JP4376773B2

JP4376773B2 - Ｃｔ用マルチアレイ検出システム

Info

Publication number: JP4376773B2
Application number: JP2004504006A
Authority: JP
Inventors: ザハヴィ，オパー; レヴェネ，シンハ; ダフニ，ユード
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: WO2003096070A1; EP1525492A1; CN1625698A; CN1311243C; JP2005524853A; AU2002302940A1; EP1525492B1

Description

本発明は、X線コンピューター断層撮影及び複数の検出器アレイが使用される他の撮像モダリティを含む、撮像アプリケーションのための固体検出システムの分野に係る。

X線コンピューター断層撮影（CT）における典型的な個体検出システムは、通常的には2次元で走査される対象の下方の大領域をカバーする多数の検出素子からなる。各素子は、例えば光学的結合接着剤を用いて、シリコンフォトダイオードのセグメントに実装されるシンチレータ結晶である。検出素子は、瞬間的な減衰X線電子ビームを対応する電気出力の１セットに変換し、電気出力の１セットは、走査対象の減衰イメージを再現するために使用される。マルチアレイ検出システムでは、シンチレータ及びフォトダイオードのアクティブ領域は、多数の小領域に分割され、それらは、互いに物理的に整列され、互いにサイズ及びアクティブ領域で類似する。各フォトダイオードセグメントは、信号処理回路に至るワイヤにより接続される。

セグメントサイズを維持しつつ検出領域を拡大すると、かかる検出素子の数が増加する。ダイオードの基板の現在の設計では、これは“不動産（スペース）”の問題を招く。例えば、ワイヤ幅＋各検出素子からのワイヤ間の最小隙間は、０．２５ｍｍであり、ラインあたり16素子の１６ライン検出器アレイにおける全ての素子からのワイヤは、アレイの一方の側にチャンネルを介して走るそれぞれ16ワイヤからなる１６層を形成し、この際、チャンネルは少なくとも０．４ｍｍでなければならないだろう。サブミリメーターの解像度を持つアレイに対しては、チャンネルはアクティブフォットダイオードを持たない重大な領域を表わすことになる。

検出素子の大型アレイをパッキングする際のその他の問題は、デジタル信号にフォットダイオードからの出力電流を変換する検出器取得システム（DAS）電子回路の配置である。ピックアップノイズを低減し、スペースを節約するため、ASICを用いて電子回路のサイズを最小化し、検出器素子に可能な限り近くにASICを配置し、ワイヤや他のコネクタを無くすことが望ましい。しかし、検出器の大型タイル型アレイでは、ASICは、検出器と反対側の基板裏側にしか配置できず、この場合、ASICは、アレイを介して発されるX線からの放射線ダメージを受けることになる。

本発明の幾つかの実施例の一局面は、シンチレータアレイに隙間が無く、検出器アレイの隣にワイヤを走らせるスペースがある検出器アレイの構成に関する。本発明の幾つかの実施例では、ASICは、X線から遮断されつつ、フォットダイオードの近傍に配置される。これは、各フォットダイオードアレイを関連するシンチレータアレイに対して傾斜させ、個々の光ファイバ、ファイバ光学バンドル、プリズムや他の手段を光ガイドとして用いて、各シンチレータ素子からの光を関連するフォットダイオードに運ぶことで達成される。各フォットダイオードアレイの一のエッジは、シンチレータアレイに接触するか他のエッジよりも近くにあり、他のエッジはシンチレータアレイから更に離れて自由である。ワイヤは、各フォットダイオードアレイの自由エッジに沿って走らされ、及び／又はASICはそこに実装され、その側における近隣の検出器アレイのフォットダイオード基板の背後に延在する。選択的に、放射線シールドが、近接の検出器アレイを貫くX線によるダメージからASCIを保護するため、近接の検出器アレイのフォットダイオード基板とASCI間に配置される。

或いは、フォットダイオードアレイの１つの全体のエッジがシンチレータアレイに接触するか若しくはほとんど接するのに代えて、フォットダイオードアレイの唯一のコーナが、シンチレータに接触するか若しくは近くにあり、フォットダイオードアレイは、シンチレータアレイの面から２方向で傾斜される。このとき、フォットダイオードアレイの２つのエッジは、唯一のエッジに代わって、自由である。選択的には、ASICの各部がこれらの自由エッジのそれぞれの近傍にあり、同一のASIC領域に対して、ASICを概してフォットダイオードの近くに至らしめる。

検出器アレイの全てが同一方向で傾斜したフォットダイオードを有し、当該傾斜が一方向であり、当該アレイの全体のエッジがシンチレータに近いか若しくは接する場合、シンチレータの平面に対して傾斜された側のフォットダイオードアレイのエッジは自由でない、というのは、それらは、当該側の隣接するアレイの対応するエッジと隣接するからである。

より多くの自由エッジを有するための１つの方法は、前述の如く、各光検出器アレイを２次元で傾斜させる。その他の方法は、一列の全てのアレイを一方向（列の方向に平行）で傾斜させ、且つ、次の列の全てのアレイを反対方向に傾斜させ、以下同様に、アレイの列を交互に別々の方向に傾斜させることである。各アレイの外周の半分は、当該側で隣のアレイよりもシンチレータ面から離れており、当該外周の部分が、ASIC及び／又はワイヤを取り付けるべく自由となる。

一般的に、アレイの傾斜は、２つの近傍のアレイがそれらが結合するシンチレータ面から同一距離でない場合に最大の自由エッジ長を可能とする、というのは、これらのエッジは、隣のアレイのエッジに接するからである。一のアレイが当該ポイントで隣接するアレイよりもシンチレータ面から離れている限り、当該ポイントで１つの自由エッジが存在することになる。２つの近傍のアレイがそれらの共通エッジでシンチレータ面から同一距離の場合でも、それらの間の十分大きな二面角が存在する限り、ASICやワイヤをそれらの一方のエッジに、若しくは、それらのそれぞれのエッジの異なる部分に取り付けることが可能である。

選択的には、フォットダイオード素子は、シンチレータ素子よりも領域が小さく、光ガイドにテーパが付けられ、対応するフォットダイオード素子のより小さい領域に各シンチレータのより大きな領域からの光を運ぶ。この選択肢は、アレイ内の各素子からASICにワイヤを走らせるためのスペースをフォットダイオード素子間に付与する一方、シンチレータの隙間のない領域を依然として有する。或いは、テーパ付きの光ガイドを用いる代わりに、光ガイドは、フォットダイオード素子と同一の断面積を有し、各シンチレータ素子の底部は、光ガイドと接触する領域の外側で、白でペイントされ（若しくは任意の反射材料で被覆され）、当該領域に当たる光が光ガイド内へと最終的に散乱されるようにする。

本発明の幾つかの実施例のその他の局面は、フォットダイオード素子がシンチレータ素子よりも面積が小さく、各シンチレータ素子の底部は、光ガイドと接触する領域の外側で、白ペイントのような反射材料が被覆されている検出器アレイに関する。各シンチレータ素子の側部表面及び上部表面も反射材料が被覆される。このとき、フォットダイオードに接触しない底面の部分に当たる光は、シンチレータ内に反射により戻り、フォットダイオード内へと最終的に散乱されることになる。本発明のこの局面は、傾斜型のフォットダイオードアレイに対する上述の選択肢と同様、アレイ内の各素子からASICにワイヤを走らせるためのスペースをフォットダイオード素子間に付与する一方、シンチレータの隙間のない領域を依然として有する。選択的には、シンチレータ素子に直接的に反射材料を被覆若しくはペイントするのに代えて、フォットダイオードの位置に対応する正方形が切り抜かれた反射材料の別の層が、シンチレータアレイとフォットダイオードアレイとの間に挟まれる。フォットダイオード素子は、シンチレータ素子に接する必要はない。選択的に、代替で、各シンチレータ素子とそれに関連するフォットダイオードとの間に光が通過するギャップ（隙間）が存在する。或いは、各シンチレータ素子からの光をその関連するフォットダイオードに運ぶ光ガイドが存在する。

理解されるべきこととして、ASICはデータ取得システム電子回路の唯一の例であり、ここで使用される“ASIC”は、フォットダイオードアレイに関連する任意の種類の電子回路を意味することができる。また、理解されるべきこととして、フォットダイオードは、固体光検出器の唯一の例であり、ここで使用される“フォットダイオード”は、任意の種類の固体光検出器、若しくは、電気的な出力信号を生成する任意の種類の光検出器を意味することができる。また、理解されるべきこととして、単一の連続的なシンチレータが、離散的なシンチレータ素子のアレイ若しくはセットに代えて使用でき、一より多いシンチレータ素子が使用される場合でも、各シンチレータ素子は、唯一のフォットダイオード素子に関連付けられる必要はなく、各光検出器素子は、唯一のシンチレータ素子に関連付けられる必要はない。

従って、本発明の一実施例により、
実質的に共通な面をもつ複数の光検出器素子をそれぞれ含む複数の光検出器アレイと、
各光検出器素子に少なくとも一部が関連するシンチレータと、
各光検出器素子を前記シンチレータの関連部に接続する光ガイドと、
各光検出器アレイ内の前記光検出器素子に関連する前記シンチレータの部位の表面が、該光検出器素子の平面に平行でない実質的に共通な面の表面を含む、放射線検出システムが提供される。

選択的には、少なくとも１つの光検出器アレイにおける少なくとも２つの近傍の光検出器素子はそれらの間に隙間を有し、該光検出器アレイにおける各光検出器素子は、光に反応して出力信号を生成し、該光検出器アレイにおける各光検出器素子に関連する少なくとも導体を含み、該導体は、該光検出器素子からの前記出力信号を運ぶためのものであり、導体の少なくとも１つが前記隙間に配索される。

選択的には、少なくとも１つの光検出器素子は、その光検出器アレイの面内に、シンチレータ表面の面に垂直な方向で関連するシンチレータ表面上に投影される断面積を有し、該断面積は、前記光検出器素子に関連するシンチレータの部位の表面の面積よりも小さい。

選択的には、少なくとも１つの光検出器素子に接続される光ガイドの断面は、前記光ガイド及び前記光検出器素子が接続される表面で前記光検出器素子を越えて延在しない。

代替的には、少なくとも１つの光検出器素子に接続される光ガイドの断面は、前記光ガイド及び前記光検出器素子が接続される表面で前記光検出器素子を越えて延在せず、該光検出器素子を越えて延在する該光ガイドの該表面の部分が、反射材料で被覆される。

本発明の一実施例では、少なくとも１つの光検出器素子に接続される光ガイドの断面は、該光検出器素子に関連するシンチレータの部位の表面の全てを覆わない。

選択的には、前記シンチレータの部分は、前記光ガイドの何れにも接触しない位置で反射材料が被覆される。

選択的には、前記シンチレータは、前記光ガイドの何れにも接触しないシンチレータ表面の略全ての部分上で反射材料が被覆される。

本発明の一実施例では、前記シンチレータは、複数のシンチレータ素子を含む。

選択的には、少なくとも１つの光検出器素子に対して、前記光検出器素子に関連するシンチレータの部位は、唯一のシンチレータ素子である。

選択的には、少なくとも１つのシンチレータ素子に対して、唯一の光検出器素子が該シンチレータ素子に関連する。

選択的には、少なくとも１つの光検出器アレイの光検出器素子に関連するシンチレータの部位は、シンチレータ素子の規則的なアレイを含む。

選択的には、少なくとも１つの光検出器アレイに対して、光検出器素子は、シンチレータ素子に一対一で関連する。

選択的には、少なくとも１つのシンチレータ素子の部分は、前記光ガイドの何れにも接触しない位置で反射材料が被覆される。

選択的には、前記シンチレータ素子は、前記光ガイドの何れにも接触しない略全ての位置で反射材料が被覆される。

選択的には、前記反射材料の少なくとも部分は、光が実質的に正反射を受けるようにする。

代替的に若しくは追加的に、前記反射材料の少なくとも部分は、光が実質的に拡散反射を受けるようにする。

選択的には、前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で８０％より大きな反射率を有する。

選択的には、前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で９０％より大きな反射率を有する。

選択的には、前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で９５％より大きな反射率を有する。

本発明の一実施例では、前記光ガイドの少なくとも１つは光パイプを含む。

代替的に若しくは追加的に、前記光ガイドの少なくとも１つは光ファイバを含む。

代替的に若しくは追加的に、前記光ガイドの少なくとも１つは光ファイバのバンドルを含む。

本発明の一実施例では、少なくとも１つの光検出器アレイは自由エッジを有する。

選択的には、自由エッジを有する少なくとも１つの光検出器アレイは、該自由エッジのそばに配置される検出器電子回路を有する。

選択的には、前記検出器電子回路は、ASICを含む。

選択的には、前記検出器電子回路と、当該放射線検出システムの検出対象である放射線の源との間に放射線シールドを含む。

選択的には、自由エッジを備える少なくとも１つの光検出器アレイの少なくとも１つにおける複数の光検出器素子からの出力電流を運ぶ導体バンドルを含み、前記導体バンドルは、前記自由エッジに沿って配索される。

本発明の一実施例では、前記関連するシンチレータ部位に前記光検出器素子を接続する光ガイドは、略直線の経路に従う。

更に、本発明の一実施例によれば、複数の光検出器素子を含む少なくとも１つの光検出器アレイと、
前記少なくとも１つの光検出器アレイの少なくとも１つに対面する第１表面と、前記少なくとも１つの光検出器アレイの何れにも対面しない少なくとも１つの他の表面とを含むシンチレータと、
前記第１表面の全てでない一部及び前記他の表面の少なくとも部分を覆う反射材料とを含み、
前記反射材料により覆われた前記第１表面の部分に当たる前記シンチレータからの光の少なくとも一部が、前記光検出器素子の１つへと前記第１表面を通過し、前記反射材料により覆われた前記第１表面の部分に当たる光の少なくとも一部が、前記反射材料で反射して前記シンチレータ内に戻り、前記少なくとも１つの他の表面の近傍の反射材料での繰り返しの反射を経て前記光検出器素子の１つに到達する、放射線検出システムが提供される。

選択的には、少なくとも１つの光検出器素子は、前記反射材料での反射無しでシンチレータから直接的に来る光の部分、及び、少なくとも１回前記反射材料で反射する光の部分を受信する。

選択的には、前記シンチレータから前記第１表面を通過する略全ての光が、前記光検出器素子の１つに到達し、若しくは、前記反射材料により前記シンチレータ内へと反射する。

本発明の一実施例では、少なくとも１つの光検出器素子は、前記シンチレータ表面に接する。

選択的には、前記少なくとも１つの光検出器素子の少なくとも１つは、光学接着剤の層により前記シンチレータ表面に光学的に結合される。

代替的に若しくは追加的に、少なくとも１つの光検出器素子は、前記シンチレータ表面からギャップを横断する光を受信する。

代替的に若しくは追加的に、少なくとも１つの光検出器素子は、光ガイドを通る前記シンチレータ表面からの光を受信する。

選択的には、少なくとも反射材料の一部は、前記シンチレータ表面上に被覆される。

代替的に若しくは追加的に、少なくとも反射材料の一部は、前記シンチレータ表面と前記光検出器アレイとの間に位置する層を含む。

選択的には、前記反射材料は、低反射性の屈折媒体におけるパーティクルを含む。

選択的には、前記パーティクルは、酸化チタンを含む。

本発明の一実施例では、少なくとも１つの光検出器アレイの光検出器が光を受ける第１表面の部分が、該光検出器アレイにおける該光検出器の構成に類する構成で前記第１表面に配置される。

このセクションでは、本発明の模範的な実施例が図面を参照して説明される。図面は一般的に等倍で描かれていない。同一若しくは類似の参照符合は、異なる図面で同一若しくは関連する特徴のために使用される。一実施例で見い出される特徴は、幾つかの特徴が全ての図面で示されていなくても、他の実施例でも使用できる。

図１は、2つの検出器アレイ１００の側面図である。典型的には、多数の係るアレイは、ＣＴスキャナのX線検出表面に並べられる。シンチレータ１０２のアレイは、X線に晒され、各シンチレータはX線光子を吸収する毎に多数の可視光の光子を放出する。各シンチレータは、一般的には、例えばアルミニウムの薄い層のような反射コーティング１０４により上部及び両側部がカバーされ、反射コーティング１０４は、光がシンチレータの底部に到達し、当該シンチレータに関連した光ガイド１０６に入るまで、放出された光を反射する。或いは、アルミニウムのような鏡のリフレクタを用いるのに代えて、反射コーティングは、拡散型リフレクタであり、例えば酸化チタン若しくはシンチレータにより放出される光の波長範囲で高反射率を有する他の材料を含む白ペイントである。

各シンチレータからの放出光は、そのガイドによりフォットダイオード１０８まで運ばれ、フォットダイオード１０８は、そこに届いた光のパワーに応じた出力電流を生成する。アレイ１００内の全てのフォットダイオードからの電流は、プロセッサ（図１には図示せず）に信号を送るワイヤ１１２の束で運ばれ、プロセッサは、当該信号をデジタルデータに変換し、デジタルデータを記憶媒体若しくは更なる処理のためにコンピューターに送る。フォットダイオード１０８の各アレイ及び基板１１０は、シンチレータ１０２に対して傾斜しているので、シンチレータのアレイ間に隙間を必要とすることなく、ワイヤ１１２を各フォットダイオードアレイの自由端に付けるスペースがある。

選択的には、光ガイド１０６は、アルミニウムのような鏡状の反射コーティング、若しくは、白ペイントのような拡散的な反射コーティングでコーティングされるガラスの光パイプである。代替的若しくは追加的に、光ガイドは、シンチレータからの光をフォットダイオードに運ぶため、プリズムや個々の光学ファイバのような、全体の内部反射を使用し、非常に急傾斜で光ガイド１０６に入る光子は失われる。代替的には光ガイドは繊維光学バンドルである。この代替例では、繊維間のスペースに入る光は失われるが、繊維光学バンドルは、光パイプよりも低価でありうる。光ガイドがフォットダイオードに光を運ぶのにかなり非効率である場合でさえ、これは、検出器アレイのノイズレベルを増加させる必要が無い、というのは、ノイズレベルは、X線量子ノイズで支配されている可能が高いからである。シンチレータにより吸収される各７０ｋｅＶのＸ線光子は、典型的には、約40,000の可視光の光子を生む。固体光パイプの場合でたった１０％のこれらの光子がフォットダイオードの到達する場合でさえ、及び、繊維光学バンドルの光ガイド場合でたった２％のこれらの光子がフォットダイオードの到達する場合でさえ、依然として約８００もの可視光の光子が各Ｘ線光子に対して検出され、可視の光子の統計によるノイズレベルは、Ｘ線光子の統計によるノイズレベルよりも約２８倍低い。

図２Ａは、検出器アレイの異なる実施例の斜視図であり、図１に示す検出器アレイに類似し、シンチレータ１０２のアレイ、光ガイド１０６と、シンチレータのアレイに対して傾斜して基板１１０上に実装されるフォットダイオード１０８のアレイとを含む。図２Ａでは、しかしながら、フォットダイオードは、完全に基板を覆うが、各シンチレータの断面積より小さいアクティブ領域を有し、光ガイド１０６は、上部でシンチレータの断面に適合し、且つ、底部でフォットダイオードの断面に適合する断面で、一方向若しくは両方向にテーパが付けられる。光ガイドの断面は、シンチレータ及びフォットダイオードの断面に正確に適合する必要は無いが、断面が適合する場合、光が最も効率的に運ばれ、フォットダイオードアレイ上のスペースが最も効率的に用いられる。図２Ｂは、フォットダイオード１０８のアレイを平面視で示し、チャンネル２００、及び、各チャンネル内を走り、各フォットダイオードに１つずつ接続されるワイヤ２０２が示されている。図２Ｂは、ワイヤの配索できる方法の一例を示しているに過ぎない。ワイヤは、図１に示すように、アレイの自由エッジでバンドル１２内に収集される。

図３Ａは、図２Ａのものと類する本発明のその他の実施例によるアレイにおける少数のシンチレータ１０２及び光ガイド１０６の側面図である。図３Ａでは、しかしながら、光ガイドは、テーパが付けられないが、シンチレータの断面より小さい、フォットダイオードの上部（図３Ａに図示されず）に適合する一定断面を有する。図２のように、フォットダイオード間のスペースは、各フォットダイオードに接続されるワイヤを配索するために選択的に使用されてよい。各シンチレータ１０２は、例えば白ペイントのような反射層１０４により囲まれ、反射層１０４は、光ガイド１０６と接触するシンチレータの部分の外側で、各シンチレータ１０２の底面３００を含む。表面３００に当たる光は、シンチレータ１０２内に反射して戻り、次いで、シンチレータ１０２の他の表面の１つから反射し、最初に吸収されない場合、一般的に少数のはね返りを経て光ガイド１０６への通路を見い出す。光が一旦光ガイドに入ると、ある程度の損失で、フォットダイオードに運ばれる。或いは、シンチレータは、白ペイントのような拡散型リフレクタに代えて、アルミニウムのような鏡のリフレクタで被覆される。しかし、シンチレータの形状に依存して、鏡のリフレクタを用いると、光が光ガイドに到達するまでにより多くの反射が必要とされ、及び／又は反射当たりの損失が大きくなる。

図３Ｂは、本発明によるその他の模範的な実施例による、アレイ１０２の少数のシンチレータ、及び、基板１１０上のフォットダイオード１０８のアレイの概略側面図である。図２及び図３Ａのように、フォットダイオードは、シンチレータよりも面積が小さく、フォットダイオード間のスペースは、選択的にワイヤの配索に用いられる。しかし、図２及び図３Ａの実施例とは異なり、フォットダイオードアレイは、シンチレータアレイに対して傾斜されず、シンチレータアレイからの実質的に離間していないが、フォットダイオードアレイはシンチレータアレイに近傍にある。選択的には、各フォットダイオードとそれに関連するシンチレータとの間には光が横断する小さな隙間がある。図３Ａに示すように、各シンチレータは、上部と両側部が反射材１０４でコーティングされ、反射材は、また、フォットダイオードに接触しないか若しくは近傍にある各シンチレータの底面３００の部分にも見い出される。反射材は、各底面３００に選択的にコーティングされる。或いは、底部の反射材は、フォットダイオードの位置に対応して穴を有する別の層を含み、当該層は、シンチレータアレイとフォットダイオードアレイの間に挟まれる。図３Ｃは、反射材のかかる穿孔された層３０２を示す。或いは、反射材は、図３Ｃに示すようなパターンで、フォットダイオードアレイをカバーする透明層上にコーティングされる。

尚、表面３００は、図３Ａ及び図３Ｂにおいて図中の位置だけから“底”面として述べられているが、検出器アレイの部品が重力に対してこのように向けられる必要が無いことは理解されるべきである。

図４は、本発明のその他の模範的な実施例による、図１に示すものと類する２つの検出器アレイ１００の概略側面図を示す。図４では、図１とは対照的に、フォットダイオード１０８からの出力信号は、フォットダイオードアレイからある程度距離が離れたプロセッサにワイヤのバンドルにより運ばれない。代わりに、図４では、フォットダイオード１０８と同一基板１１０上にＡＳＩＣプロセッサが搭載され、基板の自由エッジの方向に側部まで短い距離で延在する。ＡＳＩＣプロセッサは、従って、隣のアレイの基板４１０の背後にある。選択的には、基板４１０とＡＳＩＣプロセッサ４００との間には、Ｘ線からＡＳＩＣプロセッサを保護する放射線シールド４０２が存在する。フォットダイオードからＡＳＩＣプロセッサまでの短い距離は、フォットダイオードからの出力信号におけるピックアップノイズを最小化する。デジタルであるＡＳＩＣプロセッサからの出力は、ＡＳＩＣプロセッサに行くアナログ信号に比してピックアップノイズによる劣化を非常に受け難い。図４はフォットダイオードアレイの一端で単一のＡＳＩＣプロセッサを示すが、フォットダイオードアレイ及び基板の２若しくは３つの自由エッジがある構成が存在する（図５参照）。これらの構成では、各検出器アレイに対して選択的に２若しくは３つのＡＳＩＣプロセッサが存在し、それぞれは、異なる方向で基板の延長部に配置され、選択的に各ＡＳＩＣプロセッサを覆う別々の放射線シールド、若しくは、それらの全ての上に延在する１つの放射線シールドを備える。異なるＡＳＩＣプロセッサは、選択的に、並列で信号処理の異なる部分を行う。選択的には、各ＡＳＩＣプロセッサは、フォットダイオードからの出力信号を運ぶワイヤ長を最小化するため、最も近い位置にあるフォットダイオードからの出力信号を処理する。

図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃ及び図５Ｄは、タイル型のアレイの斜視図を示し、図１に示すようなワイヤバンドルを配索するための自由エッジ、及び／又は図４に示すようなＡＳＩＣプロセッサをマウントするための自由エッジが存在するように、それぞれ異なるアレイの傾斜態様を示している。図５Ａ−図５Ｄは、概略的であり、自由エッジの位置が見えるように、個々のフォットダイオード及びシンチレータを示すことなく、基板及び光ガイドの位置を示している。傾斜パターンを説明する都合上、直角座標系のｘ，ｙ軸が、各図に示される。シンチレータアレイは、各図でｘ−ｙ平面内にあり、アレイは、全て正方形で、正規のデカルトパターンで傾斜され、４つのアレイがコーナで出会う。シンチレータアレイは、明瞭性のため、図５Ａ−図５Ｄにおけるフォットダイオードアレイの下方に示されている。これは、フォットダイオードアレイの上方にシンチレータアレイを示す図１，図２，図３、及び図４とは上下逆である。Ｘ線５００は、図５Ａに示すように、下方からシンチレータアレイに当たる。これは、図５Ｂ，図５Ｃ及び図５Ｄでも同じであるが、Ｘ線はこれらの図では示されていない。

図５Ａでは、フォットダイオードアレイは、正のｙ方向に同一態様で傾斜されている。つまり、フォットダイオードアレイの面に垂直なベクトルは、正のｚ成分（略上向き）と共に、正のｙ成分を有するだろう。各フォットダイオードアレイでは、最大値のｙを持つエッジがシンチレータ面に最も近く（図中で下側にされる）、最小値のｙを持つエッジがシンチレータ面に最も遠い（最も上に上昇されている）。この傾斜した構成では、最小値のｙを持つ各アレイのエッジのみが自由である。最大値のｙを持つエッジは、その近傍のアレイの光ガイドに接触し、最大値及び最小値のｘを持つエッジは、それらの近傍のアレイのエッジに接触する。

図５Ｂでは、アレイは、正及び負のｙ方向間で交互に傾斜している。所与の範囲のｘ座標を持つ全てのアレイは、一方向に傾斜され、ｘ方向で互いにそれらのアレイに隣接する全てのアレイは、同一の傾斜角で他の方向に傾斜される。このとき、各アレイは、完全に自由な１つのエッジを有し、２つのエッジ（最大値及び最小値のｘを持つエッジ）は半分の長さで自由である。

図５Ｃでは、アレイは、正のｙ方向及び正のｘ方向間の４５度で、同一方向に全て傾斜される。このとき、各アレイは、最小値のｙ及び最大値のｘで２つの自由エッジを有する。

図５Ｄでは、アレイがチェスボード上で正方形である場合、黒のスクエアは、正のｙ方向に傾斜され、赤のスクエアは、正のｘ方向に傾斜されるだろう。このとき、各アレイは、最小値のｙ及び最小値のｘで２つの自由エッジを有する。

多くの他の考えられる傾斜パターンがある。２つのフォットダイオードアレイが出会う各エッジでは、シンチレータ面から遠いアレイは、自由エッジを有し、シンチレータ面に近いアレイは、自由エッジを有さない。双方のアレイが、互いに接するように、シンチレータ面から当該エッジで等距離にある場合、２つのアレイが同一方向に向いている場合に何れのエッジも自由にならないだろう。互いに接している２つのアレイ間に二面角がある場合、いずれのアレイも当該エッジで他方を越えて延在することができ、若しくは、各アレイは、当該エッジの部分上に他方を越えて延在することができる。概して、各アレイは、その外周の半分を超えないほどでその隣接のアレイを越えて延在するが、幾つかのアレイは、他のアレイが２未満の自由エッジを有する場合、アレイの幾つかは３若しくは全ての４つのエッジであっても自由にできる。

図５Ａ−図５Ｄが、シンチレータアレイに傾斜した平面、若しくは、シンチレータアレイに傾斜した湾曲表面の部分（例えば、円筒若しくは球）のいずれも表わすことを理解されるべきであり、この場合、示される湾曲表面の部分は、平面により近似される曲率半径に比して十分小さい幅を有する。シンチレータアレイタイルが湾曲表面を大部分で有するとき、図５Ａ−図５Ｄで示す正規直交座標の傾斜パターンを継続することは必ずしも必要ではなく、図５Ａ−図５Ｄで示す傾斜パターンが、シンチレータアレイがある全体領域に亘って継続することは可能でないだろう。

請求項で使用される用語“シンチレータ”は、１つより多くある場合にはシンチレータ全てを総称している。文書において、“シンチレータ”は、“シンチレータ素子”と互換的に使用されるときがある。請求項で使用される用語“シンチレータ表面”は、請求項１に記載のように、フォットダイオードアレイ内の各フォットダイオード素子に関連するシンチレータの部位の共面サーフェス（coplanar surfaces）を指す。この用語は、同一面の部分で無いことができるシンチレータの側部表面を含まない。ここで使用される“フォットダイオードアレイの面”は、“フォットダイオードアレイのフォットダイオード素子の面”を意味する。素子は、それらが配置される面に垂直な方向に有限厚さを有しているが、厚さは非常に大きくなく、それらの“面”は、例えばその上面のような、各素子の同一部分を切断する如何なる面を意味するものと理解されるべきである。ここで使用される語“含む”は“含むが限定される必要ない”を意味する。本発明は、ある模範的な実施例を参照して説明されてきたが、上述の教示の精神や観点から逸脱することなく、種々の変更が当業者にとって明らかであり、また容易に実行されるだろう。

本発明の模範的実施例による、光検出器アレイの概略側面図である。本発明のその他の模範的実施例による、フォットダイオードアレイの概略斜視図である。フォットダイオード素子及び配線を示す本発明の同一の実施例によるフォットダイオードアレイの概略上面図である。本発明のその他の模範的実施例による、光ガイドを備えるシンチレータアレイの概略側面図である。本発明のその他の模範的実施例による、光ガイドの無い、シンチレータアレイ及びフォットダイオードアレイの概略側面図である。本発明のその他の模範的実施例による、シンチレータアレイとフォットダイオードアレイとの間に挟まれた穿孔リフレクタの上面図である。本発明のその他の模範的実施例による、検出器アレイの概略側面図である。自由エッジが配置される場所を示し、アレイの異なる並び及び傾斜パターンを示す概略斜視図である。自由エッジが配置される場所を示し、アレイの異なる並び及び傾斜パターンを示す概略斜視図である。自由エッジが配置される場所を示し、アレイの異なる並び及び傾斜パターンを示す概略斜視図である。自由エッジが配置される場所を示し、アレイの異なる並び及び傾斜パターンを示す概略斜視図である。

Claims

実質的に共通な面をもつ複数の光検出器素子をそれぞれ含む複数の光検出器アレイと、
各光検出器素子に少なくとも一部が関連するシンチレータと、
各光検出器素子を前記シンチレータの関連部に接続する光ガイドと、
各光検出器アレイ内の前記光検出器素子に動作的に接続される前記シンチレータの部位の表面が、該光検出器素子の平面に平行でない実質的に共通な面の表面を含み、
少なくとも１つの光検出器アレイにおける少なくとも２つの近傍の光検出器素子はそれらの間に隙間を有し、該光検出器アレイにおける各光検出器素子は、光に反応して出力信号を生成し、該光検出器アレイにおける各光検出器素子に動作的に接続される少なくとも導体を含み、該導体は、該光検出器素子からの前記出力信号を運ぶためのものであり、導体の少なくとも１つが前記隙間に配索される、放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子は、その光検出器アレイの面内に、シンチレータ表面の面に垂直な方向で関連するシンチレータ表面上に投影される断面領域を有し、該断面領域は、前記光検出器素子に動作的に接続されるシンチレータの部位の表面の領域よりも小さい、請求項１に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子に接続される光ガイドの断面は、前記光ガイド及び前記光検出器素子が接続される表面で前記光検出器素子を越えて延在しない、請求項１又は２に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子に接続される光ガイドの断面は、前記光ガイド及び前記光検出器素子が接続される表面で前記光検出器素子を越えて延在せず、該光検出器素子を越えて延在する該光ガイドの該表面の部分が、反射材料で被覆される、請求項１又は２に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子に接続される光ガイドの断面は、該光検出器素子に動作的に接続されるシンチレータの部位の表面の全てを覆わない、請求項１〜４の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記シンチレータの部分は、前記光ガイドの何れにも接触しない位置で反射材料が被覆される、請求項１〜５の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記シンチレータは、前記光ガイドの何れにも接触しないシンチレータ表面の略全ての部分上で反射材料が被覆される、請求項６に記載の放射線検出システム。
前記シンチレータは、複数のシンチレータ素子を含む、請求項１〜７の何れか１項に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子に対して、前記光検出器素子に動作的に接続されるシンチレータの部位は、唯一のシンチレータ素子である、請求項８に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つのシンチレータ素子に対して、唯一の光検出器素子が該シンチレータ素子に動作的に接続される、請求項８又は９に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器アレイの光検出器素子に動作的に接続されるシンチレータの部位は、シンチレータ素子の規則的なアレイを含む、請求項８〜１０の何れか１項に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器アレイに対して、光検出器素子は、シンチレータ素子に一対一で関連する、請求項８〜１１の何れか１項に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つのシンチレータ素子の部分は、前記光ガイドの何れにも接触しない位置で反射材料が被覆される、請求項８〜１２の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記シンチレータ素子は、前記光ガイドの何れにも接触しない略全ての位置で反射材料が被覆される、請求項１３に記載の放射線検出システム。
前記反射材料の少なくとも部分は、光が実質的に正反射を受けるようにする、請求項４，６，７，１３，１４の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記反射材料の少なくとも部分は、光が実質的に拡散反射を受けるようにする、請求項４，６，７，１３〜１５の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で８０％より大きな反射率を有する、請求項４，６，７，１３〜１６の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で９０％より大きな反射率を有する、請求項１７に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で９５％より大きな反射率を有する、請求項１８に記載の放射線検出システム。
前記光ガイドの少なくとも１つは光パイプを含む、請求項１〜１９の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記光ガイドの少なくとも１つは光ファイバを含む、請求項１〜２０の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記光ガイドの少なくとも１つは光ファイバのバンドルを含む、請求項２１に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器アレイは自由エッジを有する、請求項１〜２２の何れか１項に記載の放射線検出システム。
自由エッジを有する少なくとも１つの光検出器アレイは、該自由エッジのそばに配置される検出器電子回路を有する、請求項２３に記載の放射線検出システム。
前記検出器電子回路は、ASICを含む、請求項２４に記載の放射線検出システム。
前記検出器電子回路と、当該放射線検出システムの検出対象である放射線の源との間に放射線シールドを含む、請求項２４又は２５に記載の放射線検出システム。
自由エッジを備える少なくとも１つの光検出器アレイの少なくとも１つにおける複数の光検出器素子からの出力電流を運ぶ導体バンドルを含み、前記導体バンドルは、前記自由エッジに沿って配索される、請求項２３〜２６の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記関連するシンチレータ部位に前記光検出器素子を接続する光ガイドは、略直線の経路に従う、請求項１〜２７の何れか１項に記載の放射線検出システム。
複数の光検出器素子を含む少なくとも１つの光検出器アレイと、
前記少なくとも１つの光検出器アレイの少なくとも１つに対面する第１表面と、前記少なくとも１つの光検出器アレイの何れにも対面しない少なくとも１つの他の表面とを含むシンチレータと、
前記第１表面の全てでない一部及び前記他の表面の少なくとも部分を覆う反射材料とを含み、
前記反射材料により覆われていない前記第１表面の部分に当たる前記シンチレータからの光の少なくとも一部が、前記光検出器素子の１つへと前記第１表面を通過し、前記反射材料により覆われた前記第１表面の部分に当たる光の少なくとも一部が、前記反射材料で反射して前記シンチレータ内に戻り、前記少なくとも１つの他の表面の近傍の反射材料での繰り返しの反射を経て前記光検出器素子の１つに到達し、
少なくとも１つの光検出器アレイにおける少なくとも２つの近傍の光検出器素子はそれらの間に隙間を有し、該光検出器アレイにおける各光検出器素子は、光に反応して出力信号を生成し、該光検出器アレイにおける各光検出器素子に動作的に接続される少なくとも導体を含み、該導体は、該光検出器素子からの前記出力信号を運ぶためのものであり、導体の少なくとも１つが前記隙間に配索される、放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子は、前記反射材料での反射無しでシンチレータから直接的に来る光の部分、及び、少なくとも１回前記反射材料で反射する光の部分を受信する、請求項２９に記載の放射線検出システム。
前記シンチレータから前記第１表面を通過する略全ての光が、前記光検出器素子の１つに到達し、若しくは、前記反射材料により前記シンチレータ内へと反射する。請求項２９又は３０に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子は、前記シンチレータ表面に接する、請求項２９〜３１の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記少なくとも１つの光検出器素子の少なくとも１つは、光学接着剤の層により前記シンチレータ表面に光学的に結合される、請求項３２に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子は、前記シンチレータ表面からギャップを横断する光を受信する、請求項２９〜３３の何れか１項に記載の放射線検出システム。
少なくとも１つの光検出器素子は、光ガイドを通る前記シンチレータ表面からの光を受信する、請求項２９〜３４の何れか１項に記載の放射線検出システム。
少なくとも反射材料の一部は、前記シンチレータ表面上に被覆される、請求項２９〜３５の何れか１項に記載の放射線検出システム。
少なくとも反射材料の一部は、前記シンチレータ表面と前記光検出器アレイとの間に位置する層を含む、請求項２９〜３６の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で８０％より大きな反射率を有する、請求項２９〜３７の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で９０％より大きな反射率を有する、請求項３８に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、前記シンチレータにより放出される光の波長で９５％より大きな反射率を有する、請求項３９に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、低反射性の屈折媒体におけるパーティクルを含む、請求項２９〜４０の何れか１項に記載の放射線検出システム。
前記パーティクルは、酸化チタンを含む、請求項４１に記載の放射線検出システム。
前記反射材料は、酸化チタンのパーティクルを含む、請求項２９〜４０の何れか１項に記載の放射線検出システム。