シンチレータプレート
【課題】放射線の入射面およびその裏面から出射されるシンチレーション光の観察を可能
にすることにより、エネルギー分別性の高い放射線検出画像を取得させること。
【解決手段】このシンチレータプレート１は、対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を放射させる板状の部材であり、シンチレーション光を撮像する画像取得装置に用いられるシンチレータプレートにおいて、放射線を透過する平面状の仕切板２と、仕切板２の一方の面２ａ上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状のシンチレータ３と、仕切板２の他方の面２ｂ上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状のシンチレータ４とを備え、仕切板２は、シンチレータ３，４がそれぞれ配置された板部材を、シンチレータ３，４に対して反対側の面を接合することによって作製される。
にすることにより、エネルギー分別性の高い放射線検出画像を取得させること。
【解決手段】このシンチレータプレート１は、対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を放射させる板状の部材であり、シンチレーション光を撮像する画像取得装置に用いられるシンチレータプレートにおいて、放射線を透過する平面状の仕切板２と、仕切板２の一方の面２ａ上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状のシンチレータ３と、仕切板２の他方の面２ｂ上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状のシンチレータ４とを備え、仕切板２は、シンチレータ３，４がそれぞれ配置された板部材を、シンチレータ３，４に対して反対側の面を接合することによって作製される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線画像の検出技術に関しては、検出器に入射する放射線により生じた電荷を検出することにより、放射線を直接検出する方式である直接変換方式と、放射線をシンチレータ材料などの放射線変換部材を用いて光に変換してから検出器で検出する方式である間接変換方式が知られている。このような間接変換方式を採用した装置に用いられるシンチレータとしては、基板上に蛍光体層が形成された蛍光体パネルを備えるシンチレータプレートが開示されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３９６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来のシンチレータプレートでは、蛍光体層の片面側に基板が存在するため、放射線の入射面およびその裏面の両面から出射されるシンチレーション光を観察することは困難であった。すなわち、比較的高エネルギー帯の放射線によって蛍光体層の裏面側で発生するシンチレーション光を観察することは難しい。また、仮にシンチレータプレートの裏面側から出射されるシンチレーション光が観察できたとしても、シンチレータプレートの入射面側で発生したシンチレーション光もシンチレータプレートを透過して裏面側から出射される。従って、比較的低エネルギー帯の放射線によって蛍光体層の入射面側で発生するシンチレーション光と、比較的高エネルギー帯の放射線によって蛍光体層の裏面側で発生するシンチレーション光とを分けて観察することはできず、観察する放射線のエネルギー分別性が高くない傾向にあった。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、放射線の入射面およびその裏面から出射されるシンチレーション光の観察を可能にすることにより、エネルギー分別性の高い放射線検出画像を取得させることが可能なシンチレータプレートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のシンチレータプレートは、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を放射させる板状の部材であり、シンチレーション光を撮像する画像取得装置に用いられるシンチレータプレートにおいて、放射線を透過する平面状の仕切部材と、仕切部材の一方の面上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状の第１の波長変換部材と、仕切部材の他方の面上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状の第２の波長変換部材と、を備え、仕切部材は、第１の波長変換部材及び第２の波長変換部材がそれぞれ配置された板部材を、第１の波長変換部材及び第２の波長変換部材に対して反対側の面を接合することによって作製される。
【０００７】
このようなシンチレータプレートによれば、放射線をシンチレーション光に変換する２つの板状の波長変換部材が、放射線を透過する平面状の仕切部材を挟んで配置されているので、対象物を透過した放射線が、一方の波長変換部材によってシンチレーション光に変換されるとともに、その波長変換部材および仕切部材を透過した後に他方の波長変換部材によってシンチレーション光に変換される。このとき、仕切部材の存在によって、２つの波長変換部材において発生したそれぞれのシンチレーション光が、２つの波長変換部材の仕切部材に対して反対側の面から出射されやすくなる。その結果、このシンチレータプレートを、シンチレータプレートの両面から出射されたシンチレーション光を撮像する画像取得装置に使用することにより、高エネルギー帯の放射線画像と低エネルギー帯の放射線画像を効率良く分別することができる。
【０００８】
仕切部材は、シンチレーション光に対して遮光性を有する、ことが好ましい。かかる仕切部材を備えれば、一方の波長変換部材において発生したシンチレーション光の他方の波長変換部材への入射を確実に防止することができ、放射線画像のエネルギー分別性を高めることができる。
【０００９】
また、仕切部材には、シンチレーション光を反射する反射面が形成されている、ことも好ましい。かかる構成を採れば、一方の波長変換部材において発生したシンチレーション光の他方の波長変換部材への入射を確実に防止することができるとともに、画像取得装置によるシンチレーション光の効率的な検出が可能にされる。これにより、放射線画像のエネルギー分別性を高めつつ高コントラストの放射線画像を取得することができる。
【００１０】
さらに、第１の波長変換部材と第２の波長変換部材とは異なる材料で形成されている、ことも好ましい。この場合、異なるエネルギー帯の放射線に感度の高い波長変換部材を使用することで、放射線画像のエネルギー分別性をより高めることができる。
【００１１】
またさらに、第１の波長変換部材と第２の波長変換部材とは厚さが異なる、ことも好ましい。かかる構成を採れば、異なるエネルギー帯の放射線画像の検出感度を互いに調整することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射線の入射面およびその裏面から出射されるシンチレーション光の観察を可能にすることにより、エネルギー分別性の高い放射線検出画像を取得させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な一実施形態に係るシンチレータプレート１の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１のシンチレータプレート１を使用した放射線画像取得装置１１の概略構成図である。
【図３】図２の放射線画像取得装置１１における放射線源１２及び検出器１３，１４の配置例を示す正面図である。
【図４】図２の放射線画像取得装置１１における放射線源１２及び検出器１３，１４の配置例を示す正面図である。
【図５】図１のシンチレータプレート１を使用した別の放射線画像取得装置３１の概略構成図である。
【図６】本発明の変形例に係るシンチレータプレートの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るシンチレータプレートの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１５】
図１は、本発明の好適な一実施形態に係るシンチレータプレート１の概略構成を示す正面図である。同図に示すように、シンチレータプレート１は、対象物を透過したＸ線等の放射線をシンチレーション光に変換する部材であり、平面状の仕切板（仕切部材）２の両面に接するように２枚の平板状のシンチレータ３，４が配置されて構成されている。
【００１６】
シンチレータ３，４は、放射線の入射に応じてシンチレーション光を生成する波長変換部材であり、その材料は検出する放射線のエネルギー帯によって選択され、その厚さも数μｍ〜数ｍｍの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。例えば、シンチレータ３，４の材料としては、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等が用いられる。
【００１７】
この２つのシンチレータ３，４は同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。異なる材料で形成した場合は、放射線の波長に対する変換効率が異なるように設定される。例えば、シンチレータ３，４の材料としては、Gd2O2S:TbとCsI:Tl、Gd2O2S:TbとCdWO4、あるいはCsI:TlとCdWO4などの組み合わせが挙げられる。また、２つのシンチレータ３，４は同じ厚さに形成されてもよいし、異なる厚さに形成されてもよい。厚さが異なるように形成することで、２つのシンチレータ３，４を透過する放射線に対する感度や波長に対する応答特性を相対的に調整することができる。例えば、シンチレータ３の厚さを数μm〜300μmに設定し、シンチレータ４の厚さを150μm〜数mmの範囲でシンチレータ３よりも厚くなるように設定することができる。
【００１８】
仕切板２は、２つのシンチレータ３，４のそれぞれに接する２つの平面２ａ，２ｂが形成されたシンチレータ３，４を支持するための厚さが0.5μm〜5mmの平面状の部材であり、検出対象の放射線を透過し、かつシンチレータ３，４によって生成されるシンチレーション光を遮光する性質を有する。この仕切板２としては、例えば、カーボン板、ＦＯＰ（Fiber Optic Plate）等のガラス製の板部材、アルミニウム板、ベリリウム板の他にチタン、金、銀、鉄等の金属板部材、又はプラスチック板等の樹脂製板部材が使用される。
【００１９】
上記構成のシンチレータプレート１は、シンチレータ３，４がそれぞれ配置された板部材をシンチレータ３，４と反対側の面を接合することによって作製される。この場合、比較的容易にシンチレータプレートを作成できる。また、シンチレータプレート１は、一層構造の仕切板２の両面のそれぞれにシンチレータ３，４を配置することによって作製されてもよい。
【００２０】
次に、本実施形態のシンチレータプレート１を使用して、半導体デバイス等の電子部品や食料品等といった対象物Ａの放射線画像を取得する放射線画像取得装置の構成について説明する。
【００２１】
図２は、シンチレータプレート１を使用した放射線画像取得装置１１の概略構成図である。同図に示すように、放射線画像取得装置１１は、対象物Ａに向けて白色Ｘ線等の放射線を出射する放射線源１２と、放射線源１２から出射されて対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させるシンチレータプレート１と、シンチレータプレート１の放射線の入射側の検出面１ａから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する表面観察用光検出器１３と、検出面１ａとは反対側の面である検出面１ｂから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する裏面観察用光検出器１４と、を備えている。ここで、シンチレータプレート１は、シンチレータ３の検出面１ａを対象物Ａに向けた状態で配置される。すなわち、シンチレータプレート１は、シンチレータ３の仕切板２と反対側の面１ａを表面観察用光検出器１３に対向させ、シンチレータ４の仕切板２と反対側の面１ｂを裏面観察用光検出器１４に対向させるように配置されている。これらの放射線源１２、シンチレータプレート１、表面観察用光検出器１３、及び裏面観察用光検出器１４は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。
【００２２】
表面観察用光検出器１３（以下、「表面検出器１３」と称する）は、シンチレータプレート１から出射されたシンチレーション光をシンチレータプレート１の検出面１ａ側から撮像することにより、対象物Ａの比較的低エネルギーの放射線透過像を取得する間接変換方式の撮像手段である。表面検出器１３は、シンチレータプレート１の検出面１ａから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部１３ａと、集光レンズ部１３ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部１３ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器である。集光レンズ部１３ａは、検出面１ａ上の所定範囲を含む視野１５のシンチレーション光を集光する。撮像部１３ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。
【００２３】
裏面観察用光検出器１４（以下、「裏面検出器１４」と称する）は、シンチレータプレート１から出射されたシンチレーション光をシンチレータプレート１の検出面１ｂ側から撮像することにより、対象物Ａの比較的高エネルギーの放射線透過像を取得する間接変換方式の撮像手段である。裏面検出器１４は、シンチレータプレート１の検出面１ｂから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部１４ａと、集光レンズ部１４ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部１４ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器であり、上記の表面検出器１３と同様の構成を有している。集光レンズ部１４ａは、検出面１ｂ上の所定範囲を含む視野１６のシンチレーション光を集光する。
【００２４】
さらに、放射線画像取得装置１１は、表面検出器１３および裏面検出器１４における撮像タイミングを制御するタイミング制御部１７と、表面検出器１３および裏面検出器１４から出力された画像信号を入力し、入力した各画像信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行する画像処理装置１８と、画像処理装置１８から出力された画像信号を入力し、放射線画像を表示する表示装置１９とを備えている。ここで、画像処理としては、入力された比較的低エネルギーの画像と比較的高エネルギーの画像との差分画像や加算画像を作成する画像間演算などがあげられる。タイミング制御部１７および画像処理装置１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイス等を有するコンピュータから構成される。表示装置１９としては、公知のディスプレイが用いられる。なお、タイミング制御部１７および画像処理装置１８は、単一のコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、個別に設けられるユニットとして構成してもよい。
【００２５】
ここで、放射線源１２は、放射線の光軸Ｘがシンチレータプレート１の検出面１ａの法線Ｂに対して所定の角度θ（０度＜θ＜９０度）をなすように配置されている。すなわち、放射線源１２は、対象物Ａおよび検出面１ａに対峙すると共に、検出面１ａの法線Ｂから外れた位置に配置されている。ここで、法線Ｂとは、検出面１ａ上のある点から検出面１ａに対して垂直に伸びる直線である。
【００２６】
また、表面検出器１３は、シンチレータプレート１の検出面１ａから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部１３ａの光軸が検出面１ａに対して直交するように配置されている。ここで、集光レンズ部１３ａの光軸は、検出面１ａの法線Ｂに一致している。すなわち、表面検出器１３は、検出面１ａに対峙すると共に、検出面１ａの法線Ｂ上に配置されている。この集光レンズ部１３ａは、検出面１ａから法線Ｂ方向に出射されたシンチレーション光を撮像部１３ｂに向けて集光する。
【００２７】
上記のようにして、表面検出器１３は、放射線源１２の光軸Ｘ上から外して配置されている。すなわち、表面検出器１３は、放射線源１２からの放射線の出射領域（放射線束２０が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源１２からの放射線による表面検出器１３の被曝が防止され、表面検出器１３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
【００２８】
さらに、裏面検出器１４は、シンチレータプレート１の検出面１ｂから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部１４ａの光軸が検出面１ｂに対して直交するように配置されている。ここで、集光レンズ部１４ａの光軸は、検出面１ｂの法線Ｃに一致している。すなわち、裏面検出器１４は、検出面１ｂに対峙すると共に、検出面１ｂの法線Ｃ上に配置されている。ここで、法線Ｃとは、検出面１ｂ上のある点から検出面１ｂに対して垂直に伸びる直線である。放射線画像取得装置１１では、法線Ｃは、法線Ｂに一致している。集光レンズ部１４ａは、検出面１ｂから法線Ｃ方向に出射されたシンチレーション光を撮像部１４ｂに向けて集光する。
【００２９】
続いて、上記の構成を有する放射線画像取得装置１１の動作について説明する。まず、放射線源１２から対象物に向けてＸ線が照射されると、検出面１ａから放射されるシンチレーション光は、入射した放射線のうちの主に低エネルギー成分から変換されたものとなる。その一方で、検出面１ｂから放射されるシンチレーション光は、入射した放射線のうちの主に高エネルギー成分から変換されたものとなる。これは、低エネルギー帯の放射線はシンチレータプレート１のシンチレータ３の内部の検出面１ａ側でシンチレーション光に変換されやすいのに対して、高エネルギー帯の放射線は、シンチレータプレート１のシンチレータ３及び仕切板２を透過してシンチレータ４の内部の検出面１ｂ寄りでシンチレーション光に変換されやすいためである。ここで、対象物Ａと対面する比較的低エネルギー帯の放射線を変換するシンチレータ３は、比較的高エネルギー帯の放射線を変換するシンチレータ４より厚いほうがよい。この場合、シンチレータ３により低エネルギー帯の放射線をカットしやすく、シンチレータ４の検出面１ｂ側でより高エネルギー帯の放射線がシンチレーション光に変換されやすいので、表面検出器１３および裏面検出器１４で取得される放射線画像のエネルギー分別がより向上する。また、放射線源１２のエネルギーが全体的に低い場合には、シンチレータ３の厚さを薄くすることにより、より低いエネルギーの変換効率を高めるとともに、高いエネルギーの放射線の透過率を高くし、シンチレータ４における変換効率を高くし、エネルギー分別性能を高めることができる。一方、放射線源１２のエネルギーが全体的に高い場合には、シンチレータ３の厚さを厚くすることにより、シンチレータ３において低いエネルギーから中程度のエネルギーの放射線を変換されやすくするとともに、低エネルギー帯の放射線をカットさせる割合を変化させ、シンチレータ４において高いエネルギー帯の放射線が変換されやすいようにし、エネルギー分別性能を向上させることができる。
【００３０】
このようなＸ線の照射時に表面検出器１３および裏面検出器１４による撮像が同時に行われるよう、タイミング制御部１７による制御が行われる。タイミング制御部１７のタイミング制御により、対象物Ａの放射線画像の表裏両面におけるデュアル撮像が行われる。このデュアル撮像では、表面検出器１３によって比較的低いエネルギー帯の放射線画像が取得され、裏面検出器１４によって比較的高いエネルギー帯の放射線画像が取得される。これにより、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得され、デュアルエナジー撮像が実現される。
【００３１】
表面検出器１３および裏面検出器１４の機能に関し、換言すると、表面検出器１３によって、検出面１ａ側の蛍光像が検出される。検出面１ａ側の蛍光像の検出は、蛍光のボケが少なく、また、蛍光の輝度が高いといった特長を有する。これは、表面観察においては、シンチレータプレート１の内部で生じるボケの影響が少なく、また、シンチレータプレート１の内部における拡散や自己吸収の影響が少ないためである。一方、裏面検出器１４によって、シンチレータプレート１を厚み方向に進行して検出面１ｂ側に表れた蛍光像が検出される。
【００３２】
次に、表面検出器１３および裏面検出器１４のそれぞれによって、表裏両面の放射線画像に対応する画像信号が画像処理装置１８に出力される。表面検出器１３および裏面検出器１４のそれぞれから出力された画像信号が画像処理装置１８に入力されると、画像処理装置１８によって、入力した画像信号に基づいて所定の処理が実行され、画像処理後の画像信号が表示装置１９に出力される。そして、画像処理装置１８から出力された画像処理後の画像信号が表示装置１９に入力されると、表示装置１９によって、入力した画像処理後の画像信号に応じた放射線画像が表示される。
【００３３】
なお、放射線画像取得装置１１においては、放射線源１２が検出面１ａの法線Ｂからずれた位置に配置され、表面検出器１３および裏面検出器１４が、それぞれ、法線Ｂ，Ｃ上に配置されているので、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、ノイズ成分の発生が抑制されると共に、検出器による放射線の減衰も生じないため、信号成分の減少が抑制される。さらには、放射線による表面検出器１３及び裏面検出器１４の被曝が防止され、表面検出器１３の内部におけるノイズの発生が抑制される。その結果、ワンショットで低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、撮像時間の短縮及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。加えて、表面検出器１３および裏面検出器１４によっていずれもあおりがない放射線画像を取得することができ、検出面１ａ側および検出面１ｂ側の画像間における演算が容易になる。
【００３４】
ここで、上述した放射線画像取得装置１１では、放射線源１２、表面検出器１３、及び裏面検出器１４の位置関係が以下のように変更されて構成されてもよい。
【００３５】
具体的には、図３に示すように、放射線源１２が、検出面１ａの法線上で対象物Ａ及び検出面１ａに対峙するように配置され、かつ、表面検出器１３が、集光レンズ部１３ａの光軸Ｂが検出面１ａの法線に対して所定の角度θ１（０度＜θ１＜９０度）をなすように、すなわち、検出面１ａに対峙すると共に検出面１ａの法線から外れるように配置されていてもよい。この場合も、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、信号成分の減少が抑制される。さらには、放射線による表面検出器１３の被曝が防止され、表面検出器１３の内部におけるノイズの発生が抑制される。加えて、裏面検出器１４によってあおりがない放射線画像を取得することができ、表面検出器１３によって得られた放射線画像を、裏面検出器１４によって得られた放射線画像を基準画像としてあおり補正を行うことができ、検出面１ａ側および検出面１ｂ側の画像間における演算が容易になる。
【００３６】
また、図４に示すように、図３に示した配置例に対して、裏面検出器１４を、集光レンズ部１４ａの光軸Ｃが検出面１ｂの法線に対して所定の角度θ２（０度＜θ２＜９０度）をなすように、すなわち、検出面１ｂに対峙すると共に検出面１ｂの法線から外れるように配置されていてもよい。この場合、放射線による裏面検出器１４の被曝も防止され、裏面検出器１４の内部におけるノイズの発生が抑制される。加えて、表面検出器１３及び裏面検出器１４によってあおりが同じ放射線画像を取得することができ、検出面１ａ側および検出面１ｂ側の画像間における演算が容易になる。なお、画像間演算をより容易にするためには、角度θ１と角度θ２を同じにすることが望ましい。
【００３７】
また、図５は、シンチレータプレート１を使用した別の放射線画像取得装置３１の概略構成図である。同図に示す放射線画像取得装置３１は、１つの検出器によって低エネルギー画像と高エネルギー画像を取得できるものであり、放射線源１２と、放射線源１２の放射線の出射方向に検出面１ａが略垂直になるように配置されたシンチレータプレート１と、シンチレータプレート１によって変換された光を撮像する光検出器３４と、シンチレータプレート１によって変換された光を放射線透過像として光検出器３４に向けて導光する光学系３５とを備えている。この光検出器３４は、図２の検出器１３，１４と同様に、集光レンズ部３４ａと撮像部３４ｂとを有する間接変換方式の検出器である。
【００３８】
光学系３５は、シンチレータプレート１から放射されたシンチレーション光の光路を制御する光学部材としての５つのミラー３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８と、ミラー３８を回転させる回転駆動機構３９とによって構成されている。光学系３５のうちのミラー３６ａ，３６ｂは、シンチレータプレート１の検出面１ａ側に配置されて、検出面１ａから放射されたシンチレーション光Ｌ１を、シンチレータプレート１から検出面１ａの延長方向に沿って離れた位置に配置されたミラー３８に向けて導光する。光学系３５のうちのミラー３７ａ，３７ｂは、シンチレータプレート１の検出面１ｂ側に配置されて、検出面１ｂから放射されたシンチレーション光Ｌ２を、ミラー３８向けて導光する。光学系３５のうちのミラー３８は、その反射面３８ａの法線がシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２の光路を含む平面に略平行となるように配置されている。また、ミラー３８は、モータを内蔵する回転駆動機構３９によって、シンチレーション光Ｌ１，Ｌ２の光路を含む平面に略垂直な軸を中心にして回転可能に支持されている。このような回転駆動機構３９によって支持されたミラー３８により、シンチレーション光Ｌ１，Ｌ２が、ミラー３８から検出面１ａの延長方向に沿ってさらに離れて配置された光検出器３４に向けて選択的に導光される。すなわち、回転駆動機構３９によって反射面３８ａをミラー３６ｂ側に向けるようにミラー３８を回転させる（図１の実線）と、シンチレーション光Ｌ１が光検出器３４の集光レンズ部３４ａに向けて反射される。その一方で、回転駆動機構３９によって反射面３８ａをミラー３７ｂ側に向けるようにミラー３８を回転させる（図１の二点鎖線）と、シンチレーション光Ｌ２が光検出器３４の集光レンズ部３４ａに向けて反射される。
【００３９】
さらに、放射線画像取得装置３１は、回転駆動機構３９の回転を制御する回転制御部４１と、ミラー３８によるシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２の選択のタイミングと光検出器３４の撮像のタイミングとを制御するタイミング制御部４２と、光検出器３４から出力された画像信号を処理する画像処理装置１８とを備えている。詳細には、回転制御部４１は、タイミング制御部４２からの指示信号に応じて回転駆動機構３９に制御信号を送出してミラー３８の回転角度を制御する。タイミング制御部４２は、シンチレーション光Ｌ１を光検出器３４に反射させるようにミラー３８の回転角度を切り替えるために回転制御部４１に指示信号を送出すると同時に、光検出器３４に対して、ミラー３８の切り替えと同期してシンチレーション光Ｌ１を撮像するように指示信号を送出する。さらに、タイミング制御部４２は、シンチレーション光Ｌ２を光検出器３４に反射させるようにミラー３８の回転角度を切り替えるために回転制御部４１に指示信号を送出すると同時に、光検出器３４に対して、ミラー３８の切り替えと同期してシンチレーション光Ｌ２を撮像するように指示信号を送出する。画像処理装置１８は、光検出器３４からシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２を撮像した結果得られた２つの画像信号を取得し、それらの２つの画像信号を処理することによって対象物Ａに関する放射線透過像データを生成する。
【００４０】
このような放射線画像取得装置３１によれば、シンチレータプレート１の両面から放射されたシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２は、光学系３５を経由して光検出器３４に導光されるので、放射線の出射領域から光検出器３４を離すことが可能になる。これにより、対象物Ａの放射線投影像に検出器の影が映り込むことなく、検出器による放射線の低エネルギー成分の減衰も無くなる。また、検出器自体に放射線が入射することによる直接変換ノイズの発生も少ない。また、１つの検出器によって低エネルギー成分の放射線透過像と高エネルギー成分の放射線透過像を取得することができるので、容易に装置の小型化を図ることができる。
【００４１】
以上説明したシンチレータプレート１の作用効果について説明する。
【００４２】
シンチレータプレート１においては、放射線をシンチレーション光に変換する２つの平板状のシンチレータ３，４が、放射線を透過する平面状の仕切板２を挟んで配置されているので、対象物Ａを透過した放射線が、一方のシンチレータ３によってシンチレーション光に変換されるとともに、そのシンチレータ３および仕切板２を透過した後に他方のシンチレータ４によってシンチレーション光に変換される。このとき、仕切板２の存在によって、２つのシンチレータ３，４において発生したそれぞれのシンチレーション光が、２つのシンチレータ３，４の仕切板２に対して反対側の面１ａ，１ｂから出射されやすくなる。その結果、このシンチレータプレート１を、シンチレータプレート１の両面１ａ，１ｂから出射されたシンチレーション光を集光して撮像する放射線画像取得装置１１，３１に使用することにより、高エネルギー帯の放射線画像と低エネルギー帯の放射線画像を効率良く分別することができる。
【００４３】
また、仕切板２はシンチレーション光に対して遮光性を有するので、シンチレータ３，４のうちの一方において発生したシンチレーション光が、シンチレータ３，４のうちの他方に入射することを確実に防止することができ、放射線画像のエネルギー分別性を高めることができる。
【００４４】
また、シンチレータ３及びシンチレータ４の材料として異なるエネルギー帯の放射線に感度の高い波長変換部材を使用することで、放射線画像のエネルギー分別性をより高めることができる。さらに、シンチレータ３の厚さとシンチレータ４の厚さとが異なるように構成されることで、異なるエネルギー帯の放射線画像の検出感度を互いに調整することができ、レベル補正等の画像処理が簡素化される。
【００４５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、図６に示す本発明の変形例であるシンチレータプレート１０１のように、仕切板１０２の両面又は片面に、シンチレータ３，４によって発生するシンチレーション光を反射する反射面１０２ａ，１０２ｂが形成されてもよい。このような反射面１０２ａ，１０２ｂは、仕切板１０２の両面又は片面に、アルミニウムを蒸着したり、アルミニウムの薄膜を貼り合わせたり、放射線を透過する金属粒子を厚さ0.1μm以下でコーティングしたり、白色塗料を塗布したりすることによって形成される。また、仕切板１０２自体をアルミニウム板等の金属板で構成し、その両面又は片面を鏡面研磨することで反射面１０２ａ，１０２ｂを形成してもよい。さらに、シンチレータ３，４の表面に反射面１０２ａ，１０２ｂを形成した後に仕切板１０２にシンチレータ３，４を接合することによって、仕切板１０２の両面又は片面に反射面１０２ａ，１０２ｂを配置させてもよい。このような構成により、シンチレータ３，４のうち一方において発生したシンチレーション光が、他方のシンチレータ３，４へ入射することを確実に防止することができるとともに、放射線画像取得装置１１，３１によるシンチレーション光の効率的な検出が可能にされる。これにより、放射線画像のエネルギー分別性を高めつつ高コントラストの放射線画像を取得することができる。
【００４７】
また、シンチレータプレートの仕切板２は、シンチレータ３，４で発生するシンチレーション光に対して遮光性を有するものには限定されず、シンチレーション光の一部の波長域を遮蔽するようなフィルタ機能を持たせてもよい。このような構成によっても、高エネルギー帯の放射線画像と低エネルギー帯の放射線画像を、所望の範囲で効率良く分別することができる。また、仕切板２は、入射する放射線の全てのエネルギー成分を透過するものには限定されず、低エネルギー領域の放射線を遮蔽するような性質を有していてもよい。この場合、裏面側のシンチレータ４にて、低エネルギー領域の放射線によって発生したシンチレーション光の入射を低減できるので、エネルギー分別性をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１…シンチレータプレート、２，１０２…仕切板、２ａ，２ｂ…配置面、３，４…シンチレータ、１１，３１…放射線画像取得装置、１０２ａ，１０２ｂ…反射面、Ａ…対象物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線画像の検出技術に関しては、検出器に入射する放射線により生じた電荷を検出することにより、放射線を直接検出する方式である直接変換方式と、放射線をシンチレータ材料などの放射線変換部材を用いて光に変換してから検出器で検出する方式である間接変換方式が知られている。このような間接変換方式を採用した装置に用いられるシンチレータとしては、基板上に蛍光体層が形成された蛍光体パネルを備えるシンチレータプレートが開示されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３９６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来のシンチレータプレートでは、蛍光体層の片面側に基板が存在するため、放射線の入射面およびその裏面の両面から出射されるシンチレーション光を観察することは困難であった。すなわち、比較的高エネルギー帯の放射線によって蛍光体層の裏面側で発生するシンチレーション光を観察することは難しい。また、仮にシンチレータプレートの裏面側から出射されるシンチレーション光が観察できたとしても、シンチレータプレートの入射面側で発生したシンチレーション光もシンチレータプレートを透過して裏面側から出射される。従って、比較的低エネルギー帯の放射線によって蛍光体層の入射面側で発生するシンチレーション光と、比較的高エネルギー帯の放射線によって蛍光体層の裏面側で発生するシンチレーション光とを分けて観察することはできず、観察する放射線のエネルギー分別性が高くない傾向にあった。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、放射線の入射面およびその裏面から出射されるシンチレーション光の観察を可能にすることにより、エネルギー分別性の高い放射線検出画像を取得させることが可能なシンチレータプレートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のシンチレータプレートは、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を放射させる板状の部材であり、シンチレーション光を撮像する画像取得装置に用いられるシンチレータプレートにおいて、放射線を透過する平面状の仕切部材と、仕切部材の一方の面上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状の第１の波長変換部材と、仕切部材の他方の面上に配置され、放射線をシンチレーション光に変換する板状の第２の波長変換部材と、を備え、仕切部材は、第１の波長変換部材及び第２の波長変換部材がそれぞれ配置された板部材を、第１の波長変換部材及び第２の波長変換部材に対して反対側の面を接合することによって作製される。
【０００７】
このようなシンチレータプレートによれば、放射線をシンチレーション光に変換する２つの板状の波長変換部材が、放射線を透過する平面状の仕切部材を挟んで配置されているので、対象物を透過した放射線が、一方の波長変換部材によってシンチレーション光に変換されるとともに、その波長変換部材および仕切部材を透過した後に他方の波長変換部材によってシンチレーション光に変換される。このとき、仕切部材の存在によって、２つの波長変換部材において発生したそれぞれのシンチレーション光が、２つの波長変換部材の仕切部材に対して反対側の面から出射されやすくなる。その結果、このシンチレータプレートを、シンチレータプレートの両面から出射されたシンチレーション光を撮像する画像取得装置に使用することにより、高エネルギー帯の放射線画像と低エネルギー帯の放射線画像を効率良く分別することができる。
【０００８】
仕切部材は、シンチレーション光に対して遮光性を有する、ことが好ましい。かかる仕切部材を備えれば、一方の波長変換部材において発生したシンチレーション光の他方の波長変換部材への入射を確実に防止することができ、放射線画像のエネルギー分別性を高めることができる。
【０００９】
また、仕切部材には、シンチレーション光を反射する反射面が形成されている、ことも好ましい。かかる構成を採れば、一方の波長変換部材において発生したシンチレーション光の他方の波長変換部材への入射を確実に防止することができるとともに、画像取得装置によるシンチレーション光の効率的な検出が可能にされる。これにより、放射線画像のエネルギー分別性を高めつつ高コントラストの放射線画像を取得することができる。
【００１０】
さらに、第１の波長変換部材と第２の波長変換部材とは異なる材料で形成されている、ことも好ましい。この場合、異なるエネルギー帯の放射線に感度の高い波長変換部材を使用することで、放射線画像のエネルギー分別性をより高めることができる。
【００１１】
またさらに、第１の波長変換部材と第２の波長変換部材とは厚さが異なる、ことも好ましい。かかる構成を採れば、異なるエネルギー帯の放射線画像の検出感度を互いに調整することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射線の入射面およびその裏面から出射されるシンチレーション光の観察を可能にすることにより、エネルギー分別性の高い放射線検出画像を取得させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な一実施形態に係るシンチレータプレート１の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１のシンチレータプレート１を使用した放射線画像取得装置１１の概略構成図である。
【図３】図２の放射線画像取得装置１１における放射線源１２及び検出器１３，１４の配置例を示す正面図である。
【図４】図２の放射線画像取得装置１１における放射線源１２及び検出器１３，１４の配置例を示す正面図である。
【図５】図１のシンチレータプレート１を使用した別の放射線画像取得装置３１の概略構成図である。
【図６】本発明の変形例に係るシンチレータプレートの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るシンチレータプレートの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１５】
図１は、本発明の好適な一実施形態に係るシンチレータプレート１の概略構成を示す正面図である。同図に示すように、シンチレータプレート１は、対象物を透過したＸ線等の放射線をシンチレーション光に変換する部材であり、平面状の仕切板（仕切部材）２の両面に接するように２枚の平板状のシンチレータ３，４が配置されて構成されている。
【００１６】
シンチレータ３，４は、放射線の入射に応じてシンチレーション光を生成する波長変換部材であり、その材料は検出する放射線のエネルギー帯によって選択され、その厚さも数μｍ〜数ｍｍの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。例えば、シンチレータ３，４の材料としては、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等が用いられる。
【００１７】
この２つのシンチレータ３，４は同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。異なる材料で形成した場合は、放射線の波長に対する変換効率が異なるように設定される。例えば、シンチレータ３，４の材料としては、Gd2O2S:TbとCsI:Tl、Gd2O2S:TbとCdWO4、あるいはCsI:TlとCdWO4などの組み合わせが挙げられる。また、２つのシンチレータ３，４は同じ厚さに形成されてもよいし、異なる厚さに形成されてもよい。厚さが異なるように形成することで、２つのシンチレータ３，４を透過する放射線に対する感度や波長に対する応答特性を相対的に調整することができる。例えば、シンチレータ３の厚さを数μm〜300μmに設定し、シンチレータ４の厚さを150μm〜数mmの範囲でシンチレータ３よりも厚くなるように設定することができる。
【００１８】
仕切板２は、２つのシンチレータ３，４のそれぞれに接する２つの平面２ａ，２ｂが形成されたシンチレータ３，４を支持するための厚さが0.5μm〜5mmの平面状の部材であり、検出対象の放射線を透過し、かつシンチレータ３，４によって生成されるシンチレーション光を遮光する性質を有する。この仕切板２としては、例えば、カーボン板、ＦＯＰ（Fiber Optic Plate）等のガラス製の板部材、アルミニウム板、ベリリウム板の他にチタン、金、銀、鉄等の金属板部材、又はプラスチック板等の樹脂製板部材が使用される。
【００１９】
上記構成のシンチレータプレート１は、シンチレータ３，４がそれぞれ配置された板部材をシンチレータ３，４と反対側の面を接合することによって作製される。この場合、比較的容易にシンチレータプレートを作成できる。また、シンチレータプレート１は、一層構造の仕切板２の両面のそれぞれにシンチレータ３，４を配置することによって作製されてもよい。
【００２０】
次に、本実施形態のシンチレータプレート１を使用して、半導体デバイス等の電子部品や食料品等といった対象物Ａの放射線画像を取得する放射線画像取得装置の構成について説明する。
【００２１】
図２は、シンチレータプレート１を使用した放射線画像取得装置１１の概略構成図である。同図に示すように、放射線画像取得装置１１は、対象物Ａに向けて白色Ｘ線等の放射線を出射する放射線源１２と、放射線源１２から出射されて対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させるシンチレータプレート１と、シンチレータプレート１の放射線の入射側の検出面１ａから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する表面観察用光検出器１３と、検出面１ａとは反対側の面である検出面１ｂから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する裏面観察用光検出器１４と、を備えている。ここで、シンチレータプレート１は、シンチレータ３の検出面１ａを対象物Ａに向けた状態で配置される。すなわち、シンチレータプレート１は、シンチレータ３の仕切板２と反対側の面１ａを表面観察用光検出器１３に対向させ、シンチレータ４の仕切板２と反対側の面１ｂを裏面観察用光検出器１４に対向させるように配置されている。これらの放射線源１２、シンチレータプレート１、表面観察用光検出器１３、及び裏面観察用光検出器１４は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。
【００２２】
表面観察用光検出器１３（以下、「表面検出器１３」と称する）は、シンチレータプレート１から出射されたシンチレーション光をシンチレータプレート１の検出面１ａ側から撮像することにより、対象物Ａの比較的低エネルギーの放射線透過像を取得する間接変換方式の撮像手段である。表面検出器１３は、シンチレータプレート１の検出面１ａから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部１３ａと、集光レンズ部１３ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部１３ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器である。集光レンズ部１３ａは、検出面１ａ上の所定範囲を含む視野１５のシンチレーション光を集光する。撮像部１３ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。
【００２３】
裏面観察用光検出器１４（以下、「裏面検出器１４」と称する）は、シンチレータプレート１から出射されたシンチレーション光をシンチレータプレート１の検出面１ｂ側から撮像することにより、対象物Ａの比較的高エネルギーの放射線透過像を取得する間接変換方式の撮像手段である。裏面検出器１４は、シンチレータプレート１の検出面１ｂから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部１４ａと、集光レンズ部１４ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部１４ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器であり、上記の表面検出器１３と同様の構成を有している。集光レンズ部１４ａは、検出面１ｂ上の所定範囲を含む視野１６のシンチレーション光を集光する。
【００２４】
さらに、放射線画像取得装置１１は、表面検出器１３および裏面検出器１４における撮像タイミングを制御するタイミング制御部１７と、表面検出器１３および裏面検出器１４から出力された画像信号を入力し、入力した各画像信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行する画像処理装置１８と、画像処理装置１８から出力された画像信号を入力し、放射線画像を表示する表示装置１９とを備えている。ここで、画像処理としては、入力された比較的低エネルギーの画像と比較的高エネルギーの画像との差分画像や加算画像を作成する画像間演算などがあげられる。タイミング制御部１７および画像処理装置１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイス等を有するコンピュータから構成される。表示装置１９としては、公知のディスプレイが用いられる。なお、タイミング制御部１７および画像処理装置１８は、単一のコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、個別に設けられるユニットとして構成してもよい。
【００２５】
ここで、放射線源１２は、放射線の光軸Ｘがシンチレータプレート１の検出面１ａの法線Ｂに対して所定の角度θ（０度＜θ＜９０度）をなすように配置されている。すなわち、放射線源１２は、対象物Ａおよび検出面１ａに対峙すると共に、検出面１ａの法線Ｂから外れた位置に配置されている。ここで、法線Ｂとは、検出面１ａ上のある点から検出面１ａに対して垂直に伸びる直線である。
【００２６】
また、表面検出器１３は、シンチレータプレート１の検出面１ａから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部１３ａの光軸が検出面１ａに対して直交するように配置されている。ここで、集光レンズ部１３ａの光軸は、検出面１ａの法線Ｂに一致している。すなわち、表面検出器１３は、検出面１ａに対峙すると共に、検出面１ａの法線Ｂ上に配置されている。この集光レンズ部１３ａは、検出面１ａから法線Ｂ方向に出射されたシンチレーション光を撮像部１３ｂに向けて集光する。
【００２７】
上記のようにして、表面検出器１３は、放射線源１２の光軸Ｘ上から外して配置されている。すなわち、表面検出器１３は、放射線源１２からの放射線の出射領域（放射線束２０が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源１２からの放射線による表面検出器１３の被曝が防止され、表面検出器１３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
【００２８】
さらに、裏面検出器１４は、シンチレータプレート１の検出面１ｂから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部１４ａの光軸が検出面１ｂに対して直交するように配置されている。ここで、集光レンズ部１４ａの光軸は、検出面１ｂの法線Ｃに一致している。すなわち、裏面検出器１４は、検出面１ｂに対峙すると共に、検出面１ｂの法線Ｃ上に配置されている。ここで、法線Ｃとは、検出面１ｂ上のある点から検出面１ｂに対して垂直に伸びる直線である。放射線画像取得装置１１では、法線Ｃは、法線Ｂに一致している。集光レンズ部１４ａは、検出面１ｂから法線Ｃ方向に出射されたシンチレーション光を撮像部１４ｂに向けて集光する。
【００２９】
続いて、上記の構成を有する放射線画像取得装置１１の動作について説明する。まず、放射線源１２から対象物に向けてＸ線が照射されると、検出面１ａから放射されるシンチレーション光は、入射した放射線のうちの主に低エネルギー成分から変換されたものとなる。その一方で、検出面１ｂから放射されるシンチレーション光は、入射した放射線のうちの主に高エネルギー成分から変換されたものとなる。これは、低エネルギー帯の放射線はシンチレータプレート１のシンチレータ３の内部の検出面１ａ側でシンチレーション光に変換されやすいのに対して、高エネルギー帯の放射線は、シンチレータプレート１のシンチレータ３及び仕切板２を透過してシンチレータ４の内部の検出面１ｂ寄りでシンチレーション光に変換されやすいためである。ここで、対象物Ａと対面する比較的低エネルギー帯の放射線を変換するシンチレータ３は、比較的高エネルギー帯の放射線を変換するシンチレータ４より厚いほうがよい。この場合、シンチレータ３により低エネルギー帯の放射線をカットしやすく、シンチレータ４の検出面１ｂ側でより高エネルギー帯の放射線がシンチレーション光に変換されやすいので、表面検出器１３および裏面検出器１４で取得される放射線画像のエネルギー分別がより向上する。また、放射線源１２のエネルギーが全体的に低い場合には、シンチレータ３の厚さを薄くすることにより、より低いエネルギーの変換効率を高めるとともに、高いエネルギーの放射線の透過率を高くし、シンチレータ４における変換効率を高くし、エネルギー分別性能を高めることができる。一方、放射線源１２のエネルギーが全体的に高い場合には、シンチレータ３の厚さを厚くすることにより、シンチレータ３において低いエネルギーから中程度のエネルギーの放射線を変換されやすくするとともに、低エネルギー帯の放射線をカットさせる割合を変化させ、シンチレータ４において高いエネルギー帯の放射線が変換されやすいようにし、エネルギー分別性能を向上させることができる。
【００３０】
このようなＸ線の照射時に表面検出器１３および裏面検出器１４による撮像が同時に行われるよう、タイミング制御部１７による制御が行われる。タイミング制御部１７のタイミング制御により、対象物Ａの放射線画像の表裏両面におけるデュアル撮像が行われる。このデュアル撮像では、表面検出器１３によって比較的低いエネルギー帯の放射線画像が取得され、裏面検出器１４によって比較的高いエネルギー帯の放射線画像が取得される。これにより、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得され、デュアルエナジー撮像が実現される。
【００３１】
表面検出器１３および裏面検出器１４の機能に関し、換言すると、表面検出器１３によって、検出面１ａ側の蛍光像が検出される。検出面１ａ側の蛍光像の検出は、蛍光のボケが少なく、また、蛍光の輝度が高いといった特長を有する。これは、表面観察においては、シンチレータプレート１の内部で生じるボケの影響が少なく、また、シンチレータプレート１の内部における拡散や自己吸収の影響が少ないためである。一方、裏面検出器１４によって、シンチレータプレート１を厚み方向に進行して検出面１ｂ側に表れた蛍光像が検出される。
【００３２】
次に、表面検出器１３および裏面検出器１４のそれぞれによって、表裏両面の放射線画像に対応する画像信号が画像処理装置１８に出力される。表面検出器１３および裏面検出器１４のそれぞれから出力された画像信号が画像処理装置１８に入力されると、画像処理装置１８によって、入力した画像信号に基づいて所定の処理が実行され、画像処理後の画像信号が表示装置１９に出力される。そして、画像処理装置１８から出力された画像処理後の画像信号が表示装置１９に入力されると、表示装置１９によって、入力した画像処理後の画像信号に応じた放射線画像が表示される。
【００３３】
なお、放射線画像取得装置１１においては、放射線源１２が検出面１ａの法線Ｂからずれた位置に配置され、表面検出器１３および裏面検出器１４が、それぞれ、法線Ｂ，Ｃ上に配置されているので、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、ノイズ成分の発生が抑制されると共に、検出器による放射線の減衰も生じないため、信号成分の減少が抑制される。さらには、放射線による表面検出器１３及び裏面検出器１４の被曝が防止され、表面検出器１３の内部におけるノイズの発生が抑制される。その結果、ワンショットで低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、撮像時間の短縮及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。加えて、表面検出器１３および裏面検出器１４によっていずれもあおりがない放射線画像を取得することができ、検出面１ａ側および検出面１ｂ側の画像間における演算が容易になる。
【００３４】
ここで、上述した放射線画像取得装置１１では、放射線源１２、表面検出器１３、及び裏面検出器１４の位置関係が以下のように変更されて構成されてもよい。
【００３５】
具体的には、図３に示すように、放射線源１２が、検出面１ａの法線上で対象物Ａ及び検出面１ａに対峙するように配置され、かつ、表面検出器１３が、集光レンズ部１３ａの光軸Ｂが検出面１ａの法線に対して所定の角度θ１（０度＜θ１＜９０度）をなすように、すなわち、検出面１ａに対峙すると共に検出面１ａの法線から外れるように配置されていてもよい。この場合も、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、信号成分の減少が抑制される。さらには、放射線による表面検出器１３の被曝が防止され、表面検出器１３の内部におけるノイズの発生が抑制される。加えて、裏面検出器１４によってあおりがない放射線画像を取得することができ、表面検出器１３によって得られた放射線画像を、裏面検出器１４によって得られた放射線画像を基準画像としてあおり補正を行うことができ、検出面１ａ側および検出面１ｂ側の画像間における演算が容易になる。
【００３６】
また、図４に示すように、図３に示した配置例に対して、裏面検出器１４を、集光レンズ部１４ａの光軸Ｃが検出面１ｂの法線に対して所定の角度θ２（０度＜θ２＜９０度）をなすように、すなわち、検出面１ｂに対峙すると共に検出面１ｂの法線から外れるように配置されていてもよい。この場合、放射線による裏面検出器１４の被曝も防止され、裏面検出器１４の内部におけるノイズの発生が抑制される。加えて、表面検出器１３及び裏面検出器１４によってあおりが同じ放射線画像を取得することができ、検出面１ａ側および検出面１ｂ側の画像間における演算が容易になる。なお、画像間演算をより容易にするためには、角度θ１と角度θ２を同じにすることが望ましい。
【００３７】
また、図５は、シンチレータプレート１を使用した別の放射線画像取得装置３１の概略構成図である。同図に示す放射線画像取得装置３１は、１つの検出器によって低エネルギー画像と高エネルギー画像を取得できるものであり、放射線源１２と、放射線源１２の放射線の出射方向に検出面１ａが略垂直になるように配置されたシンチレータプレート１と、シンチレータプレート１によって変換された光を撮像する光検出器３４と、シンチレータプレート１によって変換された光を放射線透過像として光検出器３４に向けて導光する光学系３５とを備えている。この光検出器３４は、図２の検出器１３，１４と同様に、集光レンズ部３４ａと撮像部３４ｂとを有する間接変換方式の検出器である。
【００３８】
光学系３５は、シンチレータプレート１から放射されたシンチレーション光の光路を制御する光学部材としての５つのミラー３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８と、ミラー３８を回転させる回転駆動機構３９とによって構成されている。光学系３５のうちのミラー３６ａ，３６ｂは、シンチレータプレート１の検出面１ａ側に配置されて、検出面１ａから放射されたシンチレーション光Ｌ１を、シンチレータプレート１から検出面１ａの延長方向に沿って離れた位置に配置されたミラー３８に向けて導光する。光学系３５のうちのミラー３７ａ，３７ｂは、シンチレータプレート１の検出面１ｂ側に配置されて、検出面１ｂから放射されたシンチレーション光Ｌ２を、ミラー３８向けて導光する。光学系３５のうちのミラー３８は、その反射面３８ａの法線がシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２の光路を含む平面に略平行となるように配置されている。また、ミラー３８は、モータを内蔵する回転駆動機構３９によって、シンチレーション光Ｌ１，Ｌ２の光路を含む平面に略垂直な軸を中心にして回転可能に支持されている。このような回転駆動機構３９によって支持されたミラー３８により、シンチレーション光Ｌ１，Ｌ２が、ミラー３８から検出面１ａの延長方向に沿ってさらに離れて配置された光検出器３４に向けて選択的に導光される。すなわち、回転駆動機構３９によって反射面３８ａをミラー３６ｂ側に向けるようにミラー３８を回転させる（図１の実線）と、シンチレーション光Ｌ１が光検出器３４の集光レンズ部３４ａに向けて反射される。その一方で、回転駆動機構３９によって反射面３８ａをミラー３７ｂ側に向けるようにミラー３８を回転させる（図１の二点鎖線）と、シンチレーション光Ｌ２が光検出器３４の集光レンズ部３４ａに向けて反射される。
【００３９】
さらに、放射線画像取得装置３１は、回転駆動機構３９の回転を制御する回転制御部４１と、ミラー３８によるシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２の選択のタイミングと光検出器３４の撮像のタイミングとを制御するタイミング制御部４２と、光検出器３４から出力された画像信号を処理する画像処理装置１８とを備えている。詳細には、回転制御部４１は、タイミング制御部４２からの指示信号に応じて回転駆動機構３９に制御信号を送出してミラー３８の回転角度を制御する。タイミング制御部４２は、シンチレーション光Ｌ１を光検出器３４に反射させるようにミラー３８の回転角度を切り替えるために回転制御部４１に指示信号を送出すると同時に、光検出器３４に対して、ミラー３８の切り替えと同期してシンチレーション光Ｌ１を撮像するように指示信号を送出する。さらに、タイミング制御部４２は、シンチレーション光Ｌ２を光検出器３４に反射させるようにミラー３８の回転角度を切り替えるために回転制御部４１に指示信号を送出すると同時に、光検出器３４に対して、ミラー３８の切り替えと同期してシンチレーション光Ｌ２を撮像するように指示信号を送出する。画像処理装置１８は、光検出器３４からシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２を撮像した結果得られた２つの画像信号を取得し、それらの２つの画像信号を処理することによって対象物Ａに関する放射線透過像データを生成する。
【００４０】
このような放射線画像取得装置３１によれば、シンチレータプレート１の両面から放射されたシンチレーション光Ｌ１，Ｌ２は、光学系３５を経由して光検出器３４に導光されるので、放射線の出射領域から光検出器３４を離すことが可能になる。これにより、対象物Ａの放射線投影像に検出器の影が映り込むことなく、検出器による放射線の低エネルギー成分の減衰も無くなる。また、検出器自体に放射線が入射することによる直接変換ノイズの発生も少ない。また、１つの検出器によって低エネルギー成分の放射線透過像と高エネルギー成分の放射線透過像を取得することができるので、容易に装置の小型化を図ることができる。
【００４１】
以上説明したシンチレータプレート１の作用効果について説明する。
【００４２】
シンチレータプレート１においては、放射線をシンチレーション光に変換する２つの平板状のシンチレータ３，４が、放射線を透過する平面状の仕切板２を挟んで配置されているので、対象物Ａを透過した放射線が、一方のシンチレータ３によってシンチレーション光に変換されるとともに、そのシンチレータ３および仕切板２を透過した後に他方のシンチレータ４によってシンチレーション光に変換される。このとき、仕切板２の存在によって、２つのシンチレータ３，４において発生したそれぞれのシンチレーション光が、２つのシンチレータ３，４の仕切板２に対して反対側の面１ａ，１ｂから出射されやすくなる。その結果、このシンチレータプレート１を、シンチレータプレート１の両面１ａ，１ｂから出射されたシンチレーション光を集光して撮像する放射線画像取得装置１１，３１に使用することにより、高エネルギー帯の放射線画像と低エネルギー帯の放射線画像を効率良く分別することができる。
【００４３】
また、仕切板２はシンチレーション光に対して遮光性を有するので、シンチレータ３，４のうちの一方において発生したシンチレーション光が、シンチレータ３，４のうちの他方に入射することを確実に防止することができ、放射線画像のエネルギー分別性を高めることができる。
【００４４】
また、シンチレータ３及びシンチレータ４の材料として異なるエネルギー帯の放射線に感度の高い波長変換部材を使用することで、放射線画像のエネルギー分別性をより高めることができる。さらに、シンチレータ３の厚さとシンチレータ４の厚さとが異なるように構成されることで、異なるエネルギー帯の放射線画像の検出感度を互いに調整することができ、レベル補正等の画像処理が簡素化される。
【００４５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、図６に示す本発明の変形例であるシンチレータプレート１０１のように、仕切板１０２の両面又は片面に、シンチレータ３，４によって発生するシンチレーション光を反射する反射面１０２ａ，１０２ｂが形成されてもよい。このような反射面１０２ａ，１０２ｂは、仕切板１０２の両面又は片面に、アルミニウムを蒸着したり、アルミニウムの薄膜を貼り合わせたり、放射線を透過する金属粒子を厚さ0.1μm以下でコーティングしたり、白色塗料を塗布したりすることによって形成される。また、仕切板１０２自体をアルミニウム板等の金属板で構成し、その両面又は片面を鏡面研磨することで反射面１０２ａ，１０２ｂを形成してもよい。さらに、シンチレータ３，４の表面に反射面１０２ａ，１０２ｂを形成した後に仕切板１０２にシンチレータ３，４を接合することによって、仕切板１０２の両面又は片面に反射面１０２ａ，１０２ｂを配置させてもよい。このような構成により、シンチレータ３，４のうち一方において発生したシンチレーション光が、他方のシンチレータ３，４へ入射することを確実に防止することができるとともに、放射線画像取得装置１１，３１によるシンチレーション光の効率的な検出が可能にされる。これにより、放射線画像のエネルギー分別性を高めつつ高コントラストの放射線画像を取得することができる。
【００４７】
また、シンチレータプレートの仕切板２は、シンチレータ３，４で発生するシンチレーション光に対して遮光性を有するものには限定されず、シンチレーション光の一部の波長域を遮蔽するようなフィルタ機能を持たせてもよい。このような構成によっても、高エネルギー帯の放射線画像と低エネルギー帯の放射線画像を、所望の範囲で効率良く分別することができる。また、仕切板２は、入射する放射線の全てのエネルギー成分を透過するものには限定されず、低エネルギー領域の放射線を遮蔽するような性質を有していてもよい。この場合、裏面側のシンチレータ４にて、低エネルギー領域の放射線によって発生したシンチレーション光の入射を低減できるので、エネルギー分別性をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１…シンチレータプレート、２，１０２…仕切板、２ａ，２ｂ…配置面、３，４…シンチレータ、１１，３１…放射線画像取得装置、１０２ａ，１０２ｂ…反射面、Ａ…対象物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を透過した前記放射線の入射に応じてシンチレーション光を放射させる板状の部材であり、前記シンチレーション光を撮像する画像取得装置に用いられるシンチレータプレートにおいて、
放射線を透過する平面状の仕切部材と、
前記仕切部材の一方の面上に配置され、前記放射線をシンチレーション光に変換する板状の第１の波長変換部材と、
前記仕切部材の他方の面上に配置され、前記放射線をシンチレーション光に変換する板状の第２の波長変換部材と、
を備え、
前記仕切部材は、前記第１の波長変換部材及び前記第２の波長変換部材がそれぞれ配置された板部材を、前記第１の波長変換部材及び前記第２の波長変換部材に対して反対側の面を接合することによって作製される、
ことを特徴とするシンチレータプレート。
【請求項２】
前記仕切部材は、前記シンチレーション光に対して遮光性を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のシンチレータプレート。
【請求項３】
前記仕切部材には、前記シンチレーション光を反射する反射面が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレータプレート。
【請求項４】
前記第１の波長変換部材と前記第２の波長変換部材とは異なる材料で形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【請求項５】
前記第１の波長変換部材と前記第２の波長変換部材とは厚さが異なる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【請求項１】
対象物を透過した前記放射線の入射に応じてシンチレーション光を放射させる板状の部材であり、前記シンチレーション光を撮像する画像取得装置に用いられるシンチレータプレートにおいて、
放射線を透過する平面状の仕切部材と、
前記仕切部材の一方の面上に配置され、前記放射線をシンチレーション光に変換する板状の第１の波長変換部材と、
前記仕切部材の他方の面上に配置され、前記放射線をシンチレーション光に変換する板状の第２の波長変換部材と、
を備え、
前記仕切部材は、前記第１の波長変換部材及び前記第２の波長変換部材がそれぞれ配置された板部材を、前記第１の波長変換部材及び前記第２の波長変換部材に対して反対側の面を接合することによって作製される、
ことを特徴とするシンチレータプレート。
【請求項２】
前記仕切部材は、前記シンチレーション光に対して遮光性を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のシンチレータプレート。
【請求項３】
前記仕切部材には、前記シンチレーション光を反射する反射面が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレータプレート。
【請求項４】
前記第１の波長変換部材と前記第２の波長変換部材とは異なる材料で形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【請求項５】
前記第１の波長変換部材と前記第２の波長変換部材とは厚さが異なる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシンチレータプレート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３７０１１（Ｐ２０１３−３７０１１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３００７６（Ｐ２０１２−２３００７６）
【出願日】平成２４年１０月１７日（２０１２．１０．１７）
【分割の表示】特願２０１１−１３２０６（Ｐ２０１１−１３２０６）の分割
【原出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１７日（２０１２．１０．１７）
【分割の表示】特願２０１１−１３２０６（Ｐ２０１１−１３２０６）の分割
【原出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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