JP2020526777A - シンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法 - Google Patents

Abstract

シンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法であって、該装置は、校正放射線源（２０）、少なくとも２つのコンパレータ（３０）、計数モジュール（４０）、温度センサ（７０）、及びシングルチップマイクロコンピューター（５０）を備え、各コンパレータ（３０）は、いずれも光電子デバイス（１２）に通信可能に接続されて異なるエネルギー域のアナログ電圧信号をデジタルパルス信号に変換し、計数モジュール（４０）は、それぞれ各コンパレータ（３０）に通信可能に接続されて、デジタルパルス信号の計数率を同時に測定し、温度センサ（７０）は、シンチレーション検出器の表面温度データを実測し、シングルチップマイクロコンピューター（５０）は、計数モジュール（４０）に通信可能に接続されて、計数率及び実測温度データに基づき目標ゲイン及び補正電圧を計算し、高圧電源（６０）は、シングルチップマイクロコンピューター（５０）に接続されて補正電圧を受信し、さらに、光電子デバイス（１２）に接続されて補正電圧に基づき光電子デバイスのゲイン補正を実現する。本発明は、温度に応じてゲインを直接調整することができ、情報のロスを回避することができ、校正速度を高めて、ゲイン補正の効率を向上させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、核医学イメージング分野及び電離放射線測定分野における信号補正装置及び方法に関し、より具体的には、シンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法に関する。

シンチレーション検出器は、核医学イメージング及び電離放射線測定分野で幅広く使用されており、イメージング又は放射線測定を実現するための主なデバイスである。シンチレーション検出器は、互いに結合されたシンチレーション結晶と光電子デバイスを備え、シンチレーション結晶は、電離放射線（Ｘ線、ガンマ光子、中性子、α光子及びβ光子などを含む）を光信号に変換するために用いられ、光電子デバイスは、該光信号を電気信号に変換するために用いられ、対応するエレクトロニクス設計によって該電気信号を処理すると、対応する到着時間、到着位置及びガンマ光子のエネルギーなどの情報を取得することができる。現在、一般的に使用されるシンチレーション結晶は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）結晶、ケイ酸ルテチウムイットリウム（ＬＹＳＯ）結晶、ケイ酸ルテチウム（ＬＳＯ）結晶、ケイ酸イットリウム（ＹＳＯ）結晶、及びヨウ化セシウム（ＣｓＩ）結晶などを含み、一般的に使用される光電子デバイスは、フォトダイオード（ＡＰＤ）、光電子増倍管（ＰＭＴ）及び新型のシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）などを含む。

シンチレーション検出器は、イメージング又は放射線測定を実現するための主なデバイスであるため、そのゲインパラメータが放射線測定の精度に直接影響を及ぼす。しかしながら、シンチレーション結晶の個々の光出力（光出力は、シンチレーション結晶が単位エネルギーあたりの電離放射線を吸収して変換する光子の数である）の間に差異があり、このような差異は、シンチレーション検出器のゲインの変化を引き起こし、特にシリコン光電子増倍管を光電子デバイスとするシンチレーション検出器では、そのゲインが温度に非常に高感度であり、−２０〜５０℃の温度範囲でゲインには５６％以上の差異が生じる場合があるため、システムの精度に深刻な影響を及ぼす。そのため、実際の使用にはシンチレーション検出器のゲインを補正する必要がある。

従来、シンチレーション検出器のゲインの補正方法として、一般的に、シンチレーション検出器の後端に増幅器を追加し、マルチチャネル分析装置を使用してシンチレーション検出器のエネルギースペクトルを測定し、それにより、テスト放射線源の光電ピークの位置を取得し、次に、光電ピークの位置をシンチレーション検出器のゲインとして、増幅器のゲインを調整することによりシンチレーション検出器のゲイン変化に起因する影響を補正し、光電ピークの位置が変化しないようにして、ゲインの校正を実現する。

従来技術では、シンチレーション検出器の後端に増幅器を追加して、出力された信号を二次増福することでゲイン補正を実現することができるが、シリコン光電子増倍管を使用したシンチレーション検出器そのものは、振幅が相対的に一定であるグラウンドノイズ信号を有するため、シリコン光電子増倍管のゲインが低下すると、出力された信号の一部はグラウンドノイズ信号に沈み、その場合、後端に増幅器を追加しても、その信号対雑音比が増加せず、その結果、信号情報が失われてしまう。また、増幅器を使用した場合、校正を実現するために、校正放射線源の完全なエネルギースペクトルを測定して、その光電ピークの位置を取得する必要があり、通常、そのデータ取得量が５０００個のイベント以上であり、その結果、システムの校正速度が遅くなり、ハードウェアコストが増加する。さらに、増幅器を使用した場合、温度が変化すると校正測定のプロセスを繰り返す必要があり、校正効率が低下する。

本発明の目的は、シンチレーション検出器のゲイン補正速度が遅く、校正効率が低く且つコストが高いという従来技術における問題を解決するために、シンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法を提供することである。

上記技術的課題を解決するために、本発明の技術案は、シンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法を提供することであり、シンチレーション検出器のゲインＧ、温度ｔ及び電圧ｘは、ゲイン温度電圧の方程式Ｇ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ（パラメータａ、ｂ、ｃが定数である。）を満たし、前記ゲイン補正方法は、
具体的には、標準的なシンチレーション検出器を準備して、温度Ｔ_０及び電圧Ｘ_０が固定した状態で、前記標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_０を測定し、前記標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_０を測定対象のシンチレーション検出器の目標ゲインとするステップＳ１と、
温度をＴ_０に固定して、電圧をＸ_２に調整し、前記標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_２を測定して、前記ゲイン温度電圧の方程式に代入し、パラメータｋ_２及びｐ_２（ここで、ｋ_２＝ｂ、ｐ_２＝ａｔ_０＋ｃ）を算出するステップＳ２と、
電圧をＸ_０に固定して、温度をＴ_１に調整し、標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_１を測定して、前記ゲイン温度電圧の方程式に代入し、パラメータｋ_１及びｐ_１（ここで、ｋ_１＝ａ、ｐ_１＝ｂｘ_０＋ｃ）を算出するステップＳ３と、
パラメータｋ_１、ｋ_２、ｐ_１及びｐ_２を前記ゲイン温度電圧の方程式に代入し、標準的なシンチレーション検出器のパラメータａ、ｂ及びｃを算出し、それにより標準的なシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式がＧ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃであると決定するステップＳ４と、
目標ゲインがＧ_０である場合、ゲイン温度電圧の方程式に基づいて前記シンチレーション検出器の電圧ｘと温度ｔとの間の関係がｘ＝（Ｇ_０−ａｔ−ｃ）／ｂであると決定するステップＳ５と、を含む、標準的なシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式を決定する第１ステップと、
測定対象のシンチレーション検出器と前記標準的なシンチレーション検出器とのゲイン差を測定し、測定対象のシンチレーション検出器の前記目標ゲイン条件での電圧温度の方程式を得る第２ステップと、
前記ステップ２で得られた電圧温度の方程式を補正の参照として、測定対象のシンチレーション検出器の実測温度に基づき、対応する補正電圧を算出し、前記補正電圧に基づき前記シンチレーション検出器の電圧を変化させて測定対象のシンチレーション検出器のゲイン補正を実現する第３ステップと、を含む。

第２ステップのステップは、具体的には、
温度をＴ_０、電圧をＸ_０に調整し、測定対象のシンチレーション検出器のゲインＧ´を測定すると、測定対象のシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式がＧ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ＋（Ｇ´−Ｇ_０）となるステップＳ６と、
目標ゲインがＧ_０である場合、測定対象のシンチレーション検出器の電圧温度の方程式がｘ＝（−ａｔ−ｃ＋２Ｇ_０−Ｇ´）／ｂとなるステップＳ７と、を含む。

本発明の一実施例によれば、温度センサを使用して測定対象のシンチレーション検出器の表面の実測温度を得て、シングルチップマイクロコンピューターを使用して対応する前記補正電圧を算出する。

同じサイズと仕様のシンチレーション検出器の場合、第１ステップを一回実行するだけでよく、他の測定対象のシンチレーション検出器の場合、第２ステップを実行して目標ゲインでの電圧温度の方程式を得る。

本発明によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置では、シンチレーション検出器は、互いに結合されたシンチレーション結晶と光電子デバイスを備え、ゲイン補正装置は、校正放射線源であって、前記シンチレーション結晶が前記校正放射線源から放出された電離放射線を受信して可視光に変換し、前記光電子デバイスが前記可視光をアナログ電圧信号に変換する校正放射線源と、それぞれが前記光電子デバイスに通信可能に接続されて異なるエネルギー域の前記アナログ電圧信号をデジタルパルス信号に変換する少なくとも２つのコンパレータと、それぞれが各前記コンパレータに通信可能に接続されて、各前記コンパレータにより送信されたデジタルパルス信号を受信し、前記デジタルパルス信号の計数率を同時に測定する計数モジュールと、前記光電子デバイスの外側表面に設置されて温度データを実測する温度センサと、前記計数モジュールに通信可能に接続されて前記計数率を受信し、さらに前記温度センサに通信可能に接続されて前記実測温度データを受信し、前記計数率及び前記実測温度データに基づき目標ゲイン及び補正電圧を計算するシングルチップマイクロコンピューターと、前記シングルチップマイクロコンピューターに接続されて前記補正電圧を受信し、さらに前記光電子デバイスに接続されて前記補正電圧に基づき前記光電子デバイスのゲイン補正を実現する高圧電源とを備える。

校正放射線源は、単一エネルギー放射線源を用いる。

校正放射線源が使用した放射性核種は、Ｃｓ−１３７、Ｃｏ−６０又はＥｕ−１５２である。

同じ種類のシンチレーション検出器を校正するとき、前記校正放射線源と前記シンチレーション結晶との間の相対位置は、固定されている。

複数のコンパレータは、それぞれが前記光電子デバイス及び前記計算モジュールに通信可能に接続される２つのコンパレータを含む。

光電子デバイスは、シリコン光電子増倍管である。

本発明によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法は、シンチレーション検出器側からゲイン校正を直接行うことができ、情報ロスの問題を解決し、マルチチャネル分析装置の代わりに複数のコンパレータを用いることで、校正プロセスに必要な計測機器を簡略化させ、校正速度を高める。また、本発明は、シンチレーション検出器のゲイン、温度、及び電圧の数学的モデルを作成し、温度に応じてゲインを直接調整することができ、再測定が不要となり、ゲイン補正の効率を向上させる。

本発明の一実施例によるシンチレーション検出器のゲイン補正方法のエネルギー分割概略図である。 本発明の一実施例によるシンチレーション検出器のゲイン補正方法のゲインと温度の関係概略図である。 本発明の１つの好ましい実施例によるシンチレーション検出器のゲイン補正方法の補正プロセスの概略図である。 本発明の一実施例によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置のシステム概略図である。 本発明の一実施例によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置の複数のコンパレータの配置概略図である。

以下、特定の実施例を参照しながら、本発明についてさらに説明する。以下の実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。

本発明におけるエネルギースペクトルとは、シンチレーション検出器を使用して電離放射線のエネルギー及び数の情報を取得し、且つエネルギーに応じて分割してプロットしたエネルギー分布ヒストグラムである。各放射線源がエネルギーの固定した複数の電離放射線を放出できるため、各放射線源は、比較的固定したエネルギースペクトルの形態を有する。ｎ個の異なるエネルギー限定値Ｅ_ｎでエネルギースペクトルを複数のエネルギー域に分割すると、各エネルギー域内の単位時間あたりのすべてのパルス計数率の比は、エネルギーチャンネルの計数率の比となり、例えば、３つのエネルギー限定値Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３でエネルギースペクトルを３つのエネルギー域に分割すると、この３つのエネルギー域の区間は、それぞれ［Ｅ_１、Ｅ_２）、［Ｅ_２、Ｅ_３）、［Ｅ_３、＋∞）であり、３つのエネルギー域内の計数率は、それぞれＣＲ_１、ＣＲ_２、ＣＲ_３であり、この場合、エネルギーチャンネルの計数率の比は、ＣＲ_１：ＣＲ_２：ＣＲ_３である。寸法が一定のシンチレーション結晶の場合、その同じ種類の放射線源に対するエネルギースペクトルの形態も比較的固定し、すなわち、各エネルギーチャンネルの計数率の比は安定しており、従って、異なるエネルギー域の全計数率の比も安定している。以上の原理に基づいて、逆電圧が異なる任意の２つのコンパレータを使用して異なるエネルギー域の計数率の比を校正の参照基準として記録し、且つこの異なる計数率の比値をシンチレーション検出器の光電子デバイスのゲインとすることができる。具体的には、図１に示すように、Ｃｓ−１３７のエネルギースペクトルは、図における点線で分割したように、２つのエネルギー域に分割され得る。上記原理により、シンチレーション検出器の光電子デバイスのゲインがＧ＝ＣｏｕｎｔＲａｔｅ２／ＣｏｕｎｔＲａｔｅ１であると決定できる。

ここで、ＣｏｕｎｔＲａｔｅは、異なるチャンネルのコンパレータにより記録された計数率であり、ＣｏｕｎｔＲａｔｅ１は、エネルギー限定値が低いコンパレータ１の計数率であり、ＣｏｕｎｔＲａｔｅ２は、エネルギー限定値が高いコンパレータ２の計数率である。

さらに、図２は、本発明の１つの好ましい実施例によるシンチレーション検出器のゲインと温度の関係概略図であり、図２から分かるように、実際の測定結果に基づき、光電子デバイスのゲインと温度は、基本的に一次線形関係であり、ゲインと電圧も一次線形関係であり、従って、ゲインＧと温度ｔ、電圧ｘとは、方程式Ｇ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ（１）を満たす。

ここで、ａは、温度係数であり、ｂは、電圧係数であり、ｃは、電圧及び温度とは関係がない、シンチレーション検出器の特性によって決められたゲイン偏差定数、例えば、シンチレーション結晶と光電子デバイスの結合による光損失などである。

式（１）の関係により測定してａ、ｂ、ｃを得ると、温度範囲内の補正を実現し、具体的には、以下のとおりである。
第１、温度ｔ_０が固定した場合、
Ｇ（ｘ，ｔ_０）＝ｋ_２ｘ＋ｐ_２ （２）
（ここで、ｋ_２＝ｂ、ｐ_２＝ａｔ_０＋ｃ）
第２、電圧ｘ_０が固定した場合、
Ｇ（ｘ_０，ｔ）＝ｋ_１ｔ＋ｐ_１ （３）
（ここで、ｋ_１＝ａ、ｐ_１＝ｂｘ_０＋ｃ）が得られる。

以上の関係に基づき、図３と組み合わせて分かるように、本発明におけるゲイン補正を行うステップは、
具体的には、標準的なシンチレーション検出器を準備して、温度Ｔ_０及び電圧Ｘ_０が固定した状態で、標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_０を測定し、標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_０を他の測定対象のシンチレーション検出器の目標ゲインとするステップＳ１と、
温度をＴ_０に固定して、電圧をＸ_２に調整し、標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_２を測定して、上記の式（２）に代入し、パラメータｋ_２及びｐ_２を算出するステップＳ２と、
電圧をＸ_０に固定して、温度をＴ_１に調整し、標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_１を測定して、上記の式（３）に代入し、パラメータｋ_１及びｐ_１を算出するステップＳ３と、
パラメータｋ_１、ｋ_２、ｐ_１及びｐ_２を上記の式（１）に代入し、標準的なシンチレーション検出器のパラメータａ、ｂ及びｃを算出し、それにより標準的なシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式がＧ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ（１）であると決定するステップＳ４と、
目標ゲインがＧ_０である場合、上式に基づきシンチレーション検出器の電圧ｘと温度ｔとの間の関係が、ｘ＝（Ｇ_０−ａｔ−ｃ）／ｂであると決定できるステップＳ５と、を含む、異なる温度でゲイン補正を実現するように標準的なシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式を決定する第１ステップと、
第１ステップにおける温度Ｔ_０及び電圧Ｘ_０が固定したという標準的なシンチレーション検出器のサンプル条件において、測定対象のシンチレーション検出器と標準的なシンチレーション検出器とのゲイン差を測定し、固定した目標ゲイン条件での測定対象のシンチレーション検出器の電圧温度の方程式を得て、具体的には、
温度をＴ_０、電圧をＸ_０に調整し、測定対象のシンチレーション検出器のゲインＧ´を測定すると、測定対象のシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式がＧ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ＋（Ｇ´−Ｇ_０）となるステップＳ６と、
目標ゲインがＧ_０である場合、測定対象のシンチレーション検出器の電圧温度の方程式が、ｘ＝（−ａｔ−ｃ＋２Ｇ_０−Ｇ´）／ｂとなるステップＳ７と、を含む、第２ステップと、
実測した測定対象のシンチレーション検出器と標準的なシンチレーション検出器とのゲイン差に基づいて、ステップＳ７で得られた電圧温度の方程式を補正の参照とし、温度センサにより実測された温度に基づき、対応する補正電圧を算出し、シングルチップマイクロコンピューター（ＭＣＵ）は、補正電圧に基づいて高圧電源を制御して電圧を変化させて、測定対象のシンチレーション検出器の補正を実現する第３ステップと、を含む。

同じサイズと仕様のシンチレーション検出器の場合、第１ステップを一回実行するだけでよく、すなわち、ステップＳ１−Ｓ５を一回実行するだけでよく、他の測定対象のシンチレーション検出器の場合、後続のステップ（Ｓ６−Ｓ７）を順次実行するだけで、目標ゲインでの電圧温度の方程式は得られ得る。

ただし、実際の使用には、実測定したゲインと目標ゲインとの間に誤差が存在する可能性があり、ステップＳ６−Ｓ７で測定対象のシンチレーション検出器の電圧と温度との関係を決定した後、ＭＣＵによって補正電圧を算出して、高電圧を制御して補正電圧を出力し校正を行った後、ステップＳ６を実行することによりゲインを連続的に測定し、かつステップＳ７で目標ゲインと比較し、補正後のゲインが目標ゲインに合致しないと、求められる範囲に達するまで、ステップＳ６−Ｓ７を繰り返し実行して再調整を行い、補正後のゲインが目標ゲインに合致すると、次の測定対象のシンチレーション検出器のゲイン校正を自動的に行う。

従って、上記原理に基づき、本発明によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置のシステム概略図は、図４に示され、図４から分かるように、本発明のシンチレーション検出器１０のゲイン補正装置は、校正放射線源２０、複数のコンパレータ３０、計数モジュール４０、シングルチップマイクロコンピューター（ＭＣＵ）５０、高圧電源６０、及び温度センサ７０を備え、シンチレーション検出器１０は、互いに結合されたシンチレーション結晶１１と光電子デバイス１２を備え、校正放射線源２０は、Ｃｓ−１３７のような単一エネルギー放射線源を用い、例えば、Ｘ線、ガンマ光子、中性子、α光子及びβ光子などの電離放射線を放出し、シンチレーション結晶１１は、校正放射線源２０から放出された電離放射線を受信して可視光に変換し、シンチレーション結晶１１に結合された光電子デバイス１２は、該可視光を受信してアナログ電圧信号に変換し、複数のコンパレータ３０は、光電子デバイス１２に通信可能に接続されて光電子デバイス１２からのアナログ電圧信号を受信し、異なるエネルギー域の設定に基づきアナログ電圧信号をデジタルパルス信号に変換して計数モジュール４０に送信し、計数モジュール４０は、複数のコンパレータ３０に通信可能に接続されてデジタルパルス信号を受信し、単位時間あたりの複数のコンパレータ３０により送信されたデジタルパルス信号の数、すなわち、計数率を同時に測定し、次に該計数率をＭＣＵ５０に送信し、温度センサ７０は、光電子デバイス１２の表面のリアルタイム温度を正確に測定するために光電子デバイス１２の表面に設置されて、測定したリアルタイム温度データをＭＣＵ５０に送信し、ＭＣＵ５０は、受信した計数モジュール４０により送信された各コンパレータ３０の計数率データに基づき目標ゲインを算出し、同時に、電圧温度の方程式及びリアルタイム温度データに基づき補正電圧を計算し、補正電圧を決定した後、電圧校正に必要な電圧に調整するように調整コマンドを高圧電源６０に送信し、それにより校正を完了し、校正操作の実施を制御する。

さらに具体的には、図５は、本発明の一実施例によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置の複数のコンパレータの配置概略図であり、ここで、コンパレータは、合計ｎ個であり、光電子デバイス１２は、それぞれ複数のコンパレータ３０に通信可能に接続され、すなわち、光電子デバイス１２は、それぞれ第１コンパレータ３１、第２コンパレータ３２、……、及び第ｎコンパレータに通信可能に接続され、第１コンパレータ３１、第２コンパレータ３２、……、及び第ｎコンパレータは、それぞれ計数モジュール４０に通信可能に接続される。エネルギースペクトルがｎ個の異なるエネルギー限定値で複数のエネルギー域に分割されるため、各コンパレータは、対応して各エネルギー域内のアナログデジタル信号をデジタルパルス信号に変換し、計数モジュール４０は、単位時間あたりの各コンパレータにより送信されたデジタルパルス信号の数を同時に測定し、且つ各チャンネルの計数率データをＭＣＵ５０に送信し、ＭＣＵによって、エネルギーチャンネルの計数率の比を決定し、さらに目標ゲインを決定する。

本発明の１つの好ましい実施例によれば、複数のコンパレータ３０として、逆電圧が異なる２つのコンパレータ３１、３２のみが使用され、計数モジュール４０によって異なるエネルギー域の計数率の比を、校正の参照基準として記録し、且つＭＣＵによって該異なる計数率の比値をシンチレーション検出器のゲインとして補正を行う。

ただし、校正放射線源２０から放出された電離放射線が周囲の物体により反射されたり屈折されたりしやすいため、シンチレーション結晶が測定したエネルギースペクトルの形態に影響を与え、従って、校正放射線源２０とシンチレーション結晶１１との間の、例えば金属板などの高密度の物体による遮断を回避する必要がある。また、校正放射線源２０とシンチレーション結晶１１との間の相対位置を固定にするべきであり、同じ種類のシンチレーション検出器を校正するとき、校正放射線源２０とシンチレーション結晶１１との間の相対位置も一致させるべきであり、一致させない場合、校正誤差が発生することに注意しなければならない。

本発明の一実施例によれば、校正放射線源２０は、単一エネルギー放射線源、例えば、Ｃｓ−１３７、Ｃｏ−６０又はＥｕ−１５２を用い、必ずしもＣｓ−１３７ではなく、それは、単一エネルギー放射線源のエネルギースペクトルが比較的簡単であり、比較的安定したチャンネルの計数比が得られるからである。なお、本発明の校正放射線源は、単一エネルギー放射線源に限定されず、他のタイプの放射線源であってもよい。

本発明の１つの好ましい実施例によれば、光電子デバイス１２は、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）を用い、温度センサ７０は、ＳｉＰＭに密着して取り付けられ、温度センサ７０は、光電子デバイスのケーシング、ＳｉＰＭ底面のＰＣＢ基板又はＳｉＰＭの側面に取り付けられてもよい。

本発明によるシンチレーション検出器のゲイン補正装置及び方法は、シンチレーション検出器側からゲイン補正を実現することができ、シンチレーション検出器の信号対雑音比が、異なる温度及び異なる特性のシンチレーション結晶の条件で変化しないことを確保し、校正後のシンチレーション検出器のエネルギー検出下限が変化しないようにし、情報の完全性を維持する。本発明は、マルチチャネル分析装置の代わりに２つ又は複数のコンパレータ及びカウンターを使用し、それによって、完全なエネルギースペクトルを測定せずにゲインの測定を実現することができ、正確なゲインを測定するには１０００個のイベントだけで十分であり、エネルギースペクトル法によりゲインを取得する場合に比べて、測定イベントの数が８０％減少し、校正速度がより速くなる。また、本発明は、光電子デバイスのゲイン、温度、及び電圧の数学的モデルを作成し、２つの温度でのデータを測定するだけで完全な温度範囲の補正を実現することができ、校正効率がより高くなる。

以上は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の上記実施例は、例えば、本発明におけるゲイン、温度、電圧について作成したモデルに二次又は高次関数を使用してフィッティングすることができるなど、さまざまな変更を行うことができる。すなわち、本発明の出願の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいて行われた簡単で同等の変化及び修飾は、いずれも本発明の請求項の保護範囲に属する。本発明において詳細に説明されないものは、すべて従来の技術的内容である。

Claims (10)

1. シンチレーション検出器のゲイン補正方法であって、
   前記シンチレーション検出器のゲインＧ、温度ｔ及び電圧ｘが、ゲイン温度電圧の方程式Ｇ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ（ここで、パラメータａ、ｂ、ｃが定数である。）を満たし、前記ゲイン補正方法は、
   具体的には、標準的なシンチレーション検出器を準備して、温度Ｔ_０及び電圧Ｘ_０が固定した状態で、前記標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_０を測定し、前記標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_０を測定対象のシンチレーション検出器の目標ゲインとするステップＳ１と、
   温度をＴ_０に固定して、電圧をＸ_２に調整し、前記標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_２を測定して、前記ゲイン温度電圧の方程式に代入し、パラメータｋ_２及びｐ_２（ここで、ｋ_２＝ｂ、ｐ_２＝ａｔ_０＋ｃ）を算出するステップＳ２と、
   電圧をＸ_０に固定して、温度をＴ_１に調整し、標準的なシンチレーション検出器のゲインＧ_１を測定して、前記ゲイン温度電圧の方程式に代入し、パラメータｋ_１及びｐ_１（ここで、ｋ_１＝ａ、ｐ_１＝ｂｘ_０＋ｃ）を算出するステップＳ３と、
   パラメータｋ_１、ｋ_２、ｐ_１及びｐ_２を前記ゲイン温度電圧の方程式に代入し、標準的なシンチレーション検出器のパラメータａ、ｂ及びｃを算出し、それにより標準的なシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式がＧ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃであると決定するステップＳ４と、
   目標ゲインがＧ_０である場合、ゲイン温度電圧の方程式に基づいて前記シンチレーション検出器の電圧ｘと温度ｔとの間の関係がｘ＝（Ｇ_０−ａｔ−ｃ）／ｂであると決定するステップＳ５と、を含む、標準的なシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式を決定する第１ステップと、
   測定対象のシンチレーション検出器と前記標準的なシンチレーション検出器とのゲイン差を測定し、測定対象のシンチレーション検出器の前記目標ゲイン条件での電圧温度の方程式を得る第２ステップと、
   前記ステップ２で得られた電圧温度の方程式を補正の参照として、測定対象のシンチレーション検出器の実測温度に基づき、対応する補正電圧を算出し、前記補正電圧に基づき前記シンチレーション検出器の電圧を変化させて測定対象のシンチレーション検出器のゲイン補正を実現する第３ステップと、を含む、ことを特徴とするシンチレーション検出器のゲイン補正方法。
2. 前記第２ステップのステップは、具体的には、
   温度をＴ_０、電圧をＸ_０に調整し、測定対象のシンチレーション検出器のゲインＧ´を測定すると、測定対象のシンチレーション検出器のゲイン温度電圧の方程式がＧ（ｘ，ｔ）＝ａｔ＋ｂｘ＋ｃ＋（Ｇ´−Ｇ_０）となるステップＳ６と、
   目標ゲインがＧ_０である場合、測定対象のシンチレーション検出器の電圧温度の方程式がｘ＝（−ａｔ−ｃ＋２Ｇ_０−Ｇ´）／ｂとなるステップＳ７と、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正方法。
3. 温度センサを使用して測定対象のシンチレーション検出器の実測温度を得て、シングルチップマイクロコンピューターを使用して対応する前記補正電圧を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正方法。
4. 同じサイズと仕様のシンチレーション検出器の場合、第１ステップを一回実行するだけでよく、他の測定対象のシンチレーション検出器の場合は、第２ステップを実行して目標ゲインでの電圧温度の方程式を得る、ことを特徴とする請求項１に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正方法。
5. 互いに結合されたシンチレーション結晶と光電子デバイスを備えるシンチレーション検出器のゲイン補正装置であって、
   校正放射線源であって、前記シンチレーション結晶が前記校正放射線源から放出された電離放射線を受信して可視光に変換し、前記光電子デバイスが前記可視光をアナログ電圧信号に変換する校正放射線源と、
   それぞれが前記光電子デバイスに通信可能に接続されて異なるエネルギー域の前記アナログ電圧信号をデジタルパルス信号に変換する少なくとも２つのコンパレータと、
   それぞれが各前記コンパレータに通信可能に接続されて、各前記コンパレータにより送信されたデジタルパルス信号を受信し、前記デジタルパルス信号の計数率を同時に測定する計数モジュールと、
   前記光電子デバイスの外側に設置されて温度データを実測する温度センサと、
   前記計数モジュールに通信可能に接続されて前記計数率を受信し、さらに前記温度センサに通信可能に接続されて前記実測温度データを受信し、前記計数率及び前記実測温度データに基づき目標ゲイン及び補正電圧を計算するシングルチップマイクロコンピューターと、
   前記シングルチップマイクロコンピューターに接続されて前記補正電圧を受信し、さらに前記光電子デバイスに接続されて前記補正電圧に基づき前記光電子デバイスのゲイン補正を実現する高圧電源とを備える、ことを特徴とするシンチレーション検出器のゲイン補正装置。
6. 前記校正放射線源は、単一エネルギー放射線源を用いる、ことを特徴とする請求項５に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正装置。
7. 前記校正放射線源が使用した放射性核種は、Ｃｓ−１３７、Ｃｏ−６０又はＥｕ−１５２である、ことを特徴とする請求項６に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正装置。
8. 同じ種類のシンチレーション検出器を校正するとき、前記校正放射線源と前記シンチレーション結晶との間の相対位置は、固定されている、ことを特徴とする請求項５に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正装置。
9. 前記複数のコンパレータは、それぞれが前記光電子デバイス及び前記計算モジュールに通信可能に接続される２つのコンパレータを含む、ことを特徴とする請求項５に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正装置。
10. 前記光電子デバイスは、シリコン光電子増倍管である、ことを特徴とする請求項５に記載のシンチレーション検出器のゲイン補正装置。