JPS60187879A - 放射線検出器アレイ - Google Patents

放射線検出器アレイ

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Publication number
JPS60187879A
JPS60187879A JP4360584A JP4360584A JPS60187879A JP S60187879 A JPS60187879 A JP S60187879A JP 4360584 A JP4360584 A JP 4360584A JP 4360584 A JP4360584 A JP 4360584A JP S60187879 A JPS60187879 A JP S60187879A
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JP
Japan
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radiation
semiconductor crystal
ray
incident
detector array
Prior art date
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Pending
Application number
JP4360584A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Tsutsui
博司 筒井
Matsuki Baba
末喜 馬場
Kouichi Oomori
大森 康以知
Osamu Yamamoto
理 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4360584A priority Critical patent/JPS60187879A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/2928Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

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 この発明は半導体結晶を用いた放射線検出器アレイに関
するものである。
従来例の構成とその問題点 半導体を用いた放射線検出器として、Si、Ge等の半
導体およびGaAs、CdTe、Hg1等の化合物半導
体を用いた放射線検出器があり、医療用X線断層撮影装
置(以後X W* CTと呼ぶ)の放射線検出器アレイ
として、また従来の銀塩写真フィルムに替わるX線撮影
装置の放射線検出器アレイとして注目されている。中で
もCdTe、Hg I等の化合物半導体は実効原子番号
が大きく、X線に対する吸収係数が大きいために、小さ
な体積でX線を測定できることから、放射線検出器アレ
イとして高密度化がはかれる半導体材料である。
一般にX線撮影において、被写体である人体は骨等のX
線に対して吸収の大きい硬部組織と、筋。
臓器等のX線に対して吸収の小さい軟部組織とからなっ
ており、それぞれX線吸収量が異なる。そこで、硬部組
織の撮影には透過力の大きい高エネルギーのX線を照射
して撮影し、軟部組織の撮影には透過力の小さい低エネ
ルギーのX線を照射して撮影する必要があり、対象患部
により撮影条件をコントロールする必要がある。
この撮影条件のコントロールとは、X線発生器の印加電
圧、電流およびX線発生器−被写体間に挿入するAj!
、Sn、Pb等の金属フィルタを変えることにより照射
X線の線質をコントロールすることである。
このよ・うに通常の診断のための直接X線撮影には、各
条件で数回の撮影を行なうが、複数回のX線撮影は患部
の被爆量の増加および苦痛の増加となり、好ましくない
発明の目的 この発明は、上記の欠点を解消するもので、一つの設定
された照射条件において、入射X線スペクトルを複数の
スペクトル範囲に分解して検出し、1回のχ線照射によ
り複数のX線スペクトル範囲の画像を同時に得ることが
できる放射線検出器アレイを提供することを目的とする
発明の構成 上記目的を達するために、この発明の放射線検出器アレ
イは、幅方向に長い直方体状であって上下方向を放射線
入射方向とする放射線感応型の半導体結晶の側面と平行
(電極面と垂直)に縦方向切込群を設けて半導体結晶に
複数個・の放射線検出用のチャンネルを作り、さらに個
々のチャンネルに半導体結晶の」:T:面と平行(放射
線の入射方向と垂直方向)に少なくとも1個の切込みを
入れ、入射放射線のスペクトルを異なるスペクトル範囲
に分解して同時に検出するようにしたものである。
実施例の説明 以下この発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図はこの発明の放射線検出器アレイの原理図である
。斜線部1は半導体結晶、その一部A。
Bは放射線有感部分、2,3.4は電極である。
また、図中1o (E)は入射放射線強度、11(E)
は放射線有感部分Aを透過した透過放射線強度、I2 
(E)は放射線有感部分Bを透過した透過放射線強度で
ある。この放射線強度は次式で表わされる。
11 (E) −1o (E)−exp I−/i (
E)xll・・・(1) 12 (E)=11 (E)exp (−p (E)x
2)=IO(E) Xexp (11(E) (x1+x2) ) −(2
)ここでμ(E)は入射放射線エネルギーEに対する吸
収係数であり、Xl、X2は放射線有感部分A、Bのそ
れぞれの厚さである。
ここで、I (E)はEのエネルギーをもつ放射線強度
である。例えば放射性核種からの放射線の場合は特定の
エネルギーをもつ放射線であり、X線の場合は、X線管
に印加する電圧、電流に応じた特定域のエネルギーにわ
たる放射線強度スペクトル分布をもつ放射線である。
まず半導体結晶1に第1図の矢印の方向から10(E)
の放射線が入射すると放射線有感部分Aにより吸収され
る。吸収量は透過放射線強度を11(E)とするとIo
 (E) I+’(E)となる。
また同様な考え方から放射線有感部分Bにより吸収され
る吸収量はI+ (E) −12(E)となる。
吸収された放射線は放射線有感部分AおよびB中で電離
作用を起こし、その電荷を電極2を共通電極としてそれ
ぞれ電極3および4から取り出ずことにより、吸収量を
測定することができる。この吸収量はそれぞれ次式で表
わされる。
1o (E) I+ (E) −Iu (E) [1−exp (u (E) x I
 l コ ・ (311+ (E) 12 (E) −Io (E) exp (μ(E) XI )x [
1−exp (p (E) X21 コ −(4]この
ように、吸収量は入射放射線強度1o(IF、)。
半導体結晶1の吸収係数μ(E)および厚さXの関数と
なる。この場合、半導体結晶1の吸収係数はμ(E)は
材料により、またエネルギーに依存して大きく異なる。
そこで、半導体結晶材料とその厚さを適当に選択するこ
とにより、放射線有感部分AおよびBで吸収される放射
線のエネルギーおよび放射線量を任意に変えることがで
きる。すなわち、異なるエネルギーの放射線の入射に対
して、放射線有感部分AおよびBにより検知される放射
線のエネルギーが異なることにより、入射放射線のエネ
ルギー弁別が可能となる。
第2図に代表的な半導体放射線材料Si、Ge。
CdTe、HglのX線エネルギーに対する吸収係数を
示す。第1表に第2図から得た代表的エネルギーに対す
る吸収係数を示す。第2図および第1表かられかるよう
に、エネルギーにより吸収係数は大きく変わり、エネル
ギーが小さくなる程吸収係数は大きくなる。また吸収係
数の値は、Siが非常に小さく、Ge、GaAs、Cd
Te、Hg 1が大きい。例えば50KeVの放射線に
対して1關厚の半導体結晶の吸収率を調べると、Siの
場合4.8%、CdTeの場合99,4%となる。すな
わち、Ge、CdTe、Hg I等の高原子番号の半導
体は厚さの薄い結晶で上述の放射線有感部分を作ること
ができるが、Stのように原子番号の小さい半導体は放
射線有感部分A、Bを厚くする必要があり、この発明に
はあまり好ましくばない。
好ましいのは半導体結晶は、G e 、 GaAs、 
CdTe。
Hg1等の高原子番号半導体材料である。
(以下余白) 第 1 表 吸収係数μ(E) (cm ) 第3図はこの発明の一実施例にお&Jる放射線検出器ア
レイの斜視図であり、第1図に示す構成要素と同一の構
成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。幅
方向に長い放射線感応型の半導体結晶1の後面および前
面に電極2.3を設け、側面と平行(電極に垂直に交わ
る方向)に切込み6を入れて半導体結晶1を複数のチャ
ンネルに分割し、さらに上下面に平行(電極2.3に垂
直かつ切込み6に直角方向)に切込み5を入れ、各チャ
ンネルを2つの放射線有感部分A、Bに分割し、矢印C
方向からX線を入射し、放射線有感部分A。
Bで吸収した放射線量に比例した電荷を電極3゜4から
取出す。この放射線有感部分A、Bの厚さXl、X2を
適当に選択することにより、入射X線放射線スペクトル
を異なるスペクトル範囲に分割して検出することができ
る。
第4図は半導体結晶がCdTeの場合のエネルギー弁別
能力を示すものである。X線発生器に印加する管電圧が
200KVの場合のフィルムを用いない時のX線スペク
トルをCdTeに照射した時、放射線有感部分A(厚さ
Q、5m+a) 、 B (厚さ1、5 鶴)における
吸収スペクトルを示したものである。第4図かられかる
ように放射線有感部分Aでは低エネルギーを、放射線有
感部分Bでは高エネルギーが検出できることを示してい
る。
第5図はこの発明による放射線検出器アレイをX線診断
装置に応用した例を示している。11はX線発生器、1
2はX線発生器11から放射されるX線ファンビーム、
13は放射線検出器アレイ、13aは低エネルギーX線
を検出する放射線検出器アレイ、13bは高エネルギー
X線を検出する放射線検出器アレイ、14は放射線検出
器アレイ13の個々の検出器からの信号を増幅する増幅
器、15は信号処理器、16a、16bはそれぞれ放射
線検出器アレイL3a、13bの出力を表示するディス
プレイ装置であり、17は人体である。
X線ファンビーム12中に人体17を配置すると、X線
ファンビーム12による人体17の一次元投影像が放射
線検出器アレイ13により検出される。人体17とX線
ファンビーム12を含むX線発生器11および放射線検
出器アレイ13とを相対的に矢印り方向に移動させると
、人体17の二次元投影像を放射線検出器アレイ13に
より検出できる。この二次元投影像は、X線発生器11
から発生ずるX線スペクトルのうぢ、低エネルギースペ
クトルのX線による投影像が放射線検出器アレイ13a
により検出される。また高エネルギーX線クI・ルのX
線による投影像が放射線検出器アレイ13bにより検出
される。低エネルギースペクトルX線は人体17に対し
て吸収が大きいので、人体の軟組織に対しては非常にコ
ントラストの良好な像が得られる反面、骨等の硬組織に
対してはX線透過量が少なく、硬組織の影の像となり、
その部分の詳しい情報が得られない。高エネルギースペ
クトルX線は逆に人体に対して吸収が小さいので、軟組
織はX線透過量が大きく、はとんどのX線が透過してし
まい、情報量が非常に少なくなる反面、硬組織に対して
はコントラストの良好な像が得られる。
このように、低エネルギースペクトルX線と高エネルギ
ースペクトルX線による画像が同時に得られることによ
り、従来の撮影方法では困難であった軟組織と硬組織の
両方のX線画像を同時に得ることができる。また、この
発明により得られる画像は、電気信号であるので、信号
処理器15およびディスプレイ装置16a、16bによ
り両画像の重ね合わせもしくは減算等の演算処理を行な
うことにより、軟組織のみ、硬組織のみ、また両方同時
に画像表示することができ、X線画像診断の診断能力を
高めることができる。
また、放射線検出器アレイ13の各検出器をX線入射方
向に対して2分割以上の複数個に分割し、それぞれ刃な
るエネルギースペクトルX線に感応するようにすると、
より多くの異なる情報を持つX線画像を得ることができ
る。
発明の効果 以上のように、この発明の放射線検出器アレイによれば
、放射線検出器アレイをX線入射方向に対して垂直に複
数個に分割することにより、入射X線エネルギースペク
トルの異なるX線エネルギースペクトルによる画像を得
ることができ、従来複数回の撮影を必要とした診断を1
回の撮影で行なうことができ、また画像処理等を行なう
ことができ、X線診断における診断能力を各段に向上さ
せることができ、ひいてはX線被曝の低減にも貢献する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の放射線検出器の原理図、第2図は代
表的な放射線検出材料の吸収係数を示す特性図、第3図
はこの発明の一実施例における放射線検出器アレイの斜
視図、第4図はCdTe半導体結晶のX線エネルギーに
対する透過率を示す特性図、第5図はこの発明の放射線
検出器アレイを用いたX線診断装置の一例を示す概略図
である。 1・・・半導体結晶、2,3.4・・・電極、5,6・
・・切゛込み、13・・・放射線検出器アレイ、11・
・・X線発生器 第1図 日 第3図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 幅方向に長い直方体状であって上下方向を放射線入射方
    向とする放射線感応型の半導体結晶と、この半導体結晶
    の前面および後面に設けた一対の電極と、前面の電極側
    から前記半導体結晶の側面と平行に前記半導体結晶に設
    けて前記半導体結晶を幅方向に複数のチャンネルに分割
    する縦方向切込群と、前記前面の電極側から前記半導体
    結晶の上下面と平行に前記半導体結晶に設けて前記半導
    体結晶の各チャンネルを複数の放射線有感部分に分割す
    る少なくとも1個の横方向切込とを備えた放射線検出器
    アレイ。
JP4360584A 1984-03-07 1984-03-07 放射線検出器アレイ Pending JPS60187879A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2705791A1 (fr) * 1993-05-28 1994-12-02 Schlumberger Ind Sa Détecteur de rayons X pour l'obtention de réponses sélectives en énergie.
JP2010510484A (ja) * 2006-11-17 2010-04-02 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 感光層上に複数の電極を有する放射線検出器
JP2017519186A (ja) * 2014-04-17 2017-07-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 高いアスペクト比を有することが可能である感光要素を有する放射線検出器

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US8581200B2 (en) 2006-11-17 2013-11-12 Koninklijke Philips N.V. Radiation detector with multiple electrodes on a sensitive layer
JP2017519186A (ja) * 2014-04-17 2017-07-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 高いアスペクト比を有することが可能である感光要素を有する放射線検出器

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