JPH03259569A - 放射線センサアレイおよび放射線受像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は医療用放射線診断装置　工業用非破壊検査装置
等に用いる放射線センサアレイ及び放射線受像装置に関
するものであも 従来の技術 半導体放射線検出器は従来の気体検出器に比べ放射線の
吸収係数が大きいことから微小な体積でも高感度であり
、また半導体結晶に入射した放射線の光子が直接電荷に
変換され電気信号として出力されるので、　シンチレー
ション検出器のように光電変換系を別途に設けて検出器
を構成する必要がなく検出器サイズを小さく抑えられる
事から様々な用途への応用が注目されていも 中でＬＸ線センサアレイへの応用においては単位検出素
子のサイズが小さくでき、従来の検出器にないような高
い位置分解能が実現可能であも周知のようにＸ線センサ
アレイは単位検出素子を複数個−次元にアレイ状に配列
した構成を有すん センサアレイに要求される位置分解能が高くなるに従い
単位検出素子のサイズは小さくせねばならない力ｔ　単
位検出素子のサイズが小さくなるに従１．Ｎ、素子を１
個１個精度よく配列するのは困難となん そこで半導体Ｘ線センサアレイでは　短冊状の半導体結
晶の放射線受面において、その長平方向に複数個の分割
電極を配設して電気的に１つの半導体結晶に複数個の単
位検出素子を形威すも　この場合、　１個の半導体結晶
の長さには製造上の限界があるので、　１つの半導体結
晶から作成されたセンサアレイを単位ユニットとし　複
数個の単位ユニットを一次元に並べ任意の長さのＸ線セ
ンサアレイを構成すも 発明が解決しようとする課題 さて、半導体放射線検出器の特性に影響を与える要素に
　半導体結晶の切断加工面における加工変質層があも 第６図は加工変質層の影響を説明する為の素子の断面図
であも　第６図において１は半導体結晶４は共通ｔ＆１
８は素子の両端の切断面において発生した加工変質ＭＬ
　　１９は放射ｌ！　　２１．２２は電藏　２３はブリ
アンス　２４は高圧電源であム 半導体結晶１に入射した放射線１９に応じて電荷２】が
発生すも　電荷２１は半導体結晶ｌ中を走行し電極２に
収集され　放射線入射に対する電気信号としてプリアン
プ２３に出力されもところが半導体結晶１には切断等の
加工により形成された加工変質層１８が存在すム　加工
変質層１ｇには多数個の電荷トラップが存在するの型加
工変質層１８に入射した放射線２ｏにより発生した電荷
２２は電極ｌに到達するまでにトラップにより捕獲され
る確率が高１．％　　従って加工変質層１８で発生した
電荷２２により出力される電気信号は他の領域で発生し
た電荷２１による電気信号より波高が低くなまったもの
となも 従って、この様な加工変質層を有する検出器でＣヨ　　
単一エネルギーの放射線が入射しても半導体検出器から
出力される電気信号の波高には大きなばらつきが生じも また　加工変質層１８の存在は電極２および４間の表面
漏れ電流の増加にもつなかも 第７図に加工変質層の存在する半導体放射線検出器で測
定した２４１−Ａｍ　ｙ線のパルス波高スペクトルを示
す。同図で、横軸はパルスの波高　縦軸はパルスの個数
であ＆　　２４１−Ａｍの５９．５ｋｅＶのＴ線に対応
する光電ビーク１７は半値幅が大きく、低波高側にテー
リングしたブロードなピークとなんまた暗電流の増加に
よりリーク成分１６も大きく低いエネルギー分解能を示
す。

以上のようなセンサアレイを用いたＸ線受像装置で被検
体の透過像を撮影すると単位検出素子のエネルギー分解
能が低いので、濃度分解能が劣った画像しか得られな賎
　また画像の再現性も単位検出素子の表面漏れ電流の変
動の影響を受けるので劣ったものとなも 本発明（友　上記問題点に鑑ム　エネルギー分解能及び
再現性の優れた放射線センサアレイを提供するするとと
もに濃度分解能及び画像の再現性の優れた放射線受像装
置を提供することを目的とすも 課題を解決するための手段 上記課題を解決するために　本発明の放射線センサアレ
イは　単位ユニットにおける単位検出素子を形成する為
の分割電極の周囲に別の電極を形威すも またセンサアレイを構成するための単位ユニットの配列
方法として（よ　各単位ユニットの全ての分割電極がセ
ンサアレイ長手方向に等間隔に位置するよう、隣接する
単位ユニットを千鳥状に配置した構成とすム また　本発明の放射線受像装置は　千鳥状に配置された
単位ユニットの互いの位置ずれを補正して画像表示を行
なうためのデータ処理部を有すも作用 分割電極の周囲に形成された電極により、半導体結晶の
周囲に生じる加工変質層において入射する放射線によっ
て発生する電荷（よ　分割電極のそと即ち加工変質層に
より近く配設されｆ、分割電極の周囲に配された他の電
極に収集されもその結果　分割電極から出力される電気
信号からは加工変質層の影響が除かれも　また表面漏れ
電流が分割電極に収集されることも防がれも従って単位
検出素子のエネルギー分解能は向上すム　また　単位ユ
ニットは千鳥状に配設されるので、そのつなぎ目におい
て（よ　端部の単位検出素子間のピッチは単位ユニット
内の単位検出素子の配列ピッチと等しくすることが可能
となんまた　単位ユニットを千鳥状に配設することで各
単位ユニットから得られる信号にゆいては位置情報がず
れる力ｔ　このずれはデータ処理部により除去されるの
で、正常な画像表示等が行えも実施例 以下に本発明の実施例について図面を参照しながら説明
すも 第１図（ａ）は本発明のＸ線受像装置の一実施例を示す
斜視図であり、第１図（ｂ）は本発明のＸ線センサアレ
イにおける単位ユニットの断面図であも 第１図（ａ）において１は半導体結晶　２は半導体結晶
１のＸ線受面に設けられた分割電極　３は　分割電極２
の周囲に配設された他の電極で、以隙　ガード電極と呼
名　このガード電極は分割電極２とは電気的に分離され
ていも　４は結晶ｌのＸ線受面の対向面に設けられた共
通電板　５は単位ユニットであり、この単位ユニット５
（よ　基板６上において複数個が千鳥状に配設される。

７はセンサアレイの操作（移動）方向を示す欠取８はセ
ンサアレイの操作ライン、Ｐｌは単位ユニットの接続部
における隣接する単位ユニットの端部分割電極間のピッ
チ、Ｐ２は単位ユニット内の分割電極間のピッチであも 以上により分割電極２の数に相当する単位検出素子を有
する１次元の多チヤンネル型半導体放射線検出器が構成
されも 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の半導体結晶１の断面状態
を示す図で、　１９、２０は素子に入射する放射線２１
．２２は入射放射線１９．２０に応じて発生する電＠　
　２３はプリアンプ、２４は高圧電ｔ　２５は電気力線
の境界を示す。

ガード電極３を設けることにより半導体結晶１内では第
１図（ｂ）に示すように　分割電極２とガード電極３の
間に電気力線の境界２５ができも半導体結晶１の両端部
には加工変質層１８が切断等の加工により発生していも
　ガード電極３の電゛気力線には加工変質層Ｉ８を横切
る威勢が含まれてい４　−４　　分割電極２の電気力線
は加工変質層１８は横切らな（１ 放射線２０がトラップの多い加工変質層１８に入射し　
発生する電荷２２はガード電極３で収集され接地されも
　従って分割電極２にはトラップの少ない半導体中央部
に入射した放射線１９により発生された電荷２１のみと
なも　また加工変質層１８により増加する漏れ電流もガ
ード電極３から接地されるの玄　分割電極２からの出力
信号に悪影響を及ぼすことがな（１ 第１図（ａ）において、単位ユニット５を千鳥状ではな
く一軸上に並べると、端部のガード電極３のためにつな
ぎ目のピッチが他の単位ユニット５内の分割電極２ピツ
チＰ２より大きくなり、更に単位ユニットの加工精度、
取り付は精度、熱膨張等の誤差要因の吸収を考慮すると
、このピッチに更にギャップを加える必要があａ　その
ＡＸ線画像を撮影すると、このつなぎ目に対応した画像
歪が生じも そこで、本実施例では　単位ユニット５を同図に示すよ
うに　千鳥状に基板６に固定すも　配列方法として（よ
　隣接する単位ユニットの端部分別電極間のピッチＰ１
が単位ユニット５内の分割電極間ピッチＰ２と等しくな
るようにする。この構成によりセンサアレイの操作ライ
ン８に対して垂直方向に同一ピッチで分割電極２が配置
されることとなム 第３図に本構成のＸ線センサアレイの各単位検出素子の
２４１−Ａｍ　　ｙ線のパルス波高スペクトルを示す。

同図の横軸は検出器より出力されたパルスの波高　縦軸
はパルスの個数を示す。５９．５ｋｅＶ光電ビーク１７
の半値幅が小さく、リーク威勢が少ない良好なエネルギ
ー分解能が得られていも以上の構成により、加工変質層
の影響が防がれ良好なエネルギー分解能を示す単位検出
素子が同一ピッチで配列されたＸ線センサアレイが提供
されも 第２図は第１図の変形で、基板を個々の単位ユニット５
に設けた実施例であも　効果は第１図と同様で説明は省
略すも 次に第４＠　及び第５図（ａ）、　（ｂ）を用いて請求
項２記載の発明のＸ線受像装置の一実施例について説明
すも 第４図は実施例のＸ線受像装置を示す斜視図であも　第
４図において２６はＸ線センサアレイ、２７はＸ線発生
管、　２８は被検体　２９はＸ線ファンビー４３０はデ
ータ処理部　３１１；１ｃＲＴ等の表示部であム 前記実施例で説明したＸ線センサアレイ２６とＸ線発生
器２７の間に被検体２８が配置される。

Ｘ線センサアレイ２６とＸ線発生器２７は同期して同一
方向７に移動す４Ｘ線発生器２７から発生したＸ線ファ
ンビーム２９は被検体２８を通過し　それぞれの単位ユ
ニット５に人射すもＸ線センサアレイ２６からの信号は
データ処理部３０で処理され表示部３１に画像出力され
も画像出力時においてｃａｔ、、　　千鳥状に配置され
た単位ユニット５Ｑ　センサアレイ移動方向のギャップ
（位置ずれ）を補正する必要があも　この補正について
説明すも 第５図（ａ）は位置ずれが補正されていない状態　即ち
データ処理部への入力状態の説明図であも　同図で縦軸
７はセンサアレイの移動方詠　横軸１３は単位検出素子
位置　１４は千鳥状に並んだユニットのアレイ移動方向
でのピッチ（位置ずれ量）　　（ＹＯ）、　１５は画像
のサンプリングピッチ（Ｙｌ）、斜線塗りつぶし部はＸ
線濃度信号が出力される画素であも センサアレイは単位ユニットを千鳥状に配列したので、
アレイ移動方向にピッチ（Ｙｏ）が生じも従ってそのま
ま表示すると同図（ａ）に示すようにアレイ移動方向１
３にＹｏだけ位置ずれした画像が構成されも　そこで画
像のサンプリングピッチ（Ｙｌ）をユニット間ピッチの
１　／　ｎ倍（ｎは整数）とし　同図（ｂ）に示すよう
にｎ個ずらして出画することにより、アレイ移動方向の
位置ずれが補正されも　第５図（ｂ）に補正後の画像の
マトリックスを示す。

以上により位置ずれがなく濃度分解能に優れた再現性の
よい透過Ｘ線画像が撮影されるＸ線受像装置が提供され
も 発明の効果 以上の構成により、加工変質層の影響が防がれ良好なエ
ネルギー分解能を示す単位検出素子が一定ピッチで配列
された放射線センサアレイが提供されも また本発明の放射線受像装置では　歪のない良質な画像
が撮影されも

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の放射線センサアレイ
を示す斜視図、第１図（ｂ）は同実施例の放射線センサ
アレイを構成する単位ユニットの断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す斜視図、第３図は第１図の実施例
における放射線センサアレイの特性図、第４図は本発明
の一実施例の放射線受像装置の斜視図、第５図（ａ）、
　（ｂ）は第４図の実施例におけるＸ線受像装置のデー
タ処理法の説明図、第６図は従来例の半導体放射線検出
器の断面図、第７図は従来例の半導体放射線検出器の特
性図である。 １・・・半導体結晶、２・・・分割電極、３・・・ガー
ド電極、４・・・共通電極、５・・・単位ユニット、１
８・・・加工変質層、１９．２０・・・放射線、２１．
２２・・・電荷、２６・・・Ｘ線センサアレイ、２７・
・・Ｘ線発生器、２８・・・被検体、２９・・・Ｘ線フ
ァンビーム、３０・・・データ処理部、３１・・・表示
部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線に感応する半導体結晶からなる単位ユニッ
   トを複数個配列した放射線センサアレイであって、前記
   単位ユニットは前記半導体結晶の放射線の受面において
   、その長手方向に一定ピッチで配列された複数個の分割
   電極と前記分割電極を囲む電極を有し、また前記受面の
   対向面において前記分割電極に対する共通電極を有して
   おり、この様に構成された複数個の単位ユニットを、千
   鳥状にかつ全ての単位ユニットの分割電極が長手方向に
   等間隔で配列するように配列した事を特徴とする放射線
   センサアレイ。
2. （２）少なくとも放射線発生器と、放射線センサアレイ
   と、前記放射線センサアレイから得たデータの処理部と
   、前記データ処理部を通して得られた映像を表示する表
   示部を有した放射線受像装置であって、前記放射線セン
   サアレイは請求項１記載の放射線センサアレイであり、
   前記データ処理部においては、前記放射線センサアレイ
   の単位ユニットが千鳥状に配列されることにより生ずる
   位置ずれの補正が行なわれることを特徴とする放射線受
   像装置。