JP4525123B2

JP4525123B2 - 放射線検出器およびその製造方法

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Publication number: JP4525123B2
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Inventors: 淳一大井
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Description

この発明は、シンチレータ，ライトガイド，光電子増倍管の順に光学的に結合された放射線検出器およびその製造方法に関する。

この種の放射線検出器は、被検体に投与されて関心部位に蓄積された放射性同位元素（ＲＩ）から放出された放射線（例えばガンマ線）を検出し、関心部位のＲＩ分布の断層画像を得るための装置、例えば例えばＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置やＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置などの医用診断装置に用いられる。放射線検出器は、被検体から放出されたガンマ線を入射して発光するシンチレータと、前記シンチレータからの発光をパルス状の電気信号に変換する光電子増倍管とから構成されている。このような放射線検出器については、従来ではシンチレータと光電子増倍管とが一対一に対応していたが、近年では複数のシンチレータに対して、その数よりも少ない複数の光電子増倍管を結合する方式を採用している（例えば、特許文献１参照）。かかる方式では、これらの光電子増倍管の出力比からガンマ線の入射位置を決定することで、分解能を高めている。以下、図面を参照して従来の放射線検出器の構成を説明する。

図８は従来例の放射線検出器を示す外観図であり、図９は図８の１００−１００面の断面図である。なお、図８、図９は、特公平０６−９５１４６号に開示された例の外観を示している。この放射線検出器ＲＤＡは、シンチレータ群ＳＡと、このシンチレータ群ＳＡに対して光学的に結合されたライトガイドＬＡと、このライトガイドＬＡに対して光学的に結合された複数個（図８、図９では４個）の光電子増倍管Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３（図には現れていない），Ｋ４とから構成されている。シンチレータ群ＳＡは、多数の光反射材ＤＡが周囲に挟み込まれることで区画されたシンチレータＳの集合体で構成されている。なお、シンチレータ群ＳＡは、その外周に光反射材（図示省略）で挟み込んで構成される場合もある。

この放射線検出器ＲＤＡでは、ライトガイドＬＡは光学的に透明な材料から製造されており、ダイシングソーやワイヤーソーで切断することにより所定の深さのスリットＭＡが多数個形成されている。そして、このスリットＭＡに光学的部材（例えば光反射材または光透過材）が挿入されている。なお、各スリットＭＡの長さはライトガイドＬＡの内側から外側へいくにしたがって長くなるように調整されている。このように調整することで、４個の光電子増倍管Ｋ１〜Ｋ４へ分配する各シンチレータＳからの光量を調整して、ガンマ線の入射位置を弁別している。
特公平０６−９５１４６号公報

しかしながら、上述した従来例の放射線検出器ＲＤＡの場合には、次のような問題がある。

近年、高感度なシンチレータＳを使用した高分解能の放射線検出器ＲＤＡが提案されており、旧来のものに比べシンチレータ群ＳＡの数が非常に多いものとなっている。したがって、１個のシンチレータＳの断面は従来のものよりもさらに小さくなっている。一般的に、シンチレータＳのサイズが小さいほど吸収や散乱により内部で発生した光子がライトガイドＬＡへ飛び出す確率が低くなり、ガンマ線の入射位置弁別能力が低下し、その結果、ガンマ線の入射位置検出能力が低下する。

また、光電子増倍管Ｋ１〜Ｋ４の形状やシンチレータＳの形状の制約から、Ｘ方向（図８を参照）、Ｙ方向（図８を参照）が光学的に同じ位置関係とは限らない。そのために、ライトガイドＬＡの幅の選定が難しいという問題がある。具体的には、１インチ角型で２回路（2-channel）内蔵型の光電子増倍管のセットを２セット、すなわち４個の光電子増倍管Ｋ１〜Ｋ４を使用した従来例の場合、Ｙ方向５０ｍｍを１０分割するためにはライトガイドＬＡの厚さは１０ｍｍ以上が必要であり、Ｘ方向２５ｍｍを９分割するためには逆にライトガイドＬＡの厚さは４ｍｍ以下が要求される。つまり、シンチレータＳからの発光を、ライトガイドＬＡを介して光電子増倍管Ｋ１〜Ｋ４へ分配するためには、ＸおよびＹ方向のライトガイドＳまたはライトガイドＬＡの各幅に対応したライトガイドＬＡの厚みが必要になる。したがって、個々のシンチレータＳのサイズが小さくなるほど、ライトガイドＬＡの厚さのＸ方向・Ｙ方向の要求仕様に矛盾が生じる。

また、製造面からみると、特に、光の伝達効率を劣化させないためにシンチレータ群ＳＡに対して光学的に結合されるライトガイドＬＡは、高い加工精度が要求され、同時にスリットＭＡの幅をなるべく小さくする必要がある。しかしながら、上記従来例のように光学的に透明な材料をダイシングソーやワイヤーソーで切断してスリットＭＡを形成して放射線検出器ＲＤＡを製造する方法では、ライトガイドＬＡの加工精度が低い。さらには、スリット加工表面は粗く、スリットＭＡの幅が厚くなる。また、従来例のライトガイドＬＡでは、スリットＭＡの加工の際にダイシングソーやワイヤーソーで複数個の部品に切断した後、それらを組み合わせる必要があるが、組み立てが煩雑になってコストが上昇する。

また、加工後に適当な光反射材ＤＡをスリットＭＡに挿入した場合に、光反射材ＤＡとスリットＭＡとの間に隙間が生じ、このことにより反射効率が低下するという問題も生じる。これらの要因で入射ガンマ線による出力が低下して位置弁別が正確に行えないと、全体の画質も劣化する。

具体的に説明すると、弁別能力が低下すると、結果的には分解能が下がってしまう。かかる放射線検出器ＲＤＡを、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの医用診断装置に用いると、その装置によって得られる画像の画質は劣化してしまう。例えば関心部位が腫瘍の場合には、その腫瘍が画像上で正確に出力されない場合がある。

また、従来の加工方法ではシンチレータ群ＳＡの配置方向に対して傾斜したスリットＭＡを形成することが難しい。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高分解能で高画質を維持することが可能で、簡易に実現できる放射線検出器およびその製造方法を提供することを目的とする。

発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。

製造面からみると、放射線検出器を簡易に実現するために、以下のような手法が考えられる。すなわち、光反射材や光透過材などに代表される板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体で小区画を形成し、この格子枠体が収容可能な矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込んで、上述した格子枠体を収納して硬化させる。液体樹脂と格子枠体とが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてライトガイドとすることで、組み立ての煩雑さやガンマ線の入射位置弁別能力の低下を解決することができる。

そして、さらに、入射位置弁別能力を向上させ画質を良好なものとするには、いかに示す新規知見に基づく工夫が有効であることがわかった。例えば、光電子増倍管のライトガイドからの光入射面の形状とシンチレータ群の光電子倍増管側の面の形状とが一致していない場合には、光電子増倍管とシンチレータ群との間に介在されたライトガイドは、これらの形状に合わせた複雑な形状になる。

このような場合において、図７（ａ）に示すようにライトガイド２０の外周付近を除いてシンチレータ群１０の配置方向に対して等間隔（すなわち均一）に光反射材２１を配置する。逆に、図７（ｂ）に示すように、左端から２番目（図７（ａ）、図７（ｂ）中の一点鎖線で囲んだ部分）の光反射材２１を少しずらして、左端から２番目の光反射材２１よりも右側に並んだ各光反射材２１の間隔と、左端から２番目の光反射材２１とその右隣にある光反射材２１との間隔とが異なるように調整する。すると、図７（ｂ）に示す構造の方が図７（ａ）に示す構造と比較すると、ガンマ線の入射位置弁別能力および検出能力を向上させることができる。

このように、従来からシンチレータ群の配置方向に対して等間隔で配置されていた光反射材を、ガンマ線の入射位置弁別能力結果や検出能力結果に応じて、例えば間隔が異なるように所定の間隔に調整することで、ガンマ線の入射位置弁別能力および検出能力が向上することがわかった。

同様に、従来からシンチレータ群の配置方向に対して垂直方向に配置されていた光反射材を、上述した結果に応じて、例えば斜め方向のように所定の角度に調整することでも、ガンマ線の入射位置弁別能力および検出能力が向上することがわかった。同様に、従来から各シンチレータ間の間隔に一致して配置されていた光反射材を、上述した結果に応じて、各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することでも、ガンマ線の入射位置弁別能力および検出能力が向上することがわかった。なお、光反射材のみならず、例えば光透過材などに代表される光学的部材の場合でも、上述のように調整することでこれらの能力が向上することがわかった。このように、各種の調整を行ってライトガイドを構成することで、高分解能で高画質を維持することができるという知見を得た。

このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。

すなわち、請求項１に記載の発明は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器において、前記ライトガイドは、板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体を有しており、前記ライトガイドの外周を傾斜させて構成し、この格子枠体により小区画を形成し、この小区画を形成した前記光学的部材のうち、少なくとも最端の光学的部材を傾斜させて構成するとともに、前記ライトガイドのシンチレータ群と接する側の面において、前記最端の光学的部材とその内側に配置された光学的部材との間隔が他の光学的部材間の間隔よりも小さくすることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群のうちの１つのシンチレータに放射線が入射すると、そのシンチレータは放射線を吸収して発光する。発光した光は、その一部が周りに配置されたシンチレータを透過するが、ほとんどの光はシンチレータ内でも透過と反射による散乱とを繰り返しながらライトガイドへ入射される。ライトガイドへ入射された光は、ライトガイドを構成する光学的部材によって形成される小区画で分散し、各電子増倍管へ入射する。

各電子増倍管へ入射する光量が、放射線が入射した各シンチレータの位置に応じて均等に変化するように、ライトガイドの外周を傾斜させて構成し、光学的部材のうち、少なくとも最端の光学的部材を傾斜させて構成するとともに、ライトガイドのシンチレータ群と接する側の面において、最端の光学的部材とその内側に配置された光学的部材との間隔が他の光学的部材間の間隔よりも小さくすることで、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。

また、請求項２に記載の発明は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器の製造方法において、前記ライトガイドを、（Ａ）複数の板状の光学的部材を格子状に組み合わせて格子枠体を作成する工程と、（Ｂ）この格子枠体が収容可能な矩形状容器に格子枠体を収納する前あるいは収納した後に、その矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程と、（Ｃ）硬化した液体樹脂と格子枠体とが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてライトガイドとする工程とを経て製造し、前記（Ａ）の工程の際には、各々の光学的部材を、（ａ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）前記各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成して、光学的部材を格子状に組み合わせることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て製造することで、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材をライトガイド内に配設することができ、加工精度の高い放射線検出器を実現することができる。このように、（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て製造することで、放射線検出器を簡易に実現することができる。

上述した放射線検出器およびその製造方法の発明では、（ａ）〜（ｃ）の少なくともいずれかでライトガイドを構成すればよいので、（ａ）のみで構成してもよいし、（ｂ）のみで構成してもよいし、（ｃ）のみで構成してもよいし、（ａ）・（ｂ），（ｂ）・（ｃ），または（ｃ）・（ａ）の２つを組み合わせて構成してもよいし、（ａ）〜（ｃ）の３つ全てを組み合わせて構成してもよい。

なお、上述した（ａ）の具体的な例として、各光学的部材間の間隔を不均一にするように調整するのが挙げられる。また、上述した（ｂ）の具体的な例として、シンチレータ群の配置方向に対して斜めの角度に傾斜して調整することが挙げられる。

また、上述した放射線検出器およびその製造方法の発明の好ましい一例は、シンチレータ群のライトガイド側の面における外周とライトガイドのシンチレータ群側の面における外周とが一致するようにライトガイドを構成することである。このように構成することで、シンチレータからの光はライトガイドの外部に飛び出すことなく、ライトガイドへ入射することができる。

また、上述した放射線検出器およびその製造方法の発明の好ましい他の一例は、光電子増倍管は、真空管とそれに収納された光電子増倍部とで構成されており、ライトガイドの光電子増倍管側の面における外周と光電子増倍部のライトガイド側の面における外周とが一致するようにライトガイドを構成することである。このように構成することで、ライトガイドからの光は光電子増倍部の外部に飛び出すことなく、光電子増倍部へ入射することができる。

また、上述した放射線検出器およびその製造方法の発明の好ましい他の一例は、光電子増倍管は、真空管とそれに収納された光電子増倍部とで構成されており、ライトガイドの光電子増倍管側の面における外周と光電子増倍部のライトガイド側の面における外周とが一致するとともに、シンチレータ群のライトガイド側の面における外周とライトガイドのシンチレータ群側の面における外周とが一致するようにライトガイドの外周を傾斜して構成することである。このように構成することで、シンチレータからの光はライトガイドの外部に飛び出すことなく、ライトガイドへ入射することができるとともに、ライトガイドからの光は光電子増倍部の外部に飛び出すことなく、光電子増倍部へ入射することができる。また、上述した構成の一例は、外周の隣の光学的部材を外周の傾斜に合わせて傾斜して調整することである。外周とその隣の光学的部材との間が狭まることで光が飛び出さなくなるのを、その光学的部材を外周の傾斜に合わせて傾斜して調整することで防止することができる。

上述した放射線検出器およびその製造方法の発明において、光学的部材としては、例えば光反射材や光透過材が挙げられる。

上述した放射線検出器の製造方法の発明において、液体樹脂は光学的に透明なエポキシやアクリルなどが好ましい。また、（Ｂ）の工程、すなわち矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程よりも前に、矩形状容器に離型剤を塗布するのが好ましい。離型剤を塗布することで、（Ｃ）の工程、すなわち硬化した液体樹脂と格子枠体とが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてライトガイドとする工程の際に、矩形状容器から容易に取り出すことができる。

また、（Ｂ）の工程、すなわち矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程の際には、液体樹脂を脱泡するのが好ましい。脱泡することで硬化した樹脂内に空隙ができるのを防止することができるとともに、空隙による分解能の低下を防止することができる。脱泡の方法としては、既に脱泡された液体樹脂を流し込んでもよいし、真空脱気可能な空間内に矩形状容器を収納した後に、真空脱気しながら液体樹脂を流し込んでもよい。

この発明に係る放射線検出器によれば、放射線が入射した各シンチレータの位置に応じて均等に変化するように、ライトガイドの外周を傾斜させて構成し、光学的部材のうち、少なくとも最端の光学的部材を傾斜させて構成するとともに、ライトガイドのシンチレータ群と接する側の面において、最端の光学的部材とその内側に配置された光学的部材との間隔が他の光学的部材間の間隔よりも小さくすることで、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。また、この発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て製造することで、放射線検出器を簡易に実現することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

図１は、この発明の一実施例に係る放射線検出器をＸ方向からみたＹ方向の外観図（正面図）であり、図２は、放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図（側面図）である。

本実施例に係る放射線検出器ＲＤＡは、シンチレータ群１０と、このシンチレータ群１０に対して光学的に結合されたライトガイド２０と、このライトガイド２０に対して光学的に結合された４個の光電子増倍管３０１，３０２，３０３，３０４とから構成されている。なお、図１では光電子増倍管３０１と光電子増倍管３０３とが図示されており、図２では光電子増倍管３０１と光電子増倍管３０２とが図示されている。

シンチレータ群１０は、光反射材１１および光透過材１２が挟み込まれることによって区画されたシンチレータ１Ｓを２次元的に密着配置して構成されている。本実施例では、Ｘ方向に９個、Ｙ方向に１０個の合計９０個のシンチレータ１Ｓを２次元的に配置している。ライトガイド２０は、光反射材２１などの光学的部材で形成された短冊９１〜９５（図４を参照）を格子状に組み合わせた格子枠体９０（図４を参照）を有している。そして、この格子枠体９０により多数の小区画が形成されている。シンチレータ１Ｓとしては、例えばＢｉ₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂（ＢＧＯ）、Ｇｄ₂ＳｉＯ₅（ＧＳＯ）、Ｌｕ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ₂ＳｉＯ₅すなわちＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ₅：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕＹＳｉＯ₅すなわちＬＹＳＯ）、あるいはＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＢａＦ₂（フッ化バリウム）、ＣｓＦ（フッ化セシウム）などの無機結晶が用いられる。

本実施例では、Ｘ方向に配置された各シンチレータ１Ｓ間には光反射材１１が全て介在されているとともに、Ｙ方向に配置された１０個のシンチレータ１Ｓでは、中心４本のシンチレータ１Ｓのそれぞれの間には光透過材１２が、そしてそれ以外のシンチレータ１Ｓのそれぞれの間には光反射材１１が介在されている。

図７に示すように、光電子増倍管３０１（３０２〜３０４）は、ガラス真空管Ｇとそれに収納された光電子増倍部３０１ａ（３０２ａ〜３０４ａ）でそれぞれ構成されている。すなわち、本実施例では、ガラス真空管Ｇは１インチ角型で形成されており、ガラス真空管Ｇ内のライトガイド２０側には光電変換膜Ｋが配設されている。１インチ角型で２回路（2-channel）内蔵型の光電子増倍管のセットが２セットとなっている。一方のセットには、１インチ角型のガラス真空管Ｇに２回路の光電子増倍部３０１ａ，３０２ａが内蔵されているとともに、他方のセットにも、１インチ角型のガラス真空管Ｇに２回路の光電子増倍部３０３ａ，３０４ａが内蔵されている。

なお、光電子増倍管３０１〜３０４のライトガイド２０からの光入射面の形状（すなわち外周）とシンチレータ群１０の光電子増倍管３０１〜３０４側の面の形状とが一致しておらず、図１、図２に示すように、光電子増倍管３０１〜３０４の入射面の面積の方が小さい場合には、ライトガイド２０の外周はそれらの形状に合わせて傾斜される。すなわち、ライトガイド２０の光電子増倍管３０１〜３０４側の面における外周と光電子増倍部３０１ａ〜３０４ａのライトガイド２０側の面における外周とが一致するとともに、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面における外周とライトガイド２０のシンチレータ群１０側の面における外周とが一致するようにライトガイド２０の外周を傾斜している。

より好ましくは、ライトガイド２０の光電子増倍管３０１〜３０４側の面における外周と光電子増倍管３０１〜３０４の光電変換膜Ｋの外周とが一致するようにライトガイド２０の外周を傾斜させる。

図２に示すように、Ｘ方向に配置された９個のシンチレータ１Ｓにガンマ線が入射すると、そのシンチレータ１Ｓはガンマ線を吸収して発光する。具体的には、可視光に変換さされる。この光は光学的に結合されたライトガイド２０を通して光電子増倍管３０１〜３０４へ導かれる。その際に、Ｘ方向に配置された光電子増倍管３０１（３０３）と光電子増倍管３０２（３０４）との出力比が所定の割合で変化するように、ライトガイド２０における各々の光反射材２１の位置や長さや角度が調整される。

より具体的には、光電子増倍管３０１の出力をＰ１、光電子増倍管３０２の出力をＰ２とすると、計算値（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１＋Ｐ２）が各シンチレータ１Ｓの位置に応じて所定の割合で変化するように、光反射材２１の所定の長さや、各光反射材２１間の間隔がシンチレータ群１０の配置方向に対して所定の間隔・角度に調整されている。なお、光反射材２１は長いほど隣り合うシンチレータ１Ｓの弁別能力が向上するが、光の減衰は大きい。また、位置や角度や長さをわずかに変えるだけで光量を落とさずに弁別能力が向上する。

一方、Ｙ方向に配置された１０個のシンチレータ１Ｓの場合もＸ方向の場合と同様に、光学的に結合されたライトガイド２０を通して光電子増倍管３０１〜３０４へ光が導かれる。Ｙ方向に配置された光電子増倍管３０１（３０２）と光電子増倍管３０３（３０４）との出力比が所定の割合で変化するように、ライトガイド２０における各々の光反射材２１の位置や長さや角度が調整される。

例えば、図７を参照して説明する。図７（ａ）、図７（ｂ）は、Ｙ方向からみたＸ方向の外観図およびそのときのＸ，Ｙ方向の検出結果である。なお、Ｘ，Ｙ方向の検出結果（図７（ａ）、図７（ｂ）では『Ｘ−Ｙimage』）については模式的に表しており、図７（ａ）、図７（ｂ）中のハッチング部分は、ガンマ線から変換された光の出力分布、すなわちシンチレータ群１０へのガンマ線入射位置の分布を示している。図７（ａ）、図７（ｂ）では、ライトガイド２０の外周は傾斜しており、その外周の傾斜に合わせて、外周の隣にある光反射材２１、すなわちもっとも端にある光反射材２１を傾斜させている。また、図７（ａ）、図７（ｂ）では、ライトガイド２０の中央付近では各光反射材２１の間隔が、シンチレータ群１０の配置方向に対して等間隔（すなわち均一）になるように配置している。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）では、上述した中央部分における各光反射材２１の間隔が、各シンチレータ１Ｓ間の間隔とは異なるようにずらしている。ここで、図７（ａ）に示す左端から２番目（図７（ａ）、図７（ｂ）中の一点鎖線で囲んだ部分）の光反射材２１を少しずらして、図７（ｂ）に示すように、左端から２番目の光反射材２１よりも右側に並んだ各光反射材２１の間隔と、左端から２番目の光反射材２１とその右隣にある光反射材２１との間隔とが異なるように調整すると、ガンマ線の入射位置弁別能力および検出能力が調整前と比較して向上することが確認されている。なお、左端から２番目の光反射材２１よりも右側に並んだ各光反射材２１の間隔と、左端から２番目の光反射材２１とその右隣にある光反射材２１との間隔とが異なるように調整することで、一部の各光反射材２１間の間隔が不均一になる。

なお、各シンチレータ１Ｓが対向していない外周表面は、光電子増倍管３０１〜３０４側との光学結合面を除き、光反射材（図示省略）で覆われている。

図３は、放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。位置演算回路は、加算器１，２，３，４と位置弁別回路５，６とから構成されている。図３に示すように、ガンマ線のＸ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管３０１の出力Ｐ１と光電子増倍管３０３の出力Ｐ３とが加算器１に入力されるとともに、光電子増倍管３０２の出力Ｐ２と光電子増倍管３０４の出力Ｐ４とが加算器２に入力される。両加算器１，２の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ３）と（Ｐ２＋Ｐ４）とが位置弁別回路５へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＸ方向の入射位置が求められる。

同様に、ガンマ線のＹ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管３０１の出力Ｐ１と光電子増倍管３０２の出力Ｐ２とが加算器３に入力されるとともに、光電子増倍管３０３の出力Ｐ３と光電子増倍管３０４の出力Ｐ４とが加算器４に入力される。両加算器３，４の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ２）と（Ｐ３＋Ｐ４）とが位置弁別回路６へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＹ方向の入射位置が求められる。

次に、ライトガイド２０の具体的な構成について、図４を参照して説明する。図４は、ライトガイド２０の格子枠体の斜視図である。すなわち、ライトガイド２０は透明体を主体とし、図４に示すように、その内方には格子枠体９０が埋設されている。格子枠体９０は光反射材や光透過材などの光学的部材（すなわち短冊９１〜９５）を格子状に組み合わせて構成されている。

各シンチレータ１Ｓ間における光反射材１１と光透過材１２、およびライトガイド２０の格子枠体９０を構成する光反射材２１は、酸化珪素と酸化チタニウムとの多層構造からなるポリエステルフィルム、研磨されたアルミニウム、薄い基板の表面に酸化チタンや硫酸バリウムを塗布したもの、薄い基板の表面に白色テープを貼り付けたもの、薄い平滑な基板の表面にアルミニウムを蒸着したものなどが適用される。なお、ライトガイド２０の光反射材２１に代用される光透過材の場合にも同様の材料が適用される。

次に、ライトガイド２０の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、格子枠体を構成する光学的部材を分解して斜視的に示した図である。この光学的部材として、前記の光反射材または光透過材のいずれか、あるいは両者を組み合わせて使用する。光学的部材は、図５に示すように薄い短冊９１〜９５に形成され、各々の短冊９１〜９５にはスリットMが形成されている。このスリットMで互いに組み合わされて格子枠体９０が構成されている。この格子枠体９０の作成は、この発明における（Ａ）の工程に相当する。

短冊９１〜９５の外形加工としては、ダイシングカット、レーザカット、刃物によるカット、エッチング、打ち抜きなどいずれの手法を用いてもよい。短冊９１〜９５が薄板なので容易に精密にカットすることが可能である。

次に、このライトガイド２０を用いた放射線検出器の製造方法について、図４〜図６を参照して説明する。図６は、放射線検出器の製造に使用される枠台の斜視図である。この製造に際しては、図６に示すように、格子枠体９０が収納できる凹部８１を有する矩形状の枠台８０を準備する。この枠台８０の凹部８１の内方に、図４に示す格子枠体９０が収納される。凹部８１は格子枠体９０を完全に覆うだけの面積と深さとを有している。なお、完成品としてのライトガイド（図示省略）を凹部８１から容易に取り出せるように、収納前に凹部８１の内面に離型剤などを塗布する。枠台８０は、この発明における矩形状容器に相当する。

そして、完全に脱泡された光学的に透明な液体樹脂を枠台８０の凹部８１の内方に流し込む。液体樹脂は、光学的に透明なエポキシやアクリルなどが好ましい。液体樹脂が硬化した後に、格子枠体９０と液体樹脂とが硬化樹脂体として一体化される。これを取り出して外形を整えるなどの切削および研磨を行うことで、図１に示すようなライトガイド２０ができる。液体樹脂の流し込みまでは、この発明における（Ｂ）の工程に相当し、外形を整えるまでは、この発明における（Ｃ）の工程に相当する。

なお、脱泡された液体樹脂を流し込むことで、硬化した樹脂内に空隙ができるのを防止することができるとともに、空隙による分解能の低下を防止することができる。なお、脱泡の方法は、脱泡された液体樹脂を流し込むのに限定されず、真空脱気可能な空間（例えばチャンバ）内に枠台８０を収納した後に、真空脱気しながら液体樹脂を流し込んでもよい。また、枠台８０の凹部８１に格子枠体９０を収納した後に、液体樹脂を流し込んで硬化したが、液体樹脂を流し込んだ後で、樹脂が硬化する前までに格子枠体９０を収納してもよい。

このようにして製造されたライトガイド２０を放射線検出器ＲＤＡに用いることで、高分解能の放射線検出器ＲＤＡを簡易に実現することができる。例えば、シンチレータ１Ｓの断面が小さいものでも、上記した製造方法により形状精度が高い。また、光反射材２１もしくは光透過材の厚さや角度が自由に選べ、硬化した透明樹脂との間に隙間がなく、反射効率が劣化することもない。また、光反射材２１などの光学的部材を斜めの角度に傾斜して調整することが容易にできる。また、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材をライトガイド２０内に配設することができ、加工精度の高い放射線検出器２０を実現することができる。

また、各電子増倍管３０１〜３０４へ入射する光量が、ガンマ線が入射した各シンチレータ１Ｓの位置に応じて均等に変化するように、ライトガイド２０における各々の光反射材２１の位置や長さや角度を調整している。本実施例では、光学的部材に相当する光反射材２１を、（ａ）シンチレータ群１０の配置方向に対して所定の間隔に調整し、（ｂ）シンチレータ群１０の配置方向に対して所定の角度に調整し、（ｃ）各シンチレータ１Ｓ間の間隔とは異なる間隔に調整している。より具体的には、図７（ｂ）に示すように、（ａ）の具体例として、各光反射材２１間の間隔を不均一にするように調整し、（ｂ）の具体例として、もっとも端にある光反射材２１をシンチレータ群１０の配置方向に対して斜めの角度に傾斜して調整している。このように調整して光反射材２１を構成することで、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。

かかる高分解能で高画質の放射線検出器ＲＤＡを、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの診断装置に用いると、その装置によって得られる画像も高画質なものとなる。例えば、関心部位が腫瘍の場合でも、その腫瘍が画像上に正確に出力されやすくなる。なお、シンチレータ１Ｓの間隔が２．５ｍｍの場合では、視野中心部で直径３．０ｍｍ程度の腫瘍を正確に出力することができる。

また、ライトガイド２０の光電子増倍管３０１〜３０４側の面における外周と光電子増倍部３０１ａ〜３０４ａのライトガイド２０側の面における外周とが一致するとともに、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面における外周とライトガイド２０のシンチレータ群１０側の面における外周とが一致するようにライトガイド２０の外周を傾斜して構成している。このように構成することで、シンチレータ１Ｓからの光はライトガイド２０の外部に飛び出すことなく、ライトガイド２０へ入射することができるとともに、ライトガイド２０からの光は光電子増倍部３０１ａ〜３０４ａの外部に飛び出すことなく、光電子増倍部３０１ａ〜３０４ａへ入射することができる。

なお、ライトガイド２０の外周の隣にある光反射材２１、すなわちもっとも端にある光反射材２１をシンチレータ群１０の配置方向に対して斜めの角度に傾斜したのは、外周とその隣の光反射材２１との間が狭まることで光が飛び出さなくなるのを防止するという理由にもよる。つまり、この光反射材２１を斜めに角度に傾斜することで、斜めに傾斜された外周とその光反射材２１との間が狭まることなく光を円滑に光電子増倍管３０１〜３０４に入射させることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、ガンマ線を検出する放射線検出器であったが、ガンマ線以外の放射線、例えばＸ線を検出する検出器に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、（ａ）シンチレータ群１０の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）シンチレータ群１０の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）各シンチレータ１Ｓ間の間隔とは異なる間隔に調整することの３つ全てを組み合わせたが、各電子増倍管３０１〜３０４へ入射する光量が、ガンマ線などに代表される放射線が入射した各シンチレータ１Ｓの位置に応じて均等に変化するならば、（ａ）のみで構成してもよいし、（ｂ）のみで構成してもよいし、（ｃ）のみで構成してもよいし、（ａ）・（ｂ），（ｂ）・（ｃ），または（ｃ）・（ａ）の２つを組み合わせて構成してもよい。つまり、（ａ）〜（ｃ）の少なくともいずれかでライトガイド２０を構成すればよい。

（３）上述した実施例では、ライトガイド２０を構成する光学的部材として光反射材２１を用いたが、光反射材の代用として光透過材でもよいし、光反射材と光透過材とを組み合わせて構成してもよい。

（４）上述した実施例では、完成品としてのライトガイドを枠台８０から容易に取り出すために、離型剤を塗布してから液体樹脂を流し込んだが、離型剤を必ずしも塗布する必要はない。

（５）上述した実施例では、液体樹脂を流し込む際にその液体樹脂を脱泡したが、必ずしも脱泡する必要はない。

（６）上述した実施例では、シンチレータ群１０の配置方向に対して斜めの角度に傾斜する光反射材２１を、ライトガイド２０の外周の隣の光反射材２１としたが、必要に応じてそれ以外の箇所の光反射材２１を斜めの角度に傾斜して調整してもよい。なお、それ以外の光反射材２１についてはシンチレータ群１０の配置方向に対して所定の角度として垂直に調整すればよい。光透過材の場合も同様である。

（７）ライトガイド２０の光電子増倍管３０１〜３０４側の面における外周と光電子増倍部３０１ａ〜３０４ａのライトガイド２０側の面における外周とが一致するとともに、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面における外周とライトガイド２０のシンチレータ群１０側の面における外周とが一致するようにライトガイド２０の外周を傾斜して構成したが、ライトガイド２０の光電子増倍管３０１〜３０４側の面における外周と光電子増倍部３０１ａ〜３０４ａのライトガイド２０側の面における外周とが一致するように構成してもよいし、シンチレータ群１０のライトガイド２０側の面における外周とライトガイド２０のシンチレータ群１０側の面における外周とが一致するように構成してもよい。

以上のように、この発明は、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの医用診断装置に適している。

この発明の一実施例に係る放射線検出器をＸ方向からみたＹ方向の外観図である。放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図である。放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。ライトガイドの格子枠体の斜視図である。格子枠体を構成する光学的部材を分解して斜視的に示した図である。放射線検出器の製造に使用される枠台の斜視図である。（ａ）、（ｂ）は、Ｙ方向からみたＸ方向の外観図およびそのときのＸ，Ｙ方向の検出結果である。従来例の放射線検出器を示す外観図である。従来例の放射線検出器における図８の１００−１００面の断面図である。

符号の説明

ＲＤＡ … 放射線検出器
１０、ＳＡ … シンチレータ群
１Ｓ、Ｓ … シンチレータ
１１、ＤＡ … 光反射材
１２ … 光透過材
２０、ＬＡ … ライトガイド
２１ … 光反射材
３０１、３０２、３０３、３０４ … 光電子増倍管
８０ … 枠台
９０ … 格子枠体
９１、９２、９３、９４、９５ … 短冊

Claims

２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器において、前記ライトガイドは、板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体を有しており、前記ライトガイドの外周を傾斜させて構成し、この格子枠体により小区画を形成し、この小区画を形成した前記光学的部材のうち、少なくとも最端の光学的部材を傾斜させて構成するとともに、前記ライトガイドのシンチレータ群と接する側の面において、前記最端の光学的部材とその内側に配置された光学的部材との間隔が他の光学的部材間の間隔よりも小さくすることを特徴とする放射線検出器。
２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群の数よりも少ない複数の光電子増倍管とを備えた放射線検出器の製造方法において、前記ライトガイドを、（Ａ）複数の板状の光学的部材を格子状に組み合わせて格子枠体を作成する工程と、（Ｂ）この格子枠体が収容可能な矩形状容器に格子枠体を収納する前あるいは収納した後に、その矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程と、（Ｃ）硬化した液体樹脂と格子枠体とが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてライトガイドとする工程とを経て製造し、前記（Ａ）の工程の際には、各々の光学的部材を、（ａ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）前記各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成して、光学的部材を格子状に組み合わせることを特徴とする放射線検出器の製造方法。