JP2014048171A - 放射線検出器に駆動用のバイアス電圧を供給する装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暗電流やポーラリゼーション効果の影響に因る放射線検出のダイナミックをより大きく且つ一定になるように確保し、これにより、低フラックスから高フラックスのＸ線まで、より少ない不良画素で検出することができるバイアス電圧供給装置を提供する。
【解決手段】半導体層の両面にそれぞれ配置された１対の電極２２，２３と、を備え、１対の電極のうちの一方の電極を前記半導体層に１次元又は２次元に配列した画素群を与える複数の集電電極に構成した検出器１１と、この１対の電極間に直流のバイアス電圧をバイアス電圧として印加して前記電流を前記１対の電極の一方に集電させる電源３１と、この電源が１対の電極にバイアス電圧を印加したときに当該電源が供給する電流を検出する電流センサ３２と、この電流センサが検出する電流の値に応じて、電源により印加されるバイアス電圧の値を変更するバイアス電圧変更器３４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線検出器に駆動用のバイアス電圧を供給する装置及びその方法に係り、とくに、高電圧を印加した状態で、Ｘ線などの放射線を検出する半導体検出器に駆動用のバイアス電圧を供給する装置及びその方法に関する。

近年、Ｘ線を用いたＣＴスキャナーやデンタルパノラマ装置などの医療診断機器の分野において、デジタル型の放射線検出器が多く用いられている。この検出器の中でも、特に、フォトン計数方式の検出器が注目されている。このような例として、特許文献１や特許文献２に挙げられたものが知られている。

このＸ線検出器は、入射するＸ線を直接、このＸ線に応じた電荷量を持つ電気信号に変換する化合物半導体から成る層体と、この層体の両面に配設した１対の荷電電極及び集電電極とを有する。この層体を成す化合物半導体は、ＣｄＴe（カドテル）やＣｄＺｎＴｅ（カドミュームジンクテルライド）などで構成されている。

上記集電電極は、１次元又は２次元に配列された画素群を構成するように画素単位に区分けされている。フォトン計数方式の場合、Ｘ線を粒子と見做して検出し、その出力信号が処理される。つまり、複数の画素を成す複数の集電電極で集められる電気信号が、そのＸ線エネルギとＸ線の粒子数とに応じたデジタル信号に処理される。この処理回路は、ＡＳＩＣ層として、集電電極に接した層状に作り込まれているものもある。勿論、Ｘ線検出器で検出される電気信号はＡＳＩＣ層に限られずに、別体として電気回路で構成されることもある。また、フォトン計数方式に限られずに、積分方式の信号収集法も用いられる。

特開２０００−１３１４４０ 特開２００９−２６８８９２

しかしながら、このＸ線検出器の画素を成す化合物半導体を全て均質に製造することは難しい。その使用時に、一定のバイアス電圧が荷電電極に印加されると、暗電流が流れたり、ポーラリゼーション効果が生じたりする。

暗電流は、Ｘ線が入射していない状態のときであっても、印加されるバイアス電圧に因って荷電電極から集電電極に流れる微弱な電流である。この暗電流は、化合物半導体の端面、すなわちＸ線検出器の端面を伝わって、その表面抵抗に応じて流れる電流成分と、化合物半導体の内部、すなわち各画素に流れる電流成分とから成る。前者は、化合物半導体の表面状態、表面抵抗、温度、湿度などの環境に因って異なる。後者は、半導体化合物の結晶の製造上のバラツキ、電極部の付き方、バンプボンディングの付き方などの他、温度、湿度、バンプボンディングを行ったときの温度などによって変わる。

また、ポーラリゼーション効果は、バイアス電圧を印加し続けていると、検出器の出力が徐々にドリフトしていく現象である。この現象は、特に、ショットキー構造を持たせた化合物半導体で顕著である。

この暗電流やポーラリゼーション効果が生じると、各画素の検出特性が不安定になるので、同一量のＸ線フラックスの入射に対する各画素の出力信号は画素間でばらつく。この出力信号のバラツキが大きくなり、その値が許容範囲を超える場合、その画素は欠陥画素であるとして処理しなければならない。特に、ポーラリゼーション効果の影響が大きい場合、スキャンを行っている間に各画素の出力信号が許容範囲を超えるように変化することがある。つまり、この場合には、欠陥画素そのものの数が増えることにもなる。

加えて、暗電流やポーラリゼーション効果が生じていると、Ｘ線の強度を有意に検出可能なダイナミックレンジが狭くなる。このため、高フラックス量のＸ線の入射に対して、出力が出ない欠陥画素、出力が不安定な画素、出力が他の画素に比べて異常な値を示す画素など、所謂、不良画素が多くなるという事態も生じる。

従来、検出器端面を伝わって流れる暗電流成分に対して、画素群の周囲に物理的に電気抵抗を上げる（土留め効果として検出器の側面を伝わる暗電流を阻止する効果を発揮する）ガードリングを配置することも知られている。このガードリングは、端面を伝わる暗電流成分にはある程度の効果を発揮する。

このように各画素に同じ量のＸ線が入射したとしても、暗電流やポーラリゼーション効果のバラツキに因る影響が大きい場合、各画素からの出力信号が一定にならない。従来、このような出力信号のバラツキに因る特性差を回避するため、できるだけ安定に使えるようなＸ線検出器の動作条件を事前に模索しておかなければならない。つまり、バイアス電圧の定期的なリセット、温湿度の制御などの対策が求められる。

しかしながら、このような対策を施す場合であっても、製造されたＸ線検出器を事前に試験し、使用に耐えられる性能を持つＸ線検出器を選別する必要がある。この選別の歩留まりは製造ロットによって変わる。特に、ＣｄＴｅなどの化合物半導体の製造上のバラツキは大きい。このため、そのままバラツキ一定範囲に抑えようとすると、Ｘ線検出器の製造価格を押し上げてしまう。

さらに、これらの対策を施した上で、Ｘ線検出器の出力信号に対する、欠陥画素の処理、画像を均一化するために様々な補正処理などの後処理を行う必要がある。

このように化合物半導体を用いたＸ線検出器の場合、暗電流やポーラリゼーション効果のバラツキに起因した使用条件の制約が大きく、また、後処理としての必要な演算の量が増える。

この問題は、暗電流やポーラリゼーション効果のバラツキが起きる限り生じるもので、Ｘ線検出器の型には関係がない。Ｘ線検出器の出力信号を一定時間ずつ積分し、その積分値をＸ線検出信号とする、所謂、積分型の検出器であっても同様に生じる問題である。また、Ｘ線に限らず、ガンマ線であっても同様の問題を有している。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線などの放射線を直接、電気信号に変換する化合物半導体を用いた放射線検出器において、従来のように不良画素が多くて使用困難と思われた場合でも、暗電流やポーラリゼーション効果の影響に因る放射線検出のダイナミックをより大きく且つ一定になるように確保し、これにより、低フラックスから高フラックスのＸ線まで、より少ない不良画素で検出できるようにすることを、その目的とする。

本発明によれば、その好適な一態様として、入射する放射線のフォトンを直接、電流に変換する化合物半導体から成る半導体層と、この半導体層の両面にそれぞれ配置された１対の金属性の電極と、を備え、当該１対の電極のうちの一方の電極を前記半導体層に１次元又は２次元に配列した画素群を与える複数の集電電極に構成した検出器と、この１対の電極間に直流のバイアス電圧をバイアス電圧として印加して前記電流を前記１対の電極の一方に集電させる電源と、この電源が前記１対の電極に前記バイアス電圧を印加したときに当該電源が供給する電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段が検出する前記電流の値に応じて、前記電源により印加される前記バイアス電圧の値を変更するバイアス電圧変更手段と、を備えたことを特徴とする放射線検出器のバイアス電圧供給装置が提供される。

上記のバイアス電圧供給装置の構成により、前述した目的を達成できる。

添付図面において、
本発明の放射線検出器を駆動する装置及びその方法の１つの実施形態に係る、Ｘ線検出器を駆動する装置を示すブロック図。 実施形態で採用したＸ線検出器の概要を説明する一部省略した斜視図。 暗電流の挙動を説明する図。 各画素における暗電流のレベルと安定動作領域との関係を説明するグラフ。 Ｘ線検出器とバイアス電圧発生器との間に流れる電流値と、Ｘ線検出器に印加するバイアス電圧との関係を説明するグラフ。 暗電流を考慮したバイアス電圧の最適値を探索及び設定に係る処理の概要を示すフローチャート。 バイアス電圧の最適値への設定に依る効果を定性的に説明する図。 変形例に係る歯科用パノラマ撮像装置おいてスキャン中に実行されるバイアス電圧の制御の概要を説明するフローチャート。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る放射線検出器を駆動する装置及び方法を実施した実施形態を説明する。

図１に、この放射線検出器としてのＸ線検出器１１（以下、単に「検出器」と呼ぶ）と、この検出器１１に駆動用のバイアス電圧を与える駆動する装置（以下、バイアス電圧供給装置という）１２の一例を示す。この検出器１１とバイアス電圧供給装置１２は、例えば患者の顎部の断層像を撮影する歯科用のパノラマＸ線撮像装置に搭載される。この搭載例は後述する。

なお、本発明に係る放射線検出器としての検出器１１は必ずしも歯科用のパノラマＸ線撮像装置に搭載するものに限定されない。検出器１１に入射するＸ線のフォトンを直接、電流に変換する化合物半導体から成る半導体層を用いた、所謂、直接変換型のＸ線半導体検出器を用いるものであればよい。例えば、Ｘ線ＣＴスキャナ、Ｘ線マンモグラフィ装置であってもよい。また、検出する放射線もＸ線に限定されるものではなく、ガンマ線などであってもよい。

検出器１１は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）やテルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）などの化合物半導体を用いて、入射するＸ線を検知し、そのＸ線に応じた電気信号を出力する半導体検出器である。この検出器１１は、さらに言えば、Ｘ線のフォトンが入射する度に、そのフォトンを直接、パルス状の電気信号に変換して出力する、所謂、フォトン計数（フォトンカウンティング）型で且つ直接変換型の半導体検出器である。このフォトン計数型の半導体検出器は、例えば特開１１−３３７６４５により周知である。勿論、この半導体検出器を、一定時間の間、Ｘ線検出信号を積分する積分型のＸ線検出回路に用いてもよい。

図１に示すように、本実施形態に係る検出器１１は、上述した化合物半導体のうち、例えばCdTeを採用し、このＣｄＴｅの単結晶板からなる半導体層２１と、この半導体層２１の厚さ方向の一方の面に貼り付けた荷電電極２２と、その他方の面に貼り付けた複数の集電電極２３、後述するＡＳＩＣ層２５とを備える。半導体層２１は、厚さが例えば１．０ｍｍ程度である。荷電電極２２は、半導体層２１の前記一方の面の全体に貼り付けられた薄い板状の１枚の電極である。これに対し、集電電極２３のそれぞれは１つの画素を成すもので、例えば０．２ｍｍ角の小さな小片である。例え4０×４０個の集電電極２３が２次元の格子状に、互いに一定間隔のギャップ（例えば４０μｍ）を離して配置されている。

この基板構造において、１つの集電電極２３がＸ線入射に応じて生じる正孔・電子対を収集可能な（すなわち、物理的に１つの集電電極に対応する半導体層２１の部分及び荷電電極２２の部分）が最も小さい収集単位である「セルＣＬ（＝画素）」を構成する。このため、このセルＣＬが例えば４０×４０個、格子状に並んで１つの「モジュールＭ」を構成する。図１には、この１つのモジュールＭを模式的に示している。

この検出器１１では更に、各集電電極２３の表面にハンダバンプ２４を設け、この各ハンダバンプ２４がＡＳＩＣ層２５におけるセルＣＬ毎の収集チャンネルの処理回路に電気的に接続されている。

本実施形態では、検出器１１は、半導体層２１、荷電電極２２、集電電極２３、ハンダバンプ２４、及びＡＳＩＣ層２５までを含んでいる。これらの層体は、モノリシック構造で作られている。つまり、この検出器１１は、その検出信号の処理回路までを層状に一体に作り込んだ一体型である。しかし、検出器１１は必ずしもそのような一体型に限定されるものではなく、例えば、そのような処理回路は、各ハンダバンプ２４から引き出したリード線を、別体で設けた処理回路の収集チャンネル毎に電気的に接続する構造であってもよい。この別体構造の場合、検出器１１は半導体層２１、荷電電極２２、集電電極２３、及びハンダバンプ２４によって構成される。

ところで、前述した各画素のサイズ（２００μｍ×２００μｍ）は、Ｘ線を光子（粒子）として検出することが可能な十分小さい値になっている。本実施形態において、Ｘ線をその粒子として検出可能なサイズとは、「放射線（例えばＸ線）粒子が同一位置又はその近傍に複数個連続して入射したときの各入射に応答した電気パルス信号間の重畳現象（パイルアップとも呼ばれる）の発生を実質的に無視可能な又はその量が予測可能なサイズ」であると定義される。この重畳現象が発生すると、Ｘ線粒子の「入射数対実際の計測数」の特性にＸ線粒子の数え落としが発生する。このため、検出器１１に形成する画素のサイズは、この数え落としが発生しない又は実質的に発生しないとみなせる大きさに、又は、数え落し量が推定できる程度に設定されている。

本実施形態に係るＸ線検出はフォトン計数に基づいている。このため、ＡＳＩＣ層２５に作り込まれる処理回路は、詳しくは図示しないが、その収集チャンネル毎、すなわち画素毎に、フォトン数及びそのエネルギに応じた処理が可能になっている。そのための回路として、収集チャンネル毎に、アナログ量の電気信号を受けるチャージアンプ（図１の符号２６参照）を有し、このチャージアンプの後段に、波形整形回路、多段の比較器、エネルギ領域振分け回路、多段のカウンタ、多段のＤ／Ａ変換器、及びシリアル変換器を備える。これにより、Ｘ線を粒子として捉え、その粒子が持つエネルギ毎の情報を各画素からＸ線検出出力として取り出せるようになっている。

このように構成されるモジュールＭが、図２に示すように、複数個（Ｍ_１，Ｍ_２、…Ｍ_１８）、例えば１８個を一定間隔ずつ離して縦列配置し、全体として、４０×７２０個の、細い幅で長い矩形状の画素群を構成している。これにより、細長い矩形状のＸ線入射面をＷＤを持つ１つの検出器１１を構成している。このような検出器は歯科用のデジタル型のパノラマ撮像装置に好適に搭載されている。

一方、図１に示すバイアス電圧供給装置１２は、可変電源としてのバイアス電圧発生器３１、電流センサ３２、Ａ／Ｄ変換器３３、及びバイアス電圧制御回路３４を備える。

このうち、バイアス電圧発生器３１は、検出器１１の位置面に貼り付けた各画素共通の荷電電極２２と各画素を形成する集電電極２３との間に直流のバイアス電圧を印加できるようになっている。

特に、本実施形態では、このバイアス電圧発生器３１は制御端子ＴＬを有し、この制御端子ＴＬに与えられる制御信号に応じて、その発生する直流のバイアス電圧を一例として、-３００Ｖ〜−２００Ｖの範囲を含む所定範囲で変更できるように構成されている。このバイアス電圧発生器３１が発生させたバイアス電圧は、荷電電極２２が負極（−側）となるように両電極２２，２３の間にライン３５Ａ，３５Ｂを介して印加される。この直流のバイアス電圧の印加によって、半導体層２１には＋電極２３から−電極２２に向かう電界が発生する。この電界により、半導体層２１に入射したＸ線によって発生する正孔及び電子が電極２２，２３に向けてそれぞれ移動する。

つまり、半導体層２１の半導体結晶にＸ線光子が当たると、その結晶結合が分離して多数の正孔と電子の対が発生する。この対の個数はＸ線光子のエネルギに比例する。このうち、電子は相対的に正電位になっている集電電極２３に向かって移動し、正孔は相対的に負電位になっている荷電電極２２に向かって移動する。この移動は、電子が抜けた孔、すなわち正孔に隣の結合から電子が移動するということを繰り返して行われる。このように移動してくる正孔及び電子が電極２２，２３により捕捉される過程で、検出器１１の各集電電極２３（画素）から入射Ｘ線光子のエネルギに応じた大きさのパルス状の誘導電気信号が出力される。このパルス信号は、Ｘ線光子の入射毎に出力される。勿論、発生した正孔及び電子が全て電極２２，２３で捕捉される訳ではなく、移動途中に消失するものもある。

電流センサ３２は、例えば低抵抗のレジスタであり、バイアス電圧発生器３１の−側端子と荷電電極２２とを接続するライン３５Ａの途中に挿入されている。このため、バイアス電圧発生器３１のバイアス電圧印加に伴ってライン３５Ａ,３５Ｂを流れる電流、すなわち、検出器２１を構成するモジュールＭ毎のバイアス電圧印加に伴う電流値をアナログ電流として検出できる。電流センサ３２をもう一方のライン３５Ｂに挿入してもよい。

この検出されたアナログ電流はＡ／Ｄ変換器３３に送られ、この変換器３３でデジタル量の電流信号に変換される。この電流信号はバイアス電圧制御回路３４に送られる。

バイアス電圧制御回路３４は、本実施形態では、ＣＰＵ３４Ａ，ＲＯＭ３４Ｂ，ＲＡＭ３４Ｃなどを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。なお、このマイクロコンピュータに代えて、関数発生器を用いる構成、デジタル論理回路を用いる構成も可能である。

このバイアス電圧制御回路３４は、入力したデジタル量の電流値を予め持っているテーブルの情報に参照することで、バイアス電圧発生器３１が発生すべきバイアス電圧値を設定する。さらに、このバイアス電圧制御回路３４は、その設定したバイアス電圧値に対応した制御信号をバイアス電圧発生器３１の制御端子ＴＬに送る。この制御信号の送出は、ユーザから特別の指令を受けた時（この検出器２１を搭載している機器、例えば歯科用のパノラマ撮像装置を稼働させる前の準備作業の段階や保守管理のとき）、或いは、例えば歯科用のパノラマ撮像装置が患者の顎部をＸ線スキャンしている間に繰返し実行される。

この制御信号を受けたバイアス電圧発生器３１は、その制御信号が指し示すバイアス電圧を発生する。制御信号が、現在発生している直流のバイアス電圧よりも低い値を指し示している場合、バイアス電圧発生器３１はそのより低い値のバイアス電圧を発生する。これにより、検出器２１を駆動するための、同じバイアス電圧と呼ばれる範疇の値でありながら、その電圧値を上下させることができる。

ここで、何故、検出器１１に印加するバイアス電圧（駆動電圧）を制御する必要があるかということについて説明する。このバイアス電圧の制御は、本発明のエッセンスである。

図３に、上述したと同様の構成を有する検出器１１１（１つのモジュール）と、この検出器１１１を駆動するためのバイアス電圧発生器１３１との接続状態を示す。このバイアス電圧発生器１３１は従来から使用されているもので、予め決められた一定値（例えば−３００Ｖ）のバイアス電圧を検出器１１１の荷電電極１２２及び集電電極１２３との間に印加するように構成されている。

このようにバイアス電圧を印加すると、Ｘ線入射がなくても、不可避的に暗電流Ｉ_Ｄが流れる。この暗電流Ｉ_Ｄは、電子の移動方向で考えると、荷電電極１２２から集電電極１２３の方向に流れて、結局、各画素の検出信号に紛れ込む。

この暗電流Ｉ_Ｄには、化合物半導体、つまり半導体層１２１（モジュール）の側面表面を流れる電流成分Ｓと、半導体層１２１の中で発生して各集電電極１２３に辿りつく電流成分Ｐ_１〜Ｐ_Ｎとがある。前者の電流成分Ｓは半導体層２１の表面状態、表面抵抗、湿度、温度、半導体結晶の生成具合などによりばらつく。これに対し、後者の電流成分Ｐ_１〜Ｐ_Ｎは、半導体結晶の生成具合、電極部の付き方、湿度、温度、ハンダバンプの付き方、ハンダバンプを付けるときのハンダ温度などによりばらつく。

これに対し、前者の電流成分Ｓは、従来からも知られているように、半導体層１２１の集電電極の周りを取り囲むように半導体層１２１にガードリングＧＤ（図３参照）を設置することがある程度軽減できる。しかしながら、ガードリングＧＤを置くことで、２次元に配列された集電電極１２３うちの周辺の集電電極極、すなわち周辺の画素に位置する半導体結晶には、それ以外の部分と比べて、半導体結晶（ＣｄＴｅ）の端面の加工精度のバラツキなどに因り電界分布の微妙に異なる。これにより、周辺部の画素の検出動作が不安定になる。

同様に、後者の電流成分Ｐ_１〜Ｐ_Ｎの場合も、様々な条件のバラツキが使用時の環境ストレスの違いに因り、画素の検出特性の違いを生じさせる。

図４に、半導体層（化合物半導体）の内部で発生する電流と暗電流の大小とに伴う安定動作領域のモデルを示す。同図において、安定動作領域をＲｓｔは、電流＝０から、それ以上増加すると画素が不安定になる（ポーラリゼーション効果も含む）レベルＩ_Ａまでの範囲になる。それ以上増えると画素出力が極端に変動するＩ_Ｂ、及び、それ以上増えると欠陥画素であると判断できるレベルＩ_ＣはレベルＩ_Ａの上側に在る。安定動作領域Ｒｓｔの中に、下から順に、暗電流Ｉ_Ｄを示すレベル、暗電流Ｉ_Ｄに重畳される形で検出されるＸ線光子による励起で発生する電流（検出したい電流）Ｉ_Ｘのレベルがある。これらのことから、電流レベルＩ_ＸとＩ_Ｄとの間の範囲Ｒdesが広いほど、検出したい電流Ｉ_Ｘに対するダイナミックレンジは広くなる。

つまり、上記図４の模式図において、暗電流Ｉ_Ｄの量が多いと、Ｘ線粒子を安定して検出可能な範囲Ｒdesが狭くなる。また、暗電流Ｉ_Ｄが画素間で互いに異なる量である場合、検出可能な範囲Ｒdesの幅も画素間で異なる。この場合、Ｘ線光子によって励起で発生する電流Ｉ_Ｘの量に如何によって、検出可能な範囲Ｒdesの上限、すなわち電流レベルＩ_Ａを超える画素が出現する。そのような画素のＸ線検出特性は極めて不安定になり、実用上、扱いが厄介になる。とくに、電流レベルＩ_Ｃを超えると、欠陥画素として使用不能になる。電流Ｉ_Ｘの量が大きいほど、そのような不安定な検出特性を呈する画素や欠陥画素の割合が多くなる。

そこで、本発明者等は、暗電流Ｉ_Ｄと化合物半導体、すなわち半導体層２１に印加するバイアス電圧ＨＶとの関係に着目し、バイアス電圧ＨＶの値を下げると暗電流ＩＤも低下し、安定して検出可能な範囲Ｒdesも広がることを実験で確認した。さらに、本発明者等は、そのバイアス電圧ＨＶを下げ過ぎると、つまり、半導体層２１に発生する電界が小さくなり過ぎると、集荷する電子が全て集電電極２３に移動せずに半導体結晶の中にトラップされる電子が増える。このため、このトラップされないバイアス電圧ＨＶの下限値が存在することも確認した。

この知見に基づいて、図１に示す回路構成において次のようなバイアス電圧ＨＶの制御を行う。電流センサ３２でバイアス電圧発生器３１に流れる電流Ｉ_ＨＶを検知し、この電流値Ｉ_ＨＶをＡ／Ｄ変換器３３でデジタル量に変換してバイアス電圧制御回路３４に送る。このバイアス電圧制御回路３４のＣＰＵ３４Ａは、検出した電流値Ｉ_ＨＶに応じてバイアス電圧発生器３１の駆動を制御し、この発生器３１が発生するバイアス電圧ＨＶの値を変更させる。基本的には、電流値Ｉ_ＨＶが増えると、バイアス電圧ＨＶの値が下がるように変更させる。

但し、この変更の範囲は検出器１１の性能発揮の面から自ずと制限が掛かる。つまり、同じエネルギを持つＸ線粒子が入射した状態で、バイアス電圧ＨＶを暗電流Ｉ_Ｄ＋Ｘ線検出電流Ｉ_Ｘが極力一定になるように変更された場合でも、集荷される電荷量に有意な差が画素間で生まれないようにする。

さらに、バイアス電圧ＨＶを時間的に急変させると、各画素に作り込んでいるＡＳＩＣ層のチャージアンプの出力に擬似パルスを生じさせたり、回路が破壊されたりすることがある。このため、バイアス電圧ＨＶの値を変更する速度にも条件が必要である。このため、下記のような実装条件を設定した。

まず、検出器１１を歯科用のパノラマ撮像装置に実装すると仮定し、その典型的な仕様は以下のようである。
・検出器１１の半導体層はショットキー構造のＣｄＴｅを用い、８ｍｍ×８ｍｍのサイズで、厚さ１ｍｍ。
・画素サイズは２００μｍ×２００μｍ。
・１モジュール当たりの画素数は４０×４０＝１６００画素。
・荷電電極には白金（Ｐｔ）を用い、集電電極にはアルミニウム（Ａｌ）を用いる。
・ＡＳＩＣ層：チャージアンプ回路を画素毎に作り込む。
・検出器１１に印加するバイアス電圧の制御：荷電電極に負極電圧を印加する構成とし、−２００Ｖ〜―３００Ｖの間でその電圧値を変更する。

この実装条件の元で、本発明者等の実験等によれば、図２に示すように、電圧の変更速度は一例としては５０Ｖ／秒程度のが好適であり、且つ、時間に比例して（グラフ上では直線的に）変更させた。この速度条件を維持できれば、Ｘ線照射に依る収集を行いながらバイアス電圧ＨＶの値を変更しても、検出出力におけるバイアス電圧変更の影響はなく、またパノラマ画像の撮影（つまりスキャン）において被写体の部位等に応じたＸ線量の変化に十分にリアルタイムに追従できることが確認できた。なお、本発明者等によれば、実装条件やバイアス電圧の印加条件によっても変わるが、上述した電圧の変更速度は１０Ｖ／秒〜１００Ｖ／秒の範囲までに設定することができる。

バイアス電圧ＨＶを変更させるための手順は、概念的には、図５において、基準値のＸ線フラックスによる電流値（暗電流を含む）Ｉｒｅｆ以下のときには、−３００Ｖのバイアス電圧ＨＶを印加するようにバイアス電圧発生器３１を制御する。検出した電流値Ｉ_ＨＶがＩｒｅfを超えて増加する場合、図５に示すように、その増加度に応じて、一定速度Ｖcstを以って、最大−２００Ｖまで電圧を下げる。その一定速度Ｖcstとは、単位時間当たりの通常の印加電圧を収集時間で割った値に比例した一定の速度として定義することができる。この一定速度Ｖcstは、１０Ｖ／秒〜１００Ｖ／秒の範囲の中間値に近い５０Ｖ／秒に設定しているが、この速度値は検出器１１の検出信号の急変を抑制できる許容値であれば、収集条件等に応じて適宜に変更可能である。

そこで、基準量のフラックスのＸ線が検出器１１に照射された状態で、バイアス電圧ＨＶを下げながら、バイアス電圧発生器３１に流れる電流Ｉ_ＨＶの値を逐一調べる。この電流Ｉ_ＨＶは暗電流Ｉ_Ｄが重畳した検出電流Ｉ_Ｘになるので（図４参照）、この電流値Ｉ_ＨＶが安定動作領域の上限値Ｉ_Ａに一定のマージンを以って収まるかどうかを確認する。この確認を、バイアス電圧ＨＶを予め定めた下限値（例えば−２００Ｖ）まで行う。その下限値まで到達してもなお、検出電流値Ｉ_ＨＶが安定動作領域の上限値Ｉ_Ａに収まらない場合、そのモジュールＭ又は画素ＣＬ、強いては、その検出器１１が不良だと言える。

このため、本実施形態によるバイアス電圧ＨＶの変更処理は、検出器を製造するときの不良画素ＣＬ又はモジュールＭの事前の検出として実施できる。通常、モジュール単位で製造されるので、１つのモジュールの中に許容数以上の不良画素が存在すると、そのモジュール自体は使用しない。このモジュールは高価なこともあって、そのような使用不能なモジュールが生じると、検出器製造の歩留まりが悪く、対象機器の製造コストにも影響する。このため、検出器１１を組み立てる前に、モジュールの段階でそのモジュールの良、不良が判ればよい。加えて、従来であれば不良であるとして破棄せざるを得なかったモジュールであっても、本実施例のように駆動のために印加するバイアス電圧ＨＶを調整して使用することで、良品化すればもっと良いことになる。

そこで、本実施形態では、暗電流Ｉ_Ｄと印加するバイアス電圧ＨＶに基づいて、全モジュールＭ（即ち検出器１１）に共通して最適なバイアス電圧ＨＶを探すことができる。それは、バイアス電圧ＨＶの値を下げると、これに応じて暗電流Ｉ_Ｄも下がるという知見に基づいている。

このため、本実施形態では、バイアス電圧ＨＶの値をある値から下げながら不良画素をあぶり出し、不良画素が最も少ない又は許容値以下であり良品の検出器である評価させることができる、バイアス電圧ＨＶの最適値を探索し設定する処理を行っている。つまり、検出器１１を駆動させるバイアス電圧ＨＶの最適値が見つかれば、その検出器１１を不良品として破棄しなくても済む。

以下、このバイアス電圧ＨＶの最適値を探索し設定する処理を説明する。

［バイアス電圧ＨＶの最適値の探索・設定］
図６に示す処理は、バイアス電圧制御回路３４のＣＰＵ３４Ａが例えばユーザからの指令を受けたときに開始される。この例では、対象機器を稼働させる前の事前準備として、バイアス電圧ＨＶの最適値の探索及び設定を行う場合を例に採る。

このバイアス電圧変更処理が開始されると、ＣＰＵ３４Ａは、与えられた又はデフォルト値として設定されている、使用環境の温度、湿度及びＸ線量の基準値などを含む撮像条件に応じたＸ線管の管電圧、管電流を指令する（ステップＳ１）。この指令は、図示しないが、バイアス電圧制御回路３４から、この検出器１１を搭載している機器（例えば歯科用のパノラマ撮像装置）に送信され、かかる管電圧、管電流がＸ線管にバイアス電圧を印加するバイアス電圧装置に与えられる。このため、Ｘ線管は、指令された管電圧、管電流に応じた基準量の例えば連続Ｘ線が照射する。

次いで、ＣＰＵ３４Ａは、検出器１１に通常印加するように設定されているバイアス電圧ＨＶｎ（例えば−３００Ｖ）よりも高く設定したバイアス電圧ＨＶ_Ｈ（＞ＨＶｎ）を設定し、その設定値ＨＶ_Ｈをバイアス電圧発生器３１に指令する（ステップＳ２）。この高めのバイアス電圧Ｖ_Ｈは例えば−３５０Ｖである。この高めにバイアス電圧を設定するのは、暗電流に伴う不良画素のあぶり出しを行う範囲を広くするためである。これにより、例えば−３５０Ｖの電圧が検出器１１の全モジュールＭに一律に印加される。なお、電圧値について高い、低いという説明は、その絶対値に対する議論である。

そこで、ＣＰＵ３４Ａは、基準量のＸ線に応じて全モジュールＭとバイアス電圧発生器３１との間で流れる総和の電流Ｉ_ＨＶｍを電流センサ３２及びＡ／Ｄ変換器３３を介して読み込む（ステップＳ３）。この総和の電流Ｉ_ＨＶｍは暗電流及びポーラリゼーション効果のバラツキの影響を示す指標の代表値として捉えることができる。

次いで、ＣＰＵ３４Ａは、ＲＯＭ３４Ｂに予め格納していた基準値Ｉ_Ａｍをワークエリアに読み出す（ステップＳ４）。この基準値Ｉ_Ａｍは、全モジュールＭに対する、前述した図４に示す安定動作領域Ｒｓｔの上限の電流値Ｉ_Ａを示している。添え字ｍを付けて区別している。

この後、ＣＰＵ３４Ａは、既に検出している全モジュールＭの電流Ｉ_ＨＶｍと基準値Ｉ_Ａｍとを比較する。つまり、Ｉ_Ａｍ≦Ｉ_ＨＶｍか否かを判断する（ステップＳ５）。この判断がＹＥＳとなるときには、暗電流ＩＤが依然として大きいとして、バイアス電圧ＨＶをΔＨＶ（例えば１０Ｖ）だけ減らす。つまり、ＨＶ_Ｈ−ΔＨＶだけバイアス電圧ＨＶを下げ、この変更したバイアス電圧「ＨＶ_Ｈ−ΔＨＶ」に応じた指令をバイアス電圧発生器３１に送る（ステップＳ６）。このため、バイアス電圧発生器３１は、その下げられたバイアス電圧「ＨＶ_Ｈ−ΔＨＶ」を両電極間２２，２３間に印加する。

次いで、ＣＰＵ４Ａはその処理を予めΔｔ時間だけ待機する（ステップＳ７）。このΔｔ時間は、電圧変更の速度に関して、前述した一定速度Ｖcst（例えば５０Ｖ／秒）を担保できるように設定されている。

このステップＳ３〜Ｓ７までの処理は、ステップＳ５でＮＯとなるまで繰り返される。これにより、バイアス電圧ＨＶがΔＨＶずつ下げられ、すなわち、暗電流Ｉ_Ｄも少なくなり、バイアス電圧ＨＶの最適値ＨＶoptが探索される。

ステップＳ５でＮＯとなるときは、全モジュールＭに対して一括でＩ_Ａｍ≦Ｉ_ＨＶｍの条件が満足されたことになる。このため、ＣＰＵ３４Ａは、現在設定しているバイアス電圧ＨＶの値をＲＡＭ３４Ｃから読み出す（ステップＳ８）。次いで、この読み出した値が、いま探索対象としている検出器１１に印加すべき最も適したバイアス電圧ＨＶの最適値ＨＶoptであるとして、その値をＲＡＭ３４Ｃに記憶したり、外部の制御システムに送信したりする。

なお、この探索・設定の処理は、モジュール毎に行うこともできる。つまり、前述したＸ線の照射野に複数のモジュールＭを置いて、モジュール毎に切り替えながら図６に示す探索・設定の処理を実行する。これにより、不良として取り扱われる画素を許容値以下に抑制可能な最適なバイアス電圧ＨＶoptをモジュール単位で設定できる。このモジュール毎の探索・設定も、製造時のチェックやユーザの使用時のチェックとして有効に機能する。

この利点を図７で模式的に説明できる。同図（Ａ）は、通常使用するバイアス電圧値ＨＶ＝−ＨＶｎのときには、Ｘ線検出電流Ｉ_Ｘだけでは電流レベルＩ_Ａを超える筈がなかった画素の電流が、前述したように、暗電流ヤポーラリゼーション効果のバラツキの影響によって、そのレベルＩ_Ａを超えた不安定画素（不良画素の一形態である）が多数発生していることを示している。このように不安定画素が多数ある場合、使用する度に雑音が多くなったり、アーチファクトが生じたりする。また、撮像後に後処理の補正を掛けても補正しきれないこともある。

しかしながら、上述したように、モジュール毎又は検出器毎にバイアス電圧ＨＶを調整し最適な値−ＨＶoptでモジュール又は検出器を駆動することができる。これにより、暗電流やポーラリゼーション効果のバラツキの影響を抑え込んで、例えば図７（Ｂ）に模式的に示すように、不安定画素などの不良画素の発生を使用可能なレベルまで抑制している。これにより、従来の場合には不採用にしなければならなかったモジュールや検出器をユーザサイドのバイアス電圧の調整によって、十分に、使用に耐え得るものに生まれ変わらせることができる。さらに、画素間の検出特性のバラツキも抑制できる。

このため、本発明を具現化する本実施形態の特徴を一言で述べるとすれば、製造時の自然環境、使用時の室内環境、製造に因る検出器の個体差があっても、暗電流ＩＤを減らして、ダイナミックレンジを広く採ることができ且つ画素間の動作のバラツキを防止できるとともに、従来では欠陥画素や検出後の補正処理が必須であったような画素の数を減らし、従来では欠陥モジュールとして不採用にしなければならないモジュールであっても使用面から救済でき、結果として、検出器を組み立てるときのモジュールの歩留まりを上げ、かつ、より安定した画像を得ることができる、ことにある。

[変形例]
上述した実施形態では、検出器１１に印加するバイアス電圧ＨＶの最適値の探索及び設定を、その検出器１１を搭載している機器、例えば歯科用のパノラマ撮像装置による患者の撮像前に実施していた。この形態に代えて、実際に患者を撮像している間に、かかる最適値の探索及び設定を行うようにしてもよい。

この歯科用のパノラマ撮像装置としては、例えば特開２０１１−０８５４７９に記載のものが知られている。この公報に歯科用のパノラマ撮像装置の一例が示されている。この撮像装置の検出器に前述したバイアス電圧供給装置を組み込むことができる。この撮像装置では、Ｘ線管と検出器との間の撮像空間に患者の顎部を位置させ、Ｘ線管と検出器を結ぶラインの仮想的な中心点が撮像空間内で所定の軌道を描くように、そのＸ線管及び検出器の対を患者の顎部の周囲に回転させる。この回転の間にＸ線管から照射され、患者の顎部を透過してきたＸ線がＸ線検出器によってデジタル量のフレームデータとして所定周期で収集される。このフレームデータをシフト・アンド・アッド(ｓｈｉｆｔ ＆ ａｄｄ)で処理するトモシンセシス法の画像再構成法に基づいて例えば歯列に沿った断層像が作成される。

この歯科用のパノラマ撮像装置に本発明のバイアス電圧供給装置を実施すれば、撮像中において暗電流の発生やポーラリゼーション効果のバラツキの影響を軽減させることができる。

このときにバイアス電圧制御回路３４のＣＰＵ３４Ａが実施するバイアス電圧の制御の概要を図８に示す。なお、この例において、前述した実施形態で記載した構成要素と同一又は同等のものには同一符号を付して、その説明を省略する。

ＣＰＵ３４Ａは、まず、予め定めたバイアス電圧ＨＶ＝−ＨＶ１（例えば−３００Ｖ）を指令する（ステップＳ２１）。そして、撮像、すなわちスキャンが開始されると（ステップＳ２２）、前述した電流の基準値Ｉ_Ａｍを読み出す（ステップＳ２３）。次いでＣＵ３４Ａは、前述したと同様に全モジュールの電流値Ｉ_ＨＶｍを読み込み（ステップＳ２４）、Ｉ_Ａｍ≦Ｉ_ＨＶｍか否かの比較を行う（ステップＳ２５）。

このステップＳ２５の判断がＹＥＳ（Ｉ_Ａｍ≦Ｉ_ＨＶｍ）となるときには、現在のバイアス電圧ＨＶがその予め定めた下限値ＨＶ２（例えば−２００Ｖ）に到達したか否かを判定する（ステップＳ２７）。現在のバイアス電圧ＨＶがその下限値ＨＶ２まで未だ余裕がある場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、前述したように電圧値をΔＨＶだけ（例えば１０Ｖ）下げたバイアス電圧ＨＶを指定する（ステップＳ２８）。この後、スキャンが終了か否かを判断し、スキャンを終了しない場合、すなわち、Ｘ線管と検出器の対を未だ回転させている最中である場合、Δｔ時間だけ待って（ステップＳ２９）、その処理を前記ステップＳ２４まで戻す。

これにより、全モジュールを通してバイアス電圧発生器３１との間で流れる電流Ｉ_ＨＶｍが基準値Ｉ_Ａｍよりも高い間は、上述したステップＳ２４〜Ｓ２８の処理が繰り返される。したがって、電流Ｉ_ＨＶｍが基準値Ｉ_Ａｍよりも小さくなるまで、バイアス電圧ＨＶを下げる制御が一定速度Ｖcst（例えば５０Ｖ／秒）で実行される。

バイアス電圧ＨＶを下げる制御の間に、そのバイアス電圧ＨＶが下限値ＨＶ２に到達した場合（ステップＳ２７でＮＯ）、ＣＵ３４Ａは現在のバイアス電圧ＨＶの値、即ち下限値ＨＶ２を維持させる（ステップＳ３０）。この後、処理をステップＳ２８に移行させる。

一方、バイアス電圧ＨＶを下げる制御の間に、ステップＳ２５の判断がＮＯ（Ｉ_Ａｍ＞Ｉ_ＨＶｍ）となるときは、バイアス電圧ＨＶの現在の値（所定値−ＨＶ１、又は、−ＨＶ１よりも小さいが−ＨＶ２以上の値それよりも小さい値）を維持する。この後、処理をステップＳ２８に移行させる。

ステップＳ２７でＹＥＳの判断になるときには、スキャンが終了したので、このバイアス電圧の制御を終了する。勿論、このようなバイアス電圧制御において、その閾値にヒステリシス特性を持たせてもよい。

このように、このパノラマ撮像装置によれば、前述した実施例と同等の作用効果を得ることができる。とくに、実際にスキャンしている時間は通常、１０秒〜２０秒程度であるが、このような撮像装置は患者のスクリーニングなど、比較的短時間で次の撮像に移ることも多い。パノラマ撮像装置をそのようにほぼ連続的に稼働させる場合、機器内の温度上昇など動作状態も変わる。また、そのような稼働の最中に室内の温度や湿度などの環境条件も変わる。そのような変化に応じて、暗電流の発生やポーラリゼーション効果のバラツキの影響も顕著になるが、本例によれば、稼働中における暗電流の発生やポーラリゼーション効果のバラツキの影響を低減又は排除することができる。これにより得られる画像の解像度の向上やアーチファクトの軽減にもつながる。

なお、上述した実施形態及び変形例は、１つの検出器に実装された複数のモジュールを１つの大きなブロックとして捉え、各画素における暗電流ヤポーラリゼーションの効果が平均化されたマクロな代表値Ｉ_ＨＶｍでバイアス電圧ＨＶが制御されている。しかし、本発明に係るバイアス電圧供給装置及び駆動方法は、必ずしもこの態様に限定されるものではない。

例えば、複数のモジュールを複数の群に分けてそのモジュール群毎に代表値としての総和電流をモニターして同様の制御を行ってもよい。複数のモジュールを用いる場合、その検出器のＸ線入射面のうち、視野的に最も重要で高い検出精度を必要とする領域を担う１つ又は複数のモジュールと、比較的粗い検出でも済む領域に位置する１つ又は複数のモジュールとに分類されることが多い。そこで、複数のモジュール群それぞれにバイアス電流の制御を緻密に行う部分と粗く行う又は行わない部分とに分けて、その別にバイアス電圧供給装置を設けるようにしてもよい。バイアス電圧供給装置で実行させる制御処理は前述した図６又は図８のものと同様である。これにより、複数の制御装置の間でバイアス電圧の制御に優劣を付けることができ、全てに同じ精度でバイア電圧を制御する場合に比べて、全体の制御処理負担が減らすことができる。

勿論、場合によっては、複数のモジュールそれぞれに１対１で対応した複数のバイアス電圧供給装置を装備して、モジュール毎に上述したバイアス電圧の制御を実施してもよい。

また、前述したバイアス電圧制御では、検出した電流Ｉ_ＨＶｍを基準電流ＩＡｍに比較してバイアス電圧を下げる制御のみを記載した。しかし、逆に電流Ｉ_ＨＶｍを基準電流Ｉ_Ａｍよりも十分低いときには、基準電流Ｉ_Ａｍよりも一定値だけ低い範囲を保てる範囲でバイアス電圧ＨＶを上げるようにしてもよい。

このバイアス電圧ＨＶを上げる制御については、一見、上述した議論とは矛盾しているように見えるが、そうではない。この本発明者等の知見は、検出器の組立前に行う不良画素検査において得られたものである。この不良画素の検査は、本発明者等は出力が出ない（Zero Count）、及び、出力が不安定になる（Not Stable）の態様で行った。この結果、Zero Countについてはバイアス電圧を前述したように下げることで改善できた。しかし、Not Stableについては、逆にバイアス電圧を上げるようにした方が改善する場合もあることを見い出した。この理由は、CdTe結晶内の不均一性や不純物混入により電子の移動阻害要因が散在している場合(2のケース)、バイアス電圧を上げることで電子が持つ移動力が向上し、阻害要因に打ち勝つようになるクロスポイントがあるのではないか、と推定される。

このため、前述した実施例のように、検出した電流Ｉ_ＨＶｍに応じてバイアス電圧ＨＶを下げるのみならず、そのバイアス電圧ＨＶを上げたり、又は、そのバイアス電圧ＨＶを下げる処理と上げる処理とを組み合わせて行ったりしてもよい。これにより、より確実に不良画素をあぶり出したり、バイアス電圧ＨＶのより最適な値を探索することができる。

さらに、前記バイアス電圧供給装置１２に装備するバイアス電圧発生器３１はそれ自身が制御信号に応じたバイアス電圧ＨＶを出力するようにした。しかし、これに対する変形例も提供できる。すなわち、バイアス電圧発生器自体は一定値（例えば−３００Ｖ）のバイアス電圧ＨＶを出力するが、その出力段に、かかる制御信号に応じて、そのバイアス電圧ＨＶの値を増減させる電圧調整回路を設けてもよい。

（本発明の特徴とその背景）
本発明は、フォトンカウンティング型や積分型であれ、化合物半導体をＸ線条件が低Ｆｌｕxから高Ｆｌｕxまで安定した特性を得るための化合物半導体に印加するバイアス電圧の印加の方法並びに補正の方法に関する。本手法を用いることで、デッドピクセル数が最小に抑えられ、より安定した画像になる他、画素の振る舞いが、様々な条件が変わったとしても安定化するために、アーチファクトの少ない画像を得ることが出来、もちろん本発明はＸ線のみではなく、ガンマ線でも同様の条件が成立する場合には有効である。

本発明は、化合物半導体に印加するバイアス電圧ユニットに流れる電流量をモニターし、撮影中あるいは撮影前に、電流量が増加するとバイアス電圧値を下げて、暗電流を減らし、Ｘ線フラックスが増えても、安定して動作するようにし、Ｘ線フラックスが比較的少ない状態でデッドピクセル処理や画素バラツキを処理した状態を、Ｘ線フラックスが変化した時でも使えるようにする手法に関する。

本手法が特に有効なのはショットキー構造を持つ、ＣｄＴeあるいはＣＺＴで、その中でも、例えばＣｄＴeの場合、ベター側にＰｔ電極にし、負のバイアス電圧を印加、ピクセル化された電極側にＡｌを用い電子を収集するような使い回しの時に有効である。何故ならば一般的にバイアス電圧を下げると、電荷移動スピードが比例して遅くなるが、電子収集の場合は例えばＣｄＴｅが１ｍｍ程度の厚さであれば、十分速く、バイアス電圧を２００Ｖ〜５００Ｖ程度の範囲で変更しても、エネルギースペクトラム形状（どれぐらいのＸ線量をカウント出来るかに関する指標）が有意に変わらない。もし、これが正孔収集、あるいは電子と正孔を同時に収集するような場合であれば、バイアス電圧をこのような範囲で変えればエネルギースペクトラム形状に顕著に影響するので、本発明で意図した効果以外の問題もあり、本発明の効果は薄いと考えられる。

現在化合物半導体を用いてフォトンカウンティング型のＣＴスキャナーを実現するためには、高計数率特性を良くすることが必要で、そのために画素を小さくして、画素単位に独立してプリアンプ回路を構成することで、計数特性を改善する手法や、フォトン毎の処理時間を出来るだけ短くするために、パルス成形時間を極力短くする試みがなされるのが通常であるが、波形成形時間を短くするためにも、Ｘ線に励起され化合物半導体の中でイオン化した電荷を高速に電極に移動させる必要があり、そのためにバイアス電圧を安定して使用できる範囲内で上げて使いたい。

今回の発明のようにＸ線のフラックスが増えた時にバイアス電圧を下げるという発想は、通常の発想とは異なり自明ではなく、正孔より１０倍移動スピードが速い電子収集でこと、本発明の効果を最大限に発揮できる。

なお、本実施形態によれば、案電流を減らすようにバイアス電圧を制御するので、従来のガードリングを配置する構成を併用してもよい。

（発明の具体的な特徴）
特に今回の発明では、画素サイズが２００um×２００umで厚みが１ｍｍの電子収集型のショットキー接合のＣｄＴｅをフォトンカウンティング型で実装している検出器が対象で、通常使用する検出器印加の電圧を300V、これに流れる電流をモニターして、Ｘ線フラックスに応じてバイアス電圧を最低200V程度まで下げる制御を実装している。プリアンプの成形時間は300nSで、大きく波形の遅延はない。この場合にメリットとして、欠陥画素や出力値がＸ線フラックス、温度、湿度、Ｘ線照射時間に依存せず安定して、かつ計数特性も数％の劣化で済み、十分に歯科用のコービームＣＴスキャナーを実現できる。またこのような手法を採用することで、本発明を使わない場合に比べて、化合物半導体の製造歩留まりが圧倒的に改善するのも大きな利点で実現するための製造コストを大幅に低減することが可能になったり、バイアス電圧に流れる電流を減らせることから消費電力もわずかだが減るのも利点である。

これらのことから更に大きな検出器を採用し、歯科用ＣＴスキャナーよりもＸ線ＦＬＵXが１０倍以上高い医療用ＣＴスキャナーも本手法の各パラメータや検出器の形状変更などで実現できる可能性が飛躍的に増す。

本技術はＣＴスキャナーのみではなく、Ｘ線フラットパネルやトモシンセシスを採用する歯科用パノラマ装置や、マンモグラフィなどでも画質の改善や、同じ性能を満たすために検出器の製造歩留まりが大幅に改善、消費電力が減るなどに寄与させることができる。

本説明ではモノリシック構造の検出器を用いたが、Ｘ線の入射方向に対して平行に電極を設置する場合でも同様のバイアス電圧制御を行い、同様のメリットを発揮させることが可能になる。化合物半導体は、電流のキャリアとして電子のみを、正孔のみを、又は、電子及び正孔を収集するショットキー接合を構成するものであればよい。

また、フォトンカウンティング型の検出器を中心に説明したが、従来の積分型の検出器においてもＸ線フラックスに応じて同様の問題は発生するために今回の発明は有効である。

そして最近、臭化タリュームやヨウ化水銀などの新しい化合物半導体も開発されており、基本的な動作原理は類似のために同様の効果は発揮できる。

１１ Ｘ線検出器
１２ バイアス電圧供給装置
２１ 半導体層
２２ 荷電電極
２３ 集電電極
２５ ＡＳＩＣ層
３１ バイアス電圧発生器（電源）
３２ 電流センサ
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ バイアス電圧制御回路
３４Ａ ＣＰＵ

Claims (12)

1. 入射する放射線のフォトンを直接、電流に変換する化合物半導体から成る半導体層と、この半導体層の両面にそれぞれ配置された１対の電極と、を備え、当該１対の電極のうちの一方の電極を前記半導体層に１次元又は２次元に配列した画素群を与える複数の集電電極に構成した検出器と、
   この１対の電極間に直流のバイアス電圧をバイアス電圧として印加して前記電流を前記１対の電極の一方に集電させる電源と、
   この電源が前記１対の電極に前記バイアス電圧を印加したときに当該電源が供給する電流を検出する電流検出手段と、
   この電流検出手段が検出する前記電流の値に応じて、前記電源により印加される前記バイアス電圧の値を変更するバイアス電圧変更手段と、を備えたことを特徴とする放射線検出器のバイアス電圧供給装置。
2. 前記電流検出手段は、前記電流の一定時間における量を代表する代表値を検出するように構成され、
   前記バイアス電圧変更手段は、前記電流の代表値が高くなると前記バイアス電圧を下げるとともに、前記電流の代表値が低くなると前記バイアス電圧を上げるように構成された、ことを特徴とする請求項１に記載のバイアス電圧供給装置。
3. 前記検出器は、前記半導体層と前記１対の電極を有する複数のモジュールで構成され、
   前記バイアス電圧制御手段は、前記複数のモジュールの各別に又は前記複数のモジュールを複数の群に分けた群毎に前記バイアス電圧を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバイアス電圧供給装置。
4. 前記バイアス電圧供給装置は、前記検出器が搭載される放射線システムの、当該放射線システムが目的とする放射線計測の実行前又は実行中の何れかおいて駆動されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のバイアス電圧供給装置。
5. 前記バイアス電圧供給装置は、前記検出器が搭載される放射線システムの、当該放射線システムが目的とする放射線計測の実行前において駆動され、
   前記バイアス変更手段が変更した電圧値を記憶しておく記憶手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のバイアス電圧供給装置。
6. 前記バイアス電圧変更手段は、単位時間当たりの通常印加電圧を収集時間で割った値に比例した一定の速度で前記バイアス電圧を変更させるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のバイアス電圧供給装置。
7. 前記一定の速度は、前記単位時間当たりの通常印加電圧を前記収集時間で割った値の実質的に２倍である請求項６に記載のバイアス電圧供給装置。
8. 前記バイアス電圧変更手段は、前記バイアス電圧に対して予め設定した上限値及び下限値の間で前記一定の速度で上下させるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のバイアス電圧供給装置。
9. 前記化合物半導体は、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ、ＴｌＢｒ（臭化タリューム）、又は、ＨｇＩ_２（ヨウ化水銀）であることを特徴とする請求項８に記載のバイアス電圧供給装置。
10. 前記検出器は、前記１対の電極及び前記半導体層に加え、前記電流の信号を処理して前記入射する放射線の情報を得る処理回路を作り込んだＡＳＩＣ層を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のバイアス電圧供給装置。
11. 前記電源は、前記バイアス電圧の値を変更可能な電圧変更回路を有し、
    この電圧変更回路は、前記バイアス電圧変更手段から出される指令に応じて当該バイアス電圧を変更するように構成されたことを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載のバイアス電圧供給装置。
12. 前記電源は、一定値の前記バイアス電圧を出力するように構成され、
    前記バイアス電圧変更手段は、前記電源から出力される前記バイアス電圧を前記電流値に応じて変更する回路を有する、ことを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載のバイアス電圧供給装置。

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