JPS5994046A - 放射線受像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は被検査体の検査に用いる放射線受像方法にかか
わる。

従来例の構成とその問題点 従来、Ｘ線等の放射線撮像には、銀塩フィルム。

イメージインテンシファイヤー等が用いられてきたが、
画像の高品質化のため種々の新しい方法が試みられてい
る。

熱ルミネンセンスフイルムによる方法（特公昭５５−４
７７２０号公報）、輝度ルミネッセンスフィルムによる
方法（特開昭５５−１５０２５号公報）がこれであり、
その高感度性と広いダイナミックレンジが期待されてい
るが、反面即時性に欠けるという問題も有している。

また、スカウトピュアシステムと称して、コンピュータ
ートモグラフィ（ＣＴ）装置の放射線検出器アレイを利
用し、被写体をこの線アレイの直角方向に送り、被写体
の２次元画像を得る方法があり、ＧＥ社より　ＣＴ／Ｔ
　　５ｃｏｕｔ　Ｖｉｅｗ　Ｓｙｓｔｅｍとして製造販
売されている。これは、放射線検出器アレイとして６１
１チヤンネルのキセノンガス検出器が用いられており、
放射線強度に対応した電荷量を読み取って画像を得ると
いう方法であるが、検出器の感度が不充分であるため、
被写体の被ばく放射線量が大きく、また、小型化すれば
さらに感度が落ちるために解像度を上げることができな
かった。

発明の目的 本発明は、このような従来の欠点を除去し、高感度、高
解像度でかつ即時性のある新しい放射線受像方法を提供
するものである。

発明の構成 本発明の放射線受像方法は半導体検出素子を１列に配置
してアレイを形成し、放射線源より扇状に放射されて被
写体を透過した放射線をこのアレイに入射せしめて、ア
レイ中の各素子同時に放射線信号を読みとるようにする
。読みとりは放射線フォトンを１個のパルスに変換し、
増巾・カウントするというパルス計数法による。各素子
に対応してパルス増巾器、カウンター回路を並列に設け
、プレイに入射した放射線量を同時計数する。各素子は
、一定時間のパルスを計数してメモリに送り、また次の
位置で同じ計数を行なう。素子アレイは、被写体に沿っ
て連続的または段階的に送られる。

このようにして、２次元の放射線画像信号を得ることが
できる。

さらに、本発明の実施態様として被写体の放射線被ばく
量を低減するだめに、放射線源と被写体との間に放射線
スリットを配し、放射線源と素子アレイの各素子を結ぶ
直線を含む面に該スリットの開口部を配置するようにす
る。素子アレイの移動時も上記の関係が保たれるように
する。

実施例の説明 第１図は、本発明にかかる方法を原理的に示す図である
。図において、１はＸ線発生管、２は放射線検出器素子
アレイ、３は被写体である。Ｘ線はスリット等により扇
状に照射され、これが線状の検出器アレイで検出される
。同図の場合は、Ｘ線源とアレイとが１体となって構成
されており、これが、上方より下方へ一定速度で降下さ
れる。

第２図は上述の放射線検出器素子アレイをさらに詳しく
説明するだめの図である。４は基板、６は半導体検出器
結晶材料、６はその上に設けられた電極、７ばこの半導
体検出素子にそれぞれ１個づつ並列に接続されたパルス
増巾器、カウンターパルスメモリ等の回路部を示してい
る。半導体検出器結晶材料としては種々のものがあり、
従来、シリコンＳｉ、ゲルマニウムＧｅが用いられてき
たが、ここではガルラム砒素又はテルル化カドミウムを
用いている。この単結晶を厚さ約０．５咽程度、巾約１
ｍｍ程度、長さ１〜２ｔ７ｎに切り出し、表面を研磨し
、エツチング処理等を施してから電極をとりつける。電
極には金等の蒸着薄膜を用いる。電極は、図に示すよう
に、該結晶の一面に島状に複数個をとりつける。他の電
極はこの面の相対する面、すなわち図では表われていな
いが結晶と基板の間の面に取り付けである。同様の島状
の複数個または１個の共通電極でもよい。相対応する島
電極が１つの素子を形成する。電界は、相対応する上下
の島電極の間に印加される。以上は素子アレイの構成の
１例であるが、櫛型電極の例も考えられ、また、結晶を
細切断して１素子に１結晶を用い、これを並べてアレイ
を構成することも可能でする。

この半導体検出器素子により、吸収された放射線光子は
電気パルスに変換される。この電気パルスは、第２図に
示すパルス増巾器７とパルスカウンター回路に送られ、
増巾され、その数を計数され、ＩＣメモリに一時的にメ
モリされる。図に示すように、これら回路部は素子１個
に１個ずつ、すなわち並列に接続されている。従って、
扇状に入射した放射線を各素子同時に検出することがで
きる。アレイ中の素子は同時に放射線を一定時間計数し
、放射線の強度をパルス数としてメモリ回路に一時貯え
る。この間に、アレイは連続的に移動し、計数が完了す
るメモリした各回路のパルス数を外部回路に掃き出し、
直ちに次の計数を開始する。すなわち、次の位置での計
数を開始する。

アレイの送りは、段階的に送ってもよい。

第３図は、これら素子に接続された回路図の例である。

図の８は初段のＦＥＴでこれは半導体検出器から出力さ
れた高インピーダンスのパルス信号をインピーダンス変
換する。９はパルス増中部、１ｏはパルスカウンター回
路部、１１はこのパルスメモリである。これらはＩＣ化
設計により小さくまとめられ半導体検出器素子と結線さ
れる。

一般に、放射線画像の画素数としては縦横それぞれ５ｏ
ｏｘｓｏｏ画素以上のものが望まれる。一方、放射線照
射撮影時間としては長くても１０ＳｅＣ以下、限界とし
て１５ＳｅＣ程度である。第１図に示したアレイの駆動
時間はこの範囲内でなければならない。このように考え
ると、１素子のパルス計数時間は少くとも３０　ｍ５ｅ
ｃ以下でなければならない。高品質の画像を得るために
は６０ｄＢ以上のダイナミックレンジが必要であり、こ
のためには約１０ハルス以上の計数能力を備えることが
必要である。３０　ｍ５ｅｃに１ｏハルスの計数をする
だめには０．３μ％以下のパルス分解時間が必要となる
。

前述したＧ　ａ　Ａ　ｓ又はＣｄＴｅの半導体検出器は
最近結晶の改良が進み、本発明者達の試作したものでは
この程度以下のパルス分解時間を得ている。

アレイの感度は、各素子の入射断面積と有感層厚さによ
シ決定されるだめ、感度のバラツキは、はぼ素子の加工
精度により決定される。そこで、この補正法としては、
素子のトリミングが行なわれるが、他に、パルス増幅器
内のディスリミネータ部の感度調整、カウンタ回路での
カウント補正。

更には、データ処理部での補正などを行なう。まだ各素
子毎の出力パルス波高のバラツキについてはパルス増幅
器の感度調整やディスクリミネータの感度調整を行なう
。

次に、放射線の照射方法について述べる。これは、被写
体に対する放射線被ばくができるだけ少なくなるような
新しい工夫を行なったものである。

第４図は、この方法を説明する図で、同図Ａはシステム
を上部より見た図、同図Ｂはこれを横から見た図である
。図において、１２は前述の放射線検出器のアレイとそ
の回路系、１３は被写体、１４は放射線遮蔽用のスリッ
ト、１６はＸ線源、１６は１２と１４と１６を一体構造
とする構造物である。放射線画像の解像度を上げるため
にはアレイの感応部をできるだけ薄くしなければならな
い。

０．６ｍｍｍｍ下が望ましい。扇状Ｘ線もこのアレイ感
応部に丁度収まる寸法であれば被写体の被ばく線量を最
も少なくすることができる。１４はこのような目的のだ
めのスリットでその開口部は上下方向の巾１唄以下と非
常に狭くしである。このように薄い扇状のＸ線ビームを
アレイに正確に照射しなければなら力いが、１６はこの
目的のため、１２と１４と１５を固定した構造物で、図
の例では、これを上より下へ一定速度で降下するように
なっている。スリット１４は、線源とアレイを含む面に
その開口部が位置するように固定され、移動時に於ても
この条件は満たされる。

このスリットの位置条件を保つだめの他の方法もある。

線源を固定し、スリットとアレイを動かす方法である。

この場合、スリットとアレイの移動速度を変える必要が
ある。この場合、アレイを構造する半導体検出器素子と
は別に、位置検出用Ｘ線検出用素子をアレイの両端に配
置する。スリット又はアレイの駆動速度は、この位置検
出用素子からの情報により制御され、常に前述した位置
条件を満足するように移動される。

最後に、本放射線検出器素子アレイを用いた放射線診断
装置の例を説明する。第５図はこの全体の説明図である
。Ｘ線管１７を出たＸ線はスリット１８により扇状ビー
ムとなり、被写体に照射され、その透過Ｘ線は検知器ア
レイ１９に入射する。

アレイ各素子は、透過Ｘ線量子数に比例した数のパルス
を発生する。このパルスをパルス増幅器２０で増幅し、
データ処理ホ装置２１に送る。全アゾイのデータが送ら
れたら、アレイは微少量移動し、次の位置でのデータを
採取し、再びデータ処理装置２１に送る。これを繰返し
行ない、被写体、全体を走査する。データ処理装置２１
はメモリ２２に全データを収録し、必要に応じて、即時
にディスプレイ２３や、ハードコピー装置２４に出力し
たりすることが出来る。

発明の効果 以上、本発明にかかる方法の詳細について述べたが、こ
れら新規な発明により、従来の放射線受像方法では見ら
れなかった次の効果を有している。

まず、感度であるが、放射線感応素子として半導体検出
器素子を用いているため、従来の方法によるものより格
段の高感度を示す。半導体検出器は、吸収した放射線フ
ォトン１個に対して１個の電気パルスを発生する。従っ
て、原理的にこれ以上の感度を与える基本的方法は無い
わけである。

ところが、これを微細素子として高速測定する手段が無
かったが、アレイ中の素子の並列動作による高速パルス
計測という概念とその具体的方法により、本発明による
放射線受像方法を実現したわけである。５００ビツトの
アレイにより実際の放射線受像実験を行なった結果、６
０　ｋｅＶ、　１　ｍＲのＸ線量で鮮明なＸ線画像を得
た。これは、従来の銀塩のＸ線撮影に比し、数１０倍の
感度を有しているわけである。なお、キセノン放電管ア
レイのように、パルス計測でなる電荷又は電流検出によ
る方法は銀塩写真以下の感度しか得られていない。また
、銀塩写真法、熱ルミネツセンス法等では、現像定着操
作を必要とし、画像の即時再生は困難であったが、本発
明の方法では、即時再生が可能となった。なお、本方法
は、放射線検出器素子アレイを被写体に対し回転するよ
うに移動させることにより、コンピュータートモグラフ
ィーへの適用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる方法の原理的説明図、第２図は
半導体検出器素子プレイとこのパルス増巾・カウンター
・メモリ回路部の構成図、第３図は上記回路部の具体的
実施例を示す図、第４図はＸ線源とスリットと被写体と
半導体検出器素子アレイ部の構成図、第５図は本発明に
かかる方法によるシステムの構成図である。 １・・・・・・Ｘ線発生管、２・・・・・・半導体検出
器素子アレイ、５・・・・・・半導体検出器結晶材料、
７・・川・回路ユニット、１４・・・・・・放射線遮蔽
スリット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 第　２ｒＩＡ 第３図 よ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）放射線に感応する小型素子を、直線または曲線弧
   状に１列に構成した放射線感応素子アレイに、放射線源
   から被写体を透過してその被写体の透過像を含む放射線
   を照射し、前記放射線と前記素子アレイとを相対的に移
   動させて放射線画像を検知する方法において、前記各素
   子を半導体検出器によって構成し、前記各素子にパルス
   増巾器とパルスカウンター回路を並列に接続し、放射線
   画像における画素濃度をパルス数として検知するように
   せしめ、前記各素子に同時に放射線を照射して一定時間
   のパルス数をカウントしてメモリに送り、前記素子アレ
   イを段階的或いは連続的に隣りの位置に送り、次に一定
   時間放射線測定を行なって同様のことを繰シ返して二次
   元画面の濃度信号を得ることを特徴とする放射線受像方
   法。 （２）放射線源と被写体の間に放射線スリットを配し、
   そのスリット開口部が放射線源と素子アレイ中の各素子
   を結ぶ直線を含む面に含まれるように配備せしめること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線受像方
   法。 （３）放射線源とスリットと素子アレイとを１体構造と
   し、被写体に対して前記素子アレイを含む構成物を相対
   的に移動させる構造とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の放射線受像方法Ｏ 記素子プレイを移動させ、前記スリットの開口部が前記
   放射線源と各素子を結ぶ直線上に常に位置するように移
   動を制御させることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の放射線受像方法。 （６）１素子の放射線照射ノくルスカウント時間が３０
   ｍ５ｅｃ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の放射線受像方法。 （６）各素＋に並列に接続された並列回路の全部また一
   部に各素子の放射線感度を調節または補正する手段を設
   けてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   放射線受像方法。 （７）各素子及び各素子に並列に接続された回路系のそ
   れぞれの放射線感度が一定になるように、外部に接続さ
   れたコンピューター系で補正する手段を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線受像方法。