二維光子計(jì)數(shù)元件的制作方法
【專利摘要】相加部(53)將與配置于某像素電極部的周圍的像素電極部中的特定的像素電極部連接的信號(hào)生成部(51)中生成的輸入信號(hào)、和與上述某像素電極部連接的信號(hào)生成部(51)中生成的輸入信號(hào)相加。載流子輸入圖案判別部(56)判別按每個(gè)像素電極部表示向上述某像素電極部及配置于該某像素電極部的周圍的上述像素電極部的載流子的輸入的有無的載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致。在載流子輸入圖案判別部(56)中判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自相加部(53)輸出的相加后的輸入信號(hào)的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，計(jì)數(shù)部(57)對光子數(shù)進(jìn)行相加。
【專利說明】
二維光子計(jì)數(shù)元件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種二維光子計(jì)數(shù)(photon counting)元件。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中記載有在X射線等的光子入射至包含多個(gè)檢測區(qū)域的傳感器時(shí)的信號(hào)處理方法。在專利文獻(xiàn)I中記載有因光子的入射而在傳感器中產(chǎn)生的電荷未收集于一個(gè)像素而是擴(kuò)散至多個(gè)像素的現(xiàn)象(電荷分享(charge share))。為了即使在產(chǎn)生電荷分享的情況下也特定光子的入射位置及強(qiáng)度，在專利文獻(xiàn)I所記載的方法中，首先，算出多個(gè)像素中電荷量超過閾值的像素(中心像素)。然后，作為中心像素與周邊像素的組合，考慮多個(gè)組合圖案。對每個(gè)組合圖案加上組合圖案所包含的像素的電荷量，并將最大的相加值作為中心像素的電荷量來輸出。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:美國專利第7667205號(hào)說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的問題
[0007]二維光子計(jì)數(shù)元件是通過二維地檢測光子的入射位置及強(qiáng)度并將其入射次數(shù)按每個(gè)位置進(jìn)行累計(jì)，從而對微弱的放射線像或光像進(jìn)行攝像的元件。二維光子計(jì)數(shù)元件包括:板狀或?qū)訝畹霓D(zhuǎn)換部，其將光子轉(zhuǎn)換為電荷等載流子；以及計(jì)數(shù)電路，其自與該轉(zhuǎn)換部連接的多個(gè)像素電極部輸入載流子，進(jìn)行載流子的檢測及光子數(shù)的計(jì)數(shù)。
[0008]在這樣的二維光子計(jì)數(shù)元件中，理想上，因向轉(zhuǎn)換部的光子的入射而產(chǎn)生的多個(gè)載流子被收集于某一個(gè)像素電極部。與上述某一個(gè)像素電極部連接的信號(hào)生成部生成與所收集的載流子的個(gè)數(shù)對應(yīng)的輸入信號(hào)。在所生成的輸入信號(hào)的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，計(jì)數(shù)電路將該像素中的計(jì)數(shù)值加I。
[0009]存在因光子的入射而產(chǎn)生的多個(gè)載流子由于例如熱擴(kuò)散或載流子彼此的斥力等各種現(xiàn)象而分散地被收集于多個(gè)像素電極部的情況。在這樣的情況下，會(huì)產(chǎn)生光子的能量被過小地判定等的問題、或相對于一個(gè)光子的入射而在多個(gè)像素中對計(jì)數(shù)值進(jìn)行相加等的問題(以下，稱為雙重計(jì)數(shù))。在專利文獻(xiàn)I所記載的方法中，認(rèn)為在決定中心像素時(shí)有必要調(diào)整成為基準(zhǔn)的閾值。然而，將該閾值設(shè)定為適當(dāng)?shù)拇笮∈遣蝗菀椎摹Ａ硗?，為了防止雙重計(jì)數(shù)，有必要對輸入信號(hào)施加其它處理，從而有輸入信號(hào)的處理變得極其復(fù)雜的擔(dān)憂。例如，在具有某種大小的能量的光子被相互鄰接的兩個(gè)像素各分享50%的情況下，有兩者的入射位置均被捕捉為入射中心(impact center)而發(fā)生雙重計(jì)數(shù)的擔(dān)憂。為了防止這樣的現(xiàn)象，有必要對輸入信號(hào)另外進(jìn)行處理。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方式的目的在于，提供一種即使在載流子分散地被收集于多個(gè)像素電極部的情況下，也可抑制雙重計(jì)數(shù)的發(fā)生并且可減少計(jì)數(shù)漏失，從而能夠容易地特定光子入射的位置的二維光子計(jì)數(shù)元件。
[0011]解決問題的技術(shù)手段
[0012]本發(fā)明的一個(gè)方式是二維光子計(jì)數(shù)元件，具備:計(jì)數(shù)電路，其連接于排列成M行N列(M及N為二以上的整數(shù))的二維狀的多個(gè)像素電極部，檢測自將光子轉(zhuǎn)換為載流子的轉(zhuǎn)換部經(jīng)由多個(gè)像素電極部而收集的載流子并對光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)電路包括:信號(hào)生成部，其生成與輸入至多個(gè)像素電極部中的某像素電極部(以下，稱為自電極部)的載流子的數(shù)量對應(yīng)的大小的輸入信號(hào)；相加部，其將在與配置于自電極部的周圍的像素電極部(以下，稱為周圍電極部)中的特定的像素電極部(以下，稱為特定電極部)連接的信號(hào)生成部中生成的輸入信號(hào)、和在與自電極部連接的信號(hào)生成部中生成的輸入信號(hào)相加;載流子輸入圖案判別部，其判別按每個(gè)像素電極部表示向自電極部及周圍電極部的載流子的輸入的有無的載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致；以及計(jì)數(shù)部，其在載流子輸入圖案判別部中判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自相加部輸出的相加后的輸入信號(hào)的大小超過規(guī)定的閾值的情況下對光子數(shù)進(jìn)行相加。
[0013]在本方式中，載流子輸入圖案判別部判別相對于規(guī)定的像素電極群的載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致。規(guī)定的像素電極群是由與該載流子輸入圖案判別部連接的自電極部、及配置于自電極部的周圍的全部或一部分的周圍電極部構(gòu)成的群。在一個(gè)例子中，周圍電極部是指包含自電極部的列的前列及后列、以及包含自電極部的行的前行及后行中的至少任一列或行所包含的8個(gè)像素電極部、或其中的一部分(例如7個(gè))像素電極部。載流子輸入圖案是表示載流子是否輸入至該像素電極群中的任一像素電極部的圖案。
[0014]根據(jù)上述二維光子計(jì)數(shù)元件，能夠僅通過單單地判別載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案一致而決定是否可認(rèn)為光子入射至與各像素電極部對應(yīng)的轉(zhuǎn)換部的區(qū)域。因此，即使在載流子分散地被收集于多個(gè)像素電極部的情況下，也可抑制雙重計(jì)數(shù)的發(fā)生并且減少計(jì)數(shù)漏失，從而能夠極其容易地特定光子入射的位置。
[0015]在上述二維光子計(jì)數(shù)元件中，在信號(hào)生成部中，生成與載流子的數(shù)量對應(yīng)的大小的輸入信號(hào)。然后，通過相加部對自與上述像素電極群中的自電極部及特定電極部連接的信號(hào)生成部輸出的輸入信號(hào)進(jìn)行相加。特定電極部是被看作為在對光子數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)包含于因該光子而引起的載流子的分散范圍的周圍電極部，且自周圍電極部中任意且預(yù)先被決定。在自相加部輸出的相加后的輸入信號(hào)的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，可認(rèn)為一個(gè)以上的作為測定對象的光子入射至分散范圍內(nèi)。因此，計(jì)數(shù)部在判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自相加部輸出的相加后的輸入信號(hào)的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，對光子數(shù)進(jìn)行相加。由此，即使在載流子分散地被收集于多個(gè)像素電極部的情況下，也可對應(yīng)于一個(gè)以上的作為測定對象的光子的入射，精度良好地進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0016]在本方式中，在載流子輸入至周圍電極部中的特定電極部以外的像素電極部的情況下的載流子輸入圖案也可與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)均不一致。在該情況下，可簡單地進(jìn)行圖案判別。
[0017]在本方式中，多個(gè)判別圖案也可包含與在載流子未被輸入至自電極部的情況下的載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案。在該情況下，由于載流子未被輸入至自電極部的載流子輸入圖案被納入多個(gè)判別圖案的一部分，因而可進(jìn)一步減少計(jì)數(shù)漏失，從而可更精度良好地特定光子入射的位置。
[0018]在本方式中，在載流子被輸入至包含自電極部的行或列所包含的特定電極部中的至少一個(gè)特定電極部且載流子被輸入至自電極部的情況下的載流子輸入圖案也可與上述多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致。
[0019]在本方式中，計(jì)數(shù)電路也可包括作為上述計(jì)數(shù)部的第I計(jì)數(shù)部和第2計(jì)數(shù)部，其中，所述第I計(jì)數(shù)部在判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自相加部輸出的相加后的輸入信號(hào)的大小超過第I閾值的情況下對光子數(shù)進(jìn)行相加，所述第2計(jì)數(shù)部在判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自相加部輸出的相加后的輸入信號(hào)的大小超過大于第I閾值的第2閾值的情況下對光子數(shù)進(jìn)行相加。
[0020]在本方式中，多個(gè)判別圖案也可不包含載流子被輸入至包含自電極部的行的前行及后行中的一方的行所包含的周圍電極部、及包含自電極部的列的前列及后列中的一方的列所包含的周圍電極部的任一個(gè)的情況下的載流子輸入圖案，在一方的行和一方的列的任一者中均不包含的周圍電極部成為特定電極。在該情況下，可適當(dāng)?shù)乇苊庀鄬τ谝粋€(gè)光子的入射而在多個(gè)像素電路中對光子數(shù)進(jìn)行相加。
[0021]在本方式中，多個(gè)判別圖案也可包含載流子被輸入至不包含于一方的列而包含于包含自電極部的行中的周圍電極部且載流子被輸入至不包含于一方的行而包含于包含自電極部的列中的周圍電極部并且載流子未被輸入至自電極部的情況下的載流子輸入圖案。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的上述一個(gè)方式，可提供一種即使在載流子分散地被收集于多個(gè)像素電極部的情況下，也可抑制雙重計(jì)數(shù)的發(fā)生并且可減少計(jì)數(shù)漏失，從而能夠容易地特定光子入射的位置的二維光子計(jì)數(shù)元件。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的二維光子計(jì)數(shù)元件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖2是表示轉(zhuǎn)換部的背面上的多個(gè)像素電極部的配置的平面圖。
[0026]圖3是表示各像素電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。
[0027]圖4是表示各像素電極部包含多個(gè)電極的情況下的電路例的圖。
[0028]圖5是表示自電極部、及包圍自電極部的8個(gè)周圍電極部的圖。
[0029]圖6是表示作為設(shè)定于載流子輸入圖案判別部的多個(gè)判別圖案的一個(gè)例子的10個(gè)判別圖案的圖。
[0030]圖7是表示二維光子計(jì)數(shù)元件的動(dòng)作的流程圖。
[0031 ]圖8是表示作為第I變形例的10個(gè)判別圖案的圖。
[0032]圖9是表示作為第2變形例的10個(gè)判別圖案的圖。
[0033]圖10是表示作為第3變形例的10個(gè)判別圖案的圖。
[0034]圖11是表示第4變形例所涉及的像素電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。
[0035]圖12是用以說明第4變形例的效果的曲線圖，且是表示入射至轉(zhuǎn)換部的X射線的能量與事件數(shù)(計(jì)數(shù)數(shù))的關(guān)系的一個(gè)例子的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。再者，在說明中，對相同要素或具有相同功能的要素，使用相同符號(hào)，省略重復(fù)的說明。
[0037]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的二維光子計(jì)數(shù)元件IA的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的二維光子計(jì)數(shù)元件IA包括轉(zhuǎn)換部3、多個(gè)像素電極部B、及計(jì)數(shù)電路5。
[0038]轉(zhuǎn)換部3是吸收光或X射線等的光子P而產(chǎn)生載流子的塊體(bulk)狀或?qū)訝畹臉?gòu)件。轉(zhuǎn)換部3由含有例如0(?^工(121^6、63厶8、11^、1'1階、取12、？1312、31、66、及3-36中的至少一種的材料構(gòu)成。轉(zhuǎn)換部3沿與光子P的入射方向交叉的平面擴(kuò)展，且具有表面3a及背面3b。在表面3a上，以覆蓋表面3a的整個(gè)面的方式設(shè)置有偏置電極(共同電極)31。光子P通過偏置電極31而入射至表面3a。
[0039]多個(gè)像素電極部B設(shè)置于轉(zhuǎn)換部3的背面3b。在多個(gè)像素電極部B與偏置電極31之間，作為偏置電壓而施加有高電壓。圖2所示的(a)是表示轉(zhuǎn)換部3的背面3b上的多個(gè)像素電極部B的配置的平面圖。自光子P的入射方向觀察，多個(gè)像素電極部B排列為M行XN列(M、N為2以上的整數(shù))的二維狀。MXN個(gè)像素電極部B的各個(gè)在轉(zhuǎn)換部3中分別形成M行N列的像素區(qū)域。各像素電極部B收集在對應(yīng)的像素區(qū)域中產(chǎn)生的載流子。在圖2所示的(a)中，各像素電極部B由一個(gè)電極構(gòu)成。也可如圖2中的(b)所示，例如，一個(gè)像素電極部B包含多個(gè)電極b。
[0040]計(jì)數(shù)電路5按每個(gè)像素區(qū)域檢測在轉(zhuǎn)換部3中產(chǎn)生的載流子，且按每個(gè)像素區(qū)域?qū)庾訑?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)電路5通過例如ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit(特殊應(yīng)用集成電路))等集成電路而實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)電路5包含多個(gè)像素電路(MXN個(gè)像素電路)5a。各像素電路5a檢測在對應(yīng)的像素電極部B中收集的載流子，從而對光子數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0041]圖3是表示各像素電路5a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。如圖3所示，像素電路5a包括信號(hào)生成部51、電流輸出部52a、52b、相加部53、比較部54、載流子輸入信號(hào)生成部55、載流子輸入圖案判別部56、及計(jì)數(shù)部57。
[0042]信號(hào)生成部51與多個(gè)像素電極部B中的與該像素電路5a連接的像素電極部B電連接。信號(hào)生成部51通過進(jìn)行載流子的電荷電壓轉(zhuǎn)換而生成輸入信號(hào)SPl。在以下的說明中，存在將與該像素電路5a連接的像素電極部B稱為自電極部Bo的情況。輸入信號(hào)SPl是具有與從自電極部Bo輸入至像素電路5a的載流子的數(shù)量對應(yīng)的大小的電壓波形的信號(hào)。在各像素電極部B包含多個(gè)電極b的情況下(參照圖2所示的(b))，如圖4中的(a)所示，使多個(gè)電極b連接于一個(gè)信號(hào)生成部51的輸入端即可?；蛘?，也可如圖4中的(b)所示，設(shè)置多個(gè)信號(hào)生成部51，使多個(gè)電極b的各個(gè)連接于多個(gè)信號(hào)生成部51的各個(gè)。
[0043]電流輸出部52a連接于信號(hào)生成部51的輸出端，且自信號(hào)生成部51接受輸入信號(hào)SP1。電流輸出部52a生成與作為電壓信號(hào)的輸入信號(hào)SPl對應(yīng)的大小的電流信號(hào)SC，并將電流信號(hào)SC提供至與配置于自電極部Bo的周圍的像素電極部B中的特定的像素電極部B連接的像素電路5a。在以下的說明中，存在將配置于自電極部Bo的周圍的像素電極部B稱為周圍電極部的情況。
[0044]此處，參照圖5。圖5是表示自電極部Bo與包圍自電極部Bo的8個(gè)周圍電極部Bi?B8的圖。在圖5所示的一個(gè)例子中，周圍電極部Bi?B3包含于自電極部Bo的前行，周圍電極部B4、B5包含于與自電極部Bo相同的行，周圍電極部B6?B8包含于自電極部Bo的后行。另外，周圍電極部B1、B4、B6包含于自電極部Bo的前列，周圍電極部B2、B7包含于與自電極部Bo相同的列，周圍電極部B3、B5、B8包含于自電極部Bo的后列。在本實(shí)施方式中，電流輸出部52a將電流信號(hào)SC提供至與周圍電極部B1、B2、B4連接的像素電路5a。
[0045]再次參照圖3。電流輸出部52b連接于信號(hào)生成部51的輸出端，且自信號(hào)生成部51接受輸入信號(hào)SPl。電流輸出部52b生成與作為電壓信號(hào)的輸入信號(hào)SPl對應(yīng)的大小的電流信號(hào)SC，并將電流信號(hào)SC提供至相加部53。相加部53連接于與周圍電極部m?B8中的特定的電極部(以下稱為特定電極部)B5、B7、B8連接的3個(gè)像素電路5a的電流輸出部52a，并自這些電流輸出部5 2a接受電流信號(hào)SC的提供。相加部53將所提供的3個(gè)電流信號(hào)SC與自該像素電路5a的電流輸出部52b提供的電流信號(hào)SC相加，并生成與相加后的電流對應(yīng)的大小的電壓信號(hào)SP2。電壓信號(hào)SP2是具有與輸入至自電極部Bo及特定電極部B5、B7、B8的載流子數(shù)的總和對應(yīng)的大小的電壓波形的信號(hào)。特定電極部B5、B7、B8是可被看作為在各像素電路5a中對光子數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)包含于因該光子P而引起的載流子的分散范圍的周圍電極部，且自周圍電極部m?B8中任意且預(yù)先被決定。在因例如自電極部Bo存在于行端或列端等而導(dǎo)致相對于自電極部Bo的特定電極部B5、B7、B8的一部分不存在的情況下，相加部53也可不對來自不存在的特定電極部的電流信號(hào)SC進(jìn)行相加。在因例如自電極部Bo存在于行端且列端等而導(dǎo)致相對于自電極部Bo的特定電極部B5、B7、B8的全部不存在的情況下，相加部53及其之后的電路部分并非必需而可省略。
[0046]比較部54連接于相加部53的輸出端，且自相加部53接受電壓信號(hào)SP2。比較部54判定電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小是否超過規(guī)定的閾值。即，比較部54判定在自電極部Bo的周邊是否產(chǎn)生與一個(gè)以上的作為測定對象的光子P相當(dāng)?shù)臄?shù)量的載流子。比較部54在電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，輸出高(High)電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)SI。比較部54在電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小未超過上述規(guī)定的閾值的情況下，輸出低(Low)電平(非有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)SI。
[0047]載流子輸入信號(hào)生成部55連接于信號(hào)生成部51的輸出端，且自信號(hào)生成部51接受輸入信號(hào)SPl。載流子輸入信號(hào)生成部55，在輸入有超過某閾值(例如，稍微大于噪聲電平的值)的輸入信號(hào)SPI的情況下，為了表示有載流子向自電極部Bo輸入，而輸出高電平(有效值)作為載流子輸入信號(hào)S2。載流子輸入信號(hào)生成部55，在輸入有不超過上述閾值的輸入信號(hào)SPl的情況下，輸出低電平(非有效值)作為載流子輸入信號(hào)S2。載流子輸入信號(hào)S2被提供至分別連接于周圍電極部B2?B8的7個(gè)像素電路5a。
[0048]載流子輸入圖案判別部56自分別連接于周圍電極部Bi?B7的7個(gè)像素電路5a，接受載流子輸入信號(hào)S2的提供。載流子輸入圖案判別部56基于這些載流子輸入信號(hào)S2，判別載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致。載流子輸入圖案按每個(gè)電極表示向自電極部Bo及周圍電極部m?B7的載流子的輸入的有無。在載流子輸入圖案中，載流子是否被輸入至自電極部Bo及周圍電極部B1?B8中的任一像素電極部B被圖案化。載流子輸入圖案判別部56在載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致、且輸入有高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)SI的情況下，輸出高電平(有效值)作為判別信號(hào)S3。載流子輸入圖案判別部56在載流子輸入圖案不與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致的情況、及/或輸入有低電平(非有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)SI的情況下，輸出低電平(非有效值)作為判別信號(hào)S3。由此，在計(jì)數(shù)部57中，在載流子輸入圖案判別部56中判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致、且電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小超過規(guī)定的閾值的情況(即判別信號(hào)S3為高電平(有效值)的情況)下，進(jìn)行光子數(shù)的相加。在本實(shí)施方式中，由于周圍電極部B8中有無載流子的入射不會(huì)對判別產(chǎn)生影響，因而載流子輸入圖案判別部56無需自連接于周圍電極部B8的像素電路5a接受載流子輸入信號(hào)S2的提供。在本實(shí)施方式中，計(jì)數(shù)部57按每個(gè)像素電極部B而逐一設(shè)置，但計(jì)數(shù)部57也可對于二個(gè)以上的像素電極部B僅設(shè)置一個(gè)。
[0049]此處，參照圖6。圖6中的(a)?(j)是表示10個(gè)判別圖案Pl?PlO來作為設(shè)定于載流子輸入圖案判別部56的多個(gè)判別圖案的一個(gè)例子的圖。在圖6中，對與輸出有載流子輸入信號(hào)S2的(即輸入有載流子的)像素電路5a對應(yīng)的像素電極部標(biāo)記為“H”。為了容易地理解判另帽案Pl?P10，將自電極部Bo及特定電極部B5、B7、B8以粗框表示。自電極部Bo及周圍電極部Bi?B7的符號(hào)僅示于圖6中的(a)，在圖6中的(b)?(j)中省略。載流子輸入圖案判別部56也可通過多個(gè)邏輯電路的組合而構(gòu)成。在該情況下，被組合的多個(gè)邏輯電路根據(jù)來自周圍電極部m?B7的載流子輸入信號(hào)S2及自電極部Bo的載流子輸入信號(hào)S2的組合，決定是否為有效。由此，在載流子輸入圖案判別部56中，可判別載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案(例如判別圖案Pl?P10)中的任一個(gè)一致。另外，計(jì)數(shù)電路5也可包含存儲(chǔ)多個(gè)判別圖案(例如，判別圖案Pl?P10)的存儲(chǔ)器。在該情況下，載流子輸入圖案判別部56判別存儲(chǔ)于上述存儲(chǔ)器的多個(gè)判別圖案的任一個(gè)是否與載流子輸入圖案一致。在載流子輸入圖案判別部56通過多個(gè)邏輯電路的組合而構(gòu)成的情況下，無需存儲(chǔ)器等物理結(jié)構(gòu)，而可簡化計(jì)數(shù)電路5的結(jié)構(gòu)。
[0050]圖6所示的10個(gè)判別圖案Pl?PlO依據(jù)若干規(guī)則而確定。載流子輸入至周圍電極部B1?B8中的特定電極部B5、B7、B8以外的像素電極部B1?B4、B6的情況下的載流子輸入圖案與判別圖案Pl?PlO的任一個(gè)均不一致。換言之，在這些判別圖案Pl?PlO中，不包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至包含自電極部Bo的行的前行及后行中的一方的行(在本實(shí)施方式中為前行)所包含的周圍電極部Bi?B3、及包含自電極部Bo的列的前列及后列中的一方的列(在本實(shí)施方式中為前列)所包含的周圍電極部
的任一個(gè)的情況下的載流子輸入圖案。因此，在載流子被輸入至周圍電極部m?B4、B6的任一個(gè)的情況下，與自電極部Bo連接的像素電路5a的載流子輸入圖案判別部56將載流子輸入圖案判別為與多個(gè)判別圖案Pl?PlO的任一個(gè)均不一致。在載流子被輸入至這些周圍電極部m?B4、B6的任一個(gè)的情況下，在與除了自電極部Bo的任一像素電極部B連接的像素電路5a中，以載流子輸入圖案必定與判別圖案Pl?PlO的任一個(gè)一致的方式，設(shè)定判別圖案Pl?P10。因此，通過依據(jù)上述判別規(guī)則設(shè)定判別圖案Pl?P10，可適當(dāng)?shù)乇苊庀鄬τ谝粋€(gè)光子P的入射而在多個(gè)像素電路5a中對光子數(shù)進(jìn)行相加。為了容易地理解判別圖案Pl?PlO，對周圍電極部B1?B4、B6標(biāo)注有X記號(hào)。自與標(biāo)注有X記號(hào)的周圍電極部Bi?B4、B6連接的像素電路5a，輸出有實(shí)際上與空白的像素相同的“低(Low)”的載流子輸入信號(hào)S2。該判別規(guī)則在如本實(shí)施方式那樣均不包含于上述一方的行(前行)及上述一方的列(前列)的任一者的周圍電極部B5、B7、B8成為特定電極的情況下是有效的。
[0051]在這些判別圖案Pl?PlO中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至均不包含于上述一方的行(前行)及上述一方的列(前列)的任一者、且包含于包含自電極部Bo的行或列的周圍電極部B5、B7中的至少一個(gè)周圍電極部、且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的所有載流子輸入圖案。換言之，在載流子被輸入至包含自電極部Bo的行或列所包含的特定電極部B5、B7中的至少一個(gè)特定電極部且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案必定與多個(gè)判別圖案Pl?PlO中的任一個(gè)一致。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部況及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P2、P5、P7、P8而表示。載流子被輸入至周圍電極部B7及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P3、P6、P7、P8而表示。通過依據(jù)這樣的判別規(guī)則設(shè)定判別圖案，可適當(dāng)?shù)嘏卸煞裨谠撓袼仉娐?a中進(jìn)行光子數(shù)的相加。
[0052]在這些判別圖案Pl?PlO中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至不包含于上述一方的列(前列)且包含于包含自電極部Bo的行的周圍電極部B5、載流子被輸入至不包含于上述一方的行(前行)且包含于包含自電極部B0的列的周圍電極部B?、并且載流子未被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部B5、B7兩者，且載流子未被輸入至自電極部Bo的所有圖案通過判別圖案P9、P10而表示。通過依據(jù)這樣的判別規(guī)則設(shè)定判別圖案，可適當(dāng)?shù)嘏卸煞裨谠撓袼仉娐?a中進(jìn)行光子數(shù)的相加。在判別圖案Pl?PlO中，也包含基本無電荷分享的影響、載流子僅被輸入至自電極部Bo的情況下的判別圖案P1。
[0053]對具備以上結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的二維光子計(jì)數(shù)元件IA的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖7是表示二維光子計(jì)數(shù)元件IA的動(dòng)作的流程圖。
[0054]在二維光子計(jì)數(shù)元件IA中，首先，通過將光像或放射線像等的光子P入射至轉(zhuǎn)換部3，而在轉(zhuǎn)換部3中產(chǎn)生多個(gè)載流子(SI I)。多個(gè)載流子在轉(zhuǎn)換部3的內(nèi)部移動(dòng)，且被輸入至多個(gè)像素電極部B中的一個(gè)或兩個(gè)以上的像素電極部B(S12)。在與輸入有載流子的像素電極部B連接的各像素電路5a中，在信號(hào)生成部51中，生成輸入信號(hào)SP1(S13)。然后，該輸入信號(hào)SPl通過電流輸出部52a、52b而被轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)SC(S14)。自電流輸出部52a輸出的電流信號(hào)SC被提供至與相對于與各像素電路5a對應(yīng)的自電極部Bo的周圍電極部B^B2、B4連接的像素電路5a(S15)。另外，自電流輸出部52b輸出的電流信號(hào)SC被提供至相加部53。
[0055]繼而，在相加部53中，自與特定電極部B5、B7、B8連接的3個(gè)像素電路5a的電流輸出部52a接受電流信號(hào)SC的提供。然后，將所提供的3個(gè)電流信號(hào)SC、與在該像素電路5a的電流輸出部51b中生成的電流信號(hào)SC相加，而生成電壓信號(hào)SP2(S16)。繼而，在比較部54中，判定電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小是否超過規(guī)定的閾值(S17)。在電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，判定結(jié)果信號(hào)SI成為高電平(有效值)。
[0056]與上述一連串動(dòng)作S14?S17并行地進(jìn)行動(dòng)作S18。在動(dòng)作S18中，在輸入有超過某閾值的輸入信號(hào)SPl的情況下，為了表不有載流子向自電極部Bo輸入，通過載流子輸入信號(hào)生成部55生成的載流子輸入信號(hào)S2成為高電平(有效值)。載流子輸入信號(hào)S2被提供至分別與周圍電極部B2?B8連接的7個(gè)像素電路5a(S19)。
[0057]繼而，在載流子輸入圖案判別部56中，判別載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致，該載流子輸入圖案按每個(gè)電極表不向自電極部Bo及周圍電極部Bi?B8的載流子的輸入的有無(S20)。然后，在動(dòng)作S20中判別為一致、且判定結(jié)果信號(hào)SI為高電平(有效值)的情況下(在S21中為“是”)，判別信號(hào)S3成為高電平(有效值)，在計(jì)數(shù)部57中進(jìn)行光子數(shù)的相加(S22)。
[0058]對利用以上所說明的本實(shí)施方式的二維光子計(jì)數(shù)元件IA所獲得的效果進(jìn)行說明。如上所述，因光子P向轉(zhuǎn)換部3的入射而產(chǎn)生的多個(gè)載流子存在分散地被收集于多個(gè)像素電極部的情況。在其分散范圍相對較小的情況下(例如，在分散范圍為2X2像素內(nèi)的情況下)，載流子的分散由例如熱擴(kuò)散或載流子彼此的斥力而引起。在光電轉(zhuǎn)換的情況下，在轉(zhuǎn)換部3中的入射有光子P的部位將所有能量轉(zhuǎn)換為光電子，但該高能量的光電子一邊損失能量一邊在轉(zhuǎn)換部3的內(nèi)部移動(dòng)而產(chǎn)生載流子。在這樣的情況下，也產(chǎn)生載流子的分散。
[0059]在本實(shí)施方式的二維光子計(jì)數(shù)元件IA中，載流子輸入圖案判別部56判別相對于由自電極部Bo及周圍電極部m?B8構(gòu)成的像素電極群的載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案Pl?PlO的任一個(gè)一致。然后，載流子輸入圖案判別部56基于該判別結(jié)果，決定是否將來自比較部54的輸出輸出至計(jì)數(shù)部57。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的二維光子計(jì)數(shù)元件1A，可僅通過單單地判別載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案Pl?PlO—致而決定是否對光子數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)(換言之，是否可認(rèn)為光子P入射至與各像素電極部B對應(yīng)的轉(zhuǎn)換部3的像素區(qū)域)。因此，在二維光子計(jì)數(shù)元件IA中，即使在載流子分散地被收集于多個(gè)像素電極部B的情況(產(chǎn)生電荷分享的情況)下，也可抑制雙重計(jì)數(shù)并且可降低計(jì)數(shù)漏失。其結(jié)果，可通過二維光子計(jì)數(shù)元件IA極其容易地特定光子P入射的位置，而無需繁雜的處理。
[0060]如上所述，在本實(shí)施方式中，生成與輸入至各像素電路5a的載流子數(shù)對應(yīng)的大小的輸入信號(hào)SPl并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)SC，在相加部53中將與自電極部Bo及特定電極部B5、B7、B8連接的像素電路5a的電流信號(hào)SC相加。然后，在自相加部53輸出的相加后的電壓信號(hào)SP2的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，換言之，在可認(rèn)為一個(gè)以上的作為測定對象的光子P入射至分散范圍內(nèi)的情況下，自與自電極部Bo連接的比較部54輸入至載流子輸入圖案判別部56的判定結(jié)果信號(hào)SI成為高電平(有效值)。由此，即使在載流子分散地被收集于多個(gè)像素電極部B的情況下，也可對應(yīng)于一個(gè)以上的作為測定對象的光子P的入射而精度良好地進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0061]實(shí)際上，也存在與上述的載流子的分散(散射)的方式不同的方式的散射。作為不同的方式的散射，也存在與上述的載流子的散射相比散射距離較大的方式，但該方式極少。在本實(shí)施方式中，預(yù)先決定作為對象的電荷分享，并基于成為對象的電荷分享的擴(kuò)展的預(yù)測，而設(shè)定有周圍電極部等的范圍。即，產(chǎn)生極大的散射距離的現(xiàn)象未被作為測定的對象。由此，可進(jìn)行簡單地修正處理，而無需進(jìn)行如專利文獻(xiàn)I那樣的繁雜的處理(依序逐漸增加相加區(qū)域等處理)。
[0062]在本實(shí)施方式中，在判別圖案Pl?PlO中，包含與在載流子未被輸入至自電極部B0的情況下的載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案即判別圖案P9、P10。一般而言，在載流子未被輸入至某像素電極部B的情況下，在與該像素電極部B連接的像素電路5a中不對光子數(shù)進(jìn)行相加。然而，在例如在轉(zhuǎn)換部3中產(chǎn)生K-eSCape(K逃脫)的現(xiàn)象等情況下，存在載流子未被輸入至與光子P的入射位置對應(yīng)的像素電極部B的情況。在本實(shí)施方式中，即使在這樣的情況下，載流子未被輸入至自電極部Bo的載流子輸入圖案也被納入至多個(gè)判別圖案Pl?PlO的一部分，因此，可進(jìn)一步減少計(jì)數(shù)漏失。其結(jié)果，可通過二維光子計(jì)數(shù)元件IA更精度良好地特定光子P入射的位置。所謂κ-escape是指例如L殼或M殼的電子落于K殼的光電子遺失的位置，而發(fā)射出差分的X射線的現(xiàn)象。
[0063]繼而，對多個(gè)判別圖案的變形例進(jìn)行說明。在上述實(shí)施方式中，例示出圖6所示的10個(gè)判別圖案Pl?P10，但在本實(shí)施方式的二維光子計(jì)數(shù)元件IA中，可應(yīng)用其它各種判別圖案。
[0064](第I變形例)
[0065]圖8是表示作為第I變形例的1個(gè)判別圖案P11?P20的圖。圖8所示的判別圖案P11?P20是在特定電極部為B4、B6、B7的情況下優(yōu)選的圖案。這些判別圖案Pll?P20依據(jù)與上述實(shí)施方式的判別圖案Pl?P10(參照圖6)相同的規(guī)則而確定。首先，載流子被輸入至周圍電極部m?B8中的特定電極部B4、B6、B7以外的像素電極部的情況下的載流子輸入圖案與判別圖案Pll?P20的任一個(gè)均不一致。換言之，在這些判別圖案Pll?P20中，不包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子輸入至包含自電極部Bo的行的前行及后行中的一方的行(在本變形例中為前行)所包含的周圍電極部m?B3、及包含自電極部Bo的列的前列及后列中的一方的列(在本變形例中為后列)所包含的周圍電極部B3、B5、B8的任一個(gè)的情況下的載流子輸入圖案。因此，在載流子被輸入至周圍電極部
B3、B5、B8的任一個(gè)的情況下，與自電極部Bo連接的像素電路5a的載流子輸入圖案判別部56判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案Pll?P20的任一個(gè)均不一致。
[0066]在這些判別圖案Pll?P20中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至均不包含于上述一方的行(前行)及上述一方的列(后列)的任一者、且包含于包含自電極部Bo的行或列的周圍電極部B4、B7中的至少一個(gè)周圍電極、且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的所有載流子輸入圖案。換言之，在載流子被輸入至包含自電極部Bo的行或列所包含的特定電極部B4、B7中的至少一個(gè)特定電極部、且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案必定與多個(gè)判別圖案Pll?P20的任一個(gè)一致。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部B4及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P12、P15、P17、P18而表示。載流子被輸入至周圍電極部B7及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P13、P16、P17、P18而表示。
[0067]在這些判別圖案Pll?P20中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至不包含于上述一方的列(后列)且包含于包含自電極部Bo的行的周圍電極部B4、載流子被輸入至不包含于上述一方的行(前行)且包含于包含自電極部Bo的列的周圍電極部B?、且載流子未被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部B4、B7兩者、且載流子未被輸入至自電極部Bo的所有圖案通過判別圖案P19、P20而表示。
[0068]即使在將本變形例的多個(gè)判別圖案P11?P20用于載流子輸入圖案判別部56中使用的多個(gè)判別圖案的情況下，二維光子計(jì)數(shù)元件IA也可發(fā)揮與上述實(shí)施方式相同的效果。
[0069](第2變形例)
[0070]圖9是表示作為第2變形例的10個(gè)判別圖案P21?P30的圖。圖9所示的判別圖案P21?P30是在特定電極為m、B2、B4的情況下優(yōu)選的圖案。這些判別圖案P21?P30也依據(jù)與上述實(shí)施方式的判別圖案Pl?P10(參照圖6)相同的規(guī)則而確定。首先，載流子被輸入至周圍電極部m?B8中的特定電極部m、B2、B4以外的像素電極部B3、B5?B8的情況下的載流子輸入圖案與判別圖案P21?P30的任一個(gè)均不一致。換言之，在這些判別圖案P21?P30中，不包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至包含自電極部Bo的行的前行及后行中的一方的行(在本變形例中為后行)所包含的周圍電極部B6?B8、及包含自電極部Bo的列的前列及后列中的一方的列(在本變形例中為后列)所包含的周圍電極部B3、B5、B8的任一個(gè)的情況下的載流子輸入圖案。因此，在載流子被輸入至周圍電極部B3、B5?B8的任一個(gè)的情況下，與自電極部Bo連接的像素電路5a的載流子輸入圖案判別部56判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案P21?P30的任一個(gè)均不一致。
[0071]在這些判別圖案P21?P30中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至均不包含于上述一方的行(后行)及上述一方的列(后列)的任一者、且包含于包含自電極部Bo的行或列的周圍電極部B2、B4中的至少一個(gè)周圍電極部、且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的所有載流子輸入圖案。換言之，在載流子被輸入至包含自電極部Bo的行或列所包含的特定電極部B2、B4中的至少一個(gè)特定電極部、且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案必定與多個(gè)判別圖案P21?P30的任一個(gè)一致。具體而言，在載流子被輸入至周圍電極部B4及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P22、P25、P27、P28而表示。在載流子被輸入至周圍電極部B2及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P23、P26、P27、P28而表示。
[0072]在這些判別圖案P21?P30中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至不包含于上述一方的列(后列)且包含于包含自電極部Bo的行的周圍電極部B4、載流子被輸入至不包含于上述一方的行(后行)且包含于包含自電極部Bo的列的周圍電極部B2、且載流子未被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部B2、B4兩者且載流子未被輸入至自電極部Bo的所有圖案通過判別圖案P29、P30而表示。
[0073 ]即使在將本變形例的多個(gè)判別圖案P21?P30用于載流子輸入圖案判別部56中使用的多個(gè)判別圖案的情況下，二維光子計(jì)數(shù)元件IA也可發(fā)揮與上述實(shí)施方式相同的效果。
[0074](第3變形例)
[0075]圖1O是表示作為第3變形例的1個(gè)判別圖案P31?P40的圖。圖1O所示的判別圖案P31?P40是在特定電極為B2、B3、B5的情況下優(yōu)選的圖案。這些判別圖案P31?P40也依據(jù)與上述實(shí)施方式的判別圖案Pl?P10(參照圖6)相同的規(guī)則而確定。首先，載流子被輸入至周圍電極部m?B8中的特定電極部B2、B3、B5以外的像素電極部B1U6?B8的情況下的載流子輸入圖案與判別圖案P31?P40的任一個(gè)均不一致。換言之，在這些判別圖案P31?P40中，不包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至包含自電極部Bo的行的前行及后行中的一方的行(在本變形例中為后行)所包含的周圍電極部B6?Bs、及包含自電極部Bo的列的前列及后列中的一方的列(在本變形例中為前列)所包含的周圍電極部m、B4、B6的任一個(gè)的情況下的載流子輸入圖案。因此，在載流子被輸入至周圍電極部?B8的任一個(gè)的情況下，與自電極部Bo連接的像素電路5a的載流子輸入圖案判別部56判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案P31?P40的任一個(gè)均不一致。
[0076]在這些判別圖案P31?P40中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至均不包含于上述一方的行(后行)及上述一方的列(前列)的任一者、且包含于包含自電極部Bo的行或列的周圍電極部B2、B5中的至少一個(gè)周圍電極部、并且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的所有載流子輸入圖案。換言之，載流子被輸入至包含自電極部Bo的行或列所包含的特定電極部B2、B5中的至少一個(gè)特定電極部、且載流子被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案必定與多個(gè)判別圖案P31?P40的任一個(gè)一致。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部況及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P32、P35、P37、P38而表示。載流子被輸入至周圍電極部出及自電極部Bo的情況下的所有圖案通過判別圖案P33、P36、P37、P38而表示。
[0077]在這些判別圖案P31?P40中，包含與如下載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案，該載流子輸入圖案是在載流子被輸入至不包含于上述一方的列(前列)且包含于包含自電極部Bo的行的周圍電極部B5、且載流子被輸入至不包含于上述一方的行(后行)且包含于包含自電極部Bo的列的周圍電極部B2、并且載流子未被輸入至自電極部Bo的情況下的載流子輸入圖案。具體而言，載流子被輸入至周圍電極部B2、B5兩者、且載流子未被輸入至自電極部Bo的所有圖案通過判別圖案P39、P40而表示。
[0078]即使在將本變形例的多個(gè)判別圖案P31?P40用于載流子輸入圖案判別部56中使用的多個(gè)判別圖案的情況下，二維光子計(jì)數(shù)元件IA也可發(fā)揮與上述實(shí)施方式相同的效果。
[0079](第4變形例)
[0080]其次，參照圖11，對作為第4變形例的像素電路5b的變形例進(jìn)行說明。圖11是表示第4變形例所涉及的像素電路5b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。如圖11所示，像素電路5b包括信號(hào)生成部51、電流輸出部52a、52b、相加部53、比較部54a、54b、載流子輸入信號(hào)生成部55、載流子輸入圖案判別部56a、56b、以及計(jì)數(shù)部57a、57b。信號(hào)生成部51、電流輸出部52a、52b、相加部53、以及載流子輸入信號(hào)生成部55的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作與上述實(shí)施方式相同，因此省略這些結(jié)構(gòu)及動(dòng)作的詳細(xì)的說明。
[0081 ]比較部54a、54b連接于相加部53的輸出端，且自相加部53接受電壓信號(hào)SP2。比較部54a判定電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小是否超過規(guī)定的第I閾值。比較部54a在電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小超過第I閾值的情況下，輸出高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Sla。比較部54b判定電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小是否超過大于第I閾值的第2閾值。比較部54b在電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小超過第2閾值的情況下，輸出高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Sib。在上述以外的情況下，比較部54a、54b輸出低電平(非有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Sla、Slb0
[0082 ]載流子輸入圖案判別部56a、56b自分別與周圍電極部Bi?B7連接的7個(gè)像素電路5b接受載流子輸入信號(hào)S2的提供。載流子輸入圖案判別部56a、56b基于這些載流子輸入信號(hào)S2，判別載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致。載流子輸入圖案按每個(gè)電極表示向自電極部Bo及周圍電極部m?B7的載流子的輸入的有無。載流子輸入圖案判別部56a在載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致、且輸入有高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Sla的情況下，輸出高電平(有效值)作為判別信號(hào)S3a，并在除此以外的情況下輸出低電平(非有效值)作為判別信號(hào)S3a。同樣地，載流子輸入圖案判別部56b在載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致、且輸入有高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Slb的情況下，輸出高電平(有效值)作為判別信號(hào)S3b，并在除此以外的情況下輸出低電平(非有效值)作為判別信號(hào)S3b。
[0083]計(jì)數(shù)部57a、57b分別作為本實(shí)施方式的第I及第2計(jì)數(shù)部而發(fā)揮功能。在計(jì)數(shù)部57a中，在載流子輸入圖案判別部56a中判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致、且輸出有高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Sla的情況(即判別信號(hào)S3a為高電平(有效值)的情況)下，進(jìn)行光子數(shù)的相加。同樣地，在計(jì)數(shù)部57b中，在載流子輸入圖案判別部56b中判別為載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致、且輸出有高電平(有效值)作為判定結(jié)果信號(hào)Slb的情況(即判別信號(hào)S3b為高電平(有效值)的情況)下，進(jìn)行光子數(shù)的相加。
[0084]如本變形例的像素電路5b那樣，像素電路也可包括多個(gè)比較部。在這樣的情況下，也可獲得與上述實(shí)施方式相同的效果。另外，通過如本變形例那樣設(shè)置多個(gè)比較部，可進(jìn)一步獲得以下所說明的效果。
[0085]圖12是用以說明本變形例的效果的曲線圖，且是表示入射至轉(zhuǎn)換部3的X射線的能量與事件(event)數(shù)(計(jì)數(shù)數(shù))的關(guān)系的一個(gè)例子的曲線圖。在該例子中，在某能量EI時(shí)計(jì)數(shù)數(shù)為峰Pkl，在大于能量El的能量E2時(shí)計(jì)數(shù)數(shù)為另一峰Pk2。此處，假設(shè)為與峰Pkl對應(yīng)的能量El為對提高畫質(zhì)特別有效的能量值(例如，對比度提高的X射線能量帶)。在這樣的情況下，若規(guī)定的閾值僅為小于能量El的I個(gè)值(圖中的閾值vthl)，則具有vthl以上的能量值的光子全部被計(jì)數(shù)。相對于此，可通過設(shè)定第I閾值vthl、與大于能量El的第2閾值vth2，并求出閾值vthl的計(jì)數(shù)值與閾值vth2的計(jì)數(shù)值的差，從而以一次測定獲得精度更良好的數(shù)據(jù)(期望的能量帶的數(shù)據(jù))。
[0086]若如例如γ射線那樣光子能量已知，則也可用作堆積(pileup)對策。即，在預(yù)先已知入射的光子的能量必定包含于閾值vthl以上且閾值vth2以下的范圍內(nèi)的情況下，推測為在超過閾值vth2的能量的情況下兩個(gè)光子連續(xù)地入射。由此，在本變形例中，能夠以光子兩個(gè)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在上述實(shí)施方式的方式(參照圖3)中，在兩個(gè)光子連續(xù)地入射的情況下有以I個(gè)進(jìn)行計(jì)數(shù)的擔(dān)憂，但根據(jù)本變形例，如上所述能夠進(jìn)一步減少計(jì)數(shù)漏失。
[0087]本發(fā)明的二維光子計(jì)數(shù)元件并不限于上述實(shí)施方式，可進(jìn)行其它各種變形。例如，在上述實(shí)施方式及各變形例中，將前行及后行、以及前列及后列所包含的8個(gè)像素電極部B1?B8作為周圍電極部，且在包含自電極部Bo的3 X 3像素的區(qū)域中設(shè)定判別圖案。在本發(fā)明中，對成為判別圖案的對象的區(qū)域的大小并無制約，可在例如4X4像素或5 X 5像素等各種大小的區(qū)域中任意地設(shè)定判別圖案。在上述實(shí)施方式及各變形例中，作為特定電極部，例示有2 X 2像素(包含自電極部)的區(qū)域，但特定電極部也可自周圍電極部中任意地確定。
[0088]在本實(shí)施方式及本變形例中，比較部54、54a、54b位于載流子輸入圖案判別部56、56a、56b的前段，但比較部54、54a、54b的位置并不限定于此。例如，比較部54、54a、54b也可位于載流子輸入圖案判別部56、56a、56b的后段。在該情況下，載流子輸入圖案判別部56、56a、56b連接于相加部53的輸出端，且自相加部53接受電壓信號(hào)SP2。載流子輸入圖案判別部56、56a、56b在載流子輸入圖案與多個(gè)判別圖案中的任一個(gè)一致、且自相加部53輸入有電壓信號(hào)SP2的情況下，將電壓信號(hào)SP2輸出至比較部54、54a、54b。比較部54、54a、54b判定自相加部53通過載流子輸入圖案判別部56、56a、56b而輸入的電壓信號(hào)SP2的峰電壓的大小是否超過規(guī)定的閾值。在計(jì)數(shù)部57、57a、57b中，在自比較部54、54a、54b輸出的判定結(jié)果信號(hào)SI為高電平(有效值)的情況下，進(jìn)行光子數(shù)的相加。
[0089]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0090]本發(fā)明可用于二維光子計(jì)數(shù)元件。
[0091]符號(hào)的說明
[0092]IA…二維光子計(jì)數(shù)元件、3…轉(zhuǎn)換部、5…計(jì)數(shù)電路、5a...像素電路、51...信號(hào)生成部、52a、52b…電流輸出部、53...相加部、54...比較部、55...載流子輸入信號(hào)生成部、56...載流子輸入圖案判別部、57...計(jì)數(shù)部、B…像素電極部、B0...自電極部、BI?B8…周圍電極部、P…光子、Pl?P40...判別圖案、Sl...判定結(jié)果信號(hào)、S2...載流子輸入信號(hào)、SPl…輸入信號(hào)、SP2…電壓信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二維光子計(jì)數(shù)元件，其特征在于， 包括:計(jì)數(shù)電路，其連接于排列成M行N列的二維狀的多個(gè)像素電極部，檢測自將光子轉(zhuǎn)換為載流子的轉(zhuǎn)換部經(jīng)由所述多個(gè)像素電極部而收集的載流子并進(jìn)行所述光子的計(jì)數(shù)，其中，MSN為二以上的整數(shù)， 所述計(jì)數(shù)電路包括: 信號(hào)生成部，其生成與輸入至所述多個(gè)像素電極部中的某像素電極部的載流子的數(shù)量對應(yīng)的大小的輸入信號(hào)； 相加部，其將在與配置于所述某像素電極部的周圍的所述像素電極部中的特定的像素電極部連接的所述信號(hào)生成部中生成的所述輸入信號(hào)、和在與所述某像素電極部連接的所述信號(hào)生成部中生成的所述輸入信號(hào)相加； 載流子輸入圖案判別部，其進(jìn)行載流子輸入圖案是否與多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致的判別，該載流子輸入圖案按每個(gè)像素電極部表示向所述某像素電極部及配置于該某像素電極部的周圍的所述像素電極部的載流子的輸入的有無;及 計(jì)數(shù)部，其在所述載流子輸入圖案判別部中判別為所述載流子輸入圖案與所述多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自所述相加部輸出的相加后的所述輸入信號(hào)的大小超過規(guī)定的閾值的情況下，對光子數(shù)進(jìn)行相加。2.如權(quán)利要求1所述的二維光子計(jì)數(shù)元件，其特征在于， 載流子輸入至配置于所述某像素電極部的周圍的所述像素電極部中的所述特定的像素電極部以外的所述像素電極部的情況下的所述載流子輸入圖案與所述多個(gè)判別圖案的任一個(gè)均不一致。3.如權(quán)利要求1或2所述的二維光子計(jì)數(shù)元件，其特征在于， 所述多個(gè)判別圖案包含與所述載流子未被輸入至所述某像素電極部的情況下的載流子輸入圖案相當(dāng)?shù)膱D案。4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的二維光子計(jì)數(shù)元件，其特征在于， 所述載流子被輸入至包含所述某像素電極部的行或列所包含的所述特定的像素電極部中的至少一個(gè)所述特定的像素電極部且載流子被輸入至所述某像素電極部的情況下的載流子輸入圖案與所述多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致。5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的二維光子計(jì)數(shù)元件，其特征在于， 所述計(jì)數(shù)電路包括作為所述計(jì)數(shù)部的第I計(jì)數(shù)部和第2計(jì)數(shù)部，其中，所述第I計(jì)數(shù)部在判別為所述載流子輸入圖案與所述多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自所述相加部輸出的相加后的所述輸入信號(hào)的大小超過第I閾值的情況下，對光子數(shù)進(jìn)行相加，所述第2計(jì)數(shù)部在判別為所述載流子輸入圖案與所述多個(gè)判別圖案的任一個(gè)一致且自所述相加部輸出的相加后的所述輸入信號(hào)的大小超過大于所述第I閾值的第2閾值的情況下，對光子數(shù)進(jìn)行相加。
【文檔編號(hào)】H04N5/32GK105830432SQ201480067271
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】市河實(shí), 藤田樹, 藤田一樹, 森治通
【申請人】浜松光子學(xué)株式會(huì)社