JP4679570B2 - ガンマ線検出器および検出器内におけるエネルギー粒子相互作用の位置を検出するための方法 - Google Patents
ガンマ線検出器および検出器内におけるエネルギー粒子相互作用の位置を検出するための方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、合衆国法典35巻119条(e)の下、米国仮特許出願No.60/554,346(2004年3月19日出願)に基づく優先権を主張し、その内容は、参照として、完全に、かつすべての目的のために、ここに組み込まれている。
(技術分野)
本発明は、一般に、ガンマ線検出器に関する。より具体的には、本発明は、スキャニングした対象物の画像を生成するための検出器内部における、ガンマ線相互作用の位置決定を、より精密に行い得るように改良したガンマ線検出器に関する。
ガンマ線検出器は、広く様々な装置および処理技術に用いられている。このような装置および処理技術には、例えば、陽電子放出断層撮影法(PET)、シングルフォトンエミッションCT(SPECT)、密輸爆薬探知機等が含まれる。そのようなすべての装置には、所定レベルの精度において、ガンマ線と検出器の構成要素との間の相互作用の位置を決定し得る検出器を組み込んでいる。このような多数の相互作用に一致する位置測定データを累積することによって、ガンマ線が放出されている対象物のスキャニング画像が生成され得る。これらの技術は、当該分野において公知であるため、ここで詳述しない。
本発明は、検出器モジュールにおいて使用される個々の構成要素を示すために上述した従来の検出器のいくつかの機能を組み合わせ、改良した検出器に関するものである。これらの構成要素は、低エネルギーガンマ線検出の向上を提供するための特別な検出モジュールおよび配列の広い多様性に適用され得る。
本発明のもう1つの態様は、広範なガンマ線エネルギーに合わせるため、および適用にさらすために用いられる材料、寸法、および検出器の型を提供する。不活性液体材料および他の材料におけるシンチレーション光信号の高速、および素早い位置感受性誘発選択感度は、他の検出モジュールにおいて発生する同期信号を含む高速度応用に適している。
Claims (21)
- 検出器内におけるエネルギー粒子相互作用の位置を検出するための方法であって、
前記検出器内にドリフト媒体を用意する工程と、
エネルギー粒子と前記ドリフト媒体とを相互作用させることによって、相互作用位置にイオン化電子を生成する工程と、
前記エネルギー粒子と前記ドリフト媒体との間に起こる相互作用を示す相互作用信号を生成する工程と、
前記ドリフト媒体内に、前記イオン化電子が、遮蔽配列、コレクタ、および該コレクタに対して斜めの角度で設置された複数のワイヤを含む誘導配列に向けられる、ドリフト領域を形成する工程と、
前記相互作用位置に対応する少なくとも1つの座標を決定するために、前記誘導配列において前記イオン化電子を検出する工程とを含むことを特徴とする方法。 - 前記ドリフト媒体は、シンチレートする液体であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ドリフト媒体は、液体キセノン(Xe)、液体クリプトン(Kr)、および液体アルゴン(Ar)の少なくとも1つであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記ドリフト媒体は、希ガスであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コレクタは、2次元収集電極配列を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ドリフト領域は、ドリフト媒体を介して、ドリフト速度におけるイオン化電子の動きを誘導することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ドリフト媒体は、液体キセノンであり、かつ前記ドリフト領域は、約1kV/cmであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ドリフト媒体は、液体キセノンであり、かつ前記ドリフト領域は、イオン化電子に対して約0.2cm/μsのドリフト速度を生み出すことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ドリフト媒体は、シンチレーション媒体であり、前記エネルギー粒子と前記ドリフト媒体との間の前記相互作用は、シンチレーション光を放出し、前記シンチレーション光は、前記相互作用信号を生成するために、ドリフト媒体の周りに供給される光検出器によって検出され、
さらに、前記光検出器は、光電子増倍管、位置感受性光電子増倍管、フォトダイオード、電子なだれフォトダイオード、ハイブリッドフォトダイオード、および可視光検出器から成る群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記相互作用位置と前記誘導配列との間の前記遮蔽配列を用意する工程と、
第1の複数の座標に応じて、イオン化電子が前記遮蔽配列に達すると予想される時間、前記遮蔽配列システムの一部を開くことによって、前記イオン化電子が、前記遮蔽配列を通過し、誘導配列の一部に向かって移動することを選択的に許容する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記遮蔽配列の一部は、前記相互作用信号から決定される、前記イオン化電子が前記コレクタに到着する予想時間に基づいて開かれることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記光検出器および前記コレクタからデータを収集する工程と、
前記相互作用の3次元概算値を算出するために、前記収集されたデータをオフライン処理する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - ガンマ線相互作用の位置を決定するためのガンマ線検出器であって、
相互作用位置において、ドリフト媒体とガンマ線との間の相互作用に対応してイオン化電子を放出するドリフト媒体を含む活性領域と、
相互作用に対応する初期時間を評価するための相互作用を検出するための装置と、
前記ドリフト媒体を介して、選択的な遮蔽配列、前記遮蔽配列およびコレクタに対して斜めに整列するように設置された複数のワイヤを含む誘導配列、および前記コレクタに向けて、前記イオン化電子をドリフト速度で動かすために、前記イオン化電子を誘導するのに十分な、前記ドリフト媒体におけるドリフト領域に前記イオン化電子を誘導する電極配列と、
遮蔽配列によるイオン化電子の検出に基づく相互作用位置の少なくとも1つの座標を算出するための処理装置を含むことを特徴とするガンマ線検出器。 - 前記ドリフト媒体は、不活性の液体であることを特徴とする請求項13に記載のガンマ線検出器。
- 前記ドリフト媒体は、少なくとも0.1cm/μsのドリフト速度で移動させるために誘導し得る気体であることを特徴とする請求項13に記載のガンマ線検出器。
- 前記電極配列は、実質的に安定したドリフト速度で、前記ドリフト媒体を介して前記イオン化電子を移動させるのに十分な前記ドリフト領域に誘導するために、偏っていることを特徴とする請求項13に記載のガンマ線検出器。
- 前記媒体は、液体キセノンであり、前記ドリフト速度は、約0.2cm/μsであることを特徴とする請求項14に記載のガンマ線検出器。
- 前記ドリフト媒体は、シンチレーション媒体であり、前記相互作用を検出するための前記装置は、前記ドリフト媒体の周りに設けられた複数の光検出器を含み、前記光検出器は、光電子増倍管、位置感受性光電子増倍管、フォトダイオード、電子なだれフォトダイオード、ハイブリッドフォトダイオード、および可視光検出器から成る群から選択されることを特徴とする請求項13に記載のガンマ線検出器。
- 前記相互作用の検出に基づいて算出される第1の相互作用位置、および前記イオン化電子の誘導されるドリフト速度に基づいて、前記遮蔽配列の一部を選択的に停止させることによって、前記イオン化電子の前記遮蔽配列の通過を許容する作動システムをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のガンマ線検出器。
- 前記電極配列は、前記遮蔽配列を取り囲み、
前記遮蔽配列は、前記コレクタ、前記電極配列、遮蔽配列、および実質的に平行で、かつ同軸位置に配置された前記コレクタを取り囲み、
前記活性領域は、前記電極配列と前記遮蔽配列との間の環状領域であり、
前記誘導配列は、前記遮蔽配列と前記コレクタとの間に配置され、前記誘導配列の素子は、前記コレクタに対して斜めの角度で配置され、前記誘導配列の素子と前記コレクタとの間の距離が、前記コレクタに沿ってZ軸位置の一次関数によって表されることを特徴とする請求項13に記載のガンマ線検出器。 - ガンマ線モジュール内に配列するように配置される、請求項20に記載の複数のガンマ線検出器と、
ガンマ線検出モジュールに対して目標物の位置決定をするように設計され、かつ配置される標的領域の周りに所定のパターンで、配置される複数のガンマ線検出器モジュールとを含むガンマ線検出システム。
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