JPH0618670A - 放射線検出器 - Google Patents

放射線検出器

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JPH0618670A
JPH0618670A JP4172568A JP17256892A JPH0618670A JP H0618670 A JPH0618670 A JP H0618670A JP 4172568 A JP4172568 A JP 4172568A JP 17256892 A JP17256892 A JP 17256892A JP H0618670 A JPH0618670 A JP H0618670A
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JP
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scintillator
light
photodiode
radiation detector
bonded
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Application number
JP4172568A
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Minoru Yoshida
稔 吉田
Manabu Nakagawa
学 中河
Tomotsune Yoshioka
智恒 吉岡
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20183—Arrangements for preventing or correcting crosstalk, e.g. optical or electrical arrangements for correcting crosstalk
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各検出素子間におけるクロストークを防止す
るとともに感度分布を均一化し、しかも生産性を向上す
ることができる放射線検出器の提供。 【構成】 多チャンネルのホトダイオードと、該ホトダ
イオードに接着されたシンチレータと、前記ホトダイオ
ードの各チャンネル分離用の溝内に挿入された複数の隔
離板とからなる放射線検出素子アレイを備えた多素子固
体放射線検出器において、板状に形成されたシンチレー
タと、その長手方向の両端部に接着または塗布されて前
記各検出素子間を光学的に遮蔽可能な光遮蔽物とを、前
記ホトダイオード上に接着し、該接着されたシンチレー
タおよび遮蔽物を、前記各チャンネルの分離ラインに沿
って切断加工することにより、前記隔離板挿入用の溝が
形成される構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ装置等に使用
される多素子の放射線検出器に係わり、特に、各検出素
子間におけるクロストークを防止するとともに感度分布
を均一化し、しかも生産性を向上するのに好適なＸ線検
出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線検出器は、Ｘ線ＣＴ装置，Ｘ線ス
キャノグラフィ装置等の医療用のほか手荷物検査装置等
にも使用されているが、その画質向上のために放射線検
出器の性能向上が要求されている。このうちＸ線ＣＴ装
置におけるＸ線検出器は、従来Ｘｅ電離箱型検出器が使
用されてきたが、次第に、よりＳ／Ｎの高い多素子固体
形Ｘ線検出器（以下、単に検出器という）が代わって使
用されてきている。図４はその基本的な構成を示す斜視
図である。
【０００３】図４において、１は入射Ｘ線５を光に変換
するシンチレータ、２は隣接するＸ線検出素子間を隔離
する複数の隔離板、３はシンチレータ１により変換され
た光を電気信号に変換する多チャンネルのＳｉホトダイ
オードで、上面にシンチレータ１を接着して隔離板２と
ともに基板４上に所定のピッチで平行に配列されてＸ線
検出素子アレイを構成している。３ａはＳｉホトダイオ
ード３の表面、３ｂは表面３ａに設けられた複数の受光
部である。
【０００４】上記構成において、入射Ｘ線５はシンチレ
ータ１によりＸ線５の強度に比例した強度の可視光に変
換され、変換された光は隔離板２の表面や、シンチレー
タ１の界面もしくは表面等で、反射を繰り返しながら受
光部３ｂに導かれ、光電変換されて光強度に比例した強
度の電気信号（光電流）として検出されるようになって
いる。
【０００５】ところで、検出器の特性の良否は、主とし
てＳ／Ｎおよび空間分解能により左右され、Ｓ／Ｎは入
射Ｘ線５の出力信号への変換効率、すなわちＸ線利用効
率により決められる。そして、このＸ線利用効率を向上
させるためには、シンチレータ１の光変換効率，Ｓｉホ
トダイオード３の光電変換効率，検出器の空間的なＸ線
の利用効率である空間利用効率，検出器内の光の伝達効
率を高めることが必要となる。
【０００６】上記各効率のうち、空間利用効率は、各隔
離板２が占める空間のように入射Ｘ線５の検出に寄与し
ない領域、すなわちシンチレータ１以外の領域をできる
だけ減少させることにより向上させられ、また、光の伝
達効率は、シンチレータ１からの発光を効率よくＳｉホ
トダイオード３に導くことができるように、シンチレー
タ１における光の自己吸収と隔離板２の表面における光
の吸収とを減少させことにより向上させることが可能で
ある。
【０００７】一方、Ｘ線ＣＴ装置の再生画像における空
間分解能は、図４に示す隣接する隔離板２間の距離、す
なわち検出器の各素子の開口幅により左右され、最近で
は開口幅が１ｍｍ以下のものが多くなっている。このよ
うに開口幅が狭くなると、各検出素子への入射Ｘ線５の
量が減少して検出素子の出力信号を低下させ、結果とし
てＳ／Ｎを低下させるほか、シンチレータ１からの発光
が、該シンチレータ１内での自己吸収や、シンチレータ
１および隔離板２の表面，シンチレータ１の長手方向両
端部等において様々な方向への反射の繰り返しにより、
直接Ｓｉホトダイオード３に到達する割合を減少させ、
前記光の伝達効率を低下させる。そして、この場合、各
検出素子における反射率を一定にすることができないこ
とから、その特性に差を生じることが避けられなくな
る。
【０００８】上記各検出素子間の特性の差が所定値を越
えると、現在のＸ線ＣＴ装置の主流である第３世代方式
においては、再生画像上にリングアーチファクトを発生
させることになる。また、シンチレータ１自体の感度の
ばらつき，各隔離板２の反射率のばらつき，シンチレー
タ１の長手方向両端部の光の反射状態の差等を原因とし
て各検出素子の長手方向の感度分布に差異を生ずるが、
その場合には、被検者の円錐形或いは球形等からなる頭
頂部を撮影する場合にも、同様にリングアーチファクト
を発生させることになる。
【０００９】上記リングアーチファクト発生の抑止に
は、これらのばらつき要因を一定の範囲内に揃える必要
があるが、各隔離板２の反射率のばらつきを少なくする
手段として、例えば、特開平１−２０２６８４号公報や
特開昭５８−２１９４７１号公報が提案されている。ま
た、シンチレータ１の長手方向両端部の光の反射状態の
コントロールに関しては、シンチレータ１の表面を鏡面
に研磨し、受光素子に接する面を除く他の五つの面に薄
い透明な樹脂等の被膜を設け、この被膜の表面に真空メ
ッキ等の手段により光反射膜を形成させ、光の反射状態
を一定に保つとともに反射効率の向上を図り、シンチレ
ータ１から発せられる光を前記受光素子に接する面に集
中させて光を有効利用するようにした、例えば、特開平
１−１９１０８７号公報が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平１−１９１
０８７号公報に示す構成においては、一つの受光素子内
における光の有効利用およびクロストークの抑止につい
ては可能であるが、各シンチレータ１の表面状態を、光
学的に再現性よく同一状態に形成することは技術的に困
難である。特に、受光素子に接する面を除く他の五つの
面に、同一条件でしかも同時に光反射膜を形成すること
は技術的に極めて困難であることから、実際には別々に
形成することになり、どうしても各受光素子間で光学的
な特性のばらつきを生じることになる。これは最近のＸ
線ＣＴ装置が、素子数１０００に及ぶ多素子であり、同
一状態に形成することは困難で、特性のばらつきからリ
ングアーチファクトの発生を防止することはできず、ま
た、各受光素子の光学的処理工程に多工程を要するた
め、検出器の生産性が低い問題点を有していた。なお、
受光素子に接する面を除く他の五つの面に形成する樹脂
等の被膜は、一般的に無機物に比べて耐放射線性が劣っ
ており、被ばくにより剥離や変色を起こし、経時的に各
受光素子間で光学的な特性のばらつきを生じさせて、リ
ングアーチファクトを発生させる問題点を有していた。
【００１１】そして、前記従来技術においては、前述の
如く各受光素子の長手方向両端部の反射率を、一定の値
に揃えることは極めて困難で、ばらつきを生じることは
避けられず、その結果としてリングアーチファクトを発
生させることになる。
【００１２】さらに、上述の如く各シンチレータは個別
に製作されるため、検出器を組立てる際には個別に製作
された各シンチレータをＳｉホトダイオード上に精度よ
く配列するす必要がある。しかし、多数のシンチレータ
を一定の精度にしかも均一に配列することは極めて困難
な作業であり、生産性の低下は勿論、精度の不均一によ
る特性のばらつきから再生画像の画質劣化を招く問題点
を有していた。
【００１３】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
各検出素子間におけるクロストークを防止するとともに
感度分布を均一化し、しかも生産性を向上することがで
きる放射線検出器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、基板上に所定のピッチで配列された多チ
ャンネルのホトダイオードと、該ホトダイオードに接着
されたシンチレータと、前記ホトダイオードの各チャン
ネル分離用の溝内に挿入された複数の隔離板とからなる
放射線検出素子アレイを備えた多素子固体放射線検出器
において、板状に形成されたシンチレータと、その長手
方向の両端部に接着または塗布されて前記各検出素子間
を光学的に遮蔽可能な光遮蔽物とを、前記ホトダイオー
ド上に接着し、該接着されたシンチレータおよび遮蔽物
を、前記各チャンネルの分離ラインに沿って切断加工す
ることにより、前記隔離板挿入用の溝が形成される構成
にしたものである。
【００１５】そして、前記光遮蔽物を、光波長４００ｎ
ｍ〜９００ｎｍの範囲内において光の波長選択性が低
く、かつ光吸収性の高い黒鉛もしくは炭素化合物を含む
物質、またはセラミックス等の焼結体にすることが好ま
しい。
【００１６】また、前記光遮蔽物を、黒鉛もしくは炭素
化合物を含む物質からなる黒色もしくは灰黒色の顔料を
混入した高分子樹脂にするとよい。
【００１７】
【作用】上記のように構成したことにより、シンチレー
タの長手方向両端部における光漏れが防止され、隣接す
る受光素子間のクロストークを防止することが可能にな
る。そして、このクロストークの防止は、光遮蔽物がシ
ンチレータに接着または塗布されてシンチレータと一体
的にホトダイオード上に接着され、両者が各チャンネル
の分離ラインに沿って切断加工されるから、該両者およ
びホトダイオードの３者は相対的な寸法差や位置ずれが
なくなり、より確実に防止することが可能になる。
【００１８】そして、シンチレータの長手方向両端部に
おける光の反射が防止されるため、該両端部の反射率を
一定の値に揃えることができ、従来発生していた反射率
の差に起因する各受光素子間の感度分布のばらつきを均
一化し、リングアーチファクトの発生を低減させること
が可能になる。
【００１９】また、上記の切断加工により寸法精度およ
び位置精度を向上するとともにその精度を均一化するこ
とができ、各受光素子の特性のばらつきを防止すること
は勿論、高精度を要求される検出器の組立て作業を省略
することができるため、生産性を向上させることが可能
になる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例をＸ線ＣＴ装置のＸ線
検出器について図１ないし図３を参照して説明する。図
１は第１の実施例の構成説明用の斜視図、図２は第２の
実施例の構成説明用の斜視図、図３は第３の実施例の構
成説明用の斜視図である。図中、図４と同符号のものは
同じものを示す。
【００２１】図１において、６は短冊状の固体の光遮蔽
物で、その幅および厚さ寸法がシンチレータ１と同一寸
法に精密加工されていて、シンチレータ１の長手方向の
両端に接着剤により一体的に接着される。接着されたシ
ンチレータ１と光遮蔽物６とは、Ｓｉホトダイオード３
の表面３ａ上に接着剤により接着される。ここで、シン
チレータ１は、ＮａＩ，ＣｓＩ，ＣｄＷＯ4，ＺｎＳ
Ｏ4，ＢＧＯ等の単結晶シンチレータ、もしくはＧｄ2Ｏ
2Ｓ：Ｐｒ，Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ等の多結晶焼結体シンチ
レータが使用される。そして、シンチレータ１の厚さ寸
法は、使用する材料のＸ線阻止能により異なるが、通常
１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００２２】また、上記接着剤は、シンチレータ１の発
光波長域（４００ｎｍ〜９００ｎｍ）において波長選択
性が小さく透明度が高いこと、屈折率がＳｉホトダイオ
ード３の受光部３ｂ表面に形成された反射防止膜の屈折
率に比較的近いこと等の条件を満たす材料、例えば、エ
ポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤が使用される。
【００２３】そして、固体の光遮蔽物６は、上記シンチ
レータ１の発光波長域およびＳｉホトダイオード３の感
度波長域（４００ｎｍ〜９００ｎｍ）において波長選択
性が小さく、かつより多くの光を吸収する物質、例え
ば、固体の黒鉛，炭素化合物，炭素化合物を含むセラミ
ックス等の焼結体，黒鉛もしくは炭素化合物を含む物質
や、ＯｓＯ，ＣｒＯ，ＳｎＯ，ＴｅＯ，Ｐｂ2Ｏ，Ｎｂ
Ｏ，ＢｉＯ，ＭｏＯ，ＲｕＯ等の酸化物もしくはＦｅ
Ｓ，ＮｉＳ，Ｍｏ2Ｓ3等の硫化物の黒色または灰黒色の
顔料を、例えば、エポキシ，アクリル，ポリカーボネー
ト，塩化ビニール，スチロール等の高分子樹脂バインダ
ーで固体化したもの、あるいはＳｉ，Ｇｅ等の単結晶材
料が使用される。
【００２４】上記Ｓｉホトダイオード３の表面３ａ上に
接着されたシンチレータ１と光遮蔽物６とは、ダイシン
グ装置等により切断され受光素子ごとに細分される。こ
のときの切断は、高精度のホトマスクによりパターニン
グされた各受光部３ｂと非受光部とを分離する分離ライ
ン３ｃに沿って進められ、Ｓｉホトダイオード３の表面
より４０μｍ〜５０μｍの深さまで切断する。この切断
加工により隔離板２挿入用の複数の溝８が形成される。
【００２５】形成された各溝８に隔離板２が挿入され、
ついで該隔離板２の両端部と光遮蔽物６の外端部とが、
接着剤７により接着固定されて、各受光素子間を光学的
に分離した多素子のＸ線検出器が形成される。
【００２６】上記のようにして形成された検出器は、シ
ンチレータ１の長手方向両端部における光漏れが光遮蔽
物６により防止され、隣接する受光素子間のクロストー
クを防止することができる。そして、光遮蔽物６がシン
チレータ１と一体的にＳｉホトダイオード３上に接着さ
れ、該両者が各チャンネルの分離ライン３ｃに沿って切
断加工されるから、該両者およびホトダイオードの３者
は相対的な寸法差や位置ずれがなくなり、より確実にク
ロストークを防止することができる。
【００２７】そして、シンチレータ１の長手方向両端部
における光の反射が光遮蔽物６により防止されることか
ら、該両端部の反射率は一定の値に揃えられ、従来発生
していた反射率の差に起因する各受光素子間の感度分布
のばらつきを防止することができ、リングアーチファク
トの発生を低減させることが可能になる。
【００２８】さらに、上記切断加工により、寸法精度お
よび位置精度を向上させ、その精度を均一化することが
できるから、各受光素子の特性のばらつきを防止するこ
とは勿論、高精度を要求される検出器の組立て作業を省
略することができ、生産性を向上させることも可能にな
る。
【００２９】つぎに、図２において、９は前記図１の固
体の光遮蔽物６に変えてシンチレータ１の長手方向両端
部に塗布された樹脂の光遮蔽物である。光遮蔽物９は、
前記図１の場合と同様にしてＳｉホトダイオード３の表
面３ａ上に接着されたシンチレータ１の長手方向両端部
に塗布される。
【００３０】ここで、光遮蔽物９は、波長域４００ｎｍ
〜９００ｎｍで波長選択性が少なく、より多くの光を吸
収する黒色または灰黒色を呈する粉末状の物質、例え
ば、炭素，炭素化合物，ＯｓＯ，ＣｒＯ，ＳｎＯ，Ｔｅ
Ｏ，Ｐｂ2Ｏ，ＮｂＯ，ＢｉＯ，ＭｏＯ，ＲｕＯ等の酸
化物もしくはＦｅＳ，ＮｉＳ，Ｍｏ2Ｓ3等の硫化物を、
エポキシ，アクリル，アラミド等の高分子樹脂に混入し
たものが使用される。
【００３１】塗布した光遮蔽物９が硬化した後、前記図
１の場合と同様にして溝８が形成され、形成された各溝
８に隔離板２が挿入され、ついで該隔離板２の両端部と
光遮蔽物９とが、接着剤７により接着固定されて、各受
光素子間を光学的に分離した多素子のＸ線検出器が形成
される。
【００３２】この第２の実施例においては、固体の光遮
蔽物６を予め用意する必要がなく、また光遮蔽物６をシ
ンチレータ１に接着する作業もないから、第１の実施例
に比べて、部品点数および作業を減らすことができる利
点を有しながら、第１の実施例と同様の作用・効果を奏
するができる。
【００３３】つぎに、図３において、１０はシンチレー
タ１の長手方向両端部に予め塗布された樹脂の光遮蔽物
である。ここで、光遮蔽物１０は、通常前記第２の実施
例における樹脂と同じものが使用されるが、市販のシル
ク印刷用のインクを使用することも可能である。
【００３４】光遮蔽物１０を塗布したシンチレータ１
は、前記第１および第２の実施例と同様にしてＳｉホト
ダイオード３の表面３ａ上に接着され、接着されたシン
チレータ１の長手方向両端部に、前記第２の実施例と同
様にして光遮蔽物９が光遮蔽物１０の上から塗布され
る。そして同様にして溝８の形成、隔離板２の挿入、接
着剤７による接着固定が行われて、各受光素子間を光学
的に分離した多素子のＸ線検出器が形成される。
【００３５】この第３の実施例においては、光遮蔽物１
０を予め平滑なシンチレータ１の端面に塗布するため、
前記第２の実施例に比べて作業が容易であることは勿
論、塗布面への気泡混入等のトラブルを確実に防止する
ことができる利点を有する。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の放射線検出
器は、板状に形成されたシンチレータと、その長手方向
の両端部に接着または塗布されて各検出素子間を光学的
に遮蔽可能な光遮蔽物とを、ホトダイオード上に接着
し、該接着されたシンチレータおよび遮蔽物を、各チャ
ンネルの分離ラインに沿って切断加工することにより、
隔離板挿入用の溝が形成される構成にしたから、各検出
素子間におけるクロストークを防止するとともに感度分
布を均一化し、しかも生産性を向上することができる効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線検出器の第１の実施例の構成説
明用の斜視図である。
【図２】本発明の放射線検出器の第２の実施例の構成説
明用の斜視図である。
【図３】本発明の放射線検出器の第３の実施例の構成説
明用の斜視図である。
【図４】従来の多素子固体形Ｘ線検出器の基本的な構成
を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…シンチレータ、２…隔離板、３…Ｓｉホトダイオー
ド、３ａ…Ｓｉホトダイオードの表面、３ｂ…受光部、
３ｃ…分離ライン、４…基板、５…入射Ｘ線、６…固体
の光遮蔽物、７…接着剤、８…溝、９，１０…樹脂の光
遮蔽物。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に所定のピッチで配列された多チ
    ャンネルのホトダイオードと、該ホトダイオードに接着
    されたシンチレータと、前記ホトダイオードの各チャン
    ネル分離用の溝内に挿入された複数の隔離板とからなる
    放射線検出素子アレイを備えた多素子固体放射線検出器
    において、板状に形成されたシンチレータと、その長手
    方向の両端部に接着または塗布されて前記各検出素子間
    を光学的に遮蔽可能な光遮蔽物とを、前記ホトダイオー
    ド上に接着し、該接着されたシンチレータおよび遮蔽物
    を、前記各チャンネルの分離ラインに沿って切断加工す
    ることにより、前記隔離板挿入用の溝が形成される構成
    にしたことを特徴とする放射線検出器。
  2. 【請求項２】 前記光遮蔽物が、光波長４００ｎｍ〜９
    ００ｎｍの範囲内において光の波長選択性が低く、かつ
    光吸収性の高い黒鉛もしくは炭素化合物を含む物質、ま
    たはセラミックス等の焼結体である請求項１記載の放射
    線検出器。
  3. 【請求項３】 前記光遮蔽物が、黒鉛もしくは炭素化合
    物を含む物質からなる黒色もしくは灰黒色の顔料を混入
    した高分子樹脂である請求項１または２記載の放射線検
    出器。
JP4172568A 1992-06-30 1992-06-30 放射線検出器 Pending JPH0618670A (ja)

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