JP3693535B2

JP3693535B2 - 電離箱型放射線検出器における放射線検出方法

Info

Publication number: JP3693535B2
Application number: JP27271799A
Authority: JP
Inventors: 雅彦平澤; 幹男山本
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Radiological Sciences; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Radiological Sciences; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001091655A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、電離箱型放射線検出器による放射線検出方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、電離箱型放射線検出器での、検出信号のＳＮ比および立ち上がり勾配が大きくなり、放射線の検出エネルギ分解能および検出時間分解能を向上させることが可能となる、新しい放射線検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
ポジトロンエミッショントモグラフィ（ＰＥＴ）は、陽電子放出核種で標識された化合物を生体に投与し、陽電子・電子対消滅により生体から放出される５１１ｋｅＶのγ線対を、生体のまわりに配置した多数の放射線検出器により計測することにより、生体内の血流量、ブドウ糖代謝率や脳内の神経伝達物質分布などの生理学的情報を断層画像として取得する手法である。
【０００３】
しかしながら、従来の技術では、ＰＥＴ用の放射線検出器としてシンチレイタに光電子増倍管を加えたものが用いられており、これがＰＥＴ装置の大型化・高額化の原因となっていることから、電離箱型放射線検出器の１つである全空乏層型半導体検出器等を用いた装置の小型化・安価化が強く望まれている。またＰＥＴ装置によるγ線対検出では、その検出時間分解能が装置の性能に大きく影響するが、全空乏層型半導体検出器等を含む電離箱型放射線検出器を用いたγ線対の計測では、一般に、放射線による発生電荷の移動度が小さく検出信号の立ち上がり勾配が小さいため、検出時間分解能が悪く、その改善が課題となっている。
【０００４】
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、全空乏層型半導体検出器等の小型で安価な電離箱型放射線検出器において、γ線対の検出時間分解能の良い放射線検出方法を提供することを課題としている。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず、放射線検出素子を挟むように配置されている電離箱型放射線検出器の１対の陰極および陽極の電極面を、それぞれ複数の領域に絶縁分割し、複数の陰極および陽極の電極面対を構成し、それらの複数の電極面対にバイアス電圧をかけ、この時に、放射線検出素子への放射線入射により発生する各分割電極面の電位変化を、陽極側と陰極側でそれぞれ、整流作用を有する電子素子を経て合成し、合成された陽極側と陰極側の電位変化の差を立ち上がり勾配の大きい放射線検出信号とすることにより、電離箱型放射線検出器による時間分解能の高い放射線検出方法を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は以上のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【０００７】
この出願の発明の放射線検出方法による電離箱型放射線検出器では、例えば図１に示すように、直方体の放射線検出素子（１）を挟むように陰極（２）と陽極（３）の２枚の電極面が設置され、陰極面（２）および陽極面（３）はそれぞれ４つの領域（Ａ₁，Ｂ₁，Ｃ₁，Ｄ₁，Ａ₂，Ｂ₂，Ｃ₂，Ｄ₂）に絶縁分割され、さらに、この４つの領域は図２および図３に示すように整流作用を有する電子素子を経由して接続される。
【０００８】
従って、２つの端子Ｅ₁およびＥ₂の電位は、それぞれＡ₁，Ｂ₁，Ｃ₁，Ｄ₁中の最大電位、およびＡ₂，Ｂ₂，Ｃ₂，Ｄ₂の中の最小電位となる。
Ｅ₁とＥ₂の間にバイアス電圧をかけた状態で、放射線検出素子（１）へ放射線が入射すると、光電反応により発生した電荷が電極方向へ移動し、Ｅ₁とＥ₂の間の電位差に変化が生ずる。この電位差変化を放射線の検出信号とする。この電位差変化は、図１の形態の場合Ａ₁とＡ₂，Ｂ₁とＢ₂，Ｃ₁とＣ₂，Ｄ₁とＤ₂をそれぞれ対とみなした時のそれらの間の電位差Ｖ_A，Ｖ_B，Ｖ_C，Ｖ_Dの変化の内での最大の電位差変化に相当する。
【０００９】
バイアス電圧が同じであれば、この電位差変化は、電極面分割・整流結合をしない従来の場合に比べ、ノイズは変わらず電位差変化がより大きくなる。従って、放射線検出信号のＳＮ比がより大きく、かつ、立ち上がり勾配がより大きくなり、放射線の検出エネルギ分解能および検出時間分解能を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、この出願の発明の放射線検出方法における電離箱型放射線検出器の電極面の分割数は、上に例示した４つに限定されるものではなく、また、両極での分割数も同じである必要はない。
【００１１】
以下に実施例を示し、さらにこの発明について詳しく説明する。
【００１２】
【実施例】
図１に示した電離箱型放射線検出器の形態に対して、以上の放射線検出方法により得られる電位差変化量の、有限要素法を用いたシミユレーション計算を実施した。
【００１３】
一辺が２ｍｍの立方体の半導体ＣｄＴｅγ線検出素子の上面と下面それぞれに、１ｍｍ角の正方形電極面を４枚づつ、それぞれの電極面が絶縁された状態で設置されている（タイプＡ）とし５１１ｋｅＶのγ線が半導体ＣｄＴｅγ線検出素子に入射し、４つの１ｍｍ角電極対の内の１対の中央で光電吸収が起こり、バイアス電圧により発生電子が０．５ｍｍだけ陽極側に移動したときの各１ｍｍ電極対の電位差変化を検討した。
【００１４】
また、比較のため、一辺が２ｍｍの立方体の半導体ＣｄＴｅγ線検出素子の上面と下面それぞれに、２ｍｍ角の正方形電極面が１枚づつ設置されている（タイプＢ）とし、５１１ｋｅＶγ線が半導体ＣｄＴｅγ線検出素子に入射し、２つの２ｍｍ角電極対の中央で光電吸収が起こり、バイアス電圧により発生電子が０．５ｍｍだけ陽極側に移動したときの２ｍｍ電極間の電位差変化を検討した。
【００１５】
その結果、タイプＡの場合の最大電位差変化は、その中央で光電吸収が起きた電極対に見られ、その大きさはタイプＢの電極対の電位差変化の約１．６倍になるという結果を得た。かけるバイアス電圧が同じであれば、両タイプの検出素子で発生するノイズは熱ノイズ、ショットノイズとも同じになるため、タイプＡの分割されている電極面を整流作用を有する電子素子を経由して結合すれば、タイプＢに比べ、検出信号のＳＮ比および立ち上がり勾配が約１．６倍の放射線検出素器になることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】
この出願の発明の放射線検出方法を用いて、検出信号のＳＮ比および立ち上がり勾配を大きくすることにより、電離箱型放射線検出器の検出エネルギ分解能、検出時間分解能が向上する。これにより、ＰＥＴにおいて重要な技術的要素であるγ線対の計測時間分解能が改善し、電離箱型放射線検出器を用いてＰＥＴ装置を構成することは可能となり、ＰＥＴの小型化・安価化に貢献するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電離箱型放射線検出器の構成を例示した概要図である。
【図２】分割された陰極面領域（Ａ₁〜Ｄ₁）の整流作用を有する電子素子を経由しての接続を例示した構成図である。
【図３】分割された陽極面領域（Ａ₂〜Ｄ₂）の整流作用を有する電子素子を経由しての接続を例示した構成図である。
【符号の説明】
１放射線検出素子
２陰極面
３陽極面

Claims

電離箱型放射線検出器において、放射線検出素子を挟むように設置された陰極および陽極の電極面を、それぞれ複数の領域に絶縁分割し、複数の陰極および陽極の電極面対を構成し、それらの複数の電極面対に、分割前と同じバイアス電圧をかけ、この時に、放射線検出素子への放射線入射により発生する各分割電極面の電位変化を、陽極側と陰極側でそれぞれ、整流作用を有する電子素子を経て合成し、合成された陽極側と陰極側の電位変化の差を放射線の検出信号とすることにより、ＳＮ比が大きく、立ち上がり勾配が大きい検出信号を得ることを特徴とする放射線検出方法。