JP2686034B2 - 放射線位置検出装置 - Google Patents
放射線位置検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の端子を有し、入
射位置に対応する端子から放射線を検出した電流を出力
する放射線検出器を用いて、入射した放射線の位置を検
出するための放射線位置検出装置に関する。
射位置に対応する端子から放射線を検出した電流を出力
する放射線検出器を用いて、入射した放射線の位置を検
出するための放射線位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線位置検出装置には、従来、（１）
多数のアレイ状のシンチレータ或いは大面積の単一シン
チレータに複数個の光検出器を結合した構成の光検出器
のもの、（２）多数のアレイ状のシンチレータに単一の
位置検出型光検出器を結合し、クリスタル弁別を行うタ
イプのもの、などが知られている。
多数のアレイ状のシンチレータ或いは大面積の単一シン
チレータに複数個の光検出器を結合した構成の光検出器
のもの、（２）多数のアレイ状のシンチレータに単一の
位置検出型光検出器を結合し、クリスタル弁別を行うタ
イプのもの、などが知られている。
【０００３】このような検出器ではつぎのようにして入
射位置の検出がなされる。シンチレータに入射したγ線
やベータ線などの放射線は光に変換され、この光が近傍
にある光検出器に入射する。放射線が入射した位置近傍
の光検出器から検出信号の出力があり、その位置から遠
いところにある検出器からは検出信号の出力は非常に小
さい。そして、光検出器のこれらの出力が次段の位置演
算回路で演算され、放射線の入射位置を知ることができ
るのである。シンチレーションカメラは、その代表的な
ものであり、薄く平らなシンチレータ内でγ線により発
生するシンチレーション現象によって発光した光子が、
シンチレータ及び光を拡散させる媒質により分散され
て、これらに結合されている多くの光検出器に到達し、
これらの出力からγ線の入射した２次元位置情報を得る
ものである。このような検出器では、シンチレータ内で
生じた光は拡散し広がりをもつため、位置分解能の劣化
が生じ、特に、検出器の周辺部で顕著になる。
射位置の検出がなされる。シンチレータに入射したγ線
やベータ線などの放射線は光に変換され、この光が近傍
にある光検出器に入射する。放射線が入射した位置近傍
の光検出器から検出信号の出力があり、その位置から遠
いところにある検出器からは検出信号の出力は非常に小
さい。そして、光検出器のこれらの出力が次段の位置演
算回路で演算され、放射線の入射位置を知ることができ
るのである。シンチレーションカメラは、その代表的な
ものであり、薄く平らなシンチレータ内でγ線により発
生するシンチレーション現象によって発光した光子が、
シンチレータ及び光を拡散させる媒質により分散され
て、これらに結合されている多くの光検出器に到達し、
これらの出力からγ線の入射した２次元位置情報を得る
ものである。このような検出器では、シンチレータ内で
生じた光は拡散し広がりをもつため、位置分解能の劣化
が生じ、特に、検出器の周辺部で顕著になる。
【０００４】上記（１）の装置では、この問題をつぎの
ようにして解決している。各光検出器の出力信号を加算
してエネルギー信号を求め、このエネルギー信号から作
り出した信号を閾値として閾値増幅器に与える。閾値増
幅器で各光検出器の出力信号から閾値よりも大きな成分
を増幅し演算をおこなう。こうして、放射線の入射によ
ってシンチレータが発光した付近の信号のみを用いて演
算をすることにより、光の広がりによる分解能劣化を防
ぐ方法が考案されている（例えば、US Pat.No.3732419,
US Pat.No.4475042 など）。
ようにして解決している。各光検出器の出力信号を加算
してエネルギー信号を求め、このエネルギー信号から作
り出した信号を閾値として閾値増幅器に与える。閾値増
幅器で各光検出器の出力信号から閾値よりも大きな成分
を増幅し演算をおこなう。こうして、放射線の入射によ
ってシンチレータが発光した付近の信号のみを用いて演
算をすることにより、光の広がりによる分解能劣化を防
ぐ方法が考案されている（例えば、US Pat.No.3732419,
US Pat.No.4475042 など）。
【０００５】また、上記（２）の装置では、光検出器の
端部からの信号と、中心部からの信号とを独立にして取
りだして位置演算を行い、それぞれの演算結果を選択
し、切り替えることにより、光の広がりによる周辺部で
の分解能劣化を抑える方法が行われている（例えば、特
開昭６４−４６６８０など）。
端部からの信号と、中心部からの信号とを独立にして取
りだして位置演算を行い、それぞれの演算結果を選択
し、切り替えることにより、光の広がりによる周辺部で
の分解能劣化を抑える方法が行われている（例えば、特
開昭６４−４６６８０など）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】シンチレーションカメ
ラのように、シンチレーション現象を利用した放射線位
置検出を行う場合、原理的に光子を分散させる必要があ
り、その結果シンチレーション現象の起きた付近の光検
出器だけでなく、遠くにある光検出器にも光子が到達し
て出力信号が出てしまう。そのため、これらすべての光
検出器の信号を使って位置演算を行うと、遠方の出力は
光子数が少ないために揺らぎが大きくなり、これが分解
能を低下させてしまう。したがって、上記（１）で示し
た文献「USPat.No.3732419」は、シンチレーション付近
の光検出器出力だけを用いて演算すれば分解能を改善で
きると考えなされたものである。この文献では、各検出
器に増幅器と閾値増幅器を接続し、各検出器の増幅器の
出力の総和を分圧したものを閾値として、この閾値より
も大きな成分を各閾値増幅器から出力するようにしてい
る。したがって、この装置で分解能劣化を防ぐように構
成した場合、多数の光検出器が使用され、この検出器の
すべての出力に閾値増幅器が接続される。そのため、回
路構成が大規模になり、複雑化し回路部品点数が非常に
多くなる。
ラのように、シンチレーション現象を利用した放射線位
置検出を行う場合、原理的に光子を分散させる必要があ
り、その結果シンチレーション現象の起きた付近の光検
出器だけでなく、遠くにある光検出器にも光子が到達し
て出力信号が出てしまう。そのため、これらすべての光
検出器の信号を使って位置演算を行うと、遠方の出力は
光子数が少ないために揺らぎが大きくなり、これが分解
能を低下させてしまう。したがって、上記（１）で示し
た文献「USPat.No.3732419」は、シンチレーション付近
の光検出器出力だけを用いて演算すれば分解能を改善で
きると考えなされたものである。この文献では、各検出
器に増幅器と閾値増幅器を接続し、各検出器の増幅器の
出力の総和を分圧したものを閾値として、この閾値より
も大きな成分を各閾値増幅器から出力するようにしてい
る。したがって、この装置で分解能劣化を防ぐように構
成した場合、多数の光検出器が使用され、この検出器の
すべての出力に閾値増幅器が接続される。そのため、回
路構成が大規模になり、複雑化し回路部品点数が非常に
多くなる。
【０００７】また、シンチレーションカメラは全体の感
度が一様でない場合が多く、各検出器の増幅器の出力の
総和（エネルギー信号）から閾値を得ているが、γ線が
入射する位置によってエネルギー信号の大きさが変化
し、閾値増幅器への閾値が不正確なものになる。
度が一様でない場合が多く、各検出器の増幅器の出力の
総和（エネルギー信号）から閾値を得ているが、γ線が
入射する位置によってエネルギー信号の大きさが変化
し、閾値増幅器への閾値が不正確なものになる。
【０００８】文献「US Pat.No.4475042 」では、例え
ば、２０個の光検出器の信号からＸ方向に５個、Ｙ方向
に８個の信号を作り、これらの信号からそれぞれの方向
に対してγ線の入射した位置を推定する場合に、この位
置の出力信号の寄与（重み）を加味した信号によってそ
の都度変化させて、最も良い分解能を得ようとするもの
である。この場合でも、回路構成が大規模になり、複雑
化し回路部品点数が非常に多くなる。
ば、２０個の光検出器の信号からＸ方向に５個、Ｙ方向
に８個の信号を作り、これらの信号からそれぞれの方向
に対してγ線の入射した位置を推定する場合に、この位
置の出力信号の寄与（重み）を加味した信号によってそ
の都度変化させて、最も良い分解能を得ようとするもの
である。この場合でも、回路構成が大規模になり、複雑
化し回路部品点数が非常に多くなる。
【０００９】上記（２）の装置で分解能劣化を防ぐよう
に構成した場合、位置検出器の端部での分解能の劣化は
低減され有効視野は大きくなるが、同様に、回路構成が
複雑化し、回路部品点数が非常に多くなる。さらに、周
辺部と中心部での演算結果をディジタル的に切り替える
ために、応用がディスクリートなシンチレータに限られ
る、という欠点がある。
に構成した場合、位置検出器の端部での分解能の劣化は
低減され有効視野は大きくなるが、同様に、回路構成が
複雑化し、回路部品点数が非常に多くなる。さらに、周
辺部と中心部での演算結果をディジタル的に切り替える
ために、応用がディスクリートなシンチレータに限られ
る、という欠点がある。
【００１０】本発明は、上述の問題点に鑑み、簡単な構
成で放射線位置検出器の周辺部における位置分解能の劣
化を低減し、有効視野を大きくすることを目的とする。
成で放射線位置検出器の周辺部における位置分解能の劣
化を低減し、有効視野を大きくすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の放射線位置検出装置は、Ｍ個（Ｍ≧３）の
端子を有し、放射線の入射位置に対応した端子から放射
線を検出した電流を出力する放射線検出器（例えば、２
次元のマルチワイヤーアノード型の光電子増倍管、マル
チワイヤ比例計数管など）と、第１番目から第Ｍ番目ま
で端子の間に接続されたＭ−１個の抵抗と、この抵抗よ
りも十分低い入力インピーダンスを有し、端子のうち第
１番目、第Ｍ番目及びこれらの間の少なくとも１つの前
記端子それぞれに接続されたｎ個（Ｍ≧ｎ≧３）の増幅
器と、ｎ個の増幅器の出力からこれらの各出力に対する
閾値レベルを与える閾値設定回路と、各増幅器の出力に
それぞれ設けられ、ｎ個の増幅器の各出力から対応する
閾値レベルより大きな成分を分離するｎ個の分離回路
と、分離回路の出力それぞれを加重して端子第１番目の
分離回路の出力に加算する第１の加算回路と、分離回路
の出力それぞれを加重して端子第Ｍ番目の分離回路の出
力に加算する第２の加算回路とを備え、第１、第２の加
算回路の出力から前記入射位置を求める。
に、本発明の放射線位置検出装置は、Ｍ個（Ｍ≧３）の
端子を有し、放射線の入射位置に対応した端子から放射
線を検出した電流を出力する放射線検出器（例えば、２
次元のマルチワイヤーアノード型の光電子増倍管、マル
チワイヤ比例計数管など）と、第１番目から第Ｍ番目ま
で端子の間に接続されたＭ−１個の抵抗と、この抵抗よ
りも十分低い入力インピーダンスを有し、端子のうち第
１番目、第Ｍ番目及びこれらの間の少なくとも１つの前
記端子それぞれに接続されたｎ個（Ｍ≧ｎ≧３）の増幅
器と、ｎ個の増幅器の出力からこれらの各出力に対する
閾値レベルを与える閾値設定回路と、各増幅器の出力に
それぞれ設けられ、ｎ個の増幅器の各出力から対応する
閾値レベルより大きな成分を分離するｎ個の分離回路
と、分離回路の出力それぞれを加重して端子第１番目の
分離回路の出力に加算する第１の加算回路と、分離回路
の出力それぞれを加重して端子第Ｍ番目の分離回路の出
力に加算する第２の加算回路とを備え、第１、第２の加
算回路の出力から前記入射位置を求める。
【００１２】ｎ個の分離回路はそれぞれ、対応する増幅
器の出力とその出力に対応する閾値レベルとの差を演算
する減算器と、この減算器の出力を整流して出力する整
流回路とを含んで構成されていることを特徴としても良
い。
器の出力とその出力に対応する閾値レベルとの差を演算
する減算器と、この減算器の出力を整流して出力する整
流回路とを含んで構成されていることを特徴としても良
い。
【００１３】閾値設定回路は、端子の第１番目の増幅器
の出力をα倍（０＜α＜１）して第１番目、第Ｍ番目の
端子の丁度中央から第Ｍ番目の側の増幅器の出力に対応
する閾値レベルとし、端子第Ｍ番目の増幅器の出力をα
倍（０＜α＜１）して第１番目、第Ｍ番目の端子の丁度
中央から第１番目の側の増幅器の出力に対応する閾値レ
ベルとすることを特徴としても良い。
の出力をα倍（０＜α＜１）して第１番目、第Ｍ番目の
端子の丁度中央から第Ｍ番目の側の増幅器の出力に対応
する閾値レベルとし、端子第Ｍ番目の増幅器の出力をα
倍（０＜α＜１）して第１番目、第Ｍ番目の端子の丁度
中央から第１番目の側の増幅器の出力に対応する閾値レ
ベルとすることを特徴としても良い。
【００１４】また、本発明の放射線位置検出装置は、Ｍ
個（Ｍ≧３）の端子を有し、放射線の入射位置に対応し
た端子から放射線を検出した電流を出力する放射線検出
器と、第１番目から第Ｍ番目まで端子の間に接続された
Ｍ−１個の抵抗と、端子のうち第１番目、第Ｍ番目及び
これらの間の少なくとも１つの端子それぞれに設けられ
たｎ個（Ｍ≧ｎ≧３）のタップから信号を入力し、これ
らの信号に対する閾値レベルを求め、ｎ個のタップから
の信号から対応する閾値レベルより大きな成分を分離
し、分離した各成分それぞれを加重して端子第１番目に
対応する成分との加算をし、分離した各成分それぞれを
加重して端子第Ｍ番目に対応する成分との加算をし、こ
れらの加算結果から入射位置を求める手段とを有する、
という構成としても同等である。
個（Ｍ≧３）の端子を有し、放射線の入射位置に対応し
た端子から放射線を検出した電流を出力する放射線検出
器と、第１番目から第Ｍ番目まで端子の間に接続された
Ｍ−１個の抵抗と、端子のうち第１番目、第Ｍ番目及び
これらの間の少なくとも１つの端子それぞれに設けられ
たｎ個（Ｍ≧ｎ≧３）のタップから信号を入力し、これ
らの信号に対する閾値レベルを求め、ｎ個のタップから
の信号から対応する閾値レベルより大きな成分を分離
し、分離した各成分それぞれを加重して端子第１番目に
対応する成分との加算をし、分離した各成分それぞれを
加重して端子第Ｍ番目に対応する成分との加算をし、こ
れらの加算結果から入射位置を求める手段とを有する、
という構成としても同等である。
【００１５】
【作用】本発明の放射線位置検出装置では、放射線検出
器に放射線が入射すると、この放射線を検出した電流
が、放射線の入射位置に対応した端子から出力され、そ
の端子に接続された抵抗を介して近傍の増幅器に入力さ
れる。増幅器の出力は閾値設定回路にあたえられて各増
幅器の閾値レベルが設定され、分離回路で放射線を検出
した電流のうち閾値レベルより大きな成分が分離されて
位置分解能を劣化させる成分が除去される。ここで、上
記放射線検出器の端部ではシンチレーション光の広がり
の変化などにより、放射線検出器の出力と放射線の入射
位置との対応関係にずれが生じることになる。しかし、
閾値設定回路が上記構成であれば、放射線検出器の端部
（第１番目、第Ｍ番目の端子）の増幅器の出力をα倍し
て閾値レベルとしていることから、ずれが補償されて位
置分解能の劣化を防ぎ、より視野の大きな位置測定が可
能になる。
器に放射線が入射すると、この放射線を検出した電流
が、放射線の入射位置に対応した端子から出力され、そ
の端子に接続された抵抗を介して近傍の増幅器に入力さ
れる。増幅器の出力は閾値設定回路にあたえられて各増
幅器の閾値レベルが設定され、分離回路で放射線を検出
した電流のうち閾値レベルより大きな成分が分離されて
位置分解能を劣化させる成分が除去される。ここで、上
記放射線検出器の端部ではシンチレーション光の広がり
の変化などにより、放射線検出器の出力と放射線の入射
位置との対応関係にずれが生じることになる。しかし、
閾値設定回路が上記構成であれば、放射線検出器の端部
（第１番目、第Ｍ番目の端子）の増幅器の出力をα倍し
て閾値レベルとしていることから、ずれが補償されて位
置分解能の劣化を防ぎ、より視野の大きな位置測定が可
能になる。
【００１６】そして、分離回路の出力即ち位置分解能を
劣化させる成分を除去した放射線の検出電流を加重・加
算し、放射線の入射位置に対応して信号が得られる。
劣化させる成分を除去した放射線の検出電流を加重・加
算し、放射線の入射位置に対応して信号が得られる。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の放射線位置検出装置の構成の概念図を
示したものである。
図１は、本発明の放射線位置検出装置の構成の概念図を
示したものである。
【００１８】放射線位置検出器１１０は、複数の出力端
子を有し（図ではＭ個、但し３以上）、放射線の入射位
置に対応した端子から放射線を検出した電流を出力する
ものである。具体的には、放射線の入力側に多数のシン
チレータを配置し、シンチレータで発光した光を増倍し
てその発光位置に対応した端子から検出電流を出力する
マルチワイヤーアノード型の光電子増倍管や、マルチワ
イア比例計数管などが用いられる。そして、放射線位置
検出器１１０の出力端子には、図に示すように、同じ大
きさの抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 がチェーン状に接続されてい
る。この部分の構成は従来からの電荷分割型位置検出方
式と同じである。
子を有し（図ではＭ個、但し３以上）、放射線の入射位
置に対応した端子から放射線を検出した電流を出力する
ものである。具体的には、放射線の入力側に多数のシン
チレータを配置し、シンチレータで発光した光を増倍し
てその発光位置に対応した端子から検出電流を出力する
マルチワイヤーアノード型の光電子増倍管や、マルチワ
イア比例計数管などが用いられる。そして、放射線位置
検出器１１０の出力端子には、図に示すように、同じ大
きさの抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 がチェーン状に接続されてい
る。この部分の構成は従来からの電荷分割型位置検出方
式と同じである。
【００１９】この抵抗チェーンにＮ個の出力タップが設
けられ、それぞれに増幅器Ａ1 〜ＡN が接続されてい
る。この出力タップの数即ち増幅器の数Ｎは、３以上で
Ｍ以下の任意の数であり、検出器１１０の出力端子の数
Ｍと一致させる必要はない。増幅器Ａ1 〜ＡN は、抵抗
Ｒ1 〜ＲM-1 よりも低い入力インピーダンスを有し、そ
の出力はバイアス信号設定回路１３０及び閾値増幅器Ｔ
1 〜ＴN に接続されている。
けられ、それぞれに増幅器Ａ1 〜ＡN が接続されてい
る。この出力タップの数即ち増幅器の数Ｎは、３以上で
Ｍ以下の任意の数であり、検出器１１０の出力端子の数
Ｍと一致させる必要はない。増幅器Ａ1 〜ＡN は、抵抗
Ｒ1 〜ＲM-1 よりも低い入力インピーダンスを有し、そ
の出力はバイアス信号設定回路１３０及び閾値増幅器Ｔ
1 〜ＴN に接続されている。
【００２０】閾値増幅器Ｔ1 〜ＴN は、図２に示すよう
に、入力信号ｘが閾値信号ｓよりも大きい場合に入力信
号ｘのうち閾値ｓより大きな成分を増幅して出力信号ｙ
として出力する回路で（図２（ａ））、図２（ｂ）に示
すような入出力特性を持つ。入力信号ｘが閾値信号ｓよ
りも小さい場合には出力は０であり、入出力特性は式
（１）で表される。
に、入力信号ｘが閾値信号ｓよりも大きい場合に入力信
号ｘのうち閾値ｓより大きな成分を増幅して出力信号ｙ
として出力する回路で（図２（ａ））、図２（ｂ）に示
すような入出力特性を持つ。入力信号ｘが閾値信号ｓよ
りも小さい場合には出力は０であり、入出力特性は式
（１）で表される。
【００２１】
【数１】
【００２２】図３は、閾値増幅器Ｔの具体的な構成例を
示したものであり、減算器で入力信号ｘ，閾値信号ｓの
差を取り、次段の整流回路で一方の極性の信号を取り出
すことによってその動作が実現する。
示したものであり、減算器で入力信号ｘ，閾値信号ｓの
差を取り、次段の整流回路で一方の極性の信号を取り出
すことによってその動作が実現する。
【００２３】バイアス信号設定回路１３０は、増幅器Ａ
1 〜ＡN の出力から閾値増幅器Ｔ1〜ＴN への各閾値ｓ
1 〜ｓN を与えるためのものであり、増幅器Ａ1 〜ＡN
の出力やピーク値を所定の分圧比で分圧することで閾値
ｓ1 〜ｓN を発生する。閾値ｓ1 〜ｓN を与えることに
よって、各閾値増幅器Ｔ1 〜ＴN は、増幅器Ａ1 〜ＡN
の出力から閾値ｓ1 〜ｓN よりも小さいものをカット
し、ノイズを除去した成分を出力する分離回路として働
く。
1 〜ＡN の出力から閾値増幅器Ｔ1〜ＴN への各閾値ｓ
1 〜ｓN を与えるためのものであり、増幅器Ａ1 〜ＡN
の出力やピーク値を所定の分圧比で分圧することで閾値
ｓ1 〜ｓN を発生する。閾値ｓ1 〜ｓN を与えることに
よって、各閾値増幅器Ｔ1 〜ＴN は、増幅器Ａ1 〜ＡN
の出力から閾値ｓ1 〜ｓN よりも小さいものをカット
し、ノイズを除去した成分を出力する分離回路として働
く。
【００２４】符号１５０は、閾値増幅器Ｔ1 〜ＴN の出
力を重み付けして加算する回路を示し、放射線の入射位
置を示す信号Ｐ，Ｑを出力する。各閾値増幅器Ｔ1 〜Ｔ
N の出力は、回路１５１n （ｎ＝１〜Ｎ）で重み付けし
た２つの信号ａn ，ｂn （ａ1 ≧ａ2 ≧…≧ａN-1 ≧ａ
N ，ｂ1 ≦ｂ2 ≦…≦ｂN-1 ≦ｂN ）を作り（このとき
の係数をβとする）、これらを加算器１５２ａ，１５２
ｂでそれぞれ加算して信号Ｐ，Ｑとしている。演算回路
１７０は、信号Ｐ，Ｑから「Ｑ／（Ｐ＋Ｑ）」の演算を
行い、位置信号を出力する。この位置信号「Ｑ／（Ｐ＋
Ｑ）」は、放射線の入射位置を検出器１１０の入射面の
全長に対する比で示すものであり、これから入射位置が
比で得られる。
力を重み付けして加算する回路を示し、放射線の入射位
置を示す信号Ｐ，Ｑを出力する。各閾値増幅器Ｔ1 〜Ｔ
N の出力は、回路１５１n （ｎ＝１〜Ｎ）で重み付けし
た２つの信号ａn ，ｂn （ａ1 ≧ａ2 ≧…≧ａN-1 ≧ａ
N ，ｂ1 ≦ｂ2 ≦…≦ｂN-1 ≦ｂN ）を作り（このとき
の係数をβとする）、これらを加算器１５２ａ，１５２
ｂでそれぞれ加算して信号Ｐ，Ｑとしている。演算回路
１７０は、信号Ｐ，Ｑから「Ｑ／（Ｐ＋Ｑ）」の演算を
行い、位置信号を出力する。この位置信号「Ｑ／（Ｐ＋
Ｑ）」は、放射線の入射位置を検出器１１０の入射面の
全長に対する比で示すものであり、これから入射位置が
比で得られる。
【００２５】検出器１１０に放射線が入射すると、入射
した位置のシンチレータが発光し、この発光が拡散して
近傍の出力端子から検出電流が出力される。この出力電
流は、抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 のうちその端子に接続されたも
のによって分流されるが、増幅器Ａ1 〜ＡN は抵抗Ｒ1
〜ＲM-1 より十分低い入力インピーダンスを有すること
から、分流された電流は、増幅器Ａ1 〜ＡN のうちその
端子近傍のものに入力される。増幅器Ａ1 〜ＡN の出力
から閾値ｓ1 〜ｓN が得られ、これを用いて閾値増幅器
Ｔ1 〜ＴN によって増幅器Ａ1 〜ＡN の出力から閾値ｓ
1 〜ｓN よりも大きな成分が分離される。閾値増幅器Ｔ
1 〜ＴN の出力から回路１５０及び演算回路１７０で入
射位置の比をしめす位置信号が得られる。
した位置のシンチレータが発光し、この発光が拡散して
近傍の出力端子から検出電流が出力される。この出力電
流は、抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 のうちその端子に接続されたも
のによって分流されるが、増幅器Ａ1 〜ＡN は抵抗Ｒ1
〜ＲM-1 より十分低い入力インピーダンスを有すること
から、分流された電流は、増幅器Ａ1 〜ＡN のうちその
端子近傍のものに入力される。増幅器Ａ1 〜ＡN の出力
から閾値ｓ1 〜ｓN が得られ、これを用いて閾値増幅器
Ｔ1 〜ＴN によって増幅器Ａ1 〜ＡN の出力から閾値ｓ
1 〜ｓN よりも大きな成分が分離される。閾値増幅器Ｔ
1 〜ＴN の出力から回路１５０及び演算回路１７０で入
射位置の比をしめす位置信号が得られる。
【００２６】ここで、放射線が検出器１１０の周辺部の
一方に入射した場合、シンチレータの発光が拡散するこ
とから、周辺部の他方の側の端子からの出力電流は、こ
の拡散による光を検出したものとなる。例えば、検出器
１１０の端子１，２，３の側に放射線が入射すると、こ
れらの端子から出力電流が流れるが、端子Ｍ−２，Ｍ−
１，Ｍからもわずかに電流が出力される。検出器１１０
の周辺部では、拡散した光の検出は均一でないため、検
出器１１０の出力電流の重心位置がずれることになる。
一方に入射した場合、シンチレータの発光が拡散するこ
とから、周辺部の他方の側の端子からの出力電流は、こ
の拡散による光を検出したものとなる。例えば、検出器
１１０の端子１，２，３の側に放射線が入射すると、こ
れらの端子から出力電流が流れるが、端子Ｍ−２，Ｍ−
１，Ｍからもわずかに電流が出力される。検出器１１０
の周辺部では、拡散した光の検出は均一でないため、検
出器１１０の出力電流の重心位置がずれることになる。
【００２７】しかし、この装置では、閾値増幅器Ｔ1 〜
ＴN によって閾値ｓ1 〜ｓN よりも大きな成分を分離し
ていることから、位置分解能を劣化させる成分が除去さ
れることになり、位置分解能の良い位置信号が得られ
る。こうして悪影響を取り除くことができ、精度の高い
放射線の入射位置の検出を行うことができる。
ＴN によって閾値ｓ1 〜ｓN よりも大きな成分を分離し
ていることから、位置分解能を劣化させる成分が除去さ
れることになり、位置分解能の良い位置信号が得られ
る。こうして悪影響を取り除くことができ、精度の高い
放射線の入射位置の検出を行うことができる。
【００２８】図４は、検出器１１０を９個の出力端子の
ものとし、増幅器を３つ接続した場合の具体的構成例を
示したものである。回路１３０ａ，１３０ｂは図１のバ
イアス信号設定回路１３０と等価なものであり、増幅器
Ａ1 ，Ａ3 の出力を分圧して閾値ｓ1 ，ｓ3 を与えてい
る（具体的には、図３の回路１３１で構成する）。ま
た、閾値増幅器Ｔ2 への閾値ｓ2 には、閾値ｓ1 ，ｓ3
に対応した一定の電圧又は閾値ｓ1 ，ｓ3 のアナログＯ
Ｒ演算した電圧を与える。回路１５１2 は閾値増幅器Ｔ
2 の出力をβ倍（０＜β＜１）して重みづけし、加算器
１５２ａ，１５２ｂは加重加算を行って信号Ｐ，Ｑを出
力する。そして、演算回路１７０で入射位置の比をしめ
す位置信号が最終的に得られる。
ものとし、増幅器を３つ接続した場合の具体的構成例を
示したものである。回路１３０ａ，１３０ｂは図１のバ
イアス信号設定回路１３０と等価なものであり、増幅器
Ａ1 ，Ａ3 の出力を分圧して閾値ｓ1 ，ｓ3 を与えてい
る（具体的には、図３の回路１３１で構成する）。ま
た、閾値増幅器Ｔ2 への閾値ｓ2 には、閾値ｓ1 ，ｓ3
に対応した一定の電圧又は閾値ｓ1 ，ｓ3 のアナログＯ
Ｒ演算した電圧を与える。回路１５１2 は閾値増幅器Ｔ
2 の出力をβ倍（０＜β＜１）して重みづけし、加算器
１５２ａ，１５２ｂは加重加算を行って信号Ｐ，Ｑを出
力する。そして、演算回路１７０で入射位置の比をしめ
す位置信号が最終的に得られる。
【００２９】図５は、増幅器を４つ接続した場合の具体
的構成例を示したものであり、この図においても同等の
符号を用いている。この回路では、増幅器Ａ1 の出力を
分圧して閾値ｓ3 ，ｓ4 を与え、増幅器Ａ4 の出力を分
圧して閾値ｓ1 ，ｓ2 を与える。また、回路１５１3 は
閾値増幅器Ｔ3 の出力をβ倍（０＜β＜１）し、これと
閾値増幅器Ｔ1 ，Ｔ2 の出力とを加算器１５２ａで加算
して信号Ｐとしている。回路１５１2 は閾値増幅器Ｔ2
の出力をβ倍（０＜β＜１）し、これと閾値増幅器
Ｔ3 ，Ｔ4 の出力とを加算器１５２ｂで加算して信号Ｑ
としている。
的構成例を示したものであり、この図においても同等の
符号を用いている。この回路では、増幅器Ａ1 の出力を
分圧して閾値ｓ3 ，ｓ4 を与え、増幅器Ａ4 の出力を分
圧して閾値ｓ1 ，ｓ2 を与える。また、回路１５１3 は
閾値増幅器Ｔ3 の出力をβ倍（０＜β＜１）し、これと
閾値増幅器Ｔ1 ，Ｔ2 の出力とを加算器１５２ａで加算
して信号Ｐとしている。回路１５１2 は閾値増幅器Ｔ2
の出力をβ倍（０＜β＜１）し、これと閾値増幅器
Ｔ3 ，Ｔ4 の出力とを加算器１５２ｂで加算して信号Ｑ
としている。
【００３０】図６は、増幅器を５つ接続した場合の具体
的構成例を示したものであり、この回路では、増幅器が
奇数であるので、丁度真ん中のものに図４の場合と同様
の閾値を与える。他の閾値は上述のものと同様である。
この回路では、図６の左端の閾値増幅器Ｔ1 ，Ｔ2 の出
力に閾値増幅器Ｔ3 ，Ｔ4 の出力を分圧して加算し、図
６の右端の閾値増幅器Ｔ4 ，Ｔ5 の出力に閾値増幅器Ｔ
2 ，Ｔ3 の出力を分圧して加算している。
的構成例を示したものであり、この回路では、増幅器が
奇数であるので、丁度真ん中のものに図４の場合と同様
の閾値を与える。他の閾値は上述のものと同様である。
この回路では、図６の左端の閾値増幅器Ｔ1 ，Ｔ2 の出
力に閾値増幅器Ｔ3 ，Ｔ4 の出力を分圧して加算し、図
６の右端の閾値増幅器Ｔ4 ，Ｔ5 の出力に閾値増幅器Ｔ
2 ，Ｔ3 の出力を分圧して加算している。
【００３１】図７は、検出器１１０を１８個の出力端子
のものとし、増幅器４つを端子１，３，１６，１８に接
続した場合の具体的構成例を示したものである。検出器
１１０には、１．８mm幅のＢＧＯシンチレータを２mmピ
ッチで３２個並べたシンチレータアレイ１１０ａを光電
子増倍管に結合し、光電子増倍管を２次元のマルチワイ
ヤーアノード型としたものを使用している。図１の回路
１５０にあたる部分は、図５と同様であり、アナログ加
算器１５０ａ，１５０ｂで構成している。重み付けは、
加算器１５０ａでは抵抗Ｒａと抵抗Ｒａ1 ，Ｒａ2 ，Ｒ
ａ3 で定まり、加算器１５０ｂでは抵抗Ｒｂと抵抗Ｒｂ
2 ，Ｒｂ3 ，Ｒｂ4 で定まる。
のものとし、増幅器４つを端子１，３，１６，１８に接
続した場合の具体的構成例を示したものである。検出器
１１０には、１．８mm幅のＢＧＯシンチレータを２mmピ
ッチで３２個並べたシンチレータアレイ１１０ａを光電
子増倍管に結合し、光電子増倍管を２次元のマルチワイ
ヤーアノード型としたものを使用している。図１の回路
１５０にあたる部分は、図５と同様であり、アナログ加
算器１５０ａ，１５０ｂで構成している。重み付けは、
加算器１５０ａでは抵抗Ｒａと抵抗Ｒａ1 ，Ｒａ2 ，Ｒ
ａ3 で定まり、加算器１５０ｂでは抵抗Ｒｂと抵抗Ｒｂ
2 ，Ｒｂ3 ，Ｒｂ4 で定まる。
【００３２】この装置の増幅器Ａ1 〜ＡN の出力以下の
回路はディジタル回路に置換することも可能であり、検
出されるイベントの間隔が十分であれば、マイクロプロ
セッサで演算させることもできる。図８は、図７をディ
ジタルで構成する場合を示したものであり、検出器１１
０の出力に接続された抵抗チェーンの４個の出力タップ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからマイクロコンピュータ１８０に入力
させて処理させる場合の構成例を示したものである。
回路はディジタル回路に置換することも可能であり、検
出されるイベントの間隔が十分であれば、マイクロプロ
セッサで演算させることもできる。図８は、図７をディ
ジタルで構成する場合を示したものであり、検出器１１
０の出力に接続された抵抗チェーンの４個の出力タップ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからマイクロコンピュータ１８０に入力
させて処理させる場合の構成例を示したものである。
【００３３】マイクロコンピュータ１８０は、その入力
インターフェイスとして増幅器Ａ1〜Ａ4 及びＡ／Ｄコ
ンバータを有し、出力タップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの信号
はディジタル値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに変換される。これら
は、図のブロック内に示すような処理がなされ、（な
お、ブロック内のａ1 〜ａ4 ，ｂ1 〜ｂ4 は重み付けの
係数、添字thは閾値、「’」は各閾値増幅器の出力値を
示す。他の符号は共通）、位置信号Ｘが最終的に得られ
る。
インターフェイスとして増幅器Ａ1〜Ａ4 及びＡ／Ｄコ
ンバータを有し、出力タップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの信号
はディジタル値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに変換される。これら
は、図のブロック内に示すような処理がなされ、（な
お、ブロック内のａ1 〜ａ4 ，ｂ1 〜ｂ4 は重み付けの
係数、添字thは閾値、「’」は各閾値増幅器の出力値を
示す。他の符号は共通）、位置信号Ｘが最終的に得られ
る。
【００３４】図９は、検出器に均一に放射線を照射して
検出されるイベントを計数した場合について、従来の装
置と図８の装置とをシミュレーションにより比較して示
したものである。図９（ａ）は、従来から行われている
単純な電荷分割型位置検出方式を示したものであり、図
８の出力タップＡ，Ｄからの電流のみから放射線の入射
位置を計数した場合のシミュレーション結果である。図
９（ｂ），（ｃ）は、図８の装置のシミュレーション結
果であり、図９（ｂ）は係数α＝０，β＝０．２５、図
９（ｃ）は係数α＝０．１，β＝０．２５としたもので
ある。この結果から明らかなように、検出器の周辺部の
シンチレータＮｏ．１，２，３及びＮｏ．３０，３１，
３２がはっきり分離され、係数を適当なものにすること
により、より明瞭になって分解能が向上する。
検出されるイベントを計数した場合について、従来の装
置と図８の装置とをシミュレーションにより比較して示
したものである。図９（ａ）は、従来から行われている
単純な電荷分割型位置検出方式を示したものであり、図
８の出力タップＡ，Ｄからの電流のみから放射線の入射
位置を計数した場合のシミュレーション結果である。図
９（ｂ），（ｃ）は、図８の装置のシミュレーション結
果であり、図９（ｂ）は係数α＝０，β＝０．２５、図
９（ｃ）は係数α＝０．１，β＝０．２５としたもので
ある。この結果から明らかなように、検出器の周辺部の
シンチレータＮｏ．１，２，３及びＮｏ．３０，３１，
３２がはっきり分離され、係数を適当なものにすること
により、より明瞭になって分解能が向上する。
【００３５】図１０は、実際の検出器の信号を用いて測
定を行った結果であり、図１０（ａ）は図９（ａ）の場
合、図１０（ｂ）は図９（ｃ）に近い場合のものであ
る。この結果から明らかなように、本装置は検出器の周
辺部の分解能の向上に非常に有効なものである。なお、
このことから明らかなように、抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 の出力
タップの位置で係数α，βの有効な値は変化する。これ
らの値を最良の値にしておくことで、閾値ｓ1 〜ｓN は
拡散した光による信号を十分に除去し、適度な重み付け
をして分解能を高くするのに十分な値になる。
定を行った結果であり、図１０（ａ）は図９（ａ）の場
合、図１０（ｂ）は図９（ｃ）に近い場合のものであ
る。この結果から明らかなように、本装置は検出器の周
辺部の分解能の向上に非常に有効なものである。なお、
このことから明らかなように、抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 の出力
タップの位置で係数α，βの有効な値は変化する。これ
らの値を最良の値にしておくことで、閾値ｓ1 〜ｓN は
拡散した光による信号を十分に除去し、適度な重み付け
をして分解能を高くするのに十分な値になる。
【００３６】このように、本発明では、検出器の出力端
子（電極）が非常に多くなっても、抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 に
３以上の出力タップを設けて信号処理または演算を行っ
ていることから、少ない増幅器と簡素な構成となってい
る。前述の文献「US Pat.No.3732419」記載のものと比
較すると、検出器の出力端子が多くなればなるほど有利
であり、このことは、高い分解能の検出器を簡単な構成
で実現し得ることを意味する。
子（電極）が非常に多くなっても、抵抗Ｒ1 〜ＲM-1 に
３以上の出力タップを設けて信号処理または演算を行っ
ていることから、少ない増幅器と簡素な構成となってい
る。前述の文献「US Pat.No.3732419」記載のものと比
較すると、検出器の出力端子が多くなればなるほど有利
であり、このことは、高い分解能の検出器を簡単な構成
で実現し得ることを意味する。
【００３７】また、本発明では、検出器の出力信号から
光などの拡散による成分を除去することにより、周辺部
での位置分解能の劣化は低減し、有効視野を大きくする
ことができ、検出器の構成や特性に合わせて最良の位置
演算を行って良好な放射線の位置検出を行うことができ
る。上記文献記載のものでは閾値が検出器の入射位置に
よって変化するのであるが、本発明では、閾値増幅器が
作用するのはγ線が検出器の周辺に入射したときであ
り、この場合の閾値も検出器の感度分布に応じて最良に
なるように個々の閾値増幅器に違った割合で設定でき、
上記文献記載のような変化はなく、良好な位置検出が可
能である。さらに、文献「US Pat.No.4475042 」では重
み付けを変化させているのに対し、本発明ではこのよう
な動作をさせることなく位置検出が可能であり、簡単な
構成となっている。
光などの拡散による成分を除去することにより、周辺部
での位置分解能の劣化は低減し、有効視野を大きくする
ことができ、検出器の構成や特性に合わせて最良の位置
演算を行って良好な放射線の位置検出を行うことができ
る。上記文献記載のものでは閾値が検出器の入射位置に
よって変化するのであるが、本発明では、閾値増幅器が
作用するのはγ線が検出器の周辺に入射したときであ
り、この場合の閾値も検出器の感度分布に応じて最良に
なるように個々の閾値増幅器に違った割合で設定でき、
上記文献記載のような変化はなく、良好な位置検出が可
能である。さらに、文献「US Pat.No.4475042 」では重
み付けを変化させているのに対し、本発明ではこのよう
な動作をさせることなく位置検出が可能であり、簡単な
構成となっている。
【００３８】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、放射線検出
器の出力端子の数よりも少ない数の増幅器の出力で信号
の処理を行うことから構成が簡素なものになり、位置分
解能を劣化させる成分を除去して処理を行うことから、
放射線検出器の周辺部の位置分解能の劣化を防ぎ、より
視野の大きな位置測定が可能になる。
器の出力端子の数よりも少ない数の増幅器の出力で信号
の処理を行うことから構成が簡素なものになり、位置分
解能を劣化させる成分を除去して処理を行うことから、
放射線検出器の周辺部の位置分解能の劣化を防ぎ、より
視野の大きな位置測定が可能になる。
【図１】本発明の放射線位置検出装置の構成の概念図を
示した図。
示した図。
【図２】閾値増幅器を示した図。
【図３】閾値増幅器の具体的構成を示した図。
【図４】検出器を９の出力端子のものとし、増幅器を３
つ接続した場合について、本発明の放射線位置検出装置
の具体的構成例を示した図。
つ接続した場合について、本発明の放射線位置検出装置
の具体的構成例を示した図。
【図５】増幅器を４つ接続した場合の具体的構成例を示
した図。
した図。
【図６】増幅器を５つ接続した場合の具体的構成例を示
した図。
した図。
【図７】検出器を１８の出力端子のものとし、増幅器４
つを端子に接続した場合の具体的構成例を示した図。
つを端子に接続した場合の具体的構成例を示した図。
【図８】図７をディジタルで構成する場合を示した図。
【図９】従来の装置の測定のシミュレーション結果と図
８の装置の測定のシミュレーション結果とを比較して示
した図。
８の装置の測定のシミュレーション結果とを比較して示
した図。
【図１０】実際の検出器の信号を用いて測定を行った結
果を示した図。
果を示した図。
【符号の説明】 １１０…検出器、１３０…バイアス信号設定回路、１５
０…閾値増幅器Ｔ1 〜ＴN の出力を重み付けして加算す
る回路、Ｒ1 〜ＲM-1 …抵抗、Ａ1 〜ＡN …増幅器、Ｔ
1 〜ＴN …閾値増幅器、１５０ａ，１５０ｂ，１５２
ａ，１５２ｂ…加算器。
０…閾値増幅器Ｔ1 〜ＴN の出力を重み付けして加算す
る回路、Ｒ1 〜ＲM-1 …抵抗、Ａ1 〜ＡN …増幅器、Ｔ
1 〜ＴN …閾値増幅器、１５０ａ，１５０ｂ，１５２
ａ，１５２ｂ…加算器。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｍ個（Ｍ≧３）の端子を有し、放射線の
入射位置に対応した端子から前記放射線を検出した電流
を出力する放射線検出器と、 第１番目から第Ｍ番目まで前記端子の間に接続されたＭ
−１個の抵抗と、 前記抵抗よりも十分低い入力インピーダンスを有し、前
記端子のうち第１番目、第Ｍ番目及びこれらの間の少な
くとも１つの前記端子それぞれに接続されたｎ個（Ｍ≧
ｎ≧３）の増幅器と、 前記ｎ個の増幅器の出力からこれらの各出力に対する閾
値レベルを与える閾値設定回路と、 前記ｎ個の増幅器の出力にそれぞれ設けられ、前記ｎ個
の増幅器の各出力から対応する前記閾値レベルより大き
な成分を分離するｎ個の分離回路と、 前記分離回路の出力それぞれを加重して前記端子第１番
目の前記分離回路の出力に加算する第１の加算回路と前
記分離回路の出力それぞれを加重して前記端子第Ｍ番目
の前記分離回路の出力に加算する第２の加算回路とを備
え、 前記第１、第２の加算回路の出力から前記入射位置を求
める放射線位置検出装置。 - 【請求項２】 前記ｎ個の分離回路はそれぞれ、 対応する前記増幅器の出力とその出力に対応する前記閾
値レベルとの差を演算する減算器と、 この減算器の出力を整流して出力する整流回路とを含ん
で構成されていることを特徴とする請求項１記載の放射
線位置検出装置。 - 【請求項３】 前記閾値設定回路は、 前記端子の第１番目の前記増幅器の出力をα倍（０＜α
＜１）して第１番目、第Ｍ番目の端子の丁度中央から第
Ｍ番目の側の前記増幅器の出力に対応する前記閾値レベ
ルとし、 前記端子第Ｍ番目の前記増幅器の出力をα倍（０＜α＜
１）して第１番目、第Ｍ番目の端子の丁度中央から第１
番目の側の前記増幅器の出力に対応する前記閾値レベル
とすることを特徴とする請求項１記載の放射線位置検出
装置。 - 【請求項４】 Ｍ個（Ｍ≧３）の端子を有し、放射線の
入射位置に対応した端子から前記放射線を検出した電流
を出力する放射線検出器と、 第１番目から第Ｍ番目まで前記端子の間に接続されたＭ
−１個の抵抗と、 前記端子のうち第１番目、第Ｍ番目及びこれらの間の少
なくとも１つの前記端子それぞれに設けられたｎ個（Ｍ
≧ｎ≧３）のタップから信号を入力し、これらの信号に
対する閾値レベルを求め、前記ｎ個のタップからの信号
から対応する前記閾値レベルより大きな成分を分離し、
分離した各成分それぞれを加重して前記端子第１番目に
対応する前記成分との加算をし、分離した各成分それぞ
れを加重して前記端子第Ｍ番目に対応する前記成分との
加算をし、これらの加算結果から前記入射位置を求める
手段とを有する放射線位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13775093A JP2686034B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 放射線位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13775093A JP2686034B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 放射線位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347557A JPH06347557A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2686034B2 true JP2686034B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=15205964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13775093A Expired - Fee Related JP2686034B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 放射線位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2686034B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3778659B2 (ja) * | 1997-07-07 | 2006-05-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線位置検出装置 |
| US7193208B1 (en) * | 2005-10-24 | 2007-03-20 | General Electric Company | Time-of-flight capable high resolution pet detector |
| JP2008145245A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｘ線検出器およびｘ線ｃｔ装置 |
| JP5649044B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2015-01-07 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | 放射線検出装置 |
| JP6897775B2 (ja) * | 2017-07-31 | 2021-07-07 | 株式会社島津製作所 | 放射線検出器および核医学診断装置 |
| JP6814848B1 (ja) | 2019-07-18 | 2021-01-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出素子の信号読出回路、信号読出装置および信号読出方法 |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13775093A patent/JP2686034B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH06347557A (ja) | 1994-12-22 |
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