专利名称：半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄 影装置，该半导体探测器模块为了将用正电子放射性核素标记的药剂投入到体内而可以 进行癌的诊断、脑等器官诊断的正电子断层摄影装置或药剂的开发等，而使用动物的实 验用的正电子断层摄影装置等。
背景技术：
正电子断层摄影装置是一种使用正电子放射性核素，检测被放射的正电子与物 质中的电子相遇消失时以180°的角度放射的2条511keV的伽马射线，而得到其核素的 分布像的装置。在正电子断层摄影装置中，以往使用BGO、LSO、GSO等闪烁器作为其 伽马射线的探测器。闪烁探测器排列在圆周上形成雷达天线。十几个闪烁器相互以遮光 壁隔开而捆住，其端部连接在几个光电倍增管。用几个光电倍增管接收通过伽马射线检 测发光的光，从各个光的强度比决定伽马射线在哪个闪烁器测定。基于该原理的正电子 断层摄影装置的空间分辨率以数mm为界限。在以往的闪烁器中，对伽马射线的进行方向的位置分辨率很大地依存于对其进 行方向的闪烁器的大小，通常以2_左右为界限。并且，因不能直接测定伽马射线进行 方向的检测位置，所以一般如下方法采用排列在进行方向上闪烁器所发生的光强度的 衰减时间不同的闪烁器，测定检测出的伽马射线的光信号的衰减时间来决定被检测出的 闪烁器的方法，即伽马射线的定位方法，其定位的准确度以数mm为界限。虽然也有提出使用Ge、Si等半导体的半导体探测器，但因需要用液化氮冷却， 且Ge、Si的原子序数小于CdTe，所以有对511keV伽马射线的吸收效果小等缺点，且难 以作为具有Imm以下的高分辨率的正电子断层摄影装置使用。专利文献1 日本特开2005-208057号公报非 专 利 文 献 1 S.Rankowitz et al.， "Positron scanner for locatingbrain tumors, ” IRE Int Conv Rec 1962 ； 10 (Issue 9) 49-5
发明内容
本发明的课题在于，提供一种具有简单的探测器结构且具有Imm以下的空间分 辨率的半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置。本发明为了解决上述课题，提供如下半导体探测器模块及使用该半导体探测器 模块的正电子断层摄影装置。(1) 一种半导体探测器模块，其特征在于，重叠多个半导体探测器并能够3维地 求出伽马射线的检测位置，所述半导体探测器由在表面形成导电阻抗性电极、在背面形 成导电性电极的半导体板组成，使用来自导电阻抗性电极4个角的电信号的比率2维地检 测半导体板内的伽马射线的检测位置。
(2)如(1)所述的半导体探测器模块，其特征在于，上述导电阻抗性电极在与半导体板之间构成肖特基结。(3)如⑴或⑵所述的半导体探测器模块，其特征在于，上述导电阻抗性电极、半导体板及导电性电极的构成材料分别为铟、CdTe晶体 或BrTl晶体及白金。(4)如(3)所述的半导体探测器模块，其特征在于，用具有导电性的膏粘贴邻接的半导体探测器的白金电极面彼此，并且通过绝缘 膜重叠多个铟电极面彼此。(5)如⑴至(4)中的任一项所述的半导体探测器模块，其特征在于，将来自上述导电性电极的电信号作为同步计数用的时间信号，使用在与检测出 伽马射线的其他半导体探测器的同步计数的判定。(6) 一种正电子断层摄影装置，其具备2个以上如⑴至(5)中的任一项所述的 半导体探测器模块。(7)如(6)所述的正电子断层摄影装置，其特征在于，上述半导体探测器模块可独立地向矢径方向或对置方向移动。发明效果根据本发明，可以得到一种具有简单的探测器结构且具有Imm以下的空间分辨 率的半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置。
图1是表示2维地检测半导体板内的伽马射线的检测位置的本发明所涉及的半导 体探测器的图。图2是表示以实验确定的CdTe探测器的位置辨别能力的图。图3是表示本发明所涉及的CdTe探测器模块的图。图4是填充比为100%的正电子断层摄影装置中的CdTe探测器模块的配置图。图中1-铟导电阻抗性电极面，2-白金导电性电极面，3-绝缘薄膜，4-铟导电 阻抗性电极面端子，5-白金传导性电极面端子。
具体实施例方式基于附图，对本发明所涉及的可以3维地测定伽马射线位置的半导体探测器模 块进行详细说明。图1是表示2维地检测半导体板内的伽马射线的检测位置的半导体探测器的图。在图1中，薄半导体晶体板以CdTe晶体或BrTl晶体作为材质，将一面作为导电 阻抗性电极，将另一面作为导电性电极。在半导体探测器中，在导电阻抗性电极面的4个角A、B、C、D分别设置端 子，分别连接于放大回路。使用在4个端子发生的电压VA、VB、Ve、Vd求出在伽马射 线的半导体板上的检测位置X、Y作为VA、VB、Ve、Vd的函数。为了将由CdTe晶体组成的半导体板设为肖特基型探测器，将一面作为白金电 极，另一面作为铟电极。铟电极面通过薄薄地蒸镀铟而使其具有导电阻抗性。因此，半导体板的铟蒸镀面具有导电阻抗性，且半导体板作为肖特型探测器工作。准备IOmmX IOmmX Imm的CdTe晶体，改变在其上形成的铟电极面的厚度，
考查位置辨别能力的结果，600A厚度为最佳。其次，图2是表示从铟电极面的4个角中的2个角取2端子电极，且从白金电极 面取1端子，以0.5mm间隔照射1微米点大小的质子束的结果所获得的Va/ (Va+Vb)的频 度的图。根据图2已确定在该半导体探测器中得到0.2mm以上的位置分辨率。图3的下图为半导体探测器模块的立体图，图3的上图为其左上部的局部剖面 图。另外放大器等的周边装置省略图示。半导体探测器模块如下形成。用具有导电性的膏(《一7卜)相互粘贴由CdTe晶体组成的半导体板的白金电 极面2彼此。将此与非常薄的绝缘薄膜3交替粘合几重，由此可从由没有力学强度的薄 半导体板(CdTe晶体)组成的半导体探测器，形成有强度且以高空间分辨率3维地测定伽 马射线位置的半导体探测器模块。伽马射线是用半导体探测器模块的哪个半导体板被测定的取决于白金电极和铟 阻抗性电极的同步计数。接着，关于向正电子断层摄影装置的应用进行说明。设置数层 IOmmX IOmmX 18mm的半导体探测器模块而排列成圆形或对置型。半导体探测器模块 设为向矢径方向或对置方向运动的结构。通过相对伽马射线的检测方向垂直配置半导体探测器模块的电极面，实现填充 比为100%的正电子断层摄影装置(图4)。将以正电子放射性核素标记的药剂投入到人或动物，同步计数通过正电子消灭 发生的2个伽马射线。伽马射线由半导体探测器模块中的半导体板检测，产生电子和空 腔。空腔被集中在白金负极，作为时间信息信号输入到放大回路。电子集中在铟阳极， 穿过铟阻抗性电极面流入放大回路。此时，从连结在铟阻抗性电极面的4个角的4端子 的放大器产生信号。从该信号决定半导体板面上的伽马射线的检测位置。伽马射线通过 康普顿散射由附近的2个半导体探测器同时被检测时，将靠近被摄体的一方作为真正的 检测位置。半导体探测器模块的分辨率可以如下提高。首先，将激射光照射在被摄体测定 其反射，由此求出被摄体的表面和探测器模块的位置关系。接着，将半导体探测器模块 靠近被摄体而进行伽马射线的3维位置检测。使半导体探测器模块独立运动，缩短对任意形状的被摄体同步计数的半导体探 测器模块间的距离，由此可以得到高灵敏度且高空间分辨率的正电子断层摄影图像。实验性地可知，若将半导体探测器模块间的距离设为20cm以下，则空间分辨率 可以设为Imm以下的值。本发明根据这个，实现具有Imm以下的空间分辨率的正电子 分布图像。在以往的正电子断层摄影装置，只得到了 3mm左右的空间分辨率。通过使用半 导体片且弄薄而可以使分辨率为Imm以下。因此，不仅可以展开根据使用鼠标的正电子 断层摄影装置的新药剂的研究开发，还可以发现Imm的微小癌，且可以期待对新药剂的 开发、抗癌的较大贡献。
权利要求
1.一种半导体探测器模块，其特征在于，重叠多个半导体探测器并能够3维地求出伽 马射线的检测位置，所述半导体探测器由在表面形成导电阻抗性电极、在背面形成导电 性电极的半导体板组成，使用来自导电阻抗性电极4个角的电信号的比率2维地检测半导 体板内的伽马射线的检测位置。
2.如权利要求1所述的半导体探测器模块，其特征在于，上述导电阻抗性电极在与半导体板之间构成肖特基结。
3.如权利要求1或2所述的半导体探测器模块，其特征在于，上述导电阻抗性电极、半导体板及导电性电极的构成材料分别为铟、CdTe晶体或 BrTl晶体及白金。
4.如权利要求3所述的半导体探测器模块，其特征在于，用具有导电性的膏粘贴邻接的半导体探测器的白金电极面彼此，并且通过绝缘膜重 叠多个铟电极面彼此。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的半导体探测器模块，其特征在于，将来自上述导电性电极的电信号作为同步计数用的时间信号，使用在与检测出伽马 射线的其他半导体探测器的同步计数的判定。
6.一种正电子断层摄影装置，其具备2个以上如权利要求1至5中的任一项所述的半 导体探测器模块。
7.如权利要求6所述的正电子断层摄影装置，其特征在于，上述半导体探测器模块可独立地向矢径方向或女才置方向移动。
全文摘要
本发明提供一种半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置，该半导体探测器模块具有简单的探测器结构且具有1mm以下的空间分辨率。一种半导体探测器模块及具备2个以上该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置，所述半导体探测器模块重叠多个半导体探测器并能够3维地求出伽马射线的检测位置，所述半导体探测器由在表面形成导电阻抗性电极、在背面形成传导性电极的半导体板组成，使用来自导电阻抗性电极4个角ABCD的电信号的比率2维地检测半导体板内的伽马射线的检测位置。
文档编号G01T1/161GK102016639SQ20088012866
公开日2011年4月13日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者山崎浩道, 松山成男, 石井庆造, 菊池洋平 申请人:住友重机械工业株式会社