JP2025008000A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱による放射線照射の誤検出を容易に低減する。
【解決手段】本実施形態に係る放射線検出器１は、Ｘ線の照射を検出するＸ線センサ４１を搭載したＸ線センサ基板４０と、Ｘ線センサ基板４０を配設するＧＮＤ接続された金属基台３０と、を備える。金属基台３０は、底部３１と、当該底部３１の周縁に起立されたリブ３２と、を備える。Ｘ線センサ基板４０は、Ｘ線センサ４１が金属基台３０の底部３１及びリブ３２により覆われ、且つ、当該金属基台３０から離間した状態で当該金属基台３０に配設される。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線検出器に関する。

従来、放射線（以下、Ｘ線とも称す）画像の撮影にフラットパネルディテクター（ＦＰＤ）と称される軽量薄型の放射線検出器が利用されている。この放射線検出器に関して、放射線照射状態を判定するための信号に重畳してしまった振動ノイズ値を加速度センサ等の出力から算出した補正値で相殺することで外乱による放射線照射の誤検出を低減する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４－１７３９０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、加速度センサを使用しているため、部品点数が増加するといった問題がある。また、放射線照射の誤検出を低減するにあたり、加速度センサ等の出力から補正値を算出し、振動ノイズ値を当該補正値で相殺する処理を要するため、制御系が複雑になってしまうといった問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、外乱による放射線照射の誤検出を容易に低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る放射線検出器は、
Ｘ線の照射を検出するＸ線センサを搭載した基板と、
前記基板を配設するＧＮＤ接続された金属基台と、
を備え、
前記金属基台は、
底部と、当該底部の周囲に起立されたリブと、を備え、
前記基板は、
前記Ｘ線センサが前記金属基台の底部及びリブにより覆われ、且つ、当該金属基台から離間した状態で当該金属基台に配設される、
ことを特徴とする。

本発明によれば、外乱による放射線照射の誤検出を容易に低減することができる。

本実施形態に係る放射線検出器の外観を示す斜視図である。 図１に示す放射線検出器に内蔵されたＸ線センサを横切る断面図である。 ＴＦＴ基板の構成を示す平面図である。 放射線検出器の等価回路を示すブロック図である。 変形例の放射線検出器に内蔵されたＸ線センサを横切る断面図である。 変形例の放射線検出器に内蔵されたＸ線センサを横切る断面図である。 変形例の放射線検出器に内蔵されたＸ線センサを横切る断面図である。 従来の放射線検出器に内蔵されたＸ線センサを横切る断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。

［放射線検出器の構成］
まず、本実施形態に係る放射線検出器１の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る放射線検出器１の外観を示す斜視図である。
図１に示すように、放射線検出器１の筐体２の一方の側面には、電源スイッチ５１や切替スイッチ５２、コネクター５３、インジケーター５４等が配置されている。図示を省略するが、筐体２の反対側の側面には、外部と無線方式で通信を行うためのアンテナ５５（図４参照）が設けられている。放射線検出器１には、Ｘ線照射装置（図示省略）から放射線検出器１に照射されるＸ線を検出するＸ線センサ４１が内蔵されている。Ｘ線センサ４１は、Ｘ線エネルギーを電荷に変換するセンサ素子（例えば、フォトダイオード）等で構成されている。

図２は、図１に示す放射線検出器１に内蔵されたＸ線センサ４１を横切る断面図である。図２は、Ｘ線センサ４１を含むその周囲を局所的に表し、それ以外の部分を省略した概略断面図となっている。

図２に示すように、放射線検出器１には、図中の上（Ｘ線の照射面側）から下へ順番に、筐体２を構成する上カバー２ａ、ＴＦＴアッシー３、鉛シートＬＳ、金属基台３０、Ｘ線センサ基板４０、及び筐体２を構成する下カバー２ｂが設けられている。上カバー２ａとＴＦＴアッシー３との間には粘着剤Ａｄが介在している。また、下カバー２ｂと金属基台３０との間には、ＰＥＴシートＰＳが介在している。

ＴＦＴアッシー３は、ＴＦＴ基板４やシンチレーター基板（図示省略）等で構成されている。ＴＦＴアッシー３は、ＴＦＴ基板４の上方に、シンチレーター基板に形成されたシンチレーターとＴＦＴ基板４のＸ線検出素子７等とが対向する状態でシンチレーターやシンチレーター基板が配置されている。

図３は、ＴＦＴ基板４の構成を示す平面図である。
図３に示すように、ＴＦＴ基板４の上面（すなわちシンチレーターに対向する面）４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各領域ｒには、Ｘ線検出素子７がそれぞれ設けられている。本実施形態では、このように、各Ｘ線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されている。

また、本実施形態では、複数のバイアス線９が各信号線６に平行に配設されており、各バイアス線９は結線１０に接続されている。そして、ＴＦＴ基板４の周縁部に、複数の入出力端子１１が設けられており、各入出力端子１１はそれぞれ各走査線５や各信号線６、結線１０と接続されている。各入出力端子１１は、後述する読み出しＩＣ１６等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板と接続され、フレキシブル回路基板がＴＦＴ基板４の裏面側に引き回されて、電子部品等が配設されたＰＣＢ基板（図示省略）等に接続されるようになっている。

ここで、放射線検出器１の回路構成について説明する。図４は本実施形態に係る放射線検出器１の等価回路を表すブロック図である。各Ｘ線検出素子７では、図示しない被写体を介して照射されたＸ線の線量（或いはシンチレーターで変換された電磁波の光量）に応じた電荷が各Ｘ線検出素子７内でそれぞれ発生するようになっている。なお、以下では、Ｘ線検出素子７がフォトダイオードで構成されている場合について説明するが、Ｘ線検出素子７を例えばフォトトランジスターやＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることも可能である。

各Ｘ線検出素子７の一方の電極７ａには、バイアス線９が接続されており、バイアス線９や結線１０を介してバイアス電源１４から各Ｘ線検出素子７に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。各Ｘ線検出素子７の他方の電極７ｂには、スイッチ素子としてＴＦＴ８が接続されており、ＴＦＴ８は信号線６に接続されている。

ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５を介してオン電圧が印加されるとオン状態となり、Ｘ線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させる。また、走査線５を介してオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、Ｘ線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、Ｘ線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。

各走査線５は、それぞれ走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂに接続されている。走査駆動手段１５では、配線１５ｃを介して電源回路１５ａからゲートドライバー１５ｂにオン電圧とオフ電圧が供給されるようになっている。また、走査駆動手段１５では、ゲートドライバー１５ｂで走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるようになっている。

各信号線６は、それぞれ読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７に接続されている。本実施形態では、読み出し回路１７は、積分回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサー２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図４では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。

撮影時に、スイッチ素子である各ＴＦＴ８がオフ状態とされた状態で図示しないＸ線照射装置から放射線検出器１にＸ線が照射されると、Ｘ線の照射により各Ｘ線検出素子７内で発生した電荷がＸ線検出素子７内に蓄積される。そして、各Ｘ線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理の際には、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘにオン電圧が順次印加されて、各Ｘ線検出素子７内から信号線６に電荷がそれぞれ放出される。

そして、その電荷が、各読み出し回路１７の積分回路１８に流れ込んで蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値が出力される。相関二重サンプリング回路１９は、各Ｘ線検出素子７から電荷が流れ込む前と後にそれぞれ積分回路１８から出力された出力値の差分をアナログ値の画像データｄとして出力する。

そして、出力された各画像データｄがアナログマルチプレクサー２１を介してＡ／Ｄ変換器２０に順次送信され、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値の画像データｄに順次変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存される。このようにして画像データｄの読み出し処理が行われるようになっている。

制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。

制御手段２２には、ＳＲＡＭやＳＤＲＡＭ、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリー等で構成される記憶手段２３や、リチウムイオンキャパシター等で構成される内蔵電源２４、Ｘ線センサ基板４０に搭載されているＸ線センサ４１等が接続されている。また、制御手段２２には、前述したアンテナ５５やコネクター５３を介して外部と無線方式や有線方式で通信を行うための通信部５６が接続されている。

制御手段２２は、Ｘ線センサ４１の出力に基づいてＸ線の照射開始を検知するようになっている。Ｘ線の照射開始を検知した場合には、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘにオフ電圧を印加する。そして、制御手段２２は、各ＴＦＴ８をオフ状態として、Ｘ線の照射によりＸ線検出素子７内で発生する電荷を各Ｘ線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。

制御手段２２は、電荷蓄積状態に移行してから所定時間が経過すると、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘにオン電圧を順次印加させる。そして、制御手段２２は、各読み出し回路１７に読み出し動作をさせて、前述したようにして各Ｘ線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理を行わせる。

［Ｘ線センサを含むその周囲の構造］
次に、Ｘ線センサ４１を含むその周囲の構造について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、Ｘ線センサ４１を搭載したＸ線センサ基板４０は、粘着剤Ａｄを介して金属基台３０に取り付けられている。

詳しくは、金属基台３０は、略矩形状の底部３１と、この底部３１の周縁に起立されたリブ３２とで構成されている。リブ３２は、その内周側に段差部３３が形成されている。段差部３３は、リブ３２の端部３２ａより図中の上側に所定の距離下がった位置に形成されている。段差部３３には、前述した粘着剤Ａｄが設けられており、この粘着剤Ａｄを介して、Ｘ線センサ４１が底部３１と対向するようにＸ線センサ基板４０が取り付けられている。つまり、Ｘ線センサ基板４０は、Ｘ線センサ４１が金属基台３０の底部３１及びリブ３２により覆われ、且つ、金属基台３０から離間した状態で当該金属基台３０に配設されている。段差部３３は、Ｘ線センサ基板４０を配設する台座部として機能している。ここで、金属基台３０は、例えば、金属材料であるマグネシウムにより形成されており、筐体２の内部のＧＮＤ（図示省略）に接続されている。したがって、金属基台３０は、Ｘ線センサ４１を電磁波から保護する電磁波シールドとして機能している。このため、本実施形態では、図８に示すように、Ｘ線センサ４１を電磁波から保護するために設けられていた従来の電磁波シールドＳＨが不要となる。また、本実施形態では、従来の放射線検出器１０１における電磁波シールドＳＨとＸ線センサ４１との距離Ｄ２（図８参照）と比較して、金属基台３０とＸ線センサ４１との距離Ｄ１を大きくとることができる。この結果、金属基台３０とＸ線センサ４１との間の寄生容量Ｃを小さくすることができるので、振動等の外乱による寄生容量Ｃの変動に起因して発生する電磁波ノイズを抑制できる。よって、放射線検出器１によれば、部品点数を増やしたり制御系を複雑にしたりすることなく、外乱によるＸ線照射の誤検出を容易に低減することができる。なお、図８は、従来の放射線検出器１０１に内蔵されたＸ線センサ４１を横切る断面図である。従来の放射線検出器１０１は、樹脂材料又は発泡材料を用いて形成された基台１３０を使用している他は、本実施形態の放射線検出器１と概ね同様の構造を有しているものとする。

［効果］
以上説明してきたように、本実施形態に係る放射線検出器１は、Ｘ線の照射を検出するＸ線センサ４１を搭載したＸ線センサ基板４０と、Ｘ線センサ基板４０を配設するＧＮＤ接続された金属基台３０と、を備える。金属基台３０は、底部３１と、当該底部３１の周縁に起立されたリブ３２と、を備える。Ｘ線センサ基板４０は、Ｘ線センサ４１が金属基台３０の底部３１及びリブ３２により覆われ、且つ、当該金属基台３０から離間した状態で当該金属基台３０に配設される。これにより、金属基台３０がＸ線センサ４１を電磁波から保護する電磁波シールドとして機能することとなるので、制御系を複雑にすることなく、衝撃等の外乱による放射線照射の誤検出を容易に低減することができる。

また、本実施形態に係る放射線検出器１は、Ｘ線センサ４１を電磁波から保護する電磁波シールドが配設されていない。したがって、放射線検出器１によれば、部品点数を増やすことなく、衝撃等の外乱による放射線照射の誤検出を容易に低減することができる。

また、金属基台３０のリブ３２は、Ｘ線センサ基板４０を保持する段差部（台座部）３３を備える。段差部３３は、Ｘ線センサ４１と底部３１との距離Ｄ１が、Ｘ線センサ基板４０に電磁波シールドＳＨが配設された際のＸ線センサ４１と電磁波シールドＳＨとの距離Ｄ２よりも大きくなるように形成されている。これにより、従来の電磁波シールドＳＨとＸ線センサ４１との距離Ｄ２と比較して、金属基台３０とＸ線センサ４１との距離Ｄ１を大きくとることができる。この結果、金属基台３０とＸ線センサ４１との間の寄生容量を小さくすることができるので、振動等の外乱による寄生容量Ｃの変動に起因して発生する電磁波ノイズを抑制できる。

［その他］
なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る放射線検出器の一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、図５に示すように、金属基台３０の底部３１のうちＸ線センサ４１と対向する部分が穿設され、空間部３１ａが設けられるようにしてもよい。このとき、底部３１の上部には鉛シートＬＳが配設されているため、空間部３１ａが設けられてもシールド効果が失われないようになっている。また、このとき、シールドとして機能する鉛シートＬＳとＸ線センサ４１との距離を、上記実施形態よりも更に大きくとることができるので、寄生容量Ｃを更に小さくすることができる。この結果、振動等の外乱による寄生容量の変動に起因して発生する電磁波ノイズをより抑制できるので、Ｘ線センサ４１によるＸ線の照射の誤検出を効果的に低減できる。

また、図６に示すように、Ｘ線センサ基板４０が段差部３３に取り付けられた際に、Ｘ線センサ基板４０とリブ３２とが図中の左右方向において、振動が発生しても互いに接触しない程度の隙間ＯＰが形成されるようにしてもよい。すなわち、Ｘ線センサ基板４０がリブ３２の段差部３３以外の部分と接触しないように形成されるようにしてもよい。接触しないようにするには、金属基台３０の段差部３３の面積（領域）を広くとる、及び／又は、Ｘ線センサ基板４０の周縁部の面積（領域）を狭くする。

また、図７に示すように、金属基台３０の底部３１を湾曲した形状に形成し、当該底部３１とＸ線センサ４１との距離を極力とるようにしてもよい。これにより、上記実施形態よりも更に寄生容量Ｃを小さくすることができる。なお、金属基台３０の底部３１は、Ｘ線センサ４１との距離を極力とることのできる形状であれば、湾曲した形状に限定されない。例えば、金属基台３０の底部３１のうちのＸ線センサ４１の直上部分に、Ｘ線センサ４１と対向する側に凹んだ凹部（図示省略）を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、金属基台３０は、マグネシウムにより形成されているものとして説明したが、これに限られない。金属基台３０は、Ｘ線センサ４１を電磁波から保護する電磁波シールドとしての効果を奏することができればよく、例えば、アルミニウム等により形成されるようにしてもよい。

１ 放射線検出器
３０ 金属基台
３１ 底部
３２ リブ
３３ 段差部（台座部）
４０ Ｘ線センサ基板
４１ Ｘ線センサ

Claims (6)

1. Ｘ線の照射を検出するＸ線センサを搭載した基板と、
   前記基板を配設するＧＮＤ接続された金属基台と、
   を備え、
   前記金属基台は、
   底部と、当該底部の周縁に起立されたリブと、を備え、
   前記基板は、
   前記Ｘ線センサが前記金属基台の底部及びリブにより覆われ、且つ、当該金属基台から離間した状態で当該金属基台に配設される、
   ことを特徴とする放射線検出器。
2. 前記Ｘ線センサを電磁波から保護する電磁波シールドが配設されていない、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記リブは、前記基板を保持する台座部を備え、
   前記台座部は、前記基板が保持された際の前記Ｘ線センサと前記底部との自器の厚み方向における距離が、前記基板に前記電磁波シールドが配設された際の前記Ｘ線センサと前記電磁波シールドとの自器の厚み方向における距離よりも大きくなるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
4. 前記基板及び前記リブは、前記基板が前記台座部に保持された際に、当該基板が当該リブの台座部以外の部分とは接触しないように形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
5. 前記底部は、前記Ｘ線センサと対向する部分の厚みが他の部分の厚みよりも薄くなるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
6. 前記底部は、前記Ｘ線センサと対向する部分が穿設されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。

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