JPS6149800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｘ線撮影装置に用いられるＸ線自動
曝射制御装置に関するものである。

従来の被検体（被写体）を透過したＸ線を検出
して曝射時間を制御する形式のＸ線自動曝射制御
装置においては、螢光体によつてＸ線量を光量に
変換させて、フオトマルチプライヤ（以下「フオ
トマル」と称する）等の光検出素子によつて電気
信号に変換させる方式（以下これを「フオトタイ
マ」と称する）と、電離箱を利用してＸ線を電気
信号に変換する方式（以下これを「イオンタイ
マ」と称する）がある。フオトタイマにおいては
微弱光を電気信号に変換させる光検出素子として
フオトマルが用いられているが、このフオトマル
駆動用に安定度の高い高圧電源が必要であつた。
またイオンタイマにおいては、Ｘ線検出部である
電離箱の両極に高電圧を印加して電離電流を集め
るために、前記フオトタイマと同様、安定度の高
い高圧電源が必要であつた。

このように、従来のＸ線自動曝射制御装置にお
いては、Ｘ線検出のために高圧電源が必要であ
り、この電源の安定性が検出信号に対して直接影
響を与えるため、高安定な高圧電源を必要とする
ことによつて装置が高価になり、また高圧線の配
線等が回路上に繁雑になるという欠点があつた。

また、フオトタイマにおいては、被写体透過後
のＸ線量を検出するに当り、検出部内の螢光体で
吸収されたＸ線に比例する光量を検出している
が、前記螢光体のＸ線吸収特性が増感紙のそれと
異なるため、管電圧の変化によりＸ線線質が変わ
ると、前記吸収特性の相違によつて、本来の目的
である同一のＸ線写真濃度が得られなくなる。な
お、増感紙の螢光体と検出部の螢光体に同じ材料
を用いた場合には、Ｘ線吸収特性は同一となる
が、この場合にも検出部前後でのＸ線線質が変化
するため、管電圧に対して略同様の特性があらわ
れる。このため、従来の装置では使用Ｘ線線質範
囲を事実上限定して無補正で使用するか、あるい
は、Ｘ線装置に組み込んだ状態で経験的に、もし
くは測定結果に基づいて補正を行なうようにして
いた。しかし、無補正では非常に使途が限定さ
れ、また経験的な補正では、装置の据付、調整、
および保守に際して、多大な労力と作業時間を要
するという欠点があつた。さらに、フオトタイマ
においては、Ｘ線を螢光に変換し、それをさら
に、電気信号に変換するため、必ずしも効率の良
い方法とはいえないという欠点を有している。ま
た、フオトタイマの検出部は第１図に示すよう
に、螢光体，によつてＸ線量を螢光量（発光
量）に変換し、それを光伝導体を介して、検出
器横の光検出素子で受けている。通常の場合、
Ｘ線写真全体の平均濃度を一定とするのではな
く、写真内の一部分の診断目的部位の平均濃度を
一定とする必要があるため、検出部内での発光量
のうち診断部位に適した採光窓を設け、その部
分の発光量のみを光伝導体を介して光検出素子
に入力している。この場合、診断部位によつて
検出部内での適切な採光窓位置が異なるが、その
ために採光窓位置が異なるが、そのために採光窓
位置を変化させたり、複数個の採光野を設けたり
することは、被写体とＸ線フイルムを可能な限り
近づけることが解像力の良いＸ線写真を撮るのに
不可欠であるため、少しでも薄い検出部が要求さ
れていることから、非常に実現が困難である。

一方、イオンタイマについては、検出部内に複
数の電離箱（フオトタイマの採光野に相当）を設
けることは可能であり、また、Ｘ線量を直接電気
信号に変換しているので、上記フオトタイマのご
とき欠点はないが、電離箱構造並びに電極材およ
び検出器の電気的シールドのため検出部の厚みが
厚くなり、しかもＸ線の吸収がフオトタイマに比
べて大きいという欠点と、環境条件（特に湿度）
および経時変化に弱いという問題を有していた。

本発明は、このような事情に基づいてなされた
もので、検出部の採光野の位置、数量、形状等を
任意に選択でき、しかもＸ線吸収が少なく、Ｘ線
線質等の変化に対しても長期間安定で且つ良好な
制御特性の得られるＸ線自動曝射制御装置を提供
することを目的としている。

すなわち、本発明の特徴は、Ｘ線検出に半導体
放射線検出素子を用い且つＸ線線質の変化にかか
わらず一定のＸ線写真濃度を与えるように、Ｘ線
曝射停止信号を発生する回路を備えたことにあ
る。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第２図に本発明の一実施例におけるＸ線自動曝
射制御装置をＸ線装置に組み込んだ場合の構成を
示す。操作者がＸ線制御器１においてＸ線曝射条
件（管電圧、管電流）を設定し、高電圧発生装置
２を介してＸ線管装置３を制御することによりＸ
線が曝射される。被検体４を透過したＸ線はＸ線
グリツド５で散乱Ｘ線が除去された後に、半導体
放射線検出素子を用いたＸ線検出器６に入射す
る。このＸ線検出器６で入射Ｘ線の一部が半導体
放射線検出素子によつて直接電気信号に変換さ
れ、該電気信号が検出器内で増幅された後、Ｘ線
自動曝射制御回路８へＸ線信号として入力され
る。一方、Ｘ線検出器６を透過したＸ線は、フイ
ルムカセツトまたは密着ホルダ等のフイルム保持
装置７に保持されているフイルム―増感紙系へ入
射され、被検体４の映像がＸ線フイルムに記録さ
れる（潜像形成）。Ｘ線自動曝射制御回路８にお
いては、Ｘ線検出器６からのＸ線信号が、増幅回
路８１で増幅された後に、積分回路８２で積分さ
れて、比較回路８３に入力される。一方、Ｘ線制
御器１からの設定管電圧に比例した信号が、補正
回路８４に入力され、設定管電圧に応じた基準電
圧が比較回路８３に入力される。比較回路８３で
は基準電圧と積分回路８２での積分値が比較さ
れ、積分値が基準電圧を越えると、出力信号が出
されるようになつている。このようにＸ線自動曝
射制御回路８の比較回路８３から出力信号が出さ
れると、この出力信号は出力回路８５に与えら
れ、この出力回路８５からＸ線曝射停止信号がＸ
線制御器１に与えられる。この信号によつてＸ線
曝射が停止する。こうして曝射中にＸ線フイルム
に蓄積した潜像を現像処理すると、設定濃度に一
致した写真濃度を有するＸ線写真が得られる。こ
の場合、Ｘ線回路系（Ｘ線制御器１、高電圧発生
装置２、Ｘ線管装置３）がＸ線曝射停止信号を受
けてから、実際に曝射が停止するまでの系固有の
遅れ時間を予め考慮して、前記基準電圧を設定す
る。

第３図ａ，ｂに上記Ｘ線検出器６を詳細に示
す。６１は遮光および電気的シールドのためのケ
ース、６２は支持体、６３は支持体６２に支持さ
れた放射線検出素子、６４，６５は支持体６２に
蒸着もしくは塗装等により添設された導電路、６
６は前置増幅器である。ここでは、表面障壁型半
導体を無バイアス状態で用いてＸ線検出素子６３
としたものを示している。また同図では、検出野
が一つの場合を示しているが、例えば第４図ａ，
ｂに示すように検出野を複数個（第４図では３個
の場合を示す。）装備する事も可能であり、ま
た、その場合でもＸ線検出器６の厚みおよびＸ線
吸収は第３図の場合と同じである。これら第３図
および第４図からわかるようにＸ線検出器６の構
造が簡単であり、高電圧も印加されていないの
で、Ｘ線検出器６を薄く作成する事ができる。ま
た半導体検出素子６３自身のＸ線吸収も非常に少
ないので、従来実現不可能とされていた薄形のま
ま多採光野のとれる検出部が提供できる。これに
よつて被検体―Ｘ線フイルム間が近づけられるの
で鮮明度の優れたＸ線写真が得られ、診断部位に
応じてＸ線信号が取り出せるとともに、Ｘ線吸収
が少ないため、被検体４の被曝線量を低減させる
ことが可能となる。

上記Ｘ線自動曝射制御回路８を更に詳細に説明
するため第５図に具体的な回路の一例を示す。Ｘ
線検出器６内の無バイアス状態に設定した表面障
壁型半導体検出素子６３に被検体４を透過したＸ
線が入射すると入射したＸ線量に比例した電気信
号（電流）が得られる。この電気信号をオペアン
プ（演算増幅器）OP₁および抵抗R₁からなる前置
増幅器６６で増幅し且つ電圧信号に変換してＸ線
自動曝射制御回路８への入力信号とする。この入
力信号が、オペアンプOP₂および抵抗R₂〜R₄から
なる増幅回路８１で増幅され、オペアンプOP₃、
コンデンサC₁、抵抗R₅およびリレー接点Ry１で
構成された積分回路８２で積分される。ここで抵
抗R₅、リレー接点Ry１は積分値のリセツト用の
もので、常時は閉路状態（リセツト状態）となつ
ており、図示していない駆動回路により、Ｘ線曝
射の寸前に開路状態となる。積分回路８２の出力
はオペアンプOP₄、抵抗R₆，R₇およびツエナーダ
イオードD₁からなる比較回路８３の一方の入力
端へ入力される。比較回路８３の他方の入力端へ
は、補正回路８４から設定管電圧に応じた基準電
圧が入力されている。Ｘ線曝射中、積分回路８２
への入力は次第に蓄積し、ある時点で前記基準電
圧を越え出力信号を発生する。比較回路８３は、
この積分回路８２及び補正回路８４からの出力信
号を受けて動作し、比較信号を発生する。この場
合、比較回路８３からの出力信号は、Ｘ線曝射を
停止するための信号として得るもので、この信号
を波形整形し、Ｘ線曝射を停止する為の出力信号
を発生する第２図に示す出力回路８５へ導き、こ
の回路８５からＸ線曝射停止信号を発生し、この
信号がＸ線制御器１に与えられてＸ線曝射が停止
する。補正回路８４は増感紙―フイルム系と半導
体放射線検出素子のエネルギ特性のちがいを補正
するためのものである。増感紙―フイルム系にお
いては、一般にフイルムは感度のみ補正すれば充
分であるが、Ｘ線吸収特性は増感紙の螢光体の種
類に依存する。よつて増感紙の螢光体と半導体放
射線検出器のＸ線吸収の相違による管電圧特性を
計算機シミユレーシヨンしたものを第６図
〔CaWO₄（タングステン酸螢光体）の場合〕およ
び第７図〔（Gd，Ｙ）O₂S／Tb（希土類螢光体）
の場合〕に示す。半導体放射線検出素子としては
Siを用いたものとして計算を行なつた。CaWO₄
は、診断用Ｘ線装置用増感紙に広く用いられてい
るものであり、（Gd，Ｙ）O₂S／Tbは、近年、希
土類増感紙として用いられている螢光体の一つで
ある。第６，７図において横軸は管電圧、縦軸は
写真濃度をそれぞれ示している。第６，７図に破
線で示したように、各特性曲線はそれぞれ３つの
直線部分により折れ線近似できることがわかる。
ここで、折れ線の折点の一方は、それぞれＷ（第
６図）およびGd（第７図）のＫ吸収端に相当す
る69.5kVおよび50kVに対応し、折れ線の折点の
他方は、前記Ｋ吸収端より30kV高い管電圧値で
ある。〔Ｋ吸収端：Ｘ線の連続吸収スペクトルに
おいて、波長が所定以上長くなると吸収率が急激
に減少する部分を吸収端といい、この吸収端は電
子の占めるエネルギー準位の数だけ存在し、その
位置は原子固有である。Ｘ線吸収帯ではモーズリ
ーの法則すなわち元素の固有Ｘ線の対応するスペ
クトル線に着目するとき波数が原子番号に従つて
変化するという法則に従い、原子の内殻電子のエ
ネルギー準位に対応するスペクトル項でその間の
遷移によつて固有Ｘ線が発生する。Ｘ線による連
続吸収スペクトルの吸収端が電子殻Ｋに対応する
ものがＫ吸収端である。〕しかるに、折点の間隔
は、管電圧波形のリツプル率等により、前記
30kVという値は必ずしも定まつた値ではない
が、装置の種類によつて略一意的に定まる値であ
り、Ｋ吸収端はＸ線装置によらず、増感紙の螢光
体の種類によつて定まる値である。従つて、上記
特性を補正するには、第８図ａに示すごとく、第
６，７図の折れ線とは相反する折れ線によつて、
補正を行なうことにより可能となる。この補正を
上記第５図に示したオペアンプOP₅，OP₆、ダイ
オードD₂〜D₅、可変抵抗VR₁，VR₂および抵抗R₈
〜R₁₉からなる補正回路８４で行なう。ここで抵
抗R₁₁〜R₁₃によつてあらかじめ増感紙に応じたオ
ペアンプOP₅の一方の入力端の入力電圧を設定し
ておく。これは、第８図に示すオペアンプOP₅の
出力電圧特性におけるE₀の値を設定することに
なる。また、オペアンプOP₅の他方の入力端の入
力にはＸ線制御器１からの設定管電圧信号を入力
し、このオペアンプOP₅において両入力電圧相互
の減算を行なう。このオペアンプOP₅の出力電圧
特性は前記第８図ｂに示したようになる。次に抵
抗R₁₄〜R₁₉、オペアンプOP₆、可変抵抗VR₁，
VR₂、ダイオードD₂〜D₅からなる部分で前記オペ
アンプOP₅の出力に対して第８図ｃに示すような
折れ線出力を発生させる。この出力は第８図ａに
示した補正曲線と一致している。従つてこれを管
電圧補正の施こされた基準電圧として比較回路８
３に入力すれば補正が行なえる。以上では、第３
図に示した単一の採光野による検出器６に対応す
る第５図の回路について説明を行なつたが、第４
図に示した複数の採光野を持つ検出器６の場合に
ついても、増幅回路８１の前段において、各採光
野からのＸ線信号を（電気的または機械的に）切
換えるようにするか、あるいは、増幅回路８１を
複数個配置し、その出力を切換えるようにすれば
良い。その場合、増幅回路８１の利得をあらかじ
め調整しておけば、必ずしも単数の採光野による
制御だけでなく、複数の採光野の平均をとつて制
御することもできる。

以上説明したように、従来のような高圧電源を
必要としない半導体放射線検出素子を用い、Ｘ線
を直接電気信号に変換させるようにして、Ｘ線検
出器の採光野の位置、数量、形状等を任意に設定
でき、しかも該検出器自体を薄く且つＸ線吸収の
少ない検出器とすることができるようにするとと
もに、該検出器の管電圧特性を補正する手段を設
けることによつて、常に診断部位に応じ広い管電
圧範囲において一定濃度で鮮明度の優れたＸ線写
真を得ることが可能となる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例の
みに限定されることなく、その要旨を変更しない
範囲内で種々変形して実施することができる。

例えば第９図に上記とは異なる半導体検出素子
を用いた場合の構成を示す。半導体検出素子６３
ａはＸ線被曝によつて導電特性が変化する形式の
ものである。被曝によつて変化する導電特性を信
号として検出し、この検出の信号を前置増幅器６
６で増幅し、Ｘ線自動曝射制御回路８ａのオペア
ンプOP₂を用いて増幅する際に、オペアンプOP₂
のフイードバツク抵抗として可変抵抗VR₃を用い
てこの可変抵抗VR₃と直列に電圧制御抵抗素子
（voltage controlled resistor）としてのFET
（field effect transistor）FT₁を挿入し、補正回
路８４の出力によつて前記FET，FT₁の抵抗値
を制御し、増幅回路８１ａの利得を前記設定管電
圧信号に対応して調整する。この増幅回路８１ａ
の利得調整は、検出器６ａの感度補正をしている
ことになる。そして前記増幅回路８１ａの出力
を、積分回路８２によつて積分し、比較回路８３
ａ（出力回路８５を兼ねている）で積分と基準電
圧を比較する。この場合には、基準電圧は、図示
のごとく可変抵抗VR₄と抵抗R₂₀を用いて半固定
とする。

また、第５図のＸ線自動曝射制御回路８に、第
９図で示したＸ線検出器６ａを用いることもで
き、また逆に第５図で示したＸ線検出器６を第９
図で示したＸ線自動曝射制御回路８ａと組合わせ
ることも可能である。

以上詳述したように、本発明によれば、検出部
の採光野の位置、数量、形状等を任意に選択でき
しかもＸ線吸収が少なく、Ｘ線線質の変化に対し
ても長期間安定で且つ良好な制御特性の得られる
Ｘ線自動曝射制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフオトタイマ検出部の断面図、
第２図は本発明の実施例の構成を示すシステム構
成図、第３図は同実施例における検出器の一例を
詳細に示す断面図、第４図は同検出器の他の具体
例を示す断面図、第５図は同実施例の要部回路の
一例を詳細に示す回路図、第６図は螢光体
CaWO₄についての管電圧特性図、第７図は螢光
体（Gd，Ｙ）O₂S／Tbについての管電圧特性
図、第８図ａ〜ｂは同実施例の補正動作を説明す
るための図、第９図は本発明の他の実施例におけ
る要部回路図である。 １…Ｘ線制御器、２…高電圧発生装置、３…Ｘ
線管装置、５…Ｘ線グリツド、６，６ａ…Ｘ線検
出器、６１…ケース、６２…支持体、６３…Ｘ線
検出素子、６４，６５…導電路、６６…前置増幅
器、７…フイルム保持装置、８，８ａ…Ｘ線自動
曝射制御回路、８１，８１ａ…増幅回路、８２…
積分回路、８３，８３ａ…比較回路、８４…補正
回路、８５…出力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体を透過したＸ線によりＸ線写真を得る
   増感紙及びＸ線フイルムを備えた撮影部材と、こ
   の撮影部材に入射するＸ線を検出し直接的に電気
   信号に変換する半導体放射線検出素子と、この検
   出素子からの出力電気信号を積分して得られる積
   分値が基準値に達すると出力信号を発生する積分
   回路と、前記撮影部材と前記半導体放射線検出素
   子とのＸ線エネルギに対する特性の相違に対応し
   た補正信号を発生する補正回路と、前記積分回路
   からの出力信号及び補正回路からの補正信号を入
   力としこれらの入力信号を比較して前記積分回路
   からの出力信号が前記補正回路からの補正信号と
   等価以上である場合にはＸ線曝射停止信号を発生
   する比較回路とを備え、Ｘ線の自動曝射制御を行
   なうことを特徴とするＸ線自動曝射制御装置。 ２ 半導体放射線検出素子は、Ｘ線によつて起電
   力を発生する表面障壁型構造を持つ半導体からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   Ｘ線自動曝射制御装置。 ３ 半導体放射線検出素子は、Ｘ線を受けて導電
   特性が変化することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のＸ線自動曝射制御装置。 ４ 半導体放射線検出素子は、Ｘ線を受けて起電
   力を発生する不純物元素を含有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のＸ線自動曝射制
   御装置。