CN105683779B

CN105683779B - 康普顿摄像机

Info

Publication number: CN105683779B
Application number: CN201480055404.9A
Authority: CN
Inventors: 片冈淳; 西山彻; 大须贺慎二; 平柳通人; 足立俊介; 内山彻也
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Waseda University
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Waseda University
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2019-04-16
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: US9939535B2; EP3056927A1; EP3056927A4; JP6191957B2; US20160238719A1; CN105683779A; EP3056927B1; WO2015053098A1; JP2015075424A

Abstract

本发明提供一种康普顿摄像机(1)，其具有散射检测部(10)、吸收检测部(20)、信号处理部(30)、第一屏蔽部(41)和第二屏蔽部(42)。散射检测部(10)对从放射线源(90)发射而入射的放射线的康普顿散射进行检测。吸收检测部(20)对在散射检测部(10)上发生康普顿散射而入射的放射线的吸收进行检测。信号处理部(30)根据散射检测部(10)中的放射线的康普顿散射和吸收检测部(20)中的放射线的吸收的同时检测现象，求出放射线源(90)的图像。第一、第二屏蔽部(41、42)设置在散射检测部(10)与吸收检测部(20)之间。第一屏蔽部(41)选择性地使前方散射放射线通过，选择性地遮断后方散射放射线。由此可以实现能够降低噪音的康普顿摄像机。

Description

康普顿摄像机

技术领域

本发明涉及康普顿摄像机。

背景技术

康普顿摄像机具有对入射的放射线(主要是γ射线)的康普顿散射进行检测的散射检测部和对在该散射检测部中发生康普顿散射而入射的放射线的吸收进行检测的吸收检测部，同时检测放射线的康普顿散射和吸收。而且，康普顿摄像机能够针对多个同时检测现象，求出散射检测部中放射线发生康普顿散射的位置、散射检测部中放射线发生康普顿散射时放射线损失的能量、吸收检测部中放射线被吸收的位置以及吸收检测部中放射线被吸收时放射线损失的能量，基于这些能够获得放射线源的图像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－208057号公报

专利文献2：日本特开2011－85418号公报

专利文献3：日本专利第4352122号公报

发明内容

发明所要解决的课题

利用现有的康普顿摄像机获得的放射线源的图像，由于噪音的影响，有时存在以下的情况：正确位置的图像不清晰，或者在错误的位置存在放射线源。特别而言，在放射线的能量较大的情况下，噪音的影响也大。

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于提供能够降低噪音的康普顿摄像机。

用于解决课题的方案

本发明的康普顿摄像机的特征在于，具有：(1)散射检测部，包含使入射的放射线发生康普顿散射的散射体，对该散射体上的放射线的康普顿散射进行检测；(2)吸收检测部，包含对在散射体上发生康普顿散射而入射的放射线进行吸收的吸收体，对该吸收体上的放射线的吸收进行检测，(3)信号处理部，根据散射检测部中的放射线的康普顿散射和吸收检测部中的放射线的吸收的同时检测现象，求出放射线源的图像；和(4)第一屏蔽部，设置在散射检测部与吸收检测部之间，在作为在散射体上向前方发生康普顿散射的放射线的前方散射放射线、和作为没有被散射、吸收而通过散射体后、在吸收体上向后方发生康普顿散射的放射线的后方散射放射线中，选择性地使前方散射放射线通过，选择性地遮断后方散射放射线。

发明效果

根据本发明，能够降低利用康普顿摄像机获得的放射线源的图像中的噪音。

附图说明

图1的(a)、(b)、(c)是对前方散射现象和后方散射现象进行说明的图。

图2是表示第一实施方式的康普顿摄像机1的结构的图。

图3是对在信号处理部30中求出放射线源90的图像的处理进行说明的立体图。

图4是表示第二实施方式的康普顿摄像机2的结构的图。

图5是对第二实施方式中的散射体13的第一结构例进行说明的立体图。

图6是对第二实施方式中的散射体13的第二结构例进行说明的立体图。

图7是表示第三实施方式的康普顿摄像机3的结构的图。

图8的(a)、(b)是表示第一模拟结果的图。

图9是表示第二模拟结果的图。

图10是表示第三模拟结果的图。

图11是表示第四模拟结果的图。

图12是表示第五模拟结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明具体实施方式进行详细地说明。另外，在附图说明中，对相同或者同等的要素标注相同的符号，省略重复的说明。另外，在附图中为了方便说明，显示了xyz正交坐标系。

首先，对利用康普顿摄像机获得的放射线源的图像中的噪音的主要原因进行说明。放射线入射到康普顿摄像机时，存在不仅仅产生前方散射现象，也产生后方散射现象的情况。图1是对前方散射现象和后方散射现象进行说明的图。

前方散射现象是指，如图1(a)所示，由某个放射线源91产生的放射线在散射检测部的散射体13的位置P1上发生康普顿散射，其发生康普顿散射的放射线在吸收检测部的吸收体23的位置P2上被吸收的现象。与之相对，后方散射现象是指，如图1(b)所示，由某个放射线源92产生的放射线在没有被散射、吸收而通过散射体13后，其放射线在吸收体23的位置P2上发生康普顿散射，其发生康普顿散射的放射线在散射体13的位置P1上被吸收的现象。两者在散射体13及吸收体23中失去的能量损失相同等，吸收体23中的能量损失更大。也就是说，只从能量损失的值不能区别开这两种现象。

因此，通常的康普顿摄像机是在假设收集的多个同时检测现象全部是前方散射现象的情况下，进行规定的演算处理而获得放射线源的图像。在收集的多个同时检测现象中包含后方散射现象时，康普顿摄像机将该后方散射现象也作为前方散射现象对待，进行规定的解析而获得放射线源的图像。即，如图1(c)所示，虽然是实际上由放射线源92产生的放射线的后方散射现象，但是作为由与实际不同的位置的放射线源91产生的放射线的前方散射现象对待，进行规定的解析而获得放射线源的图像。其结果是，获得的放射线源的图像会显示在错误的位置上存在放射线源。

在放射线的能量较小的情况下，在同时检测现象中，前方散射现象是支配性的。但是，在放射线的能量较大的情况下，后方散射现象的频率变大，对噪音的贡献相对变大。例如，从137Cs产生的能量662keV的放射线和从134Cs产生的能量605keV或者796keV的放射线容易不被散射、吸收而通过散射体13，因此容易产生后方散射现象。

为了识别出同时检测现象是前方散射现象和后方散射现象中的哪一个，从而降低后方散射现象的影响，可以考虑对散射体13和吸收体23各自的反应(散射或者吸收)的时间的前后关系进行检测。但是，如散射体13和吸收体23之间的距离为数cm那样的小型的康普顿摄像机的情况下，散射体13和吸收体23各自的反应的时间的差为1×10^-10秒左右。对散射体13和吸收体23各自的反应的时间的前后关系进行检测是非常困难的，也是不现实的。

以下说明的本实施方式的康普顿摄像机能够以简易的结构选择性地降低后方散射现象，从而能够获得画质改善的放射线源图像。

图2是表示第一实施方式的康普顿摄像机1的结构的图。康普顿摄像机1具有散射检测部10、吸收检测部20、信号处理部30、第一屏蔽部41和第二屏蔽部42，能够求出放射线源90的图像。从放射线源90发射的放射线(例如γ射线)入射时，散射检测部10对其入射的放射线的康普顿散射进行检测。在散射检测部10中发生康普顿散射的放射线入射时，吸收检测部20对其入射的放射线的吸收进行检测。信号处理部30根据散射检测部10中的放射线的康普顿散射和吸收检测部20中的放射线的吸收的同时检测现象，求出放射线源90的图像。第一屏蔽部41和第二屏蔽部42设置在散射检测部10与吸收检测部20之间。

散射检测部10包含受光部12和散射体13。散射体13由具有长方体形状的闪烁体构成，各边在x方向、y方向和z方向的任一个方向上平行。散射体13根据放射线的康普顿散射产生闪烁光。受光部12具有与xy平面平行的受光面，接收从散射体13输出的闪烁光。受光部12向信号处理部30输出表示受光面上的受光位置和受光强度的电信号。在受光部12的受光面上的受光位置(受光的重心位置)相当于在散射体13中放射线发生康普顿散射的位置P1。受光部12的受光强度相当于在散射体13中放射线发生康普顿散射时放射线损失的能量E1。

吸收检测部20包含受光部22和吸收体23。吸收体23由具有长方体形状的闪烁体构成，各边在x方向、y方向和z方向的任一个方向上平行。吸收体23根据放射线的吸收产生闪烁光。受光部22具有与xy平面平行的受光面，接收从吸收体23输出的闪烁光。受光部22向信号处理部30输出表示受光面上的受光位置和受光强度的电信号。在受光部22的受光面上的受光位置(受光的重心位置)相当于在吸收体23中放射线被吸收的位置P2。受光部22的受光强度相当于在吸收体23中放射线被吸收时放射线损失的能量E2。

作为构成散射体13和吸收体23的闪烁体，例如可以使用Bi₄Ge₃O₁₂(BGO)、掺杂了Ce的Lu₂SiO₅(Ce：LSO)、Lu_2(1-X)Y_2XSiO₅(LYSO)、Gd₂SiO₅(GSO)、掺杂了Pr的Lu₃Al₅O₁₂(Pr：LuAG)、掺杂了Ce的Gd₃Al₂Ga₃O₁₂(Ce：GAGG)等。

作为受光部12、22，优选使用高灵敏度的半导体光检测元件，其中更优选使用浜松光子学株式会社制的MPPC(注册商标)或者MPPC阵列。关于MPPC(多像素光子计数器：Multi-Pixel Photon Counter)，将在以盖革模式动作的雪崩光电二极管上连接猝熄电阻而成的单元作为1个像素，将多个像素二维排列，得到MPPC。雪崩光电二极管在施加反向电压时，能够使光电流倍增，能够进行高速、高灵敏度的光检测。将雪崩光电二极管的反向电压设定为击穿电压以上时，内部电场变得非常高，倍增率变得格外大。将处于这种状态的雪崩光电二极管的动作称为盖革模式。

MPPC能够进行光子计数。MPPC能够输出表示二维排列的多个像素的受光量总和的电信号。将这样的MPPC用于受光部时，例如将多个MPPC二维排列，通过电阻器将4个输出端子与各MPPC的输出连接，最终从输出端子输出来自各MPPC的电信号。从这些4个输出端子输出的电信号的值的比对应于光向光入射面的入射位置，另外，从这些4个输出端子输出的电信号的值的和对应于光强度。

作为受光部12、22，优选使用位置检测型的光电子倍增管，其中更优选使用多阳极型的光电子倍增管。多阳极型的光电子倍增管例如具有二维排列的多个阳极和与各阳极对应的阳极端子，通过电阻将各阳极端子与4个输出端子连接，最终从4个输出端子输出来自各阳极的电信号。从这些4个输出端子输出的电信号的值的比对应于光向光入射面的入射位置，另外，从这些4个输出端子输出的电信号的值的和对应于光强度。

在本实施方式中，因为受光部12设置在散射体13与吸收体23之间的狭小区域内，所以优选使用与光电子倍增管相比为小型的半导体光检测元件。

第一屏蔽部41是设置在散射检测部10与吸收检测部20之间的板状部件。在第一屏蔽部41中，不仅仅入射在散射体13上向前方发生康普顿散射的放射线(即，通过前方散射产生的前方散射放射线)，也入射没有被散射、吸收而通过散射体13后、在吸收体23上向后方发生康普顿散射的放射线(即，通过后方散射产生的后方散射放射线)。

与前方散射时的散射角相比，后方散射时的散射角大，因此与前方散射放射线的能量相比，后方散射放射线的能量小。第一屏蔽部41根据这样的前方散射放射线和后方散射放射线各自的能量的大小关系，选择性地使高能量的前方散射放射线通过，选择性地遮断低能量的后方散射放射线。这样，通过设置选择性地遮断后方散射放射线的第一屏蔽部41，能够降低利用康普顿摄像机1获得的放射线源的图像中的噪音。

第一屏蔽部41在选择性地遮断后方散射放射线时，存在发射其材料所固有的特征X射线的情况。为了避免该X射线成为噪音，设置了第二屏蔽部42。第二屏蔽部42是设置在散射检测部10与第一屏蔽部41之间的板状部件，遮断因后方散射放射线向第一屏蔽部41入射而产生的X射线。

有时从由闪烁体构成的散射体13和吸收体23各自产生相当于K壳层能量的特征X射线(50keV左右)，该X射线也成为噪音的主要原因。通过设置第一屏蔽部41和第二屏蔽部42，也能够排除该X射线的影响。

根据从放射线源90发射的放射线的能量大小，能够适当地设定第一屏蔽部41的材料和厚度。另外，根据在第一屏蔽部41中产生的X射线的能量大小，能够适当地设定第二屏蔽部42的材料和厚度。例如，作为第一屏蔽部41的材料，可以采用锡(Sn)、铅(Pb)和钨(W)等。作为第二屏蔽部42的材料，可以采用铜(Cu)等。第一屏蔽部41和第二屏蔽部42各自的厚度在1mm以下～几mm左右的范围内。

例如，假设：从放射线源90发射的放射线的能量E为662keV，散射体13中放射线发生康普顿散射时放射线损失的能量E1为200keV左右，吸收体23中放射线被吸收时放射线损失的能量E2为460keV左右。在这种情况下，作为第一屏蔽部41，可以采用由锡构成的、3mm厚的板状部件，作为第二屏蔽部42，可以采用由铜构成的、1mm厚的板状部件。

由锡构成的、3mm厚的第一屏蔽部41能够使80％以上的能量460keV左右的前方散射放射线通过，能够遮断50％以上的能量200keV左右的后方散射放射线。这样，第一屏蔽部41能够选择性地使前方散射放射线通过，能够选择性地遮断后方散射放射线。

另外，这样的由锡构成的第一屏蔽部41存在以下的情况：遮断能量200keV左右的后方散射放射线，另一方面发射能量30keV左右的特征X射线。由铜构成的、1mm厚的第二屏蔽部42能够遮断该能量30keV左右的X射线。

信号处理部30输入从散射检测部10的受光部12输出的电信号，并且也输入从吸收检测部20的受光部22输出的电信号，根据这些电信号，求出放射线源90的图像。

图3是对在信号处理部30中求出放射线源90的图像的处理进行说明的立体图。信号处理部30根据分别从受光部12、22输出的电信号，能够求出散射体13中放射线发生康普顿散射的位置P1、散射体13中放射线发生康普顿散射时放射线损失的能量E1、吸收体23中放射线被吸收的位置P2、以及吸收体23中放射线被吸收时放射线损失的能量E2。

将从放射线源90发射的放射线的能量设为E。将发生康普顿散射时的散射角设为θ。将电子的静止质量设为m，将真空中的光速设为c。这些参数之间存在由以下式表示的关系。由该关系式能够求出康普顿散射角θ。然后，设想以互相连结散射位置P1和吸收位置P2的直线为中心轴、以散射位置P1作为顶点、以中心轴和母线所成的角为θ的圆锥时，可知在其圆锥面上存在放射线源90。信号处理部30分别针对多个同时检测现象求出上述那样的圆锥面，基于这些，求出放射线源90的图像。

E＝E1+E2

cosθ＝1+mc²(1/E－1/E2)

在本实施方式的康普顿摄像机1中，利用第一屏蔽部41的作用降低了在多个同时检测现象中包含的后方散射现象的比例，因此利用信号处理部30获得的放射线源90的图像降低了噪音。

接着，对第二实施方式的康普顿摄像机2进行说明。图4是表示第二实施方式的康普顿摄像机2的结构的图。康普顿摄像机2具有散射检测部10、吸收检测部20、信号处理部30、第一屏蔽部41和第二屏蔽部42。在与图2所示的第一实施方式的康普顿摄像机1的结构进行比较时，图4所示的第二实施方式的康普顿摄像机2，其散射检测部10和吸收检测部20各自的结构不同，伴随该不同，信号处理部30的处理内容也不同。以下主要对与第一实施方式不同的方面进行说明。

散射检测部10包含受光部11、受光部12和散射体13。散射体13是闪烁体块，根据放射线的康普顿散射产生闪烁光，在－z方向和+z方向上选择性地传播闪烁光并向外部输出。散射体13在－z方向和+z方向上各自的闪烁光外部输出强度的比值因闪烁光产生位置不同而不同。散射体13具有长方体形状，各边在x方向、y方向和z方向的任一方向上平行。散射体13中的闪烁光产生位置相当于放射线发生康普顿散射的位置P1。散射体13中的闪烁光产生强度相当于放射线发生康普顿散射时放射线损失的能量E1。

受光部11、12具有与xy平面平行的受光面。受光部11设置在散射体13的－z方向侧，在受光面上接收输出到散射体13的－z方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示该受光面上的受光位置和受光强度的电信号。受光部12设置在散射体13的+z方向侧，在受光面上接收输出到散射体13的+z方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示其受光面上的受光位置和受光强度的电信号。

吸收检测部20包含受光部21、受光部22和吸收体23。吸收体23是闪烁体块，根据放射线的吸收产生闪烁光，在－z方向和+z方向上选择性地传播闪烁光并向外部输出。吸收体23在－z方向和+z方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因闪烁光发生位置不同而不同。吸收体23具有长方体形状，各边在x、y、z方向的任一方向上平行。吸收体23中的闪烁光产生位置相当于放射线被吸收的位置P2。吸收体23中的闪烁光产生强度相当于放射线被吸收时放射线损失的能量E2。

受光部21、22具有与xy平面平行的受光面。受光部21设置在吸收体23的－z方向侧，在受光面上接收输出到吸收体23的－z方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示其受光面上的受光位置和受光强度的电信号。受光部22设置在吸收体23的+z方向侧，在受光面上接收输出到吸收体23的+z方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示该受光面上的受光位置和受光强度的电信号。

作为受光部11、12、21、22，优选使用高灵敏度的半导体光检测元件，其中更优选使用浜松光子学株式会社制的MPPC(注册商标)或者MPPC阵列。另外，作为受光部11、12、21、22，优选使用位置检测型的光电子倍增管，其中更优选使用多阳极型的光电子倍增管。

在本实施方式中，受光部12、21配置在散射体13与吸收体23之间的狭小区域内，因此优选使用与光电子增倍管相比为小型的半导体光检测元件。另外，受光部11和受光部12优选使用相同类型的元件，受光部21和受光部22优选使用相同类型的元件。

第二实施方式中的信号处理部30与第一实施方式的情况大致相同。但是，由于在－z方向和+z方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因在散射体13、吸收体23中闪烁光发生位置不同而不同，因此利用这一点，信号处理部30不仅仅在x方向和y方向上、在z方向上也能够求出位置P1、P2。

图5是对第二实施方式中的散射体13的第一结构例进行说明的立体图。关于吸收体23也是同样的情况，在此对散射体13进行说明。散射体13是包含三维集合的多个闪烁体单元131的闪烁体块。在图5中，共计180个的、具有相同形状的闪烁体单元131以x方向上6行、y方向上5列、z方向上6层的方式集合。散射体13利用在相邻的2个闪烁体单元131之间设定的光学条件，能够在－z方向和+z方向上选择性地传播闪烁光，在－z方向和+z方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因闪烁光发生位置不同而不同。

作为更具体的例子，在x方向上相邻的2个闪烁体单元131之间插入反射材料132，在y方向上相邻的2个闪烁体单元131之间也插入反射材料132，在z方向上相邻的2个闪烁体单元131之间插入空气层133。另外，在散射体13的6个面中，在不与受光部11、12相对的4个面也设置反射材料。反射材料132例如由BaSO₄构成。

如果反射材料132完全反射闪烁光，在某个闪烁体单元131中根据放射线的康普顿散射而产生的闪烁光就不会向±x方向或者±y方向上相邻的闪烁体单元131传播，而只会向－z方向或者+z方向上相邻的闪烁体单元131传播，并向－z方向或者+z方向的外部输出。另外，闪烁光在－z方向或者+z方向上传播时，利用位于中途的空气层133，一部分被反射，剩余部分透过。因此，在－z方向和+z方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因闪烁光产生位置不同而不同。由此，即使在z方向上也能够得到充分高的位置分辨率。

反射材料132可以是不完全反射闪烁光的材料，但优选反射率高的材料。在反射材料132使一部分闪烁光透过的情况下，向－z方向或者+z方向的外部输出的闪烁光会扩大，但是只要能求出受光部11、12的受光面上的受光强度分布的重心位置就可以。另外，也可以插入由其他材料构成的层，来代替空气层133。

图6是对第二实施方式中的散射体13的第二结构例进行说明的立体图。关于吸收体23也是同样的情况，在此对散射体13进行说明。散射体13是在内部形成有多个改质区域134的闪烁体块。改质区域134通过将激光的聚光点非晶态化而形成，具有与周围的折射率不同的折射率。改质区域134可以离散地形成，也可以在一定范围内连续地形成。作为形成改质区域134时使用的激光光源，可以使用产生短脉冲激光的Nd：YAG激光器、Yb：YAG激光器、Nd：YVO₄激光器、Nd：YLF激光器、Yb：KGW激光器和钛蓝宝石激光器等。

另外，可以将改质区域134作为起点而形成破断区域。通过施加应力、弯曲应力、剪切应力、热应力可以形成破断区域。在形成改质区域或者形成破断区域之前，优选用片状的保持部件覆盖散射体13的外表面，由此，即使在形成破断区域之后也可以维持散射体13的一体化。另外，在散射体13的6个面中，在不与受光部11、12相对的4个面设置反射材料。

这样制作的散射体13通过在适当的位置形成的改质区域134或者破断区域，能够在－z方向和+z方向上选择性地传播闪烁光，在－z方向和+z方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因闪烁光产生位置不同而不同。在该结构例中，向－z方向或者+z方向的外部输出的闪烁光会扩大，但通过求出受光部11、12的受光面上的受光强度分布的重心位置，可以在x方向、y方向上获得高的位置分辨率。

本实施方式的康普顿摄像机2使用散射体13、吸收体23对放射线的康普顿散射或者吸收进行检测，因此能够三维地捕捉入射的放射线(例如γ射线)的入射位置，析像度高，同时能够廉价地制造，可以小型化。该康普顿摄像机2在野外也能够适合使用。

接着，对第三实施方式的康普顿摄像机3进行说明。图7是表示第三实施方式的康普顿摄像机3的结构的图。康普顿摄像机3具有散射检测部10、吸收检测部20、信号处理部30、第一屏蔽部41和第二屏蔽部42。在与图4所示的第二实施方式的康普顿摄像机2的结构进行比较时，图7所示的第三实施方式的康普顿摄像机3，在散射检测部10和吸收检测部20各自的方位的方面不同。以下，主要对与第二实施方式不同的方面进行说明。

散射检测部10的散射体13根据放射线的康普顿散射产生闪烁光，在－x方向和+x方向上选择性地传播闪烁光，并向外部输出。散射体13在－x方向和+x方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因闪烁光产生位置不同而不同。由此在x方向上可以获得充分高的位置分辨率。

受光部11、12具有与yz平面平行的受光面。受光部11设置在散射体13的－x方向侧，在受光面上接收输出到散射体13的－x方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示其受光面上的受光位置和受光强度的电信号。受光部12设置在散射体13的+x方向侧，在受光面上接收输出到散射体13的+x方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示其受光面上的受光位置和受光强度的电信号。

吸收检测部20的吸收体23根据放射线的吸收产生闪烁光，在－x方向和+x方向上选择性地传播闪烁光，向外部输出。吸收体23在－x方向和+x方向上各自的闪烁光外部输出强度的比因闪烁光产生位置不同而不同。由此在x方向上可以获得充分高的位置分辨率。

受光部21、22具有与yz平面平行的受光面。受光部21设置在吸收体23的－x方向侧，在受光面上接收输出到吸收体23的－x方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示其受光面上的受光位置和受光强度的电信号。受光部22设置在吸收体23的+x方向侧，在受光面上接收输出到吸收体23的+x方向的外部的闪烁光，向信号处理部30输出表示其受光面上的受光位置和受光强度的电信号。

在本实施方式中，受光部11、12、21、22配置在与散射体13和吸收体23之间的狭小区域不同的宽大区域内，因此能够适合使用高灵敏度的光电子倍增管。与散射体13、吸收体23的z方向的尺寸相比，x方向的尺寸较大时，与第二实施方式的情况进行比较，在本实施方式中，存在从散射体13、吸收体23向±x方向的外部输出的闪烁光的强度变小的情况，但由于能够使用高灵敏度的光电子增倍管作为受光部11、12、21、22，因此能够高灵敏度地测定散射位置P1、吸收位置P2和放射线损失能量E1、E2。本实施方式的康普顿摄像机3能够发挥与第二实施方式的情况相同的效果。

接着，使用图8～图12，对为了确认分别利用第一屏蔽部41和第二屏蔽部42的画质改善的效果而进行的模拟的结果进行说明。在这些模拟中，采用图2所示的第一实施方式的康普顿摄像机1的结构，并假设发射能量662keV的放射线源。

图8是表示第一模拟结果的图。在第一模拟中，放射线源存在于与康普顿摄像机1的光轴(z轴)所成的角度为70°的方向(视野端部)上的、距康普顿摄像机1的距离为50cm的位置。采用由锡构成的、3mm厚的板状部件作为第一屏蔽部41，采用由铜构成的、1mm厚的板状部件作为第二屏蔽部42。图8的图像的横轴和纵轴各自的范围为－1～+1，在距图像的中心位置(0，0)的距离r和上述角度之间存在的关系。

图8(a)表示不设置第一屏蔽部41和第二屏蔽部42二者的情况下的图像。在该图像中，由于将后方散射现象作为前方散射现象对待并进行处理(顺序误认)而产生的重影，出现在与放射线源90的本来位置相比更靠近中心侧。与之相对，图8(b)表示设置了第一屏蔽部41和第二屏蔽部42两者的情况下的图像。在该图像中，降低了后方散射现象的影响，几乎看不到像上述那样的重影，画质得到了改善。

以下所示的第二～第五模拟结果的各图像(图9～图12)是针对在图8所示的图像中连通中心位置(0，0)和放射线源存在位置的直线上的强度分布，将峰值设为1进行标准化而表示的图像。

进行第二和第三模拟是为了调查在第一屏蔽部41(锡)中产生的X射线对图像的影响。图9是表示第二模拟结果的图。在第二模拟中，放射线源存在于康普顿摄像机1的光轴上(视野中心)的、距康普顿摄像机1的距离为50cm的位置。另外，图10是表示第三模拟结果的图。在第三模拟中，放射线源存在于与康普顿摄像机1的光轴(z轴)所成的角度为70°的方向(视野端部)上的、距康普顿摄像机1的距离为50cm的位置。

第二和第三模拟分别按以下的第一～第三种情况进行。在第一种情况下，不设置第一屏蔽部41和第二屏蔽部42两者。在第二种情况下，只设置第一屏蔽部41(锡、3mm厚)。在该第二种情况下，能够遮断约52％的200keV的后方散射放射线，能够几乎完全遮断由闪烁体产生的50keV的X射线。在第三种情况下，设置第一屏蔽部41(锡、2.4mm厚)和第二屏蔽部42(铜、1mm厚)。在该第三种情况下，能够遮断约52％的200keV的后方散射放射线，只用第二屏蔽部42就能够几乎完全遮断由第一屏蔽部41(锡)产生的30keV的X射线。

根据第二和第三模拟的结果，与不设置第一屏蔽部41的第一种情况相比，在设置第一屏蔽部41的第二和第三种情况下，可以看到画质改善的效果。另外，与放射线源存在于视野中心时相比，放射线源存在于视野端部时，画质改善的效果更大。

进行第四和第五模拟是为了调查在不产生特征X射线时，后方散射放射线对图像的影响。图11是表示第四模拟结果的图。在第四模拟中，放射线源存在于康普顿摄像机1的光轴上(视野中心)的、距康普顿摄像机1的距离为50cm的位置。另外，图12是表示第五模拟结果的图。在第五模拟中，放射线源存在于与康普顿摄像机1的光轴(z轴)所成的角度为70°的方向(视野端部)上的、距康普顿摄像机1的距离为50cm的位置。

第四和第五模拟分别按以下的第一～第三种情况进行。在第一～第三种情况的任一种情况下都不设置第二屏蔽部42。在第一种情况下，也不设置第一屏蔽部41。在该第一种情况下，不能将后方散射放射线全部遮断。在第二种情况下，设置第一屏蔽部41(锡、1mm厚)。在该第二种情况下，能够遮断约21％的200keV的后方散射放射线。在第三种情况下，设置第一屏蔽部41(锡、3mm厚)。在该第三种情况下，能够遮断约52％的200keV的后方散射放射线。

根据第四和第五模拟的结果，可以看到第一屏蔽部41的厚度越大，画质改善的效果越大。另外，与放射线源存在于视野中心时相比，放射线源存在于视野端部时，画质改善的效果更大。

本发明并不限定于上述实施方式，可以有各种变形。例如，可以采用各种材料作为第一屏蔽部41和第二屏蔽部42各自的材料。可以使用专利文献1～3所记载的部件等的任意方式的部件分别作为散射检测部10和吸收检测部20。散射检测部10和吸收检测部20各自的方位可以与上述实施方式的情况不同。

在上述实施方式的康普顿摄像机中，具有：(1)散射检测部，包含使入射的放射线发生康普顿散射的散射体，对该散射体上的放射线的康普顿散射进行检测；(2)吸收检测部，包含对在散射体上发生康普顿散射而入射的放射线进行吸收的吸收体、对在该吸收体上的放射线的吸收进行检测；(3)信号处理部，根据散射检测部中的放射线的康普顿散射和吸收检测部中的放射线的吸收的同时检测现象，求出放射线源的图像；和(4)第一屏蔽部，设置在散射检测部与吸收检测部之间，在散射体上发生康普顿散射的放射线(称为“前方散射放射线”。)以及没有被散射、吸收而通过散射体后、在吸收体上发生康普顿散射的放射线(称为“后方散射放射线”。)中，选择性地使前方散射放射线通过，选择性地遮断后方散射放射线。

另外，上述结构的康普顿摄像机优选还具有在散射检测部与第一屏蔽部之间设置的、遮断因放射线向第一屏蔽部入射而产生的X射线的第二屏蔽部。

产业上的可利用性

本发明可以作为能够降低噪音的康普顿摄像机而利用。

符号说明

1～3 康普顿摄像机

10 散射检测部

11 受光部

12 受光部

13 散射体

20 吸收检测部

21 受光部

22 受光部

23 吸收体

30 信号处理部

41 第一屏蔽部

42 第二屏蔽部

90～92 放射线源

Claims

1.一种康普顿摄像机，其特征在于，具有：

散射检测部，包含使入射的放射线发生康普顿散射的散射体，对该散射体上的放射线的康普顿散射进行检测；

吸收检测部，包含对在所述散射体上发生康普顿散射而入射的放射线进行吸收的吸收体，对该吸收体上的放射线的吸收进行检测；

信号处理部，根据所述散射检测部中的放射线的康普顿散射和所述吸收检测部中的放射线的吸收的同时检测现象，求出放射线源的图像；和

第一屏蔽部，其为板状部件并设置在所述散射检测部与所述吸收检测部之间，在作为在所述散射体上向前方发生康普顿散射的放射线的前方散射放射线、和作为没有被散射、吸收而通过所述散射体后、在所述吸收体上向后方发生康普顿散射的放射线的后方散射放射线中，选择性地使所述前方散射放射线通过，选择性地遮断所述后方散射放射线。

2.如权利要求1所述的康普顿摄像机，其特征在于：

还具有第二屏蔽部，该第二屏蔽部设置在所述散射检测部与所述第一屏蔽部之间，遮断因放射线向所述第一屏蔽部入射而产生的X射线。