医療用に使われるX線センサについて

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資料紹介

はじめに
　現在、医療現場では、増感紙とフィルムを利用したS/F(Screen/Film)方式が今もなお使用されているため、診断画像のディジタル化が十分に進んでいない。そのため、医療のディジタル化、IT化の加速に伴い、近年、次世代のX線センサとして高分解能、高感度なCdTe膜を用いた直接変換型FPD(Flat Panel Detectors)の実用化が注目されてきた。（カメラを例にするとS/F方式が一眼レフカメラであり、FPDがディジタルカメラであると考えればよい。）
半導体センサの原理
　半導体センサは半導体に電極を付けたセンサ本体と、これに電場を発生させるためのバイパス電圧、並びにX線光子から変換された電気信号を増幅及び整形して出力する読み出し部から構成される。
　半導体内にX線光子が入射すると、X線光子のエネルギーが半導体に吸収され、そのエネルギー量に見合う電子/正孔が作られる。バイアス電圧により半導体には＋電極から−電極の方向に電場が発生しているため、発生した電子/正孔は、電場に沿って電子は＋電極に、正孔は−電極に引き寄せられる。この時に電子及び正孔の動きによって生じる微小な電流を、読み出し部をとおして電気信号として出力することができる。
　電気信号の大きさは、センサ内で発生した電子/正孔の数に比例するため、入射したX線のエネルギーの大きさを電気信号の大きさとして知ることができる。ただし、半導体内では、電子や正孔の一部は再結合などにより失われてしまうものもあり、これは半導体の素材に依存するパラメータである。その検出部が、発生した電子/成功のもつ電気信号をどれだけ収集しきれるかを電化収集効率という。
間接変換方式と直接変換方式の違い
　X線検出原理の違いによって「間接変換方式」と「直接変換方式」に大別できる。間接変換方式とは、X線情報を一旦光に変換した後、フォトダイオードで光を電気信号に変換する方式である。