JP4928501B2

JP4928501B2 - 液体シンチレーションカウンタ

Info

Publication number: JP4928501B2
Application number: JP2008130969A
Authority: JP
Inventors: 結花加藤; 恵介押切
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: JP2009281735A

Description

本発明は液体シンチレーションカウンタに関し、特に光電子増倍管用の電源電圧の校正技術に関する。

液体シンチレーションカウンタは、バイアル中に入れた放射性サンプル（放射性物質）からの放射線（特にβ線）をバイアル中の液体シンチレータの発光として検出する装置である（特許文献１参照）。発光の検出は一般に一対の光電子増倍管にて行われる。それらが適正に動作するためには安定した高電圧を供給する必要がある。一対の光電子増倍管の劣化、電圧変動、その他の要因によって、一対の光電子増倍管の動作特性、特に出力パルスの波高値に変動が生じると、観測されるスペクトルの形状が変わってしまい、測定の信頼性が低下する。そこで、電源電圧を校正するため、又は、その他の目的のために用意されている標準線源（β線標準サンプル、外部標準線源（γ線線源））を使ってスペクトルを取得し、その形状を解析、評価すれば、校正の要否を判断できる。また、電圧を段階的に変化させながらスペクトルを観測し、最も適当なスペクトルが得られた時点をもって適正な電源電圧とみなすことができる。

具体的に説明すると、従来においては、外部標準線源チャンネル比（ＥＳＣＲ：Exrternal Standard Channel Ratio）法において演算されるＥＳＣＲ値（所定内分比となる波高値）が評価用スペクトルを評価する際にも、その判断基準として利用されている。すなわち、電源電圧が適正か否かを判断する場合、β線線源を有する標準サンプルに対して外部標準線源からのγ線を照射して、それによりγ線＋β線スペクトルを取得し、一方、β線線源を有する標準サンプルだけに基づくβ線スペクトルを取得し、２つのスペクトルの差分演算によりγ線スペクトルを求め（評価用スペクトルの生成）、それに対してチャンネル方向の区間として所定のウインドウ（L.L〜上限値）を設定し、そのウインドウ内においてスペクトルの面積を３対１に内分する位置としてＥＳＣＲ値が求められ、それが適正範囲外であれば電源電圧の校正が必要と判断される。

なお、従来の液体シンチレーションカウンタには、標準サンプルについての計数値及び上記のＥＳＣＲ値についての経時的な変化をトレンドグラフとして作成する機能が搭載されていたが、それらの機能はユーザーが校正の必要性を判断するためのものであって、自動的な校正動作を起動させるものではなく、また、スペクトルを複数の観点から解析するものでもない。

特開平８−７５８６１号公報

評価用スペクトルの評価に際して、上記のようなＥＳＣＲ値だけを利用すると、スペクトル形状が崩れていても、たまたまＥＳＣＲ値が適正範囲内に入っていれば、電源電圧が適正であるとして判断されてしまう。つまり、スペクトル形状の変化を１点の波高値（チャンネル）だけの観測をもって評価するには限界がある。その一方、あまり複雑な評価方法を採用すると、簡便な処理の要請に反してしまう。

本発明の目的は、液体シンチレーションカウンタにおける電源電圧の校正要否の判断をより信頼性の高いものにすることにある。

本発明は、前記一対の光電子増倍管に電源電圧を供給する電源部と、前記一対の光電子増倍管からの出力信号に基づいてスペクトルを演算する計測部と、を含む液体シンチレーションカウンタにおいて、標準サンプルを用いることにより得られた評価用スペクトルを解析する手段であって、前記評価用スペクトルを第１内分比率条件に従って内分する第１位置を求める第１解析部と、前記評価用スペクトルにおけるスペクトル端に相当する第２位置を求める第２解析部と、を有する解析手段と、前記第１位置が第１適正範囲外である第１エラー及び前記第２位置が第２適正範囲外である第２エラーの少なくとも一方が生じた場合に、前記電源電圧の校正の必要性を判定する判定手段と、を含み、前記計測部は、前記出力信号の波高値を示すチャンネルごとに計数値を演算することにより前記スペクトルを演算し、前記第１内分比率条件は、チャンネル方向の区間として設定される第１ウインドウ内において前記評価用スペクトルを第１の比率で内分する条件であり、当該第１内分比率条件を満たす内分位置が前記第１位置であり、前記第１位置及び前記第２位置のそれぞれについて適正範囲内にあるか否かが判定される、ことを特徴とする液体シンチレーションカウンタに関する。

上記構成によれば、第１位置に基づく第１エラー判定に加えて、第２位置に基づく第２エラー判定が実行されるので、電源電圧の変動をより的確に判断することができる。これを敷衍すると、第１位置は、評価用スペクトル（望ましくはノイズ域をカットして残ったウインドウ内部分）の中間部分（望ましくはウインドウ下限値から３対１の比率となるチャンネル）に設定される。これは評価用スペクトルの全体的な崩れを観測するには適している。しかし、評価用スペクトルが崩れても第１位置が第１適正範囲から外れないこともあり得る。そこで、スペクトルの上限端に相当する第２位置を併せて観測すれば、評価用スペクトルの崩れをより正確に判定することが可能となる。スペクトル形状は一般に電源電圧によって横軸方向に伸縮する傾向があるので、観測点をスペクトル上限端に相当する第２位置としておけば、電源電圧の変化が第２位置の変化として顕著に表れやすい。よって、そのようなスペクトル上限端又はそれ付近を２番目の観測位置として定めるのが好適である。

望ましくは、前記第２位置は、前記評価用スペクトルを第２内分比率条件に従って内分する、前記スペクトル端に相当する位置である。スペクトル端（上限端）それ自体の特定はノイズ等の影響により容易ではないあるいは正確性を欠く場合が多いが、内分比法を利用して上限端を特定することは容易であるので、そのような手法によって第２位置を定義するのが望ましい。

望ましくは、前記評価用スペクトルは、β線標準サンプル及び外部標準線源としてのγ線線源を用いて取得されたβ線＋γ線スペクトルと、β線標準サンプルを用いて取得されたβ線スペクトルとの差分演算により生成されるγ線コンプトンスペクトルである。

以上説明したように、本発明によれば、液体シンチレーションカウンタにおける電源電圧の校正要否の判断をより信頼性の高いものにできる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る液体シンチレーションカウンタの好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を示すブロック図である。この液体シンチレーションカウンタは、以下に説明するように、光検出器用電源電圧の自動校正の必要性を判断する機能を具備している。

図１において、符号１０は、ここではβ線標準サンプルを示している。すなわち、その内部にはβ線標準線源と液体シンチレータとが入れられている。複数のβ線標準サンプルを使って校正要否の判断を行なうようにしてもよい。β線標準サンプル１０の近傍には、図１において、外部標準線源としてのγ線線源１６が配置されている。このγ線標準線源１６は、必要に応じて測定室の付近に配置され、それを利用しない場合においては図示されていない自動搬送機構によって測定室から遠ざけられ、格納室へ収納されるものである。

β線標準サンプル１０の両側には一対の光電子増倍管１２Ａ，１２Ｂが配置されている。それらの光電子増倍管１２Ａ，１２Ｂはβ線標準サンプル１０内で生じた光を検出する光検出器である。ちなみに、β線標準サンプル１０あるいは測定対象となるサンプルは、図示されていないエレベータ機構によって測定室内に出し入れされる。

信号処理部２０は、一対の光電子増倍管１２Ａ，１２Ｂから出力された一対の検出信号に対して同時計数処理等を適用し、これによって検出パルスを生成する回路である。信号処理部２０としては公知の回路構成を採用することができる。計測演算部２２は、本実施形態においてマルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）及びデータ処理部を有しており、入力される検出パルスに基づいてスペクトルを生成する機能を有している。また、そのスペクトルに対して必要に応じてクエンチング補正を適用する機能を有している。クエンチング補正法としては各種の手法が知られており、本実施形態においては上述した外部標準線源チャンネル比（ＥＳＣＲ）法を適用することが可能である。

電源部１４は、一対の光電子増倍管１２Ａ，１２Ｂに対して電源（電源電圧）を供給するユニットである。電源電圧は経年変化等により変動する場合があり、信頼性の高い計測を行うためには、電源電圧を定期的に校正することが望まれる。そこで、本実施形態においては判定部２４及び校正部２６が設けられている。

判定部２４及び校正部２６は、校正動作時において機能するものである。すなわち、校正動作時においては、図１に示されるように、測定室内にβ線標準サンプル１０が配置され、またそれに近接してγ線線源１６が配置される。そのような状態で測定を行うことにより、γ線＋β線スペクトルが取得される。また、測定室内にβ線標準サンプル１０を配置した状態を維持しつつ、γ線線源１６を収納室へ退避させた状態で、β線スペクトルが取得される。

判定部２４は、γ線＋β線スペクトルと、β線スペクトルとの間でスペクトル差分演算を実行し、差分スペクトルとしてγ線コンプトンスペクトル（評価用スペクトル)を生成する。その評価用スペクトルにおける複数の位置を観測、評価することにより、判定部２４において電源電圧の校正の必要性が判断される。これについては後に詳述する。

校正の必要性が判断された場合、校正部２６による自動的な電源電圧の校正が実施される。例えば、電源部１４における電源電圧を段階的にあるいは連続的に変化させながら、β線標準サンプルについてのスペクトルを複数取得することにより、β線スペクトルが理想的な形態となる時点での電源電圧が適正電圧であると判断される。電源電圧の校正方法としては各種の方法を適用することが可能である。ちなみに、判定部２４及び校正部２６が有する機能が計測演算部２２において実現されてもよい。

図２には、上記の評価用スペクトル１００すなわちγ線コンプトンスペクトルが示されている。この評価用スペクトル１００において、本実施形態では複数の位置が観測（演算)される。それらが図２において（Ａ）及び（Ｂ）で示されている。それらに示されるグラフにおいて横軸はチャンネル（波高値）を表しており、本実施形態においては、０チャンネルから３９９９チャンネルまでの４０００チャンネルが表されている。縦軸は各チャンネルごとの計数値を表している。

（Ａ）において、ノイズ部分を除外するために、横軸上において下限値Ｌが定められる。下限値Ｌは固定値または可変値として定められる。下限値Ｌと最大チャンネルとの間がウインドウ１０２であり、そのウインドウ１０２内において、下限値Ｌから見て評価用スペクトル１００を３対１に内分する位置（チャンネル）として第１位置Ｒ１が決定される。第１位置Ｒ１は従来のクエンチング補正等で用いられているＥＳＣＲ値と同一である。つまり、範囲１０２ａが３で範囲１０２ｂが１の比率を有している。ただし、スペクトルの中間部分についてのウインドウ内分位置であれば、他の定義を用いて第１位置Ｒ１を定めることも可能である。

一方、（Ｂ）に示すように、本実施形態では、０チャンネルから３９９９チャンネルまでの全体がウインドウ１０４とされ、そのウインドウ１０４内において、スペクトル１００を下側から見て９９対１に内分する位置として第２位置Ｒ２が決定される。この第２位置Ｒ２はスペクトル１００における上端に相当するものであり、それがスペクトル端であるとみなされる。なお、範囲１０４ａ及び範囲１０４ｂはそれぞれ内分範囲を示しており、前者が９９で後者が１の割合を持っている。

本実施形態では、第１位置が第１適性範囲内にあり、且つ、第２位置が第２適正範囲内にある場合にのみ電源電圧の校正の必要性がないと判断され、そうでない場合、つまり、第１位置が第１適正範囲を外れるか、あるいは第２位置が第２適正範囲を外れた場合には、電源電圧の校正の必要性が判定される。上記のように、第１位置に加えて第２位置を観測してそれらを判断基準としているため、より的確に電源電圧の変動を認識できるという利点がある。特に、電源電圧が変化すると評価用スペクトル１００における上端位置が横軸上で動きやすいため、その部分に第２位置を定めるのは効果的である。なお、（Ｂ）において本実施形態ではウインドウ１０４として全範囲を設定したが、ウインドウ１０４を上記の下限値Ｌから最大チャンネルまでの範囲として定めることも可能である。

図３には、図１に示した装置の動作例がフローチャートとして示されている。図３は、特に電源電圧の校正の必要性を判断する工程を示すものである。校正動作モードにおいて、Ｓ１０１では、測定室内にβ線標準サンプルがセットされる。上述したように、複数のβ線標準サンプルを段階的に利用してもよい。Ｓ１０２では、Ｓ１０１の工程と同時にあるいはその後に、外部標準線源すなわちγ線線源が測定室内あるいはその近傍に配置される。これは上述したように自動的な搬送機構によって行われる。Ｓ１０３ではβ線標準サンプル内において発生したβ線及びその外部にて発生したγ線によるシンチレータ光が観測され、これによってγ線＋β線スペクトルが取得される。

Ｓ１０４では、測定室に配置されたγ線線源が引き抜かれてそれが収容室内に位置決められる。そして、Ｓ１０５において、β線標準サンプルだけを利用して、β線スペクトルが取得される。Ｓ１０５の工程がＳ１０３の工程よりも前に実行されてもよい。Ｓ１０６では、γ線＋β線スペクトルからβ線スペクトルを減算することにより、差分スペクトルとして評価用スペクトル（γ線コンプトンスペクトル）が生成される。Ｓ１０７では、上述した第１位置（第１チャンネル比）Ｒ１及び第２位置（第２チャンネル比）Ｒ２が決定される。

そして、Ｓ１０８では、Ｒ１がａ１以上でａ２以下であり、且つ、Ｒ２がｂ１以上でｂ２以下であるか否かが判断される。すなわち２つの適正範囲内条件が満たされた場合には、Ｓ１０９が実行され、そうでない場合には、Ｓ１１０が実行される。Ｓ１０９では、校正の必要性がないと判断されて、この処理が終了する。一方、Ｓ１１０では、電源電圧の自動校正の必要性が判断されて、図１に示した校正部２６による電源電圧の自動校正処理が実行されることになる。例えば、電源電圧を段階的に変更させながら各電源電圧に対応したβ線スペクトルを取得し、その波形が最も理想形に近くなったときの電源電圧が適正な電源電圧であると判断される。

本発明に係る液体シンチレーションカウンタの好適な実施形態を示すブロック図である。第１位置及び第２位置の決定方法を説明するための図である。図１に示した装置の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ β線標準サンプル、１２Ａ，１２Ｂ光電子増倍管（ＰＭＴ）、１４電源部、１６外部標準線源（γ線線源）、２０信号処理部、２２計測演算部、２６校正部。

Claims

放射性サンプルからの光を検出する一対の光電子増倍管と、
前記一対の光電子増倍管に電源電圧を供給する電源部と、
前記一対の光電子増倍管からの出力信号に基づいてスペクトルを演算する計測部と、
を含む液体シンチレーションカウンタにおいて、
標準サンプルを用いることにより得られた評価用スペクトルを解析する手段であって、前記評価用スペクトルを第１内分比率条件に従って内分する第１位置を求める第１解析部と、前記評価用スペクトルにおけるスペクトル端に相当する第２位置を求める第２解析部と、を有する解析手段と、
前記第１位置が第１適正範囲外である第１エラー及び前記第２位置が第２適正範囲外である第２エラーの少なくとも一方が生じた場合に、前記電源電圧の校正の必要性を判定する判定手段と、
を含み、
前記計測部は、前記出力信号の波高値を示すチャンネルごとに計数値を演算することにより前記スペクトルを演算し、
前記第１内分比率条件は、チャンネル方向の区間として設定される第１ウインドウ内において前記評価用スペクトルを第１の比率で内分する条件であり、当該第１内分比率条件を満たす内分位置が前記第１位置であり、
前記第１位置及び前記第２位置のそれぞれについて適正範囲内にあるか否かが判定される、ことを特徴とする液体シンチレーションカウンタ。
請求項１記載の液体シンチレーションカウンタにおいて、
前記チャンネル方向の区間として前記第１ウインドウとは異なる又はそれと同じ第２ウインドウが設定され、
前記第２位置は、前記第２ウインドウ内において前記評価用スペクトルを第２内分比率条件に従って内分する位置であり、
前記第２内分比率条件は、前記第２ウインドウ内において前記評価用スペクトルを前記第１比率とは異なる第２の比率で内分する条件であり、当該第２内分比率条件を満たす内分位置が前記第２位置であり、当該第２位置が前記スペクトル端とみなされる、ことを特徴とする液体シンチレーションカウンタ。
請求項１又は２記載の液体シンチレーションカウンタにおいて、
前記評価用スペクトルは、β線標準サンプル及び外部標準線源であるγ線線源を用いて取得されたβ線＋γ線スペクトルと、β線標準サンプルを用いて取得されたβ線スペクトルとの差分演算により生成されるγ線コンプトンスペクトルである、ことを特徴とする液体シンチレーションカウンタ。