JP4067201B2 - Ct装置用x線検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、散乱X線による画像劣化を低減し、より正確な計測を行なうことができるCT装置用X線検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
X線CT装置に用いられるシンチレータとフォトダイオードで構成されるCT装置用X線検出器は、コリメータを備えていない場合、検出面に垂直に入射するX線の他に散乱X線もそのまま入射されX線検出器の出力は大きくなり、計測パス上の被検体のX線減弱が実際より小さくなるように計測される。そして、散乱X線を含んだデータを使って再構成されたCT画像では画質が低下する。このためX線検出器においてはコリメータを備えている。コリメータを備えているX線検出器においては、コリメータとチャンネル方向に分割されたシンチレータの各々の位置ずれがそのまま受光量の変化となるため、位置決めピンを設け、このピンを基準としてシンチレータとコリメータ板アレイを合わせる方法が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法ではシンチレータを載せるプリント基板やコリメータ板の保持板に合わせ、ピンや穴を精度良くあける必要があり、このピンや穴の精度が悪いとシンチレータとコリメータ板アレイの位置合わせが不十分で狂ってしまうという問題があった。またこのような加工方法では使用部品の加工や組み立てに工数が多く手間のかかる問題があった。
【0004】
本発明の目的は、高精度にシンチレータチャンネルとチャンネル方向コリメータ板の位置決めを容易に行なうことができ高精度の計測が可能なCT装置用X線検出器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
入射X線の強度に応じて発光するシンチレータと、受光面がそのシンチレータに光学的に結合され、他の面が基板上に等間隔に位置ずけられた多チャンンネルの光電変換素子とを組み合わせ、シンチレータを各チャンネルごとに隔壁板で分離してなるX線検出素子アレイ本体と、このX線検出素子アレイ本体のX線入射面側に配置されたチャンネル方向コリメータ板アレイを備えたCT装置用X線検出器において、上記チャンネル方向コリメータ板を保持するために放射状の溝を設けた保持部材の溝端部に上記隔壁板の一部を係合させて前記コリメータ板とX線検出素子とのチャンネルの位置決めを行う構成とされる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図に沿って説明する。
図1は本発明によるCT装置用X線検出器を使用したX線装置の原理図を示す。
【0007】
図1において、符号1はX線を被検体に向かい放射状に照射するX線管、2は検査の対象となる被検体、3はX線管より照射されたX線を被検体2に透過後に検知するX線検出器、4はX線検出器3の内部にX線管1の焦点を中心とする半径上の一定の位置に放射状にチャンネルごとに区切られて並べられたコリメータアレイ、6はシンチレータとフォトダイオードをコリメータアレイに対応する複数の組搭載したX線検出素子アレイを示す。
【0008】
図2は本発明の第一実施例である図1のA−A線に沿った断面図を示し、先の図と同じものには同じ符号を付し、その他符号8,9は各々のコリメータアレイ4、X線検出素子アレイ6を連結させる連結部材、11は入射したX線の強度に応じて発光するシンチレータ、12は発光した光が受光部に入射されることによりX線に対応した電流出力信号が得られるフォトダイオード、13は隔壁板、14はシンチレータ11とフォトダイオード12と隔壁板13を搭載するプリント基板、15はフォトダイオード12の出力信号を外部回路に取り出すためのコネクタピン、16はコリメータ板、17はX線管焦点を中心として放射状にコリメータ板16を配置する溝19を備えた保持部材、19aは溝19の下端部、20はプリント基板14と連結部材8,9、保持部材17を固定する固定ねじ、21a,21b,21c,21dは容器部材、25はX線入射部材を示す。
【0009】
図2において、シンチレータ11はフォトダイオード12の受光面に透明接着剤で貼り付けられチャンネル毎に分離されている。分離されたチャンネル間の隙間には隔壁板13が挿入されている。隔壁板13はシンチレータ11の表面からわずかに突出する寸法となっている。入射したX線の強度に応じてシンチレータ11は発光し、その光がフォトダイオード12の受光部に入射されることによりX線強度に対応した電流出力信号が得られる。隔壁板13はシンチレータ11に入射したX線による発光が効率良くフォトダイオード12の受光面に導くように表面の光反射率を高めてある。また、隔壁板13にはシンチレータ11での発光が隣接チャンネルに漏れ込むことで生じるるチャンネル間のクロストークを防ぐ役割がある。このため、隔壁板13はX線吸収の大きなモリブデンタングステンといった材質を使用し、表面にメッキやコーティングによって光反射層を形成したものが適している。これらの部品を使用して構成されたX線検出素子はプリント基板14の上に配置される。プリント基板14の他端には各チャンネルの出力信号を外部回路へ取り出すためのコネクタピン15がハンダ付けされている。
【0010】
X線検出素子アレイ6のX線入射側にはチャンネル方向にコリメータ板16がX線管焦点を中心として放射状に配置されている。コリメータ板16は両側を保持部材17に固定されている。保持部材17には放射状の溝19が設けられ、この溝の下端部19aにコリメータ板16を係合することにより各々のコリメータ板16を放射状に配置させ固定することができる。コリメータ板16は被検体各部から発生する散乱X線がシンチレータ11に入射することを防いでいる。散乱X線を防止するためコリメータ板16はX線吸収の大きなモリブデンやタングステンなどの材質が適している。コリメータ板16はX線管焦点を中心とした放射状に配置しているため、X線管焦点から被検体を透過しX線検出素子アレイ6(シンチレータ11)へ入射する主X線に対してはコリメータ板16の板厚分だけ影を生じるもののそのほとんどを減衰なく入射させるのに対して、斜め方向から入射してくる散乱X線はコリメータ板16を透過しなければシンチレータ11に達することができない。コリメータ板16がX線吸収の大きな材質でできていれば散乱X線がコリメータ板16を透過する割合は極めて少なくなり、結果としてシンチレータ11には主X線の計測を精度良く行なうことが可能となる。コリメータ板16を固定する保持部材17の溝19を設け、溝の下端部19aに隙壁板13の一部を係合させコリメータ板16と隙壁板13の位置合わせを行なっている。保持部材17は連結部材8および9によりX線検出素子アレイ6とコリメータアレイ4間が固定されるとともに、それぞれの他のアレイ同志の配列固定が行なわれる。一方の連結部材9はさらに容器部材21aに固定されている。容器部材21a,21b,21c,21dはX線検出素子アレイ6とコリメータアレイ4部を四方から囲み込むように組み立てられ、外光の侵入や誘導電磁ノイズの混入を防いでいる。容器部材21a,21dの天面にあるX線入射部材25はX線の減弱を最小限にするために、X線吸収の少ないアルミニウムなどの材料を使用し、かつX線の透過長さが短くなるよう薄板が用いられている。
【0011】
図3は本発明の第一実施例であるX線検出素子アレイ6のシンチレータ塔載部の断面図(図2のBーB線に沿った断面図)を示し、先の図とおなじものには同じ符号を付し、その他13aは両端末の隔壁板、26は表面光反射層を示す。図3において、プリント基板14の上には所定チャンネル数のフォトダイオード12が搭載されている。このフォトダイオード12の受光部にフォトダイオード12の幅よりやや大きい寸法のシンチレータ11を透明接着剤で固定する。さらにシンチレータ11の表面にシンチレータ11内部での発光を効率良くフォトダイオード12の入射部に導くため表面光反射層26を形成する。そしてフォトダイオード12のチャンネル境界位置まで溝加工し各チャンネルに分離する。シンチレータ11とフォトダイオード12の接着時にチャンネル方向に多少の位置ずれがあってもこのように溝加工によって各チャンネルを分離することにより、正確にフォトダイオード12とシンチレータ11とが位置合わせすることになる。各チャンネル毎にシンチレータ11を分離した溝には隔壁板13が挿入され両端が接着固定される。最も外側のチャンネルについては半分の厚さの隔壁板13aが使用される。最終的には検出器容器内にこのX線検出素子アレイ6を所定の数だけポリゴン状に配列することで検出器の全体を構成することになるが、端の隔壁板13aの厚さをアレイ内チャンネル間の隔壁板13の厚さの半分ににしておくことで隣接X線検出素子アレイ6との間で端チャンネルについてもアレイ内チャンネルと同じピッチで配列することが可能となる。
【0012】
次に、コリメータアレイ4およびX線検出素子アレイ6を各々のチャンネル方向に位置合わせして容器部内に取り付ける方法について図4,図5を用いて説明する。図4は図2のコリメータアレイ4とX線検出素子アレイ6部の拡大図を示し、図5は図4のD−D線に沿った断面図を示す。各々の図において、容器内の連結部材8,9は全チャンネルをカバーする大きさの扇形部材であり、X線検出素子アレイ6を取り付ける面はアレイ幅に対応するポリゴン状をなしている。この連結部材8,9の側面に所定の個数のコリメータアレイ4を所定の位置に固定する。この作業により全チャンネル分をカバーするコリメータアレイ4の配列が完成する。さらに、連結部材8と連結部材9のポリゴン面が対応するように位置合わせして連結部材8,9を固定する。連結部材8,9はコリメータアレイ4に直接固定する方法か、あるいは両端部で適当な中間部材を介して連結部材8,9と固定する方法(図示せず)により、連結部材8,9は相対的位置が定まることになる。その後、X線検出素子アレイ6を連結部材8,9のポリゴン面に固定ねじ20を使用して固定する。このときX線検出素子アレイ6のシンチレータ11の面から突出している隔壁板13をコリメータアレイ4の保持部材17の溝の下端部19aに係合させて位置決めを行なう。図4のX線検出素子アレイ6の隔壁板13とコリメータアレイ4の溝の下端部19aの位置合わせの状態を示した断面図(図4のD−D断面図)を図5に示す。図5に示すように、保持部材17に設けられた溝19を共有することにより、コリメータ板16と隔壁板13は自動的に精度良く位置合わせを行なうことができる。
【0013】
次に、第二の実施例の断面図を図6に示す。この実施例では全体の構成は第一の実施例とほぼ同じであるがコリメータ板16の保持部材17の溝の下端部19aの様な突出部を設けていない。しかし、突出部を設けなくともコリメータ板16の寸法をX線検出素子アレイ6の隔壁板13の寸法に合わせて適当な間隔で保持部材17を対向固定させてやることで保持部材17の溝加工をした部分が隔壁板13の端部とうまく係合するようにしたものである。このような構造でも保持部材17の溝19をコリメータ板16と隔壁板13とが共有することになり、自動的に精度の良い位置合わせが可能となる。
【0014】
X線検出素子アレイ6の構造の一部が異なった第三の実施例の断面図を図7に示す。この実施例ではアレイ端チャンネルの隔壁板13bがアレイの片側だけにあり、その厚さは内部チャンネルを分離する隔壁板13と同じ厚さである。反対側のチャンネルのシンチレータ側壁には隔壁板13bが無いが、このようにして組立てたX線検出素子アレイ6を所定の位置に配列することにより、端の隔壁板13bは隣接アレイの端チャンネルのシンチレータ11の側壁に接することとなり、全チャンネルに渡り同一構造のチャンネルを実現することができる。このように組み立てられたX線検出素子アレイ6は前記実施例のアレイと同様に各チャンネルの隔壁板13,13bがシンチレータ11の表面より突出していて、この部分をコリメータアレイ4の保持部材17の端部に係合させて配列することにより正確にコリメータチャンネルとX線検出素子チャンネルの位置合わせが可能となる。
【0015】
図8は第4の実施例断面図を示す。図9に図8の隔壁板13cの側面図を示す。
この実施例ではX線検出素子アレイの構造のみを変えたものである。図8において、この実施例ではシンチレータ11に表面光反射層26を形成する前に溝加工によりチャンネル分離を行い、その後光反謝材を表面に塗布すると共にシンチレータ11をチャンネル分離した溝にも充填する。さらにX線検出素子アレイの両端チャンネルには隔壁板13cをシンチレータ11表面から突出させて接着などの方法で固定する。この隔壁板13cの構造を図9に示す。図9において隔壁板13cは金属薄板や樹脂フィルムを使用した隔壁板13の表面にシンチレータ11の表面に形成した表面光反射層26と同じ材質を塗付したものである。この実施例では内部チャンネルには隔壁板13は無いが、端チャンネルの隔壁板13cの突出部分をコリメータアレイの保持部材17の下端部19aに係合させることにより同様にコリメータチャンネルとX線検出素子チャンネルとの位置合わせが精度よく行える。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、X線検出素子の隔壁板と散乱X線を除去するコリメータ板とを特別な設備や治具を使用すること無く精度良く位置合わせすることが可能となる。これにより、散乱X線の影響を受けず特性ばらつきが少ない計測精度の高いCT装置用X線検出器を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例によるCT装置用X線検出器を使用したX線装置の原理図。
【図2】図1のA−A線に沿った断面図。
【図3】図2のB−B線に沿った断面図。
【図4】図2のコリメータアレイ4とX線検出素子アレイ6部の拡大図。
【図5】図4のDーD線に沿った断面図。
【図6】本発明の第二の実施例の断面図。
【図7】本発明の第三の実施例の断面図。
【図8】本発明の第四の実施例の断面図。
【図9】図8の隔壁板13cの側面図を示す。
【符号の説明】
1 X線管
2 被検体
3 X線検出器
4 コリメータアレイ
6 X線検出素子アレイ
8,9 連結部材
11 シンチレータ
12 フォトダイオード
13 隔壁板
14 プリント基板
16 コリメータ板
19 溝
19a 溝の下端部
Claims (1)
- 入射X線の強度に応じて発光するシンチレータと、このシンチレータと光学的に結合される受光面との対向面を基板上に等間隔に位置づけられた多チャンネルの光電変換素子と、前記シンチレータを前記光電変換素子のチャンネル毎に分離する隔壁板と、を具備したX線検出素子アレイと、このX線検出素子アレイのX線入射面側に配置されたチャンネル方向コリメータ板アレイと、前記チャンネル方向コリメータ板を保持する放射状の溝が設けられ、この溝端部に前記隔壁板の一部を係合させて前記コリメータ板と前記光電変換素子のチャンネルとの位置決めを行なう保持部材と、を備えたことを特徴とするCT装置用X線検出器。
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