JPS62222780A - Ｘ線イマ−ジング・システム及びその固体検出器 - 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］ この発明はＸ線イマージング・システムに関するもので
、特に固体Ｘ線検出器を利用するＸ線イマージング・シ
ステムに関する。

「従来の技術］ 現在Ｘ線イマージング・システムは、医学診断上の道具
及び産業上の品質制御のためのものとしての応用の変化
に於いて利用されている。Ｘ線検出の最も共通の形状は
、銀ハロゲン化物フィルムの使用が存する。しかしなが
ら、このようなフィルムの使用は、多くの湿潤の形態を
要求し、制御が化学的な開発段階を要求している。加え
て、このフィルムは高価であるため、この手法で生成さ
れたＸ線映像のコストが増加する。

それ故、銀ハロゲン化物フィルムの使用を要求しないそ
れは、Ｘ線イマージング・システムを生成するために大
いに望まれる。多くの検出器か、この意図のために企て
られた。

例えば、Ｎｇによる米国特許第 ４．４７１，３７８号に発表する光と粒子映像増感剤は
、シンチレータ及び光またはフ第１・エレクトロンに対
する充電された粒子を伝達する入射映像を変えるフォト
カソード・ユニットと、前記フォトエレクトロンを検出
すると共にデータ・プロセッシングのために送信するた
めの電荷結合デバイスと、前記電荷結合デバイスの感度
範囲上で衝突する前記エレクトロンの配置と同様のエネ
ルギー・レベルまたは量に関連するビデオ設備情報を含
む。

Ａｄｌｅｒｓｔｃｉｎ他による米国特許第４．４１３．
２８０に発表するＸ線イマージング・装置は、電気的電
荷の一致するパターンに入射Ｘ線放射を変えるための変
換器を含む。前記変換器によって発生された前記電荷は
、前記蓄積パターンに一致する電気信号の形状で前記電
荷をストアするデバイスを検出する電荷、またはストア
する電荷の配列上で加速される。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明の１つの目的は、固体イマージング争システム
及びＸ線放射に高位に敏感であると共に高位に精密なＸ
線映像を生成することのできる検出器を提供することで
ある。

この発明の別の目的は、Ｘ線イマージング・システム及
び在来的な固体構成科学技術によって生成することがで
きる検出器を提供する。

この発明の更なる目的は、非常に限られた範囲でその使
用が可能なような小さな大きさで生成することができる
固体イマージング検出器を提供する。

この発明の別の目的は、在来的なＸ線イマージング・シ
ステムに使用するＸ線フィルムのために直接に代用する
ことのできるＸ線イマージング検出器を提供する。

この発明の更に別の目的は、機械的な構造等の周期的な
Ｘ線分析の軽減のための固定した配置でその使用が可能
となるように構成するために相対的に安いＸ線検出器を
提供する。

［問題点を解決するための手段及び作用］前述の及び他
の目的に従って、この発明は、Ｘ線フィールドを生成す
るＸ線源とＸ線検出器とを具備するＸ線イマージング・
システムである。前記Ｘ線検出器は、複数の電荷蓄積装
置を有する固体集積回路と、前記電荷蓄積装置上に電荷
を配置する回路から成る。前記電荷蓄積装置はＸ線透過
性の材料中に配置され、前記検出器は前記Ｘ線フィール
ドに位置付けられることにより前記電荷が前記固体集積
回路のシリコン基板に於ける前記Ｘ線フィールドの相互
作用によって作り出される二次放射によって消散される
。

前記電荷蓄積装置は、画素を形成するために群に分離さ
れ得る。各画素は１つまたは複数の電荷蓄積装置から成
り、そして単一画素での前記電荷蓄積装置を放電する露
光時間は、グレー・スケールを提供するためにもう一方
とは異なることができる。

この発明の他の態様に従って、前記集積回路はダイナミ
ック・ランダム・アクセス・メモリとされ得る。

各電荷蓄積装置は前記集積回路の単一セルから成る。前
記セルは、お互いから間隔が置かれることによってデッ
ド・スペースがそれらの間に現われる。また、前記セル
はバンク間のデッド−スペース約１　／　４１１１７Ｉ
で３２，０００のバンクに於いて産出される。複数の検
出器は、互い違いに配列された前記検出器の前記セルに
伴ってスタックすることができることにより、１つの検
出器の各セルが全てのデッド・スペースを除去するよう
な別の検出器のセル間での間隙の後ろに位置付けられる
。

前記イマージング・システムはまた、検出器の前記セル
をアクセスするための生産過程回路構成を含む。前記生
産過程回路構成は、種々のセルの放射感度での種々の固
有の相違の補償するために前記セルの全ての出力を標準
化するシステムを含んでもよいものである。

［実施例］ この発明の前述の及び他の目的は、この発明の実施例に
より明らかにされるもので、以下図面を参照してこの発
明の一実施例を説明する。

第１図はＸ線源１２と、Ｘ線源１２からの放射を受ける
ために位置された検出器１４から成るＸ線システム１０
を示す。Ｘ線源１２は、Ｇ、Ｅ、またはＳｉｅｍｅｎｓ
によって製造するような、どのような標準のＸ線放射源
となることもでき、あるいはＲｌｄｇｅまたはＭａｇｎ
ａｌ’　ｌｕｘによって製造するような過度の小さい焦
点源とな、ることかできる。どのような大きさの焦点源
も使用できる。したがって、最小の焦点は１ミクロンが
有効となる。また、前記Ｘ線源１２及び検出器１４は、
前記検出器１４の変形に払われるべく望ましいものとし
てＸ線となるべく目標０に近接して位置されることがで
きるもので、たやすく明らかになる。

検出器１４は、ｌ５３２オプテイツクラムのようなダイ
ナミック・ランダム・アクセス・メモリが、アイダホ州
ボイジーの旧ｃｒｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　Ｉｎ
ｃ。

によって得られることができる。このデバイスは、６５
．５３６個の素子を存する集積回路Ｄ　ＲＡＭであり、
固体光感度検出器として使用される。前記ミクロン（旧
ｃｒｏｎ）　Ｄ　ＲＡ　Ｍは、これらが前記集積回路を
覆う不透明でない表面である限りは感覚光に特に適合さ
れる。しかしながら、どのようなタイプのダイナミック
・ランダム・アクセス・メモリも、被覆がＸ線放射に対
して透明となる間は検出器１４のために使用され得る。

事実に於いて明らかになると、どのようなタイプのダイ
ナミック・メモリ素子も検出器１４として使用され得る
。

前記メモリ素子は、例えランダム・アクセス中メモリの
使用が、予備生産過程及び映像生産過程手順を容易にし
ても、ランダム・アクセス・メモリとなるべく有してい
ない。

検出器１４の出力は、検出器１４のセルの全ての出力が
標準化の機能を受けるプリプロセッサ１６に進む。それ
は、前記検出器１４のセルの感度が本質的に変化する。

標ω化値は、記録を記述するフィールドを安全にするた
めに、前記セルの各々の出力を標準化するようにプリプ
ロセッサ１６にストアすることができる。

プリプロセッサＩＢの標準化した出力は、「ズーム」プ
ログラムが一般に現存されないような、この発明によっ
て可能性のあるものを作成する新規の映像プロセッシン
グ・プログラムと同様に在来的な映像プロセッシング・
プログラムを使用するデータを巧みに扱う映像プロセッ
サ１８に進む。この映像は、高解像度モニタ２０に表示
できて、レーザ・ディスク・レコーダ２２にストアでき
、ドライ・シルバー・プリンタ２４を使用して印刷でき
、または遠隔映像プログラム（図示せず）にサテライト
を経て送ることができる。メニュー・ドライブン・プロ
グラムは、適当な指令を刺激するコンピュータ・モニタ
２Ｇに表示させると共に、データはキーボード２８を使
用する前記映像プロセッサ１８に入ることができる。

第２図は検出器１４に使用する代表的なりＲＡＭの一部
の概略図を示す。回路３０は複数のセル３２から成り、
その各々はメモリ・コンデンサ３４とアクセス・トラン
ジスタ３６を含む。個々のセルはそれぞれ左と右のディ
ジット・ライン３８及び４０、同様にワード・ライン４
２及び４４を通ってアクセスされる。センス増幅器４Ｂ
は、交差結合されたＭＯ３ＦＥＴ検出器回路の形状で提
供される。前記センス増幅器４Ｇは、左ディジット・ラ
イン３８及び右ディジット・ライン４０それぞれに結合
された交点Ａ及びＢを有する。前記セル３２は、左アレ
ー５０及び右アレー５２に分離される。前記左アレー５
０は前記左ディジット・ライン３８によってアクセスさ
れ、前記右アレー５２は前記右ディジット・ライン４０
によってアクセスされる。前記ワード・ライン４２はア
レー５０の前記側々のセルでアクセスし、そして前記ワ
ード・ライン４４は前記アレー５２のセルをアクセスす
る。

一対の平衡するトランジスタ５Ｂ及び５８は、リフレッ
シュ・サイクルの終端で前記ディジット・ラインの均等
化を許すため、及び次のサイクルの予備電荷状態の間、
共に前記ディジット・ラインを結合する。

交点Ｃでセンス増幅器のトランジスタが交差結合の共通
ドレインは、前記集積回路の周辺上のパッド６２ヘアイ
ソレーシヨン・トランジスタ６０を通って接続される。

前記パッド６２は回路チップ・パッケージのリード線の
１つに固着される。

一対のプル・アップ回路６６．６８は、それぞれ前記交
点Ａ及びＢで結合される。前記プル・アップ回路６６．
６８は、前記ディジット・ライン３８及び４０の電圧値
を制御するために実施可能な電圧ドライバ回路である。

第３図は前記回路３０の１つのセルを示す。便宜上、前
記セルは前記アレー５２の１つとして示されるが、それ
は何れのセルでもできる。図示に於いて、前記コンデン
サ３４は間で電荷がストアされる２つのプレート７０と
７２を有する。第一に、前記コンデンサはワード・ライ
ン４４上の高電位及び右のディジット・ライン４０上の
高電位を供給することによって充電される。これは前記
セルのステー１・「１」に相当する。入射Ｘ線放射の存
在に於いて、コンデンサ３４上の電荷は以下に説明する
ように消散される。

第４図に関連して、第３図に示される前記セルを含んで
いる前記集積回路の一部は断面に於いて外ヘセットされ
る。前記回路は、ｎ十領域８２が上へ追加されたｐタイ
プのシリコン基板８０から成る。

シリコン酸化物層８４は、前記基板８０及び絶縁する層
を形成するためのｎ十領域８２に渡ってデポジットされ
る。前記リード線４０はトランジスタ３４のドレインを
形成するために前記ｎ十領域８２に接続される。金属プ
レート８６は、トランジスタ３Ｇの絶縁されたゲートを
形成するために前記酸化物層８４上に形成される。前記
コンデンサ３４は金属プレート７２と、ｐタイプ基板８
０及び酸化物層８４間の中間面７０によって形成され、
もう１つのコンデンサφプレートを形成する。

第３図及び第４図の前記セルが「１」にセットされると
き、電荷は前記コンデンサ３４で充電するために前記中
間面７０上で作り上げられる。ゲート電圧は、リード線
４０での前記ドレイン電圧と前記コンデンサ３４間で通
信を中止するような低いものである。この電荷は前記基
板８０でＸ線写真の吸収に払うべく消散される。第４図
に於いて、入射Ｘ線放射の方向は矢印８８によって示さ
れる。前記Ｘ線放射は、光電効果、コンプトン（Ｃｏｍ
ｐｔｏｎ）分散、または対の生産によって、何れも前記
基板８０で自由なエレクトロンを生成する。多数のエレ
クトロンは、無視してよい光電効果によって生成する。

コンプトン分散及び対の生産は、生産する自由なエレク
トロンの最も高い見込みを存する。

セル及びセル間の要素間の相互接続は、半導体の前記酸
化物層上で提供されるということが知られている。これ
は、前記酸化物層の外へ伸びている前記リード線４０．
４４及び４５で示すことによって第４図に表示される。

このようなリード線は、集積回路の金属化によって生成
された前記相互接続を表す。

事実上前記Ｘ線の全てに於いて結果となる何れの側から
の前記セル３２の放射は、放射のどんな与えられたエネ
ルギー・レベルのための総計エレクトロン生産が達せら
れるために前記基板８０で受けられる。前記自由なエレ
クトロンは、前記基板８０と接合部の中間面７０での電
荷が減少する前記Ｘ線放射間で相互作用によって生成さ
れ、故にコンデンサ３４上の電荷が減少する。

コンプトン分散及び光電効果は、自由なエレクトロンの
出現を生ずる関連した相互作用となる。

異なった反作用の関係のある出来事は、前記Ｘ線の前記
エネルギーに頼る。これらはローリ−分散の場合を除く
イ争かな方向感度であり、それは最も少ない自由なエレ
クトロンをも産するが前方へ有力となる。

再び第２図を参照すると、前記回路３０が、Ｗｉｌｓｏ
ｎ他による１９８３年８月２日に出版された米国特許第
４，３９７，００２号及びＰｒｏｅｂｓｔｌｎｇによる
１９８１年９　ＪＪ２２日に出版された米国特許第４，
２９１，３９２号に記述されたタイプのダイナミック／
アクティブ／リストア・センス増幅器を使用するタイプ
である、ということがわかる。

回路３０の動作に於いて、１サイクルの間、第２図の与
えられたワード・ライン４２．４４は前記アドレスされ
たアクセス・トランジスタ３６を可能にするロジックル
ベルに導かれる。前記それぞれのセル・コンデンサ３４
は、その値が前述の均等化した値を変える適当なディジ
ット・ライン（例えばアレー５２のコンデンサのための
ディジット・ライン４０）の中へ放電される。次に、前
記パッド６２からのラッチ信号は、平衡する信号の不在
の間前記交差結合されたトランジスタ及び前記センス増
幅器４Ｂの動作を可能にするためにロジック低いステー
トになる。前記センス増幅器４６は、大地電位に反対側
のディジット−ライン（この場合ディジット・ライン３
８）で減することによって前記ラッチ信号に応する。前
記ディジット・ラインは、入力／出力回路構成（図示せ
ず）によって接続され、それは選択されたメモリ・コン
デンサ３Ｂの内容を表すディジット信号を提供する。前
記プル・アップ回路は、供給電圧のレベルに引上げるべ
く前記右側のディジット・ラインを生ずる。およそこの
時間で、前記蓄積コンデンサ３６はその原型のロジック
１ステートに反ストアされたビット・ラインに接続され
た。前記ワード・ラインは、それぞれのメモリ・セル上
の前記電荷を絶縁するために大地に戻らされる。前記デ
ィジット・ラインは低く動くために許可され、そして前
記平衡信号は平衡化するために接続されるべく前記ディ
ジット・ラインを許すために伝導性の前記平衡トランジ
スタ５［ｉ、　５８を表現するために高いロジックにな
る。これは、共有するべく前記ディジット・ライン３８
．４０上の電荷を許可することによって、前記ディジッ
ト・ラインが前記供給電圧と大地間で略半分の経路で電
圧に対して平衡にする。新規のサイクルが始まるために
用意される。

前記ラッチ信号は平衡信号の間、電圧電位はこれらが平
衡をもたらすために接続されるとき、前記ディジット・
ラインに供給され得ることによって、パッド６２上に位
置される。このように明らかになると、前記電圧は映像
センサの感度に調整を許可する前記パッド６２に供給さ
れる。特に、前記ディジット・ライン電位は、特定のメ
モリ・セル３６が高いまたは低い電圧レベルであると、
決定するために限界として作用する。電位が上昇するこ
とにより、セルはこれらがロジック１からロジック０の
値に堕落するべく考えられる以前に僅かに漏れてもよい
。したがって、前記セルの感度はこの電位を調整するこ
とによって調整することができる。

前記セルの前記感度を調整する別の方法は、第４図で示
される前記コンデンサ３４で酸化物材料の異なった厚さ
に於いてエツチングすることによる。

言替えれば、中間面７０と金属プレート７２間の前記酸
化物の厚さは、Ｘ線放射に対する前記コンデンサの感度
を決定する。より厚いこの層、より感度の良い前記コン
デンサは、放射放電に対するものである。したがって、
より感度の良い検出器を作成することは、前記層が厚さ
を作成及び僅かな感度の検出器を作成すべきであり、前
記層は薄さを作成すべきである。しかしながら、これら
は前記コンデンサのインピーダンスが正確に（前記イン
ピーダンスを変化する前記厚さを変える）機能に前記回
路のための順序に従って、確かな範囲になければならな
い。

感度を調整するための更なる技術は、前記検出器セルの
露光時間を調整することである。使用している在来的な
Ｘ線源は設備を制御しており、前記セルの応答は前記Ｘ
線の高いエネルギーを使用することによるか、または前
記Ｘ線の明暗度を増加することによるかの何れも調整で
きる。明瞭に、何れの場合でも、前記セルはより速く反
応する。

前記検出器の前記セルは、事実上二成分である。

多くの応用に於いて、それはグレー・スケールを有する
ために有効である。これは前記セルの前記感度を変える
ために前述して説明された３つの技術のどの使用もなし
遂げることができる。

前記ディジット・ライン電位限界が前記感度を変えるた
めに変わると、複数のセルは画素を形成するために分類
され得る。例えば８セル／画素は、７レベルのグレー・
スケールを提供することができ、実際問題としても８０
セル／画素（７９グレー・スケール）は、前記グレー・
スケールの各レベルでの余分を提供するために使用され
得る。第２図に於いて、アレー５２が８個のセルを有す
るということを仮定すると、理想的に、このアレーは単
一画素として作用する。前記回路３０の周期的動作の間
、前述して説明したように、異なったディジット・ライ
ン電位は、アレー５２の前記メモリ・コンデンサ３４の
各々をリードするとき、ディジット・ライン４０に供給
される。この手法に於いて、浸透時間は異なる低いレベ
ルに放電するために前記セル３２の各々のために要求し
、これらによってグレー・スケールを提供する。

第１図のプロセッシング回路１６は、限界電位に於いて
必要な変化を提供するためにプログラムされたものであ
り、通常の当業者の一つによって明白にされる。

同様に、配列５２の前記セルの各々が単一画素を形成す
ると、各メモリ・コンデンサ３４は酸化物層の異なった
厚さで作り出すことができる。この手法に於いて、画素
に於ける多くのセルは、所望とされる多くのレベルと同
様に有するグレー・スケールを生成するために変化する
ことができる。

グレー・スケールを提供する第３の手段は、異なった浸
透時間で多くのＸ線写真を得るため、及び前記結果を追
加するためである。例えば、変化する厚さを有する目標
に伴って、複数の映像は異なる浸透時間の使用を得るこ
とができる。より低い浸透時間は前記目的の前記薄い部
分で描くために使用される。前記映像の全てを共に追加
することによって、マルチレベル・グレー−スケール映
像は、前記目的の種々の厚さを描くことが得られる。

前記検出器１４は、どのように望ましい大きさにも作り
出せる。在来的に、最大のシリコン・チップ生産は、６
インチの直径環状のウェーハである。

前記ウェーハは、個々の集積回路に削られると共に、例
えば二成分のイン・ライン・パックとしてパッケージさ
れる。前記検出器１４は、在来的な集積回路生産技術に
よって生産できると共に、前記二成分イン・ライン・パ
ックのようなどのような在来的な変形に於いてもパッケ
ージできる。

第５図は、セル１００を有する検出器１４の一部を示す
。前記セルは各々略８ミクロン平方であると共に、どの
列の前記セルも中心から中心まで９ミクロンで間隔が置
かれる。故に、これらのセルは僅か１ミクロンで分離さ
れる。垂直に、第５図に示されるように、前記セルは中
心から中心まで２５ミクロン間隔が置かれる。また、前
記セルはバンク間のデッド・スペース略１／４Ｍで、３
２．０００のバンクが配列される。セル・バンク間の前
記デッド・スペースは、前記セルに対して本線に便宜を
図るために要求される。１つの集積回路での前記セルの
配列は、最大の応用のための非常に高い解像度Ｘ線映像
を提供するために十分に密集したものである。しかしな
がら、一様な高い解像度が要求されると、故に各々のチ
ップは放射に比例して透明であり、複数のチップはセル
間及び／またはセルの前記バンク間の間隙を満たすため
にもう一方に比例してスタック及びオフセットすること
ができる。例えば、第５図及び第６図に示されるように
、３つの検出器１４は低い２つの検出器の前記セルが、
上の検出器の前記セル間に位置されるためにスタック及
びオフセットされる。第５図に於いて、前記低い検出器
のセルは、セル１００′及び１００′として像に於いて
表示される。したがって、単一検出器は、セルで満たさ
れる事実上荷動な範囲の全てで使用する３つの集積回路
を作ることができるということを見ることができる。

検出器がスタックするために代用と゛して多くの連続的
な映像は、前記Ｘ線［１２（第１図）または各Ｘ線露光
間で移動される前記検出器１４の何れでも得ることがで
きる。この動作は第１図に示される振動支持部１０２ま
たは１０４によって作り出される。

前記集積回路自体は、厚さ約１／２Ｍである。

前記全体の検出器は厚さ約１／２インチで作ることがで
き、全ての必要な接続その他を含んでいる。

したがって、検出器１４はＸ線デバイスが存在する殆ん
ど全てに於いて、Ｘ線フィルムのために直接に代用する
ことができる。第７図に示されるように、前記検出器■
４はブリプロセッサ１６、映像プロセッサ１８を含むプ
ロセッシング・セクション１１６に接続されるリード線
１１２及び１１４によって、Ｘ線フィルム・リセプタク
ル１１０の中へ直接に適合される。プロセッシング・セ
クションＩＩＢは、前記ブリプロセッサ１６及びソフト
ウェア要素である映像プロセッサ１８でコンピュータと
なり得る。

事実の別の利益で、前記検出器１４は、相対的に小さい
検出器がＸ線となるべく構造の事実上得難い範囲で不変
に配置することのできる、小さい大きさに於いて作り出
すことができる。例えば、航空機に於ける構造素子は、
周期的に使用するＸ線技術を検査すべく要求される。こ
れは主要の構造の要素の分解を標準に要求する。しかし
ながら、この発明に伴って、Ｘ線検出器は位置で不変に
取付けることができ、且つ前記検出器リード線はプラグ
、またはその種の他のものによってアセンブリを作るこ
とができる。この手法に於いて、構造の要素のＸ線分析
は、速く且つ容易に実行されることができる。また、故
に前記検出器１４は使用する在来的な集積回路技術が作
成され、そのコストはＸ線分析を要求する要素上の複数
の小さいＸ線検出器１４の利用の可能性にまた寄与する
故に、相対的に低いものである。

そのうえ、前記Ｘ線検出器１４の小さな大きさは、明瞭
な客観的な特徴的なＸ線映像を容易にするために、聴覚
またはその種の他のもののような本体空洞に位置される
べくそれを可能にする。

前記事実で、検出器１４の各セルは有効な最小焦点を有
するＸ線源１２の使用を可能にする大きさに於いて小さ
いものである。また、故に前記セルは相対的にしっかり
とパックされるもので、この発明は前記Ｘ線源と前記検
出器間の間隔でどのような変更も要求することなしにズ
ーム放射線写真術に使用することができる。標準的に、
Ｘ線映像の前記大きさは、前記目標と前記検出器間の間
隔が増加によって増加することができる。しかしながら
、前記検出器の大きな多くのセルに払うべくこの発明に
於いて、前記映像はスクリーンの大きな断片上の前記映
像を完全に表示することによって、解像度の重要な損失
なしに電気的に引伸ばすことができる。更に、前述して
説明したように、付加的な解像度が要求されると、検出
器１４は第５図及び第６図に示されるようにスタックす
ることができる。

この発明の前記セルの前記小さい大きさのため、重要な
解像度は前記セル間で、僅かに、または少しもないクロ
ス・トークに伴って達することができる。それは、最大
の精力的な二次放射の進行長は、Ｘ線ビームと略１０ミ
クロンの前記シリコン基板８０（第４図）との間の相互
作用によって生成される。故にこれは、セル間の分離間
隔もあり、これらは１つのセル上に衝突する放射が、隣
接したセルで作り出される雑音に起因するということが
非常に僅かな見込みとなる。

そのうえ、この発明は前記セルが小さく且つしっかりと
パックされる故に、マイクロ放射線写真技術のために好
都合となる。この発明で使用する達成可能な前記解像度
は、１．０００平方ミクロンのような範囲の目標の正確
な表示を許可するために、十分に高いものである。

また、この発明のデジタル性質及びその固有の構成によ
って、それが前記目標の後ろにイマージング・メディア
を位置付けるために可能でない、または実際的でない目
標の内部構造を視認するために使用者を許可する独特の
方法で、Ｘ線イマージング・システムを形成するために
可能なものとなる。第９図に示されるように、Ｘ線源１
２は、視認するべく目標０の前、またはその上に直接に
位置することができる前記検出器１４の後ろに、直接に
位置される。この配置に於いて、前記Ｘ線フィールドは
前記目標上に衝突すると共に、前記検出器を通り抜ける
前記Ｘ線源１２によって生成される。

前記目標の前記映像は、前記目標から後方散乱された放
射によって前記検出器で創造される。前記映像は、第一
に前記検出器１４を通過する前記Ｘ線フィールドによっ
て生成される前記Ｘ線源１２の映像上に栽せた後方散乱
によって生成された前記目標０のそれとなる前記検出器
１４で作り出す。前記Ｘ線源１２の前記映像は、総合映
像からそれを減することによって除去することができる
。それは、前記Ｘ線源のみの映像が、組合わされた目標
及びＸ線源映像のそれからこの映像をデジタル的に減す
ると共に現われる無目標に伴って、前記検出器１４の放
射によって生成される。

それは、前記接続リード線が前記Ｘ線源に面する側の外
へ伸びることによって、第９図に示されるオリエント検
出器１４に好ましいものとなるということがわわかるべ
きである。この場合、前記検出器は前記目標０により近
接して位置することができ、且つ前記リード線、その他
の前記映像は前記Ｘ線源のみの前記映像が生成されると
き現われるものであり、故にデジタル的な控除後、最後
の映像に於いて明らかにされない。

そのうえ、多重露光に伴う前記Ｘ線フィールドの前記エ
ネルギーを変化することによって、後方散乱断層撮影法
は作成可能であり、前記目標・の３−Ｄ映像は構成でき
る。

正確に測った検出器のセルの入射感度は、約２０％で変
化する。そのうえ、前記検出器１４の前記感度はＸ線放
射に露光を長くすることによって変えられるということ
がわかった。それは、前記検出器のセルとして露光され
るものであり、これらは将来に於いて放射に対してより
感光性を得るようになる。故に、目標が僅かに細くされ
た放射または直接に露光されたそれらより僅かに感光性
が得られることによって、保護された投影となるこれら
により、僅かな放射を受ける。故に、各検出器の相対的
な感度は、それ自身の露光の来歴に従って変化する。代
表的に有効な映像グレー・スケールに伴ったＸ線応用は
、大きな感度変化としては許されず、故に感度標準化を
要求する。このような標準化は、以下の技術の使用で実
行することができる。前記検出器は基本的なＩ　Ｓ３２
検出器アレーの半分から成り、すなわち空間的な範囲８
７６．８Ｘ４４２０ミクロンらに含まれた１２８Ｘ２５
６のセル・アレーということが仮定され、以下に説明さ
れる。前記セルは、１２８行と２５６コラムで配列され
る。前記セルは、前記センサで一様の明暗度フィールド
を発生するＸ線源によって照らされ、「露光時間Ｊ、ｔ
の分配はセル放電で抵抗器に対して得るようになると仮
定している。前記側々のセルは、ｔ　（ｍ、ｎ）によっ
て表示されるもので、このｍは １．２，３．・・・１Ｍであり、そしてｎは１．２，３
．・・・、Ｎである。文字ｍは行インデ・ソクスを意味
し、文字ｎはコラム・インデックスを意味する。この例
に於いて、Ｍは１２８でＮは２５６となる。ｔ　による
３２，７６８値のこの配列の平均値を表示することで、
０．２ｔ　と同様に大となるべくｔ　及びｔ（ｒｎ、ｎ
）の異なった前述の手段で説明された２０％の変化性が
わかる。前記セル・アレー標準化要因は、ｔ　かりｔ　
（ｍ、ｎ）の割合に等しいｆ　（ｍ　＋　　ｎ　）によ
って明らかにできる。故に我々はｍが １．２．−、Ｍ、モしてｎが１．２．、、、、Ｎとなる
前記アレーｆ　（ｍ、ｎ）で生ずることができる。

値ｔ（ｍ、ｎ）の前記セットの測定に於いて、我々は前
記セルによってステップするために使用した時間増加を
セットしなければならない。確実なこの増加は、作かな
値となるべく寸法、または０６２ｔ　未満となるべきで
ある。

グレー・スケールが、異なった露光時間で前記目標の連
続的な露光によって生成されると、前記グレー・スケー
ルは隣接する露光時間間隔のセットによって明記する。

ｔ（ｊ）によってこれらの間隔の増加する範囲を越えて
表示し、ｊは０．１．２．・・・、Ｊである。これは、
ｔ　（０）の低い露光時間及びｔ　（ｊ）の高い露光時
間によって制限された、Ｊグレー・スケール映像モード
（代表的にＪは８．１６．３２または６４）を明記する
。グレーのｊ番目の色合いは、ｔ　（ｊ−１）及びｔ　
（ｊ）の露光時間によって制限される。前記映像明暗度
は、ｊに伴って反対に変化するセンサ配置での前記放射
フィールドによって測定される。

特に映像は、丁度記述された前記Ｊグレー・スケールで
得られ、値ｔ　（ｍ、ｎ）のアレーはｍが１．２．−、
Ｍ　　、モしてｎが１．２．　・、Ｎ＊で得られる。Ｍ
　及びＮ　の値は、使用したセルの断片または空間的な
平均進行のセルの何れか次第で、それぞれＭ及びＮに等
しいかそれら未満となる。セル露光時間のこのアレーは
、映像情報を含む。故に映像露光時間は、前記明記した
値のｔ　（０）　、ｔ　（１）　、・・・、ｔ　（Ｊ）
でのみとなり、ｔ　（ｍ、ｎ）の前記映像値は、不連続
のＪグレー・スケール間隔の１つに落ちると共に、更に
詳細な情報は想像することができるということはない。

前記映像に対する各セルの応答は、前記感度標準化ｆ　
（ｍ、ｎ）によって補正されねばならない。

これらは、この補正が供給できるという方法の変化であ
る。

この補正を実行する１つの方法は、第８図のプログラム
によって示される。このプログラムは、各露光で各セル
をリードするためにランされる。

言替えれば、第１の露光時間ｔ（０）は０．１秒とし、
第２の露光時間ｔ（１）は１，２秒とする等である。各
露光後、前記セルｔ　（ｍ、ｎ）の全てはリードされる
と共に各セルからの情報出力はマトリクスでストアされ
る。

第８図に於いて、前記プログラムはステップ１２０で開
始され、前記変化はステップ１２０で初期化される。こ
れは、ｍ及びｎを０に等しくするセツティングを含む。

ステップ１２４で、前記第１のセルｔ（ｍ、ｎ）の値が
リードされ、そして上記セルのための標準化要因はステ
ップ１２６で見られる。ステップ１２８で、前記グレー
・スケール間隔ｊが決定される。例えば、前記セルが前
記第１の露光時間後リードされ、その露光時間が１．１
秒とすると、前記グレー・スケール間隔ｊは１．１〜１
．２秒になる。第２の露光時間を１．２秒とすると、第
２のグレー・スケール間隔は１．１〜１．２秒になる。

ステップ１３０で、各ｊのためのｊ番目の間隔に特冑な
露光時間ｔ＊（ｊ）は同一視される。例えば、ｔ　（」
）は、ｔ　（ｊ）及びｔ　（ｊ−１）の和の半分となる
簡単な平均にできる。言替えれば、前記間隔１．１〜１
．２秒が前記電流間隔ｊとすると、それは前記露光時間
に対する信号値ｔ＊（ｊ）を指定するために必要である
。この値は、例えば１，１５秒とし得る。次にステップ
１３２で、各映像空間的配置（ｍ、ｎ）はグレーφスケ
ール間隔ｊに於いて映像値ｔ　（ｍ、ｎ）を存し、前記
補正した値ｔ（ｍ、ｎ）を産するｆ　（ｍ、ｎ）ｔ　　
　（Ｊ）を計算する。この値は、（１）間隔ｊで下がる
と、（ｍ、ｎ）のためのグレー色合いｊの配置が維持さ
れ、（２）同じ他の間隔ｊ′で落ちると、（ｍ、ｎ）の
ための補正されたグレー色合いｊ′の配置はなし遂げら
れ、（３１ｔ（０）未満であると、（ｍ、ｎ）は「白」
が指定され、若しくは、（４）ｔ（Ｊ）より大きいと、
（ｍ、ｎ）は「黒」が指定される。ｔ　　（ｍ、ｎ）の
ための前記グレー−スケール間隔の決定は、ステップ１
３６で作成される。明瞭に、ｔ　　（Ｊ）の選択及び前
記進行の有効性は、ｔ　（ｊ）に対して前記間隔ｔ　（
ｊ−１）が「小さい」とき、より不確実となる。小さい
のは、質問で前記映像に渡って予想されたセル感度変化
に関連するものである。ステップ１３８で、決定はリー
ドされた全てのセルかどうかとして作成される。回答が
ｒｎｏＪであれば、ｍ及びｎの前記値は予め定められた
表に従ってステップ１４０で増加すると共に、次のセル
の値がリードされる。全ての前記セルがリードされる後
、前記プログラムはステップ１４２で終了する。

尚、同実施例は、この発明を例証することの意図のため
に述べられたもので、これに限るものではなく、多数の
追加、代用及び他の変更が特許請求の範囲から逸脱する
ことなくこの発明に対して作成することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、固体イマージング・シ
ステム及びＸ線放射に高位に敏感であると共に高位に精
密なＸ線映像を検出器によって生成することができ、在
来的なＸ線イマージング・システムに使用するＸ線フィ
ルムに直接代用することができ、更に、機械的な構造等
の周期的なＸ線分析の軽減のために固定した位置で、そ
の使用が可能となるように構成するために相対的に安い
Ｘ線検出器を提供することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のＸ線イマージング・システムのブロ
ック図、第２図は第１図のイマージング・システムに使
用する集積回路検出器の回路図、第３図は第２図の回路
図の１つの充電蓄積コンデンサを拡大して概略的に示し
た図、第４図は第３図で概略的に描かれた構造を示すチ
ップの断面図、第５図はセル間のデッド・スペースを満
たすために付加的な検出器に渡ってスタックされたこの
発明の前記検出器の一部を示した図、第６図は第５図の
スタックされた検出器の端面図、第７図はＸ線フィルム
の位置で使用されたこの発明のシステムを概略表示を示
した図、第８図はこの発明のセルを標準化する方法を描
いている工程系統図、第９図はこの発明のシステムの他
の実施例を示した部分的なブロック図である。 １０・・・Ｘ線システム、１２・・・Ｘ線源、１４・・
・検出器、１６・・・ブリプロセッサ、１８・・・映像
プロセッサ、２０・・・高解像度モニタ、８０・・・回
路、８２、ＬＱＱ・・・セル、８４・・・メモリ・コン
デンサ、３Ｇ・・・アクセス・コンデンサ、３８．４０
・・・ディジット・ライン、４２．４４・・・ワード・
ライン。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦片＼慟 ｋ Ｆｉｇ、４゜ ビｉｇ、５゜ Ｆｉ　９．６゜ Ｆｉ　ｇ、７゜ Ｆｉ　ｇ　、９゜ Ｆｉｇ　８゜

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線フィールドを生成するＸ線源と、シリコン基
   板を有すると共に複数の電荷蓄積装置を有する固体集積
   回路と、前記電荷蓄積装置上に電荷を配置するための回
   路手段とを備えるＸ線検出器とを具備し、 前記電荷蓄積装置はＸ線透過性材料中に配置され、前記
   検出器は前記Ｘ線フィールドに位置付けられることによ
   り前記電荷が前記Ｘ線フィールドと前記固体集積回路の
   前記シリコン基板との間の相互作用によって作り出され
   る二次放射によって消散されることを特徴とするＸ線イ
   マージング・システム。
2. （２）前記検出器は視認するべく前記目標 と前記Ｘ線源間に配置されることにより前記Ｘ線フィー
   ルドが前記検出器を通過し、前記目標に衝突すると共に
   目標からの後方散乱によって前記検出器で前記目標の映
   像を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のＸ線イマージング・システム。
3. （３）前記検出器で作り出された前記映像 からの前記Ｘ線源の映像を減ずるための手段を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のＸ線イマージ
   ング・システム。
4. （４）前記電荷蓄積装置は画素を形成する ために群に分離され、各々の画素は複数の電荷蓄積装置
   及びグレー・スケールを提供するために単一画素で前記
   電荷蓄積装置の感度を変えるための手段を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線イマージン
   グ・システム。
5. （５）前記検出器のための支持ハウジング を含み、前記支持ハウジングは、前記検出器を除去可能
   に受けるための手段を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線イマージング・システム。
6. （６）前記検出器は１／２ｍｍのような厚さを有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のＸ線イマー
   ジング・システム。
7. （７）前記電荷蓄積装置の各々は最大寸法 略１０ミクロンのセル内に含まれることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のＸ線イマージング・システム
   。
8. （８）前記集積回路はダイナミック・ラン ダム・アクセス・メモリから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＸ線イマージング・システム。
9. （９）前記回路手段は電圧源に前記電荷蓄 積装置が接触するためのトランジスタから成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線イマージング
   ・システム。
10. （１０）前記検出器の電荷蓄積装置間の間隔に接近する
    間隔によって他方に比例する前記Ｘ線源及び前記検出器
    の１つを移動するための手段を含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載のＸ線イマージング・システム
    。
11. （１１）一斉に放電する予定である前記電荷蓄積装置の
    全てを放電するために要求された浸透時間を標準化する
    手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のＸ線イマージング・システム。
12. （１２）前記標準化手段は前記セルの各々のために異な
    った標準化率でストアする手段から成ることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１１項記載のＸ線イマージング・シ
    ステム。
13. （１３）各Ｘ線検出器の前記セルはもう一方に渡って位
    置付けられる複数のＸ線検出器を含むことにより他方の
    Ｘ線検出器の前記セルに互い違いに配列されることによ
    って何れか１つのＸ線検出器の何れか１つのセルが別の
    Ｘ線検出器の２つのセル間に位置付けられることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線イマージング・
    システム。
14. （１４）連続的なための前記Ｘ線源に前記検出器を露光
    し、複数の映像を生成するために時間の長さを変化する
    と共にグレー・スケールを提供するために共に前記映像
    を追加する手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載のＸ線イマージング・システム。
15. （１５）前記連続的な変化露光時間の間の間隔は異なっ
    たグレー・スケール値が割当てられることを特徴とする
    特許請求の範囲第１４項記載のＸ線イマージング・シス
    テム。
16. （１６）前記変化手段は前記電荷蓄積装置で異なった厚
    さの酸化物層から成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第４項記載のＸ線イマージング・システム。
17. （１７）前記変化手段は前記電荷蓄積装置上の前記電荷
    を放電する異なった比較電圧値から成ることを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項記載のＸ線イマージング・シス
    テム。
18. （１８）前記電荷蓄積装置の各々は前記検出器上に形成
    した映像の単一画素を形成することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載のＸ線イマージング・システム。
19. （１９）集積回路材料に形成されるシリコン基板と金属
    表面が層の上に形成された酸化物層間の接合によって形
    成された複数の電荷蓄積装置上に電荷をストアする工程
    と、 Ｘ線フィールドが前記電荷蓄積装置上の前記電荷を減ず
    るために自由な電極を生成するために前記シリコン基板
    で相互作用することによって前記Ｘ線フィールドに前記
    集積回路を露光する工程とを具備することを特徴とする
    Ｘ線映像検出方法。
20. （２０）異なった露光時間で前記集積回路を連続的に露
    光すると共に前記露光時間の各々で得られた前記映像を
    デジタル的に追加する工程によってグレー・スケールを
    有する映像を生成する工程を含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第１９項記載の方法。
21. （２１）前記集積回路と前記Ｘ線源と視認されるべく目
    標の間で位置を定めることによって後方散乱された映像
    を生成する工程と、前記目標からの後方散乱によって前
    記集積回路に映像を形成すると共に前記集積回路を通過
    するために前記Ｘ線フィールドを生ずる工程とを具備す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の方法
    。
22. （２２）前記電荷蓄積装置の異なった感度のために補償
    するために前記電荷蓄積装置からの出力を標準化する工
    程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載
    の方法。