DE112015004713T5 - Photonenzählender Detektor - Google Patents

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Shuichiro Yamamoto
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Abstract

Ein in hohem Maße vielseitiger photonenzählender Detektor ist vorgesehen, welcher in der Lage ist, leicht elektromagnetische Wellen, welche einen breiten Bereich von Wellenlängen haben, wie beispielsweise Röntgen-, Gammastrahlen und schwache Fluoreszenz, welche angeregt ist, zu veranlassen, Leistungsfähigkeitsanforderungen, welche durch verschiedene Modalitäten gefordert werden, zu erfüllen, und zwar durch die Verwendung einer gemeinsamen Erfassungsstruktur. Der Detektor (11) ist mit einem optischen Verbindungsteil (32) vorgesehen, welcher angeordnet ist, um gegenüber einer Emissionsoberfläche einer säulenförmigen Körper-Anordnung (31, 81) zu sein und in der Lage ist, einen Ausbreitungsbereich, welcher von einer Emisionsendfläche jedes einer Mehrzahl von säulenförmigen Körpern (31A, 81A) emittiert wird, anzupassen. Der Detektor (11) ist ebenso mit einer Gruppe von APD-Clustern (52) vorgesehen, welche angeordnet sind, um gegenüber der Emissionsoberfläche zu sein, welche über den optischen Verbindungsteil (32) platziert ist. In der Gruppe von APD-Clustern sind N × N (N ist eine positive ganze Zahl von 2 oder mehr) Avalanche Photodioden (APDs) (51), von welchen jede eine Lichtempfangsfläche hat, zweidimensional angeordnet, und die Ausgangssignale von den N × N APDs werden durch eine verdrahtete logische Addierschaltung kombiniert, um ein APD-Cluster zu bilden, welches als ein Pixel dient. Eine Mehrzahl von solchen APD-Clustern ist zweidimensional angeordnet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen photonenzählenden Strahlungsdetektor, welcher die Anzahl von Photonen von Strahlung oder Anregungslicht in jedem Energiebereich davon zählt und Detektionsinformationen basierend auf Informationen, welche die gezählte Anzahl zeigen, erlangt, und insbesondere auf einen photonenzählenden Detektor, welcher in der Lage ist, als die Anzahl von Photonen die Intensität von Strahlung zu messen, welche einen breiten Wellenlängenbereich hat, einschließlich Strahlung wie beispielsweise Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen oder Anregungslicht wie beispielsweise Fluoreszenz.
  • In den vergangenen Jahren wurde es notwendig, dass beispielsweise im medizinischen Gebiet Strahlung wie beispielsweise Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen oder Anregungslicht wie beispielsweise Fluoreszenz schnell bei jedem Pixel erfasst werden kann.
  • Als einer von herkömmlichen Detektoren, welcher solch eine Funktion hat, ist eine Gammakamera bekannt, welche in Diagnosevorrichtungen für Nuklearmedizin montiert ist. Diese Gammakamera empfängt Gammastrahlen, welche von einem Objektkörper, in welchen ein Nukleus injiziert ist, nach draußen emittiert werden, und gibt zu jeder Emissionsposition Erfassungsinformationen aus, welche Beträge der Gammastrahlen zeigen. Praktischerweise ist die Gammakamera mit einem Kollimator, einer Gruppe von Szintillatoren, Lichtführungen und Photo-Multipliern (PMT) vorgesehen, wenn sie in der Gammastrahlen-ankommenden Richtung betrachtet wird, und an der Ausgangsseite dieses Photo-Multipliers ist eine Positionsberechnungseinheit vorgesehen.
  • Die Gruppe von Szintillatoren ist derart aufgebaut, dass eine Mehrzahl von säulenförmigen Szintillatoren dicht und benachbart zueinander angeordnet sind derart, dass solche Szintillatoren eine vordere Oberfläche haben, welche als eine Eingangsoberfläche dient. Die Photo-Multiplier haben jeweils eine hexagonale Eingangsoberfläche und sind dicht angeordnet.
  • Gammastrahlen, welche durch ein oder mehrere Löcher der Kollimatoren einfallen, werden demnach geführt, um in einen oder mehrere Szintillatoren durch die Eingangsoberfläche der Szintillatoren einzutreten. In solchen Szintillatoren wird Szintillationslicht (Lichtpuls) durch ein Angeregt-werden durch die einfallenden Gammastrahlen erzeugt. Das Szintillationslicht tritt in einen oder mehrere Photo-Multiplier von der Ausgangsoberfläche eines oder mehrerer Szintillatoren über Lichtführungen ein. Der eine oder die mehreren Photo-Multiplier wandelt/wandeln Lichtpulse in elektrische Signale um, um elektrische Pulse, welche proportional zu Mengen von ankommendem Licht sind, zu der Positionsberechnungseinheit auszugeben. Basierend auf dem einen oder mehreren Ausgangspulsen berechnet die Positionsberechnungsschaltung lichtemittierende Punkte, d. h. Einfallspositionen der Gammastrahlen. Demnach können von der Positionsberechnungsschaltung Informationen, welche die Emissionspositionen und die Intensitäten (d. h. Energiemengen) anzeigen, einer Bildanzeige und/oder Speichern zugeführt werden.
  • In den letzten Jahren sind, während sie mit solch einer grundlegenden Szintillationsstruktur versehen werden, verschiedene Typen von entwickelten Szintillatoren bekannt, wie in Patentreferenz 1 und 2 gezeigt ist.
  • LISTE DER ZITATE
  • [Patentliteratur]
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • [Technisches Problem]
  • Auch wenn jedoch die Szintillatoren, welche in den obigen Patentreferenzen 1 und 2 gezeigt sind, eingesetzt werden, wurden keine vielseitigen Detektoren, welche in der Lage sind, Gammastrahlen sowie Röntgenstrahlen und schwaches Anregungslicht in medizinischen Diagnosevorrichtungen zu erfassen, realisiert. Der Grund ist, dass unterschiedlich zu den Gammastrahlen die Röntgenstrahlen bei höheren Auflösungsniveaus erfasst werden müssen. Zusätzlich ist bei der Röntgenstrahlen-Erfassung die Anzahl von Photonen der Strahlung, welche auf den Detektor einfällt, in hohem Maße größer (beispielsweise 10.000 mal), was dazu führt, dass das technische Schwierigkeitsniveau zum Signalverarbeiten sehr hoch wird, was ein anderer Grund ist.
  • Der Detektor hat einen Abtastabschnitt, welcher Röntgenstrahlen oder Licht zu elektrischen Signalen konvergiert, so dass die Tatsache, welche Arten von Materialien in dem Abtastabschnitt verwendet werden und/oder wie der Abtastabschnitt strukturiert ist, ein anderer wichtiger Faktor für höhere Detektionscharakteristiken ist. Das Material und/oder die Struktur dieses Abtastabschnitts wird/werden abhängig von verschiedenen Erfassungszwecken modifiziert, was zu einer geringeren Volumeneffizienz und höheren Teilekosten führt. Es ist demnach vom Markt erwünscht, dass ein Detektor, welcher eine gemeinsame Struktur für verschiedene diagnostische Modalitäten hat, entwickelt wird, was ein wichtiger Faktor wird, um die Herstellungskosten zu verringern. Dies ist ebenso nützlich zum Verallgemeinern diagnostischer Modalitäten, was zu einem Unterdrücken davon führen wird, dass medizinische Kosten höher sind.
  • Wenn dieser Sichtpunkt berücksichtigt wird, ist der Detektor ideal, wenn verschiedene diagnostische Modalitäten (einschließlich nuklearmedizinischer Diagnosevorrichtungen, Röntgen-CT-Scannern und fluoreszierenden CT-Scannern) mit einem Detektor vorgesehen sind, welcher eine gemeinsame Struktur hat, welche in der Lage ist, einen breiten Wellenlängenbereich zu erfassen, der von einer Strahlung, welche von einem Objekt emittiert oder durch ein Objekt transmittiert wird, bis zu schwachem Licht, welches durch eine Anregung erzeugt wird, reicht, welche Teile von elektromagnetischen Wellen sind.
  • Indes wird in jüngster Zeit eine Entwicklung eines photonenzählenden Detektors populär (es sei Bezug genommen auf Patentreferenz 3). Dieser Detektor ist konfiguriert, um für jeden Pixel die Anzahl von Photonen der Röntgenstrahlen zu zählen und Erfassungsinformationen unter Verwendung der Zählungen zu erlangen.
  • Obwohl dieser photonenzählende Detektor die Röntgenstrahlen erfassen kann, ist er aber kein Detektor, welcher ermöglicht, dass der voranstehende breite Wellenlängenbereich von elektromagnetischen Wellen (wie beispielsweise Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und schwaches fluoreszierendes Licht, welches angeregt ist) unter Verwendung der einen gemeinsamen Struktur erfasst wird. Der Grund dafür ist, dass das technisches Schwierigkeitsniveau hoch und fern von der aktuellen Produktion ist aufgrund der Notwendigkeit des gemeinsamen Einsetzens, in jedem elektromagnetischen Wellendetektor, einer photonenzählenden Detektionsstruktur, welche in wenigstens einer Gammastrahlen-Detektion eingesetzt wird. Praktischerweise ist der Grund, dass der herkömmliche photonenzählende Detektor keine Mittel zum optimalen Ausbalancieren einer Mehrzahl von Parametern in allen Typen von Modalitäten hat, wie beispielsweise einem notwendigen Auflösungsniveau, einer Zählratencharakteristik und Energiebereichen, welche verwendet werden.
  • Der photonenzählende Detektor wurde in den vergangenen Jahren aktiv entwickelt, ist aber nicht in der Lage, den voranstehenden breiten Wellenlängenbereich von elektromagnetischen Wellen in einer relativ einfachen Struktur zu erfassen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf die voranstehende Aufgabe getätigt und ist es, einen photonenzählenden Detektor mit einer höheren strukturellen Vielseitigkeit vorzusehen, welcher in der Lage ist, elektromagnetische Wellen (wie beispielsweise Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und schwaches angeregtes fluoreszierendes Licht), welche einen breiten Wellenlängenbereich haben, leicht an Leistungsfähigkeits-Kriterien anzupassen, welche durch verschiedene Modalitäten, die eine gemeinsame Struktur verwenden, benötigt werden.
  • [Lösung des Problems]
  • Um die vorstehende Aufgabe zu realisieren, ist der photonenzählende Detektor (der photonenzählende Typ von Detektor) gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Detektor vorgesehen, um Strahlung oder schwaches Licht (schwach-intensives Licht), welches durch Anregung erzeugt wird, zu erfassen.
  • Als eine beispielhafte Ausführungsform ist der Detektor dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor eine säulenförmige Körper-Anordnung aufweist, welche mit einer Mehrzahl von säulenförmigen Körpern, welche wechselseitig dicht und benachbart angeordnet sind, vorgesehen ist, wobei jeder der säulenförmigen Körper einfallende Strahlung oder Licht empfängt, wobei die einfallende Strahlung in Licht umgewandelt wird oder das einfallende Licht in eine Richtung dort entlang transmittiert wird, wobei jeder der säulenförmigen Körper eine Emissionsendoberfläche hat, durch welche das umgewandelte Licht oder das transmittierte Licht nach außerhalb emittiert wird, wobei die Emissionsendoberflächen der säulenförmigen Körper eine Emissionsoberfläche bilden;
    einen optischen Verbinder, welcher gebildet ist, um der Emissionsfläche der säulenförmigen Körper-Anordnung gegenüberzuliegen, wobei der optische Verbinder in der Lage ist, einen Ausbreitungsbereich des Lichts, welches von der Emissionsendoberfläche jedes der säulenförmigen Körperelemente emittiert wird, anzupassen;
    eine Gruppe von APD-Clustern, welche angeordnet ist, um der Emissionsoberfläche über den optischen Verbinder gegenüberliegend zu sein und welche durch eine Mehrzahl von APD-Clustern, welche zweidimensional angeordnet sind, gebildet wird, wobei jedes der APD-Cluster als ein Pixel dient und durch N × N Teile (N ist eine positive ganze Zahl von 2 oder mehr) von Avalanche Photodioden (APD), welche eine Lichtempfangsfläche haben, gebildet wird, wobei die N × N Stücke von Avalanche-Dioden zweidimensional angeordnet sind und Ausgangssignale, welche elektrisch durch eine verdrahtete OR- bzw. ODER-Schaltung kombiniert werden, vorsehen;
    eine Verarbeitungsschaltung, welche ein elektrisch kombiniertes Ausgangssignal durch die verdrahtete OR-Schaltung jeder der Mehrzahl von APD-Clustern verarbeitet.
  • Der optische Verbinder ist derart konfiguriert, dass der Ausbreitungsbereich des Lichts, welches von der Emissionsendfläche jedes der säulenförmigen Körper emittiert wird, wenigstens über die Lichtempfangsflächen der N × N Stücke von APDs, welche die individuellen APDs konfigurieren, ausgebreitet wird.
  • Die Verarbeitungsschaltung weist Folgendes auf:
    eine Mehrzahl von Messschaltungen auf, wobei jede der Messschaltungen für jedes der APD-Cluster angeordnet ist, wobei jede der Messschaltungen in der Lage ist, als die Anzahl von Photonen des Lichts eine Energie des emittierten Lichts in jedem einer Mehrzahl von unterteilten Energiebereichen für eine vorbestimmte Zeitdauer zu messen, basiert auf dem Ausgangssignal, welches von jedem der Mehrzahl von APD-Cluster vorgesehen ist;
    eine Addierschaltung, welche, um eine Summe zu erzeugen, Zählungen, welche durch eine Mehrzahl von Messschaltungen gezählt werden, welche unter den Messschaltungen designiert sind, addiert, wobei die Summe der Zählungen als das Szintillationslicht, welches durch einen im Wesentlichen einzelnen Puls der Strahlung erzeugt wird, betrachtet wird, wobei ein einzelnes APD-Cluster als ein Szintillations-Zentrum-APD-Cluster designiert wird und eines der APD-Cluster ist, welche mit einer der Messschaltungen verbunden sind, welche zuerst eine gegebene Anzahl von elektrischen Pulsen hochgezählt hat, wobei die Mehrzahl der designierten Messschaltungen mit einer gegebenen Anzahl von APD-Clustern verbunden ist, welche unter den APD-Clustern designiert sind, wobei die gegebene Anzahl von APD-Clustern um die Szintillations-Zentrum-APD platziert sind;
    Inhibitions-befehlende Mittel, welche der gegebenen Anzahl von APD-Clustern, welche um das einzelne APD-Cluster platziert sind, befehlen, ein Zählen der Photonen, welche in die gegebene Anzahl von APD-Clustern eintreten, welche um das einzelne APD-Cluster herum platziert sind, für eine vorbestimmte Zeitdauer zu inhibitieren, während welcher die Signalmessschaltung, welche mit dem einzelnen APD-Cluster verbunden ist, zählt;
    Inhibitionsmittel, welche in jeder der Mehrzahl von Messschaltungen angeordnet sind, wobei die Inhibitionsmittel ein Zählen der Messschaltungen inhibitieren bzw. verhindern, wenn das Inhibitionsbefehlsmittel einen Befehl zum Inhibitieren des Zählens ausgibt;
    Positionsinformationsberechnungsmittel, welche Positionsinformationen der Szintillation basierend auf dem Szintillations-Zentrum-APD-Cluster berechnen; und
    eine Ausgangsschaltung, welche Positionsinformationen ausgibt, welche das Szintillations-Zentrum-APD-Cluster anzeigen, und Informationen, welche die Anzahl von Photonen der Strahlung wenigstens in jedem der Energiebereiche anzeigen.
  • [Effekt der Erfindung]
  • Gemäß dem photonenzählenden Detektor der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Verbinder vorgesehen, welcher gebildet ist, um der Emissionsoberfläche der säulenförmigen Körper-Anordnung gegenüberliegend zu sein und in der Lage zu ist, einen Lichtausbreitungsbereich von Licht, welches von der Emissionsendfläche jedes der Mehrzahl von säulenförmigen Körpern emittiert wird, anzupassen. Zusätzlich ist auch eine Gruppe von APD-Clustern vorgesehen, in welcher eine Mehrzahl von APD-Clustern zweidimensional angeordnet ist. Jedes APD-Cluster entspricht einem einzelnen Pixel. Die Gruppe APD-Clustern ist angeordnet, um der Emissionsoberfläche über den optischen Verbinder gegenüberliegend zu sein. In der APD-Cluster-Gruppe sind ”N × N” (N ist eine positive ganze Zahl von 2 oder mehr) Stück Avalanche Photodioden (APD), von welchen jede eine Lichtempfangsfläche hat, zweidimensional angeordnet, und die Ausgangssignale der ”N × N”-Stück APDs werden durch eine verdrahtete logische Additionsschaltung kombiniert. Demnach kann abhängig von der Anzahl von Photonen (d. h. einer Lichtmenge) eines gepulsten Lichtes, welches von den jeweiligen säulenförmigen Körpern der säulenförmigen Körper-Anordnung emittiert wird, der Ausbreitungsbereich des Lichtes (d. h. die Ausbreitung von Licht mit einem Raumwinkel), welches sich in dem optischen Verbinder ausbreitet, angepasst werden. Demzufolge kann eine genauere Messung mit einem erwünschten Auflösungsniveau und mit weniger zählerlosen Ereignissen der Anzahl von Photonen vorgesehen werden durch ein geeignetes Einstellen sowohl des Ausbreitungsbereiches von Pulsen von Licht, welches sich in dem optischen Verbinder ausbreitet, und Lichtempfangsbereichen, welche den jeweiligen APD-Clustern zugeordnet sind, welche die Lichtpulse empfangen. In anderen Worten gesagt versetzt, wenn ein Objekt, welches gemessen wird, als Strahlung oder schwaches Licht (d. h. sich ausbreitendes Medium) gegeben ist, diese Einstellung den Detektor der vorliegenden Erfindung in die Lage, die Strahlung oder das schwache Licht unter Verwendung der gemeinsamen Erfassungsstruktur zu beiden Anwendungen zu erfassen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den beigefügten Zeichnungen:
  • 1 ist eine schräge perspektivische Ansicht, welche ein Erfassungssystem skizziert, in welchem ein Röntgendetektor (vorgesehen als ein Modus des Strahlungsdetektors) gemäß einem photonenzählenden Detektor der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Schnittansicht, welche den Röntgendetektor skizziert;
  • 3 ist eine Draufsicht, welche eine Ebene zeigt, aufgenommen entlang einer III-III-Linie, welche in 2 gezeigt ist;
  • 4 sieht Veranschaulichungen in (A) und (B) davon vor, welche eine Ausbreitung eines Röntgenstrahls, welcher von einer Röntgenröhre abgestrahlt wird, und einen schrägen Einfall in eine Szintillationsschicht zeigen;
  • 5 ist eine Draufsicht, welche eine Ebene aufgenommen entlang einer VV-Linie in 2 zeigt;
  • 6 ist eine Veranschaulichung, welche sowohl einen Szintillationslichtstrahl, welcher von einem Szintillator zu einer optischen Verbindungsschicht ausgebreitet wird als auch, in einer Richtung, eine Mehrzahl von APD-Clustern, welche das Szintillationslicht empfangen, zeigt;
  • 7 ist eine Veranschaulichung, welche bildlich zeigt, wie der Detektor geschichtet ist, wenn die Oberfläche (das Röntgeneinfallsfenster) des Röntgendetektors aus einem Sichtpunkt betrachtet wird, welcher in dem Röntgenstrahl, welcher in die Ebene eintritt, platziert ist;
  • 8 ist ein Blockschaltbild, welches eine Schaltung zeigt, welche sich auf eine Verarbeitungsschaltungssektion pro physikalischem Pixel zentriert, welcher in einer Bearbeitungsschaltungsschicht hergestellt ist;
  • 9 ist eine Ansicht, welche eine Positionsbeziehung zwischen einem einzelnen physikalischen Pixel und einem Unterpixel, welcher durch eine Berechnung erzeugt wird, erklärt;
  • 10 sieht in (A) und (B) davon eine Ansicht eines Unterpixels gemäß der Ausführungsform und einer photonenzählenden Röntgenerfassung, welche für jeden Energiebereich durchgeführt wird, vor;
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Erfassungsablauf gemäß der Ausführungsform erklärt; und
  • 12 ist eine Schnittansicht, welche eine Modifikation des Detektors gemäß der vorliegenden Erfindung skizziert, welcher aus Zusammensetzungen aufgebaut ist, welche verwendet werden, mit Ausnahme einer optischen Faserplatte (FOA).
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein photonenzählender Detektor (photonenzählender Typ von Detektor) gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Zuerst wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 eine erste Ausführungsform des photonenzählenden Strahlungsdetektors beschrieben werden.
  • 1 skizziert die Konfiguration eines Erfassungssystems in welcher ein photonenzählender Strahlungsdetektor Strahlungen, welche von einer Strahlungsquelle emittiert werden, erfasst. Die Strahlungsquelle ist beispielsweise eine Röntgenröhre, welche in medizinischen Röntgendiagnostikvorrichtungen montiert ist oder ein Nuklid, welches in ein Objekt in nuklearmedizinischen Diagnosevorrichtungen verabreicht ist. In den Röntgendiagnostikvorrichtungen wird Röntgen (Röntgenstrahlstrahlen), welche von der Röntgenröhre abgestrahlt werden, durch ein Objekt, welches untersucht wird, transmittiert. Bei der nuklearen Diagnose dienen Gammastrahlen als ein Medium, welches erfasst wird, wobei die Gammastrahlen von einem Nuklid emittiert werden, welche in ein Objekt, welches untersucht wird, verabreicht sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird auf die Strahlung Bezug genommen als ionisierte Strahlung, welche Licht schwacher Intensität enthält, wie beispielsweise Fluoreszenz, welche durch Anregungslicht erzeugt ist, d. h. schwaches Licht, so dass die Strahlung eines von sich fortpflanzenden bzw. sich ausbreitenden Medien ist, welche zu dem Bereich der elektromagnetischen Wellen in einem breiteren Sinne gehören.
  • 1 zeigt ein Erfassungssystem, in welchem ein photonenzählender Strahlungsdetektor ein Röntgendetektor ist. Dieser photonenzählende Röntgendetektor 11 (hierin nachstehend wird hierauf einfach Bezug genommen als ein Detektor) ist in der Lage, die einfallenden Röntgenstrahlen als Ströme von Photonen zu verarbeiten und ist konfiguriert, um die Anzahl von Photonen für jeden Energiebereich zu erfassen und die Zählungen als Erfassungsinformationen auszugeben. Der Detektor 11 ist unter der Steuerung eines Controllers bzw. einer Steuerung 12, welcher den Betrieb davon steuert, betreibbar. Die Steuerung 12 ist kommunizierbar mit einer Eingangsvorrichtung 13 und einer Anzeigevorrichtung 14 verbunden, welche für eine interaktive oder nicht-interaktive Kommunikation von betriebenen Informationen und/oder Eingabe- und Ausgabeinformationen mit einem Bediener verwendet werden. Obwohl nicht insbesondere gezeigt, weist die Steuerung 12 eine Treiberschaltung zum Treiben des Detektors 11 auf.
  • Darüber hinaus ist an der Ausgangsseite des Detektors 11 ein Prozessor 15 vorgesehen, welcher konfiguriert ist, um die Erfassungsinformationen zu verarbeiten, wie beispielsweise ein Rekonstruieren von Bildern basierend auf den Erfassungsinformationen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist der Detektor in einem ungefähr schachtelförmigen Gehäuse 21 eingehaust. Dieses Gehäuse 21 ist aus einem röntgen-nichttransmittiertem Material mit Ausnahme der oberen Oberfläche, welche in 1 gezeigt ist, gefertigt, und Komponenten, welche für die Erfassung notwendig sind, sind in dem Gehäuse 21 wie später detailliert erklärt wird, eingehaust. Die eine Oberfläche 21WD des Gehäuses 21 (es sei Bezug genommen auf 1) ist aus einem Element mit niedrigerer Röntgenabsorptionsrate (beispielsweise Kohlenstoffharz) gebildet und dient als ein Röntgeneinfallsfenster. Solch ein Element wird für den Zweck des Sicherstellens der Hygroskopie (deliquescency) eines Szintillators, der später beschuldigt wird (delated later) (wenn der Szintillator die Hygroskopie hat), einer Lichtabschirmung und eines effizienten Führens von Licht zu einer Lichtempfangsfläche durch Lichtreflektion ausgewählt. Der Detektor 11 ist demnach positioniert, um sein Röntgeneinfallsfenster 21WD zu veranlassen, der Röntgen-ankommenden Richtung zugewandt zu sein. Beispielsweise ist in einem Fall, in dem der Detektor 11 in einer Dental-Panorama-Röntgen-Bildvorrichtung (Dental Panoramic X-Ray Imaging Apparatus) montiert ist, das Röntgeneinfallsfenster 21WD immer in Richtung der Röntgenröhre gerichtet derart, dass der Detektor und die Röntgenröhre positionell gesteuert werden, um die gepaarten Komponenten, welche sich auf dem Kopf eines Patienten drehen, vorzusehen.
  • Zum Zwecke einer vereinfachten Erklärung des schachtelförmigen Detektors 11 sind dreidimensionale orthogonale Koordinaten, welche eine X-, Y- und Z-Achse haben, wie in 1 gezeigt, eingestellt, in welcher die X- und Y-Achsen den Rändern des Röntgeneinfallsfensters 21WD zugeordnet sind. Gemäß diesen Koordinatenachsen kann eine Sektion entlang einer lateralen Richtung des Detektors 11, d. h. der X-Achse (d. h. eine Sektion aufgenommen entlang einer II-II-Linie in 1) in 2 gezeigt werden.
  • In der Form dieser Sektion sind entlang der longitudinalen Richtung des Röntgeneinfallsfensters 21WD, d. h. der Z-Achse eine Szintillatorschicht 31, welche als eine säulenförmige Anordnung fungiert, eine optische Verbindungsschicht 32, welches als ein optisches Verbindungselement dient, eine photoelektrische Umwandlungsschicht 33 und eine Verarbeitungsschaltungsschicht 34, welche als eine Verarbeitungsschaltung dient, in dieser Reihenfolge von dem Fenster angeordnet.
  • Durch diese Konfiguration treten, wenn der Röntgenstrahl (gepulste Röntgenstrahlstrahlen) das Röntgeneinfallsfenster 21WD des Detektors 11 erreicht, die Röntgenstrahlen durch das Einfallsfenster 21WD hindurch und gelangen auf eine Einfallsoberfläche (detailliert später) der Szintillatorschicht 31, welche unter dem Fenster positioniert ist. In der Szintillationsschicht 31 werden die einfallenden gepulsten Röntgenstrahlen durch einen oder mehrere Szintillatoren (detailliert später), welche als säulenförmige Körper fungieren, empfangen, wodurch die Szintillatoren Licht szintillieren. Dieses szintillierte Licht wird als gepulstes ausgebreitetes Licht (d. h. Licht, welches zweidimensional mit einem Emissionswinkel ausgebreitet wird), von der Emissionsoberfläche (detailliert später) der Szintillatoren zu der optischen Verbindungsschicht 32 emittiert. Wie in der Folge erklärt wird, ist in der vorliegenden Ausführungsform die optische Verbindungsschicht 32 als eine Harzschicht gebildet, welche eine vorbestimmte Dicke in der Z-Achsen-Richtung hat. Dafür ist, wie in später detailliert erklärt wird, die optische Verbindungsschicht 32 derart gebildet, dass das einzelne gepulste ausgebreitete Licht in eine Mehrzahl von Pixelflächen der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 eintritt. Die entsprechenden Pixel der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 wandeln jeweils das einfallende gepulste Licht in einen elektrischen Puls um. Diese elektrischen Pulse werden in der Verarbeitungsschaltungsschicht 34 verarbeitet, was zu einer Ausgabe von elektrischen Signalen, d. h. eines Erfassungssignals von der Schaltungsschicht 34 abhängig von den einfallenden Röntgenstrahlen führt.
  • Auf diesem Wege hat der Detektor 11 die Funktion des Umwandelns der einfallenden Röntgenstrahlen in elektrische Signale über das Szintillationslicht und darüber hinaus hat der Detektor 11 zusätzlich zu den voranstehenden Konfigurationen eine Konfiguration um eine Vielseitigkeit für Objekte, welche erfasst werden, sicherzustellen, was der vorliegenden Anwendung inhärent ist. Hierin nachstehend wird diese Konfiguration praktischer erklärt werden. Die Schichten 31 bis 34 werden in dieser Reihenfolge erklärt werden.
  • <Szintillationsschicht>
  • Die Szintillationschicht 31 ist eine Anordnung einer Mehrzahl von säulenförmigen Körpern 31A, welche dicht und benachbart zueinander in einer zweidimensionalen Ebene angeordnet sind, d. h. einer XY-Ebene, wie in den 2 und 3 gezeigt ist. Die säulenförmigen Körper 31A, welche als säulenförmige Körper fungieren, sind zylindrische Szintillatoren (Mikro-Säulen-Szintillatoren: Minimaler säulenförmiger Szintillierkörper) mit einem feinen Radius und einer vorbestimmten Länge. Praktischerweise sind die Körper in der XY-Ebene dicht angeordnet, um die Längenrichtungen solcher säulenförmiger Körper zu veranlassen, sich in der longitudinalen Richtung, d. h. einer Z-Achsenrichtung auszurichten. Die Szintillatoren 31A kalibrieren bzw. bemessen beispielsweise einen Durchmesser von 20 μm und eine Länge von 1,5 mm. Betreffend den Durchmesser ist ein gegebener Bereich von Irregularitäten in der Größe zulässig, so dass es nicht immer exakt 20 μm sind, wodurch ein Betrag von ungefähr 20 μm mit einem gegebenen zulässigen Band sind. Die Länge der Szintillatoren kann abhängig von Anwendungen geändert werden. Beispielsweise ist, wenn Gammastrahlen erfasst werden, die Länge zugelassen, um größer als 1,5 mm gemacht zu werden, d. h. die Szintillationsschicht 31 wird dicker.
  • Die Szintillatoren 31A sind aus beispielsweise Ce:LaCl3 gefertigt, welches ein Röntgen-/Lichtumwandlungsmaterial ist. Die Röntgencharakteristiken von Ce:LaCl3 können derart skizziert werden, dass die Anzahl von Photonen, welche emittiert wird, 60.000/1 MeV ist, die Dichte (Gravity) 5,2 g/cm3 ist, die Energieauflösung 3% ist (@ 662 KeV), eine Verzögerungszeit 18 nsec ist, und ein Wellenlängenband 380 bis 420 nm ist. Dieses Material hat verschiedene Vorteile einschließlich höherer Charakteristiken als NaI, welches ein Szintillatormaterial ist, welches in allgemeinen Gammakameras verwendet wird, und zwar in Hinsicht der Energieauflösung, der Erfassungssensitivität bzw. Erfassungsempfindlichkeit, der Reaktionsgeschwindigkeit, Nachglimm-Charakteristiken und anderen Charakteristiken. Solche Vorteile schließen ferner keine Hygroskopie ein und ein Aufwachsen zu säulenförmigen Körpern mit eutektischer Komposition. Es ist ebenso einfacher, solche Szintillatoren zum Erfassen von Gammastrahlen einzusetzen.
  • Demnach wird, wenn ein Röntgenstrahlstrahl in eine der zwei Endflächen jedes der Szintillatoren 31A eintritt, d. h. die Fläche 31in (Einfallsendfläche: es sei Bezug genommen auf 4(b)), das Licht (Szintillationslicht) durch eine Anregung von einfallendem Licht bei einer längengerichteten Position in dem Szintillator 31A erzeugt. Das erzeugte Szintillationslicht wird innerhalb des säulenförmigen Körpers gehalten, wird aber in Richtung der anderen Fläche 31out (Emissionsendfläche) des säulenförmigen Körpers in der Längenrichtung ausgebreitet und nach außen von der Emissionsendfläche mit einem Ausbreiten in dem Emissionswinkel emittiert. In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet der Begriff ”nach außen” ”zu der optischen Verbindungsschicht 32”.
  • Der Röntgenstrahl tritt nicht notwendigerweise rechtwinklig zu der Einfallsendfläche 31 in jedem der Szintillatoren 31A ein, sondern tritt schräg dazu ein. Wie in 4(a) gezeigt ist, ist dies der Fall, da der Röntgenstrahl von dem Röntgenfokuspunkt F der Röntgenröhre 41 positional gegenüber dem Detektor 11 mit einer gegebenen Ausbreitung von Winkeln (d. h. einem Fächerwinkel) emittiert wird. In einer Geometrie, welche in 4(a) gezeigt ist, ist ein Winkel, welcher zwischen der Röntgenachsenrichtung des Detektors 11 und dem Rand eines fächerförmigen Röntgenstrahlenstrahls gebildet wird, ungefähr 82 Grad. In dieser Geometrie sieht, wie in 4(b) gezeigt ist, wenn angenommen wird, dass ein Röntgenabschnitt B, welcher sich entlang eines Randes des Strahls fortbewegt und ein Röntgenphoton hat, welches durch 100 keV angeregt ist, in einen Szintillator 31A' schräg kommt, der Röntgenstrahlenabschnitt eine schiefe Spur von ungefähr 500 μm auf und eine Ausbreitung von ungefähr 69 μm. Dieser schräge Einfall macht es nach wie vor möglich, dass ein oder mehrere Szintillatoren 31A, durch welche die Spur hindurchtritt, Szintillationslicht darin als Wahrscheinlichkeitsereignisse erzeugen.
  • <Optische Verbindungsschicht>
  • Die optische Verbindungsschicht 32 wird nun beschrieben werden. Diese optische Verbindungsschicht 32 ist konfiguriert, um als eine Grenzschicht zu fungieren, welche die Emissionsendfläche (d. h. die Fläche, welche aus den anderen Flächen 31 out der jeweiligen Szintillatoren 31A zusammengesetzt ist) der vorderseitigen Szintillationsschicht 31 und der rückseitigen photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 verbindet. Diese optische Verbindungsschicht 32 wird durch ein Bearbeiten eines optisch transparenten Harzmaterials in ein plattenförmiges Element, welches eine Dicke Lopt in der longitudinalen Richtung, d. h. der Z-Achsenrichtung hat, gebildet, welches angemessen angepasst an Anwendungen des Detektors 11 ausgewählt wird. Als das Harzmaterial, welches verwendet werden kann, ist silizium-bezogenes Harz bevorzugt, welches optisch transparent ist und es erlaubt, dass der Brechungsindex davon auf einen bestimmten Betrag angepasst wird zum Anpassen des Ausbreitungswinkels des emittierten Lichts.
  • Die optische Verbindungsschicht 32 hat eine Wand 32W eingeschlossen, wobei die Schicht 32 von außerhalb der Peripherie in der longitudinalen Richtung aus einem Element gemacht ist, welches beispielsweise eine weiße Brechungsoberfläche (refection surface) hat, welche für eine totale Reflexion des Szintillationslichts ist. Diese Wand 32W kann durch ein Beschichten eines optischen Brechungsagens an der Wand für die Gesamtbrechung gefertigt werden.
  • Die Dicke Lopt dieser optischen Verbindungsschicht 32 ist ein signifikanter Faktor und wird beispielsweise innerhalb eines Bereiches von einigen Dutzend Mikrometern bis einige Hunderte von Mikrometern eingestellt unter Berücksichtigung einer Balance unter verschiedenen Faktoren wie beispielsweise einem erwünschten Auflösungsniveau und erwünschten Zählcharakteristiken.
  • Als eine Modifikation kann die optische Verbindungsschicht 32 als eine Luftschicht gebildet sein.
  • <Photoelektrische Umwandlungsschicht>
  • Die photoelektrische Umwandlungsschicht 33 ist ein geschichteter Teil, welcher aus Elementen aufgebaut ist, welche das emittierte Licht von den jeweiligen Szintillatoren 31A empfangen und erzeugt elektrische Pulse in Antwort auf das empfangene Licht.
  • Insbesondere ist, wie in 5 gezeigt ist, diese photoelektrische Umwandlungsschicht 33 aus einer Mehrzahl von Avalanche Photodioden (APD) 51 aufgebaut, welche wechselseitig dicht und benachbart und zweidimensional in der XY-Ebene in der ähnlichen Art und Weise zu der Szintillationsschicht 31 angeordnet sind. Die APDs 51 sind jeweils in eine rechteckige Säulenform von beispielsweise horizontalen und vertikalen Größen von 10 μm × 10 μm gebildet, und die APDs sind zweidimensional mit eingeführten elektrischen Isolierschichten dazwischen und wechselseitig benachbart angeordnet, so dass die Schicht mit den APDs aufgeforstet ist. Die rechteckigen säulenförmigen APDs 51 haben eine Oberfläche, welche zu der optischen Verbindungsschicht 32 freiliegend ist, und Lichtempfangssektionen 51A für das Szintillationslicht sind auf der Oberfläche gebildet.
  • Unter diesen mehreren APDs 51 ist eine gegebene Anzahl von APDs, welche aus einer gegebenen Anzahl von Stücken in sowohl der X- als auch der Y-Achse aufgebaut sind, beispielsweise 10 Stück × 10 Stück (= 100 Stück) elektrisch miteinander über eine verdrahtete logische Addierschaltung (es sei Bezug genommen auf 8, welche später beschrieben wird) in der Verarbeitungsschaltungsschicht 34 oder an einem Ende jedes der APDs verbunden, wobei die einen Enden elektrisch mit der Verarbeitungsschaltungsschicht verbunden sind. Demnach bildet eine gegebene Anzahl von APDs unter den APDs 51A (beispielsweise 100 Stück, welche einen rechteckigen Bereich vorsehen (beispielsweise 150 μm × 150 μm), wo die Größe der Spalte unter den APDs berücksichtigt werden, wenn sie hergestellt werden)) ein APD-Cluster 52.
  • In dem Detektor 11 der vorliegenden Ausführungsform sehen, wie in den 1 und 5 gezeigt ist, die Verbindungen, welche die verdrahteten logischen Addierschaltungen verwenden, eine Äquivalentenanordnung vor, in der eine Mehrzahl der APD-Cluster 52 in sowohl den X-Achsen als auch der Y-Achsen-Richtungen in einer wechselseitig benachbarten Art und Weise angeordnet sind. Jedes der APD-Cluster 52 dient als ein Pixel. Auf diesem Wege ist die photoelektrische Umwandlungsschicht 33 durch eine Gruppe von APD-Clustern konfiguriert, welche aus den zweidimensional angeordneten mehreren APDs 52 aufgebaut sind.
  • Die Gruppe 52G der APD-Cluster 52, nämlich die photoelektrische Umwandlungsschicht 33 kann auf die Größe und Form der Szintillationsschicht 31 bezogen sein, und solche ein Bezug kann untenstehend zusammengefasst werden. Die APD-Cluster-Gruppe 52G ist angeordnet, um den Emissionsendflächen 31 out der Szintillatoren 31A über die optische Verbindungsschicht 32 gegenüberliegend zu sein. In dieser Formation sind die rechteckigen säulenförmigen APDs 51, deren Anzahl N × N Stück (N ist eine positive ganze Zahl von 2 oder mehr) ist, angeordnet, wobei jeder APD die Lichtempfangssektion 51A hat, und das Rechteck eine Seite hat, welche kleiner ist als der Radius eines Schnitts (section) jedes Szintillators 31A rechtwinklig zu der axialen Richtung davon. Durch ein Kombinieren der Ausgangssignale von den ”N × N”-Stück APDs miteinander durch die verdrahtete logische Additionsschaltung wird das eine APD-Cluster 52 gebildet. Physikalisch entspricht der Bereich, welcher durch das eine APD-Cluster 52 in der XY-Ebene besetzt ist, einem Pixel. Im Übrigen sieht die vorliegende Ausführungsform ein Berechnungsschema vor, wie später beschrieben werden wird, indem eine Vergleichsberechnung durchgeführt wird, um jeden physikalischen Pixel in einen Pixel einer ”Bruchteilseigentums”-Größe zu unterteilen (in der vorliegenden Ausführungsform 1/4), wodurch feinere Unterpixel erzeugt werden. Durch diese Berechnung können Informationen, welche die Röntgeneinfallspositionen anzeigen, für jeden Unterpixel erlangt werden.
  • Als ein Ergebnis wird verstanden, dass die zweidimensional angeordneten mehreren APD-Cluster 52 eine Struktur äquivalent zu einer Anordnung vorsehen, in welcher eine Mehrzahl von physikalischen Pixeln zweidimensional entlang des Röntgeneinfallsfensters 12WD angeordnet sind.
  • 6 zeigt bildlich ein Ereignis, in welchem ein Röntgenstrahl in die Einfallsendfläche 31in eines Szintillators 31A, welcher in der Szintillationsschicht 31 gegenwärtig ist, eintritt. Wenn sie durch den säulenförmigen Szintillator 31A empfangen wird, wird die Röntgenenergie durch den fluoreszierenden Körper, welcher den Szintillator 31 bildet, absorbiert, was eine Anregung oder Ionisierung in Atomkernen innerhalb des fluoreszierenden Körpers verursacht, was demnach ein gepulstes Licht unter Verwendung eines Teils der absorbierten Energie erzeugt. Dieses Licht wird Szintillationslicht genannt. Das Szintillationslicht wird dann innerhalb des Szintillators 31A transmittiert und wird von der Emissionsendfläche 31 out mit einem Raumwinkel in Richtung der optischen Verbindungsschicht 32 emittiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke von Lopt der optischen Verbindungsschicht 32 in der Z-Achsenrichtung optimiert derart, dass das ausgebreitete Licht einen Projektionsbereich hat, welcher sich über eine Fläche größer als die Fläche des einen Pixels, d. h. das eine APD-Cluster 52, ausbreitet.
  • Ein Empfangsvorgang für das emittierte Szintillationslicht wird nun beschrieben werden. 7 ist eine Veranschaulichung, welche bildlich eine geometrisch überlappte Beziehung unter der Szintillationsschicht 31, der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 und der photoelektrischen Umwandlungsschicht 33 zeigt. Die Veranschaulichung zeigt eine zweidimensionale perspektivische Ansicht, welche bildlich gezeichnet ist, welche erhalten wird, wenn das Röntgeneinfallfenster 21WD in der Röntgeneinfallsrichtung gesehen wird, d. h. von der rechten oberen in der Z-Achsenrichtung. Wie gezeigt sind die zweidimensionale Anordnung der Mehrzahl von Szintillatoren 31A, die zweidimensionale Anordnung der Mehrzahl von APDs 51 und die Mehrzahl von APD-Clustern (wovon jedes einen Pixel aufbaut), die durch ein elektrisches Kombinieren einer angegebenen Anzahl der Mehrzahl von APDs 51, welche innerhalb jedes Blocks, welcher in der Ebene eingeschlossen ist, platziert sind, gebildet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die optische Verbindungsschicht 32 eine Schicht, welche aus einem Harzmaterial gefertigt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird nun eine Signalverarbeitungsschaltung 61 beispielhaft beschrieben werden, welche in der Verarbeitungsschaltungsschicht 34 bei jedem physikalischen Pixel, d. h. bei jedem APD-Cluster 52 gebildet ist. Diese Signalverarbeitungsschaltung 61 wird für jeden Pixel in der Verarbeitungsschaltungsschicht 34 unter Verwendung von ASIC eingestellt. Die Signalverarbeitungsschaltung 61, welche in 8 vorgesehen ist, zeigt eines der APD-Cluster 52, d. h. eine Schaltung, welche elektrisch mit einem einzelnen physikalischen Pixel verbunden ist.
  • Wie in 8 gezeigt ist, sind alle der APDs jedes APD-Clusters 52 (in diesem Beispiel 225 (15 × 15) Stück von APDs von APD (1) – APD (225)) elektrisch mit einer individuellen Signalschaltungssektion 62 über eine verdrahtete logische Additionsschaltung OR verbunden.
  • Diese Signalschaltungssektion 62 weist einen Komparator bzw. Vergleicher 71, welcher elektrisch mit der verdrahteten logischen Additionsschaltung OR verbunden ist, und einen Zähler 72, eine Vorher-/Nachher-Bestimmungsschaltung 72 und einen Timer, welche an der Ausgangsseite des Komparators 71 angeordnet sind, auf. Zusätzlich weist diese Signalschaltungssektion 62 eine Gruppe von Schaltungen zum Identifizieren eines Röntgeneinfallspixels in dem Röntgeneinfallsfenster 21WD und zum Zählen der Röntgenenergie als die Anzahl von Röntgenphotonen in jedem Energiebereich auf.
  • Die Gruppe von Schaltungen weist eine Zähl & Additionsschaltung 76, eine Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 und eine Ausgangsschaltung 78 auf. Von diesen Schaltungen ist die Zähl & Additionsschaltung 76 mit den Ausgangsanschlüssen (d. h. nicht gezeigten verdrahteten logischen Additionsschaltungen) von 8 der ADP-Clustern 52 verbunden, in welchen die 8 APD-Cluster 52 nahe (dicht) miteinander platziert sind und mit den verdrahteten logischen Additionsschaltungen OR auf demselben Wege wie demjenigen, welcher in 8 gezeigt ist, verbunden sind. Die Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 weist eigentlich einen Zähler und einen Komparator auf und ist mit den Ausgangsanschlüssen der nahe (dicht) platzierten 8 APD-Cluster 52 verbunden.
  • Beispielsweise werden, wenn die Aufmerksamkeit auf ein APD-Cluster 52(i, j) in dem Beispiel, welches in 7 gezeigt ist, gezogen wird, die nahe platzierten 8 APD-Cluster 52 durch 8 APD-Cluster 52(i – 1, j – 1), 52(i, j – 1), 52(i + 1, j – 1), 52(i – 1, j), 52(i + 1, j), 52(i – 1, j + 1), 52(i, j + 1) und 52(i + 1, j + 1) repräsentiert, welche positional das APD-Cluster 52(i, j) einschließen. Diese 9 APD-Cluster sehen vorübergehend einen Messzielbereich RMEA in Antwort auf einen Röntgenphotoneneinfall bei einer bestimmten Position in dem Röntgeneinfallsfenster 21WD zu einem bestimmten Moment vor.
  • Zusätzlich werden Unterpixel, welche virtuell durch die Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 entschieden werden, durch vier rechteckige (quadratische) Unterpixel APD(i, j)-1, APD(i,)-2, APD(i, j)-3 und APD(i, j)-4 repräsentiert, welche durch ein virtuelles Dividieren des APD-Clusters 52(i, j) nun gezielt erzeugt werden.
  • Die vorangehende Schaltung wird nun im Detail, zuerst, von dem Komparator 71, welcher elektrisch mit der verdrahteten Logik-Additionsschaltung OR verbunden ist, erklärt werden. Diesem Komparator 71 wird ein vorbestimmter Wert, welcher auf die Wellenhöhe (Intensität) eines Pulssignals eingestellt ist, als ein Grenzwert zugeführt. Dieser Grenzwert wird als ein Wert eingestellt, welcher in der Lage ist, ein Zählsignal von Rauschsignalen zu unterscheiden. Demnach vergleicht der Komparator 71 mit dem vorbestimmten Grenzwert (d. h. dem Wellenlängenwert) ein Pulssignal, welches aus einem einzelnen elektrischen Puls oder kombinierten elektrischen Pulsen von dem einen oder mehreren APDs 51 aufgebaut ist, welche über die verdrahtete logische Additionsschaltung OR zugeführt werden. Mit diesen Vergleich wird, wenn der Wellenhöhenwert des Eingangssignals größer ist als der Grenzwert ein binäres Signal (”1”) zu dem Zähler 72 der nächsten Stufe ausgegeben. Dem Zähler 72 wird ebenso ein Grenzwert zum Zählen gegeben. Dieser Grenzwert zum Zählen ist ein unterschiedlicher Wert, welcher beim Entscheiden einer realen Röntgeneinfallsposition verwendet wird. Unter Verwendung dieses Grenzwertes ist der Zähler in der Lage, ein Befehlssignal für einen Messstart zu der nächsten Vorher-/Nachher-Bestimmungsschaltung 73 auszugeben nur wenn die Zählung des Zählers 72 ein vorbestimmter Wert ”5 Zählungen” beispielsweise wird.
  • Der Begriff ”Vorher/Nachher” der Vorher/Nachher-Bestimmungsschaltung 73 bedeutet zeitlich vorher und nachher. Wenn das Messtartsignal von dem Zähler 72 empfangen wird, gibt die Vorher/Nachher-Bestimmungsschaltung 73 zu einer nichtgezeigten Signalschaltungssektion, welche mit den individuellen APDs verbunden ist, ein Inhibitionssignal aus, welches eine vorbestimmte Anzahl von Nachbarschafts-APD-Clustern inhibitiert. In dieser Ausführungsform 25 APD-Cluster 52 von einem Empfang einer Additionsanfrage, wobei die 25 APD-Cluster 52 einen inhibitierten Bereich RINHIBIT bilden. Dieser inhibitierte Bereich RINHIBIT für die Addition ist beispielshaFT in 7 dargestellt und wie auf dem Wege eines Beispieles gezeigt, 25 Stück der APD-Clusters 52 bei deren Mitte ein gezieltes APD-Cluster 52(i, j) platziert ist. In Antwort auf den Empfang dieses Inhibitionssignals inhibitiert die Signalschaltungssektion jedes der 25 APD-Cluster 52 für eine voreingestellte Zeitdauer, welche durch den Timer 74 gemessen wird, eine Addition von elektrischen Pulsen, welche durch Röntgeneinfälle erzeugt werden, welche unmittelbar nach einem Röntgeneinfall, welcher gegenwärtig gezielt wird, verursacht werden.
  • Das Inhibitionssignal ist ebenso als ein Triggersignal bzw. Auslösesignal für die Zähl & Additionsschaltung 72 vorgesehen. In Antwort auf den Empfang des Inhibitionssignals beginnt der Timer 74 das Zählen der voreingestellten Zeitdauer. Wenn er diese voreingestellte Zeitdauer hochzählt, sieht der Timer 74 ein Resetsignal für die Zähl & Additionsschaltung 76 vor.
  • In Antwort auf den Empfang des Auslösesignals ist die Zähl & Additionsschaltung 76 in der Lage, zu erkennen, dass das gezielte APD-Cluster 52(i, j), welches positionell eine gegenwärtige Röntgeneinfallsposition (beispielsweise in 7 durch eine Szintillationsposition P gezeigt) (nämlich ein Szintillations-Zentrum-APD-Cluster) durch die Zähl & Additionsschaltung 76 selbst behandelt werden sollte. Demzufolge zählt diese Zähl & Additionsschaltung 76 für jeden Energiebereich (Band) die Anzahl von elektrischen Pulssignalen, welche von jedem der acht APD-Cluster 52, welche aus APD-Clustern 52(i – 1, j – 1), 52(i, j – 1), 52(i + 1, j – 1), 52(i – 1, j), 52(i + 1, j), 52(i – 1, j + 1), 52(i, j + 1) und 52(i + 1, j + 1) bestehen, ausgegeben werden, welche einen Messzielbereich RMEA bilden, deren Zentrum das gezielte APC-Cluster 52(i, j) ist, und welche platziert sind, um das gezielte APD-Cluster 52(i, j) zu umgeben. Die Zähl & Additionsschaltung 76 addiert die Zählungen miteinander für jeden Energiebereich. Diese Zählmessung für jeden der Röntgenenergiebereich kann durch eine Schaltung ähnlich zu den herkömmlich bekannten Photonen-Zählschaltungen durchgeführt werden. Die elektrischen Pulssignale werden in Antwort auf die Röntgenphotoneneinfallsereignisse in den Szintillator 31A erzeugt. Es wird demnach verstanden, dass die vorangehende individuelle Messung der Anzahl von elektrischen Pulssignalen und die Addition der Anzahl von Zählungen, welche von dem Messzielbereich RMEA (insbesondere durch die vorangehenden neun APD-Cluster 52 gebildet) erlangt werden, exakt äquivalent zum Zählen der Photonen über den gesamten Messzielbereich RMEA ist.
  • Die Energiebereiche werden, wie bildlich in (B) der 10 gezeigt ist, eingestellt, um beispielsweise drei Energiebereiche BIN1, BIN2, BIN3 zu haben, welche auf einer Röntgenphotonenenergie [KeV] skaliert entlang der Abszissenachse unterteilt sind. Alternativ kann die Anzahl von Energiebereichen zwei oder einer sein.
  • Wie in 11 gezeigt ist, führt die Zähl & Additionsschaltung 76 die vorangehende Messung und Addition wiederholt basierend auf einer vorbestimmten Minuten-Wiederholzeit Δt während eines gegebenen Zyklus T (FPS) beginnend von der Eingabe des Inhibitionssignals zu der Eingabe des Resetsignals durch. Diese Schaltung 76 sieht die addierten Werte für die Ausgangsschaltung 78 individuell für jeden der Energiebereiche BIN1, BIN2 und BIN3 vor.
  • Die Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 ist mit vier Zählern und zwei Komparatoren vorgesehen und basierend auf Vergleichsergebnissen durch die Komparatoren entscheidet sie in einer feineren Art und Weise eine gegenwärtige Röntgeneinfallsposition (beispielsweise einen szintillierenden Punkt P, welcher in 7 gezeigt ist). Praktischerweise ist das APD-Cluster 52(i, j), in welches der Röntgenstrahl nun gekommen ist, nämlich der einzelne physikalische Pixel virtuell in 1/4-Größe-Unterpixel durch die vorangehende Vergleichsberechnung unterteilt. Ferner bestimmt die Schaltung 77 zu welchem der vier Unterpixel die Röntgeneinfallsposition positionell gehört.
  • Beispielsweise wird in dem Beispiel, welches in 9 gezeigt ist, angenommen, dass, als das APD-Cluster 52 eine Röntgeneinfallsposition P in dem physikalischen Pixel ist, welcher durch ein APD-Cluster 52(i, j) gebildet wird. In diesem Beispiel werden durch die vier Zähler (nicht gezeigt) der Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 elektrische Pulssignale, welche von vier APDs von APD(i – 1, j), APD(i + 1, j), APD(i, j – 1) und APD(i, j + 1) ausgegeben werden, welche an der Vorderseite, Seite und Rückseite platziert sind, für eine vorbestimmte Zeitdauer tk (es sei Bezug genommen auf 11) gezählt. Wenn diese Zählungen als K1, K2, K3 und K4 gegeben sind, führen die zwei Komparatoren eine Bestimmung durch einschließlich vergleichender Berechnungen von:
    K1 < K2
    K3 < K4.
  • Als ein Ergebnis wird ein beliebiges der folgenden Bestimmungsergebnisse 1 bis 4 herauskommen.
    Bestimmungsergebnis 1: K1 ≥ K2 und K3 ≥ K4
    Bestimmungsergebnis 2: K1 < K2 und K3 ≥ K4
    Bestimmungsergebnis 3: K1 ≥ K2 und K3 < K4 und
    Bestimmungsergebnis 4: K1 < K2 und K3 < K4.
  • Das heißt, wenn das Bestimmungsergebnis 1 herauskommt, wird die Röntgeneinfallsposition P als ein oberer linker 1/4-Größen-Unterpixel APD(i, j)-1 in dem APD-Cluster 52(i, j) bestimmt. Wenn das Bestimmungsergebnis 2 herauskommt, wird die Röntgeneinfallsposition P als ein oberer rechter 1/4-Größen-Unterpixel APD(i, j)-2 bestimmt, und wenn das Bestimmungsergebnis 3 herauskommt, wird die Röntgeneinfallsposition P als ein unterer linker 1/4-Größen-Unterpixel APD(i, j)-3 bestimmt. Ähnlich wird, wenn das Bestimmungsergebnis 4 herauskommt, die Röntgeneinfallsposition P als ein unterer linker 1/4-Größen-Unterpixel APD(i, j)-4 bestimmt (es sei Bezug genommen auf eine Veranschaulichung der 4).
  • Die Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 wandelt das berechnete Bestimmungsergebnis in binäre Informationen um und sieht als Positionsinformation eines Unterpixels die Ausgabeschaltung 78 mit der binären Positionsinformation vor.
  • Die Ausgangsschaltung 78 ist, wie gezeigt ist, mit Zählern 78A bis 78C vorgesehen, welche die Anzahl von Photonen jedesmal für jeden der Energiebereiche BIN1, BIN2 und BIN3 zählen und einem Positionsinformationserzeuger 78D. Jeder Zähler 78A bis 78C ist verantwortlich für die Berechnung für jeden der Energiebereiche BIN1 (bis BIN3), welche den Zählern jeweils zugeordnet sind. Insbesondere empfängt der Zähler 78A (bis 78C) eine Zählung (einen addierten Wert), welche der Anzahl von Röntgenphotonen von dem gesamten Messzielbereich RMEA entspricht, welcher von der Zähl & Additionsschaltung 76 zu jeder Abtastzeit Δt gesendet wird, und zählt die Zählung hoch.
  • Zusätzlich empfängt der Positionsinformationserzeuger 78D Positionsinformationen, welche den positionell entschiedenen Unterpixel anzeigen, welcher von der Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 gesendet wird. Demzufolge erzeugt der Erzeuger 78D bei einem Auflösungsniveau, welches der Unterpixel-Größe entspricht, die Röntgeneinfallsposition P auf dem Röntgeneinfallsfenster 21WD basierend auf der empfangenen Positionsinformation des entschiedenen Unterpixels und den voreingestellten Default-Positionsinformationen über jedes der APD-Cluster 52.
  • Die Ausgangsschaltung 78 ist konfiguriert, um nach außen seriell bei einer konstanten Rate T (FPS) sowohl die Zählungen, welche durch die Zähler 78A bis 78C in jedem der individuellen Energiebereiche BIN1 bis BIN3 hochgezählt werden, als auch die Positionsinformationen, welche die Röntgeneinfallsposition P zeigen, welche durch den Positionsinformationserzeuger 78D erzeugt werden, auszugeben.
  • Wie beschrieben können die Erfassungsoperationen wie folgt zusammengefasst werden:
    In 7 zeigt ein Bezugszeichen 52(i, j) ein einzelnes APD-Cluster 52, welches positionell einen Szintillator 31A aufweist, welcher in Antwort auf den vorangehenden Röntgeneinfall unter den zweidimensional angeordneten mehreren APD-Clustern 52 (d. h. zweidimensional angeordneten mehreren Pixeln) szintilliert hat. Die Suffixe i und j zeigen die Position, gezeigt Pixel um Pixel in der X-Achsen- und Y-Achsen-Richtung auf der XY-Ebene, vorgesehen durch das Röntgeneinfallsfenster 21W.
  • 7 zeigt ein Ereignis, in welchem die Röntgenstrahlung in die Position P als ein Einfallsröntgenstrahl eingetreten ist. In diesem Fall ist in dem Röntgeneinfallsfenster 21WD, welches in 7 gezeigt ist, das APD-Cluster 52, welches den Szintillator 31A enthält, welcher in Antwort auf den Röntgeneinfall szintilliert hat, an dem dritten Platz von der linken Seite in der X-Achsenrichtung und dem dritten Platz von der oberen Seite in der Y-Achsenrichtung platziert. Um dieses APD-Cluster 51(i, j) zu umgeben, wird der Bereich, welcher acht APD-Cluster 52(i – 1, j – 1) 52(i, j – 1), 52(i + 1, j – 1), 52(i – 1, j), 52(i + 1, j), 52(i – 1, j + 1), 52(i, j + 1) und 52(i + 1, j + 1), nämlich den Messzielbereich RIMA enthält, bezeichnet. In anderen Worten gesagt werden insgesamt eine Gruppe der neun APD-Cluster 52, welche das zentral-gezielte APD-Cluster 52(i, j) enthalten, der vorangehenden Signalverarbeitung einschließlich der Signaladdition unterworfen. In dieser Verarbeitung ist der vorangehende inhibitierte Bereich RINHIBIT bezeichnet, welcher ein Bereich ist zum Ausschließen von Signalen ist, welche in dem Bereich RINHIBIT erzeugt werden, und zwar vom Addiert-Werden in dem Signal-Addiervorgang.
  • Unter solch einer Bedingung arbeitet die Signalschaltungssektion 62, welche in 8 gezeigt ist, was dazu führt, dass, wie in 10(A) gezeigt ist, eine Röntgeneinfallsposition P, welche in der Größe feiner ist als der physikalische Pixel, als Unterpixel entschieden wird. Gleichzeitig wird, wie konzeptuell in 10(B) gezeigt ist, eine statistische Zählung der Röntgenphotonen bei dem Unterpixel, welcher beispielsweise P(i, j)-4 ist, für jeden Bereich BIN1 (bis BIN3) erlangt. Auf diesem Weg kann für jeden der Energiebereiche der Photonenzähltyp der Röntgenintensitätserfassung durchgeführt werden.
  • Die vorangehende Röntgenerfassung für jedes der APD-Cluster wird zu dem Zyklus T durchgeführt. In jedem Zyklus dieser Erfassung wird, wenn es einen anderen Röntgeneinfall in ein APD-Cluster 52, welches positionell zu dem inhibitierten Bereich RINHIBIT gehört, die Erfassung von dem APD-Cluster 52, welches einen anderen Röntgeneinfall empfangen hat, während dieses Zyklus T inhibitiert.
  • Im Gegensatz dazu wird, wenn es einen Röntgeneinfall an einer anderen Position an einem APD-Cluster 52, welches außerhalb des inhibitierten Bereichs RINHIBIT platziert ist, gibt, die Erfassung in einem anderen Messzielbereich RMEA beginnen, da solch ein anderer Messzielbereich RMEA nicht mit dem inhibitierten Bereich RINHIBIT überlappt, welcher nun bearbeitet wird.
  • Im Übrigen zeigt 7 andere Positionen P1 und P2 unterschiedlich von der vorangehenden beispielhaften Röntgeneinfallsposition P an. Bei jeder dieser Positionen P1 und P2 wird die vorangehende Erfassung in Sequenz zu jedem Zyklus T durchgeführt durch ein Zielen auf ein APD-Cluster in welchem jede von solchen Positionen P1 und P2 enthalten ist.
  • Auf diesem Wege weist der Detektor 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 gezeigt ist, die geschichtete Struktur auf, welche mit der Szintillationsschicht 31, der optischen Verbindungsschicht 32, einer photoelektrischen Umwandlungsschicht 33, welche die APD-Cluster 52 hat, und der Verarbeitungsschaltungsschicht 34 vorgesehen ist. Mit der gleich geschichteten strukturellen Konfiguration, welche auf unterschiedliche Anwendungen gerichtet ist, ist es nach wie vor möglich, diesen Detektor auf solche Anwendungen anzuwenden durch ein Anpassen der Dicke Lopt der optischen Verbindungsschicht 32 unabhängig von Anzahlen in der Anzahl von Photonen. Solche Anwendungen weisen Röntgenstrahlen auf, welche durch Röntgenröhren abgestrahlt werden, Gammastrahlen, welche von Nukliden emittiert werden, welche in einem Patientenkörper verabreicht sind, und eine schwache Fluoreszenz, welche durch Anregungslicht angeregt ist. Das heißt, dass in Hinsicht auf die Balance zwischen zwei Parametern, welche aus einem erwünschten Auflösungsniveau und einem Genauigkeitsgrad, welcher für eine Zählung der Photonen erwünscht ist, bestehen, sowohl die Pixelgröße als auch die Dicke Lopt der optischen Verbindungsschicht 32 entschieden werden können. In anderen Worten gesagt kann diese Dicke Lopt abhängig von einer Perspektive des Erfassens von gepulstem Licht, welches sich mit einem Raumwinkel ausbreitet und in die optische Verbindungsschicht 32 diffundiert entschieden werden durch ein Verwenden davon, wie viele APD-Cluster 52 einen Szintillier-Point zentrieren mit einer geteilten Art und Weise unter den APD-Clustern und mit keiner Fehlererfassung.
  • Demzufolge ist es durch ein Verwenden der geschichteten Struktur gemäß der Ausführungsform in dem Detektor möglich, leicht vielseitige Detektoren vorzusehen, welche eine Erfassung von nicht nur Gammastrahlen sondern auch Röntgenstrahlen und schwachem angeregtem Licht ermöglichen, welche demnach durch verschiedene medizinische Modalitäten verwendet werden können.
  • In der vorangehenden Ausführungsform kann die Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 von ihrer Anordnung ausgelassen sein, was bedeutet, dass, wobei die Größen der physikalischen Pixel gehalten werden ohne in Unterpixel umgewandelt zu werden, die Anzahl von Photonen in jedem Energiebereich gezählt wird.
  • [Modifikationen]
  • Der Detektor 11 gemäß der vorangehenden Ausführungsform wurde als ein Beispiel beschrieben, welches mit der Verarbeitungsschaltungsschicht 31 vorgesehen ist, der Sensorabschnitt wird jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt sein. Beispielsweise kann es einen alternativ strukturierten Detektor geben, in welchem ultraviolettes Licht, sichtbares Licht oder Röntgenstrahlen als das Anregungslicht eingesetzt werden können, welches auf eine Fluoreszenzsubstanz gestrahlt wird derart, dass die Anregung es ermöglich, dass schwaches Licht (Fluoreszenz, Phosphoreszenz oder anderes schwaches Licht), welches von der Fluoreszenzsubstanz emittiert wird, erfasst wird.
  • Ein Beispiel, welches einen Schwachlicht-Detektor 81 zeigt, ist in 12 gezeigt, in welchem, anstelle des Einsetzens der vorangehenden Szintillierschicht eine optische Faserplatte (FOP = Optical Fiber Plate = Optische Faserplatte) 82 montiert ist. Diese optische Faserplatte 82 ist hauptsächlich aus einer Mehrzahl von optischen Fasern 82A mit konstanter Länge aufgebaut, welche nahe und benachbart zueinander angeordnet sind. Die verbleibenden Konfigurationen sind dieselben oder äquivalent zu denjenigen, welche in 2 gezeigt sind.
  • Dieser Schwachlichtdetektor 81 ist in der Lage, als ein höher empfindlicher optischer zweidimensionaler Sensor mit einer optischen Richtcharakteristik zu arbeiten. Für dieses Abtasten hat die optische Faserplatte 82 eine Vorderseite (d. h. ein Einfallsfenster 21WD), durch welches es angeregtem schwachem Licht ermöglicht wird, innerhalb der Richtcharakteristik bzw. dem Richtfaktor einzufallen. Das einfallende schwache Licht wird in den optischen Fasern 82A verbreitet und als ein ausgebreitetes (diffundiertes) Licht in die vorangehende optische Verbindungsschicht 32 emittiert. Das ausgebreitete Licht ist dann ein oder mehrere APD-Cluster 52 in derselben Art und Weise wie diejenige, welche obenstehend beschrieben ist.
  • In diesem Detektor können, ähnlich zu dem vorangehenden, abhängig von einem Intensitätsbereich eines einfallenden schwachen Lichtes die Dicke Lopt der optischen Verbindungsschicht 32, die Größe des Messzielbereichs RMEA und die Größe des inhibitierten Bereiches RINHIBIT unter Berücksichtigung von erwünschten Niveaus von sowohl der Auflösung als auch der Genauigkeit des Zählens der Anzahl von Photonen optimiert werden. Wenn er der Erfassung von schwachem Licht hingegeben ist, kann die Signalschaltungssektion 62 mehr als die vorangehende vereinfacht werden, da es ausreichend ist, nur Positionen und Intensitäten des schwachen Lichts zu erfassen. Beispielsweise können der Komparator 71, der Zähler 72 und die Vorher/Nachher-Bestimmungsschaltung 73 von der Schaltung ausgelassen sein und/oder die Unterpixel-Entscheidungsschaltung 77 kann davon ausgelassen sein. Er kann einfach konfiguriert sein derart, dass Informationen, welche sowohl eine optische Position, bei welcher ein Einfall des Lichts zuerst getätigt wird, als auch die Intensität des Lichts an der ersten Position wiederholt für jeden Pixel bei einer konstanten Frame-Rate ausgegeben wird.
  • Demnach wird, auch wenn eine Annahme getätigt wird, welche nur das schwache Licht erfasst (d. h. dass eine Abbildung in welcher ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor nicht eingesetzt werden kann oder ein breiterer dynamischer Bereich erwünscht ist), eine Nahdistanzabbildung von einer nahe sich annähernden Position zu einem Objekt durchgeführt, linear einfallendes Licht sollte ausgewählt werden, oder es wird ein insbesondere verbessertes Auflösungsniveau benötigt, ist es möglich, einen Detektor vorzusehen, welcher sowohl Anregungspositionen von Licht, welches angeregt ist und Mengen des angeregten Lichtes abschätzt. Zusätzlich kann unter Berücksichtigung solcher Charakteristiken dieser beispielhafte Schwachlichtdetektor auf Dunkelfeldkamera oder optische Topographie angewandt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Photonenzähldetektor (Photonenzähltyp-Strahlungsdetektor),
    12
    Controller bzw. Steuerung,
    15
    Prozessor,
    21
    Gehäuse,
    21WD
    Röntgeneinfallsfenster,
    31
    Szintillationsschicht (säulenförmige Körperanordnung),
    31A
    Szintillator,
    32
    Optische Verbindungsschicht (Optischer Verbinder),
    33
    Photoelektrische Umwandlungsschicht (APD-Clustergruppe),
    34
    Verarbeitungsschaltungsschicht (Verarbeitungsschaltung),
    51
    APD (Avalanche Photodiode),
    52
    (APD-Cluster),
    61
    Signalverarbeitungsschaltung,
    62
    Signalschaltungssektion,
    81
    Schwachlichtdetektor (Photonenzählender Detektor),
    82
    Optische Faserplatte (FOP) (Säulenförmige Körperanordnung),
    82A
    Optische Faser,
    RMEA
    Messzielbereich,
    RINHIBIT
    Inhibitierter Bereich

Claims (12)

  1. Photonenzählender Detektor, der Folgendes aufweist: eine säulenförmige Körper-Anordnung, welche mit einer Mehrzahl von säulenförmigen Körpern, welche wechselseitig dicht und benachbart angeordnet sind, vorgesehen ist, wobei jeder der säulenförmigen Körper einfallende Strahlung oder Licht empfängt, wobei die einfallende Strahlung in Licht umgewandelt wird oder das einfallende Licht in eine Richtung dortentlang transmittiert wird, wobei jeder der säulenförmigen Körper eine Emissionsendoberfläche hat, durch welche das umgewandelte Licht oder das transmittierte Licht nach außerhalb emittiert wird, wobei die Emissionsendoberflächen der säulenförmigen Körper eine Emissionsoberfläche bilden; einen optischen Verbinder, welcher gebildet ist, um der Emissionsfläche der säulenförmigen Körper-Anordnung gegenüberzuliegen, wobei der optische Verbinder in der Lage ist, einen Ausbreitungsbereich des Lichts, welches von der Emissionsendoberfläche jedes der säulenförmigen Körperelemente emittiert wird, anzupassen; eine Gruppe von APD-Clustern, welche angeordnet ist, um der Emissionsoberfläche über den optischen Verbinder gegenüberliegend zu sein und welche durch eine Mehrzahl von APD-Clustern, welche zweidimensional angeordnet sind, gebildet wird, wobei jedes der APD-Cluster als ein Pixel dient und durch N × N Stücke (N ist eine positive ganze Zahl von 2 oder mehr) von Avalanche Photodioden (APD), welche eine Lichtempfangsfläche haben, gebildet wird, wobei die N × N Stücke von Avalanche-Dioden zweidimensional angeordnet sind und Ausgangssignale, welche elektrisch durch eine verdrahtete ODER-Schaltung kombiniert werden, vorsehen; eine Verarbeitungsschaltung, welche ein elektrisch kombiniertes Ausgangssignal durch die verdrahtete ODER-Schaltung jeder der Mehrzahl von APD-Clustern verarbeitet, wobei der optische Verbinder ist derart konfiguriert, dass der Ausbreitungsbereich des Lichts, welches von der Emissionsendfläche jedes der säulenförmigen Körper emittiert wird, wenigstens über die Lichtempfangsflächen der N × N Stücke von APDs, welche die individuellen APDs konfigurieren, ausgebreitet wird, und die Verarbeitungsschaltung Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Messschaltungen, wobei jede der Messschaltungen für jedes der APD-Cluster angeordnet ist, wobei jede der Messschaltungen in der Lage ist, als die Anzahl von Photonen des Lichts eine Energie des emittierten Lichts in jedem einer Mehrzahl von unterteilten Energiebereichen für eine vorbestimmte Zeitdauer zu messen, basierend auf dem Ausgangssignal, welches von jedem der Mehrzahl von APD-Cluster vorgesehen ist; eine Addierschaltung, welche, um eine Summe zu erzeugen, Zählungen, welche durch eine Mehrzahl von Messschaltungen gezählt werden, welche unter den Messschaltungen designiert sind, addiert, wobei die Summe der Zählungen als das Szintillationslicht, welches durch einen im Wesentlichen einzelnen Puls der Strahlung erzeugt wird, betrachtet wird, wobei ein einzelnes APD-Cluster als ein Szintillations-Zentrum-APD-Cluster designiert wird und eines der APD-Cluster ist, welche mit einer der Messschaltungen verbunden sind, welche zuerst eine gegebene Anzahl von elektrischen Pulsen hochgezählt hat, wobei die Mehrzahl der designierten Messschaltungen mit einer gegebenen Anzahl von APD-Clustern verbunden ist, welche unter den APD-Clustern designiert sind, wobei die gegebene Anzahl von APD-Clustern um die Szintillations-Zentrum-APD platziert sind; Inhibitions-befehlende Mittel, welche der gegebenen Anzahl von APD-Clustern, welche um das einzelne APD-Cluster platziert sind, befehlen, ein Zählen der Photonen, welche in die gegebene Anzahl von APD-Clustern eintreten, welche um das einzelne APD-Cluster herum platziert sind, für eine vorbestimmte Zeitdauer zu inhibitieren, während welcher die Signalmessschaltung, welche mit dem einzelnen APD-Cluster verbunden ist, zählt; Inhibitionsmittel, welche in jeder der Mehrzahl von Messschaltungen angeordnet sind, wobei die Inhibitionsmittel ein Zählen der Messschaltungen inhibitieren, wenn das Inhibitionsbefehlsmittel einen Befehl zum Inhibitieren des Zählens ausgibt; Positionsinformationsberechnungsmittel, welche Positionsinformationen der Szintillation basierend auf dem Szintillations-Zentrum-APD-Cluster berechnen; und eine Ausgangsschaltung, welche Positionsinformationen ausgibt, welche das Szintillations-Zentrum-APD-Cluster anzeigen, und Informationen, welche die Anzahl von Photonen der Strahlung wenigstens in jedem der Energiebereiche anzeigen.
  2. Photonenzählender Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der säulenförmigen Körper derart strukturiert ist, dass der Körper die einfallende Strahlung empfängt, Szintillationslicht abhängig von der Strahlung erzeugt und das Szintillationslicht von der Emissionsendfläche emittiert; und die säulenförmige Körper-Anordnung als ein Szintillator gebildet ist, welcher in Richtung der Gruppe von APD-Clustern über den optischen Verbinder das Szintillationslicht abhängig von einer Menge der einfallenden Strahlung von der Emissionsoberfläche für jeden einen der säulenförmigen Körper emittiert.
  3. Photonenzählender Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der säulenförmigen Körper eine Einfallsendfläche aufweist, welche gegenüber der Emissionsendfläche in einer axialen Richtung der säulenförmigen Körper platziert ist; und die Einfallsendfläche jedes der Mehrzahl von säulenförmigen Körper als ein Teil einer Einfallsoberfläche des Szintillators vorgesehen ist, wobei die Einfallsoberfläche den Einfall der Strahlung, den Einfall des Szintillators empfängt.
  4. Photonenzählender Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der säulenförmigen Körper aus einer optischen Faser aufgebaut ist; und die säulenförmige Körper-Anordnung als eine optische Faserplatte (FOP) vorgesehen ist, welche die Emissionsoberfläche hat, wobei die optische Faserplatte durch ein Kombinieren einer Mehrzahl der optischen Fasern nahe und benachbart zueinander erzeugt wird.
  5. Photonenzählender Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der säulenförmigen Körper einen Durchmesser von einigen Dutzend von Mikrometern, vorzugsweise 20 μm hat; die eine Seite eine Länge von 10 μm hat; die ”N × N” Stücke 15 × 15 Stücke sind; jedes der APD-Cluster, welches durch die verdrahtete logische Additionsschaltung kombiniert ist, weniger als 200 μm × 200 μm, vorzugsweise 150 μm × 150 μm ist; eine Dauer zum Zählen der Anzahl von Photonen eine Zeitdauer ist, während welcher ein Puls der Strahlung als ausreichend zerfallen betrachtet wird; und die gegebene Anzahl von APD-Clustern, welche um das einzelne APD-Cluster platziert sind, acht in der Anzahl ist, wobei die acht APD-Cluster an vier Seiten des einzelnen APD platziert sind.
  6. Photonenzählender Detektor nach einem der Ansprüche 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsinformationsberechnungsmittel Vergleichsmittel aufweist, welche wechselseitig die Anzahl von Photonen vergleichen, welche von den APD-Clustern, welche um das einzelne APD-Cluster platziert sind, ausgegeben werden, um das einzelne APD-Cluster virtuell in eine Mehrzahl von Unterclustern zu unterteilen, das Positionsinformationsberechnungsmittel entscheidet, dass das Szintillations-Zentrum bei einem der Mehrzahl von Unterclustern platziert ist, basierend auf einem verglichenen Ergebnis in dem Vergleichsmittel, und eine Position des entschiedenen Unterclusters als die Positionsinformation der Szintillation ausgibt.
  7. Photonenzählender Detektor gemäß einem der Anspruch 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen säulenförmigen Körper des Szintillators eingestellt sind, um in der axialen Richtung davon länger zu sein, eine Dicke des optischen Verbinders, welcher zwischen dem Szintillator und der Gruppe von APD-Clustern ist, eingestellt ist, um größer zu sein, und die Größe der jeweiligen APD-Cluster eingestellt ist, um effektiv größer zu sein, wenn die Energie der Strahlung, welche erfasst wird, höher ist.
  8. Photonenzählender Detektor nach einem der Ansprüche 2, 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Szintillator, der optische Verbinder und die Gruppe der APD-Cluster und die Verarbeitungsschaltung als ein Modul einer vorbestimmten Größe strukturiert ist; der Detektor optische Abschirmmittel aufweist, welche auf wenigstens einem äußeren Umfang des Szintillators und einem äußeren Umfang des optischen Verbinders angeordnet sind, wobei das optische Abschirmmittel den Einfall von externem Licht abschirmt; und die Mehrzahl von säulenförmigen Körpern des Szintillators und der Gruppe von APD-Clustern einen Totraum haben, welcher zwischen den Körpern und zwischen den Cluster vorgesehen ist, wobei der Totraum kein Licht emittiert und kleiner gemacht ist als eine Größe des Pixels.
  9. Photonenzählender Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Szintillator eine Licht-Dämpfungszeit von gleich oder weniger als 25 ns und eine relative Dichte von 5 oder mehr hat.
  10. Photonenzählender Detektor nach einem der Ansprüche 2, 3 und 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die säulenförmigen Körper des Szintillators aus CeLaCl3 gefertigt sind.
  11. Photonenzählender Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschaltung als ein ASIC strukturiert ist.
  12. Photonenzählender Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfangsfläche jeder der ADPs als Rechteck geformt ist, welches eine Seite hat, welche kleiner ist als eine Länge eines Schnitts der jeweiligen säulenförmigen Körper, wobei der Schnitt rechtwinklig zu den jeweiligen säulenförmigen Körpern ist.
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