[發(fā)明專利]半導(dǎo)體光電檢測器和放射線檢測器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380019854.8
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN104247399A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 西原利幸;角博文
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H04N5/32
• 分類號: H04N5/32;A61B6/00;G01T1/20;H04N5/341
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;曹正建

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及使用光子計數(shù)的半導(dǎo)體光電檢測器和放射線檢測器。

背景技術(shù)

近年來，以單光子發(fā)射計算機體層攝影(SPECT：Single?Photon?Emission?Computed?Tomography，伽馬照相機)和正電子發(fā)射斷層攝影(PET：Positron?Emission?Tomography)為代表的、使用放射線的光子計數(shù)的醫(yī)療診斷設(shè)備已經(jīng)被越來越多地被引入。在放射線的光子計數(shù)期間，需要檢測器具有高的時間分辨率，并且檢測器還進行每個單光子放射線的能量強度的檢測，且實施根據(jù)該能量強度的計數(shù)篩選。

例如，將諸如锝等微量伽馬射線源導(dǎo)入生命體內(nèi)，然后根據(jù)發(fā)射出的伽馬射線的位置信息而確定生命體內(nèi)的伽馬射線源分布，由此診斷諸如生命體內(nèi)的血流狀態(tài)和局部缺血等相關(guān)疾病。關(guān)于上述檢測，使用SPECT(伽馬照相機)裝置并且通常使用閃爍器和光電倍增管作為伽馬射線的檢測器。

例如在專利文獻1(特開2006-242958號公報)的現(xiàn)有技術(shù)中，在圖25等中介紹了SPECT裝置的基本構(gòu)造。用來確定進入檢測器的伽馬射線的入射位置和能量強度的信號處理的具體示例在例如專利文獻2(特表2006-508344號公報)中被說明。

圖1用于解釋伽馬射線檢測的概要。在伽馬射線檢測中，當從生命體內(nèi)的伽馬射線源1生成的伽馬射線2穿過準直器3而進入閃爍器4時，閃爍器4發(fā)出熒光，然后由布置成陣列形狀的光電倍增管5檢測該熒光。光電倍增管5放大上述熒光以產(chǎn)生電流脈沖，然后通過包含電壓轉(zhuǎn)換器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器6而將上述電流脈沖作為入射至每個光電檢測元件的入射光量值而輸出至運算部7。

另一方面，在某些情況下，在生命體內(nèi)經(jīng)過康普頓散射而衰減的伽馬射線8穿過準直器3，然后被檢測。這樣的信號是已經(jīng)失去原始位置信息的噪聲?；蛘?，涉及作為因宇宙射線等而造成的不尋常的高信號而被發(fā)出的噪聲。SPECT裝置通過根據(jù)沒有經(jīng)過散射的最初伽馬射線的能量辨別而過濾這些噪聲。運算部7基于來自與每個光電倍增管連接的轉(zhuǎn)換器6的輸出來進行每個伽馬射線的噪聲辨別和位置判定。當閃爍器4形成有固體板時，多個光電倍增管5同時檢測到發(fā)光。運算部7從總輸出中指定伽馬射線能量并且根據(jù)例如輸出的重心而指定伽馬射線的入射位置。為了判定作為獨立事件的每個伽馬射線入射，需要以非常高的速度執(zhí)行這些操作。因此，計算被判定為最初伽馬射線(不是噪聲)的事件的次數(shù)，然后鑒定生命體內(nèi)的伽馬射線源分布。

近年來，除了使用具有高透射性的伽馬射線的透射攝影以外，涉及這樣的能量辨別的放射線的光子計數(shù)還被用于X射線透射攝影，并且人們越來越認可它的效果。例如，專利文獻3(特開2011-24773號公報)和專利文獻4(特開2004-77132號公報)分別說明了這樣的裝置的一個示例，并且期望其能夠應(yīng)用于乳腺X線攝影和X射線計算機斷層掃描(CT：Computed?Tomography)。然而，因為在X射線的情況下入射放射線的頻率高，所以光子計數(shù)的時間分辨率需要比醫(yī)療用的伽馬射線的時間分辨率更高。

另一方面，在專利文獻5(特開2011-97581號公報)中，申請人建議一種利用光子計數(shù)的新型攝像器件，該器件在遵循互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像器的電路構(gòu)造的同時，還通過并用時間分割和多個像素的屏幕分割使得動態(tài)范圍增大。這樣的器件還能夠被用作芯片中的整個像素陣列是一個受光表面的用于光子計數(shù)的器件。

當使用這樣的半導(dǎo)體攝像器件和閃爍器來檢測放射線時，伴隨著放射線的入射而從閃爍器發(fā)射出的光子的數(shù)量反映出放射線的能量強度。通過對其進行光子計數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)與光電倍增管的檢測靈敏度相當?shù)臋z測靈敏度。然而，這里對閃爍光進行光子計數(shù)，而放射線的光子數(shù)沒有被計數(shù)。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：特開2006-242958號公報

專利文獻2：特表2006-508344號公報

專利文獻3：特開2011-24773號公報

專利文獻4：特開2004-77132號公報

專利文獻5：特開2011-97581號公報

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題