JP2022012179A - 放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】デジタル回路からのノイズがアナログ回路に混入するのを抑制することができる放射線検出器を提供することである。【解決手段】実施形態に係る放射線検出器は、放射線を直接的またはシンチレータと協働して検出する複数の検出部を有するアレイ基板と、前記複数の検出部から画像データ信号を読み出すアナログ回路と、前記アナログ回路からの信号に基づいて、放射線画像を構成するデジタル回路と、前記アナログ回路のグラウンドと、前記デジタル回路のグラウンドと、の間に接続されたインダクタと、を備えている。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。
放射線検出器の一例にX線検出器がある。一般的なX線検出器には、例えば、シンチレータ、アレイ基板、および回路部が設けられている。シンチレータは、入射したX線を蛍光に変換する。アレイ基板は、光電変換素子と薄膜トランジスタとを有する光電変換部を複数備え、シンチレータにおいて発生した蛍光を電荷に変換する。回路部には、アナログ回路とデジタル回路が設けられている。アナログ回路は、複数の光電変換部から電荷(画像データ信号)を読み出す。デジタル回路は、読み出された画像データ信号に基づいてX線画像を構成する。
X線検出器が医療に用いられるものである場合には、人体へのX線照射量が必要最低限に抑えられるため、X線検出器に入射するX線の強度が非常に弱いものとなる。そのため、複数の光電変換部から読み出される画像データ信号が極めて微弱なものとなるので、僅かなノイズが画像データ信号に混入してもX線画像の品質が低下するおそれがある。
また、近年においては、正確な診断を行うために、より多くの光電変換部を設ける高密度化や、画像データ信号の読み出しと処理の高速化を図ることが求められている。そのため、デジタル回路における処理の高速化が必要となり、動作クロックが高速化して、ノイズが増加したり、発熱量が多くなったりしている。その結果、ノイズがアナログ回路にさらに混入し易くなるので、X線画像の品質がさらに低下するおそれがある。
そこで、デジタル回路からのノイズがアナログ回路に混入するのを抑制することができる放射線検出器の開発が望まれていた。
そこで、デジタル回路からのノイズがアナログ回路に混入するのを抑制することができる放射線検出器の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、デジタル回路からのノイズがアナログ回路に混入するのを抑制することができる放射線検出器を提供することである。
実施形態に係る放射線検出器は、放射線を直接的またはシンチレータと協働して検出する複数の検出部を有するアレイ基板と、前記複数の検出部から画像データ信号を読み出すアナログ回路と、前記アナログ回路からの信号に基づいて、放射線画像を構成するデジタル回路と、前記アナログ回路のグラウンドと、前記デジタル回路のグラウンドと、の間に接続されたインダクタと、を備えている。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本発明の実施形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてX線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「X線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
本発明の実施形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてX線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「X線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
また、以下に例示をするX線検出器1は、放射線画像であるX線画像を検出するX線平面センサとすることができる。X線平面センサには、大きく分けて直接変換方式と間接変換方式がある。
間接変換方式のX線検出器には、例えば、複数の光電変換部を有するアレイ基板と、複数の光電変換部の上に設けられX線を蛍光(可視光)に変換するシンチレータとが設けられている。間接変換方式のX線検出器においては、外部から入射したX線はシンチレータにより蛍光に変換される。発生した蛍光は、複数の光電変換部により電荷に変換される。
直接変換方式のX線検出器には、例えば、アモルファスセレンなどからなる光電変換膜が設けられている。直接変換方式のX線検出器においては、外部から入射したX線は、光電変換膜に吸収され、電荷に直接変換される。なお、直接変換方式のX線検出器の基本的な構成には既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
以下においては、一例として、間接変換方式のX線検出器1を例示するが、本発明は、直接変換方式のX線検出器にも適用することができる。
すなわち、X線検出器は、X線を電気的な情報に変換する複数の検出部を有するものであれば良い。検出部は、例えば、X線を直接的またはシンチレータと協働して検出するものとすることができる。
また、X線検出器1は、例えば、一般医療などに用いることができる。ただし、X線検出器1の用途は、一般医療に限定されるわけではない。
すなわち、X線検出器は、X線を電気的な情報に変換する複数の検出部を有するものであれば良い。検出部は、例えば、X線を直接的またはシンチレータと協働して検出するものとすることができる。
また、X線検出器1は、例えば、一般医療などに用いることができる。ただし、X線検出器1の用途は、一般医療に限定されるわけではない。
図1は、本実施の形態に係るX線検出器1を例示するための模式断面図である。
図2は、検出モジュール10を例示するための模式斜視図である。
図3は、アレイ基板2の回路図である。
図4は、検出モジュール10のブロック図である。
図1~図4に示すように、X線検出器1には、検出モジュール10、および筐体20を設けることができる。
図2は、検出モジュール10を例示するための模式斜視図である。
図3は、アレイ基板2の回路図である。
図4は、検出モジュール10のブロック図である。
図1~図4に示すように、X線検出器1には、検出モジュール10、および筐体20を設けることができる。
検出モジュール10には、アレイ基板2、シンチレータ3、および回路部4を設けることができる。
検出モジュール10は、筐体20の内部に設けることができる。
検出モジュール10は、筐体20の内部に設けることができる。
アレイ基板2は、シンチレータ3によりX線から変換された蛍光を電荷に変換することができる。
アレイ基板2には、基板2a、光電変換部2b、制御ライン(又はゲートライン)2c1、データライン(又はシグナルライン)2c2、および保護層2fなどを設けることができる。なお、光電変換部2b、制御ライン2c1、およびデータライン2c2などの数は例示をしたものに限定されるわけではない。
本実施の形態に係るX線検出器1においては、光電変換部2bが、X線をシンチレータ3と協働して検出する検出部となる。
アレイ基板2には、基板2a、光電変換部2b、制御ライン(又はゲートライン)2c1、データライン(又はシグナルライン)2c2、および保護層2fなどを設けることができる。なお、光電変換部2b、制御ライン2c1、およびデータライン2c2などの数は例示をしたものに限定されるわけではない。
本実施の形態に係るX線検出器1においては、光電変換部2bが、X線をシンチレータ3と協働して検出する検出部となる。
基板2aは、板状を呈し、例えば、無アルカリガラスやポリイミド樹脂などから形成することができる。基板2aの平面形状は、例えば、四角形とすることができる。
光電変換部2bは、基板2aの一方の面に複数設けることができる。光電変換部2bは、制御ライン2c1とデータライン2c2とにより画された領域に設けることができる。複数の光電変換部2bは、マトリクス状に並べて設けることができる。なお、1つの光電変換部2bは、X線画像の1つの画素(pixel)に対応する。
光電変換部2bは、基板2aの一方の面に複数設けることができる。光電変換部2bは、制御ライン2c1とデータライン2c2とにより画された領域に設けることができる。複数の光電変換部2bは、マトリクス状に並べて設けることができる。なお、1つの光電変換部2bは、X線画像の1つの画素(pixel)に対応する。
複数の光電変換部2bのそれぞれには、光電変換素子2b1と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)2b2を設けることができる。
また、光電変換素子2b1において変換した電荷を蓄積する蓄積キャパシタ2b3を設けることができる。蓄積キャパシタ2b3は、例えば、膜状を呈し、各薄膜トランジスタ2b2の下に設けることができる。ただし、光電変換素子2b1の容量によっては、光電変換素子2b1が蓄積キャパシタ2b3を兼ねることができる。
また、光電変換素子2b1において変換した電荷を蓄積する蓄積キャパシタ2b3を設けることができる。蓄積キャパシタ2b3は、例えば、膜状を呈し、各薄膜トランジスタ2b2の下に設けることができる。ただし、光電変換素子2b1の容量によっては、光電変換素子2b1が蓄積キャパシタ2b3を兼ねることができる。
光電変換素子2b1は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
薄膜トランジスタ2b2は、蓄積キャパシタ2b3への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行うことができる。薄膜トランジスタ2b2は、ゲート電極2b2a、ドレイン電極2b2b及びソース電極2b2cを有することができる。薄膜トランジスタ2b2のゲート電極2b2aは、対応する制御ライン2c1と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ2b2のドレイン電極2b2bは、対応するデータライン2c2と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ2b2のソース電極2b2cは、対応する光電変換素子2b1と蓄積キャパシタ2b3とに電気的に接続することができる。また、光電変換素子2b1のアノード側と蓄積キャパシタ2b3は、後述するアナログ回路4bが電気的に接続された配線パターン4a1のグラウンド(アナロググラウンド)に電気的に接続することができる。
薄膜トランジスタ2b2は、蓄積キャパシタ2b3への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行うことができる。薄膜トランジスタ2b2は、ゲート電極2b2a、ドレイン電極2b2b及びソース電極2b2cを有することができる。薄膜トランジスタ2b2のゲート電極2b2aは、対応する制御ライン2c1と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ2b2のドレイン電極2b2bは、対応するデータライン2c2と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ2b2のソース電極2b2cは、対応する光電変換素子2b1と蓄積キャパシタ2b3とに電気的に接続することができる。また、光電変換素子2b1のアノード側と蓄積キャパシタ2b3は、後述するアナログ回路4bが電気的に接続された配線パターン4a1のグラウンド(アナロググラウンド)に電気的に接続することができる。
制御ライン2c1は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けることができる。制御ライン2c1は、例えば、行方向に延びるものとすることができる。1つの制御ライン2c1は、基板2aの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド2d1のうちの1つと電気的に接続することができる。1つの配線パッド2d1には、フレキシブルプリント基板2e1に設けられた複数の配線のうちの1つを電気的に接続することができる。フレキシブルプリント基板2e1に設けられた複数の配線の他端は、回路部4に設けられたアナログ回路4b(ゲートドライバ4b1)とそれぞれ電気的に接続することができる。
データライン2c2は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けることができる。データライン2c2は、例えば、行方向に直交する列方向に延びるものとすることができる。1つのデータライン2c2は、基板2aの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド2d2のうちの1つと電気的に接続することができる。1つの配線パッド2d2には、フレキシブルプリント基板2e2に設けられた複数の配線のうちの1つを電気的に接続することができる。フレキシブルプリント基板2e2に設けられた複数の配線の他端は、回路部4に設けられたアナログ回路4b(積分アンプ4b3)とそれぞれ電気的に接続することができる。
制御ライン2c1、およびデータライン2c2は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
制御ライン2c1、およびデータライン2c2は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
保護層2fは、光電変換部2b、制御ライン2c1、およびデータライン2c2などを覆うことができる。保護層2fは、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂の少なくとも1種を含むことができる。
回路部4は、アレイ基板2の、シンチレータ3が設けられる側とは反対側に設けることができる。回路部4には、基板4a、アナログ回路4b、デジタル回路4c、ヒートシンク4d、伝熱部4e、およびインダクタ4fを設けることができる。
基板4aは、板状を呈し、アレイ基板2側とは反対側の面に配線パターン4a1、4a2を有することができる。
後述するように、アナログ回路4bは、複数のゲートドライバ4b1、行選択回路4b2、複数の積分アンプ4b3、複数の選択回路4b4、および複数のADコンバータ4b5を有することができる。この場合、アナログ回路4bを構成する要素や回路を集積回路として1つのパッケージに収納することができる。アナログ回路4bが収納されたパッケージは、配線パターン4a1と電気的に接続することができる。配線パターン4a1は、フレキシブルプリント基板2e1、2e2と電気的に接続することができる。すなわち、アナログ回路4bは、フレキシブルプリント基板2e1を介して複数の制御ライン2c1と電気的に接続することができる。アナログ回路4bは、フレキシブルプリント基板2e2を介して複数のデータライン2c2と電気的に接続することができる。
後述するように、アナログ回路4bは、複数のゲートドライバ4b1、行選択回路4b2、複数の積分アンプ4b3、複数の選択回路4b4、および複数のADコンバータ4b5を有することができる。この場合、アナログ回路4bを構成する要素や回路を集積回路として1つのパッケージに収納することができる。アナログ回路4bが収納されたパッケージは、配線パターン4a1と電気的に接続することができる。配線パターン4a1は、フレキシブルプリント基板2e1、2e2と電気的に接続することができる。すなわち、アナログ回路4bは、フレキシブルプリント基板2e1を介して複数の制御ライン2c1と電気的に接続することができる。アナログ回路4bは、フレキシブルプリント基板2e2を介して複数のデータライン2c2と電気的に接続することができる。
後述するように、デジタル回路4cは、画像処理回路4c1を有することができる。この場合、デジタル回路4cを構成する要素や回路を集積回路として1つのパッケージに収納することができる。デジタル回路4cが収納されたパッケージは、配線パターン4a2と電気的に接続することができる。デジタル回路4cが収納されたパッケージは、配線パターン4a2のグラウンド(デジタルグラウンド)が設けられる領域に設けることができる。
アナログ回路4bは、複数の光電変換部2bから画像データ信号S2を読み出すことができる。また、アナログ回路4bは、さらに、読み出された画像データ信号S2をデジタル信号に変換するようにしてもよい。
図4に示すように、アナログ回路4bは、複数のゲートドライバ4b1、行選択回路4b2、複数の積分アンプ4b3、複数の選択回路4b4、および複数のADコンバータ4b5を有することができる。なお、複数のADコンバータ4b5は、アナログ回路4bおよびデジタル回路4cのいずれかに設けられていればよい。以下においては、一例として、複数のADコンバータ4b5がアナログ回路4bに設けられている場合を説明する。
図4に示すように、アナログ回路4bは、複数のゲートドライバ4b1、行選択回路4b2、複数の積分アンプ4b3、複数の選択回路4b4、および複数のADコンバータ4b5を有することができる。なお、複数のADコンバータ4b5は、アナログ回路4bおよびデジタル回路4cのいずれかに設けられていればよい。以下においては、一例として、複数のADコンバータ4b5がアナログ回路4bに設けられている場合を説明する。
行選択回路4b2には、制御信号S1を入力することができる。制御信号S1は、例えば、画像処理回路4c1などから行選択回路4b2に入力することができる。行選択回路4b2は、X線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ4b1に制御信号S1を入力することができる。ゲートドライバ4b1は、対応する制御ライン2c1に制御信号S1を入力することができる。
例えば、ゲートドライバ4b1は、フレキシブルプリント基板2e1を介して、制御信号S1を各制御ライン2c1毎に順次入力することができる。制御ライン2c1に入力された制御信号S1により薄膜トランジスタ2b2がオン状態となり、蓄積キャパシタ2b3からの電荷(画像データ信号S2)が受信できるようになる。
また、1つの積分アンプ4b3は、1つのデータライン2c2と電気的に接続することができる。積分アンプ4b3は、光電変換部2bからの画像データ信号S2を順次受信することができる。そして、積分アンプ4b3は、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路4b4へ出力することができる。この様にすれば、所定の時間内にデータライン2c2を流れる電流の値(電荷量)を電圧値に変換することが可能となる。すなわち、積分アンプ4b3は、シンチレータ3において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換することができる。
選択回路4b4は、読み出しを行う積分アンプ4b3を選択し、電位情報へと変換された画像データ信号S2を順次読み出すことができる。
ADコンバータ4b5は、読み出された画像データ信号S2をデジタル信号に順次変換することができる。デジタル信号に変換された画像データ信号S2は、デジタル回路4c(画像処理回路4c1)に入力することができる。
ADコンバータ4b5は、読み出された画像データ信号S2をデジタル信号に順次変換することができる。デジタル信号に変換された画像データ信号S2は、デジタル回路4c(画像処理回路4c1)に入力することができる。
デジタル回路4cは、画像処理回路4c1を有することができる。デジタル回路4cは、アナログ回路4bからの信号に基づいて、X線画像を構成することができる。
なお、複数のADコンバータ4b5がアナログ回路4bに設けられている場合には、デジタル回路4cは、アナログ回路4bからのデジタル信号に基づいて、X線画像を構成することができる。
複数のADコンバータ4b5がデジタル回路4cに設けられている場合には、デジタル回路4cは、アナログ回路4bからの画像データ信号S2(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号に基づいて、X線画像を構成することができる。
構成されたX線画像のデータは、デジタル回路4cから外部の機器に向けて出力することができる。
なお、複数のADコンバータ4b5がアナログ回路4bに設けられている場合には、デジタル回路4cは、アナログ回路4bからのデジタル信号に基づいて、X線画像を構成することができる。
複数のADコンバータ4b5がデジタル回路4cに設けられている場合には、デジタル回路4cは、アナログ回路4bからの画像データ信号S2(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号に基づいて、X線画像を構成することができる。
構成されたX線画像のデータは、デジタル回路4cから外部の機器に向けて出力することができる。
ヒートシンク4dは、基板4aの、アレイ基板2側とは反対側に設けることができる。ヒートシンク4dは、例えば、複数の放熱フィンを有し、熱伝導率の高い材料から形成することができる。ヒートシンク4dは、例えば、アルミニウムなどの金属から形成することができる。ヒートシンク4dは、例えば、ネジなどの締結部材を用いて、基板4aとともに支持板24などに取り付けることができる。
伝熱部4eは、伝熱部4e1(第2の伝熱部の一例に相当する)、および伝熱部4e2(第1の伝熱部の一例に相当する)を有することができる。
伝熱部4e1は、ヒートシンク4dと、筐体20の内壁(基部23)との間に設けることができる。
伝熱部4e2は、アナログ回路4bが収納されたパッケージ、およびデジタル回路4cが収納されたパッケージの少なくともいずれかと、ヒートシンク4dと、の間に設けることができる。伝熱部4e1および伝熱部4e2は、例えば、シート状を呈し、熱伝導率の高い材料を用いたフィラーが混合された樹脂やゴムなどから形成することができる。
伝熱部4e1は、ヒートシンク4dと、筐体20の内壁(基部23)との間に設けることができる。
伝熱部4e2は、アナログ回路4bが収納されたパッケージ、およびデジタル回路4cが収納されたパッケージの少なくともいずれかと、ヒートシンク4dと、の間に設けることができる。伝熱部4e1および伝熱部4e2は、例えば、シート状を呈し、熱伝導率の高い材料を用いたフィラーが混合された樹脂やゴムなどから形成することができる。
伝熱部4e1が設けられていれば、ヒートシンク4dと筐体20の内壁との間の空間を埋めることができる。そのため、熱がヒートシンク4dから筐体20に伝わり易くなる。
伝熱部4e2が設けられていれば、ヒートシンク4dとパッケージとの間の空間を埋めることができる。そのため、熱がパッケージからヒートシンク4dに伝わり易くなる。
伝熱部4e2が設けられていれば、ヒートシンク4dとパッケージとの間の空間を埋めることができる。そのため、熱がパッケージからヒートシンク4dに伝わり易くなる。
インダクタ4fは、基板4aの、アレイ基板2側とは反対側に設けることができる。インダクタ4fは、例えば、フェライトなどの磁性体を含む本体と、本体の内部に設けられ、導電性を有するコイル状の導電部と、を有することができる。導電部は、例えば、銅などの金属を含むコイルパターン、または銅などの金属を含むコイルなどとすることができる。導電部の両側の端部は、本体の外部に露出させることができる。導電部の一方の端部は、アナログ回路4bが電気的に接続された配線パターン4a1のグラウンド(アナロググラウンド)と電気的に接続することができる。導電部の他方の端部は、デジタル回路4cが電気的に接続された配線パターン4a2のグラウンド(デジタルグラウンド)と電気的に接続することができる。
なお、インダクタ4fに関する詳細は後述する。
なお、インダクタ4fに関する詳細は後述する。
図2に示すように、シンチレータ3は、複数の光電変換部2bの上に設けることができる。シンチレータ3は、入射したX線を蛍光に変換することができる。シンチレータ3は、基板2a上の複数の光電変換部2bが設けられた領域(有効画素領域)を覆うように設けることができる。
シンチレータ3は、例えば、ヨウ化セシウム(CsI):タリウム(Tl)、ヨウ化ナトリウム(NaI):タリウム(Tl)、あるいは臭化セシウム(CsBr):ユーロピウム(Eu)などを用いて形成することができる。シンチレータ3は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ3を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ3を形成することができる。
また、シンチレータ3は、例えば、テルビウム賦活硫酸化ガドリニウム(Gd2O2S/Tb、又はGOS)などを用いて形成することもできる。この場合、複数の光電変換部2bごとに四角柱状のシンチレータ3が設けられるように、マトリクス状の溝部を形成することができる。
その他、検出部10には、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ3の表面側(X線の入射面側)を覆う図示しない反射層を設けることができる。
また、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ3の特性と図示しない反射層の特性が劣化するのを抑制するために、シンチレータ3と反射層を覆う図示しない防湿部を設けることができる。
また、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ3の特性と図示しない反射層の特性が劣化するのを抑制するために、シンチレータ3と反射層を覆う図示しない防湿部を設けることができる。
図1に示すように、筐体20には、カバー部21、入射窓22、基部23、支持板24、スペーサ25、およびスペーサ26を設けることができる。
カバー部21は、箱状を呈し、X線の入射側、およびX線の入射側とは反対側に開口部を有することができる。軽量化を考慮して、カバー部21は、例えば、アルミニウム合金などの軽金属を用いて形成することができる。また、カバー部21は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、炭素繊維強化プラスチック(CFRP;Carbon-Fiber-Reinforced Plastic)などを用いて形成することもできる。
カバー部21は、箱状を呈し、X線の入射側、およびX線の入射側とは反対側に開口部を有することができる。軽量化を考慮して、カバー部21は、例えば、アルミニウム合金などの軽金属を用いて形成することができる。また、カバー部21は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、炭素繊維強化プラスチック(CFRP;Carbon-Fiber-Reinforced Plastic)などを用いて形成することもできる。
入射窓22は、板状を呈し、カバー部21の、X線の入射側の開口部を塞ぐように設けることができる。入射窓22は、X線を透過させることができる。入射窓22は、X線吸収率の低い材料を用いて形成することができる。入射窓22は、例えば、炭素繊維強化プラスチックなどを用いて形成することができる。
基部23は、板状を呈し、カバー部21の、X線の入射側とは反対側の開口部を塞ぐように設けることができる。なお、基部23は、カバー部21と一体化してもよい。基部23の材料は、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定はない。基部23の材料は、例えば、カバー部21の材料と同様とすることができる。なお、アナログ回路4bが電気的に接続された配線パターン4a1のグラウンド(アナロググラウンド)は、カバー部21や基部23に電気的に接続することができる。この様な場合には、カバー部21や基部23は、アルミニウム合金などの金属を用いて形成することが好ましい。
支持板24は、板状を呈し、カバー部21の内部に設けることができる。支持板24の入射窓22側の面には、アレイ基板2を設けることができる。この場合、アレイ基板2を支持板24に固定してもよいし、アレイ基板2が支持板24に対して着脱可能としてもよい。支持板24の材料は、ある程度の剛性を有し、X線吸収率がある程度高いものとすることが好ましい。支持板24の材料は、例えば、ステンレスやアルミニウム合金などの金属とすることができる。
スペーサ25は、柱状や筒状を呈し、カバー部21の内部に複数設けることができる。複数のスペーサ25は、支持板24と基部23との間に設けることができる。スペーサ25と支持板24の固定は、例えば、接着剤やネジなどの締結部材を用いて行うことができる。スペーサ25の材料は、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定はない。スペーサ25は、例えば、金属や樹脂などを用いて形成することができる。
なお、スペーサ25の形態、配設位置、数、材料などは例示をしたものに限定されるわけではない。また、支持板24がカバー部21の内部に支持されるのであれば、スペーサ25を用いなくてもよい。例えば、カバー部21の内側面からカバー部21の内部に突出する板状体を設け、支持板24が板状体により支持されるようにしてもよい。
スペーサ26は、柱状や筒状を呈し、カバー部21の内部に複数設けることができる。複数のスペーサ26は、支持板24と基板4aとの間に設けることができる。複数のスペーサ26の固定は、例えば、接着剤やネジなどの締結部材を用いて行うことができる。スペーサ26は、絶縁性を有する材料から形成することができる。スペーサ26は、例えば、樹脂などを用いて形成することができる。なお、スペーサ26の形態、配設位置、数、材料などは例示をしたものに限定されるわけではない。
次に、インダクタ4fについてさらに説明する。
前述したように、アナログ回路4bは、アレイ基板2から画像データ信号S2を読み出すことができる。デジタル回路4cは、アナログ回路4bからの信号に基づいて、X線画像を構成することができる。この場合、アナログ回路4bとデジタル回路4cは、それぞれグラウンドラインを有しており、アナロググラウンドとデジタルグラウンドに別れている。
前述したように、アナログ回路4bは、アレイ基板2から画像データ信号S2を読み出すことができる。デジタル回路4cは、アナログ回路4bからの信号に基づいて、X線画像を構成することができる。この場合、アナログ回路4bとデジタル回路4cは、それぞれグラウンドラインを有しており、アナロググラウンドとデジタルグラウンドに別れている。
ここで、デジタルグラウンドには、ノイズを多く含む信号が流れる場合が多い。例えば、デジタルグラウンドには、画像処理回路4c1を駆動するための電源などからのノイズを多く含む信号が流れる場合がある。また、アナロググラウンドは、アナロググラウンドの電位を安定させるために筺体20へ直接接続する場合がある。そのため、デジタルグラウンド側のノイズが、筺体20を介して、アナロググラウンド側に混入し易くなる。デジタルグラウンド側のノイズが、アナロググラウンド側に混入すると、X線画像のノイズとなり、X線画像の品質が低下するおそれがある。
図5は、比較例に係るX線検出器101を例示するための模式断面図である。
図5に示すように、X線検出器101には、アレイ基板2、シンチレータ3、および回路部104が設けられている。
回路部104には、基板4a、アナログ回路4b、デジタル回路4c、ヒートシンク4d、および伝熱部4e2が設けられている。
X線画像を構成するためのデジタル回路4cは、デジタルグラウンドが設けられる領域に設けられている。
図5に示すように、X線検出器101には、アレイ基板2、シンチレータ3、および回路部104が設けられている。
回路部104には、基板4a、アナログ回路4b、デジタル回路4c、ヒートシンク4d、および伝熱部4e2が設けられている。
X線画像を構成するためのデジタル回路4cは、デジタルグラウンドが設けられる領域に設けられている。
図5に示すように、ネジなどを介して、デジタルグラウンドと筺体20(支持板24)が電気的に接続されると、デジタルグラウンド側のノイズ201が筺体20(支持板24)を介して、アレイ基板2(複数の光電変換部2b)から読み出された画像データ信号S2に混入するおそれがある。デジタルグラウンド側のノイズ201が画像データ信号S2に混入すると、X線画像のノイズとなり、X線画像の品質が低下するおそれがある。
図6は、比較例に係るX線検出器111を例示するための模式断面図である。
図6に示すように、X線検出器111には、アレイ基板2、シンチレータ3、および回路部114が設けられている。
回路部114には、基板4a、アナログ回路4b、デジタル回路4c、ヒートシンク4d、および伝熱部4e2が設けられている。
X線画像を構成するためのデジタル回路4cは、デジタルグラウンドが設けられる領域に設けられている。
図6に示すように、X線検出器111には、アレイ基板2、シンチレータ3、および回路部114が設けられている。
回路部114には、基板4a、アナログ回路4b、デジタル回路4c、ヒートシンク4d、および伝熱部4e2が設けられている。
X線画像を構成するためのデジタル回路4cは、デジタルグラウンドが設けられる領域に設けられている。
図6に示すように、ヒートシンク4dを筐体20(基部23)に設ければ、デジタルグラウンドと筺体20(支持板24)が電気的に接続されることがない。そのため、図5において説明した、ノイズ201の混入を抑制することができる。
ところが、ヒートシンク4dはアルミニウムなどの金属から形成されているため、デジタルグラウンド側のノイズ211が、ヒートシンク4d、基部23、スペーサ25、および支持板24を介して、アレイ基板2(複数の光電変換部2b)から読み出された画像データ信号S2に混入するおそれがある。この場合、ノイズ211のパスは長いループとなる。そのため、ノイズ201が、この長いループの過程で様々な場所に設けられた回路などに混入し、結果として、X線画像のノイズとなるおそれがある。
これに対して、本実施の形態に係るX線検出器1においては、アナロググラウンドとデジタルグラウンドとの間に、インダクタ4fが電気的に接続されている。インダクタ4fは、フェライトなどの磁性体から形成された本体と、本体の内部に設けられ、導電性を有するコイル状の導電部と、を有している。そのため、ノイズが導電部を流れた際に、ノイズの少なくとも一部を熱に変換することができる。その結果、デジタルグラウンド側のノイズが、デジタルグラウンドとアナロググラウンドとを介して、アレイ基板2(複数の光電変換部2b)から読み出された画像データ信号S2に混入するのを抑制することができる。
ここで、X線検出器1が一般医療などに用いられる場合には、正確な診断を行うために、より多くの光電変換部2bを設ける高密度化や、画像データ信号S2の読み出しと処理の高速化がX線検出器1に求められている。そのため、デジタル回路4cにおける処理の高速化が必要となり、動作クロックが高速化して、高周波成分の多いノイズが増加する傾向にある。
この場合、インダクタ4fが設けられていれば、高周波の電位変動(ノイズの高周波成分)を効果的に除去することができる。そのため、動作クロックが速くなっても、ノイズがアレイ基板2(複数の光電変換部2b)から読み出された画像データ信号S2に混入するのを抑制することができる。
また、デジタルグラウンド側のノイズが、ヒートシンク4dに流れたとしても、ノイズのパスは、ヒートシンク4dと基板4aとの間という短いループとなる。そのため、ノイズが、他の回路などに混入して、X線画像のノイズとなるのを抑制することができる。
また、伝熱部4e1および伝熱部4e2の少なくともいずれかを、フェライトなどの磁性体を含むものとすれば、デジタルグラウンド側のノイズが、伝熱部4e1および伝熱部4e2の少なくともいずれかを流れた際に、ノイズの少なくとも一部を熱に変換することができる。そのため、デジタルグラウンド側のノイズが、アレイ基板2(複数の光電変換部2b)から読み出された画像データ信号S2に混入するのをさらに効果的に抑制することができる。
また、伝熱部4e1および伝熱部4e2の少なくともいずれかが、フェライトなどの磁性体を含んでいれば、アナログ回路4bやデジタル回路4cで発生した熱を筐体20に伝えるのが容易となる。すなわち、アナログ回路4bが収納されたパッケージ、および、デジタル回路4cが収納されたパッケージにおける放熱性の向上を図ることができる。
また、伝熱部4e1および伝熱部4e2の少なくともいずれかが、フェライトなどの磁性体を含んでいれば、アナログ回路4bやデジタル回路4cで発生した熱を筐体20に伝えるのが容易となる。すなわち、アナログ回路4bが収納されたパッケージ、および、デジタル回路4cが収納されたパッケージにおける放熱性の向上を図ることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 X線検出器、2 アレイ基板、2a 基板、2b 光電変換部、3 シンチレータ、4 回路部、4a 基板、4a1 配線パターン、4a2 配線パターン、4b アナログ回路、4c デジタル回路、4c1 画像処理回路、4d ヒートシンク、4e 伝熱部、4f インダクタ、10 検出モジュール、20 筐体
Claims (4)
- 放射線を直接的またはシンチレータと協働して検出する複数の検出部を有するアレイ基板と、
前記複数の検出部から画像データ信号を読み出すアナログ回路と、
前記アナログ回路からの信号に基づいて、放射線画像を構成するデジタル回路と、
前記アナログ回路のグラウンドと、前記デジタル回路のグラウンドと、の間に接続されたインダクタと、
を備えた放射線検出器。 - 前記インダクタは、
磁性体を含む本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、導電性を有するコイル状の導電部と、
を有し、
前記導電部の一方の端部が前記アナログ回路のグラウンドと接続され、
前記導電部の他方の端部が前記デジタル回路のグラウンドと接続されている請求項1記載の放射線検出器。 - ヒートシンクと、
前記アナログ回路および前記デジタル回路の少なくともいずれかと、前記ヒートシンクと、の間に設けられ、磁性体を含む第1の伝熱部と、
をさらに備えた請求項1または2に記載の放射線検出器。 - 前記アレイ基板、前記アナログ回路、前記デジタル回路、前記インダクタ、前記ヒートシンク、および前記第1の伝熱部が収納される筐体と、
前記筐体の内部であって、前記筐体の内壁と、前記ヒートシンクと、の間に設けられ、磁性体を含む第2の伝熱部と、
をさらに備えた請求項1~3のいずれか1つに記載の放射線検出器。
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A02 | Decision of refusal |
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