JP5991519B2

JP5991519B2 - コンプトンカメラ

Info

Publication number: JP5991519B2
Application number: JP2012157920A
Authority: JP
Inventors: 淳片岡; 彩岸本; 加藤　卓也; 卓也加藤; 慎二大須賀; 通人平柳; 中村　重幸; 重幸中村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Waseda University
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Waseda University
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP2014020843A

Description

本発明は、コンプトンカメラに関するものである。

コンプトンカメラは、入射した放射線（例えばガンマ線）のコンプトン散乱を検出する散乱検出部と、この散乱検出部でコンプトン散乱して入射した放射線の吸収を検出する吸収検出部とを備え、放射線のコンプトン散乱および吸収を同時検出する。そして、コンプトンカメラは、複数の同時検出事象について、散乱検出部において放射線がコンプトン散乱した位置、散乱検出部において放射線がコンプトン散乱した際に放射線が失ったエネルギー、吸収検出部において放射線が吸収された位置、および、吸収検出部において放射線が吸収された際に放射線が失ったエネルギーを求め、これらに基づいて放射線源の画像を求めることができる。

特許文献１に開示された発明のコンプトンカメラでは、散乱検出部および吸収検出部それぞれは、放射線のコンプトン散乱または吸収に応じて電荷を発生させるゲルマニウム結晶と、ゲルマニウム結晶の一方の主面上に並列配置された複数の陽極ストリップと、これに対向するゲルマニウム結晶の他方の主面上に並列配置された複数の陰極ストリップとを含み、陽極ストリップおよび陰極ストリップそれぞれの長手方向が互いに垂直とされている。

特許文献１に開示された発明のコンプトンカメラでは、散乱検出部および吸収検出部それぞれのゲルマニウム結晶において放射線のコンプトン散乱または吸収に応じて電荷が発生し、その電荷が何れかの陽極ストリップおよび陰極ストリップにより検出される。そして、陽極ストリップおよび陰極ストリップからの電気信号に基づいて、ゲルマニウム結晶における放射線のコンプトン散乱または吸収の位置が求められるとともに、コンプトン散乱または吸収の際に放射線が失ったエネルギーが求められる。

特開２００５−２０８０５７号公報特開２０１１−８５４１８号公報

特許文献１に開示された発明のコンプトンカメラにおいて放射線のコンプトン散乱または吸収を検出するために用いられるゲルマニウム結晶は、高純度化が困難であり、加工も困難であることから、高価である。また、ゲルマニウム結晶は使用時に液体窒素で冷却される必要があることから、ゲルマニウム結晶を用いたコンプトンカメラは、冷却のための装置を必要とし、小型化が困難であり、フィールドでの使用に適さない。

なお、特許文献２には、放射線のコンプトン散乱または吸収を検出するためにシンチレータを用いることができる旨の言及がある。しかし、同文献には続けて、シンチレータを用いる場合には光電変換が煩雑となるので半導体（例えばＳｉ、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ等）を用いるべきである旨の記載がある。すなわち、コンプトンカメラにおいて放射線のコンプトン散乱または吸収を検出するにはシンチレータの使用は困難または不適切であるとされている。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、安価で小型化可能なコンプトンカメラを提供することを目的とする。

本発明のコンプトンカメラは、入射した放射線のコンプトン散乱を検出する散乱検出部と、散乱検出部でコンプトン散乱して入射した放射線の吸収を検出する吸収検出部と、散乱検出部における放射線のコンプトン散乱および吸収検出部における放射線の吸収の同時検出事象に基づいて放射線源の画像を求める信号処理部と、を備えることを特徴とする。また、散乱検出部および吸収検出部それぞれは、(1) 放射線のコンプトン散乱または吸収に応じてシンチレーション光を発生させ、互いに逆方向である第１方向および第２方向と異なる方向へのシンチレーション光の伝搬を制限して、第１方向および第２方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させて外部へ出力し、シンチレーション光発生位置によって第１方向および第２方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なるシンチレータブロックと、(2) シンチレータブロックの第１方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を出力する第１受光部と、(3) シンチレータブロックの第２方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を出力する第２受光部と、を含むことを特徴とする。さらに、信号処理部は、散乱検出部の第１受光部および第２受光部ならびに吸収検出部の第１受光部および第２受光部それぞれから出力された電気信号に基づいて放射線源の画像を求めることを特徴とする。

本発明では、散乱検出部のシンチレータブロックまたは吸収検出部のシンチレータブロックそれぞれは、３次元的に集合された複数のシンチレータセルを含み、隣接する２つのシンチレータセルの間に設定された光学条件によって、第１方向および第２方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させるとともに、シンチレーション光発生位置によって第１方向および第２方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なるのが好適である。或いは、散乱検出部のシンチレータブロックまたは吸収検出部のシンチレータブロックそれぞれは、内部に形成された改質領域または破断領域によって、第１方向および第２方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させるとともに、シンチレーション光発生位置によって第１方向および第２方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なるのも好適である。

本発明では、散乱検出部の第１受光部および第２受光部のうちの何れか一方、ならびに、吸収検出部の第１受光部および第２受光部のうちの何れか一方は、散乱検出部のシンチレータブロックと吸収検出部のシンチレータブロックとの間の領域に配置されていてもよい。或いは、散乱検出部の第１受光部および第２受光部、ならびに、吸収検出部の第１受光部および第２受光部は、散乱検出部のシンチレータブロックと吸収検出部のシンチレータブロックとの間の領域と異なる領域に配置されていてもよい。

本発明によれは、入射した放射線（例えばガンマ線）の入射位置を３次元的に捉えることで、高解像度でありながら、安価で小型化可能なコンプトンカメラを提供することができる。

第１実施形態のコンプトンカメラ１の構成を示す図である。信号処理部３０における放射線源９０の画像を求める処理を説明する斜視図である。シンチレータブロック１３の第１構成例を説明する斜視図である。シンチレータブロック１３の第２構成例を説明する斜視図である。第２実施形態のコンプトンカメラ２の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面には説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系が示されている。

図１は、第１実施形態のコンプトンカメラ１の構成を示す図である。コンプトンカメラ１は、散乱検出部１０、吸収検出部２０および信号処理部３０を備え、放射線源９０の画像を求めることができる。散乱検出部１０は、放射線源９０から放出された放射線（例えばガンマ線）が入射すると、その入射した放射線のコンプトン散乱を検出する。吸収検出部２０は、散乱検出部１０でコンプトン散乱した放射線が入射すると、その入射した放射線の吸収を検出する。信号処理部３０は、散乱検出部１０における放射線のコンプトン散乱および吸収検出部２０における放射線の吸収の同時検出事象に基づいて放射線源９０の画像を求める。

散乱検出部１０は、受光部１１、受光部１２およびシンチレータブロック１３を含む。シンチレータブロック１３は、放射線のコンプトン散乱に応じてシンチレーション光を発生させ、−ｚ方向および＋ｚ方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させて外部へ出力する。シンチレータブロック１３は、シンチレーション光発生位置によって−ｚ方向および＋ｚ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。シンチレータブロック１３は、直方体形状を有し、各辺がｘ方向，ｙ方向およびｚ方向の何れに平行である。シンチレータブロック１３におけるシンチレーション光発生位置は、放射線がコンプトン散乱した位置Ｐ１に相当する。シンチレータブロック１３におけるシンチレーション光発生強度は、放射線がコンプトン散乱した際に放射線が失ったエネルギーＥ１に相当する。

受光部１１，１２は、ｘｙ平面に平行な受光面を有する。受光部１１は、シンチレータブロック１３の−ｚ方向の側に設けられ、シンチレータブロック１３の−ｚ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。受光部１２は、シンチレータブロック１３の＋ｚ方向の側に設けられ、シンチレータブロック１３の＋ｚ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。

吸収検出部２０は、受光部２１、受光部２２およびシンチレータブロック２３を含む。シンチレータブロック２３は、放射線の吸収に応じてシンチレーション光を発生させ、−ｚ方向および＋ｚ方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させて外部へ出力する。シンチレータブロック２３は、シンチレーション光発生位置によって−ｚ方向および＋ｚ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。シンチレータブロック２３は、直方体形状を有し、各辺がｘ，ｙ，ｚ方向の何れに平行である。シンチレータブロック２３におけるシンチレーション光発生位置は、放射線が吸収された位置Ｐ２に相当する。シンチレータブロック２３におけるシンチレーション光発生強度は、放射線が吸収された際に放射線が失ったエネルギーＥ２に相当する。

受光部２１，２２は、ｘｙ平面に平行な受光面を有する。受光部２１は、シンチレータブロック２３の−ｚ方向の側に設けられ、シンチレータブロック２３の−ｚ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。受光部２２は、シンチレータブロック２３の＋ｚ方向の側に設けられ、シンチレータブロック２３の＋ｚ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。

シンチレータブロック１３，２３として、例えば、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２（ＢＧＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ_２ＳｉＯ_５（Ｃｅ：ＬＳＯ）、Ｌｕ_{２（１−Ｘ）}Ｙ_２ＸＳｉＯ_５（ＬＹＳＯ）、Ｇｄ_２ＳｉＯ_５（ＧＳＯ）、ＰｒがドープされたＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（Ｐｒ：ＬｕＡＧ）、ＣｅがドープされたＧｄ_３Ａｌ_２Ｇａ_３Ｏ_１２（Ｃｅ：ＧＡＧＧ）等が用いられる。

受光部１１，１２，２１，２２として、高感度の半導体光検出素子が用いられるのが好適であり、その中でも浜松ホトニクス株式会社製のＭＰＰＣ（登録商標）またはＭＰＰＣアレイが用いられるのが好適である。ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）は、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードにクエンチング抵抗が接続されたものを１つのピクセルとして、複数のピクセルが２次元配列されたものである。アバランシェフォトダイオードは、逆電圧が印加されると、光電流を増倍することができ、高速・高感度の光検出をすることができる。アバランシェフォトダイオードの逆電圧が降伏電圧以上に設定されると、内部電界が非常に高くなり、増倍率が格段に大きくなる。このような状態でのアバランシェフォトダイオードの動作はガイガーモードと呼ばれる。ＭＰＰＣは、フォトンカウンティングが可能である。ＭＰＰＣは、２次元配列された複数のピクセルの受光量の総和を表す電気信号を出力することができる。このようなＭＰＰＣを受光部に用いる場合、例えば複数のＭＰＰＣを２次元配列し、４つの出力端子と各ＭＰＰＣの出力とを抵抗器を介して接続し、各ＭＰＰＣからの電気信号を最終的に出力端子から出力する。これら４つの出力端子から出力される電気信号の値の比は、光入射面への光の入射位置に応じたものとなり、また、これら４つの出力端子から出力される電気信号の値の和は、光強度に応じたものとなる。

受光部１１，１２，２１，２２として、位置検出型の光電子増倍管が用いられるのも好適であり、その中でもマルチアノード型の光電子増倍管が用いられるのが好適である。マルチアノード型の光電子増倍管は、例えば、２次元配列された複数のアノードと、各アノードに対応したアノード端子とを備え、各アノード端子と４つの出力端子とが抵抗を介して接続されていて、各アノードからの電気信号を最終的に４つの出力端子から出力する。これら４つの出力端子から出力される電気信号の値の比は、光入射面への光の入射位置に応じたものとなり、また、これら４つの出力端子から出力される電気信号の値の和は、光強度に応じたものとなる。

本実施形態では、受光部１２，２１は、シンチレータブロック１３とシンチレータブロック２３との間の狭い領域に配置されているので、光電子増倍管と比べて小型である半導体光検出素子が用いられるのが好ましい。また、受光部１１および受光部１２は同じタイプのものが用いられるのが好ましく、受光部２１および受光部２２は同じタイプのものが用いられるのが好ましい。

信号処理部３０は、散乱検出部１０の受光部１１および受光部１２それぞれから出力された電気信号を入力するとともに、吸収検出部２０の受光部２１および受光部２２それぞれから出力された電気信号をも入力して、これらの電気信号に基づいて放射線源９０の画像を求める。

図２は、信号処理部３０における放射線源９０の画像を求める処理を説明する斜視図である。信号処理部３０は、受光部１１，１２，２１，２２それぞれから出力された電気信号に基づいて、シンチレータブロック１３において放射線がコンプトン散乱した位置Ｐ１、シンチレータブロック１３において放射線がコンプトン散乱した際に放射線が失ったエネルギーＥ１、シンチレータブロック２３において放射線が吸収された位置Ｐ２、および、シンチレータブロック２３において放射線が吸収された際に放射線が失ったエネルギーＥ２を求めることができる。

なお、シンチレータブロック１３，２３においてシンチレーション光発生位置によって−ｚ方向および＋ｚ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なるので、信号処理部３０は、このことを利用して、ｘ方向およびｙ方向だけでなくｚ方向についても位置Ｐ１，Ｐ２を求めることができる。

放射線源９０から放出される放射線のエネルギーをＥとする。コンプトン散乱の際の散乱角をθとする。電子の静止質量をｍとし、真空中での光速をｃとする。これらのパラメータの間には以下の式で表される関係がある。この関係式からコンプトン散乱角θを求めることができる。そして、散乱位置Ｐ１と吸収位置Ｐ２とを互いに結ぶ直線を中心軸とし、散乱位置Ｐ１を頂点として、中心軸と母線とがなす角がθである円錐を想定すると、その円錐面上に放射線源９０が存在することがわかる。信号処理部３０は、複数の同時検出事象それぞれについて上記のような円錐面を求めて、これらに基づいて放射線源９０の画像を求める。
Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２
cosθ＝１＋ｍｃ^２（１／Ｅ−１／Ｅ２）

図３は、シンチレータブロック１３の第１構成例を説明する斜視図である。シンチレータブロック２３についても同様であるが、ここではシンチレータブロック１３について説明する。シンチレータブロック１３は、３次元的に集合された複数のシンチレータセル１３１を含む。同図では、計１８０個の同一形状を有するシンチレータセル１３１が、ｘ方向に６行、ｙ方向に５列、ｚ方向に６層に集合されている。シンチレータブロック１３は、隣接する２つのシンチレータセル１３１の間に設定された光学条件によって、−ｚ方向および＋ｚ方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させることができ、シンチレーション光発生位置によって−ｚ方向および＋ｚ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。

より具体的な例として、ｘ方向に隣接する２つのシンチレータセル１３１の間に反射材１３２が挿入され、ｙ方向に隣接する２つのシンチレータセル１３１の間にも反射材１３２が挿入され、ｚ方向に隣接する２つのシンチレータセル１３１の間に空気層１３３が挿入される。また、シンチレータブロック１３の６面のうち、受光部１１，１２に対向しない４面にも反射材が設けられている。反射材１３２は例えばＢａＳＯ_４からなる。反射材１３２がシンチレーション光を完全に反射させるとすれば、或るシンチレータセル１３１において放射線のコンプトン散乱に応じて発生したシンチレーション光は、±ｘ方向または±ｙ方向に隣接するシンチレータセル１３１へ伝搬することなく、−ｚ方向または＋ｚ方向に隣接するシンチレータセル１３１のみへ伝搬していき、−ｚ方向または＋ｚ方向の外部へ出力される。また、シンチレーション光は、−ｚ方向または＋ｚ方向に伝搬する際に途中にある空気層１３３によって一部が反射され残部が透過する。したがって、シンチレーション光発生位置によって−ｚ方向および＋ｚ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。これによりｚ方向でも十分高い位置分解能が得られる。

反射材１３２は、シンチレーション光を完全に反射させるものでなくてもよいが、反射率が高いのが好ましい。反射材１３２が一部のシンチレーション光を透過させる場合には、−ｚ方向または＋ｚ方向の外部へ出力されるシンチレーション光は拡がることになるが、受光部１１，１２の受光面上における受光強度分布の重心位置を求めればよい。また、空気層１３３に替えて他の材料からなる層が挿入されていてもよい。

図４は、シンチレータブロック１３の第２構成例を説明する斜視図である。シンチレータブロック２３についても同様であるが、ここでもシンチレータブロック１３について説明する。シンチレータブロック１３は、内部に多数の改質領域１３４が形成されている。改質領域１３４は、レーザ光の集光点がアモルファス化することで形成され、周囲の屈折率と異なる屈折率を有する。改質領域１３４は、離散的に形成されてもよいし、一定範囲に亘って連続的に形成されてもよい。改質領域１３４を形成する際に用いられるレーザ光源としては、短パルスレーザ光を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザおよびチタンサファイアレーザ等が用いられる。

また、改質領域１３４を起点として破断領域が形成されてもよい。破断領域の形成は、応力、曲げ応力、せん断応力、熱応力を加えることで可能である。改質領域の形成または破断領域の形成に先立って、シンチレータブロック１３の外表面をシート状の保持部材で覆っておくのが好ましく、これにより、破断領域の形成後でもシンチレータブロック１３の一体化が維持される。また、シンチレータブロック１３の６面のうち、受光部１１，１２に対向しない４面に反射材が設けられている。このようにして作製されるシンチレータブロック１３は、適切な位置に形成された改質領域１３４または破断領域によって、−ｚ方向および＋ｚ方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させることができ、シンチレーション光発生位置によって−ｚ方向および＋ｚ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。この構成例では、−ｚ方向または＋ｚ方向の外部へ出力されるシンチレーション光は拡がることになるが、受光部１１，１２の受光面上における受光強度分布の重心位置を求めることにより、ｘ方向、ｙ方向において高い位置分解能が得られる。

本実施形態のコンプトンカメラ１は、シンチレータブロック１３，２３を用いて放射線のコンプトン散乱または吸収を検出するので、入射した放射線（例えばガンマ線）の入射位置を３次元的に捉えることが可能となり、高解像度でありながら、安価に製造することができ、小型化可能である。このコンプトンカメラ１はフィールドでも好適に使用され得る。

次に、第２実施形態のコンプトンカメラ２について説明する。図５は、第２実施形態のコンプトンカメラ２の構成を示す図である。コンプトンカメラ２は、散乱検出部１０、吸収検出部２０および信号処理部３０を備え、放射線源９０の画像を求めることができる。図１に示された第１実施形態のコンプトンカメラ１の構成と比較すると、図５に示される第２実施形態のコンプトンカメラ２は、散乱検出部１０および吸収検出部２０それぞれの方位の点で異なる。以下では、第１実施形態との相違点について主に説明する。

散乱検出部１０のシンチレータブロック１３は、放射線のコンプトン散乱に応じてシンチレーション光を発生させ、−ｘ方向および＋ｘ方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させて外部へ出力する。シンチレータブロック１３は、シンチレーション光発生位置によって−ｘ方向および＋ｘ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。これによりｘ方向において十分高い位置分解能が得られる。

受光部１１，１２は、ｙｚ平面に平行な受光面を有する。受光部１１は、シンチレータブロック１３の−ｘ方向の側に設けられ、シンチレータブロック１３の−ｘ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。受光部１２は、シンチレータブロック１３の＋ｘ方向の側に設けられ、シンチレータブロック１３の＋ｘ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。

吸収検出部２０はのシンチレータブロック２３は、放射線の吸収に応じてシンチレーション光を発生させ、−ｘ方向および＋ｘ方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させて外部へ出力する。シンチレータブロック２３は、シンチレーション光発生位置によって−ｘ方向および＋ｘ方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる。これによりｘ方向において十分高い位置分解能が得られる。

受光部２１，２２は、ｙｚ平面に平行な受光面を有する。受光部２１は、シンチレータブロック２３の−ｘ方向の側に設けられ、シンチレータブロック２３の−ｘ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。受光部２２は、シンチレータブロック２３の＋ｘ方向の側に設けられ、シンチレータブロック２３の＋ｘ方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を信号処理部３０へ出力する。

本実施形態では、受光部１１，１２，２１，２２は、シンチレータブロック１３とシンチレータブロック２３との間の狭い領域と異なる広い領域に配置されているので、高感度の光電子増倍管が好適に用いられ得る。シンチレータブロック１３，２３のｚ方向のサイズよりｘ方向のサイズが大きいとすると、第１実施形態の場合と比較して本実施形態では、シンチレータブロック１３，２３から±ｘ方向の外部へ出力されるシンチレーション光の強度が小さくなる場合があるが、受光部１１，１２，２１，２２として高感度の光電子増倍管を用いることができるので、散乱位置Ｐ１、吸収位置Ｐ２および放射線喪失エネルギーＥ１，Ｅ２を高感度に測定することができる。本実施形態のコンプトンカメラ２は、第１実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、散乱検出部１０および吸収検出部２０それぞれの方位は、上記実施形態の場合と異なっていてもよい。

１，２…コンプトンカメラ、１０…散乱検出部、１１…受光部、１２…受光部、１３…シンチレータブロック、２０…吸収検出部、２１…受光部、２２…受光部、２３…シンチレータブロック、３０…信号処理部、９０…放射線源。

Claims

入射した放射線のコンプトン散乱を検出する散乱検出部と、前記散乱検出部でコンプトン散乱して入射した放射線の吸収を検出する吸収検出部と、前記散乱検出部における放射線のコンプトン散乱および前記吸収検出部における放射線の吸収の同時検出事象に基づいて放射線源の画像を求める信号処理部と、を備え、
前記散乱検出部および前記吸収検出部それぞれは、
放射線のコンプトン散乱または吸収に応じてシンチレーション光を発生させ、互いに逆方向である第１方向および第２方向と異なる方向へのシンチレーション光の伝搬を制限して、前記第１方向および前記第２方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させて外部へ出力し、シンチレーション光発生位置によって前記第１方向および前記第２方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なるシンチレータブロックと、
前記シンチレータブロックの前記第１方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を出力する第１受光部と、
前記シンチレータブロックの前記第２方向の外部に出力されたシンチレーション光を受光面上に受光し、その受光面上における受光位置および受光強度を表す電気信号を出力する第２受光部と、
を含み、
前記信号処理部は、前記散乱検出部の前記第１受光部および前記第２受光部ならびに前記吸収検出部の前記第１受光部および前記第２受光部それぞれから出力された電気信号に基づいて放射線源の画像を求める、
ことを特徴とするコンプトンカメラ。
前記散乱検出部の前記シンチレータブロックまたは前記吸収検出部の前記シンチレータブロックそれぞれは、３次元的に集合された複数のシンチレータセルを含み、隣接する２つのシンチレータセルの間に設定された光学条件によって、前記第１方向および前記第２方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させるとともに、シンチレーション光発生位置によって前記第１方向および前記第２方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ。
前記散乱検出部の前記シンチレータブロックまたは前記吸収検出部の前記シンチレータブロックそれぞれは、内部に形成された改質領域または破断領域によって、前記第１方向および前記第２方向に選択的にシンチレーション光を伝搬させるとともに、シンチレーション光発生位置によって前記第１方向および前記第２方向それぞれのシンチレーション光外部出力強度の比が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ。
前記散乱検出部の前記第１受光部および前記第２受光部のうちの何れか一方、ならびに、前記吸収検出部の前記第１受光部および前記第２受光部のうちの何れか一方は、前記散乱検出部の前記シンチレータブロックと前記吸収検出部の前記シンチレータブロックとの間の領域に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ。
前記散乱検出部の前記第１受光部および前記第２受光部、ならびに、前記吸収検出部の前記第１受光部および前記第２受光部は、前記散乱検出部の前記シンチレータブロックと前記吸収検出部の前記シンチレータブロックとの間の領域と異なる領域に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ。