JP5630570B2 - 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、２次元あるいは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電気信号に変換する光電変換素子アレイとを備えている。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（ＰＥＴ用放射線検出器）では、空間分解能などの検出器性能を向上させる必要がある。

光電変換素子アレイとしては、従来では、シンチレータで変換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が採用されてきたが、近年では、アバランシェフォトダイオード（APD: avalanche photodiode）（以下、適宜「ＡＰＤ」と略記する）やガイガーモードで動作させるガイガーモードアバランシェフォトダイオード（以下、適宜「ＧＡＰＤ」と略記する）が採用されている。ＡＰＤやＧＡＰＤは、コンパクトかつ磁場耐性がある受光素子（光電変換素子）であり、ＰＥＴ用放射線検出器の開発に用いられている。

２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（シンチレータブロック）を例に採って説明する。ＧＡＰＤの各チップは数ｍｍ角程度と非常に小さく、図１０の概略側面図に示すように、シンチレータブロック１０１に対して多数のＧＡＰＤのチップ１０２が必要となる。また、複数のチップを２次元平面状に配列してＧＡＰＤは形成されているので、チップとチップとの間に不感領域が存在する。したがって、検出器性能を向上させるためには、ＧＡＰＤの各チップを密に配列するのが望ましい。

それでも、ＧＡＰＤの表面には不感領域が存在する。そこで、図１１の概略側面図に示すように、シンチレータブロック１０１とＧＡＰＤとの間にライトガイド１０３を介在させて、不感領域での光をライトガイド１０３で分散させて、ＧＡＰＤの受光領域に光が届くように構成している。あるいは、図１２の概略側面図に示すように、ＧＡＰＤの不感領域におけるシンチレータブロック１０１側の表面に反射材１０４を貼り、不感領域での光が反射材１０４によって反射して、ＧＡＰＤの受光領域に光が届くように構成している（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、シンチレータの表面にプラスチックシンチレータでコーティングし、シンチレータから変換された光（シンチレーション光）を長波長側に変換させることで、シンチレータを光電変換素子（受光素子）の感度領域により近くさせる技術が知られている（例えば、非特許文献２参照）。
T. Mitsuhashi, N. Inadama, F. Nishikido et al., "1mm Isotropic Detector Resolution Achieved by X’tal Cube Detector" K. Kamada, T. Yanagida, T. Endo et al., "Read out test of inorganic-organic hybrid scintillator; Pr: LuAG single crystal covered with plastic scintillator"

しかしながら、上記技術を用いても、シンチレータ素子とＧＡＰＤとの位置関係によって、すなわち不感領域上にシンチレータ素子があるか否かによって、シンチレータから変換された光（シンチレーション光）がＧＡＲＤに入射される量に違いが生じる。このために、結晶素子（シンチレータ素子）毎にエネルギー波高値や時間応答にバラツキが生じてしまい、検出器性能を劣化させてしまうという問題がある。

この問題は、シンチレータの種類が全て同じであることに起因する。そこで、チップが配置された領域に相当する有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（すなわち有効感度領域上のシンチレータ素子）に比べて、不感領域に光学的に結合された部分（すなわち不感領域上）に発光量が大きいシンチレータ素子を用いることで、入射されたシンチレーション光（すなわち受光量）を同等に揃えることが可能である。ただし、組成が互いに異なる２種類以上のシンチレータを用いると、発光量以外にも、結晶密度や蛍光減衰時間等のシンチレータ特性も個々に変わってしまうので望ましくない。

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、検出器性能を均一に保つ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。

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。

すなわち、上述した非特許文献２の技術に着目した。シンチレータアレイ（シンチレータブロック）全体をプラスチックシンチレータなどに代表される樹脂でコーティングすると、シンチレーション光の波長が長波長側にシフトして、ＧＡＰＤなどに代表される光電変換素子の感度波長ピークに近くなって、不感領域においても受光される光量（受光量）が多くなることが見込まれる。しかし、全体を樹脂でコーティングすると、有効感度領域においても不感領域よりも受光量が多くなって、バラツキを抑えることができない。そこで、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（不感領域上のシンチレータ素子）でのシンチレーション光の波長が長波長側に変換されるように不感領域上のシンチレータ素子のみを構成すれば、不感領域における受光量のみが多くなって、有効感度領域における受光量と同等に揃えることができ、バラツキを抑え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、この発明に係る放射線検出器は、２次元あるいは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それぞれ結合され、２次元平面状に配列された複数の光電変換素子からなる光電変換素子アレイとを備えた放射線検出器であって、各々の前記シンチレータ素子を互いに同一組成でそれぞれ形成し、前記光電変換素子アレイの不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子が、前記光電変換素子アレイの有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子よりも長波長側に発光波長を有するように、それぞれのシンチレータ素子を形成することを特徴とするものである。

この発明に係る放射線検出器によれば、光電変換素子アレイの不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子が、光電変換素子アレイの有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子よりも長波長側に発光波長を有するように、それぞれのシンチレータ素子を形成する。すると、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（不感領域上のシンチレータ素子）でのシンチレーション光の波長のみが長波長側に変換されて、光電変換素子の感度波長ピークに近くなって、不感領域において受光量が多くなる。一方、有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（有効感度領域上のシンチレータ素子）でのシンチレーション光の波長はそのままであるので、有効感度領域での受光量もそのままとなって、不感領域における受光量と有効感度領域における受光量とを同等に揃えることができ、光電変換素子アレイで受光される光量（受光量）を均一に保つことができる。また、各々のシンチレータ素子を互いに同一組成でそれぞれ形成しているので、結晶密度や蛍光減衰時間等のシンチレータ特性は変わらず、検出器性能を均一に保つことができる。

また、この発明に係る放射線検出器の一例は、光電変換素子アレイの不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子を樹脂で被覆することで、当該シンチレータ素子が上述の長波長側に発光波長を有することである。有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（有効感度領域上のシンチレータ素子）には樹脂で被覆されない通常のタイプ、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（不感領域上のシンチレータ素子）には樹脂で被覆された長波長側に発光波長を有するタイプをそれぞれ用いることで、シンチレータ特性（組成）を変えることなく、光電変換素子アレイで受光される光が均一になることが期待できる。

上述したこれらの発明に係る放射線検出器において、シンチレータアレイと光電変換素子アレイとの間に、光学的に結合されたライトガイドを備えるのが好ましい。ライトガイドを介在させることで、不感領域を含めた各領域に光がより一層届きやすくなる。また、光電変換素子アレイの不感領域におけるシンチレータアレイ側の表面に反射材を配設するのが好ましい。反射材を配設することで、不感領域を含めた各領域に光がより一層届きやすくなる。

光電変換素子アレイの一例は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）またはガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）である。ＡＰＤやＧＡＰＤは感度波長ピークが４５０ｎｍ〜５００ｎｍに存在するが、ＬＳＯ，ＬＹＳＯ，ＬＧＳＯ，ＬｕＡＧ，ＧＳＯ等のシンチレータの発光波長ピークは３００ｎｍ〜４２０ｎｍである。したがって、従来のシンチレータ素子を用いるとＡＰＤやＧＡＰＤの性能を活かしきることができてない。そこで、上述のように構成することで、不感領域上のシンチレータ素子でのシンチレーション光の波長がＡＰＤやＧＡＰＤの感度波長ピークに近くなって、ＡＰＤやＧＡＰＤの不感領域において受光量が多くなり、有効感度領域上のシンチレータ素子でのシンチレーション光の波長はそのままとなり、ＡＰＤやＧＡＰＤの有効感度領域での受光量もそのままとなる。その結果、ＡＰＤやＧＡＰＤで受光される光量（受光量）を均一に保つことができる。

この発明に係る放射線検出器によれば、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（不感領域上のシンチレータ素子）でのシンチレーション光の波長のみが長波長側に変換されて、光電変換素子の感度波長ピークに近くなって、不感領域において受光量が多くなり、有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（有効感度領域上のシンチレータ素子）でのシンチレーション光の波長はそのままとなり、有効感度領域での受光量もそのままとなる。その結果、光電変換素子アレイで受光される光量（受光量）を均一に保つことができる。また、各々のシンチレータ素子を互いに同一組成でそれぞれ形成しているので、結晶密度や蛍光減衰時間等のシンチレータ特性は変わらず、検出器性能を均一に保つことができる。

実施例に係る放射線検出器の概略斜視図である。 実施例に係る放射線検出器の概略側面図である。 実施例に係るプラスチックシンチレータで表面がコーティングされたシンチレータ素子の概略断面図である。 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を備えた放射線検出器の概略斜視図である。 ６面に光電子増倍管（ＰＭＴ）を光学的に結合して備えた放射線検出器の概略斜視図である。 ライトガイドを介在させた構造の放射線検出器の概略斜視図である。 ライトガイドを介在させた構造の放射線検出器の概略側面図である。 反射材を備えた構造の放射線検出器の概略側面図である。 図６、図７のライトガイドを介在させた構造と、図８の反射材を備えた構造とを組み合わせた放射線検出器の概略側面図である。 従来の放射線検出器の概略側面図である。 従来のライトガイドを介在させた構造の放射線検出器の概略側面図である。 従来の反射材を備えた構造の放射線検出器の概略側面図である。

１ … シンチレータブロック（シンチレータアレイ）
１ａ，１Ａ，１Ｂ … シンチレータ素子
２ … ガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）
２ａ … 光電変換素子
３ … ライトガイド
４ … 反射材
ＰＳ … プラスチックシンチレータ

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、実施例に係る放射線検出器の概略斜視図であり、図２は、実施例に係る放射線検出器の概略側面図であり、図３は、実施例に係るプラスチックシンチレータで表面がコーティングされたシンチレータ素子の概略断面図である。

本実施例では、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、図２に示すように、シンチレータブロック（シンチレータアレイ）１と、そのシンチレータブロック１に対して光学的に結合されたガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２とを備えている。シンチレータブロック１は、２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では、ｘ、ｙ方向に１３行×１３列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。ＧＡＰＤ２は、数ｍｍ角程度のチップ状の光電変換素子２ａ（図２のみ図示）が２次元平面状に複数に配列されて構成されている。図１、図２では、ｘ、ｙ方向に７行×７列に配列されたチップ状の光電変換素子２ａ（図２のみ図示）を図示しているが、光電変換素子２ａの数についても特に限定されない。シンチレータブロック（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、ガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２は、この発明における光電変換素子アレイに相当し、光電変換素子２ａは、この発明における光電変換素子に相当する。

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。その他、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（ＬｕＡＧ）やＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｐｒ（ＰｒがドープされたＬｕＡＧ）やＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕＡＧ）などをシンチレータ素子１ａとして用いてもよい。

ＧＡＰＤ２は、チップ状の光電変換素子２ａを２次元平面状に複数に配列して形成されているので、光電変換素子２ａとそれに隣接する光電変換素子２ａとの間に不感領域が存在する。チップ状の光電変換素子２ａが配置された領域を有効感度領域とすると、有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（すなわち有効感度領域上のシンチレータ素子）を、本明細書では「シンチレータ素子１Ａ」とする。一方、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（すなわち有効感度領域上のシンチレータ素子）を、本明細書では「シンチレータ素子１Ｂ」とする（図２では点描のハッチングで図示）。なお、シンチレータ素子１Ｂは、不感領域のみならず一部の有効感度領域（光電変換素子２ａの端部）にも光学的に結合されている。

図１、図２では、ｘ、ｙ方向に７行×７列にチップ状の光電変換素子２ａ（図２のみ図示）を配列しているので、有効感度領域上のシンチレータ素子１Ａ（図２を参照）がｘ、ｙ方向に７行×７列に配列され、不感領域上のシンチレータ素子１Ｂ（図２を参照）がｘ、ｙ方向に６行×６列に配列される。したがって、シンチレータ素子１ａはｘ、ｙ方向に合計で上述したように１３行×１３列に配列される。

各々のシンチレータ素子１Ａ，１Ｂは互いに同一組成でそれぞれ形成されている。シンチレータ素子１Ａについては表面に何も被覆されていないが、シンチレータ素子１Ｂについては表面に樹脂で被覆されている。本実施例では、樹脂としてプラスチックシンチレータを採用しており、図３に示すように、プラスチックシンチレータＰＳでシンチレータ素子１Ｂの表面をコーティングしている。図３では、シンチレータ素子１Ｂの上面、底面並びに側面をプラスチックシンチレータＰＳでコーティングする構造を図示したが、実際には、シンチレータ素子１Ｂの正面および背面にもプラスチックシンチレータＰＳでコーティングされており、シンチレータ素子１Ｂの６面全部をプラスチックシンチレータＰＳでコーティングしている。また、６面全部をプラスチックシンチレータＰＳで必ずしもコーティングする必要はない。ただ、ＧＡＰＤ２側の面（ここでは底面）をプラスチックシンチレータＰＳでコーティングするのが好ましい。プラスチックシンチレータＰＳは、この発明における樹脂に相当する。

プラスチックシンチレータＰＳとしては、例えば1,4-ビス[2-(5-フェニルオキサゾリル)]ベンゼン（ＰＯＰＯＰ）、1,4-ビス（2-メチルスチリル）ベンゼン（ｂｉｓ‐ＭＳＢ）、dimethyl-POPOP（ＤＭ‐ＰＯＰＯＰ）、Ｃｏｕｍ. １、ＴＢ‐ＰＶＤあるいはＰＰＯなどが用いられる。上述のこれらを組み合わせてプラスチックシンチレータＰＳとして用いてもよい。

本実施例では、プラスチックシンチレータを波長変換材として用いており、シンチレータ素子１Ｂでのシンチレーション光の波長をＧＡＰＤ２の感度波長ピークに合わせることが可能である。そして、不感領域上でも、より多くのシンチレーション光をＧＡＰＤ２で受光することが可能となり、シンチレータブロック１の位置に関わらず、ＧＡＰＤ２の出力を均一に保つことができる。

上述の構成を備えた本実施例に係る放射線検出器によれば、光電変換素子アレイ（本実施例ではガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２）の不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ｂが、光電変換素子アレイ（ＧＡＰＤ２）の有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ａよりも長波長側に発光波長を有するように、それぞれのシンチレータ素子１Ａ，１Ｂを形成している。すると、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ｂ（不感領域上のシンチレータ素子１Ｂ）でのシンチレーション光の波長のみが長波長側に変換されて、光電変換素子（ＧＡＰＤ２の光電変換素子２ａ）の感度波長ピークに近くなって、不感領域において受光量が多くなる。一方、有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ａ（有効感度領域上のシンチレータ素子１Ａ）でのシンチレーション光の波長はそのままであるので、有効感度領域での受光量もそのままとなって、不感領域における受光量と有効感度領域における受光量とを同等に揃えることができ、光電変換素子アレイ（ＧＡＰＤ２）で受光される光量（受光量）を均一に保つことができる。また、各々のシンチレータ素子１Ａ，１Ｂを互いに同一組成でそれぞれ形成しているので、結晶密度や蛍光減衰時間等のシンチレータ特性は変わらず、検出器性能を均一に保つことができる。

本実施例では、光電変換素子アレイ（ＧＡＰＤ２）の不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ｂを樹脂（本実施例ではプラスチックシンチレータ）で被覆（コーティング）することで、当該シンチレータ素子１Ｂが上述の長波長側に発光波長を有している。有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ａ（有効感度領域上のシンチレータ素子１Ａ）には樹脂（プラスチックシンチレータ）で被覆されない通常のタイプ、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子１Ｂ（不感領域上のシンチレータ素子１Ｂ）には樹脂（プラスチックシンチレータ）で被覆（コーティング）された長波長側に発光波長を有するタイプをそれぞれ用いることで、シンチレータ特性（組成）を変えることなく、光電変換素子アレイ（ＧＡＰＤ２）で受光される光が均一になることが期待できる。

本実施例では、光電変換素子アレイとして、ガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）を採用している。アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）やＧＡＰＤは感度波長ピークが４５０ｎｍ〜５００ｎｍに存在するが、ＬＳＯ，ＬＹＳＯ，ＬＧＳＯ，ＬｕＡＧ，ＧＳＯ等のシンチレータの発光波長ピークは３００ｎｍ〜４２０ｎｍである。したがって、従来のシンチレータ素子を用いるとＡＰＤやＧＡＰＤの性能を活かしきることができてない。そこで、本実施例のように構成することで、不感領域上のシンチレータ素子１Ｂでのシンチレーション光の波長がＡＰＤやＧＡＰＤの感度波長ピークに近くなって、ＡＰＤやＧＡＰＤの不感領域において受光量が多くなり、有効感度領域上のシンチレータ素子１Ａでのシンチレーション光の波長はそのままとなり、ＡＰＤやＧＡＰＤの有効感度領域での受光量もそのままとなる。その結果、ＡＰＤやＧＡＰＤで受光される光量（受光量）を均一に保つことができる。

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、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）上述した実施例では、光電変換素子アレイとして、ガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２を例に採って説明したが、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）や光電子増倍管（PMT: Photo Multiplier Tube）などに例示されるように、通常において用いられる光電変換素子アレイであれば、特に限定されない。

（３）上述した実施例では、樹脂として、プラスチックシンチレータを例に採って説明したが、シンチレータ素子を被覆することで当該シンチレータ素子が長波長側に発光波長を有する物質（波長変換材）であれば、合成樹脂や天然樹脂に関わらず、樹脂のみでシンチレータ素子を被覆してもよい。

（４）上述した実施例では、光電変換素子アレイ（実施例ではガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ））の不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子を樹脂（実施例ではプラスチックシンチレータ）で被覆することで、当該シンチレータ素子が長波長側に発光波長を有する構造であったが、これに限定されない。すなわち、各々のシンチレータ素子を互いに同一組成でそれぞれ形成し、光電変換素子アレイの不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（不感領域上のシンチレータ素子）が、光電変換素子アレイの有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子（有効感度領域上のシンチレータ素子）よりも長波長側に発光波長を有するように、それぞれのシンチレータ素子を形成する構造であれば、樹脂で被覆する構造に限定されない。例えば、シンチレータ素子を製造するために、シンチレータを形成する物質（蛍光体）を焼結する焼結条件（焼結温度や焼結時間や圧力など）や、蛍光体を溶融する溶融条件（溶融温度や溶融時間や圧力など）を変更することで、波長変換材の機能を持たせてもよい。例えば、Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅを焼結してシンチレータ素子を製造する場合には、８ＧＰａ（ギガパスカル）の圧力の下で、５００℃で１０分間焼結したときには波長は変わらず、１０００℃で５分間焼結した後に１５００℃で５分間焼結したときには波長が４２０ｎｍから５００ｎｍに変換されたことが確認されている。この場合には、有効感度領域上のシンチレータ素子として５００℃で１０分間焼結されたＬｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅを用いて、不感領域上のシンチレータ素子として１０００℃で５分間焼結した後に１５００℃で５分間焼結されたＬｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅを用いればよい。

（５）上述した実施例では、図１、図２に示すように、２次元に配列された複数のシンチレータ素子１ａからなるシンチレータブロック（シンチレータアレイ）１を例に採って説明したが、図４の概略斜視図に示すように、３次元に配列された複数のシンチレータ素子１ａからなるシンチレータアレイ１を備えた放射線検出器に適用することもできる。この場合、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検出器に有用である。図４では、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。不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子のうち、ｚ方向（深さ方向）の最下段におけるシンチレータ素子のみを樹脂（例えばプラスチックシンチレータ）で被覆してもよいし、不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子の全段で樹脂（プラスチックシンチレータ）で被覆してもよい。

（６）上述した実施例では、図１に示すように、一面のみに光電変換素子アレイ（実施例ではガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２）を光学的に結合して備えたが、複数の面に光電変換素子アレイを光学的に結合して備えてもよい。例えば、図５の概略斜視図に示すように、６面に光電子増倍管（ＰＭＴ）２´を光学的に結合して備えてもよい（図５では上面、右側面並びに正面のみＰＭＴ２´を図示）。また、上述のＤＯＩ検出器と組み合わせて、ＤＯＩ検出器の複数の面に光電変換素子アレイを光学的に結合して備えてもよい。

（７）上述した実施例では、図１、図２に示すように、シンチレータブロック（シンチレータアレイ）１と光電変換素子アレイ（実施例ではガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２）とを直接的に光学的に結合した構造であったが、図６の概略斜視図や図７の概略側面図に示すように、シンチレータブロック１と光電変換素子アレイ（ここではＧＡＰＤ２）との間に、光学的に結合されたライトガイド３を備えてもよい。ライトガイド３を介在させることで、不感領域を含めた各領域に光がより一層届きやすくなる。図６、図７の場合には、図１、図２の有効感度領域上のシンチレータ素子１Ａ，不感領域上のシンチレータ素子１Ｂがライトガイド３によってｚ方向に嵩上げされる。なお、ライトガイド３の側面が斜面状になっている場合には、有効感度領域上のシンチレータ素子１Ａ，不感領域上のシンチレータ素子１Ｂが必ずしも各領域に一致する必要はなく、光学的に結合されてさえいれば、ずれていてもよい。ライトガイド３は、この発明におけるライトガイドに相当する。

（８）図８の概略側面図に示すように、光電変換素子アレイ（実施例ではガイガーモードアバランシェフォトダイオード（ＧＡＰＤ）２）の不感領域におけるシンチレータブロック（シンチレータアレイ）１側の表面（ここでは上面）に反射材４を配設してもよい。反射材４を配設することで、不感領域を含めた各領域に光がより一層届きやすくなる。反射材４は、この発明における反射材に相当する。

（９）図６、図７のライトガイド３を介在させた構造と、図８の反射材４を備えた構造とを組み合わせて、図９の概略側面図に示すような構造にしてもよい。

Claims (5)

1. ２次元あるいは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それぞれ結合され、２次元平面状に配列された複数の光電変換素子からなる光電変換素子アレイと
   を備えた放射線検出器であって、
   各々の前記シンチレータ素子を互いに同一組成でそれぞれ形成し、
   前記光電変換素子アレイの不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子が、前記光電変換素子アレイの有効感度領域に光学的に結合されたシンチレータ素子よりも長波長側に発光波長を有するように、それぞれのシンチレータ素子を形成する
   ことを特徴とする放射線検出器。
2. 請求項１に記載の放射線検出器において、
   前記光電変換素子アレイの不感領域に光学的に結合されたシンチレータ素子を樹脂で被覆することで、当該シンチレータ素子が前記長波長側に発光波長を有す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、
   前記シンチレータアレイと前記光電変換素子アレイとの間に、光学的に結合されたライトガイドを備えることを特徴とする放射線検出器。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記光電変換素子アレイの不感領域における前記シンチレータアレイ側の表面に反射材を配設することを特徴とする放射線検出器。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記光電変換素子アレイは、アバランシェフォトダイオードまたはガイガーモードアバランシェフォトダイオードであることを特徴とする放射線検出器。

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