JPH0627843B2 - Radiation array sensor - Google Patents
Radiation array sensorInfo
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- JPH0627843B2 JPH0627843B2 JP23282785A JP23282785A JPH0627843B2 JP H0627843 B2 JPH0627843 B2 JP H0627843B2 JP 23282785 A JP23282785 A JP 23282785A JP 23282785 A JP23282785 A JP 23282785A JP H0627843 B2 JPH0627843 B2 JP H0627843B2
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- array sensor
- base material
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、放射線アレイセンサに関する。さらに詳し
くは、対象物に放射線を照射した際の放射線透過量を計
測して画像を得るための透過放射線のリニア型センサや
二次元センサの素子として用いられる放射線アレイセン
サに関する。The present invention relates to a radiation array sensor. More specifically, the present invention relates to a radiation array sensor used as an element of a linear sensor of transmitted radiation or a two-dimensional sensor for obtaining an image by measuring a radiation transmission amount when a target object is irradiated with radiation.
（ロ）従来の技術 従来、対象物にＸ線等の放射線を照射しその透過放射線
量及び分布を多数の放射線計測器で計測して画像を得、
これに基づいて対象物内部の情報を得る方法が行なわれ
ており、ことにＸ線ＣＴ等で汎用されるようになってい
る。(B) Conventional technology Conventionally, an object is irradiated with radiation such as X-rays and the transmitted radiation dose and distribution thereof are measured with a large number of radiation measuring instruments to obtain an image,
On the basis of this, a method for obtaining information inside the object is performed, and it is particularly used widely in X-ray CT and the like.
かかる透過放射線の画像を得るために従来、第６図に示
すようにＮａＩ（Ｔｌ）、ＺｎＳ、ＣｄＷＯ4等のシン
チレータ母材(2)の底部にフォトダイオード(3)を接着
し、シンチレータ上面より入射するＸ線等の放射線をシ
ンチレータ内で可視光に変換し、これを電気信号に変換
して強度を換算する放射線センサ(100)が多数用いら
れ、通常、画像計測域に、これらを予め複数結合固定し
たリニア又は二次元アレイセンサ(101)を第７図に示す
ごとく複数配列し、Ｘ線源(5)から対象物(6)を透過する
Ｘ線の強度分布を計測しうるよう用いられている。In order to obtain such an image of transmitted radiation, conventionally, as shown in FIG. 6, a photodiode (3) is adhered to the bottom of a scintillator base material (2) such as NaI (Tl), ZnS, CdWO 4, etc. Many radiation sensors (100) that convert incident radiation such as X-rays into visible light in a scintillator and convert this into an electric signal to convert the intensity are usually used. A plurality of linearly or two-dimensional array sensors (101) fixed and coupled are arranged so as to measure the intensity distribution of the X-ray transmitted from the X-ray source (5) to the object (6). ing.
（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の放射線センサ(100)では、予
め複数結合してリニア又は二次元アレイセンサ(101)と
する際に、各センサ(100)を等間隔に配置して固定する
のが困難であり、その誤差により得られた画像の信頼性
が低下するという問題があった。さらに、フォトダイオ
ード(3)がシンチレータの底面に接着されているためシ
ンチレータ内で変換された可視光の受光効率が不充分で
分解能の優れた鮮明な画像が得られ難いという問題点が
あった。(C) Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described conventional radiation sensor (100), when a plurality of sensors (100) are combined in advance to form a linear or two-dimensional array sensor (101), each sensor (100) is equally spaced. It is difficult to dispose and fix the image at a fixed position, and the reliability of the image obtained by the error decreases. Further, since the photodiode (3) is adhered to the bottom surface of the scintillator, the efficiency of receiving visible light converted in the scintillator is insufficient, and it is difficult to obtain a clear image with excellent resolution.
この発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであ
り、ことに信頼性及び分解能に優れた放射線アレイセン
サを提供しようとするものである。The present invention has been made in view of the above problems, and is particularly intended to provide a radiation array sensor having excellent reliability and resolution.
（ニ）問題点を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、複数の線状溝を規則正しく
設けた断面櫛状のシンチレータ母材と、該シンチレータ
母材の各々の線状溝内に受光面が該線状溝の内側面に沿
うように挿設された光電変換素子とを備えてなる放射線
アレイセンサが提供される。(D) Means for Solving the Problems Thus, according to the present invention, a scintillator base material having a comb-shaped cross section in which a plurality of linear grooves are regularly provided, and a light receiving surface in each linear groove of the scintillator base material There is provided a radiation array sensor including a photoelectric conversion element inserted along the inner surface of the linear groove.
この発明の最も特徴とする点は、アレイセンサを従来の
ごとく個々の放射線センサを結合して構成することな
く、一つのシンチレータ母材に複数の光電変換素子を組
み込んで構成したこと及びこれらの光電変換素子をシン
チレータ母材に規則正しく設けた複数の線状溝内に受光
面が内側面に沿うように挿入配置して組込んだことにあ
る。The most characteristic point of the present invention is that the array sensor is configured by incorporating a plurality of photoelectric conversion elements in one scintillator base material without constructing the array sensor by combining individual radiation sensors as in the conventional case, and these photoelectric conversion elements. This is because the conversion element is inserted and arranged in a plurality of linear grooves regularly provided in the scintillator base material so that the light receiving surface is along the inner side surface.
上記シンチレータ母材の線状溝は、解像度に応じた間隔
で設けられ、例えばダイシングマシーンによりシンチレ
ータ表面を切削加工することにより簡便に作製すること
ができる。溝幅や溝深さは挿設する光電変換素子の形状
に応じて決定され、その好ましい例は後述する実施例に
示される。The linear grooves of the scintillator base material are provided at intervals according to the resolution, and can be easily manufactured by cutting the scintillator surface with a dicing machine, for example. The groove width and the groove depth are determined according to the shape of the photoelectric conversion element to be inserted, and preferable examples thereof will be shown in Examples described later.
一方、挿設する光電変換素子としては、フォトダイオー
ド素子が適しており、クロストーキングを防止して適正
な分解能を得る点で片面に受光面を有し他面が放射線や
可視孔の遮断層が設定されたものや、放射線や可視光の
遮断層の両面に二つのフォトダイオードが積層されたも
ののごとき遮断層を備えたものを用いるのが好ましい。
かかるフォトダイオード素子は、通常のシリコンウエハ
からなるものやアモルファスシリコンからなるものが挙
げられる。ことにアモルファスシリコンからなるフォト
ダイオード素子を用いると素子厚みを減少することがで
き、より解像度の優れたセンサを得ることが可能であ
る。なおこれらのフォトダイオード素子は、第８図に示
されるようにその端部に電気信号増幅回路が一体に組合
わされたものであってもよい。図中、(36)は光電変換領
域、(37)は増幅及びスイッチング回路領域、(38)はＳｉ
基板をそれぞれ示す。On the other hand, as a photoelectric conversion element to be inserted, a photodiode element is suitable, and in order to prevent crosstalking and obtain an appropriate resolution, one surface has a light-receiving surface and the other surface has a blocking layer for radiation and visible holes. It is preferable to use one having a blocking layer such as a set one or two photodiodes laminated on both surfaces of the blocking layer for radiation or visible light.
Examples of such a photodiode element include those made of a normal silicon wafer and those made of amorphous silicon. In particular, when a photodiode element made of amorphous silicon is used, the element thickness can be reduced, and a sensor with higher resolution can be obtained. Note that these photodiode elements may be those in which an electric signal amplifier circuit is integrally combined at the end portion as shown in FIG. In the figure, (36) is a photoelectric conversion area, (37) is an amplification and switching circuit area, and (38) is Si.
Each of the substrates is shown.
なお、シンチレータ母材としては、公知の種々の固体シ
ンチレータを用いることができるが、ＣｄＷＯ4結晶を
用いるのが好ましい。またアレイセンサのシンチレータ
母材の露出面には、外部からの可視光の入射を防止しか
つ内部で変換された可視光の外部への漏れを防止するた
めにＴｉＯ2のごとき可視光反射性の膜で被覆しておく
ことが好ましい。Although various known solid scintillators can be used as the scintillator base material, it is preferable to use CdWO 4 crystals. The exposed surface of the scintillator base material of the array sensor has a visible light reflective property such as TiO 2 in order to prevent the visible light from entering from the outside and to prevent the visible light converted inside from leaking to the outside. It is preferably covered with a film.
（ホ）作用 この発明の放射線アレイセンサは、予め規則正しく設け
られたシンチレータ母材の線状溝に対応して光電変換素
子が複数設定されており、その個々の櫛状の凸部と光電
変換素子が一つの放射線センサとして働くものである。
そして各々の櫛状態の凸部に上面より入射した放射線は
可視光に交換されると共に側方に受光面を位置する光電
変換素子により迅速に検知されることとなる。(E) Action In the radiation array sensor of the present invention, a plurality of photoelectric conversion elements are set corresponding to the linear grooves of the scintillator base material that are regularly provided in advance, and the individual comb-shaped convex portions and photoelectric conversion elements are set. Acts as one radiation sensor.
Then, the radiation incident from the upper surface on each of the comb-shaped convex portions is exchanged with visible light and is rapidly detected by the photoelectric conversion element having the light receiving surface laterally located.
（ヘ）実施例 第１〜３図は、この発明の放射線アレイセンサの一実施
例を示す構成説明図である。(F) Embodiments FIGS. 1 to 3 are configuration explanatory views showing an embodiment of the radiation array sensor of the present invention.
図において、放射線アレイセンサ(1)は、ＣｄＷＯ4結晶
（1mm×26mm×4mm）に0.8mm間隔で幅0.6mm深さ3.2mmの
線状溝(21)を複数設けてなる断面櫛状のシンチレータ母
材(2)と、この線状溝(21)各々の挿設されたフォトダイ
オード素子(3)とから構成され、シンチレータ母材(2)の
露出面には、白色のＴｉＯ2膜(4)が被覆されてなる。In the figure, the radiation array sensor (1) is a scintillator with a comb-shaped cross section, which is a CdWO 4 crystal (1 mm × 26 mm × 4 mm) provided with a plurality of linear grooves (21) having a width of 0.6 mm and a depth of 3.2 mm at 0.8 mm intervals. It is composed of a base material (2) and a photodiode element (3) inserted in each of the linear grooves (21), and a white TiO 2 film (4 ) Is coated.
上記フォトダイオード素子(3)は、ＰＮ構造の半導体層
(32)の両面にＩＴＯからなる透明電極膜(33)(34)を形成
しかつ片面にアルミニウム板（鋼板やタングステン板な
ども使用可能）からなるＸ線及び可視光遮断板(35)を積
層してなり、各線状溝(21)の内壁面に遮断層(35)表面及
び受光面が沿うように挿入し光学接着剤（受光面側）及
びアラルダイト等の接着剤（遮断板側）で固定されてな
る。なお、(31)はフォトダイオード素子(3)の出力リー
ド線であり、電気信号増幅回路及び表示部に接続されて
いる。The photodiode element (3) is a semiconductor layer having a PN structure.
Transparent electrode films (33) and (34) made of ITO are formed on both surfaces of (32) and an X-ray and visible light blocking plate (35) made of an aluminum plate (a steel plate or a tungsten plate can also be used) is laminated on one surface. Insert it so that the surface of the blocking layer (35) and the light receiving surface are along the inner wall surface of each linear groove (21) and fix it with an optical adhesive (light receiving surface side) or an adhesive such as Araldite (blocking plate side). It will be done. Incidentally, (31) is an output lead wire of the photodiode element (3), which is connected to the electric signal amplifier circuit and the display section.
かかる放射線アレイセンサ(1)において、上面より照射
する放射線は、可視光反射性のＴｉＯ2膜(4)を通過して
シンチレータ母材内に入射し、そこで可視光に変換され
るが、フォトダイオード素子の受光面が可視光変換域の
側方に近傍して設定されているため、効率良く受光面に
入光しそれぞれのフォトダイオード素子の出力として検
知されることとなる。そして遮断板(35)により隣接する
フォトダイオード間のクロストーキングも防止されてい
る。また、フォトダイオード素子が等間隔で規則正しく
設けられた線状溝に設定されているため、従来のアレイ
センサのような組立時の誤差に基づく画像の歪み等も生
じない。従って均一でかつ分解能に優れ、しかもＳ／Ｎ
比が大きく従来に比して低い放射線エネルギーで鮮明な
画像を提供することができる。In the radiation array sensor (1), the radiation emitted from the upper surface passes through the visible light-reflecting TiO 2 film (4) and enters the scintillator base material, where it is converted into visible light. Since the light receiving surface of the element is set near the side of the visible light conversion region, the light is efficiently incident on the light receiving surface and is detected as the output of each photodiode element. The blocking plate (35) also prevents crosstalking between adjacent photodiodes. Further, since the photodiode elements are set in the linear grooves that are regularly provided at equal intervals, image distortion or the like due to an error during assembly unlike the conventional array sensor does not occur. Therefore, it is uniform and has excellent resolution, and S / N
It is possible to provide a clear image with a large ratio and a lower radiation energy as compared with the conventional one.
なお、上記実施例においては、白色のＴｉＯ2膜(4)が被
覆されているため、外部からの迷光の入射が防止されか
つ内部で変換された可視光の外部への漏れも防止され、
分解能、感度がより向上（例えば、未被覆時の二倍程
度）されている。In the above embodiment, since the white TiO 2 film (4) is coated, stray light from the outside is prevented from entering, and visible light converted inside is prevented from leaking to the outside.
The resolution and sensitivity are further improved (for example, about twice as high as when not coated).
上記実施例における線状溝の深さは、ＣｄＷＯ4をシン
チレータ母材として用いた場合に最も適合化されたもの
である。すなわち、シンチレータＣｄＷＯ4とその透過
放射線量との関係は第５図に示すごとくであり、約3mm
で汎用されるＸ線の透過は押さえられている。従って、
線状溝の深さは約3mmと設定するのが、入射放射線のシ
ンチレーション効率及びアレイセンサの小型・軽量化の
点で最も好ましい。The depth of the linear groove in the above-mentioned embodiment is the most optimized when CdWO 4 is used as the scintillator base material. That is, the relationship between the scintillator CdWO 4 and its transmitted radiation dose is as shown in FIG.
The transmission of X-rays, which is commonly used in, is suppressed. Therefore,
It is most preferable to set the depth of the linear groove to about 3 mm in terms of the scintillation efficiency of incident radiation and the size and weight reduction of the array sensor.
また、上記実施例におけるフォトダイオード素子は、シ
リコンウエハからなるＰＮ構造の厚さ、0.6mmのもので
あるが、アモルファスシリコン半導体を用いたＰＩＮ構
造の半導体層を用いることにより、フォトダイオード素
子の厚みを著しく減少（例えば厚さ2mm）させることが
できる。Further, the photodiode element in the above-mentioned embodiment has a PN structure of a silicon wafer and has a thickness of 0.6 mm. However, by using a semiconductor layer having a PIN structure using an amorphous silicon semiconductor, the thickness of the photodiode element is increased. Can be significantly reduced (eg 2 mm thick).
第４図は、この発明の放射線アレイセンサの他の一実施
例を示す第３図相当図である。第４図の放射線アレイセ
ンサは、前記実施例のフォトダイオード素子(3)とし
て、可視光及びＸ線の遮断板(35)を介してＰＩＮ構造の
半導体(32A) (32B)と透明電極膜(33A) (33B) (34A) (34
B)とからなる二つのフォトダイオードを積層した複合フ
ォトダイオード素子を用いた以外同様な構成からなる。
なお、(31A) (31B)はそれぞれのフォトダイオードの出
力リード線である。かかる実施例の放射線アレイセンサ
においては隣接する線状溝間の各々のシンチレータ部内
で変換され左右に分散された可視光が、これらを介して
対向配置された二つのフォトダイオードの受光面に直接
的に入光するため、検出感度をより向上させることがで
きる。かかる半導体(32A) (32B)としては、アモルファ
スシリコン半導体を用いるのが線状溝の幅を増加させる
ことなく容易に積層構造とすることができる点好まし
い。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 showing another embodiment of the radiation array sensor of the present invention. The radiation array sensor shown in FIG. 4 is, as the photodiode element (3) of the above-mentioned embodiment, the semiconductors (32A) (32B) having the PIN structure and the transparent electrode film (through the visible light and X-ray blocking plate (35). 33A) (33B) (34A) (34
It has the same configuration except that a composite photodiode element in which two photodiodes consisting of (B) and (3) are laminated is used.
Note that (31A) and (31B) are output lead wires of the respective photodiodes. In the radiation array sensor of such an embodiment, the visible light converted in each scintillator portion between the adjacent linear grooves and dispersed to the left and right is directly connected to the light receiving surfaces of the two photodiodes opposed to each other via these. Since the light is incident on, the detection sensitivity can be further improved. As such semiconductors (32A) (32B), it is preferable to use an amorphous silicon semiconductor because a laminated structure can be easily obtained without increasing the width of the linear groove.
（ト）発明の効果 この発明の放射線アレイセンサは、個々の光電変換素子
が線状溝に沿って規則正しく配列されているため、信頼
性の高い画像を得ることができる。さらに、光電変換素
子がシンチレータの底面ではなく個々のシンチレータ分
画部の側方に設けられているため、シンチレーション光
の受光効率も向上されており、Ｓ／Ｎ比も改善されたも
のである。(G) Effect of the Invention In the radiation array sensor of the present invention, since the individual photoelectric conversion elements are regularly arranged along the linear grooves, a highly reliable image can be obtained. Further, since the photoelectric conversion element is provided not on the bottom surface of the scintillator but on the side of each scintillator fractionation unit, the efficiency of receiving scintillation light is improved and the S / N ratio is also improved.
第１図は、この発明の放射線アレイセンサの一実施例を
示す断面図、第２図は同じく平面図、第３図は同じく部
分断面図、第４図は、他の実施例を示す第３図相当図、
第５図はシンチレータ厚みと透過放射線量との関係を示
すグラフ、第６図は従来の放射線センサを示す構成説明
図、第７図は従来の放射線アレイセンサの使用状態を示
す構成説明図、第８図Ａ，Ｂはこの発明の放射線アレイ
センサに用いる光電変換素子の他の一例を示す平面図及
び断面図である。 (1)……放射線アレイセンサ、 (2)……シンチレータ母材、 (3)……フォトダイオード素子、 (4)……ＴｉＯ2膜、(21)……線状溝。1 is a sectional view showing an embodiment of the radiation array sensor of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the same, FIG. 3 is a partial sectional view of the same, and FIG. 4 is a third embodiment showing another embodiment. Figure equivalent,
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the scintillator thickness and the amount of transmitted radiation, FIG. 6 is a structural explanatory view showing a conventional radiation sensor, and FIG. 7 is a structural explanatory view showing a usage state of a conventional radiation array sensor. 8A and 8B are a plan view and a sectional view showing another example of the photoelectric conversion element used in the radiation array sensor of the present invention. (1) …… Radiation array sensor, (2) …… Scintillator base material, (3) …… Photodiode element, (4) …… TiO 2 film, (21) …… Linear groove.
Claims (4)
のシンチレータ母材と、該シンチレータ母材の各々の線
状溝内に受光面が該線状溝の内側面に沿うように挿設さ
れた光電変換素子とを備えてなる放射線アレイセンサ。1. A scintillator base material having a comb-shaped cross section in which a plurality of linear grooves are regularly provided, and a light receiving surface is inserted into each linear groove of the scintillator base material so as to extend along an inner side surface of the linear groove. A radiation array sensor comprising a photoelectric conversion element provided.
てなる特許請求の範囲第１項記載のセンサ。2. The sensor according to claim 1, wherein the scintillator base material is covered with a TiO 2 film.
に放射線や可視光の遮断層を備えたフォトダイオードか
らなる特許請求の範囲第１項記載のセンサ。3. The sensor according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element comprises a photodiode having a light receiving surface on one surface and a radiation or visible light blocking layer on the other surface.
の両面に二つのアモルファスフォトダイオードを備えて
なる特許請求の範囲第１項記載のセンサ。4. The sensor according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element comprises two amorphous photodiodes on both sides of a radiation or visible light blocking layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23282785A JPH0627843B2 (en) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | Radiation array sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23282785A JPH0627843B2 (en) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | Radiation array sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6291880A JPS6291880A (en) | 1987-04-27 |
| JPH0627843B2 true JPH0627843B2 (en) | 1994-04-13 |
Family
ID=16945403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23282785A Expired - Lifetime JPH0627843B2 (en) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | Radiation array sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627843B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106461796B (en) * | 2014-04-17 | 2020-02-07 | 皇家飞利浦有限公司 | Radiation detector with photosensitive elements that can have high aspect ratios |
-
1985
- 1985-10-17 JP JP23282785A patent/JPH0627843B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6291880A (en) | 1987-04-27 |
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