JP2004354271A

JP2004354271A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2004354271A
Application number: JP2003153714A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shirasu; 信一白須
Original assignee: Tohken Co Ltd
Current assignee: Tohken Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】高分解能かつ高感度であり、クロストークが少なく、長寿命のシンチレーション検出型の放射線検出器を提供する。
【解決手段】放射線を受けて可視光を発するシンチレータブロックと、前記可視光を電気信号に変換する光電素子が複数個直線状に配置された光電素子アレイとを具備した放射線検出器であって、前記光電素子アレイが、前記シンチレータブロックの放射線入射面と垂直な側面に配置され、かつ、前記光電素子アレイの各光電素子の受光軸が前記放射線の入射方向と直交する方向を向いていることを特徴とする放射線検出器によって達成される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検査装置に使用される放射線検出器に関し、さらに詳しくは、高分解能かつ高感度のシンチレーション（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ）検出型の放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシンチレーション検出型の放射線検出器は、図６に示すように、放射線の入射方向にシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）１、光電素子２（例えば、フォトダイオード：ＰＤ）が配置される構造になっている（例えば、特許文献１参照）。なお、放射線の刺激を受けて物質が発光する現象をシンチレーションといい、放射線が入射されると光を発する物質をシンチレータという。すなわち、図６において、上方から放射された放射線がシンチレータ１に入射すると、可視光を発し、この可視光がＰＤ等の光電素子２で電気信号に変換され、（図示しない）増幅器で増幅され、信号処理の為に利用される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−５４４４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来（図６）のような構造の放射線検出器においては、シンチレータ１の厚さを増すと放射線の行路長が長くなり、発生する可視光の量が増えるため感度は向上するが、反面、クロストークが増大するために、得られる像の解像度も低下する。図７は従来の放射線検出器におけるシンチレータの厚さに対する感度及び分解能の関係を示すグラフであるが、図からも分かるように、感度と分解能は相反する関係にある。従って、従来タイプの放射線検出器では、入射放射線に対して、高分解能かつ高感度の放射線検出器を作ることが困難であった。
【０００５】
また、従来の放射線検出器では、放射線の入射方向からシンチレータ、ＰＤと積層構造になっているため、画素ピッチを超えてＰＤの幅を広げて面積を拡大し、感度を向上させることができないという問題がある。さらには、ＰＤはシンチレータを透過した放射線の被爆をうけて劣化しやすく、寿命が短くなるという欠点もあった。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み為されたものであり、その目的は、高分解能かつ高感度であり、クロストークが少なく、長寿命のシンチレーション検出型の放射線検出器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シンチレーション検出型の放射線検出器に関し、上記課題を解決するための第１の発明は、放射線を受けて可視光を発するシンチレータブロックと、前記可視光を電気信号に変換する光電素子が複数個直線状に配置された光電素子アレイとを具備した放射線検出器であって、前記光電素子アレイが、前記シンチレータブロックの放射線入射面と垂直な側面に配置され、かつ、前記光電素子アレイの各光電素子の受光軸が前記放射線の入射方向と直交する方向を向いていることを特徴とする放射線検出器である。
【０００８】
放射線は上方からシンチレータブロック（１）に入射して可視光を発し、側方の光電素子（２）にて電気信号に変換される。一般に、感度はシンチレータを透過する放射線の光路長に比例し、シンチレータから光電素子までの距離でクロストークの程度が決まるが、本発明に係る放射線検出器においては、シンチレータブロック１を放射線の進行方向に長くしてシンチレータ中の放射線の行路長を長くしても、シンチレータから光電素子までの距離は変わらないため、クロストークは増大しない。
【０００９】
また、上記課題を解決するための第２の発明は、前記光電素子アレイが配置されている前記シンチレータブロックの側面の向かい側の側面に、他の前記光電素子アレイを向かい合わせで配置するとともに、前記相対する二つの光電素子アレイの出力を並列に接続したことを特徴とする放射線検出器である。第２の発明に係る放射線検出器は、シンチレータブロックをサンドウィッチ状に２つの光電素子アレイで挟み、その出力を並列に接続したものであり、単一の光電素子アレイに比して２倍の感度が得られる。
【００１０】
さらに、上記課題を解決するための第３の発明は、前記一方の側面に配置された光電素子アレイ中の任意の光電素子の受光軸の中心が、前記他の側面に配置された光電素子アレイ中の隣り合う二つの光電素子の間に位置するように配置されていることを特徴とする放射線検出器である。
【００１１】
第３の発明に係る放射線検出器は、図３に示したように、相対する光電素子アレイを、互いの光電素子アレイの不感帯をカバーするように配置することにより、光電素子アレイが単一の場合（片側にしかない場合）の最大で２倍の画素密度が得られる。
【００１２】
またさらに、上記課題を解決するための第４の発明は、前記光電素子アレイが、前記シンチレータブロックの側面において、放射線入射方向に複数個配置されていることを特徴とする放射線検出器である。第４の発明に係る放射線検出器は、図４に示したように、光電素子アレイが、シンチレータブロックの側面に沿って、放射線入射方向に複数個配置されているので、感度を光電素子アレイの個数に比例して増加させることができるが、クロストークは増加しないという特徴がある。
【００１３】
さらにまた、上記課題を解決するための第５の発明は、前記光電素子アレイの放射線入射側の端面を放射線遮蔽部材で覆ったことを特徴とする放射線検出器である。図５のように、第５の発明に係る放射線検出器では、放射線は放射線遮蔽部材４でブロックされ、光電素子アレイ２には入射しない。すなわち、放射線検出機能に影響なく放射線遮蔽部材を設けることができる結果、放射線被爆による光電素子の劣化を防止することが可能となる。
【００１４】
第６の発明は、上記直線状の放射線検出器を複数個並列に並べて平面状にしたことを特徴とする放射線検出器である。これによって面単位（２次元）での検出が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線検出器の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るシンチレーション検出型の放射線検出器の第一実施例の斜視図である。図中、１は放射線が入射されると可視光を発するシンチレータブロック（以下、単にシンチレータという。）であり、２は発生した可視光を受光して電気信号に変換する光電素子（例えば、フォトダイオード）が直線状に配列された光電素子アレイである。なお、シンチレータ１の材料としては、例えばカドミウム・タングステン・オキサイド（ＣｄＷＯ_４）等が使用でき、その厚さｔは約０．２ｍｍ程度である。
【００１７】
図２は、図１における放射線検出器を直線ＡＡ’を含む平面で切断したときの断面図である。これに基づいて放射線の検出動作について説明する。放射線がシンチレータ１の上方から照射され、シンチレータ１に入射されると、シンチレータ１の内部では可視光が発生し、矢印のようにランダムな方向に進む。この可視光はシンチレータ１の側面を挟むように配置されている光電素子アレイ２の各光電素子に受光され、電気信号に変換されて、増幅器（アンプ）３にて信号増幅され、処理のために出力される。左右に設けられた光電素子アレイ２の出力を並列に接続することにより、片側の場合よりも感度を２倍にすることができる。
【００１８】
なお、本実施例では光電素子アレイをシンチレータを挟むように両側に配置しているが、片側のみでも機能的には同じである。ただ、感度は両側にある場合の１／２となるが、光電素子アレイ２を縦に２段とし、シンチレータの高さを２倍にすれば理論的には同じ感度になる。
【００１９】
図３は、図１の放射線検出器を放射線の入射方向から見た平面図であり、５は光電素子アレイ２におけるアクティブエリア、すなわち発生した可視光を検知可能な範囲である。また、６は隣り合う光電素子間におけるいわゆる不感帯であり、ここに到達した可視光は検出されない。ここで、一方のアクティブエリア５の中心と、対向する側のアクティブエリア５の中心とがハーフピッチずれるように、相対する光電素子アレイを配置すれば、互いの不感帯をカバーでき、検出できる画素密度を最大で２倍にすることができる。本実施例においてはちょうどハーフピッチずれるように配置したが、必ずしもちょうどハーフピッチずれるように配置しなくても、互いの不感帯の範囲内に他方の光電素子の受光軸の中心がくるように配置すれば画素密度を向上させることができる。
【００２０】
図４は本発明に係る放射線検出器の第二実施例の断面図である。図２の第一実施例と異なる点は、光電素子アレイ２が放射線入射方向に２段ずつ設けられている点である。これに伴い、シンチレータ１も縦方向に２倍の長さとなっている。こうすることによって感度を２倍とすることができる。しかしながら、シンチレータ１の幅ｔは変わっていない。このように本発明に係る放射線検出器においては、シンチレータの厚さｔを変えることなく、放射線入射方向の長さを長くするだけで感度を向上させることができるので、解像度やクロストークを悪化させずに済むという利点がある。
【００２１】
図５は本発明に係る放射線検出器の第三実施例の断面図であり、図２の第一実施例における光電素子アレイ２の放射線入射側の端面に、放射線遮蔽部材４を配置したものである。放射線は直進する性質があるので、シンチレータ１に入射した放射線により光電素子アレイ２が被爆することはなく、また、放射線遮蔽部材４によって光電素子アレイ２が直接被爆することもなくなるので、光電素子アレイの劣化を防ぐことができ、放射線検出器の寿命が長くなる。なお、図４のように光電素子アレイを縦方向に複数段設けた場合であっても、放射線遮蔽部材４は放射線入射側の端面にのみ設けるだけでよい。放射線遮蔽部材４の材料としては、例えば、鉛、ステンレス、鉄、真鍮、タングステン等が使用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る放射線検出器によれば、高感度、高分解能、長寿命な放射線検出器を提供することができ、又、光電素子アレイとして、チップ構造のフォトダイオードアレイを使うことで、より安価な放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線検出器の第一実施例の斜視図である。
【図２】図１における放射線検出器の断面図である。
【図３】図１の放射線検出器を放射線の入射方向から見た平面図である。
【図４】本発明に係る放射線検出器の第二実施例の断面図である。
【図５】本発明に係る放射線検出器の第三実施例の断面図である。
【図６】従来のシンチレーション検出型の放射線検出器の構成図である。
【図７】従来の放射線検出器におけるシンチレータの厚さに対する感度及び分解能の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１シンチレータブロック
２光電素子アレイ
３増幅器
４放射線遮蔽部材
５アクティブエリア
６不感帯

Claims

放射線を受けて可視光を発するシンチレータブロックと、前記可視光を電気信号に変換する光電素子が複数個直線状に配置された光電素子アレイとを具備した放射線検出器であって、
前記光電素子アレイが、前記シンチレータブロックの放射線入射面と垂直な側面に配置され、かつ、前記光電素子アレイの各光電素子の受光軸が前記放射線の入射方向と直交する方向を向いていることを特徴とする放射線検出器。
前記光電素子アレイが配置されている前記シンチレータブロックの側面の向かい側の側面に、他の前記光電素子アレイを向かい合わせで配置するとともに、前記相対する二つの光電素子アレイの出力を並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記一方の側面に配置された光電素子アレイ中の任意の光電素子の受光軸の中心が、前記他の側面に配置された光電素子アレイ中の隣り合う二つの光電素子の間に位置するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
前記光電素子アレイが、前記シンチレータブロックの側面において、放射線入射方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線検出器。
前記光電素子アレイの放射線入射側の端面を放射線遮蔽部材で覆ったことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線検出器。
請求項１乃至５のいずれかに記載の放射線検出器を複数個並列に並べて平面状にしたことを特徴とする放射線検出器。