JP5839966B2

JP5839966B2 - Radiation detector

Info

Publication number: JP5839966B2
Application number: JP2011262386A
Authority: JP
Inventors: 酒井　浩一; 浩一酒井; 内田　博; 博内田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: JP2013113790A

Description

本発明は、シンチレータアレイと、位置検出型の光電子増倍管とを有し、入射した放射線を検出する放射線検出装置に関するものである。 The present invention relates to a radiation detection apparatus that includes a scintillator array and a position detection type photomultiplier tube and detects incident radiation.

ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ガンマカメラなどの各種の装置において、複数のシンチレータ素子を含むシンチレータアレイと、位置検出型の光電子増倍管とを備え、入射した放射線を検出して、それによる２次元検出像を取得する放射線検出装置が用いられている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１参照）。 In various apparatuses such as a PET (Positron Emission Tomography) apparatus and a gamma camera, the apparatus includes a scintillator array including a plurality of scintillator elements and a position detection type photomultiplier tube, and detects incident radiation. A radiation detection apparatus that acquires a dimension detection image is used (see, for example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1).

特表２００１−５２４２１７号公報JP-T-2001-524217 特公平４−３０５５３号公報Japanese Patent Publication No. 4-30553 特開２０００−１８０５５１号公報JP 2000-180551 A

G. Germano and E. J. Hoffman,"A study of data loss and mispositioning due to pileup in 2-D detectors inPET", IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.37 (1990) pp.671-675G. Germano and E. J. Hoffman, "A study of data loss and mispositioning due to pileup in 2-D detectors in PET", IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.37 (1990) pp.671-675

上記した放射線検出装置では、複数のシンチレータ素子を２次元アレイ状に配列して、シンチレータアレイを構成する。そして、シンチレータアレイを、マルチアノード型などの２次元位置検出型の光電子増倍管の検出面上に配置し、入射した放射線に応じてシンチレータ素子で発生した蛍光を光電子増倍管で検出する。このような構成では、光電子増倍管におけるシンチレータアレイからの蛍光の検出位置のデータを取得することで、シンチレータアレイでの放射線の検出位置を特定することができる。 In the radiation detection apparatus described above, a scintillator array is configured by arranging a plurality of scintillator elements in a two-dimensional array. The scintillator array is arranged on the detection surface of a two-dimensional position detection type photomultiplier tube such as a multi-anode type, and the fluorescence generated by the scintillator element in accordance with the incident radiation is detected by the photomultiplier tube. In such a configuration, the detection position of the radiation in the scintillator array can be specified by acquiring the fluorescence detection position data from the scintillator array in the photomultiplier tube.

位置検出型の光電子増倍管での検出位置（Ｘ，Ｙ）から、シンチレータアレイでの放射線の検出位置を導出する方法として、例えば、取得された検出位置（Ｘ，Ｙ）を対応するシンチレータ素子のアドレス（ｎ，ｍ）に変換する方法が考えられる。また、この場合、光電子増倍管での検出位置からシンチレータアレイでの検出アドレス（シンチレータアドレス）への変換については、それらの対応関係を示すアドレス変換テーブルをルックアップテーブル（ＬＵＴ）等として用意しておく構成が考えられる。 As a method of deriving the radiation detection position in the scintillator array from the detection position (X, Y) in the position detection type photomultiplier tube, for example, the scintillator element corresponding to the acquired detection position (X, Y) is used. A method of converting to the address (n, m) is conceivable. In this case, for conversion from the detection position in the photomultiplier tube to the detection address (scintillator address) in the scintillator array, an address conversion table indicating their correspondence is prepared as a lookup table (LUT) or the like. The structure to keep is considered.

一方、放射線検出装置では、放射線検出の単位時間当たりのイベント数を示す計数率が高くなった場合、光電子増倍管から出力されて検出位置の導出に用いられる検出信号において、２以上の検出信号が重なるパイルアップが発生する。シンチレータアレイと、位置検出型の光電子増倍管とを組み合わせた構成において、このようなパイルアップが発生すると、光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係が変動する場合がある。このような場合、光電子増倍管で取得された検出位置から、シンチレータアレイで放射線が検出されたシンチレータ素子の検出アドレスを正確に特定することが難しいという問題がある。 On the other hand, in the radiation detection apparatus, when the count rate indicating the number of events per unit time of radiation detection increases, two or more detection signals are output from the photomultiplier tube and used for deriving the detection position. Pile up occurs. In a configuration where a scintillator array and a position detection type photomultiplier tube are combined, when such a pileup occurs, the correspondence between the detection position in the photomultiplier tube and the detection address in the scintillator array changes. There is a case. In such a case, there is a problem that it is difficult to accurately specify the detection address of the scintillator element where the radiation is detected by the scintillator array from the detection position acquired by the photomultiplier tube.

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、シンチレータアレイと位置検出型の光電子増倍管とを備える構成において、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能な放射線検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a configuration including a scintillator array and a position detection type photomultiplier tube, it is possible to improve the accuracy of detection address detection in the scintillator array. An object is to provide a possible radiation detection apparatus.

このような目的を達成するために、本発明による放射線検出装置は、（１）それぞれ入射した放射線に応じて蛍光を発する、Ｘ方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）、Ｙ方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）で２次元アレイ状に配列されたＮ×Ｍ個のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、（２）シンチレータアレイが検出面上に配置され、シンチレータ素子からの蛍光を検出するとともに、Ｘ方向及びＹ方向の放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる複数の検出信号を出力するように構成された位置検出型の光電子増倍管と、（３）光電子増倍管における単位時間当たりの検出イベント数を示す計数率を取得する計数率取得手段と、（４）光電子増倍管からの複数の検出信号に基づいて、検出位置（Ｘ，Ｙ）を導出する検出位置導出手段と、（５）検出位置導出手段で導出された検出位置（Ｘ，Ｙ）について、ｎを１以上Ｎ以下の整数、ｍを１以上Ｍ以下の整数として、シンチレータアレイでの対応するシンチレータ素子を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する検出アドレス導出手段とを備え、（６）検出アドレス導出手段は、計数率取得手段で取得された計数率に基づいて設定されたアドレス変換テーブルによって、検出位置（Ｘ，Ｙ）を検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the radiation detection apparatus according to the present invention (1) emits fluorescence according to each incident radiation, N in the X direction (N is an integer of 2 or more), and M in the Y direction. A scintillator array composed of N × M scintillator elements arranged in a two-dimensional array (M is an integer of 2 or more), and (2) the scintillator array is arranged on the detection surface, and the fluorescence from the scintillator elements A position detection type photomultiplier tube configured to detect and output a plurality of detection signals used for deriving detection positions (X, Y) of radiation in the X direction and the Y direction; and (3) photoelectrons. Count rate acquisition means for acquiring a count rate indicating the number of detection events per unit time in the multiplier, and (4) derivation of the detection position (X, Y) based on a plurality of detection signals from the photomultiplier Detection position A corresponding scintillator in the scintillator array, where n is an integer from 1 to N and m is an integer from 1 to M for the detection position (X, Y) derived by the detection means and (5) the detection position deriving means A detection address deriving unit that converts the detection address to a detection address (n, m) indicating an element, and (6) the detection address deriving unit is configured by an address conversion table set based on the count rate acquired by the count rate acquiring unit. The detection position (X, Y) is converted into a detection address (n, m).

上記した放射線検出装置では、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子を含むシンチレータアレイと、複数の検出信号を出力する位置検出型の光電子増倍管とを用いて、検出装置を構成する。そして、出力された複数の検出信号から光電子増倍管での検出位置（Ｘ，Ｙ）を求めるとともに、求められた検出位置（Ｘ，Ｙ）を、アドレス変換テーブルによって、シンチレータアレイでの対応するシンチレータ素子の検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。これにより、シンチレータアレイにおける放射線の検出位置に対応する検出アドレスを好適に特定することができる。 In the above-described radiation detection apparatus, the detection apparatus is configured using a scintillator array including N × M scintillator elements and a position detection type photomultiplier tube that outputs a plurality of detection signals. Then, the detection position (X, Y) in the photomultiplier tube is obtained from the plurality of output detection signals, and the obtained detection position (X, Y) is corresponded in the scintillator array by the address conversion table. The detection address (n, m) of the scintillator element is converted. Thereby, the detection address corresponding to the detection position of the radiation in a scintillator array can be specified suitably.

さらに、このような構成において、光電子増倍管における計数率を取得する計数率取得手段を設けるとともに、検出アドレスの導出において、検出位置の検出アドレスへの変換に用いられるアドレス変換テーブルを、取得された計数率に基づき、必要に応じて切り換えて設定している。このような構成によれば、放射線検出における検出信号のパイルアップの発生、及びその放射線検出への影響等についての指標となる計数率の変動に応じて、アドレス変換テーブルを設定、変更することができる。これにより、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能となる。 Further, in such a configuration, a count rate acquisition means for acquiring a count rate in the photomultiplier tube is provided, and an address conversion table used for converting the detection position to the detection address is acquired in deriving the detection address. Based on the counting rate, it is switched and set as necessary. According to such a configuration, it is possible to set and change the address conversion table in accordance with the fluctuation of the count rate that serves as an index for the occurrence of pileup of the detection signal in the radiation detection and the influence on the radiation detection. it can. As a result, it is possible to improve the identification accuracy of the detection address in the scintillator array.

検出アドレスの導出に用いられる計数率に応じたアドレス変換テーブルは、検出アドレス導出手段においてあらかじめ用意されたデータを用いて設定される。具体的には、例えば、検出アドレス導出手段が、計数率に応じたアドレス変換テーブルとして、あらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを有する構成を用いることができる。このような構成によれば、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。 The address conversion table corresponding to the count rate used for deriving the detection address is set using data prepared in advance in the detection address deriving means. Specifically, for example, a configuration in which the detection address deriving unit has a plurality of address conversion tables prepared in advance as an address conversion table corresponding to the count rate can be used. According to such a configuration, it is possible to suitably realize setting and changing of the address conversion table corresponding to the variation in the count rate.

あるいは、検出アドレス導出手段は、計数率に応じてアドレス変換テーブルを算出するためにあらかじめ用意されたテーブル算出用データを有する構成を用いることができる。このような構成によっても、複数のアドレス変換テーブルを用意する構成と同様に、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。 Alternatively, the detection address deriving unit can use a configuration having table calculation data prepared in advance for calculating the address conversion table according to the count rate. Also with such a configuration, setting and changing of the address conversion table corresponding to the variation of the count rate can be suitably realized as in the configuration in which a plurality of address conversion tables are prepared.

上記した放射線検出装置において、光電子増倍管は、複数のアノードを有するマルチアノード型に構成され、複数のアノードから抵抗分割回路を介して、検出位置（Ｘ，Ｙ）の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されていることが好ましい。このような構成によれば、光電子増倍管での放射線の検出位置（シンチレータアレイからの蛍光の検出位置）を、４つの検出信号のそれぞれの信号強度から確実に求めることができる。 In the radiation detection apparatus described above, the photomultiplier tube is configured as a multi-anode type having a plurality of anodes, and includes four detections including information on the detection position (X, Y) from the plurality of anodes via a resistance dividing circuit. It is preferable to be configured to output a signal. According to such a configuration, the radiation detection position (fluorescence detection position from the scintillator array) in the photomultiplier tube can be reliably obtained from the signal intensities of the four detection signals.

また、光電子増倍管における計数率の取得については、計数率取得手段が、光電子増倍管からの複数の検出信号を加算した加算検出信号に基づいて、計数率を取得することが好ましい。このように、光電子増倍管からの加算検出信号を用いて計数率を取得することにより、アドレス変換テーブルの設定、変更において参照される計数率を好適に求めることができる。あるいは、計数率の取得において、加算検出信号以外で、計数率の変動を示す他の信号を用いても良い。 In addition, regarding the acquisition of the count rate in the photomultiplier tube, it is preferable that the count rate acquisition unit acquires the count rate based on an addition detection signal obtained by adding a plurality of detection signals from the photomultiplier tube. Thus, by obtaining the count rate using the addition detection signal from the photomultiplier tube, it is possible to suitably obtain the count rate referred to in setting and changing the address conversion table. Alternatively, in the acquisition of the count rate, other signals indicating fluctuations in the count rate may be used in addition to the addition detection signal.

本発明の放射線検出装置によれば、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子を含むシンチレータアレイと、複数の検出信号を出力する位置検出型の光電子増倍管とによって、検出装置を構成し、複数の検出信号から求められた光電子増倍管での検出位置（Ｘ，Ｙ）を、アドレス変換テーブルによって、対応するシンチレータ素子の検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換するとともに、光電子増倍管での計数率を取得する計数率取得手段を設け、検出アドレスの導出において、検出位置の検出アドレスへの変換に用いられるアドレス変換テーブルを計数率に基づいて設定することにより、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能となる。 According to the radiation detection apparatus of the present invention, a detection apparatus is configured by a scintillator array including N × M scintillator elements and a position detection type photomultiplier tube that outputs a plurality of detection signals. The detection position (X, Y) in the photomultiplier tube obtained from the signal is converted into the detection address (n, m) of the corresponding scintillator element by the address conversion table, and the count rate in the photomultiplier tube The detection accuracy of the detection address in the scintillator array is set by setting the address conversion table used to convert the detection position to the detection address in the derivation of the detection address based on the count rate. Can be improved.

放射線検出装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of one Embodiment of a radiation detection apparatus. シンチレータアレイの構成の一例について示す上面図である。It is a top view shown about an example of a structure of a scintillator array. 光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係について示す図である。It is a figure which shows about the correspondence of the detection position in a photomultiplier tube, and the detection address in a scintillator array. 光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係について示す図である。It is a figure which shows about the correspondence of the detection position in a photomultiplier tube, and the detection address in a scintillator array. 光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係について示す図である。It is a figure which shows about the correspondence of the detection position in a photomultiplier tube, and the detection address in a scintillator array. 放射線検出装置の構成の他の例について示す側面図である。It is a side view shown about the other example of a structure of a radiation detection apparatus. 図１に示した放射線検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a specific structure of the radiation detection apparatus shown in FIG. 図１に示した放射線検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a specific structure of the radiation detection apparatus shown in FIG.

以下、図面とともに本発明による放射線検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a radiation detection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.

図１は、放射線検出装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。本実施形態による放射線検出装置１００は、入射した放射線を検出して検出信号を出力し、出力された検出信号から放射線の検出位置を特定して、その２次元検出像を取得するものであり、シンチレータアレイ１０と、光電子増倍管２０と、検出位置導出部３０と、計数率取得部４０と、検出アドレス導出部５０とを備えている。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an embodiment of a radiation detection apparatus. The radiation detection apparatus 100 according to the present embodiment detects incident radiation, outputs a detection signal, specifies a radiation detection position from the output detection signal, and acquires a two-dimensional detection image thereof. The scintillator array 10, the photomultiplier tube 20, the detection position deriving unit 30, the count rate acquiring unit 40, and the detection address deriving unit 50 are provided.

ここで、以下の説明においては、図１に示すように、光電子増倍管２０の検出面２０ａを規定して互いに直交する２軸をＸ軸、Ｙ軸、それらに直交する軸をＺ軸とする。また、図１においては、シンチレータアレイ１０、及び光電子増倍管２０については、その構成を側面図によって示し、検出位置導出部３０、計数率取得部４０、及び検出アドレス導出部５０については、ブロック図によって示している。 Here, in the following description, as shown in FIG. 1, two axes orthogonal to each other defining the detection surface 20a of the photomultiplier tube 20 are defined as an X axis and a Y axis, and an axis perpendicular to them is defined as a Z axis. To do. In FIG. 1, the scintillator array 10 and the photomultiplier tube 20 are shown in a side view, and the detection position deriving unit 30, the count rate acquiring unit 40, and the detection address deriving unit 50 are blocked. This is illustrated by the figure.

シンチレータアレイ１０は、それぞれ入射した放射線に応じて蛍光を発する複数のシンチレータ素子１１によって構成されている。ここで、図２は、シンチレータアレイの構成の一例について示す上面図である。図２に示すように、シンチレータアレイ１０は、Ｎを２以上の整数、Ｍを２以上の整数として、Ｘ方向にＮ個、Ｙ方向にＭ個で２次元アレイ状に配列されたＮ×Ｍ個のシンチレータ素子１１によって構成されている。これらのシンチレータ素子１１のアレイ１０内での位置は、Ｘ方向にｎ番目、Ｙ方向にｍ番目の位置にあることを示すアドレス（ｎ，ｍ）によって特定される。 The scintillator array 10 includes a plurality of scintillator elements 11 that emit fluorescence according to incident radiation. Here, FIG. 2 is a top view showing an example of the configuration of the scintillator array. As shown in FIG. 2, the scintillator array 10 includes N × M arranged in a two-dimensional array with N in the X direction and M in the Y direction, where N is an integer of 2 or more and M is an integer of 2 or more. The scintillator element 11 is constituted. The positions of the scintillator elements 11 in the array 10 are specified by an address (n, m) indicating that the scintillator element 11 is at the nth position in the X direction and the mth position in the Y direction.

光電子増倍管２０は、シンチレータアレイ１０が検出面（図中の上面）２０ａ上に配置されており、シンチレータアレイ１０の各シンチレータ素子１１からの蛍光を検出する。図１に示す構成においては、シンチレータアレイ１０は、光電子増倍管２０の検出面２０ａ上にライトガイド１５を介して配置されており、シンチレータアレイ１０、ライトガイド１５、及び光電子増倍管２０がこの順で光学的に接続された構成となっている。 In the photomultiplier tube 20, the scintillator array 10 is arranged on a detection surface (upper surface in the drawing) 20 a and detects fluorescence from each scintillator element 11 of the scintillator array 10. In the configuration shown in FIG. 1, the scintillator array 10 is disposed on the detection surface 20a of the photomultiplier tube 20 via the light guide 15, and the scintillator array 10, the light guide 15, and the photomultiplier tube 20 are arranged. The optical connection is made in this order.

光電子増倍管２０は、Ｘ方向、及びＹ方向の放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる複数の検出信号を出力するように構成された２次元位置検出型の光電子増倍管である。この光電子増倍管２０から出力される複数の検出信号は、それぞれシンチレータアレイ１０から出力された蛍光の光電子増倍管２０での検出位置の情報を含んでおり、この蛍光の検出位置が、シンチレータアレイ１０及び位置検出型の光電子増倍管２０による放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）となる。 The photomultiplier tube 20 is a two-dimensional position detection type photomultiplier tube configured to output a plurality of detection signals used for deriving radiation detection positions (X, Y) in the X direction and the Y direction. It is. The plurality of detection signals output from the photomultiplier tube 20 include information on the detection position of the fluorescence photomultiplier tube 20 output from the scintillator array 10, and the detection position of the fluorescence is the scintillator. This is the radiation detection position (X, Y) by the array 10 and the position detection type photomultiplier tube 20.

図１に示す構成においては、位置検出型の光電子増倍管２０は、光電面、ダイノード、及び位置検出が可能な複数のアノードを有するマルチアノード型に構成され、複数のアノードから抵抗分割回路２５を介して、検出位置（Ｘ，Ｙ）の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されている（例えば、特許文献３参照）。また、抵抗分割回路２５からの検出信号は、対応する４つの検出信号出力端子２６から外部へと出力される。なお、図１においては、説明のため、これらの４つの出力端子２６をＸ方向にずらして図示してあるが、これらの出力端子２６は実際には、例えば、光電子増倍管２０の矩形状の検出面２０ａの四隅に対応する位置に設けられる。 In the configuration shown in FIG. 1, the position detection type photomultiplier tube 20 is configured as a multi-anode type having a photocathode, a dynode, and a plurality of anodes capable of position detection. Are configured to output four detection signals including information on the detection position (X, Y) (see, for example, Patent Document 3). The detection signal from the resistance dividing circuit 25 is output from the corresponding four detection signal output terminals 26 to the outside. In FIG. 1, these four output terminals 26 are illustrated as being shifted in the X direction for the sake of explanation, but these output terminals 26 are actually rectangular, for example, of the photomultiplier tube 20. Are provided at positions corresponding to the four corners of the detection surface 20a.

光電子増倍管２０から出力される複数の検出信号に対して、信号データの処理、解析を行うために、検出位置導出部３０、及び検出アドレス導出部５０が設けられている。検出位置導出部３０は、光電子増倍管２０から出力される複数の検出信号、例えば検出信号のそれぞれの信号強度に基づいて、検出位置（Ｘ，Ｙ）を導出する。 A detection position deriving unit 30 and a detection address deriving unit 50 are provided to process and analyze signal data for a plurality of detection signals output from the photomultiplier tube 20. The detection position deriving unit 30 derives a detection position (X, Y) based on a plurality of detection signals output from the photomultiplier tube 20, for example, the respective signal intensities of the detection signals.

また、検出アドレス導出部５０は、図２に示すように、導出部３０で導出された検出位置（Ｘ，Ｙ）について、ｎを１以上Ｎ以下の整数、ｍを１以上Ｍ以下の整数として、シンチレータアレイ１０での対応するシンチレータ素子１１を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。この導出部５０における検出アドレス（ｎ，ｍ）の導出は、検出位置と検出アドレスとの対応関係の情報を含むアドレス変換テーブルを用いて行われる。 Further, as shown in FIG. 2, the detection address deriving unit 50 sets n as an integer between 1 and N and m as an integer between 1 and M for the detection position (X, Y) derived by the deriving unit 30. The detection address (n, m) indicating the corresponding scintillator element 11 in the scintillator array 10 is converted. The derivation unit 50 derives the detection address (n, m) using an address conversion table including information on the correspondence relationship between the detection position and the detection address.

図１に示す構成では、これらの導出部３０、５０に加えて、計数率取得部４０が設けられている。計数率取得部４０は、光電子増倍管２０における単位時間当たりの検出イベント数を示す計数率を取得する。この取得部４０における計数率の取得は、例えば、図１に示すように、光電子増倍管２０からの複数の検出信号に基づいて行われる。また、このような構成において、検出アドレス導出部５０は、取得部４０で取得された計数率に基づいてアドレス変換テーブルを設定し、この設定されたアドレス変換テーブルによって、検出位置（Ｘ，Ｙ）を検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換することで、シンチレータアレイ１０で放射線が検出されたシンチレータアドレス（クリスタルアドレス）を導出する。 In the configuration shown in FIG. 1, a count rate acquisition unit 40 is provided in addition to these derivation units 30 and 50. The count rate acquisition unit 40 acquires a count rate indicating the number of detected events per unit time in the photomultiplier tube 20. Acquisition of the count rate in the acquisition unit 40 is performed based on a plurality of detection signals from the photomultiplier tube 20, for example, as shown in FIG. In such a configuration, the detected address deriving unit 50 sets an address conversion table based on the count rate acquired by the acquiring unit 40, and the detected position (X, Y) is set by the set address conversion table. Is converted into a detection address (n, m), thereby deriving a scintillator address (crystal address) at which radiation is detected by the scintillator array 10.

本実施形態による放射線検出装置１００、及びそれを用いた放射線検出による効果について説明する。 The radiation detection apparatus 100 according to the present embodiment and the effects of radiation detection using the same will be described.

図１、図２に示した放射線検出装置１００では、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子１１を含むシンチレータアレイ１０と、位置検出型の光電子増倍管２０とを用いて検出装置１００を構成する。そして、検出位置導出部３０において、出力端子２６を介して出力された複数の検出信号から光電子増倍管２０での検出位置（Ｘ，Ｙ）を求める。また、検出アドレス導出部５０において、検出位置（Ｘ，Ｙ）を、アドレス変換テーブルによって、シンチレータアレイ１０での対応するシンチレータ素子１１の検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。これにより、シンチレータアレイ１０における放射線の検出位置に対応する検出アドレスを好適に特定することができる。 In the radiation detection apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2, the detection apparatus 100 is configured using a scintillator array 10 including N × M scintillator elements 11 and a position detection type photomultiplier tube 20. Then, the detection position deriving unit 30 obtains the detection position (X, Y) in the photomultiplier tube 20 from a plurality of detection signals output via the output terminal 26. Further, the detection address deriving unit 50 converts the detection position (X, Y) into the detection address (n, m) of the corresponding scintillator element 11 in the scintillator array 10 by the address conversion table. Thereby, the detection address corresponding to the detection position of the radiation in the scintillator array 10 can be specified suitably.

さらに、このような構成において、光電子増倍管２０での計数率を取得する計数率取得部４０を設けるとともに、導出部５０での検出アドレスの導出において、検出位置の検出アドレスへの変換に用いられるアドレス変換テーブルを、取得部４０で取得された計数率に基づき、必要に応じて切り換えて設定している。このような構成によれば、放射線検出における検出信号のパイルアップの発生、及びその放射線検出への影響等についての指標となる計数率の変動に応じて、アドレス変換テーブルを最適なテーブルに設定、変更することができる。これにより、シンチレータアレイ１０での検出アドレスの特定精度を向上することが可能となる。 Further, in such a configuration, a count rate acquisition unit 40 that acquires a count rate in the photomultiplier tube 20 is provided, and is used to convert a detection position into a detection address in derivation of a detection address in the derivation unit 50. The address conversion table is switched and set as necessary based on the count rate acquired by the acquisition unit 40. According to such a configuration, the address conversion table is set to an optimum table according to the occurrence of pileup of the detection signal in the radiation detection and the variation of the count rate that is an index about the influence on the radiation detection, etc. Can be changed. Thereby, it is possible to improve the identification accuracy of the detection address in the scintillator array 10.

ここで、図１に示した放射線検出装置１００における検出アドレスの特定精度の向上について、図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は、それぞれ、光電子増倍管２０での検出位置と、シンチレータアレイ１０での検出アドレスとの対応関係について示す図である。また、図３〜図５において、実線丸は、光電子増倍管２０での検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）による２次元のポジションマップを示している。また、破線四角は、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子１１を含むシンチレータアレイ１０での検出アドレスＳ（ｎ，ｍ）によるアドレスマップを示している。 Here, improvement of the detection address specifying accuracy in the radiation detection apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are diagrams showing the correspondence between the detection position in the photomultiplier tube 20 and the detection address in the scintillator array 10, respectively. 3 to 5, solid line circles indicate two-dimensional position maps based on the detection position P (X, Y) in the photomultiplier tube 20. A broken-line square indicates an address map based on the detection address S (n, m) in the scintillator array 10 including the N × M scintillator elements 11.

シンチレータアレイ１０及び位置検出型の光電子増倍管２０を用いた構成では、図３に示すように、光電子増倍管２０での検出位置Ｐとシンチレータアレイ１０での検出アドレスＳとが対応付けられ、この対応関係を記述したアドレス変換テーブルが、例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ）として用意される。検出アドレス導出部５０における検出アドレス（ｎ，ｍ）の導出は、このようなアドレス変換テーブルを用いて行われる。 In the configuration using the scintillator array 10 and the position detection type photomultiplier tube 20, as shown in FIG. 3, the detection position P in the photomultiplier tube 20 and the detection address S in the scintillator array 10 are associated with each other. An address conversion table describing this correspondence is prepared as a lookup table (LUT), for example. The detection address (n, m) is derived by the detection address deriving unit 50 using such an address conversion table.

放射線検出の計数率が低く、検出信号のパイルアップが起こらないか、もしくは、パイルアップの発生頻度が充分に低い場合には、上記した単一のアドレス変換テーブルを用いて、検出位置の演算を正確に行うことが可能である。一方、このような構成において、放射線検出の計数率が高くなった場合、光電子増倍管２０からの出力において、２以上の検出信号の一部が時間的に重なり合うパイルアップが発生する。 If the counting rate of radiation detection is low and detection signal pile-up does not occur or the frequency of pile-up occurrence is sufficiently low, the detection position is calculated using the single address conversion table described above. It can be done accurately. On the other hand, in such a configuration, when the radiation detection count rate is high, pileup occurs in which two or more detection signals partially overlap with each other in the output from the photomultiplier tube 20.

このようなパイルアップが発生すると、図４（ａ）に示すように、光電子増倍管２０での検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）によるポジションマップがパイルアップの影響によって変化し、その結果、検出位置Ｐと検出アドレスＳとの対応関係が変動する。図４（ａ）に示した例では、光電子増倍管２０からの複数の検出信号に基づいて導出される検出位置Ｐが、周縁部から中央部に向かってずれることで、ポジションマップの歪みが発生している。このようなポジションマップの歪みは、検出装置が大面積になればなるほど問題となる。 When such pile-up occurs, as shown in FIG. 4A, the position map based on the detection position P (X, Y) in the photomultiplier tube 20 changes due to the pile-up effect. The correspondence between the position P and the detection address S varies. In the example shown in FIG. 4A, the detection position P derived based on a plurality of detection signals from the photomultiplier tube 20 is shifted from the peripheral portion toward the central portion, so that the position map is distorted. It has occurred. Such distortion of the position map becomes more problematic as the detection device has a larger area.

計数率が高い条件下でのこのようなポジションマップの歪みは、例えば、図４（ｂ）に示すような現象を考えれば、理解することができる。ここでは、検出位置Ｐ１の検出イベントによって出力される検出信号に対し、その前の検出位置Ｐ２の検出イベントによる検出信号が時間的に充分に減衰しておらず、それらの検出信号のパイルアップが発生する場合を考える。このとき、検出位置Ｐ１の検出イベントに対して、その前の検出位置Ｐ２のイベントが影響を及ぼし、これによって、検出位置Ｐ１が中央寄りの検出位置Ｐ３にずれて検出されてしまうこととなる。 Such distortion of the position map under the condition of a high count rate can be understood by considering the phenomenon shown in FIG. 4B, for example. Here, the detection signal output by the detection event at the detection position P1 is not sufficiently attenuated in time with respect to the detection signal at the previous detection position P2, and the detection signals pile up. Consider what happens. At this time, the event at the previous detection position P2 has an influence on the detection event at the detection position P1, and as a result, the detection position P1 is shifted to the detection position P3 closer to the center and detected.

このような検出位置のずれが、各検出イベントについて起こることにより、図４（ａ）に示すように、光電子増倍管２０での検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）のポジションマップに歪みが発生する。この場合、図３に示した計数率が低い条件下でのアドレス変換テーブルを適用して、検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）から検出アドレスＳ（ｎ，ｍ）を導出すると、検出アドレスの特定精度が低下してしまう。また、パイルアップを阻止、または補償することにより、パイルアップの影響の低減を図る構成が考えられる（特許文献１、２参照）。しかしながら、パイルアップを取り除く補償回路では、パイルアップが生じた場合に検出イベントが捨てられるため、そのような場合にカウントの欠損が発生する。また、複雑な補償回路をＡＳＩＣ化する必要があり、技術的に困難な点がある。 When such detection position shift occurs for each detection event, as shown in FIG. 4A, distortion occurs in the position map of the detection position P (X, Y) in the photomultiplier tube 20. . In this case, if the detection address S (n, m) is derived from the detection position P (X, Y) by applying the address conversion table shown in FIG. Will fall. Moreover, the structure which aims at reduction of the influence of pileup by preventing or compensating pileup is considered (refer patent document 1, 2). However, in the compensation circuit that removes the pileup, the detection event is discarded when the pileup occurs, and in this case, the count is lost. Further, it is necessary to make a complicated compensation circuit into an ASIC, which is technically difficult.

これに対して、上記した放射線検出装置１００では、図５に、図４（ａ）に示した条件下でアドレスマップのセグメントを切り直した状態を示すように、計数率取得部４０で取得された計数率に応じて、検出位置Ｐと検出アドレスＳとの対応関係を記述したアドレス変換テーブルを切り換える。このような構成によれば、計数率の変動にかかわらず、検出アドレスの特定精度を向上することができ、計数率によるポジションマップの変化に追従して、ダイナミックレンジが広い放射線検出装置を実現することが可能となる。 On the other hand, in the above-described radiation detection apparatus 100, the count rate acquisition unit 40 acquires the segment of the address map under the conditions shown in FIG. The address conversion table describing the correspondence between the detection position P and the detection address S is switched according to the count rate. According to such a configuration, it is possible to improve the detection address identification accuracy regardless of variations in the count rate, and to realize a radiation detection device with a wide dynamic range following the change in the position map due to the count rate. It becomes possible.

放射線検出装置１００において、位置検出型の光電子増倍管２０については、上記したように、複数のアノードを有するマルチアノード型であって、複数のアノードから抵抗分割回路２５を介して、検出位置の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されていることが好ましい。このような構成によれば、光電子増倍管２０での放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）（シンチレータアレイからの蛍光の検出位置）を、４つの検出信号のそれぞれの信号強度から確実に求めることができる。 In the radiation detection apparatus 100, the position detection type photomultiplier tube 20 is a multi-anode type having a plurality of anodes as described above. It is preferable to be configured to output four detection signals including information. According to such a configuration, the radiation detection position (X, Y) (fluorescence detection position from the scintillator array) in the photomultiplier tube 20 is reliably obtained from the signal intensities of the four detection signals. Can do.

検出アドレス導出部５０において検出アドレスの導出に用いられる計数率に応じたアドレス変換テーブルは、導出部５０にあらかじめ用意されたデータを用いて設定される。具体的には、例えば、検出アドレス導出部５０が、計数率に応じたアドレス変換テーブルとして、あらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを有する構成を用いることができる。このような構成によれば、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。 The address conversion table corresponding to the count rate used for deriving the detection address in the detection address deriving unit 50 is set using data prepared in advance in the deriving unit 50. Specifically, for example, a configuration in which the detection address deriving unit 50 has a plurality of address conversion tables prepared in advance as an address conversion table corresponding to the count rate can be used. According to such a configuration, it is possible to suitably realize setting and changing of the address conversion table corresponding to the variation in the count rate.

あるいは、検出アドレス導出部５０が、計数率に応じてアドレス変換テーブルを算出するためにあらかじめ用意されたテーブル算出用データを有する構成を用いても良い。このような構成によっても、複数のアドレス変換テーブルを用意する構成と同様に、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。 Alternatively, a configuration in which the detection address deriving unit 50 has table calculation data prepared in advance for calculating the address conversion table according to the count rate may be used. Also with such a configuration, setting and changing of the address conversion table corresponding to the variation of the count rate can be suitably realized as in the configuration in which a plurality of address conversion tables are prepared.

また、光電子増倍管２０における計数率の取得については、計数率取得部４０が、光電子増倍管２０からの複数の検出信号を加算した加算検出信号に基づいて、計数率を取得することが好ましい。このように、光電子増倍管２０からの加算検出信号を用いて計数率を取得することにより、アドレス変換テーブルの設定、変更において参照される計数率を好適に求めることができる。あるいは、計数率の取得において、加算検出信号以外で、計数率の変動を示す他の信号を用いても良い。 In addition, regarding the acquisition of the count rate in the photomultiplier tube 20, the count rate acquisition unit 40 may acquire the count rate based on an addition detection signal obtained by adding a plurality of detection signals from the photomultiplier tube 20. preferable. As described above, by obtaining the count rate using the addition detection signal from the photomultiplier tube 20, the count rate referred to in setting and changing the address conversion table can be suitably obtained. Alternatively, in the acquisition of the count rate, other signals indicating fluctuations in the count rate may be used in addition to the addition detection signal.

なお、シンチレータアレイ１０、及び位置検出型の光電子増倍管２０を用いた検出装置の構成については、具体的には、図１に示した構成に限らず、様々な構成を用いることが可能である。そのような放射線検出装置の一例を図６に示す。 The configuration of the detection device using the scintillator array 10 and the position detection type photomultiplier tube 20 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and various configurations can be used. is there. An example of such a radiation detection apparatus is shown in FIG.

図６は、放射線検出装置の構成の他の例について示す側面図である。図６に示す構成では、それぞれ図１と同様の構成を有する３つの検出装置１０１、１０２、１０３を並べて連結することで、全体の放射線検出装置を構成している。また、ここでは、シンチレータアレイ１０、及びライトガイド１５については、３つの検出装置１０１〜１０３の全体で一体の構成とし、ライトガイド１５のシンチレータアレイ１０とは反対側に、３つの光電子増倍管２０を位置をずらして接続する構成としている。このような構成においても、図１に示した検出位置導出部３０、計数率取得部４０、及び検出アドレス導出部５０による構成を適用することが可能である。 FIG. 6 is a side view showing another example of the configuration of the radiation detection apparatus. In the configuration shown in FIG. 6, the entire radiation detection device is configured by connecting three detection devices 101, 102, and 103 having the same configuration as in FIG. 1 side by side. In addition, here, the scintillator array 10 and the light guide 15 are configured integrally with the three detection devices 101 to 103, and three photomultiplier tubes are provided on the opposite side of the light guide 15 from the scintillator array 10. 20 is connected by shifting the position. Even in such a configuration, the configuration of the detection position deriving unit 30, the count rate acquiring unit 40, and the detection address deriving unit 50 shown in FIG. 1 can be applied.

図１に示した構成の放射線検出装置１００において、位置検出型の光電子増倍管２０としては、例えば８×８＝６４ｃｈ、または１６×１６＝２５６ｃｈで、２次元アレイ状に配列された複数のアノードを有するマルチアノード型の光電子増倍管を用いることができる。光電子増倍管２０での検出面積は、様々に設定可能であるが、例えば４４．７ｍｍ×４４．７ｍｍである。また、図６に示したように３つの光電子増倍管を連結して用いる場合には、その全体での検出面積は、例えば４４．７ｍｍ×１５１．１ｍｍである。また、光電子増倍管における位置分解能は、典型的には例えば、視野中心部分において２．５ｍｍ以下である。 In the radiation detection apparatus 100 having the configuration shown in FIG. 1, the position detection type photomultiplier tube 20 includes, for example, a plurality of 8 × 8 = 64 ch or 16 × 16 = 256 ch arranged in a two-dimensional array. A multi-anode type photomultiplier tube having an anode can be used. Although the detection area in the photomultiplier tube 20 can be set in various ways, it is, for example, 44.7 mm × 44.7 mm. Further, when three photomultiplier tubes are connected and used as shown in FIG. 6, the total detection area is, for example, 44.7 mm × 151.1 mm. In addition, the position resolution in the photomultiplier tube is typically 2.5 mm or less at the center of the visual field, for example.

また、光電子増倍管２０の検出面２０ａ上に配置されるシンチレータアレイ１０を構成するシンチレータ素子１１については、様々な結晶種類、サイズのシンチレータを用いて良いが、例えば、Ｘ方向に幅１．２７５ｍｍ、Ｙ方向に幅２．６７５ｍｍ、Ｚ方向に高さ７ｍｍのＬＹＳＯ結晶を用いることができる。また、この場合、シンチレータアレイ１０を構成するシンチレータ素子１１の個数は、上記の光電子増倍管２０に対して、Ｘ方向にＮ＝３５個、Ｙ方向にＭ＝１７個で、全体でＮ×Ｍ＝５９５個である。 As the scintillator elements 11 constituting the scintillator array 10 arranged on the detection surface 20a of the photomultiplier tube 20, scintillators of various crystal types and sizes may be used. An LYSO crystal having a width of 275 mm, a width of 2.675 mm in the Y direction, and a height of 7 mm in the Z direction can be used. Further, in this case, the number of scintillator elements 11 constituting the scintillator array 10 is N = 35 in the X direction and M = 17 in the Y direction with respect to the photomultiplier tube 20 as a whole. M = 595.

このような構成において、検出信号のパイルアップによるポジションマップの歪みなどの影響は、例えば計数率が１４０ｋｃｐｓ以上になると顕著になる。また、上記したようにアドレス変換テーブルを計数率によって切り換える構成は、マルチアノード型の光電子増倍管でのアノードのサイズに比べて、シンチレータ素子の結晶サイズが小さい場合に、特に有効である。 In such a configuration, the influence of distortion of the position map due to pile-up of the detection signal becomes significant when the count rate is 140 kcps or more, for example. In addition, the configuration for switching the address conversion table according to the counting rate as described above is particularly effective when the crystal size of the scintillator element is smaller than the size of the anode in the multi-anode type photomultiplier tube.

図１に示した放射線検出装置１００の具体的な構成について、さらに説明する。図７及び図８は、図１に示した放射線検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。本構成例では、光電子増倍管２０として、８×８＝６４ｃｈのマルチアノード型で４つの出力端子を有する光電子増倍管を想定している。なお、図７、図８では、シンチレータアレイ１０等については図示を省略している。 A specific configuration of the radiation detection apparatus 100 illustrated in FIG. 1 will be further described. 7 and 8 are diagrams illustrating an example of a specific configuration of the radiation detection apparatus illustrated in FIG. 1. In this configuration example, it is assumed that the photomultiplier tube 20 is a multi-anode type 8 × 8 = 64 ch photomultiplier tube having four output terminals. 7 and 8, illustration of the scintillator array 10 and the like is omitted.

図７に示すように、光電子増倍管２０においてＸ方向、Ｙ方向に８×８で２次元アレイ状に配列されたアノードからの信号は、アノード出力２１を介してそれぞれ出力される。８×８のアノード出力２１からの信号は、複数の抵抗２２を所定の配列によって接続した抵抗分割回路２５を介して、図中の右上の出力端子２６ａからの検出信号Ａ、左上の出力端子２６ｂからの検出信号Ｂ、右下の出力端子２６ｃからの検出信号Ｃ、及び左下の出力端子２６ｄからの検出信号Ｄの４つの検出信号として出力される。 As shown in FIG. 7, signals from the anodes arranged in a two-dimensional array of 8 × 8 in the X direction and Y direction in the photomultiplier tube 20 are output via the anode outputs 21, respectively. The signal from the 8 × 8 anode output 21 is sent to the detection signal A from the upper right output terminal 26a and the upper left output terminal 26b through a resistance dividing circuit 25 in which a plurality of resistors 22 are connected in a predetermined arrangement. Detection signal B, detection signal C from the lower right output terminal 26c, and detection signal D from the lower left output terminal 26d.

光電子増倍管２０の出力端子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄからの検出信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図７、図８に示すように、それぞれ対応する増幅器２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを介して検出位置導出部３０へと入力され、導出部３０において、光電子増倍管２０での検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる。図７に示した構成では、検出位置のＸ座標、及びＹ座標は、それぞれ下記の式
Ｘ＝（Ａ＋Ｃ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ＝（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
によって求められる。 The detection signals A, B, C, and D from the output terminals 26a, 26b, 26c, and 26d of the photomultiplier tube 20 are respectively supplied to the corresponding amplifiers 28a, 28b, 28c, and 28d as shown in FIGS. To the detection position deriving unit 30, and the deriving unit 30 is used to derive the detection position (X, Y) in the photomultiplier tube 20. In the configuration shown in FIG. 7, the X coordinate and the Y coordinate of the detection position are respectively expressed by the following formulas X = (A + C) / (A + B + C + D)
Y = (A + B) / (A + B + C + D)
Sought by.

検出位置導出部３０は、Ａ＋Ｃ演算部３１、Ａ＋Ｂ演算部３２、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ演算部３３、Ｘ位置演算部３６、及びＹ位置演算部３７を有している。Ａ＋Ｃ演算部３１には、検出信号Ａ、Ｃが入力されており、加算検出信号Ａ＋Ｃを生成して、Ｘ位置演算部３６へと出力する。Ａ＋Ｂ演算部３２には、検出信号Ａ、Ｂが入力されており、加算検出信号Ａ＋Ｂを生成して、Ｙ位置演算部３７へと出力する。Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ演算部３３には、検出信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが入力されており、加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを生成して、Ｘ位置演算部３６及びＹ位置演算部３７の双方へと出力する。 The detection position deriving unit 30 includes an A + C calculating unit 31, an A + B calculating unit 32, an A + B + C + D calculating unit 33, an X position calculating unit 36, and a Y position calculating unit 37. Detection signals A and C are input to the A + C calculation unit 31, and an addition detection signal A + C is generated and output to the X position calculation unit 36. The detection signals A and B are input to the A + B calculation unit 32, and the addition detection signal A + B is generated and output to the Y position calculation unit 37. Detection signals A, B, C, and D are input to the A + B + C + D calculation unit 33, and an addition detection signal A + B + C + D is generated and output to both the X position calculation unit 36 and the Y position calculation unit 37.

Ｘ位置演算部３６は、演算部３１からの加算検出信号Ａ＋Ｃ、及び演算部３３からの加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを用い、上記の式によって、検出位置のＸ座標を導出する。Ｙ位置演算部３７は、演算部３２からの加算検出信号Ａ＋Ｂ、及び演算部３３からの加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを用い、上記の式によって、検出位置のＹ座標を導出する。また、Ｘ位置演算部３６及びＹ位置演算部３７は、例えばＡ−Ｄ変換器によって構成される。演算部３６、３７で導出された検出位置のＸ座標、Ｙ座標は、検出アドレス導出部５０へと入力され、導出部５０において、検出アドレス（ｎ，ｍ）の導出に用いられる。 The X position calculation unit 36 uses the addition detection signal A + C from the calculation unit 31 and the addition detection signal A + B + C + D from the calculation unit 33 to derive the X coordinate of the detection position by the above formula. The Y position calculation unit 37 uses the addition detection signal A + B from the calculation unit 32 and the addition detection signal A + B + C + D from the calculation unit 33 to derive the Y coordinate of the detection position by the above formula. Further, the X position calculation unit 36 and the Y position calculation unit 37 are configured by, for example, an A-D converter. The X and Y coordinates of the detection position derived by the calculation units 36 and 37 are input to the detection address deriving unit 50, and the deriving unit 50 uses the detection address (n, m).

また、演算部３３で生成された加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄは、計数率取得部４０にも入力されている。計数率取得部４０は、光電子増倍管２０からの４つの検出信号の全てを加算した加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄによって検出イベントをカウントすることで、光電子増倍管２０での単位時間当たりの検出イベント数を示すシングル計数率を取得する。 The addition detection signal A + B + C + D generated by the calculation unit 33 is also input to the count rate acquisition unit 40. The count rate acquisition unit 40 counts the detection events by the addition detection signal A + B + C + D obtained by adding all the four detection signals from the photomultiplier tube 20, thereby detecting the number of detection events per unit time in the photomultiplier tube 20. A single count rate indicating that is acquired.

検出アドレス導出部５０は、アドレス変換部５１、変換データ記憶部５２、エネルギー算出部５３、及びエネルギー選択部５４を有している。アドレス変換部５１には、検出位置導出部３０で求められた検出位置のＸ座標及びＹ座標が入力されており、この検出位置（Ｘ，Ｙ）に基づき、検出位置に対応するシンチレータアレイ１０でのシンチレータ素子１１を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）を導出する。この変換部５１で求められた検出アドレスは、放射線の検出結果として、外部（例えば後段の回路）へと出力される。 The detection address deriving unit 50 includes an address conversion unit 51, a conversion data storage unit 52, an energy calculation unit 53, and an energy selection unit 54. The X and Y coordinates of the detection position obtained by the detection position deriving unit 30 are input to the address conversion unit 51, and the scintillator array 10 corresponding to the detection position is based on the detection position (X, Y). The detection address (n, m) indicating the scintillator element 11 is derived. The detection address obtained by the conversion unit 51 is output to the outside (for example, a subsequent circuit) as a radiation detection result.

特に、本構成例では、アドレス変換部５１は、計数率取得部４０で取得された計数率に基づいてアドレス変換テーブルを設定または変更し、設定されたアドレス変換テーブルを用いて、検出位置（Ｘ，Ｙ）を検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。これにより、放射線の検出イベントの計数率に応じて、最適なアドレス変換テーブルによって検出アドレスを正確に特定することができる。また、図８に示した構成では、アドレス変換部５１に対して変換データ記憶部５２が設けられており、アドレス変換テーブルの設定、変更に必要なデータは、記憶部５２にあらかじめ用意されている。 In particular, in this configuration example, the address conversion unit 51 sets or changes the address conversion table based on the count rate acquired by the count rate acquisition unit 40, and uses the set address conversion table to detect the detection position (X , Y) is converted into a detection address (n, m). Accordingly, the detection address can be accurately specified by the optimum address conversion table in accordance with the count rate of the radiation detection event. In the configuration shown in FIG. 8, a conversion data storage unit 52 is provided for the address conversion unit 51, and data necessary for setting and changing the address conversion table is prepared in the storage unit 52 in advance. .

検出アドレスの導出において、計数率に応じたアドレス変換テーブルとしてあらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを用いる場合には、変換データ記憶部５２には、それらの複数のアドレス変換テーブルがルックアップテーブルとして格納される。アドレス変換部５１は、計数率取得部４０で取得された計数率を参照し、変換データ記憶部５２に用意された複数のアドレス変換テーブルから、最適なテーブルを選択する。 In the derivation of the detection address, when a plurality of address conversion tables prepared in advance as the address conversion table corresponding to the count rate are used, the plurality of address conversion tables are used as lookup tables in the conversion data storage unit 52. Stored. The address conversion unit 51 refers to the count rate acquired by the count rate acquisition unit 40 and selects an optimum table from a plurality of address conversion tables prepared in the conversion data storage unit 52.

また、検出アドレスの導出において、計数率に応じてアドレス変換テーブルを算出するためのテーブル算出用データを用いる場合には、変換データ記憶部５２には、そのテーブル算出用データが格納される。アドレス変換部５１は、計数率取得部４０で取得された計数率を参照し、変換データ記憶部５２に用意されたテーブル算出用データにより、最適なアドレス変換テーブルを算出する。 Further, in the derivation of the detection address, when using table calculation data for calculating the address conversion table according to the count rate, the conversion data storage unit 52 stores the table calculation data. The address conversion unit 51 refers to the count rate acquired by the count rate acquisition unit 40 and calculates an optimum address conversion table using the table calculation data prepared in the conversion data storage unit 52.

この場合のテーブル算出用データとして、具体的には、例えば、計数率によってパラメータ化、一般化したアドレス変換テーブルを用意しておく構成を用いることができる。あるいは、テーブル算出用データとして、低計数率側と高計数率側とで２個、あるいは３個以上で所定個数のアドレス変換テーブルを用意しておき、それらのテーブルを用いた補間演算等によって中間のアドレス変換テーブルを作成する構成を用いても良い。なお、複数のアドレス変換テーブルを用いる構成、及びテーブル算出用データを用いる構成のいずれにおいても、それらのデータは、計数率に応じてあらかじめ実測によって取得して、変換データ記憶部５２に保持しておくことが好ましい。 As the table calculation data in this case, specifically, for example, a configuration in which an address conversion table that is parameterized and generalized by a count rate is prepared can be used. Alternatively, as the table calculation data, two or three or more address conversion tables on the low count rate side and the high count rate side are prepared, and intermediate by interpolation using the tables. A configuration for creating the address conversion table may be used. In both the configuration using a plurality of address conversion tables and the configuration using table calculation data, these data are acquired by actual measurement in advance according to the count rate and stored in the conversion data storage unit 52. It is preferable to keep it.

また、本構成例では、検出アドレス導出部５０において、さらに、エネルギー算出部５３、及びエネルギー選択部５４が設けられている。ここで、光電子増倍管２０から出力される検出信号の波高値は、検出された放射線のエネルギーに応じて変化するが、この波高値も、検出位置（Ｘ，Ｙ）に依存して異なる値となる場合がある。エネルギー算出部５３は、あらかじめ用意された補正式、あるいはルックアップテーブル等を用いて、検出位置に応じたエネルギー値または波高値の補正を行う。なお、このようなエネルギー値の補正については、不要であれば行わない構成としても良い。また、エネルギー値の補正についても、計数率に応じてテーブル等を切り換える構成としても良い。 In the present configuration example, the detection address deriving unit 50 is further provided with an energy calculating unit 53 and an energy selecting unit 54. Here, the peak value of the detection signal output from the photomultiplier tube 20 changes according to the energy of the detected radiation, but this peak value also varies depending on the detection position (X, Y). It may become. The energy calculation unit 53 corrects the energy value or the peak value according to the detection position using a correction formula prepared in advance, a lookup table, or the like. Such energy value correction may be omitted if unnecessary. Further, the energy value may be corrected by switching the table or the like according to the count rate.

また、エネルギー選択部５４は、エネルギー算出部５３で補正、算出されたエネルギー値に対して、許容されるエネルギー値の範囲を示すエネルギーウィンドウを適用する。そして、その検出イベントでのエネルギー値が設定されたウィンドウ内であれば、それを示す信号を外部（例えば後段の回路）へと出力する。 Further, the energy selection unit 54 applies an energy window indicating a range of allowable energy values to the energy values corrected and calculated by the energy calculation unit 53. If the energy value in the detection event is within the set window, a signal indicating the energy value is output to the outside (for example, a subsequent circuit).

本発明による放射線検出装置は、上記した実施形態、及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、シンチレータアレイ、位置検出型の光電子増倍管を含む放射線検出の構成については、図１、図６に示した構成以外にも、具体的には様々な構成を用いて良い。また、シンチレータアレイと光電子増倍管との間のライトガイドについては、不要であれば設けない構成としても良い。また、計数率取得部、検出位置導出部、検出アドレス導出部の構成についても、図７、図８に示した構成はその一例を示すものであり、具体的には上記構成以外にも様々な構成を用いることが可能である。 The radiation detection apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and configuration examples, and various modifications are possible. For example, regarding the configuration of radiation detection including a scintillator array and a position detection type photomultiplier tube, various configurations other than the configurations shown in FIGS. 1 and 6 may be used. In addition, the light guide between the scintillator array and the photomultiplier tube may be omitted if unnecessary. Also, the configurations shown in FIGS. 7 and 8 show examples of the configuration of the count rate acquisition unit, the detection position deriving unit, and the detection address deriving unit. Specifically, there are various configurations other than the above configuration. A configuration can be used.

本発明は、シンチレータアレイと位置検出型の光電子増倍管とを備える構成において、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能な放射線検出装置として利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a radiation detection apparatus that can improve the accuracy of detection address detection in a scintillator array in a configuration including a scintillator array and a position detection type photomultiplier tube.

１００、１０１〜１０３…放射線検出装置、１０…シンチレータアレイ、１１…シンチレータ素子、１５…ライトガイド、２０…位置検出型の光電子増倍管、２１…アノード出力、２２…抵抗、２５…抵抗分割回路、２６、２６ａ〜２６ｄ…検出信号出力端子、２８ａ〜２８ｄ…増幅器、
３０…検出位置導出部、３１…Ａ＋Ｃ演算部、３２…Ａ＋Ｂ演算部、３３…Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ演算部、３６…Ｘ位置演算部、３７…Ｙ位置演算部、４０…計数率取得部、５０…検出アドレス導出部、５１…アドレス変換部、５２…変換データ記憶部、５３…エネルギー算出部、５４…エネルギー選択部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 101-103 ... Radiation detection apparatus, 10 ... Scintillator array, 11 ... Scintillator element, 15 ... Light guide, 20 ... Position detection type photomultiplier tube, 21 ... Anode output, 22 ... Resistance, 25 ... Resistance division circuit , 26, 26a to 26d, detection signal output terminals, 28a to 28d, amplifiers,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Detection position derivation part, 31 ... A + C calculation part, 32 ... A + B calculation part, 33 ... A + B + C + D calculation part, 36 ... X position calculation part, 37 ... Y position calculation part, 40 ... Count rate acquisition part, 50 ... Detection address Deriving unit, 51... Address converting unit, 52... Conversion data storage unit, 53.

Claims

N × M arranged in a two-dimensional array of N in the X direction (N is an integer of 2 or more) and M in the Y direction (M is an integer of 2 or more) that emits fluorescence in response to incident radiation. A scintillator array comprising scintillator elements;
The scintillator array is disposed on a detection surface, detects fluorescence from the scintillator element, and outputs a plurality of detection signals used for deriving radiation detection positions (X, Y) in the X and Y directions. A position detection type photomultiplier configured in
A count rate acquisition means for acquiring a count rate indicating the number of detected events per unit time in the photomultiplier;
Detection position deriving means for deriving the detection position (X, Y) based on the plurality of detection signals from the photomultiplier;
Detection indicating the corresponding scintillator element in the scintillator array, where n is an integer between 1 and N and m is an integer between 1 and M for the detection position (X, Y) derived by the detection position deriving means Detection address deriving means for converting into an address (n, m),
The detection address deriving unit converts the detection position (X, Y) into the detection address (n, m) by an address conversion table set based on the count rate acquired by the count rate acquisition unit. A radiation detector characterized by that.

The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the detection address deriving unit includes a plurality of address conversion tables prepared in advance as the address conversion table corresponding to the count rate.

The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the detection address deriving unit has table calculation data prepared in advance for calculating the address conversion table according to the count rate.

The photomultiplier tube is configured as a multi-anode type having a plurality of anodes, and outputs four detection signals including information on the detection position (X, Y) from the plurality of anodes via a resistance dividing circuit. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the radiation detection apparatus is configured as described above.

The count rate acquisition unit acquires the count rate based on an addition detection signal obtained by adding the plurality of detection signals from the photomultiplier tube. The radiation detection apparatus described.