JP6283367B2 - ピクセル型光検出器を用いてイオン化放射線を検出する方法及び装置 - Google Patents
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Description
各ピクセルが、前記検出器と前記イオン化放射線との相互作用の際に集まる電荷の特性である信号を提供し、
前記方法は、
(a)所定のしきい値を超える信号振幅を有する、被作用ピクセルと呼ばれるピクセルを決定するステップと、
(b)前記被作用ピクセルの信号から、衝突瞬間と呼ばれる瞬間を決定し、第1の所定の時間シフトを用いて前記衝突瞬間から決定された第1の瞬間を得るステップと、
(c)前記被作用ピクセルに隣接した少なくとも1つのピクセルに対して、前記第1の瞬間における前記隣接したピクセルの信号の測定値を決定するステップと、
(d)前記測定値から前記イオン化放射線の記相互作用点の少なくとも1つの座標を推定するステップと、を含む方法。
ここで、xiは、前記座標の複数の離散した可能な値であり、前記条件付き確率関数p(MQ|xi)は、較正又はシミュレーションステップで事前に決定されている。
ここで、次式
xiは、前記座標の複数の離散した可能な値であり、
前記条件付き確率関数は、較正又はシミュレーションステップで事前に決定されている、
ここで、E0は、前記被作用ピクセルのエネルギーを表わし、xiは、前記座標の複数の離散した可能な値であり、
前記条件付き確率関数p(MQ|xi)とP(E0|xi)が、較正又はシミュレーションステップで事前に決定されている。
各ピクセルは、前記半導体素子との前記イオン化放射線の相互作用の際に前記ピクセルから来る電荷信号を読み取るのに適切な読取りチャネルと関連付けられ、
前記検出器が、ピクセルの各読取りチャネルに対して、
前記読み取った信号を所定のしきい値と比較し、前記ピクセルが作用を受けたかどうかを示すブール信号を生成する弁別手段と、
前記ピクセルが作用を受けたことを前記ブール信号が示すときに、前記衝突瞬間と呼ばれる読み取った信号が最大値に達した瞬間を決定する同期手段と、
前記衝突瞬間を受け取り、前記被作用ピクセルに隣接した1組のピクセルから読み取った信号のサンプルを記憶するように意図された記憶手段を前記衝突瞬間の関数として制御する制御手段とを備え、
前記検出器は、隣接ピクセルの前記集合の少なくとも1つのピクセルから読み取られた信号の測定値を得るように構成され、前記得られた測定値から前記相互作用点の少なくとも1つの座標を決定する処理ユニットをさらに含む。
前記偏差は、衝突瞬間前の第1の瞬間と衝突瞬間後の第2の瞬間との間で計算され、
前記処理ユニットは、前記得られた偏差から前記相互作用点の少なくとも1つの座標を決定する、ことが好ましい。
前記検出器が、複数の座標点xi,i=1,...,Nを連続的に照射するように高度に平行化されたビームで掃引され、
そのように照射された各点に関して、前記被作用ピクセルに隣接した画素の集合から読み取られた信号のそれぞれの偏差MQが各被作用ピクセルに対して計算され、
前記偏差は、前記第1の瞬間と第2の瞬間の間で計算され、
照射される各点に関して、前記偏差p(MQ|xi)の統計的分布を提供するテーブルが更新される。
前記検出器は、均一イオン化放射線を用いて照射され、
前記被作用ピクセルに隣接したピクセルの集合から読み取られた前記信号の前記それぞれの偏差MQが作用を受けた各ピクセルに対して計算され、
前記偏差は、前記第1と第2の瞬間の間で計算され、
前記ピクセルから読み取られた前記信号の前記偏差の前記統計的分布を提供するテーブルが前記集合(Q∈V)に属する各隣接ピクセルに対して更新される。
Claims (16)
- 2つの直交する軸O x ,O y に沿って配置された幾つかのピクセルにピクセル化された半導体検出器を活用してイオン化放射線を検出する方法であって、
各ピクセルが、前記検出器と前記イオン化放射線との相互作用の際に集まる電荷の特性である信号を提供し、
前記方法は、
(a)所定のしきい値を超える信号振幅を有する、被作用ピクセルと呼ばれるピクセル(410,610)を決定するステップと、
(b)前記被作用ピクセルの信号から、衝突瞬間と呼ばれる瞬間(t 0 )を決定し、前記衝突瞬間の前である第1の瞬間(t 1 )と前記衝突瞬間の後である第2の瞬間(t 2 )を得るステップと、ここで、前記第1と第2の瞬間は、前記衝突瞬間(420,620)から決定され、
(c)前記被作用ピクセルに隣接した少なくとも1つのピクセルに対して、前記第1と第2の瞬間(430,630)の間における前記隣接したピクセルの信号の偏差の測定値を決定するステップと、
(d)前記測定値(440,640)から、前記直交する軸O x ,O y からなる座標系における前記イオン化放射線の前記相互作用点の少なくとも1つの座標を推定するステップと、を含む方法。 - 前記第1と第2の瞬間は、前記信号の偏差の最大統計分散を示す第1と第2の瞬間として決定されることを特徴とする請求項1に記載のイオン化放射線を検出する方法。
- ステップ(c)では、作用を受けた点に隣接したピクセルQの集合Vの信号のそれぞれの偏差MQが決定され、
ステップ(d)では、前記イオン化放射線の相互作用点の座標が、前記偏差から推定される、ことを特徴とする請求項2に記載のイオン化放射線を検出する方法。 - 前記軸Oxに沿った前記相互作用点の前記座標のxが、条件付き確率p(M Q |x i ),Q∈Vを共に最大化することで最尤法を用いて推定され、
ここで、x i は、前記座標の複数の離散した可能な値であり、前記条件付き確率関数p(M Q |x i )は、較正又はシミュレーションステップで事前に決定されている、ことを特徴とする請求項3に記載のイオン化放射線を検出する方法。 - 前記軸O x に沿った前記相互作用点の前記座標のxが次式によって推定される、ことを特徴とする請求項4に記載のイオン化放射線を検出する方法。
- 前記軸O x に沿った前記相互作用点の座標のxが、次式の条件付き確率
ここで、次式
x i は、前記座標の複数の離散した可能な値であり、
前記条件付き確率関数は、較正又はシミュレーションステップで事前に決定されている、ことを特徴とする請求項3に記載のイオン化放射線を検出する方法。 - 前記軸O x に沿った前記相互作用点の前記座標のxが、以下式によって推定される、ことを特徴とする請求項6に記載のイオン化放射線を検出する方法。
- 前記軸O x に沿った前記相互作用点の前記座標のxが、条件付き確率p(M Q |x i )並びに条件付き確率P(E 0 |x i )を共に最大化することで最尤法を用いて推定され、
ここで、E 0 は、前記被作用ピクセルの信号のエネルギーを表わし、x i は、前記座標の複数の離散した可能な値であり、
前記条件付き確率関数p(M Q |x i )とP(E 0 |x i )が、較正又はシミュレーションステップで事前に決定されている、ことを特徴とする請求項3に記載のイオン化放射線を検出する方法。 - 前記軸O x に沿った前記相互作用点の前記座標のxが、以下式によって推定される、ことを特徴とする請求項8に記載のイオン化放射線を検出する方法。
- 前記相互作用点の前記座標が、以下式によって推定され、
U(B x )が、較正又はシミュレーションによって決定された前記検出器の均一照射下のB x の分散を均一にする関数である、ことを特徴とする請求項3に記載のイオン化放射線を検出する方法。 - 前記関数U(B x )が、U(B x )=p[F(B x )−1/2]によって決定され、
ここで、pが、前記検出器のピクセル化間隔であり、F(B x )が、前記検出器の均一照射下の共通重心B x の分布関数である、ことを特徴とする請求項10に記載のイオン化放射線を検出する方法。 - イオン化放射線に晒され、第1の電極(820)で覆われた前側と、2つの直交する軸O x ,O y に沿って配置されたピクセルとして知られる複数の基本電極(830 i )で覆われた後側とを有する半導体素子(810)を含むイオン化放射線検出器であって、
各ピクセル(830 i )は、前記半導体素子との前記イオン化放射線の相互作用の際に前記ピクセルから来る電荷信号を読み取るのに適切な読取りチャネル(840 i )と関連付けられ、
前記検出器が、ピクセルの各読取りチャネルに対して、
前記読み取った信号を所定のしきい値と比較し、前記ピクセルが作用を受けたかどうかを示すブール信号を生成する弁別手段(860 i )と、
前記ピクセルが作用を受けたことを前記ブール信号が示すときに、衝突瞬間と呼ばれる読み取った信号が最大値に達した瞬間を決定する同期手段(870 i )と、
前記衝突瞬間を受け取り、前記被作用ピクセルに隣接した1組のピクセルから読み取った信号のサンプルを記憶するように意図された記憶手段(880 i )を前記衝突瞬間の関数として制御する制御手段(890 i )とを備え、
前記検出器は、
前記被作用ピクセルに隣接した1組のピクセルのうち少なくとも1つのピクセルから読み取られた信号の偏差の測定値を得るように構成され、前記得られた測定値から、前記直交する軸O x ,O y からなる座標系における前記相互作用点の少なくとも1つの座標を決定する処理ユニット(895)をさらに含み、
前記偏差は、前記衝突瞬間の前である第1の瞬間と前記衝突瞬間の後である第2の瞬間との間で測定され、前記第1と第2の瞬間は、前記衝突時間から決定される、イオン化放射線検出器。 - 前記処理ユニットは、前記被作用ピクセルに隣接した1組のピクセルから読み取られた信号のそれぞれの偏差(M Q )を測定するように構成され、
前記偏差は、前記第1の瞬間と前記第2の瞬間との間で測定され、
前記処理ユニットは、前記得られた偏差から前記相互作用点の少なくとも1つの座標を決定する、請求項12に記載のイオン化放射線検出器。 - 前記読取りチャネルによって読み取られた前記信号は、前記同期手段(870 i )と記憶手段(880 i )の上流のフィルタリング手段(850 i )によってフィルタリングされる、請求項13に記載のイオン化放射線検出器。
- 前記イオン化放射線検出器は、メモリ(894)を含み、
前記メモリ(894)には、前記被作用ピクセルに隣接した1組のピクセルに属する各隣接ピクセルに対して、前記軸O x に沿った前記座標の複数の離散値x i (ここで、i=1,...,N)に関する偏差の条件付き確率p(M Q |x i )が記憶される、請求項12〜14のいずれか一項に記載のイオン化放射線検出器。 - 前記イオン化放射線検出器は、メモリ(894)を含み、
前記メモリ(894)には、前記被作用ピクセルに隣接した1組のピクセルに属する各隣接点に対して、前記ピクセルに対して読み取られた信号の偏差の統計的分布を提供するテーブルが記憶される、請求項12〜15のいずれか一項に記載のイオン化放射線検出器。
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