JP2015021752A - 放射線撮像装置、その製造方法及び放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線撮像装置の生産効率を向上させつつ装置間の特性ばらつきを低減するのに有利な技術を提供する。
【解決手段】放射線撮像装置は、光を検知する複数のセンサが基板に配列されたセンサパネルと、前記センサパネルの上に配されたシンチレータと、を備え、前記シンチレータは、その外縁よりも外側に中心を有する同心円状の特性分布を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、放射線撮像装置、その製造方法及び放射線検査装置に関する。

放射線撮像装置は、光を検知する複数のセンサが基板に配列されたセンサパネルと、当該センサパネルの上に配されたシンチレータとを備える。シンチレータは、例えば、蒸着対象物を回転させながら蒸着処理（回転蒸着）を行う蒸着装置を用いて、センサパネル上に形成されうる。

特開２００９−２５８０５４号公報 特開２００７−２７０２９７号公報 特開２００５−３５１７６２号公報

ところで、複数のセンサパネルに一度にシンチレータを形成することにより、放射線撮像装置の生産効率を向上させることができる。ここで、上述の回転蒸着を行う蒸着装置に各センサパネルをどのように設置するかによって、各センサパネルに形成されるシンチレータの特性が互いに異なりうる。例えば、蒸着対象物を保持するホルダの中央領域に設置されるセンサパネルと、該ホルダの周辺領域に設置されるセンサパネルとでは、これらのセンサパネルに形成されるシンチレータの特性が互いに異なりうる。このことは、製造される放射線撮像装置間に特性ばらつきをもたらしうる。

本発明の目的は、放射線撮像装置の生産効率を向上させつつ装置間の特性ばらつきを低減するのに有利な技術を提供することである。

本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、光を検知する複数のセンサが基板に配列されたセンサパネルと、前記センサパネルの上に配されたシンチレータと、を備え、前記シンチレータは、その外縁よりも外側に中心を有する同心円状の特性分布を有していることを特徴とする。

本発明によれば、放射線撮像装置の生産効率を向上させつつ装置間の特性ばらつきを低減するのに有利である。

シンチレータを形成するための蒸着装置の構成例を説明する図。 シンチレータの膜厚分布のシミュレーション結果の一例を説明する図。 シンチレータの輝度分布のシミュレーション結果の一例を説明する図。 本発明の放射線撮像装置の例を説明する図。 シンチレータの膜厚分布の例とセンサパネルの設置方法の例とを説明する図。 本発明の放射線撮像装置により得られる放射線画像の例を説明する図。 本発明の放射線撮像装置の他の例を説明する図。 本発明の放射線撮像装置の他の例を説明する図。 放射線撮像装置の駆動部および読出部を説明する図。

本発明にかかる放射線撮像装置は、放射線検査装置に代表される撮像システムに適用される。撮像システムは、例えば、放射線撮像装置と、イメージプロセッサ等を含む信号処理部と、ディスプレイ等を含む表示部と、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線等を含む）を発生させるための放射線源とを備えうる。放射線源からの放射線は被検者を通過し、被検者の体内の情報を有する放射線が放射線撮像装置により検出される。放射線撮像装置は、検出した放射線の情報から放射線画像を生成し、例えば情報処理部によって所定の情報処理を行い、当該情報に基づく画像データを生成する。この画像データは表示部に表示される。

以下の各実施形態では、光を検知する複数のセンサが基板に配列されたセンサパネルと、当該センサパネルの上に配されたシンチレータとを備える、いわゆる間接変換型の放射線撮像装置を例示する。シンチレータは、被検者を通過した放射線を光に変換し、当該光はセンサパネルの各センサによって検知され、当該光に基づいて画像データが生成される。

（第１実施形態）
以下、図１乃至６を参照しながら、第１実施形態の放射線撮像装置ＲＡ_１を説明する。

まず、シンチレータを形成するための蒸着装置ＶＡについて述べる。図１は、蒸着装置ＶＡの構成を模式的に例示している。蒸着装置ＶＡは、例えば、蒸着処理を行うための真空槽９と、真空槽９を所定の圧力よりも小さくなるまで排気し、略真空状態にするための真空ポンプ１３と、蒸着対象物を保持するためのホルダ１６とを備えうる。蒸着装置ＶＡは、ホルダ１６を回転させながらホルダ１６が保持する蒸着対象物に対して蒸着処理を行いうる。中心軸１４はホルダ１６の回転中心を示している。蒸発源１２は、蒸着対象物の中心１５の直下に配置され、蒸発源１２には、シンチレータ材料が充填されうる。シンチレータ材料としては、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）等が用いられ、ドープ剤（付活剤）としてＴｌ（タリウム）やＮａ（ナトリウム）等が用いられうる。

例えば、蒸発源１２に電流を供給することによる抵抗加熱法によって蒸発源１２のシンチレータ材料を加熱して蒸発させることにより、ホルダ１６が保持する蒸着対象物の上にはシンチレータが形成されうる。ここで、ホルダ１６の面に平行な面を形成し、互いに交差する２つの軸をｘ軸方向及びｙ軸方向とし、シンチレータが形成される方向をｚ軸方向とする。

蒸着対象物として、複数のセンサパネル５が、ホルダ１６の中心軸１４から離れた位置に中心軸１４を取り囲むように設置されうる。ここでは、２つのセンサパネル５が、ホルダ１６の中心軸１４から離れた位置に中心軸１４を挟むように設置された場合を例示している。

図２（ａ）は、上述の蒸着方法により形成されるシンチレータの膜厚分布のシミュレーション結果を例示している。図２（ｂ）は、横軸を中心軸１４からの距離［ｍｍ］（ｙ軸、ｘ＝０）とし、縦軸をシンチレータ膜厚［μｍ］とするシンチレータの膜厚分布のプロット図である。図２（ｂ）によると、１５０［ｍｍ］≦｜ｙ｜≦３００［ｍｍ］の範囲Ｒ_１ではシンチレータ膜厚が大きくなるように形成されている。よって、範囲Ｒ_１ではシンチレータの特性分布（例えば、ＤＱＥ分布（検出量子効率分布））が大きい値をとりうる。よって、センサパネルは、範囲Ｒ_１内に設置されるとよい。

図３（ａ）は、上述の蒸着方法により形成されるシンチレータの輝度分布（一様な放射線が照射された場合の発光強度分布）のシミュレーション結果を例示している。図３（ｂ）は、ｘ軸及びｙ軸が形成する面に対する平面視における当該輝度分布と、センサパネル５が設置されるべき位置とを模式的に例示している。図３（ｃ）は、横軸を中心軸１４からの距離［ｍｍ］（ｙ軸、ｘ＝０）とし、縦軸をシンチレータの輝度［ＬＳＢ］とする輝度分布のプロット図を示している。図３（ｃ）によると、７５［ｍｍ］≦｜ｙ｜≦２００［ｍｍ］の範囲Ｒ_２では輝度が高い。よって、センサパネルは、その中心が範囲Ｒ_２内に位置するように設置されるとよく、前述の膜厚分布ないしＤＱＥ分布を考慮すると、その中心が、例えば１５０［ｍｍ］≦｜ｙ｜≦２００［ｍｍ］の範囲内に位置するとよい。

次に、上述の蒸着法によってシンチレータを、直接、センサパネル５に形成する態様について述べる。図４は、ｘ軸及びｙ軸が形成する面に対する平面視におけるシンチレータの膜厚分布と、センサパネル５が設置されるべき位置とを模式的に例示している。図４（ａ）は、小型サイズのセンサパネル５を２つ設置するケースを示している。２つのセンサパネル５は、共に、中心軸１４から離れた位置に、例えば中心軸１４を挟むように設置される。

また、図４（ａ）に示されるように、シンチレータの膜厚分布におけるシンチレータ膜厚の大小は、濃淡のグレースケールで示されており、シンチレータ膜厚が最大値となる領域を領域Ｒ_ＭＡＸと示している。２つのセンサパネル５のそれぞれは、その中心が領域Ｒ_ＭＡＸに位置するように配されうる。

また、２つのセンサパネル５のそれぞれは、回転中心（中心軸１４）を通る仮想直線と、当該センサパネル５の２つの対辺とが平行になるように設置されうる。これにより、シンチレータは、特性分布が対称性を有するようにセンサパネル５上に形成されうる。また、２つのセンサパネル５のそれぞれは、回転中心からの距離が互いに等しくなるように配置されうる。これにより、各センサパネル５に形成されるシンチレータの特性は略等しくなりうる。

図４（ｂ）は、他の例として、大型サイズのセンサパネル５’を２つ設置するケースを示しており、図４（ａ）と同様に、回転中心（中心軸１４）から離れた位置に設置されればよい。即ち、回転中心がセンサパネル５’の外側になるように、センサパネル５’が設置されればよい。また、図４（ｃ）は、他の例として、小型サイズのセンサパネル５を４つ設置するケースを示しており、例えば、回転中心を基準に上下左右に設置する等、回転中心を取り囲むように設置されうる。ここでは、２つ又は４つの場合を例示したが、センサパネルの数量はこれらに限られない。

図５は、図２（ａ）に示されたシミュレーション結果のシンチレータの膜厚分布と、２つのセンサパネルが設置されるべき位置とを模式的に例示している。図５（ａ）は、小型サイズのセンサパネル５（ここでは、ｘ軸方向について２３０［ｍｍ］、ｙ軸方向について２８０［ｍｍ］）を２つ設置する場合を例示している。図５（ｂ）は、大型サイズのセンサパネル５’（ここでは、ｘ軸方向について３５０［ｍｍ］、ｙ軸方向について４３０［ｍｍ］）を２つ設置する場合を例示している。センサパネル５又は５’（以下、単に「センサパネル５」という）を上述のように配置することにより、形成されるシンチレータのうちの膜厚が最大値をとる部分が、センサパネル５の中央領域に位置しうる。また、シンチレータは、センサパネル５のｘ軸に沿った方向に膜厚の最小値と最大値とが分布するように、且つ、センサパネル５のｙ軸に沿った方向に同一膜厚の分布が伸びるように形成されている。この構造によると、センサパネル５には、被写体の存在確率がより高い領域に特性が良好なシンチレータが存在しており、シンチレータに特性分布により生じうる診断効率の低減が抑制される。

以上、蒸着対象物を保持するためのホルダ１６を回転させながら蒸着処理を行う蒸着装置ＶＡを用い、蒸着対象物である複数のセンサパネル５が、ホルダ１６の回転中心（中心軸１４）から離れた位置に設置されて、蒸着処理によりシンチレータが形成される。蒸着処理は、シンチレータの特性分布における最大値がセンサパネル５の中央領域に位置するように為される。なお、このようにして得られたセンサパネル５は、その外縁よりも外側に中心を有する同心円状の特性分布を有しており、例えば、図６に示されるように、膝の側面からの撮影を行う場合にも好適である。

以上、本実施形態によると、複数のセンサパネル５にシンチレータを一度に形成することができる。よって、複数の放射線撮像装置ＲＡ_１を一度に製造することができ、放射線撮像装置ＲＡ_１の生産効率の向上に有利であり、例えば製造コストを低減することができる。また、本実施形態によると、回転中心を取り囲むように各センサパネル５をホルダ１６に設置すればよく、各センサパネル５に形成されるシンチレータの特性を互いに略等しくすることができる。よって、製造される複数の放射線撮像装置ＲＡ_１間の特性ばらつきを低減することができる。また、本実施形態によると、複数のセンサパネル５にシンチレータを、当該シンチレータがその特性分布の最大値をとる部分を含むように、一度に形成することができる。よって、上述のようにして一度に製造される複数の放射線撮像装置ＲＡ_１の高品質化にも有利である。

（第２実施形態）
図７を参照しながら、第２実施形態の放射線撮像装置ＲＡ_２を説明する。第１実施形態では、センサパネル上に、直接、シンチレータを形成する態様を例示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図７に例示されるように、アモルファスカーボン（ａ−Ｃ）やアルミニウム（Ａｌ）等で構成された基台２０にシンチレータを形成し、該シンチレータが形成された基台２０をセンサパネル５_２に貼り合わせて放射線撮像装置ＲＡ_２を製造してもよい。

本実施形態におけるセンサパネル５_２には、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の複数のセンサユニットが基板にタイリング（２次元配列）されたものが用いられうる。図７では、説明の容易化のため、２行×５列にタイリングされたセンサパネル５_２を示す。この場合、５列のうちの中央付近の列（ここでは、第３列目）において特性分布における最大値をとりうるようにシンチレータが設けられればよい。即ち、第３列目のセンサユニットが、前述の領域Ｒ_ＭＡＸ（シンチレータ膜厚が最大値となる領域）に位置するように配されうる。なお、ここでは、説明の容易化のため、２行×５列にタイリングされたセンサパネル５_２を示したが、この行及び列の数量に限られるものではない。

以上、上述の製造方法によっても、第１実施形態と同様にして、複数の放射線撮像装置ＲＡ_２を一度に形成することができ、生産効率の向上に有利であり、また装置間の特性ばらつきを低減することができる。

（第３実施形態）
図８を参照しながら、第３実施形態の放射線撮像装置ＲＡ_３を説明する。本実施形態は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の複数のセンサユニットがタイリングされたセンサパネル５_３の上に、直接、シンチレータを蒸着法により形成する点で、第２実施形態と異なる。なお、ここでは、説明の容易化のため、２行×５列にタイリングされたセンサパネル５_３を示したが、この行及び列の数量に限られるものではない。

ここでは、２つのセンサパネル５_３がホルダ１６に設置される場合を例示する。２つのセンサパネル５_３は、共に、図８に例示されるように、中心軸１４から離れた位置に、例えば中心軸１４を挟むように設置される。ここで、２つのセンサパネル５_３のそれぞれは、５列のうちの中央付近の列（ここでは、第３列目）が、前述の領域Ｒ_ＭＡＸ（シンチレータ膜厚が最大値となる領域）に位置するように配されうる。

以上、上述の製造方法によっても、前述の各実施形態と同様にして、複数の放射線撮像装置ＲＡ_３を一度に形成することができ、生産効率の向上に有利であり、また装置間の特性ばらつきを低減することができる。

（その他）
シンチレータは、その外縁よりも外側に中心を有する同心円状の特性分布を有しているため、当該特性分布に応じてセンサパネル５における各センサの画素感度を補正してもよい。一方、シンチレータの特性分布は、ｘ軸方向においては変化量が大きく、ｙ軸方向においては変化量が小さい。よって、ｘ軸方向については特性分布に応じた補正処理を行い、ｙ軸方向については補正処理を行わない（又は、ｘ軸方向の補正処理の補正量より小さい補正量で補正処理を行う）ようにしてもよい。

図９は、前述の各実施形態で得られる放射線撮像装置ＲＡの駆動方法を説明する図である。放射線撮像装置ＲＡは、センサパネル５を駆動する駆動部１７Ａと、センサパネル５からの信号を読み出すための読出部１７Ｂとを備える。読出部１７Ｂは、例えば複数の読出用のＩＣで構成され、センサパネル５におけるｘ軸方向と同じ方向の辺に配されうる。読出部１７Ｂは、ほぼｙ軸方向に沿って変化するｘ軸方向の特性分布に応じて構成されてもよい。

以上の３つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態によっても為されうる。

Claims (11)

1. 光を検知する複数のセンサが基板に配列されたセンサパネルと、
   前記センサパネルの上に配されたシンチレータと、を備え、
   前記シンチレータは、その外縁よりも外側に中心を有する同心円状の特性分布を有している、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記シンチレータの前記特性分布は、当該シンチレータの輝度分布および検出量子効率分布の少なくとも一方を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記シンチレータは、前記輝度分布および検出量子効率分布の前記少なくとも一方の最大値となる部分が当該シンチレータの中央領域に位置している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記シンチレータは、その外縁よりも外側に中心を有する同心円状の膜厚分布を有している、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記シンチレータは、前記膜厚分布の最大値となる部分が当該シンチレータの中央領域に位置している、
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
   前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
   放射線を発生する放射線源と、を備える、
   ことを特徴とする放射線検査装置。
7. 光を検知する複数のセンサが基板に配列されたセンサパネルと、当該センサパネルの上に配されたシンチレータと、を備える放射線撮像装置の製造方法であって、
   前記シンチレータは、蒸着対象物を保持するためのホルダを回転させながら蒸着処理を行う蒸着装置を用いて形成され、
   前記放射線撮像装置の製造方法は、
   前記ホルダの当該ホルダの回転中心から離れた位置にセンサパネルを設置する第１工程と、
   前記蒸着処理によって前記センサパネルに前記シンチレータを形成する第２工程と、を有する、
   ことを特徴とする放射線撮像装置の製造方法。
8. 前記第２工程では、前記シンチレータの輝度分布および検出量子効率分布の少なくとも一方が当該シンチレータの中央領域に位置に最大値を有するように蒸着処理を行う、
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置の製造方法。
9. 前記第２工程では、前記シンチレータの膜厚分布が当該シンチレータの中央領域に位置に最大値を有するように蒸着処理を行う、
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の放射線撮像装置の製造方法。
10. 前記第１工程では、前記センサパネルを、前記ホルダの回転中心を通る仮想直線と当該センサパネルの２つの対辺とが平行になるように設置する
    ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置の製造方法。
11. 前記第１工程では、前記ホルダの当該ホルダの回転中心から離れた位置に、複数のセンサパネルを、当該ホルダの回転中心を取り囲むように設置し、
    前記第２工程では、前記複数のセンサパネルに前記シンチレータを形成する、
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置の製造方法。