JPH11295432A

JPH11295432A - Ｃｔ用固体検出器

Info

Publication number: JPH11295432A
Application number: JP10104498A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Tonami; 寛道戸波
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】シンチレータとホトダイオードモジュールの高
精度の光学的な加工技術、位置決め等を必要としない、
高精度のＣＴ用固体検出器を提供する。【解決手段】シンチレータ４を基板としてスパッタ法や
ＣＶＤ法等により透明電極、光電変換膜１０（ＣｄＳ，
ＣｄＴｅ等）、金属電極（Ａｌ，Ａｕ等）を順次成膜
し、そのセンサブロックを、検出器チャンネル数に対応
したパターン電極を有した信号引出し基板９に電気的接
合のために接着をして、検出器ブロックを製作する。こ
のブロックをチャンネル毎にダイシングカットして分割
する。一方支持板４１にセンサ用溝用支持体３を固着
し、ダイシングマシンで放射状に一チャンネルのセンサ
をはめ込む溝を順次カットしていく。次に支持板４１に
遮蔽プレート溝用支持体２を固着しダイシングマシンで
放射状に遮蔽プレート１をはめ込む溝を順次カットす
る。上記加工のできた支持板４１を基台１２の両側に固
定して、センサ（４，１０，９）と遮蔽プレート１を固
着する。ベース５と基板７と接続用コネクタ６を取り付
け配線して組立てる。

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ＣＴ装置に使
用される固体検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、図１０に示すようにＸ
線管１０１からＸ線を放射し、放射口のコリメータによ
って扇状のＸ線ビーム１０４に絞られ、被検体を中心に
して、Ｘ線管１０１とこれに対向して配置された円弧状
のコリメータ１０３と検出器１０２が回転して、被検体
を透過したＸ線情報を検出器１０２が捉え、その信号を
コンピュータで処理して被検体のＸ線断層画像を得るも
のである。

【０００３】コリメータ１０３はＸ線管焦点Ａ方向に収
斂するようにＸ線遮蔽プレートが、２次元に配列された
検出器１０２の前に、スライス方向（被検体の体軸方
向）とチャンネル方向（被検体の断面方向）に、Ｘ線を
透過し難い材料で薄い硬質の金属プレートを使って配置
されている。そして、被検体を透過したＸ線管焦点Ａ方
向の直接透過線のみを検出器１０２に入射させ、それ以
外の散乱線を除去する機能を持っている。

【０００４】検出器１０２は前面にＸ線を照射されると
発光するシンチレータと、その背面に光を受けて電気信
号に変換するホトダイオードとで構成されており、円弧
状に約５００〜１０００チャンネル程度配列された構造
になっている。そして被検体の体軸方向にも複数配列さ
れた２次元検出器アレイである。この検出器１０２はコ
リメータ１０３の背後に配置され、そのコリメータ１０
３と検出器１０２の位置精度は正確に設定され、各検出
器１０２の検出感度を一様に最大になるようにしてい
る。

【０００５】製作する上で機械的な配列から、シンチレ
ータとホトダイオードを光学接着して組合わせたもの
を、基板上に８〜３０個並べたものが１モジュールとさ
れ、このような検出器モジュールを円周上に連続して多
角形状に配置して、コリメータ１０３と組合わせられ
て、ＣＴ用固体検出器を構成している。

【０００６】被検体の複数の断層像を一度のスキャンで
同時に得るために、コリメータ１０３及び検出器１０２
がスライス方向（体軸方向）に複数列平行して配置され
ており、この構成でマルチスライスをすることができ
る。

【０００７】図１１に２列の場合のスライス方向の断面
を示す。この構成では遮蔽プレート４４が２列にわたっ
て一枚で作られており、セラミックプレート４６に形成
された溝４７に、チャンネル方向間のＸ線のクロストー
クを防止するために挿入され固着されており、チャンネ
ル方向にセラミックプレート４６の溝に検出器の数に相
当する枚数だけ順次挿入され積層配列されている。この
セラミックプレート４６は溝４７の加工が容易である
が、強度を補強するために外側の支持板４１に挟まれて
固定されている。

【０００８】検出器アレイ部３４には、ＰＤＡ（ホトダ
イオードアレイ）基板４２上にシンチレータ４３が所定
の間隔を置いて２列に配置されている。この２列のシン
チレータ４３の間にスライス方向のＸ線のクロストーク
を防止するために、スライス方向遮蔽板４５が設けられ
ている。

【０００９】そして、コリメータ部３３と検出器アレイ
部３４との相対的な位置決めを両者に形成された嵌合孔
で正確に行なう。これによってコリメータ部３３と検出
器アレイ部３４が一体化される。

【００１０】図１２に同じく２列の場合の他の構成にお
けるスライス方向の断面を示す。この構成は１次元状の
検出器を２個並列に用いたマルチスライス用のもので、
スライス方向遮蔽板４５は内側の支持板４１に挟まれて
固定されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のＣＴ用固体検出
器は以上のように構成されているが、シンチレータとホ
トダイオードを光学接着して組み合わせており、シンチ
レータの発光した光を効率よく正確にホトダイオードに
伝達するのは大変難しいという問題がある。これは幅１
ｍｍ×高さ２ｍｍ×長さ３０ｍｍ程度の大きさのシンチ
レータ素子と白色ポリエステルフイルム等からなる光反
射膜を交互に貼り合わせたシンチレータアレイと、一枚
の基板上に複数のホトダイオードをアレイ状に形成した
ホトダイオードアレイとを、互いの各素子の位置が合う
ように接着しているからである。このように非常に高い
位置合わせ精度が要求されているが、シンチレータアレ
イの各素子間のピッチには製作誤差があり、シンチレー
タ素子のホトダイオードとの接触面以外は光の反射膜が
形成されており、接着面での確認しかできず、シンチレ
ータアレイとホトダイオードアレイの接着工程時に両者
のずれを生じたりするので、精度良く位置合わせをする
ことが大変難しい。この位置合わせが良くないと、検出
器の感度むら、及び隣接素子へ光が漏れて隣接検出器の
出力に影響して画像を乱すことになる。また、両素子の
光学接着に際し、光学的接触の不十分さや、その界面で
の光の反射および、接着剤による光損失などが生じやす
く、画像を乱すことになる。

【００１２】さらに、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線管が回転中
に、Ｘ線管焦点位置が断層面方向に移動すると、図１３
に示すように初期焦点位置からのＸ線入射方向２５から
入射するＸ線ビームは、コリメータ１０３のピッチで決
まる全量（初期焦点位置からのＸ線入射幅２７）が検出
器１０２に入るが、焦点移動後のＸ線入射方向２６から
入射するＸ線ビームはコリメータ１０３の角（右コリメ
ータの上端と左コリメータの下端）で制限され、焦点移
動後のＸ線入射幅２８となる。この２８は前記の２７よ
り小さくなる。

【００１３】任意の検出器１０２の出力に対する角度依
存性（ポーラレスポンス）として、Ｘ線管焦点位置と一
検出器の出力の関係を図１４に示した。各検出器１０２
とコリメータ１０３は出力ピークの位置がθ＝０（検出
器の法線と、Ｘ線管焦点と検出器を結ぶ線とのなす角）
となるように設計されており、図１５のＸ線管焦点がＡ
からＡ′に移動すれば、コリメータ１０３の角でＸ線ビ
ームが欠けるので、それに応じて検出器の出力が低下す
る。しかし、図１５に示すように、このとき第一検出器
Ｄ１では△Ｉａ減少しているが、第二検出器Ｄ２では△
Ｉｂ増加しているような現象が生じ、このチャンネルが
隣り合って存在すると検出器の出力変化率の差が発生す
る。これが中心部（画縁にしてφ３０〜φ５０）で発生
すると画像上特に強いアーチファクトとして現れるとい
う間題があった。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、シンチレータとホトダイオードとの光
学接着を必要とせず、しかも高精度な加工技術や位置決
め技術を不要とし、安価にしかも精度よく製作すること
ができて、さらにＸ線管の焦点位置がチャンネル方向に
移動しても、中心部で強いアーチファクトが現れないＣ
Ｔ用固体検出器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＣＴ用固体検出器は、シンチレータと、該
シンチレータの裏面に設けられた透明電極と光電変換膜
と金属電極とからなる光センサ部と、チャンネル数に対
応する電極パターンを有する信号取出し基板とを一体と
した検出ブロックを前記電極パターンごとに分割し、検
出器支持体の溝に嵌合配置して、Ｘ線遮蔽プレートの下
部に備えることを特徴とする。

【００１６】また、シンチレータと、該シンチレータの
裏面に設けられた透明電極と光電変換膜と金属電極とか
らなる光センサ部と、チャンネル数に対応する電極パタ
ーンを有する信号取出し基板とを一体とした検出ブロッ
クを前記電極パターンごとに分割し、上部プレートの厚
さが下部プレートの厚さより大きいコリメータ部の下部
プレートに、前記分割検出ブロックを嵌合配置したこと
を特徴とする。

【００１７】本発明のＣＴ用固体検出器は上記のように
構成されており、シンチレータに直接光電変換膜を形成
しているため、アレイの加工、光学接着など高精度な加
工技術、位置決め技術が不要であり、また検出器支持体
に精度よくダイシング加工された溝にＸ線遮蔽プレート
および光センサ部をはめ込んでいくため、相対位置精度
を正確に出すことができる。また上部プレートを厚くし
ているのでＸ線管焦点移動があっても、検出器出力変動
率の変化がなくアーチファクトのない画像を得ることが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のＣＴ用固体検出器の一実
施例を図１、図２により説明する。

【００１９】図１はスライス方向の断面を示す。図２は
チャンネル方向の断面を示す。遮蔽プレート１はチャン
ネル方向のＸ線散乱線を除去するためのもので、ＷやＭ
ｏ等の原子番号が高くＸ線遮蔽能力の高い薄板で、Ｘ線
管の焦点方向を向くように加工された溝を有する遮蔽プ
レート用溝用支持体２によってその両側をその溝に挿入
固着され支持されている。一方シンチレータ４、光電変
換膜１０、信号取出し基板９から構成される光センサ部
は、その両側をセンサ用溝用支持体３に加工された溝に
挿入固着され支持されている。遮蔽プレート用溝用支持
体２とセンサ用溝用支持体３は溝加工する前に支持板４
１に固定される。支持板４１に基台１２を取り付け、支
持板４１をベース５に固定する。センサ部から出ている
リード棒１１から基板７の端子に配線する。その端子は
接続コネクタ６につながり、外部の機器と接続される。

【００２０】センサ部は図３に示すように、シンチレー
タ４はタングステン酸カドミュームの単結晶等であり、
これを基板としてスパッタ法やＣＶＤ法等によって、下
記の順序で成膜する。まず最初に光を透過することがで
き、電極としての機能を持つ透明導電膜の透明電極１３
を成膜する。次に光を受けるとその入射量に応じて電気
電導度が変化する光導電物質のＣｄＳ１４を成膜する。
続いてＣｄＴｅ１５を成膜する。そして前記光導電物質
に電圧を供給するための金属電極１６としてＡｌ又はＡ
ｕを成膜する。

【００２１】このようにして製作したブロックを、検出
器の数に対応したピッチを有したパターン電極１７（リ
ード棒１１付き）が形成された信号引出し基板９上に載
せ、接着固定する。そして図４に示すように、マスキン
グテープ（図示していない）を上記のブロックに保護の
ために貼り、ダイシングソーでパターン電極の長手方向
にダイシングカット４８をする。そして、ダイシングカ
ットされたシンチレータの側面に光反射部を形成して、
これを検出器の一チャンネルとする。

【００２２】一方、図５に示すように、チャンネル方向
に円弧状をした支持板４１にセンサ用溝用支持体３を固
着し、円弧の中心（Ｘ線管焦点の方向）に向いて、前記
の検出器の一チャンネル分を嵌め込むことのできる溝部
１８をセンサ用溝用支持体３に１チャンネル毎に、放射
状にダイシングマシン等によりカットしていく。次に図
６に示すように、遮蔽プレート用溝用支持体２を支持板
４１に固着する。そして同様に円弧の中心（Ｘ線管焦点
の方向）に向いて、遮蔽プレート１を嵌め込むことので
きる溝部１９を個々の検出器のちょうど境界に位置する
ように放射状にダイシングマシン等によりカットしてい
く。このように加工して左右対称の支持体を一組製作す
る。

【００２３】最後に、上記の両支持体をスライス方向の
支持体と組み合わせ検出器組込み枠を組みたてて、検出
器を一チャンネルおきに付設された溝部１８に嵌め込ん
でいき、残り半分の検出器を次に嵌め込んでいき固着す
る。そして遮蔽プレート１を同様に溝部１９に順次嵌め
込んで固着する。そして基台１２とベース５に取付けて
配線をし完成させる。

【００２４】次に本発明のＣＴ用検出器の他の一実施例
を図７に示す。この検出器はセンサ部として前記と同じ
センサ部（図３、図４）を使用したものであるが、チャ
ンネル方向の散乱線を防止するコリメータが上部プレー
ト２０と下部プレート２１から構成されており、上部プ
レート２０の厚さが下部プレート２１の厚さよりも厚く
設計されている。そして、このコリメータはその両端を
支持体２９に固着されている。

【００２５】図８に図４を拡大したセンサ部を示す。こ
のようにダイシングカットされた検出器の一チャンネル
を、図９に示すように、前記の支持体２９に固着された
コリメータの下部プレート２１間に、シンチレータ４の
部分までを嵌め込み、固着する。そして基台１２をネジ
止めし、ベースＡ２２に取り付け、配線する。

【００２６】この構造の検出器は、チャンネル方向にＸ
線管の焦点が移動しても、初期焦点位置からのＸ線入射
方向２５からのＸ線ビームは、上部プレート２０で制限
されて、初期焦点位置からのＸ線入射幅２７となり、一
方焦点移動後のＸ線入射方向２６からのＸ線ビームは、
同じく上部プレート２０で制限されて、焦点移動後のＸ
線入射幅２８となり、両者のＸ線入射幅２７，２８はほ
ぼ同じとなり、検出器の出力変動もない。従って、アー
チファクトのない良好な画像を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のＣＴ用固体検出器は上記のよう
に構成されており、従来のシンチレータやホトダイオー
ドモジュールは光学的な高精度と加工技術を要し、コス
トも高く歩留まりも良くないのに対し、本ＣＴ固体検出
器は支持体にダイシングされた溝部にセンサ部と遮蔽プ
レートをはめ込んでいく製法であるため、両者の位置関
係は精密に決定され、誤差が少ない。そのためアーチフ
ァクトは発生しない。

【００２８】またシンチレータに直接、光電変換膜を形
成しているので、光の伝達損失がなく信号量が上がり、
Ｓ／Ｎが向上して鮮明な画像を得ることができる。

【００２９】さらに、上部プレートに厚さの厚いものを
設けてＸ線ビームを制限しているので、Ｘ線管焦点移動
による検出器の出力変動はほとんどなく、そのためアー
チファクトは発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＣＴ用固体検出器の一実施例を示す図
である。

【図２】本発明の固体検出器のチャンネル方向の断面を
示す図である。

【図３】本発明の固体検出器のセンサ部分の構造を示す
図である。

【図４】本発明の固体検出器の一センサの製造方法を示
す図である。

【図５】本発明の検出器のセンサ用溝用支持体を示す図
である。

【図６】本発明の検出器の遮蔽プレート用溝用支持体を
示す図である。

【図７】本発明のＣＴ用固体検出器の他の実施例を示す
図である。

【図８】本発明の固体検出器の一センサの製造方法を示
す図である。

【図９】本発明のＸ線管焦点移動による検出器の出力を
説明するための図である。

【図１０】Ｘ線ＣＴ装置の検出器チャンネル方向の断面
機構を示す図である。

【図１１】従来のＣＴ用固体検出器のスライス方向の断
面を示す図である。

【図１２】従来のＣＴ用固体検出器の他のスライス方向
の断面を示す図である。

【図１３】従来のＸ線管焦点移動による検出器の出力を
説明するための図である。

【図１４】従来の検出器のＸ線管焦点移動による出力変
化を示す図である。

【図１５】従来のＸ線管焦点移動による検出器出力変化
率を示す図である。

【符号の説明】

１…遮蔽プレート２…遮蔽プレート用溝用支持体３…センサ用溝用支持体４…シンチレータ５…ベース６…接続用コネクタ７…基板８…隔壁部９…信号取出し基板１０…光電変換膜１１…リード棒１２…基台１３…透明電極１４…ＣｄＳ１５…ＣｄＴｅ１６…金属電極１７…パターン電極１８…溝部１９…溝部２０…上部プレート２１…下部プレート２２…ベースＡ２３…セパレータ２４…入射窓２５…初期焦点位置からのＸ線入射方向２６…焦点移動後のＸ線入射方向２７…初期焦点位置からのＸ線入射幅２８…焦点移動後のＸ線入射幅３３…コリメータ部３４…検出器アレイ部４１…支持板４２…ＰＤＡ基板４３…シンチレータ４４…遮蔽プレート４５…スライス方向遮蔽板４６…セラミックプレート４７…溝４８…ダイシングカット１０１…Ｘ線管１０２…検出器１０３…コリメータ１０４…Ｘ線ビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線ＣＴ装置の固体検出器において、シン
チレータと、該シンチレータの裏面に設けられた透明電
極と光電変換膜と金属電極とからなる光センサ部と、チ
ャンネル数に対応する電極パターンを有する信号取出し
基板とを一体とした検出ブロックを前記電極パターンご
とに分割し、検出器支持体の溝に嵌合配置して、Ｘ線遮
蔽プレートの下部に備えることを特徴とするＣＴ用固体
検出器。
【請求項２】Ｘ線ＣＴ装置の固体検出器において、シン
チレータと、該シンチレータの裏面に設けられた透明電
極と光電変換膜と金属電極とからなる光センサ部と、チ
ャンネル数に対応する電極パターンを有する信号取出し
基板とを一体とした検出ブロックを前記電極パターンご
とに分割し、上部プレートの厚さが下部プレートの厚さ
より大きいコリメータ部の下部プレートに、前記分割検
出ブロックを嵌合配置したことを特徴とするＣＴ用固体
検出器。