特開 2016-156719 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-156719(P2016-156719A)

(43)【公開日】2016年9月1日

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20160805BHJP

   G01T 1/202 20060101ALI20160805BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20160805BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/20 B

   G01T1/20 E

   G01T1/20 G

   G01T1/202

   A61B6/00 300S

   A61B6/00 300Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-35122(P2015-35122)

(22)【出願日】2015年2月25日

(71)【出願人】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】東芝電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】會田 博之

(72)【発明者】

【氏名】堀内 弘

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

【Ｆターム（参考）】

2G188AA03

2G188BB02

2G188BB04

2G188CC15

2G188CC16

2G188CC17

2G188CC19

2G188CC22

2G188CC25

2G188DD05

2G188DD35

2G188DD44

2G188DD47

2G188EE08

2G188EE32

2G188EE36

4C093AA01

4C093CA32

4C093EB12

4C093EB20

4C093FA13

(57)【要約】

【課題】品質の高いエネルギーサブトラクション撮影を行う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、アレイ基板に設けられた複数の光電変換部を覆う第１のシンチレータを有する第１の検出部と、アレイ基板に設けられた複数の光電変換部を覆う第２のシンチレータを有し、前記第１の検出部の前記第１のシンチレータが設けられた側に対峙させて設けられた第２の検出部と、を備えている。
前記第２のシンチレータの厚み寸法は、前記第１のシンチレータの厚み寸法よりも短い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アレイ基板に設けられた複数の光電変換部を覆う第１のシンチレータを有する第１の検出部と、
アレイ基板に設けられた複数の光電変換部を覆う第２のシンチレータを有し、前記第１の検出部の前記第１のシンチレータが設けられた側に対峙させて設けられた第２の検出部と、
を備え、
前記第２のシンチレータの厚み寸法は、前記第１のシンチレータの厚み寸法よりも短い放射線検出器。

【請求項2】

前記第１の検出部と、前記第２の検出部と、の間に設けられ、前記第２のシンチレータからの蛍光が透過するのを抑制し、前記第２の検出部を透過した放射線を透過させる遮光部をさらに備えた請求項１記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記第２の検出部は、前記第２のシンチレータを前記第１のシンチレータと対峙させて設けられている請求項１または２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記第１のシンチレータは、柱状結晶の集合体を含み、
前記第２のシンチレータは、粒状体を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記第１の検出部のアレイ基板に設けられた制御ラインと、前記第２の検出部のアレイ基板に設けられた制御ラインと、に制御信号を印加する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の検出部のアレイ基板に設けられた制御ラインと、前記第２の検出部のアレイ基板に設けられた制御ラインと、に同一のタイミングで前記制御信号を印加する請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項6】

一端側が前記制御部と電気的に接続され、他端側が前記第１の検出部のアレイ基板に設けられた制御ライン、および前記第２の検出部のアレイ基板に設けられた制御ラインに電気的に接続された接続配線部をさらに備えた請求項５記載の放射線検出器。

【請求項7】

前記第２の検出部のアレイ基板に設けられた複数の光電変換部のピッチ寸法は、前記第１の検出部のアレイ基板に設けられた複数の光電変換部のピッチ寸法よりも短い請求項１〜６のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線検出器の一種にＸ線検出器がある。現在実用化されているＸ線検出器の多くは、間接変換方式を採用している。間接変換方式のＸ線検出器は、人体等の被写体を透過し入射したＸ線をシンチレータにより蛍光（可視光）に変換し、蛍光をフォトダイオードなどの光電変換素子により信号電荷に変換する。信号電荷は、蓄積キャパシタに蓄積される。蓄積された信号電荷は、スイッチング素子（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor））により外部に出力される。光電変換素子、蓄積キャパシタ、およびスイッチング素子は、マトリクス状に複数組設けられている。一組の光電変換素子、蓄積キャパシタ、およびスイッチング素子は、一つの画素（pixel）に対応する。

【0003】

Ｘ線検出器は、被写体内部の組織や構造におけるＸ線透過率の違いを利用して被写体内部を画像化する。
また、Ｘ線検出器による撮影では、エネルギーサブトラクションと称される撮影手法が用いられることがある。
エネルギーサブトラクション撮影では、同一の被写体に対して複数回の撮影が行われる。
例えば、まず、被写体を固定した状態において、Ｘ線源であるＸ線管に低い管電圧を印加して、Ｘ線のエネルギースペクトルがエネルギーの低い側に位置するようにしてＸ線を発生させ、被写体を透過したＸ線をＸ線検出器を用いて画像化する。
次に、被写体を固定した状態において、Ｘ線源であるＸ線管に高い管電圧を印加して、Ｘ線のエネルギースペクトルがエネルギーの高い側に位置するようにしてＸ線を発生させ、被写体を透過したＸ線をＸ線検出器を用いて画像化する。
この場合、照射されたＸ線の線質により、被写体内部の組成が異なる部位におけるＸ線吸収率は異なるものとなる。そのため、最初の撮影により得られたＸ線画像と、次の撮影により得られたＸ線画像との差から所望の部位を選択的に抽出することができる。
エネルギーサブトラクション撮影を行えば、例えば、脂肪や血液などの軽元素を主成分とする部位を選択的に抽出したり、骨などの比較的重元素を多く含む部位を選択的に抽出したりすることができる。

【0004】

ここで、ジェネレータによりＸ線管の管電圧を変更するのには数秒の時間を要する。また、Ｘ線検出器におけるＸ線画像の生成には数秒の時間を要する。
そのため、エネルギーサブトラクション撮影においては、最初の撮影およびＸ線画像の生成が完了するまでに数秒以上の時間を要することになり、次の撮影までの間、被写体を固定した状態にする必要がある。
しかしながら、被写体が人間などの場合には、呼吸などの動きがあるため、数秒以上の間被写体を固定した状態にするのは困難である。
エネルギーサブトラクション撮影中に被写体が動いた場合には、抽出された部位のＸ線画像の品質が低くなるおそれがある。

【0005】

この場合、Ｘ線管の管電圧を変更するのに要する時間を短縮すれば、被写体が動くことによる影響を少なくすることができる。
しかしながら、一般的なジェネレータでは、短時間でＸ線管の管電圧を変更することは難しい。そのため、エネルギーサブトラクション撮影のために、特殊なジェネレータが必要となる。その結果、撮影システムのコストが増加することになる。
そこで、一般的なジェネレータを用いる場合であっても品質の高いエネルギーサブトラクション撮影を行うことができる放射線検出器の開発が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−３１３６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、品質の高いエネルギーサブトラクション撮影を行うことができる放射線検出器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る放射線検出器は、アレイ基板に設けられた複数の光電変換部を覆う第１のシンチレータを有する第１の検出部と、アレイ基板に設けられた複数の光電変換部を覆う第２のシンチレータを有し、前記第１の検出部の前記第１のシンチレータが設けられた側に対峙させて設けられた第２の検出部と、を備えている。
前記第２のシンチレータの厚み寸法は、前記第１のシンチレータの厚み寸法よりも短い。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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図である。

【図2】Ｘ線検出器１を例示するための模式斜視図である。

【図3】アレイ基板２の回路図である。

【図4】Ｘ線検出器１のブロック図である。

【図5】他の実施形態に係る検出部２１および検出部２２の配置を例示するための模式図である。

【図6】他の実施形態に係る検出部２１ａを例示するための模式図である。

【図7】接続配線部２ｅ１、２ｅ２の配設形態を例示するための模式斜視図である。

【図8】他の実施形態に係る接続配線部２ｅ１、２ｅ２の配設形態を例示するための模式斜視図である。

【図9】図８に例示をしたＸ線検出器１を筐体６に格納した状態を例示するための模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。
本実施の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、放射線検出器であるＸ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができるが、用途に限定はない。

【0011】

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図である。
なお、図１においては煩雑となるのを避けるために、接続配線部２ｅ１、２ｅ２などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、図２においては煩雑となるのを避けるために、検出部２２や遮光部２３などを省いて描いている。
図３は、アレイ基板２の回路図である。
図４は、Ｘ線検出器１のブロック図である。
なお、図４においては煩雑となるのを避けるために、検出部２２を省いて描いている。

【0012】

図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、検出部２１（第１の検出部の一例に相当する）、検出部２２（第２の検出部の一例に相当する）、遮光部２３、信号処理部３、および画像生成部４が設けられている。
検出部２１には、アレイ基板２、およびシンチレータ５（第１のシンチレータの一例に相当する）が設けられている。
アレイ基板２は、シンチレータ５によりＸ線１０２から変換された可視光、すなわち蛍光を信号電荷に変換する。
アレイ基板２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、およびバイアスライン２ｃ３を有する。

【0013】

基板２ａは、板状を呈し、ガラスなどの透光性材料から形成されている。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。
光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とで画された領域に設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。
なお、一つの光電変換部２ｂは、一つの画素に対応する。

【0014】

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２ｂ２が設けられている。
また、図３に示すように、光電変換素子２ｂ１において変換した信号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、矩形平板状を呈し、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。

【0015】

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、蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射することで生じた電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料を含むものとすることができる。
図３に示すように、薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ソース電極２ｂ２ｂ及びドレイン電極２ｂ２ｃを有している。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と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタ２ｂ３とに電気的に接続される。

【0016】

制御ライン２ｃ１は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向に延びている。
複数の制御ライン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のそれぞれと電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ１には、接続配線部２ｅ１に設けられた複数の配線の一方の端部側がそれぞれ電気的に接続されている。接続配線部２ｅ１に設けられた複数の配線の他方の端部側は、信号処理部３に設けられた制御部３１とそれぞれ電気的に接続されている。
接続配線部２ｅ１は、例えば、フレキシブルプリント基板などとすることができる。

【0017】

データライン２ｃ２は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、例えば、列方向に延びている。
複数のデータライン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とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ２には、接続配線部２ｅ２に設けられた複数の配線の一方の端部側がそれぞれ電気的に接続されている。接続配線部２ｅ２に設けられた複数の配線の他方の端部側は、信号処理部３に設けられた増幅・変換回路３２とそれぞれ電気的に接続されている。
接続配線部２ｅ２は、例えば、フレキシブルプリント基板などとすることができる。

【0018】

バイアスライン２ｃ３は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。バイアスライン２ｃ３は、データライン２ｃ２と同じ方向に延びている。バイアスライン２ｃ３は、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタ２ｂ３とに電気的に接続されている。複数のバイアスライン２ｃ３は、図示しないバイアス電源とそれぞれ電気的に接続されている。
制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３は、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。
なお、接続配線部２ｅ１、２ｅ２の配設形態に関する詳細は後述する。

【0019】

また、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３を覆う図示しない保護層を設けることができる。
保護層は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）やアクリル系樹脂などの絶縁性材料から形成することができる。

【0020】

シンチレータ５は、複数の光電変換部２ｂの上に設けられ、検出部２２と遮光部２３を透過して入射するＸ線１０２を可視光すなわち蛍光に変換する。シンチレータ５は、基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域を覆うように設けられている。
シンチレータ５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを用いて形成することができる。この場合、真空蒸着法などを用いて、柱状結晶の集合体が形成されるようにすることができる。柱状結晶の集合体を形成すれば、発生した蛍光が散乱するのを抑制することができる。発生した蛍光が散乱するのを抑制することができれば、発生した蛍光が隣接する光電変換部２ｂに入射するのを抑制することができるので解像度の向上を図ることができる。

【0021】

また、シンチレータ５は、例えば、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）などを用いて形成することもできる。酸硫化ガドリニウムなどからなるシンチレータ５は、粒状（柱状）を呈し、複数の光電変換部２ｂごとに設けることができる。
酸硫化ガドリニウムなどからなり、粒状体（柱状体）の集合体となっているシンチレータ５とすれば、感度特性の向上と生産性の向上を図ることができる。

【0022】

その他、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５の表面側（Ｘ線１０２の入射面側）を覆うように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５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５と図示しない反射層を覆う図示しない防湿体を設けることができる。

【0023】

検出部２２は、検出部２１のシンチレータ５が設けられた側に対峙させて設けられている。検出部２２は、検出部２１のＸ線１０２が入射する側に設けられている。
この場合、検出部２２は、シンチレータ１５（第２のシンチレータの一例に相当する）が検出部２１側とは反対の側（Ｘ線管１００側）になるように設けることができる。
検出部２２には、前述したアレイ基板２、およびシンチレータ１５が設けられている。 シンチレータ１５は、複数の光電変換部２ｂの上に設けられ、入射するＸ線１０２を蛍光に変換する。シンチレータ１５は、基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域を覆うように設けられている。
シンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２は、シンチレータ５の厚み寸法Ｈ１より短くなっている。
なお、シンチレータ５の厚み寸法Ｈ１とシンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２に関する詳細は後述する。

【0024】

シンチレータ１５の材料や構成は、前述したシンチレータ５の材料や構成と同様とすることができるが、次のようにすることが好ましい。
厚みの薄いシンチレータ１５においては、発生した蛍光の散乱が生じにくい。そのため、シンチレータ１５は、前述した酸硫化ガドリニウムなどからなり、粒状体を含むものとすることができる。この様にすれば、検出部２２における感度特性の向上と生産性の向上を図ることができる。
厚みの厚いシンチレータ５においては、発生した蛍光の散乱が生じやすい。そのため、シンチレータ５は、前述した柱状結晶の集合体を含むものとすることができる。この様にすれば、検出部２１における解像度の向上を図ることができる。

【0025】

遮光部２３は、シンチレータ１５において発生した蛍光が基板２ａを透過して検出部２１に入射するのを抑制する。
遮光部２３は、シンチレータ１５からの蛍光が透過するのを抑制し、検出部２２を透過したＸ線１０２を透過させる。
また、遮光部２３は、シンチレータ５からの蛍光が検出部２２側に透過するのを抑制することもできる。
遮光部２３は、検出部２１と検出部２２との間に設けられている。
遮光部２３は、板状を呈するものとすることができる。
遮光部２３の材料は、Ｘ線１０２を透過させ、蛍光の透過を抑制できるものであれば特に限定はない。遮光部２３の材料は、例えば、不透明な樹脂や、アルミニウムなどの金属などとすることができる。

【0026】

遮光部２３の厚み寸法と材料は、Ｘ線１０２の透過性と蛍光の遮光性を考慮して適宜設定することができる。例えば、実験やシミュレーションを行って、所望のＸ線の透過性と蛍光の遮光性が得られるように、遮光部２３の厚み寸法と材料を決定することができる。

【0027】

また、図１に示すように遮光部２３と検出部２２との間には隙間があってもよいし、図９に示すように遮光部２３と検出部２２とが密着していてもよい。
図１に示すように遮光部２３と検出部２１との間には隙間があってもよいし、図９に示すように遮光部２３と検出部２１とが密着していてもよい。ただし、遮光部２３と検出部２１との間に隙間を設けるようにすれば、外部からの振動が遮光部２３を介してシンチレータ５やアレイ基板２の光電変換部２ｂが設けられた側に伝わるのを抑制することができる。

【0028】

信号処理部３は、検出部２１のＸ線１０２が入射する側とは反対側に設けられている。
図４に示すように、信号処理部３には、制御部３１と、増幅・変換回路３２とが設けられている。
制御部３１は、接続配線部２ｅ１および接続配線部２ｅ２を介して、検出部２１および検出部２２と電気的に接続されている。

【0029】

制御部３１は、複数の制御ライン２ｃ１を介して、複数の光電変換部２ｂに選択的に制御信号Ｓ１を印加する。
制御部３１は、複数のゲートドライバ３１ａと行選択部３１ｂとを有する。
ゲートドライバ３１ａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を印加する。
行選択部３１ｂ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３１ａに制御信号Ｓ１を送る。
例えば、制御部３１は、接続配線部２ｅ１と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次印加する。制御ライン２ｃ１に印加された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換素子２ｂ１からの信号電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。（図２を参照）
増幅・変換回路３２は、複数の積分増幅器３２ａと、複数のＡ／Ｄ変換器３２ｂを有する。
積分増幅器３２ａは、データライン２ｃ２と接続配線部２ｅ２とを介して、複数の光電変換素子２ｂ１のそれぞれからの画像データ信号Ｓ２を受信し、受信した画像データ信号Ｓ２を増幅して出力する。積分増幅器３２ａから出力された画像データ信号Ｓ２は、並列／直列変換されてＡ／Ｄ変換器３２ｂに入力される。
Ａ／Ｄ変換器３２ｂは、入力された画像データ信号Ｓ２（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。

【0030】

画像生成部４は、配線４ａを介して、信号処理部３と電気的に接続されている。
画像生成部４は、複数のＡ／Ｄ変換器３２ｂによりデジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を生成する。画像生成部４１は、例えば、マトリクス状に配置された複数の光電変換部２ｂの行と列にしたがって、画像データ信号Ｓ２を順次処理することで、Ｘ線画像を生成する。
また、画像生成部４は、Ｘ線画像を生成する際に所定の補正（例えば、オフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正など）を行うこともできる。
生成されたＸ線画像は、画像生成部４から外部に向けて出力される。

【0031】

次に、シンチレータ５の厚み寸法Ｈ１とシンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２についてさらに説明する。
図１に示すように、ジェネレータ１０１は、所定の管電圧をＸ線管１００に印加する。Ｘ線管１００は、印加された管電圧に応じて所定の強度とエネルギー（所定のエネルギースペクトル）を有するＸ線１０２を放射する。
Ｘ線管１００から放射されたＸ線１０２は、被写体３００を透過する際に一部が吸収され、吸収されなかったＸ線１０２が被写体３００を透過してＸ線検出器１に入射する。

【0032】

ここで、Ｘ線管１００から放射されるＸ線１０２には、低エネルギー成分１０２ａと高エネルギー成分１０２ｂとが含まれている。
そのため、被写体３００を透過したＸ線１０２にも低エネルギー成分１０２ａと高エネルギー成分１０２ｂとが含まれている。
そして、被写体３００の組成が異なる部位におけるＸ線吸収率はＸ線の線質、すなわち、低エネルギー成分１０２ａと高エネルギー成分１０２ｂとでは異なるものとなる。
そのため、検出部２２が主にＸ線１０２の低エネルギー成分１０２ａを用いてＸ線画像を生成し、検出部２１が主にＸ線１０２の高エネルギー成分１０２ｂを用いてＸ線画像を生成するようにすれば、一度のＸ線１０２照射でエネルギーサブトラクション撮影を行うことができる。

【0033】

Ｘ線１０２の低エネルギー成分１０２ａは、高エネルギー成分１０２ｂに比べて吸収されやすい（透過力が弱い）。そのため、Ｘ線管１００の近くにある検出部２２のシンチレータ１５は、主にＸ線１０２の低エネルギー成分１０２ａを蛍光に変換する。吸収されやすい低エネルギー成分１０２ａは、シンチレータ１５により蛍光に変換されるので検出部２１には到達しない。一方、吸収されにくい高エネルギー成分１０２ｂは、一部がシンチレータ１５に吸収されるが大部分は検出部２２を透過して検出部２１に到達する。そのため、検出部２１のシンチレータ５は、主にＸ線１０２の高エネルギー成分１０２ｂを蛍光に変換する。

【0034】

この場合、シンチレータ１５において高エネルギー成分１０２ｂの吸収量（変換量）が多くなると、検出部２１によるＸ線画像の生成が困難となるおそれがある。
シンチレータ１５における高エネルギー成分１０２ｂの吸収量（変換量）を少なくするためには、シンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２を短くすればよい。
また、シンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２を短くしても、低エネルギー成分１０２ａは、高エネルギー成分１０２ｂに比べて吸収されやすいので、充分な蛍光を得ることができる。

【0035】

一方、Ｘ線１０２の高エネルギー成分１０２ｂは、低エネルギー成分１０２ａに比べて吸収されにくいので、充分な蛍光を得るためにシンチレータ５の厚み寸法Ｈ１は長くすることが好ましい。
そのため、シンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２は、シンチレータ５の厚み寸法Ｈ１より短くなっている。

【0036】

この様にすれば、検出部２２が主にＸ線１０２の低エネルギー成分１０２ａを用いてＸ線画像を生成し、検出部２１が主にＸ線１０２の高エネルギー成分１０２ｂを用いてＸ線画像を生成することができる。

【0037】

シンチレータ５の厚み寸法Ｈ１とシンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２は、シンチレータ５およびシンチレータ１５の材料、低エネルギー成分１０２ａと高エネルギー成分１０２ｂの割合や強度、遮光部２３における高エネルギー成分１０２ｂの透過率などを考慮して適宜決定することができる。
例えば、これらの要因を考慮した実験やシミュレーションを行って、シンチレータ５の厚み寸法Ｈ１とシンチレータ１５の厚み寸法Ｈ２を適宜決定することができる。

【0038】

次に、Ｘ線検出器１の作用について説明する。
Ｘ線検出器１の外部に設けられたＸ線管１００から、Ｘ線１０２が放射される。
例えば、ジェネレータ１０１は、所定の管電圧をＸ線管１００に印加する。Ｘ線管１００は、印加された管電圧に応じて所定の強度とエネルギーを有するＸ線１０２を放射する。
Ｘ線管１００から放射されたＸ線１０２は、被写体３００を透過する際に一部が吸収され、吸収されなかったＸ線１０２が被写体３００を透過してＸ線検出器１に入射する。

【0039】

Ｘ線検出器１に入射したＸ線１０２の低エネルギー成分１０２ａは、検出部２２のシンチレータ１５により蛍光に変換される。蛍光の強度は、入射したＸ線１０２の低エネルギー成分１０２ａの強度に比例する。シンチレータ１５の内部で発生した蛍光の一部は、対応する光電変換素子２ｂ１に入射する。
光電変換素子２ｂ１に入射した蛍光は、光電変換素子２ｂ１の内部において、電子とホールからなる電荷に変換される。変換された電荷は、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積される。

【0040】

制御部３１は、複数の光電変換部２ｂに選択的に制御信号Ｓ１を印加する。選択された光電変換部２ｂの薄膜トランジスタ２ｂ２はオン状態となり、蓄積された電荷は蓄積キャパシタ２ｂ３から画像データ信号Ｓ２として出力される。
積分増幅器３２ａは、複数の光電変換素子２ｂ１のそれぞれからの画像データ信号Ｓ２を受信し、受信した画像データ信号Ｓ２を増幅して出力する。積分増幅器３２ａから出力された画像データ信号Ｓ２は、並列／直列変換されてＡ／Ｄ変換器３２ｂに入力される。 Ａ／Ｄ変換器３２ｂは、入力された画像データ信号Ｓ２（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。

【0041】

画像生成部４は、複数のＡ／Ｄ変換器３２ｂによりデジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、低エネルギー成分１０２ａによる第１のＸ線画像を生成する。画像生成部４１は、例えば、マトリクス状に配置された複数の光電変換部２ｂの行と列にしたがって、画像データ信号Ｓ２を順次処理することで、第１のＸ線画像を生成する。

【0042】

Ｘ線検出器１に入射したＸ線１０２の高エネルギー成分１０２ｂは、検出部２２および遮光部２３を透過して検出部２１のシンチレータ５に入射する。
シンチレータ１５の内部で発生した蛍光の一部は、アレイ基板２を透過して検出部２１に向かうが、遮光部２３によりシンチレータ５への入射が抑制される。
シンチレータ５に入射したＸ線１０２の高エネルギー成分１０２ｂは、シンチレータ５により蛍光に変換される。以降、前述したものと同様にして高エネルギー成分１０２ｂによる第２のＸ線画像を生成する。
この様に、Ｘ線検出器１は、一度のＸ線１０２照射によりエネルギーサブトラクション撮影を行うことができる。
生成された第１のＸ線画像と第２のＸ線画像は、画像生成部４から外部に向けて出力される。

【0043】

被写体３００の組成が異なる部位におけるＸ線吸収率は、低エネルギー成分１０２ａと高エネルギー成分１０２ｂとでは異なるものとなる。
そのため、第１のＸ線画像と、第２のＸ線画像との差から所望の部位を選択的に抽出することができる。
例えば、脂肪や血液などの軽元素を主成分とする部位を選択的に抽出したり、骨などの比較的重元素を多く含む部位を選択的に抽出したりすることができる。

【0044】

本実施の形態に係るＸ線検出器１は、一度のＸ線１０２照射によりエネルギーサブトラクション撮影を行うことができるので、エネルギーサブトラクション撮影における撮影時間を短縮することができる。そのため、動きのある被写体３００であっても高品質のＸ線画像を得ることができる。
すなわち、本実施の形態に係るＸ線検出器１は、品質の高いエネルギーサブトラクション撮影を行うことができる。
また、一度のＸ線１０２照射を行えばよいので、すなわちＸ線管１００に所定の管電圧を印加すればよいので、撮影中にＸ線管１００に印加する管電圧を変更する必要がない。
そのため、短時間でＸ線管１００の管電圧を変更することができる特殊なジェネレータを用いる必要がないので、撮影システムのコストが増加することがない。

【0045】

図５は、他の実施形態に係る検出部２１および検出部２２の配置を例示するための模式図である。
図５に示すように、検出部２２は、検出部２１のＸ線１０２が入射する側に設けられている。

【0046】

ただし、検出部２２は、シンチレータ１５が検出部２１側（Ｘ線管１００側とは反対側）になるように設けられている。
すなわち、検出部２２は、シンチレータ１５をシンチレータ５と対峙させて設けられている。
そのため、検出部２２が備えるアレイ基板２の光電変換部２ｂが設けられる側の面と、検出部２１が備えるアレイ基板２の光電変換部２ｂが設けられる側の面とが対峙することになる。

【0047】

ここで、検出部２２が備える光電変換部２ｂと、検出部２１が備える光電変換部２ｂとの間の距離が長くなると、画素ずれが生じ易くなる。また、画素ずれは、Ｘ線１０２が斜め方向から入射するアレイ基板２の周縁領域で顕著になる。画素ずれは、解像度の劣化の要因となる。

【0048】

本実施の形態においては、アレイ基板２の光電変換部２ｂが設けられる側の面同士を対峙させているので、検出部２２が備える光電変換部２ｂと、検出部２１が備える光電変換部２ｂとの間の距離を短くすることができる。
そのため、画素ずれを低減させることができるので、解像度の向上を図ることができる。

【0049】

図６は、他の実施形態に係る検出部２１ａを例示するための模式図である。
図６に示すように、検出部２１ａには、アレイ基板１２ａ、およびシンチレータ５が設けられている。
検出部２２ａには、アレイ基板１２ｂ、およびシンチレータ１５が設けられている。
アレイ基板１２ｂに設けられた光電変換部２ｂのピッチ寸法Ｐｂは、アレイ基板１２ａに設けられた光電変換部２ｂのピッチ寸法Ｐａよりも短くなっている。
ピッチ寸法Ｐａとピッチ寸法Ｐｂは、Ｘ線１０２の放射角度θを考慮したものとなっている。

【0050】

ここで、前述したように、画素ずれは、Ｘ線１０２が斜め方向から入射するアレイ基板１２ａ、１２ｂの周縁領域で顕著になる。
本実施の形態においては、ピッチ寸法Ｐｂをピッチ寸法Ｐａよりも短くし、ピッチ寸法Ｐａとピッチ寸法ＰｂをＸ線１０２の放射角度θを考慮したものとしているので、アレイ基板１２ａ、１２ｂの周縁領域における画素ずれを低減させることができる。そのため、解像度の向上を図ることができる。

【0051】

次に、接続配線部２ｅ１、２ｅ２の配設形態についてさらに説明する。
図７は、接続配線部２ｅ１、２ｅ２の配設形態を例示するための模式斜視図である。
なお、図７においては煩雑となるのを避けるために、接続配線部２ｅ１、２ｅ２、アレイ基板２、検出部２１、検出部２２、および信号処理部３以外の要素を省いて描いている。
図７に示すように、検出部２１に設けられた接続配線部２ｅ１は、検出部２２に設けられた接続配線部２ｅ１と対峙するようにして設けることができる。
検出部２１に設けられた接続配線部２ｅ２は、検出部２２に設けられた接続配線部２ｅ２と対峙するようにして設けることができる。
この様にすれば、検出部２１および検出部２２をそれぞれ信号処理部３に接続することができる。そのため、検出部２１および検出部２２を別々に制御することができる。

【0052】

図８は、他の実施形態に係る接続配線部２ｅ１、２ｅ２の配設形態を例示するための模式斜視図である。
図９は、図８に例示をしたＸ線検出器１を筐体６に格納した状態を例示するための模式断面図である。

【0053】

前述したように、接続配線部２ｅ１は、制御部３１と制御ライン２ｃ１とを電気的に接続している。
ここで、制御部３１は、複数の光電変換部２ｂに選択的に制御信号Ｓ１を印加する。制御信号Ｓ１は、所望の光電変換部２ｂから画像データ信号Ｓ２を出力させるための信号である。そのため、検出部２１に設けられた光電変換部２ｂと、検出部２２に設けられた光電変換部２ｂとに同一のタイミングで制御信号Ｓ１を印加することができる。
すなわち、制御部３１は、検出部２１のアレイ基板２に設けられた制御ライン２ｃ１と、検出部２２のアレイ基板２に設けられた制御ライン２ｃ１と、に同一のタイミングで制御信号Ｓ１を印加してもよい。

【0054】

本実施の形態においては、検出部２１および検出部２２に対して接続配線部２ｅ１を共通化している。
すなわち、接続配線部２ｅ１の一端側は、制御部３１と電気的に接続されている。接続配線部２ｅ１の他端側は、検出部２１のアレイ基板２に設けられた制御ライン２ｃ１、および検出部２２のアレイ基板２に設けられた制御ライン２ｃ１に電気的に接続されている。
そのため、配線を簡素化することができるので、配線作業の容易化、ひいてはＸ線検出器１の生産性を向上させることができる。
また、制御部３１において、制御信号Ｓ１を出力する回路を共通化することができるので、制御部３１の簡素化、ひいては制御部３１の製造コストを低減させることができる。

【0055】

図９に示すように、筐体６は箱状を呈し、内部にＸ線検出器１が格納されている。
筐体６の内部には、支持板６ｂが設けられ、支持板６ｂの一方の面には検出部２１、遮光部２３、および検出部２２が設けられている。支持板６ｂの他方の面には信号処理部３が設けられている。筐体６の側面には、コネクタ６ａが設けられ、信号処理部３と画像生成部４が電気的に接続できるようになっている。
図８に示すように、検出部２１および検出部２２に対して接続配線部２ｅ１を共通化すれば、検出部２１および検出部２２の一辺側を接続配線部２ｅ１が設けられていないスペースとすることができる。そのため、信号処理部３とコネクタ６ａとを電気的に接続する配線６ｃをこのスペースに設けることができる。そのため、筐体６の内部における配線作業の容易化、ひいてはＸ線検出器１の生産性を向上させることができる。

【0056】

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。

【符号の説明】

【0057】

１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ｂ 光電変換部、２ｂ１ 光電変換素子、２ｂ２ 薄膜トランジスタ、２ｃ１ 制御ライン、２ｃ２ データライン、２ｅ１ 接続配線部、２ｅ２ 接続配線部、３ 信号処理部、４ 画像生成部、５ シンチレータ、１５ シンチレータ、２１ 検出部、２２ 検出部、２３ 遮光部、３１ 制御部、３１ａ ゲートドライバ、３１ｂ 行選択部、３２ 増幅・変換回路、１００ Ｘ線管、１０１ ジェネレータ、１０２ Ｘ線、１０２ａ 低エネルギー成分、１０２ｂ 高エネルギー成分、３００ 被写体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】