JP4985352B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野等に用いられる放射線検出器に係り、特に、３次元に配列された複数のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイの技術に関する。

放射線検出器は、放射線の入射に伴って発光することで放射線から光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を案内するライトガイドと、案内された光を増倍させて電気信号に変換する光電子増倍管とを備えている（例えば、特許文献１参照）。ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置などの核医学診断装置に用いられる放射線検出器では、シンチレータにおける放射線の入射位置を弁別する弁別能力を高める必要がある。そこで、シンチレータアレイを構成するシンチレータ素子の数を増やして弁別能力を高める。特に、近年、深さ方向にもシンチレータ素子を積層することで、相互作用を起こした深さ方向の光源位置(DOI: Depth of Interaction)を弁別することができるＤＯＩ検出器が開発されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、シンチレータの側面に第１ライトガイドを配設して、光を検出する光検出手段（すなわち光電変換素子）を第１ライトガイドに配設して、放射線が入射するシンチレータの入射面とは逆の面に第２ライトガイドを配設して、光検出手段を第２ライトガイドに配設する放射線検出器がある（例えば、特許文献３参照）。かかる放射線検出器では、大面積の位置弁別能力に優れ、バックグラウンド補償を行うことができる。
特許第２６０２２８７号明細書（第４頁、第１図） 特開２００４−２７９０５７号公報（第１−１３頁、図１） 特開２０００−３４６９４７号公報（第１−１０頁、図１−１８）

しかしながら、上述した特許文献２の放射線検出器の２次元位置演算マップにおいて、その端部における位置演算マップ分離精度が低下する。その結果、端部における位置弁別能力も低下する。

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、端部における位置弁別能力を高めることができる放射線検出器を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、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、３次元に配列された複数のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、そのシンチレータアレイに対して光学的に結合された光電変換素子とを備えた放射線検出器であって、シンチレータアレイの側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備えるとともに、前記シンチレータアレイと前記光電変換素子との間に、光学的に結合された底面ライトガイドを備え、前記側面ライトガイドと底面ライトガイドとは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド間に境界がなく光学的に一体形成されており、前記側面ライトガイドは、シンチレータ以外の材質であることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、３次元に配列された複数のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、そのシンチレータアレイに対して光学的に結合された光電変換素子とを備えた放射線検出器であって、シンチレータアレイの側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備えるとともに、前記シンチレータアレイと前記光電変換素子との間に、光学的に結合された底面ライトガイドを備え、前記側面ライトガイドと底面ライトガイドとは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド間に境界がなく光学的に一体形成されており、前記側面ライトガイドの高さが前記シンチレータアレイの高さよりも低くなるように前記側面ライトガイドを前記シンチレータアレイに対して段差状に備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１、２に記載の発明によれば、シンチレータアレイの側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備えることで、端部以外では、シンチレータ素子において発光した光がシンチレータアレイで十分に拡散されて、光電子変換素子に入力される。端部では、シンチレータ素子において発光した光が側面ライトガイドにも十分に拡散されて光電子変換素子に入力される。このように、端部にあるシンチレータ素子においても発光した光が側面ライトガイドに十分に拡散され、端部における位置演算マップ分離精度を高めることができ、端部における位置弁別能力を高めることができる。
また、請求項１、２に記載の発明では、側面ライトガイドの他に、シンチレータアレイと光電変換素子との間に、光学的に結合された底面ライトガイドを備えている。端部以外では、シンチレータ素子において発光した光がシンチレータアレイで十分に拡散されて、底面ライトガイドを介して光電子変換素子に入力される。端部では、シンチレータ素子において発光した光が側面ライトガイドにも十分に拡散されて光電子変換素子に入力される。
さらに、このような底面ライトガイドを備えた場合には、側面ライトガイドと底面ライトガイドとは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド間に境界がなく光学的に一体形成されている。すなわち、側面ライトガイドに拡散された光を底面ライトガイドに確実に案内することができる。
また、請求項１に記載の発明において、側面ライトガイドは、シンチレータ以外の材質であってもよい。
また、請求項２に記載の発明において、側面ライトガイドの高さがシンチレータアレイの高さよりも低くなるように側面ライトガイドをシンチレータアレイに対して段差状に備えてもよい。

上述した発明において、側面ライトガイドの少なくとも一部は、光透過性を有する光学的部材で形成されていてもよいし（請求項３に記載の発明）、請求項２に記載の発明において、シンチレータで形成されていてもよい（請求項７に記載の発明）。前者の発明の場合には、端部にあるシンチレータ素子において発光した光が、シンチレータ素子から光学的部材に透過することで側面ライトガイドに十分に拡散される。後者の発明の場合には、端部にあるシンチレータ素子に入射された放射線が、側面ライトガイドを形成するシンチレータに拡散して側面ライトガイドに十分に拡散される。また、側面ライトガイドを形成するシンチレータが発光した光も光電子変換素子に入力されてもよい。

前者の発明において、側面方向に互いに隣接した側面ライトガイドの側面部に反射材を介在させてもよいし（請求項４に記載の発明）、反射材を介在させてなくてもよい。反射材を介在させることで、側面ライトガイド間での光の往来、すなわちクロストークを防止することができる。前者の発明において、光学的部材は、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂またはガラスである（請求項５に記載の発明）。

また、前者の発明において、シンチレータアレイを構成する複数のシンチレータ素子間の一部に反射材を介在させて、端部にあるシンチレータ素子の反射材が隣接する側面とは逆方向の側面に側面ライトガイドを配設するのが好ましい（請求項６に記載の発明）。端部にあるシンチレータ素子において発光した光が反射材の方に拡散しようとしても、その光反射材によって反射されて、逆方向の側面に配設された側面ライトガイドに拡散されるので、側面ライトガイドへの拡散をより確実に行うことができる。

上述したこれらの発明において、光電変換素子は、２次元平面状に配列された複数の受光センサを有する受光素子である（請求項８に記載の発明）。かかる受光素子によって２次元位置演算マップを作成することができる。また、受光素子は、マルチアノード光電子増倍管、多チャンネルアバランシェフォトダイオードまたはシリコンフォトマルチプライアなどがある（請求項９に記載の発明）。

この発明に係る放射線検出器によれば、シンチレータアレイの側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備えることで、端部にあるシンチレータ素子においても発光した光が側面ライトガイドに十分に拡散され、端部における位置演算マップ分離精度を高めることができ、端部における位置弁別能力を高めることができる。
また、シンチレータアレイと光電変換素子との間に、光学的に結合された底面ライトガイドを備えているので、端部以外では、シンチレータ素子において発光した光がシンチレータアレイで十分に拡散されて、底面ライトガイドを介して光電子変換素子に入力される。端部では、シンチレータ素子において発光した光が側面ライトガイドにも十分に拡散されて光電子変換素子に入力される。
さらに、側面ライトガイドと底面ライトガイドとは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド間に境界がなく光学的に一体形成されているので、側面ライトガイドに拡散された光を底面ライトガイドに確実に案内することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１（ａ）は、実施例１に係る放射線検出器の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、実施例１に係る放射線検出器の分解斜視図である。

本実施例１では、放射線検出器は、上述したようにＰＥＴ装置などに用いられ、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γ線）を検出する。ＰＥＴ装置は、その検出された放射線に基づいて関心部位のＲＩ分布の断層画像を得る。

放射線検出器は、図１に示すようにシンチレータアレイ１と、そのシンチレータアレイ１に対して光学的に結合されたフラットパネル型マルチアノード光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)２とを備えている。シンチレータアレイ１は、３次元に配列された複数のシンチレータ素子１ａで構成されている。図１〜図３では、ｘ、ｙ方向に８行×８列、ｚ方向（すなわち深さ方向）に４段に配列されたシンチレータ素子１ａを図示しているが、シンチレータ素子１ａの数については特に限定されない。シンチレータ素子１ａは、放射線の入射に伴って発光することで放射線から光に変換する。本実施例１では、フラットパネル型マルチアノード光電子増倍管（以下、単に「ＰＭＴ」と略記する）２は、２インチ角サイズのアノードが、２次元平面状に２５６ｃｈ（ｘ、ｙ方向に１６×１６ｃｈ）配列されて構成されている。ＰＭＴ２は、シンチレータアレイ１で変換された光を増倍させて電気信号に変換する。シンチレータアレイ１は、この発明におけるシンチレータアレイに相当し、シンチレータ素子１ａは、この発明におけるシンチレータ素子に相当し、ＰＭＴ２は、この発明における光電変換素子に相当する。また、ＰＭＴ２は、この発明における受光素子にも相当する。

シンチレータ素子１ａとしては、例えばＢｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２（ＢＧＯ）、Ｇｄ_２ＳｉＯ_５（ＧＳＯ）、Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ_２ＳｉＯ_５すなわちＬＳＯ）、Ｌｕ_２ｘＹ_{２（１−ｘ）}ＳｉＯ_５：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ_２ｘＹ_{２（１−ｘ）}ＳｉＯ_５すなわちＬＹＳＯ）、Ｌｕ_２ｘＧｄ_{２（１−ｘ）}ＳｉＯ_５：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ_２ｘＧｄ_{２（１−ｘ）}ＳｉＯ_５すなわちＬＹＳＯ）、あるいはＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＢａＦ_２（フッ化バリウム）、ＣｓＦ（フッ化セシウム）、ＬａＢｒ_３（ランタンブロマイド）などの無機結晶が用いられる。

放射線検出器は、さらに、シンチレータアレイ１の側面部に対して光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備えている。ｘ方向の側面（ｘ方向に直交する側面）には、側面ライトガイド３を左右にそれぞれ備えている。同様に、ｙ方向の側面（ｙ方向に直交する側面）には、側面ライトガイド４を前後にそれぞれ備えている。側面ライトガイド３，４は、この発明における側面ライトガイドに相当する。

本実施例１では、ともに側面ライトガイド３，４は、光透過性を有する光学的部材でそれぞれ形成されている。光学的部材としては、例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂などの樹脂やガラスが挙げられる。各々の側面ライトガイド３は、側面方向に互いに隣接した側面ライトガイド３の側面部に反射材３Ａを介在させてそれぞれ配設されている。同様に、各々の側面ライトガイド４は、側面方向に互いに隣接した側面ライトガイド４の側面部に反射材４Ａを介在させてそれぞれ配設されている。各々の側面ライトガイド３，４間のピッチ（間隔）は、各々のシンチレータ素子１ａ間のピッチと同じである。本実施例１では、反射材３Ａ，４Ａとしては、白色のプラスチックフィルムを採用している。つまり、本実施例１では、側面ライトガイド３，４および反射材３Ａ，４Ａとして、白色のプラスチックフィルムで透明なエポキシ樹脂またはアクリル樹脂を包埋して整形加工したものを用いている。その他に、反射材３Ａ，４Ａとしては、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挙げられる。

次に、側面ライトガイド３，４のより具体的な構成について、図２、図３を参照して説明する。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は、図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の拡大図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の拡大図である。図２、図３では、反射材と透過材とを区別するために、反射材を太枠で図示している。なお、シンチレータアレイ１は、各段においては、互いに隣接するシンチレータ素子１ａの間に反射材１Ａ，透過材１Ｂを交互に介在させている。また、各段にわたっては、反射材１Ａ，透過材１Ｂを千鳥状に交互に介在させている。なお、各段で介在する部材は透過材１Ｂである。反射材１Ａとしては、上述した反射材３Ａ，４Ａで述べた材料で形成すればよい。透過材１Ｂとしては、シンチレータの発光波長特性に合わせた透過性のよい光学接着材、または透明フィルムなどが挙げられる。

図２に示すように、側面ライトガイド３は、深さ方向（ｚ方向）には透過材を介在させずに一体形成されている。側面ライトガイド３の高さ（深さ）としては、シンチレータ素子１ａの３段分であり、シンチレータ素子１ａの全段（図１、図２では４段）よりも低く形成されている。つまり、入射された放射線に伴って発光すると、発光した光（図２中の「Ｏ」を参照）は下方に拡散するので、シンチレータ素子１ａの最上段には側面ライトガイド３を配設せずに、下段に側面ライトガイド３を配設する。

図２では、図中のように反射材１Ａ，透過材１Ｂを介在させていることから、側面ライトガイド３の高さを３段分に設定している。つまり、好ましくは、端部にあるシンチレータ素子１ａ（図２（ｂ）中の右上斜線ハッチングのシンチレータ素子１ａを参照）の反射材１Ａが隣接する側面とは逆方向の側面に側面ライトガイド３を配設する。図２では、該当する反射材１Ａが上から２段目と、最下段とにある。最下段に側面ライトガイド３を配設することで側面ライトガイド３の高さを１段分に設定してもよいが、光が拡散し難くなる。十分に光を拡散することを考慮すれば、側面ライトガイド３の高さを高く設定するのがより好ましく、図２では、上から２段目に側面ライトガイド３を配設することで側面ライトガイド３の高さを３段分に設定する。

同様に、図３に示すように、側面ライトガイド４も、深さ方向（ｚ方向）には透過材を介在させずに一体形成されている。側面ライトガイド４の高さ（深さ）としては、シンチレータ素子１ａの２段分であり、シンチレータ素子１ａの全段（図１、図３では４段）よりも低く形成されている。理由については図２と同じである。

図３では、図中のように反射材１Ａ，透過材１Ｂを介在させていることから、側面ライトガイド４の高さを２段分に設定している。つまり、好ましくは、端部にあるシンチレータ素子１ａ（図３（ｂ）中の右上斜線ハッチングのシンチレータ素子１ａを参照）の反射材１Ａが隣接する側面とは逆方向の側面に側面ライトガイド４を配設する。図３では、該当する反射材１Ａが、最上段を除けば下から２段目である。そこで、図３では、下から２段目に側面ライトガイド４を配設することで側面ライトガイド４の高さを２段分に設定する。

図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、発光した光がシンチレータアレイ１や側面ライトガイド３，４の外部に透過しないように、シンチレータアレイ１や側面ライトガイド３，４の外周部分を反射材５で覆う。反射材５としては、上述した反射材１Ａ，３Ａ，４Ａで述べた材料で形成すればよい。

次に、従来の放射線検出器と本実施例１に係る放射線検出器とを用いたときの位置演算マップについて、図４を参照して説明する。図４は、従来の放射線検出器と実施例１に係る放射線検出器とを用いたときの２次元位置演算マップである。図４では、従来の放射線検出器と本実施例１に係る放射線検出器とを用いて、γ線を一様照射したときの２次元位置演算マップをそれぞれ得て、端部における位置演算マップ分離精度を確認している。図４（ａ）の左側は、従来の放射線検出器の断面図であり、右側は、そのときの２次元位置演算マップである。また、図４（ｂ）の左側は、本実施例１に係る放射線検出器の断面図（図２と同じ）であり、右側は、そのときの２次元位置演算マップである。位置演算マップの上部、下部は、シンチレータアレイの端部、中央部にそれぞれ対応し、１つのシンチレータ素子が１つのドットにそれぞれ対応する。

なお、従来の放射線検出器の符号５１はシンチレータアレイであり、符号５１ａはシンチレータ素子であり、符号５１Ａ，５５は反射材であり、符号５１Ｂは透過材であり、符号５２はＰＭＴである。従来の放射線検出器では側面ライトガイドを備えていないので、端部にあるシンチレータ素子５１ａにおいて発光した光が十分に拡散されず、図４の一点鎖線で囲まれた２個のシンチレータ素子５１ａ（図４（ａ）中の左上斜線ハッチングのシンチレータ素子５１ａを参照）の２次元位置演算マップは、右側でも同じく一点鎖線で囲まれたドットとして重なって描画される。すなわち、２次元位置演算マップにおいて、その端部における位置演算マップ分離精度が低下する。

一方、本実施例１に係る放射線検出器では、側面ライトガイド３，４を備えているので、端部にあるシンチレータ素子１ａにおいて発光した光が側面ライトガイド３，４に十分に拡散され、図４の一点鎖線で囲まれた２個のシンチレータ素子１ａ（図４（ｂ）中の左上斜線ハッチングのシンチレータ素子１ａを参照）の２次元位置演算マップは、左側でも同じく一点鎖線で囲まれたドットが離れて描画される。すなわち、従来の放射線検出器では、２つのシンチレータ素子のドットが重なって弁別が不可能であったものが、側面ライトガイド３，４を用いることによって分離され、位置弁別が可能となったことが確認されている。このように、２次元位置演算マップにおいて、その端部における位置演算マップ分離精度を高めることができる。

上述の構成を備えた本実施例１に係る放射線検出器によれば、シンチレータアレイ１の側面部に対して光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備えることで、端部以外では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光がシンチレータアレイ１で十分に拡散されて、ＰＭＴ２に入力される。端部では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光が側面ライトガイド３，４にも十分に拡散されてＰＭＴ２に入力される。このように、端部にあるシンチレータ素子１ａにおいても発光した光が側面ライトガイド３，４に十分に拡散され、端部における位置演算マップ分離精度を高めることができ、端部における位置弁別能力を高めることができる。本実施例１のように、放射線検出器をリング状に配列してＰＥＴ装置に使用すると、各検出器の端部の部分的な空間分解能の低下のないイメージ（ＲＩ分布の断層画像）が得られ、画像診断能が向上する。

本実施例１では、側面ライトガイド３，４は、光透過性を有する光学的部材で形成されているので、端部にあるシンチレータ素子１ａにおいて発光した光が、シンチレータ素子１ａから光学的部材に透過することで側面ライトガイド３，４に十分に拡散される。本実施例１では、側面方向に互いに隣接した側面ライトガイド３の側面部に反射材３Ａを介在させるとともに、側面方向に互いに隣接した側面ライトガイド４の側面部に反射材４Ａを介在させているので、側面ライトガイド３，４間での光の往来、すなわちクロストークを防止することができる。

本実施例１では、好ましくは、端部にあるシンチレータ素子１ａの反射材１Ａが隣接する側面とは逆方向の側面に側面ライトガイド３，４を配設している。端部にあるシンチレータ素子１ａにおいて発光した光（図２、図３中の「Ｏ」を参照）が反射材１Ａの方に拡散しようとしても、その反射材１Ａによって反射されて、逆方向の側面に配設された側面ライトガイド３，４に拡散されるので、側面ライトガイド３，４への拡散をより確実に行うことができる。

本実施例１では、この発明における光電変換素子として、２次元平面状に配列された複数（本実施例１では２５６ｃｈ）の受光センサ（本実施例１ではアノード）を有する受光素子（本実施例１では光電子増倍管（ＰＭＴ）２）を採用している。かかる受光素子によって２次元位置演算マップを作成することができる。

なお、上述した特許文献３でも、シンチレータの側面に第１ライトガイドを配設して、光検出手段（本実施例１ではＰＭＴ２に相当）を第１ライトガイドに光学的に結合して配設しているが、シンチレータから第１ライトガイドに配設された光検出手段への光の経路は、第１ライトガイドを通る経路のみで、シンチレータから光検出手段へ光が直接に通る経路が存在しない。

一方、本実施例１も含めて、この発明の場合には、上述したように、端部以外では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光がシンチレータアレイ１で十分に拡散されて、端部では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光が側面ライトガイド３，４にも十分に拡散されてＰＭＴ２にそれぞれ入力される。したがって、シンチレータアレイ１からＰＭＴ２への光の経路は、端部での拡散のために設けられた側面ライトガイド３，４を通る経路以外にも、シンチレータアレイ１からＰＭＴ２へ光が直接に通る経路が端部以外に存在する。これは、本実施例１も含めて、この発明の場合には、端部での光を十分に拡散させる目的で側面ライトガイド３，４を設けたのであって、上述した特許文献３での第１ライトガイドを設けた目的や構造と異なることに留意されたい。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図５（ａ）、図６（ａ）は、実施例２に係る放射線検出器の概略断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の拡大図である。上述した実施例１と共通する箇所については、同じ符号を付して、その説明を省略する。

本実施例２では、上述した実施例１との相違点は、図５、図６に示すようにシンチレータアレイ１とＰＭＴ２との間に、光学的に結合された底面ライトガイド６を備えている点である。なお、底面ライトガイド６以外のシンチレータアレイ１やＰＭＴ２や側面ライトガイド３，４や反射材や透過材等については、底面ライトガイド６と関わる部分を除いて、構造や材料については、上述した実施例１と同じである。なお、図５（ａ）は、上述した実施例１の図２（ａ）の方向の断面図に、底面ライトガイド６の同方向の断面図を加えたもので、図６（ａ）は、上述した実施例１の図３（ａ）の方向の断面図に、底面ライトガイド６の同方向の断面図を加えたものである。底面ライトガイド６は、この発明における底面ライトガイドに相当する。

上述した実施例１の図１〜図３の構造において、シンチレータアレイ１をＰＭＴ２の有効な受光面積にまで拡大した場合、ＰＭＴ２の端部付近では感度が低下し、これが原因でもマップの分解能が落ちる可能性がある。そこで、本実施例２では、図５、図６に示すように下流部分にしたがって狭く構成された底面ライトガイド６を配設することで、シンチレータアレイ１に光学的に結合された底面ライトガイド６をＰＭＴ２の有効な受光面積よりも小さくするように図る。このような底面ライトガイド６を配設することで、ＰＭＴ２の端部付近での感度低下を防止し、感度低下によるマップ分解能の低下をも防止することができる。

本実施例２では、底面ライトガイド６は、側面ライトガイド３，４と同様に、光透過性を有する光学的部材でそれぞれ形成されており、例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂などの樹脂が挙げられる。各々の底面ライトガイド６は、側面ライトガイド３，４と同様に、側面方向に互いに隣接した底面ライトガイド６の側面部に反射材６Ａを介在させてそれぞれ配設されている。各々の底面ライトガイド６間のシンチレータアレイ１側におけるピッチは、各々のシンチレータ素子１ａ間のピッチと同じである。反射材６Ａとしては、反射材３Ａ，４Ａと同様に、白色のプラスチックフィルムを採用しており、底面ライトガイド６および反射材６Ａとして、白色のプラスチックフィルムで透明なエポキシ樹脂またはアクリル樹脂を包埋して整形加工したものを用いており、ガラスが加工されたものであってもよい。その他に、反射材６Ａとしては、反射材３Ａ，４Ａと同様に、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挙げられる。

上述した実施例１では、反射材５は、シンチレータアレイ１や側面ライトガイド３，４の外周部分までであったが、発光した光が底面ライトガイド６の外部にも透過しないように、本実施例２では、底面ライトガイド６の外周部分にまで反射材５で覆う。また、本実施例２では、好ましくは、図５、図６に示すように、端部にある側面ライトガイド３，４と底面ライトガイド６とは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド３，６間、各ライトガイド４，６間に境界がなく光学的に一体形成されている。

上述の構成を備えた本実施例２に係る放射線検出器によれば、シンチレータアレイ１の側面部に対して光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備えることで、端部以外では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光がシンチレータアレイ１で十分に拡散されて、底面ライトガイド６を介してＰＭＴ２に入力される。端部では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光が側面ライトガイド３，４にも十分に拡散されてＰＭＴ２に入力される。端部にあるシンチレータ素子１ａにおいても発光した光が側面ライトガイド３，４に十分に拡散され、端部における位置演算マップ分離精度を高めることができ、端部における位置弁別能力を高めることができる。

本実施例２では、このような底面ライトガイド６を備えた場合には、上述したように、端部にある側面ライトガイド３，４と底面ライトガイド６とは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド３，６間、各ライトガイド４，６間に境界がなく光学的に一体形成されているのが好ましい。すなわち、側面ライトガイド３，４に拡散された光を底面ライトガイド６に確実に案内することができる。

本実施例２も含めて、この発明の場合には、上述したように、端部以外では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光がシンチレータアレイ１で十分に拡散されて、端部では、シンチレータ素子１ａにおいて発光した光が側面ライトガイド３，４にも十分に拡散されてＰＭＴ２にそれぞれ入力される。したがって、シンチレータアレイ１からＰＭＴ２への光の経路は、端部での拡散のために設けられた側面ライトガイド３，４を通る経路以外にも、シンチレータアレイ１からＰＭＴ２へ光が直接に通る経路が端部以外に存在する。したがって、上述した特許文献３での第１ライトガイドを設けた目的や構造と異なる。

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）上述した各実施例では、γ線を検出する放射線検出器を例に採って説明したが、γ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）上述した各実施例では、受光素子として、フラットパネル型マルチアノード光電子増倍管（ＰＭＴ）２を例に採って説明したが、多チャンネルアバランシェフォトダイオードまたはシリコンフォトマルチプライアなどに例示されるように、通常において用いられる受光素子であれば、特に限定されない。

（３）上述した各実施例では、側面ライトガイド３，４は、光透過性を有する光学的部材（例えばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂あるいはガラス）であったが、シンチレータで形成されていてもよい。シンチレータで形成する場合には、端部にあるシンチレータ素子１ａに入射された放射線が、側面ライトガイド３，４を形成するシンチレータに拡散して、そのシンチレータで発光することで側面ライトガイド３，４に十分に拡散される。シンチレータを形成する物質としては、シンチレータ素子１ａで述べた材料で形成すればよい。また、各実施例のように光透過性を有する光学的部材で側面ライトガイドを形成する例と、シンチレータで側面ライトガイドを形成する例とを組み合わせてもよい。すなわち、側面ライトガイドの一部を、光透過性を有する光学的部材で形成するとともに、残りの一部を、シンチレータで形成してもよい。

（４）上述した各実施例では、側面方向に互いに隣接した側面ライトガイド３，４の側面部に反射材３Ａ，４Ａをそれぞれ介在させたが、クロストークを考慮しない、あるいはクロストークが発生しないのであれば、必ずしも反射材を介在させる必要はなく、例えば反射材のない厚さ数ｍｍ程度の透明なアクリル樹脂プレートを切り出したものを、側面ライトガイドとして形成してもよい。実施例２の底面ライトガイド６についても同様で、必ずしも反射材を介在させる必要はない。

（５）上述した実施例２では、側面ライトガイド３，４と底面ライトガイド６とは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド３，６間、各ライトガイド４，６間に境界がなく光学的に一体形成されていたが、図７、図８に示すように、側面ライトガイド３，４と底面ライトガイド６との間に透過材を介在させて境界を設けてもよい。なお、図７（ａ）は、上述した実施例２の図５（ａ）の方向の断面図の変形実施形態であり、図８（ａ）は、上述した実施例２の図６（ａ）の方向の断面図の変形実施形態である。また、図７（ｂ）は図７（ａ）の拡大図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の拡大図である。

（６）上述した各実施例では、シンチレータアレイ１の側面部の全てに対して光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備える構造、すなわち、シンチレータアレイ１の全側面部で、光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備える構造であったが、シンチレータアレイ１の側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備える構造であれば、各実施例に限定されない。例えば、図９に示すように、ｘ方向の側面（ｘ方向に直交する側面）に、側面ライトガイド３を左右にそれぞれ備える構造であってもよいし、図１０に示すように、ｙ方向の側面（ｙ方向に直交する側面）に、側面ライトガイド４を前後にそれぞれ備える構造であってもよいし、図１１に示すように、ｘ方向の側面（ｘ方向に直交する側面）に、側面ライトガイド３を１つのみ備えるとともに、ｙ方向の側面（ｙ方向に直交する側面）に、側面ライトガイド４を１つのみ備える構造であってもよい。この他に、ｘ方向の側面（ｘ方向に直交する側面）に、側面ライトガイド３を１つのみ備える構造であってもよいし、ｙ方向の側面（ｙ方向に直交する側面）に、側面ライトガイド４を１つのみ備える構造であってもよい。なお、図９（ａ）〜図１１（ａ）は、変形例に係る概略斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の平面図である。また、図９（ｂ）〜図１１（ｂ）では、シンチレータアレイ１と区別するために、側面ライトガイドのエリアを太枠で図示している。

（７）上述した各実施例では、シンチレータアレイ１の側面部の全てに対して光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備える構造、すなわち、シンチレータアレイ１の側面図の全てにわたって光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備える構造であったが、シンチレータアレイ１の側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備える構造であれば、各実施例に限定されない。例えば、図１２の平面図に示すように、シンチレータアレイ１の側面図の一部のみに光学的に結合された側面ライトガイド３，４を備える構造であってもよい。この場合においても、上述した変形例（６）と組み合わせて、全側面部で必ずしも側面ライトガイド３，４を備える必要はなく、側面ライトガイド３または側面ライトガイド４のいずれか１つの側面ライトガイドのみを備えてもよく、１つのみのライトガイド３，４を備えてもよい。図１２においても、シンチレータアレイ１と区別するために、側面ライトガイドのエリアを太枠で図示している。

（８）上述した各実施例では、端部にあるシンチレータ素子１ａの反射材１Ａが隣接する側面とは逆方向の側面に側面ライトガイド３，４を配設していたが、限定されない。例えば、図１３の断面図に示すように、端部にあるシンチレータ素子１ａの透過材１Ｂが隣接する側面とは逆方向の側面に側面ライトガイド３を配設してもよい。側面ライトガイド４についても同様である。

（ａ）は実施例１に係る放射線検出器の概略斜視図であり、（ｂ）は実施例１に係る放射線検出器の分解斜視図である。 （ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）は従来の放射線検出器の断面図およびそのときの２次元位置演算マップ、（ｂ）は実施例１に係る放射線検出器の断面図およびそのときの２次元位置演算マップである。 （ａ）は実施例２に係る放射線検出器の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）は実施例２に係る放射線検出器の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）は実施例２の変形例に係る放射線検出器の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）は実施例２の変形例に係る放射線検出器の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 （ａ）は変形例に係る放射線検出器の概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）はさらなる変形例に係る放射線検出器の概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）はさらなる変形例に係る放射線検出器の概略斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 さらなる変形例に係る放射線検出器の概略平面図である。 さらなる変形例に係る放射線検出器の概略断面図である。

符号の説明

１ … シンチレータアレイ
１ａ … シンチレータ素子
２ … 光電子増倍管（ＰＭＴ）
３，４ … 側面ライトガイド
６ … 底面ライトガイド

Claims (9)

1. ３次元に配列された複数のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、そのシンチレータアレイに対して光学的に結合された光電変換素子とを備えた放射線検出器であって、シンチレータアレイの側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備えるとともに、
   前記シンチレータアレイと前記光電変換素子との間に、光学的に結合された底面ライトガイドを備え、
   前記側面ライトガイドと底面ライトガイドとは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド間に境界がなく光学的に一体形成されており、
   前記側面ライトガイドは、シンチレータ以外の材質であることを特徴とする放射線検出器。
2. ３次元に配列された複数のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、そのシンチレータアレイに対して光学的に結合された光電変換素子とを備えた放射線検出器であって、シンチレータアレイの側面部の少なくとも一部に対して光学的に結合された側面ライトガイドを備えるとともに、
   前記シンチレータアレイと前記光電変換素子との間に、光学的に結合された底面ライトガイドを備え、
   前記側面ライトガイドと底面ライトガイドとは互いに密着形成され、かつ各ライトガイド間に境界がなく光学的に一体形成されており、
   前記側面ライトガイドの高さが前記シンチレータアレイの高さよりも低くなるように前記側面ライトガイドを前記シンチレータアレイに対して段差状に備えることを特徴とする放射線検出器。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、前記側面ライトガイドの少なくとも一部は、光透過性を有する光学的部材で形成されていることを特徴とする放射線検出器。
4. 請求項３に記載の放射線検出器において、側面方向に互いに隣接した前記側面ライトガイドの側面部に反射材を介在させることを特徴とする放射線検出器。
5. 請求項３または請求項４に記載の放射線検出器において、前記光学的部材は、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂またはガラスであることを特徴とする放射線検出器。
6. 請求項３から請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、前記シンチレータアレイを構成する複数のシンチレータ素子間の一部に反射材を介在させて、端部にあるシンチレータ素子の前記反射材が隣接する側面とは逆方向の側面に前記側面ライトガイドを配設することを特徴とする放射線検出器。
7. 請求項２に記載の放射線検出器において、前記側面ライトガイドの少なくとも一部は、シンチレータで形成されていることを特徴とする放射線検出器。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の放射線検出器において、前記光電変換素子は、２次元平面状に配列された複数の受光センサを有する受光素子であることを特徴とする放射線検出器。
9. 請求項８に記載の放射線検出器において、前記受光素子は、マルチアノード光電子増倍管、多チャンネルアバランシェフォトダイオードまたはシリコンフォトマルチプライアであることを特徴とする放射線検出器。

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