JP2009074817A - 半導体検出器モジュール、および該半導体検出器モジュールを用いた放射線検出装置または核医学診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、高稠密度であるとともに高感度であり、かつ高エネルギー分解能を有する検出器を交換可能な実装構造とし得る半導体検出器モジュールおよび該半導体検出器モジュールを用いた放射線検出装置または核医学診断装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の半導体検出器モジュールは、放射線を受けて信号誘起電荷を発生する半導体素子１４と該半導体素子１４を挟んで配設される一対の電極１２、１３とを有し、放射線の半導体素子１４への入射によるデータ信号を取得する半導体検出器モジュール１０であって、隣接する他の電極１２、１３との間に配置され、一対の電極１２、１３よりも小さな面積をもつ部分的な絶縁物１９を、少なくとも一方の一対の電極１２、１３に設けている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体放射線検出素子が交換可能な半導体検出器モジュール、およびこの半導体検出器モジュールを用いた放射線検出装置または単光子放出型断層撮影(Single Photon Emission Computer Tomography)装置(以下、ＳＰＥＣＴ装置と称する)、陽電子放出型断層撮影(Positron Emission Tomography)装置(以下、ＰＥＴ装置と称する)等の核医学診断装置に関する。

従来、γ線等の放射線を検出する放射線検出器としては、ＮａＩ(ヨウ化ナトリウム)シンチレータを用いたものが周知となっている。
図５は、ＮａＩシンチレータ１０１を備えるガンマカメラ１００の内部構成を示す概念的断面図である。
図５に示すように、ＮａＩシンチレータ１０１を備える核医学診断装置の一種のガンマカメラ１００において、放射線であるγ線１０９は、コリメータ１０６に形成された多数の貫通孔１０６ｓを通る制限された角度でＮａＩシンチレータ１０１に入射する。そして、ＮａＩシンチレータ１０１のＮａＩの結晶と相互作用を起こし、シンチレーション光を発する。この光はライトガイド１０２を介して、光電子増倍管１０３に到達し電気信号となる。この電気信号は、計測回路固定ボード１０５に取り付けられた計測回路１０４で整形され出力コネクタ１０７から白矢印で示すように、外部のデータ収集系へと出力される。なお、これらのＮａＩシンチレータ１０１、ライトガイド１０２、光電子増倍管１０３、計測回路１０４、計測回路固定ボード１０５等は、全体が遮光シールドケース１０８に収納され、この遮光シールドケース１０８によって外部の放射線以外の電磁波を遮断している。

一般にシンチレータを用いたガンマカメラでは、図５に示すように、1枚の大きなＮａＩ等の結晶の後方に大きなフォトマルとも称される光電子増倍管１０３を配置する構造としているため、対象物に対する固有位置分解能は４ｍｍ程度に留まる。
また、シンチレータ１０１は、放射線から可視光、可視光から電子と多段階の変換を経て検出を行うため中間段階で損失等が発生し、エネルギー分解能が悪いという問題がある。そのため、中間段階で混入した散乱線を分離できずノイズとなり、γ線１０９を放出する真の位置情報を表す信号に対するＳＮ比が低下して画質の劣化が発生する。また、撮像時間の増加が問題となっている。

ちなみに、ＰＥＴ装置では、５〜６ｍｍ、ハイエンドのＰＥＴ装置で４ｍｍ程度の位置分解能のものがあるが、同様にＳＮ比に起因する問題がある。
このようなシンチレータとは異なる原理で放射線を検出する放射線検出器として、ＣdＴe(テルル化カドミウム)、ＴｌＢr(臭化タリウム)、ＧａＡｓ(ガリウム砒素)等の半導体材料を用いた半導体放射線検出素子２０１、…を備えた半導体検出器モジュール２００(図６参照)がある。なお、図６は、核医学診断装置等に用いられる２つの半導体検出器モジュールの組み合わせて放射線検出器を構成した場合のその連結部分の内部構造の一例を示す図である。

この半導体検出器２００は、半導体放射線検出素子２０１、２０２、２０９、…が、放射線と半導体放射線検出素子２０１、２０２、２０９、…の半導体材料との相互作用で生じた電荷を直接電気信号に変換するため、前記シンチレータ１０１よりも電気信号への変換効率がよく、エネルギー分解能が優れているため、注目されている。ここで、エネルギー分解能が優れていることは、真の位置情報を示す放射線検出信号のＳＮ比が向上する、すなわち検出精度が向上することを意味し、画像のコントラスト向上、撮像時間の短縮など様々な効果が期待できる。そして、この半導体放射線検出素子２０１、２０２、２０９、…を基板上に二次元的に配置することによって、放射線の出射源の位置を検出することができる。(特許文献１参照)
特開２０００−５６０２１号公報(段落０１２０、０１２１、図１４参照)

ところで、前記の半導体検出器２００において、半導体放射線検出素子２０１、２０２、２０９、…を稠密配置するとき、半導体検出器２００自身の静電容量に加え、隣接するカソード電極板２０５、２０６間の大きな静電容量がもたらす熱雑音がエネルギー分解能の低下をもたらす問題がある。この問題により高いエネルギー分解能と高い検出器稠密度(位置分解能)を両立することが不可能となっている。
図６に示すように、各検出器モジュール２１０、２２０は、電圧印加電極２０３をγ線の検出素子である半導体セル２０１、２０２によって挟み、さらに、半導体セル２０１、２０２を電圧印加電極２０３と信号取り出し電極２０４、２０５によって挟み込んだ構造が連続して形成されている。隣接する信号取り出し電極２０５と２０６の間には樹脂等で構成される絶縁物２０７が、ほぼ電極２０５、２０６の全域に亘って設けられている。例えば、絶縁物２０７として絶縁フィルムが、信号取り出し電極２０５、２０６間に貼り付けられている。

しかし、ほぼ電極２０５、２０６の全域に亘って設けられる樹脂等の絶縁物２０７は、静電容量が高くエネルギー分解能を低下させるおそれがある。また、図６の２点鎖線に示す分割線Ｃで、半導体検出器モジュール２１０、２２０を分割して構成した場合、絶縁物２０７は、ほぼ電極２０５、２０６の全域に亘って設けられるためその面積が大きく、半導体検出器モジュール２１０、２２０を、回路基板上のコネクタに差込み設置する際、或いは、回路基板上のコネクタから抜いて取り外す際、半導体検出器モジュール２１０、２２０間で摩擦力が過大となり易い。そのため、半導体検出器モジュールの交換作業性を悪化させ、組立て性、メンテナンス性の支障となる。
本発明は上記実状に鑑み、高稠密度であるとともに高感度であり、かつ高エネルギー分解能を有する検出器を交換可能な実装構造とし得る半導体検出器モジュールおよび該半導体検出器モジュールを用いた放射線検出装置または核医学診断装置の提供を目的とする。

本発明の第１の観点に関わる半導体検出器モジュールは、放射線を受けて信号誘起電荷を発生する半導体素子と該半導体素子を挟んで配設される一対の電極とを有し、放射線の半導体素子への入射によるデータ信号を取得する半導体検出器モジュールであって、隣接する他の電極との間に配置され、一対の電極よりも小さな面積をもつ部分的な絶縁物を、少なくとも一方の一対の電極に設けている。

本発明の第２の観点に関わる放射線検出装置は、放射線を受けて信号誘起電荷を発生する半導体素子と該半導体素子を挟んで配設される一対の電極とを有して放射線の半導体素子への入射によるデータ信号を取得するとともに、隣接する他の電極との間に配置され、一対の電極よりも小さな面積をもつ部分的な絶縁物を少なくとも一方の一対の電極に設けた半導体検出器モジュールを用いている。

本発明の第３の観点に関わる核医学診断装置は、放射線を受けて信号誘起電荷を発生する半導体素子と該半導体素子を挟んで配設される一対の電極とを有して放射線の半導体素子への入射によるデータ信号を取得するとともに、隣接する他の電極との間に配置され、一対の電極よりも小さな面積をもつ部分的な絶縁物を少なくとも一方の一対の電極に設けた半導体検出器モジュールを用いている。

本発明によれば、高稠密度であるとともに高感度であり、かつ高エネルギー分解能を有する検出器を交換可能な実装構造とし得る半導体検出器モジュールおよび該半導体検出器モジュールを用いた放射線検出装置または核医学診断装置を実現できる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の実施形態に係る核医学診断装置であるＳＰＥＣＴ装置を示す全体構成概念図である。
＜＜核医学診断装置の構成＞＞
ＳＰＥＣＴ装置１は、被検者Ｐが横たわるベッドＢと、ベッドＢ上の被検者Ｐに投与された放射性薬剤の壊変に伴って放射されるγ線ｇのうち所定方向のものを貫通孔によって通過させるコリメータ２と、このコリメータ２を通過したγ線ｇにより信号を発生させるとともに該信号の信号処理を行う複数の半導体検出器ユニット３と、この半導体検出器ユニット３を支持して被検者Ｐの廻りを矢印αのように回転させる回転支持台５と、半導体検出器ユニット３で取得し処理した信号を基にデータの収集および解析を行うデータ収集解析装置８と、このデータの解析結果等を表示する出力装置である表示装置Ｄと、操作者が表示装置Ｄを視認しつつ入力操作を行うキーボード等の入力操作装置９とを備え構成されている。

回転支持台５に設置される半導体検出器ユニット３、３は、回転支持台５の矢印αのような回動動作によってそれぞれが独立して回転するものであり、２ユニットを並設して撮像面積を大きくしたり、平面撮像を行うガンマカメラとして用いることができる。
また、半導体検出器ユニット３は、複数の半導体検出素子４、複数の信号増幅器７を具えており、これら信号増幅器７は、多数の集積回路を有するデータ処理回路６に接続されている。
半導体検出器ユニット３と被検者Ｐとの間には、放射線遮蔽材(例えば、鉛、タングステン等)が形成されるとともに、多数の貫通孔を有するコリメータ２が設けられ、半導体検出器ユニット３からの被検者Ｐ体内の放射性薬剤の壊変に伴って放射されるγ線ｇへの視野角を制限している。

すなわち、コリメータ２を介することにより、被検者Ｐ体内の放射性薬剤が集積した集積部Ｃのγ線ｇのうち所定方向のγ線ｇを、半導体検出器ユニット３で受け、放射性薬剤の集積部Ｃ、すなわち患部の位置、悪化具合等の被検者Ｐの検査データを取得する。
半導体検出器ユニット３における半導体検出素子４は、５００Ｖ等の電圧が印加されており、γ線ｇが入射することにより信号誘起電荷を発生し、被検者Ｐの検査データの基データを取得する。そのため、半導体検出器ユニット３は、アルミニウム等を母材とする遮光・電磁シールドを有しており、この遮光・電磁シールドにより被検者Ｐから出射されるγ線ｇ以外の電磁波の影響を遮断している。
なお、回転支持台３の回転制御、半導体検出器ユニット３と被検者Ｐとの間の距離の制御、およびベッドＢによる被検者Ｐの位置制御は、操作パネルＳpによってＳＰＥＣＴ装置の近傍で行えるとともに、データ収集解析装置８の制御により遠距離から行うことも可能である。なお、外部較正用線源Ｇkが別途、保管されている。

＜＜核医学診断装置による検査概要＞＞
次に、ＳＰＥＣＴ装置１による被検者Ｐの検査の概要について説明する。
まず、ベッドＢが、その移動機構により、回転支持台５の外方に移動される。
放射性薬剤が投与された被検者Ｐが、回転支持台５の外方に移動したベッドＢに載り横たわると、被検者Ｐを載せたベッドＢは、移動機構により、図１に示すように、回転支持台５内の半導体検出器ユニット３、３間に移動される。
ベッドＢ上の被検者Ｐの体内からは、放射性薬剤の壊変に伴うγ線g、すなわち消滅γ線gが放出されることになる。
この被検者Ｐの体内の放射性薬剤が集積した集積部Ｃから放出される放射性薬剤の壊変に伴うγ線ｇのうち所定方向のγ線ｇが、コリメータ２内に形成された貫通孔(図示せず)を通り、半導体検出器ユニット３内の各半導体検出素子４に入射される。

このγ線ｇの入射によって半導体検出素子４から出力される信号誘起電荷は、半導体検出器ユニット３内の信号増幅器７で電圧信号として波形整形および増幅がなされた後、半導体検出器ユニット３内のデータ処理回路６において、取得した電圧信号波高(γ線ｇのエネルギーに相当)のアナログ-デジタル変換、増幅器アドレス−検出器ＸＹアドレス変換、データ時刻情報の取得、および個々の半導体検出素子４の厚さ等の特性を補正するリアルタイム波高キャリブレーション等の後段の信号処理が行われる。
その後、データ処理回路６で処理されたデータ信号が、データ収集解析装置８に入力され、データ収集解析装置８において、データ信号の保存、エネルギースペクトル解析、画像処理などが行われた後、ユーザの入力操作装置９への入力操作により、ユーザに対する視覚情報が表示装置Ｄ等に出力される。

＜＜第１実施形態＞＞
図２は、第１実施形態の単ピクセル型の半導体検出器モジュール１０を示したものであり、図２(ａ)は、図１に示すγ線ｇが半導体検出器モジュール１０の半導体検出素子１４に入射する方向から見た半導体検出器モジュール１０の上面図、図２(ｂ)は、図２(ａ)の半導体検出器モジュール１０のＡ方向矢視図である。
図２に示す半導体検出器モジュール１０は、単数または複数の半導体検出素子１４を有しており、半導体検出素子１４は、それぞれが1ピクセルとして、γ線ｇの入射による信号の読み出しを行っている。そして、その両端部には第一電位電極部材１２と第二電位電極部材１３とが設けられており、隣接する半導体検出素子１４、１４の第一電位電極部材１２、１２間および第二電位電極部材１３、１３間に後記の絶縁物の絶縁突状子１９が配設されている。

ここで、半導体検出素子１４の稠密配置を考慮するに、異電位電極を接近させれば放電等の問題が起こるため、同電位の電極、すなわち、隣接する半導体検出素子１４、１４の第一電位電極部材１２、１２および第二電位電極部材１３、１３を対向させて配置するが、同電位であっても別ピクセル同士の信号混在を避けるために絶縁が必要である。一般に、全面シート状の絶縁物を、隣接する半導体検出素子１４、１４の第一電位電極部材１２、１２間および第二電位電極部材１３、１３間に挟むことで容易に電極部材間に大きな直流抵抗を確保できる。しかし、樹脂類などの絶縁物は、一般に比誘電率が３〜４であるため、隙間が数１０〜１００μｍの稠密実装の場合、大きな静電容量を持ってしまう。
例えば、寸法誤差、配置誤差がない理想的な実装では絶縁物を要しないが、稠密度を上げる場合、実際上、寸法誤差、配置誤差等の製造面を考慮すると絶縁物は必須である。なぜなら、大きな静電容量を持つことにより、隣接電極部材間のクロストークや、半導体検出素子１４自身の熱雑音上昇によりエネルギー分解能が低下するからである。

そこで、電極部材１２、１３に対して十分小さい面積(例えば１/100)の絶縁物の樹脂等の絶縁突状子１９を設けることにより、電極間、すなわち、隣接する半導体検出素子１４、１４の第一電位電極部材１２、１２間または第二電位電極部材１３、１３間の静電容量を、最も小さい比誘電率を持つ空気に近づけ抑えることが可能である。ここで、空気は、比誘電率＝１の真空に近い比誘電率≒１を有している。
なお、図２(b)に示すように、絶縁突状子１９は、固定端、例えばコネクタ(固定手段)１５から遠い端部側に配置した場合が半導体検出素子１４の位置精度の向上に最もよく、隣接の半導体検出素子１４が寄り過ぎることなく、適切な隙間をとることが可能となる。
また、図２(ａ)に示すように、第一電位電極部材１２、第二電位電極部材１３に設けた絶縁突状子１９は、それぞれ隣接する第一電位電極部材１２、第二電位電極部材１３に曲率を有した曲面で接するので、接触面積が小さいので摺動摩擦が小さく容易に摺動し、半導体検出器モジュール１０の交換作業が円滑に行える。

また、絶縁突状子１９は、各電極部材１２、１３に対して十分小さい合計面積を保てれば、半導体検出器モジュール１０の各第一電位電極部材１２、１２間または各第二電位電極部材１３、１３間に、複数個を与えてもよい。
この半導体検出素子１４を挟んだ第一電位電極部材１２と第二電位電極部材１３の下方には、図２(ｂ)に示すように、差込端子１２ａ、１３ａが接続されている。そして、これらの差込端子１２ａ、１３ａを、半導体検出器ユニット３に搭載される支持回路基板１６上のコネクタ１５に差し込むことにより、半導体検出器モジュール１０が、支持回路基板１６によって半導体検出器ユニット３の所定の位置に固定されるとともに、半導体検出器ユニット３内の各種電気回路と電気的に接続されている。

前記の如く、半導体検出器モジュール１０は、半導体検出素子１４、第一電位電極部材
１２、第二電位電極部材１３、絶縁突状子１９および差込端子１２ａ、１３ａを含み構成されており、図２(ｂ)の矢印に示すように、半導体検出器ユニット３の支持回路基板１６上のコネクタ１５に脱着自在に構成されている。
ここで、各半導体検出器モジュール１０を、コネクタ１５から脱着するに際して、隣接する半導体検出器モジュール１０に絶縁突状子１９によって摺動するが、絶縁突状子１９は、隣接する半導体検出器モジュール１０の電極部材１２、１３に対して接触面積が小さいので、摩擦力が小さく脱着が円滑に行える。

次に、半導体検出器モジュール１０を有する半導体検出器ユニット３の機能について説明する。
半導体検出器モジュール１０における半導体検出素子１４を挟む電位電極部材１２、１３には、所定の電位がコネクタ１５を介して付与されている。
図１に示すように、被検者Ｐの放射性薬剤が集積した集積部Ｃからのγ線ｇが、半導体検出器モジュール１０の半導体検出素子１４に入射すると、半導体検出素子１４内におけるγ線ｇの電離作用により、半導体検出素子１４内に電子と正孔とが対で発生する。そして、第一電位電極部材１２と第二電位電極部材１３に異なる電位を与えることで電子が相対的に高電位の電極に、正孔が低電位の電極に収集される。

そして、半導体検出器モジュール１０の電子・正孔の対の電荷収集に伴い、図２に示すように、第一電位電極部材１２に生成する誘起電荷信号が、差込端子１２ａ、１３ａ、コネクタ１５、支持回路基板１６、信号増幅器１７を介してデータ処理回路１８に送られ、集積部Ｃのエネルギー情報、位置情報、タイミング情報などが取得される。
第１実施形態によれば、半導体検出器モジュール１０は、絶縁突状子１９を用いるので、稠密実装時、半導体検出器ユニット３のコネクタ１５に対する交換等の脱着に際して、隣接する半導体検出器モジュール１０との接触面積が小さく低摩擦力で、交換作業性が良好である。

また、電極部材間に電極部材面積に対して小さい面積の絶縁突状子１９を設けることにより、電極部材１２、１３間に空気スペースを大きくでき、電極部材間の静電容量を低下させ、取得する情報信号のＳＮ比を向上させることができる。
なお、半導体検出器モジュール１０における半導体検出素子１４の数は、適宜、選択可能である。
＜＜第２実施形態＞＞

図３は、第２実施形態のマトリクス読出型の半導体検出器モジュール２０を示しており、
図３(ａ)は、図１に示すγ線ｇが半導体検出器モジュール２０の半導体検出素子２４に入射する方向から見た半導体検出器モジュール２０の上面図、図３(ｂ)は、図３(ａ)の半導体検出器モジュール２０のＢ方向矢視図であり、また、図３(ｃ)は、図３(ａ)の半導体検出器モジュール２０のＣ方向矢視図であり、また、図４は、図３(ａ)〜図３(ｃ)に示す半導体検出器モジュール２０を装着するコネクタ(固定手段)２５ａ、２５ｂが立設される支持回路基板２６の上面図である。
図３(ａ)は、配設されたマトリクス読出型の半導体検出器モジュール２０を、２つ実線で示している。

図３(ａ)に示すように、マトリクス読出型の半導体検出器モジュール２０は、複数の半導体検出素子２４(２４a1、２４a2、２４a3、２４a4、２４b1、２４b2、２４b3、２４b4)と、該半導体検出素子２４の電極である分割された分割第一電位電極部材２２(２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ)および第二電位電極部材２３(２３ａ、２３ｂ)と、該第二電位電極部材２３ｂに形成される絶縁物の樹脂等の絶縁突状子２９(図３(ｂ)、(ｃ)参照)とを有している。なお、例えば、複数の半導体検出素子２４a1、２４a2、２４a3、２４a4を、１つの半導体母材で形成し、複数の電極膜の分割第一電位電極部材２２のみ分割させてもよい。
半導体検出素子２４a1、２４b1は、一方側で同一の分割第一電位電極部材２２ａに接続され、同様に、半導体検出素子２４a2、２４b2は、、一方側で同一の分割第一電位電極部材２２ｂに接続され、同様に、半導体検出素子２４a3、２４b3は、一方側で同一の分割第一電位電極部材２２ｃに接続され、同様に、半導体検出素子２４a4、２４b4は、一方側で同一の分割第一電位電極部材２２ｄに接続されている。

また、半導体検出素子２４a1、２４a2、２４a3、２４a4の他方側は、第二電位電極部材２３ａに接続され、また、半導体検出素子２４b1、２４b2、２４b3、２４b4の他方側は、第二電位電極部材２３ｂに接続されている。なお、各半導体検出素子２４と各電極部材２２、２３は、導電性接着剤等で電気的・機械的に接続されている。
図３(ｂ)、図３(ｃ)に示すように、分割第一電位電極部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、それぞれ差込端子２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'が直線状に下方(図３(ａ)の紙面に垂直に裏面側)に向けて延設されている。一方、第二電位電極部材２３ａ、２３ｂの下方(図３(ａ)の紙面に垂直に裏面側)に形成される差込端子２３'(２３ａ'、２３ｂ')は、図３(ａ)に示すように、分割第一電位電極部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと一直線を成す位置まで折り曲げられ、この位置でさらに、図３(ｂ)、図３(ｃ)に示すように、下方(図３(ａ)の紙面に垂直に裏面側)に向けて折り曲げられている(図３(ｂ)参照）。

こうして、半導体検出器モジュール２０の下方に、分割第一電位電極部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの差込端子２２ａ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２２ｄ'と第二電位電極部材２３ａ、２３ｂの差込端子２３ａ'、２３ｂ'が、図３(ａ)に示すように、上面視で一直線状に下方に向けて形成されている。
一方、図４に示すように、支持回路基板２６上に立設されるコネクタ２５ａは、上端部に半導体検出器モジュール２０の差込端子２２ａ'、２３ｂ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２３ａ'、２２ｄ'に対応する差込口２５(２５ａ1、２５ａ2、２５ａ3、２５ａ4、２５ａ5、２５ａ6)が一直線状に上方に向けて開口しており、同様に、支持回路基板２６上に立設されるコネクタ２５ｂは、上端部に半導体検出器モジュール２０の差込端子２２ａ'、２３ｂ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２３ａ'、２２ｄ'に対応する差込口２５ｂ1、２５ｂ2、２５ｂ3、２５ｂ4、２５ｂ5、２５ｂ6が一直線状に上方に向けて開口している。

この構成により、図３(ａ)に示す一方の半導体検出器モジュール２０は、図３(ａ)、図３(ｂ)、図３(ｃ)に示す差込端子２２ａ'、２３ｂ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２３ａ'、２２ｄ'を対応する図４に示すコネクタ２５ａの差込口２５ａ1、２５ａ2、２５ａ3、２５ａ4、２５ａ5、２５ａ6に差し込むことにより、支持回路基板２６上のコネクタ２５ａに機械的に支持されるとともに、電気的に接続される(図２(ｂ)参照)。
同様に、図３(ａ)に示す他方の半導体検出器モジュール２０は、図３(ａ)、図３(ｂ)、図３(ｃ)に示す差込端子２２ａ'、２３ｂ'、２２ｂ'、２２ｃ'、２３ａ'、２２ｄ'を対応する図４に示すコネクタ２５ｂの差込口２５ｂ1、２５ｂ2、２５ｂ3、２５ｂ4、２５ｂ5、２５ｂ6に差し込むことにより、支持回路基板２６上のコネクタ２５ａに機械的に支持されるとともに、電気的に接続される(図２(ｂ)参照)。

このように、第二電位電極部材２３の差込端子２３'を曲げることにより、1モジュールの半導体検出器モジュール２０を、複数のコネクタに分けることなく上端部に直線状の差込口をもつ1個のコネクタ２５(２５ａ、２５ｂ)(図４参照)に接続することができる。
また、図４に示すように、支持回路基板２６上には、コネクタ２５ａ、２５ｂの差込口２５a1、２５b1に導通する配線パターンｐ11が形成され、また、コネクタ２５ａ、２５ｂの差込口２５ａ3、２５b3に導通する配線パターンｐ12が形成され、また、コネクタ２５ａ、２５ｂの差込口２５ａ4、２５b4に導通する配線パターンｐ13が形成され、また、コネクタ２５ａ、２５ｂの差込口２５ａ6、２５b6に導通する配線パターンｐ14が形成されている。

また、支持回路基板２６上には、配線パターンｐ11、ｐ12、ｐ13、ｐ14と絶縁されて、コネクタ２５ａの差込口２５ａ5に導通する配線パターンｐ21 (図４中、破線で示す)が形成され、また、コネクタ２５ａの差込口２５ａ2に導通する配線パターンｐ22(図４中、破線で示す)が形成されている。同様に、上記配線パターンｐ11、ｐ12、ｐ13、ｐ14と絶縁されて、コネクタ２５ｂの差込口２５b5に導通する配線パターンｐ23(図４中、破線で示す)が形成され、また、コネクタ２５ｂの差込口２５b2に導通する配線パターンｐ24 (図４中、破線で示す)が形成されている。
そして、支持回路基板２６上の配線パターンｐ11、ｐ12、ｐ13、ｐ14には、それぞれ、図３(ａ)に示すＸ位置情報を得る信号増幅器２７ａが接続され、信号増幅器２７ａは後段の回路に接続されている。
また、支持回路基板２６上の配線パターンｐ21、ｐ22、ｐ23、ｐ24には、それぞれ、図３(ａ)に示すＹ位置情報を得る信号増幅器２７ｂが接続され、信号増幅器２７ｂは後段の回路に接続されている。

前記したように、図３(ａ)に示す一方の半導体検出器モジュール２０をコネクタ２５ａに装着することにより、一方の半導体検出器モジュール２０の分割第一電位電極部材２２ａが支持回路基板２６の配線パターンｐ11に電気的に接続され、また、分割第一電位電極部材２２ｂが支持回路基板２６の配線パターンｐ12に電気的に接続され、また、分割第一電位電極部材２２ｃが支持回路基板２６の配線パターンｐ13に電気的に接続され、また、また、分割第一電位電極部材２２dが支持回路基板２６の配線パターンｐ14に電気的に接続される。そして、一方の半導体検出器モジュール２０の第二電位電極部材２３ａが支持回路基板２６の配線パターンｐ21に電気的に接続され、また、第二電位電極部材２３ｂが支持回路基板２６の配線パターンｐ22に電気的に接続される。

また、図３(ａ)に示す他方の半導体検出器モジュール２０をコネクタ２５ｂに装着することにより、他方の半導体検出器モジュール２０の分割第一電位電極部材２２ａが支持回路基板２６の配線パターンｐ11に電気的に接続され、また、分割第一電位電極部材２２ｂが支持回路基板２６の配線パターンｐ12に電気的に接続され、また、分割第一電位電極部材２２ｃが支持回路基板２６の配線パターンｐ13に電気的に接続され、また、分割第一電位電極部材２２ｄが支持回路基板２６の配線パターンｐ14に電気的に接続される。そして、他方の半導体検出器モジュール２０の第二電位電極部材２３ａが支持回路基板２６の配線パターンｐ23に電気的に接続され、また、第二電位電極部材２３ｂが支持回路基板２６の配線パターンｐ24に電気的に接続される。
こうして、半導体検出器モジュール２０、２０の半導体検出素子２４の誘起電荷信号を、分割第一電位電極部材２２および第二電位電極部材２３を介して、支持回路基板２６の配線パターンｐで取得し、分割第一電位電極部材２２と配線パターンｐ11、ｐ12、ｐ13、ｐ14を介した信号増幅器２７ａの組によりＸ位置情報を得ることができ、また、第二電位電極部材２３と配線パターンｐ21、ｐ22、ｐ23、ｐ24を介した信号増幅器２７ｂの組によりＹ位置情報を得ることができる。

すなわち、一般のマトリクス読出に準じ、分割第一電位電極部材２２と第二電位電極部材２３から得る信号の同時判定によって、それぞれ略直交する２次元の位置情報を取得し被検者Ｐの集積部Ｃの情報を収集できる。
また、半導体検出器モジュール２０は、図３(ａ)〜図３(ｃ)に示すように、第一電位電極部材２３ｂ外面に絶縁物の絶縁突状子２９を上面視で角部近傍に２個形成している。この絶縁突状子２９によって、半導体検出器モジュール２０寸法のねじれ誤差に対応するとともに、隣接する半導体検出器モジュール２０との確実な絶縁確保と位置精度の向上を行える。
絶縁突状子２９は、電極部材２３ｂ、２３ａに対して十分小さい面積(例えば１/100)とすることにより隣接する半導体検出素子２４ｂ、２４ａの第一電位電極部材２３ｂ、２３ａ間の静電容量を、最も小さい比誘電率を持つ空気に近く抑えることが可能である。ここで、空気は、前記の通り、比誘電率＝１の真空に近い比誘電率≒１をもっている。
なお、絶縁突状子２９は、図３(ｃ)に示すように、固定端、例えばコネクタ２６から遠い端部側に配置した場合が半導体検出素子２４ａ(２４a1、２４a2、２４a3、２４a4)、２４ｂ(２４b1、２４b2、２４b3、２４b4)の位置精度の向上に最も効果的である。なお、絶縁突状子２９は、第一電位電極部材２３ｂ、２３ａの面積に対して十分小さい合計面積を保てれば、任意の数を与えてもよい。

また、支持回路基板２６の配線パターンｐに接続される信号増幅器等の後段回路を配置することで、半導体検出器モジュール２０は、図３(ａ)の二点鎖線に示すように、任意の数を支持回路基板２６に配設可能である。
第２実施形態によれば、静電容量は電極部材２３ｂ、２３ａ面積に比例するため、電極部材間に小さい絶縁突状子２９を用いた構造は大面積の電極のときに大きな効果を得ることができ、静電容量を低下できる。そのため、取得する情報信号のＳＮ比を向上させ得る。
また、摩擦力の低減についても同様に効果が大であり、摺動性が良好である。そのため、マトリクス読出用の半導体検出器モジュール２０では、電極面積が特に大きいので、その効果も大である。
なお、本実施形態ではＳＰＥＣＴ検査装置の説明をしてきたが、対象に対し１８０度対向して検出器群を配置し、また、波高読出系に加えて時間検出系の回路を追加することでＰＥＴ装置としての実施も可能であり、また、ガンマカメラなど核医学診断装置として広く適用可能である。また、放射線検出装置にも適用可能である。

本発明の実施形態に関わる核医学診断装置であるＳＰＥＣＴ装置を示す全体構成概念図である。 (ａ)および(ｂ)は、γ線が本発明の第１実施形態に関わる半導体検出器モジュールの半導体検出素子に入射する方向から見た半導体検出器モジュールの上面図、および(ａ)図の半導体検出器モジュールのＡ方向矢視図である。 (ａ)、 (ｂ)および(ｃ)は、γ線が第２実施形態のマトリクス読出型の半導体検出器モジュールに入射する方向から見た半導体検出器モジュールの上面図、(ａ)図の半導体検出器モジュールのＢ方向矢視図、および(ａ)図の半導体検出器モジュールのＣ方向矢視図である。 図３(ａ)〜図３(ｃ)に示す半導体検出器モジュールを装着するコネクタが立設される支持回路基板の上面図である。 従来のＮａＩシンチレータを備えるガンマカメラの内部構成を示す概念的断面図である。 従来の核医学診断装置等に用いられる２つの半導体検出器モジュールの組み合わせて放射線検出器を構成した場合のその連結部分の内部構造の一例を示す図である。

符号の説明

１ ＳＰＥＣＴ(核医学診断装置)
４、１４、２４(２４a1、２４a2、２４a3、２４a4、２４b1、２４b2、２４b3、２４b4) 半導体検出素子(半導体素子)
１０、２０ 半導体検出器モジュール
１２ 第一電位電極部材(電極)
１３ 第二電位電極部材(電極)
１５、２５ａ、２５ｂ コネクタ(固定手段)
１９、２９ 絶縁突状子(絶縁物)
２２(２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ) 分割第一電位電極部材(電極)
２３(２３ａ、２３ｂ) 第二電位電極部材(電極)

Claims (6)

1. 放射線を受けて信号誘起電荷を発生する半導体素子と該半導体素子を挟んで配設される一対の電極とを有し、前記放射線の前記半導体素子への入射によるデータ信号を取得する半導体検出器モジュールであって、
   隣接する他の電極との間に配置され、前記一対の電極よりも小さな面積をもつ部分的な絶縁物を、少なくとも一方の前記一対の電極に設けた
   ことを特徴とする半導体検出器モジュール。
2. 前記部分的な絶縁物を用いることで隣接する前記半導体素子に対する位置決めが行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体検出器モジュール。
3. 前記部分的な絶縁物は、隣接する前記他の電極に曲率を有した曲面で接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体検出器モジュール。
4. 前記部分的な絶縁物は、前記電極が固定される固定手段に対してより離間した側の前記電極の片半分の領域に配設される
   ことを特徴とする請求項1に記載の半導体検出器モジュール。
5. 請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載の半導体検出器モジュールを用いた放射線検出装置。
6. 請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載の半導体検出器モジュールを用いた核医学診断装置。

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