JP2018522216A - コンプトンカメラシステムおよびガンマ放射線を検出する方法 - Google Patents

Abstract

ガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラシステムおよび方法であって、ガンマ放射線源と、少なくとも１つの高速シンチレータプレートＰ１であって、そのピーク光までの立上がり時間が１ｎｓ未満であり、厚さが５ｍｍ以上であり、セグメント化された光検出器（５）のアレイを備える少なくとも１つの高速シンチレータプレートＰ１と、専用の高速読み取り用マイクロエレクトロニクスとを含む。このシステムは、ガンマ光子が第２の点Ｂで吸収される前に第１の点Ａでコンプトン散乱を受ける場合に、各シンチレーションの相互作用に対応する非散乱光子の円を認識することによって、ガンマ光子の少なくとも２つの連続した位置での時空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）、およびエネルギＥを測定することが可能であることを特徴とする。このシステムは、有効コンプトンイベントを推定するためのモジュールを有する。この検出システムは、２つのシンチレータプレートＰ１およびＰ２を有する。

Description

本発明は、ガンマ線源イメージングに関する。より詳細には、本発明は、ガンマ線源の画像を再構成し、前記光子がコンプトン偏向を受ける場合に、時空間座標およびそれらのエネルギを正確に測定するための、コンプトンカメラタイプのガンマ線検出システムに関する。本発明はさらに、特に天文学分野、原子力産業および医療分野での検出システムの使用に関する。本発明はさらに、時間カメラでのコンプトン効果の処理に関する。

現在のところ、ガンマ線（＞３０ＫｅＶ）源イメージングは、基本的に、２つの技術、すなわちＰＥＴおよびＳＰＥＣＴに基づいて医学的診断目的で実施されている。ＳＰＥＣＴは、シンチグラフィに基づくものであり、患者の周りを回転するガンマカメラアレイによって、臓器およびそれらの物質代謝の３次元での画像を生成し再構成する。ＳＰＥＣＴは、ガンマ線のエネルギを幾分か使用可能であるが、それらの到着方向がわかっている鉛コリメータが、９９％以上を吸収する。ＰＥＴは、セグメント化された検出器リングを使用する。ＰＥＴのために、放射性薬剤のポジトロン−エミッタ化合物を使用する。この化合物は、一対の５１１ＫｅＶの光子を生成し、これらの放出は検出器リングで同時に検出されることにより位置特定可能である。しかしながら、ＰＥＴに使用する放射性元素は寿命が短く、したがって、コストが高い。

第３の技術であるコンプトンカメラが、現在浮上している。ＳＰＥＣＴとまさに同じように、この技術は、ガンマ線のエネルギに関係なく画像を生成するが、ＳＰＥＣＴとは逆に、すべての光子が画像に関与する可能性がある。しかし、近年コンプトンカメラの適用は、そのコストと高レベルのノイズ、ならびに正確に再構成することの困難性により制限されている。

シンチレータ結晶を使用してガンマ線源の画像を生成する場合、ガンマ光子／物質の相互作用の確率的性格がもたらされる。本質的に、２つの効果が見られる：第１に、ガンマ光子はその伝搬経路上の任意の深さ（相互作用の深さの効果）で吸収されうる。第２の効果は、すべての現在のイメージングシステム（画素マトリックスまたはアンガカメラ）は、最大光が放出される場所がガンマ光子の検出場所であるという前提に基づくことにある。

コンプトン偏向のため、この前提は単に多数のイベントの平均に基づくものである。比較すると、単一のイベントの位置が再構成されるＰＥＴタイプのスキャナの場合、位置の誤差が数ミリメートルとなる可能性がある。採用される解決策は、よって、堆積したエネルギが正確でないこれらのイベントを捨てることである。このことによって、多くイベントを捨てることになる。

本目的は、新規なタイプの検出器でのコンプトン散乱を処理する方法を提示することであり、「時間カメラ」は、同じ出願人による仏国特許出願第１２６０５９６号および第１４５４４１７号に記載されているが、このタイプの「時間カメラ」検出器に基づいてコンプトンカメラの操作を記載することである。

コンプトン散乱を処理する技術は、今までのところ実績が限られている。というのは、コンプトンカメラを機能させるためには、２つの離れた場所、たとえば少なくとも２つのプレート（プレート１およびプレート２）に、少なくとも２つの局所的イベントを正確に位置特定し、それぞれプレート上のそれぞれの位置で堆積したエネルギを正確に測定することが必要である。この理由のため、現在までのところ、あらゆる機能的コンプトンカメラが半導体で作製されている。

半導体で作製されるコンプトンカメラに、以下の問題がある：第１に、半導体結晶の阻止能力が低い。したがって、５１１ＫｅＶの放射線を＞８０％で吸収するためには、３０ｍｍを超えるかなりの厚さが必要となる。これらの結晶は、セグメント化されていなければならず、各画素は別々に読み込まれ、このことによって、システムのコストが上昇する。

第２の問題は、ｃｍ^３において機能する結晶のコストが高い（約２０００ドル／ｃｍ^３）ことからなり、このことにより、カメラが小型システムにおいて制限される。

このようにして作製されたコンプトンカメラの別の問題は、半導体の時間応答が１０ｎｓより大きく低速なことである。しかし、コンプトンイベントの測定中に多くの寄生イベントが測定され、実質的なノイズがあるということを意味する。

したがって、本発明の目的は、時間カメラの原理を使用することにより、入射光子がコンプトン散乱を受けたイベントでの各ガンマイベントの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ、Ｅ）を正確に決定することの可能な技術的解決策を提案することである。

したがって、本発明は、以下の利点を有するコンプトンカメラタイプの検出器を提案する：
− これは、分光計および撮影装置のタイプの検出器であり、したがって、ガンマ光子のエネルギとガンマ光子の空間的分布を測定する。
− ＰＥＴ技術と比較すると、この検出器は、ガンマ光子の任意のエネルギに対して作動する。この概念がより作用しても、ガンマ線の伝搬方向にエネルギの堆積が集中するためにエネルギが高くなる場合。
− ＳＰＥＣＴと比較すると、この検出器は、コリメータがないために、すべての入射ガンマ光子を使用することが可能である。

したがって、本発明の主な目的は、以下の新規な技術を提案することである。

− 光子がコンプトン効果を受けたイベントにおいて、時間カメラタイプの検出器での各イベントの良好な位置特定を維持し、
− 光子がコンプトン効果を受けたイベントにおいて、時間カメラタイプの検出器でのあるイベントのエネルギを測定し、かつ
− 時間カメラタイプの１つ以上の検出器を組み合わせることによって、改良されたコンプトンカメラを作製する。

本発明は、ガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラタイプのシステムに関し、ガンマ放射線源と、少なくとも１つの高速シンチレータプレートＰ１であって、その光ピークまでの立上がり時間が１ｎｓ未満であり、厚さが５ｍｍ以上であり、セグメント化された光検出器のアレイを備える少なくとも１つの高速シンチレータプレートＰ１と、専用の高速読み取り用マイクロエレクトロニクスとを含み、このシステムは、ガンマ光子が第２の点Ｂで吸収される前に第１の点Ａでコンプトン偏向を受ける場合に、各シンチレーションの相互作用に対応する非散乱光子の円を認識することによって、前記光子の少なくとも２つの連続した位置での時空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）およびエネルギＥを測定することが可能であることを特徴とする。

本発明によれば、ガンマ放射線を検出するための、コンプトンカメラタイプのシステムが、関連する結晶のガンマ線の平均自由行程以上の厚さを有する単一のシンチレータプレートＰ１を含むことを特徴とする。

また、ガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラタイプのシステムが、前記シンチレータプレートＰ１の入力面および出力面のそれぞれに配置されている２つの光検出器のアレイを含む。

有利には、光検出器のアレイに連結されているシンチレータプレートの入力面および出力面が研磨されており、前記面と光検出器のアレイとが、１．５未満の屈折率ｎの媒体によって結合され、全反射角を準備する。この場合、同じイベントの二重読み取りが実現し、このことによって、再構成が改善されノイズが減少する。

また、光検出器のアレイに結合されていないシンチレータプレートＰ１の側面および入力面が粗く、前記面は、入射光子の吸収または光子の拡散反射が最大となるように処理されている。本目的が相互作用のエネルギを時間的方法によって測定することである場合には、吸収処理が適用される。

二重読み取りがなく、かつエネルギが時間的方法に従って測定される場合、光検出器のアレイに連結されていないプレートＰ１の入力面は黒色に塗られており、前記面上での反射を制限する。

本目的が従来の方法でエネルギを測定することである場合、光検出器のアレイに連結されていないシンチレータプレートＰ１の側面および入力面は、プレートＰ１と空隙をあけて白色の反射体でコーティングされ、これらの面は反射性を有しかつ散乱的なものである。このセットアップのタイプは、特に、＜２５０ＫｅＶの光子エネルギを測定するのに推奨される。

入射光子エネルギを測定するための２つの可能な方法があることに留意されたい。時間的方法は、単に非散乱光子だけに、すなわち放出光子の１０−２０％に関連する。特に入射光子エネルギが＞２５０ｋｅＶである場合、この方法が作用する。この方法では、たとえば、ステップ屈折率による反射を回避するためにできるだけ高い屈折率の塗料で黒色に塗られるなど、連結されていない表面が散乱的で吸収性であることが必要となる。

この古典的な方法は、あらゆる放射光子が捕獲されると仮定するものである。検出される光子のエネルギが＜２５０ＫｅＶの場合に、これは好ましいであろう。この方法に必要なことは、たとえば、結晶を有する空隙のある白色の反射体でコーティングされるなど、連結されていない表面が散乱的ものであり、かつ反射性を有するものである。

特に、検出システムが、プレートＰ１での有効コンプトンイベントを推定するためのモジュールをさらに備え、前記プレートＰ１内での光の分布において、少なくとも１つの第１および少なくとも１つの第２の極値を識別することによって、前記モジュールはこの推定を実行することが可能となり、Ａでの光子の到達時間ＴａとＢでの光子の到達時間Ｔｂとの差がプレートＰ１内の光の伝搬時間Ｔｔの３倍未満である場合に、前記第２の極値が出現する。ここで、Ｔｔ＝ｎＨ／ｃであり、Ｈはプレートの高さである。

コンプトン散乱として有効とされるためには、到達時間の差Ｔａ−Ｔｂが、結晶での光の伝搬時間の３倍未満でなくてはならない。

本発明の一実施形態によれば、検出システムが第２のシンチレータプレートＰ２をさらに備え、プレートＰ１が第２のプレートＰ２よりも細く、シンチレータプレートＰ１の厚さはガンマ光子が前記プレートＰ１の点Ａでコンプトン偏向を受けるような厚さであり、第２のシンチレータプレートＰ２が、ガンマ放射線のエネルギの少なくとも５０％を吸収する厚さを有し、前記第２のプレートが、少なくとも１０ｍｍの距離「Ｄ」だけ、好ましくは最も厚いプレートの厚さよりも大きくプレートＰ１から離れていることを特徴とする。このシステムが、有効イベントを推定するためのモジュールをさらに含み、前記モジュールは、有効コンプトンイベントを識別するために、プレートＰ１とＰ２との間の光の最大伝搬時間未満の時間窓において、同時トリガを前記第２のプレートＰ２上で測定することが可能である。この同時時間は、あらゆる場合において＜１ｎｓである。

好ましくは、２つのプレートのうちの少なくとも１つに放出された光子の最大量を拡散反射によって収集することにより、エネルギを従来通りに測定する。

好ましくは、光検出器または細分化された光検出器のアレイが、アナログＡＳＩＣと関連したアナログＳＩ−ＰＭ型であるか、デジタルＳＩ−ＰＭ型であり、シンチレータプレートＰ１およびＰ２が、ルテチウムシリケートおよび／またはハロゲン化ランタンのタイプである。

本発明は、さらに、上述のシステムで実行されるコンプトン散乱を受けたガンマ光子の少なくとも２つの連続した位置での時空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）およびエネルギＥを決定するための方法に関する。この方法は、
− 第１の点Ａでコンプトン散乱により放出された非散乱光子の到達時間Ｔａを検出するステップと、
− ガンマ光子の全吸収によって、第２の点Ｂで放出された非散乱光子の到達時間Ｔｂを検出するステップと、
− 点Ａでガンマ放射線のコンプトン偏向により放出された非散乱光子に対応する円Ｃ_Ａを決定するステップであって、円Ｃ_Ａの直径は、Ｘａ、Ｙａ、およびＺａの尺度となる、円Ｃ_Ａを決定するステップと、
− 点Ｂでガンマ光子の全吸収により放出された非散乱光子に対応する円Ｃ_Ｂを決定するステップであって、円Ｃ_Ｂの直径は、Ｘｂ、Ｙｂ、およびＺｂの尺度となる、円Ｃ_Ｂを決定するステップと、を含み
Ａでのコンプトン散乱およびＢでの全吸収の間に放出された光子が、Ａで放出された非散乱光子と同じ光円錐内にあり、角度α_Ｃ＜θ_Ｃであり、ここでα_Ｃがコンプトン偏向であり、θｃが、全反射の臨界角であり、円Ｃ_Ｂは円Ｃ_Ａに含まれている場合、
この第１の場合では、方法が：
− 前記円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの直径を計算して、（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）および（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を測定するステップと、
− 前記記録された円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの光子数を数えるステップと、
− ガンマ光子のエネルギを確定するステップであって、前記エネルギＥａおよびＥｂは、前記円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂ内で計数された光子数に比例する、ガンマ光子のエネルギを確定するステップと、をさらに含み、
あるいは、コンプトン偏向を受けた光子が光円錐から出て、α_Ｃ＞θ_Ｃであり、点ＡとＢとの距離が大きく、円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂが分離している場合、この第２の形状では、方法が：
− 最初に観察された第１のイベントＡを決定するステップと、
− Ａでの前記イベントの座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｔａ）およびそのエネルギＥａを測定するステップと、
− 第２のイベントＢを決定するステップと、
− イベントの座標（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、Ｔｂ）およびそのエネルギＥｂを測定するステップと、
− エネルギＥａ＋Ｅｂの合計と同等であるガンマ光子の初期エネルギを計算するステップと、
− ２つの相互作用の位置を再構成することによって、コンプトン偏角を決定するステップと、
− 点Ａの位置（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）、点Ｂの位置（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）、およびエネルギＥａおよびＥｂから点Ａでのガンマ光子の到着方向を推論するステップと、をさらに含み
あるいは、コンプトン偏向を受けた光子が光円錐から出て、α_Ｃ＞θ_Ｃであり、点ＡとＢとの距離が小さく、円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂがつながっている場合、この第３の場合では、方法が：
− 中心Ａの楕円の中心Ａによって光の分布を調整するステップであって、点Ｂが焦点の１つを占めており、半短軸が円Ｃ_Ａの半径ＲＡに対応し、半長軸が距離Ａ−Ｂ＋ＲＢに対応し、ここでＲＢは円Ｃ_Ｂの半径である、光の分布を調整するステップと、
− 楕円の中心により示される点Ａの位置（Ｘａ、Ｙａ）を決定するステップと、
− 楕円の半長軸（ＲＡ）により示されるＡでの相互作用の深さＺａを決定するステップと、
− Ｚａで測定された時間を修正することによって時間Ｔａを計算するステップと、
− 楕円の焦点により示される点Ｂの位置（Ｘｂ、Ｙｂ）を決定するステップと、
− 楕円の半長軸により計算されたＲＢ、すなわち距離（Ａ−Ｂ）＋ＲＢによって示されるＢでの相互作用の深さＺｂを決定するステップと、
− Ｚｂで測定された時間を修正することによって、時間Ｔｂを計算するステップと、
− 前記楕円全体にわたる光子を積分することによって、総エネルギＥａ＋Ｅｂを測定するステップと、
− 楕円内の光子の分布の重心を測定するステップと、
− 相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップであって、前記始点は重心に最も近い点である、相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップと、
− ＡおよびＢでの２つの相互作用の位置を再構成することによって、コンプトン偏角α_Ｃを決定するステップと、をさらに含んでもよい。

別の方法では、円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂがつながっていて、かつα_Ｃ＞θ_Ｃである場合、この方法が：
− ２つの円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂを合成することによって、光の全分布を調整するステップと、
− ＡおよびＢでのそれぞれの相互作用の位置（Ｘａ、Ｙａ）および（Ｘｂ、Ｙｂ）を決定するステップとであって、前記位置は、それぞれの円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの中心により示される、相互作用の位置（Ｘａ、Ｙａ）および（Ｘｂ、Ｙｂ）を決定するステップと、
− 円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの直径を求めることによって、相互作用の深さＺａおよびＺｂを決定するステップと、
− 前記合成全体にわたる光子を積分することによって、全エネルギＥａ＋Ｅｂを測定するステップと、
− ２つの円の合成における光子の光の全分布の重心を決定するステップと、
− 相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップであって、前記始点は、光の分布全体の重心に最も近い点である、相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップと、
− ＡおよびＢでの２つの相互作用の位置を再構成することによって、コンプトン偏角α_Ｃを決定するステップと、をさらに含んでもよい。

本発明は、特に、天文学分野、原子力産業分野、医用分野、および、放射能汚染を検出する産業分野における検出システムの使用をさらに含む。

本発明の他の特徴、詳細、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の説明から明らかになるであろう：

角度α_ｃのコンプトン散乱を受けた光子が同じ光円錐内に残る（α_ｃはθ_ｃ未満）、プレートＰ１の場合における、本発明による検出システムを示す図である。 角度α_ｃのコンプトン散乱を受けた光子が光円錐から出て（偏向α_ｃはθ_ｃより大きい）、２つの分離した円が存在するプレートＰ１の場合における、本発明による検出システムを示す図である。 （偏向α_ｃがθ_ｃより大きく）２つのつながった円が存在し、光の分布が楕円により調整されているイベントにおける、本発明による検出システムを示す図である。 ２つのつながった円が存在し、２つの円の合成によって光の分布が調整されている、図３の原理を示す図である。 ２つの光検出器のアレイがそれぞれ入力面および出力面に取り付けられている、プレートＰ１を有する本発明による検出システムを示す図である。 ２つのシンチレータプレートＰ１およびＰ２を備えた本システムの一実施形態を示す図である。

本発明は、各ガンマ光子の空間および時間における位置とエネルギとを同時に測定することが可能な時間カメラを使用する。時間カメラの原理は、同じ出願人による仏国特許出願第１２６０５９６号および第１４５４４１７号に教示されている。

このタイプの時間カメラでは、シンチレーションイベント（光電効果またはコンプトン散乱）ごとに、最初に検出される非散乱光子に対応する円が識別される。

非散乱光子は、円錐に分布し、その円錐の頂点は相互作用の場所（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）であり、その円錐の開口部の角度は、出力面での全反射角である。

ガンマ光子が光電効果を受ける場合、１つの円のみがある。以下、本目的は、円の位置および直径を特徴づけることであり、光の分布の重心を特徴づけることではない。

ガンマ光子がコンプトン散乱を受け、ついで光電効果を受けると、検出器の面にほぼ同時に発生する２つの円が存在する。コンプトン散乱が存在するかしないかを実験的に確証する良好な基準は、２つの最大光の到着時間の差Ｔａ−Ｔｂが、結晶での光の伝搬時間の３倍より下でなければならないことである。

ガンマ光子が点Ｂ（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、Ｔｂ、Ｅｂ）で吸収される前に点Ａ（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｔａ、Ｅａ）でコンプトン偏向を受ける場合、以下の３つの場合が考えられる。

図１は、光子が角度α_ｃのコンプトン散乱を受け非散乱光子と同じ光円錐内に残っている第１の場合における、本発明による検出システムを示す。このシステムは、マイクロエレクトロニクス部品６と関連する光検出器のアレイ５を取付けているプレートＰ１を備える。このプレートＰ１の厚さは１０ｍｍ以上である。このプレートＰ１上で、コンプトン散乱により放出された非散乱光子の到達時間Ｔａが第１の点Ａで検出され、ついで、第２の点Ｂですべて吸収された光子の到達時間Ｔｂが検出される。コンプトン偏向の間に放出される光子に対応する円Ｃ_Ａと、ガンマ光子の全吸収の間に放出される光子に対応する円Ｃ_Ｂとが決定される。この第１の場合では、角度α_ｃのコンプトン偏向は、角θ_ｃよりも小さく、θｃは全反射の臨界角である。最も一般的であるこの場合では、相互作用により放出される非散乱光子はすべて、同じ光円錐内に残るが、それらの分布は非対称である可能性がある、すなわち、円Ｃ_Ｂ（点Ｂに対応する）が点Ａに対応する円Ｃ_Ａに含まれたものである。しかし、光電イベントと同じように、円Ｃ_Ａの直径は、Ｘａ、ＹａおよびＺａの尺度となる。したがって、円Ｃ_Ｂの直径は、Ｘｂ、Ｙｂ、およびＺｂの尺度となる。相互作用の再構成によって、ＴａおよびＴｂが測定される。円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂ内の光子数を数えることによって、点ＡおよびＢで堆積した相対的エネルギを推定する。この処理の簡略化されたバージョンでは、最大円のみが考えられる（円Ｃ_Ａ）。明らかなのは、コンプトン効果ｎ_ｅによって、点Ａの時空間座標を測定する精度が変更されないことである。図２に示すように、角度α_ｃのコンプトン散乱を受けた光子が光円錐から出る場合もまた考えられる。この場合、偏向α_ｃはθ_ｃよりも大きい。これは別々のイベントを示す、すなわち、パイルアップの場合と比較して時間が準同時の２つの円の存在を示す。ここでも、２つの場合がある：２つの円がつながっている（距離Ａ−Ｂ＜Ｒａ＋Ｒｂ）、または、２つの円が分離している（距離Ａ−Ｂ＞Ｒａ＋Ｒｂ）。図２は、２つの円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂが分離している場合を示す。明らかなのは、これはＴａ−Ｔｂが距離（Ａ−Ｂ）／Ｃに近い場合のコンプトン散乱であることである。この場合、各イベントは独立して処理される。検出された第１のイベント、および／または、幾何学的形状に従ってほとんどの堆積エネルギに対応する第１のイベントが、初期イベントである。初期の光子のエネルギは、ＥＡ＋ＥＢに等しい。２つの点の位置は、α_ｃの尺度となる。

円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂがつながっている場合、これはＴｂ−ＴａがＡ−Ｂ／Ｃに近い場合のコンプトン散乱であることが明らかである。この場合、図３に示すように、光の分布は楕円によって調整可能であり、その半短軸（ｂ）は、第１の円の半径ＲＡに相当し、半長軸（ａ）は、距離Ａ−Ｂ＋ＲＢに相当する。この形状では、コンプトン散乱にもかかわらず、座標Ｘａ、ＹａおよびＺａの推定における本質的な精度が保持される。点Ａの位置（Ｘａ、Ｙａ）は、楕円の中心により示されている。Ａでの相互作用の深さは、楕円の半短軸により示され、Ｚａを決める。ついで、Ｚａで測定された時間を修正することによって、Ｔａが計算可能である。そのため、点Ｂの位置は、楕円の焦点（Ｘｂ、Ｙｂ）により示される。Ｂでの相互作用の深さは、楕円の半長軸（Ａ−Ｂ＋ＲＢ）により示される。Ａ−Ｂが与えられると、ＲＢがわかり、Ｚｂを計算する。ついで、Ｚｂにより測定された時間を修正することによって、Ｔｂが計算可能である。前記楕円全体にわたる光子を積分することによって、エネルギＥを測定する。全エネルギＥＡ＋ＥＢを得る。楕円内の光子の分布の重心を計算することによって、重心により近い相互作用Ａの始点またはＢを求めることができる。

２つの円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂがつながっているイベントでの別の方法は、図４に点線で示されているような２つの円の合成により光の分布を調整することである。この場合、各円の中心は、Ａでの相互作用の位置Ｘａ、Ｙａ、およびＢでの相互作用の位置Ｘｂ、Ｙｂを示す。円Ｃ_ＡおよびＣ_Ａの直径は、相互作用の深さＺａおよびＺｂを示す。前記合成全体にわたる光子を積分することによって、エネルギを測定する。相互作用の始点ＡまたはＢは、光の全分布の重心により近い方である。また、２つの相互作用の位置の再構成により、コンプトン偏角α_ｃが推定される。割合ＥＢ／ＥＡは、コンプトン散乱の法則を確証しなければならない。

プレートＰ１の入力面１および出力面３が、最大充填密度でセグメント化された光検出器に覆われていることを除いて、図５は図１と同じ場合を示している。この場合、偏角α_ｃのコンプトン偏向を受けた光子が、光検出器により吸収される。非散乱光子の円がプレートの両側に見られ、すでに記載したものとまさに同じ処理を実施する。しかし、出力面３に向かう入力面１のガンマ線の伝搬によって、２つの表面間が非対称となる。特定の方法では、入力面１上の画像が出力面３上の画像と逆になる。

光検出器５でプレートＰ１の両側を覆う利点は、各イベントの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ、Ｅ）の２つの独立推定を得ることである。また、プレートの両側での光の分布を比較することによって、光子が少なくとも１つのコンプトン散乱を受けた場合に、再構成におけるあらゆる曖昧性がなくなる。また、再構成に使用される光子数が２倍となり、このことによって、光子ごとのエネルギ分解能が向上する、というのは、エネルギ分解能は、収集した光子数で増加するからである。

上述の構成に対する欠点は、光検出器の各面で使用されるマイクロエレクトロニクス部品のコストにある。実際に、この場合には、エレクトロニクスの価格が２倍となる。この構成は、本質的に厚いプレートに関して興味深く、とりわけ、結晶におけるガンマ光子の経路を再構成することを目的とした単一プレートのコンプトンカメラの場合である。また、この構成は、シンチレータに固有であろうとなかろうとノイズを排除することができない。あらゆるイベントが、光源から生じていてもいなくても分析される。

知られているエネルギの光子に対して（ＰＥＴ）、または知られている到着方向の光子に対して（ＳＰＥＣＴ）、イベントの計数を簡略化できる。この適例において、唯一の目的は、光子の衝突の始点（ＸＡ、ＹＡ、ＺＡ）と、その到達時間ＴＡと、相互作用の全エネルギＥＡ＋ＥＢとを決定することである。この場合、二重の読み取りが有利である。

あらゆる場合に、コンプトン散乱にもかかわらず初期相互作用の位置を正確に測定可能なことが明らかである。また、２つの連続した相互作用間のベクトルＡＢと、各相互作用で堆積したエネルギＥＡおよびＥＢとを推定することが可能である。したがって、このようなシステムでは、単一のシンチレータプレートを備えたコンプトンカメラを製造することが可能である。単一のプレートシステムは、性能に関しては最適とはいえないだろうが、コストに関して、かつ検出効率に関しては極めて有利となるであろう（高割合のガンマ線が検出器によって完全に吸収される）。コンプトンカメラが、強力な固有の放射線と高い放射率を有するＬＳＯ検出器プレートなどのノイズの多い環境で使用される場合、２プレートシステムを使用することが必要となる。実際に、２つのプレート上での検出を同時計数することは、ノイズに対処するのに優れた方法である。有効なコンプトンイベントは、両プレートでほぼ同時に検出されなければならない。２つの有効イベント間の遅延は、プレート伝搬時間Ｐ１（ｃ／ｎ）＋プレート間伝搬時間（ｃ）＋プレート伝搬時間Ｐ２（ｃ／ｎ）より大きくなくてもよく、すなわち時間は＜１ｎｓである。

システムの別の実施形態では、検出に使用しない表面（側面、および、単一の検出器のアレイのみがある場合には入力面）でのガンマ線の反射をなくすために、入射光子の吸収がそこで最大となるように表面が処理される。実際に、光子がこれらの表面上へ反射されると、これらは非散乱の円の検出と思われる（ｓｏｕｎｄ）。「不活性（ステライル）」と呼ばれる検出に使用されない面すべてを処理する事実によって、検出された非散乱光子の所与の割合に対して５０−１００％だけ（すなわち、検出された光子の９０％が非散乱である）、時間画像の積分時間が増加する（すなわち、画像を７５０ｐｓから１５００ｐｓまで進ませる）。エネルギが時間的方法で測定される場合にのみ、すなわちＬＳＯではエネルギ＞２５０ＫｅＶに対して、この形態は可能である。検出器のアレイに連結されていない表面は粗く、検出器に向かう寄生反射を防止するために可能な限り入射放射線を吸収するように処理される。

この処理は、特にステップ屈折率によって、「不活性」と呼ばれる面での反射を避けなければならない。この処理は、吸収材料層の堆積が後に続く、任意の知られているタイプの反射防止の堆積を含んでいてもよい。これは、さらに、吸収材料により充填された高屈折率（ｎ＞１．５）の樹脂の堆積により構成されてもよい。

結晶（ｎ＝１．９）とペンキ（ｎ＜１．５）との間には屈折率の差異がかなりあるために、「不活性」面が従来通りに単に黒色に塗られる場合、ほとんどの光子は結晶の内部に向かって反射される。

検出器のアレイに連結されている表面は、好ましくは研磨される。これらの表面と検出器とは、低屈折率の媒体（ｎ＜１．５）によって結合され、全反射角を生成する。

広範囲にわたるエネルギスペクトル（１００ＫｅＶ−２ＭｅＶ）をカバーする時間カメラを作製するために、２つのプレートのうちの少なくとも１つにとって有利なのは、光子のエネルギを従来の方法（白色散乱処理）によって測定することである。

コンプトン効果の３つの場合のシミュレーション
シミュレーション条件は、以下の通りである：
潤滑剤（ｎ＝１．４）で光検出器と結合している屈折率ｎ＝１．９、厚さ３０ｍｍのＬａＢｒ３：Ｃｅ結晶。各画像に関して、所与の時間で検出される光子の位置が示される：
− ２００ｐｓ
− ７００ｐｓ
− １６０００ｐｓ（１６ｎｓ）
各画像はまた、それぞれセグメント化された光検出器で見られるもののシミュレーションを示す。
以下の３つのケースに関する、Ｚ＝５ｍｍで位置するコンプトン散乱の点Ａ：
ケースＮｏ．１（α＜θ） Ｚ＝１５ｍｍでの全吸収点Ｂ
ケースＮｏ．２（α＞θ） コンプトンに隣接：Ｚ＝１５ｍｍでの全吸収点Ｂ
ケースＮｏ．３（α＝ｐｉ／２） コンプトンから分離：Ｚ＝５ｍｍでの全吸収点

現在の光検出器では、光子の検出は閾値効果を受ける。目的が検出器からのバックグラウンドノイズ（ダークカウント）を捨てる場合、１．５から２の光電子を検出する必要がある。積分時間Ｔｉが一般的に２ｎｓ未満と短かいので、Ｔｉ中に検出される光子数は、周縁画素の閾値よりも少ない可能性がある。積分時間は、非散乱光子の円の外側で検出した光子数が特定の閾値を超えた時間により示される。非散乱光子の角度セクタの相互作用により放出される光子数は、一定である。光子／画素の密度は、円の直径によって決まる。円の最大直径は、結晶の厚さによって決まる。したがって、結晶シンチレータの厚さを操作することによって、光子／画素の密度を操作できる。そのため、検出器がより細かくセグメント化されると、薄い結晶を使用するのがより有利となるであろう。

また、より良好な現在のエレクトロニクスを実現化するには、積分時間Ｔｉ（２ｎｓ未満）は短かいので、光子をより長く計数する手段を追及することが有利となる。積分時間は、非散乱光子の円板の外側で検出された光子数が特定の閾値（たとえば９０％）を超えた時間により示され、この閾値を超えることは、結晶の入力面１またはエッジの結晶の厚さよりも小さく配置される画素用の側面に散乱する光子数に本質的に依存する。コンプトン撮影装置として、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ、Ｅを測定するのに非散乱光子のみを使用できると仮定すると、他のあらゆる光子を除去することが有利となるであろう。

このことを達成すると知られている方法は、側面および入力面１（検出に使用されない表面）を黒色に塗って、結晶から出るあらゆる光子を吸収することであってもよい。しかし、塗料の屈折率（一般的に１．５）が結晶の屈折率１．８−１．９よりも小さいと仮定すると、ほとんどの光子がステップ屈折率により反射され、信号が破壊されることとなる。したがって、本発明を実行するのにより有利な方法は、シンチレータの屈折率に近い屈折率を有する黒色の製品を見つけるか、任意の知られている手段によって、結晶の側面および入力面１に反射防止処理を施し、ついで黒色の吸収性堆積物をこの反射防止処理に適用することのいずれかである。

この結果を生じさせる別の方法は、吸収性粒子により充填された高屈折率「ｎ」であって、高い屈折率（ｎ＞１．５）の樹脂、好ましくはｎが１．７を超える樹脂を結晶のこれらの表面に堆積させることであってもよい。

この処理は、以下の利点を有する：非散乱光子の光円錐の外側で検出される光子数をかなり減少させることによって、第１の光子が円の位置を定義するために計数される時間が増加する。

このシステムはまた、エッジ効果を実質的に制限し、したがって、検出器全体を撮影に利用する。

この反射防止処理は、干渉層やフォトニック結晶、あるいは、たとえば２０１４年３月１３日に出願された欧州特許出願番号第１４３０５３６５．０号「Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｔｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ」に開示されているようなナノ構造化によって得られる屈折率の漸進的な適合によって、実行可能である。

図６は、２つのシンチレータプレートＰ１およびＰ２と、光検出器のアレイ５と、関連したエレクトロニクス（図示せず）とを含み、アレイは各プレートＰ１およびＰ２に貼り付けられている、本発明によるシステムの第２の実施形態を示す図である。プレートＰ１は、プレートＰ２よりも細い。プレートＰ１では、目的は、座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｔａ、Ｅａ）の第１の点Ａでコンプトン散乱を得ることである。第２のプレートＰ２は、プレートＰ１よりも厚い。前記第２のプレートＰ２の厚さは、座標（Ｘｂ、Ｔｂ、Ｚｂ、Ｔｂ、Ｅｂ）の点Ｂのガンマ線のエネルギの少なくとも５０％を吸収する。第２のプレートＰ２は、少なくとも１０ｍｍの距離「Ｄ」だけ、好ましくは３０ｍｍだけプレートＰ１から離れている。このシステムは、有効コンプトンイベントを推定するためのモジュールを含む。前記モジュールは、有効コンプトンイベントを識別するために、第２のプレートＰ２上で、１ｎｓ未満の時間窓での同時トリガＴｂを測定することが可能である。

Ｄ’をコンプトンカメラの２つのプレート間の距離とし、ＥＰ１を第１のプレートの厚さとし、ＥＰ２を第２のプレートの厚さとする。検出器に対して垂直な光子の最大伝搬時間は、以下の通りである：
時間Ｔｍａｘ＝ＥＰ１＊（ｎ／ｃ）＋Ｄ’／ｃ＋ＥＰ２＊（ｎ／ｃ）
簡略化すると、斜めの伝搬方向の場合、Ｔ＜１．５Ｔｍａｘが考えられる。

したがって、２つのプレート上で検出したコンプトンイベントの検出時間は、以下のように確証される：Ｄ’／ｃ＜ＴＢ−ＴＡ＜１．５Ｔｍａｘ
ＬａＢｒ３システムの場合、５１１ＫｅＶに対して最適化されている（ＥＰ１＝１０ｍｍ、Ｄ’＝３０ｍｍ、ＥＰ２＝３０ｍｍ）。このことは、１００ｐｓ＜ＴＢ−ＴＡ＜３８０ｐｓを示すことになるであろう。

この極めて厳密な時間的条件は、厳密なコンプトン散乱でないあらゆるイベントを排除する。このような正確な時間窓機能は、時間カメラおよびデジタルＳｉ−ＰＭタイプの検出器のために開発されたエレクトロニクスで可能となる。

このような短時間での２つの同時イベント（コンプトン外）の確率は、極めて低い。したがって、この窓機能は、検出器のノイズをかなり削減できる。

したがって、本発明が以下の２種類のコンプトンカメラを作成できることが明らかである：
１）適度であるが緻密な精度および感度を有し、コストが手頃な単一のプレートカメラ
２）時間窓機能によるノイズ排除のための、ガンマ光子の経路をより良好に角度画定するためにより精密であるが、より嵩高くより高価である、高感度のマルチプレートカメラ。

明らかであるのは、単一のプレートＰ１または２つのプレートＰ１およびＰ２により構成される本発明による検出システムにおいて、光子がコンプトン効果を受けたイベントでは、各イベントの良好な位置特定が検出器で維持され、かつ、時間カメラタイプの検出器におけるイベントのエネルギが、光子がコンプトン効果を受けたイベントにおいても正確に測定されることである。

また、改良されたコンプトンカメラは、時間カメラタイプの１つ以上の検出器を組み合わせることによって作成可能である。

本発明によるシステムの別の利益は、特に、医療分野および天文学分野でのその使用である。本発明による検出システムはまた、放射能汚染を検出するための産業において使用可能である。

多くの組合せが、本発明の範囲を逸脱することなくなされ得るが、当業者は、考慮されるべき経済的、人間工学的、寸法的、または他の制約に従って、その１つまたは別のものを選択するであろう。

Claims (15)

1. ガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラタイプのシステムであって、
   ガンマ放射線源と、
   少なくとも１つの高速シンチレータプレートＰ１であって、その光ピークまでの立上がり時間が１ｎｓ未満であり、厚さが５ｍｍ以上であり、セグメント化された光検出器（５）のアレイを備える少なくとも１つの高速シンチレータプレートＰ１と、専用の高速読み取り用マイクロエレクトロニクスとを含む、システムであって、
   ガンマ光子が第２の点Ｂで吸収される前に第１の点Ａでコンプトン偏向を受ける場合に、各シンチレーションの相互作用に対応する非散乱光子の円を認識することによって、前記光子の少なくとも２つの連続した位置での時空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）およびエネルギＥを測定することが可能であることを特徴とする、システム。
2. 関連する結晶のガンマ線の平均自由行程以上の厚さを有する単一のシンチレータプレートＰ１を含むことを特徴とする、請求項１に記載のガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラタイプのシステム。
3. 前記シンチレータプレートＰ１の入力面（１）および出力面（３）のそれぞれに配置されている２つの光検出器のアレイを含み、シンチレータプレートＰ１におけるコンプトン経路の再構成の精度を向上させることを特徴とする、請求項２に記載のガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラタイプのシステム。
4. 光検出器のアレイ（５）に連結されているシンチレータプレート（Ｐ１）の入力面（１）および出力面（３）が研磨されており、前記面と光検出器のアレイとが、１．５未満の屈折率ｎの媒体によって結合され、全反射角を準備する、請求項３に記載のガンマ放射線を検出するためのコンプトンカメラタイプのシステム。
5. 光検出器のアレイ（５）に結合されていない前記プレートＰ１の側面および入力面（１）が粗く、前記面が、入射光子の吸収または光子の拡散反射が最大となるように処理されていることを特徴とする、請求項１に記載の検出システム。
6. 光検出器のアレイに連結されていないプレートＰ１の入力面（１）が黒色に塗られており、前記面上での反射を制限する、請求項５に記載の検出システム。
7. 光検出器のアレイ（５）に連結されていない前記プレート（Ｐ１）の側面および入力面（１）が、プレートＰ１と空隙をあけて白色の反射体でコーティングされ、これらの面が反射性を有しかつ散乱的なものであることを特徴とする、請求項１に記載の検出システム。
8. プレートＰ１での有効コンプトンイベントを推定するためのモジュールをさらに備え、前記プレートＰ１内での光の分布において、少なくとも１つの第１および少なくとも１つの第２の極値を識別することによって、前記モジュールはこの推定を実行することが可能となり、Ａでの光子の到達時間ＴａとＢでの光子の到達時間Ｔｂとの差がプレートＰ１内の光の伝搬時間Ｔｔの３倍未満である場合に、前記第２の極値が出現し、ここでＴｔ＝ｎＨ／ｃであり、Ｈはプレートの高さであることを特徴とする、請求項１に記載の検出システム。
9. 第２のシンチレータプレートＰ２をさらに備え、プレートＰ１が第２のプレートＰ２よりも細く、シンチレータプレートＰ１の厚さはガンマ光子が前記プレートＰ１の点Ａでコンプトン偏向を受けるような厚さであり、第２のシンチレータプレートＰ２が、ガンマ放射線のエネルギの少なくとも５０％を吸収する厚さを有し、前記第２のプレートＰ２が、少なくとも１０ｍｍの距離「Ｄ」だけ、好ましくは最も厚いプレートの厚さよりも大きくプレートＰ１から離れており、システムが、有効イベントを推定するためのモジュールをさらに含み、前記モジュールは、有効コンプトンイベントを識別するために、プレートＰ１とＰ２との間の光の最大伝搬時間未満の時間窓において、同時トリガを前記第２のプレートＰ２上で測定することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載の検出システム。
10. ２つのプレートのうちの少なくとも１つに放出された光子の最大量を拡散反射によって収集することにより、エネルギを従来通りに測定することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 細分化された光検出器のアレイ（５）が、アナログＡＳＩＣと関連したアナログＳＩ−ＰＭ型であるか、デジタルＳＩ−ＰＭ型である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出システム。
12. シンチレータプレートＰ１およびＰ２が、ルテチウムシリケートおよび／またはハロゲン化ランタンのタイプであることを特徴とする、請求項１から１１のうちのいずれか一項に記載の検出システム。
13. 請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載のシステムで実行されるコンプトン散乱を受けたガンマ光子の少なくとも２つの連続した位置での時空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）およびエネルギＥを決定するための方法であって、
    − 第１の点Ａでコンプトン散乱により放出された非散乱光子の到達時間Ｔａを検出するステップと、
    − ガンマ光子の全吸収によって、第２の点Ｂで放出された非散乱光子の到達時間Ｔｂを検出するステップと、
    − 点Ａでガンマ放射線のコンプトン偏向により放出された非散乱光子に対応する円ＣＡを決定するステップであって、円Ｃ_Ａの直径は、Ｘａ、Ｙａ、およびＺａの尺度となる、円ＣＡを決定するステップと、
    − 点Ｂでガンマ光子の全吸収により放出された非散乱光子に対応する円ＣＢを決定するステップであって、円Ｃ_Ｂの直径は、Ｘｂ、Ｙｂ、およびＺｂの尺度となる、円ＣＢを決定するステップと、を含み
    Ａでのコンプトン散乱およびＢでの全吸収の間に放出された光子が、Ａで放出された非散乱光子と同じ光円錐内にあり、角度α_Ｃ＜θ_Ｃであり、ここでα_Ｃがコンプトン偏向であり、θｃが、全反射の臨界角であり、円Ｃ_Ｂは円Ｃ_Ａに含まれている場合、
    この第１の場合では、方法が：
    − 前記円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの直径を計算して、（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）および（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を測定するステップと、
    − 前記記録された円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの光子数を数えるステップと、
    − ガンマ光子のエネルギを確定するステップであって、前記エネルギＥａおよびＥｂは、前記円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂ内で計数された光子数に比例する、ガンマ光子のエネルギを確定するステップと、をさらに含み
    あるいは、コンプトン偏向を受けた光子が光円錐から出て、α_Ｃ＞θ_Ｃであり、点ＡとＢとの距離が大きく、円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂが分離している場合、この第２の形状では、方法が：
    − 最大エネルギに対応する第１のイベントＡを決定するステップと、
    − Ａでの前記イベントの座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｔａ）およびそのエネルギＥａを測定するステップと、
    − 最小エネルギに対応する第２のイベントＢを決定するステップと、
    − イベントの座標（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、Ｔｂ）およびそのエネルギＥｂを測定するステップと、
    − エネルギＥａ＋Ｅｂの合計と同等であるガンマ光子の初期エネルギを測定するステップと、
    − ２つの相互作用の位置を再構成することによって、コンプトン偏角を決定するステップと、
    − 点Ａの位置（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）、点Ｂの位置（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）、およびエネルギＥａおよびＥｂからガンマ光子の到着方向を推論するステップと、をさらに含み
    あるいは、コンプトン偏向を受けた光子が光円錐から出て、α_Ｃ＞θ_Ｃであり、点ＡとＢとの距離が小さく、円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂがつながっている場合、この第３の場合では、方法が：
    − 中心Ａの楕円によって光の分布を調整するステップであって、点Ｂが焦点の１つを占めており、半短軸が円Ｃ_Ａの半径ＲＡに対応し、半長軸が距離Ａ−Ｂ＋ＲＢに対応し、ここでＲＢは円Ｃ_Ｂの半径である、光の分布を調整するステップと、
    − 楕円の中心により示される点Ａの位置（Ｘａ、Ｙａ）を決定するステップと、
    − 楕円の半長軸（ＲＡ）により示されるＡでの相互作用の深さＺａを決定するステップと、
    − Ｚａで測定された時間を修正することによって時間Ｔａを計算するステップと、
    − 楕円の焦点により示される点Ｂの位置（Ｘｂ、Ｙｂ）を決定するステップと、
    − 楕円の半長軸により計算されたＲＢ、すなわち距離（Ａ−Ｂ）＋ＲＢによって示されるＢでの相互作用の深さＺｂを決定するステップと、
    − Ｚｂで測定された時間を修正することによって、時間Ｔｂを計算するステップと、
    − 前記楕円全体にわたる光子を積分することによって、総エネルギＥａ＋Ｅｂを測定するステップと、
    − 楕円内の光子の分布の重心を測定するステップと、
    − 相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップであって、前記始点は重心に最も近い点である、相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップと、
    − ＡおよびＢでの２つの相互作用の位置を再構成することによって、コンプトン偏角α_Ｃを決定するステップと、を含む、方法。
14. 円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂがつながっていて、かつα_Ｃ＞θ_Ｃである場合に、方法が：
    − ２つの円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂを合成することによって、光の全分布を調整するステップと、
    − ＡおよびＢでのそれぞれの相互作用の位置（Ｘａ、Ｙａ）および（Ｘｂ、Ｙｂ）を決定するステップであって、前記位置は、それぞれの円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの中心により示される、相互作用の位置（Ｘａ、Ｙａ）および（Ｘｂ、Ｙｂ）を決定するステップと、
    − 円Ｃ_ＡおよびＣ_Ｂの直径を求めることによって、相互作用の深さＺａおよびＺｂを決定するステップと、
    − 前記合成全体にわたる光子を積分することによって、全エネルギＥａ＋Ｅｂを測定するステップと、
    − ２つの円の合成における光子の光の全分布の重心を決定するステップと、
    − 相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップであって、前記始点は、光の分布全体の重心に最も近い点である、相互作用の始点ＡまたはＢを決定するステップと、
    − ＡおよびＢでの２つの相互作用の位置を再構成することによって、コンプトン偏角α_Ｃを決定するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の時空間座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｔ）およびエネルギＥを決定するための方法。
15. 特に、天文学分野、原子力産業分野、医用分野、および、放射能汚染を検出する産業分野における、請求項１から１２のいずれか一項に記載の検出システムの使用。

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