JPH0430554B2 - - Google Patents

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JPH0430554B2
JPH0430554B2 JP17783383A JP17783383A JPH0430554B2 JP H0430554 B2 JPH0430554 B2 JP H0430554B2 JP 17783383 A JP17783383 A JP 17783383A JP 17783383 A JP17783383 A JP 17783383A JP H0430554 B2 JPH0430554 B2 JP H0430554B2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/161Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/164Scintigraphy
    • G01T1/1641Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
    • G01T1/1642Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using a scintillation crystal and position sensing photodetector arrays, e.g. ANGER cameras

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明はシンチレーシヨンカメラの改良に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to improvements in scintillation cameras.

(ロ) 従来技術 シンチレーシヨンカメラは、よく知られている
ように、シンチレータに放射線を入射させてシン
チレーシヨン光を発生させ、この光をシンチレー
タ裏面に多数配列された光電子増倍管(以下
PMTと略す)に導き、この各PMTより出力され
る電流出力を各プリアンプにより電圧出力に変換
し、この各プリアンプ出力を重み付け加算回路よ
になる位置演算回路に入力することにより、シン
チレーシヨン光の発生位置を計算して画像を得る
ものである。
(b) Prior art As is well known, scintillation cameras generate scintillation light by injecting radiation into a scintillator, and transmit this light to photomultiplier tubes (hereinafter referred to as photomultiplier tubes) arranged in large numbers on the back of the scintillator.
PMT), the current output from each PMT is converted into a voltage output by each preamplifier, and the output of each preamplifier is input to a position calculation circuit such as a weighting and adding circuit. The image is obtained by calculating the location of the occurrence.

従来より、このシンチレーシヨンカメラにおい
て、空間分解能を向上させるため、各プリアンプ
に、低入力信号に対する増幅率を零または充分小
さくした所謂スレツシヨルド型非線形特性を持た
せることが提案されている(特公昭51−29839号
公報参照)。しかし、この従来例では、エネルギ
信号も非線形特性を有するプリアンプの全ての力
を加算して得るため、発光量がみかけ上減少した
ことによるエネルギ分解能の低下と、エネルギ信
号波高がPMTの真上の位置で高く、PMTの間の
位置で低くなるような位置依存性やそれに起因す
る不均一性の助長とがもたらされてしまう。
Conventionally, in order to improve the spatial resolution of scintillation cameras, it has been proposed to provide each preamplifier with a so-called threshold type nonlinear characteristic in which the amplification factor for low input signals is zero or sufficiently small (Japanese Patent Publication No. 51) -Refer to Publication No. 29839). However, in this conventional example, the energy signal is also obtained by adding up all the powers of the preamplifier, which has nonlinear characteristics, so there is a decrease in energy resolution due to an apparent decrease in the amount of light emission, and the wave height of the energy signal is directly above the PMT. This results in position dependence such that it is high at certain positions and low at positions between PMTs, and the resulting non-uniformity is promoted.

ところで、このシンチレーシヨンカメラにおい
て、シンチレータとPMTとの間隔を狭くすれば、
空間分解能は向上するが、PMTの真上の位置で
所謂ホツトパターンとなるような空間的歪(非直
線性)が著しくなる。そこで、従来より、シンチ
レータとPMTとの間の間隔を狭くして空間分解
能の向上を図りながら、空間的歪を改善するよ
う、高入力信号対する増幅率を小さくした所謂抑
圧型の非線系回路を各プリアンプの後に接続する
ことが提案されている(特公昭56−51312、特開
昭53−84378、特開昭55−44998等の各公報参照)。
このように非線形回路を線形なプリアンプの後に
接続することにより、エネルギ分解能や、エネル
ギ信号波高の位置依存性およびこれに起因する不
均一性とは無縁のものとなる。しかし、この従来
例では、プリアンプに積分特性を持たせて波形整
形後に非線形回路に入力するよう構成されている
ため、抑圧特性を温度変化に対して安定に滑らか
に保つことが難しい。また、具体的にはダイオー
ドクリツプにより抑圧特性を得ているので、抑圧
点の温度依存性が鋭敏で、非線形特性が滑らかに
なるようにダイオードのスレツシヨルド電圧(シ
リコンの場合室温で0.6〜0.7ボルト)比べて入力
信号波高の最大値を充分大きくしないよう構成す
ると、この抑圧非線形特性の温度依存性が著しい
(なお、入力信号の波高がダイオードのスレツシ
ヨルド電圧より充分大きな場合は滑らかな非線形
特性が得れ難く、低エネルギから高エネルギまで
のダイナミツクレンジも取り難い)という欠点が
ある。
By the way, in this scintillation camera, if the distance between the scintillator and PMT is narrowed,
Although the spatial resolution improves, spatial distortion (nonlinearity) becomes significant at the position directly above the PMT, resulting in a so-called hot pattern. Therefore, conventionally, so-called suppression type nonlinear circuits have been developed in which the amplification factor for high input signals is reduced to improve spatial distortion while improving spatial resolution by narrowing the spacing between the scintillator and PMT. It has been proposed to connect the following after each preamplifier (see Japanese Patent Publication Nos. 56-51312, 1984-84378, 1984-44998, etc.).
By connecting the nonlinear circuit after the linear preamplifier in this way, the energy resolution, the position dependence of the energy signal wave height, and the nonuniformity caused by this become independent. However, in this conventional example, since the preamplifier is configured to have integral characteristics and is input to the nonlinear circuit after waveform shaping, it is difficult to maintain the suppression characteristics stably and smoothly against temperature changes. In addition, specifically, since the suppression characteristics are obtained by diode clipping, the temperature dependence of the suppression point is sensitive, and the threshold voltage of the diode (0.6 to 0.7 volts at room temperature in the case of silicon) is set so that the nonlinear characteristics are smooth. In comparison, if the maximum value of the input signal wave height is not sufficiently large, the temperature dependence of this suppression nonlinear characteristic will be significant (note that if the input signal wave height is sufficiently larger than the threshold voltage of the diode, smooth nonlinear characteristics will be obtained. The drawback is that it is difficult to achieve a dynamic range from low energy to high energy.

(ハ) 目的 この発明は、シンチレーシヨンカメラにおい
て、基本的には空間分解能を向上させるとともに
空間的歪およびそれに基く不均一性を改善し、さ
らにこれらが広いエネルギ範囲の放射線に関して
および多重スペクトルや多核種の測定時にも実現
されるようにし、しかも温度変化に対しても上記
各事項が安定に達成されるようにすることを目的
とする。
(C) Purpose This invention basically improves the spatial resolution and improves spatial distortion and non-uniformity based on it in a scintillation camera, and further improves the ability of the scintillation camera to improve spatial distortion and non-uniformity based on it. The purpose is to achieve the above-mentioned items even when measuring nuclides, and to stably achieve the above-mentioned items even with temperature changes.

(ニ) 構成 この発明によるシンチレーシヨンカメラでは、
第1種のスレツシヨルドレベル以上の信号を増幅
する特性を有しこのスレツシヨルドレベルが放射
線入射事象毎に得られるエネルギ信号によつて変
化させられる第1種の高レベルフイルタ回路と、
第2種のスレツシヨルドレベル以上の信号を増幅
する特性を有しこのスレツシヨルドレベルが放射
線入射事象毎に得られるエネルギ信号によつて変
化させられる第2種の高レベルフイルタ回路と
が、各プリアンプの出力端毎に遅延成分を介して
それぞれ並列に接続され、位置演算回路が、各高
レベルフイルタ回路の出力に、光電子増倍管位置
に対応する重みと上記第1種高レベルフイルタ回
路および第2種高レベルフイルタ回路のそれぞれ
に対応する重みと積を乗じて加算した信号を一定
時間積分した後規格化して位置信号を得るよう構
成されている。
(d) Configuration The scintillation camera according to the present invention has the following features:
a first type high level filter circuit having a characteristic of amplifying signals above a first type threshold level, the threshold level of which is varied by an energy signal obtained for each radiation incident event;
a second type high level filter circuit, which has a characteristic of amplifying signals above a second type threshold level and whose threshold level is changed by an energy signal obtained for each radiation incident event; Each output terminal of each preamplifier is connected in parallel via a delay component, and a position calculation circuit applies a weight corresponding to the position of the photomultiplier tube to the output of each high level filter circuit and the first type high level filter circuit. The signal obtained by multiplying and adding the products and the weights corresponding to each of the second type high level filter circuits is integrated for a certain period of time and then normalized to obtain a position signal.

(ホ) 実施例 第1図に示すように、シンチレータ1裏面にラ
イトガイド2を介して多数のPMT3が配列され
ている。このライトガイド2の厚さ(およびシン
チレータ1の厚さ)を薄くし、これにより高分解
能を得る代り各PMT3の真上でホツトスポツト
となるような空間的歪(非直線性)およびこれに
起因する不均一性が著しくなるような構成とし、
後述の高レベルフイルタ回路群7の作用によりこ
の空間的歪およびこれに起因する不均一性を改善
するようにし、結果的に空間分解能と空間的歪
(およびこれに起因する不均一性)の両方を改善
することができるようにしている。
(E) Embodiment As shown in FIG. 1, a large number of PMTs 3 are arranged on the back surface of a scintillator 1 with light guides 2 interposed therebetween. Although the thickness of the light guide 2 (and the thickness of the scintillator 1) is made thinner to obtain high resolution, the spatial distortion (nonlinearity) resulting from the formation of hot spots directly above each PMT 3 is reduced. The structure is such that the non-uniformity becomes significant.
This spatial distortion and the non-uniformity caused by it are improved by the action of the high-level filter circuit group 7, which will be described later, and as a result, both the spatial resolution and the spatial distortion (and the non-uniformity caused by this) are improved. so that we can improve.

シンチレータ1放射線が入射するとこのシンチ
レータ1のなかでシンチレーシヨン光が発生し、
この光がライトガイド2を経てPMT3の各々に
導かれる。こうしてPMTの各々から電流信号が
生じ、この各電流信号がそれぞれ対応するプリア
ンプ4により線形にかつあまり積分されない形で
電圧信号変換される。各プリアンプ4からの電圧
信号は加算回路5で加算された後(この加算され
た後の信号は近似的に入射した放射線のエネルギ
に比例し、厳密にはシンチレータ1、ライトガイ
ド2およびPMT3における種々の統計誤差と
PMT3の配列等に関係するエネルギ信号波高位
置依存性つまり不均一性によつてばらつく)、積
分回路94に送られて一定時間積分されエルギ信
号が得られる。このエネルギ信号Zは波高分器1
10に入力され、波高分析器110によりこのエ
ネルギ信号Zが所定エネルギウインド内に入つて
いるか否かが判別され、入つている場合アンブラ
ンク信号がこの波高分析器110から生する。ま
た、各プリアンプ4からの電圧信号は対応する各
高レベルフイルタ回路群7にも入力され、得られ
た複数出力信号が位置演算回路8に導かれ、3種
類の信号x,y,zが得られる。スレツシヨルド
レベル制御電圧供給回路6は、入力された加算回
路5からの信号(またはこの信号に積分回路94
の出力信号を加えてもよい)に応じて、高レベル
フイルタ回路群7におけるスレツシヨルドレベル
を制御するための制御電圧を発生する。信号x,
y,は積分回路91〜93の各々で一定時間積分
され、得られた各信号x′,y′,′がサンプルホー
ルド回路101〜103を通つて除算回路11
1,112に導かれてx′/z′,y′/z′除算が行な
われ、画像寸法が放射線エネルギに依存しないよ
うに規格化がなされ、位置信号X,Yを得る。
When radiation enters scintillator 1, scintillation light is generated within this scintillator 1,
This light is guided to each PMT 3 via a light guide 2. In this way, a current signal is generated from each PMT, and each current signal is converted into a voltage signal by the corresponding preamplifier 4 linearly and in a form that is not significantly integrated. After the voltage signals from each preamplifier 4 are added in an adder circuit 5 (the signal after this addition is approximately proportional to the energy of the incident radiation, strictly speaking, the various signals in the scintillator 1, light guide 2, and PMT 3) are The statistical error of
The energy signal wave height position dependence (varies due to non-uniformity) related to the arrangement of the PMTs 3, etc.) is sent to an integrating circuit 94 and integrated for a certain period of time to obtain an energy signal. This energy signal Z is passed through the wave height separator 1
A pulse height analyzer 110 determines whether this energy signal Z is within a predetermined energy window, and if so, an unblank signal is generated from the pulse height analyzer 110. Further, the voltage signals from each preamplifier 4 are also input to each corresponding high level filter circuit group 7, and the obtained multiple output signals are led to a position calculation circuit 8, where three types of signals x, y, and z are obtained. It will be done. The threshold level control voltage supply circuit 6 receives the input signal from the adder circuit 5 (or applies this signal to the integrator circuit 94).
A control voltage for controlling the threshold level in the high level filter circuit group 7 is generated in response to the output signal of the high level filter circuit group 7. signal x,
y, is integrated for a certain period of time in each of the integrating circuits 91 to 93, and the obtained signals x', y',' are passed through the sample and hold circuits 101 to 103 to the dividing circuit 11.
1,112, x'/z' and y'/z' divisions are performed, normalization is performed so that the image size does not depend on radiation energy, and position signals X, Y are obtained.

高レベルフイルタ回路群7および位置演算回路
8は、第2図に示すように構成されている。高レ
ベルフイルタ回路群7は、PMT3の数(たとえ
ば37個または61個など)だけ備えられており、高
レベルフイルタ回路群7のそれぞれは同じ数だけ
の高レベルフイルタ回路を含み、それらが並列に
接続され、その数は2個または3個以上である。
この第2図では特に2個の例を示しているが、3
個以上とすることも同様に可能である。i番目の
PMT3の信号をi番目のプリアンプ4を介して
受ける高レベルフイルタ回路群7iは、遅延成分
701iとこの出力端に並列接続される第1種高
レベルフイルタ回路71iおよび第2種高レベル
フイルタ回路712iとからなり、第1種高レベ
ルフイルタ回路711iにおける第1種スレツシ
ヨルドレベルと、第2種高レベルフイルタ回路7
12iにおける第2種スレツシヨルドレベルと
が、スレツシヨルドレベル制御電圧供給回路6か
ら供給される第1、第2の制御電圧で制御される
ようになつている。高レベルフイルタ回路711
i,712iは入力電圧がスレツシヨルドレベル
を越えたときにだけ増幅する特性を有するもので
ある。このスレツシルドレベルは第1種と第2種
は異なるが、各PMT3に関しては原則的に共通
である。しかし、視野周辺部に空間的歪やエネル
ギ信号波高の位置依存性に基く不均一性を改善す
るため、周辺部PMT3についてのみ中心部PMT
3に比べてプリアンプ4出力信号が大きく(また
は小さく)なるように調整することに応じて、ス
レツシヨルドレベルも周辺部のPMT3に関する
ものについて中心部のPMT3とに関するもの比
べて高く(または低く)なるよう、スレツシルド
レベル制御用第1、第2制御電圧を多少異らせる
構成とする方が好ましい。遅延成分701iは第
2図に示すように高レベルフイルタ回路711
i,712iついて共通としてもよいが、後述す
るように別個にしてもよい。
The high level filter circuit group 7 and the position calculation circuit 8 are constructed as shown in FIG. The high-level filter circuit groups 7 are provided in the same number as the PMTs 3 (for example, 37 or 61), and each of the high-level filter circuit groups 7 includes the same number of high-level filter circuits, which are arranged in parallel. connected, and the number thereof is two or three or more.
This figure 2 shows two examples in particular, but 3
It is likewise possible to have more than one. i-th
The high level filter circuit group 7i that receives the signal of the PMT 3 via the i-th preamplifier 4 includes a delay component 701i, a first type high level filter circuit 71i and a second type high level filter circuit 712i connected in parallel to the output terminal of the delay component 701i. The first type threshold level in the first type high level filter circuit 711i, and the second type high level filter circuit 7
The second type threshold level at 12i is controlled by the first and second control voltages supplied from the threshold level control voltage supply circuit 6. High level filter circuit 711
i, 712i has the characteristic of amplifying only when the input voltage exceeds the threshold level. Although this threshold level is different between the first type and the second type, it is basically the same for each PMT3. However, in order to improve spatial distortion in the peripheral part of the visual field and non-uniformity based on the positional dependence of the energy signal wave height, only the central PMT3 is used for the peripheral part PMT3.
In accordance with adjusting the preamplifier 4 output signal to be larger (or smaller) than that of PMT 3, the threshold level will also be higher (or lower) for PMT 3 at the periphery than for PMT 3 at the center. Therefore, it is preferable to configure the first and second control voltages for threshold level control to be slightly different from each other. The delay component 701i is connected to a high level filter circuit 711 as shown in FIG.
i and 712i may be common, but may be separate as will be described later.

高レベルフイルタ回路711i,712iの出
力は位置演算回路8内の各増幅器80i,806
iに入力され、所定の増幅率Gx1i,Gy1i,
Gz1i,Gx2i,Gy2i,Gz2iの各々を乗
じられて各加算回路811〜813のいずれかに
入力され、図では省略しているi番目以外の同様
の増幅器の各出力と加算される。加算回路811
〜813の各出力は、対応する電圧電流変換器8
21〜823の各々を経て、電流信号x,y,z
となる。上記増幅器801〜806の各増幅率G
添字のx,y,zは座標x,yおよびエネルギ信
号Zと正の相関関係を持つ量zにそれぞれ対応
し、添字1,は高レベルフイルタ回路711i,
712iが第1種のものか第2種のものかに対応
し、添字iはi番目のPMT3に対応する。そし
て、この増幅率の各々は、通常のアンガー型シン
チレーシヨンカメラ、x,y,zに関するi番目
PMT3位置によつて決定される重みと、本発明
に特有な高レベルフイルタ回路の種類によつて異
なる重みとの積に対応したものとなつている。
The outputs of the high level filter circuits 711i and 712i are transmitted to the respective amplifiers 80i and 806 in the position calculation circuit 8.
i and predetermined amplification factors Gx1i, Gy1i,
The signal is multiplied by each of Gz1i, Gx2i, Gy2i, and Gz2i, is input to one of the adder circuits 811 to 813, and is added to each output of a similar amplifier other than the i-th amplifier, which is omitted in the figure. Addition circuit 811
Each output of ~813 is connected to a corresponding voltage-current converter 8.
21 to 823, the current signals x, y, z
becomes. Each amplification factor G of the above amplifiers 801 to 806
The subscripts x, y, and z correspond to the coordinates x, y and the quantity z that has a positive correlation with the energy signal Z, respectively, and the subscript 1 corresponds to the high level filter circuit 711i,
712i corresponds to whether it is the first type or the second type, and the subscript i corresponds to the i-th PMT3. Then, each of these amplification factors is determined by
It corresponds to the product of the weight determined by the PMT3 position and the weight that differs depending on the type of high-level filter circuit specific to the present invention.

なお、第2図に示した位置演算回路8の中の構
成は概念を表わすために便宜的に表現したもので
あり、たとえば増幅器801〜806と加算回路
811〜813の組合せは、重み付け抵抗と差動
増幅器で置換することができ、電圧電流変換器特
性を加算回路811〜813または上記差動増幅
器に兼備させることも可能である。また、第3図
に示すように、同種類の高レベルフイルタ回路は
その種類毎、つまり第1種の高レベルフイルタ回
路711i,711j等だけで、および第2種の
高レベルフイルタ回路712i,712j等だけ
でそれぞれPMT3の位置に応じた重み付け加算
を加算回路831〜836の各々で行ない、その
後高レベルフイルタ回路の種類に応じた重み付け
加算を加算回路841〜843の各々で行なう構
成や、さらにこの2つの重み付け加算の順序を逆
にして第4図に示すようにまず加算回路850
i,850j等で高レベルフイルタ回路の種類に
関する重み付け加算を行ない、つぎに加算回路8
51〜853でPMT3の位置に関する重み付け
加算を行なう構成などが可能である。この第4図
の場合、高レベルフイルタ回路の種類に関する重
み付け加算回路850の部分にオープンコレクタ
による電流出力信号の加算回を使用することもで
きる。
It should be noted that the configuration of the position calculation circuit 8 shown in FIG. It is possible to replace it with a dynamic amplifier, and it is also possible to have the voltage-current converter characteristics in the adder circuits 811 to 813 or the above-mentioned differential amplifier. Further, as shown in FIG. 3, the same type of high-level filter circuits are provided for each type, that is, first-type high-level filter circuits 711i, 711j, etc., and second-type high-level filter circuits 712i, 712j. etc., each of the adder circuits 831 to 836 performs weighted addition according to the position of the PMT 3, and then each of the adder circuits 841 to 843 performs weighted addition according to the type of high-level filter circuit. By reversing the order of the two weighted additions, as shown in FIG.
i, 850j, etc., performs weighted addition according to the type of high-level filter circuit, and then adder circuit 8
A configuration in which weighted addition regarding the position of the PMT 3 is performed in 51 to 853 is possible. In the case of FIG. 4, an open collector current output signal addition circuit may be used for the weighted addition circuit 850 related to the type of high-level filter circuit.

ここで述べた重みとは、一般に正負の符号も含
めており、特高レベルフイルタ回路の種類によつ
て異なる重みは必ず異符号を必要とする(詳細は
後述)。したがつて、第2図高レベルフイルタ回
路群7iの遅延成分701iの部分を、第5図の
ように、一方を遅延線などを利用した遅延回路7
21iで、他方を反転増幅器722iで、それぞ
れ構成し、両者の遅延時間がほぼ等しいようにす
ることもできる。
The weights mentioned here generally include positive and negative signs, and weights that differ depending on the type of extra-high level filter circuit always require different signs (details will be described later). Therefore, the delay component 701i of the high-level filter circuit group 7i in FIG. 2 is replaced by a delay circuit 7 using a delay line or the like on one side, as shown in FIG.
21i and the other an inverting amplifier 722i, respectively, so that the delay times of both can be made approximately equal.

遅延成分701iは、プリアンプ出力信号を遅
らせ、このプリアンプ出力信号が高レベルフイル
タ回路711i,712iに入力する前にこれら
のスレツシヨルドレベルが安定となるようにする
ものである。すなわち、これらのスレツシヨルド
レベルはスレツシヨドレベル制御電圧供給回路6
から供給される第1、第2制御電圧で制御されて
るが、上述のようにこのスレツシヨルドレベル制
御電圧供給回路6には加算回路5の出力信号(ま
たはこの信号積分回路94出力信号を加えたも
の)が入力されてエネルグ信号に応じて第1、第
2の制御電圧が変化するようになつているので、
これら制御電圧が安定するまでプリアンプ出力信
号を遅らせるようにしているのである。特にこれ
ら高レベルフイルタ回路が動作中は制御電圧が安
定となるようにするためには、前述のように加算
回路5の出力信号と積分回路94の出力信号とを
混合させてスレツシヨルドレベル制御電圧供給回
路に入力させることが考えられる。
Delay component 701i delays the preamplifier output signal so that these threshold levels are stable before the preamplifier output signal is input to high level filter circuits 711i and 712i. That is, these threshold levels are determined by the threshold level control voltage supply circuit 6.
As mentioned above, the output signal of the adder circuit 5 (or the output signal of this signal integrating circuit 94 is added to the threshold level control voltage supply circuit 6). ) is input and the first and second control voltages change according to the energy signal.
The preamplifier output signal is delayed until these control voltages are stabilized. In order to keep the control voltage stable especially when these high-level filter circuits are in operation, the output signal of the adder circuit 5 and the output signal of the integrator circuit 94 are mixed as described above to control the threshold level. It is conceivable to input it to a voltage supply circuit.

高レベルフイルタ回路の入出力特性の一例を第
6図に示す。第1種の高レベルフイルタ回路のス
レツシヨルドレベルを第1種のスレツシヨルドレ
ベルと呼び、第2種の高レベルフイルタ回路のス
レツシヨルドレベルを第2種のスレツシヨルドレ
ベルと呼ぶことにし、低い方から第1、第2,…
…と言う。実線は高エネルギの場合、1点鎖線は
低エネルギの場合をそれぞれ示し、各スレツシヨ
ルドレベルはエネルギ信号に対して連続的にまた
は不連続的に変化するよう構成される。スレツシ
ヨルドレベルとエネルギ信号との関係は一般的に
は線形に比例するよう構成すればよいが、厳密に
は、高エネルギの放射線程シンチレータ1におけ
る発光位置が深くなり易くそのためPMT3の真
上でホツトスポツトが生じるような傾向が強調さ
れ易くなるので、これを修正するように多少非線
形に変化させてもよい。第7図A,Bは、ある位
置のPMT3の中心軸上の位置で放射線がシンチ
レータ1内で吸収、発光したときのこのPMT3
に関するプリアンプの出力波形と各スレツシヨル
ドレベルとの関係を例示したもので、Aが低エネ
ルギの場合で、Bが高エルギの場合である。
FIG. 6 shows an example of the input/output characteristics of the high level filter circuit. The threshold level of the first type high level filter circuit is called the first type threshold level, and the threshold level of the second type high level filter circuit is called the second type threshold level. from the lowest to the 1st, 2nd,...
...says. The solid line shows the case of high energy, and the dashed-dotted line shows the case of low energy, and each threshold level is configured to change continuously or discontinuously with respect to the energy signal. In general, the relationship between the threshold level and the energy signal should be configured to be linearly proportional, but strictly speaking, the higher the energy of the radiation, the deeper the light emitting position in the scintillator 1 will be. Since the tendency for hot spots to occur is likely to be emphasized, a somewhat nonlinear change may be made to correct this tendency. Figures 7A and B show the PMT3 when radiation is absorbed and emitted within the scintillator 1 at a certain position on the central axis of the PMT3.
This figure illustrates the relationship between the output waveform of the preamplifier and each threshold level, where A is a case of low energy and B is a case of high energy.

このように、エネルギ信号に応じて放射線入射
の各事象毎にそれぞれのスレツシヨルドレベルを
変化させるようしているため、単一エネルギ測定
においてエネルギに依らず空間的歪が著しく改善
されるばかりでなく、他核種測定や多重スペクト
ル測定の場合も空間的歪が著しく改善される。
In this way, since each threshold level is changed for each event of radiation incidence according to the energy signal, spatial distortion is significantly improved regardless of the energy in single-energy measurements. In addition, spatial distortion is significantly improved even in the case of measurements of other nuclides or multispectral measurements.

そして、高レベルフイルタ回路群7を通過した
信号を位置演算回路8で重み付け加算した後積分
回路91〜93で一定時間積分しているので、つ
ぎのような効果を得る。まず、あるエネルギに関
しては各高レベルフイルタ回路の入出力特性は第
8図Aのようになり、そのためこれら高レベルフ
イルタ回路出力を一定時間積分した場合のその積
分値(位置演算回路8での重み付け加算の効果を
除去した場合積分回路91〜93の出力)とプリ
アンプ出力との関係は第8図Bのようになる。プ
リアンプ出力波形は方形波でない(第7図A,B
参照)ので、この第8図Bに示すようにプリアン
プ出力がスレツシヨルドレベルに比べて少し大き
い程度の範囲では滑らかな特性になつている。つ
ぎに、重み付け加算を加えた場合について説明す
る。説明の便宜上第4図に示すように高レベルフ
イルタ回路群7iの各出力がまず高レベルフイル
タ回路の種類に関する重み付け加算回路850i
入力されるものとして説明する。このように第1
種、第2種の高レベルフイルタ回路711i,7
12iの各出力(第8図Aに示す)が重み付け加
算回路850iで加算されるので、加算回路85
0iの出力は第8図C示すようなる。なお、第1
種の高レベルフイルタ回路711i関する重み
は、一般に他の高レベルフイルタ回路712iな
どに関する重みと比べて絶対値を大きくしかも異
符号とする。この第8図Cで実線は第1種の高レ
ベルフイルタ回路と第2種高レベルフイルタ回路
だけの場合を、点線はさらに第3種の高ベルフイ
ルタ回路を含む場合を示す。そしてこの第8図C
で示す加算回路850iの出力を一定時間積分し
た場合積分値とプリアンプ出力との関係は、第8
図Dに示すように、第8図Bと同様の理由で滑ら
かなものとなる。なおこの第8図Dでも実線は第
1種の高レベルフイルタ回路と第2種の高レベル
フイルタ回路だけの場合を、点線はさらに第3種
の高レベルフイルタ回路を含む場合を示す。結
局、この第8図Dで示したように、滑らかなスレ
ツシヨルド効果と滑らかな抑圧効果とが得られる
ことがわかる。このように抑圧効果が滑らかとな
るため、通常は抑圧用の高レベルフイルタ回路は
1種類(ここでは第2種の高レベルフイルタ回路
712i)だけで充分であり、空間的歪が著しく
改善され、アーチフアクトも現われない。特別の
場合、つまりシンチレータ1やライトガイド2を
著しく薄くした場合でも2種類の高レベルフイル
タ回路(ここでは第2種および第3種の高レベル
フイルタ回路)で充分な効果が得られる。なお、
説明の便宜上第4図の構成について説明したが、
高レベルフイルタ回路の種類に関する重み付け加
算と積分のみを取り出せば他の構成でも同じこと
である。
Since the signals passing through the high level filter circuit group 7 are weighted and added in the position calculation circuit 8 and then integrated for a certain period of time in the integration circuits 91 to 93, the following effects are obtained. First, for a certain energy, the input/output characteristics of each high-level filter circuit are as shown in FIG. When the effect of addition is removed, the relationship between the outputs of the integrating circuits 91 to 93) and the preamplifier output is as shown in FIG. 8B. The preamplifier output waveform is not a square wave (Fig. 7 A, B)
Therefore, as shown in FIG. 8B, the preamplifier output has smooth characteristics within a range that is slightly larger than the threshold level. Next, a case in which weighted addition is added will be explained. For convenience of explanation, as shown in FIG. 4, each output of the high-level filter circuit group 7i is first processed by a weighting addition circuit 850i related to the type of high-level filter circuit.
This will be explained assuming that it is input. In this way the first
type, second type high level filter circuit 711i, 7
Since each output of 12i (shown in FIG. 8A) is added by the weighted addition circuit 850i, the addition circuit 85
The output of 0i is as shown in FIG. 8C. In addition, the first
Generally, the weight for the high level filter circuit 711i has a larger absolute value and has a different sign than the weight for other high level filter circuits 712i, etc. In FIG. 8C, the solid line shows the case where only the first type high level filter circuit and the second type high level filter circuit are included, and the dotted line shows the case where the third type high level filter circuit is further included. And this figure 8C
When the output of the adder circuit 850i is integrated for a certain period of time, the relationship between the integrated value and the preamplifier output is as follows.
As shown in Figure D, it becomes smooth for the same reason as in Figure 8B. Also in FIG. 8D, the solid line indicates the case where only the first type high level filter circuit and the second type high level filter circuit are included, and the dotted line indicates the case where the third type high level filter circuit is further included. In the end, as shown in FIG. 8D, it can be seen that a smooth threshold effect and a smooth suppression effect can be obtained. Since the suppression effect is smooth in this way, it is usually sufficient to use only one type of high-level filter circuit for suppression (here, the second type high-level filter circuit 712i), and spatial distortion is significantly improved. No artifacts appear either. Even in special cases, that is, when the scintillator 1 and the light guide 2 are made extremely thin, sufficient effects can be obtained with two types of high-level filter circuits (here, the second and third types of high-level filter circuits). In addition,
For convenience of explanation, the configuration of FIG. 4 has been explained, but
The same applies to other configurations as long as only the weighted addition and integration related to the type of high-level filter circuit are taken out.

第1種高レベルフイルタ回路711iによるス
レツシヨルド効果は、空間分解能を改善する結果
をもたらすが、PMT3の真上の位置においてホ
ツトスポツトとなるような空間的歪をさらに助長
させる結果をもきたすので、第2種高レベルフイ
ルタ回路712i(あるいはさらに第3種高レベ
ルフイルタ回路)による抑圧効果を一段と深くす
ることが必要である。
The threshold effect by the first type high level filter circuit 711i improves the spatial resolution, but it also results in further aggravating spatial distortion such as a hot spot at a position directly above the PMT3. It is necessary to further deepen the suppression effect of the type high level filter circuit 712i (or even the third type high level filter circuit).

そして、高レベルフイルタ回路としては電流切
換式スレツシヨルド回路などを用いることによ
り、第8図Aに示すようにスレツシヨルドレベル
付近で特性が鋭敏でかつ温度変化に対する依存性
がほとんどない安定な特性の高レベルフイルタ回
路を容易に構成することができる。そのため、第
8図B、Dに示すとうり滑らかな積分後の特性を
温度に対して安定なものとすることが容易であ
る。
By using a current-switching threshold circuit or the like as the high-level filter circuit, stable characteristics with sharp characteristics near the threshold level and almost no dependence on temperature changes can be achieved, as shown in Figure 8A. A high level filter circuit can be easily constructed. Therefore, as shown in FIGS. 8B and 8D, it is easy to make the characteristics after smooth integration stable with respect to temperature.

なお、この実施例では、第1図の積分回路91
〜94の積分時間を長短種類以上設けて選択でき
るようにしている(第1図のブロツク図ではタイ
ミングに関する回路等は省略している)。そして、
低係数率測定用の場合は長時間積分を選択し、高
係数測定用の場合は短時間積分を選択する。こう
して低係数率時には高分解能等を得ることができ
るとともに、高係数率測定時には優れた係数率特
性と高係数率の割に比較的良好な分解能等を得る
ことが可能となる。ちなみに、最初に述べた従来
例(前述の各公報)では、一般に積分時間が一定
のため、低係数率時の高分解能および高エネルギ
分解能を維持するために積分時間を長くとると係
数率特性が低く抑えられ、逆に短くとれば空間分
解能およびエネルギ分解能が低下するという問題
があつた(また積分しないでピーク検出する構成
もあるが空間分解能が劣る)。
Note that in this embodiment, the integrating circuit 91 in FIG.
-94 integration times are provided for different lengths and short lengths so that they can be selected (circuits related to timing are omitted in the block diagram of FIG. 1). and,
Select long-time integration when measuring low coefficient rates, and select short-time integration when measuring high coefficients. In this way, it is possible to obtain high resolution etc. when the coefficient rate is low, and when measuring a high coefficient rate, it is possible to obtain excellent coefficient rate characteristics and relatively good resolution etc. for the high coefficient rate. By the way, in the conventional example mentioned at the beginning (the above-mentioned publications), the integration time is generally constant, so if the integration time is increased to maintain high resolution and high energy resolution at low coefficient rates, the coefficient rate characteristics will change. On the other hand, if it was kept short, the spatial resolution and energy resolution would deteriorate (Also, there is a configuration that detects peaks without integrating, but the spatial resolution is inferior).

ここで注意しなければらないのは、高レベルフ
イルタ回路群7において複数の高レベルフイルタ
回路を並列接続する点である。これを、もし、従
来(最初に述べた公報参照)のように、スレツシ
ヨルド回路と抑圧回路(通常2段)とを直列に接
続し、その後にPMT位置に関する重み付け加算、
電圧電流変換および積分を行なうとすると、この
のスレツシルド回路と抑圧回路との直列回路を通
過する際に信号波形が2重になまるため、短積分
時間とすることができない。高レベルフイルタ回
路を並列接続することにより波形のなまりが少な
くなり、短積分時間とすることが可能となるので
ある。
What must be noted here is that a plurality of high-level filter circuits are connected in parallel in the high-level filter circuit group 7. If, as in the conventional case (see the first publication), the threshold circuit and the suppression circuit (usually two stages) are connected in series, then weighted addition regarding the PMT position is performed.
When performing voltage-current conversion and integration, the signal waveform becomes double when passing through the series circuit of the threshold circuit and the suppression circuit, making it impossible to achieve a short integration time. By connecting high level filter circuits in parallel, the waveform becomes less rounded and it becomes possible to shorten the integration time.

なお、上記第1図のブロツク図では、タイミン
グに関する回路等は省略してあるが、それぞれの
回路が適切なタイミングで動作するよう構成され
ているものとし、また、積分回路91〜93と積
分回路94との各積分時間のタイミングが同時と
なるように積分回路94の前遅延回路を設けても
よいし、または積分回路94だけ先行して積分
し、波高分を早く行なうようにしてもよい(なお
後者の場合は積分回路91〜93に比て積分回路
94積分時間を短くしてタイミングを適当に調整
することにより、高係数率特性の割に高分解能を
得ることも可能である。
Although circuits related to timing are omitted in the block diagram shown in FIG. A delay circuit before the integrating circuit 94 may be provided so that the timing of each integration time with the integrating circuit 94 is the same, or only the integrating circuit 94 may be integrated in advance, and the wave height component may be performed earlier ( In the latter case, by shortening the integration time of the integrating circuit 94 compared to the integrating circuits 91 to 93 and appropriately adjusting the timing, it is possible to obtain high resolution considering the high coefficient rate characteristic.

(ヘ) 効果 この発明によれば、第1に、空間分解能を向上
と空間的歪およびそれに基く不均一性改善とを達
成でき、第2に、これらを広いエネルギ範囲の放
射線に関しておよび多重スペクトルや多核種の測
定時も満足させることができ、しかも第3に、こ
れら第1、第2を温度変化に対しても安定に実現
できる。
(f) Effects According to the present invention, firstly, it is possible to improve spatial resolution and improve spatial distortion and non-uniformity based thereon, and secondly, it is possible to achieve these improvements with respect to radiation in a wide energy range, multispectral and It can be satisfied even when measuring multiple nuclides, and thirdly, the first and second functions can be realized stably even against temperature changes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明一実施例のブロツク図、第2
図はこの実施例の要部を示すブロツク図、第3
図、第4図および第5図はそれぞれ変形例の要部
を示すブロツク図、第6図は高レベルフイルタ回
路の入出力特性を示すグラフ、第7図A、Bはプ
リアンプ出力波形とスレツシヨルドレベルとの関
係を示すグラフ、第8図A,B,C,Dは動作説
明のためのグラフで、第8図Aは高レベルフイル
タ回路の入出力特性を示すグラフ、第8図Bは高
レベルフイルタ回路出力の積分値とプリアンプ出
力との関係を示すグラフ、第8図Cは第8図Aの
高レベルフイルタ回路出力が加算回路を経たとき
の出力とプリアンプ出力との関係を示すグラフ、
第8図Dは第8図C加算回路出力の積分値とプリ
アンプ出力との関係を示すグラフである。 1……シンチレータ、2……ライトガイド、3
……PMT、4……プリアンプ、5,811〜8
13……加算回路、6……スレツシヨルドレベル
制御電圧供給回路、7,7i……高レベルフイル
タ回路群、8……位置演算回路、91〜94……
積分回路、101〜103……サンプルホールド
回路、110……波高分析器、111,112…
…除算回路、701i,721i……遅延成分、
711i,711j……第1種高レベルフイルタ
回路、712i,712j……第2種高レベルフ
イルタ回路、7722i……反転増幅器、801
i〜806i……増幅器、831〜836,84
1〜843,850i,850j,850〜85
3……重み付け加算回路、821〜823……電
圧電流変換器。
Figure 1 is a block diagram of one embodiment of this invention;
The figure is a block diagram showing the main parts of this embodiment.
Figures 4 and 5 are block diagrams showing the main parts of the modified example, Figure 6 is a graph showing the input/output characteristics of the high level filter circuit, and Figures 7A and B are the preamplifier output waveforms and thresholds. Graphs showing the relationship with the Jord level, Figure 8 A, B, C, and D are graphs for explaining the operation. Figure 8 A is a graph showing the input/output characteristics of the high level filter circuit, and Figure 8 B is the graph showing the input/output characteristics of the high level filter circuit. A graph showing the relationship between the integral value of the high level filter circuit output and the preamplifier output. Figure 8C is a graph showing the relationship between the output when the high level filter circuit output of Figure 8A passes through the adder circuit and the preamplifier output. ,
FIG. 8D is a graph showing the relationship between the integral value of the output of the adder circuit shown in FIG. 8C and the preamplifier output. 1...Scintillator, 2...Light guide, 3
...PMT, 4...Preamplifier, 5,811~8
13...Addition circuit, 6...Threshold level control voltage supply circuit, 7, 7i...High level filter circuit group, 8...Position calculation circuit, 91-94...
Integrating circuit, 101 to 103... Sample hold circuit, 110... Wave height analyzer, 111, 112...
...Division circuit, 701i, 721i...delay component,
711i, 711j...First type high level filter circuit, 712i, 712j...Second type high level filter circuit, 7722i...Inverting amplifier, 801
i~806i...Amplifier, 831~836,84
1-843, 850i, 850j, 850-85
3... Weighting addition circuit, 821-823... Voltage-current converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シンチレータと、このシンチレータの裏面に
配列される多数の光電子増倍管と、この各光電子
増倍管より出力される電流信号を電圧信号に変換
するプリアンプと、上記多数のプリアンプの出力
の全てを加算することによりエネルギ信号を得る
加算回路と、この加算回路から得られるエネルギ
信号の波高があらかじめ設定されたエネルギウイ
ンドに入つているか否かを判別し入つているとき
にアンブランク信号を生じる波高分析器と、上記
各プリアンプの出力によりシンチレーシヨン位置
を演算する位置演算回路とを有し、上記シンチレ
ータと多数の光電子増倍管との距離を短くしたシ
ンチレーシヨンカメラにおいて、第1種のスレツ
シヨルドレベル以上の信号を増幅する特性を有し
このスレツシヨルドレベルが放射線入射事象毎に
得られる上記エネルギ信号によつて変化させられ
る第1種の高レベルフイルタ回路と、第2種のス
レツシヨルドレベル以上の信号を増幅する特性を
有しこのスレツシヨルドレベルが放射線入射事象
毎に得られる上記エネルギ信号によつて変化させ
られる第2種の高レベルフイルタ回路とを、上記
各プリアンプの出力端毎に遅延成分を介してそれ
ぞれ並列に接続し、上記位置演算回路は、上記各
高レベルフイルタ回路の出力に、光電子増倍管位
置に対応する重みと上記第1種高レベルフイルタ
回路および第2種高レベルフイルタ回路のそれぞ
れに対応する重みとの積を乗じて加算した信号を
一定時間積分した後規格化して位置信号を得るよ
う構成したことを特徴とするシンチレーシヨンカ
メラ。
1. A scintillator, a large number of photomultiplier tubes arranged on the back side of this scintillator, a preamplifier that converts the current signal output from each photomultiplier tube into a voltage signal, and a An adder circuit that obtains an energy signal by adding, and a wave height analysis that determines whether the wave height of the energy signal obtained from this adder circuit is within a preset energy window and generates an unblank signal when it is within a preset energy window. A scintillation camera that has a position calculation circuit that calculates a scintillation position based on the output of each of the preamplifiers, and shortens the distance between the scintillator and a large number of photomultiplier tubes. a first type of high level filter circuit, which has a characteristic of amplifying a signal higher than the threshold level, and whose threshold level is changed by the energy signal obtained for each radiation incident event; A second type of high level filter circuit, which has a characteristic of amplifying a signal above the threshold level and whose threshold level is changed by the energy signal obtained for each radiation incident event, is connected to the output terminal of each of the preamplifiers. The position calculation circuit applies a weight corresponding to the photomultiplier tube position to the output of each of the high level filter circuits, and the first type high level filter circuit and the second type high level filter circuit. A scintillation camera characterized in that a position signal is obtained by integrating a signal obtained by multiplying each of the seed height level filter circuits by a weight corresponding to each other and adding the signals for a certain period of time, and then normalizing the signals to obtain a position signal.
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