JPH11248843A - ２次元アレイ型放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンネル間の出力均一性を維持しながら、
容易に製造可能な放射線検出器を提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器で
は、放射線を検知して光を生ずるシンチレータ（２２）
と，シンチレータ（２２）から光を受光して電気信号を
発生する光検出器（２３）とから成る複数の検出器素子
（２１）が直交して縦，横方向に配列されている。シン
チレータ（２２）相互間は、横方向（チャンネル方向）
については、光反射層を持つ仕切板（２４）にて分離さ
れ、縦方向（スライス方向）については空気層（２５）
にて分離されている。仕切板（２４）が一方向にのみ配
列されているので、構造が簡単になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線コンピュータ
トモグラフィ装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置という）などに
用いられる２次元アレイ型放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｘ線ＣＴ装置などに用いられる放
射線検出器として、検出精度の向上を図るために、従来
のキセノンガスを用いた電離箱方式の検出器に代って、
固体シンチレータを用いた固体検出器が広く使用されて
いる。

【０００３】このＸ線ＣＴ装置用固体検出器は、入射放
射線を光に変換する固体シンチレータと、この固体シン
チレータで変換された光を検出し電気信号として出力す
るシリコンフォトダイオードなどの光検出器とから成る
放射線検出素子を、放射線源を中心として円弧状に多数
個配列して構成されている。

【０００４】Ｘ線ＣＴ装置では、装置のスループットを
向上するため、１スキャンあたりに要する時間の短縮化
が望まれている。このスキャン時間の短縮化の方法とし
て、次の２つの方法があげられる。 （１）１回転当りに要する時間の短縮化。 （２）１回転当りに撮影できる断層像の増加。

【０００５】上記の２つの方法のうち、（１）に関して
は、Ｘ線発生装置であるＸ線管の軽量化等により、Ｘ線
ＣＴ装置のスキャナの回転速度の短縮により達成され
る。他方、（２）に関しては、これまで放射線検出素子
を１次元的に１列に配列されていた放射線検出器を、ス
ライス方向に２列，もしくはそれ以上の多数列に配列す
ることにより達成される。１次元に放射線検出素子を配
列する場合、隣接するチャンネルからの信号（シンチレ
ータの発光）の漏れ込みを遮蔽するために、隣接するチ
ャンネルのシンチレータ間に光反射板を挿入する構造が
採用されている。これに対し、２列もしくはそれ以上の
多数列に配列する場合には、隣接するチャンネル間のみ
ならず、スライス方向のシンチレータ間にも光反射板を
挿入する必要がある。特開平７−１４８１４８号公報に
は、Ｘ線及び光を透過しない仕切板で直交２方向に所定
のピッチで２次元状に仕切られた複数の格子の中にＸ線
検出素子（シンチレータと光検出器との組合せ）が挿入
された構成の放射線検出器が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような放射線検出器では、格子状の仕切板すなわち光反
射板をどのように製作するかが課題となる。格子状の光
反射板の製作法としては、以下の２つの方法が考えられ
る。１つは一体成形法であり、他の１つは仕切板を井桁
状に組み合わせる方法である。どちらの方法の場合も、
仕切板がシンチレータと接する部分の面精度と，仕切板
の格子が交差する部分の寸法精度を良好に確保する必要
がある。これらの部分の精度が良好に確保できない場
合、その部分における光の反射率の均一性がそこなわ
れ、チャンネル間の出力の均一性が保てなくなる。これ
らの部分の精度を良好に確保するには、製作コストが大
きくなる。

【０００７】このため、本発明では、チャンネル間の出
力の均一性を良好に維持しながら、容易に製作できる２
次元アレイ型放射線検出器を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の２次元アレイ型放射線検出器は、入射する
放射線を検知することにより発光する複数個のシンチレ
ータと，シンチレータの発光を受光することによりシン
チレータが検知した放射線の線量に対応する出力信号を
発生する複数個の光検出器とを有し、シンチレータと光
検出器とが直交２方向（以下、２方向を縦方向，横方向
という）に配列されている２次元アレイ型放射線検出器
において、各々のシンチレータが横方向については光反
射層を持つ仕切板によって分離され、縦方向については
空気層によって分離されている（請求項１）。

【０００９】この構成では、２次元直交方向に配列され
たシンチレータが、横方向のみ仕切板で分離され、縦方
向は空気層で分離されているため、仕切板の加工，シン
チレータ間への挿入が容易になり、また仕切板が交差す
ることがないため、仕切板の交差点での光の反射率が不
均一になることもなくなり、チャンネル間の出力の均一
性を良好に維持しながら、容易に製作できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を参照しながら説明する。図２は、本発明に係る２次元
アレイ型放射線検出器を搭載したＸ線ＣＴ装置の構成を
示す斜視図である。図２において、Ｘ線ＣＴ装置１０
は、ガントリー１１と，被検体テーブル１３と，制御装
置（図示せず）などから構成される。ガントリー１１に
は、開口部１６を有し回転するスキャナ１２が組み込ま
れている。スキャナ１２の開口部１６の一方の側にはＸ
線源１４が、もう一方の側には１個以上の放射線検出器
１５が取り付けられている。スキャナ１２の開口部１６
には被検体テーブル１３に寝載された被検体１７が挿入
される。被検体テーブル１３は、被検体１７を開口部１
６内の異なる位置に位置決めするためにモータ駆動方式
で構成されている。Ｘ線源１４及び放射線検出器１５
は、スキャナ１２の回転に伴い、開口部１６に挿入され
た被検体１７の周りを回転し、被検体１７を透過したＸ
線量の分布（被検体１７により減衰されたもの）を複数
の異なる角度で収集する。収集された減衰測定値に基づ
いて被検体１７の断面の再構成画像が作成され、この画
像が画像表示装置（図示せず）上に表示される。

【００１１】図１に本発明の２次元アレイ型放射線検出
器の一実施例の斜視図を示す。図１は、２次元アレイ型
放射線検出器の一部を示したもので、完成品では検出器
素子２１が直交２方向，すなわち縦及び横方向に多数個
配列されている。この検出器素子２１は、入射する放射
線を検知することにより光を生ずるシンチレータ２２
と、シンチレータ２２の発光を受光することによりシン
チレータ２２が検知した放射線の線量に対応する出力電
気信号を発生する光検出器２３と，シンチレータ２２か
ら横方向（チャンネル方向）に漏れた光をシンチレータ
２２内に戻すように反射させる光反射層を持つ仕切板２
４と，放射線が入射してくる上面方向に漏れた光を反射
する上面反射層（図示せず）と，シンチレータ２２を縦
方向（スライス方向）に分離するためのスライス方向分
離部２５とから成る。本実施例の２次元アレイ型放射線
検出器１５は上記のＸ線ＣＴ装置に使用されるものであ
るので、シンチレータ２２は通常横方向では幅が狭く、
縦方向では幅が広くなり、かつ横方向がチャンネル方向
に、縦方向がスライス方向に対応している。シンチレー
タ２２が検知した放射線の線量に対応する出力電気信号
は、信号線２６を通じて放射線検出器１５の外部に取り
出される。

【００１２】上記構成の２次元アレイ型放射線検出器１
５において、シンチレータ２２は、例えばＧｄ₂Ｏ₂Ｓ：
Ｐｒ粉末を焼結したものなどから成り、光検出器２３
は、例えばシリコンフォトダイオードなどから成る。シ
ンチレータ２２と光検出器２３とは光学的結合層（図示
せず），例えばエポキシ樹脂系接着剤などを数１０μｍ
程度に薄く延ばしたものを介して接続されている。チャ
ンネル方向を分離する仕切板２４は、隣接するチャンネ
ルへの放射線の漏洩を防止するために、例えばモリブデ
ンなどの重金属を用い、表面には、例えばアルミニウム
などの光の反射率の高い物質を成膜する。また、上面反
射層には、Ｘ線透過性が高く、光の反射率の高いもの、
例えばアルミニウムの薄膜やポリエステルフィルムに酸
化チタンを塗布したものなどが用いられる。

【００１３】シンチレータ２２の寸法例としては、チャ
ンネル方向の幅が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度，スライ
ス方向の長さが５ｍｍ〜３０ｍｍ程度，高さが１ｍｍ〜
３ｍｍ程度である。チャンネル間には０．１ｍｍ程度の
厚さの仕切板２４が挿入されるため、隣接するシンチレ
ータ２２のチャンネル間の隙間は０．１２ｍｍ程度以上
に設定されている。シンチレータ２２のスライス方向に
設けられたスライス方向分離部２５は空気層から成り、
その隙間はチャンネル間の隙間と同等に設定されてい
る。また、２次元アレイ型放射線検出器１５での検出器
素子２１の配列数は、チャンネル方向で約１，０００個
程度、スライス方向で２列〜１０列程度である。

【００１４】上記で説明した構造の２次元アレイ型放射
線検出器であれば、チャンネル方向を分離する仕切板２
４は板材であるため、表面の寸法精度，光の反射率の確
保も容易となり、また仕切板２４が交差することもない
ため、仕切板の交差点での光の反射率が不均一になるこ
ともなくなる。

【００１５】次に、本発明の２次元アレイ型放射線検出
器の製作方法の一例を述べる。 （１）チャンネル方向及びスライス方向にあらかじめ分
離されて配置された光検出器２３の配列板に、チャンネ
ル方向及びスライス方向とも分離されていないシンチレ
ータ２２の板材を透明のエポキシ樹脂接着剤で接着す
る。 （２）光検出器２３の配列板に接着されたシンチレータ
２２の板材を、光検出器２３の分離パターンに合わせ
て、ダイサーなどを用いて、チャンネル方向及びスライ
ス方向に、所定の寸法（例えば０．１３ｍｍ）にて、溝
切り加工する。 （３）溝切り加工を施したシンチレータ２２の溝のう
ち、チャンネル方向の溝に、光反射層をつけた仕切板２
４を挿入する。 （４）仕切板２４の端部をエポキシ樹脂接着剤などで接
着し固定する。

【００１６】以上述べた製作方法により、寸法精度が確
保された、検出器素子間で感度ばらつきの小さい２次元
アレイ型放射線検出器をより容易に作ることができる。

【００１７】本発明の２次元アレイ型放射線検出器で
は、スライス方向についてはシンチレータ２２を空気層
のみで分離しているので、隣接チャンネルへの信号の漏
れ込みについて評価した。図３に、空気層のみで分離し
たシンチレータにおける隣接チャンネルへの信号の漏れ
込み分布を示す。測定は、幅１ｍｍ，長さ１２ｍｍのシ
ンチレータを０．１３ｍｍの空気層で分離して配列した
２個の検出器素子を用いて行った。横軸は出力信号の測
定ポイントで、縦軸はＸ線感度の相対値である。測定ポ
イントの１ポイントの間隔は１ｍｍで、６ポイントと７
ポイントの間に空気層（破線で示す）が存在するが、空
気層の隙間は省略してある。測定は両方のシンチレータ
について６ｍｍ（６ポイント）ずつの範囲について行っ
ている。Ｘ線の入射を７〜１２ポイントに行い、１〜６
ポイントにはＸ線遮蔽マスクを施しＸ線を遮蔽してあ
る。Ｘ線感度の相対値は１２ポイントの値を基準に規格
化してある。

【００１８】図３から隣接チャンネルへの信号の漏れ込
み量とＸ線照射チャンネルの出力との比，すなわち１〜
６ポイントの出力の積分値と７〜１２ポイントの出力の
積分値との比をとると７％以下となることがわかる。ス
ライス方向の漏れ信号がこの程度であれば、再構成画像
に与える影響は小さく、実用上問題とならない。これ
は、検出器素子の放射線入射面の大きさが、チャンネル
方向に対し、スライス方向が充分に長いこと由来する。
チャンネル方向の分離ピッチは非常に小さいため、金属
材質の仕切板等の挿入が必要となる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、放
射線検出器の構造を簡略化でき、容易に製造可能で、チ
ャンネル間の出力均一性を維持することができる２次元
アレイ型放射線検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２次元アレイ型放射線検出器の一実施
例の斜視図。

【図２】本発明に係る２次元アレイ型放射線検出器を搭
載したＸ線ＣＴ装置の構成を示す斜視図。

【図３】空気層のみで分離したシンチレータにおける隣
接チャンネルへの信号の漏れ込み分布。

【符号の説明】

１０ Ｘ線ＣＴ装置 １１ ガントリー １２ スキャナ １３ 被検体テーブル １４ Ｘ線源 １５ 放射線検出器（２次元アレイ型放射線検出器） １６ 開口部 １７ 被検体 ２１ 検出器素子 ２２ シンチレータ ２３ 光検出器 ２４ 仕切板 ２５ スライス方向分離部 ２６ 信号線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射する放射線を検知することにより発
   光する複数個のシンチレータと，シンチレータの発光を
   受光することによりシンチレータが検知した放射線の線
   量に対応する出力信号を発生する複数個の光検出器とを
   有し、シンチレータと光検出器とが直交２方向（以下、
   ２方向を縦方向，横方向という）に配列されている２次
   元アレイ型放射線検出器において、各々のシンチレータ
   が横方向については光反射層を持つ仕切板によって分離
   され、縦方向については空気層によって分離されている
   ことを特徴とする２次元アレイ型放射線検出器。