＰＳＡ）のような
材料（例えば、米国マサチュセッツ州スペンサー所在の
フレクスコン（ＦＬＥＸｃｏｎ）社製造の部品番号Ｖ３
２０のＰＳＡ）で構成される。光結合材料に使用される
水性ＰＳＡは、シンチレータ材料の屈折率に対応する屈
折率（例えば、シンチレータ材料の屈折率の±２０％以
内の屈折率）を持つことが望ましい。内部全反射の効果
により、光結合材料はシンチレータの屈折率よりも大き
い屈折率を持つことが好ましい。けれども、低い屈折率
の材料でも許容可能な性能が得られる。例えば、ＣｓＩ
は約１．７９の屈折率を持っているので、ＣｓＩと共に
使用するのに有効な光結合材料としては約１．７９と約
２．１５との間の範囲内の屈折率を持つ材料が望まし
く、約１．７９と約１．４３との間の範囲内の屈折率を
持つ材料も許容可能である。
は、複数の柱状突起１５５を持つ第１表面１６０を有す
る。第１表面１６０は、シンチレータ１５０内の針状構
造の完全さを保つために研磨されていない不均一な（ま
たは表面模様付きの）仕上げ面を持つ。本発明によれ
ば、特に第１表面１６０に柱状突起１５５を持つシンチ
レータを使用する場合、光学的クロストーク減衰手段２
００が更に光結合層２３０を有し、光結合層２３０はシ
ンチレータ第１表面１６０と光吸収材料２１０との間に
配置される。光結合材料２３０は、比較的光学的に透明
である（例えば、約５０％と約１００％との間の範囲内
の光透過率を有する）感圧性接着剤（ＰＳＡ）のような
材料（例えば、米国マサチュセッツ州スペンサー所在の
フレクスコン（ＦＬＥＸｃｏｎ）社製造の部品番号Ｖ３
２０のＰＳＡ）で構成される。光結合材料に使用される
水性ＰＳＡは、シンチレータ材料の屈折率に対応する屈
折率（例えば、シンチレータ材料の屈折率の±２０％以
内の屈折率）を持つことが望ましい。内部全反射の効果
により、光結合材料はシンチレータの屈折率よりも大き
い屈折率を持つことが好ましい。けれども、低い屈折率
の材料でも許容可能な性能が得られる。例えば、ＣｓＩ
は約１．７９の屈折率を持っているので、ＣｓＩと共に
使用するのに有効な光結合材料としては約１．７９と約
２．１５との間の範囲内の屈折率を持つ材料が望まし
く、約１．７９と約１．４３との間の範囲内の屈折率を
持つ材料も許容可能である。
【００１６】光結合材料２３０は更に、表面模様付きの
（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）シンチレータ第１表面１６０の上
に配置されたときに柱状突起１５５の表面に緊密に接触
するように変位するほど充分に粘りけのあるような粘度
を持つことが望ましい。ここで使用する「緊密に接触」
または同様な用語は、光子がシンチレータ第１表面１６
０の約５０％以上の面積にわたってシンチレータ第１表
面１６０から光結合材料の中へ（中間の空気ポケットを
通ることなく）直接に進入するように、材料がシンチレ
ータ第１表面１６０に隣接して配置されていることを表
す。光結合層２３０は典型的には約１０μｍと約１ｍｍ
との間の範囲内の厚さを持つ。
（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）シンチレータ第１表面１６０の上
に配置されたときに柱状突起１５５の表面に緊密に接触
するように変位するほど充分に粘りけのあるような粘度
を持つことが望ましい。ここで使用する「緊密に接触」
または同様な用語は、光子がシンチレータ第１表面１６
０の約５０％以上の面積にわたってシンチレータ第１表
面１６０から光結合材料の中へ（中間の空気ポケットを
通ることなく）直接に進入するように、材料がシンチレ
ータ第１表面１６０に隣接して配置されていることを表
す。光結合層２３０は典型的には約１０μｍと約１ｍｍ
との間の範囲内の厚さを持つ。
【００１７】図４に示されている本発明の別の実施態様
では、光吸収材料が光結合層２３０の中に混合されてい
る（これは図４の光結合層２３０の中に斑点で示してあ
る）。微細な炭素粉末のような光吸収材料を光結合層２
３０中へ添加したことにより、光結合層２３０は典型的
には「１回のパス」の光透過率が約４０％と約１％未満
との間の範囲内にある別の光吸収層になる（光子が光吸
収材料から反射された場合にシンチレータ内へ再び進入
するには、光子は光吸収性光結合層２３０を２回通るこ
とが必要であり、従って、この光結合層が４０％の光透
過率を持つ場合でも、光の１６％未満しかシンチレータ
には再び進入していかない）。このような光吸収性光結
合層２３０の１例は、微細な炭素粉末（例えば、約１μ
ｍ未満と約１０μｍとの間の範囲内の粒度を持つもの）
を有する。
では、光吸収材料が光結合層２３０の中に混合されてい
る（これは図４の光結合層２３０の中に斑点で示してあ
る）。微細な炭素粉末のような光吸収材料を光結合層２
３０中へ添加したことにより、光結合層２３０は典型的
には「１回のパス」の光透過率が約４０％と約１％未満
との間の範囲内にある別の光吸収層になる（光子が光吸
収材料から反射された場合にシンチレータ内へ再び進入
するには、光子は光吸収性光結合層２３０を２回通るこ
とが必要であり、従って、この光結合層が４０％の光透
過率を持つ場合でも、光の１６％未満しかシンチレータ
には再び進入していかない）。このような光吸収性光結
合層２３０の１例は、微細な炭素粉末（例えば、約１μ
ｍ未満と約１０μｍとの間の範囲内の粒度を持つもの）
を有する。
【００１８】図５には本発明の更に別の実施態様の光学
的クロストーク減衰手段２００が示されている。この光
学的クロストーク減衰手段は弱い光吸収性の光結合層２
３０および該光結合層の上に配置された光反射層２４０
を有する。ここで使用する用語「弱い光吸収性」とは、
約９０％と約４０％との間の範囲内の光透過率を持つこ
とを表す。これらの光透過率は１回のパスすなわち光が
光結合層を１回通ったときの透過率である。ここで説明
するように、本実施態様では、シンチレータ第１表面１
６０を横切った光子は再びシンチレータ１５０に入る前
に光結合層２３０を２回通る。この実施態様の構成で
は、シンチレータ第１表面１６０に入射した入射放射線
の吸収位置Ｅから放出された光子は、典型的には、弱い
光吸収性の光結合層２３０の中に進入する。比較的短い
経路（例えば、図５の経路２５５）を作る角度で弱い光
吸収性の光結合層２３０に進入する光子は、光反射層２
４０に当たって、典型的にはフォトセンサ・アレイ１１
０の所望の焦点領域１７０（図２）に入射する経路に沿
って反射される。これと異なり、クロストーク反射経路
２６５に沿って弱い光吸収性の光結合層２３０に入る光
子は、弱い光吸収性の光結合層２３０の中を大きな距離
にわたって進行し、従ってシンチレータ１５０内へ再び
進入する前に光結合層２３０内で吸収される可能性が大
きくなる。（例えば、製造の際に光結合層２３０の中の
光吸収材料の濃度を変えること等によって）光結合層２
３０の光透過率を調節することにより、シンチレータ第
１表面１６０へ向かう経路に沿って放出される光子の幾
分かを捕捉しながら、所望の空間分解能を得る（例え
ば、光学的クロストークを低減する）ように光学的クロ
ストーク減衰手段を「チューニング」することが可能に
なる。この代わりに、光反射層２４０反射率を製造の際
に調節することによっても、光学的クロストーク減衰手
段２００に対する所望のチューニング効果を得ることが
出来る。
的クロストーク減衰手段２００が示されている。この光
学的クロストーク減衰手段は弱い光吸収性の光結合層２
３０および該光結合層の上に配置された光反射層２４０
を有する。ここで使用する用語「弱い光吸収性」とは、
約９０％と約４０％との間の範囲内の光透過率を持つこ
とを表す。これらの光透過率は１回のパスすなわち光が
光結合層を１回通ったときの透過率である。ここで説明
するように、本実施態様では、シンチレータ第１表面１
６０を横切った光子は再びシンチレータ１５０に入る前
に光結合層２３０を２回通る。この実施態様の構成で
は、シンチレータ第１表面１６０に入射した入射放射線
の吸収位置Ｅから放出された光子は、典型的には、弱い
光吸収性の光結合層２３０の中に進入する。比較的短い
経路（例えば、図５の経路２５５）を作る角度で弱い光
吸収性の光結合層２３０に進入する光子は、光反射層２
４０に当たって、典型的にはフォトセンサ・アレイ１１
０の所望の焦点領域１７０（図２）に入射する経路に沿
って反射される。これと異なり、クロストーク反射経路
２６５に沿って弱い光吸収性の光結合層２３０に入る光
子は、弱い光吸収性の光結合層２３０の中を大きな距離
にわたって進行し、従ってシンチレータ１５０内へ再び
進入する前に光結合層２３０内で吸収される可能性が大
きくなる。（例えば、製造の際に光結合層２３０の中の
光吸収材料の濃度を変えること等によって）光結合層２
３０の光透過率を調節することにより、シンチレータ第
１表面１６０へ向かう経路に沿って放出される光子の幾
分かを捕捉しながら、所望の空間分解能を得る（例え
ば、光学的クロストークを低減する）ように光学的クロ
ストーク減衰手段を「チューニング」することが可能に
なる。この代わりに、光反射層２４０反射率を製造の際
に調節することによっても、光学的クロストーク減衰手
段２００に対する所望のチューニング効果を得ることが
出来る。
【００１９】シンチレータ第１表面１６０の上に光学的
クロストーク減衰手段を配置することによって、イメー
ジング装置の性能に望ましい改善が得られる。例えば、
従来知られているように、イメージング装置の性能の１
つの尺度は変調伝達関数（ＭＴＦ）である。一例を挙げ
ると、１）シンチレータ第１表面１６０と緊密に接触し
た反射膜（それだけ）を持つイメージング装置と、２）
シンチレータ第１表面１６０の上に（例えば、約２００
μｍ）配置した（灰色の）グラファイトの滑らかな部材
を持つイメージング装置と、３）透明な光結合層２３０
およびその上の光吸収層（透明な感圧性接着剤（ＰＳ
Ａ）を備えた黒いポリエステル基板）を有する本発明に
従った光学的クロストーク減衰手段を持つイメージング
装置とを比較した。これらの３つの構成のイメージング
装置についてＭＴＦを（２．５ lp/mmの空間周波数で）
測定した。その結果を以下に示す。
クロストーク減衰手段を配置することによって、イメー
ジング装置の性能に望ましい改善が得られる。例えば、
従来知られているように、イメージング装置の性能の１
つの尺度は変調伝達関数（ＭＴＦ）である。一例を挙げ
ると、１）シンチレータ第１表面１６０と緊密に接触し
た反射膜（それだけ）を持つイメージング装置と、２）
シンチレータ第１表面１６０の上に（例えば、約２００
μｍ）配置した（灰色の）グラファイトの滑らかな部材
を持つイメージング装置と、３）透明な光結合層２３０
およびその上の光吸収層（透明な感圧性接着剤（ＰＳ
Ａ）を備えた黒いポリエステル基板）を有する本発明に
従った光学的クロストーク減衰手段を持つイメージング
装置とを比較した。これらの３つの構成のイメージング
装置についてＭＴＦを（２．５ lp/mmの空間周波数で）
測定した。その結果を以下に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】本発明による光学的クロストーク減衰手段
はイメージング装置の性能を改善し、シンチレータ第１
表面１６０から反射されてクロストーク反射経路に沿っ
てシンチレータ中を伝搬する光子の数を低減するように
作用する。
はイメージング装置の性能を改善し、シンチレータ第１
表面１６０から反射されてクロストーク反射経路に沿っ
てシンチレータ中を伝搬する光子の数を低減するように
作用する。
【００２２】放射線イメージング装置１００の性能は、
本発明に従って光学的スクリーン層３００（図６および
７）を設けることによって更に改善することが出来る。
光学的スクリーン層３００は、フォトセンサ・アレイ１
１０に面する（すなわち、シンチレータ第１表面１６０
とは反対側に位置する）シンチレータ第２表面１６２に
光学的に結合される。光学的スクリーン層３００は実質
的に透明な材料で構成される（例えば、約８０よりも大
きい光透過率を持つ）。光学的スクリーン層３００の材
料は更に、シンチレータ材料の屈折率よりも小さい屈折
率を持つように選択される。シンチレータ材料の屈折率
の値に比べて光学的スクリーン層３００の屈折率の値を
小さくしたことにより、シンチレータ第２表面から前記
スクリーン層に入射する光子の幾分かがシンチレータ１
５０の中へ反射されて戻る。シンチレータ１５０に対し
て屈折率の値を小さくすればするほど、シンチレータ１
５０の中へ反射されて戻る入射光子（すなわち、内部全
反射を受ける光子）の割合が大きくなる。光学的スクリ
ーン層３００の材料として特定の屈折率を持つ材料を選
択することにより、内部反射の割合を「チューニング」
することが可能になる。このようなチューニングによ
り、（光学的クロストークの低減の結果生じる）期待さ
れるＭＴＦの増大と対応する信号レベルの低減（例え
ば、フォトセンサ・アレイに到達する光子の数の低減）
との間で設計上の選定を行うことが可能になる。
本発明に従って光学的スクリーン層３００（図６および
７）を設けることによって更に改善することが出来る。
光学的スクリーン層３００は、フォトセンサ・アレイ１
１０に面する（すなわち、シンチレータ第１表面１６０
とは反対側に位置する）シンチレータ第２表面１６２に
光学的に結合される。光学的スクリーン層３００は実質
的に透明な材料で構成される（例えば、約８０よりも大
きい光透過率を持つ）。光学的スクリーン層３００の材
料は更に、シンチレータ材料の屈折率よりも小さい屈折
率を持つように選択される。シンチレータ材料の屈折率
の値に比べて光学的スクリーン層３００の屈折率の値を
小さくしたことにより、シンチレータ第２表面から前記
スクリーン層に入射する光子の幾分かがシンチレータ１
５０の中へ反射されて戻る。シンチレータ１５０に対し
て屈折率の値を小さくすればするほど、シンチレータ１
５０の中へ反射されて戻る入射光子（すなわち、内部全
反射を受ける光子）の割合が大きくなる。光学的スクリ
ーン層３００の材料として特定の屈折率を持つ材料を選
択することにより、内部反射の割合を「チューニング」
することが可能になる。このようなチューニングによ
り、（光学的クロストークの低減の結果生じる）期待さ
れるＭＴＦの増大と対応する信号レベルの低減（例え
ば、フォトセンサ・アレイに到達する光子の数の低減）
との間で設計上の選定を行うことが可能になる。
【００２３】上記のようにイメージング装置を「チュー
ニング」するために光学的スクリーン層３００を使用す
ることは、沃化セシウムのようなシンチレータ材料が使
用されるときに特に適用可能である。「チューニング」
プロセスは、不所望なクロストーク光として反射される
光子と光学的スクリーン層３００を通ってフォトセンサ
・アレイ１１０に達する光子とを適度な精密さで分離す
るように、シンチレータ臨界角よりも大きい角度で光学
的スクリーン層３００に当たる光子を反射させるように
する臨界屈折率を持つ光学的スクリーン層３００を選択
することによって改良される。ここで使用される「臨界
屈折率」または同様な用語は、シンチレータ臨界角より
も大きい角度で光学的スクリーン層に当たる光子の反射
を生じさせる大きさだけ、シンチレータの屈折率よりも
小さい光学的スクリーン層の屈折率を表す。また「シン
チレータ臨界角」とは、シンチレータ第２表面からの光
子が光学的スクリーン層３００からシンチレータ１５０
へ向かって反射される角度を表す。シンチレータ臨界角
は、以下に詳しく説明するようにシンチレータにおける
光学的クロストークを低減する値に選択される。
ニング」するために光学的スクリーン層３００を使用す
ることは、沃化セシウムのようなシンチレータ材料が使
用されるときに特に適用可能である。「チューニング」
プロセスは、不所望なクロストーク光として反射される
光子と光学的スクリーン層３００を通ってフォトセンサ
・アレイ１１０に達する光子とを適度な精密さで分離す
るように、シンチレータ臨界角よりも大きい角度で光学
的スクリーン層３００に当たる光子を反射させるように
する臨界屈折率を持つ光学的スクリーン層３００を選択
することによって改良される。ここで使用される「臨界
屈折率」または同様な用語は、シンチレータ臨界角より
も大きい角度で光学的スクリーン層に当たる光子の反射
を生じさせる大きさだけ、シンチレータの屈折率よりも
小さい光学的スクリーン層の屈折率を表す。また「シン
チレータ臨界角」とは、シンチレータ第２表面からの光
子が光学的スクリーン層３００からシンチレータ１５０
へ向かって反射される角度を表す。シンチレータ臨界角
は、以下に詳しく説明するようにシンチレータにおける
光学的クロストークを低減する値に選択される。
【００２４】沃化セシウムのシンチレータを持つイメー
ジング装置では、光学的スクリーン層３００は典型的に
はシリコン酸化物、すなわち、所望の光透過率（例え
ば、１％未満の吸収率）を持ち、且つ製造プロセス、例
えばプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法で容易に一様に
堆積され、更にシンチレータ第２表面からの光子を反射
する所望のシンチレータ臨界角を与える約１．５の屈折
率を有する材料で構成される。この代わりに、弗化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）およびポリイミドのような材料
を、異なるシンチレータ臨界角を与える適当な材料とし
て使用することが出来る。光学的スクリーン層３００
は、典型的には、（例えば、光の横方向の拡散に起因す
る）空間分解能の劣化を防止するのに充分な薄さである
が、かなりの反射（例えば、シンチレータ臨界角に等し
いか又はそれより大きい角度で入射する約５０％以上の
光子の反射）を生じるのに充分な厚さを有する。光学的
スクリーン層３００の通常の厚さは約２５ｎｍと約５μ
ｍとの間の範囲内にある。
ジング装置では、光学的スクリーン層３００は典型的に
はシリコン酸化物、すなわち、所望の光透過率（例え
ば、１％未満の吸収率）を持ち、且つ製造プロセス、例
えばプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法で容易に一様に
堆積され、更にシンチレータ第２表面からの光子を反射
する所望のシンチレータ臨界角を与える約１．５の屈折
率を有する材料で構成される。この代わりに、弗化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）およびポリイミドのような材料
を、異なるシンチレータ臨界角を与える適当な材料とし
て使用することが出来る。光学的スクリーン層３００
は、典型的には、（例えば、光の横方向の拡散に起因す
る）空間分解能の劣化を防止するのに充分な薄さである
が、かなりの反射（例えば、シンチレータ臨界角に等し
いか又はそれより大きい角度で入射する約５０％以上の
光子の反射）を生じるのに充分な厚さを有する。光学的
スクリーン層３００の通常の厚さは約２５ｎｍと約５μ
ｍとの間の範囲内にある。
【００２５】本発明によれば、光学的スクリーン層３０
０は任意のシンチレータ構造に有効に使用することが出
来る。しかしながら、光学的スクリーン層３００は、シ
ンチレータ表面からの複数の柱状突起（または針状体）
１５２（図６にシンチレータ１５０内の垂直平面内の平
行な線として示されている）を持つシンチレータのよう
な、非常に散乱性でないシンチレータと共に使用される
とき特に有効である。柱状突起１５２は、吸収事象の位
置Ｅから放出された光子の一部を隔離するように作用す
る。柱状突起１５２の長くて細い針状構造（例えば、約
５μｍと約１０μｍとの間の範囲内の直径を持ち且つ約
５０μｍと１０００μｍとの間の範囲内の長さを持つ構
造）は、ＣｓＩ柱体と該柱体を取り囲む材料との間の界
面によって決定される臨界角よりも大きい角度で放出さ
れる全ての光を実質的に捕捉するように作用する。例え
ば、柱体を空気が取り囲んでいる場合、臨界角は約３４
度であり、従って３４度以上の入射角で柱体の側壁に当
たる全ての光子は針状柱体内で内部全反射を受ける。図
６に経路Ｔで示した様に、この光は柱体１５２の中を進
行して、約０度（表面に直角）と（鉛直線に関して）約
５６度との間の範囲内の角度でシンチレータ第２表面１
６２に突き当たる。この光は吸収事象の空間位置（ｘ，
ｙ）を正確に表すので、これらの光子は光学的スクリー
ン層３００を通ってフォトセンサ・アレイ１１０に達す
るのが望ましい。
０は任意のシンチレータ構造に有効に使用することが出
来る。しかしながら、光学的スクリーン層３００は、シ
ンチレータ表面からの複数の柱状突起（または針状体）
１５２（図６にシンチレータ１５０内の垂直平面内の平
行な線として示されている）を持つシンチレータのよう
な、非常に散乱性でないシンチレータと共に使用される
とき特に有効である。柱状突起１５２は、吸収事象の位
置Ｅから放出された光子の一部を隔離するように作用す
る。柱状突起１５２の長くて細い針状構造（例えば、約
５μｍと約１０μｍとの間の範囲内の直径を持ち且つ約
５０μｍと１０００μｍとの間の範囲内の長さを持つ構
造）は、ＣｓＩ柱体と該柱体を取り囲む材料との間の界
面によって決定される臨界角よりも大きい角度で放出さ
れる全ての光を実質的に捕捉するように作用する。例え
ば、柱体を空気が取り囲んでいる場合、臨界角は約３４
度であり、従って３４度以上の入射角で柱体の側壁に当
たる全ての光子は針状柱体内で内部全反射を受ける。図
６に経路Ｔで示した様に、この光は柱体１５２の中を進
行して、約０度（表面に直角）と（鉛直線に関して）約
５６度との間の範囲内の角度でシンチレータ第２表面１
６２に突き当たる。この光は吸収事象の空間位置（ｘ，
ｙ）を正確に表すので、これらの光子は光学的スクリー
ン層３００を通ってフォトセンサ・アレイ１１０に達す
るのが望ましい。
【００２６】臨界角より小さい角度で柱状突起１５２の
側壁に当たる光子は柱状突起１５２の外へ通過する。前
に述べたように、沃化セシウム（屈折率は１．７９）よ
り成るシンチレータの針状体が空隙（屈折率は１．０）
で取り囲まれている場合の臨界角は約３４度である。従
って、シンチレータ第２表面１６２に当たる光子は５６
度（「シンチレータ臨界角」；図６に［ＣＡ」で示され
ている）以上の入射角を持つ。シンチレータ臨界角はシ
ンチレータ第２表面１６２の鉛直線から入射光子の経路
まで測った角度である。図８はＣｓＩと光学的スクリー
ン層（ＳｉＯｘ）との界面における有効反射率を示すグ
ラフであり、５６度のシンチレータ臨界角でほぼ全反射
が起こることを示している。光学的スクリーン層３００
は、臨界屈折率、すなわちシンチレータ臨界角で光学的
スクリーン層に当たる光子の反射を生じさせる屈折率を
持つ材料で構成される。従って、柱状突起１５２のから
飛び出してシンチレータ第２表面１６２を通るほぼ全て
の光子が光学的スクリーン層によって反射されてシンチ
レータ１５０の中へ戻る。
側壁に当たる光子は柱状突起１５２の外へ通過する。前
に述べたように、沃化セシウム（屈折率は１．７９）よ
り成るシンチレータの針状体が空隙（屈折率は１．０）
で取り囲まれている場合の臨界角は約３４度である。従
って、シンチレータ第２表面１６２に当たる光子は５６
度（「シンチレータ臨界角」；図６に［ＣＡ」で示され
ている）以上の入射角を持つ。シンチレータ臨界角はシ
ンチレータ第２表面１６２の鉛直線から入射光子の経路
まで測った角度である。図８はＣｓＩと光学的スクリー
ン層（ＳｉＯｘ）との界面における有効反射率を示すグ
ラフであり、５６度のシンチレータ臨界角でほぼ全反射
が起こることを示している。光学的スクリーン層３００
は、臨界屈折率、すなわちシンチレータ臨界角で光学的
スクリーン層に当たる光子の反射を生じさせる屈折率を
持つ材料で構成される。従って、柱状突起１５２のから
飛び出してシンチレータ第２表面１６２を通るほぼ全て
の光子が光学的スクリーン層によって反射されてシンチ
レータ１５０の中へ戻る。
【００２７】光学的スクリーン層３００は通常、シンチ
レータ第２表面１６２に直ぐ隣接して（すなわち、何ら
介在する材料層を設けずに）配置される。この代わり
に、光学的スクリーン層３００は、例えばシンチレータ
材料を環境から保護するためにシンチレータ１５０に隣
接して配置される（典型的には、約１．９と２．０との
間の屈折率を持つ）窒化シリコン（ＳｉＮ）のような材
料の介在層５０を介してシンチレータ第２表面１６２に
光学的に結合される。このような介在層がＣｓＩの屈折
率よりも大きい屈折率（例えば、約１．８４乃至約２．
１）を持っている限り、このような介在層の存在は、シ
ンチレータ臨界角（またはシンチレータ臨界角よりも小
さい角度）でシンチレータ第２表面１６２を出た光子を
反射する光学的スクリーン層の能力に悪影響を及ぼさな
い。
レータ第２表面１６２に直ぐ隣接して（すなわち、何ら
介在する材料層を設けずに）配置される。この代わり
に、光学的スクリーン層３００は、例えばシンチレータ
材料を環境から保護するためにシンチレータ１５０に隣
接して配置される（典型的には、約１．９と２．０との
間の屈折率を持つ）窒化シリコン（ＳｉＮ）のような材
料の介在層５０を介してシンチレータ第２表面１６２に
光学的に結合される。このような介在層がＣｓＩの屈折
率よりも大きい屈折率（例えば、約１．８４乃至約２．
１）を持っている限り、このような介在層の存在は、シ
ンチレータ臨界角（またはシンチレータ臨界角よりも小
さい角度）でシンチレータ第２表面１６２を出た光子を
反射する光学的スクリーン層の能力に悪影響を及ぼさな
い。
【００２８】放射線イメージング装置１００は、必ずし
も必要ではないが、図６に示されているように光学的ク
ロストーク減衰手段２００と光学的スクリーン層３００
との両方を有することが有利である。
も必要ではないが、図６に示されているように光学的ク
ロストーク減衰手段２００と光学的スクリーン層３００
との両方を有することが有利である。
【００２９】本発明を特定の好ましい実施態様について
詳述したが、本発明の真の精神および趣旨の範囲から逸
脱せずに上記の実施態様に種々の変更および変形をなし
得ることが当業者には明らかであろう。従って、特許請
求の範囲は本発明の真の精神および趣旨の範囲内にある
この様な全ての変更および変形を包含することを意図し
て記載してあることを理解されたい。
詳述したが、本発明の真の精神および趣旨の範囲から逸
脱せずに上記の実施態様に種々の変更および変形をなし
得ることが当業者には明らかであろう。従って、特許請
求の範囲は本発明の真の精神および趣旨の範囲内にある
この様な全ての変更および変形を包含することを意図し
て記載してあることを理解されたい。
【図１】放射線イメージング装置のフォトセンサ・アレ
イの概略平面図である。
イの概略平面図である。
【図２】本発明の一実施態様による放射線イメージング
装置の一部分の断面図である。
装置の一部分の断面図である。
【図３】本発明の別の実施態様による放射線イメージン
グ装置の一部分の断面図である。
グ装置の一部分の断面図である。
【図４】本発明の別の実施態様による放射線イメージン
グ装置の一部分の断面図である。
グ装置の一部分の断面図である。
【図５】本発明の別の実施態様による放射線イメージン
グ装置の一部分の断面図である。
グ装置の一部分の断面図である。
【図６】本発明の別の実施態様による放射線イメージン
グ装置の一部分の断面図であり、装置内の光の種々の反
射角を例示する。
グ装置の一部分の断面図であり、装置内の光の種々の反
射角を例示する。
【図７】本発明の別の実施態様による放射線イメージン
グ装置の一部分の断面図である。
グ装置の一部分の断面図である。
【図８】沃化セシウムとシリコン酸化物との間を通る光
の入射角の関数として反射係数を示すグラフである。
の入射角の関数として反射係数を示すグラフである。
１００ 放射線イメージング装置 １１０ フォトセンサ・アレイ １２０ 画素 １２２ フォトセンサ １２４ スイッチング装置 １２６、１２８ アドレス線 １５０ シンチレータ １５２ 柱状突起 １５５ 柱状突起 １６０ 第１表面 １６２ 第２表面 １６５ 直接経路 １７０ 焦点領域 １７５ 間接経路 １８５、２６５ クロストーク反射経路 ２００ 光学的クロストーク減衰手段 ２１０ 光吸収材料 ２２０ 裏張り部材 ２３０ 光結合層 ２４０ 光反射層 ３００ 光学的スクリーン層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・フォレスト・クワスニック アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ミリントン・ロード、1021番 (72)発明者 ジョージ・エドワード・ポシン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ ユナ、アルゴンキン・ロード、2361番
Claims (5)
- 【請求項１】 入射放射線を対応する電気信号に変換す
るための放射線イメージング装置において、 第１表面（１６０）および第２表面（１６２）を持つシ
ンチレータ（１５０）、 前記シンチレータの前記第２表面に光学的に結合され
た、複数の画素（１２０）を持つフォトセンサ・アレイ
（１１０）、並びに前記シンチレータ第１表面（１６
０）に光学的に結合された光学的クロストーク減衰手段
（２００）であって、前記シンチレータ第１表面に入射
した光子がクロストーク反射経路（１８５）に沿って反
射されて前記シンチレータ内へ戻るのを防止するように
配置された少なくとも光吸収材料を有し、前記クロスト
ーク反射経路（１８５）は、前記シンチレータ内での前
記入射放射線の吸収点に空間的に対応する焦点領域（１
７０）の外側にある前記フォトセンサ・アレイの部分に
入射するように光子が辿る経路である光学的クロストー
ク減衰手段（２００）、を含んでいることを特徴とする
放射線イメージング装置。 - 【請求項２】 更に、約２０％よりも小さい光透過率を
持つように光吸収材料を含む光結合層（２３０）を設け
た請求項１記載の放射線イメージング装置。 - 【請求項３】 前記シンチレータ第１表面（１６０）
が、表面模様付きのシンチレータ表面を形成するように
前記シンチレータの残りの部分から延在する複数の突起
（１５５）を有し、 前記光学的クロストーク減衰手段（２００）が更に、前
記突起の付近に配置されるように前記表面模様付きのシ
ンチレータ表面の上に配置された光結合層（２３０）、
および前記シンチレータ第１表面に緊密に接触した表面
とは反対側の前記光結合層（２３０）の表面の上に配置
された光反射層（２４０）を含み、 前記光結合層（２３０）が、前記シンチレータ（１５
０）の屈折率の値の±２０％以内の値を持つ屈折率を有
し、 前記光結合層（２３０）は更に、選定された光学的クロ
ストーク低減角度よりも小さい角度で前記光反射層から
反射される光子と比べて、前記選定された光学的クロス
トーク低減角度よりも大きい角度で前記光反射層から反
射される光子を選択的に吸収するように調節された吸収
範囲内の透過率を有している、請求項１記載の放射線イ
メージング装置。 - 【請求項４】 入射放射線を対応する電気信号に変換す
るための放射線イメージング装置において、 第１表面（１６０）および第２表面（１６２）を持つシ
ンチレータ（１５０）、 前記シンチレータの前記第２表面に光学的に結合され
た、複数の画素を持つフォトセンサ・アレイ（１１
０）、並びに前記シンチレータ第２表面（１６２）に光
学的に結合された光学的スクリーン層（３００）であっ
て、イメージング装置における光学的クロストークを低
減するために入射する光子を選択的に内部反射させるよ
うに選ばれた臨界屈折率を持つ実質的に透明な材料で構
成されている光学的スクリーン層（３００）、を含んで
いることを特徴とする放射線イメージング装置。 - 【請求項５】 入射放射線を対応する電気信号に変換す
るための放射線イメージング装置において、 第１表面（１６０）および第２表面（１６２）を持つシ
ンチレータ（１５０）、 前記シンチレータの前記第２表面に光学的に結合され
た、複数の画素を持つフォトセンサ・アレイ（１１
０）、 前記シンチレータ第１表面（１６０）に光学的に結合さ
れた光学的クロストーク減衰手段（２００）であって、
前記シンチレータ第１表面に入射した光子がクロストー
ク反射経路（１８５）に沿って反射されて前記シンチレ
ータ内へ戻るのを防止するように配置された少なくとも
光吸収材料を有し、前記クロストーク反射経路（１８
５）は、前記シンチレータ内での前記入射放射線の吸収
点に対応する選ばれた焦点領域（１７０）の外側にある
前記フォトセンサ・アレイの画素に入射するように光子
が辿る経路である光学的クロストーク減衰手段（２０
０）、並びに前記シンチレータ第２表面（１６２）に光
学的に結合された光学的スクリーン層（３００）であっ
て、シンチレータ臨界角よりも大きい角度で該光学的ス
クリーン層に入射する光子を該光学的スクリーン層内で
内部全反射させるように選ばれた臨界屈折率を持つ実質
的に透明な材料で構成されている光学的スクリーン層
（３００）、を含んでいることを特徴とする放射線イメ
ージング装置。
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| US08/986534 | 1997-12-08 |
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