KR20220137712A - Radiation detection apparatus and radiation inspection system equipped with the apparatus - Google Patents

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츠토무 야마카와
스가야 미야시타
준 오오스기
쿄헤이 사카모토
류타로 하야카와
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다이아트렌드 코포레이션
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Abstract

방사선 검출 장치(22)는, 예를 들면, X선 등의 방사선을 검지하는 화소를 서로 직교하는 제1 방향(Y) 및 제2 방향(Z)의 2차원으로 배열시킨 화소 배열을 가지는 모듈을 복수, 제1 방향으로, 상호 소정 폭의 공극을 통해 인접해 배치시킨 모듈 종렬체(132M)를 가지는 세장 검출기(31)를 갖춘다. 세장 검출기에서는, 모듈 종렬체는 제1 방향(Y)에 따른 장변 및 제2 방향(Z)에 따른 단변을 가지고 또한 장변이 단변 보다 길고, 또한, 세장(細長)의 구형상(矩形狀)으로 형성되어 있다. 이 세장 검출기는, 제2 방향을 스캔 방향(SD)에 향하고 또한 제1 방향을 그 상기 스캔 방향에 직교하는 방향에 향하는 자세로 지지되고, 스캔 방향에 대해서 소정 각도(θ)를 이루는 경사 방향(MD)으로 이동 가능하게 지지된다. 세장 검출기는, 예를 들면, 스캔 방향으로 디스크리트하게 배치한 복수의 세장 검출기인 것이 바람직하다. 방사선이 조사되는 데이터 검출 시에는, 스캔 명령에 따라서, 세장 검출기가 경사 방향으로 이동된다.The radiation detection device 22 includes, for example, a module having a pixel array in which pixels for detecting radiation such as X-rays are arranged in two dimensions in a first direction (Y) and a second direction (Z) that are orthogonal to each other. A plurality of elongated detectors 31 having module columns 132M disposed adjacent to each other through gaps having a predetermined width are provided in a first direction. In the elongated detector, the module column has a long side along the first direction (Y) and a short side along the second direction (Z), and the long side is longer than the short side, and has an elongated spherical shape. is formed The elongated detector is supported in a posture in which the second direction is directed to the scan direction SD and the first direction is directed to a direction orthogonal to the scan direction, and the oblique direction (θ) is formed with respect to the scan direction. MD) to be movably supported. The elongation detector is preferably a plurality of elongate detectors arranged discretely in the scan direction, for example. Upon detection of data irradiated with radiation, the elongate detector is moved in an oblique direction according to a scan command.

Description

방사선 검출 장치, 및 그 장치를 탑재한 방사선 검사 시스템Radiation detection apparatus and radiation inspection system equipped with the apparatus

본 발명은, X선 등의 방사선을 전기 신호로서 검출하는 방사선 검출 장치, 및 그 장치를 탑재한 방사선 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 방사선을 검출하는 복수의 화소를 가진 모듈을 복수, 1개의 방향으로 인접해 배치한, 평면시(平面視)에서 세장(細長) 형상을 가지는 방사선 검출기를 스캔시키면서 상기 방사선을 검출하는 방사선 검출 장치, 및 그 장치를 탑재한 방사선 검사 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation detection apparatus for detecting radiation such as X-rays as an electrical signal, and a radiation inspection system equipped with the apparatus, in particular, a module having a plurality of pixels for detecting radiation in a plurality of directions in one direction. The present invention relates to a radiation detection apparatus for detecting the radiation while scanning radiation detectors arranged adjacent to each other and having an elongated shape in plan view, and to a radiation inspection system equipped with the apparatus.

종래, X선이나 감마선을 검출하는 방사선 검출기에는 다양한 검출 방식의 것이 알려져 있다.BACKGROUND ART Conventionally, various detection systems are known for radiation detectors that detect X-rays or gamma rays.

이 검출기를 형상으로 분류하면, 방사선의 검출 소자를 2차원으로 배치하는지, 1차원으로 배치하는지에 따라서 2차원 검출기나 라인 검출기가 있다. 검출 소자를 1차원으로 배치한다고 해도, 실제로는, 검출 화소를 1개씩 1차원으로 배치하는 것은 아니고, 검출 화소를 종횡(縱橫)의 2차원에 배치하고, 일방의 축에 따라 배치하는 화소의 수를 타방의 축에 따라 배치하는 화소(적어도 1화소)의 수를 작게 한다. 이 때문에, 검출기를 평면시했을 때 세장(細長)의 구형상(矩形狀)이 되어, 라인상(line shape) 또는 리니어(linear)한 형상이 되기 때문에, 그러한 세장의 검출기는 총칭적으로 라인 검출기, 리니어 검출기 등으로 부르고 있다.When this detector is classified by shape, there are two-dimensional detectors and line detectors depending on whether the radiation detection elements are arranged in two dimensions or in one dimension. Even if the detection elements are arranged one-dimensionally, in reality, the detection pixels are not arranged one-dimensionally one by one, but the detection pixels are arranged in two dimensions vertically and horizontally, and the number of pixels arranged along one axis The number of pixels (at least one pixel) arranged along the other axis is reduced. For this reason, when the detector is viewed in a planar view, it becomes a elongated spherical shape and becomes a line shape or a linear shape. , a linear detector, etc.

이 라인 검출기의 일례로서, 특허문헌 1에 기재된 구조가 알려져 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 검출 장치는, 컴퓨터 단층법을 실시하는 장치(CT장치)의 일례이며, 방사선원으로부터 방사상의 조사되는 방사선 패스를 향하여 개구(開口)한, 복수의 라인 검출기를 장비한 방사선 검출기를 갖추고 있다.As an example of this line detector, the structure described in patent document 1 is known. The detection apparatus described in this patent document 1 is an example of the apparatus (CT apparatus) which performs computed tomography, The radiation detector equipped with the several line detector which opened toward the radiation path radiated from a radiation source. is equipped with

한편, 근래에, 의료용 모달리티나 비파괴 X선 검사 장치에 사용되는 라인 검출기에 있어서, 방사선(X선 등)을 직접 전기 신호로 변환하는, 소위, 직접 변환형 검출기나, 방사선을 일단 광 신호로 변환하고, 그 광 신호를 전기 신호로 변환하는, 소위, 간접 변환형 검출기의 진보 개선이 진행되고 있다.On the other hand, in recent years, in line detectors used in medical modality and non-destructive X-ray inspection apparatuses, so-called direct conversion detectors that directly convert radiation (X-rays, etc.) into electrical signals, or once converted radiation into optical signals And, a so-called indirect conversion type detector that converts the optical signal into an electrical signal is progressing and improving.

이 직접 변환형 및 간접 변환형의 어느 것에서도, X선 또는 광을 감지하는 회로로서, 검출 화소를 실리콘 등의 반도체층에 만들어 넣는 구조를 채용하는 경우, 그 반도체층은, 결정 잉곳(ingot)을 성장ㆍ성형ㆍ가공할 필요가 있다. 이 때문에, 큰 검출 영역, 즉, 복수의 검출 화소를 2차원으로 매핑한, 소위, 2차원 검출기를 형성하는 것은 제품 수율이나 코스트면에서 곤란하다.In either of these direct conversion types and indirect conversion types, when a structure in which a detection pixel is formed in a semiconductor layer such as silicon is employed as a circuit for sensing X-rays or light, the semiconductor layer is formed of a crystal ingot. needs to be grown, molded, and processed. For this reason, it is difficult in terms of product yield and cost to form a large detection area, ie, a so-called two-dimensional detector in which a plurality of detection pixels are two-dimensionally mapped.

이 때문에, 통상적인 제품 레벨의 제조에서는, 예를 들면, 40×40개의 검출 화소(X선이나 광을 감지하는 단위 화소)를 2차원으로 배치한 구형상(矩形狀)의 어레이 구조(예를 들면, 8mm×8mm의 사이즈)의 모듈을 작성한다. 이 모듈을 복수 개 준비해, 그것들을 종횡 2차원으로 상호 조밀하게 인접시켜 2차원 검출기를 구성하여, 일방향에서 상호 조밀하게 인접시켜 1차원 검출기라고도 할 수 있는 라인 검출기를 구성한다.For this reason, in normal product-level manufacturing, for example, a spherical array structure (eg, a spherical array structure in which 40×40 detection pixels (unit pixels for sensing X-rays or light) are arranged two-dimensionally) For example, a module with a size of 8 mm x 8 mm) is created. A plurality of these modules are prepared, and they are closely adjacent to each other in two dimensions vertically and horizontally to constitute a two-dimensional detector, and densely adjacent to each other in one direction to constitute a line detector, which can also be referred to as a one-dimensional detector.

이와 같이 복수의 모듈을 조밀하게 인접시키는 경우, 조립 정밀도의 향상이나 배선 스페이스 등을 확보하기 위한, 모듈 간에 일정 폭의 갭(간극(間隙), 공극(空隙))을 마련할 필요가 있다. 이 갭의 폭은 통상, 1 검출 화소의 0.5배~2배 정도로 설정하는 경우가 많다.When a plurality of modules are densely adjoined in this way, it is necessary to provide gaps (gaps and voids) of a certain width between modules in order to improve assembly precision, secure wiring space, and the like. The width of this gap is usually set to about 0.5 to 2 times the width of one detection pixel in many cases.

물론, 이 갭을 마련하는 것은, 갭 부분에는 검출 화소가 없는 것이며, 재구성 화상의 아티팩트(artifact)도 된다. 이 때문에, 모듈형의 2차원 검출기나 라인 검출기에 의해 수집된 X선 투과 데이터(프레임 데이터)를 재구성하는 경우, 이러한 갭 부분에 검출 화소가 존재하지 않는 것으로 인한 수집 데이터의 부족을 보충하는 보정을 실시할 필요가 있다.Of course, providing this gap means that there is no detection pixel in the gap portion, and may also be an artifact of the reconstructed image. For this reason, when reconstructing X-ray transmission data (frame data) collected by a modular two-dimensional detector or a line detector, correction to compensate for the lack of collected data due to the absence of detection pixels in these gaps is performed. need to be carried out

라인 검출기를 이용하는 경우에는 특히, 그러한 보정은 필수이다. 라인 검출기, 즉, 적어도 검출 영역이 평면시에서 세장의 구형상을 이루는 검출기를 이용해 스캔하여 방사선 데이터를 수집하는 경우, 그 검출기의 긴 방향(長手)에 직교하는 스캔 방향으로, 그 직교 자세를 유지한 채로, 검출기를 이동(스캔)시키는 것이 일반적이기 때문이다. 이 경우, 모듈 간의 간극의 길이 방향(폭방향에 직교하는 방향)은, 스캔 방향에 평행해지므로, 라인 검출기의 이동에 의해, 방사선을 검출하지 않는 갭 부분도 그대로 스캔 방향으로 이동할 뿐이다.Especially when using a line detector, such a correction is essential. When radiation data is collected by scanning using a line detector, that is, a detector in which at least the detection area has an elongated spherical shape in plan view, the orthogonal posture is maintained in the scanning direction orthogonal to the longitudinal direction of the detector. This is because it is common to move (scan) the detector while it remains. In this case, since the longitudinal direction (direction orthogonal to the width direction) of the gap between modules is parallel to the scan direction, the movement of the line detector only moves the gap portion that does not detect radiation as it is in the scan direction.

그 때문에, 갭의 존재에 따른 단점(不都合)을 해소하기 위해, 특허문헌 2, 3, 및 4에 기재된 대책이 알려져 있다. 이들 특허문헌 중, 특허문헌 2에 의하면,Therefore, in order to eliminate the disadvantage accompanying presence of a gap, the countermeasure described in patent documents 2, 3, and 4 is known. Among these patent documents, according to patent document 2,

ⅰ)라인 검출기 전체를 그대로 스캔 방향(예를 들면, 직교 좌표에서의 횡방향(橫方向)으로 설정)에 직교하는 종방향(縱方向)에 대해서, 소정 각도로 비스듬하게 배치하는, 소위, 「검출기 경사 배치」의 예, 및i) A so-called " an example of 'detector tilt arrangement', and

ⅱ)라인 검출기 자체는 종방향으로 배치하지만, 각 검출 모듈을 그 종방향을 이루는 직교축으로부터 소정 각도로 비스듬하게 인접 배치하는, 소위, 「모듈 경사 배치」의 예가 나타나 있다.ii) The line detector itself is arranged in the longitudinal direction, but an example of so-called "module inclined arrangement" is shown in which each detection module is arranged obliquely at a predetermined angle from an orthogonal axis constituting the longitudinal direction.

또한, 특허문헌 3에 의하면, 라인 검출기 및 2차원 검출기의 쌍방에서,Moreover, according to patent document 3, in both a line detector and a two-dimensional detector,

ⅲ)파노라마 촬영 시에서의 상기 ⅱ)의 구성, 및iii) the configuration of ii) in the case of panoramic shooting, and

ⅳ)모듈 그 자체를 마름모형으로 형성하고, 그 2차원 배열의 검출 화소의 좌표계를 상기 직교축에 대해서 소정 각도로 비스듬하게 한 변형예가 나타나 있다.iv) A modified example in which the module itself is formed in a rhombus shape and the coordinate system of the detection pixels of the two-dimensional array is inclined at a predetermined angle with respect to the orthogonal axis is shown.

게다가, 특허문헌 4는,In addition, Patent Document 4,

ⅴ)상기 ⅰ)에 따른 라인 검출기의 배치예를 나타내고 있다.v) An example of arrangement of the line detector according to i) is shown.

이와 같이 어느 특허문헌 2, 3, 및 4에서도, 검출기 혹은 각 검출 모듈의 경사 배치에 의해서, 스캔 중에 갭, 즉, 방사선을 검출할 수 없는 띠상(帶狀)의 불감(不感) 영역이 스캔 방향에 계속 남는 상태를 회피하고, 이러한 불감 영역의 불검출을 후처리(예를 들면, 주변화소와의 서브픽셀법)에 의해 보상할 수 있도록 하고 있다.As described above, in any of Patent Documents 2, 3, and 4, a gap, that is, a band-like insensitive region in which no radiation can be detected, is formed during scanning due to the inclined arrangement of the detector or each detection module in the scanning direction. In order to avoid the state remaining in the , the non-detection of such a dead area can be compensated for by post-processing (eg, sub-pixel method with neighboring pixels).

[특허문헌 1] 미국 특허 7127029B2[Patent Document 1] US Patent 7127029B2 [특허문헌 2] 일본 특허 제4251386호[Patent Document 2] Japanese Patent No. 4251386 [특허문헌 3] 일본 특허 제6033086호[Patent Document 3] Japanese Patent No. 6033086 [특허문헌 4] WO2017/170408A1[Patent Document 4] WO2017/170408A1 그렇지만, 상기 특허문헌 2~4 중 어느 것의, 소위, 경사 스캔으로 해도, 촬영 영역의 충분한 확보 및 후처리로서의 재구성 처리에 필요한 연산량의 저감화라는 점에서, 현실적인 제품 레벨을 고려하면 과제가 있다고 할 수 있다.However, even with the so-called oblique scan of any of Patent Documents 2 to 4, it can be said that there is a problem when considering a realistic product level in terms of securing sufficient imaging area and reducing the amount of computation required for reconstruction processing as post-processing. have. 전술한 검출기(또는, 모듈)의 경사 배치의 구성은, 크게 나누면, 상기 「검출기 경사 배치」와 「모듈 경사 배치」로 분류된다.The structure of the inclination arrangement|positioning of the above-mentioned detector (or module) is divided roughly into the said "detector inclination arrangement|positioning" and "module inclination arrangement|positioning". 이 중, 「검출기 경사 배치」의 경우, 검출기로부터 출력되는 프레임 데이터의 좌표계 그 자체가 스캔 방향(혹은, 그에 직교하는 종축 방향)에 대해서 소정 각도만큼 비스듬하게 되어 있다. 이 때문에, 화상 재구성 도중에, 예를 들면, 서브픽셀법으로 일단, 실제의 촬영계(撮影系)(오브젝트 공간)가 가지는, 스캔 방향=검출기 횡축으로 하는 직교 좌표계로 고쳐놓는 처리를 넣을 필요가 있어, 이것이 연산량 증대의 한 요인이 되고 있었다.Among these, in the case of "detector inclination arrangement", the coordinate system itself of the frame data output from the detector is inclined by a predetermined angle with respect to the scan direction (or the vertical axis direction orthogonal thereto). For this reason, in the middle of image reconstruction, for example, it is necessary to first put a process of repositioning the actual imaging system (object space) to the orthogonal coordinate system in which the scanning direction = the horizontal axis of the detector by the sub-pixel method. , this was a factor in the increase in the amount of computation. 또한, 이 「검출기 경사 배치」의 검출기를 스캔시키는 촬영 장치의 경우, 피폭선량의 저감의 관점을 고려하면, 방사선원측에 배치하는 슬릿의 개구는, 항상, 경사진 구형상(矩形狀)(마름모형)의 방사선 입사창의 전역을 향한 크기 및 자세를 채용할 필요가 있다. 이 점에서, 오브젝트 공간을 통해 서로 대치하는 촬영계로서, 피폭선량의 저감화의 점에서 불리했다.In addition, in the case of an imaging device that scans the detector of this "detector inclined arrangement", in consideration of the viewpoint of reducing the exposure dose, the opening of the slit arranged on the radiation source side is always inclined and spherical (diamond). It is necessary to adopt the size and attitude toward the whole of the radiation incident window of the model). In this respect, it is disadvantageous in terms of reduction of exposure dose as an imaging system that opposes each other through object space. 한편, 「모듈 경사 배치」의 경우, 이 경사 모듈의 각 화소로부터 출력되는 검출 신호 중, 검출기의 촬영 영역으로서 기여하는 촬영 영역은, 모듈 전체 영역의 모서리부(角部)에 내접하는 구형상(矩形狀)의 부분이다. 이 때문에, 검출 신호의 취득에 유효한 화소 영역이 줄어들게 되어, 촬영 영역이 감소한다고 하는 문제가 있었다.On the other hand, in the case of "module tilt arrangement", among the detection signals output from each pixel of this tilt module, the imaging area contributing as the imaging area of the detector is a spherical shape ( part of the 矩形狀). For this reason, the pixel area effective for acquisition of a detection signal decreases, and there exists a problem that the imaging area decreases. 게다가, 「검출기 경사 배치」 및 「모듈 경사 배치」의 쌍방 모두, 필요 사이즈의 촬영 영역 전체를 커버하려는 것으로서, 검출기를 스캔시키는, 소위, 스캔형 촬영 장치도 제안되어 있다. 그러나, 단지 1개의 라인 검출기를 스캔시키는 것만으로는, 스캔 시간, 즉, 촬영 시간이 길어져, 스루풋(throughput)은 저하한다. 또한 움직이는 것을 포함한 대상에는 시상(時相)의 차이가 현저해져, 사용에 견딜 수 있는 장치가 되지 않는다고 하는 실정이 있다. 이 일례로서, 의료용 분야에서 폐야(肺野) 등을 촬영 영역으로 하는 경우, 면적 자체가 넓은 것에 더하여, 박동하는 심장을 포함하기 때문에, 상기 문제가 현재화(顯在化)한다. 이 경우, ECG 등을 사용해 심장 박동의 동일 시상으로 촬영하는 것도 상정되지만, 촬영 시간이 보다 길어져, 환자 스루풋이 저하하는 것과 함께, 의사의 조작 부담이 증가하는 등의 불편이 쉽게 상정된다.In addition, both the "detector inclined arrangement" and the "module inclined arrangement" are intended to cover the entire image pickup area of the required size, and a so-called scan-type image pickup apparatus that scans the detector has also been proposed. However, only scanning one line detector increases the scan time, ie, the imaging time, and lowers the throughput. In addition, there is a situation in which the difference in sagittal phase becomes remarkable for objects including moving objects, and the device cannot withstand use. As an example of this, when the lung field or the like is used as the imaging area in the medical field, the above problem becomes present because the area itself is wide and includes a beating heart. In this case, imaging with the same sagittal phase of the heartbeat using ECG or the like is also assumed. However, it is easily assumed that imaging time becomes longer, patient throughput decreases, and inconvenience such as an increase in operation burden on the doctor is easily assumed. 게다가, 상술한 「검출기 경사 배치」 및 「모듈 경사 배치」로 모듈을 2차원으로 배치한 구성을 가지는 2차원의 검출 장치를 구성하면, 스캔은 불필요하게 된다. 그렇지만, 예를 들면, 흉부 촬영과 같이 넓은 촬영 영역을 대상으로 하는 경우, 배선을 모듈의 옆측으로 낼 필요성이 있으므로, 이 문제를 클리어해 2차원화하는 것은 곤란하다. 또한, 만일 어떠한 배선 구조를 구사해 2차원화가 되었다고 해도, 그 실용성은 극히 부족하다. 즉, 검출 소자의 부품 코스트가 고가인 것에 더하여, 배선 구조 자체가 복잡화하여 검출기, 나아가서는, 그것을 탑재한 응용 장치의 제조 코스트가 높아진다. 게다가, 배선 구조의 복잡화에 의해서, 검출기 자체의 대형화도 어쩔 수 없이 하게 되고, 열적(熱的)인 문제도 있다.In addition, when a two-dimensional detection device having a configuration in which modules are two-dimensionally arranged by the above-described "detector tilt arrangement" and "module tilt arrangement" is constituted, scanning becomes unnecessary. However, for example, when targeting a wide imaging area, such as chest imaging, it is necessary to extend the wiring to the side of the module, so it is difficult to clear this problem and make it two-dimensional. In addition, even if it becomes two-dimensional by making full use of any wiring structure, its practicality is extremely insufficient. That is, in addition to the high component cost of the detection element, the wiring structure itself is complicated, thereby increasing the manufacturing cost of the detector and, by extension, an application device equipped with it. In addition, due to the complexity of the wiring structure, the size of the detector itself is inevitably increased, and there is also a thermal problem. 특히, 직접 변환형의 반도체 검출기의 경우, 화질면에서는 우위이지만, 차지 쉐어링(charge sharing), 폴라리제이션(Polarization) 등의 성능의 불안정성에 직면한다. 또한, 직접 변환형의 반도체 검출기의 제조 코스트도 비교적 비싸서, 의료나 비파괴 검사의 현장에 넓게 보급하기 어려운 측면이 있었다. 이 때문에, 현장에서는, 가격 및 검출 성능의 양면에서 밸런스가 채용된 장치의 제공이 기다려지고 있다.In particular, in the case of a direct conversion type semiconductor detector, although superior in image quality, it faces instability in performance such as charge sharing and polarization. In addition, the manufacturing cost of the direct conversion type semiconductor detector is also relatively high, so that it is difficult to spread widely to the field of medical care or non-destructive inspection. For this reason, in the field, provision of the apparatus in which the balance was employ|adopted in both price and detection performance is awaited. 게다가, 라인 검출기를 스캔시켜 소망한 촬영 영역을 촬영하는 경우로서, 촬영 대상의 내부에 스캔 속도에 의한 시상차를 무시할 수 없는 부분이 포함되어 있는 것이 있다. 예를 들면, 사람의 흉부를 2차원적으로 촬영하는 경우가 그렇다. 폐야의 움직임은, 피검사자의 예컨대 수 초 간의 숨멈춤으로, 이러한 시상차를 무시할 수도 있지만, 심장의 고동에 의한 심근의 움직임은 무시할 수 없는 것이 많다.In addition, as a case in which a desired imaging area is photographed by scanning the line detector, there is a case in which a portion in which the parallax due to the scan speed cannot be ignored is included in the object to be photographed. For example, this is the case when photographing a human chest in two dimensions. Although the movement of the lung field can ignore such a sagittal difference by, for example, the subject's breathing for several seconds, the movement of the myocardium due to the beating of the heart cannot be ignored in many cases. 그러한 경우에서도, 데이터 수집의 시상차가 실제 응용에 견딜 수 있을 정도로 작게 하는 것이 요망되고 있다. 현상(現狀), 임상(臨牀)의 장소에서는, 실용에 견딜 수 있을 정도의 시상차는, 일례로서, 폐야로 0.15초이며, 심장 촬영으로 0.05초인 것으로 인식되고 있다.Even in such a case, it is desired to make the lag difference in data collection small enough to withstand practical applications. It is recognized that the sagittal difference to the extent that it can withstand practical use is 0.15 second in the lung field and 0.05 second in cardiac imaging, as an example in the present and clinical place.

본 발명은, 상술한 종래의 「검출기 경사 배치」 및 「모듈 경사 배치」의 구성을 수반하는 방사선 검출기가 안고 있는 단점을 감안해 이루어진 것으로, 특히, 검출용 모듈 간의 갭에 화소가 존재하지 않아 불감 영역이 되는 것의 영향을 보상하여, 경사 스캔에 의한 고 해상도 화상의 재구성을 가능하게 하면서, 피폭선량의 보다 한층의 저감화, 및 보다 넓은 촬영 영역을 보다 단시간에 데이터 수집할 수 있고, 나아가서는, 제조 코스트도 억제할 수 있는, 검사 현장에 의해 도입하기 쉬운 방사선 검출 장치 및 그 장치를 탑재한 방사선 검사 시스템을 제공하는 것을 그 주 목적으로 한다.The present invention was made in consideration of the disadvantages of the radiation detector accompanying the conventional "detector inclined arrangement" and "module inclined arrangement" configurations described above. Compensating for the effect of this, while enabling reconstruction of a high-resolution image by oblique scan, further reduction in exposure dose, data collection over a wider imaging area in a shorter time, and consequently manufacturing cost Its main object is to provide a radiation detection apparatus which can be easily introduced by an examination site, and a radiation examination system equipped with the apparatus.

또한, 상기 목적을 달성시키는 것과 함께, 게다가, 데이터 수집의 시상차를 실용에 견딜 수 있을 정도로 적게 억제할 수 있는 방사선 검출 장치 및 그 장치를 탑재한 방사선 검사 시스템을 제공하는 것도 바람직하다.In addition to achieving the above object, it is also desirable to provide a radiation detection apparatus capable of suppressing the lag in data collection to a level tolerable for practical use, and a radiation inspection system equipped with the apparatus.

그래서, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 방사선 검출 장치 및 방사선 검사 시스템의 주요한 특징은 이하와 같다.Then, in order to achieve the above object, the main features of the radiation detection apparatus and radiation inspection system according to the present invention are as follows.

그 하나의 설명적인 예는, 이하와 같다. 방사선을 검지하는 화소를 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향의 2차원으로 배열시킨 화소 배열을 가지는 모듈을 복수, 상기 제1 방향으로, 상호 소정 폭의 공극을 통해 인접해 배치시킨 모듈 종렬체(縱列體)를 가지고, 상기 모듈 종렬체는 상기 제1 방향에 따른 장변 및 제2 방향에 따른 단변을 가지고 또한 상기 장변이 상기 단변 보다 길고, 또한, 평면시에서 세장(細長)의 구형상(矩形狀)으로 형성된 세장 검출기와,One explanatory example is as follows. A module column body in which a plurality of modules having a pixel arrangement in which pixels for detecting radiation are arranged two-dimensionally in a first direction and a second direction orthogonal to each other are arranged adjacent to each other in the first direction through a gap of a predetermined width (縱列体), wherein the module column has a long side along the first direction and a short side along the second direction, the long side is longer than the short side, and has an elongated spherical shape in plan view. A thin field detector formed of

상기 세장 검출기를, 상기 제2 방향을 스캔 방향에 향하고 또한 상기 제1 방향을 상기 스캔 방향에 직교하는 방향에 향한 자세로 지지하는 것과 함께, 상기 스캔 방향에 대해서 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부와,The elongated detector is supported in a posture in which the second direction is directed to the scanning direction and the first direction is directed to a direction orthogonal to the scanning direction, and is movable in an oblique direction forming a predetermined angle with respect to the scanning direction. a detector support for supporting the

상기 방사선이 조사되는 촬상 시에, 스캔 명령에 따라서, 상기 세장 검출기를 상기 경사 방향으로 이동시키는 이동 수단을 갖춘 것을 특징으로 한다.and moving means for moving the elongated detector in the oblique direction in response to a scan command during imaging to which the radiation is irradiated.

바람직하게는, 상기 화소 배열은, 상기 제1 및 제2 방향으로 이루어진 2차원 평면에서 상기 제2 방향에 따른 행(行)과 상기 제1 방향에 따른 열(列)에 따른 화소 배열이고,Preferably, the pixel arrangement is a pixel arrangement along rows and columns along the first direction in a two-dimensional plane formed in the first and second directions,

상기 세장 검출기는, 상기 제2 방향에서 상호 이간해 배치되고, 또한, 각각이 상기 검출기 지지부에 의해 상기 스캔 방향으로 이동 가능하게 지지되는 복수의 세장 검출기로 구성되고,The elongation detector includes a plurality of elongation detectors arranged apart from each other in the second direction, and each of which is supported movably in the scan direction by the detector support portion;

상기 복수의 세장 검출기의 각각은, 상기 스캔 명령에 응답하여, 상기 스캔 방향에서의 인접하는 다른 세장 검출기의 이동 개시 위치까지의 스캔 범위를 분담하도록 배치된다.Each of the plurality of elongated detectors is arranged to share a scan range up to a movement start position of another adjacent elongate detector in the scan direction in response to the scan command.

바람직한 일례에 의하면,According to a preferred example,

상기 화소 배열은, 상기 제1 및 제2 방향으로 이루어진 2차원 평면에서 상기 제2 방향에 따른 행과 상기 제1 방향에 따른 열에 따른 화소 배열이고,The pixel arrangement is a pixel arrangement along rows and columns in the first direction on a two-dimensional plane formed in the first and second directions,

상기 세장 검출기는, 상기 제2 방향에서 서로 이간해 배치되고, 또한, 각각이 상기 검출기 지지부에 의해 상기 스캔 방향으로 이동 가능하게 지지되는 복수의 세장 검출기로 구성되고,The elongation detector includes a plurality of elongation detectors arranged apart from each other in the second direction and each supported so as to be movable in the scan direction by the detector support unit,

상기 복수의 세장 검출기의 각각은, 상기 스캔 명령에 응답하여, 상기 스캔 방향에서의 인접하는 다른 세장 검출기의 이동 개시 위치까지의 스캔 범위를 분담하도록 배치된다.Each of the plurality of elongated detectors is arranged to share a scan range up to a movement start position of another adjacent elongate detector in the scan direction in response to the scan command.

게다가, 바람직하게는,Furthermore, preferably,

상기 검출기 지지부는,The detector support portion,

상기 복수의 세장 검출기의 각각을, 상기 스캔 방향에서 서로 동일한 거리만큼 이간해서 배치되고, 상기 스캔 명령에 수반하는 상기 스캔 방향의 이동 거리가 서로 동일해지도록 구성된다. 이 경우, 상기 복수의 세장 검출기는 2개이다. 또한, 상기 복수의 세장 검출기는 3개여도 무방하다.Each of the plurality of elongated detectors is arranged to be spaced apart from each other by the same distance in the scan direction, and a movement distance in the scan direction accompanying the scan command is configured to be equal to each other. In this case, the plurality of elongated detectors are two. In addition, the number of the plurality of elongation detectors may be three.

또한, 상술한 다양한 형태의 방사선 검출 장치와, 상기 방사선을 조사하는 방사선 발생 장치를 갖춘 방사선 검사 시스템도 제공된다.In addition, there is provided a radiation inspection system having the above-described various types of radiation detection apparatus and a radiation generating apparatus for irradiating the radiation.

여기서, 방사선은 X선이나 감마선을 포함하고, 의료용 및 비파괴 검사 외에, 우주에서 날아오는 각종 방사선도 포함한다. 화소란, 세장 검출기에 입사하는 방사선을 받는 물리적인 검출 화소의 최소 단위이다. 게다가, 세장 검출기의 「세장(細長)」이란, 배경 기술의 항에서 설명한 것처럼, 평면시(平面視)(즉, 방사선이 입사하는 면(방사선 입사창을 포함함)을 방사선측에서 본 시선(視線) 방향에 따라서 본 시야를 지시한다)에서, 모듈 종렬체의 상면(上面)의 형상이 가늘고 길다는 것이다. 이 때문에, 세장(細長)의 구형(矩形)(즉, 모듈 종렬체)은, 복수의 모듈이 인접해 종렬 배치(단, 모듈 상호 간의 간극을 포함함)된 방향(제1 방향)으로 신장하는 장변과, 그 장변에 직교하는 방향(제2 방향)으로 신장하는 단변(길이가 장변 보다 짧다)을 가진다. 이 단변에 따른 방향, 즉, 제2 방향은 방사선 촬영을 위한 스캔 방향에 합치(合致)하고 있다. 덧붙여, 세장 검출기(모듈 종렬체)는, 그 장변의 방향이 제1 방향에 합치된 자세를 유지한 채로, 상기 스캔 방향에서 소정 각도만큼 경사진 방향으로 이동된다.Here, the radiation includes X-rays or gamma rays, and in addition to medical and non-destructive testing, various radiations flying from space are also included. A pixel is the smallest unit of a physical detection pixel that receives radiation incident on the elongated detector. In addition, as described in the section of the background art, the "long length" of the elongated detector is a line of sight (in other words, a plane view (that is, a plane on which radiation is incident (including a radiation incident window)) viewed from the radiation side. (direction indicates the view along the arrow), the shape of the upper surface of the module column is long and slender. For this reason, the elongated spherical shape (that is, the module column body) extends in a direction (first direction) in which a plurality of modules are adjacently arranged in a column (however, including the gap between the modules). It has a long side and a short side (length shorter than the long side) extending in a direction (second direction) orthogonal to the long side. The direction along this short side, ie, the 2nd direction, coincides with the scanning direction for radiographic imaging. In addition, the elongation detector (module column) is moved in a direction inclined by a predetermined angle in the scan direction while maintaining the posture in which the direction of the long side coincides with the first direction.

이때, 모듈 상호 간에 설치되는 공극(간극, 갭)은, 평면시에서, 제1 방향(장변의 방향)으로는 소정의 폭을 가지고, 제2 방향(단변의 방향, 스캔 방향)에 따라서 평행한 장방형(長方形)을 이룬다.At this time, the gaps (gap, gap) provided between the modules have a predetermined width in the first direction (long side direction) in plan view, and are parallel along the second direction (short side direction, scan direction). form a rectangle.

덧붙여, 본 개시에서, 「세장(細長)하다」라는 용어는, 전술한 라인과 같은 단책(短冊) 형상을 의미하고, 또한, 스트립상, 라인상, 리니어 등이라고도 칭해도 무방한 형상을 지시한다.Incidentally, in the present disclosure, the term "elongate" means a strip shape such as the above-mentioned line, and also indicates a shape that may be called a strip shape, a line shape, a linear shape, etc. .

이 방사선 검출 장치 및 그것을 탑재한 방사선 검사 시스템에 있어서, 특히 바람직하게 채용되는 복수의 세장 검출기에 의해 일정 면적의 촬영 영역이 각각 분담해 스캔된다. 즉, 복수의 세장 검출기가 병행해서, 스캔 방향인 제2 방향 또는 그 경사 방향(실질적으로 제2 방향, 즉, 스캔 방향이라고 간주할 수 있다)으로 이동된다. 이에 따라, 복수의 세장 검출기 각각은 병행해서, 대상물을 투과해온 방사선을 검출한다. 이 때문에, 종래처럼 1개의 세장 검출기를 스캔시켜서 촬영 영역을 커버시키는 구성에 비해, 스캔 시간이 큰 폭으로 단축된다.In this radiation detection apparatus and a radiation inspection system equipped with the same, an imaging area of a certain area is divided and scanned by a plurality of particularly preferably employed elongated detectors. That is, the plurality of elongated detectors are moved in parallel in the second direction, which is the scan direction, or the oblique direction thereof (substantially the second direction, that is, it can be regarded as the scan direction). Accordingly, each of the plurality of elongated detectors detects the radiation that has passed through the object in parallel. For this reason, compared with the conventional structure which scans one elongate detector and covers an imaging area, a scan time is shortened significantly.

예를 들면, 복수의 세장 검출기를 스캔 방향인 제2 방향으로 상호 이간시키고 또한 스캔 분담 범위가 등분이 되도록 배치하고 있는 경우, 전체의 스캔 시간은 개략적으로 「1/검출기 수」로 단축된다.For example, when a plurality of elongated detectors are spaced apart from each other in the second direction, which is the scan direction, and the scan sharing range is arranged so that they are equal, the total scan time is roughly shortened to "1/number of detectors".

따라서, 화질 조건이 동일한 경우, 산란선의 혼입(混入)이 적어지는 것과 함께, 촬영 시간의 단축을 도모할 수 있다. 동시에, 피폭선량의 저감도 기대할 수 있다. 이러한 시점은 특히 의료 분야의 진단 장치에서는 극히 중요하다. 게다가, 복수의 세장 검출기는, 전체의 촬영 영역 중 각각이 할당된 스캔 방향의 분담 범위 만의 데이터 수집에 종사하면 무방하다. 즉, 복수의 세장 검출기가 분담해 1개의 촬영 영역을 스캔하면 무방하다. 이에 따라, 피폭선량 및 스캔 시간의 밸런스를 도모하면서, 보다 넓은 촬영 영역을 확보하기 쉬워진다.Accordingly, when the image quality conditions are the same, mixing of scattered rays is reduced and the imaging time can be shortened. At the same time, a reduction in exposure dose can also be expected. This point of time is extremely important, especially for diagnostic devices in the medical field. In addition, the plurality of elongated detectors may be engaged in data collection of only the shared range in the scan direction to which each of the entire imaging area is assigned. That is, it is okay if a plurality of thin detectors share and scan one imaging area. This makes it easier to secure a wider imaging area while balancing the exposure dose and the scan time.

게다가, 검출 모듈을 일면(一面)에 늘어놓은 2차원 검출기를 채용하는 경우에 비해, 일반적으로 고가인 후술의 광자 계수형이나 고 감도의 적분형(積分型) 검출 모듈의 사용 수가 적게 들고, 또한, 검출 회로 채널 수도 적게 든다. 따라서, 검출 모듈의 부품 비용 증가에 수반하는 제조 코스트의 증가를 억제할 수 있어, 보다 검사 현장에 도입시키기 쉽다.In addition, compared to the case of employing two-dimensional detectors in which the detection modules are arranged on one surface, the number of use of the later-described photon counting type or high-sensitivity integration type detection module, which is generally expensive, is small, and , the number of detection circuit channels is also small. Therefore, it is possible to suppress an increase in the manufacturing cost accompanying an increase in the component cost of the detection module, and it is easier to introduce it into the inspection site.

덧붙여, 경사 이동 방향은, 스캔 방향(제2 방향, 단변 방향)에 대해서 비스듬하게 향하고 있지만, 기하학적으로는, 반대로, 직교 방향(제1 방향, 장변 방향)에 대해서 비스듬하다고 해도 물론 무방하다. 경사 이동 방향의 소정 각도는, 화소 사이즈 및 모듈 종렬체의 제2 방향에 따른 폭(화소 수에 따른 가로폭)에 근거해, 수 도(度)∼20도 정도로 설계하는 것이 현실이다. 이 때문에, 그 경사 이동 방향을 스캔 방향이라고 정의해도 무방하지만, 본래, 스캔하려는 방향은 제2 방향(횡방향)이므로, 스캔을 위한 이동 방향이 스캔 방향에 대해서 비스듬하다, 고 하는 정의가 자연스럽다.Incidentally, although the oblique movement direction is obliquely oriented with respect to the scan direction (second direction, short side direction), geometrically, of course, it may be slanted with respect to the orthogonal direction (first direction, long side direction) to the contrary. In reality, the predetermined angle in the inclination movement direction is designed to be about several to 20 degrees based on the pixel size and the width (width according to the number of pixels) along the second direction of the module column. For this reason, although the inclined movement direction may be defined as the scan direction, the original scan direction is the second direction (lateral direction), so it is natural to define that the movement direction for scanning is oblique to the scan direction. .

덧붙여, 본 개시에서는, 원래는, 제2 방향=스캔 방향으로서 설정하고 있으므로, 이 스캔 방향, 즉, 모듈 종렬체의 짧은 방향(短手)에 따른 제2 방향에 대해서 소정 각도만큼 비스듬하게 향한 방향도 실질적으로 스캔 방향이라고 간주할 수 있다.Incidentally, in the present disclosure, since the second direction is originally set as the scanning direction, the direction directed obliquely by a predetermined angle with respect to this scanning direction, that is, the second direction along the transverse direction of the module column body. can also be considered as a scan direction in practice.

덧붙여, 본 개시에 따른 방사선 검출 장치는, 복수의 세장 검출기를, 각각, 방사선의 광자(photon)의 수를 계측해, 해당 포톤의 수를 상기 방사선의 양으로서 검출하는 광자 계수형 처리 회로를 갖춘 검출기로 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 스캔형 검출 및 광자 계수 처리에 의해서, 촬영 영역 전체를 검출 화소로 내장한 회로 구성이나 방사선으로부터 전기 신호로 직접 변환하는 직접 변환형 검출기 회로 구성에 비해, 회로 구성의 억제, 발열량의 억제, 및 부품 코스트에 따른 제조 코스트의 저감화 외에, 광자 계수에 의한 검출 감도의 향상 등 검출 성능 면에서의 우위성은 물론, 그 검출 데이터에 근거한 처리에 의해 에너지 식별에 의한 고 정밀도의 물질 동정(同定)도 가능하게 하는 등의 이점을 얻을 수 있다.In addition, the radiation detection apparatus according to the present disclosure includes a photon counting type processing circuit for measuring the number of photons of the radiation, respectively, and detecting the number of photons as the amount of the radiation in the plurality of elongated detectors It is preferable to configure it as a detector. That is, by such scan-type detection and photon counting processing, the circuit configuration is suppressed and the amount of heat generated is suppressed, compared to a circuit configuration in which the entire imaging region is built as a detection pixel or a direct conversion detector circuit configuration that directly converts radiation into an electrical signal. In addition to reduction of manufacturing cost due to , and component cost, superiority in detection performance such as improvement of detection sensitivity by photon counting, as well as high-precision substance identification by energy identification by processing based on the detection data It can also have advantages such as enabling

또한, 다른 설명적인 예에 따른 방사선 검출 장치에서는, 상기 복수의 세장 검출기는, 상기 모듈 종렬체의 길이가 서로 다른, 복수의 제1 세장 검출기 및 복수의 제2 세장 검출기를 갖추고,In addition, in the radiation detection apparatus according to another illustrative example, the plurality of elongated detectors include a plurality of first elongated detectors and a plurality of second elongated detectors having different lengths of the module columns,

상기 복수의 제1 세장 검출기와 상기 복수의 제2 세장 검출기를 일체(一體)로 지지하는 검출기 지지부와,a detector support for integrally supporting the plurality of first elongation detectors and the plurality of second elongation detectors;

상기 방사선에 의한 스캔 시에 상기 검출기 지지부를 상기 경사 방향으로 일정 속도로 이동시키는 이동 수단Moving means for moving the detector support in the inclined direction at a constant speed when scanning by the radiation

을 갖추고,equipped with,

상기 검출기 지지부는,The detector support part,

상기 복수의 제1 세장 검출기를 상기 제2 방향에서 제1 이간 거리로 상호 디스크리트(Discrete)하게 지지하는 것과 함께, 상기 복수의 제1 세장 검출기가 스캔하는 것에 의해 커버하는 상기 방사선에 의한 촬영 영역의 일부의 영역에서, 상기 복수의 제1 세장 검출기 중 일부의 제1 세장 검출기의 상기 제2 방향의 일부와 함께, 상기 제2 방향에서 상기 제1 이간 거리 보다 짧은 제2 이간 거리로, 상기 복수의 제2 세장 검출기를 상호 디스크리트하게 지지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.While supporting the plurality of first elongated detectors discretely from each other by a first separation distance in the second direction, the area of the imaging area covered by the plurality of first elongated detectors is scanned by the radiation. In a portion of the region, a second separation distance shorter than the first separation distance in the second direction together with a portion of the second direction of some of the first thin detectors of the plurality of first elongate detectors, the plurality of and configured to support the second elongated detectors mutually discretely.

또한, 상술한 다양한 형태의 방사선 검출 장치와, 상기 방사선을 조사하는 방사선 발생 장치를 갖춘 방사선 검사 시스템도 제공된다.In addition, there is provided a radiation inspection system having the above-described various types of radiation detection apparatus and a radiation generating apparatus for irradiating the radiation.

이 방사선 검출 장치 및 그것을 탑재한 방사선 검사 시스템에 있어서, 검출기 지지부에 의해, 복수 개의 제1 세장 검출기 및 복수 개의 제2 세장 검출기는, 모두 일체로, 그 자세가 제1 방향(장변 방향에 직교하는 방향)을 향해서 지지되는 것과 함께, 스캔을 위한 소정 방향으로 이동 가능하게 지지되고 있다. 이 소정 방향은, 일례로서, 제2 방향(각 세장 검출기의 가로폭에 따른 방향)에서 소정 각도로 설정된 경사 방향인 것이 바람직하다. 이동 수단은, 이 검출기 지지부를, 예를 들면, 프론트엔드 프로세서(front-end processor) 등에서 나오는 스캔 명령에 따라 이동시킨다. 이에 따라, 방사선의 스캔 촬영이 행해진다. 이 때문에, 촬영 시에는, 복수 개의 제1 세장 검출기 및 복수 개의 제2 세장 검출기가 검출기 지지부에 의해, 제1 방향으로 늘어선 자세를 유지하면서도, 스캔 방향으로 이동된다.In this radiation detection apparatus and the radiation inspection system mounted therewith, the plurality of first thin detectors and the plurality of second thin detectors are all integrally formed by the detector support unit, and their postures are arranged in a first direction (orthogonal to the long side direction). direction) while being supported movably in a predetermined direction for scanning. The predetermined direction is preferably, as an example, an inclined direction set at a predetermined angle in the second direction (direction along the width of each elongated detector). The moving means moves the detector support according to a scan command from, for example, a front-end processor or the like. Thereby, scanning imaging of radiation is performed. For this reason, at the time of imaging, the plurality of first thin detectors and the plurality of second thin detectors are moved in the scanning direction while maintaining the postures aligned in the first direction by the detector support portion.

방사선원으로부터 조사된 방사선(X선 등)의 선속(線束)은 대상물을 투과해, 제1 및 제2 세장 검출기의 방사선 입사창으로부터 입사되고, 각 모듈에 의해, 예를 들면, 그 선속의 포톤 수가 입사 방사선량으로서 계측된다.A beam of radiation (such as X-rays) irradiated from a radiation source passes through an object and is incident from the radiation incident windows of the first and second elongated detectors, and the number of photons of the beam is, for example, by each module. It is measured as the incident radiation dose.

이 방사선 검출기의 스캔 동작에 의하면, 제1 및 제2 세장 검출기(라인 검출기, 리니어 검출기 등으로 칭해도 무방하다)는 평면시에서 종방향(제1 방향)에 따라서 정렬한 채로, 제2 방향에 경사진 방향으로 이동된다.According to the scanning operation of this radiation detector, the first and second elongated detectors (which may be referred to as line detectors, linear detectors, etc.) are aligned along the longitudinal direction (first direction) in plan view, and in the second direction. moving in a slanted direction.

이 다른 예의 방사선 검출 장치에 의하면, 전술한 양태에 따른 다양한 작용 효과를 향수할 수 있는 것 외에, 이하와 같은 작용 효과도 얻을 수 있다.According to the radiation detection apparatus of this other example, in addition to being able to enjoy various effects according to the above-described aspect, the following effects can also be obtained.

즉, 복수의 제1 세장 검출기에 더하여, 복수의 제2 세장 검출기가, 상기 복수의 제1 세장 검출기의 촬영 영역의 국소적인 일부를, 시상차의 면에서 보다 세밀하게 검출할 수 있도록 배치되어 있다. 게다가, 양방의 제1 및 제2 세장 검출기는 모두 일체로, 스캔을 위해서, 예를 들면, 상술한 경사 방향으로 이동된다. 이 때문에, 제2 세장 검출기도 상술한 작용 효과를 향수하면서, 제1 세장 검출기보다 데이터 수집의 스캔 위치의 상이로 인한 시상차를 줄일 수 있다. 예를 들면, 어느 스캔 조건 하에서, 복수의 제1 세장 검출기 각각의 스캔 개시와 스캔 종료 사이의 시간차를 0.15초로 한다. 이때, 제2 방향(횡방향)에서의 복수의 제2 세장 검출기의 실장(實裝) 밀도를 복수의 제1 세장 검출기의 그것보다, 예를 들면, 3배로 하고, 또한, 전체 촬영 영역의 필요한 국소적인 영역을 커버하도록 제2 세장 검출기를 배치할 수 있다. 이에 따라, 복수의 제2 세장 검출기 각각의 스캔 개시와 스캔 종료 사이의 시간차를 0.05초로 단축할 수 있다. 이는, 예를 들면, 사람의 흉부 X선 촬영에 있어서 임상의 장소에서 요구되는 니즈에 합치된다.That is, in addition to the plurality of first thin detectors, a plurality of second thin detectors are arranged so that a local part of the imaging region of the plurality of first thin detectors can be detected more precisely in terms of sagittal difference. . Moreover, both the first and second elongation detectors are integrally moved for scanning, for example in the above-described oblique direction. For this reason, it is possible to reduce the lag difference due to the difference in the scan positions of data collection compared to the first thin detector, while the second thin detector also enjoys the above-described operational effects. For example, under a certain scan condition, the time difference between the scan start and the scan end of each of the plurality of first elongated detectors is 0.15 second. At this time, the mounting density of the plurality of second elongated detectors in the second direction (lateral direction) is, for example, three times that of the plurality of first elongated detectors, and the required A second elongate detector may be positioned to cover a localized area. Accordingly, the time difference between the scan start and the scan end of each of the plurality of second elongated detectors can be shortened to 0.05 seconds. This is in accordance with the needs required in the clinical setting, for example in human chest X-ray imaging.

게다가, 복수의 제2 세장 검출기는, 제1 방향에서, 모두 길이가 같은 복수의 제1 세장 검출기 보다 짧기 때문에, 이 제2 세장 검출기를 전체 촬영 영역의 어느 부분을 커버시킬지에 대한 배치의 자유도는 높다.In addition, since the plurality of second elongated detectors are shorter than the plurality of first elongated detectors all of the same length in the first direction, the degree of freedom in the arrangement of which part of the entire imaging area the second elongate detector is covered is high.

게다가, 복수의 제1 세장 검출기의 일부는, 그 제1 방향에서, 제2 세장 검출기를 겸용하는 구성도 채용할 수 있다. 이에 따라, 제1, 제2 세장 검출기의 수를 필요 최소한으로 억제할 수 있어, 구조의 복잡화도 억제할 수 있는 것과 함께, 부품 코스트의 불필요한 증가도 회피할 수 있다.In addition, a configuration in which a portion of the plurality of first thin detectors also serves as the second thin detector in the first direction may be adopted. Thereby, the number of the 1st and 2nd thin detectors can be suppressed to a necessary minimum, the complexity of a structure can also be suppressed, and an unnecessary increase in component cost can also be avoided.

첨부 도면에서,
[도 1] 본 개시의 제1 실시 형태에 따른, X선 검출 장치를 갖춘 X선 검사 시스템이며, 세장 검출기의 제1 배치예를 상기 X선 검출 장치에 구비한 구성을 설명하는 개략 사시도.
[도 2] X선 검출 장치를 설명하는 일부 파단(破斷)한 평면도.
[도 3] X선 검출 장치를 그 평면에서 보았을 때의, 2개의 세장 검출기(X선 검출기)의 배치 및 경사 이동을 설명하는 도면.
[도 4] 세장 검출기의 다른 배치예인 제2 배치예를 설명하는 평면도.
[도 5] 세장 검출기의 다른 배치예인 제3 배치예를 설명하는 평면도.
[도 6] 세장 검출기의 다른 배치예인 제4 배치예를 설명하는 평면도.
[도 7] 세장 검출기의 다른 배치예인 제5 배치예를 설명하는 평면도.
[도 8] 세장 검출기의 다른 배치예인 제6 배치예를 설명하는 평면도.
[도 9] 세장 검출기의 다른 배치예인 제7 배치예를 설명하는 평면도.
[도 10] 세장 검출기의 다른 배치예인 제8 배치예를 설명하는 평면도.
[도 11] 세장 검출기의 일례를 설명하는 사시도.
[도 12] 세장 검출기에 탑재한 X선 검출의 모듈을 설명하는 측면도.
[도 13] 모듈의 평면도.
[도 14] 모듈의 신틸레이터 블록을 중심으로 한 개략 구성을 설명하는 사시도.
[도 15] 신틸레이터의 발광 동작을 설명하는 도면.
[도 16] 신틸레이터의 하면측에 배치된 SiPM의 배치를 예시적으로 설명하는 도면.
[도 17] SiPM의 각 화소분의 마이크로셀의 배치와 배선을 개략적으로 설명하는 도면.
[도 18] SiPM의 출력 신호를 에너지 변별해 광자 계수하는 처리 회로를 예시하는 블록도.
[도 19] X선 검사 시스템의 프론트엔드 프로세서를 중심으로 실행되는 스캔 동작을 예시하는 개략 플로우차트.
[도 20] 상기 스캔 동작을 2개의 세장 검출기로 실시했을 때의 스캔 분담 범위와 그 스캔 제어를 위한 속도 제어 프로파일을 설명하는 도면.
[도 21] 상기 스캔 분담 범위를 촬영 영역 및 화상 영역의 위치 관계에서 설명하는 설명도.
[도 22] 스캔 동작에서 수집된 광자량에 따른 데이터의 처리를 설명하는 도면.
[도 23] 데이터 처리의 일 공정인, 세장 검출기의 경사 이동에 수반하는 수집 프레임 데이터를 재구성 공간에 첩부(貼部)하는 상태를 모식적으로 설명하는 도면.
[도 24] 세장 검출기의 다른 배치예인, 3면 버터블을 설명한 제9 배치예를 설명하는 평면도.
[도 25] 본 개시의 제2 실시 형태에 따른, X선 검출 장치를 갖춘 X선 검사 시스템이며, 세장 검출기의 제3 배치예를 상기 X선 검출 장치에 구비한 구성을 설명하는 개략 사시도.
[도 26] 제2 실시 형태에 따른 X선 검출 장치를 그 평면에서 보았을 때의 세장 검출기(X선 검출기)의 배치를 설명하는 도면.
[도 27] 제2 실시 형태에 따른 X선 검출 장치를 그 평면에서 보았을 때의 세장 검출기의 경사 이동을 설명하는 도면.
In the attached drawing,
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an X-ray inspection system provided with the X-ray detection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this indication, Comprising: A schematic perspective view explaining the structure provided with the 1st arrangement example of an elongate detector in the said X-ray detection apparatus.
[ Fig. 2 ] A partially broken plan view illustrating the X-ray detection device.
Fig. 3 is a diagram for explaining the arrangement and inclination movement of two elongated detectors (X-ray detectors) when the X-ray detection device is viewed in a plan view.
Fig. 4 is a plan view for explaining a second arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
Fig. 5 is a plan view for explaining a third arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
Fig. 6 is a plan view for explaining a fourth arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
Fig. 7 is a plan view for explaining a fifth arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
Fig. 8 is a plan view for explaining a sixth arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
Fig. 9 is a plan view for explaining a seventh arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
[ Fig. 10] A plan view for explaining an eighth arrangement example that is another arrangement example of the elongated detector.
Fig. 11 is a perspective view for explaining an example of a slender detector.
[ Fig. 12] A side view for explaining an X-ray detection module mounted on the elongated detector.
[Fig. 13] A plan view of the module.
[Fig. 14] A perspective view for explaining a schematic configuration centering on a scintillator block of a module.
[Fig. 15] A diagram for explaining the light emission operation of the scintillator.
[FIG. 16] A diagram exemplarily explaining the arrangement of SiPMs disposed on the lower surface side of the scintillator.
[Fig. 17] A diagram schematically explaining the arrangement and wiring of microcells for each pixel of the SiPM.
[Fig. 18] A block diagram illustrating a processing circuit for photon counting by energy discrimination of an output signal of SiPM.
[FIG. 19] A schematic flowchart illustrating a scan operation executed centering on a front-end processor of an X-ray inspection system.
[Fig. 20] Fig. 20 is a view for explaining a scan sharing range and a speed control profile for controlling the scan when the scan operation is performed with two thin detectors.
[FIG. 21] An explanatory diagram for explaining the scan sharing range in terms of the positional relationship between the imaging area and the image area.
[Fig. 22] A diagram for explaining the processing of data according to the amount of photons collected in the scan operation.
Fig. 23 is a diagram schematically explaining a state in which the collection frame data accompanying the inclination movement of the elongated detector, which is one step of data processing, is pasted to the reconstruction space;
[Fig. 24] A plan view for explaining a ninth arrangement example explaining a three-sided bubble, which is another arrangement example of the elongated detector.
25] A schematic perspective view illustrating a configuration in which an X-ray inspection system with an X-ray detection apparatus according to a second embodiment of the present disclosure is provided, wherein the X-ray detection apparatus is provided with a third arrangement example of the elongate detector.
26] A diagram for explaining the arrangement of the elongated detector (X-ray detector) when the X-ray detection device according to the second embodiment is viewed in a plan view.
Fig. 27 is a view for explaining inclination movement of the elongated detector when the X-ray detection device according to the second embodiment is viewed in a plan view;

이하, 본 발명에 따른 방사선 검출 장치, 및 그 방사선 검출 장치를 탑재한 방사선 검사 시스템의 실시 형태를 설명한다.Hereinafter, embodiments of a radiation detection apparatus according to the present invention and a radiation inspection system in which the radiation detection apparatus is mounted will be described.

덧붙여, 이 방사선 검출 장치는, 입사하는 방사선을 일단 광으로 변환해 그 선량을 방사선 광자 수로서 전기적으로 계측하는, 소위, 간접 변환형 검출 장치이다. 이 방사선 검출 장치에서 검출 대상으로 하는 광은, 광량이 예를 들어 수십pW~서브fW 정도로 낮기 때문에, 광자 계수(포톤카운팅)에 의해 검출하는 것이 바람직한, 소위, 미약광(微弱光)으로 분류되는 광이다. 본 실시 형태에서는, 이 미약광은, 방사선(X선 등)을 광 신호로 변환한 광으로서 얻어지는 것과 함께, 그 방사선은, 예를 들어 의료용 혹은 비파괴 검사에서 사용되는 전자파의 일종이다.Incidentally, this radiation detection device is a so-called indirect conversion type detection device that once converts incident radiation into light and electrically measures the dose as the number of radiation photons. In this radiation detection device, since the amount of light to be detected is as low as, for example, several tens of pW to sub-fW, it is preferable to detect by photon counting (photon counting), so-called weak light. it is light In the present embodiment, this weak light is obtained as light obtained by converting radiation (X-rays, etc.) into an optical signal, and the radiation is, for example, a kind of electromagnetic wave used in medical or non-destructive testing.

이 때문에, 이하의 실시 형태에서는, 방사선으로서의 X선을 취급하므로, 그 방사선 검출 장치는 X선 검출 장치로서 실시되고, 방사선 검사 시스템은 의료용, 비파괴 검사 등에 바람직한 X선 검사 시스템으로서 실시된다.For this reason, since X-rays as radiation are handled in the following embodiments, the radiation detection apparatus is implemented as an X-ray detection apparatus, and the radiation examination system is implemented as an X-ray examination system suitable for medical use, non-destructive examination, and the like.

[제1 실시 형태][First embodiment]

<기본적인 구성><Basic configuration>

본 개시에 따른 X선 검출 장치, 및 그 X선 검출 장치를 탑재한 X선 검사 시스템의 기본적인 구성을 도 1~도 3에 나타낸다.The basic structure of the X-ray detection apparatus which concerns on this indication, and the X-ray inspection system in which the X-ray detection apparatus is mounted is shown in FIGS.

도 1에 도시한 것처럼, X선 검사 시스템(11)은, X선 발생 장치(21) 및 X선 검출 장치(22)를 각각 대치해 갖추는 것과 함께, 그것들의 구동을 제어하는 구동ㆍ제어계의 시스템을 갖춘다. 이 구동ㆍ제어계의 시스템으로서는, X선 발생 장치(21)를 구동시키는 구동 장치(23), 및 X선 발생 장치(21)에 탑재한 콜리메이터(collimator)(33)의 이동을 제어하는 구동 장치(24)를 포함한다. 게다가, 이 구동ㆍ제어계의 시스템에는, X선 검출 장치(22)에 내장시킨 구동 장치(25)가 포함되는 한편, 그것들의 구동 장치(23, 24, 25)의 구동을 제어하는 것과 함께 X선 검출 장치(22)로부터의 데이터 수집을 제어하는 프론트엔드 프로세서(26), 및 그 수집한 데이터를 처리하는 유저 PC(컴퓨터)(27)도 포함된다.As shown in FIG. 1 , the X-ray inspection system 11 is a drive/control system in which an X-ray generator 21 and an X-ray detection device 22 are respectively provided and control their drive. to equip As a system of this drive/control system, a drive device 23 for driving the X-ray generator 21 and a drive device for controlling the movement of a collimator 33 mounted on the X-ray generator 21 ( 24). In addition, this drive/control system includes a drive device 25 incorporated in the X-ray detection device 22, while controlling the drive of these drive devices 23, 24, 25 and X-rays. Also included are a front-end processor 26 that controls data collection from the detection device 22, and a user PC (computer) 27 that processes the collected data.

X선 검출 장치(22)는, 다음에 상술하지만, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, X선을 입사시키는 최소 단위인 화소(물리적인 검출 화소)를 2차원으로 배치한 화소 어레이(PXay)를 가지고, 평면시에서 구형상(矩形狀)을 이루는, 통상, 모듈(132)이라고 불리는, 반도체칩 상에 광학계 및 전기계의 회로를 형성한 단위 소자를 복수, 탑재하고 있다. 구체적으로는, 이 모듈(132)을 복수 개, 동일 마더 기판 상에 하나의 방향에 따라서, 소정 폭의 갭(SP2)으로 서로 인접해 종렬 배치하여 모듈 종렬체(132M)를 구성하고 있다(도 3 참조).Although the X-ray detection device 22 is described in detail below, as shown in FIGS. 1 and 2 , a pixel array PXay in which pixels (physical detection pixels), which are the minimum units to which X-rays are incident, are arranged in two dimensions. A plurality of unit elements in which circuits of an optical system and an electric system are formed on a semiconductor chip, usually called a module 132, are mounted in a spherical shape in plan view. Specifically, a plurality of these modules 132 are arranged in a column adjacent to each other with a gap SP 2 of a predetermined width along one direction on the same mother substrate to form a module columnar body 132M ( see Fig. 3).

이와 같이, 갭(SP2)을 수반하면서, 평면시에서 세장의 형상(단책상, 라인상, 또는 리니어한 형상)의 X선 검출기(31)(이하, 이 X선 검출기를 세장 검출기 또는 단지 검출기라고 부른다)를 구성하고 있다. 덧붙여, 평면시란, 이 X선 검출기, 즉, 세장 검출기(31)에 X선을 입사시키는 X선 입사창(31W)을 상방(上方)에서 본 상태를 말한다. 세장 검출기는, 물론 그 배치 방향에 따라 종장(縱長) 검출기라고도 횡장(橫長) 검출기라고도 할 수 있다.In this way, the X-ray detector 31 (hereinafter, this X-ray detector is referred to as a elongate detector or just a detector) has an elongated shape (strip, line, or linear shape) in plan view while accompanying the gap SP 2 . is called) is composed. Incidentally, the planar view refers to a state in which the X-ray incident window 31W through which the X-rays are incident on the X-ray detector, that is, the elongated detector 31, is viewed from above. The elongated detector may, of course, be referred to as a longitudinal detector or a transverse detector depending on the arrangement direction thereof.

모듈 종렬체(132M)는, 그 평면시에서 세장의 구형상이므로, 그 장변(31L)(제1 방향)과 그에 직교하는 단변(31S)(제2 방향)을 가진다. 이 때문에, 도시한 것처럼, 높이 방향, 긴 방향, 및 짧은 방향, 및 높이 방향을 직교축(X, Y, Z)으로 하는 직교 좌표계를 가상적으로 설정할 수 있다.Since the module columnar body 132M has an elongated spherical shape in plan view, it has a long side 31L (first direction) and a short side 31S (second direction) orthogonal thereto. For this reason, as illustrated, it is possible to virtually set a rectangular coordinate system in which the height direction, the longitudinal direction, the short direction, and the height direction are the orthogonal axes (X, Y, Z).

덧붙여, 갭(SP2)은, 모듈 종렬체(132M)의 장변(31L)에 따른 제1 방향(Y축방향)에서, 예를 들면, 검출 화소의 0.5화소분~2화소분의 길이로 설정한 일정 폭을 가진다. 이 때문에, 통상, 장변(31L)에 따른 방향의 사이즈보다 단변(31S)에 따른 방향의 사이즈가 길어지는, 평면시에서 구형상(矩形狀)의 갭이 된다. 이 갭(SP2)의 부분에는 검출 화소가 존재하지 않아, X선에 대해서 불감 영역이 되고, 이 불감 영역이, 인접하는 모듈(132) 간에 위치한다.In addition, the gap SP 2 is set, for example, to a length of 0.5 to 2 pixels of the detection pixel in the first direction (Y-axis direction) along the long side 31L of the module column body 132M. has a certain width. For this reason, it becomes a spherical-shaped gap in planar view in which the size in the direction along the short side 31S becomes longer than the size in the direction along the long side 31L normally. The detection pixel does not exist in the part of this gap SP 2 , and it becomes an insensitive area|region with respect to X-rays, and this insensitive area|region is located between the modules 132 adjacent to each other.

본 실시 형태에서는, 세장 검출기(31)(형상적으로는, 모듈 종렬체(132M)라고 바꿔말해도 무방하다)는, 그 장변(31L)이 제1 방향 Y(Y축방향)에 따라서 위치된 자세를 유지하면서, 그에 직교하는 제2 방향 Z(Z축방향)에 이동하면서 X선 스캔을 실시한다. 즉, 단변(31S)이 따르는 제2 방향(Z)이 스캔 방향(SD)으로 설정되어 있다.In the present embodiment, the long side 31L of the elongation detector 31 (shape, may be interchangeably referred to as the module columnar body 132M) is positioned along the first direction Y (Y-axis direction). while maintaining the X-ray scan while moving in the second direction Z (Z-axis direction) orthogonal thereto. That is, the second direction Z along the short side 31S is set as the scan direction SD.

다만, 본 실시 형태에서는, 실제로는 X선 검출기(31)를, 제2 방향, 즉, 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ(통상, 수 도~20도 정도가 화상 처리의 점에서 바람직함)만큼 비스듬하게 향한 방향(MD)(경사 방향)으로 이동시키면서, 그 이동 중에 일정한 프레임레이트(frame rate)로 X선 스캔을 실시하게 되어 있다.However, in this embodiment, the X-ray detector 31 is actually set at a predetermined angle θ (usually, several degrees to 20 degrees) with respect to the second direction, that is, the scan direction SD from the viewpoint of image processing. ) while moving in the oblique direction MD (slanted direction), the X-ray scan is performed at a constant frame rate during the movement.

덧붙여, 세장 검출기(31)를 이동시키는 방향은, 스캔 방향(SD)(제2 방향(Z)) 그 자체에 일치하고 있어도 무방하고, 그 경사 방향(MD)에 일치시켜도 무방하다. 도 1~3에는, 후자를 예시하고 있다.In addition, the direction in which the elongation detector 31 is moved may correspond to scan direction SD (2nd direction Z) itself, and may be made to correspond to the inclination direction MD. 1 to 3 illustrate the latter.

이 세장 검출기(31)를 스캔 방향(SD)(경사 방향(MD)도 포함한다)으로 스캔시키는 것으로, 일정한 2차원 에리어인 촬영 영역(22W)의 X선 검출을 실시하는, 소위, 스캔형의 구성을 이루고 있다.The so-called scan type which performs X-ray detection of the imaging area 22W which is a fixed two-dimensional area by making this elongate detector 31 scan in the scanning direction SD (inclination direction MD is also included). constitutes a composition.

검사 대상(OB)과의 위치 관계에서, 스캔 방향(SD)을 어느 방향으로 설정할 것인가, 즉, X선 발생 장치(21)와 X선 검출 장치(22)를 오브젝트 공간을 통해 대치시킬 때 스캔 방향(SD)을 어느 방향으로 설정할 것인가 라는 것은, 특히, 의료용 검사 시스템에 있어서 중요하다. 이 점, 예를 들면, 사람의 흉부를 진단하는 경우에는, 흉부의 좌우 방향이 스캔 방향(SD)이 되도록 결정하거나, 흉부의 상하 방향이 스캔 방향(SD)이 되도록 결정한다고 하는 양태가 고려된다. 그 경우, 사람은 침대에 누운 상태로 촬영하거나, 입위(立位)로 촬영하는 양태도 고려된다.In the positional relationship with the inspection object OB, which direction to set the scan direction SD, that is, the scan direction when the X-ray generating device 21 and the X-ray detecting device 22 are opposed through the object space. It is especially important in which direction (SD) should be set in a medical examination system. In this regard, for example, when diagnosing the chest of a person, an aspect in which the left and right directions of the chest are determined to be the scan direction (SD) or the vertical direction of the chest is determined to be the scanning direction (SD) is considered. . In that case, a mode in which a person is photographed in a state lying on a bed or photographing in a standing position is also considered.

이에 더하여, 1개의 X선 검출 장치(22)에 탑재하는 세장 검출기(31)(X선 검출기)의 수도, 스캔 시간 등을 고려해 미리 정해져 있다. 도 1~3의 예에서는, 일정한 촬영 영역(22W)을 스캔 방향(SD)(제2 방향(Z))에서, 서로 등(等)거리씩 또는 부등(不等)거리씩 분담해 스캔 담당할 수 있도록, 같은 길이 및 같은 폭의 복수 개의 세장 검출기(31)가 디스크리트하게 탑재된다. 즉, 스캔 방향(SD)에 2개, 3개, 4개, …로 서로 등거리 또는 부등거리 만큼 사이를 두고 병치한 구성을 채용한다. 도 1~3에 나타내는 예의 경우, 세장 검출기(31)는 2개(311, 312)이며, 등거리의 스캔 분담 범위(R1, R2)(R1=R2)를 분담하도록 디스크리트하게 배치되어 있다. 스캔 분담 범위(R1, R2)는, 각각의 세장 검출기(31)가 담당하는 스캔의 담당 구간이라고도 할 수 있다.In addition, the number of the elongate detectors 31 (X-ray detectors) mounted on one X-ray detection device 22, the number of scan times, and the like are taken into consideration in advance. In the example of Figs. 1 to 3, a certain imaging area 22W is scanned in the scanning direction SD (second direction Z), and the scanning is carried out by sharing the same distance or unequal distance from each other. Thus, a plurality of elongated detectors 31 of the same length and the same width are mounted discretely. That is, 2, 3, 4, ... in the scan direction (SD). As a result, a configuration in which equidistant or unequal distances are spaced apart from each other is adopted. In the case of the example shown in FIGS. 1-3, the elongate detector 31 is two (31 1 , 31 2 ), and it is arrange|positioned discreetly so that it may share scan sharing range R1, R2 (R1=R2) of equidistant distance. The scan sharing ranges R1 and R2 can also be said to be a section in charge of the scan in which each of the thin detectors 31 is in charge.

복수의 세장 검출기(31)의 각각은, X선 발생 장치(21)로부터의 X선 조사 상태에서, 서로 동기해 경사 방향(MD)으로 이동하면서, 도 3에 도시하는 것처럼, 자신이 분담하는 스캔 분담 범위(R1(R2))를 스캔한다. 물론, 그러한 세장 검출기(31)를 스캔 방향(SD)으로 이동시키는 스캔이어도 무방하다.As shown in FIG. 3 , each of the plurality of elongated detectors 31 moves in the oblique direction MD in synchronization with each other in the state of X-ray irradiation from the X-ray generator 21 , a scan shared by itself Scan the sharing range R1(R2). Of course, it may be a scan in which the elongation detector 31 is moved in the scan direction SD.

등거리의 경우에는, 복수의 세장 검출기(31)의 스캔 개시 타이밍과 스캔 종료 타이밍은 동일하다는 것이 스캔 제어의 간단화 관점에서 바람직하다. 또한, 부등거리의 경우에는, 그러한 개시 및 종료의 타이밍은 상이해도 무방하고, 스캔 속도 조정에 따라서는 동일하게 해도 무방하다. 복수의 세장 검출기(31)의 스캔시키는 방식에는 다양한 양태가 있고, 그것은 이하의 다양한 실시 형태나 변형예에 의해 설명된다.In the case of equidistant, it is preferable from the viewpoint of simplification of scan control that the scan start timing and scan end timing of the plurality of elongation detectors 31 are the same. Incidentally, in the case of unequal distance, the timing of such start and end may be different and may be the same depending on the scan speed adjustment. There are various aspects of the scanning method of the plurality of elongated detectors 31 , which will be described by the following various embodiments and modifications.

복수의 세장 검출기(31)를 마련해 상술한 것처럼, 서로 등거리의 스캔 분담 범위(R1, R2)(R1=R2)를 갖게 하는 경우, 세장 검출기를 1개 마련해 전체 스캔 범위(R1+R2)를 스캔시키는 구성에 비해, 스캔 시간을 개략적으로, 「1/검출기의 수」로 감소시킬 수 있다.When a plurality of elongated detectors 31 are provided to have scan sharing ranges R1 and R2 (R1 = R2) equidistant from each other as described above, one elongate detector is provided to scan the entire scan range (R1+R2). Compared with the configuration described above, the scan time can be roughly reduced to "1/number of detectors".

<X선 검출기의 배치예><Example of arrangement of X-ray detector>

다음에, X선 검출 장치(22)에 탑재 가능한 1개 또는 복수 개의 X선 검출기의 다양한 배치예를 중심으로 장치 구성을 설명한다.Next, the device configuration will be described focusing on various arrangement examples of one or a plurality of X-ray detectors that can be mounted on the X-ray detection device 22 .

<제1 배치예><First arrangement example>

도 1~도 3을 재차 참조해, 제1 배치예에 따른, X선 검출 장치(22)에서의 세장 검출기(31)를 상술한다.1 to 3 again, the elongate detector 31 in the X-ray detection apparatus 22 according to the first arrangement example will be described in detail.

도 1에 나타내는 X선 검출 장치(22)는, 예를 들면, X선 검사 시스템으로서 의료용 모달리티에 탑재된다. 물론, 의료용 용도에 한정되지 않고, 비파괴 X선 검사의 장치에도 바람직하게 탑재된다.The X-ray detection apparatus 22 shown in FIG. 1 is mounted in a medical modality as an X-ray examination system, for example. Of course, it is not limited to a medical use, It is mounted preferably also to the apparatus of a non-destructive X-ray examination.

의료용 모달리티로서는, X선 투과 촬영을 스캔형으로 실시하는 X선촬영 장치가 바람직한 예이다. 그 장치의 형상으로서는, 입위(立位)의 환자의 전후(前後)에 X선 검출기 및 X선 발생 장치를 위치시키는 시스템이나, 환자가 누운 침대를 상하(上下)에 사이에 두도록, X선 발생 장치와 X선 검출 장치를 C형 암의 양 선단에 각각 지지시키는 시스템을 예로 들 수 있다.As a medical modality, an X-ray imaging apparatus which performs X-ray transmission imaging in a scan type is a preferable example. As the shape of the device, it is a system in which an X-ray detector and an X-ray generating device are positioned before and after the patient in an oral position, or X-ray generation so that the bed on which the patient lies is placed between the top and bottom. An example is a system in which the device and the X-ray detection device are respectively supported at both ends of the C-shaped arm.

이 X선 검출 장치(22)의 외관 형상은 일례로서, 도 1~3에 도시하는 것처럼, 일정한 두께 및 상하면 사이즈를 가지는 대략, 박스상(box shape)으로 형성된 케이싱(41)을 가진다. 이 케이싱(41)은, X선 검사 시스템(11)의, 예를 들면, 탈부착 자재의 카세트로서 검출기 장전부(11D)에 장전된다. 이 검출기 장전부(11D)에 대치하도록, X선관(21X)(점상(点狀)의 X선 초점(F)), 이를 구동하는 고전압 발생기를 갖춘 구동 장치(23), 및 콜리메이터(33)를 갖춘 X선 발생 장치(21)가 배치된다.The external shape of the X-ray detection device 22 is, as an example, a casing 41 formed in a substantially box shape having a constant thickness and a top and bottom size, as shown in FIGS. 1 to 3 . This casing 41 is loaded in the detector loading part 11D as a cassette of, for example, a detachable material of the X-ray inspection system 11 . X-ray tube 21X (point-shaped X-ray focal point F), a driving device 23 equipped with a high voltage generator for driving it, and a collimator 33 so as to face the detector loading section 11D The equipped X-ray generator 21 is arrange|positioned.

이 때문에, 도 3에 도시하는 것처럼, 이러한 대치 방향을 높이 방향으로서 X축방향에 할당했을 때에, 세장 검출기(31), 즉, 모듈 종렬체(132M)의 장변(31L)에 따른 긴 방향(長手)(종방향: 제1 방향)을 Y축으로 하고, 또한, 그 단변(31S)에 따른 짧은 방향(短手)(폭방향: 제2 방향)을 Z축으로 한 직교 좌표계(XYZ)가 설정된다. 본 실시 형태에서는, 전술한 것처럼, 그 Z축방향(짧은 방향, 폭방향)을 스캔 방향(SD)으로 하고, 이 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ만큼 경사진 경사 방향(MD)에 2개의 세장 검출기(31(311, 312)) 각각을 동기해 이동시키는 점이 특징의 하나이다.For this reason, as shown in FIG. 3, when such an opposition direction is assigned to the X-axis direction as a height direction, the longitudinal direction along the long side 31L of the elongation detector 31, ie, module columnar body 132M. ) (longitudinal direction: first direction) is set as the Y axis, and a rectangular coordinate system (XYZ) is set in which the short direction (width direction: second direction) along the short side 31S is the Z axis. do. In the present embodiment, as described above, the Z-axis direction (shorter direction, width direction) is the scan direction SD, and 2 in the oblique direction MD inclined by a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD. One of the features is that each of the elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) is moved in synchronization.

물론, 후술하지만, Z축방향=스캔 방향(SD)=검출기 이동 방향, 즉, 소정 각도θ=0으로 설정하여 서로 동기해 스캔시킬 수도 있다.Of course, as will be described later, the Z-axis direction = the scanning direction SD = the detector movement direction, that is, the predetermined angle θ = 0 may be set to perform scanning in synchronization with each other.

이러한 2개의 세장 검출기(31(311, 312))의 이동을 위해, 도 3에 도시한 것처럼, 경사 방향(MD)을 향한 가이드 레일(42) 및 구동 장치(43)를 갖춘다. 2개의 세장 검출기(31(311, 312))는 각각 마더 기판(44)에 재치되어, 이 마더 기판(44)이 케이스를 통해 또는 그대로, コ자상(字狀)의 하나의 지지 프레임(45)(지지체) 위에 재치되어 있다. 이 지지 프레임(45)의 양 암부분에, 2개의 세장 검출기(31(311, 312))가 각각 고정설치되어 있다.For the movement of these two elongation detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ), as shown in FIG. 3 , a guide rail 42 and a driving device 43 facing in the inclined direction MD are provided. The two elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) are respectively mounted on the mother board 44 , so that the mother board 44 is passed through the case or as it is, with a U-shaped one support frame ( 45) (support). Two elongation detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) are fixed to both arm portions of the support frame 45 , respectively.

구동 장치(43)는, 예를 들어 전기 모터를 구동원으로 하는 리니어 액추에이터에 의해 구성되고, 그 구동과 함께 지지 프레임(45)을 이동시킨다. 지지 프레임(45)의 이면(裏面)은 가이드 레일(42)에 계지(係止)되어 있다. 가이드 레일(42)은, 스캔 방향(SD)(제2 방향)에 대해서 소정 각도θ로 비스듬하게, 즉, 경사 방향(MD)으로 배치되어 있다. 이 때문에, 구동 장치(43)가 구동하면, 지지 프레임(45)이 가이드 레일(42)에 의해 리니어하게 안내되면서 이동한다. 따라서, 2개의 세장 검출기(31(311, 312))가 경사 방향(MD)으로 이동된다.The drive apparatus 43 is comprised by the linear actuator which uses an electric motor as a drive source, for example, and moves the support frame 45 with the drive. The back surface of the support frame 45 is locked by the guide rail 42 . The guide rails 42 are arranged obliquely at a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD (second direction), that is, in the oblique direction MD. For this reason, when the driving device 43 is driven, the support frame 45 moves while being linearly guided by the guide rail 42 . Accordingly, the two elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) are moved in the oblique direction MD.

물론, 2개의 세장 검출기(31)를 바로 옆(眞橫)으로, 즉, 그 단변(31S)에 따른 짧은 방향(Z)(제2 방향)으로 이동시키는 경우, 가이드 레일(42)은 그 짧은 방향(Z)에 평행하게 마련하면 무방하다.Of course, when the two elongated detectors 31 are moved next to each other, that is, in the short direction Z (second direction) along the short side 31S, the guide rail 42 is the short It may be provided parallel to the direction (Z).

가이드 레일(42)은, 경사 방향(MD) 또는 짧은 방향(Z)(=스캔 방향)에 따라서 평행하게 2개 이상 설치해도 무방하다. 또한, 구동 장치(43) 및 가이드 레일(42)의 다른 예로서, 가이드 레일의 안내 기능도 겸하여 1축 액추에이터라고 불리는 「구동원+안내 레일」을 일체화한 디바이스를 지지 프레임(45)의 이면측에 배설(配設)해도 무방하다.Two or more guide rails 42 may be provided in parallel along the inclination direction MD or the transverse direction Z (= scanning direction). In addition, as another example of the driving device 43 and the guide rail 42 , a device in which a “drive source + guide rail” called a uniaxial actuator also serving as a guide rail guide function is integrated on the back side of the support frame 45 . Excretion (配設) is also free.

어느 구성이어도, 구동 장치(43)의 구동원은, 프론트엔드 프로세서(26)의 제어 하에 놓여져, 이동 센서(도시하지 않음)를 이용한 피드백 제어 또는 이를 이용하지 않는 오픈 제어에 의해서, 게의 옆 걸음과 같이, 단지 소정의 스피드로, 세장 검출기(31)의 횡방향(스캔 방향(SD) 또는 경사 방향(MD))으로 직선적으로 위치 제어(이동 제어)된다.In either configuration, the driving source of the driving device 43 is placed under the control of the front-end processor 26, and by feedback control using a movement sensor (not shown) or open control without using it, Likewise, position control (movement control) is performed linearly in the transverse direction (scan direction SD or oblique direction MD) of the elongation detector 31 at only a predetermined speed.

상술한 콜리메이터(33)에는, 세장(細長)의 구형상(矩形狀)의 2개의 슬릿(33A, 33B)이 형성되어 있다. 콜리메이터(33)는, X선 발생 장치(21)의 내부에서, 세장 검출기(31)의 이동에 동기해 마찬가지로, 경사 방향(MD) 또는 스캔 방향(SD)으로 이동하도록 제어된다. 이 제어는, 프론트엔드 프로세서(26)의 제어 하에 놓여지는, 콜리메이터 구동 장치(24)에 의해 실행된다. 이 콜리메이터 구동 장치(24)는, 예를 들면, 전동(電動)의 펄스 모터를 갖추어 구성된다.In the above-described collimator 33, two slits 33A and 33B of elongated spherical shape are formed. The collimator 33 is controlled to move in the oblique direction MD or the scan direction SD in synchronization with the movement of the elongation detector 31 inside the X-ray generator 21 . This control is executed by the collimator drive unit 24 , which is placed under the control of the front-end processor 26 . This collimator drive device 24 is provided with, for example, an electric pulse motor, and is comprised.

이 2개의 슬릿(33A, 33B) 각각의 면적은, 높이 방향(X)에서의 X선 초점(F)과 동(同) 슬릿과의 사이의 거리, 및 X선 초점(F)과 세장 검출기(31)(보다 자세하게는, 그 X선 입사창(31W))와의 사이의 거리의 비(比)에 따른 분(分) 보다, 스캔 주행의 정밀도 등에 따른 X선 조사 시야의 결락이 생기지 않도록 소정의 마진을 설정한 분 만큼 조금 넓게 설정된다.The area of each of these two slits 33A, 33B is the distance between the X-ray focus F in the height direction X and the same slit, and the X-ray focus F and the elongation detector ( 31) (more specifically, the X-ray incidence window 31W) is set to a predetermined value so as not to cause loss of the X-ray irradiation field due to the precision of the scan travel, etc. It is set a little wider by the minute you set the margin.

게다가, 콜리메이터(33)의 직선적인 이동 속도는, 상기 비(比)의 분 만큼 상이하지만, 그 하방에 위치하는 2개의 세장 검출기(31(311, 312))의 스캔 속도에 동기해, 경사 방향(MD) 또는 스캔 방향(SD)으로 이동된다. 이 때문에, X선에 의한 스캔 동작 중, 콜리메이트된 2개의 X선 팬빔(XB)은 항상 2개의 세장 검출기(31)의 X선 입사창(31W)을 각각 포착하면서 경사 방향(MD) 또는 스캔 방향(SD)에 직선적으로 이동하도록 구성되어 있다.In addition, although the linear moving speed of the collimator 33 is different by the above ratio, it is synchronized with the scan speed of the two elongation detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) located below it, It moves in the oblique direction (MD) or the scan direction (SD). For this reason, during the X-ray scanning operation, the collimated two X-ray fan beams XB always capture the X-ray incident windows 31W of the two elongated detectors 31 respectively in the oblique direction MD or scan. It is configured to move linearly in the direction SD.

이 때문에, X선 발생 장치(21)로부터 출사된 X선속은, 2개의 팬빔 형상의 X선:(XB)으로 형성되어, 검사 대상(OB)을 투과해 X선 검출 장치(22)의 2개의 세장 검출기(31(311, 312)) 각각의 X선 입사창(31W)에 입사하여, 후술하는 검출 화소에 의해 검출된다.For this reason, the X-ray flux emitted from the X-ray generator 21 is formed into two fan-beam-shaped X-rays: (XB), passes through the inspection object OB, and is The elongated detector 31 ( 31 1 , 31 2 ) is incident on each X-ray incident window 31W, and is detected by a detection pixel described later.

또한, 본 실시 형태 및 본 배치예에서, 2개의 세장 검출기(31(311, 312))에서 검출된 데이터에 근거해 화상이 재구성된다. 이 재구성의 연산에서는, 재구성 공간에 데이터가 매핑되지만, 그 재구성 공간에서의 모듈 간의 갭(SP2), 즉, 불감 영역에 상당하는 복수의 화소 각각은, 검출기 자체의 기계적인 경사 이동에 의해서, 그 이동에 관련된 주변화소 각각으로부터 수 분의 1씩 제공되는 부분화소가 제공된다. 이 때문에, 그 수 분의 1씩의 화소치와 면적비를 이용한 서브픽셀법에 의해, 불감 영역의 화소가 보완된다. 이 보완법은, 단지 주변화소로부터 외부삽입(外揷)(추정)하는 수법에 비해, 부분화소의 제공을 받는 만큼, 그 보간 정밀도가 높다.In addition, in this embodiment and this arrangement example, an image is reconstructed based on the data detected by the two elongate detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ). In this reconstruction operation, data is mapped to the reconstruction space, but the gap SP 2 between modules in the reconstruction space, that is, each of a plurality of pixels corresponding to the dead region, is caused by the mechanical tilt movement of the detector itself, Partial pixels provided by a fraction of each of the neighboring pixels involved in the movement are provided. For this reason, the pixels in the insensitive area are supplemented by the sub-pixel method using the pixel values and area ratios of fractions of the pixel values. In this complementary method, the interpolation precision is higher as the partial pixels are provided, compared to the method of externally inserting (estimating) only from neighboring pixels.

이상과 같이, 본 제1 배치예에 의하면, 도 2에 알기 쉽게 도시한 것처럼, 2개의 세장 검출기(31(311, 312))는, 그 장변(31L)에 따른 긴 방향(Y)을 향한 자세를 유지하면서, 또한, 스캔 방향(SD)에서 상호 등거리 떨어뜨려 디스크리트 배치된다. 이에 따라, 각각의 세장 검출기(31)가 스캔 방향(SD)에서 동일한 거리의 스캔 분담 범위(R1=R2)의 X선 스캔을 담당하고 있다. 2개의 동일한 스캔 거리의 스캔 분담 범위(R1, R2)의 합계에 의해 소망한 일정 면적의 촬영 영역(22W)이 정해진다. 덧붙여, 이 X선 검출 장치(22)는 스캔형이므로, 각 세장 검출기(31)가 초기 위치(P1st(P2st))로부터 정속(定速) 이동에 이르기까지의 가속 기간 및 정속 이동으로부터 정지 위치(P1FIN(P2FIN))까지의 감속 구간을 고려해 스캔 분담 범위(R1, R2)에 오버랩 구간(OV)을 갖게 하고 있다(도 2 참조).As described above, according to the first arrangement example, the two elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) have a longitudinal direction Y along the long side 31L, as shown in FIG. 2 for easy understanding. While maintaining the orientation facing each other, they are disposed discretely at an equidistant distance from each other in the scan direction SD. Accordingly, each elongate detector 31 is in charge of X-ray scanning of the scan sharing range (R1 = R2) of the same distance in the scan direction SD. The imaging area 22W of a desired fixed area is determined by the sum of the scan sharing ranges R1 and R2 of two equal scan distances. In addition, since this X-ray detection apparatus 22 is a scan type, each elongate detector 31 stops from the acceleration period from an initial position P 1st (P 2st ) to a constant speed movement, and constant speed movement. In consideration of the deceleration section up to the position (P 1FIN (P 2FIN )), an overlap section (OV) is provided in the scan sharing ranges (R1, R2) (see Fig. 2).

여기서, 각 세장 검출기(31)를 경사 방향(MD)으로 움직여 스캔하는 경우의 소정 각도θ의 설정법에 대해 설명한다.Here, a method of setting the predetermined angle θ in the case of scanning each elongation detector 31 moving in the oblique direction MD will be described.

소정 각도θ는, 도 3에 도시한 것처럼, 각 세장 검출기(31)의 각 모듈(132)에 배치되는 화소 어레이(PXay) 중, 짧은 방향(Z)(제2 방향)에 따라서 늘어선 복수의 검출 화소(Pin)가 나타내는 거리:(A1)와, 긴 방향(Y)(제1 방향)에서의 공극(SP2)의 폭:(A2)과의 비에 근거해 설정되어 있다. 구체적으로는, 이 소정 각도:(θ)는, 거리:(A1), 폭:(A2), 및 공극(SP2)에 화소가 배치된다고 가정했을 때의 긴 방향(Y)에 늘어선 상기 화소의 수(n)(n은, 0을 제외한 정(正)의 실수)에 근거해,The predetermined angle θ is, as shown in FIG. 3 , a plurality of detections arranged in a line along the transverse direction Z (second direction) among the pixel arrays PXay arranged in each module 132 of each elongate detector 31 . It is set based on the ratio of the distance which the pixel Pin shows: (A1), and the width|variety of the space|gap SP 2 in the longitudinal direction Y (1st direction): (A2). Specifically, this predetermined angle: (θ) is the distance: (A1), width: (A2), and the distance of the pixels arranged in the longitudinal direction (Y) when it is assumed that the pixels are arranged in the space SP 2 . Based on the number n (where n is a positive real number excluding 0),

θ≥tan-1nㆍ(A2/A1)θ≥tan -1 n·(A2/A1)

에 의해 설정되어 있다. 특히, 화소 수(n)는, 정(正)의 정수여도 무방하다.is set by In particular, the number of pixels n may be a positive integer.

게다가, 검출 화소(Pin)가 긴 방향(Y)(제1 방향)의 길이를 b로 했을 때, 폭:(A2)은, b=(1/2)b∼2b의 값을 채용하는 것이 바람직하다.In addition, when the length of the detection pixel Pin in the longitudinal direction Y (first direction) is b, the width: (A2) is preferably a value of b = (1/2)b to 2b. do.

덧붙여, 검출 화소(Pin) 및 화소 어레이(PXay)의 상세한 구성 예는 상술한다.Incidentally, detailed configuration examples of the detection pixel Pin and the pixel array PXay will be described above.

<제2 배치예><Second arrangement example>

제2 배치예를 도 4에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22A)의 경우, 2개의 세장 검출기(31)를 각각 스캔 방향(SD), 즉, 단변(31S)에 따른 짧은 방향(Z)으로 등간격에 디스크리트 배치하고 있다.A second arrangement example is shown in FIG. 4 . In the case of the X-ray detection apparatus 22A according to this arrangement example, the two elongated detectors 31 are respectively arranged at equal intervals in the scan direction SD, that is, in the short direction Z along the short side 31S, have.

이 경우, 2개의 세장 검출기(31)는 경사 방향(MD)으로는 이동하지 않기 때문에, 다음에 상술하는 바와 같이, 화상 재구성에서, 모듈 간의 갭(SP2)에 의한 불감 영역분의 화소에 대해서는 외부삽입 처리에 의해 화소치를 보간한다.In this case, since the two elongation detectors 31 do not move in the oblique direction MD, as will be described in detail below, in image reconstruction, for pixels corresponding to the insensitive area due to the gap SP 2 between modules, Pixel values are interpolated by external insertion processing.

<제3 배치예><Third arrangement example>

제3 배치예를 도 5에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22B)에서는, 3개의 세장 검출기(31(311, 312, 313))를 각각 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ를 가지는 경사 방향(MD)으로 이동하도록 구성되어 있다. 제1 배치예와 마찬가지로, 3개의 세장 검출기(31(311, 312, 313))는, 스캔 방향(SD)에서 서로 등거리 떨어뜨려 배치되고, 각각의 스캔 분담 범위(R1, R2, R3)도 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 3개의 세장 검출기(31(311, 312, 313))는 스캔 방향(SD)에 대해서 경사 방향(MD)으로 이동하고, 3개의 세장 검출기(31)에서 3등분씩의 분담 스캔을 실시한다. 이 스캔 시에, 서로 인접하는 모듈(132) 간에 갭(SP2)에 의한 불감 영역이라도, 3개의 세장 검출기(31)가 비스듬하게 이동해 기계적인 경사 스캔을 실행하기 때문에, 화상 재구성 시에는, 불감 영역에서 유래하는 재구성 화소에도 주변의 관계된 화소로부터 수 분의 1씩의 화소치가 주어진다. 이에 따라, 각 재구성 화소에서는, 그러한 수 분의 1씩의 화소치를 예컨대 면적비로 합성하는 서브픽셀법에 의해서 화소치가 보간된다.A 3rd arrangement example is shown in FIG. In the X-ray detection device 22B according to this arrangement example, the three elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) are respectively installed in an oblique direction MD having a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD. is configured to move to Similar to the first arrangement example, the three elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) are arranged equidistant from each other in the scan direction SD, and each of the scan sharing ranges R1, R2, R3 ) is set in the same way. For this reason, the three elongation detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) move in the oblique direction MD with respect to the scan direction SD, and the three elongate detectors 31 are divided by three equal parts. Perform a scan. At the time of this scan, even in the insensitive area due to the gap SP 2 between the modules 132 adjacent to each other, since the three elongated detectors 31 move obliquely and perform a mechanical oblique scan, it is insensitive at the time of image reconstruction. Reconstructed pixels originating in the region are also given pixel values by a fraction of that of neighboring related pixels. Accordingly, in each reconstructed pixel, pixel values are interpolated by a sub-pixel method of synthesizing such fractional pixel values in an area ratio, for example.

<제4 배치예><Fourth arrangement example>

제4 배치예를 도 6에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22C)는, 상술한 제3 배치예를, 전술한 제2 배치예에 따라서, 3개의 세장 검출기(31(311, 312, 313))를 각각 스캔 방향(SD), 즉, 단변(31S)에 따른 짧은 방향(Z)으로 등간격에 디스크리트 배치하고 있다.A fourth arrangement example is shown in FIG. 6 . The X-ray detection apparatus 22C according to this arrangement example uses three elongate detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) according to the third arrangement example described above and the second arrangement example described above, respectively. They are discretely arranged at equal intervals in the scan direction SD, that is, in the transverse direction Z along the short side 31S.

이 경우, 3개의 세장 검출기(31)는 경사 방향(MD)으로는 이동하지 않기 때문에, 화상 재구성에서, 모듈(132) 간의 갭(SP2)에 의한 불감 영역분의 화소에 대해서는 외부삽입 처리에 의해 화소치를 보간하게 된다.In this case, since the three elongation detectors 31 do not move in the oblique direction MD, in the image reconstruction, for the pixels in the insensitive area due to the gap SP 2 between the modules 132, the extrapolation process is required. pixel values are interpolated by

<제5 배치예><Fifth arrangement example>

제5 배치예를 도 7에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22D)는, 도 7에 도시한 것처럼, 스캔 방향(SD)이 중력 방향 또는 오블리크(oblique)의 방향이 되도록 장치에 편입한 상태를 나타내고 있다. 이는 예를 들면, 환자가 입위(立位)로 흉부의 X선 사진을 촬영하는 경우를 상정하고 있다. 예를 들면, 2개의 세장 검출기(31(311, 312))는, 흉부에 대해서 상하 방향에 상당하는 짧은 방향(Z)에 대해서, 소정 각도θ만큼 경사진 방향(MD)으로 이동하면서, 분담 스캔을 실시할 수 있다.A fifth arrangement example is shown in FIG. 7 . As shown in FIG. 7, the X-ray detection apparatus 22D which concerns on this arrangement example has shown the state incorporated in the apparatus so that the scanning direction SD may become a gravitational direction or an oblique direction. This assumes, for example, a case in which the patient takes an X-ray photograph of the chest in an oral position. For example, the two elongation detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) move in the direction MD inclined by a predetermined angle θ with respect to the transverse direction Z corresponding to the vertical direction with respect to the chest, A shared scan can be performed.

이 경우도, 물론, 3개 이상의 세장 검출기(31(311, 312, 313))를 스캔 방향(SD)에서 디스크리트하게 형성해도 무방하다. 또한, 각 검출기의 이동 방향을 스캔 방향(SD) 그 자체에 일치되도록 구성해도 무방하다.Also in this case, of course, three or more elongation detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) may be formed discretely in the scan direction SD. In addition, the moving direction of each detector may be configured to coincide with the scan direction SD itself.

<제6 배치예><Sixth arrangement example>

제6 배치예를 도 8에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22E)는, 1개의 세장 검출기(31)를 채용하고, 이 세장 검출기(31)가 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ만큼 경사진 방향(MD)으로 이동시키는 구성을 채용한다. 구동 장치(43)의 구동에 의한 가속(슬로우 스타트) 기간, 정속 기간, 및 감속(슬로우 스톱) 기간에 이르는 위치 제어(이동 제어)에 의해(후술하는 도 19를 참조), 이 1개의 세장 검출기(31)가 스타트 위치(PST)로부터 종점 위치(PFIN)까지 가이드 레일(42)에 따라서 경사 방향(MD)으로 이동한다. 이에 따라, 전체의 촬영 영역(22W)을 커버하고 있다.A sixth arrangement example is shown in FIG. 8 . The X-ray detection apparatus 22E according to this arrangement example employs one elongate detector 31, and the elongate detector 31 is inclined in a direction MD by a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD. A moving configuration is adopted. By the position control (movement control) leading to the acceleration (slow start) period, the constant speed period, and the deceleration (slow stop) period by driving of the drive device 43 (refer FIG. 19 mentioned later), this one elongate detector 31 moves in the oblique direction MD along the guide rail 42 from the start position P ST to the end position P FIN . Accordingly, the entire imaging area 22W is covered.

물론, 이 제6 배치예에서, 소정 각도θ의 경사 방향을 설정하지 않고, Y축방향(제1 방향(Y))에 따라서 직립시킨 1개의 세장 검출기(31)를, 그 Z축방향(제2 방향(Z)), 즉, 스캔 방향(SD)을 향해 이동시키도록 해도 무방하다. 즉, 이동 방향=스캔 방향(SD)이라고 하는 구성을 채용해도 무방하다.Of course, in this sixth arrangement example, without setting the inclination direction of the predetermined angle θ, one elongated detector 31 made upright along the Y-axis direction (first direction Y) is set in the Z-axis direction (the second direction). You may make it move toward the two directions Z), ie, the scan direction SD. That is, you may employ|adopt the structure of movement direction = scanning direction SD.

<제7 배치예><Seventh arrangement example>

제7 배치예를 도 9에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22F)는, 도 2~도 3에서 설명한 2개의 세장 검출기(31) 각각이 분담하는 스캔 분담 범위(R1, R2)를, 스캔 방향(SD)에 있어서 R1≠R2로 설정한 구성을 채용하고 있다. 이 예의 경우, R1>R2로 설정되어 있다. 2개의 세장 검출기(31(311, 312))의 스캔 시간은 서로 상이하고(이동 속도가 동일한 경우), 양 검출기(31(311, 312))의 검출 데이터 각각을 동일한 재구성 공간에서 적당하게 매핑함으로써 화상 재구성이 가능하게 된다.A seventh arrangement example is shown in FIG. 9 . The X-ray detection apparatus 22F according to this arrangement example sets the scan sharing ranges R1 and R2 shared by each of the two elongated detectors 31 described with reference to FIGS. 2 to 3 to R1 in the scan direction SD. The configuration set by ≠R2 is adopted. In this example, R1>R2 is set. The scan times of the two elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) are different from each other (when the movement speed is the same), and the detection data of both detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) are respectively analyzed in the same reconstruction space. By properly mapping, image reconstruction becomes possible.

이와 같이 복수의 세장 검출기(31) 각각에 부등거리씩의 스캔 범위를 담당하게 하는 경우, 가능한 동일 대상물 혹은 동일 부위를 하나의 검출기로 커버해 버리려고 할 때에 유효하다.In this way, when each of the plurality of elongated detectors 31 is responsible for scanning ranges of unequal distances, it is effective when trying to cover as much as possible the same object or the same site with one detector.

<제8 배치예><Eighth arrangement example>

제8 배치예를 도 10에 나타낸다. 이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22G)는, 복수의 세장 검출기의 이동 개시 위치 및 그 이동 방향의 다른 설정을 설명하고 있다.An eighth arrangement example is shown in FIG. 10 . In the X-ray detection device 22G according to this arrangement example, the movement start positions of the plurality of elongated detectors and other settings of the movement directions are described.

도 10의 경우, 복수의 세장 검출기 각각에 균등 또는 불균등하게 할당한 각각의 스캔 범위의 일방의 단에서 타방의 단으로 이동하는 것이 아니라, 촬영 영역(22W)의 스캔 방향(SD)의 거의 중앙부에 서로 인접하도록 초기 위치 설정한 2개의 세장 검출기(31(311, 312))가 스캔 개시 후, 상호 이반(離反)하는 방향으로 이동함으로써, 이러한 스캔 분담 범위(R1, R2)가 촬영 영역(22W)을 커버하도록 구성되어 있다.In the case of FIG. 10 , it does not move from one end to the other end of each scan range equally or unevenly allocated to each of the plurality of elongated detectors, but rather in the center of the scan direction SD of the imaging area 22W. The two elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) initially positioned so as to be adjacent to each other move in opposite directions after the scan starts, so that these scan sharing ranges R1 and R2 are 22W).

더 설명하면, 2개의 세장 검출기(31(311, 312))는 예를 들어 도 10의 -Z축방향으로 일단, 도시된 왕로(往路)의 반주(伴走) 기간(RB)만 이동한다. 반주 방향의 선두의 세장 검출기(311)는, 그 반주 기간(RB)의 일부인 조주(助走) 구간(가속 구간)(RJ1)으로서 사용하고, 그 조주 구간(RJ1)이 끝나면 그대로 정속 주행으로 이행하여, -Z축방향으로 소정 각도θ로 경사진 경사 방향(MD)으로 이동한다.More specifically, the two elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 ) move only the accompaniment period RB of the illustrated outbound route, for example, in the -Z axis direction of FIG. 10 . . The thinness detector 31 1 at the head of the accompaniment direction is used as a running section (acceleration section) RJ 1 that is a part of the accompaniment period RB, and when the running section RJ 1 ends, it travels at a constant speed as it is. , and moves in the oblique direction MD inclined at a predetermined angle θ in the -Z-axis direction.

이에 대해서, 또 일방의 세장 검출기(312)는, 왕로의 반주 기간(RB)의 종점까지, -Z축방향으로 소정 각도θ로 경사진 경사 방향(MD)으로 이동하지만, 그 반주 기간(RB)의 종점(PK)에서 그 이동 방향을, +Z축방향으로 소정 각도θ로 경사 방향(MD)으로 반전시킨다(도 10의 우측 방향). 이 때문에, 또 일방의 세장 검출기(312)는 그 이동 반전 뒤에, 상기 조주 구간(RJ2)을 조주한 후, 정속 주행으로 옮겨, 경사진 경사 방향(MD)으로 이동한다.On the other hand, one of the elongation detectors 31 2 also moves in the oblique direction MD inclined at a predetermined angle θ in the -Z axis direction until the end point of the outgoing accompaniment period RB, but the accompaniment period RB ) at the end point P K , the movement direction is reversed in the oblique direction MD at a predetermined angle θ in the +Z axis direction (right direction in FIG. 10 ). For this reason, again, after the movement reversal, one slender detector 312 steers the said running section RJ2 , and then moves to constant speed running and moves to the inclined inclination direction MD.

이러한 이동은, 도시되지 않지만, 각각의 검출기에 별개로 장착한 구동 기구에 의해 제어된다. 가이드 레일은, 도시되지 않지만, 각각의 검출기에 공통적으로 있어도 무방하고, 상호 독립적으로 있어도 무방하다.Although not shown, this movement is controlled by a drive mechanism separately mounted to each detector. Although the guide rail is not shown in figure, it may exist in common to each detector, and may exist mutually independently.

이에 따라, 일방의 세장 검출기(311)의 조주 구간(RJ1)이기 때문에 검출 데이터가 안정되기 어려운 초기 영역(R1N)은, 또 일방의 세장 검출기(312)의 정속 주행에 의해 스캔된다. 이 때문에, 스캔 방향(SD)의 전역이 양 검출기(31)의 정속 주행 구간에 의해 커버된다. 이 때문에, 가감속 주행이지만 검출 데이터가 불안정해지는 구간은 적어지고, 감속 구간의 검출 데이터만 적당히 처리하면 되게 된다.Accordingly, the initial region R1 N in which the detection data is difficult to be stable because it is the running section RJ 1 of the one of the elongation detectors 31 1 is scanned by the constant speed running of the one of the elongation detectors 31 2 . . For this reason, the entire area of the scan direction SD is covered by the constant speed travel section of both detectors 31 . For this reason, although it is an acceleration/deceleration running, the area in which the detection data becomes unstable is reduced, and only the detection data of a deceleration area needs to be processed appropriately.

덧붙여, 상술한 X선 검출 장치(22, 22A~22G)에 있어서, 세장 검출기를 제1~제8 배치예 중 어느 것에 의해 배치해도 무방하다.In addition, in the X-ray detection apparatuses 22 and 22A-22G mentioned above, you may arrange|position the elongate detector by any of the 1st - 8th arrangement examples.

<세장 검출기의 상세 구성><Detailed configuration of the slender detector>

다음으로, 도 11~도 17을 참조하여, 상술의 각 세장 검출기(X선 검출기)(31)의 구성 및 동작을 설명한다. 여기서, 상술한 구성요소와 동일 또는 동등의 기능을 가지는 구성요소에는 동일 부호를 할당하고, 그 설명을 생략 또는 간단화한다.Next, with reference to FIGS. 11-17, the structure and operation|movement of each of the above-mentioned elongate detectors (X-ray detector) 31 are demonstrated. Here, the same reference numerals are assigned to components having the same or equivalent functions as the above-described components, and descriptions thereof are omitted or simplified.

이 세장 검출기(31)의 외관을 도 11에 예시한다. 이 세장 검출기(31)는, 그 전체적으로 세장(細長)의 직방체상(直方體狀)의 케이스(131)를 갖추고, 그 케이스(131)가 구동 장치(43)에 의해 스캔 방향(SD) 또는 그 스캔 방향(SD)에 소정 각도θ를 가진 경사 방향(MD)으로 이동하는 지지 프레임(45) 상에 고정ㆍ재치되어 있다.The external appearance of this elongate detector 31 is illustrated in FIG. The elongated detector 31 has a case 131 in the shape of a rectangular parallelepiped elongated as a whole, and the case 131 is moved in the scan direction SD or its direction by the drive device 43 . It is fixed and mounted on the support frame 45 which moves in the inclination direction MD which has a predetermined angle θ in the scan direction SD.

<X선 검출 모듈의 배치 구성의 개요><Outline of layout configuration of X-ray detection module>

다음에, 각각의 세장 검출기(31)가 갖추는 복수의 X선 검출 모듈(132)(이하, 단지 '검출 모듈' 또는 '모듈'이라고도 부른다) 각각의 구성을 상술한다.Next, the configuration of each of the plurality of X-ray detection modules 132 (hereinafter, simply referred to as 'detection module' or 'module') equipped with each elongated detector 31 will be described in detail.

도 11에, 케이스(131)의 상면(천장 부분)을 일부 파단해 화살표(XB)(입사 X선)의 방향에서 평면시(平面視)했을 때에 보이는, 세장 검출기(31)의 평면도를 나타내고, 도 12에, 검출 모듈(132)의 종방향(Y축방향)의 일측면을 본 측면도를 나타낸다.Fig. 11 shows a plan view of the elongated detector 31, which is seen when the upper surface (ceiling portion) of the case 131 is partially broken and viewed in plan view in the direction of the arrow XB (incident X-ray), 12 is a side view of the detection module 132 viewed from one side in the longitudinal direction (Y-axis direction).

도 12에 도시한 것처럼, 각 검출 모듈(132)은, 케이스(131)에 수용되는 마더 기판(44)(도 5 참조)과, 그 마더 기판(44) 상에 재치된, 예를 들어 1개의 반도체칩(142)을 갖춘다. 게다가, 이 각 검출 모듈(132)은, 반도체칩(142)의 횡방향(Z축방향)의 편측의 일정 범위에 치우치고 또한 상기 반도체칩(142)에 재치한 신틸레이터 블록(143)과, 그 반도체칩(142)의 횡방향의 또 일방의 편측의 일정 범위를 점유하고, 또한, 신틸레이터 블록(143)으로부터 이간해 상기 반도체칩(142)에 실장된 ASIC(주문형 집적회로) 블록(144)을 갖춘다.As shown in FIG. 12 , each detection module 132 includes a mother substrate 44 (refer to FIG. 5 ) accommodated in the case 131 , and placed on the mother substrate 44 , for example, one A semiconductor chip 142 is provided. In addition, each detection module 132 includes a scintillator block 143 mounted on the semiconductor chip 142 and biased in a certain range on one side of the semiconductor chip 142 in the lateral direction (Z-axis direction); An ASIC (application specific integrated circuit) block 144 mounted on the semiconductor chip 142 separated from the scintillator block 143 and occupying a certain range on one side of the other side in the lateral direction of the semiconductor chip 142 . to equip

덧붙여, 케이스(131)를 사용하지 않고, 마더 기판(44)을 직접, 지지 프레임(45)에 실장하도록 해도 무방하다.In addition, the mother board 44 may be directly mounted on the support frame 45 without using the case 131 .

본 구성에서, 검출 모듈(132)은, 1개의 반도체칩(142)의 면 상에 신틸레이터 블록(143)과 ASIC 블록(144)이 이웃해서, 상호 이간해 병치되어 있는 점이 큰 특징의 하나이다. 신틸레이터 블록(143)은 후술하는 바와 같이, 입사하는 X선빔(XB)의 광자(포톤)를 광 펄스로서 검출하는 소자이다.In this configuration, one of the major characteristics of the detection module 132 is that the scintillator block 143 and the ASIC block 144 are adjacent to each other on the surface of one semiconductor chip 142 and are spaced apart from each other. The scintillator block 143 is an element that detects photons (photons) of the incident X-ray beam XB as light pulses, as will be described later.

게다가, 신틸레이터 블록(143)의 하측에서, 반도체칩(142)의 면 상에 실리콘 포토멀티플라이어(SiPM)의 층이 형성된다. 이 SiPM는 후술하는 것처럼, 입사하는 X선빔(XB)의 광자 각각에 따른 광 펄스를 전기 펄스 신호로 변환하는 소자이다. 이 때문에, SiPM으로부터 출력된 전기 펄스가 반도체칩(142)의 면 상에 형성된 배선 패턴을 통해 인접하는 ASIC 블록(144)에 전송된다. 이 레이아웃 구조도 큰 특징의 하나이다. ASIC 블록(144)은, 그 전기 펄스를 복수 레벨의 역치로 변별 처리함으로써, X선 광자 각각이 가지는 에너지를, 복수의 에너지Bin(범위)에 배분 가능한 광자 계수형의 변별 처리를 실시해, 그 변별 결과에 따른 디지털 신호를 출력한다.In addition, under the scintillator block 143 , a layer of silicon photomultiplier (SiPM) is formed on the surface of the semiconductor chip 142 . This SiPM is an element that converts a light pulse corresponding to each photon of the incident X-ray beam XB into an electric pulse signal, as will be described later. For this reason, the electric pulse output from the SiPM is transmitted to the adjacent ASIC block 144 through the wiring pattern formed on the surface of the semiconductor chip 142 . This layout structure is also one of the big features. The ASIC block 144 performs discrimination processing of the photon counting type capable of distributing the energy each X-ray photon has to a plurality of energy bins (ranges) by discriminating the electric pulses to a plurality of levels of threshold values, and the discrimination Outputs a digital signal according to the result.

특히, X선빔(XB)은, 신틸레이터 블록(143)의 높이 방향(X축방향)의 상면에 형성되는 검출 화소에 조사되고, 그 하면의 각 검출 화소에 대응한 출사면으로부터 형광(螢光)으로서 발(發)해진다. 즉, 높이 방향에 따라서 조사된 X선:(XB)이 형광으로 변환됨에 따라 검출되는 전기 펄스 신호는, 횡방향(Z축방향)으로 전송되어 ASIC 블록(144)에 도달한다. 이 때문에, 도 12에 모식적으로 도시하는 것처럼, Y축방향에서 보았을 경우, L자상의 신호 전달 경로(L)가 구성된다.In particular, the X-ray beam XB is irradiated to the detection pixels formed on the upper surface of the scintillator block 143 in the height direction (X-axis direction), and fluorescence is emitted from the emission surface corresponding to each detection pixel on the lower surface of the scintillator block 143 . ) as a foot (發). That is, the electric pulse signal detected as the X-ray: (XB) irradiated along the height direction is converted into fluorescence is transmitted in the lateral direction (Z-axis direction) to reach the ASIC block 144 . For this reason, as schematically shown in FIG. 12, when it sees from the Y-axis direction, the L-shaped signal transmission path L is comprised.

이 L자상의 신호 전달 경로(L)의 채용에 의해서, 도 13에 도시하는 것처럼, 각 검출 모듈(132)의 평면시일 때의 4측면 중, 종방향(Y축방향)의 상하측면(US, LS) 및 횡방향(Z축방향)의 좌측면(LFS)은 비어 있다. 따라서, 이 비어 있는 측면(US, LS, LFS)에 대향해서 다른 검출 모듈(132)을 배치할 수 있다. 즉, 복수의 검출 모듈(132)을 1차원 또는 2차원으로 인접 배치하여, X선의 검출 면적을 넓힐 수 있다. 본 실시 형태에서는, 1개의 검출 모듈(132)의 상하측면(US, LS) 각각에 1개 또는 복수의 다른 검출 모듈(132)을 배치하는 것을 「2면 버터블(buttable)의 구조를 채용한다」고 칭하고 있다.By the adoption of this L-shaped signal transmission path L, as shown in FIG. 13, among the four sides of each detection module 132 in plan view, the upper and lower side surfaces US in the longitudinal direction (Y-axis direction) LS) and the left side surface LFS in the lateral direction (Z-axis direction) are empty. Accordingly, it is possible to arrange another detection module 132 opposite to the empty side surfaces US, LS, and LFS. That is, by disposing the plurality of detection modules 132 adjacent to each other in one or two dimensions, the detection area of X-rays may be increased. In this embodiment, disposing one or a plurality of other detection modules 132 on each of the upper and lower sides US and LS of one detection module 132 adopts a "two-sided buttable structure". ' is called.

덧붙여, 1개의 검출 모듈(132)의 상하측면(US, LS) 및 좌측면(LFS) 각각에 1개 또는 복수의 다른 검출 모듈을 배치하는 것을 「3면 버터블의 구조를 채용한다」라고 칭하고 있다. 단, 3면 버터블의 구조를 채용하는 경우, 상하측면(US, LS)에 인접시키는 다른 검출 모듈은 1개 또는 복수 개이지만, 좌측면(LFS)에 인접시키는 검출 모듈은 1개로 한정되는 것과 함께, 종방향(Y축방향)의 건부(建付, fitting)를 역으로 하는 것이 바람직하다.In addition, arranging one or a plurality of other detection modules on each of the upper and lower side surfaces US and LS and the left side surface LFS of one detection module 132 is referred to as "adopting a three-sided bubble structure", have. However, when the three-sided bubble structure is adopted, there is one or plural other detection modules adjacent to the upper and lower side surfaces US and LS, but the number of detection modules adjacent to the left surface LFS is limited to one At the same time, it is preferable to reverse the fitting in the longitudinal direction (Y-axis direction).

본 실시 형태에 따른 세장 검출기(31)는, 이러한 「2면 버터블의 구조」를 채용하고 있다. 즉, 복수의 검출 모듈(132)이, 전술한 것처럼, 종방향(Y축방향)에 미소(微小)한 일정 폭의 갭(간극)(SP2)으로 종렬(縱列)로(도 3 및 도 11을 참조), 마더 기판(44) 상에 실장된다. 이 갭(SP2)은 예를 들면, 1개 또는 복수의 검출 화소분과 동일한 폭으로 설정된다. 예를 들면, 검출 화소(Pin)가 250×250㎛이면, 그 정수배의 250㎛, 500㎛ 등이다. 물론, 반드시 정수배가 아니어도, 예를 들면, 0.5배, 1.5배의 갭(SP2)을 설정해도 무방하다.The elongation detector 31 according to the present embodiment employs such a "two-sided bubble structure". That is, the plurality of detection modules 132, as described above, in a longitudinal direction (Y-axis direction) with a small gap (gap) SP 2 of a predetermined width in a vertical line (Fig. 3 and 11), it is mounted on the mother substrate 44. This gap SP 2 is set, for example, to the same width as that of one or a plurality of detection pixels. For example, if the detection pixel Pin is 250 x 250 mu m, it is an integer multiple of 250 mu m, 500 mu m, or the like. Of course, even if it is not necessarily an integer multiple, you may set the gap SP 2 of 0.5 times, 1.5 times, for example.

이에 따라, 전술한 것처럼, 복수 개의 검출 모듈(132)로 이루어진 종방향으로 늘어나는 세장(細長)의 모듈 종렬체(132M)가 형성된다. 케이스(131)는, 모듈 종렬체(132M)를 탑재한 마더 기판(44)을 내포하도록 형성된다.Accordingly, as described above, an elongated module columnar body 132M extending in the longitudinal direction made of a plurality of detection modules 132 is formed. The case 131 is formed so as to contain the mother board 44 on which the module column body 132M is mounted.

덧붙여, 케이스(131)의 상면의, 상기 모듈 종렬체(132M)에 대향한 면에는, X선을 투과하는 재료로 형성되거나, 또는, 개방된 구형상(矩形狀)의 X선 입사창(31W)이 형성되어 있다. 특히, 이 X선 입사창(31W)은, 후술하는 바와 같이, 종렬 배치되는 신틸레이터 블록(143)에만 대향하고 있는 것이 바람직하고, 후술하는 ASIC 블록(144)의 부분은 연판(鉛板)(Ppb)으로 덮여 있는 것이 바람직하다(도 11 참조).Incidentally, on the surface of the upper surface of the case 131 opposite to the module columnar body 132M, an open spherical X-ray incidence window 31W formed of a material that transmits X-rays or opened. ) is formed. In particular, the X-ray incident window 31W preferably faces only the scintillator block 143 arranged in a row as described later, and the part of the ASIC block 144 to be described later is formed by a soft plate (鉛板). P pb ) is preferably covered (see FIG. 11 ).

또한, 후술의 도 20에 모식적으로 도시한 것처럼, 이 X선 검출 장치(22)의 전면(前面), 즉, X선 입사측에는, 검사 대상(OB)으로부터의 X선의 산란선을 저감하는 그리드(GR)를, 해당 장치(22)와 일체로 또는 별체로 설치해도 무방하다. 이 그리드(GR)는, X선 흡수가 큰 복수의 흡수박(吸收箔)을 예를 들어 스캔 방향(SD)에 따라서, 각 세장 검출기(31)의 스캔 분담 범위(R1(R2))마다 X선 초점(F)을 향해 비스듬하게 집속(集束)하는 집속형 그리드를 이루도록 형성되어 있다. 이에 따라, 산란선을 효과적으로 제거해 X선 상(像)의 콘트라스트 향상에 기여하게 하고 있다. 특히 광자 계수형 검출기의 경우, 에너지 정보의 식별에 의해 물질 변별이 가능하기 때문에, 산란선의 혼입이 검출되는 것은, 물질 변별의 정밀도의 열화를 초래하므로, 그리드에 의한 산란선의 제거는 중요하다.In addition, as schematically shown in FIG. 20 to be described later, on the front surface of this X-ray detection device 22, that is, on the X-ray incident side, a grid for reducing scattered rays of X-rays from the inspection object OB. You may provide (GR) integrally with the said apparatus 22 or separately. The grid GR includes a plurality of absorption foils with large X-ray absorption, for example, in the scan direction SD, for each scan sharing range R1 (R2) of the elongated detector 31 . It is formed so as to form a focusing grid obliquely focused toward the line focal point F. Thereby, the scattered rays are effectively removed and it is contributing to the improvement of the contrast of an X-ray image. In particular, in the case of a photon counting detector, since substances can be discriminated by identification of energy information, detection of scattering radiation leads to deterioration of the accuracy of substance discrimination, so it is important to remove scattered rays by a grid.

<X선 검출 모듈의 상세 구조><Detailed structure of X-ray detection module>

[신틸레이터 블록][Scintillator Block]

다음으로, 각 검출 모듈(132)의 상세한 구조를 설명한다. 도 14 및 도 15에 도시한 것처럼, 신틸레이터 블록(143)은, 복수의 주상(柱狀)의 신틸레이터(143A)(주상체(柱狀體))를 그 길이 방향의 상하단을 정렬하여 또한 평면방향에서 서로 소정의 간극을 두고 조밀하게 1개의 블록을 이루도록 묶여 있다. 각 신틸레이터(143A)는, X선의 입사에 응답해 형광을 발하는 무기 결정으로 이루어진 발광 물질이며, 상기 발광 물질로는, GAGG, GFAG, BGO, LYSO, LuAG, CsI, 또는, SrI2(Eu) 등을 예로 들 수 있고, 물론, 그 외의 형광 물질이어도 무방하다. 각 신틸레이터(143A)는, 일례로서, 길이가 수 밀리이고, 상면 및 하면의 사이즈가 예를 들면, 250㎛×250㎛의 구형상이다.Next, a detailed structure of each detection module 132 will be described. 14 and 15 , the scintillator block 143 includes a plurality of columnar scintillators 143A (columnar bodies) arranged at upper and lower ends in the longitudinal direction, and further They are bundled together so as to form one block densely with a predetermined gap from each other in the planar direction. Each scintillator 143A is a light-emitting material made of an inorganic crystal that emits fluorescence in response to X-rays, and the light-emitting material includes GAGG, GFAG, BGO, LYSO, LuAG, CsI, or SrI 2 (Eu). etc. are mentioned, of course, other fluorescent substances may be sufficient. Each scintillator 143A is, for example, several millimeters in length, and has a spherical shape of, for example, 250 µm x 250 µm in size of the upper and lower surfaces.

이 때문에, 복수의 신틸레이터(143A)를 묶는 것으로, 그것들의 길이 방향, 즉, 검출 모듈(132)의 높이 방향(X)에서, 그 복수의 신틸레이터(143A) 각각의 상하면에 의해 블록 상면(143U) 및 블록 하면(143L)(도 12 참조)이 구성된다. 이 블록 상면(143U)에서, 각 신틸레이터(143A)의 상면이, 본 검출 모듈(132), 즉, 검출기(31)의 검출 화소(Pin)를 이룬다. 각 검출 화소(Pin)의 사이즈는, 각 신틸레이터(143A)의 상면의 사이즈와 같고, 예를 들면, 250㎛×250㎛이다. 이 조밀한 묶음 구조에 의해서, 블록 상면(143U)은, 검출 화소(Pin)가 2차원상으로 배치된 X선 입사면으로서 기능한다. 검출 화소(Pin)의 수는 배치하는 신틸레이터(143A)의 수에 따라 정해진다. 각 신틸레이터(143A)의 상하면의 사이즈를 변경함으로써, 검출 화소의 사이즈를 적당히 변경할 수 있다.For this reason, by bundling the plurality of scintillators 143A, the block upper surface ( 143U) and block lower surface 143L (refer to FIG. 12) are constituted. In the block upper surface 143U, the upper surface of each scintillator 143A forms the detection pixel P in of the present detection module 132 , that is, the detector 31 . The size of each detection pixel P in is the same as the size of the upper surface of each scintillator 143A, and is, for example, 250 µm×250 µm. With this dense bundle structure, the block upper surface 143U functions as an X-ray incident surface in which the detection pixels P in are arranged two-dimensionally. The number of detection pixels P in is determined according to the number of scintillators 143A to be disposed. By changing the size of the upper and lower surfaces of each scintillator 143A, the size of the detection pixel can be appropriately changed.

마찬가지로, 블록 하면(143L)(도 15의 (A) 참조)에서, 각 신틸레이터(143A)의 하면(저면)은, 상술의 예로 설명하면, 검출 화소 사이즈:250㎛×250㎛와 같은 사이즈를 가지는 X선의 출사면(Bout)으로서 기능한다. 이 출사면(Bout)의 복수의 2차원 배치에 의해, 신틸레이터 블록(143)의 블록 하면(143L)은 형광 출사면으로서 기능한다. 이 형광 출사면은, 반도체칩(142)에 광감지층(후술한다)의 표면에 직접 또는 간접적(예를 들면, 광학 인터페이스를 통해)으로 대향해서 배치된다.Similarly, in the block lower surface 143L (refer to FIG. 15A), the lower surface (bottom surface) of each scintillator 143A has the same size as the detection pixel size: 250 µm × 250 µm, if described in the above example. The branch functions as an emitting surface (Bout) of X-rays. The block lower surface 143L of the scintillator block 143 functions as a fluorescence emission surface by the two-dimensional arrangement of a plurality of the emission surfaces Bout. The fluorescence emission surface is disposed to directly or indirectly (via an optical interface, for example) directly or indirectly (via an optical interface) to the surface of a light sensing layer (to be described later) on the semiconductor chip 142 .

게다가, 복수의 신틸레이터(143A) 각각의, 인접하는 신틸레이터와의 주위 면은, 그 높이 방향(X)의 적어도 일부가 차광재로 덮여 있다. 이는, 각 검출 화소(Pin)에 입사한 X선의 광자가 인접하는 신틸레이터(143A)에 누설되지 않도록 하거나 또는 그 누설을 노이즈 저감 등의 관점에서 문제가 없을 정도로 저감시키기 위함이다. 이상적으로는, 각 신틸레이터(43A)의 하면(출사면(Bout))을 제외한 측면, 및 경우에 따라서는 상면(검출 화소(Pin)를 이루는 면)을 차광재로 덮어도 무방하다. 이 경우, 상면을 덮는 차광재는 X선을 투과하는 부재인 것이 필요하다.In addition, at least a part of the peripheral surface of each of the plurality of scintillators 143A with respect to the adjacent scintillator is covered with a light blocking material in the height direction X. This is to prevent X-ray photons incident on each detection pixel P in from leaking to the adjacent scintillator 143A, or to reduce the leakage to the extent that there is no problem in terms of noise reduction or the like. Ideally, the side surface excluding the lower surface (the emission surface Bout) of each scintillator 43A and, in some cases, the upper surface (the surface forming the detection pixel P in ) may be covered with a light blocking material. In this case, the light-shielding material covering the upper surface needs to be a member that transmits X-rays.

덧붙여, 신틸레이터 블록(143)의 상술한 조밀한 묶음 구조(束構造)란, 제조 후에 묶여 있는 구조를 의미하고, 각 신틸레이터(143A)를 잘라낸 후에 묶을 수도 있고, 신틸레이터재의 뭉치를 레이저 커터로 홈(groove)을 파는 등, 상술의 묶었다는 것과 마찬가지의 구조를 가지도록 가공할 수도 있다.Incidentally, the above-described dense bundle structure of the scintillator block 143 means a structure that is bundled after manufacturing, and may be bundled after cutting each scintillator 143A, and the bundle of scintillator materials is cut with a laser cutter. It can also be processed so that it may have the structure similar to the above-mentioned bundled|bundling, such as digging a groove|channel with a furnace.

이와 같이, 복수의 신틸레이터(143A) 각각의 주위를 차광재로 덮어 조밀한 묶음 구조로 하기 때문에, 2차원 배열의 검출 화소(Pin)를 포함한 화소 구획의 각각의 사이즈는, 실제로는, 예를 들어 250㎛×250㎛(200㎛×200㎛)의 사이즈의 신틸레이터의 주위를 25㎛의 두께의 차광재가 둘러싸고, 검출 화소(Pin=250㎛×250㎛) 등, 차광재의 두께 만큼 커진다. 따라서, 실제로 유효한 검출 기능 가지는 검출 화소(Pin)는, 그 평면시에서, 상호 디스크리트하게 2차원 배열된 구조가 되어 있다.In this way, since the periphery of each of the plurality of scintillators 143A is covered with a light-shielding material to form a dense bundle structure, the size of each pixel division including the detection pixels P in of the two-dimensional array is, in fact, For example, a scintillator having a size of 250 μm × 250 μm (200 μm × 200 μm) is surrounded by a light blocking material having a thickness of 25 μm, and the thickness of the light blocking material such as a detection pixel (P in = 250 μm × 250 μm) is increased by the thickness of the light blocking material. . Accordingly, the detection pixels P in having an effective detection function have a structure in which they are mutually discretely arranged two-dimensionally in the plan view.

각 신틸레이터(143A)에 X선의 광자(포톤)가 입사되면, 그 광자가 신틸레이터(143A)의 내부를 전반(傳搬)하는 경우에, 확률 현상으로서 형광을 여기(勵起)시키는 신틸레이션을 일으킨다. 이와 같이 생긴 형광은, 신틸레이터(143A)의 내부를 반사하면서 또는 직선적으로 전반하여, 각 출사면(Bout)으로부터 형광으로서 출사된다. 이 형광의 양은 미약광으로서 정의되는 범주의 것이다.When a photon (photon) of X-rays is incident on each scintillator 143A, when the photon propagates through the inside of the scintillator 143A, a scintillation that excites fluorescence as a stochastic phenomenon is performed. causes The fluorescence generated in this way is emitted as fluorescence from each emitting surface Bout while reflecting the inside of the scintillator 143A or propagating linearly. This amount of fluorescence is in the category defined as faint light.

[반도체칩][Semiconductor Chip]

도 13은, 도 12에 나타내는 화살표(Ⅷ-Ⅷ)선에 따른 반도체칩(142)의 높이 X방향에서의 칩 상면(US)을 모식적으로 나타낸다. 이 칩 상면(US)은, 전술한 신틸레이터 블록(143)의 블록 하면(143L)에 도시되지 않은 광학 인터페이스(예를 들면, 투광성을 가지는 수지로 이루어진 접착층)를 통해 대향하고 있다.FIG. 13 schematically shows the chip upper surface US in the height X direction of the semiconductor chip 142 along the arrow (VIII-VIII) line shown in FIG. 12 . This chip upper surface US is opposed to the block lower surface 143L of the above-described scintillator block 143 via an optical interface (for example, an adhesive layer made of a light-transmitting resin) not shown.

반도체칩(142)은, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 면에, 세정, 패턴 프린팅(燒付), 에칭, 세정, 전극 형성, 웨이퍼 검사, 다이싱 등의 공정을 거쳐, 광전(光電) 변환을 위한 회로 패턴 및 그 회로를 후단의 ASIC 블록(144)에 배선하는 배선 패턴이 형성되어 있다. 이 반도체칩(142)은 마더 기판(44)에 마운트되고(도 12, 14, 15의 (A) 참조), 이 마더 기판(44)과, 반도체칩(142) 및 ASIC 블록(144)과의 전기적 접속(본 실시 형태에서는, 본딩 접속)은, 그 마운트 후에 행해진다.The semiconductor chip 142 undergoes, for example, cleaning, pattern printing, etching, cleaning, electrode formation, wafer inspection, dicing, and the like on the surface of a silicon wafer to undergo photoelectric conversion. A circuit pattern and a wiring pattern for wiring the circuit to the ASIC block 144 at the rear stage are formed. This semiconductor chip 142 is mounted on a mother substrate 44 (refer to FIGS. 12, 14, and 15 (A)), and the mother substrate 44, the semiconductor chip 142 and the ASIC block 144 are Electrical connection (bonding connection in this embodiment) is performed after the mounting.

이 실리콘제 반도체칩(142)에서, 종방향(Y) 및 횡방향(Z)의 크기(YL, ZL)는, 일례로서, YL<ZL로 설정하고, 도 13의 예에 따른 평면시에서 설명하면, 횡장(橫長)의 장방형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 칩 상면(US)의 영역도 이와 동일하게 횡장의 장방형상이 되고 있다.In this silicon semiconductor chip 142, the magnitudes YL and ZL in the longitudinal direction Y and the lateral direction Z are set to YL<ZL as an example, and will be described in a plan view according to the example of FIG. 13 . On the lower surface, it is formed in the shape of a long rectangle. For this reason, the area|region of the chip|tip upper surface US has also become a horizontal rectangle shape similarly.

이 칩 상면(US)의 영역은, 도 13의 예로 설명하면, 좌측부터 순서대로, 일방의 세장(細長)의 전원용 패드 영역(Rpad1), 좌측으로 치우쳐 형성되어 셀영역으로서 기능하는 실리콘 포토멀티플라이어(SiPM)의 영역(RSiPM), 냉각 목적이나 전자기적(電磁的) 상호 간섭 방지 등을 위해 마련한 간극 영역(Rspace), ASIC 블록(144)을 마운트하는 ASIC 영역(RASIC), 및 타방의 세장(細長)의 입출력용 패드 영역(Rpad2)에 의해 점유되어 있다.The region of this chip top surface US is described with the example of FIG. 13 , in order from the left, one elongated power supply pad region R pad1 , is formed biased to the left and functions as a cell region. Area (R SiPM ) of the pliers (SiPM), a gap area (R space ) provided for cooling purposes or electromagnetic mutual interference prevention, etc., ASIC area (R ASIC ) for mounting the ASIC block 144, and It is occupied by the other thin input/output pad area R pad2 .

ㆍ광전 변환 회로(실리콘 포토멀티플라이어(SiPM))ㆍPhotoelectric conversion circuit (silicon photomultiplier (SiPM))

이 중, 도 16의 (A)에 도시한 것처럼, SiPM 영역(RSiPM)은 그 전체가 광감지층으로서 형성되고, 전술한 복수의 신틸레이터(143A)의 블록 하면(143L)을 이루는, 상기 복수의 출사면(Bout)(즉, 검출 화소(Pin)의 출력면)에 대향하고 있다. 이 SiPM 영역(RSiPM)에는, 상술한 포토리소그래피(photolithography)에 의한 패턴 작성을 통해, 광전 변환 회로로서 기능하는 실리콘 포토멀티플라이어(SiPM)(151)로서 만들어지고 있다.Of these, as shown in FIG. 16A , the SiPM region R SiPM is entirely formed as a photo-sensing layer, and forms the block lower surface 143L of the plurality of scintillators 143A described above. It faces the plurality of emission surfaces Bout (that is, the output surface of the detection pixel P in ). The SiPM region R SiPM is formed as a silicon photomultiplier (SiPM) 151 functioning as a photoelectric conversion circuit through pattern creation by the above-described photolithography.

구체적으로는, 도 16의 (A), (B)에 도시한 것처럼, 이 SiPM:(151)는, 그 SiPM 영역(RSiPM)에서 2차원적으로 화성(畵成, forming)되고 또한 전술한 복수의 형광의 출사면(Bout)(즉, 검출 화소(Pin)의 출력면)의 각각에 대향한, 복수의 수광 화소(Popt)가 형성되어 있다. 이 복수의 수광 화소(Popt)의 각각에는, 각각이 광검지 소자를 가지는 미소 영역으로서 복수의 마이크로셀(MS)이 광전 변환 소자 어레이로서 형성되어 있다.Specifically, as shown in FIGS. 16A and 16B , this SiPM: (151) is two-dimensionally formed in the SiPM region (R SiPM ), and further described above. A plurality of light-receiving pixels P opt opposing each of the plurality of emission surfaces Bout (ie, the output surfaces of the detection pixels P in ) are formed. In each of the plurality of light-receiving pixels P opt , a plurality of microcells MS are formed as a photoelectric conversion element array as a micro region each having a photodetector element.

또한, 도 17로부터 알 수 있듯이, SiPM 영역(RSiPM)에는, 각 마이크로셀(MS)에 전원 및 어스(earth)를 접속하는 배선 패턴(WPpg)과, 그 각 마이크로셀(MS)로부터 인출(引出)되는 출력용 배선 패턴(WPout)의 일부가 형성된다. 이 출력용 배선 패턴(WPout)의 나머지 부분은, 그 옆의 간극 영역(Rspace)을 지나서 ASIC 영역(RASIc)의 소정의 범프 본딩(Bump Bonding) 위치까지 한 번에 도달하고 있다. 즉, 이 출력용 배선 패턴(WPout)은, 1개의 반도체칩(실리콘칩)(142)의 칩 상면(US)에 따라서, 후술하는 바와 같이 횡방향(Z)으로 배선되고 있는 점이 특징의 하나로 되어 있다.In addition, as can be seen from FIG. 17 , in the SiPM region R SiPM , a wiring pattern WPpg for connecting power and earth to each microcell MS, and a wiring pattern WPpg connected to each microcell MS are drawn out ( A part of the output wiring pattern WPout is formed. The remaining portion of the output wiring pattern WPout passes through the adjacent gap region R space and reaches a predetermined bump bonding position of the ASIC region R ASIc at once. That is, one of the features of this output wiring pattern WPout is that it is wired in the lateral direction Z along the chip top surface US of one semiconductor chip (silicon chip) 142 as will be described later. .

각 마이크로셀(MS)에는, 도 16의 (C), (D)에 도시한 것처럼, 예를 들면, 가이거 모드(Geiger Mode)로 구동하도록, 광전 변환 소자인 애벌랜치 포토다이오드(APD: Avalanche Photo-Diode) 및 ??치 저항(Quench resistance)(R)이 만들어 넣어지고, 이 ??치 저항(R)과 셀 회로 고유의 정전 용량 성분(C)에 의해 전기 펄스 발생 시의 시정수(時定數)가 정해지게 되어 있다.Each microcell MS has an avalanche photodiode (APD: Avalanche Photo-) which is a photoelectric conversion element so as to be driven in, for example, Geiger mode, as shown in FIGS. 16C and 16D . Diode) and quench resistance (R) are built in, and the time constant at the time of electric pulse generation by this quench resistance (R) and the capacitance component (C) inherent to the cell circuit (time constant)數) is to be determined.

도 16은, 셀 영역으로서 기능하는 SiPM 영역(RSiPM)을 중심으로 나타내고(동 도면의 (A)), 게다가, 이 영역(RSiPM)을 2차원적으로 화성하는 복수의 검출 화소(Pin)(각 신틸레이터(143A)의 횡방향 단면적에 상당하는 사이즈를 가진다)(동 도면의 (A)~(C))와, 각 검출 화소(Pin)의 내측에 각각 1개 형성되는 수광 화소(Popt)(동 도면의 (C))와, 이 수광 화소(Popt) 각각에 형성되는 광전 변환 소자 어레이를 이루는 복수의 마이크로셀(MS)(동 도면의 (D))을 모식적으로 나타낸다. 16 shows the SiPM region R SiPM functioning as the cell region as a center ((A) of the same figure), and further, a plurality of detection pixels P in that form the region R SiPM two-dimensionally. ) (having a size corresponding to the cross-sectional area in the transverse direction of each scintillator 143A) ((A) to (C) in the same figure) and one light-receiving pixel formed inside each detection pixel P in , respectively (P opt ) ((C) of the same figure) and a plurality of microcells MS ((D) of the same figure) constituting a photoelectric conversion element array formed in each of the light-receiving pixels P opt are schematically shown indicates.

또한, 본 실시 형태에서는, 각 검출 화소(Pin) 및 각 수광 화소(Popt)는 모두, 평면시에서 정방형을 이루고, 또한 양자(兩者)의 중심위치(O)는 평면시에서 일치시키고 있다. 즉, 신틸레이터(143A)가 제공하는 각 검출 화소(Pin)로부터의 집광 효율 및 서로 인접하는 수광 화소(Popt) 간의 광 분리를 고려하면, 그와 같이 센터링(centering)하는 것이 바람직하다.In addition, in this embodiment, each detection pixel P in and each light receiving pixel P opt both form a square in plan view, and the center position O of both is made to coincide in plan view. have. That is, in consideration of light collection efficiency from each detection pixel P in provided by the scintillator 143A and light separation between adjacent light receiving pixels P opt , such centering is preferable.

게다가, 상술한 일례에서 알 수 있듯이, 칩 상면(US)의 각 검출 화소(Pin)에 대향하는 영역에는, 마이크로셀(MS)로 이루어진 광전 변환 소자 어레이, 즉, 수광 화소(Popt) 자체가 차지하는 광감지 영역(Ract)이 형성되어 있다. 이 광감지 영역(Ract)의 면적은, 각 검출 화소(Pin)의 그것보다 작기 때문에, 상기 대향 영역에는, 애벌랜치 포토다이오드(APD)가 배치되지 않는 영역이 남아 있다. 이 남은 영역을 광불감(光不感) 영역(Rdead)이라고 칭하는 것으로 하면, 광불감 영역(Rdead)은 수광 화소(Popt)의 주위 4변에 걸쳐 존재한다.In addition, as can be seen from the above example, in the region opposite to each detection pixel P in on the chip upper surface US, a photoelectric conversion element array made of microcells MS, that is, the light receiving pixel P opt itself A light sensing region R act occupied by is formed. Since the area of the light sensing region R act is smaller than that of each detection pixel P in , a region in which the avalanche photodiode APD is not disposed remains in the opposite region. Assuming that this remaining area is referred to as a light-insensitive area R dead , the light-dead area R dead exists over four peripheral sides of the light-receiving pixel P opt .

이와 같이, 본 실시 형태의 화소 구성에 의하면, 사이즈 관계에 대해서, 「수광 화소(Popt)<검출 화소(Pin)」로 설정해, 광불감 영역(Rdead)을 남기는 것이 특징이다.As described above, according to the pixel configuration of the present embodiment, it is characterized in that the size relation is set to "light-receiving pixel P opt < detection pixel P in ", leaving light-sensitive region R dead .

구체적으로는, 검출 화소(Pin)의 종방향(Y) 및 횡방향(Z)의 사이즈를 각각 WL, WH로 하면(WL=WH), 수광 화소(Popt)의 그것들(WL1, WH1)은, WL(=WH) 보다 종횡 각각 5~45% 사이의 선택치 만큼 작고, 또한, WL1<WH1로 설정되어 있다. 즉 일례로서, 종방향(Y)에서 WL=WL1+2W1(W1:광불감 영역(Rdead)의 폭)로 하고, 횡방향(Z)에서 WH=WH1+2W2(W2:광불감 영역(Rdead)의 폭)로 하면, 종방향(Y)의 광불감 영역(Rdead)의 폭(W1)으로서, 그 전체의 폭(WL)의 25%를 확보하고, 또한, 횡방향(Z)의 광불감 영역(Rdead)의 폭(W2)으로서, 그 전체의 폭(WH)의 5%분 만큼 남기도록 설정된다.Specifically, if the size of the detection pixel P in in the vertical direction (Y) and in the horizontal direction (Z) is W L , W H , respectively (W L =W H ), those of the light-receiving pixel P opt ( W L1 , W H1 ) is smaller than W L (=W H ) by a selected value between 5 and 45% in length and width, respectively, and W L1 < W H1 is set. That is, as an example, in the longitudinal direction (Y), W L =W L1 +2W 1 (W 1 : width of the light-insensitive region (R dead )), and in the lateral direction (Z), W H =W H1 +2W 2 ( If W 2 : width of light-insensitive region (R dead )), 25% of the total width (W L ) is secured as width (W 1 ) of light-insensitive region (R dead ) in the longitudinal direction (Y) In addition, as the width W 2 of the light-insensitive region R dead in the lateral direction Z, it is set so as to leave only 5% of the total width W H .

물론, 광불감 영역(Rdead)의 폭(W1, W2)은, 5~45%의 사이에서, 요구되는 광검출 특성에 따라 적당하게 변경해도 무방하다. 예를 들면, 상술의 조건에서, 폭(W1)이 차지하는 비율은 10%이며, 폭(W2)이 차지하는 비율은 20%여도 무방하다.Of course, the widths W 1 , W 2 of the light-sensitive region R dead may be appropriately changed in the range of 5 to 45% depending on the required photodetection characteristics. For example, under the above conditions, the ratio of the width W 1 is 10%, and the ratio of the width W 2 , may be 20%.

이 수광 화소(Popt)를 상기 5~45%의 임의의 선택치 만큼 작게 하는 이유는, 도 15, 하단의 (B)의 모식도에서 정성적(定性的)으로 설명된다. 수치 그 자체는 설계 조건에 의해 변경된다.The reason why this light-receiving pixel P opt is made small by the said 5-45% arbitrary selection value is demonstrated qualitatively with the schematic diagram of FIG. 15 and (B) at the bottom. The numerical value itself is changed by design conditions.

도 15, 하단의 (B)는, 종방향(Y) 및 횡방향(Z)에서 상호 인접하는 복수의 수광 화소(Popt) 각각의 광감지 영역(Ract)(즉, 복수의 마이크로셀(MS)), 및 SiPM:(51)의 하면(143L)에서 종방향(Y) 및 횡방향(Z)에 있어서 상호 인접하는 복수의 형광의 출사면(Bout)(즉, 검출 화소(Pin)의 출력면)을, 종방향(Y)에서 모식적으로 본 상태를 나타내고 있다. 이 도면에는, 게다가 횡축방향(Z)에서 각 출사면(Pout)으로부터 출사되는 형광(Lscin)의 분포를 나타낸다. 이 출사되는 형광(Lscin)은, 각 신틸레이터(143A)(주상체)의 내부로부터 직접, 또는 벽면(壁面)에서 반사하면서 간접적으로 출사면(Bout)으로부터 광학 인터페이스(152)를 통해 대향하는 각 광감지 영역(Ract)에 입사한다. 이 때문에, 형광(Lscin)의 분포는, 통계적으로, 각 광감지 영역(Ract)의 횡방향(Z)의 중심부에서 제일 높은 광량을 나타내는 산형(山形)의 곡선을 나타낸다. 이 때문에, 형광(Lscin)의 분포 곡선은, 서로 인접하는 광감지 영역(Ract)의 사이에 중첩되는 부분(OVC)이 존재한다.15, (B) at the bottom is a photo-sensing area (R act ) of each of a plurality of light-receiving pixels (P opt ) adjacent to each other in the longitudinal direction (Y) and the lateral direction (Z) (that is, a plurality of microcells ( MS)), and a plurality of fluorescence emission surfaces Bout adjacent to each other in the longitudinal direction (Y) and the lateral direction (Z) on the lower surface 143L of the SiPM: 51 (that is, the detection pixel P in ). The output surface of ) is shown schematically in the longitudinal direction (Y). In this figure, the distribution of the fluorescence L scin emitted from each emission surface P out in the horizontal axis direction Z is further shown. The emitted fluorescence L scin is directly opposite from the inside of each scintillator 143A (columnar body) or indirectly from the exit surface Bout while being reflected from the wall surface through the optical interface 152 It is incident on each light sensing region R act . For this reason, the distribution of the fluorescence L scin statistically represents a mountain-shaped curve indicating the highest light quantity at the center of the lateral direction Z of each light sensing region R act . For this reason, in the distribution curve of the fluorescence (L scin ), there is an overlapping portion (OVC) between the photo-sensing regions (R act ) adjacent to each other.

이 형광(Lscin)이 중첩되는 곡선 부분(OVC)의 성분은, 서로, 인접하는 광감지 영역(Ract)으로의 광의 크로스토크(crosstalk) 성분이 된다. 이 때문에, 이 중첩되는 곡선 부분(OVC)에서의 광량을 충분히 낮추면, 인접하는 광감지 영역(Ract)으로 크로스토크 성분도 줄일 수 있게 되므로, 각 수광 화소(Popt)가 차지하는 광감지 영역(Ract)이 차지하는 면적의 비율을 작게 하고 있다. 특히, 종방향(Y) 및 횡방향(Z)에서 검출 화소(Pin)끼리의 경계 위치에서, 상기 중첩되는 곡선 부분(OVC)의 광량 레벨이 충분히 작아지도록 수광 화소(Popt)와 광감지 영역(Ract)의 면적 비율을 결정함으로써(수광 화소(Popt)>광감지 영역(Ract)), 이러한 크로스토크를 충분히 억제할 수 있다. 또한, 제조 시에 수광 화소(Popt)와 광감지 영역(Ract)의 종방향(Y) 및 횡방향의 위치차가 있었다고 해도, 이를 흡수해, 상기 대소 관계를 유지할 수도 있다.Components of the curved portion OVC where the fluorescence L scin overlaps each other becomes a crosstalk component of light to the adjacent light sensing region R act . For this reason, if the amount of light in the overlapping curved portion OVC is sufficiently lowered, the crosstalk component to the adjacent light sensing region R act can also be reduced, so that the light sensing region R occupied by each light receiving pixel P opt . act ) makes the ratio of the area occupied by it small. In particular, at the boundary position between the detection pixels P in in the vertical direction (Y) and the horizontal direction (Z), the light-receiving pixel (P opt ) and the light-sensing pixel so that the light amount level of the overlapping curved portion (OVC) is sufficiently small By determining the area ratio of the region R act (light receiving pixel P opt > light sensing region R act ), such crosstalk can be sufficiently suppressed. Also, even if there is a position difference between the light-receiving pixel P opt and the light-sensing region R act in the longitudinal direction (Y) and the lateral direction during manufacture, it can be absorbed and the above-mentioned magnitude relationship can be maintained.

한편, 도 17에 설명한 것처럼, 수광 화소(Popt)에는 복수의 작은 마이크로셀(MS)이 2차원 어레이상으로 형성된다. 이 마이크로셀(MS) 각각의 면적은 작을수록 광감지 감도가 좋지만, 화소 전체적으로는, 마이크로셀(MS)의 수를 극력 많게 해서 수광량(受光量)을 늘리려고 한다. 마이크로셀(MS) 각각의 출력 배선을 인출하기 위한 면적도 필요하게 된다. 이러한 요구를 밸런싱하기 위해, 본 실시 형태에서는, 도 17에 나타낸 것처럼, 횡방향(Z)(행방향)에 늘어선 마이크로셀(MS)의 수를, 종방향(Y)(열방향)에 늘어선 그것보다 많게 하고 있다. 즉, 장방형상의 광감지 영역(Ract)을 형성하고 있다. 이에 따라, 각 수광 화소(Popt)에서 종방향(Y)의 양 사이드에 형성되는 광불감 영역(Rdead)을 출력 배선 패턴(WPout)의 영역으로서 확보하는 것과 함께, 마이크로셀(MS)의 수를 증가시켜, 수광 감도를 유지하면서 수광량을 많게 할 수 있고, 내(耐)노이즈성을 향상시키고 있다.On the other hand, as described in FIG. 17 , a plurality of small microcells MS are formed in a two-dimensional array in the light-receiving pixel P opt . The smaller the area of each of the microcells MS, the better the light-sensing sensitivity, but as a whole, the number of microcells MS is increased as much as possible to increase the amount of light received. An area for drawing out the output wiring of each microcell MS is also required. In order to balance these demands, in the present embodiment, as shown in Fig. 17, the number of microcells MS arranged in the lateral direction Z (row direction) is increased in the longitudinal direction Y (column direction). doing more That is, a rectangular light sensing region R act is formed. Accordingly, while securing the photosensitive region R dead formed on both sides of the longitudinal direction Y in each light receiving pixel P opt as the region of the output wiring pattern WPout , the microcell MS By increasing the number, the light reception amount can be increased while maintaining the light reception sensitivity, and the noise resistance is improved.

[배선 영역][Wiring Area]

이 때문에, 광불감 영역(Rdead)으로는, 도 17의 경우, 수광 화소(Popt)가 차지하는 광감지 영역의 종방향(Y)의 상하 각각에 폭(W1)의 광불감 영역이, 또한 횡방향(Z)의 좌우 각각에 폭(W2)의 광불감 영역이 부분적으로 형성되어, 이 광불감 영역이 형성된다. 이 폭(W1, W2)의 상하좌우의 광불감 영역에 의해 광불감 영역(Rdead)(마이크로셀을 두지 않고 배선 영역으로서 기능시킨다)이 형성된다. 신틸레이터 블록(143)을 평면시 했을 경우, 그 블록 하면(143L)에서는, 수광 화소(Popt)의 광감지 영역은, 횡방향(Z)으로 연장되어, 횡장(橫長)의 장방형을 이루고 있다. 이 장방형으로 형성하는 만큼, 그 내측에 배치하는 마이크로셀(MS)의 수는, 동일 간격으로의 배치의 경우, 보다 많은 양의 광을 감지할 수 있다. 어느 정도의 횡방향 연장을 할 것인지 여부는, 검지하려는 광량과 광 분리(노이즈)의 정도에 따라 변경된다.For this reason, as the light-sensitive area R dead , in the case of FIG. 17 , the light-sensitive area of the width W 1 is located above and below the vertical direction Y of the light-sensing area occupied by the light-receiving pixel P opt , In addition, a light-insensitive region having a width W 2 is partially formed on each of the left and right in the lateral direction Z, thereby forming the photo-insensitive region. A light-insensitive region R dead (which functions as a wiring region without a microcell) is formed by the upper, lower, left, and right photo-insensitive regions of this width W 1 , W 2 . When the scintillator block 143 is planarly viewed, on the lower surface 143L of the block, the light-sensing area of the light-receiving pixel P opt extends in the lateral direction Z to form a horizontal rectangle. have. As the rectangle is formed, the number of microcells MS arranged inside the rectangle can sense a larger amount of light when arranged at the same interval. The degree of lateral extension is changed depending on the amount of light to be detected and the degree of light separation (noise).

도 17의 화소 구성에서, 도 15에 도시한 것처럼, 각 검출 화소(Pin)에 대해서 광학 인터페이스(152)를 통해, 각각의 수광 화소(Popt)가 대향하고 있다. 덧붙여, 광학 인터페이스(152)는, 실제로는, 예를 들면, 10㎛ 정도의 얇은 두께의 광학적 투과층으로서 형성되는 것이 바람직하다.In the pixel configuration of FIG. 17 , as shown in FIG. 15 , each light receiving pixel P opt faces each detection pixel P in through the optical interface 152 . In addition, it is preferable that the optical interface 152 is actually formed as an optically transmissive layer with a thin thickness of, for example, about 10 mu m.

이 때문에, 신틸레이터 블록(143)의 각 신틸레이터(143A)에서 X선 광자에 여기된 형광(펄스상의 미약광)은, 그것들 각 신틸레이터(143A)의 하면(즉, 각 검출 화소(Pin))으로부터 신틸레이터 블록(143)의 내부에 사방팔방을 향해 출사된다. 각 신틸레이터(143A)의 측면의 많은 부분이 얇은 차광재로 덮여 있으므로, 형광의 출사 방향은 하면으로부터의 출사로 한정된다. 출사된 형광 펄스의 일부는, 각 수광 화소(Popt)의 복수의 마이크로셀(MS) 각각의 애벌랜치 포토다이오드(APD)에 입사된다. 입사된 형광 펄스는, 그 애벌랜치 포토다이오드(APD)의 광전 변환 기능과 ??치 저항(R)에 의해 전기 펄스 신호로 변환된다. 변환된 전기 펄스 신호는, 마이크로셀(MS)의 정전 용량 성분(C)을 통해, 각 마이크로셀(MS)로부터 출력된다. 복수의 마이크로셀(MS)은 셀의 외측에서 배선 패턴에 의해 서로 와이어드 오어(Wired-OR) 접속되어 있으므로(도 17, 18 참조), 그 오어 접속에 의해, 복수의 마이크로셀(MS)로부터의 전기 펄스 신호가 1개의 전기 펄스 신호로서, 적어도 1개의 마이크로셀(MS)이 응답할 때마다 취출(取出)된다.For this reason, the fluorescence (pulsed faint light) excited by the X-ray photons in each scintillator 143A of the scintillator block 143 is emitted from the lower surface of each scintillator 143A (that is, each detection pixel P in ). )) to the inside of the scintillator block 143 in all directions. Since a large portion of the side surface of each scintillator 143A is covered with a thin light-shielding material, the emission direction of fluorescence is limited to emission from the lower surface. A portion of the emitted fluorescence pulse is incident on the avalanche photodiode (APD) of each of the plurality of microcells (MS) of each light-receiving pixel (P opt ). The incident fluorescence pulse is converted into an electric pulse signal by the photoelectric conversion function of the avalanche photodiode (APD) and the unset resistor (R). The converted electric pulse signal is output from each microcell MS through the electrostatic capacitance component C of the microcell MS. Since the plurality of microcells MS are wired-OR-connected to each other by a wiring pattern on the outside of the cell (refer to FIGS. 17 and 18), the OR connection from the plurality of microcells MS An electric pulse signal is taken out every time at least one microcell MS responds as one electric pulse signal.

이 출력 신호를 처리하는 회로는, 본 실시 형태에서는, 후술하는 도 18에 도시하는 것처럼, 광자 계수형 검출 기능을 가지게 한 처리 회로(148)에 의해 구성되어 있다. 이 처리 회로(148)는, 본 실시 형태에서는, ASIC 블록(144)에 실장되어 있다. 이 처리 회로(148)는, X선 광자 각각이 상이한 에너지를 가지는 것에 착안해, 미리 정한 복수의 에너지 영역에 근거한 에너지 변별을 실시해 에너지 영역마다 X선 광자를 계수하고, 그 계수치에 근거해, 대상물(P)에 포함되는 물질의 적어도 종류 및 성상(性狀)을 분류 가능한, 소위, 물질 동정도 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 물론, 에너지 영역마다의 계수치에 근거한, 소위, 단순 투과 상(像)을 얻을 수도 있다.In the present embodiment, the circuit for processing the output signal is constituted by a processing circuit 148 having a photon counting detection function, as shown in FIG. 18 to be described later. This processing circuit 148 is mounted on the ASIC block 144 in the present embodiment. This processing circuit 148 pays attention to the fact that each X-ray photon has a different energy, performs energy discrimination based on a plurality of predetermined energy regions, counts X-ray photons for each energy region, and based on the counted value, the target object It is comprised so that at least the kind and property of the substance contained in (P) can be classified, so-called substance identification can also be performed. Of course, it is also possible to obtain a so-called simple transmission image based on the coefficient values for each energy region.

이 처리 회로(148)의 에너지 변별 기능 부분의 구성은, 예를 들면, 국제특허공개공보 WO2013/047788A1 등에 공지되어 있다.The configuration of the energy discrimination function portion of the processing circuit 148 is known, for example, in International Patent Application Laid-Open No. WO2013/047788A1 or the like.

[배선 패터닝][Wiring Patterning]

본 실시 형태에서는, 그 처리 회로(148)에서의 입력 회로 부분 및 입력 단자에 이르는, 전술한 SiPM 영역(RSiPM)으로부터 간극 영역(Rspace)을 통해 ASIC 영역(RASIC)에 이르는 배선 접속, 및 상기 ASIC 영역(RASIC)과 ASIC 블록(144)과의 전기적 접속, 게다가, ASIC 영역(RASIC)으로부터 마더 기판(44)으로의 출력 신호의 인출 구성의 특징을 가진다. 이에 더하여, 전술한 마더 기판(44)과 SiPM 영역(RSiPM)에 존재하는 복수의 마이크로셀(MS)과의 사이의 전원 공급선 및 어스선의 채용 방식도 특징의 하나이다.In the present embodiment, a wiring connection from the aforementioned SiPM region R SiPM to an input circuit portion and an input terminal in the processing circuit 148 to the ASIC region R ASIC through the gap region R space ; and an electrical connection between the ASIC region R ASIC and the ASIC block 144 , and furthermore, an output signal from the ASIC region R ASIC to the motherboard 44 . In addition to this, a method of employing a power supply line and a ground line between the above-described mother substrate 44 and the plurality of microcells MS existing in the SiPM region R SiPM is also one of the characteristics.

도 17에 도시한 것처럼, 각 수광 화소(Popt)에서의 복수의 마이크로셀(MS)의 출력 라인은, 종방향(Y)에서 종렬(縱列)하는 것끼리 일단 와이어드 오어 접속하여 상측의 빈 영역(empty region), 즉, 광불감 영역(Rdead)의 상측 영역으로 인출하고, 그 인출한 각 종렬의 인출선을 재차, 이번에는 횡방향(Z)으로 인출하면서 와이어드 오어 접속해, 수광 화소(Popt)마다의 출력단(Tpixel)에 모으고 있다. 즉, 수광 화소(Popt)마다, 그 화소 내의 마이크로셀(MS)로부터 출력된 전기 펄스 신호는, 이 출력단(Tpixel)으로부터 취출된다.As shown in FIG. 17 , the output lines of the plurality of microcells MS in each light receiving pixel P opt are once wired or connected to each other in the vertical direction Y to form an upper vacant line. It is drawn out to the region above the empty region, that is, the photosensitive region R dead , and the drawn out leader lines of each column are again drawn out in the lateral direction (Z) this time and wired or connected, and the light-receiving pixel is drawn out. It is collected at the output terminal (Tpixel) of each (P opt ). That is, for each light-receiving pixel P opt , the electric pulse signal output from the microcell MS in the pixel is taken out from this output terminal Tpixel.

이 출력단(Tpixel)에 모아진 1개 또는 복수의 전기 펄스 신호는, 광불감 영역(Rdead)의 상측 영역을 횡방향(Z)으로 주행하는 1개의 출력 배선 패턴(라인)(Wpout)을 통해 ASIC 영역(RASIC)에 화소마다 형성한 패드(PD)(도 12 참조)에 도달한다. 물론, 마이크로셀(MS) 자신의 회로 요소를 포함하여, 이 출력 라인으로부터 상기 패드까지 일관(一貫)해서, 칩 상면(US)에 포토리소그래피에 의해 형성된다.One or a plurality of electric pulse signals collected at this output terminal (Tpixel) are transmitted through one output wiring pattern (line) (Wpout) running in the lateral direction (Z) in the upper region of the photosensitive region (R dead ) through the ASIC The pad PD (refer to FIG. 12) formed for each pixel in the region R ASIC is reached. Of course, it is formed by photolithography on the top surface US of the chip, including the circuit elements of the microcell MS itself, from this output line to the pad.

도 17에 도시한 것처럼, 상술한 수광 화소(Popt)를 Popt1로 표기하면, 그 횡방향(Z)에서 인접한 수광 화소(Popt2)에 대해서도 마찬가지로, 와이어드 오어 접속에 의해 그 인접 수광 화소(Popt2)로부터의 1개의 출력 배선 패턴(WPout)이 횡방향(Z)에 따라서 주행하여, ASIC 영역(RASIC)에 형성한 대응하는 패드(PDout)에 전기적으로 접속되어 있다. 이하, 이것에 횡방향(Z)에서 인접한 수광 화소(Popt)에 대해서도 마찬가지이다.As shown in Fig. 17, if the above-described light-receiving pixel (P opt ) is denoted as P opt1 , the adjacent light-receiving pixel (P opt2 ) in the lateral direction (Z) is similarly connected to the adjacent light-receiving pixel ( One output wiring pattern WPout from P opt2 runs along the lateral direction Z and is electrically connected to a corresponding pad PDout formed in the ASIC region R ASIC . Hereinafter, the same applies to the light-receiving pixel P opt adjacent thereto in the lateral direction Z.

게다가, 도 17에 도시한 것처럼, 2단째의 횡방향(Z)에서 서로 인접하는 복수의 수광 화소(Popt)에 대해서도 1단째와 마찬가지로, 종방향(Y)에서의 광불감 영역(Rdead)의 상측의 빈 영역을 사용해 횡방향(Z)으로, 개개의 패드(PDout)까지 출력 배선 패턴(WPout)을 통해서 인출되고 있다. 이하, 도 17에는 도시하고 있지 않지만, 제3단째 이후의 횡방향(Z)에서 서로 인접하는 복수의 수광 화소(Popt)에 대해서도 마찬가지이다.In addition, as shown in FIG. 17 , also for a plurality of light-receiving pixels (P opt ) adjacent to each other in the lateral direction (Z) of the second stage, as in the first stage, the light-sensitive region (R dead ) in the longitudinal direction (Y) It is drawn out through the output wiring pattern WPout up to the individual pads PDout in the lateral direction Z using the empty area above the . Hereinafter, although not illustrated in FIG. 17 , the same applies to a plurality of light-receiving pixels P opt adjacent to each other in the lateral direction Z after the third step.

덧붙여, 도 17에서 알 수 있듯이, 상기 출력 배선 패턴(WPout)을 패터닝하는 경우에, 횡방향(Z)으로 인접한 출력 배선 패턴(WPout)과, 그 하측, 즉, 종방향(Y)에 인접한, 횡방향 인접의 출력 배선 패턴(WPout)과의 사이에, 광불감 영역(Rdead)의 일부 영역(W1의 영역)을 패터닝하지 않고 남기고 있다. 이에 따라, 수광 화소(Popt)의 상호 간의 전자파 간섭을 저감할 수 있어, 서로의 전자기적 고립을 취하기 쉬워진다.In addition, as can be seen from FIG. 17 , in the case of patterning the output wiring pattern WPout, the output wiring pattern WPout adjacent to the lateral direction Z, and the lower side thereof, that is, adjacent to the vertical direction Y, Between the horizontally adjacent output wiring patterns WPout, a partial region (region W 1 ) of the photosensitive region R dead is left without patterning. Thereby, mutual electromagnetic interference of the light-receiving pixels P opt can be reduced, and it becomes easy to take mutual electromagnetic isolation.

물론, 이는 배선 폭, 배선 수, 배선 밀도 등을 고려해서 정해진다. 상기 일부 영역(W1의 영역)을 남기지 않고 배선 패턴에 사용해도 무방하다.Of course, this is determined in consideration of the wiring width, the number of wirings, the wiring density, and the like. The partial region (region of W 1 ) may be used for the wiring pattern without leaving it.

이와 같이, 각 수광 화소(Popt)로부터 횡방향(Z)의 편측으로 출력 배선 패턴(WPout)을 취출하는 이유는, 그 횡방향(Z)의 편측에 ASIC 블록(144)을 칩 상면(US)에 병치하고 있기 때문이다.As described above, the reason for taking out the output wiring pattern WPout from each light receiving pixel P opt to one side in the lateral direction Z is that the ASIC block 144 is placed on one side of the lateral direction Z on the upper surface of the chip US ) because they are juxtaposed.

[ASIC 영역과 패드 배치][ASIC area and pad placement]

ASIC 영역(RASIC)에는, 각 수광 화소(Popt)의 수 만큼의 패드(도시하지 않음)가 2차원 배열되어 있다. 그것들 복수의 패드는 다양한 양태로 배열하면 무방하고, 이것도 포토리소그래피에 의해 형성된다.In the ASIC region R ASIC , pads (not shown) corresponding to the number of each light-receiving pixel P opt are two-dimensionally arranged. The plurality of pads may be arranged in various ways, and this is also formed by photolithography.

상기 패드(PD)는, 실장하는 ASIC 블록(144)의 바로 밑(眞下)에 위치하고, ASIC 블록(144)에 마련하는 채널 분의 입력 단자(Tin)(도 18 참조)에 위치맞춤 되어 있다. 이 복수 채널은, 복수의 수광 화소(Popt)의 화소마다의 채널(1481~148n)의 수(프리앰프(Preamplifier)로부터 변별 회로에 이르는 회로부의 수)에 상당하고 있다.The pad PD is located just below the ASIC block 144 to be mounted, and is aligned with the input terminal T in (see FIG. 18 ) for a channel provided in the ASIC block 144 , have. The plurality of channels corresponds to the number of channels 148 1 to 148 n for each pixel of the plurality of light-receiving pixels P opt (the number of circuit parts from the preamplifier to the discrimination circuit).

이러한 패드는, 범프 본딩용이며, 범프 본딩에 의해 ASIC 블록(144)의 복수 채널(1481~148n)의 입력 단자(Tin)에 전기적으로 접속된다(도 12의 확대 부분 참조).These pads are for bump bonding, and are electrically connected to the input terminals T in of the plurality of channels 148 1 to 148 n of the ASIC block 144 by bump bonding (see enlarged portion of FIG. 12 ).

[ASIC 블록][ASIC block]

ASIC 블록(144)은, 도 18에 나타내는 복수 채널(1481~148n) 분의 처리부(즉, 처리 회로(148))를 IC화한 디바이스이며, 그 외형은 반도체칩(142)의 종방향(Y)의 길이와 동일한 길이로 설정되고, 횡방향(Z)으로는 소정의 폭(도 12 참조). 이는, 반도체칩(142), 즉, 검출 모듈(132)을 종방향(Y)에 종렬 상태로 인접 배치하기 위해서, 그러한 치수 설정이 되어 있다.The ASIC block 144 is a device in which the processing units (that is, the processing circuit 148) for the plurality of channels 148 1 to 148 n shown in FIG. 18 are integrated into an IC, and the external shape of the semiconductor chip 142 is in the longitudinal direction ( It is set to the same length as the length of Y), and a predetermined width in the lateral direction (Z) (see Fig. 12). In this case, in order to arrange the semiconductor chip 142, ie, the detection module 132, adjacent to each other in the longitudinal direction Y, such a dimension is set.

이 ASIC 블록(144)의 내부의 집적화된 처리 회로(148)로서는, 각 입력 단자(Tin)에 전기적으로 연결되는 채널(1481(~148n))마다, 도 18에 도시한 것처럼, 파형 정형 회로(Signal Shaping Circuit)(161), X선 에너지 스펙트럼에 복수 n개의 에너지BIN(범위)을 설정하기 위한 복수「n+1」개(n은, 2 이상의 정의 정수)의 비교기(1621, 11622, 623, 1624), 및 이러한 비교기(1621, 1622, 1623, 1624)에 개별 접속되어, 각 에너지BIN에 들어가는 에너지를 가지는 X선 광자의 수를 계수하는 카운터(1631, 1632, 1633, 1634)를 갖추고 있다.As the integrated processing circuit 148 inside this ASIC block 144, for each channel 148 1 (˜148 n ) electrically connected to each input terminal T in , as shown in FIG. 18 , the waveform A signal shaping circuit 161, a plurality of "n+1" comparators (where n is a positive integer of 2 or more) for setting a plurality of n energy BINs (ranges) in the X-ray energy spectrum 162 1 , 1162 2 , 62 3 , 162 4 ), and a counter 163 individually connected to these comparators 162 1 , 162 2 , 162 3 , 162 4 to count the number of X-ray photons having energy entering each energy BIN 1 , 163 2 , 163 3 , 163 4 ).

각 파형 정형 회로(161)는, 각 수광 화소(Popt)의 복수의 마이크로셀(MS)로부터 동시에 또는 일정한 타이밍 차로 출력되고, 와이어드 오어 가산되어, 출력 배선 패턴(WPout) 및 범프 본딩 BD를 통해 입력되는 1개 또는 복수의 전기 펄스 신호에 일정 시간마다 미적분 처리를 실시하는 회로에 의해 구성된다. 이에 따라, 이 미적분 처리에 의해 1개 또는 복수의 펄스 신호가 1개의 펄스 신호로 합성되고, 이 합성된 펄스 신호가 일정 시간마다 출력된다. 본 실시 형태에서는, SiPM(151)는 복수의 작은 마이크로셀(MS)을 갖추고, 그것들 마이크로셀(MS)의 광전 변환 소자는, 적당한 바이어스 전압의 인가 하에, 가이거 모드로 동작하는 APD(애벌랜치 포토다이오드)를 탑재하고, 애벌랜치 효과에 의한 106 정도의 높은 게인으로 신호가 발생해, ??치 저항으로 방전하는 것으로, 40~50ns의 펄스가 된다. 픽셀의 출력은, 신틸레이터 재료가 GFAG의 경우, 신틸레이션의 지연시간 특성에 따라, 각 마이크로셀 합성 출력으로서, 상승(立上)에서 하강(立下)까지의 시간이 200ns 전후라고 하는 고속으로 응답시킬 수 있다.Each waveform shaping circuit 161 is output from a plurality of microcells MS of each light-receiving pixel P opt at the same time or with a constant timing difference, and is wired or added, through the output wiring pattern WPout and the bump bonding BD It is constituted by a circuit that performs calculus processing on one or more input electric pulse signals at regular intervals. Accordingly, one or a plurality of pulse signals are synthesized into one pulse signal by this calculus process, and the synthesized pulse signal is output at regular intervals. In the present embodiment, the SiPM 151 includes a plurality of small microcells MS, and the photoelectric conversion elements of those microcells MS, under application of an appropriate bias voltage, operate in a Geiger mode (Avalanche Photodiode (APD)). ), a signal is generated with a high gain of about 10 6 due to the avalanche effect, and by discharging it with a value resistor, it becomes a pulse of 40 to 50 ns. When the scintillator material is GFAG, the output of the pixel is the synthesized output of each microcell depending on the delay time characteristics of the scintillator when the scintillator material is GFAG. can do it

비교기(1621, 1622, 1623, 1624)에는, X선 에너지BIN의 역치에 상당하는 기준전압(역치)(TH1, TH2, TH3, TH4)이 인가되고 있다. 이 기준전압(TH1, TH2, TH3, TH4)은, 예를 들면, X선 에너지가 18keV, 25keV, 38keV, 및 50keV(관전압(管電壓)에 상당)에 상당하는 전압값이다. 이에 따라, X선 에너지 스펙트럼이 18~25keV, 25~38keV, 및 38~50keV의 3개의 에너지BIN이 연산상 설정된다. 덧붙여, 0~18keV의 에너지 범위에 들어가는 X선 광자는 노이즈인 것으로서 광자 계수로부터 제외된다.The comparators 162 1 , 162 2 , 162 3 , and 162 4 are applied with reference voltages (thresholds) TH 1 , TH 2 , TH 3 , and TH 4 corresponding to the threshold values of the X-ray energy BIN. The reference voltages TH 1 , TH 2 , TH 3 , and TH 4 are voltage values corresponding to, for example, X-ray energy of 18 keV, 25 keV, 38 keV, and 50 keV (corresponding to tube voltage). Accordingly, three energy BINs of 18 to 25 keV, 25 to 38 keV, and 38 to 50 keV of the X-ray energy spectrum are arithmetically set. In addition, X-ray photons entering the energy range of 0-18 keV are excluded from the photon count as noise.

이 때문에, 비교기(1621, 1622, 1623, 1624)는, 각각, 그 입력단에 기준전압(TH1, TH2, TH3, TH4)을 넘었을 때의 파고치(波高値)의 전기 펄스 신호(광감지 소자마다 합성된 전기 펄스 신호)가 도래했을 때에, 그 출력「1」을 나타내는 논리 신호를 출력한다. 이 때문에, 카운터(1631(1632, 1633, 1634))는 그 출력에 응답해 계수치를 인크리먼트(increment)함으로써, X선 광자의 수를 계수한다.For this reason, the comparators 162 1 , 162 2 , 162 3 , and 162 4 , respectively, have peak values at their input terminals when they exceed the reference voltages TH 1 , TH 2 , TH 3 , TH 4 . When an electric pulse signal (an electric pulse signal synthesized for each light sensing element) of For this reason, the counter 163 1 (163 2 , 163 3 , 163 4 ) increments the count value in response to the output, thereby counting the number of X-ray photons.

게다가, ASIC 블록(144)의 내부의 집적회로에는, 각 카운터(1631, 1632, 1633, 1634)의 후단에 접속된 계수치 기록 회로(Count Value Register)(164) 및 계수치 독출 회로(Count Value Read OUT Circuit)(165)를 갖춘다. 계수치 기록 회로(164)는, 각 카운터(1631, 1632, 1633, 1634)로부터 계수치를 받아들이고, 그것들 계수치의 상호 차분에 의해 에너지BIN마다의 광자 계수치를 연산하고, 일단 내부 메모리에 기록한다. 이 광자 계수치는, 계수치 독출 회로(165)에 의해 수광 화소마다(즉, 검출 화소마다) 또한 에너지BIN마다 일정한 타이밍에 독출되는 것과 함께, 소정 비트 수의 디지털 신호로서 복수의 출력단(Tout)으로부터 시계열로 순차 출력된다.In addition, in the integrated circuit inside the ASIC block 144, a count value recording circuit (Count Value Register) 164 and a count value reading circuit connected to the rear end of each counter 163 1 , 163 2 , 163 3 , 163 4 Count Value Read OUT Circuit) (165). The count value recording circuit 164 receives the count values from the respective counters 163 1 , 163 2 , 163 3 , 163 4 , calculates a photon count value for each energy BIN based on the mutual difference between the count values, and writes it to the internal memory once. do. This photon count value is read out at a constant timing for each light receiving pixel (that is, for each detection pixel) and every energy BIN by the count value reading circuit 165, and from a plurality of output terminals T out as a digital signal of a predetermined number of bits. They are output sequentially in time series.

이 ASIC 블록(144)의 복수의 출력단(Tout)은, 다른 범프 본딩을 경유해, 반도체칩(142)의 ASIC 영역(RASIC)에 돌아가고, 입출력용 패드 영역(Rpad2)에 형성된 입출력 패드(PDia)에 접속되고 있다. 이 입출력 패드(PDia)는 반도체칩(142)의 배선 패턴에 의해 칩 상면(US)에 의해 형성되고 있다.A plurality of output terminals T out of this ASIC block 144 are returned to the ASIC region R ASIC of the semiconductor chip 142 via another bump bonding, and input/output pads formed in the input/output pad region R pad2 . (PD ia ) is connected. This input/output pad PD ia is formed by the chip upper surface US by the wiring pattern of the semiconductor chip 142 .

이 입출력 패드(PDia)는, 도 12에 모식적으로 도시한 것처럼, 와이어 본딩(WB)에 의해 마더 기판(44)의 소정 단자에 전기적으로 접속되어 있다. 이 소정 단자를 통해, X선 검출 장치(22)의 광자 계수치를 나타내는 디지털 데이터가 프론트엔드 프로세서(26)를 통해 유저 PC:(27)에 보내진다.This input/output pad PDia is electrically connected to the predetermined terminal of the mother board 44 by wire bonding WB, as shown typically in FIG. Via this predetermined terminal, digital data representing the photon count value of the X-ray detection device 22 is sent to the user PC: 27 via the front-end processor 26 .

유저 PC:(27)는, 이러한 디지털 데이터에 근거해, 물질 동정 및/또는 화상 생성을 실행해, 그 결과를 X선 비파괴 검사나 의료용 X선 검사에 제공한다.The user PC: 27 performs substance identification and/or image generation based on such digital data, and provides the result to an X-ray non-destructive examination or a medical X-ray examination.

<스캔 동작><Scan operation>

다음에, 도 19에 근거해 X선 검사 시스템(11)의 스캔 동작 및 그 작용 효과를 설명한다.Next, based on FIG. 19, the scanning operation|movement of the X-ray inspection system 11 and its effect are demonstrated.

도 19에 도시하는 플로우차트는, 프론트엔드 프로세서(26) 및 유저 PC가 협동해 실시하는 각 요소의 구동 및 제어, 및 화상 처리를 설명하고 있다.The flowchart shown in FIG. 19 explains the driving and control of each element, and image processing performed by the front-end processor 26 and the user PC cooperatively.

동 도면에 도시한 것처럼, 유저 PC는, 유저와의 사이에 인터렉티브하게 촬영 조건을 설정하고(스텝(S11)), 프론트엔드 프로세서(26)에 X선 검출 장치(22)에 대한 조정을 지시한다(스텝(S12)).As shown in the figure, the user PC interactively sets shooting conditions with the user (step S11), and instructs the front-end processor 26 to adjust the X-ray detection device 22 . (Step S12).

이에 따라, 프론트엔드 프로세서(26)는, 구동 장치(24, 43)에 지령을 부여해, 콜리메이터(33) 및 2개의 세장 검출기(311, 312)를 그것들의 초기 위치로 위치시킨다(스텝(S13)). 이에 따라, 도 20 및 도 21에 도시한 것처럼, 2개의 세장 검출기(311, 312)가 그것들의 소정의 초기 위치(ST1, ST2)로 디스크리트하게 정렬한다. 덧붙여, 초기 위치(ST1, ST2)는, 그것들 검출기(311, 312) 각각의 좌단 위치가 최좌단 위치가 되는 상태로 결정하는 것으로 한다.Accordingly, the front-end processor 26 gives instructions to the drive units 24 and 43 to position the collimator 33 and the two length detectors 31 1 , 31 2 to their initial positions (step ( S13)). Accordingly, as shown in FIGS. 20 and 21 , the two elongation detectors 31 1 , 31 2 are discretely aligned to their predetermined initial positions ST1 , ST2 . In addition, initial position ST1, ST2 shall be determined in the state used as the left-end position of each of those detectors 31 1 and 31 2 is a left-most position.

이때, 콜리메이터(33)도 마찬가지로, 스캔 방향(SD)(실제로는, 그 경사 방향(MD))의 초기 위치에 위치된다. 따라서, X선 발생 장치(21)로부터 조사된 X선은 콜리메이터(33)의 개구(33A, 33B)에 의해 콜리메이트되어, 2개의 팬빔 X선으로 성형되고, 초기 위치(ST1, ST2)에 있는 검출기(311, 312)의 X선 입사창(31W1, 31W2)에만, 또는, 그것보다 전술의 소정 마진을 가지게 한 에리어에만 조사된다.At this time, the collimator 33 is also located at the initial position in the scan direction SD (actually, the inclination direction MD thereof). Accordingly, the X-rays irradiated from the X-ray generator 21 are collimated by the openings 33A and 33B of the collimator 33, are formed into two fan-beam X-rays, and are in the initial positions ST1 and ST2. It is irradiated only to the X-ray incident windows 31W 1 , 31W 2 of the detectors 31 1 , 31 2 , or only to the area made to have the above-mentioned predetermined margin than that.

다음으로, 프론트엔드 프로세서(26)는, 구동 장치(24, 43)에 소정의 속도 제어 프로파일('속도 패턴'이라고도 한다)에 따른 스캔 명령을 부여해, 콜리메이터(33) 및 2개의 세장 검출기(311, 312)를 경사 방향(MD)으로 이동 개시시킨다(스텝(S14)). 즉, 콜리메이터(33)(개구(33A, 33B)) 및 검출기(311, 312)는 서로 동기해 경사 방향(MD)으로 이동된다. 이때, 가이드 레일(42)이 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ만큼 비스듬하게 되어 있으므로, 그것들 콜리메이터(33) 및 검출기(311, 312)는 서로 동기 상태로 스캔 방향(SD)에 대해서 각도θ만큼 경사진 방향(MD)으로 인상(引上)되면서, 스캔 방향(SD)에 따라서 이동한다.Next, the front-end processor 26 gives a scan command according to a predetermined speed control profile (also referred to as a 'speed pattern') to the drive units 24 and 43 , the collimator 33 and the two elongation detectors 31 1 , 31 2 ) are started to move in the oblique direction MD (step S14 ). That is, the collimator 33 (openings 33A, 33B) and the detectors 31 1 , 31 2 are moved in the oblique direction MD in synchronization with each other. At this time, since the guide rail 42 is inclined by a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD, the collimators 33 and the detectors 31 1 , 31 2 are synchronized with each other with respect to the scan direction SD. While being pulled up in the inclined direction MD by the angle θ, it moves along the scan direction SD.

이 스캔 동작은, 구동 장치(24, 43)의 예를 들면, 서보 제어에 의한 정지 위치의 지령 또는 정지 센서가 정지 위치 정보를 낼 때까지, 초기 위치(ST1, ST2)로부터 가속 구간(조주 구간), 정속 구간, 및 감속 구간으로 이루어진 사다리꼴 형상의 속도 제어 프로파일에 의해 계속된다(스텝(S14, S15): 도 20 및 도 21 참조). 즉, 이들 도면에 나타내는 예의 경우, 일방의 검출기(311)는, 그 초기 위치(ST1)로부터 일정 속도에 달하는 위치(A1)까지의 사이를 가속 구간으로 하고, 그 위치(A1)로부터 감속 개시하는 위치(B1)까지의 구간을 정속 구간으로 하고, 감속 개시 위치(B1)로부터 정지하는 위치(SP1)까지의 구간을 감속 구간으로 하고 있다. 가속 구간(ST1~A1)은 슬로우 스타트라고도 칭하고, 반대로, 감속 구간(B1~SP1)을 슬로우 스톱이라고도 칭하고 있다. 마찬가지로, 타방의 검출기(312)에 대해서도, 가속 구간(ST2~A2), 정속 구간(A2~B2), 및 감속 구간(B2~SP2)이 설정되어 있다.This scan operation is performed from the initial positions ST1 and ST2 to the acceleration section (steering section) from the initial positions ST1 and ST2 until a stop position command by, for example, servo control of the driving devices 24 and 43 or a stop sensor provides stop position information. ), a constant speed section, and a deceleration section, followed by a trapezoidal-shaped speed control profile (steps S14 and S15: see FIGS. 20 and 21 ). That is, in the case of the example shown to these figures, one detector 31 1 makes the interval from the initial position ST1 to the position A1 reaching a constant speed an acceleration section, and deceleration starts from the position A1. The section to the position B1 to be made is the constant speed section, and the section from the deceleration start position B1 to the stop position SP1 is the deceleration section. The acceleration sections ST1 to A1 are also called slow start, and conversely, the deceleration sections B1 to SP1 are also called slow stops. Similarly, acceleration section ST2 to A2, constant speed section A2 to B2, and deceleration section B2 to SP2 are set also about the other detector 31 2 .

이 때문에, 일방의 검출기(311)에 대해서는, 위치(ST1~SP1)까지가 스캔 담당 범위(R1)이며, 타방의 검출기(312)에 대해서는, 위치(ST2~SP2)까지가 스캔 담당 범위(R2)이며, 양 스캔 담당 범위(R1, R2)는 도중에 오버랩 구간(OV)을 마련하고 있다. 이 오버랩 구간(OV)에서의 X선 검출 데이터에 근거해, 양 범위(R1, R2)의 X선 검출 데이터를 연결하여, 촬영 영역(22W)에 대한 X선 검출 데이터를 디지털화한, 일정 레이트 마다의 프레임 데이터를 작성할 수 있다.For this reason, about one detector 31 1 , position ST1-SP1 is scan charge range R1, and about the other detector 31 2 , position ST2-SP2 is scan charge range. (R2), and both scan coverage ranges R1 and R2 have an overlap section OV on the way. Based on the X-ray detection data in this overlap section OV, the X-ray detection data of both ranges R1 and R2 are connected, and the X-ray detection data for the imaging area 22W is digitized at a constant rate. of frame data can be created.

상기 스캔 동작이 종료하면(스텝(S16)), 프론트엔드 프로세서(26)는 구동 장치(24, 43)에 정지 명령 및 초기 위치로의 리턴 명령을 내린다(스텝(S16, S17)). 다음으로, 다음의 스캔 동작이 지령되었는지 여부를 판단하면서, 종료까지 마찬가지의 스캔 동작을 반복한다(스텝(S18, S19)).Upon completion of the scan operation (step S16), the front-end processor 26 issues a stop command and a return command to the drive units 24 and 43 to the drive units 24 and 43 (steps S16, S17). Next, while judging whether or not the next scan operation has been commanded, the same scan operation is repeated until the end (steps S18 and S19).

<데이터 수집, 프레임 데이터 생성, 및 작용 효과><Data collection, frame data generation, and action effects>

프론트엔드 프로세서(26)는, 미리 정한 절차에 따라서, 상술한 스캔 동작과 병행한 리얼타임 또는 일정한 지연 시간을 두고, 또는 포스트 프로세스로서, 도 19의 우측란에 나타내는 데이터 수집 및 프레임 데이터 생성 처리를 실시한다.The front-end processor 26 performs the data collection and frame data generation processing shown in the right column of FIG. 19 as a post process or in real time or with a certain delay time in parallel with the above-described scan operation according to a predetermined procedure. do.

이 수집 및 생성의 처리는, X선 검출 장치(22)에 탑재한 처리 회로(148)의 계수치 독출 회로(165)에서 출력되는 검출기(311, 312) 각각의, 소정 프레임레이트(예를 들면, 16000fts)마다의 프레임 데이터(FRINI)를 독입(讀入)하여, 순차적으로, 그 내부 메모리(22M)(도 22 참조)에 일시 보존한다(스텝(S31, S32)).This collection and generation process is performed at a predetermined frame rate (eg, each of the detectors 31 1 , 31 2 ) output from the count value reading circuit 165 of the processing circuit 148 mounted in the X-ray detection device 22 . For example, the frame data FR INI every 16000 fts is read and sequentially stored temporarily in the internal memory 22M (refer FIG. 22) (steps S31 and S32).

이 독입 및 일시 보존에 의해, 내부 메모리(22M)에는, 검출기 마다, 각각 종렬(縱列)한 복수의 모듈(132) 각각의 화소 어레이(Pay)로부터의 디지털량의 X선 포톤의 계수치(즉, 화소(Pin)마다의 X선량을 나타내는 화소치)가 보존된다. 이때, 모듈(132)의 상호 간에는 갭인, 소정 폭의 간극(SP2)이 있기 때문에, 내부 메모리(22M)에서의 검출기 프레임 데이터(FRINI)의 대응 위치에는 화소치는 존재하고 있지 않다(도 22 참조).By this reading and temporary storage, the digital amount of X-ray photons counted from the pixel array Pay of each of the plurality of modules 132 arranged in a row in the internal memory 22M for each detector (that is, , a pixel value indicating the amount of X-rays for each pixel Pin) is saved. At this time, since there is a gap SP 2 of a predetermined width that is a gap between the modules 132 , there is no pixel value in the corresponding position of the detector frame data FR INI in the internal memory 22M ( FIG. 22 ). Reference).

그래서, 프론트엔드 프로세서(26)는, 예를 들면, 공지의 외부삽입 처리에 의해서, 예를 들어 간극(SP2)을 분할하는 화소(Pines) 각각의 화소치를 그 주변의 화소의 기존 화소치에 근거해 추정한다(스텝(S33): 도 22 참조). 이 때문에, 간극(SP2)의 긴 방향(Y)의 길이는, 즉, 갭의 폭은 화소(Pin)의 사이즈(예를 들면, 200, 250, 300㎛ 등)에 맞춰 설정하는 것으로, 외부삽입 연산이 보다 간단화 된다. 이와 같이 간극(SP2)의 화소의 값이 충족된 검출기 프레임 데이터(FRDEC)는 다음 처리까지 메모리(22M)에 보존된다.Therefore, the front-end processor 26 adds, for example, the pixel value of each of the pixels Pines dividing the gap SP 2 to the existing pixel value of the neighboring pixel by, for example, a known external insertion process. based on the estimation (step S33: see Fig. 22). For this reason, the length in the longitudinal direction Y of the gap SP 2 , that is, the width of the gap is set according to the size of the pixel Pin (for example, 200, 250, 300 μm, etc.), Insertion operation becomes simpler. In this way, the detector frame data FR DEC in which the value of the pixel of the gap SP 2 is satisfied is stored in the memory 22M until the next process.

덧붙여, 이 외부삽입 처리는 생략해도 무방하다.Incidentally, this external insertion process may be omitted.

다음으로, 프론트엔드 프로세서(26)는, 내부 메모리(22M)에 보존되어 있는 외부삽입 완료된 검출기 프레임 데이터(FRDEC)를, 마찬가지로 내부 메모리(22M)에 구축된 재구성 공간(Srec)(화소(Prec))에 매핑하는 것과 함께, 양 검출기(311, 312)로부터 각각 수집된 소정 프레임레이트 분의 매핑 화소를 시프트&애드법(shift-and-add法)으로 합성하면서 서브픽셀법을 실시하여, 촬영 영역(22W) 분의 프레임 데이터를 생성한다(스텝(S34): 도 22 참조). 이에 따라 생성된 프레임 데이터는, 내부 메모리(22M)에 보존된다(스텝(S35)). 이 보존된 프레임 데이터는, 데이터 수집이 종료하면, 유저 PC(27)에 출력되어 화상 재구성, 그 화상에 근거한 물질 종류의 동정 등에 제공된다(스텝(S36, S37)).Next, the front-end processor 26 converts the externally inserted detector frame data FR DEC stored in the internal memory 22M to a reconstruction space Srec (pixel Prec) similarly constructed in the internal memory 22M. )), the sub-pixel method is performed while synthesizing the mapping pixels for a predetermined frame rate each collected from both detectors 31 1 , 31 2 by the shift-and-add method. , frame data corresponding to the photographing area 22W is generated (step S34: see Fig. 22). The frame data thus generated is saved in the internal memory 22M (step S35). This saved frame data is output to the user PC 27 upon completion of data collection and provided for image reconstruction, identification of material types based on the image, and the like (steps S36 and S37).

여기서, 본원에 따른 검출기(31)의 경사 방향의 이동을 수반하는 경사 스캔이라고도 할 수 있는, 스텝(S34)에서 실시되는 시프트&애드법 및 서브픽셀법에 근거한 프레임 데이터의 생성을, 도 23을 이용해 상술한다.Here, the generation of frame data based on the shift & add method and the subpixel method performed in step S34, which can also be referred to as an oblique scan accompanying the movement in the oblique direction of the detector 31 according to the present application, is shown in FIG. 23 . describe it using

도 23은, 소정 사이즈의 화소(Prec)를 가지는 재구성 공간(Srec)에, 예를 들어 프레임레이트 16000fps로 수집되는 프레임 데이터 중, 시각 t=t1, t2, t3, t4로 순차 수집되고 또한 간극(SP2)에 화소치가 보충된 프레임 데이터를 순차 첩부한 상태를 나타내고 있다. 물리 화소인 화소(Pin) 및 재구성 화소(Prec)의 사이즈는 모두, 예를 들어 전술한 250×250㎛와 같고, 검출기(31)의 짧은 방향(Z)(스캔 방향(SD))의 화소 수는 4개로 간략화해 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 소정 각도θ는, 검출기(31)가 스캔 방향(SD)으로 화소(Pin)의 4개분 이동했을 때에, 긴 방향(Y)으로 화소(Pin)의 1개분 이동하는 값으로 모식적으로 그리고 있다.23 shows that, among frame data collected at, for example, a frame rate of 16000 fps, in a reconstruction space Srec having a pixel Prec of a predetermined size, sequentially collected at times t=t1, t2, t3, t4, and a gap ( The state in which the frame data supplemented with the pixel value was pasted one by one to SP2) is shown . The sizes of the pixel Pin and the reconstruction pixel Prec, which are physical pixels, are, for example, the same as the above-mentioned 250×250 μm, and the number of pixels in the transverse direction Z (scan direction SD) of the detector 31 . is simplified to four and schematically shown. In addition, the predetermined angle θ is a value that moves by one pixel Pin in the longitudinal direction Y when the detector 31 moves by four pixels Pin in the scan direction SD, and have.

덧붙여, 화소(Pin) 및 재구성 화소(Prec)의 사이즈는 서로 달라도 무방하다.In addition, the sizes of the pixel Pin and the reconstruction pixel Prec may be different from each other.

또한, 검출기(31)는, 소정 각도θ의 경사 방향(MD)으로 일정 속도(정속 구간)로 이동하고 있는 상태를 상정하고 있으므로, 스캔 방향(SD) 및 경사 방향(MD)으로의 각 시각(t)의 프레임 데이터의 이동량은 일정한다. 즉, 도 20에 나타내는 속도 제어 프로파일 중, 정속 구간(A1~B1, A2~B2)의 구간에서의 속도에 동기한 이동량에 따라, 프레임 데이터의 매핑(첨부)을 나타내고 있다.In addition, since it is assumed that the detector 31 is moving at a constant speed (constant speed section) in the inclination direction MD of a predetermined angle θ, each time ( The amount of movement of frame data in t) is constant. That is, in the speed control profile shown in FIG. 20, mapping (attached) of frame data is shown according to the movement amount synchronized with the speed in the sections of constant speed sections A1 to B1 and A2 to B2.

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 이 때문에, 검출기(31)의 간극(SP2) 부분의 화소치가 외부삽입에 의해 보충된, 모듈 종렬체(132M)의 전체 검출 데이터 분의 프레임 데이터가 재구성 공간(Srec)에서 소정 각도θ의 경사 방향으로 순차 매핑된다. 이때, 화소치가 보충되고는 있지만 직접적인 검출 데이터가 아닌 간극(SP2) 부분도, 소정 각도θ로 경사 이동(시프트)해 간다.As described above, according to the present embodiment, for this reason, the frame data for the entire detection data of the module columnar body 132M in which the pixel values of the gap SP 2 portion of the detector 31 are supplemented by external insertion are stored in the reconstruction space ( Srec) is sequentially mapped in the inclination direction of a predetermined angle θ. At this time, although the pixel value is supplemented, the gap SP 2 part which is not direct detection data also inclines (shifts) at a predetermined angle (theta).

그래서, 프론트엔드 프로세서(26)는, 재구성 공간(Prec)의 재구성 화소(Prec)마다, 각 프레임의 화소(Pin)가 기여하는 화소치와 그 면적에 근거해, 소위 서브픽셀법에 근거해, 재구성 화소(Prec)의 화소치를 연산한다. 예를 들면, 도 23의 중앙 부근의 화소(Prec-n)에 주목하면, 그 재구성 화소(Prec)는, 화소 부분(Pa)(간극(SP2) 부분의 화소의 일부로서, 외부삽입된 화소치를 가진다), 화소 부분(Pb)(시각 t=t4의 화소의 일부), 화소 부분(Pc)(시각 t=t3의 화소의 일부), 및 화소 부분(Pd)(시각 t=t2의 화소의 일부)으로 구성된다. 이 때문에, 그러한 화소 부분의 면적(여기에서는 화소 전체면적의 1/4씩의 면적)에 따라 가산되어 재구성 화소(Prec-n)의 화소치가 연산된다.Therefore, the front-end processor 26, for each reconstruction pixel Prec of the reconstruction space Prec, based on the pixel value and the area contributed by the pixel Pin of each frame, based on the so-called sub-pixel method, The pixel value of the reconstruction pixel Prec is calculated. For example, paying attention to the pixel Prec-n near the center of FIG. 23 , the reconstructed pixel Prec is an externally inserted pixel as a part of the pixel in the pixel portion Pa (gap SP 2 ) portion. value), the pixel portion Pb (part of the pixel at time t=t4), the pixel portion Pc (part of the pixel at time t=t3), and the pixel portion Pd (of the pixel at time t=t2) part) is composed of For this reason, the pixel values of the reconstructed pixels Prec-n are calculated by adding them according to the area of the pixel portion (here, an area corresponding to 1/4 of the total area of the pixel).

덧붙여, 전술한 외부삽입 처리를 생략했을 경우, 화소 부분(Pa)은 존재하지 않는 것으로 하고, 화소 부분(Pb, Pc, Pd)의 화소치 및 면적으로부터 화소(Prec-n)의 화소치를 정해도 무방하다.Incidentally, when the above-described external insertion processing is omitted, the pixel portion Pa does not exist, and even if the pixel values of the pixels Prec-n are determined from the pixel values and areas of the pixel portions Pb, Pc, and Pd. free of charge

그 외의 재구성 화소(Prec)도 마찬가지이다. 특히, 2개의 검출기(31)가 분담하는 스캔 범위(R1, R2)의 오버랩 구간(OV)에서도 화소치가 마찬가지로 연산된다. 단, 이 오버랩 구간(OV)에서, 양 검출기(31)가 모두 검출하는 화소가 있는 경우, 그 양 화소치는 평균되어 서브픽셀법으로 제공된다. 이 평균화 연산을 줄이는 관점에서, 도 20에서의 속도 제어 프로파일에 있어서, B1=A2, 즉, 일방의 검출기(311)의 정속 구간의 종료점과 타방의 검출기(312)의 정속 구간의 개시점을 일치시키는 것이 바람직하다.The other reconstruction pixels Prec are also the same. In particular, the pixel values are similarly calculated in the overlap section OV of the scan ranges R1 and R2 shared by the two detectors 31 . However, in this overlap period OV, if there is a pixel that both detectors 31 detect, the pixel values are averaged and provided by the sub-pixel method. From the viewpoint of reducing this averaging operation, in the speed control profile in FIG. 20 , B1 = A2, that is, the end point of the constant speed section of one detector 31 1 and the start point of the constant speed section of the other detector 31 2 . It is preferable to match

게다가, 프론트엔드 프로세서(26)는, 상술한 바와 같이 프레임 데이터를 매핑해 서브픽셀법을 실행하는 도중에, 또는, 그 실행 후에, 일방의 검출기(311)의 가속 구간(ST1~A1), 타방의 검출기(312)의 감속 구간(B2~AP2), 일방의 검출기(311)의 긴 방향(Y)의 상하단에서의 삼각형을 이루는 검출기 경사 이동 부분(DP1, DP3), 및 타방의 검출기(312)의 긴 방향(Y)의 상하단에서의 검출기 경사 이동 부분(DP3, DP4)의 화소 데이터를 파기한다.In addition, the front-end processor 26 maps the frame data and executes the subpixel method as described above, during or after the execution, the acceleration sections ST1 to A1 of one detector 31 1 , the other The deceleration section B2 to AP2 of the detector 31 2 of the detector 31 1 forms a triangle at the upper and lower ends in the longitudinal direction Y of the detector 31 1 , and the detector inclination movement parts DP1 and DP3, and the other detector ( 31 2 ), the pixel data of the detector tilting portions DP3 and DP4 in the upper and lower ends in the longitudinal direction Y are discarded.

이에 따라, 도 21에 도시한 것처럼, 양 검출기(31)의 스캔 동작에 근거한 구형상(矩形狀)의 화상 영역(IMarea)이 촬영 영역(22W)의 내측에 제공된다. 이 화상 영역(IMarea)의 프레임 데이터는, 스캔 방향(SD)의 양단의 가속 구간 및 감속 구간의 데이터, 및 검출기(31)의 경사 이동에 수반하는 상하단의 데이터 부족으로 인해 불안정한 삼각형 부분의 데이터가 배제된, 안정적이고 신뢰성이 높은 데이터가 된다. 이 프레임 데이터가 유저 PC(27)에 보내진다.Accordingly, as shown in FIG. 21 , a spherical image area IMarea based on the scanning operation of both detectors 31 is provided inside the imaging area 22W. The frame data of this image area IMarea includes data of an acceleration section and a deceleration section at both ends in the scan direction SD, and data of an unstable triangular part due to lack of data at the upper and lower ends accompanying the inclination movement of the detector 31. It becomes the excluded, stable and reliable data. This frame data is sent to the user PC 27 .

<제9 배치예><Ninth arrangement example>

여기서, 도 24를 이용하여, 전술한 세장 검출기의 3면 버터블의 배치예를 제9 배치예로서 설명한다.Here, the arrangement example of the three-sided bubble of the above-mentioned elongate detector is demonstrated as a 9th arrangement example using FIG.

이 배치예에 따른 X선 검출 장치(22H)는, 도 24에 도시한 것처럼, 이 검출 장치는 2개의 세장 검출기(311, 312)를 탑재하고, 또한, 그것들 2개의 세장 검출기(311, 312)의 초기 위치가 촬영 영역(22W)의 스캔 방향(SD)에서의 좌단에서 서로 등을 맞대고 인접 배치되어 있다. 즉, 일방의 세장 검출기(311)가 스캔 방향(SD)의 진행 방향의 선두측에 배치되는 것과 함께, 타방의 세장 검출기(312)가 스캔 방향(SD)의 진행 방향의 뒤측에 배치되어, 양 검출기(311, 312)의 양 구형상(矩形狀)의 X선 입사창(31W1, 31W2)은 긴 방향(Y)(제1 방향)에 따라서 또한 서로 인접하도록 배치되어 있다. 즉, 타방의 세장 검출기(312)의 또 일방의 검출기(311)에 대한 긴 방향(Y)의 방향을 반대로 하고 있다.As shown in FIG. 24 , the X-ray detection device 22H according to this arrangement is equipped with two elongated detectors 31 1 , 31 2 , and the two elongated detectors 31 1 are mounted thereon. , 31 2 ) are disposed adjacent to each other with their backs facing each other at the left end in the scan direction SD of the imaging area 22W. That is, one elongate detector 31 1 is disposed on the front side of the advancing direction in the scan direction SD, and the other elongate detector 31 2 is disposed behind the advancing direction of the scan direction SD. , both spherical X-ray incidence windows 31W 1 , 31W 2 of both detectors 31 1 , 31 2 are arranged along the longitudinal direction Y (first direction) and adjacent to each other. . That is, the direction of the longitudinal direction Y with respect to the other detector 31 1 of the other elongate detector 31 2 is reversed.

양방의 X선 입사창(31W1, 31W2) 사이의 간극은, 가능한 0으로 하는 것이 바람직하지만, 제조상, 예를 들어 일정한 간극(SP3)(예를 들면, 1화소분 전후에 상당하는 간극)만큼 비우는 것도 무방하다.The gap between the two X-ray incident windows 31W 1 , 31W 2 is preferably set to 0 as much as possible, but in manufacturing, for example, a certain gap SP 3 (for example, a gap corresponding to before and after one pixel) ), it is also free to empty.

게다가, 특징적인 배치 구조로서, 양 검출기(311, 312)는 그러한 긴 방향(Y)에서 소정 거리(D)만큼 서로 상이하게 하고 있다. 이 소정 거리(D)는, D= 0.5+N(N은, 1 이상의 정의 정수)의 화소분에 상당하는 길이이다. 이 때문에, D= 1.5화소, 2.5화소, …가 되어, 화소의 사이즈에 대해서 처리하기 쉬운 길이로 설정되어 있다. 물론, 이 소정 거리(D)는 0.5화소분의 길이여도 무방하다.Moreover, as a characteristic arrangement structure, both detectors 31 1 , 31 2 are made different from each other by a predetermined distance D in such a longitudinal direction Y. This predetermined distance D is a length corresponding to a pixel of D=0.5+N (N is a positive integer equal to or greater than 1). For this reason, D = 1.5 pixels, 2.5 pixels, ... , and is set to a length that is easy to process with respect to the size of the pixel. Of course, the predetermined distance D may be a length equivalent to 0.5 pixels.

이와 같이 2개의 세장 검출기(311, 312)를 3면 버터블의 배치로 함으로써, 그것들의 X선 입사창(31W1, 31W2)은 서로 적어도 일정한 간극(SP3)을 두고 인접시킬 수 있다. 즉, 1개의 세장 검출기에 비해, 스캔 방향(SD)의 X선 입사창의 길이, 즉, X선을 받는 개구 길이를 넓힐 수 있어, 보다 2차원의 면 검출기의 검출 기능에 근접시킬 수 있다.By setting the two elongated detectors 31 1 and 31 2 in a three-sided bubble arrangement in this way, their X-ray incident windows 31W 1 , 31W 2 can be adjacent to each other with at least a certain gap SP 3 . have. That is, compared to a single elongated detector, the length of the X-ray incident window in the scan direction SD, that is, the length of the opening receiving X-rays, can be increased, and the detection function of the two-dimensional surface detector can be more closely approached.

이 2개의 세장 검출기(311, 312)를, 긴 방향(Y)의 소정 거리(D)의 차를 유지(保持)한 상태로 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ만큼 경사진 방향(MD)으로 함께 이동시키는 것에 의해, 보다 넓은 X선 입사창(31W1+31W2)으로 스캔시킬 수 있다. 이에 따라, 전술한 것처럼 비스듬하게 이동시키는 것에 의해서, 초해상 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있다.The two elongation detectors 31 1 , 31 2 are tilted by a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD while maintaining a difference of a predetermined distance D in the longitudinal direction Y. MD), it is possible to scan with a wider X-ray incident window 31W 1 +31W 2 . Thereby, by moving obliquely as mentioned above, the super-resolution effect can be acquired more effectively.

덧붙여, 스캔 방향(SD)의 일정한 간극(SP3)에 화소가 존재하지 않는 것에 대해도, 전술한 긴 방향(Y)의 간극(SP2)에 대한 보정과 마찬가지로 보정 처리된다.In addition, a correction process is performed similarly to the correction| amendment with respect to the gap SP2 of the longitudinal direction Y mentioned above also about the case where a pixel does not exist in the fixed gap|interval SP 3 in the scan direction SD.

<효과><Effect>

이상과 같이 본 실시 형태에 따른 X선 검사 시스템(11) 및 이것에 탑재되는 스캔형 X선 검출 장치(22)를 다양한 검출기 배치예와 함께 설명하였다. 이 실시 형태에 의하면, 특히, 세장 검출기를 긴 방향(Y)에 따라서 디스크리트하게 복수 배치하는, 본 발명자들이 「다열(多列) 배치」라고 칭하고 있는 구성에 의한 작용 효과와, 1개 또는 복수의 세장 검출기를 스캔 방향(SD)으로부터 소정 각도θ만큼 비스듬하게 이동시키는(인상하는, 인하하는), 본 발명자들이 「기계식 경사 스캔」에 의한 작용 효과로 크게 나눌 수 있다. 물론, 상술한 것처럼, 다열 배치와 기계식 경사 스캔을 조합해 실시함으로써, 그것들 양자의 작용 효과를 얻을 수 있다.As mentioned above, the X-ray inspection system 11 which concerns on this embodiment, and the scanning type X-ray detection apparatus 22 mounted on this were demonstrated with various detector arrangement examples. According to this embodiment, especially, the effect of the structure which the present inventors call "multi-row arrangement|positioning" which arrange|positions a plurality of elongation detectors discretely along the longitudinal direction Y, and one or a plurality of The inventors of the present invention move the elongate detector obliquely by a predetermined angle [theta] from the scan direction SD, which can be broadly divided into the effect of "mechanical tilt scan". Of course, as described above, by performing a combination of multi-row arrangement and mechanical oblique scan, the effects of both can be obtained.

<다열 배치><Multi-row arrangement>

다열 배치를 채용했을 경우, 먼저, 1개의 촬영 영역(22W)을 예를 들어 2개의 세장 검출기(311, 312)로 분담해 스캔할 수 있다. 이에 따라 1개의 검출기를 스캔시키는 경우에 비해, 스캔 시간, 즉, 데이터 수집에 필요로 하는 촬영 시간을 1/복수분 만큼 단축시킬 수 있다.When multi-row arrangement|positioning is employ|adopted, first, one imaging|photography area|region 22W can be divided and scanned by the two elongate detectors 31 1 , 31 2 , for example. Accordingly, compared to the case of scanning one detector, the scanning time, that is, the imaging time required for data collection can be shortened by 1/several minutes.

또한, 도 21에서 설명한, 프레임 데이터 생성 시에 파기하는 부분 영역(DP1~DP4)의 면적은, 다열 배치로 하는 것에 의해서, 1개의 세장 검출기로 종래의 경사 스캔을 실시하는 경우에 비해, 적다. 이 때문에, 수집한 데이터를 극력, 낭비 없게 사용할 수 있다.In addition, the area of the partial regions DP1 to DP4 to be discarded at the time of frame data generation described with reference to FIG. 21 is smaller than that in the case of performing the conventional oblique scan with one elongate detector by setting the multi-row arrangement. For this reason, the collected data can be used as much as possible without waste.

<기계식 경사 스캔><Mechanical tilt scan>

또한, 기계식 경사 스캔의 경우, 각 세장 검출기(31)가 그 상호 인접하는 모듈(132) 간에 간극(SP2)이 있어서 물리적인 검출 화소가 없는 경우에도, 그 간극(SP2)에 상당하는 화소치가 외부삽입에 의해 보간된 다음, 재구성 공간(Prec)에 비스듬하게 첩부되어 간다(도 23 참조). 이 때문에, 간극(SP2)에 검출 화소가 없는 것에 의한 영향은 없고, 재구성 공간(Prec)과의 상대적인 경사 방향으로의 매핑에 의해서, 간극(SP2)이 존재하고 있어도, 고 해상도로 화소의 변화가 매끄러운 디지털 같지 않은 화소(Prec)로 이루어진 프레임 데이터를 재구성할 수 있다. 또한, 비스듬하게 스캔하면, 통계 노이즈가 감소하기 때문에, 재구성 화소 사이즈에 비해서는 통계 노이즈가 감소한다. 즉, 피폭선량이 줄어든다.In addition, in the case of the mechanical oblique scan, each elongate detector 31 has a gap SP 2 between the modules 132 adjacent to each other, so even when there is no physical detection pixel, pixels corresponding to the gap SP 2 . After the values are interpolated by external insertion, they are obliquely affixed to the reconstruction space Prec (see Fig. 23). For this reason, there is no effect due to the absence of a detection pixel in the gap SP 2 , and even if the gap SP 2 exists by mapping in a relative inclination direction with the reconstruction space Prec, the pixels are displayed with high resolution. It is possible to reconstruct frame data made up of digital non-digital pixels (Prec) with smooth changes. In addition, since the scan at an angle reduces the statistical noise, the statistical noise is reduced compared to the reconstructed pixel size. That is, the exposure dose is reduced.

이러한 우위성이 서로 유기적으로 연계해 작용함으로써, 유저 PC에서 촬영 가능한 대상물 내의 물질의 종류나 성상(性狀)을 분류하는, 소위, 물질 동정이 보다 고 정밀도로 신뢰성 높은 것이 된다.By organically linking these superiorities with each other, so-called substance identification, which classifies types and properties of substances in objects that can be photographed by the user PC, becomes more accurate and reliable.

이와 같이, 기지(旣知)인 일정 간격의 간극(SP2)의 존재가 허용된 상태에서 모듈 종렬체(132M), 즉, 세장 검출기(31)를 제조할 수 있다. 즉, 복수의 모듈(132)이 간극없이 인접해야 한다는 제약이 완화 또는 없어지므로, 그 만큼 조립 작업이 용이화되고, 조립 코스트도 저감된다.In this way, the module columnar body 132M, that is, the elongation detector 31 can be manufactured in a state where the presence of the known gap SP 2 at regular intervals is allowed. That is, the constraint that the plurality of modules 132 be adjacent to each other without gaps is relieved or eliminated, thereby facilitating the assembly operation and reducing the assembly cost.

게다가, 화상 영역(IMarea)의 화상 데이터를 생성하는 과정에서, 재구성 공간에 검출기의 프레임 데이터를 첩부하므로, 검출 화소보다 작은 화소를 가지는 해상도의 복원도 가능하게 된다. 또한, 면 검출기에 비해 피사체(대상물)로부터의 산란선의 혼입을 경감할 수 있다.In addition, since the frame data of the detector is pasted in the reconstruction space in the process of generating the image data of the image area IMarea, it is also possible to restore the resolution having a pixel smaller than the detection pixel. In addition, it is possible to reduce mixing of scattered rays from a subject (object) compared to a surface detector.

<다열 배치, 기계식 스캔><Multi-row batch, mechanical scan>

또한, 이 다열 배치를 전제로 하여 기계식 경사 스캔의 경우, 도 21에서 설명한 것처럼, 스캔 분담 영역(R1, R2)의 합계인 촬영 영역(22W) 내, 실제로는, 검출 데이터가 스캔 속도의 변화(가속, 감속)나, 화소치의 불안정한 부분 영역을 배제해 화상 영역(IMarea)의 데이터를 얻고 있다. 이 때문에, 보다 안정적으로 분해능이 높은 영역의 데이터 만을 얻을 수 있어, 재구성 화상의 고 품질화도 도모할 수 있다.In addition, in the case of a mechanical oblique scan on the premise of this multi-row arrangement, as described in FIG. 21 , in the imaging area 22W, which is the sum of the scan sharing areas R1 and R2, in fact, the detected data changes in the scan speed ( Acceleration/deceleration) and data of the image area (IMarea) are obtained by excluding the unstable partial area of the pixel value. For this reason, it is possible to more stably obtain only data in a high-resolution area, and to achieve higher quality of the reconstructed image.

게다가, 본 실시 형태에서는, 다열 배치 및 기계식 스캔 모두, 콜리메이터(33)에 형성하는 개구(33A, 33B)(또는, 그 중의 하나)의 길이 및 폭을, 보다 작게 할 수 있다. 즉, 도 21에 도시한 것처럼, 최종적으로 요구하는 수집 영역은, 도시한 화상 영역(IMarea)이다. 각 검출기(31)는 X선 입사창(31W)을 가지고 있기 때문에, 그 입사창(31W)의 폭(Wc)은 정해지지만, 긴 방향(Y)의 길이(Hc)는 화상 영역(IMarea)의 종방향의 길이를 만족하면 된다. 이 때문에, 개구(33A, 33B)의 종횡의 폭은, 화상 영역(IMarea) 일부분인 길이(Hc)×폭(Wc)의 구형상(矩形狀)에, 또는, 그보다 전술의 소정의 마진을 가진 구형상에, X선을 콜리메이트할 수 있으면 된다. 이 길이(Hc)×폭(Wc)이라는 사이즈로 콜리메이트하는 경우, 종래의 검출기 자체를 비스듬하게 배치하는 동등 사이즈의 경사 스캔(예를 들면, 전술한 WO2017/170408A1에 기재된 스캔 구조)에 비해 작게 할 수 있고, 따라서, 대상에 대한 X선 피폭의 경감에도 공헌한다.In addition, in the present embodiment, the length and width of the openings 33A and 33B (or one of them) formed in the collimator 33 can be made smaller in both the multi-row arrangement and the mechanical scan. That is, as shown in Fig. 21, the finally requested collection area is the illustrated image area IMarea. Since each detector 31 has an X-ray incident window 31W, the width Wc of the incident window 31W is determined, but the length Hc in the longitudinal direction Y is the same as that of the image area IMarea. The length in the longitudinal direction has to be satisfied. For this reason, the vertical and horizontal widths of the openings 33A and 33B have a spherical shape of length Hc × width Wc, which is a part of the image area IMarea, or have the above-mentioned predetermined margin. What is necessary is just to be able to collimate X-rays on a spherical shape. When collimating with the size of this length (Hc) x width (Wc), it is smaller than the conventional oblique scan (for example, the scan structure described in WO2017/170408A1 described above) of the same size in which the detector itself is arranged at an angle. and thus contributes to the reduction of X-ray exposure to the subject.

<광자 계수형이며 스캔형의 검출기인 것의 작용 효과><Operational Effects of Photon Counting Type and Scanning Type Detector>

상기 실시 형태에 따른 세장 검출기(31)는, X선의 양으로서, 그 광자 수를 계수하는 광자 계수형의 검출기이며, 또한, 대상을 스캔하면서 면 검출기로서 동작시키는 스캔형의 검출기이다.The elongate detector 31 according to the above embodiment is a photon counting detector that counts the number of photons as the amount of X-rays, and is a scanning detector that operates as a surface detector while scanning an object.

이에 따라, 종래의 적분형의 X선 검출기에 비해, 검출기를 이산적으로 배치하는 것에 의한, 환자로부터의 산란 성분의 혼입의 경감은 원래보다, 신틸레이터의 광 확산에 상당하는 보케(bokeh)가 적기 때문에 해상도가 우수한 것, 전기 노이즈의 혼입을 저감할 수 있으므로 콘트라스트 분해능이 높은 것, 또한 이에 더하여 선량과 출력이 리니어(linear)가 되므로, 다이나믹이 보다 넓은 것을 들 수 있다. 게다가, 검출기 감도가 높은 것도 있다. 더욱이, X선의 펄스 신호 처리까지의 과정을 고속화할 수 있으므로, 고속 응답도 가능하다. 또한, 광자 계수형이므로, 투과 X선의 에너지 정보를 고 정밀도로 변별ㆍ처리할 수 있기 때문에, 이른바 물질 동정 등의 에너지 변별에 의존한 처리에 적합하다. 나아가, 의료용 진단 장치에서 요즈음 문제가 되고 있는 환자 뿐만 아니라, 의사에 대한 X선 피폭선량을 큰 폭으로 경감시킬 수 있다. 이는, 검출 감도가 높고 또한 전기 노이즈가 적은 것에 따른다.Accordingly, compared to the conventional integral type X-ray detector, the reduction of mixing of the scattering component from the patient by discretely disposing the detector is reduced, compared to the original, the bokeh corresponding to the light diffusion of the scintillator is reduced. Since it is small, the resolution is excellent; the contrast resolution is high because the mixing of electric noise can be reduced; In addition, some have high detector sensitivity. Moreover, since the process up to the X-ray pulse signal processing can be accelerated, a high-speed response is also possible. In addition, since it is a photon counting type, energy information of transmitted X-rays can be discriminated and processed with high precision, so it is suitable for processing dependent on energy discrimination, such as so-called substance identification. Furthermore, it is possible to significantly reduce the X-ray exposure dose to the doctor as well as the patient, which is a problem these days in the medical diagnostic apparatus. This is due to high detection sensitivity and low electrical noise.

한편, CdTe 등의 반도체를 이용한 직접 변환형의 X선 검출기에 비하면, 본원의 세장 검출기(31)는 검출할 수 있는 에너지 범위(keV)가 넓은 것, 검출 감도를 높게 할 수 있는 것, 게다가 화소 간의 크로스토크(차지 쉐어링에 상당)가 적기 때문에, 에너지 묘출능(描出能)이 높고, 결과적으로 계수율 특성(1% count loss/1mm2)이 우수하다. 이에 따라, 이 검출기의 응용 범위가 보다 넓은 점을 들 수 있다. 이에 더하여, 폴라리제이션 등의 불안정 요인이 보다 적기 때문에, 의료용CT나 식품 이물 검사 등에서 요구되는 검출 능력에도 대응 가능하다. 나아가, CdTe 반도체의 동작에 필요한 높은 바이어스 전압의 공급이 불필요하고, 검출기의 회로 설계를 용이화할 수 있어, 의료 안전 규격에 대한 대응도 보다 용이하게 된다. 물론, 제조 코스트도 보다 낮게 억제하는 것이 가능하다.On the other hand, compared to a direct conversion type X-ray detector using a semiconductor such as CdTe, the elongated detector 31 of the present application has a wide detectable energy range (keV), a high detection sensitivity, and a pixel Since there is little crosstalk (corresponding to charge sharing) between livers, energy drawing ability is high, and as a result, it is excellent in a count rate characteristic (1% count loss/1mm< 2 >). Accordingly, the application range of this detector is wider. In addition, since there are fewer unstable factors such as polarization, it is possible to cope with the detection capability required for medical CT, food foreign material inspection, and the like. Furthermore, it is unnecessary to supply a high bias voltage necessary for the operation of the CdTe semiconductor, and it is possible to facilitate the circuit design of the detector, thereby making it easier to respond to medical safety standards. Of course, it is also possible to suppress the manufacturing cost to a lower level.

또한, 스캔형으로 함으로써, 대상물로부터의 산란선 혼입이 극히 적어지고, 화질(콘트라스트 분해능)이 향상되어, 광자 계수형의 검출 구성을 채용한 경우에는 물질 동정의 정밀도 향상에도 기여한다. 특히, 콜리메이터(33)와의 동기 연동을 병용하고 있으므로, X선의 조사야(照射野)는, 이동하는 세장 검출기(31)에 필요한 X선 입사창(31W)의 폭으로 콜리메이트되는 것과 함께, 긴 방향(Y)의 길이는 본 실시 형태에서는 도 21에 나타내는 길이(Hc) 또는 그것에 일정한 마진을 더한 길이로 콜리메이트된다. 이에 따라, X선 피폭선량이 보다 한층 저감된다. 이 조사야의 긴 방향(Y)에서의 길이(Hc)로의 콜리메이트는, 본 실시 형태에 따른 기계식 스캔 만이 가능한 것이며, 종래처럼 검출기 자체를 비스듬하게 기울여 스캔하는 타입에 대해서 우위인 점의 하나이다.In addition, by using the scan type, mixing of scattered rays from the object is extremely reduced, the image quality (contrast resolution) is improved, and when the detection configuration of the photon counting type is adopted, it also contributes to the improvement of the accuracy of material identification. In particular, since synchronous interlocking with the collimator 33 is used in combination, the X-ray irradiation field is collimated to the width of the X-ray incident window 31W required for the moving elongated detector 31, and in the longitudinal direction. The length of (Y) is collimated by the length Hc shown in FIG. 21 or the length which added a fixed margin to it in this embodiment. Accordingly, the X-ray exposure dose is further reduced. Collimation of the irradiation field to the length Hc in the longitudinal direction Y is only possible with the mechanical scan according to the present embodiment, and is one of the advantages over the conventional scanning type in which the detector itself is tilted at an angle.

[제2 실시 형태][Second embodiment]

다음으로, 제2 실시 형태에 따른 X선 검사 시스템(11A)을 도 25~도 27에 근거해 설명한다.Next, 11 A of X-ray inspection systems which concern on 2nd Embodiment are demonstrated based on FIGS.

덧붙여, 본 실시 형태에서도, 상술한 실시예 및 각종 배치예에서 설명한 요소와 동일 또는 동등의 기능을 발휘하는 요소에는, 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화 한다.In addition, also in this embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the element which exhibits the same or equivalent function as the element demonstrated by the above-mentioned Example and various arrangement example, and the description is abbreviate|omitted or simplified.

이 X선 검사 시스템(11A)은, 전술한 제3 배치예(도 5 참조) 또는 제4 배치예에 따른 3개의 세장 검출기(31(311, 312, 313))를 더욱 전개한 검출기 구조를 가진다. 물론, 세장 검출기(31)의 수는, 검사 대상(OB)의 사이즈나 구조에도 따르지만, 4개 또는 5개 이상이어도 무방하다.This X-ray inspection system 11A is a detector in which the three elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) according to the third arrangement example (see FIG. 5 ) or the fourth arrangement example described above are further developed. have a structure Of course, although the number of the elongation detectors 31 also depends on the size and structure of the inspection object OB, 4 or 5 or more may be sufficient.

바람직한 일례로 설명하면, 도 5에 나타내는 제3 배치예에 따른 3개의 세장 검출기(311, 312, 313)를 기초로, 이 검출기 배치 구조를 의료용 검사 시스템, 특히 공적으로는, 피검사자의 흉부 촬영용의 스캔형 의료용 검사 시스템에 응용된다. 이 의료용 검사 시스템은, 기존의 실용화되어 있는 제품군으로 말하면, 플랫 패널 디텍터(FPD)이다. 본 실시 형태에서는, 물론, 상술한 광자 계수 및 독특한 스캔 방식의 특징을 그대로 답습할 수 있는 X선 검사 시스템으로서 구성되어 있다.Described as a preferred example, based on the three elongated detectors 31 1 , 31 2 , 31 3 according to the third arrangement example shown in FIG. 5 , this detector arrangement structure is used in a medical examination system, in particular, publicly, It is applied to a scan-type medical examination system for chest imaging. This medical inspection system is a flat panel detector (FPD) in terms of a product group that has been put into practical use. In this embodiment, of course, it is comprised as an X-ray inspection system which can follow the characteristics of the photon counting and a unique scanning method mentioned above as it is.

본 실시 형태에서는, 이러한 특징에 더하여, 복수의 세장 검출기(2개 이상의 세장 검출기가 바람직하다)가, 각각 스캔 방향으로 분담 스캔하면서, 그 전체적으로 커버하는 촬영 영역(22W)(도 2 참조) 중에, 스캔의 개시 및 종료 동안의 시상차(데이터 수집의 검출 위치에 의존한 시간차의 최대치)로서, 국소적으로 보다 작은 시상차가 요구되는 부위가 포함되는 촬영에 적합하다는 것을 들 수 있다. 물론, 복수의 세장 검출기를 보다 고속으로 이동시켜, 국소 부위의 촬영에 필요한 최소한의 시상차를 확보할 수 있다면, 이하에 설명하는 스캔 구조는 채용할 필요는 없다. 그렇지만, 촬영 영역(22W)의 전체를 스캔하는 가운데, 그러한 국소적으로 보다 짧은 시상차가 요구되는 대상물이나 촬영 대상이 존재한다.In the present embodiment, in addition to these characteristics, a plurality of elongated detectors (preferably two or more elongated detectors) perform a shared scan in each scan direction, and in the imaging area 22W (refer to FIG. 2 ) covering the entirety, As the sagittal difference during the start and end of the scan (the maximum value of the time difference depending on the detection position of data collection), it is said that it is suitable for imaging in which a region that requires a locally smaller sagittal difference is included. Of course, if the plurality of elongated detectors can be moved at a higher speed to ensure the minimum sagittal difference required for imaging of a local area, the scan structure described below need not be employed. However, while the entire imaging area 22W is scanned, there is an object or an imaging target for which such a shorter sagittal difference is required locally.

그 일례로서, 예를 들면 의료용 검사에서의 흉부 진단이 있다. 흉부를 검사하는 경우, 폐나 심장은 움직임이 있으므로, 스캔의 개시 및 종료 시상차가 보다 적은 편이 좋다. 특히, 심장의 고동은, 통상, 폐의 그것보다 작은 주기로 움직인다. 이 때문에, 흉부 촬영에서, 심장 영역은, 그와 같이 국소적으로, 보다 짧은 시상차가 요구되는 촬영 대상 부위이다.As an example, there is a chest diagnosis in a medical examination, for example. When examining the chest, since the lungs and heart are in motion, it is preferable that the sagittal difference between the start and end of the scan be smaller. In particular, the heartbeat usually moves with a smaller cycle than that of the lungs. For this reason, in chest imaging, the cardiac region is an imaging target site that requires a shorter sagittal difference locally as such.

이 때문에, 본 실시 형태에 따른 X선 검사 시스템(11A)은, 심장의 고동이 다른 부위(폐 등)보다 빠르게 움직이는 상태를 고려한 흉부 촬영을 실시 가능한 의료용 진단 장치에 탑재할 수 있도록 구성되어 있다.For this reason, the X-ray examination system 11A concerning this embodiment is comprised so that it can mount in the medical diagnostic apparatus which can perform chest imaging in consideration of the state in which the heartbeat moves faster than other parts (lungs, etc.).

도 25에, 흉부 촬영이 가능한 X선 검사 시스템(11A)의 개요를 나타낸다. 이 X선 검사 시스템(11A)은, 이러한 심장의 고동을 고려한 X선 검출 장치(22H)를 갖추고 있다. 이 X선 검출 장치(22H)는, 도 5에 나타내는 제3 배치예에 따른 3개의 세장 검출기(31(311, 312, 313))를 채용하고, 또한, 상술한 심장의 움직임(국소적인 부위의, 다른 부위보다 빠른 움직임을 하는 부위)에 데이터 수집의 시상차의 관점에서 추종 가능하도록 구성한 추가적인 세장 검출기를 부가한 구성을 가진다.The outline of the X-ray examination system 11A in which chest imaging is possible in FIG. 25 is shown. This X-ray examination system 11A is equipped with the X-ray detection apparatus 22H which considered such a heartbeat. This X-ray detection device 22H employs three elongate detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) according to the third arrangement example shown in FIG. 5 , and furthermore, the above-described heart movement (local It has a configuration in which an additional elongated detector configured to be tracked in terms of sagittal difference in data collection is added to the target region (a region that moves faster than other regions).

이외의 구성은, 콜리메이터(133)를 제외하고, 제3 배치예에 따른 제1 실시 형태의 구성과 동일 또는 동등하다. 콜리메이터(133)에 대해서는, 제조 코스트 및 X선 피폭의 저감의 관점에서, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 타협적인 구성을 채용하고 있다.Other configurations are the same as or equivalent to those of the first embodiment according to the third arrangement example except for the collimator 133 . About the collimator 133, from a viewpoint of reduction of manufacturing cost and X-ray exposure, this embodiment employ|adopts the compromise structure so that it may mention later.

도 26에, X선 검출 장치(22H)의 세장 검출기의 배치 구조를 설명한다. 이 X선 검출 장치(22H)는, 일례로서의, 14 인치×17 인치의 흉부 촬영용 X선 플랫 패널 검출기(FPD)를 모식화해 나타낸다.The arrangement structure of the elongate detector of the X-ray detection apparatus 22H in FIG. 26 is demonstrated. This X-ray detection apparatus 22H schematically shows and shows the X-ray flat panel detector (FPD) for chest imaging of 14 inches x 17 inches as an example.

도 26에 도시한 것처럼, 이 X선 검출 장치(22H)는, 3개의 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))와, 이 세장 검출기(31)의 조체(組體)와 일체로 이동 동작 가능하게 구성된 3개의 제2 세장 검출기(231(2311, 2312, 2313))를 갖춘다. 3개의 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))는, 모두, 동일한 길이 및 동일한 폭을 가지고, 전술한 제3 배치예에 따른 것과 동등의 구성을 가진다. 한편, 3개의 제2 세장 검출기(231(2311, 2312, 2313))는, 각각, 배치된 상태에서, 긴 방향(Y)의 길이가 제1 세장 검출기(31)의 그것보다 짧게 형성되어 있다. 이 짧음은, 전체의 촬영 영역(22W)이 흉부를 커버한다고 했을 때에, 대략, 흉부 시야의 하측 중앙부에 위치하는 표준 사이즈의 심장 영역(HT)의 높이 방향의 범위를 커버할 수 있는 길이로 설정되어 있다. 덧붙여, 제2 세장 검출기(231(2311, 2312, 2313))는, 본 실시 형태에서는 모두, 동일한 길이 및 동일한 폭을 가지고 있지만, 서로 다르게 하는 것도 가능하다.As shown in FIG. 26 , this X-ray detection device 22H includes three first elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) and a body of the elongated detector 31 . and three second elongated detectors 231 ( 231 1 , 231 2 , 231 3 ) configured to be movable integrally with each other. The three first elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) all have the same length and the same width, and have a configuration equivalent to that according to the third arrangement example described above. On the other hand, the three second elongate detectors 231 ( 231 1 , 231 2 , 231 3 ) are respectively formed to have a length in the longitudinal direction Y shorter than that of the first elongate detector 31 in the arranged state. has been This shortness is set to a length capable of covering the range in the height direction of the heart region HT of the standard size located in the lower central portion of the chest field of view, assuming that the entire imaging region 22W covers the chest. has been Incidentally, the second thin detectors 231 ( 231 1 , 231 2 , 231 3 ) all have the same length and the same width in the present embodiment, but they may be different from each other.

더 상술하면, 본 실시 형태에서는, 도 27에 도시한 것처럼, 3개의 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))는, 전술한 사이즈 및 구조와 같다. 이에 대해서, 3개의 제2 세장 검출기(231(2311, 2312, 2313))는, 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))와 협동하여, 흉부 전체의 촬영 영역(22W) 중, 심장을 촬영하는 영역(심장 영역(HT))을 포함한 국소적 영역을 커버하도록 배치되어 있다. 제1 및 제2 세장 검출기(31, 231)는 각각 독립된 마더 기판(441)에 실장되고, 이것들 6개의 마더 기판(441)이 공통의 지지체(451)의 상면에 배치되어 있다. 이 지지체(451)는, 스캔 방향(SD)에 대해서 소정 각도θ만큼 비스듬하게 배치된 가이드 레일(421)에 따라서 구동 장치(431)에서 구동시키고, 이에 따라, 전술한 것과 마찬가지의 경사 스캔을 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 이 구성은, 2개의 세장 검출기로 경사 스캔을 실시할 수 있는, 전술한 도 3에 기재의 구성과 마찬가지이다.More specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 27 , the three first thin detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) have the same size and structure as described above. In contrast, the three second thin detectors 231 ( 231 1 , 231 2 , 231 3 ) cooperate with the first thin detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) to capture the entire chest area. Among 22W, it is arrange|positioned so that it may cover the local area|region including the area|region (heart area|region HT) which image|photographs a heart. The first and second elongation detectors 31 and 231 are respectively mounted on independent mother substrates 441 , and these six mother substrates 441 are arranged on the upper surface of the common support 451 . This support 451 is driven by the drive device 431 along the guide rail 421 arranged obliquely by a predetermined angle θ with respect to the scan direction SD, and thus performs an inclined scan similar to that described above. It is designed to be able to This configuration is the same as the configuration described in Fig. 3 described above, in which an oblique scan can be performed with two elongated detectors.

보다 상세하게는, 일례로서, 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))는, X선 검출 장치(22H)(즉, FPD)의 촬영 영역(22W)(예를 들면, 종:428.75mm×횡:354.60mm)에서 횡방향(Z축방향)으로 소정 간격(Z1)(예를 들면, 118.2mm)을 두고 디스크리트하게 배치되어 있다. 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))는 각각, 종방향(Y축방향)으로 소정 길이(Y1)(예를 들면, 428.75mm)를 가지고, 전술한 모듈(132)(종횡 사이즈의 일례는 6.25mm×4mm)이 예를 들어 66개, 종렬로 인접하게 또한 일정한 갭(SP2)(예를 들면, 0.25mm)을 두고 배치되어 있다.More specifically, as an example, the first thin detector 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) is configured to include an imaging area 22W (eg, They are discretely arranged at a predetermined interval Z1 (eg, 118.2 mm) in the lateral direction (Z-axis direction) in length: 428.75 mm × width: 354.60 mm). The first elongate detector 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) has a predetermined length Y1 (eg, 428.75 mm) in the longitudinal direction (Y-axis direction), respectively, and includes the module 132 described above. (An example of a vertical/horizontal size is 6.25 mm x 4 mm), for example, 66 pieces, are arrange|positioned adjacently in a row , and set the gap SP2 (for example, 0.25 mm).

이에 대해서, 제2 세장 검출기(231(2311, 2312, 2313))는, 모두 동일 길이에 동일 폭으로 형성되어, 횡방향(Z축방향)으로 소정 간격(Z2)(예를 들면, 39.4mm)을 두고 디스크리트하게 배치되어 있다. 다만, 본 실시 형태에서는, 도 26의 우측, 2개의 제1 세장 검출기(31(312, 313)) 각각의, 하측의 소정 길이(Y2)(예를 들면, 214.38mm)를 커버하는 검출기 부분(3122, 3132)(도 26의 사선 부분을 참조)은, 제1 세장 검출기 부분 뿐만 아니라, 제2 세장 검출기를 겸하고 있다. 소정 길이(Y2)는, Y2<Y1로 설정되어 있다.In contrast, the second elongation detectors 231 ( 231 1 , 231 2 , 231 3 ) are all formed with the same length and the same width, and are formed at a predetermined interval Z2 in the lateral direction (Z-axis direction) (for example, 39.4mm) and placed discreetly. However, in the present embodiment, on the right side of FIG. 26 , the detectors covering the lower predetermined length Y2 (eg, 214.38 mm) of each of the two first elongated detectors 31 ( 31 2 , 31 3 ) The portions 31 22 , 31 32 (refer to the hatched portions in FIG. 26 ) serve not only as the first thin detector part but also as the second thin detector. The predetermined length Y2 is set to Y2<Y1.

이 때문에, 본 실시 형태의 경우, 제2 세장 검출기의 수는 상기 겸용 부분(3122, 3132)을 포함해 5개가 소정 간격(Z2)(예를 들면, 39.4mm)으로 배치되어 있다. 즉, 일부의 유용 부분도 포함해 5개의 제2 세장 검출기(2311, 3122, 2312, 3132, 2313)가 제1 세장 검출기(311, 312, 313)보다 횡방향(Z축방향)으로, 보다 조밀하게 배치되어 있다.For this reason, in the case of this embodiment, the number of the 2nd thin detectors 5 including the said combined part 31 22 and 31 32 are arrange|positioned at the predetermined space|interval Z2 (for example, 39.4 mm). That is, five second thin detectors 231 1 , 31 22 , 231 2 , 31 32 , 231 3 , including some useful parts, are more transverse ( Z-axis direction), more densely arranged.

이 X선 검사 시스템(11A)은, 예를 들면, X선 흉부 촬영 장치를 작동시킨다. 이 경우, 즉, X선 검출 장치(22H)는 스캔형의 FPD로서 기능할 수 있다. 이 X선 검출 장치(22H)의 촬영 영역(22W)은, 피검사자의 흉부 전체를 커버한다. 이 때문에, X선 검사 시스템(11A)의 구동 장치(431)를 구동시켜 X선 검출 장치(22H)를 경사 스캔시키면, 3개의 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313))는, 전술한 3등분씩의 분담 스캔 또한 경사 스캔에 의해 흉부 전체를 커버하는 촬영 영역(22W)을 속도(V1)(예를 들면, 0.15sec)로 촬영한다. 물론, 이 속도(V1)는 구동 조건에 따라 변경된다.This X-ray examination system 11A operates an X-ray chest imaging apparatus, for example. In this case, that is, the X-ray detection apparatus 22H can function as a scanning type FPD. The imaging area 22W of the X-ray detection device 22H covers the entire chest of the subject. For this reason, when the drive device 431 of the X-ray inspection system 11A is driven to diagonally scan the X-ray detection device 22H, the three first elongated detectors 31 ( 31 1 , 31 2 , 31 3 ) are , captures the imaging area 22W covering the entire chest at the speed V1 (eg, 0.15 sec) by the above-mentioned divided scan in 3 equal parts and the oblique scan. Of course, this speed V1 changes depending on the driving conditions.

이 경사 스캔과 시상적으로 완전히 병행해서, 상술한 기능적인 검출기 부분을 포함한 5개의 제2 세장 검출기(2311, 3122, 2312, 3132, 2313)도 5등분씩의 분담 스캔(도 26, 27의 부호(B1~B5) 참조) 또한 경사 스캔(도 27의 화살표(MD) 참조)에 의해서, 흉부 전체의 촬영 영역(22W) 중 국소 부분인 심장 영역을 촬영한다. 이때의 스캔 속도는, 검출기의 횡방향(Z)으로의 실장 밀도가 3배이기 때문에, 제2 세장 검출기(2311, 3122, 2312, 3132, 2313) 각각의 스캔 분담 범위가 1/3이 되는, 속도(V2)(예를 들면, 0.05sec)로 스캔된다. 즉, 심장 영역은 나머지 영역에 비해 1/3의 스캔 속도로 촬영된다.In complete sagittal parallel to this oblique scan, the five second elongated detectors 231 1 , 31 22 , 231 2 , 31 32 , 231 3 including the functional detector part described above are also divided into 5 equal division scans (Fig. Reference numerals 26 and 27 (B1 to B5)) and by oblique scan (refer to arrow MD in FIG. 27 ), the heart region, which is a local part, of the imaging region 22W of the entire chest is imaged. At this time, since the mounting density in the lateral direction (Z) of the detector is three times the scan speed at this time, the scan sharing range of each of the second elongated detectors 231 1 , 31 22 , 231 2 , 31 32 , 231 3 is 1 It is scanned at a velocity V2 (eg, 0.05 sec), which becomes /3. That is, the heart region is photographed at 1/3 the scan rate compared to the rest of the region.

덧붙여, 콜리메이터(133)는, 프론트엔드 프로세서(26)에 의해, X선 검출 장치(22H)의 제1 및 제2 세장 검출기(즉, 마더 기판(441))와 연동하여, 전술한 경사 이동 방향(MD)에 따라서 이동된다. 이 콜리메이터(133)에는, 3개의 제1 세장 검출기(31(311, 312, 313:일부, 제2 세장 검출기를 겸한다)) 및 3개의 제2 세장 검출기(231(2311, 2312, 2313))에 대응한 제1~제6 슬릿(133A~133F)이, 서로 평행하며 디스크리트하게 형성되어 있다.Incidentally, the collimator 133 cooperates with the first and second elongation detectors (that is, the mother substrate 441) of the X-ray detection device 22H by the front-end processor 26 in the above-described inclination movement direction. (MD) is moved accordingly. The collimator 133 includes three first thin detectors 31 (31 1 , 31 2 , 31 3 : partly, also serves as a second thin detector)) and three second thin detectors 231 (231 1 , 231 ). 2 , 231 3 )) corresponding to the first to sixth slits 133A to 133F are formed in parallel to each other and discretely.

이에 따라, 상술한 기능적인 검출기 부분을 포함한 제2 세장 검출기(2311, 3122, 2312, 3132, 2313)의 지분(持分)인 분담 범위(B1~B5)에 입사하는 X선은, 적어도 콜리메이트 되어, X선 피폭이 저감된다.Accordingly, the X-rays incident on the share range B1 to B5 that is the share of the second thin detector 231 1 , 31 22 , 231 2 , 31 32 , 231 3 including the functional detector portion described above are , at least collimate, and X-ray exposure is reduced.

본 실시 형태에서, 스캔 촬영에 의해 수집된 전체 검출 모듈(132)의 출력 데이터는 전술한 것과 마찬가지로, 일단, 유저 PC(27)의 메모리 상의 재구성 공간에 매핑해 예를 들어 서브픽셀법에 따라 재구성되어, 흉부 화상으로서 제공된다. 덧붙여, 이 데이터 수집을 할 때에, 상술한 기능적인 검출기 부분을 포함한 제2 세장 검출기(2311, 3122, 2312, 3132, 2313)에 대해서는, 처리 회로에 의해, 그것들의 분담 범위(B1~B5)의 데이터 만이 채용되도록 구성되어 있다. 즉, 각 검출기에 대해서, 각 분담 범위(B1(~B5)) 이외의 범위에서 수집된 데이터는 무시되도록 구성되어 있다.In the present embodiment, the output data of the entire detection module 132 collected by scan shooting is once mapped to a reconstruction space on the memory of the user PC 27 and reconstructed according to, for example, the sub-pixel method, similarly to the above. and is provided as a chest image. In addition, when collecting this data, for the second thin detectors 231 1 , 31 22 , 231 2 , 31 32 , 231 3 including the functional detector part described above, the processing circuit determines their division range ( It is configured so that only the data of B1 to B5) is employed. That is, for each detector, it is comprised so that the data collected in the range other than each sharing range B1 (-B5) may be ignored.

전술한 것처럼, 흉부 촬영의 경우, 폐야(肺野)의 움직임보다 심장의 움직임의 데이터 수집의 시상에 대한 영향은 크기 때문에, 스캔형의 FPD의 경우, 심장 영역을 스캔할 때의 개시부터 종료까지의 시상차는 0.05초 정도로 억제하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 의하면, 이 요구에 응할 수 있다.As described above, in the case of chest imaging, since the effect of data collection of heart movement on the thalamus is greater than that of the lung field, in the case of scan-type FPD, from the start to the end of scanning the heart region. It is preferable to suppress the sagittal difference to about 0.05 seconds. According to this embodiment, this request|requirement can be met.

덧붙여, 상기 제1 실시 형태나 각종 검출기 배치예에서 설명한 구성, 예를 들면, 검출기의 구성이나 경사 스캔의 소정 각도θ 등은, 본 제2 실시 형태에서도 마찬가지로 채용 가능하다.In addition, the structure demonstrated in the said 1st Embodiment and various detector arrangement examples, for example, the structure of a detector, predetermined angle (theta) of an oblique scan, etc. can be employ|adopted similarly also in this 2nd Embodiment.

이 때문에, 본 실시 형태의 특징을 요약하면 이하와 같이 된다.For this reason, when the characteristic of this embodiment is summarized, it becomes as follows.

복수의 제1 세장 검출기(31)에 더하여, 복수의 제2 세장 검출기(231)가, 상기 복수의 제1 세장 검출기(31)의 촬영 영역(22W)의 국소적인 일부를, 시상차의 면에서 보다 세밀하게 검출할 수 있도록 배치되어 있다. 게다가, 양방의 제1 및 제2 세장 검출기(31, 231)는 모두 일체로, 스캔을 위해서, 예를 들면, 상술한 경사 방향(MD)으로 이동된다. 이 때문에, 제2 세장 검출기(231)도 상술한 작용 효과를 향수하면서, 제1 세장 검출기(31)보다 데이터 수집의 스캔 위치의 상이로 인한 시상차를 줄일 수 있다. 예를 들면, 어느 스캔 조건 하에서, 복수의 제1 세장 검출기 각각의 스캔 개시와 스캔 종료 간의 시간차를 0.15초로 한다. 이때, 제2 방향(횡방향)에서의 복수의 제2 세장 검출기(231)(단, 기능적으로, 제1 세장 검출기(31)의 일부(3122, 3132)를 포함한다)의 실장 밀도를 복수의 제1 세장 검출기(31)의 그것보다, 예를 들면 3배로 하고, 또한, 전체의 촬영 영역(22W)의 필요한 국소적인 영역을 커버하도록 제2 세장 검출기(231)를 배치할 수 있다. 이에 따라, 복수의 제2 세장 검출기 각각의 스캔 개시와 스캔 종료 간의 시간차를 상술의 예시와 같이 단축할 수 있다. 이는, 예를 들어 사람의 흉부 X선 촬영에서 임상의 장소에서 요구되는 니즈에 응할 수 있다.In addition to the plurality of first elongation detectors 31 , a plurality of second elongation detectors 231 , local parts of the imaging area 22W of the plurality of first elongation detectors 31 , in the plane of sagittal difference They are arranged so that they can be detected more precisely. Moreover, both the first and second elongation detectors 31 and 231 are integrally moved for scanning, for example, in the above-described oblique direction MD. For this reason, while the second thin detector 231 also enjoys the above-described effects, it is possible to reduce the lag difference due to the difference in the scan positions of data collection compared to the first thin detector 31 . For example, under a certain scan condition, the time difference between the scan start and the scan end of each of the plurality of first elongated detectors is 0.15 second. At this time, the mounting density of the plurality of second thin detectors 231 in the second direction (transverse direction) (however, functionally, some parts 31 22 , 31 32 of the first thin detector 31 are included) The second elongation detector 231 can be arranged so as to be, for example, three times larger than that of the plurality of first elongation detectors 31 and to cover a necessary local area of the entire imaging area 22W. Accordingly, the time difference between the scan start and scan end of each of the plurality of second thin detectors can be shortened as in the above example. This can meet the needs demanded in the clinical setting, for example in chest X-rays of humans.

게다가, 복수의 제2 세장 검출기(231)는, 제1 방향에서, 모두 길이가 동일한 복수의 제1 세장 검출기(31)보다 짧기 때문에, 이 제2 세장 검출기(231)를 전체의 촬영 영역(22W)의 어느 부분을 커버시킬지에 대한 배치의 자유도는 높다. 예를 들면, 그러한 검출기 실시 밀도가 높은 부분 영역을, 전체의 촬영 영역(22W)의 상측 일부나 중앙 부분 등, 촬영 대상의 특성(내부의 국소적 부위가 움직이거나, 그 부위가 전체보다 빠르게 움직이거나 하는 것 등)에 따라서, 적당하게 변경 가능하다.In addition, since the plurality of second elongated detectors 231 are shorter than the plurality of first elongated detectors 31 all having the same length in the first direction, the second elongated detectors 231 are used in the entire imaging area 22W. ), the degree of freedom of arrangement for which part to cover is high. For example, in such a partial area with a high density of detection, the characteristics of the object to be photographed, such as the upper part or the central portion of the entire imaging area 22W (localized part inside, or the part moving faster than the whole) It can be suitably changed depending on what you do, etc.).

게다가, 복수의 제1 세장 검출기(31)의 일부는, 그 제1 방향에서, 제2 세장 검출기(231)를 겸용하는 구성도 채용하고 있다. 이에 따라, 제1, 제2 세장 검출기의 수를 필요 최소한으로 억제할 수 있어, 구조의 복잡화도 억제할 수 있는 것과 함께, 부품 코스트의 불필요한 증가도 회피할 수 있다.In addition, a portion of the plurality of first elongation detectors 31 also employs a configuration in which the second elongation detector 231 is also used in the first direction. Thereby, the number of the 1st and 2nd thin detectors can be suppressed to a necessary minimum, the complexity of a structure can also be suppressed, and an unnecessary increase in component cost can also be avoided.

또한, 이 제2 실시 형태에 따른 특징은, 특정 영역만 선택적으로 촬영 시간을 짧게 할 수 있는 검출기라고도 할 수 있다. 또한 특정 영역만, 시간을 길게 한 화상과, 그 몇 분의 1인가의 시간으로 촬영한 화상과의 양방을 취득할 수 있다고도 할 수 있다. 이는, 취득한 데이터를 버리지 않고 전부 사용하면, 촬영 부위가 촬영 중 움직였는지 여부의 검증에도 사용할 수 있다. 이러한 관점에서, 복수의 제2 세장 검출기는 스캔과 직교하는 방향으로 수동 혹은 자동으로 이동 가능하게 배치할 수 있고, 선택적인 특정 영역의 촬영 위치를 변경할 수 있도록 해도 무방하다.In addition, the feature according to the second embodiment can be said to be a detector capable of selectively shortening the photographing time of only a specific area. In addition, it can be said that both an image in which time is lengthened only in a specific area and an image photographed in a fraction of the time can be acquired. This can also be used to verify whether the photographed part has moved while photographing, if all the acquired data is used without discarding it. From this point of view, the plurality of second thin detectors may be arranged to be movable manually or automatically in a direction orthogonal to the scan, and the photographing position of a selective specific area may be changed.

덧붙여, 제2 실시 형태의 경우, 제1, 제2 세장 검출기의 배치예를 제3 배치예(도 5)를 채용했지만, 이를 대신해서, 제4 배치예(도 6)를 채용해도 무방하다. 이 제4 배치예의 경우, 제1 및 제2 세장 검출기(31, 231)는 모두 일체로, 또한, 제1 방향(긴 방향)에 따라서 정렬한 자세를 유지하면서, 제2 방향(짧은 방향, 폭방향, 횡방향)으로 스캔시킨다. 이 양태의 경우, 모듈 간의 갭(SP2)으로 인한 화소 신호 결락을, 예를 들면, 그 근방 주변의 화소 신호를 사용해 평균화한 값을 채용하는 등의 처리가 필요하게 된다. 이것도 전술한 대로이다.In addition, in the case of 2nd Embodiment, although the 3rd arrangement example (FIG. 5) was employ|adopted as the arrangement example of the 1st, 2nd elongate detector, you may employ|adopt the 4th arrangement example (FIG. 6) instead of this. In the case of this fourth arrangement example, both the first and second elongation detectors 31 and 231 are integrally formed and maintained in alignment along the first direction (longitudinal direction), while maintaining the alignment in the second direction (short direction, width direction). direction, transverse). In the case of this aspect, the process of employing the pixel signal dropout due to the gap SP 2 between modules, for example, employing an average value using the pixel signals in the vicinity thereof, is required. This is also as described above.

또한, 제1 세장 검출기의 수는 1 이상이지만, 바람직하게는 2개 이상의 세장 검출기를 스캔시키는 양태인 것이 바람직하다. 제2 세장 검출기의 수는, 제1 세장 검출기의 스캔 방향의 실장 밀도를 올릴 수 있으면 된다. 그러한 수는, 촬영 대상의 성질에 의해 정할 수 있다.Further, the number of the first thin detectors is one or more, but it is preferred that it is an aspect in which two or more thin detectors are preferably scanned. The number of the second thin detectors may increase the mounting density of the first thin detectors in the scan direction. Such a number can be determined according to the nature of the object to be photographed.

그런데, 제2 실시 형태에서는, 전체의 촬영 영역(22W)(흉부 영역을 커버)의 하측 중앙 부분에 국소적으로 검출기 실장 밀도가 높은 부분(심장 영역을 커버)을 설정하므로, 제1 세장 검출기의 일부(3122, 3132)를 포함한 것도 제2 세장 검출기를 겸하는 것으로서 구성했다. 즉, 이러한 실장 밀도가 높은 부분은, 길이가 짧은 5개의 제2 세장 검출기(2311, 3122, 2312, 3132, 2313)를 분담 스캔시켜, 구형상의 제2 국소 영역을 화성(畵成)시켰다. 그러나, 복수의 제1 세장 검출기는 그대로 취급해, 그 복수의 제1 세장 검출기의 검출기 사이에 짧은 제2 세장 검출기를 보완적으로 배치하여, 예를 들면, 심장 영역 등의 국소 영역을 양자가 공동으로 화성한다고 생각할 수도 있다. 즉, 제1 세장 검출기의 일부에 제2 세장 검출기를 겸한다고 고려하지 않아도 무방하다.By the way, in the second embodiment, a portion having a high detector mounting density (covering the heart region) is locally set in the lower central portion of the entire imaging region 22W (covering the chest region). A portion including the parts 31 22 , 31 32 was also configured as a second thin field detector. That is, the portion having a high mounting density is dividedly scanned by the five short second thin detectors 231 1 , 31 22 , 231 2 , 31 32 , 231 3 , and the spherical second local area is formed. succeeded). However, the plurality of first elongate detectors are treated as they are, and a second short elongate detector is disposed complementary between the detectors of the plurality of first elongated detectors so that, for example, a local region such as a heart region is shared by both. You might think of it as Mars. That is, it is not necessary to consider that a part of the first thin detector also serves as the second thin detector.

덧붙여, 본 발명은 전술한 실시 형태의 구성으로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 더욱 다양한 구성을 조합해 실시해도 무방하다.In addition, this invention is not limited to the structure of the above-mentioned embodiment, As long as it does not deviate from the summary of this invention, you may implement combining further various structures.

11, 11A: X선 검사 시스템(방사선 검사 시스템)
21: X선 발생 장치
22, 22A~22G, 22H: X선 검출 장치(방사선 검출 장치)
22W: 촬영 영역
23, 24: 구동 장치(이동 수단)
25: 구동 장치(이동 수단)
26: 프론트엔드 프로세서(이동 수단)
27: 유저 PC
31: 제1 세장 검출기(X선 검출기)
231: 제2 세장 검출기
3122, 3132: 제1 세장 검출기의 일부이며, 제2 세장 검출기로서 유용(流用)되는 검출기 부분
31W: X선 입사창
31L: 장변(제1 방향을 제공)
31S: 단변(제2 방향을 제공)
33, 133: 콜리메이터
33A, 33B: 제1, 제2 슬릿
133A~133F: 제1~제6 슬릿
42, 421: 가이드 레일(이동 수단)
43, 431: 구동 장치(이동 수단)
44, 441: 마더 기판(검출기 지지부)
45, 451: 지지 프레임(지지체, 검출기 지지부)
132M: 모듈 종렬체
PXay: 화소 어레이
131: 케이스
132: 모듈
SP2: 공극(간극, 갭)
Y: 긴 방향
Z: 짧은 방향
θ: 소정 각도
MD: 경사 방향
IMarea: 화상 영역
OB: 검사 대상
R1, R2, R3: 제1 세장 검출기에 의한 스캔 범위(스캔 분담 범위)
B1, B2, B3, B4, B5: 제2 세장 검출기에 의한 스캔 범위(스캔 분담 범위)
XB: X선 팬빔(X선, 방사선)
11, 11A: X-ray inspection system (radiation inspection system)
21: X-ray generator
22, 22A to 22G, 22H: X-ray detection device (radiation detection device)
22W: shooting area
23, 24: drive device (mobile means)
25: drive device (mobile means)
26: Front-end processor (vehicle)
27: User PC
31: first slender detector (X-ray detector)
231: second thin field detector
31 22 , 31 32 : a part of the first thin detector and a part of the detector useful as the second thin detector
31W: X-ray incident window
31L: Long side (providing first direction)
31S: Short side (provides a second direction)
33, 133: collimator
33A, 33B: first and second slits
133A to 133F: first to sixth slits
42, 421: guide rail (mobile means)
43, 431: drive device (moving means)
44, 441: mother board (detector support)
45, 451: support frame (support, detector support)
132M: module column
PXay: Pixel Array
131: case
132: module
SP 2 : Gap (gap, gap)
Y: Long direction
Z: short direction
θ: predetermined angle
MD: oblique direction
IMarea: image area
OB: Inspection object
R1, R2, R3: scan range by the first thin detector (scan share range)
B1, B2, B3, B4, B5: Scan range by the second thin detector (scan share range)
XB: X-ray fan beam (X-ray, radiation)

Claims (26)

방사선을 검지하는 화소를 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향의 2차원으로 배열시킨 화소 배열을 가지는 모듈을 복수, 상기 제1 방향으로, 상호 소정 폭의 공극을 통해 인접해 배치시킨 모듈 종렬체를 가지고, 상기 모듈 종렬체는 상기 제1 방향에 따른 장변 및 제2 방향에 따른 단변을 가지고, 또한 상기 장변이 상기 단변 보다 길고, 또한, 평면시에서 세장(細長)의 구형상(矩形狀)으로 형성된 세장 검출기와,
상기 세장 검출기를, 상기 제2 방향을 스캔 방향에 향하고, 또한 상기 제1 방향을 상기 스캔 방향에 직교하는 방향에 향한 자세로 지지하는 것과 함께, 상기 스캔 방향에 대해서 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 이동 가능하게 지지하는 검출기 지지부와,
상기 방사선이 조사되는 촬상 시에, 스캔 명령에 따라서, 상기 세장 검출기를 상기 경사 방향으로 이동시키는 이동 수단
을 갖춘 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
A module column body in which a plurality of modules having a pixel arrangement in which pixels for detecting radiation are arranged two-dimensionally in a first direction and a second direction orthogonal to each other are arranged adjacent to each other in the first direction through a gap of a predetermined width , wherein the module column has a long side along the first direction and a short side along the second direction, and the long side is longer than the short side, and has an elongated spherical shape in plan view. A thin field detector formed of
The elongated detector is supported in a posture in which the second direction is directed to the scanning direction and the first direction is directed to a direction orthogonal to the scanning direction, and is moved in an oblique direction forming a predetermined angle with respect to the scanning direction. a detector support capable of supporting;
Moving means for moving the elongated detector in the oblique direction according to a scan command during imaging to which the radiation is irradiated
A radiation detection device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 화소 배열은, 상기 제1 및 제2 방향으로 이루어진 2차원 평면에서 상기 제2 방향에 따른 행과 상기 제1 방향에 따른 열에 따른 화소 배열이고,
상기 세장 검출기는, 상기 제2 방향에서 상호 이간해 배치되고, 또한, 각각이 상기 검출기 지지부에 의해 상기 스캔 방향으로 이동 가능하게 지지되는 복수의 세장 검출기로 구성되고,
상기 복수의 세장 검출기의 각각은, 상기 스캔 명령에 응답하여, 상기 스캔 방향에서의 인접하는 다른 세장 검출기의 이동 개시 위치까지의 스캔 범위를 분담하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
According to claim 1,
The pixel arrangement is a pixel arrangement along rows and columns in the first direction on a two-dimensional plane formed in the first and second directions,
The elongation detector includes a plurality of elongation detectors arranged apart from each other in the second direction, and each of which is supported movably in the scan direction by the detector support portion;
and each of the plurality of elongated detectors is arranged to share a scan range up to a movement start position of another adjacent elongate detector in the scan direction in response to the scan command.
제2항에 있어서,
상기 검출기 지지부는,
상기 복수의 세장 검출기의 각각을, 상기 스캔 방향에서 서로 동일한 거리만큼 이간해서 배치되고, 상기 스캔 명령에 수반하는 상기 스캔 방향의 이동 거리가 서로 동일해지도록 구성된 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The detector support part,
Each of the plurality of elongated detectors is arranged to be spaced apart from each other by the same distance in the scan direction, and a movement distance in the scan direction accompanying the scan command is configured to be equal to each other.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기는, 2개인 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
4. The method of claim 2 or 3,
The plurality of elongated detectors are two, A radiation detection apparatus characterized in that.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기는, 3개인 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
4. The method of claim 2 or 3,
The plurality of elongated detectors are three, the radiation detection apparatus.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 수단은,
상기 방사선이 조사되는 촬상 시에, 상기 스캔 명령에 따라서, 상기 복수의 세장 검출기를 서로 동기해, 상기 경사 방향으로 이동시키는 이동 수단
을 갖춘 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The means of movement is
Moving means for moving the plurality of elongated detectors in synchronization with each other in the oblique direction in accordance with the scan command at the time of imaging to which the radiation is irradiated
A radiation detection device comprising a.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출기 지지부는,
상기 복수의 세장 검출기를 일체로 지지하는 베이스체를 갖추고,
상기 이동 수단은,
상기 베이스체를 상기 스캔 명령에 응답해 상기 경사 방향으로 이동 가능한 구동 기구와,
상기 구동 기구의 구동을 제어하여, 적어도, 상기 복수의 세장 검출기 각각이 상기 제2 방향에서 담당하는 스캔 분담 범위를 커버하는 거리만큼 상기 베이스체를 상기 경사 방향으로 이동시키는 이동 제어 수단
을 갖추는 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
7. The method according to any one of claims 2 to 6,
The detector support part,
and a base body for integrally supporting the plurality of elongated detectors;
The means of movement is
a driving mechanism capable of moving the base body in the oblique direction in response to the scan command;
Movement control means for controlling the driving of the drive mechanism to move the base body in the oblique direction by at least a distance covering the scan sharing range covered by each of the plurality of elongated detectors in the second direction
A radiation detection device comprising a.
제7항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기 각각이 담당하는 상기 스캔 분담 범위는,
상기 제2 방향에서 서로 동일한 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
8. The method of claim 7,
The scan sharing range covered by each of the plurality of elongated detectors is,
The radiation detection device, characterized in that they are identical to each other in the second direction.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 이동 제어 수단은,
상기 복수의 세장 검출기 각각을, 적어도, 해당 검출기 각각의 상기 스캔 분담 범위에 상당하는, 상기 제2 방향의 상기 거리를 등속(等速)으로 이동시키도록 구성되어 있는, 방사선 검출 장치.
9. The method according to claim 7 or 8,
The movement control means,
The radiation detection apparatus of claim 1, wherein each of the plurality of elongated detectors is configured to move at a constant velocity the distance in the second direction corresponding to at least the scan sharing range of each of the detectors.
제9항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기 각각의 상기 이동의 속도 제어 프로파일로서, 상기 각각의 검출기의 이동 개시 위치로부터 상기 등속 이동으로 이행할 때까지의 가속 범위, 상기 등속 이동을 실시하는 등속 이동 범위, 및 상기 등속 이동 범위로부터 이동 정지 위치까지의 감속 범위를 가지고,
상기 이동 제어 수단은,
상기 속도 제어 프로파일에 따라서, 상기 검출기 지지부를 상기 경사 방향으로 이동시키도록 구성되어 있는, 방사선 검출 장치.
10. The method of claim 9,
As a speed control profile of the movement of each of the plurality of elongated detectors, an acceleration range from the movement start position of each of the detectors to transition to the constant velocity movement, a constant velocity movement range in which the constant velocity movement is performed, and the constant velocity movement With a deceleration range from the range to the stop position,
The movement control means,
and move the detector support in the oblique direction according to the speed control profile.
제10항에 있어서,
상기 속도 제어 프로파일은,
상기 복수의 세장 검출기 중, 상기 스캔 방향에서의 2번째 및 그 이후의 세장 검출기의 상기 감속 범위와, 3번째 및 그 이후의 세장 검출기의 상기 가속 범위를 상기 속도 제어 프로파일 상에서 각각 오버랩 하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
11. The method of claim 10,
The speed control profile is
of the plurality of elongated detectors, the deceleration ranges of the second and subsequent elongated detectors in the scan direction and the acceleration ranges of the third and subsequent elongated detectors in the scan direction are set to overlap each other on the speed control profile A radiation detection device, characterized in that.
제10항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기 중, 상기 스캔 방향에 상당하는 상기 스캔 방향에서의 1번째의 상기 세장 검출기의 상기 가속 범위 및 최종번째의 상기 세장 검출기의 상기 감속 범위를 제외한, 상기 복수의 세장 검출기가 상기 제2 방향으로 이동해 화성(畵成)하는, 상기 제1 및 제2 방향을 직교축으로 하는 2차원 범위를 상기 방사선의 스캔에 의한 촬영 영역으로서 설정하도록 구성된, 방사선 검출 장치.
11. The method of claim 10,
of the plurality of elongation detectors, the plurality of elongation detectors excluding the acceleration range of the first elongation detector and the deceleration range of the last elongation detector in the scan direction corresponding to the scan direction, A radiation detection apparatus configured to set a two-dimensional range in which the first and second directions are orthogonal axes that move in two directions and form as an imaging area by scanning the radiation.
제2항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기는, 상기 모듈 종렬체의 길이가 서로 다른, 복수의 제1 세장 검출기 및 복수의 제2 세장 검출기를 갖추고,
상기 복수의 제1 세장 검출기와 상기 복수의 제2 세장 검출기를 일체로 지지하는 검출기 지지부와,
상기 방사선에 의한 스캔 시에 상기 검출기 지지부를 상기 경사 방향으로 일정 속도로 이동시키는 이동 수단
을 갖추고,
상기 검출기 지지부는,
상기 복수의 제1 세장 검출기를 상기 제2 방향에서 제1 이간 거리로 상호 디스크리트하게 지지하는 것과 함께, 상기 복수의 제1 세장 검출기가 스캔하는 것에 의해 커버하는 상기 방사선에 의한 촬영 영역의 일부의 범위에서, 상기 복수의 제1 세장 검출기 중 일부의 제1 세장 검출기의 상기 제2 방향의 일부와 함께, 상기 제2 방향에서 상기 제1 이간 거리 보다 짧은 제2 이간 거리로, 상기 복수의 제2 세장 검출기를 상호 디스크리트하게 지지하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The plurality of elongation detectors includes a plurality of first elongation detectors and a plurality of second elongation detectors having different lengths of the module columns,
a detector support for integrally supporting the plurality of first elongation detectors and the plurality of second elongation detectors;
Moving means for moving the detector support in the inclined direction at a constant speed when scanning by the radiation
equipped with,
The detector support part,
The range of a part of the imaging area by the radiation covered by the plurality of first elongated detectors being scanned by the plurality of first elongated detectors while supporting each other discretely at a first separation distance in the second direction. a second separation distance shorter than the first separation distance in the second direction together with a portion of the second direction of some of the first thin detectors of the plurality of first elongation detectors, the plurality of second elongation A radiation detection device, characterized in that configured to support the detectors mutually discretely.
제13항에 있어서,
상기 복수의 제2 세장 검출기의 수는, 상기 제1 세장 검출기의 수 보다 많고, 또한, 상기 복수의 제2 세장 검출기는, 상기 제2 방향에서의 배치 위치가 동일한 세장 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
14. The method of claim 13,
The number of the plurality of second elongated detectors is greater than the number of the first elongated detectors, and the plurality of second elongated detectors includes elongated detectors having the same arrangement position in the second direction. which is a radiation detection device.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 화소 배열은, 상기 제1 및 제2 방향으로 이루어진 2차원 평면에서 상기 제2 방향에 따른 행과 상기 제1 방향에 따른 열에 따른 화소 배열이고,
상기 검출기 지지부는,
상기 복수의 제1 세장 검출기의 각각을, 상기 스캔의 명령에 응답하여, 상기 스캔의 방향에서의 인접하는 상기 제1 세장 검출기의 이동 개시 위치까지 이동 가능하게 지지하는 것과 함께,
상기 복수의 제2 세장 검출기의 각각을, 상기 스캔의 명령에 응답하여, 상기 스캔의 방향에서의 인접하는 상기 제1 또는 제2 세장 검출기의 이동 개시 위치까지 이동 가능하게 지지하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
15. The method of claim 13 or 14,
The pixel arrangement is a pixel arrangement along rows and columns in the first direction on a two-dimensional plane formed in the first and second directions,
The detector support part,
movably supporting each of the plurality of first elongated detectors to a movement start position of an adjacent first elongated detector in the scan direction in response to the scan command;
Each of the plurality of second elongation detectors is configured to movably support a movement start position of an adjacent first or second elongate detector in the scan direction in response to the scan command. , radiation detection device.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 세장 검출기는 3개이고,
상기 복수의 제2 세장 검출기는, 상기 촬영 영역의 상기 일부의 영역의 상기 스캔을 담당하도록 배치된 5개이고,
상기 촬영 영역의 상기 일부의 영역은,
상기 촬영 영역에서의 상기 일부의 영역 이외의 나머지 영역 보다, 상기 스캔에 의한 데이터 수집의 시상차(時相差)가 작은 것이 요구되는 대상 부위를 스캔 가능한 크기 및 위치로 설정되어 있는,
것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
16. The method according to any one of claims 13 to 15,
the plurality of first elongated detectors are three;
the plurality of second elongation detectors are five arranged to take charge of the scanning of the partial area of the imaging area;
The partial area of the photographing area,
In the imaging area, the scan size and position of the target site for which a lag in data collection by the scan is required to be smaller than that of the remaining areas other than the partial area are set to be scannable,
A radiation detection device, characterized in that.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소정 각도는,
상기 세장 검출기의 상기 각 모듈에 배치되는 복수의 상기 화소 중, 상기 제2 방향에 따라서 늘어선 복수의 화소가 나타내는 거리:(A1)와 상기 제1 방향에서의 상기 공극의 폭:(A2)과의 비에 근거해 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
17. The method according to any one of claims 1 to 16,
The predetermined angle is
Among the plurality of pixels arranged in the respective modules of the elongated detector, the distance indicated by the plurality of pixels arranged in the second direction: (A1) and the width of the gap in the first direction: (A2) It is set based on rain, The radiation detection apparatus characterized by the above-mentioned.
제17항에 있어서,
상기 소정 각도:(θ)는,
상기 거리:(A1), 상기 폭:(A2), 및 상기 공극에 상기 화소가 배치된다고 가정했을 때의 상기 화소의 수(n)(n은, 0을 제외한 정의 정수)에 근거해,
θ≥tan-1nㆍ(A2/A1)
에 의해 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
18. The method of claim 17,
The predetermined angle: (θ) is,
Based on the distance: (A1), the width: (A2), and the number (n) of the pixels (where n is a positive integer excluding 0) assuming that the pixels are arranged in the gap,
θ≥tan -1 n·(A2/A1)
A radiation detection device, characterized in that it is set by.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 각 화소의 상기 제1 방향에서의 길이를 b로 했을 때,
상기 폭:(A2)은, b=(1/2)b∼2b의 값을 채용하는 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
19. The method of claim 17 or 18,
When the length of each pixel in the first direction is b,
wherein the width: (A2) adopts a value of b=(1/2)b to 2b.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사선은 X선인 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
20. The method according to any one of claims 1 to 19,
The radiation detection device, characterized in that the X-ray.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 세장 검출기는, 각각, 상기 방사선의 광자의 수를 계측하고, 상기 광자의 수를 상기 방사선의 양으로서 검출하는 광자 계수형의 처리 회로를 갖춘 검출기인 것을 특징으로 하는, 방사선 검출 장치.
20. The method according to any one of claims 1 to 19,
The plurality of elongated detectors are each a detector provided with a photon counting type processing circuit that counts the number of photons of the radiation and detects the number of photons as the amount of the radiation.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 방사선 검출 장치와,
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 방사선을 조사하는 방사선 발생 장치와,
상기 방사선 발생 장치가 발생한 방사선을, 상기 세장 검출기의 방사선 입사창에만 방사선이 조사되도록 상기 방사선의 조사야(照射野)를 좁히는 슬릿을 가진 콜리메이터와,
상기 세장 검출기의 상기 경사 방향으로의 이동에 동기해, 상기 콜리메이터를 상기 경사 방향으로 이동시키는 콜리메이터 이동 수단
을 갖춘 것을 특징으로 하는, 방사선 검사 시스템.
The radiation detection device according to any one of claims 1 to 21;
A radiation generating device for irradiating the radiation according to any one of claims 1 to 21;
a collimator having a slit for narrowing an irradiation field of the radiation so that the radiation generated by the radiation generating device is irradiated only to the radiation incident window of the elongated detector;
Collimator moving means for moving the collimator in the inclination direction in synchronization with the movement in the inclination direction of the elongation detector
A radiographic inspection system, characterized in that it is equipped with.
제22항에 있어서,
상기 방사선 검출 장치의 상기 방사선의 입사측에 배치되어, 상기 방사선의 산란선을 차단 또는 저감시키는 그리드를, 상기 방사선 검출 장치의 일부로서 또는 상기 방사선 검출 장치와는 별체로 갖춘 것을 특징으로 하는, 방사선 검사 시스템.
23. The method of claim 22,
A grid arranged on the incident side of the radiation detection device to block or reduce scattered rays of the radiation is provided as a part of the radiation detection device or separately from the radiation detection device. inspection system.
제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 방사선 검출 장치는,
상기 세장 검출기가 스캔에 수반해 상기 경사 방향으로 이동할 때의, 상기 이동 전의 상기 세장 검출기의 상기 제1 방향의 일방의 단(端)을 상기 제2 방향에 따라서 늘렸을 때의 일방의 선분과, 상기 이동 완료 후의 상기 세장 검출기의 상기 제1 방향의 타방의 단을 상기 제2 방향으로 늘렸을 때의 타방의 선분을, 서로 평행한 가장자리(緣)로 하는 2차원 영역을, 상기 방사선에 의한 촬영 영역으로서 가지고,
상기 콜리메이터의 상기 슬릿은, 상기 방사선 입사창 중, 상기 촬영 영역에 상당하는, 상기 제1 방향에 따른 일부의 길이와, 상기 방사선 입사창의 상기 제2 방향의 폭으로 둘러싸인 구형상(矩形狀)의 영역에 상기 방사선을 좁히도록 형성된 구형상의 개구로서 형성된 것을 특징으로 하는, 방사선 검사 시스템.
24. The method of claim 22 or 23,
The radiation detection device,
one line segment when one end of the elongate detector before the movement in the first direction is extended along the second direction when the elongate detector moves in the oblique direction with scanning; When the other end of the elongate detector in the first direction is extended in the second direction after the movement has been completed, a two-dimensional region is taken as an edge parallel to each other by the radiation. have as an area,
The slit of the collimator has a spherical shape surrounded by a length of a part of the radiation incident window in the first direction corresponding to the imaging region and a width of the radiation incident window in the second direction. A radiation inspection system, characterized in that formed as a spherical opening formed to narrow the radiation to an area.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사선 검출 장치는,
상기 세장 검출기가 수평인 면 또는 오블리크(oblique)인 면을 따라서 이동되도록 구성된 스캔형 방사선 검출 장치이고,
환자가 침대에 누운 상태에서 진단되는 방사선 진단 장치, 또는, 대상물이 가로놓기(橫置)로 놓여지는 비파괴 방사선 검사 장치에 편입되는 것을 특징으로 하는, 방사선 검사 시스템.
25. The method according to any one of claims 22 to 24,
The radiation detection device,
a scanning type radiation detection device configured to move the elongated detector along a horizontal plane or an oblique plane,
A radiological examination system, characterized in that it is incorporated into a radiological diagnosis apparatus diagnosed while a patient is lying in bed, or a non-destructive radiographic examination apparatus in which an object is placed in a horizontal position.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사선 검출 장치는,
상기 세장 검출기가 수직인 면을 따라서 이동되도록 구성된 스캔형 방사선 검출 장치이고,
환자가 입위(立位)의 상태에서 진단되는 방사선 진단 장치, 또는, 대상물이 세로놓기(縱置)로 놓여지는 비파괴 방사선 검사 장치에 편입되는 것을 특징으로 하는, 방사선 검사 시스템.
25. The method according to any one of claims 22 to 24,
The radiation detection device,
a scanning type radiation detection device configured to move the elongated detector along a vertical plane,
A radiological examination system, characterized in that it is incorporated into a radiological diagnosis apparatus in which a patient is diagnosed in a standing position, or a non-destructive radiographic examination apparatus in which an object is placed in a vertical position.
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게다가, 「검출기 경사 배치」 및 「모듈 경사 배치」의 쌍방 모두, 필요 사이즈의 촬영 영역 전체를 커버하려는 것으로서, 검출기를 스캔시키는, 소위, 스캔형 촬영 장치도 제안되어 있다. 그러나, 단지 1개의 라인 검출기를 스캔시키는 것만으로는, 스캔 시간, 즉, 촬영 시간이 길어져, 스루풋(throughput)은 저하한다. 또한 움직이는 것을 포함한 대상에는 시상(時相)의 차이가 현저해져, 사용에 견딜 수 있는 장치가 되지 않는다고 하는 실정이 있다. 이 일례로서, 의료용 분야에서 폐야(肺野) 등을 촬영 영역으로 하는 경우, 면적 자체가 넓은 것에 더하여, 박동하는 심장을 포함하기 때문에, 상기 문제가 현재화(顯在化)한다. 이 경우, ECG 등을 사용해 심장 박동의 동일 시상으로 촬영하는 것도 상정되지만, 촬영 시간이 보다 길어져, 환자 스루풋이 저하하는 것과 함께, 의사의 조작 부담이 증가하는 등의 불편이 쉽게 상정된다.
게다가, 라인 검출기를 스캔시켜 소망한 촬영 영역을 촬영하는 경우로서, 촬영 대상의 내부에 스캔 속도에 의한 시상차를 무시할 수 없는 부분이 포함되어 있는 것이 있다. 예를 들면, 사람의 흉부를 2차원적으로 촬영하는 경우가 그렇다. 폐야의 움직임은, 피검사자의 예컨대 수 초 간의 숨멈춤으로, 이러한 시상차를 무시할 수도 있지만, 심장의 고동에 의한 심근의 움직임은 무시할 수 없는 것이 많다.
게다가, 상술한 「검출기 경사 배치」 및 「모듈 경사 배치」로 모듈을 2차원으로 배치한 구성을 가지는 2차원의 검출 장치를 구성하면, 스캔은 불필요하게 된다. 그렇지만, 예를 들면, 흉부 촬영과 같이 넓은 촬영 영역을 대상으로 하는 경우, 배선을 모듈의 옆측으로 낼 필요성이 있으므로, 이 문제를 클리어해 2차원화하는 것은 곤란하다. 또한, 만일 어떠한 배선 구조를 구사해 2차원화가 되었다고 해도, 그 실용성은 극히 부족하다. 즉, 검출 소자의 부품 코스트가 고가인 것에 더하여, 배선 구조 자체가 복잡화하여 검출기, 나아가서는, 그것을 탑재한 응용 장치의 제조 코스트가 높아진다. 게다가, 배선 구조의 복잡화에 의해서, 검출기 자체의 대형화도 어쩔 수 없이 하게 되고, 열적(熱的)인 문제도 있다.
그러한 경우에서도, 데이터 수집의 시상차가 실제 응용에 견딜 수 있을 정도로 작게 하는 것이 요망되고 있다. 현상(現狀), 임상(臨牀)의 장소에서는, 실용에 견딜 수 있을 정도의 시상차는, 일례로서, 폐야로 0.15초이며, 심장 촬영으로 0.05초인 것으로 인식되고 있다.
그렇지만, 상기 특허문헌 2~4 중 어느 것의, 소위, 경사 스캔으로 해도, 촬영 영역의 충분한 확보 및 후처리로서의 재구성 처리에 필요한 연산량의 저감화라는 점에서, 현실적인 제품 레벨을 고려하면 과제가 있다고 할 수 있다.
또한, 이 「검출기 경사 배치」의 검출기를 스캔시키는 촬영 장치의 경우, 피폭선량의 저감의 관점을 고려하면, 방사선원측에 배치하는 슬릿의 개구는, 항상, 경사진 구형상(矩形狀)(마름모형)의 방사선 입사창의 전역을 향한 크기 및 자세를 채용할 필요가 있다. 이 점에서, 오브젝트 공간을 통해 서로 대치하는 촬영계로서, 피폭선량의 저감화의 점에서 불리했다.
이 중, 「검출기 경사 배치」의 경우, 검출기로부터 출력되는 프레임 데이터의 좌표계 그 자체가 스캔 방향(혹은, 그에 직교하는 종축 방향)에 대해서 소정 각도만큼 비스듬하게 되어 있다. 이 때문에, 화상 재구성 도중에, 예를 들면, 서브픽셀법으로 일단, 실제의 촬영계(撮影系)(오브젝트 공간)가 가지는, 스캔 방향=검출기 횡축으로 하는 직교 좌표계로 고쳐놓는 처리를 넣을 필요가 있어, 이것이 연산량 증대의 한 요인이 되고 있었다.
전술한 검출기(또는, 모듈)의 경사 배치의 구성은, 크게 나누면, 상기 「검출기 경사 배치」와 「모듈 경사 배치」로 분류된다.
특히, 직접 변환형의 반도체 검출기의 경우, 화질면에서는 우위이지만, 차지 쉐어링(charge sharing), 폴라리제이션(Polarization) 등의 성능의 불안정성에 직면한다. 또한, 직접 변환형의 반도체 검출기의 제조 코스트도 비교적 비싸서, 의료나 비파괴 검사의 현장에 넓게 보급하기 어려운 측면이 있었다. 이 때문에, 현장에서는, 가격 및 검출 성능의 양면에서 밸런스가 채용된 장치의 제공이 기다려지고 있다.
한편, 「모듈 경사 배치」의 경우, 이 경사 모듈의 각 화소로부터 출력되는 검출 신호 중, 검출기의 촬영 영역으로서 기여하는 촬영 영역은, 모듈 전체 영역의 모서리부(角部)에 내접하는 구형상(矩形狀)의 부분이다. 이 때문에, 검출 신호의 취득에 유효한 화소 영역이 줄어들게 되어, 촬영 영역이 감소한다고 하는 문제가 있었다.

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