JP2016161522A - Radiation detection device and compton camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンプトン散乱したガンマ線などの放射線の検出方法、及びそれを利用して放射線源から放出されるガンマ線などの放射線の入射方向を測定するコンプトンカメラなどに関する。 The present invention relates to a detection method of radiation such as Compton-scattered gamma rays, and a Compton camera that measures the incident direction of radiation such as gamma rays emitted from a radiation source using the method.
コンプトンカメラは、入射したガンマ線の光子をコンプトン散乱させるための散乱体と、コンプトン散乱により生じた散乱ガンマ線を検出するガンマ線検出器と、コンプトン散乱により生じた反跳電子を検出する電子検出器と、を備える。ガンマ線検出器は、散乱ガンマ線のエネルギーと到達位置とを検出し、また電子検出器は、コンプトン散乱点と反跳電子のエネルギーとを検出する。さらに、個々のコンプトン散乱事象で得たこれらの検出情報から、入射ガンマ線の光子毎にその入射方向を算出し、多数の光子の入射方向の情報から放射線源の放射能の分布を画像として再構成する。 The Compton camera includes a scatterer for Compton scattering of photons of incident gamma rays, a gamma ray detector for detecting scattered gamma rays generated by Compton scattering, an electron detector for detecting recoil electrons generated by Compton scattering, Is provided. The gamma ray detector detects the energy of the scattered gamma rays and the arrival position, and the electron detector detects the Compton scattering point and the energy of recoil electrons. Furthermore, from the detection information obtained in each Compton scattering event, the incident direction is calculated for each incident gamma ray photon, and the radiation distribution of the radiation source is reconstructed as an image from the information on the incident direction of many photons. To do.
また、前記の各検出情報に加え、電子検出器により散乱体中での反跳電子の飛跡も検出し、その情報も合わせて利用して入射ガンマ線の入射方向を算出するアドバンストコンプトンカメラが提案されている（非特許文献１参照）。 In addition to the above detection information, an advanced Compton camera that detects the recoiled electron track in the scatterer using an electron detector and calculates the incident gamma ray incident direction using this information is also proposed. (See Non-Patent Document 1).
アドバンストコンプトンカメラにおいては、個々のコンプトン散乱事象について検出したコンプトン散乱点と散乱ガンマ線の到達位置からガンマ線の散乱方向ベクトルｇ（単位ベクトル）を算出する。また、計測した反跳電子の飛跡情報から電子の反跳方向ベクトルｅ（単位ベクトル）を算出する。さらに、検出した反跳電子のエネルギーＫｅと散乱ガンマ線のエネルギーＥγをもとに、以下の式（１）により入射ガンマ線の入射方向ベクトルｓ（単位ベクトル）を算出する。
ｓ＝（ｃｏｓφ−ｓｉｎφ／ｔａｎα）ｇ＋（ｓｉｎφ／ｓｉｎα）ｅ （１）
In the advanced Compton camera, a gamma ray scattering direction vector g (unit vector) is calculated from the Compton scattering point detected for each Compton scattering event and the arrival position of the scattered gamma ray. Also, an electron recoil direction vector e (unit vector) is calculated from the measured recoil electron track information. Further, the incident direction vector s (unit vector) of the incident gamma ray is calculated by the following equation (1) based on the detected energy Ke of the recoil electron and the energy Eγ of the scattered gamma ray.
s = (cos φ−sin φ / tan α) g + (sin φ / sin α) e (1)
ここで、φは入射方向ベクトルｓと散乱方向ベクトルｇの成す角、αは反跳方向ベクトルｅと散乱方向ベクトルｇの成す角であり、以下の式（２）及び（３）によって算出することができる。なお、ｍは電子の静止質量、ｃは光速である。
φ＝ｃｏｓ−１［（１−｛ｍｃ２／（Ｅγ＋Ｋｅ）｝（Ｋｅ／Ｅγ）］ （２）
α＝ｃｏｓ−１［（１−ｍｃ２／Ｅγ）｛Ｋｅ／（Ｋｅ＋２ｍｃ２）｝１／２］ （３）
このようなアドバンストコンプトンカメラは、一般的に、電子の飛跡情報を利用しない従来のコンプトンカメラに比べて測定精度が高いという特徴を有する。
Here, φ is an angle formed by the incident direction vector s and the scattering direction vector g, α is an angle formed by the recoil direction vector e and the scattering direction vector g, and is calculated by the following equations (2) and (3). Can do. Here, m is the static mass of electrons, and c is the speed of light.
φ = cos −1 [(1− {mc 2 / (Eγ + Ke)} (Ke / Eγ)] (2)
α = cos −1 [(1-mc 2 / Eγ) {Ke / (Ke + 2mc 2 )} 1/2 ] (3)
Such an advanced Compton camera is generally characterized in that the measurement accuracy is higher than that of a conventional Compton camera that does not use electronic track information.
コンプトンカメラで使用するガンマ線検出器は、ガンマ線の吸収位置とエネルギーの両方が検出可能なピクセル型の検出器であり、一般的には光電吸収部材（シンチレータ）が用いられる。散乱体中でコンプトン散乱された散乱ガンマ線は検出器内（光電吸収部材）で光電吸収された場合、吸収位置にあたるピクセルで全てのエネルギーが検出されてその位置も特定できる。 The gamma ray detector used in the Compton camera is a pixel-type detector that can detect both the absorption position and energy of gamma rays, and generally uses a photoelectric absorption member (scintillator). When the scattered gamma rays Compton-scattered in the scatterer are photoelectrically absorbed in the detector (photoelectric absorption member), all the energy is detected by the pixel corresponding to the absorption position, and the position can be specified.
上記の如きコンプトンカメラが測定対象とするガンマ線は、１００ｋｅＶ〜１０ＭｅＶのエネルギーを有するガンマ線である。この程度のエネルギー帯域においては、一般的に、エネルギーが高いほど、光電吸収される割合に対してコンプトン散乱される割合が相対的に増加する。ガンマ線は散乱体中でコンプトン散乱により一部のエネルギーは失うが、なお十分に大きなエネルギーを持つため、ガンマ線検出器（光電吸収部材）内で再びコンプトン散乱を生じる確率が比較的高い。このような検出器内コンプトン散乱が発生すると、散乱位置にあたるピクセルにおいてはガンマ線の一部のエネルギーが検出される。そして再び散乱されたガンマ線が他の位置で光電吸収されると、吸収位置にあたるピクセルにおいて残りのエネルギーが検出されるいわゆる多重検出となる。多重検出は検出器の時間分解能よりも短い時間間隔でほぼ同時に発生するため、時間差により、発生の順番を区別することは容易ではない。 The gamma rays to be measured by the Compton camera as described above are gamma rays having an energy of 100 keV to 10 MeV. In such an energy band, in general, the higher the energy, the higher the rate of Compton scattering relative to the rate of photoelectric absorption. Although some energy is lost due to Compton scattering in the scatterer, the gamma rays still have sufficiently large energy, so that the probability of causing Compton scattering again in the gamma ray detector (photoelectric absorption member) is relatively high. When such Compton scattering in the detector occurs, a part of the energy of gamma rays is detected in the pixel corresponding to the scattering position. When the scattered gamma rays are photoelectrically absorbed at other positions, so-called multiple detection is performed in which the remaining energy is detected at the pixel corresponding to the absorption position. Multiple detection occurs almost simultaneously at a time interval shorter than the time resolution of the detector, so it is not easy to distinguish the order of occurrence due to the time difference.
さらには、あるコンプトン散乱事象に起因して発生した散乱ガンマ線と他の無関係なガンマ線が、ガンマ線検出器の異なるピクセルで偶発的にほぼ同時に検出されるいわゆる偶発同時多重検出が発生する場合もある。無関係なガンマ線は、測定対象物から放出されるもの以外に宇宙線などもある。 Furthermore, there may be a so-called accidental simultaneous multiple detection in which scattered gamma rays generated due to a Compton scattering event and other unrelated gamma rays are accidentally detected almost simultaneously at different pixels of the gamma ray detector. Irrelevant gamma rays include cosmic rays in addition to those emitted from the measurement object.
コンプトンカメラにおいて、前述の式（１）、（２）、（３）を用いて或るコンプトン散乱事象における入射ガンマ線の入射方向ベクトルｓを算出するためには、次のことが必要である。即ち、散乱ガンマ線に関する検出情報、即ちエネルギーＥγと散乱方向ベクトルｇを、同一のコンプトン散乱事象において検出した反跳電子のエネルギーＫｅと反跳方向ベクトルｅと組み合わせることが必須である。 In the Compton camera, in order to calculate the incident direction vector s of the incident gamma ray in a certain Compton scattering event using the aforementioned equations (1), (2), and (3), the following is necessary. That is, it is essential to combine detection information related to scattered gamma rays, that is, energy Eγ and scattering direction vector g with recoil electron energy Ke and recoil direction vector e detected in the same Compton scattering event.
しかし、前述した検出器内コンプトン散乱による多重検出や偶発同時多重検出のように、同時にガンマ線検出器の複数の位置でエネルギーが検出された場合、複数の検出値のいずれが散乱ガンマ線の最初の到達位置に対応するかを特定することができない。そのため、入射ガンマ線の入射方向ベクトルｓを算出することができない。特に、入射ガンマ線のエネルギーが５００ｋｅＶ以上では、検出器内コンプトン散乱による多重検出が増加し、有効な検出情報が減少する。故に、放射能の分布画像の再構成に必要な十分なデータ数を得るために、より長時間の測定が必要となる（つまり、検出感度が低下する）。 However, if energy is detected at multiple positions of the gamma ray detector at the same time, such as multiple detection by Compton scattering within the detector and accidental simultaneous multiple detection described above, any of the multiple detection values will reach the first arrival of the scattered gamma ray. It is not possible to specify whether the position corresponds. Therefore, the incident direction vector s of incident gamma rays cannot be calculated. In particular, when the energy of the incident gamma ray is 500 keV or more, multiple detection by Compton scattering in the detector increases, and effective detection information decreases. Therefore, in order to obtain a sufficient number of data necessary for reconstruction of the radioactivity distribution image, a longer measurement is required (that is, the detection sensitivity is reduced).
これに対して、特許文献１には、次の原理を用いて、最初に検出器に到達した位置を推定する方法が開示されている。即ち、ガンマ線検出器で多重検出があった場合、仮に検出器内コンプトン散乱を生じたのであれば、散乱によりガンマ線が失う（検出器が検出する）エネルギーは散乱ガンマ線の残りのエネルギーよりも確率的に小さくなるという原理を用いる。しかし、この方法は検出器内コンプトン散乱を前提としており、偶発同時多重検出には適用できない。また、検出器内コンプトン散乱後の散乱ガンマ線が最終的に検出器内で光電吸収されなかった場合、その判定ができない。その結果、検出したエネルギーは不正確となり、そのエネルギー情報を用いて算出したガンマ線の入射方向に関する不正確な情報は、放射能の分布を再構成するデータにおいてノイズとなる。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a method for estimating a position that first reaches a detector using the following principle. In other words, if multiple detection is performed by a gamma ray detector, if Compton scattering occurs in the detector, the energy lost by the gamma ray due to scattering (detected by the detector) is more probabilistic than the remaining energy of the scattered gamma ray. The principle of becoming smaller is used. However, this method assumes Compton scattering in the detector and cannot be applied to accidental simultaneous multiple detection. Further, when the scattered gamma rays after Compton scattering in the detector are not finally photoelectrically absorbed in the detector, the determination cannot be made. As a result, the detected energy becomes inaccurate, and inaccurate information about the incident direction of gamma rays calculated using the energy information becomes noise in the data for reconstructing the radioactivity distribution.
また特許文献２には、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）において、検出器内コンプトン散乱による多重検出が発生した場合のガンマ線の最初の到達位置を判定する方法が開示されている。しかし、この方法は、判定の対象とするガンマ線のエネルギーが５１１ｋｅＶであることを前提としている。従って、コンプトンカメラにおける判定のように、散乱体で一度コンプトン散乱され、そのエネルギーが不定である散乱ガンマ線の判定には適用することができない。 Patent Document 2 discloses a method for determining the first arrival position of gamma rays when multiple detection by Compton scattering in a detector occurs in PET (Positron Emission Tomography). However, this method is based on the premise that the energy of gamma rays to be determined is 511 keV. Therefore, it cannot be applied to the determination of the scattered gamma ray in which the Compton scattering is once performed by the scatterer and the energy thereof is indefinite as in the determination in the Compton camera.
本発明によるガンマ線などの放射線の検出方法は、散乱体によりコンプトン散乱された放射線の到達位置とエネルギーを放射線検出器によって検出するガンマ線などの放射線の検出方法である。そして、コンプトン散乱により反跳電子を発生した散乱点と、反跳電子の反跳方向と、反跳電子のエネルギーを電子検出手段により検出し、反跳電子の反跳方向と放射線の散乱方向の成す角を開き角αとしたときに、放射線検出器内の複数箇所でほぼ同時に前記散乱された放射線のものと推定されるエネルギーを検出した場合には、検出した反跳電子のエネルギー及び放射線のエネルギーから求めた第１の開き角αkinと、放射線の検出位置と散乱点と反跳方向より求めた第２の開き角αgeoの両方を用いて、放射線の放射線検出器への最初の到達位置を判定する。 The method for detecting radiation such as gamma rays according to the present invention is a method for detecting radiation such as gamma rays in which the arrival position and energy of Compton scattered radiation by a scatterer are detected by a radiation detector. Then, the scattering point where the recoil electrons are generated by Compton scattering, the recoil electron recoil direction, and the recoil electron energy are detected by the electron detection means, and the recoil electron recoil direction and radiation scattering direction are detected. When the energy that is estimated to be that of the scattered radiation is detected almost simultaneously at a plurality of locations in the radiation detector when the angle formed is the opening angle α, the energy of the recoiled electrons and the radiation The first arrival angle of radiation to the radiation detector using both the first opening angle α kin obtained from energy and the second opening angle α geo obtained from the detection position of the radiation, the scattering point and the recoil direction Determine the position.
また、本発明のコンプトンカメラは、散乱体、電子検出器、及び放射線検出器を備え、散乱体によりコンプトン散乱された放射線の到達位置とエネルギーを放射線検出器によって検出し、コンプトン散乱により反跳電子を発生した散乱点と反跳電子の反跳方向と反跳電子のエネルギーを電子検出器により検出し、検出した放射線の到達位置とエネルギーの情報、検出した散乱点、及び反跳電子の反跳方向とエネルギーの情報から放射線の入射方向を求める。そして、反跳電子の反跳方向と放射線の散乱方向の成す角を開き角αとしたときに、放射線検出器内の複数箇所でほぼ同時に前記散乱された放射線のものと推定されるエネルギーを検出した場合には、検出した反跳電子のエネルギー及び放射線のエネルギーから求めた第１の開き角αkinと、放射線の検出位置と検出した散乱点と検出した反跳方向とから求めた第２の開き角αgeoの両方を用いて、放射線の放射線検出器への最初の到達位置を判定する。 The Compton camera of the present invention includes a scatterer, an electron detector, and a radiation detector, detects the arrival position and energy of the Compton-scattered radiation by the scatterer by the radiation detector, and recoils electrons by Compton scattering. , The recoil electron recoil direction and the recoil electron energy are detected by an electron detector, the detected radiation arrival position and energy information, the detected scatter point, and the recoil electron recoil. The incident direction of radiation is obtained from the direction and energy information. When the angle formed by the recoil direction of recoil electrons and the scattering direction of radiation is defined as an opening angle α, energy estimated to be that of the scattered radiation is detected almost simultaneously at a plurality of locations in the radiation detector. In this case, the second opening angle α kin obtained from the detected recoil electron energy and radiation energy, the radiation detection position, the detected scattering point, and the detected recoil direction. Both the opening angles α geo are used to determine the initial arrival position of radiation to the radiation detector.
本発明によれば、放射線検出器で、検出器内コンプトン散乱による多重検出や偶発同時多重検出などにより複数位置でほぼ同時にエネルギーが検出された場合でも、放射線の最初の到達位置について、より正しい情報を得ることができる。 According to the present invention, even when energy is detected almost simultaneously at a plurality of positions by multiple detection by means of in-detector Compton scattering or accidental simultaneous multiple detection, the radiation detector can provide more accurate information about the first arrival position of radiation. Can be obtained.
本発明では、コンプトン散乱点と、反跳電子の反跳方向と、反跳電子のエネルギーを検出し、放射線検出器内の複数箇所でほぼ同時に散乱された放射線のものと推定されるエネルギーを検出した場合、次のようにする。反跳方向と散乱方向の成す角を開き角αとして、反跳電子のエネルギー及び放射線のエネルギーから求めた第１の開き角αkinと、散乱放射線の検出位置と散乱点と反跳方向より求めた第２の開き角αgeoを用いて、放射線の最初の到達位置を判定する。この判定に基づいて、αを求め、これとともに、前述の式（２）のφ、散乱方向ベクトルｇ、反跳方向ベクトルｅを用いて、入射放射線の入射方向ベクトルｓを求める。 In the present invention, the Compton scattering point, the recoil electron recoil direction, and the recoil electron energy are detected, and the energy estimated to be that of the radiation scattered almost simultaneously at a plurality of locations in the radiation detector is detected. If so, do the following: The angle between the recoil direction and the scattering direction is defined as an opening angle α, and the first opening angle α kin obtained from the energy of recoil electrons and the energy of radiation, the detection position of scattered radiation, the scattering point, and the recoil direction are obtained. The first arrival position of the radiation is determined using the second opening angle α geo . Based on this determination, α is obtained, and at the same time, the incident direction vector s of incident radiation is obtained by using φ, the scattering direction vector g, and the recoil direction vector e of the above-described equation (2).
以下、図面を参照して実施形態を説明する。以下の説明では、放射線はガンマ線であるとして説明するが、コンプトン散乱を起こすのに十分なエネルギーを有するＸ線など、その他の放射線であっても計測原理は同じである。また、本発明は以下の実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, radiation is described as being gamma rays, but the measurement principle is the same for other radiations such as X-rays having sufficient energy to cause Compton scattering. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
図１にコンプトンカメラの構成例を示す。このコンプトンカメラは図示するように電子検出器であるμＴＰＣ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｃｈａｍｂｅｒ）１０１、及び放射線検出器であるガンマ線検出器１０２を備える。また、１０３は測定対象である放射線源、１０４は放射線源から放射されμＴＰＣ１０１に入射した入射ガンマ線である。μＴＰＣ１０１の構成を、図２（ａ）に斜視図により、また図２（ｂ）に断面図により示す。μＴＰＣ１０１内は散乱体２０２としてのアルゴンガス等で満たされ、その上面には導電材料からなるドリフトプレーン２０１が備えられている。μＴＰＣ１０１は、コンプトン散乱により発生した反跳電子により発生した電離電子を、電子雪崩現象を用いて増幅し、反跳電子の飛跡を検出する電子飛跡検出部である後述するμＰＩＣを備える。また、ガス部などの散乱体を介して電子飛跡検出部の電極（第一電極）と対向する電極（第二電極）であるドリフトプレーン２０１を、電子飛跡検出部の電極に対して負電位として電界を印加する電界印加部を備える。側面には、ドリフトプレーン２０１に平行に導体線２０５が等間隔で多段に巻かれている。各導体線２０５間、及びドリフトプレーン２０１と最上段の導体線２０５との間には、抵抗２０４が接続されている。ドリフトプレーン２０１と最下段の導体線２０５の間には電源２０６によりＤＣ電圧が印加され、このＤＣ電圧が抵抗２０４により分圧されて各導体線２０５に印加される。これにより、μＴＰＣ１０１の内部には矢印Ｅで示す方向の均一な電場が発生する。μＴＰＣ１０１の底部には、電子検出器２０３としてのμＰＩＣ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｉｘｅｌ Ｇａｓ Ｃｈａｍｂｅｒ）が配置されている。 FIG. 1 shows a configuration example of a Compton camera. The Compton camera includes a μTPC (Micro Time Projection Chamber) 101 that is an electronic detector and a gamma ray detector 102 that is a radiation detector as shown in the figure. Reference numeral 103 denotes a radiation source to be measured, and reference numeral 104 denotes incident gamma rays emitted from the radiation source and incident on the μTPC 101. The configuration of the μTPC 101 is shown in a perspective view in FIG. 2A and in a cross-sectional view in FIG. The μTPC 101 is filled with argon gas or the like as the scatterer 202, and a drift plane 201 made of a conductive material is provided on the upper surface thereof. The μTPC 101 includes a later-described μPIC, which is an electron track detection unit that amplifies ionized electrons generated by recoil electrons generated by Compton scattering using an electron avalanche phenomenon and detects a track of recoil electrons. Moreover, the drift plane 201 which is an electrode (second electrode) facing the electrode (first electrode) of the electron track detection unit via a scatterer such as a gas unit is set to a negative potential with respect to the electrode of the electron track detection unit. An electric field application unit for applying an electric field is provided. On the side surface, conductor wires 205 are wound in multiple stages at equal intervals in parallel with the drift plane 201. Resistors 204 are connected between the conductor lines 205 and between the drift plane 201 and the uppermost conductor line 205. A DC voltage is applied between the drift plane 201 and the lowermost conductor line 205 by a power source 206, and this DC voltage is divided by a resistor 204 and applied to each conductor line 205. As a result, a uniform electric field in the direction indicated by the arrow E is generated inside the μTPC 101. On the bottom of the μTPC 101, a μPIC (Micro Pixel Gas Chamber) as an electron detector 203 is disposed.
次に、μＴＰＣ１０１の動作について図３により説明する。放射線源１０３から放出されμＴＰＣ１０１に入射した入射ガンマ線１０４の光子は、散乱体２０２が含むガス分子３０２の持つ電子と、相互作用であるコンプトン散乱を起こし、その結果、散乱ガンマ線３０１と、電離した反跳電子３０４とを発生する。この反跳電子３０４は、次々に他のガス分子から電子を電離しながら散乱体２０２の中を進んでいく。このようにして反跳電子３０４の飛跡に沿って発生した多数の電離電子は、電子雲３０３（線状の電子の集団）を形成する。電子雲３０３は、矢印Ｅで示すμＴＰＣ１０１内の均一な電場によって、その形状を保ったまま電子検出器２０３まで等速度でドリフトする。 Next, the operation of the μTPC 101 will be described with reference to FIG. The photons of the incident gamma rays 104 emitted from the radiation source 103 and incident on the μTPC 101 cause Compton scattering, which is an interaction with the electrons of the gas molecules 302 included in the scatterer 202, and as a result, the scattered gamma rays 301 and the ionized reaction Bounce electrons 304 are generated. The recoil electrons 304 travel through the scatterer 202 while ionizing electrons from other gas molecules one after another. A large number of ionized electrons generated along the track of the recoil electrons 304 in this way form an electron cloud 303 (a group of linear electrons). The electron cloud 303 drifts at a constant speed to the electron detector 203 while maintaining its shape due to the uniform electric field in the μTPC 101 indicated by the arrow E.
図４（ａ）に、電子検出器２０３であるμＰＩＣの上面図を、図４（ｂ）に、一部分を拡大した斜視図を示す。μＰＩＣは、誘電体材料からなる基板４０６、基板４０６の裏面に等間隔で形成した多数のアノードストリップ４０１、及び基板４０６の表面に等間隔でアノードストリップと直交する方向に形成した多数のカソードストリップ４０２を有する。カソードストリップ４０２には等間隔で円形の開口が形成され、この開口の周縁部がカソード電極４０４とされる。また裏面のアノードストリップ４０１には、等間隔で細い円柱状のアノード電極４０３が絶縁基板を貫通するように立設され、カソードストリップ４０２に形成された開口の中心部に露出する。アノードストリップとカソードストリップの間には電源４０５により高いＤＣ電圧が印加され、その結果、アノード電極４０３とカソード電極４０４の間には強電界が発生する。 4A shows a top view of the μPIC, which is the electron detector 203, and FIG. 4B shows a partially enlarged perspective view. The μPIC includes a substrate 406 made of a dielectric material, a large number of anode strips 401 formed on the back surface of the substrate 406 at equal intervals, and a large number of cathode strips 402 formed on the surface of the substrate 406 at equal intervals in a direction perpendicular to the anode strips. Have Circular openings are formed at equal intervals in the cathode strip 402, and the peripheral portion of the opening is a cathode electrode 404. Further, on the anode strip 401 on the back surface, thin cylindrical anode electrodes 403 are erected so as to penetrate the insulating substrate at equal intervals, and are exposed at the center of the opening formed in the cathode strip 402. A high DC voltage is applied between the anode strip and the cathode strip by the power source 405, and as a result, a strong electric field is generated between the anode electrode 403 and the cathode electrode 404.
ドリフトして電子検出器２０３（μＰＩＣ）に到達した電子雲３０３を構成する電離電子は、アノード電極４０３とカソード電極４０４の間の強電界によって急激に加速され、ガス分子より雪崩式に多数の電離電子と陽イオンを発生させる（ガス増幅作用）。発生した電離電子はアノード電極４０３に集中して吸収され、陽イオンはカソード電極４０４に集中して、電荷が中和される。 The ionization electrons constituting the electron cloud 303 that has drifted and reached the electron detector 203 (μPIC) are rapidly accelerated by the strong electric field between the anode electrode 403 and the cathode electrode 404, and a large number of ionizations are performed in an avalanche manner rather than gas molecules. Generates electrons and cations (gas amplification action). The generated ionized electrons are concentrated and absorbed in the anode electrode 403, and the cations are concentrated in the cathode electrode 404, and the charge is neutralized.
ここで、アノードストリップ４０１とカソードストリップ４０２は互いに直交するように形成されている。よって、電離電子による負電荷が検出されたアノードストリップと陽イオンによる正電荷が検出されたカソードストリップとの位置から、電子雲３０３、即ちコンプトン散乱点を一端とする反跳電子の飛跡の電子検出器２０３に平行な面内の２次元位置が検出できる。 Here, the anode strip 401 and the cathode strip 402 are formed to be orthogonal to each other. Therefore, from the position of the anode strip where the negative charge due to the ionized electrons was detected and the cathode strip where the positive charge due to the positive ions was detected, the electron detection of the electron cloud 303, that is, the recoil electron track with the Compton scattering point as one end. A two-dimensional position in a plane parallel to the vessel 203 can be detected.
さらに電子雲３０３のドリフト速度と、ガンマ線検出器１０２による散乱ガンマ線の検出から電子検出器２０３による電子雲３０３の検出までの時間差とから、電子雲３０３のドリフト距離、即ち電子検出器２０３から垂直な方向の距離が検出できる。このようにして、コンプトン散乱点及び反跳電子の飛跡の３次元の位置情報が得られる。 Furthermore, from the drift velocity of the electron cloud 303 and the time difference from the detection of the scattered gamma rays by the gamma ray detector 102 to the detection of the electron cloud 303 by the electron detector 203, the drift distance of the electron cloud 303, that is, perpendicular to the electron detector 203. The distance in the direction can be detected. In this way, three-dimensional position information of Compton scattering points and recoil electron tracks can be obtained.
ドリフト速度は、電子とガス分子の衝突の平均時間間隔と電場の大きさの積に比例する一定値である。μＴＰＣ１０１内で生じた多数のコンプトン散乱で発生した多数の電離電子のドリフト時間を計測しこれを度数分布で表したとき、次のようになる。即ち、分布の上端（最大ドリフト時間）は、最大ドリフト距離であるドリフトプレーン２０１から電子検出器２０３までのドリフト時間に対応している。そこで、ドリフトプレーン２０１から電子検出器２０３までの距離をＬ、最大ドリフト時間をＴｍａｘとしたとき、ドリフト速度はＬ／Ｔｍａｘより求めることができる。 The drift velocity is a constant value proportional to the product of the average time interval of collision between electrons and gas molecules and the magnitude of the electric field. When drift times of a large number of ionized electrons generated by a large number of Compton scatterings generated in the μTPC 101 are measured and expressed as a frequency distribution, the result is as follows. That is, the upper end (maximum drift time) of the distribution corresponds to the drift time from the drift plane 201 to the electron detector 203, which is the maximum drift distance. Therefore, when the distance from the drift plane 201 to the electron detector 203 is L and the maximum drift time is Tmax, the drift velocity can be obtained from L / Tmax.
ここで反跳電子のエネルギーＫｅは、反跳電子が停止するまでに発生した電離電子に付与した全てのエネルギーの合計であり、電子検出器２０３が電子雲３０３から検出した総電荷量から算出することができる。この時の比例係数は、事前に、エネルギーと検出電荷量の関係からキャリブレーションによって求めておくことができる。 Here, the recoil electron energy Ke is the sum of all energies imparted to the ionized electrons generated until the recoil electrons are stopped, and is calculated from the total charge amount detected from the electron cloud 303 by the electron detector 203. be able to. The proportionality coefficient at this time can be obtained in advance by calibration from the relationship between the energy and the detected charge amount.
一方、図３に示すように、コンプトン散乱により入射ガンマ線１０４とは異なる方向に散乱された散乱ガンマ線３０１は電子検出器２０３を透過し、ガンマ線検出器１０２によって検出される。ガンマ線検出器１０２は散乱ガンマ線３０１の吸収位置とエネルギーの両方が検出可能なピクセル型の検出器である。一般的には、このような検出器として、格子状に並べられた光電吸収部材（シンチレータ）とピクセル型の光電変換器（光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード）を組み合わせて使用する。シンチレータは、ガンマ線のエネルギーを可視または紫外光に変換し、光電変換器はこれを電気的なエネルギーに変換する。このような検出器以外にも、ガンマ線のエネルギーを直接電気的なエネルギーに変換する半導体素子を用いることもできる。コンプトンカメラが検出の対象とするガンマ線のエネルギーは比較的高いため、ガンマ線の吸収能力の高い吸収部材を使用することが望ましい。散乱ガンマ線３０１は、ガンマ線検出器１０２（光電吸収部材）内で光電吸収された場合、吸収位置のピクセルで全てのエネルギーが検出され、その位置も特定できる。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the scattered gamma ray 301 scattered in a direction different from the incident gamma ray 104 by Compton scattering passes through the electron detector 203 and is detected by the gamma ray detector 102. The gamma ray detector 102 is a pixel type detector capable of detecting both the absorption position and energy of the scattered gamma ray 301. Generally, as such a detector, a photoelectric absorption member (scintillator) arranged in a lattice and a pixel type photoelectric converter (photomultiplier tube or avalanche photodiode) are used in combination. The scintillator converts gamma ray energy into visible or ultraviolet light, and the photoelectric converter converts it into electrical energy. In addition to such a detector, a semiconductor element that directly converts gamma ray energy into electrical energy can also be used. Since the energy of gamma rays to be detected by the Compton camera is relatively high, it is desirable to use an absorbing member having a high gamma ray absorbing ability. When the scattered gamma ray 301 is photoelectrically absorbed in the gamma ray detector 102 (photoelectric absorption member), all energy is detected by the pixel at the absorption position, and the position can also be specified.
このようにして、入射ガンマ線１０４の個々の光子のコンプトン散乱事象について計測したコンプトン散乱点と散乱ガンマ線３０１の到達位置から散乱方向ベクトルｇ（単位ベクトル）を算出する。また、計測した電子の飛跡情報から反跳電子３０４の反跳方向ベクトルｅ（単位ベクトル）を算出する。さらに、計測した反跳電子３０４のエネルギーＫｅと散乱ガンマ線３０１のエネルギーＥγをもとに、前述の式（１）、（２）、（３）により入射ガンマ線１０４の入射方向ベクトルｓ（単位ベクトル）を算出する。ここで、正しい入射方向ベクトルｓを算出するためには、次のことが必須である。つまり、散乱ガンマ線３０１に関する正しい検出情報、即ちエネルギーＥγと散乱方向ベクトルｇを、それと同一のコンプトン散乱事象において検出した反跳電子３０４のエネルギーＫｅ及び反跳方向ベクトルｅと組み合わせることが必須である。 In this way, the scattering direction vector g (unit vector) is calculated from the Compton scattering point measured for the Compton scattering event of each photon of the incident gamma ray 104 and the arrival position of the scattered gamma ray 301. Further, the recoil direction vector e (unit vector) of the recoil electrons 304 is calculated from the measured electron track information. Further, based on the measured energy Ke of the recoil electron 304 and the energy Eγ of the scattered gamma ray 301, the incident direction vector s (unit vector) of the incident gamma ray 104 according to the above formulas (1), (2), and (3). Is calculated. Here, in order to calculate the correct incident direction vector s, the following is essential. That is, it is essential to combine the correct detection information regarding the scattered gamma ray 301, that is, the energy Eγ and the scattering direction vector g, with the energy Ke and the recoil direction vector e of the recoil electrons 304 detected in the same Compton scattering event.
しかし実際には、前述した検出器内コンプトン散乱による多重検出や偶発同時多重検出のように、ほぼ同時に（言い換えれば、検出器の時間分解能以下の時間間隔で）ガンマ線検出器の複数の位置でエネルギーが検出される場合がある。例えば、次のような場合である。
（１）検出対象である入射ガンマ線１０４が散乱体によりコンプトン散乱され、更に散乱ガンマ線３０１がガンマ線検出器１０２内で再度、１回または２回以上異なる位置でコンプトン散乱され、最終的に検出器内の他の位置で光電吸収される。これは、検出器内コンプトン散乱による多重検出である。図３には、この現象を説明するため、ガンマ線検出器１０２内でコンプトン散乱されたガンマ線を破線で描いた。
（２）検出対象である散乱ガンマ線３０１の検出とほぼ同時に、偶発的に他の無関係なガンマ線（散乱体でコンプトン散乱されずに透過したガンマ線や宇宙線など）がガンマ線検出器１０２内の他の位置で検出される。これは偶発同時多重検出である。
（３）複数の検出対象である入射ガンマ線１０４（光子）が散乱体によりほぼ同時にコンプトン散乱され、複数の散乱ガンマ線３０１がそれぞれガンマ線検出器１０２内の異なる位置で検出される。これは、複数の別個の検出対象である入射ガンマ線の偶発同時多重検出である。
In practice, however, the energy at multiple positions of the gamma-ray detector is almost simultaneously (in other words, at a time interval less than the detector's time resolution), such as the multiple detection by Compton scattering in the detector and the simultaneous coincidence multiple detection described above. May be detected. For example, this is the case.
(1) The incident gamma ray 104 to be detected is Compton scattered by the scatterer, and the scattered gamma ray 301 is Compton scattered again in the gamma ray detector 102 once or twice or more, and finally in the detector. Photoelectric absorption at other positions. This is a multiple detection by Compton scattering in the detector. In FIG. 3, in order to explain this phenomenon, the gamma rays that are Compton scattered in the gamma ray detector 102 are drawn with broken lines.
(2) Almost simultaneously with the detection of the scattered gamma ray 301 to be detected, other irrelevant gamma rays (such as gamma rays and cosmic rays that are transmitted without being Compton scattered by the scatterer) Detected by position. This is accidental simultaneous multiple detection.
(3) Incident gamma rays 104 (photons) that are a plurality of detection targets are Compton scattered by the scatterer almost simultaneously, and a plurality of scattered gamma rays 301 are detected at different positions in the gamma ray detector 102, respectively. This is an accidental simultaneous multiple detection of incident gamma rays that are a plurality of separate detection targets.
さらに（１）、（２）、（３）のうちの２以上が複合して発生する場合も考えられる。本発明においては、このような多重検出の際に、検出された複数の検出位置及びエネルギーの情報のいずれを反跳電子の検出情報と組み合わせるべきであるかを判定する。そのために、２つの計算式を用いて反跳方向ベクトルｅと散乱方向ベクトルｇの成す角αを計算し、その結果を比較する。 Further, there may be a case where two or more of (1), (2), and (3) occur in combination. In the present invention, at the time of such multiplex detection, it is determined which of the detected plurality of detection positions and energy information should be combined with the recoil electron detection information. Therefore, the angle α formed by the recoil direction vector e and the scattering direction vector g is calculated using two calculation formulas, and the results are compared.
計算式のひとつは前述の式（３）である。この式によれば、検出した反跳電子のエネルギーＫｅと散乱ガンマ線のエネルギーＥγから運動学的にαが算出できる。式（３）により運動学的に求めた角αを本明細書では第１の開き角αkinとする。 One of the calculation formulas is the above-described formula (3). According to this equation, α can be calculated kinematically from the energy Ke of the recoil electrons detected and the energy Eγ of the scattered gamma rays. In the present specification, the angle α obtained kinematically by the equation (3) is defined as a first opening angle α kin .
もうひとつの計算式は次の式（４）である。
α＝ｃｏｓ−１（ｇ・ｅ） （４）
この式によれば、検出した反跳方向ベクトルｅと散乱方向ベクトルｇから幾何学的にαが算出できる。式（４）により幾何学的に求めた角αを本明細書では第２の開き角αgeoとする。
Another calculation formula is the following formula (4).
α = cos −1 (g · e) (4)
According to this equation, α can be calculated geometrically from the detected recoil direction vector e and scattering direction vector g. In this specification, the angle α obtained geometrically by the equation (4) is defined as a second opening angle α geo .
散乱方向ベクトルｇ、反跳方向ベクトルｅ、反跳電子のエネルギーＫｅ、及び散乱ガンマ線のエネルギーＥγが全て同一のコンプトン散乱事象の結果のものであるとする。この場合、式（３）で得られる第１の開き角αkinと式（４）で得られる第２の開き角αgeoは一致する。 Assume that the scattering direction vector g, recoil direction vector e, recoil electron energy Ke, and scattered gamma ray energy Eγ are all the result of the same Compton scattering event. In this case, the first opening angle α kin obtained by Expression (3) matches the second opening angle α geo obtained by Expression (4).
一例として、ガンマ線検出器の異なる２箇所（ピクセルＰｇ１とＰｇ２）で夫々エネルギーＥγ１とＥγ２を有する光子がほぼ同時に検出され、一方これと同時に検出された反跳電子は１つのみでそのエネルギーはＫｅであった場合の判定方法を説明する。この場合、２つのガンマ線の検出のいずれか一方は無関係なガンマ線の検出（偶発同時多重検出）の可能性がある。そこでまず、式（３）においてＥγ=Ｅγ１として第１の開き角αkin1を計算し、Ｅγ=Ｅγ２として第１の開き角αkin2を計算する。次に、コンプトン散乱点よりピクセルＰｇ１に向かう散乱方向ベクトルｇ１とコンプトン散乱点よりピクセルＰｇ２に向かう散乱方向ベクトルｇ２の２つを仮定し、それぞれについて式（４）により第２の開き角αgeo1と第２の開き角αgeo2を計算する。そして、第１の開き角αkin1は第２の開き角αgeo1と、第１の開き角αkin2は第２の開き角αgeo2とそれぞれ比較する。検出した反跳電子と同一のコンプトン散乱事象から発生した散乱ガンマ線であれば、第１の開き角αkinと第２の開き角αgeoは一致するはずである。そこで、一致した方のαの基となるピクセルを散乱γ線の到達位置であるとする。 As an example, photons having energies Eγ 1 and Eγ 2 are detected almost simultaneously at two different gamma ray detector locations (pixels Pg 1 and Pg 2 ), while only one recoil electron is detected at the same time. A determination method when the energy is Ke will be described. In this case, one of the two gamma ray detections may be an unrelated gamma ray detection (accidental simultaneous multiple detection). Therefore, first, the first opening angle alpha kin1 calculated as Eγ = Eγ 1 in the formula (3), to calculate the first opening angle alpha KIN2 as Eγ = Eγ 2. Then, assuming the two scattering direction vector g 2 toward the pixel Pg 2 from scattering direction vector g 1 and Compton scattering point towards than Compton scattered point pixel Pg 1, second opening by the formula (4) for each of The angle α geo1 and the second opening angle α geo2 are calculated. The first opening angle α kin1 is compared with the second opening angle α geo1 , and the first opening angle α kin2 is compared with the second opening angle α geo2 . If the scattered gamma ray is generated from the same Compton scattering event as the detected recoil electron, the first opening angle α kin and the second opening angle α geo should match. Therefore, it is assumed that the pixel that is the basis of the matched α is the arrival position of the scattered γ rays.
しかし双方とも一致しないときには、偶発同時多重検出ではなく、いずれか一方のピクセルで先にコンプトン散乱し、次に他方のピクセルで光電吸収した多重検出の可能性がある。その場合には、２箇所で検出したエネルギーＥγ１とＥγ２の合計が散乱ガンマ線のエネルギーＥγとなる。そこで、式（３）により、Ｅγ=Ｅγ１＋Ｅγ２として第１の開き角αkinを計算する。これを、式（４）により計算した第２の開き角αgeo1及び第２の開き角αgeo2と比較し、一致した方のαの基となるピクセルを散乱ガンマ線の到達位置であるとする。 However, when both do not match, there is a possibility that the detection is not accidental simultaneous multiple detection but multiple detection in which one of the pixels first undergoes Compton scattering and then the other pixel undergoes photoelectric absorption. In this case, the sum of the energy Eγ 1 and Eγ 2 detected at two locations is the energy Eγ of the scattered gamma rays. Therefore, the first opening angle α kin is calculated from Eq. (3) as Eγ = Eγ 1 + Eγ 2 . This was compared with a second aperture angle alpha geo1 and second opening angle alpha geo2 calculated by Equation (4), the underlying of alpha towards that matched pixels as the arrival position of the scattered gamma rays.
この手順は、ガンマ線検出器の異なる３箇所以上で同時検出した場合にも拡張して適用することができる。このような場合も含めた判定方法について説明する。図５に判定処理のフローチャートを示す。 This procedure can be extended and applied even when simultaneous detection is performed at three or more different gamma ray detectors. A determination method including such a case will be described. FIG. 5 shows a flowchart of the determination process.
ほぼ同時にガンマ線のエネルギーをＮ箇所（ピクセルＰｇ１、Ｐｇ２‥ＰｇＮ、Ｎ≧２）で検出した場合を考える。この場合、検出した反跳電子と同一のコンプトン散乱事象から発生した散乱ガンマ線の検出は、そのうちのｎ箇所（１≦ｎ≦Ｎ）であり、残りは無関係なガンマ線の検出（偶発同時多重検出）であるとする。最初にｎ＝１とする。即ち、散乱ガンマ線は最初の到達位置で光電吸収されたものと仮定する。次にピクセルＰｇ１、Ｐｇ２‥ＰｇＮの中のｎ個（１個）から成る１つの組み合わせを選択する。最初はｎ＝１なので例えば１つのピクセルＰｇ１を選択する。さらに、以下のステップ１〜３を実行する。なお図５においてステップ１は５０１、ステップ２は５０２、ステップ３は５０３で示す。 Consider a case where the energy of gamma rays is detected at N locations (pixels Pg 1 , Pg 2 ... Pg N , N ≧ 2) almost simultaneously. In this case, the scattered gamma rays generated from the same Compton scattering event as the detected recoil electrons are detected in n places (1 ≦ n ≦ N), and the rest are detected irrelevant gamma rays (accidental simultaneous multiple detection). Suppose that First, n = 1. That is, it is assumed that the scattered gamma rays are photoelectrically absorbed at the first arrival position. Next, one combination of n (one) among the pixels Pg 1 , Pg 2 ... Pg N is selected. Since n = 1 initially, for example, one pixel Pg 1 is selected. Further, the following steps 1 to 3 are executed. In FIG. 5, step 1 is indicated by 501, step 2 is indicated by 502, and step 3 is indicated by 503.
［ステップ１（１回目）］
選択した組み合わせに含まれるｎ個（１個）のピクセルで検出されたエネルギーの総和を計算しこれをＥγとする。最初はピクセルＰｇ１で検出されたエネルギーＥγ１をＥγとする。このエネルギーＥγを用いて式（３）より第１の開き角αkin1を計算する。
[Step 1 (first time)]
The sum of the energy detected by n pixels (1) included in the selected combination is calculated, and this is defined as Eγ. Initially, the energy Eγ 1 detected in the pixel Pg 1 is defined as Eγ. Using this energy Eγ , the first opening angle α kin1 is calculated from equation (3).
［ステップ２（１回目）］
選択した組み合わせに含まれるｎ個（１個）のピクセルから１つを選択する。最初はピクセルＰｇ１を選択する。次に、コンプトン散乱点より、選択したピクセルＰｇ１に向かう散乱方向ベクトルｇ１を求める。この散乱方向ベクトルｇ１を用い式（４）により第２の開き角αgeo1を計算する。
[Step 2 (first time)]
One is selected from n (one) pixels included in the selected combination. Initially, pixel Pg 1 is selected. Next, a scattering direction vector g 1 directed to the selected pixel Pg 1 is obtained from the Compton scattering point. The second opening angle α geo1 is calculated by the equation (4) using the scattering direction vector g 1 .
［ステップ３（１回目）］
ステップ１で求めた第１の開き角αkin1とステップ２で求めた第２の開き角αgeo1とを比較する。両者が一致した場合は、このαの基となるピクセルＰｇ１を散乱γ線の最初の到達位置であると判定し、一致しない場合は散乱γ線の最初の到達位置ではないと判定する。ステップ３で散乱γ線の最初の到達位置と判定されなかった場合、選択したｎ個のピクセルの組み合わせに含まれる全てのピクセルについて判定が終了しているか確認する。そして、終了していなければ、選択した組み合わせに含まれる他のピクセルを選択し直し、再びステップ２とステップ３を繰り返す。ただし、最初はｎ＝１なのでステップ１〜３は１回で判定が終了する。
[Step 3 (first time)]
The first opening angle α kin1 obtained in step 1 is compared with the second opening angle α geo1 obtained in step 2. If the two coincide with each other, it is determined that the pixel Pg 1 that is the basis of α is the first arrival position of the scattered γ-rays. If it is not determined in step 3 that the scattered γ-ray is the first arrival position, it is confirmed whether the determination is completed for all the pixels included in the selected combination of n pixels. If not completed, another pixel included in the selected combination is selected again, and Steps 2 and 3 are repeated again. However, since n = 1 at the beginning, steps 1 to 3 are completed once.
またｎ個すべてのピクセルについて判定が終了している場合、まずｎ個のピクセルから成る全ての組み合わせについて判定が終了しているか確認し、終了していなければ、ｎ個のピクセルの組み合わせを変更し、再びステップ１〜３を繰り返す。またｎ個のピクセルから成る全ての組み合わせについて判定が終了している場合、ｎを１増加して新たに１つのピクセルの組み合わせを選択し、再びステップ１〜３を繰り返す。最初はｎ＝１なのでステップ１〜３は１回で判定が終了する。 If all n pixels have been determined, first check whether all the combinations of n pixels have been determined. If not, change the combination of n pixels. Steps 1 to 3 are repeated again. If all the combinations of n pixels have been determined, n is incremented by 1, a new pixel combination is selected, and steps 1 to 3 are repeated again. Since n = 1 at the beginning, steps 1 to 3 are completed once.
ｎ＝１として選択したピクセルＰｇ１が散乱γ線の最初の到達位置であり、光電吸収されたのではないと判定された場合にはｎ＝２とする。即ち、散乱ガンマ線は最初の到達位置でコンプトン散乱され、次に他のピクセルで光電吸収されたものと仮定する。そこでピクセルＰｇ１、Ｐｇ２‥ＰｇＮの中の２つから成る組み合わせ、例えばピクセルＰｇ１とＰｇ２の組み合わせを選択する。さらに以下のステップ１〜３を実行する。 If it is determined that the pixel Pg 1 selected as n = 1 is the first arrival position of the scattered γ-rays and is not photoelectrically absorbed, n = 2. That is, it is assumed that the scattered gamma rays are Compton scattered at the first arrival position and then photoelectrically absorbed by another pixel. Therefore, a combination of two of the pixels Pg 1 , Pg 2 ... Pg N , for example, a combination of the pixels Pg 1 and Pg 2 is selected. Further, the following steps 1 to 3 are executed.
［ステップ１（２回目）］
選択した組み合わせに含まれるｎ個（２個）のピクセルで検出されたエネルギーの総和を計算しこれをＥγとする。ここではピクセルＰｇ１とＰｇ２で検出したエネルギーの合計Ｅγ１＋Ｅγ２をＥγとする。このエネルギーＥγを用い式（３）より第１の開き角αkin1+2を計算する。
[Step 1 (second time)]
The total energy detected by n (two) pixels included in the selected combination is calculated, and this is defined as Eγ. Here, the total energy Eγ 1 + Eγ 2 detected by the pixels Pg 1 and Pg 2 is defined as Eγ. Using this energy Eγ, the first opening angle α kin1 + 2 is calculated from equation (3).
［ステップ２（２回目）］
選択した組み合わせに含まれるｎ個（２個）のピクセルから１つを選択する。まずピクセルＰｇ１を選択する。次にコンプトン散乱点より選択したピクセルＰｇ１に向かう散乱方向ベクトルｇ１を求める。この散乱方向ベクトルｇ１を用い式（４）により第２の開き角αgeo1を計算する。
[Step 2 (second time)]
One is selected from n (two) pixels included in the selected combination. First, pixel Pg 1 is selected. Next, a scattering direction vector g 1 directed from the Compton scattering point toward the selected pixel Pg 1 is obtained. The second opening angle α geo1 is calculated by the equation (4) using the scattering direction vector g 1 .
［ステップ３（２回目）］
ステップ１で求めた第１の開き角αkin1+2とステップ２（２回目）で求めた第２の開き角αgeo1とを比較する。両者が一致した場合はこのαの基となるピクセルＰｇ１を散乱γ線の最初の到達位置であると判定し、一致ない場合は散乱γ線の最初の到達位置ではないと判定する。ステップ３で散乱γ線の最初の到達位置と判定されなかった場合、ステップ２を繰り返す。
[Step 3 (second time)]
The first opening angle α kin1 + 2 obtained in step 1 is compared with the second opening angle α geo1 obtained in step 2 (second time). If the two coincide, it is determined that the pixel Pg 1 that is the basis of α is the first arrival position of the scattered γ rays, and if the two do not coincide, it is determined that the pixel Pg 1 is not the first arrival position of the scattered γ rays. If it is not determined in step 3 that the first arrival position of scattered γ-rays, step 2 is repeated.
［ステップ２（３回目）］
選択した組み合わせに含まれるｎ個（２個）のピクセルから他の１つ、即ちピクセルＰｇ２を選択し直す。次に、コンプトン散乱点より選択したピクセルＰｇ２に向かう散乱方向ベクトルｇ２を求める。この散乱方向ベクトルｇ２を用い、式（４）により第２の開き角αgeo2を計算する。
[Step 2 (third time)]
The other one, that is, the pixel Pg 2 is reselected from the n (two) pixels included in the selected combination. Next, a scattering direction vector g 2 directed from the Compton scattering point toward the selected pixel Pg 2 is obtained. Using this scattering direction vector g 2, calculating a second aperture angle alpha geo2 by Equation (4).
［ステップ３（３回目）］
ステップ１で求めた第１の開き角αkin1+2とステップ２（３回目）で求めた第２の開き角αgeo2とを比較する。両者が一致した場合はこのαの基となるピクセルＰｇ２を散乱γ線の最初の到達位置であると判定し、一致しない場合は散乱γ線の最初の到達位置ではないと判定する。
[Step 3 (third time)]
The first opening angle α kin1 + 2 obtained in step 1 is compared with the second opening angle α geo2 obtained in step 2 (third time). If the two coincide, it is determined that the pixel Pg 2 that is the basis of α is the first arrival position of the scattered γ-ray, and if the two do not coincide, it is determined that it is not the first arrival position of the scattered γ-ray.
ここで選択したｎ個（２個）のピクセルの組み合わせに含まれる全てのピクセルについて判定が終了しているか確認し、終了していなければ選択した組み合わせに含まれる他のピクセルを選択し直し、再びステップ２とステップ３を繰り返す。またｎ個（２個）すべてのピクセルについて判定が終了している場合、まずｎ個（２個）のピクセルから成る全ての組み合わせについて判定が終了しているか確認する。そして、終了していなければｎ個（２個）のピクセルの組み合わせを変更し、再びステップ１〜３を繰り返す。 Check whether all the pixels included in the combination of n (two) pixels selected here have been determined. If not, select another pixel included in the selected combination, and again Repeat step 2 and step 3. If the determination has been completed for all n (two) pixels, it is first confirmed whether the determination has been completed for all combinations of n (two) pixels. If not completed, the combination of n (two) pixels is changed, and steps 1 to 3 are repeated again.
またｎ個（２個）のピクセルから成る全ての組み合わせについて判定が終了している場合、ｎを１増加して新たに１つのピクセルの組み合わせを選択し、再びステップ１〜３を繰り返す。ｎ＝２として選択した全ての２つのピクセルの組み合わせにおいて第１の開き角αkinと第２の開き角αgeoが一致しない場合には、ｎ＝３とする。即ち、散乱ガンマ線は最初の到達位置でコンプトン散乱され、さらにもう一度他のピクセルでコンプトン散乱された後、最後に他のピクセルで光電吸収されたものと仮定する。そこで、ピクセルＰｇ１、Ｐｇ２‥ＰｇＮの中から３つの組み合わせを選択し、ｎ＝２の場合と同様にして判定を繰り返し行う。このようにして、ｎをＮまで１ずつ増加させながら第１の開き角αkinと第２の開き角αgeoが一致するまで判定を繰り返す。 If the determination is completed for all combinations of n (2) pixels, n is incremented by 1, a new pixel combination is selected, and Steps 1 to 3 are repeated again. If the first opening angle α kin and the second opening angle α geo do not match in the combination of all two pixels selected as n = 2, n = 3. That is, it is assumed that the scattered gamma rays are Compton scattered at the first arrival position, Compton scattered again by another pixel, and finally photoelectrically absorbed by another pixel. Therefore, three combinations are selected from the pixels Pg 1 , Pg 2 ... Pg N , and the determination is repeated as in the case of n = 2. In this way, the determination is repeated until the first opening angle α kin and the second opening angle α geo coincide with each other while increasing n by 1 to N.
ｎ＝１〜Ｎの全ての組み合わせで第１の開き角αkinと第２の開き角αgeoが一致しない場合、散乱ガンマ線のエネルギーＥγが不明であるため、前述の式（１）〜（３）によりガンマ線の入射方向ベクトルｓを求めることはできない。そのため、検出結果は無効データとして破棄する。こうすれば、散乱ガンマ線がガンマ線検出器内で最終的に光電吸収されなかった場合などで、散乱ガンマ線に関する不正確な情報を排除することができる。従って、放射能の分布を再構成するデータにおいてノイズを低減することができる。 When the first opening angle α kin and the second opening angle α geo do not match in all combinations of n = 1 to N, the energy Eγ of the scattered gamma rays is unknown, and thus the above-described formulas (1) to (3 ) Cannot determine the incident direction vector s of gamma rays. Therefore, the detection result is discarded as invalid data. In this way, inaccurate information on the scattered gamma rays can be eliminated, for example, when the scattered gamma rays are not finally photoelectrically absorbed in the gamma ray detector. Therefore, noise can be reduced in the data for reconstructing the radioactivity distribution.
以上のようにして、一致したαを求め、これに加えて、前述の式（２）で算出されるφ、散乱方向ベクトルｇ、コンプトン散乱点からの反跳方向ベクトルｅを用いて、前述の式（１）から入射ガンマ線の入射方向ベクトルｓを求める。散乱方向ベクトルｇは、上述した如く求まったコンプトン散乱点と散乱γ線の最初の到達位置とから求められる。 As described above, the matched α is obtained, and in addition to this, φ, the scattering direction vector g, and the recoil direction vector e from the Compton scattering point calculated by the above equation (2) are used. An incident direction vector s of incident gamma rays is obtained from Expression (1). The scattering direction vector g is obtained from the Compton scattering point obtained as described above and the first arrival position of the scattered γ-ray.
次に、測定誤差を考慮した第１の開き角αkinと第２の開き角αgeo の一致判定について説明する。反跳電子のエネルギー、反跳電子の検出位置、散乱ガンマ線のエネルギー及び散乱ガンマ線の検出位置の測定誤差は事前に装置固有の特性として実測することが可能である。ここで、実測による反跳電子のエネルギーの測定誤差の標準偏差がσＥｅの正規分布、飛跡の方向の測定誤差の標準偏差がσＡｅの正規分布であることが予め確認されているものとする。また、ガンマ線のエネルギーの測定誤差の標準偏差がσＥｇの正規分布、ガンマ線の検出位置の測定誤差の標準偏差がσＡｇの正規分布であることも予め確認されているものとする。この場合、ある測定値に対して真値の確率密度分布は、測定値を平均値とし、上記の標準偏差を持つ正規分布に従うと考えられる。 Next, the coincidence determination between the first opening angle α kin and the second opening angle α geo in consideration of the measurement error will be described. The recoil electron energy, the recoil electron detection position, the scattered gamma ray energy, and the measurement error of the scattered gamma ray detection position can be measured in advance as characteristics inherent to the apparatus. Here, it is assumed that the standard deviation of the measurement error of the recoil electron energy by actual measurement is a normal distribution of σ Ee and the standard deviation of the measurement error in the track direction is a normal distribution of σ Ae. . It is also assumed that the standard deviation of gamma ray energy measurement error is a normal distribution of σ Eg and the standard deviation of the measurement error of gamma ray detection position is a normal distribution of σ Ag . In this case, the probability density distribution of the true value with respect to a certain measured value is considered to follow a normal distribution having the measured value as an average value and having the above standard deviation.
例えば、反跳電子のエネルギーＫｅの或る測定値に対して真値の確率密度分布は図６（ａ）に示すようなものとなり、散乱ガンマ線のエネルギーＥγの或る測定値に対する真値の確率密度分布は図６（ｂ）に示すようなものとなる。また、これらの測定値を用い前記の式（３）から運動学的に求めた第１の開き角αkinに対する真値の確率密度分布は図７（ａ）に示すようなものとなる。このときの標準偏差σkinは、計測器の性質などに応じて決められる。一方、幾何学的に求めた第２の開き角αgeoに対する真値の確率密度分布は式（４）から求めた算出値を平均値としσgeo＝（σＡｅ 2＋σＡｇ 2）１／２を標準偏差とする正規分布であり、図７（ｂ）に示すようなものとなる。 For example, the probability density distribution of the true value with respect to a certain measurement value of the recoil electron energy Ke is as shown in FIG. 6A, and the probability of the true value with respect to a certain measurement value of the energy Eγ of the scattered gamma rays. The density distribution is as shown in FIG. Also, the probability density distribution of the true value with respect to the first opening angle α kin obtained kinematically from the above equation (3) using these measured values is as shown in FIG. The standard deviation σ kin at this time is determined according to the property of the measuring instrument. On the other hand, the probability density distribution of the true value with respect to the second opening angle α geo obtained geometrically has the calculated value obtained from the equation (4) as an average value σ geo = (σ Ae 2 + σ Ag 2 ) 1/2 Is a normal distribution with a standard deviation as shown in FIG. 7B.
ここで第１の開き角αkinと第２の開き角αgeo の一致判定には、次のＡ〜Ｃのような方法がある。一致判定の結果、一致すると判定されれば、第１の開き角αkinと第２の開き角αgeo の何れか一方、或いは両者の平均などを、反跳方向ベクトルｅと散乱方向ベクトルｇの成す角αとする。
Ａ：図７（ａ）に示すような平均値をαkin、標準偏差をσkinとする真値の確率密度分布に対して、比較するαgeoが所定の範囲、例えばαkin±σkinの範囲内に入れば一致、入らなければ不一致とする。判断に用いる判断区間幅は、前述した様に、計測器の性質と経験に応じて決めるのが望ましい。
Ｂ：図７（ｂ）に示すような平均値をαgeo、標準偏差をσgeoとする真値の確率密度分布に対して、比較するαkinが所定の範囲、例えばαgeo±σgeoの範囲内に入れば一致、入らなければ不一致とする。
Ｃ：図７（ｃ）に示すようなαkinを平均値とする真値の確率密度分布と、αgeoを平均値とする真値の確率密度分布の重なる部分（図中ハッチングにより示す領域）が或る閾値以上になった場合は一致、閾値より小さい場合は不一致とする。
Here, there are the following methods A to C for determining the coincidence between the first opening angle α kin and the second opening angle α geo . As a result of the coincidence determination, if it is determined that they match, either one of the first opening angle α kin and the second opening angle α geo , or the average of the both, is calculated using the recoil direction vector e and the scattering direction vector g. The formed angle α.
A: For a true probability density distribution with an average value α kin and a standard deviation σ kin as shown in FIG. 7A, α geo to be compared is within a predetermined range, for example α kin ± σ kin If it falls within the range, it matches, and if it does not, it does not match. As described above, the determination interval width used for the determination is preferably determined according to the nature and experience of the measuring instrument.
B: With respect to a probability density distribution of true values where the average value is α geo and the standard deviation is σ geo as shown in FIG. 7B, α kin to be compared is within a predetermined range, for example α geo ± σ geo If it falls within the range, it matches, and if it does not, it does not match.
C: A portion where a true probability density distribution with α kin as an average value as shown in FIG. 7C overlaps with a true probability density distribution with α geo as an average value (region indicated by hatching in the figure) If the value exceeds a certain threshold value, it is matched.
Ｃの方法はｔ検定の考え方に似ており、第１の開き角αkin 及び第２の開き角αgeoが正規分布となる場合、または正規分布にほぼ等しい場合には、t検定を用いて一致性を判定してもよい。また、これらの方法以外にも２つの確率密度分布の平均値の一致性を検定する他の確率的手法（例えば、パラメトリック検定法）を用いて一致性を判定してもよい。 The method of C is similar to the concept of t-test. If the first opening angle α kin and the second opening angle α geo are normal distributions or are approximately equal to the normal distribution, the t-test is used. Consistency may be determined. In addition to these methods, the coincidence may be determined using another probabilistic method (for example, a parametric test method) for examining the coincidence of the average values of the two probability density distributions.
ここで、コンプトンカメラを核医学検査に用いる場合などは、放射線源が放出するガンマ線のエネルギーＥ０は既知である。検出した反跳電子のエネルギーがＫｅであり、ほぼ同時にガンマ線検出器の複数の位置で検出された散乱ガンマ線エネルギーの合計がＥγであるときに、Ｋｅ＋Ｅγ＞Ｅ０であったとする。そうすると、これらが同一のコンプトン散乱事象から発生した散乱ガンマ線を複数位置で検出したものと仮定するとエネルギー保存則に反する。従って、図５に示した判定処理を実施する前に、このような検出値は判定不可能な事象として判定の対象から除外することができる。これにより、無駄な処理を減らすことができるので処理に要する負荷を軽くすることができる。 Here, when the Compton camera is used for nuclear medicine examination, the energy E 0 of the gamma rays emitted from the radiation source is known. It is assumed that Ke + Eγ> E 0 when the energy of the recoiled electrons detected is Ke and the total of scattered gamma-ray energies detected at a plurality of positions of the gamma-ray detector almost simultaneously is Eγ. Then, it is contrary to the law of conservation of energy if it is assumed that the scattered gamma rays generated from the same Compton scattering event are detected at a plurality of positions. Therefore, before the determination process shown in FIG. 5 is performed, such a detected value can be excluded from the determination target as an event that cannot be determined. As a result, useless processing can be reduced, and the load required for processing can be reduced.
また、前述の式（３）より、ある入射ガンマ線のエネルギーＥ０に対して反跳電子のエネルギーＫｅを変化させたときに、角αの取り得る値には下限があることがわかる。例えばＥ０＝５１１ｋｅＶの場合、角αの下限値は９０°となる。ほぼ同時にエネルギーを検出したガンマ線検出器の複数の位置のそれぞれについて、図５に示した判定処理において算出した第２の開き角αgeoがこの下限値よりも小さい場合、次のようにできる。即ち、第１の開き角αkinとの比較を行う前に、少なくとも、検出した反跳電子と同一のコンプトン散乱事象から発生した散乱ガンマ線の最初の到達位置では無いものと判断して第１の開き角αkinとの比較を省略することができる。 Also, from the above-described equation (3), it can be seen that there is a lower limit to the value that the angle α can take when the recoil electron energy Ke is changed with respect to the energy E 0 of a certain incident gamma ray. For example, when E 0 = 511 keV, the lower limit value of the angle α is 90 °. When the second opening angle α geo calculated in the determination process shown in FIG. 5 is smaller than the lower limit value for each of a plurality of positions of the gamma ray detector that detected energy almost simultaneously, the following can be performed. That is, before comparing with the first opening angle α kin , it is determined that it is not the first arrival position of the scattered gamma ray generated from the same Compton scattering event as the detected recoil electron. Comparison with the opening angle α kin can be omitted.
また、上記の判定処理は、散乱体中で異なるガンマ線（光子）のコンプトン散乱が連続して発生した場合であっても、電子検出器によって反跳電子を時間的に分離して別個のコンプトン散乱事象として検出できれば、次のようにできる。まず、それぞれのコンプトン散乱事象に対して適用可能であるのは勿論である。さらに、ほぼ同時に異なるガンマ線（光子）のコンプトン散乱が発生した場合であっても、電子検出器によって位置的に分離して別個のコンプトン散乱事象として検出できれば、それぞれのコンプトン散乱事象に対して適用可能である。 In addition, the above-described determination processing is performed even when Compton scattering of different gamma rays (photons) is continuously generated in the scatterer, and recoil electrons are temporally separated by the electron detector to obtain separate Compton scattering. If it can be detected as an event, it can be as follows. First, it is of course applicable to each Compton scattering event. Furthermore, even if Compton scattering of different gamma rays (photons) occurs almost simultaneously, it can be applied to each Compton scattering event as long as it can be detected as a separate Compton scattering event by an electron detector. It is.
以上に説明した如く、コンプトンカメラのガンマ線検出器で、検出器内コンプトン散乱による多重検出や偶発同時多重検出等により複数の位置で略同時にエネルギーが検出された場合でも、ガンマ線の最初の到達位置とエネルギーについて正しい情報を得られる。その結果、放射能の分布を画像として再構成するために使用する正しいガンマ線の入射方向情報を増加させることができ、感度を向上させることができる。また、散乱ガンマ線に関する不正確な情報を排除することができるので、放射能の分布を再構成するデータにおいてノイズを低減することができる。 As described above, even if the energy is detected at a plurality of positions substantially simultaneously by multiple detection by Compton scattering in the detector or accidental simultaneous multiple detection, etc., with the Compton camera gamma ray detector, the first arrival position of the gamma ray Get the right information about energy. As a result, it is possible to increase the incident direction information of the correct gamma ray used for reconstructing the radioactivity distribution as an image, and to improve the sensitivity. In addition, since inaccurate information about scattered gamma rays can be eliminated, noise can be reduced in data for reconstructing the distribution of radioactivity.
本発明による放射線検出の技術は、環境放射線計測や核医学診断等を行うガンマカメラなどに用いることができる。 The radiation detection technique according to the present invention can be used for a gamma camera that performs environmental radiation measurement, nuclear medicine diagnosis, and the like.
１０１・・μＴＰＣ（電子検出器）、１０２・・ガンマ線検出器（放射線検出器）、１０３・・放射線源、１０４・・入射ガンマ線、２０２・・散乱体、２０３・・電子検出器、３０１・・散乱ガンマ線、３０４・・反跳電子 101 ·· μTPC (electron detector), 102 ·· Gamma ray detector (radiation detector), 103 ·· radiation source, 104 ·· incident gamma ray, 202 ·· scattering body, 203 ·· electron detector, 301 ·· Scattered gamma rays, 304 ... recoil electrons
Claims (17)
前記コンプトン散乱により反跳電子を発生した散乱点と、前記反跳電子の反跳方向と、前記反跳電子のエネルギーを電子検出器により検出し、前記反跳電子の反跳方向と前記散乱された放射線の散乱方向の成す角を開き角αとしたときに、
前記放射線検出器内の複数箇所でほぼ同時に前記散乱された放射線のものと推定されるエネルギーを検出した場合には、検出した前記反跳電子のエネルギー及び放射線のエネルギーから求めた第１の開き角αkinと、前記散乱された放射線の検出位置と前記散乱点と前記反跳方向とから求めた第２の開き角αgeoの両方を用いて、前記放射線の前記放射線検出器への最初の到達位置を判定することを特徴とする放射線の検出方法。 A radiation detection method for detecting the arrival position and energy of Compton-scattered radiation by a scatterer with a radiation detector,
The scattering point where the recoil electrons are generated by the Compton scattering, the recoil direction of the recoil electrons, and the energy of the recoil electrons are detected by an electron detector, and the recoil electrons and recoil directions are scattered. When the angle formed by the scattered radiation direction is the opening angle α,
When energy estimated to be that of the scattered radiation is detected at a plurality of locations in the radiation detector almost simultaneously, a first opening angle obtained from the energy of the recoiled electrons and the energy of the detected radiation The first arrival of the radiation at the radiation detector using both α kin and the detection position of the scattered radiation and the second opening angle α geo obtained from the scattering point and the recoil direction A radiation detection method characterized by determining a position.
α＝ｃｏｓ−１［（１−ｍｃ２／Ｅγ）｛Ｋｅ／（Ｋｅ＋２ｍｃ２）｝１／２］
により算出される開き角αを前記第１の開き角αkinとすることを特徴とする請求項１に記載の放射線の検出方法。 When the energy of the recoiled electron detected is Ke, the energy of the scattered radiation detected is Eγ, the stationary mass of the electron is m, and the speed of light is c,
α = cos −1 [(1-mc 2 / Eγ) {Ke / (Ke + 2mc 2 )} 1/2 ]
The radiation angle detection method according to claim 1, wherein the aperture angle α calculated by the step is used as the first aperture angle αkin .
求めた前記第２の開き角αgeoを平均値とし、標準偏差をσgeo＝（σＡｅ 2＋σＡｇ 2）１／２とする真値の確率密度分布に対して、求めた前記第１の開き角αkinが、αgeo±σgeoの範囲内に入れば一致、入らなければ不一致として、前記放射線の前記放射線検出器への最初の到達位置を判定することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の放射線の検出方法。 When the standard deviation of the measurement error in the recoil direction of the detected recoil electrons is a normal distribution of σ Ae and the standard deviation of the measurement error of the detected position of the detected radiation is a normal distribution of σ Ag ,
The obtained first opening angle α geo is an average value, and the obtained first probability density distribution with a standard deviation σ geo = (σ Ae 2 + σ Ag 2 ) 1/2 is obtained. The first arrival position of the radiation to the radiation detector is determined as a match if the opening angle α kin falls within a range of α geo ± σ geo and a mismatch if not. 8. The method for detecting radiation according to any one of 7 above.
求めた前記第１の開き角αkinを平均値とする真値の確率密度分布と、求めた前記第２の開き角αgeoを平均値とする真値の確率密度分布との重なる部分が所定の閾値以上になった場合は一致、閾値より小さい場合は不一致として、前記放射線の前記放射線検出器への最初の到達位置を判定することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の放射線の検出方法。 Normal deviation of the measurement error of the detected recoil electron energy is σ Ee , normal distribution of the standard deviation of the measurement error in the recoil direction of the detected recoil electron is σ Ae , Measurement error of the detected radiation energy When the standard deviation of σ Eg is a normal distribution and the standard deviation of the measurement error of the detected position of the detected radiation is a normal distribution of σ Ag ,
The overlapping portion of the true probability density distribution with the obtained first opening angle α kin as an average value and the true probability density distribution with the obtained second opening angle α geo as an average value is predetermined. The first arrival position of the radiation to the radiation detector is determined as a match when the threshold value is equal to or greater than the threshold value, and as a mismatch when the threshold value is less than the threshold value, according to any one of claims 1 to 7 The radiation detection method as described.
前記反跳電子の反跳方向と前記放射線の散乱方向の成す角を開き角αとしたときに、前記放射線検出器内の複数箇所でほぼ同時に前記散乱された放射線のものと推定されるエネルギーを検出した場合には、検出した前記反跳電子のエネルギー及び前記放射線のエネルギーから求めた第１の開き角αkinと、前記散乱された放射線の検出位置と検出した前記散乱点と検出した前記反跳方向とから求めた第２の開き角αgeoの両方を用いて、前記放射線の前記放射線検出器への最初の到達位置を判定することを特徴とするコンプトンカメラ。 A scatterer, an electron detector, and a radiation detector, the arrival position and energy of the Compton-scattered radiation by the scatterer are detected by the radiation detector, and the scattering point where recoil electrons are generated by the Compton scattering; The recoil direction of the recoil electrons and the energy of the recoil electrons are detected by the electron detector, the detected position and energy information of the scattered radiation detected, the scattered points detected, and the recoil electrons Compton camera for obtaining the incident direction of the radiation from the recoil direction and energy information,
When the angle between the recoil direction of the recoil electrons and the scattering direction of the radiation is defined as an opening angle α, the energy estimated to be that of the scattered radiation at a plurality of locations in the radiation detector almost simultaneously. When detected, the first opening angle α kin obtained from the energy of the recoiled electrons and the energy of the detected radiation, the detection position of the scattered radiation, the detected scattering point, and the detected reaction A Compton camera, wherein the first arrival position of the radiation to the radiation detector is determined using both of the second opening angle α geo obtained from the jump direction.
前記電子飛跡検出部の一部を第一電極とし、前記ガス部を介して前記電子飛跡検出部と対向する位置に前記電界印加部の第二電極が配置され、
前記第一電極に対して前記第二電極を負電位として、前記電離電子を前記第一電極の方向にドリフトさせるための電界を印加するように前記電界印加部が構成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載のコンプトンカメラ。 The scatterer is made of gas,
A part of the electron track detection unit is a first electrode, and the second electrode of the electric field application unit is disposed at a position facing the electron track detection unit via the gas unit,
The electric field applying unit is configured to apply an electric field for drifting the ionized electrons in the direction of the first electrode with the second electrode having a negative potential with respect to the first electrode. The Compton camera according to claim 14 or 15.
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