JP4366218B2 - Gamma ray detection camera device - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、PET(Positron Emission Tomography)装置などのγ線検出カメラ装置に関する。   The present invention relates to a γ-ray detection camera device such as a PET (Positron Emission Tomography) device.

癌の診断装置の一つとしてPET装置がある。悪性腫瘍を構成する癌細胞は、活動性が高いため、周囲の組織よりも多くのブドウ糖を代謝する性質がある。そのため、ブドウ糖に18F等の陽電子放出を行う放射線源を付加した物質を投与すると、悪性腫瘍に集中するため健康な組織よりも多くの放射線を放出する。例えば図11に模式的に示すように、悪性腫瘍に蓄積した放射線源としての陽電子放出核種61が陽電子62を放出し、この陽電子62は、周囲に多数存在する電子63と対消滅を行って511keVの2本のγ線(消滅放射線)64,65を互いに180°反対方向に放出する。この2本のγ線64,65を、放射線源を中心にして対向配置された、例えば複数のNaI(Tl)シンチレータ素子を積層してなる2個のNaI(Tl)シンチレーション検出器によって捕捉することにより、体内における放射線源61の位置、すなわち、悪性腫瘍の位置を特定することができる。なお、図11中において、61a,61bはそれぞれ陽子、中性子である。 One of the cancer diagnostic apparatuses is a PET apparatus. Cancer cells that constitute malignant tumors are highly active and therefore have the property of metabolizing more glucose than surrounding tissues. Therefore, when a substance added with a radiation source that emits positrons such as 18 F is added to glucose, it concentrates on malignant tumors and emits more radiation than healthy tissue. For example, as schematically shown in FIG. 11, a positron emitting nuclide 61 as a radiation source accumulated in a malignant tumor emits a positron 62, and this positron 62 annihilates a large number of electrons 63 in the surrounding area to annihilate 511 keV. Are emitted in directions opposite to each other by 180 °. The two γ rays 64 and 65 are captured by, for example, two NaI (Tl) scintillation detectors that are arranged opposite to each other with a radiation source as a center and are formed by stacking a plurality of NaI (Tl) scintillator elements, for example. Thus, the position of the radiation source 61 in the body, that is, the position of the malignant tumor can be specified. In FIG. 11, 61a and 61b are protons and neutrons, respectively.

上記PET装置は、悪性腫瘍に対して極めて高い検出感度を持っているが、X線CT画像に比べて位置分解能が極めて劣るため、悪性腫瘍の位置を精密に特定することができず、そのため、従来においては、X線CTを併用して診断を行うことがあった。このため、患者に対する放射線被曝線量の増大を引き起こすおそれがあった。
特表2001−512840号公報
The PET apparatus has a very high detection sensitivity for malignant tumors, but the position resolution is extremely inferior to that of an X-ray CT image, so the position of the malignant tumor cannot be accurately identified. Conventionally, diagnosis is sometimes performed using X-ray CT together. For this reason, there existed a possibility of causing the increase in the radiation exposure dose with respect to a patient.
Special table 2001-512840 gazette

ところで、PET装置の位置分解能は、装置に用いられる放射線検出器の大きさに制限されている。そして、PETで検出する放射線は511keVという高エネルギーのγ線であるため、現状では小型化することができない。   By the way, the position resolution of the PET apparatus is limited to the size of the radiation detector used in the apparatus. And since the radiation detected by PET is γ-rays with a high energy of 511 keV, it cannot be downsized at present.

すなわち、従来においては、図12に示すように、放射線源61から発せられる2本のγ線64,65を、厚みの大きいシンチレータ素子66aを多数並設して構成した放射線検出器66によって検出するようにしていたが、前記γ線64,65は、矢印で示すように、シンチレータ素子66aを通過してしまうことがあった。このようなγ線の通り抜けを防止するには、放射線検出器66の容積を大きくする必要があるが、このようにした放射線検出器66においては、像鮮明度が低下するといった不都合がある。   That is, in the prior art, as shown in FIG. 12, two γ rays 64 and 65 emitted from a radiation source 61 are detected by a radiation detector 66 formed by arranging a large number of scintillator elements 66a in parallel. However, the γ rays 64 and 65 sometimes pass through the scintillator element 66a as indicated by arrows. In order to prevent such passing of γ-rays, it is necessary to increase the volume of the radiation detector 66. However, the radiation detector 66 thus configured has a disadvantage in that the image definition is lowered.

そこで、最近、前記γ線を検出する放射線検出器として、NaI(Tl)に代えて、BGO(Bi4 Ge3 12;ビスマスゲルマネイト)を用いることが検討されている。このBGOは、NaI(Tl)に比べて螢光効率が10%と低いが、密度が2倍で検出効率が高いといった利点がある。しかしながら、このBGOをシンチレータ素子として用いた放射線検出器は、NaI(Tl)をシンチレータ素子として用いたものに比べて価格が高いとともに位置分解能が3mmしかないといった欠点がある。さらに、前記BGOには、Biに起因する放射性不純物が混入しており、バックグラウンドを下げて感度を高くすることが困難である。医療診断に伴う放射線被曝を低減するには、高純度の結晶を安価に政策することが可能なNaI(Tl)は最適である。 Therefore, recently, the use of BGO (Bi 4 Ge 3 O 12 ; bismuth germanate) instead of NaI (Tl) as a radiation detector for detecting the γ-ray has been studied. This BGO has a fluorescence efficiency as low as 10% compared to NaI (Tl), but has the advantage that the density is double and the detection efficiency is high. However, the radiation detector using BGO as a scintillator element has drawbacks that it is more expensive and has only 3 mm of position resolution than those using NaI (Tl) as a scintillator element. Further, the BGO is mixed with radioactive impurities caused by Bi, and it is difficult to lower the background and increase the sensitivity. In order to reduce the radiation exposure accompanying medical diagnosis, NaI (Tl), which can policy high-purity crystals at low cost, is optimal.

この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、安価でありながらも位置分解能が高くγ線を高精度に検出することのできるγ線検出カメラ装置を提供することである。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to provide a γ-ray detection camera device that is inexpensive and has high positional resolution and can detect γ-rays with high accuracy. is there.

上記目的を達成するために、この発明は、放射線源に基づいて生ずるγ線を、複数のNaIシンチレータ素子を隣接配置してなるシンチレーション検出器によって検出するγ線検出カメラ装置において、前記NaIシンチレータ素子の隣接方向における厚みを、前記放射線源に基づいて生ずるγ線を隣接方向において各NaIシンチレータ素子によって検出しうる程度に薄くしてあり、NaIシンチレータ素子は、一方の平面が鏡面研磨された結晶母材を反射膜に密着させた状態で設けるとともに、前記反射膜上に前記結晶母材を囲むようにして枠体を配置して、この枠体と前記結晶母材との間に光学接着剤を充填して前記結晶母材を反射膜および枠体と固着し、当該固着状態で前記結晶母材の他方の面を前記枠体とともに切削し、その後、この切削された面を鏡面研磨することにより製造されていることを特徴としている(請求項1)。ここで、NaIシンチレータ素子は、NaIまたはNaI(Tl)よりなるものをいう。 To achieve the above object, the present invention is a γ ray generated based on the radiation source, the γ ray detecting camera device for detecting the scintillation detector comprising a NaI scintillator elements of several adjacent arrangement, the NaI scintillator the thickness in the adjacent direction of the element, Ri thin Citea a γ ray generated based on the radiation source to the extent that in the adjacent direction can be detected by the NaI scintillator elements, NaI scintillator elements, one plane is mirror-polished A crystal base material is provided in close contact with the reflective film, and a frame body is disposed on the reflective film so as to surround the crystal base material, and an optical adhesive is disposed between the frame body and the crystal base material. Fill and fix the crystal base material to the reflective film and the frame, and cut the other surface of the crystal base material together with the frame in the fixed state. Cutting has been surface is characterized by being produced by mirror polishing (claim 1). Here, the NaI scintillator element refers to an element made of NaI or NaI (Tl).

そして、前記シンチレーション検出器は、前記放射線源を中心にして対向配置されている(請求項2)。 The scintillation detectors are arranged to face each other with the radiation source as a center .

また、NaIシンチレータ素子の隣接方向における厚みが1.0mm以下である(請求項3)。   Moreover, the thickness in the adjacent direction of a NaI scintillator element is 1.0 mm or less (Claim 3).

上記請求項1に記載のγ線検出カメラ装置においては、シンチレータ素子が極めて薄く、所謂超薄型であるので、放射線に基づいて生ずるγ線を隣接方向において互いに各NaIシンチレータ素子によって検出することができる。特に、請求項3に記載されているように、NaIシンチレータ素子の隣接方向における厚みを1.0mm以下としたような場合、位置分解能が向上するとともに検出感度が大幅に向上する。この位置分解能および検出感度の向上は、次のような効果をもたらす。例えば、γ線検出カメラ装置が癌などを診断するためのPET装置である場合、位置分解能が向上したことにより、極めて小さい癌細胞についても検出することができ、所謂癌の早期発見を行うことができる。また、NaI(Tl)に含まれる放射性不純物は、数pptという最高レベルのものを用いることができるため、バックグラウンドが極めて小さい。そのため、ブドウ糖に18F等の陽電子放出を行う放射線源を付加した物質を投与する量が少なくて済み、人体に与える影響を可及的に小さく抑制することができる。 In the γ-ray detection camera device according to the first aspect, since the scintillator element is extremely thin and so-called ultra-thin, γ-rays generated based on radiation can be detected by the NaI scintillator elements from each other in the adjacent direction. it can. In particular, as described in claim 3, when the thickness in the adjacent direction of the NaI scintillator element is 1.0 mm or less, the position resolution is improved and the detection sensitivity is greatly improved. This improvement in position resolution and detection sensitivity brings about the following effects. For example, when the γ-ray detection camera device is a PET device for diagnosing cancer or the like, it is possible to detect even very small cancer cells due to improved position resolution, and so-called early detection of cancer. it can. Moreover, since the radioactive impurity contained in NaI (Tl) can be used at the highest level of several ppt, the background is extremely small. Therefore, the dose of a substance obtained by adding a radiation source that emits positrons such as 18 F to glucose can be reduced, and the influence on the human body can be suppressed as small as possible.

また、前記NaIシンチレータ素子を請求項1,2に記載してあるような手法によって製造した場合、結晶母材の他方の粗面をカッターによって容易に切削することができる。すなわち、前記粗面のカッターによる切削に際しては、当該結晶母材のみならず、この結晶母材と同心的に配置された枠体をも併せて切削するようにしているので、次のような利点がある。すなわち、結晶母材は、光学接着剤によって枠体と互いに固着されるとともに、結晶母材および枠体が支持用台座の一方のに密着するように固着されているので、切削による結晶母材に対するショックがほとんどなくなり、特に、結晶母材の周端部におけるショックを無くすることができるので、切削加工対象である結晶母材が切削中に割れるといったことがなくなり、所望厚み、例えば、0.5mmといったきわめて薄い状態に切削することができる。したがって、所望の厚みを有するNaIシンチレータ素子を歩留りよく、確実に製造することができるので、γ線検出カメラ装置の製造コストを低減することができる。 Further, when the NaI scintillator element is manufactured by the method described in claims 1 and 2 , the other rough surface of the crystal base material can be easily cut by a cutter. That is, when cutting with the cutter of the rough surface, not only the crystal base material, but also the frame disposed concentrically with the crystal base material is cut, so the following advantages There is. That is, the crystal base material is fixed to the frame body with the optical adhesive and is fixed so that the crystal base material and the frame body are in close contact with one of the support bases. There is almost no shock, and in particular, the shock at the peripheral edge of the crystal base material can be eliminated, so that the crystal base material to be cut does not break during cutting, and the desired thickness, for example, 0.5 mm Can be cut into a very thin state. Therefore, since the NaI scintillator element having a desired thickness can be manufactured with good yield, the manufacturing cost of the γ-ray detection camera device can be reduced.

したがって、この発明によれば、所望のγ線を確実に検出することのできるγ線検出カメラ装置を安価に得ることができ、医療分野における診断装置や産業における非破壊検査や原子核、素粒子物理学実験装置などに利用することができる。   Therefore, according to the present invention, a gamma ray detection camera device capable of reliably detecting a desired gamma ray can be obtained at a low cost. It can be used for academic experiment equipment.

図1〜3は、この発明の一実施例を示すもので、この発明のγ線検出カメラ装置の一例としてのPET装置を概略的に示している。これらの図において、1は複数のNaIシンチレータ素子2(その具体的構成および製造方法については後述する。)を同一円周上に隙間無く隣接配置してなる円環状のシンチレーション検出部である。このシンチレーション検出部1は、水平保持台(図示していない)上に上向きに横臥した人体3を、その中心部を余裕をもって通過させうる程度の内径を有するように形成されている。複数のNaIシンチレータ素子2は、図11および図12において説明したように、人体3において発生するγ線(陽電子の消滅放射線)15a,15b(図3参照)を180°対応する方向、この実施例では直径方向に位置する一対のNaIシンチレータ素子2(例えば、図3において符号2a,2bで示す)が検出するように構成されている。   1 to 3 show an embodiment of the present invention, and schematically show a PET apparatus as an example of a γ-ray detection camera apparatus of the present invention. In these drawings, reference numeral 1 denotes an annular scintillation detector in which a plurality of NaI scintillator elements 2 (the specific configuration and manufacturing method will be described later) are arranged adjacent to each other on the same circumference without any gap. The scintillation detection unit 1 is formed so as to have an inner diameter that allows a human body 3 lying on a horizontal holding table (not shown) to pass through the center of the human body 3 with a margin. As described in FIGS. 11 and 12, the plurality of NaI scintillator elements 2 are arranged in a direction corresponding to 180 ° of γ rays (positron annihilation radiation) 15a, 15b (see FIG. 3) generated in the human body 3, in this embodiment. Then, a pair of NaI scintillator elements 2 (for example, indicated by reference numerals 2a and 2b in FIG. 3) positioned in the diameter direction are configured to detect.

4,5は直径方向において2分される複数のNaIシンチレータ素子2におけるシンチレーション光に基づく信号(シンチレータ信号)を増幅するための増幅器で、各NaIシンチレータ素子2とは、信号伝送路6,7を介して接続されている。増幅器4,5の出力は、信号ケーブル8,9を介して同時計数回路10に入力されるようにしてある。11は同時計数回路10に入力される信号に基づいて画像解析など種々の演算を行うCPU,12はその演算結果である画像を例えばカラー状態で表示する表示装置である。   Reference numerals 4 and 5 denote amplifiers for amplifying signals (scintillator signals) based on scintillation light in the plurality of NaI scintillator elements 2 divided in two in the diameter direction. Each NaI scintillator element 2 is connected to signal transmission paths 6 and 7. Connected through. The outputs of the amplifiers 4 and 5 are inputted to the coincidence counting circuit 10 through the signal cables 8 and 9. Reference numeral 11 denotes a CPU that performs various calculations such as image analysis based on a signal input to the coincidence circuit 10, and reference numeral 12 denotes a display device that displays an image as a result of the calculation in a color state, for example.

そして、前記NaIシンチレータ素子2は、特に図3に示すように、その隣接する方向(積層方向)13で示す方向において互いに隙間無く隣接(積層)した状態で並設されており、人体3中における放射線源としての癌細胞14に基づいて生ずるγ線15a,15bを検出することができるように、厚みが例えば0.5mmまたはそれ以下というように、従来のシンチレーション検出器にはなかった超薄型のNaIシンチレータ素子2に形成されている。   The NaI scintillator elements 2 are juxtaposed in a state adjacent to each other (laminated) with no gap in the direction indicated by the adjacent direction (stacking direction) 13 as shown in FIG. In order to be able to detect the γ rays 15a and 15b generated based on the cancer cells 14 as the radiation source, the thickness is, for example, 0.5 mm or less. The NaI scintillator element 2 is formed.

そして、前記NaIシンチレータ素子2は、平面視形状が例えば正方形で、図4に示すように、シンチレータ素子本体としてのNaI結晶部16の上下両面に反射膜17a,17bを有している。また、23aおよび25,26はNaIシンチレータ素子2を、図6〜図10に示すように、所定の形状に形成するときに用いられる枠体および光学接着剤で、このうち、枠体23aおよび光学接着剤25は、図4に示した状態に形成した状態においては、NaI結晶部16において生じたシンチレータ信号の伝送路として機能する。   The NaI scintillator element 2 has, for example, a square shape in plan view, and has reflection films 17a and 17b on both upper and lower surfaces of the NaI crystal portion 16 as the scintillator element body, as shown in FIG. Reference numerals 23a, 25, and 26 denote a frame and an optical adhesive used when the NaI scintillator element 2 is formed into a predetermined shape as shown in FIGS. 6 to 10, and of these, the frame 23a and the optical adhesive are used. The adhesive 25 functions as a transmission path for the scintillator signal generated in the NaI crystal portion 16 in the state formed in the state shown in FIG.

上述のように、この発明では、放射線源14に基づいて生ずるγ線15a,15bを、前記放射線源14を中心にして対向配置され、複数のNaIシンチレータ素子2を隣接配置してなるシンチレーション検出器1によって検出する場合、NaIシンチレータ素子2の隣接方向13における厚みを、γ線15a,15bを隣接する各NaIシンチレータ素子2によって検出しうる程度に薄くしている。   As described above, in the present invention, the γ-rays 15a and 15b generated based on the radiation source 14 are disposed opposite to each other with the radiation source 14 as the center, and a plurality of NaI scintillator elements 2 are disposed adjacent to each other. 1, the thickness of the NaI scintillator element 2 in the adjacent direction 13 is made thin enough to detect the γ rays 15 a and 15 b by the adjacent NaI scintillator elements 2.

そして、前記NaIシンチレータ素子2の超薄型化に伴い、信号伝送路6,7を光ファイバによって構成している。従来のPET装置においては、NaIシンチレータ素子2は、その厚みが5mm程度であったので、各NaIシンチレータ素子2にそれぞれ光電子増倍管(フォトマル)を対応させて設けていたが、この発明においては、NaIシンチレータ素子2の厚みが従来の1/10以下であるので、各NaIシンチレータ素子2に対応するように光ファイバを設け、これによって、NaIシンチレータ素子2においてγ線15a,15bに起因して生ずる光信号を導出するようにしている。   As the NaI scintillator element 2 is made ultrathin, the signal transmission lines 6 and 7 are made of optical fibers. In the conventional PET apparatus, since the thickness of the NaI scintillator element 2 was about 5 mm, each NaI scintillator element 2 was provided with a photomultiplier tube (photomultiplier) corresponding thereto. Since the thickness of the NaI scintillator element 2 is 1/10 or less of the conventional one, an optical fiber is provided so as to correspond to each NaI scintillator element 2, thereby causing γ rays 15 a and 15 b in the NaI scintillator element 2. The optical signal generated is derived.

上記構成のPET装置においては、複数のNaIシンチレータ素子2を同一円周上に配設するとともに、同時計数回路10によってγ線15a,15bを検出するようにしているので、空間解像力が測定領域内で一定となり、γ線15a,15bの吸収補正の必要がなく、所望の画像解析を定量的に行うことができる。   In the PET apparatus having the above-described configuration, a plurality of NaI scintillator elements 2 are arranged on the same circumference, and the γ rays 15a and 15b are detected by the coincidence circuit 10, so that the spatial resolving power is within the measurement region. Therefore, it is not necessary to correct the absorption of the γ rays 15a and 15b, and a desired image analysis can be performed quantitatively.

また、上述の実施例においては、シンチレーション検出部1として、複数のNaIシンチレータ素子2を同一円周上に隙間無く固定的に設けていたので、多数のNaIシンチレータ素子2が必要であるものの、その検出精度における位置分解能が高く、機械的回転部分がないので、測定時における制御が簡単であるといった利点がある。   In the above-described embodiment, since a plurality of NaI scintillator elements 2 are fixedly provided on the same circumference without gaps as the scintillation detection unit 1, a large number of NaI scintillator elements 2 are necessary. Since the position resolution in the detection accuracy is high and there is no mechanical rotating portion, there are advantages that the control at the time of measurement is simple.

これに対して、図5に示すように、所定の直径を有する円環状のガイドレール18上に、複数のNaIシンチレータ素子2よりなる2つのシンチレーション検出部1A,1Bを、180°対象の位置に設け、これらの2つのシンチレーション検出部1A,1Bを、それらの相対位置関係を保持した状態でガイドレール18に沿って回転させるようにして、γ線の検出を行うようにしてもよい。この構成によれば、用いるNaIシンチレータ素子2の数が少なくて済む。なお、図5において、19は人体3を載置する水平保持台である。   On the other hand, as shown in FIG. 5, two scintillation detectors 1A and 1B made up of a plurality of NaI scintillator elements 2 are placed at 180 ° target positions on an annular guide rail 18 having a predetermined diameter. It is also possible to detect γ rays by rotating these two scintillation detectors 1A and 1B along the guide rail 18 while maintaining their relative positional relationship. According to this configuration, the number of NaI scintillator elements 2 to be used is small. In FIG. 5, reference numeral 19 denotes a horizontal holding table on which the human body 3 is placed.

次に、上記NaIシンチレータ素子2を製造する方法(以下、素子製造方法という)の一例について、図6〜図10を参照しながら説明する。まず、図6は素子製造方法の前段の工程を概略的に示すもので、図6(A)において、20はインゴット状のNaI単結晶母材で、例えば、ブリッジマンストックバーガー法を用いて結晶成長炉において製造される。そして、このNaI単結晶母材20は、同図(B)に示すように、例えば、50mm角、厚さ4mm程度の板状に切り出される。実際は、研磨代を見てやや大きく切り出される。この切り出された板状の結晶母材21は、全外周面が細かい凹凸を有する粗面となっているが、同図(C)に示すように、厚み方向の側面(4周面)21aおよび上下両面21b,21cのいずれか一方の面(例えば下面)21bを、例えば、湿度および温度が適宜の値に調整された乾燥ボックス(図示していない)内の窒素ガス雰囲気下において研磨機22や研磨砂を用いて鏡面研磨され、厚さ4mm×50mm角の大きさに形成される。   Next, an example of a method for manufacturing the NaI scintillator element 2 (hereinafter referred to as an element manufacturing method) will be described with reference to FIGS. First, FIG. 6 schematically shows the previous stage of the device manufacturing method. In FIG. 6A, reference numeral 20 denotes an ingot-shaped NaI single crystal base material, for example, a crystal using the Bridgeman Stock Burger method. Manufactured in a growth furnace. And this NaI single-crystal base material 20 is cut out, for example to the plate shape of about 50 mm square and thickness 4mm, as shown to the same figure (B). Actually, it is cut out slightly to see the polishing allowance. The cut-out plate-like crystal base material 21 is a rough surface having fine irregularities on the entire outer peripheral surface, but as shown in FIG. 3C, the side surface (four peripheral surfaces) 21a in the thickness direction and Either one of the upper and lower surfaces 21b, 21c (for example, the lower surface) 21b is polished in a nitrogen gas atmosphere in a drying box (not shown) whose humidity and temperature are adjusted to appropriate values, for example. It is mirror-polished using polishing sand and formed into a size of 4 mm × 50 mm square.

そして、図7〜図9は、上述のように、所定の面が鏡面研磨された板状の結晶母材21を、所定の厚み、例えば0.5mmに切削する工程の一例を示すものである。まず、図7および図8(A)において、17aは反射膜、23は枠体23である。反射膜17aは、例えば、ポリエステルやフッ素樹脂あるいはカーボン樹脂などよりなるフィルムにアルミニウム蒸着を施して光をほとんど100%反射する高反射特性を備えた素材よりなる。また、枠体23は、例えば、第1枠23aと第2枠23bとからなり、第1枠23aは、高さ1.0mm×60mm角であり、第2枠23bは、高さ3.0mm×60mm角であり、両者23a,23bは平面視同サイズの正方形で、高さのみが異なる。第1枠23aは、例えばアクリル樹脂のように機械的硬度が大きい素材よりなり、第2枠23bは、例えばナイロン樹脂のように機械的硬度が小さい素材よりなる。したがって、この実施例における第1枠23aおよび第2枠23bよりなる枠体23の高さは4mmである。また、反射膜17aは、厚さ65μmで、前記枠体23よりやや大きい正方形に形成されている。   7 to 9 show an example of a step of cutting the plate-like crystal base material 21 whose predetermined surface is mirror-polished to a predetermined thickness, for example, 0.5 mm, as described above. . First, in FIGS. 7 and 8A, 17a is a reflective film, and 23 is a frame 23. The reflective film 17a is made of, for example, a material having a high reflection characteristic that reflects aluminum almost 100% by depositing aluminum on a film made of polyester, fluorine resin, carbon resin, or the like. The frame body 23 includes, for example, a first frame 23a and a second frame 23b. The first frame 23a has a height of 1.0 mm × 60 mm square, and the second frame 23b has a height of 3.0 mm. × 60 mm square, both 23a and 23b are squares of the same size in plan view, only the height is different. The first frame 23a is made of a material having high mechanical hardness such as acrylic resin, and the second frame 23b is made of a material having low mechanical hardness such as nylon resin. Therefore, the height of the frame body 23 composed of the first frame 23a and the second frame 23b in this embodiment is 4 mm. The reflective film 17a has a thickness of 65 μm and is formed in a square slightly larger than the frame body 23.

そして、前記反射膜17aの上面に結晶母材21を、その鏡面研磨された下面17bが近くなるようにして載置し、この結晶母材21を囲むようにして第1枠23aを反射膜17aの上面に載置し、この第1枠23aの上面に第2枠23bを重ねるようにして置く。この場合、結晶母材21が第1枠23a、第2枠23bからなる枠体23の中央に位置するように位置調整する。   Then, the crystal base material 21 is placed on the upper surface of the reflective film 17a so that the mirror-polished lower surface 17b is close, and the first frame 23a is placed on the upper surface of the reflective film 17a so as to surround the crystal base material 21. The second frame 23b is placed on the upper surface of the first frame 23a. In this case, the position is adjusted so that the crystal base material 21 is positioned at the center of the frame body 23 including the first frame 23a and the second frame 23b.

そして、図8(A)に示すように、適宜の注入具24を用いて光学接着剤25,26を、枠体23と結晶母材21との間に注入する。より具体的には、同図(B)に示すように、第1枠23aの下面と反射膜17aとの間に光学接着剤26を介装して両者23a,17aを接着し、結晶母材21の下面21bと反射膜17aとの間に光学接着剤25を介装させて両者21,17aを接合するとともに、結晶母材21の周面と第1枠23aおよび第2枠23bの内周面との間に光学接着剤25を充填して、第1枠23aおよび第2枠23bと結晶母材21とが接合した加工対象部材27が形成される。この場合、結晶母材21の周面と第1枠23aおよび第2枠23bの内周面との間に充填される光学接着剤25の上面が、第1枠23aおよび第2枠23bからなる枠体23の高さと等しいかそれよりも若干高くなるようにするのが好ましい。前記光学接着剤25,26は、それぞれ例えばオプチカルセメント、エコボンドなどエポキシ樹脂系素材よりなり、特に、光学接着剤25は光透過性に優れたものが用いられる。   Then, as shown in FIG. 8A, optical adhesives 25 and 26 are injected between the frame body 23 and the crystal base material 21 using an appropriate injection tool 24. More specifically, as shown in FIG. 5B, an optical adhesive 26 is interposed between the lower surface of the first frame 23a and the reflective film 17a to bond the both 23a and 17a, and the crystal base material. The optical adhesive 25 is interposed between the lower surface 21b of the substrate 21 and the reflective film 17a to join the members 21 and 17a, and the peripheral surface of the crystal base material 21 and the inner periphery of the first frame 23a and the second frame 23b. The processing target member 27 in which the first frame 23 a and the second frame 23 b and the crystal base material 21 are joined is formed by filling the optical adhesive 25 between the surfaces. In this case, the upper surface of the optical adhesive 25 filled between the peripheral surface of the crystal base material 21 and the inner peripheral surfaces of the first frame 23a and the second frame 23b is composed of the first frame 23a and the second frame 23b. It is preferable to be equal to or slightly higher than the height of the frame body 23. Each of the optical adhesives 25 and 26 is made of an epoxy resin material such as optical cement or eco-bond. For example, the optical adhesive 25 is excellent in light transmittance.

そして、図8(C)に示すように、前記加工対象部材27を、反射膜17a側が適宜の機械的強度を有する素材よりなる支持用台座28の上部平面部28aに密着するように載置し、加工対象部材27の側面と支持用台座28の側部とにわたって接着テープ29を貼り付けて、加工対象部材27を支持台座28に固定する。なお、支持用台座28の下面側の中央には適宜形状の凹部28aが形成され、この凹部28aの中央にはねじ孔28bが形成されている。   Then, as shown in FIG. 8C, the workpiece 27 is placed so that the reflection film 17a side is in close contact with the upper flat portion 28a of the support base 28 made of a material having an appropriate mechanical strength. Then, the adhesive tape 29 is applied to the side surface of the processing target member 27 and the side portion of the support base 28 to fix the processing target member 27 to the support base 28. A recess 28a having an appropriate shape is formed in the center of the lower surface side of the support base 28, and a screw hole 28b is formed in the center of the recess 28a.

図8(C)に示すように、支持用台座28に固定された加工対象部材27を切削するには、図6および図9(A)に示すように、支持用台座28を切削用固定部材30に固定用ボルト31を用いて固定した後、特に、図9(A)に示すように、適宜のカッター32を用いて、加工対象部材27の上面側、より詳しくは、結晶母材21の非研磨面である上面21cを枠体23および光学接着剤25ととも切削するのである。なお、図6および図9(A)において、30aは切削用固定部材30の上面に形成される突部で、前記支持用台座28側の凹部28aに嵌合するように形成され、その中央にはボルト挿通孔30bが貫設されている。   As shown in FIG. 8C, in order to cut the workpiece 27 fixed to the support pedestal 28, the support pedestal 28 is cut as shown in FIGS. 6 and 9A. After fixing to 30 using the fixing bolt 31, in particular, as shown in FIG. 9A, using an appropriate cutter 32, the upper surface side of the workpiece 27, more specifically, the crystal base material 21 The upper surface 21c, which is a non-polished surface, is cut together with the frame body 23 and the optical adhesive 25. In FIGS. 6 and 9A, reference numeral 30a denotes a protrusion formed on the upper surface of the cutting fixing member 30, which is formed so as to fit into the concave portion 28a on the support pedestal 28 side. Is provided with a bolt insertion hole 30b.

前記切削によって、結晶母材21が枠体23および光学接着剤25とともに上面側から切削され、カッター32が枠体23における第1枠23aと第2枠23bとの境目に至ると、第2枠23bが堅いため切削速度が鈍るので、この時点で切削を停止する。これによって、図9(B)に示すように、上面に切削された面21dを有する結晶母材21が得られる。このとき、切削された結晶母材21の厚さは、第1枠23aの長さに等しく、この実施例では3mmであり、結晶母材21は1mm厚となっている。   When the crystal base material 21 is cut from the upper surface side together with the frame body 23 and the optical adhesive 25 by the cutting, and the cutter 32 reaches the boundary between the first frame 23a and the second frame 23b in the frame body 23, the second frame Since the cutting speed is slow because 23b is hard, cutting is stopped at this point. As a result, as shown in FIG. 9B, a crystal base material 21 having a surface 21d cut on the upper surface is obtained. At this time, the thickness of the cut crystal base material 21 is equal to the length of the first frame 23a, which is 3 mm in this embodiment, and the crystal base material 21 is 1 mm thick.

そして、前記切削後の加工対象部材27Aを切削用固定部材30に固定された状態で、湿度および温度が適宜の値に調整された乾燥ボックス内にセットし、図9(C)に示すように、窒素ガス雰囲気下において研磨機22や研磨砂を用いて、切削後の結晶母材21の上面、第2枠23bおよび光学接着剤25の上面を鏡面研磨する。   Then, in a state where the processed member 27A after cutting is fixed to the fixing member 30 for cutting, it is set in a drying box whose humidity and temperature are adjusted to appropriate values, as shown in FIG. 9C. Then, the upper surface of the crystal base material 21 after cutting, the second frame 23b, and the upper surface of the optical adhesive 25 are mirror-polished using a polishing machine 22 or polishing sand in a nitrogen gas atmosphere.

その後、図10(A)に示すように、前記研磨された加工対象部材27Aの上面に光学接着剤25を滴下し、同図(B)に示すように、前記上面に反射膜17aと同様素材からなる反射膜17bを貼り付け、接着テープ29を外して支持用台座28を除去することにより、同図(C)および図4に示すようなNaIシンチレータ素子2が得られる。そして、同図(D)に示すように、NaIシンチレータ素子2を光学接着剤を介して接合することにより、図1〜図3に示すような円環状のシンチレーション検出部1が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 10 (A), the optical adhesive 25 is dropped on the upper surface of the polished workpiece 27A, and as shown in FIG. 10 (B), the same material as the reflective film 17a is applied on the upper surface. The reflective film 17b made of is attached, and the support tape 28 is removed by removing the adhesive tape 29, whereby the NaI scintillator element 2 as shown in FIG. 4C and FIG. 4 is obtained. And as shown to the figure (D), the circular scintillation detection part 1 as shown in FIGS. 1-3 is formed by joining NaI scintillator element 2 via an optical adhesive agent.

上述したように、上記素子製造方法においては、所定の厚みを有するように形成され、一方の面21bが鏡面研磨された結晶母材21を反射膜17aに密着させた状態で設けるとともに、この反射膜17a上に前記結晶母材21を囲むようにして枠体23を配置して、この枠体23と結晶母材21との間に光学接着剤25を充填して結晶母材21を反射膜17aおよび枠体23と固着し、当該固着状態で結晶母材21の他方の面21cを枠体23とともに切削し、その後、この切削された面21dを鏡面研磨することにより製造されている所定の厚みを有するように形成され、一方の面21aが鏡面研磨するようにして、所望のNaI結晶部16としているので、結晶母材21の他方の粗面21cをカッター32によって容易に切削することができる。   As described above, in the element manufacturing method, the crystal base material 21 that is formed to have a predetermined thickness and whose one surface 21b is mirror-polished is provided in close contact with the reflective film 17a, and this reflection is performed. A frame body 23 is disposed on the film 17a so as to surround the crystal base material 21, and an optical adhesive 25 is filled between the frame body 23 and the crystal base material 21 so that the crystal base material 21 is reflected on the reflective film 17a and the crystal base material 21. It adheres to the frame body 23, the other surface 21c of the crystal base material 21 is cut together with the frame body 23 in the fixed state, and then the cut surface 21d is mirror-polished to obtain a predetermined thickness. Since the desired NaI crystal part 16 is formed by mirror-polishing one surface 21a, the other rough surface 21c of the crystal base material 21 can be easily cut by the cutter 32. It can be.

そして、結晶母材21の粗面21bのカッター32による切削に際しては、当該結晶母材21のみならず、この結晶母材21と同心的に配置された枠体23をも併せて切削するようにしている。つまり、結晶母材21は、光学接着剤25によって枠体23と互いに固着されるとともに、結晶母材21および枠体23が支持用台座28の一方のに密着するように固着されているので、切削による結晶母材21に対するショックがほとんどなくなり、特に、結晶母材21の周端部におけるショックを無くすることができるので、切削加工対象である結晶母材21が切削中に割れるといったことがなくなり、所望厚み、例えば、0.5mmといったきわめて薄い状態に切削することができる。   When the rough surface 21b of the crystal base material 21 is cut by the cutter 32, not only the crystal base material 21 but also the frame body 23 arranged concentrically with the crystal base material 21 is cut. ing. That is, the crystal base material 21 is fixed to the frame body 23 by the optical adhesive 25, and the crystal base material 21 and the frame body 23 are fixed to be in close contact with one of the support bases 28. There is almost no shock to the crystal base material 21 due to cutting, and in particular, the shock at the peripheral end of the crystal base material 21 can be eliminated, so that the crystal base material 21 that is the object of cutting is not cracked during cutting. It can be cut into a very thin state of a desired thickness, for example 0.5 mm.

また、上述した実施例においては、枠体23を固さの異なる第1枠23aと第2枠23bで構成し、より堅い第1枠23aの高さを残すべき結晶母材21の高さと同じになるように設定して、第1枠23aの上方に第2枠23を載置しているので、比較的柔らかい第1枠23bを全部切削した状態においては、結晶母材21の高さは所望の高さ(厚さ)だけ残して切削されている。したがって、結晶母材21の切削加工において切削寸法に間違いが生ずることがないといった利点がある。なお、枠体23を単一の部材で構成し、前記結晶母材21の切削寸法を厳密に管理するようにしてもよいことは言うまでもない。   Further, in the embodiment described above, the frame body 23 is composed of the first frame 23a and the second frame 23b having different hardness, and the height of the crystal base material 21 to which the height of the harder first frame 23a should be left is the same. Since the second frame 23 is placed above the first frame 23a, the height of the crystal base material 21 in the state where all the relatively soft first frame 23b is cut is It is cut by leaving only a desired height (thickness). Therefore, there is an advantage that no error occurs in the cutting dimension in the cutting of the crystal base material 21. Needless to say, the frame body 23 may be formed of a single member, and the cutting dimensions of the crystal base material 21 may be strictly managed.

なお、上述の実施例では、研磨後の結晶母材21の厚みが0.5mmであったが、発明者らの実験によれば、前記結晶母材21厚みは、1.0mm以下であれば、従来にはない位置分解能および検出感度が得られることが分かっている。   In the above-described embodiment, the thickness of the crystal base material 21 after polishing was 0.5 mm. However, according to experiments by the inventors, the thickness of the crystal base material 21 is 1.0 mm or less. It has been found that unprecedented position resolution and detection sensitivity can be obtained.

この発明のγ線検出カメラ装置を概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a γ-ray detection camera device of the present invention. 前記γ線検出カメラ装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the said gamma ray detection camera apparatus. 前記γ線検出カメラ装置の特にNaIシンチレータ素子部分を詳細に示した概略構成図である。It is the schematic block diagram which showed in detail the NaI scintillator element part especially of the said gamma ray detection camera apparatus. 前記γ線検出カメラ装置に用いられるNaIシンチレータ素子の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the NaI scintillator element used for the said gamma ray detection camera apparatus. 前記γ線検出カメラ装置の他の例を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematically the other example of the said gamma ray detection camera apparatus. 前記γ線検出カメラ装置に組み込まれるNaIシンチレータ素子の製造方法の前段の工程を概略的に示す図で、特に、インゴット状のNaI単結晶母材から板状の結晶母材を得る工程を示している。The figure which shows schematically the process of the front | former stage of the manufacturing method of the NaI scintillator element integrated in the said gamma ray detection camera apparatus, and shows the process of obtaining especially a plate-shaped crystal base material from an ingot-shaped NaI single crystal base material. Yes. 前記結晶母材を切削するために結晶母材を固定する工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the process of fixing a crystal base material in order to cut the said crystal base material. 前記固定工程の前半部分を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the first half part of the said fixing process. 結晶母材の切削工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the cutting process of a crystal | crystallization base material. 前記切削後の結晶母材の仕上げ工程を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the finishing process of the crystal | crystallization base material after the said cutting. PET装置における測定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the measurement in a PET apparatus. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 シンチレーション検出器
2 NaIシンチレータ素子
13 隣接方向
15a,15b γ線
17a 反射膜
21 結晶母材
21b 鏡面研磨された面
21d 切削された面
23 枠体
25 光学接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scintillation detector 2 NaI scintillator element 13 Adjacent direction 15a, 15b γ-ray 17a Reflective film 21 Crystal base material 21b Mirror-polished surface 21d Cut surface 23 Frame 25 Optical adhesive

Claims (3)

放射線源に基づいて生ずるγ線を、複数のNaIシンチレータ素子を隣接配置してなるシンチレーション検出器によって検出するγ線検出カメラ装置において、前記NaIシンチレータ素子の隣接方向における厚みを、前記放射線源に基づいて生ずるγ線を隣接方向において各NaIシンチレータ素子によって検出しうる程度に薄くしてあり、
NaIシンチレータ素子は、一方の平面が鏡面研磨された結晶母材を反射膜に密着させた状態で設けるとともに、前記反射膜上に前記結晶母材を囲むようにして枠体を配置して、この枠体と前記結晶母材との間に光学接着剤を充填して前記結晶母材を反射膜および枠体と固着し、当該固着状態で前記結晶母材の他方の面を前記枠体とともに切削し、その後、この切削された面を鏡面研磨することにより製造されていることを特徴とするγ線検出カメラ装置。
The γ-rays generated based on the radiation source, a NaI scintillator elements of several in γ-ray detection camera system for detecting the scintillation detector formed by adjacently arranged, the thickness in the adjacent direction of the NaI scintillator elements, said radiation source Ri thin Citea a γ ray generated based on the degree of the adjacent directions can be detected by the NaI scintillator elements,
The NaI scintillator element is provided with a crystal base material whose one surface is mirror-polished in close contact with the reflective film, and a frame body is disposed on the reflective film so as to surround the crystal base material. An optical adhesive is filled between the crystal base material and the crystal base material is fixed to the reflective film and the frame, and the other surface of the crystal base material is cut together with the frame in the fixed state. Thereafter, the γ-ray detection camera device is manufactured by mirror polishing the cut surface .
前記シンチレーション検出器が、前記放射線源を中心にして対向配置されている請求項1に記載のγ線検出カメラ装置。 The γ-ray detection camera device according to claim 1, wherein the scintillation detectors are arranged to face each other with the radiation source as a center . NaIシンチレータ素子の隣接方向における厚みが1.0mm以下である請求項1または2に記載のγ線検出カメラ装置。   The gamma ray detection camera device according to claim 1 or 2, wherein a thickness in the adjacent direction of the NaI scintillator element is 1.0 mm or less.
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