JP2010169516A - Radiation detection apparatus and method for identifying position of extinction of in-coming radiation - Google Patents

Radiation detection apparatus and method for identifying position of extinction of in-coming radiation Download PDF

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正敏 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation detection apparatus and a method for identifying the position of extinction of in-coming radiation, capable of enhancing the accuracy of position detection of the in-coming radiation by a simple technique. <P>SOLUTION: The radiation detection apparatus 50 includes: a scintillator array 10 composed by two-dimensionally arranging a plurality of kinds of scintillators 21-24 which generate rays of fluorescence having mutually-different waveforms by interaction with radiation (in-coming radiation γ); a photodetector 30 for detecting fluorescence generated in a scintillator 21-24, and a determination part for determining the kind i of the scintillator 21-24 where the interaction occurs, based on information on waveforms Di of fluorescence detected by the photodetector 30. From the position of the detection of the fluorescence by the photodetector 30 and the kind i of the scintillator determined by the determination part, a scintillator hit by the in-coming radiation γ is identified. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線検出装置および飛来放射線の消滅位置特定方法に関する。   The present invention relates to a radiation detection apparatus and a method for identifying an extinction position of incoming radiation.

シンチレーションとは、ガンマ線（γ線）やエックス線（Ｘ線）などの電離放射線（以下、放射線という。）が特定の物質（シンチレータ）に入射したとき、その放射線エネルギーが吸収されて蛍光を発する現象をいう。そして、かかる蛍光を検出することにより、飛来した放射線の消滅位置を特定する装置が知られている。   Scintillation is a phenomenon in which when ionizing radiation (hereinafter referred to as radiation) such as gamma rays (γ rays) or X-rays (X rays) enters a specific substance (scintillator), the radiation energy is absorbed and emits fluorescence. Say. And the apparatus which identifies the extinction position of the radiation which came by detecting this fluorescence is known.

この種の技術に関し、下記特許文献１には、シンチレータを互いに平行方向に偏倚させて多段に積層したシンチレータアレイにより、放射線が入射して消滅したセル位置を、深さ位置情報ＤＯＩとともに同定する位置検出器の発明が記載されている。   With regard to this type of technology, Patent Document 1 below discloses a position for identifying cell positions where radiation is incident and disappeared together with depth position information DOI by using scintillator arrays in which scintillators are biased in parallel to each other and stacked in multiple stages. The invention of the detector is described.

図８は、同文献に記載のように、平行方向に偏倚させたシンチレータ１２０を二段に積層したシンチレータアレイを含む従来の位置検出器（放射線検出装置１５０）の正面図である。
同図（ａ）に示すように、放射線検出装置１５０は、互いに積層された、第一シンチレータ１２２，１２３，１２４を配列した第一アレイ１１１と、第二シンチレータ１２１を配列した第二アレイ１１２とからなるアレイユニット１１０とを有している。下段にあたる第一アレイ１１１の下方には、シンチレータ１２０に入射して消滅した飛来放射線γ1，γ2が生じた蛍光を検出する受光素子１３０が設けられている。
各シンチレータ１２０の側面には反射材（図示せず）が設けられており、蛍光は上下面より透過可能である。
同図に示すように、第一アレイ１１１と第二アレイ１１２とは、シンチレータ１２０のセルサイズの半分だけ互いにずれあっている。これにより、第二アレイ１１２にて消滅した飛来放射線γ2が生じる蛍光は、二つの隣接する第一シンチレータ１２３，１２４に分配されて受光素子１３０に至ることとなる。 FIG. 8 is a front view of a conventional position detector (radiation detector 150) including a scintillator array in which scintillators 120 biased in the parallel direction are stacked in two stages as described in the same document.
As shown in FIG. 5A, the radiation detection apparatus 150 includes a first array 111 in which first scintillators 122, 123, and 124 are arranged, and a second array 112 in which second scintillators 121 are arranged. And an array unit 110 comprising: A light receiving element 130 that detects fluorescence generated by the incident radiations γ 1 and γ 2 incident on the scintillator 120 and disappeared is provided below the first array 111 corresponding to the lower stage.
A reflecting material (not shown) is provided on the side surface of each scintillator 120, and fluorescence can be transmitted from the upper and lower surfaces.
As shown in the figure, the first array 111 and the second array 112 are shifted from each other by half the cell size of the scintillator 120. As a result, the fluorescence generated by the incoming radiation γ 2 extinguished in the second array 112 is distributed to the two adjacent first scintillators 123 and 124 and reaches the light receiving element 130.

ここで、シンチレータ１２０のセルサイズは、受光素子１３０の面内解像度（ピクセルサイズ）に対応している。すなわち、受光素子１３０によって蛍光を検出することにより、第一アレイ１１１または第二アレイ１１２のうち、いずれのシンチレータ１２０（第一および第二シンチレータ１２１〜１２４）から蛍光が入光したかが検知される。
第二シンチレータ１２１で消滅した飛来放射線γ2が生じた蛍光が受光素子１３０で検出された場合の強度分布Ｗ２は、同図に示すように二つのピークをもち、蛍光の重心位置は第一シンチレータ１２３，１２４の中間位置となる。一方、第一アレイ１１１にて消滅した飛来放射線γ1が生じる蛍光は、そのまま受光素子１３０に至るため、受光素子１３０で検出される蛍光の強度分布Ｗ１は同図に示すように一つのピークをもつとともに、蛍光の重心位置は第一シンチレータ１２２の中央位置となる。
したがって、受光素子１３０で検出される蛍光の重心位置を求めることにより、飛来放射線γ1，γ2が消滅したシンチレータが、深さ位置情報ＤＯＩとともに特定される。 Here, the cell size of the scintillator 120 corresponds to the in-plane resolution (pixel size) of the light receiving element 130. That is, by detecting the fluorescence by the light receiving element 130, it is detected which of the scintillators 120 (first and second scintillators 121 to 124) of the first array 111 or the second array 112 has received the fluorescence. The
The intensity distribution W2 when the light receiving element 130 detects the fluorescence generated by the incoming radiation γ 2 extinguished by the second scintillator 121 has two peaks as shown in the figure, and the barycentric position of the fluorescence is the first scintillator. 123 and 124 are intermediate positions. On the other hand, the fluorescence generated by the incoming radiation γ 1 extinguished in the first array 111 reaches the light receiving element 130 as it is, so that the fluorescence intensity distribution W1 detected by the light receiving element 130 has one peak as shown in FIG. In addition, the center of gravity position of the fluorescence is the center position of the first scintillator 122.
Therefore, by obtaining the position of the center of gravity of the fluorescence detected by the light receiving element 130, the scintillator in which the incoming radiations γ 1 and γ 2 have disappeared is specified together with the depth position information DOI.

なお、上記特許文献１では、さらにシンチレータ１２０（１２１〜１２４）を、蛍光減衰時定数の異なる二種類のシンチレータ材料を二段に積層して構成している。
これにより、受光素子１３０で検出された蛍光の蛍光減衰時定数を加味することで、シンチレータ１２０（１２１〜１２４）で消滅した飛来放射線γ1，γ2が、さらに各セルの上段で消滅したか、または下段で消滅したかが弁別可能となる。 In Patent Document 1, the scintillator 120 (121 to 124) is further configured by stacking two types of scintillator materials having different fluorescence decay time constants in two stages.
As a result, whether or not the incoming radiations γ 1 and γ 2 annihilated by the scintillator 120 (121 to 124) have disappeared in the upper stage of each cell by taking into account the fluorescence decay time constant of the fluorescence detected by the light receiving element 130. It is possible to discriminate whether it disappears in the lower stage.

特開２００３−２１６８２号公報JP 2003-21682 A

しかしながら、上記従来の放射線検出装置１５０は、深さ位置情報ＤＯＩは詳細に検出可能であるものの、受光素子１３０の面内解像度が高くないという問題がある。
図８（ｂ）に示すように、任意のシンチレータ（例えば、第二シンチレータ１２１）における異なる位置に飛来放射線γ3，γ4が入射して消滅した場合、第一シンチレータ１２３，１２４を通じて受光素子１３０に至る蛍光の経路は図示のように共通となる。そして、受光素子１３０で検出される蛍光の強度分布Ｗ３は、同図（ａ）に示す強度分布Ｗ２と共通となる。
したがって、従来の放射線検出装置１５０では、一つのシンチレータ内における飛来放射線γ3，γ4の消滅位置の差異は区別することができず、飛来放射線の位置検出精度は受光素子１３０の面内解像度と同程度に留まることとなる。 However, although the conventional radiation detection apparatus 150 can detect the depth position information DOI in detail, there is a problem that the in-plane resolution of the light receiving element 130 is not high.
As shown in FIG. 8B, when the incoming radiations γ 3 and γ 4 are incident and disappear at different positions in an arbitrary scintillator (for example, the second scintillator 121), the light receiving element 130 is passed through the first scintillators 123 and 124. The fluorescence path leading to is common as shown in the figure. The fluorescence intensity distribution W3 detected by the light receiving element 130 is common to the intensity distribution W2 shown in FIG.
Therefore, in the conventional radiation detection apparatus 150, the difference between the extinction positions of the incoming radiations γ 3 and γ 4 in one scintillator cannot be distinguished, and the position detection accuracy of the incoming radiation depends on the in-plane resolution of the light receiving element 130. It will stay at the same level.

一方、例えば受光素子として位置検出型の光電子増倍管を用いた場合、その面内解像度を向上するためには、シンチレータの微細化とともに、電荷集積用ワイヤやメッシュ電極の配線密度を増大させる必要がある。しかし、配線密度の増大は製造上の困難とコストの大幅上昇を招く。このため、受光素子の面内解像度の向上には限界がある。また、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合には、フォトダイオードが位置敏感機能を持たないため、必要な解像度に相当する小型のダイオードをアンプ等とともに多数用意しなければならない。   On the other hand, for example, when a position detection type photomultiplier tube is used as the light receiving element, in order to improve the in-plane resolution, it is necessary to increase the wiring density of the charge integration wire and the mesh electrode along with the miniaturization of the scintillator. There is. However, an increase in wiring density causes manufacturing difficulties and cost increases. For this reason, there is a limit in improving the in-plane resolution of the light receiving element. In addition, when a photodiode is used as the light receiving element, the photodiode does not have a position sensitive function. Therefore, a large number of small diodes corresponding to a necessary resolution must be prepared together with an amplifier or the like.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な手法により飛来放射線の消滅位置検出精度を向上することのできる放射線検出装置および飛来放射線の消滅位置特定方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a radiation detection apparatus and a method for specifying the disappearance position of an incident radiation that can improve the accuracy of detecting the disappearance position of the incident radiation by a simple method.

本発明の放射線検出装置は、放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なる複数種類のシンチレータを二次元に配列してなるシンチレータアレイと、
前記シンチレータにて発生した前記蛍光を検出する受光素子と、
前記受光素子が検出した前記蛍光の波形情報に基づいて、前記相互作用が生じたシンチレータの前記種類を判定する判定手段と、を備え、
前記受光素子による前記蛍光の検出位置と、前記判定手段により判定されたシンチレータの前記種類とから、前記放射線が消滅したシンチレータを特定することを特徴とする。 The radiation detection apparatus of the present invention is a scintillator array formed by two-dimensionally arranging a plurality of types of scintillators having different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation,
A light receiving element for detecting the fluorescence generated in the scintillator;
Determination means for determining the type of scintillator in which the interaction has occurred, based on the waveform information of the fluorescence detected by the light receiving element;
The scintillator in which the radiation has disappeared is specified from the detection position of the fluorescence by the light receiving element and the type of scintillator determined by the determination means.

上記発明によれば、受光素子にて特定されたピクセルに含まれる複数のシンチレータのうち、飛来放射線が消滅したシンチレータを判定することができるため、受光素子の面内解像度よりも高い位置精度で飛来放射線の消滅位置を特定することができる。   According to the above invention, since the scintillator in which the incoming radiation has disappeared can be determined among the plurality of scintillators included in the pixel specified by the light receiving element, the flying is performed with higher positional accuracy than the in-plane resolution of the light receiving element. The extinction position of radiation can be specified.

また本発明の飛来放射線の消滅位置特定方法は、放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なる複数種類のシンチレータを二次元に配列してなるシンチレータアレイに入射した飛来放射線の消滅位置を特定する方法であって、
サンプル放射線の入射により前記シンチレータに生じる蛍光の波形に関する照合情報を、前記シンチレータの種類ごとにそれぞれ取得する予備取得工程と、
前記シンチレータアレイに入射した前記飛来放射線により生じる蛍光を受光して、前記蛍光の波形情報と、前記蛍光を受光した受光エリアとを取得する受光工程と、
前記波形情報と前記照合情報とを対比して、前記飛来放射線が消滅したシンチレータの前記種類を判定する判定工程と、
前記受光エリアに含まれる、前記種類のシンチレータの位置を特定する位置特定工程と、
を含む。 The method for specifying the position of extinction of incoming radiation according to the present invention is the method of determining the extinction position of incoming radiation incident on a scintillator array in which a plurality of types of scintillators having different waveforms of fluorescence generated by interaction with radiation are two-dimensionally arranged. A method of identifying,
Preliminary acquisition step for acquiring collation information regarding the waveform of the fluorescence generated in the scintillator by incidence of sample radiation for each type of the scintillator;
A light receiving step of receiving fluorescence generated by the incoming radiation incident on the scintillator array, and obtaining waveform information of the fluorescence and a light receiving area that receives the fluorescence;
A determination step of comparing the waveform information with the verification information to determine the type of scintillator in which the incoming radiation has disappeared;
A position specifying step for specifying the position of the type of scintillator included in the light receiving area;
including.

上記発明によれば、複数種類のシンチレータごとに発光する蛍光の波形に関する照合情報を予め取得しておき、検査対象である飛来放射線により生じた蛍光に関する波形情報を照合することにより、飛来放射線が消滅したシンチレータの種類が判定できる。これにより、受光素子において検査対象の蛍光が検出された受光エリア（ピクセル）のうち、飛来放射線が消滅したシンチレータの位置が特定されるため、受光素子の面内解像度よりも高い位置精度で飛来放射線の消滅位置を特定することができる。   According to the above invention, the collation information on the fluorescence waveform emitted for each of the plurality of types of scintillators is acquired in advance, and the collation information on the fluorescence generated by the radiation to be inspected is collated, so that the incoming radiation is extinguished. The type of scintillator can be determined. As a result, the position of the scintillator where the incoming radiation has disappeared is identified in the light receiving area (pixel) where the fluorescence to be inspected is detected in the light receiving element, so that the incoming radiation has higher positional accuracy than the in-plane resolution of the light receiving element. The disappearance position of can be specified.

なお、上記各発明において、放射線がシンチレータに入射するとは、断りなき場合、飛来した放射線が当該シンチレータの内部で消滅して相互作用を生じることを意味するものである。
また、複数種類のシンチレータが二次元に配列されているとは、複数種類のシンチレータ同士が平面方向に重なり合いなく配置されていることをいい、シンチレータ同士が厚み方向に同一段にあるか、互いに一部同士が重なっているか、または乖離しているかは問わない。 In each of the above inventions, the fact that radiation enters the scintillator means that the incoming radiation disappears inside the scintillator and causes an interaction unless otherwise noted.
In addition, a plurality of types of scintillators being arranged two-dimensionally means that the plurality of types of scintillators are arranged without overlapping in the plane direction, and the scintillators are on the same level in the thickness direction or are mutually aligned. It does not matter whether the parts overlap or are separated.

また、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。   Further, the various components of the present invention do not have to be individually independent, that a plurality of components are formed as one member, and one component is formed of a plurality of members. It may be that a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.

また、本発明による飛来放射線の消滅位置特定方法を説明するにあたり、複数の工程を順番に記載することがあるが、明示の場合を除き、その記載の順番は工程を実行する順番を必ずしも限定するものではない。また、複数の工程は、明示の場合を除き、個々に相違するタイミングで実行されることに限定されず、ある工程の実行中に他の工程が発生すること、ある工程の実行タイミングと他の工程の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
また、本発明でいう面とは、平面を目標として物理的に形成した面を意味しており、当然ながら幾何学的な完全な平面であることは要しない。さらに、本発明では前後左右上下の方向を規定しているが、これは本発明の構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。 Further, in describing the method for specifying the position of extinction of incoming radiation according to the present invention, a plurality of steps may be described in order, but the order of description does not necessarily limit the order in which the steps are executed, unless explicitly stated. It is not a thing. In addition, a plurality of processes are not limited to being executed at different timings unless explicitly stated, other processes may occur during execution of a certain process, execution timing of a certain process, and other timing. It may be that part or all of the process execution timing overlaps.
In addition, the surface referred to in the present invention means a surface physically formed with a plane as a target, and needless to say, it is not necessary to be a complete geometric plane. Furthermore, in the present invention, the front / rear, left / right, and upper / lower directions are defined, but this is defined for convenience in order to briefly explain the relative relationship of the components of the present invention. The direction at the time of manufacture and use is not limited.

本発明の放射線検出装置および飛来放射線の消滅位置特定方法によれば、受光素子の面内解像度よりも高い位置精度で飛来放射線の消滅位置を特定することができる。これにより、従来の受光素子を用いた場合には、放射線検出装置の解像度を向上することができる。一方、従来の放射線検出装置の解像度を維持した場合には、受光素子の面内解像度を下げることができるため、受光素子の素子密度を低減し、処理速度の向上およびコストダウンを図ることができる。   According to the radiation detection apparatus and the method for specifying the annihilation position of the incoming radiation according to the present invention, the annihilation position of the incoming radiation can be specified with higher positional accuracy than the in-plane resolution of the light receiving element. Thereby, when the conventional light receiving element is used, the resolution of the radiation detection apparatus can be improved. On the other hand, when the resolution of the conventional radiation detection apparatus is maintained, the in-plane resolution of the light receiving element can be lowered, so that the element density of the light receiving element can be reduced, the processing speed can be improved and the cost can be reduced. .

本発明の実施形態にかかる放射線検出装置の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the radiation detection apparatus concerning embodiment of this invention. （ａ）は本実施形態のシンチレータアレイの平面図であり、（ｂ）は従来の放射線検出装置におけるアレイユニットの平面図である。(A) is a top view of the scintillator array of this embodiment, (b) is a top view of the array unit in the conventional radiation detection apparatus. （ａ）は本実施形態の放射線検出装置の構成図であり、（ｂ）はそのブロック図である。(A) is a block diagram of the radiation detection apparatus of this embodiment, (b) is the block diagram. シンチレータアレイに入射して消滅した飛来放射線より生じた蛍光が受光素子で検出される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the fluorescence which arises from the incident radiation which injected into the scintillator array and disappeared is detected with a light receiving element. （ａ）はフラッシュＡＤ変換器に入力されるアナログ信号の一例を示す波形グラフであり、（ｂ）はサンプリングマスクを示す図であり、（ｃ）は波形情報のデジタルデータを示す図である。(A) is a waveform graph which shows an example of the analog signal input into a flash AD converter, (b) is a figure which shows a sampling mask, (c) is a figure which shows the digital data of waveform information. （ａ）はフォトダイオードに対して本実施形態のシンチレータユニットを光学的に接続した状態を示す模式図であり、（ｂ）は放射線検出装置の構成図である。(A) is a schematic diagram which shows the state which optically connected the scintillator unit of this embodiment with respect to the photodiode, (b) is a block diagram of a radiation detection apparatus. （ａ）はフォトダイオードアレイに対して、単一種のシンチレータを配列した従来のシンチレータユニットを光学的に接続した状態を示す模式図であり、（ｂ）はフォトダイオードアレイおよびシンチレータユニットを備える従来の放射線検出装置の構成図である。(A) is a schematic diagram showing a state where a conventional scintillator unit in which a single type of scintillator is arranged is optically connected to a photodiode array, and (b) is a conventional diagram including a photodiode array and a scintillator unit. It is a block diagram of a radiation detection apparatus. 従来の位置検出器の正面図である。It is a front view of the conventional position detector.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

＜放射線検出装置＞
図１は、本発明の実施形態にかかる放射線検出装置５０の一例を示す正面図である。同図では、フラッシュＡＤ変換器４０および判定部４２は図示を省略している。
図２（ａ）は、本実施形態のシンチレータアレイ１０の平面図である。なお、同図（ｂ）は、図８に示した従来の放射線検出装置１５０におけるアレイユニット１１０の平面図である。
図３（ａ）は本実施形態の放射線検出装置５０の構成図であり、同図（ｂ）はそのブロック図である。ただし、図３では、シンチレータアレイ１０は図示を省略している。 <Radiation detection device>
FIG. 1 is a front view showing an example of a radiation detection apparatus 50 according to an embodiment of the present invention. In the figure, the flash AD converter 40 and the determination unit 42 are not shown.
FIG. 2A is a plan view of the scintillator array 10 of the present embodiment. FIG. 2B is a plan view of the array unit 110 in the conventional radiation detection apparatus 150 shown in FIG.
FIG. 3A is a configuration diagram of the radiation detection apparatus 50 of the present embodiment, and FIG. 3B is a block diagram thereof. However, in FIG. 3, the scintillator array 10 is not shown.

はじめに、本実施形態の放射線検出装置５０の概要について説明する。
本実施形態の放射線検出装置５０は、放射線（飛来放射線γ）との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なる複数種類のシンチレータ２１〜２４を二次元に配列してなるシンチレータアレイ１０と、シンチレータ２１〜２４にて発生した蛍光を検出する受光素子３０と、受光素子３０が検出した蛍光の波形情報Ｄｉに基づいて、上記相互作用が生じたシンチレータ２１〜２４の種類ｉを判定する判定部４２と、を備えている。
そして、放射線検出装置５０は、受光素子３０による蛍光の検出位置Ｌと、判定部４２により判定されたシンチレータの種類ｉとから、飛来放射線γが消滅したシンチレータを特定する。 First, the outline | summary of the radiation detection apparatus 50 of this embodiment is demonstrated.
The radiation detection apparatus 50 according to the present embodiment includes a scintillator array 10 formed by two-dimensionally arranging a plurality of types of scintillators 21 to 24 having different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation (incoming radiation γ), and a scintillator. fluorescence and the light receiving element 30 for detecting a generated in the 21 to 24, based on the waveform information D i of the fluorescence light receiving element 30 has detected, the determination unit determines the type i scintillator 21 to 24 in which the interaction occurs 42.
And the radiation detection apparatus 50 specifies the scintillator from which the incoming radiation (gamma) disappeared from the fluorescence detection position L by the light receiving element 30 and the scintillator type i determined by the determination unit 42.

次に、本実施形態の放射線検出装置５０について詳細に説明する。
放射線検出装置５０は、飛来する各種放射線の到達位置情報を画像再構成に利用する陽電子放射断層撮像装置（ＰＥＴ）や単一光子放射撮影装置（ＳＰＥＣＴ）などに用いられる。 Next, the radiation detection apparatus 50 of this embodiment will be described in detail.
The radiation detection apparatus 50 is used for a positron emission tomography apparatus (PET), a single photon emission imaging apparatus (SPECT), or the like that uses arrival position information of various kinds of incoming radiation for image reconstruction.

シンチレータアレイ１０を構成するシンチレータは組成が互いに異なり、放射線との相互作用により発する蛍光の波形情報Ｄｉが相違する。四種類のシンチレータ２１〜２４を用いる本実施形態においては、各シンチレータの波形情報Ｄｉは、種類ｉ（ｉ＝１〜４）ごとに蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴが互いに相違する。 Scintillator constituting the scintillator array 10 is different composition from each other, the waveform information D i of the fluorescence are different emitting by interaction with the radiation. In the present embodiment using the four types of scintillators 21 to 24, the waveform information D i of each scintillator has a different fluorescence decay time constant τ S or rise time τ T for each type i (i = 1 to 4). .

なお、本発明において、所望の一方向（例えば第一の方向Ｘ）に関してのみ、飛来放射線γの消滅位置を高精度化すれば足りる場合には、複数種類のシンチレータを当該一方向にのみ配列すればよい。
ここで、シンチレータの二次元配列のパターンは特に限定されるものではない。シンチレータアレイ１０における各種類のシンチレータの配置位置が既知である限り、各種類のシンチレータを繰り返し規則的にパターン配置してもよく、または各種類のシンチレータを予め定められたマッピング位置に配置してもよい。 In the present invention, when it is only necessary to increase the accuracy of the disappearance position of the incoming radiation γ only in a desired direction (for example, the first direction X), a plurality of types of scintillators may be arranged only in the one direction. That's fine.
Here, the pattern of the two-dimensional array of scintillators is not particularly limited. As long as the arrangement position of each type of scintillator in the scintillator array 10 is known, each type of scintillator may be repeatedly arranged in a regular pattern, or each type of scintillator may be arranged at a predetermined mapping position. Good.

かかるシンチレータに用いられる材料は特に限定されず、ＬＹＳＯ、ＬｕＡＧ、ＬｕＡＰ、ＬｕＹＡＰ、ＢＧＯ、ＧＳＯ、ＬＳＯ、ＹＳＯ、ＹＡＰ、ＹＡＧ、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）などより適宜選択して用いることができる。
このうち、発生した蛍光の蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴの少なくとも一方が、互いに弁別可能な程度に相違するシンチレータの組み合わせを用いるとよい。
具体的には、二種類のシンチレータを用いる場合には、ＬｕＡＧおよびＬＹＳＯの組み合わせを選択するとよい。これらは、ＬｕＡＧの蛍光減衰時定数τＳが２０ｎｓｅｃであるのに対し、ＬＹＳＯの蛍光減衰時定数τＳが４０ｎｓｅｃであって、互いに二倍の関係にある。
また、四種類のシンチレータを用いる場合には、ＬｕＡＧ、ＬＹＳＯ、ＧＳＯ１およびＧＳＯ２の組み合わせを選択するとよい。なお、ＧＳＯ１とＧＳＯ２は、互いにＣｅ濃度を相違させて蛍光減衰時定数を変化させたＧｄ２ＳｉＯ５を意味する。 The material used for such a scintillator is not particularly limited, and may be appropriately selected from LYSO, LuAG, LuAP, LuYAP, BGO, GSO, LSO, YSO, YAP, YAG, NaI (Tl), CsI (Tl), and the like. it can.
Among these, it is preferable to use a combination of scintillators in which at least one of the fluorescence decay time constant τ S or the rise time τ T of the generated fluorescence is different from each other to the extent that it can be distinguished from each other.
Specifically, when two types of scintillators are used, a combination of LuAG and LYSO may be selected. These have a fluorescence decay time constant τ S of LuAG of 20 nsec, whereas the fluorescence decay time constant τ S of LYSO is 40 nsec, which are in a double relationship.
When four types of scintillators are used, a combination of LuAG, LYSO, GSO1, and GSO2 may be selected. GSO1 and GSO2 mean Gd 2 SiO 5 in which the Ce concentration is different from each other and the fluorescence decay time constant is changed.

本実施形態の放射線検出装置５０は、放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なるＮ２（Ｎは２以上の整数）種類のシンチレータを含んでいる。そして、シンチレータアレイ１０は、第一の方向Ｘおよびこれと交差する第二の方向Ｙに、シンチレータが、上記Ｎ２種類のうちＮ種類ずつ配列されている。
これにより、二次元平面における飛来放射線γの消滅位置を、受光素子３０の面内解像度を超えてＮ倍の精度で特定することが可能となる。
なお、本実施形態では第一の方向Ｘと第二の方向Ｙとは直交しているが、本発明はこれに限られるものではなく、第一の方向Ｘと第二の方向Ｙとは互いに斜交していてもよい。 The radiation detection apparatus 50 according to the present embodiment includes N 2 (N is an integer of 2 or more) types of scintillators having different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation. The scintillator array 10 in a second direction Y intersecting the first direction X and with this, scintillator are arranged by N type among the N 2 type.
As a result, the disappearance position of the incoming radiation γ in the two-dimensional plane can be specified with N times the accuracy exceeding the in-plane resolution of the light receiving element 30.
In the present embodiment, the first direction X and the second direction Y are orthogonal, but the present invention is not limited to this, and the first direction X and the second direction Y are mutually It may be crossed.

本実施形態の場合、具体的には、図２（ａ）に示すように、四種類の組成からなるシンチレータ（第一シンチレータ２１、第二シンチレータ２２、第三シンチレータ２３および第四シンチレータ２４）を、各象限に配置してシンチレータユニット２０が構成されている。本実施形態の場合、第四シンチレータ２４および第三シンチレータ２３が第一の方向Ｘに繰り返し配置された行と、第一シンチレータ２１および第二シンチレータ２２が第一の方向Ｘに繰り返し配置された行とが、第二の方向Ｙに交互に並んでいる。   In the case of the present embodiment, specifically, as shown in FIG. 2A, scintillators (first scintillator 21, second scintillator 22, third scintillator 23 and fourth scintillator 24) having four types of compositions are used. The scintillator unit 20 is arranged in each quadrant. In the case of the present embodiment, a row in which the fourth scintillator 24 and the third scintillator 23 are repeatedly arranged in the first direction X, and a row in which the first scintillator 21 and the second scintillator 22 are repeatedly arranged in the first direction X. Are alternately arranged in the second direction Y.

シンチレータ２１〜２４は同一寸法の直方体状をなし、起立状態にて、第一および第二の方向Ｘ，Ｙにそれぞれ寄せ集められている。また、シンチレータ２１〜２４の長手方向の両端面の形状は正方形である。
よって、図２（ａ）に示すように、シンチレータ２１〜２４を寄せ集めたシンチレータユニット２０は、平面視正方形状をなす。
以下、シンチレータ２１〜２４の正方形端面の辺長をセルサイズＳＣという。 The scintillators 21 to 24 have a rectangular parallelepiped shape with the same dimensions and are gathered together in the first and second directions X and Y in an upright state. Moreover, the shape of the both end surfaces of the longitudinal direction of the scintillators 21-24 is a square.
Therefore, as shown to Fig.2 (a), the scintillator unit 20 which gathered the scintillators 21-24 gathered makes planar view square shape.
Hereinafter, the side length of the square end surface of the scintillator 21 to 24 as cell size S C.

図１に示すように、四種類のシンチレータ２１〜２４は、同一段に配列されている。
各シンチレータ２１〜２４の高さは等しく、その上面にあたる入射面２６は、互いにほぼ面一である。四種類のシンチレータ２１〜２４を組み合わせたシンチレータユニット２０の上端開口面のサイズは、受光素子３０による蛍光の検出位置Ｌの最小単位にあたるピクセル２７と同等としている。
そして、シンチレータユニット２０をさらに二次元配列して、シンチレータアレイ１０を構成することにより、その上面にあたる検出面２８が平坦に形成されている。 As shown in FIG. 1, the four types of scintillators 21 to 24 are arranged in the same stage.
The heights of the scintillators 21 to 24 are the same, and the incident surfaces 26 corresponding to the upper surfaces thereof are substantially flush with each other. The size of the upper end opening surface of the scintillator unit 20 in which the four types of scintillators 21 to 24 are combined is equivalent to the pixel 27 corresponding to the minimum unit of the fluorescence detection position L by the light receiving element 30.
The scintillator units 20 are further two-dimensionally arranged to form the scintillator array 10, so that the detection surface 28 corresponding to the upper surface is formed flat.

シンチレータ２１〜２４の周面、すなわち長手方向の側面には、蛍光を反射する反射材（図示せず）がそれぞれ設けられている。よって、入射面２６より飛来放射線γがシンチレータ２１〜２４に入射してその内部で消滅しつつ蛍光を発すると、かかる蛍光は隣接する他のシンチレータには入光せず、反射材の表面で適宜反射して受光素子３０に至る。   On the peripheral surfaces of the scintillators 21 to 24, that is, on the side surfaces in the longitudinal direction, reflecting materials (not shown) that reflect fluorescence are respectively provided. Therefore, when the incoming radiation γ enters the scintillators 21 to 24 from the incident surface 26 and emits fluorescence while disappearing inside the scintillators 21 to 24, the fluorescence does not enter other adjacent scintillators, and appropriately enters the surface of the reflector. The light is reflected and reaches the light receiving element 30.

受光素子３０としては、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）などのフォトダイオード、またはＣＣＤ素子を用いた光電変換器等を用いることができる。本実施形態では、光電子増倍管を受光素子３０として用いるものとする。   As the light receiving element 30, a photomultiplier tube (PMT), a photodiode such as an avalanche photo diode (APD), a photoelectric converter using a CCD element, or the like can be used. In this embodiment, a photomultiplier tube is used as the light receiving element 30.

図３（ａ）に示すように、受光素子３０は、第一の方向Ｘおよび第二の方向Ｙにそれぞれ延在する配線３１，３２により構成されたダイノード３３を多段に含む光電子増倍管である。
受光素子３０がクロスワイヤード型の場合、ダイノード３３の配線３１，３２は互いにねじれの位置にあって互いに交差しない。一方、受光素子３０がメッシュアノード型の場合、配線３１，３２が互いに交差点で連結されてダイノード３３はメッシュ状をなす。
受光素子３０は、後述する図４に示すように、ダイノード３３を多段に備えている。図３（ａ）では最下層のダイノード３３のみを図示している。 As shown in FIG. 3 (a), the light receiving element 30 is a photomultiplier tube including dynodes 33 constituted by wirings 31 and 32 extending in a first direction X and a second direction Y, respectively, in multiple stages. is there.
When the light receiving element 30 is a cross-wired type, the wirings 31 and 32 of the dynode 33 are in a twisted position and do not cross each other. On the other hand, when the light receiving element 30 is a mesh anode type, the wirings 31 and 32 are connected to each other at the intersection, and the dynode 33 forms a mesh shape.
As shown in FIG. 4 described later, the light receiving element 30 includes dynodes 33 in multiple stages. In FIG. 3A, only the lowermost dynode 33 is shown.

図３（ａ）に示すように、最下段のダイノード３３において配線３１，３２はそれぞれ抵抗チェーンＲによって互いに接続されている。
第一の方向Ｘに並ぶ配線３１を接続する抵抗チェーンＲ１，Ｒ２，Ｒ３・・・の両端には、増幅器と、出力端子Ｘ１およびＸ２が設けられている。一方、第二の方向Ｙに並ぶ配線３２を接続する抵抗チェーンＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ・・・の両端には、増幅器と、出力端子Ｙ１およびＹ２が設けられている。
任意のシンチレータ２１〜２４より受光素子３０に入光した蛍光は、光電子増倍管にて光電子を増倍させ、ダイノード３３よりアナログ信号として出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２より取り出される。 As shown in FIG. 3A, the wirings 31 and 32 are connected to each other by a resistance chain R in the lowermost dynode 33.
An amplifier and output terminals X 1 and X 2 are provided at both ends of the resistance chains R 1 , R 2 , R 3 ... Connecting the wirings 31 arranged in the first direction X. On the other hand, amplifiers and output terminals Y 1 and Y 2 are provided at both ends of the resistance chains R a , R b , R c ... Connecting the wirings 32 arranged in the second direction Y.
The fluorescence that has entered the light receiving element 30 from any of the scintillators 21 to 24 is multiplied by photoelectrons in a photomultiplier tube, and is taken out from the output terminals X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 as analog signals from the dynode 33. It is.

具体的には、図３（ｂ）のブロック図に示すように、ダイノード３３からのアナログ信号は、調整器３４により配線３１，３２ごとにゲイン調整された上で、抵抗チェーンＲを介して出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２より出力される。出力されたアナログ信号は、和演算回路３５により加重和演算が行われ、最下段のダイノード３３における光電子の到達量の分布が第一および第二の方向Ｘ，Ｙごとに検出される。 Specifically, as shown in the block diagram of FIG. 3B, the analog signal from the dynode 33 is output via the resistor chain R after the gain is adjusted for each of the wirings 31 and 32 by the regulator 34. Output from terminals X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 . The output analog signal is subjected to a weighted sum operation by the sum operation circuit 35, and the distribution of the arrival amount of photoelectrons in the lowermost dynode 33 is detected for each of the first and second directions X and Y.

かかるアナログ信号は、出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２より波形情報取得部に入力される。波形情報取得部は、受光素子３０が検出した蛍光に基づく光電子量に関する特性値を取得する手段である。波形情報取得部としては種々の手段を用いることができるが、本実施形態では図３に示すようにフラッシュＡＤ変換器（Ｆ−ＡＤＣ）４０を用いている。フラッシュＡＤ変換器４０では、ダイノード３３で検出された光電子量に関するアナログ信号の時刻歴的な波高に関する情報が、デジタルデータとして出力される。
なお、本発明においては、波形情報取得部として、アナログ入力信号を所定時間ごとに連続的にＡＤ変換するフラッシュＡＤ変換器４０のほか、電荷積分法や電荷比較法を測定原理とする市販のアナログ型装置を用いることができる。
電荷積分法とは、シンチレーション光による光電子電流を複数の時間区間において積分し、その違いからシンチレーション光の波形の違いを弁別する方法である。また、電荷比較法とは、光電子電流を異なる時定数を有する積分回路によって積分し、その値の違いからシンチレーション光の波形を弁別する方法である。波形の違いを立ち上がり時間やゼロクロス時間の違いに変換する手法も同様である。 Such analog signals are input to the waveform information acquisition unit from the output terminals X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 . The waveform information acquisition unit is means for acquiring a characteristic value related to the amount of photoelectrons based on the fluorescence detected by the light receiving element 30. Various means can be used as the waveform information acquisition unit. In this embodiment, a flash AD converter (F-ADC) 40 is used as shown in FIG. In the flash A / D converter 40, information related to the time history wave height of the analog signal related to the amount of photoelectrons detected by the dynode 33 is output as digital data.
In the present invention, in addition to the flash AD converter 40 that continuously AD converts an analog input signal every predetermined time as a waveform information acquisition unit, a commercially available analog based on the charge integration method or the charge comparison method is used. A mold device can be used.
The charge integration method is a method of integrating the photoelectron current by the scintillation light in a plurality of time intervals and discriminating the difference in the waveform of the scintillation light from the difference. The charge comparison method is a method in which the photoelectron current is integrated by an integration circuit having different time constants, and the waveform of the scintillation light is discriminated from the difference in the values. The same applies to the method of converting the difference in waveform into the difference in rise time and zero crossing time.

ここで、飛来放射線γの消滅によって生じた蛍光に基づく光電子量の波高に関する情報を、「蛍光の波形情報Ｄｉ」という。また、最下段のダイノード３３における光電子の到達量の分布から求まる最大増倍位置を、「蛍光の検出位置Ｌ」という。また、特に断りなき場合、蛍光の波形情報Ｄｉは、アナログ信号またはデジタル信号の両方を意味する。 Here, the information regarding the wave height of the photoelectron quantity based on the fluorescence generated by the disappearance of the incoming radiation γ is referred to as “fluorescence waveform information D i ”. The maximum multiplication position obtained from the distribution of the arrival amount of photoelectrons in the lowermost dynode 33 is referred to as “fluorescence detection position L”. Also, especially if otherwise stated, the waveform information D i of the fluorescence refers to both analog or digital signals.

そして、本実施形態の放射線検出装置５０では、フラッシュＡＤ変換器４０の出力である波形情報Ｄｉを計算機（判定部４２）に取り込み、蛍光の波形情報Ｄｉに基づいてシンチレータ２１〜２４の種類ｉを判定する。 Then, in the radiation detection apparatus 50 of this embodiment, waveform information D i the computer which is the output of a flash AD converter 40 (determination section 42) to capture the type of scintillator 21 to 24 based on the waveform information D i fluorescence i is determined.

ここで、光電子増倍管である受光素子３０は、ダイノード３３における光電子到達量の分散形状やピーク位置に基づいて蛍光の検出位置Ｌを検出する。このため、受光素子３０の面内解像度は、隣接する配線３１，３２同士の間隔の数分の一程度となる。
本実施形態の放射線検出装置５０では、受光素子３０の面内解像度にあたるピクセル２７のピクセルサイズＳＰと、シンチレータユニット２０の上端面の辺長を同等としている。すなわち、本実施形態では、第一および第二の方向Ｘ，Ｙについて、配線３１，３２同士の間隔に対しシンチレータユニット２０を二個以上の割合で配置している。 Here, the light receiving element 30 that is a photomultiplier tube detects the detection position L of fluorescence based on the dispersion shape and peak position of the amount of photoelectrons reaching the dynode 33. For this reason, the in-plane resolution of the light receiving element 30 is about a fraction of the interval between the adjacent wirings 31 and 32.
In the radiation detecting apparatus 50 of the present embodiment, the the pixel size S P output plane resolution pixels corresponding 27 of the light receiving element 30, the side length of the upper end surface of the scintillator unit 20 equivalent. That is, in the present embodiment, the scintillator units 20 are arranged at a ratio of two or more with respect to the interval between the wirings 31 and 32 in the first and second directions X and Y.

そして、シンチレータユニット２０は、上記各方向について、複数個のシンチレータ２１〜２４によって構成されている。したがって、本実施形態の場合、シンチレータ２１〜２４のセルサイズＳＣは、配線３１，３２の間隔の四分の一以下である。 And the scintillator unit 20 is comprised by the several scintillators 21-24 about each said direction. Therefore, in this embodiment, the cell size S C of the scintillator 21 to 24 is one quarter or less of the distance of the wiring 31.

また、本実施形態においては、シンチレータ２１〜２４のセルサイズＳＣは、受光素子３０による検出位置Ｌの位置精度δよりも小さい。 In the present embodiment, the cell size S C of the scintillator 21 to 24, smaller than the positional accuracy δ detection position L by the light receiving element 30.

本実施形態の放射線検出装置５０は、フラッシュＡＤ変換器４０の出力である蛍光の波形情報Ｄｉに基づいて、当該蛍光が生じたシンチレータ２１〜２４の種類ｉを判定することにより、受光素子３０の面内解像度よりも高い位置精度にて、蛍光の発生位置、すなわち飛来放射線γの消滅位置を特定することができる。 The radiation detecting apparatus 50 of the present embodiment, based on the waveform information D i of fluorescence, which is the output of a flash AD converter 40, by determining the type i of the scintillator 21 to 24 fluorescence occurs, the light receiving element 30 It is possible to specify the fluorescence generation position, that is, the disappearance position of the incoming radiation γ with a position accuracy higher than the in-plane resolution.

一方、図２（ｂ）に示す単一種のシンチレータ１２０を配列したアレイユニット１１０を、図１の受光素子３０および放射線検出装置５０と組み合わせた場合、各シンチレータ１２０にて消滅した飛来放射線γからは単一の波形情報しか得られない。このため、放射線検出装置５０により特定される飛来放射線γの消滅位置の位置精度は、受光素子３０の面内解像度を超えることができない。   On the other hand, when the array unit 110 in which the single type of scintillator 120 shown in FIG. 2B is arranged in combination with the light receiving element 30 and the radiation detection device 50 in FIG. Only single waveform information can be obtained. For this reason, the positional accuracy of the disappearance position of the incoming radiation γ specified by the radiation detection device 50 cannot exceed the in-plane resolution of the light receiving element 30.

＜飛来放射線の消滅位置特定方法＞
以下、本実施形態の放射線検出装置５０によりおこなう飛来放射線γの消滅位置特定方法について、図面を用いて説明する。
図４は、シンチレータアレイ１０に入射した飛来放射線γより生じた蛍光が受光素子３０で検出される様子を示す模式図である。同図（ａ）は、飛来放射線γが第四シンチレータ２４にて消滅した場合が示し、同図（ｂ）は、飛来放射線γが第三シンチレータ２３で消滅した状態を示している。
すなわち、図４は、シンチレータアレイ１０および受光素子３０を第二の方向Ｙに見た状態を示している。 <Method of identifying the extinction position of incoming radiation>
Hereinafter, a method for identifying the disappearance position of the incoming radiation γ performed by the radiation detection apparatus 50 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the fluorescence generated from the incoming radiation γ incident on the scintillator array 10 is detected by the light receiving element 30. FIG. 4A shows a case where the incoming radiation γ disappears in the fourth scintillator 24, and FIG. 5B shows a state where the incoming radiation γ disappears in the third scintillator 23.
That is, FIG. 4 shows a state in which the scintillator array 10 and the light receiving element 30 are viewed in the second direction Y.

はじめに、本実施形態による飛来放射線γの消滅位置特定方法（以下、「本方法」という場合がある。）の概要について説明する。
本方法は、放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なる複数種類のシンチレータ２１〜２４を二次元に配列してなるシンチレータアレイ１０に入射した飛来放射線γの消滅位置を特定する方法に関し、以下の予備取得工程、受光工程、判定工程および位置特定工程を含んでいる。
予備取得工程では、サンプル放射線γ０の入射によりシンチレータ２１〜２４に生じる蛍光の波形に関する照合情報Ｃｉを、シンチレータの種類ｉごとにそれぞれ取得する。
受光工程では、シンチレータアレイ１０に入射した飛来放射線γにより生じる蛍光を受光して、蛍光の波形情報Ｄｉと、蛍光を受光した受光エリアＡＲとを取得する。
判定工程では、波形情報Ｄｉと照合情報Ｃｉとを対比して、飛来放射線γが消滅したシンチレータの種類ｉを判定する。
そして、位置特定工程では、蛍光を受光した受光エリアＡＲに含まれる、上記種類ｉのシンチレータの位置を特定する。 First, the outline of the method for specifying the disappearance position of the incoming radiation γ according to the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as “the present method”) will be described.
This method relates to a method for specifying the extinction position of the incident radiation γ incident on the scintillator array 10 in which a plurality of types of scintillators 21 to 24 having mutually different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation are two-dimensionally arranged. The following preliminary acquisition process, light receiving process, determination process and position specifying process are included.
In the preliminary acquisition step, the collation information C i relating to the fluorescence waveform generated in the scintillators 21 to 24 by the incidence of the sample radiation γ 0 is acquired for each type of scintillator i.
The light receiving step, by receiving the fluorescence generated by the flying radiation γ incident on the scintillator array 10 acquires the waveform information D i of fluorescence, and a light receiving area AR that receives fluorescence.
In the determination step, the waveform information D i and the verification information C i are compared to determine the type i of the scintillator where the incoming radiation γ has disappeared.
In the position specifying step, the position of the type i scintillator included in the light receiving area AR that receives the fluorescence is specified.

次に、本方法についてより詳細に説明する。
図４に示すように、第四シンチレータ２４で生じる蛍光の波形情報Ｄ４と、第三シンチレータ２３で生じる蛍光の波形情報Ｄ３とは、蛍光減衰時定数τＳおよび立ち上がり時間τＴが相違している。 Next, this method will be described in more detail.
As shown in FIG. 4, the fluorescence waveform information D 4 generated in the fourth scintillator 24 and the fluorescence waveform information D 3 generated in the third scintillator 23 are different in fluorescence decay time constant τ S and rise time τ T. ing.

予備取得工程では、シンチレータ２１〜２４に対して、個別にサンプル放射線γ０を照射してシンチレーションを発生させ、フラッシュＡＤ変換器４０にて蛍光の波形を解析するとよい。そして、かかる波形より蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴの少なくとも一方を、照合情報Ｃｉ（Ｃ１〜Ｃ４）として取得し、判定部４２が備える記憶部（図示せず）に格納しておく。
なお、シンチレータで生じる蛍光の蛍光減衰時定数τＳおよび立ち上がり時間τＴは、シンチレータの組成によって固有である。したがって、予備取得工程においては、サンプル放射線γ０をシンチレータに実際に照射して蛍光の波形を解析する必要は必ずしもなく、シンチレータ２１〜２４ごとに既知の蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴを、単に記憶部に入力しておこなってもよい。 In the preliminary acquisition step, the scintillators 21 to 24 may be individually irradiated with sample radiation γ 0 to generate scintillation, and the flash AD converter 40 may analyze the fluorescence waveform. Then, at least one of the fluorescence decay time constant τ S or the rise time τ T is acquired as collation information C i (C 1 to C 4 ) from the waveform and stored in a storage unit (not shown) included in the determination unit 42. Keep it.
Note that the fluorescence decay time constant τ S and the rise time τ T of the fluorescence generated in the scintillator are unique depending on the composition of the scintillator. Therefore, in the preliminary acquisition step, it is not always necessary to actually irradiate the scintillator with the sample radiation γ 0 and analyze the fluorescence waveform, and the known fluorescence decay time constant τ S or rise time τ T for each of the scintillators 21 to 24. May be simply input to the storage unit.

受光工程では、検出対象となる飛来放射線γをシンチレータアレイ１０の検出面２８に入射させる。そして、シンチレータ２１〜２４のいずれかの内部で飛来放射線γが消滅して生じる蛍光を受光素子３０によって受光する。
図４（ａ）は、第四シンチレータ２４にて消滅した飛来放射線γからの蛍光が、受光素子３０の内部に多層に設けられたダイノード３３から光電子を順次叩き出し、かかる光電子に誘起された電流のアナログ信号（電流信号）が最下段のダイノード３３の配線３１，３２より出力される様子を示している。個々の光電子が誘起する電流信号のプロファイルは波形情報Ｄ４である。また、叩き出された大量の光電子からの電流信号の総和である光電子増倍管（ＰＭＴ）の出力波形Ｗ２４は、飛来放射線γが消滅した第四シンチレータ２４の直下においてピークとなっている。 In the light receiving process, the incoming radiation γ to be detected is incident on the detection surface 28 of the scintillator array 10. Then, the light receiving element 30 receives the fluorescence generated when the incoming radiation γ disappears in any of the scintillators 21 to 24.
FIG. 4A shows that the fluorescence from the incoming radiation γ extinguished by the fourth scintillator 24 sequentially knocks out photoelectrons from the dynodes 33 provided in multiple layers inside the light receiving element 30, and the current induced by the photoelectrons. The analog signal (current signal) is output from the wirings 31 and 32 of the lowermost dynode 33. Profile of the current signal in which the individual photoelectrons induced is a waveform information D 4. Also, the output waveform W24 of the photomultiplier tube (PMT), which is the sum of the current signals from a large number of photoelectrons that have been knocked out, has a peak immediately below the fourth scintillator 24 where the incoming radiation γ has disappeared.

受光工程では、受光素子３０で蛍光を受光した受光エリアＡＲを特定する。受光エリアＡＲとしては、受光素子３０による蛍光の検出位置Ｌの最小単位にあたるピクセル２７を用いることができるが、必ずしもこれに限られない。すなわち、受光エリアＡＲとしては、ピクセル２７よりも広い領域を特定してもよい。なお、受光エリアＡＲの特定に際しては、受光素子３０にて検出した出力波形Ｗ２４のピーク位置を算出し、かかるピーク位置を含む受光エリアＡＲを特定すればよい。   In the light receiving process, the light receiving area AR where the light receiving element 30 receives the fluorescence is specified. As the light receiving area AR, the pixel 27 corresponding to the minimum unit of the fluorescence detection position L by the light receiving element 30 can be used, but is not necessarily limited thereto. That is, an area wider than the pixel 27 may be specified as the light receiving area AR. In specifying the light receiving area AR, the peak position of the output waveform W24 detected by the light receiving element 30 may be calculated, and the light receiving area AR including the peak position may be specified.

図４（ｂ）は、上記第四シンチレータ２４に隣接する第三シンチレータ２３にて飛来放射線γが消滅して蛍光を発した状態を示す模式図である。かかる蛍光は受光素子３０のダイノード３３より光電子を叩き出して配線３１，３２より電流信号を出力させる。したがって、電流信号の出力波形Ｗ２３は第三シンチレータ２３の直下においてピークとなる。
ここで、本実施形態の受光素子３０の面内解像度を示すピクセルサイズＳＰは、シンチレータユニット２０の辺長と同等であり、セルサイズＳＣよりも大きい。したがって、受光素子３０は、隣接する第三シンチレータ２３または第四シンチレータ２４に入射した飛来放射線γに基づく光電子の電流信号の出力ピークの位置を互いに弁別することはできない。そして、受光素子３０で蛍光を受光した受光エリアＡＲとしては、当該第三シンチレータ２３および第四シンチレータ２４を含む、より広範囲の領域が、例えばシンチレータユニット２０単位にて指定される。 FIG. 4B is a schematic view showing a state in which the incoming radiation γ disappears and the fluorescence is emitted in the third scintillator 23 adjacent to the fourth scintillator 24. Such fluorescence knocks out photoelectrons from the dynode 33 of the light receiving element 30 and outputs current signals from the wirings 31 and 32. Therefore, the output waveform W23 of the current signal has a peak immediately below the third scintillator 23.
Here, the pixel size S P showing an in-plane resolution of the light receiving element 30 of the present embodiment is equivalent to the side length of the scintillator unit 20 is larger than the cell size S C. Therefore, the light receiving element 30 cannot discriminate the position of the output peak of the photoelectron current signal based on the incoming radiation γ incident on the adjacent third scintillator 23 or the fourth scintillator 24 from each other. As the light receiving area AR in which fluorescence is received by the light receiving element 30, a wider area including the third scintillator 23 and the fourth scintillator 24 is specified, for example, in units of the scintillator unit 20.

また、受光工程では、最下段のダイノード３３から出力されるアナログ信号ＩｉをフラッシュＡＤ変換器４０に入力して、電流信号の波形情報Ｄｉを取得する。
図５（ａ）は、フラッシュＡＤ変換器４０に入力されるアナログ信号Ｉｉ（Ｉ３，Ｉ４）の一例を示す波形グラフである。かかるアナログ信号Ｉｉを、同図（ｂ）に示すサンプリングマスクを用いてＡＤ変換することにより、同図（ｃ）に示す波形情報Ｄ３，Ｄ４のデジタルデータが得られる。 In the light receiving step, the analog signal I i output from the lowermost dynode 33 is input to the flash AD converter 40 to acquire the waveform information D i of the current signal.
FIG. 5A is a waveform graph showing an example of the analog signal I i (I 3 , I 4 ) input to the flash AD converter 40. The analog signal I i is AD-converted using the sampling mask shown in FIG. 4B, thereby obtaining digital data of waveform information D 3 and D 4 shown in FIG.

ここで、本方法においては、フラッシュＡＤ変換器４０におけるサンプリング間隔を、シンチレータ２１〜２４の蛍光減衰時定数τＳの最小値に対し、さらに半分以下とするとよい。これにより、受光素子３０がシンチレータ２１〜２４のいずれから蛍光を受光した場合も、受光素子３０から出力されるアナログ信号ＩｉをフラッシュＡＤ変換器４０にて好適にＡＤ変換することができる。 Here, in this method, it is preferable that the sampling interval in the flash AD converter 40 is further reduced to half or less than the minimum value of the fluorescence decay time constant τ S of the scintillators 21 to 24. Thus, even when the light receiving element 30 receives fluorescence from any of the scintillators 21 to 24, the analog signal I i output from the light receiving element 30 can be suitably AD converted by the flash AD converter 40.

本方法では、波形情報Ｄｉとして、蛍光の蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴを取得する。アナログ信号ＩｉをＡＤ変換してなる波形情報Ｄｉより蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴを取得する方法は特に限定されないが、本実施形態では一例として以下の方法により行う。なお、下記方法のほか、上記のように電荷積分法や電荷比較法に基づいてアナログ信号Ｉｉより波形情報Ｄｉを取得してもよい。 In this method, as the waveform information D i, obtains the fluorescence decay time constant tau S or rising time tau T fluorescence. The method for obtaining the fluorescence decay time constant τ S or the rise time τ T from the waveform information D i obtained by AD-converting the analog signal I i is not particularly limited, but in the present embodiment, the following method is used as an example. In addition to the method described below, the waveform information D i may be acquired from the analog signal I i based on the charge integration method or the charge comparison method as described above.

まず、波形情報Ｄｉの非零の出力データのうち、最初の２つのデータを外挿して、波形情報Ｄｉの開始時刻Ｔ０を求める。つぎに、各波形情報Ｄｉについて、非零のデジタルデータが取得された最終時刻Ｔ２を求め、Ｔ２−Ｔ０をＴFULLと定める。
一方、波形情報Ｄｉの値が、ピーク値に対して所定の１以下の減衰比率となった時刻Ｔ１を求め、Ｔ１−Ｔ０をＴPARTIALと定める。
そして、ＴFULL／ＴPARTIALの値を算出することで蛍光減衰時定数τＳを求めることができる。また、時刻Ｔ０から、波形情報Ｄｉのピーク時刻までの時間を算出することで、立ち上がり時間τＴを求めることができる。
なお、上記の減衰比率は、シンチレータアレイ１０に用いるシンチレータ２１〜２４の組成に応じて適宜選択できる。 First, of the non-zero output data of the waveform information D i , the first two data are extrapolated to obtain the start time T 0 of the waveform information D i . Next, for each waveform information D i, the final time T 2, the digital data of the non-zero is acquired determined, define a T 2 -T 0 and T FULL.
On the other hand, the value of the waveform information D i is determined the time T 1 which becomes a predetermined 1 or less attenuation ratio to the peak value, determine the T 1 -T 0 and T PARTIAL.
Then, the fluorescence decay time constant τ S can be obtained by calculating the value of T FULL / T PARTIAL . Further, the rise time τ T can be obtained by calculating the time from the time T 0 to the peak time of the waveform information D i .
In addition, said attenuation ratio can be suitably selected according to the composition of the scintillators 21-24 used for the scintillator array 10. FIG.

判定工程では、判定部４２に格納された、シンチレータの種類ｉごとの照合情報Ｃｉと、上記受光工程で得られた波形情報Ｄｉとを照合することで、波形情報Ｄｉにかかる蛍光を発したシンチレータの種類ｉ（例えば図４（ａ）の場合、第四シンチレータ２４）を判定する。 In the determination step, stored in the decision unit 42, the verification information C i of each type i of the scintillator and collates the waveform information D i obtained in the light receiving step, the fluorescence according to the waveform information D i The type i of the generated scintillator (eg, the fourth scintillator 24 in the case of FIG. 4A) is determined.

位置特定工程では、蛍光を受光した受光エリアＡＲの内部に存在するシンチレータのうち、上記判定工程にて判定された種類ｉのシンチレータ（例えば第四シンチレータ２４）の位置を特定する。これにより、飛来放射線γが消滅した消滅位置を、受光素子３０を用いたピクセルサイズＳＰ単位の概略位置のみならず、波形情報Ｄｉを用いたセルサイズＳＣ単位の詳細位置として特定することができる。 In the position specifying step, the position of the type i scintillator (for example, the fourth scintillator 24) determined in the determination step is specified among the scintillators existing inside the light receiving area AR that receives the fluorescence. Thus, the extinction position flying radiation γ disappears, not only the approximate position of the pixel size S P unit using a light-receiving element 30, be specified as detailed position of the cell size S C unit using the waveform information D i Can do.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
例えば上記実施形態においては、受光素子３０として光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いているが、本発明はこれに限られない。
図６（ａ）は、受光素子３０として用いるフォトダイオード３６（アバランシェ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ））に対して、本実施形態のシンチレータユニット２０（図２（ａ）を参照）を光学的に接続した状態を示す模式図である。シンチレータユニット２０は、互いに組成の異なるシンチレータ２１〜２４を各象限に配置してなる。また、同図（ｂ）は、本変形例にかかる放射線検出装置５０の構成図である。ただし、同図（ｂ）では、シンチレータアレイ１０は図示を省略している。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications and improvements as long as the object of the present invention is achieved.
For example, in the above embodiment, a photomultiplier tube (PMT) is used as the light receiving element 30, but the present invention is not limited to this.
FIG. 6A optically connects the scintillator unit 20 of this embodiment (see FIG. 2A) to a photodiode 36 (avalanche photo diode (APD)) used as the light receiving element 30. It is a schematic diagram which shows the state which carried out. The scintillator unit 20 includes scintillators 21 to 24 having different compositions in each quadrant. FIG. 5B is a configuration diagram of the radiation detection apparatus 50 according to this modification. However, the scintillator array 10 is not shown in FIG.

本変形例にかかる受光素子３０は、フォトダイオード３６を二次元に配列したフォトダイオードアレイ３７であって、フォトダイオード３６の辺長Ｅ１が、それぞれシンチレータ２１〜２４のセルサイズＳＣの二倍以上である。
フォトダイオード３６にはそれぞれ出力端子Ｘ１〜ＸＭが個別に設けられ、シンチレータ２１〜２４のいずれかに入射して消滅した飛来放射線γに基づく光電流が出力される。したがって、出力端子の数（Ｍ）は、フォトダイオード３６の個数と等しい。 Light-receiving element 30 according to this modification, a photodiode array 37 having an array of photodiodes 36 are two-side length E 1 of the photodiode 36, twice the cell size S C of each scintillator 21 to 24 That's it.
Output terminals X1～X M each individually provided to the photodiode 36, the photocurrent based on the flying radiation γ was extinguished incident on one of the scintillator 21 to 24 is outputted. Therefore, the number (M) of output terminals is equal to the number of photodiodes 36.

また、出力端子Ｘ１〜ＸＭからの電流信号は、それぞれプリアンプ（図示せず）で増幅されたうえで、波形情報取得部であるフラッシュＡＤ変換器４０に入力されて蛍光の波形情報Ｄｉが取得される。
かかる構成により、本変形例の放射線検出装置５０では、光電流の出力値の大きなフォトダイオード３６を特定することで、飛来放射線γが消滅した概要位置を、シンチレータユニット２０単位で特定することができる。さらに、波形情報Ｄｉを参照することで、当該シンチレータユニット２０のうち、蛍光を発したシンチレータ２１〜２４が特定される。したがって、本変形例によれば、辺長Ｅ１のフォトダイオード３６を用いて、これよりも精細な位置精度にて飛来放射線γの消滅位置を特定することができる。 The current signals from the output terminals X 1 to X M are respectively amplified by a preamplifier (not shown), and then input to the flash AD converter 40 which is a waveform information acquisition unit, so that the waveform information D i of the fluorescence is obtained. Is acquired.
With this configuration, the radiation detection apparatus 50 according to the present modification can identify the outline position where the incoming radiation γ has disappeared in units of the scintillator unit 20 by identifying the photodiode 36 having a large photocurrent output value. . Further, by referring to the waveform information D i, among the scintillator unit 20, a scintillator 21 to 24 fluoresced are identified. Therefore, according to this modification, it is possible to use the photodiode 36 of the side length E 1, it identifies the disappearance position of the flying radiation γ at precise positional accuracy than this.

一方、図７（ａ）は、フォトダイオードアレイ３７に対して、単一種のシンチレータ１２０を配列した従来のアレイユニット１１０（図２（ｂ）を参照）を光学的に接続した状態を示す模式図である。また、同図（ｂ）は、フォトダイオードアレイ３７およびアレイユニット１１０（同図では図示せず）を備える従来の放射線検出装置１５０の構成図である。
従来の放射線検出装置１５０におけるフォトダイオード３６の辺長をＥ２とする。
放射線検出装置１５０は、単一種のシンチレータ１２０を備えるため、蛍光の波形情報Ｄｉを取得する必要はなく、出力端子Ｘ１〜ＸＮからの電流信号はＡＤ変換器１４０に入力される。そして、ＡＤ変換器１４０でデジタル化された電流信号の大小をフォトダイオード３６ごとに求めることにより、蛍光の検出位置が特定される。 On the other hand, FIG. 7A is a schematic diagram showing a state in which a conventional array unit 110 (see FIG. 2B) in which a single type of scintillator 120 is arranged is optically connected to the photodiode array 37. It is. FIG. 2B is a configuration diagram of a conventional radiation detection apparatus 150 including a photodiode array 37 and an array unit 110 (not shown in the figure).
The side length of the photodiode 36 in a conventional radiation detecting apparatus 150 and E 2.
Since the radiation detection apparatus 150 includes the single type of scintillator 120, it is not necessary to acquire the fluorescence waveform information D i, and current signals from the output terminals X 1 to X N are input to the AD converter 140. And the detection position of fluorescence is specified by calculating | requiring the magnitude of the electric current signal digitized by AD converter 140 for every photodiode 36. FIG.

ここで、本変形例の放射線検出装置５０のように、各フォトダイオード３６に対して四種のシンチレータ２１〜２４を各象限に配置した場合、飛来放射線γの消滅位置の特定精度は辺長Ｅ１／２となる。一方、従来の放射線検出装置１５０における飛来放射線γの消滅位置の特定精度は、フォトダイオード３６の辺長Ｅ２となる。したがって、本変形例の放射線検出装置５０によって従来の放射線検出装置１５０と同等の面内解像度を得る場合、フォトダイオード３６の個数が四分の一で足りることとなる。図示の場合、本変形例に要するＡＤＣチャンネル数（Ｍ）は９チャンネルである（図６（ｂ）を参照）のに対し、従来の放射線検出装置１５０に要するＡＤＣチャンネル数（Ｎ）は３６チャンネルである（図７（ｂ）を参照）。
したがって、ＡＤＣチャンネルに対応して設けるプリアンプに関しても、本変形例の放射線検出装置５０は、従来の放射線検出装置１５０に対して各方向につき半数、全体として四分の一の数量で足りることとなる。 Here, when the four types of scintillators 21 to 24 are arranged in each quadrant for each photodiode 36 as in the radiation detection device 50 of the present modification, the accuracy of specifying the disappearance position of the incoming radiation γ is the side length E. 1/2 . On the other hand, the accuracy of specifying the annihilation position of the incoming radiation γ in the conventional radiation detection apparatus 150 is the side length E 2 of the photodiode 36. Therefore, when the in-plane resolution equivalent to that of the conventional radiation detection apparatus 150 is obtained by the radiation detection apparatus 50 of the present modification, the number of the photodiodes 36 is sufficient by a quarter. In the case shown in the figure, the number of ADC channels (M) required for this modification is 9 (see FIG. 6B), whereas the number of ADC channels (N) required for the conventional radiation detection apparatus 150 is 36 channels. (See FIG. 7B).
Therefore, with respect to the preamplifier provided corresponding to the ADC channel, the radiation detection device 50 according to the present modification is half the number of the conventional radiation detection device 150 in each direction and a quarter of the total amount. .

すなわち、本変形例にかかる放射線検出装置５０の場合、シンチレータユニット２０が、方向Ｘ，Ｙごとに二種類のシンチレータ２１〜２４よりなり、さらに、受光素子３０からの電流信号を波形解析するフラッシュＡＤ変換器４０を備えている。これにより、ＡＤＣチャンネル数およびプリアンプ数を各方向につき半分に低減しても、放射線検出装置１５０と同等の面内解像度を得ることができる。すなわち、従来の放射線検出装置１５０の面内解像度をシンチレータ２１〜２４のセルサイズＳＣと同等に得るためには、各シンチレータ１２０に対して方向Ｘ，Ｙごとに二倍の数のＡＤＣチャンネルおよびプリアンプを要することとなる。
また、換言すると、同数のＡＤＣチャンネルおよびプリアンプにて同等の面内解像度を得る場合には、本変形例の放射線検出装置５０におけるフォトダイオード３６の辺長Ｅ１を、従来の放射線検出装置１５０におけるフォトダイオード３６の辺長Ｅ２の二倍とすることができる。したがって、本変形例の放射線検出装置５０では、従来の放射線検出装置１５０に比して四倍の検出面積をカバーすることができる。 That is, in the case of the radiation detection apparatus 50 according to this modification, the scintillator unit 20 includes two types of scintillators 21 to 24 in the directions X and Y, and further, a flash AD that analyzes the waveform of the current signal from the light receiving element 30. A converter 40 is provided. Thereby, even if the number of ADC channels and the number of preamplifiers are reduced by half in each direction, an in-plane resolution equivalent to that of the radiation detection apparatus 150 can be obtained. That is, the in-plane resolution of the conventional radiation detecting apparatus 150 in order to obtain equivalent to cell size S C of the scintillator 21 to 24, the direction X relative to the scintillators 120, ADC channel and twice the number of each Y A preamplifier is required.
Further, in other words, when to obtain the same plane resolution at the same number of ADC channels and preamplifier, the side length E 1 of the photodiode 36 in the radiation detecting device 50 of this modification, in the conventional radiation detector 150 it can be twice the side length E 2 of the photodiode 36. Therefore, the radiation detection apparatus 50 of the present modification can cover a detection area four times that of the conventional radiation detection apparatus 150.

また、上記実施形態では、互いに異なる組成のシンチレータ２１〜２４を２×２のマトリクス状に配列してシンチレータアレイ１０を構成しているが、本発明はこれに限られず、種々の変形が可能である。
例えば、放射線検出装置５０における飛来放射線γの消滅位置の特定精度を更に向上するため、ピクセルサイズＳＰに対して、各方向に三個以上のシンチレータを組み合わせてもよい。
ここで、シンチレータユニット２０の辺長を、受光素子３０のピクセルサイズＳＰよりも小さくしても、受光素子３０の面内解像度を超える位置精度δを得ることはできない。しかし、シンチレータユニット２０の辺長を一定として、これに含まれるシンチレータのセルサイズＳＣを微細化するとともに、方向Ｘ，Ｙごとに、それぞれ異なる組成のシンチレータを配列することで、受光素子３０の面内解像度を超えて、放射線検出装置５０による位置特定精度を向上してゆくことができる。 In the above embodiment, the scintillators 21 to 24 having different compositions are arranged in a 2 × 2 matrix to form the scintillator array 10, but the present invention is not limited to this, and various modifications are possible. is there.
For example, in order to further improve the accuracy of specifying the disappearance position of the flying radiation γ in the radiation detecting device 50, with respect to the pixel size S P, it may be combined three or more scintillators in each direction.
Here, the side length of the scintillator unit 20, be smaller than the pixel size S P output light receiving element 30, it is impossible to obtain a positional accuracy δ exceeding plane resolution of the light receiving element 30. However, the constant edge length of the scintillator unit 20, together with the finer the cell size S C scintillators contained therein, the direction X, each Y, by arranging the scintillator different compositions, of the light receiving element 30 The position specifying accuracy by the radiation detection device 50 can be improved beyond the in-plane resolution.

また、上記の判定工程では、波形情報Ｄｉおよび照合情報Ｃｉとして、蛍光の蛍光減衰時定数τＳまたは立ち上がり時間τＴを用いているが、本発明はこれに限られない。
例えば、予備取得工程および受光工程では、サンプル放射線γ０または飛来放射線γに誘起された電流信号の波形画像をそれぞれ取得し、両画像の一致度を判定することでシンチレータの種類ｉを判定してもよい。また、電流信号の波形より、波形情報Ｄｉおよび照合情報Ｃｉとして、減衰時間分布または波高分布を取得し、これらを対比してシンチレータの種類ｉを弁別してもよい。 In the determination step, the fluorescence decay time constant τ S or the rise time τ T is used as the waveform information D i and the verification information C i , but the present invention is not limited to this.
For example, in the preliminary acquisition step and the light receiving step, the waveform image of the current signal induced by the sample radiation γ 0 or the incoming radiation γ is acquired, and the scintillator type i is determined by determining the degree of coincidence of both images. Also good. Alternatively, the decay time distribution or the wave height distribution may be acquired as the waveform information D i and the collation information C i from the waveform of the current signal, and the scintillator type i may be discriminated by comparing them.

１０ シンチレータアレイ
２０ シンチレータユニット
２１〜２４，１２０〜１２４ シンチレータ
２６ 入射面
２７ ピクセル
２８ 検出面
３０，１３０ 受光素子
３１，３２ 配線
３３ ダイノード
３４ 調整器
３５ 和演算回路
３６ フォトダイオード
３７ フォトダイオードアレイ
４０ フラッシュＡＤ変換器
１４０ ＡＤ変換器
４２ 判定部
５０，１５０ 放射線検出装置
１１０ アレイユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Scintillator array 20 Scintillator unit 21-24, 120-124 Scintillator 26 Incident surface 27 Pixel 28 Detection surface 30,130 Light receiving element 31,32 Wiring 33 Dynode 34 Adjuster 35 Sum calculating circuit 36 Photodiode 37 Photodiode array 40 Flash AD Converter 140 AD converter 42 Determination unit 50, 150 Radiation detection device 110 Array unit

Claims (9)

放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なる複数種類のシンチレータを二次元に配列してなるシンチレータアレイと、
前記シンチレータにて発生した前記蛍光を検出する受光素子と、
前記受光素子が検出した前記蛍光の波形情報に基づいて、前記相互作用が生じたシンチレータの前記種類を判定する判定手段と、を備え、
前記受光素子による前記蛍光の検出位置と、前記判定手段により判定されたシンチレータの前記種類とから、前記放射線が消滅したシンチレータを特定することを特徴とする放射線検出装置。 A scintillator array in which a plurality of types of scintillators having different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation are two-dimensionally arranged;
A light receiving element for detecting the fluorescence generated in the scintillator;
Determination means for determining the type of scintillator in which the interaction has occurred, based on the waveform information of the fluorescence detected by the light receiving element;
A scintillator in which the radiation has disappeared is identified from the detection position of the fluorescence by the light receiving element and the type of scintillator determined by the determination means. 前記シンチレータのセルサイズが、前記受光素子による前記検出位置の位置精度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。   The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein a cell size of the scintillator is smaller than a position accuracy of the detection position by the light receiving element. 前記複数種類のシンチレータの前記波形情報は、蛍光減衰時定数または立ち上がり時間が互いに相違することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出装置。   The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the waveform information of the plurality of types of scintillators has different fluorescence decay time constants or rise times. 前記複数種類のシンチレータが、同一段に配列されている請求項１から３のいずれかに記載の放射線検出装置。   The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the plurality of types of scintillators are arranged in the same stage. 放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なるＮ２（Ｎは２以上の整数）種類のシンチレータを含む請求項１から４のいずれかに記載の放射線検出装置であって、
第一の方向およびこれと交差する第二の方向に、前記シンチレータが、前記Ｎ２種類のうちＮ種類ずつ配列されていることを特徴とする放射線検出装置。 The radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 4, including N2 (N is an integer of 2 or more) types of scintillators having different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation,
A radiation detection apparatus, wherein the scintillator is arranged in N types of the N2 types in a first direction and a second direction intersecting therewith. 前記受光素子が、前記第一の方向および前記第二の方向にそれぞれ延在する配線により構成されたダイノードを多段に含む光電子増倍管であって、
前記シンチレータのセルサイズが、前記配線の間隔の四分の一以下である請求項５に記載の放射線検出装置。 The light receiving element is a photomultiplier tube including dynodes formed by wirings extending in the first direction and the second direction in multiple stages,
The radiation detection apparatus according to claim 5, wherein a cell size of the scintillator is not more than a quarter of an interval between the wirings. 前記受光素子が、フォトダイオードを二次元に配列したフォトダイオードアレイであって、
前記フォトダイオードの辺長が、それぞれ前記シンチレータのセルサイズの二倍以上である請求項５に記載の放射線検出装置。 The light receiving element is a photodiode array in which photodiodes are two-dimensionally arranged,
The radiation detection apparatus according to claim 5, wherein the side length of each of the photodiodes is at least twice the cell size of the scintillator. 放射線との相互作用により発生する蛍光の波形が互いに異なる複数種類のシンチレータを二次元に配列してなるシンチレータアレイに入射した飛来放射線の消滅位置を特定する方法であって、
サンプル放射線の入射により前記シンチレータに生じる蛍光の波形に関する照合情報を、前記シンチレータの種類ごとにそれぞれ取得する予備取得工程と、
前記シンチレータアレイに入射した前記飛来放射線により生じる蛍光を受光して、前記蛍光の波形情報と、前記蛍光を受光した受光エリアとを取得する受光工程と、
前記波形情報と前記照合情報とを対比して、前記飛来放射線が消滅したシンチレータの前記種類を判定する判定工程と、
前記受光エリアに含まれる、前記種類のシンチレータの位置を特定する位置特定工程と、
を含む、飛来放射線の消滅位置特定方法。 A method of identifying the extinction position of incoming radiation incident on a scintillator array in which a plurality of types of scintillators having different fluorescence waveforms generated by interaction with radiation are two-dimensionally arranged,
Preliminary acquisition step for acquiring collation information regarding the waveform of the fluorescence generated in the scintillator by incidence of sample radiation for each type of the scintillator;
A light receiving step of receiving fluorescence generated by the incoming radiation incident on the scintillator array, and obtaining waveform information of the fluorescence and a light receiving area that receives the fluorescence;
A determination step of comparing the waveform information with the verification information to determine the type of scintillator in which the incoming radiation has disappeared;
A position specifying step for specifying the position of the type of scintillator included in the light receiving area;
A method for identifying the extinction position of incoming radiation. 前記照合情報および前記波形情報として、前記蛍光の蛍光減衰時定数または立ち上がり時間を取得する請求項８に記載の飛来放射線の消滅位置特定方法。   The method according to claim 8, wherein a fluorescence decay time constant or rise time of the fluorescence is acquired as the verification information and the waveform information.
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