JP4316094B2

JP4316094B2 - 放射線検出装置

Info

Publication number: JP4316094B2
Application number: JP2000082622A
Authority: JP
Inventors: 陽露木; 立行前川; 晃生隅田; 俊一郎牧野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP2001272471A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力プラントをはじめとする放射線取扱施設で用いられる一次元または二次元で放射線強度分布を測定する放射線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は特開平７−７２５６５号公報に開示されているＸ線撮像装置の基本構成を示す図である。以下、図５に従って放射線強度の二次元分布を測定する手法を説明する。まず、放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ１のＸ線入射面の裏側に、蛍光ファイバ（波長シフトファイバ）２を直交するように多数配置して、Ｘ−Ｙ二次元のマトリックス情報を出力できるようにしておく。蛍光ファイバ２は、シンチレーション光を吸収し、より長い波長を放出し、それを伝送することができる。
【０００３】
放射線の入射位置でシンチレーション光が発生すると、交差した蛍光ファイバ２にその一部が吸収され蛍光変換される。この蛍光は、蛍光ファイバ２内を伝播し、蛍光ファイバ２の端面に装着された光検出器で検出される。そして、光検出されたＸ，Ｙ方向の蛍光ファイバ２の交点を放射線の入射位置として同定する。
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では、蛍光ファイバ２を「密」に並べることで蛍光ファイバ２の直径にほぼ等しい高い位置分解能が得られるが、逆に蛍光ファイバ２の本数を少なくして互いの間隔を開けて「疎」に並べた場合には、蛍光ファイバ２へのシンチレーション光の遭遇確率が低くなり、その結果信号検出確率が著しく低下することになる。
【０００４】
Ｘ線撮像の場合には、比較的高い分解能が求められるため問題にはならないが、一般的な原子力プラントなどにおける放射性物質の分布、放射線強度の分布を測定する場合には、Ｘ線撮像の場合に比べて粗い分解能より広い面積を測定することが好ましいことが多い。
【０００５】
例えば、最小分割エリアを１０ｃｍ角程度とした数十ｃｍ四方の領域の一括分布測定などを想定し、上記従来例の手法を適用した場合、蛍光ファイバ２の本数を減らして「疎」な配置にした場合、実効的な検出感度を達成することができず、また「密」に並べた場合は、おびただしい数量の光検出器および信号処理回路が必要になり現実的ではない。
【０００６】
さらに、原子力施設などで使用される検出器については、測定対象以外のバックグランドで放射線成分が常に存在するため、これらの補正を行えることも重要であり、大面積の二次元測定とバックグランド射線に対する補正、補償とを両立することが必須である。
【０００７】
そのための検出器としては、シンチレータ自体を複数個に分割するとともに、２層用いることで、大面積の二次元測定とバックグランド補正、補償とを行うことも考えられるが、このような検出器を用いて放射性物質の分布、放射線強度の分布を測定する場合には、複数のシンチレータ位置での反応や、迷光などによる二種類のクロストークが発生する可能性があり、測定情報の誤差要因となる課題が生ずる。
【０００８】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、大面積の位置識別型測定に対応可能であり、かつ放射線やそれに伴って発するシンチレーション光などの光によるクロストークの補償を行うことができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、放射線の入射に起因して光を生じ、板状でかつ同一平面内に配置される複数枚の一層目シンチレータと、これら各一層目シンチレータの両側面に配置され内部に蛍光体を含む柱状の第１のライトガイドと、前記放射線が前記シンチレータに入射する面に対して反対側でかつ前記第１のライトガイドの軸方向に対して直交して同一平面内に複数配置される矩形の板状の二層目シンチレータと、前記一層目シンチレータと対向しない側の前記二層目シンチレータの面に密着して配置され内部に蛍光体を含む複数の第２のライトガイドと、前記一層目シンチレータと前記二層目シンチレータの間に配置された光遮断手段と、前記第１のライトガイドと前記第２のライトガイドの各端面に配置され、蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、１枚（１層）のシンチレータでシンチレーションが生じた場合、シンチレータ内部に捕獲され拡散・伝播する成分を第１のライトガイド（蛍光板）で蛍光変換して、その蛍光を光検出手段で検知することで放射線の入射を認識するとともに、発光ポイントからシンチレータ外に放射される光を複数に分割した第２のライトガイド（波長シフタ）で蛍光変換し、その蛍光を光検出手段で検知することで放射線による発光ポイント、すなわち入射位置を識別する。この場合、第２のライトガイドの数に応じた位置識別能力を実現することができる。
【００１１】
そして、特に重要なことは、シンチレータ内部のいずれの場所で発光が生じても、その光はシンチレータ内を一様に拡散するため、側面に配置した第１のライトガイドで確実に捉えることができるところにある。また、位置情報を得るために重要な、シンチレーション光の第２のライトガイドへの入射効率についても、シンチレータの光放出側と第２のライトガイドの光受光側の交差する有効面が広く、かつ２つの層を接近して配置することができるため、シンチレータからの放出光についても、発光場所に関わらず幾何学的に効率良く蛍光変換をすることができるところがポイントである。これらの２つの基本的な作用は、他の請求項に記載された発明についても全て共通である。
【００１２】
さらに、請求項１記載の発明によれば、シンチレータ、第１のライトガイドおよび第２のライトガイドのそれぞれを配置するに際し、互いに接触することがないようにしている。逆に言えば、その空間が、クロストークの原因とも言える。そこで、光遮断手段を設けることで、光の回り込みによってクロストークが発生するのを防止することが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の放射線検出装置において、請求項１記載の放射線検出装置において、前記一層目シンチレータに対して非接触の第１のライトガイドの表面に光遮断膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
シンチレーション光が第１のライトガイドにおいて高確率で波長変換されても、吸収されずに透過する光も存在する。そのため、請求項２記載の発明のように第１のライトガイドの外側に光遮断膜を設置することで、外部からの光を反射して第１のライトガイド内に入射することを防止すると同時に、第１のライトガイド内の光の反射効果を高めることが可能となる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の放射線検出装置において、請求項１または２記載の放射線検出装置において、前記二層目シンチレータと対向する前記一層目シンチレータの面の反対側表面に光遮断カバーを設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
シンチレータから外部に放射される光が、主として光によるクロストークの原因として考えられる。そこで、請求項３記載の発明では、シンチレータの第２のライトガイドと反対側の表面に光遮断カバーを設けることで、シンチレータから外部に出た光が散逸するのを防ぐことが可能となる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記光検出手段は、第１のライトガイドと非接触の個所を遮光する検出面カバーを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３と同様に、シンチレータから外部に放射される光や、シンチレータから第１のライトガイドにおいて波長変換されなかった光がクロストークの主原因として考えられる。そこで、請求項４記載の発明では、光検出手段に入る第１のライトガイド以外からの光が入射する光検出手段の検出面を検出面カバーにより覆うことで、光検出手段が第１のライトガイドのみからの光信号を検出することが可能となる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記光遮断手段は、井桁状に形成された光遮断壁であることを特徴とするものであり、また、請求項６記載の発明では、請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置において、総数ｎ個のセグメントのそれぞれがｉ番目のセグメントｉに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｎ（ｉ）とした場合に、

で表わされる前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）について、予め評価しておいた前記Ｘｋ（ｉ）と全てのセグメントの検出情報とを用いて、前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを補正する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
迷光によるクロストーク、複数のシンチレータ位置で反応することに起因するクロストーク、この二種類のクロストークが存在する際、請求項５記載の発明のように予めそのクロストークによる影響を評価しておき、その傾向を把握した上で補正を行うことで真の値を算出することが可能となる。
【００２１】
請求項７記載の発明では、請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置において、行または列がｍで表される複数のセグメントのうちｉ番目のセグメントｉと同じ行または列に位置するｍ個のセグメントが前記セグメントｉに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｍ（ｉ）とした場合に、

で表わされる前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）について、予め評価しておいた前記Ｘｋ（ｉ）と前記セグメントと同じ行または列に位置する各セグメントの検出情報とを用いて、前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを補正する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
二層構造によってＸ−Ｙの情報を取得する方式の二次元検出器においては、迷光によるクロストークが一方の軸だけ多く、他方の軸に影響が少ないときは、影響の大きい軸に関して補正を行う手法を適用する。つまり、光検出手段の構造によっては、行または列毎に独立した光検出手段と考えることが可能である。
【００２３】
請求項８記載の発明では、請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置において、ｉ番目のセグメントｉに隣接するｌ個（ただし、ｌは３、５、８、の何れか）の各セグメントが前記セグメントｉに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｌ（ｉ）とした場合に、

で表わされる前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）について、予め評価しておいた前記Ｘｋ（ｉ）と、前記セグメントｉに隣接する各セグメントの検出情報とを用いて、前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを補正する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
Ｘ−Ｙ二次元分布測定において、放射線の透過や散乱により隣接セグメントにクロストークが現れる確率は高いことが考えられる。その際には、請求項７記載の発明のように隣接セグメントのみのクロストークを補正し、影響の少ないセグメントによる影響を加味せずに補正を行うことにより、主として放射線が放射状に入射するクロストークの補正が可能となる。
【００２５】
請求項９記載の発明では、請求項６ないし８のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記クロストークを補正する手段は、位置検出最小単位の検出情報Ｘｋ（ｉ）のそれぞれが有する統計誤差に重み付けを行う重み付け手段を備え、この重み付け手段は、セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを取り除き、クロストークのないセグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）を求め、前記位置検出最小単位の検出情報Ｘｋ（ｉ）に重みＰ（ｉ）を付与することを特徴とするものである。
【００２６】
放射線強度の低い分布測定を行った際、得られたデータの統計量が十分でないと、誤差の評価を行わなければならない。そこで、請求項８記載の発明のように統計量が十分な分布位置を重く、統計量が少ない位置は軽くすることにより、データの重み付けを行うことで、補正計算結果のデータに含まれる誤差分を補正することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において同一の要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は本発明に係る放射線検出装置の第１実施形態の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の放射線検出装置は、放射線の入射に起因して光を生じ、板状でかつ同一平面内に配置される複数枚のシンチレータ１１と、これら各シンチレータ１１の両側面に配置され内部に蛍光体を含む第１のライトガイド１２と、放射線がシンチレータ１１に入射する面に対して反対側でかつシンチレータ１１の長手方向に対して直交して同一平面内に配置され、内部に蛍光体を含む複数の第２のライトガイド１３と、第１のライトガイド１２と第２のライトガイド１３の各端面に配置され、蛍光変換された光を検出する光検出手段としての複数の光検出器１４と、シンチレータ１１、第１のライトガイド１２および第２のライトガイド１３上に配置された光遮断手段としての光遮断壁１５とから構成されている。
【００２９】
すなわち、同一平面内に配置された３枚のシンチレータ１１の各２辺には、それぞれ第１のライトガイド１２が接続されており、放射線が３枚のシンチレータ１１に入射する面に対して反対側（図中シンチレータ１１の下方）には、各シンチレータ１１と面が平行になり、かつその長手方向が各シンチレータ１１の長手方向に直交するように３枚の第２のライトガイド１３が同一平面内に並設されている。そして、一層目（上層）のシンチレータ１１側に面した各第２のライトガイド１３の表面には、それぞれ二層目（下層）の平板状のシンチレータ１１が密着して配置されている。
【００３０】
また、各第１のライトガイド１２と各第２のライトガイド１３には、それぞれ光検出器１４が接続されている。さらに、シンチレータ１１、第１のライトガイド１２および第２のライトガイド１３上には、井桁状に形成した光遮断壁１５が配置されている。
【００３１】
以下、本実施形態の動作原理を説明する。
【００３２】
シンチレータ１１に放射線が入射すると、シンチレータ１１の中でシンチレーション光が発生する。このシンチレーション光は、シンチレータ１１の内部を伝播して第１のライトガイド１２に吸収される内部伝播光と、発光と同時に外部に放射する成分とに分かれる。上記内部伝播光は、光遮断壁１５によって隣り合うシンチレータ１１へのクロストークが防止される。
【００３３】
第１のライトガイド１２に到達し蛍光変換された光は、第１のライトガイド１２の内部に捕獲・伝送され、端面に装着した光検出器１４に出射される。一方、シンチレータ１１に捕獲されずに空気中に放射されたシンチレーション光はすぐ下側に配置された第２のライトガイド１３に当たり、ここで蛍光変換される。第２のライトガイド１３内で発生した蛍光は、第２のライトガイド１３内に捕獲・拡散され、端面に装着された光検出器１４で検出される。
【００３４】
シンチレータ１１のどこでシンチレーション光が発生しても、側面に配置された第１のライトガイド１２を介して信号検出がなされるが、空気中に放射される光は発光ポイントから出射され、３つの第２のライトガイド１３のいずれかに遭遇することになる。よって、シンチレータ１１と３つの第２のライトガイド１３の各信号の同時性を検査することで、一次元（３領域）の位置情報が得られることになる。
【００３５】
すなわち、シンチレータ１１と第２のライトガイド１３は、３行３列のマトリックスを構成している。そして、光検出器１４による各シンチレータ１１に接続された第１のライトガイド１２端での信号検出情報と第２のライトガイド１３での信号検出情報の同時性を調べることで、９区画（３×３）の位置識別能力を持たせることができる。
【００３６】
さらに、第２のライトガイド１３には、シンチレータ１１が張り合わされているため、図１中上部に位置するシンチレータ１１から空気中に放射される光を受けて蛍光を発するとともに、張り合わされたシンチレータ１１自体に放射線が入射した場合にも蛍光が発生する。
【００３７】
ここで、シンチレータ１１の形状は、平板形状のものを使用する。第１のライトガイド１２と第２のライトガイド１３としては、波長シフタと称される蛍光物質を含む樹脂を加工したもの、あるいは光ファイバなどを用いることができる。
【００３８】
図１に示す第１のライトガイド１２は、波長シフタを含む樹脂を角柱状に研磨加工した例を示している。この第１のライトガイド１２は、光ファイバ状のものに比べて柔軟性はないものの、任意の太さに加工が可能である。また、第１のライトガイド１２は、樹脂との屈折率差の大きい空気層に囲まれているため、内部捕獲・伝送効率が高い上、シンチレーションの蛍光変換確率を高めるため太くすることができる。シンチレータ１１の形状や光検出器１４の接続位置などに制約がある場合には、第１のライトガイド１２に光ファイバ状のものを使用すると良い。
【００３９】
波長シフタの種類については、シンチレータ１１の発光波長帯と波長シフタの吸収波長帯とが重なるようなものを選択する必要がある。蛍光変換作用により第１のライトガイド１２や第２のライトガイド１３で発生した蛍光の一部は、内部捕獲され、端面まで伝送されるため、そこに光検出器１４を配置することで蛍光を検出することができる。
【００４０】
一般的な４００ｎｍ帯で発光するプラスチックシンチレータに対しては、バイクロン社製ＢＣ−４８２Ａやクラレ社製Ｙ−７をはじめ、いくつかの波長シフタおよびそれを含む光ファイバが市販されている。
【００４１】
第１のライトガイド１２や第２のライトガイド１３と光検出器１４とを密接に結合するためには、一般的に光学結合剤が用いられる。この光学結合剤は、空気層の介在を防いで反射損失を低減するものである。また、特に図示はしていないが、シンチレータ１１や第２のライトガイド１３の開放側面には反射材を塗布、あるいは装着しておく。これは、集光量を確保する上で有用な一般的対策である。
【００４２】
さらに、シンチレータ１１からは、シンチレーション光が外部に向かって放射しているため、隣接する第２のライトガイド１３に影響を及ぼすことがある。これを防止するため、光遮断壁１５を設けて、迷光によるクロストークを減らすことができる。この光遮断壁１５としては、光を通さないものであれば全てが適用できる。また、光を遮断するとともに、光を反射することができる金属、例えばアルミニウム箔、アルミマイラーシートなどや表面を鏡面加工仕上げにしたものや、光学リフレクタとして用いられている酸化チタンなどを用いると、光量が増加するため、検出器の性能を高めることが可能となる。また、装置を簡単に組み立てることができるように、これだけで井桁を組める状態にしておくと良い。
【００４３】
なお、シンチレータ１１、第１のライトガイド１２および第２のライトガイド１３のそれぞれを配置するに際し、互いに接触することがないようにしている。逆に言えば、その空間が、クロストークの原因とも言える。そこで、本実施形態では光遮断壁１５を設けることで、光の回り込みによってクロストークが発生するのを未然に防止することが可能となる。
【００４４】
［第２実施形態］
図２は本発明に係る放射線検出装置の第２実施形態を示す概略側面図である。
【００４５】
本実施形態は、図２に示すように一層目（上層）のシンチレータ１１に対して接していない第１のライトガイド１２の表面に光遮断膜１６ａ，１６ｂを設けたものである。
【００４６】
本実施形態において、光遮断膜１６ａはシンチレータ１１を挿入する溝が片側のみに形成された第１のライトガイド１２用として、また光遮断膜１６ｂはシンチレータ１１を挿入する溝が両側に形成された第１のライトガイド１２用である。光遮断膜１６ａ，１６ｂのそれぞれの材質としては、アルミニウム箔やアルミマイラーなどの光を他から遮断し、かつ反射するようなものが適している。一方、酸化チタンなどのような第１のライトガイド１２に塗布するようなものは用いることはできない。これは、第１のライトガイド１２の外側に空気層を形成した方が高効率で端面まで伝送されることが分かっているためである。
【００４７】
ところで、シンチレーション光が第１のライトガイド１２において高確率で波長変換されても、吸収されずに透過する光も存在する。そのため、本実施形態のように第１のライトガイド１２の外側に光遮断膜１６ａ，１６ｂを設置することで、外部からの光を反射して第１のライトガイド１２内に入射することを防止すると同時に、第１のライトガイド１２内の光の反射効果を高めることが可能となる。
【００４８】
［第３実施形態］
図３は本発明に係る放射線検出装置の第３実施形態を示す概略側面図である。
【００４９】
本実施形態は、前記第２実施形態と同様に一層目（上層）のシンチレータ１１に対して接していない第１のライトガイド１２の表面に光遮断膜１６ａ，１６ｂを設けた構成に加え、図３に示すように放射線の入射に起因して光を生じる板状のシンチレータ１１の第２のライトガイド１３と反対側の表面に光遮断カバー１７を設けたものである。この光遮断カバー１７としては、前記第２実施形態における光遮断膜１６ａ，１６ｂと同様の材料が適している。
【００５０】
放射線の入射方向からシンチレータ１１を通して第２のライトガイド１３に入射する光を遮断する必要がある。そこで、本実施形態のようにシンチレータ１１毎に区切る光遮断カバー１７が必要となり、この光遮断カバー１７により光学的に独立したセグメントを形成することが可能となる。
【００５１】
すなわち、シンチレータ１１から外部に放射される光が、主として光によるクロストークの原因として考えられる。そこで、本実施形態では、シンチレータ１１の第２のライトガイド１３と反対側の表面に光遮断カバー１７を設けることで、シンチレータ１１から外部に出た光が散逸するのを防ぐことが可能となる。
【００５２】
［第４実施形態］
図４は本発明に係る放射線検出装置の第４実施形態を示す拡大図である。
【００５３】
本実施形態は、光検出器１４の検出面１８のうち、第１のライトガイド１２と接触していない個所を遮光する検出面カバー１９を備えている。
【００５４】
この検出面カバー１９としては、光を通さないものであれば、全てを適用することができる。但し、光検出器１４として光電子増倍管などの高い電圧を検出面に印加するものには、金属、例えば、アルミニウム箔、アルミマイラーシートなどを適用することはできない。
【００５５】
製造上の精度の限界から臨界角よりも小さな角度で放出されたシンチレーション光は、どこにも吸収されない迷光状態となるため、最終的に光を検出する光検出器１４で防止する必要がある。そこで、図４に示すように光検出器１４の検出面１８のうち、第１のライトガイド１２に覆われていない部分に検出面カバー１９を設置することで、光検出器１４は第１のライトガイド１２からの光信号のみを検出することが可能となる。
【００５６】
すなわち、前記第３実施形態と同様に、シンチレータ１１から外部に放射される光や、シンチレータ１１から第１のライトガイド１２において波長変換されなかった光がクロストークの主原因として考えられる。そこで、本実施形態では、光検出器１４に入る第１のライトガイド１２以外からの光が入射する光検出器１４の検出面１８を検出面カバー１９により覆うことで、光検出器１４が第１のライトガイド１２のみからの光信号を検出することが可能となる。
【００５７】
［第５実施形態］
放射線やシンチレーション光のクロストークにより照射したセグメント以外のセグメントにおいても計数が得られる場合がある。そこで補正が必要となるが、その具体的手段として、本実施形態は、予め校正用データとして各セグメントにおける応答を示すスペクトル（基本応答スペクトルとする）を十分統計精度良く測定しておくものとする。
【００５８】
すなわち、本実施形態では、全ての位置検出最小単位の検出情報を用いて着目セグメントへのクロストークを補正する手段を備えている。
【００５９】
ところで、得られた分布のセグメントｉの計数率をＹ（ｉ）とし、セグメントｎ個分のデータが重畳しているとする。セグメント総数がｎ個で、そのｎ個それぞれのセグメントがｉ番目のセグメントに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｎ（ｉ）とすると、未知数Ｃ１〜Ｃｎを用いて、一般に次式のように表される。
【００６０】
【数１】

【００６１】
実際の測定で得られた分布と重ね合わせデータの残差を最小にする未知計数Ｃ１〜Ｃｎを求める。すなわち、残差Ｒは、
【数２】

残差Ｒを未知数Ｃｎで偏微分して
【数３】

とおいて連立方程式を解き、基準スペクトル測定時の基準値を乗じることで各セグメントの真の値が得られる。
【００６２】
ｎ個のセグメントに対しては、
【数４】

とおいて、Ａ・Ｂ＝Ｃと表される連立方程式を解くことで各未知数Ｃ１〜Ｃｎが求められる。
【００６３】
迷光によるクロストーク、複数のシンチレータ位置で反応することに起因するクロストーク、この二種類のクロストークが存在する際、本実施形態のように予めそのクロストークによる影響を評価しておき、その傾向を把握した上で補正を行うことで真の値を算出することが可能となる。
【００６４】
［第６実施形態］
本実施形態は、位置検出最小単位の信号に関して行または列毎に位置検出最小単位の検出情報を用いて着目セグメントへのクロストークを補正する手段を備えている。
【００６５】
セグメント数がｍ行×ｎ列の位置識別型検出装置において、特に光によるクロストークが行にのみ現れており、列に関してクロストークは無視することができるレベルとするときの補正手段を説明する。
【００６６】
予め校正用データとして各セグメントにおける応答を示すスペクトル（基本応答スペクトルとする）を十分統計精度良く測定しておくものとする。
【００６７】
測定で得られた分布のセグメントｉの計数率をＹ（ｉ）とし、セグメントｍ個分のデータが重畳しているとする。セグメント総数がｍ個で、そのｍ個それぞれのセグメントがｉ番目のセグメントに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｍ（ｉ）とすると、未知数Ｃ１〜Ｃｍを用いて、一般に次式のように表される。
【００６８】
【数５】

【００６９】
未知の条件下での測定で得られた分布と重ねあわせデータの残差を最小にする未知計数Ｃ１〜Ｃｍを求める。すなわち、
【数６】

【００７０】
前記第５実施形態と同様にして、基準スペクトル測定時の基準値を乗じることで行に関する各セグメントの真の値が得られる。この計算を、全ての列で行った結果をまとめることによって、補正した分布は、
【数７】

と、表すことができる。
【００７１】
このように二層構造によってＸ−Ｙの情報を取得する方式の二次元検出器においては、迷光によるクロストークが一方の軸だけ多く、他方の軸に影響が少ないときは、影響の大きい軸に関して補正を行う手法を適用する。つまり、光検出器１４の構造によっては、行または列毎に独立した光検出手段と考えることが可能である。
【００７２】
［第７実施形態］
本実施形態は、着目した位置検出最小単位とそれに隣接する位置検出最小単位の検出情報を用いてクロストークを補正する手段を備えている。
【００７３】
放射線によるクロストークは、透過や散乱線が周囲のセグメントに入射する確率が高いため、隣接するセグメントにのみ現れる特徴がある。また、各セグメントの基本応答スペクトルは隣接するセグメントにクロストークが存在するものとなる。
【００７４】
そこで、放射線によるクロストークの補正が必要となるが、その手段として予め各セグメントにおける基本スペクトルを取得しておく。計算する際に大きく異なるのは、セグメント全てのクロストークを考慮に入れるのではなく、放射線によるクロストークを補正する際には、隣接したセグメントが受けている局所的な補正を行うということである。
【００７５】
そのため、着目セグメントに隣接しているセグメント、例えば着目セグメントが検出器の角にあれば３セグメント、辺にあれば５セグメント、中心位置にあれば８セグメントの影響を加味して全てのセグメントに関して式を作り、前記第６実施形態と同様に、Ｒを未知数Ｃｎで偏微分して連立方程式を解き、基準スペクトル測定時の基準値を乗じることで、各セグメントのみの真の値が得られる。
【００７６】
このようにＸ−Ｙ二次元分布測定において、放射線の透過や散乱により隣接セグメントにクロストークが現れる確率は高いことが考えられる。その際には、本実施形態のように隣接セグメントのみのクロストークを補正し、影響の少ないセグメントによる影響を加味せずに補正を行うことにより、主として放射線が放射状に入射するクロストークの補正が可能となる。
【００７７】
［第８実施形態］
本実施形態では、クロストークを補正する手段は、位置検出最小単位の検出情報のそれぞれが有する統計誤差に重み付けを行う手段を備えている。この補正手段は、取得した測定データの計数値の範囲が大きく、これに伴って統計精度の差が大きくなる場合を想定したものである。未知の条件下での測定で得られた分布のセグメントｉの計数値をＳ（ｉ）、測定時間をＴ、セグメント総数がｎ個で、そのｎ個それぞれのセグメントがｉ番目のセグメントに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｎ（ｉ）とすると、未知数Ｃ１〜Ｃｎを用いて、
【数８】

ここで、Ｓ（ｉ）／Ｔ＝Ｙ（ｉ）であるから、Ｓ（ｉ）＝Ｙ（ｉ）・Ｔを代入して整理して、
【数９】

【００７８】
分母のＹ（ｉ）は重みであるため、重みＰ（ｉ）＝１／Ｙ（ｉ）として表記すると、各行列は次式のように表される。但し、Ｙ（ｉ）＝０の場合には、Ｐ（ｉ）＝１である。
【００７９】
【数１０】

とおいて、Ａ・Ｂ＝Ｃと表される連立方程式を解くことで各未知数Ｃ１〜Ｃｎが求められる。
【００８０】
このように放射線強度の低い分布測定を行った際、得られたデータの統計量が十分でないと、誤差の評価を行わなければならない。そこで、本実施形態のように統計量が十分な分布位置を重く、統計量が少ない位置は軽くすることにより、データの重み付けを行うことで、補正計算結果のデータに含まれる誤差分を補正することが可能となる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シンチレータ、第１のライトガイドおよび第２のライトガイド上に光遮断手段を配置したことにより、大面積での一次元、二次元分布測定が可能な放射線検出器を実現することができ、二次元測定を行ないつつ最小限の装置構成のまま、放射線やシンチレーション光などによるクロストークを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線検出装置の第１実施形態の構成を示す斜視図。
【図２】本発明に係る放射線検出装置の第２実施形態を示す概略側面図。
【図３】本発明に係る放射線検出装置の第３実施形態を示す概略側面図。
【図４】本発明に係る放射線検出装置の第４実施形態を示す拡大図。
【図５】従来例に係るＸ線撮像装置の基本構成を示す図。
【符号の説明】
１１シンチレータ
１２第１のライトガイド
１３第２のライトガイド
１４光検出器（光検出手段）
１５光遮断壁（光遮断手段）
１６ａ光遮断膜
１６ｂ光遮断膜
１７光遮断カバー
１８光検出器の検出面
１９検出面カバー

Claims

放射線の入射に起因して光を生じ、板状でかつ同一平面内に配置される複数枚の一層目シンチレータと、
これら各一層目シンチレータの両側面に配置され内部に蛍光体を含む柱状の第１のライトガイドと、
前記放射線が前記シンチレータに入射する面に対して反対側でかつ前記第１のライトガイドの軸方向に対して直交して同一平面内に複数配置される矩形の板状の二層目シンチレータと、
前記一層目シンチレータと対向しない側の前記二層目シンチレータの面に密着して配置され内部に蛍光体を含む複数の第２のライトガイドと、
前記一層目シンチレータと前記二層目シンチレータの間に配置された光遮断手段と、
前記第１のライトガイドと前記第２のライトガイドの各端面に配置され、蛍光変換された光を検出する複数の光検出手段とを備えたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１記載の放射線検出装置において、前記一層目シンチレータに対して非接触の第１のライトガイドの表面に光遮断膜を設けたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１または２記載の放射線検出装置において、前記二層目シンチレータと対向する前記一層目シンチレータの面の反対側表面に光遮断カバーを設けたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記光検出手段は、第１のライトガイドと非接触の個所を遮光する検出面カバーを備えたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記光遮断手段は、井桁状に形成された光遮断壁であることを特徴とする放射線検出装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置において、総数ｎ個のセグメントのそれぞれがｉ番目のセグメントｉに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｎ（ｉ）とした場合に、

で表わされる前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）について、予め評価しておいた前記Ｘｋ（ｉ）と全てのセグメントの検出情報とを用いて、前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを補正する手段を設けたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置において、行または列がｍで表される複数のセグメントのうちｉ番目のセグメントｉと同じ行または列に位置するｍ個のセグメントが前記セグメントｉに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｍ（ｉ）とした場合に、

で表わされる前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）について、予め評価しておいた前記Ｘｋ（ｉ）と前記セグメントと同じ行または列に位置する各セグメントの検出情報とを用いて、前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを補正する手段を設けたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置において、ｉ番目のセグメントｉに隣接するｌ個（ただし、ｌは３、５、８、の何れか）の各セグメントが前記セグメントｉに与える寄与計数率をＸ１（ｉ）、・・・、Ｘｌ（ｉ）とした場合に、

で表わされる前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）について、予め評価しておいた前記Ｘｋ（ｉ）と、前記セグメントｉに隣接する各セグメントの検出情報とを用いて、前記セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを補正する手段を設けたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項６ないし８のいずれかに記載の放射線検出装置において、前記クロストークを補正する手段は、位置検出最小単位の検出情報Ｘｋ（ｉ）のそれぞれが有する統計誤差に重み付けを行う重み付け手段を備え、この重み付け手段は、セグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）に含まれるクロストークを取り除き、クロストークのないセグメントｉの計数率Ｙ（ｉ）を求め、前記位置検出最小単位の検出情報Ｘｋ（ｉ）に重みＰ（ｉ）を付与することを特徴とする放射線検出装置。