JPH0533354B2

JPH0533354B2 -

Info

Publication number: JPH0533354B2
Application number: JP13549384A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kumazawa
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1993-05-19
Also published as: JPS6114591A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野この発明は半導体放射線位置検出装置に関し、
この半導体放射線位置検出装置は核医学診断（通
常のRIイメージングの他、Emission Computed
Tomographyも含む）および理工学分野等に適
用される。

(ロ) 従来技術 CdTeやHgI₂等の化合物半導体を用いて常温用
放射線検出素子を複数配列した放射線２次元位置
検出装置（特に60KeV以上のγ線を対象とする
用途、たとえば核医学診断用）は、現状ではいろ
いろと問題点があり、未だ実用化されるに至つて
いない。

従来例としては、たとえばHgI₂等検出器を用
いたγ線２次元位置検出器の試作に関する、 (1) D.Ortendahl，et al.；“Operating
Characteristics of Small Position−Sensitive
Mercuric Iodide Detectors.” IEEE Trans.Sci.，NS−29(1)784（1982） (2) C.Ortale，et al.；“Mercuric Iodide
Detectors.” Nucl.Instr.and Meth.，213，95（1983）などを挙げることができる。

主な問題点としては、 (a) エネルギ分解能が悪い（特に60KeV以上の
γ線に関して）、 (b) 感度の均一性が悪い、 (c) 計数率特性が低い、 (d) 検出器部の製作が困難（特に高分解能で広有
効視野が必要な場合）、 (e) 検出器部で高コスト、 (f) 検出器部の寿命が比較的短い（検出素子の劣
化）、の６つが掲げられる。

特に重要である問題点(a)は本来、正孔の易動度
μhが電子の易動度μe比較して著しく小さいため、
電荷収集時間すなわち前置増幅器の出力信号の立
ち上り時間が放射線吸収位置の深さ（陰極までの
距離）に依存して大きなばらつきを示すことに起
源している。これに伴つて、 μh・τh積（τh；正孔の平均寿命）が小さい、
すなわち正孔の正孔捕獲中心に捕獲され易いこ
とに起因する電荷収集の不完全性、波形整形回路の出力波高の入力信号立ち上り
時間に対する依存性、の２つの原因により、全エネルギ吸収ピークスペ
クトルが低エネルギ側に尾を引いて非対称とな
り、エネルギ分解能を悪くしている。

上記原因は検出素子（結晶）固有の質であ
り、結晶の質の良否つまり正孔捕獲中心の濃度に
よつてτhが大きく異なる。すなわち、結晶の質
が悪い程、全エネルギ吸収ピークスペクトルの非
対称性が顕著となり、ピーク位置の低エネルギ側
へのシフトが観測される場合もある。したがつ
て、一部に質の悪に結晶が使用されていると、問
題点(a)つまり低エネルギ分解能をさらに低下させ
るだけでなく、問題点(b)つまり感度の不均一性も
著しくなる。

これらを防ぐためには、非常に良質な結晶のみ
を使用しなければならず、一般に多数の結晶を配
列使用することが必要なため、問題点(e)つまり高
コスト化を伴なうことになる。

また、上記の原因に関連して生じる偏極効
果、放射線損傷、または他の原因等により引き起
される検出素子の特性の劣化（エネルギ分解能の
低下およびピークシフト）が問題点(f)つまり検出
器部の寿命短縮につながる。

一方、上記の原因によるエネルギ分解能の低
下を改善するためには、一般に波形整形回路の時
定数を長い値に設定することが必要で、問題点(c)
つまり低計数率特性を引き起す。

(ハ) 目的この発明は、化合物半導体を用いた放射線検出
素子を複数配列した放射線２次元位置検出装置に
おいて、エネルギ分解能と感度不均一性とをとも
に改善するとともに、これに伴なつて、結晶の質
に多少のばらつきがあつても使用できるようにし
てコストの低減を図り、また結晶の多少の劣化が
あつてもこれが全体の性能へ及ぼす影響を軽減す
るようにして検出器部の寿命の延長と可能とし、
さらに計数率特性も向上させることを目的とす
る。

(ニ) 構成この発明によれば、化合物半導体（半絶縁体も
含む）の常温用放射線検出素子をマトリクス状に
複数配列し、各行毎に設けられる前置増幅器および微分回路
を含む増幅器と各列毎に設けられる前置増幅器お
よび微分回路を含む増幅器とをそれぞれ経て各検
出素子の陽極と陰極とのいずれか一方より行毎の
信号を取り出すとともに他方より列毎に信号を取
り出し、それぞれデイスクリミネータを経て得た
デジタルパルス信号をエンコーダに通してコード
化してデジタル位置信号を得、各事象毎に行に関する信号と列に関する信号と
が一定の時間範囲内で同時であるか否かを検出
し、同時である場合のみ有効とする同時計数手段
を備え、行または列の少なくとも一方に関して上記各微
分回路を含む増幅器の出力を対応する遅延回路を
経てアナログマルチプレクサに導いて共通化し、
このアナログマルチプレクサの出力を積分回路を
含む増幅器に入力して、この積分回路を含む増幅
器と上記微分回路を含む増幅器との組合せにより
エネルギ信号波形整形を行なう主増幅器を形成し
てエネルギ信号を得、エネルギ信号が１個以上のエネルギ範囲内に入
つているか否かを識別する波高分析手段を備え、上記アナログマルチプレクサの出力を、上記積
分回路を含む増幅器と並列に、上記積分回路を含
む増幅器に比べて高周波成分を増幅する特性を備
える補助増幅器にも入力し、この補助増幅器の出
力信号波高と上記積分回路を含む増幅器の出力信
号波高とを比較して各事象毎に電荷収集時間情報
を得、この電荷収集時間情報に応じて各事象毎に、エ
ネルギ信号を上記波高分析手段のエネルギ範囲に
対して相対的に補正することにより電荷収集の不
完全性に起因するエネルギ分解能の劣化を改善す
るとともに、各事象毎に得られるデジタル位置信号を用いて
メモリをアドレスし読み出した内容に応じて上記
の補正の度合を各事象毎に調節する。

(ホ) 実施例第１図では、特に、各検出素子がそれぞれ独立
した化合物半導体基板（たとえばCdTeやHgI₂等
の結晶）１１１〜１１４で形成されている場合が
示され、各素子は互いに対向する平行平板電極２
１１〜２４４、３１１〜３４４ではさまれてい
る。ここでは、説明の便宜上、検出素子は４×４
のマトリクスに配列されているものとしている。
なお、各基板１iJのｉは行番号（Ｘ方向の位置）
を、ｊは列番号（Ｙ方向の位置）をそれぞれ示
す。この第１図では、放射線は図示していないコ
リメータを通して、電極３１１〜３４４側から入
射する。仮想的接地側電極２１１〜２４４は、各
行毎に対応する前置増幅器６ａ１〜６ａ４にそれ
ぞれ直流結合で接続されて仮想的に接地される。
すなわち、電極２１１，２１２，２１３，２１４
は共通の信号線を介して前置増幅器６ａ１に接続
されて、電圧出力Vpx１を得る。同様に、電極２
２１，２２２，２２３，２２４は前置増幅器６ａ
２に、電極２３１，２３２，２３３，２３４は前
置増幅器６ａ３に、電極２４１，２４２，２４
３，２４４は前置増幅器６ａ４にそれぞれ接続さ
れて、電圧出力Vpx２，Vpx３，Vpx４の各々を
得る。一方バイアス印加側電極３１１〜３４４は
各列毎に対応する前置増幅器６ｂ１〜６ｂ４にそ
れぞれ交流結合で接続される。すなわち、電極３
１１，３２１，３３１，３４１は共通の信号線で
結ばれてバイアス抵抗４１を介して高圧電源に接
続され、またコンデンサ５１を介して前置増幅器
６ｂ１に接続されて電圧出力Vpy１を得る。他も
同様で電圧出力Vpy２，Vpy３，Vpy４の各々が
得られる。

つぎにこれらの電圧出力Vpx１〜Vpx４，Vpy
１〜Vpy４の処理回路の構成を第２図ａおよびｂ
を用いて説明する。Ｘ方向の位置情報を有する各
前置増幅器出力Vpx１〜Vpx４は対応する「微分
回路を含む増幅器」７ａ１〜７ａ４の各々に入力
され、これらから得られた各出力Vdx１〜Vdx４
はそれぞれ対応するトリガ回路８ａ１〜８ａ４
と、それぞれ対応する遅延回路および増幅器９１
〜９４とに入力される。トリガ回路８ａ１〜８ａ
４の各々は、たとえば短い時定数の微分回路、ベ
ースラインリストアラ、コンパレータ等を用いた
デイスクリミネータおよびパルス発生回路等で構
成され、入力信号またはその微分信号等がスレツ
シヨルドレベル供給回路１０より供給されるスレ
ツシヨルド電圧VTHを越えた場合のみデジタル
パルス信号を出力する。なお、トリガ回路８ａ１
〜８ａ４に、リーデイングエツジトリガ法やゼロ
クロツシング法を用いてもよいが、遅延線等を用
いてコンスタントフラクシヨンタイミング法を用
いてもよい。

トリガ回路８ａ１〜８ａ４から出力されるデジ
タルパルス信号の各々はOR回路１６ａおよびラ
ツチ回路１６ａに入力される。トリガ回路８ａ１
〜８ａ４のうち少なくとも１個がパルス信号を出
力した場合には、OR回路１６ａからパルス信号
Ｔ１ｘが出力され、Ｔ２信号発生回路１７ａと同
時計数検出回路２０とに入力される。信号Ｔ１ｘ
が出力されると、通常はＴ２信号発生回路１７ａ
から、対応する信号Ｔ２ｘがラツチ回路１１ａに
すみやかに伝達されて、ラツチ回路１１ａの内容
を固定する。ラツチ回路はたとえばＤ型ラツチ回
路またはＤ型フリツプフロツプにより構成され
る。固定されたラツチ回路１１ａの出力は、エン
コーダ１２ａに入力されてコード化された後に、
ラツチ回路１３ａに入力される一方、パリテイチ
エツク回路１８ａにも入力され、得られたパリテ
イ情報（奇偶）はＴ３信号発生回路１９ａにも入
力される。ラツチ回路１１ａの出力はアナログマ
ルチプレクサ制御回路２３にも入力され、後述の
タイミング信号AS ENABLEによつて、信号AS
CH１〜AS CH４のいずれかが出力される。信
号Ｔ２ｘはＴ３信号発生回路１９ａにも伝達さ
れ、トリガ回路８ａ１〜８ａ４のうち２個以上か
らパルス信号が同時に出力されていないかどうか
を上記のパリテイ情報に基づいて識別し、２個以
上同時に出力されていなければ、対応する信号Ｔ
３Ｘが出力され、タイミング制御回路２２に伝達
される。なお、パリテイチエツク回路１８を用い
たこの識別方法は簡単であるが、同時に３個出力
された場合に識別できないため、非常に高計数率
条件下で測定する用途では他の識別方法の使用が
必要である。

Ｙ方向の位置情報を有する前置増幅器出力Vpy
１〜Vpy４の各々に関しても、遅延回路および増
幅器６１〜９４とアナログマルチプレクサ制御回
路２３の部分を除いて上述のＸ方向の場合と同様
である。すなわち、前置増幅器出力Vpy１〜Vpy
４の各々は対応する微分回路を含む増幅器７ｂ１
〜７ｂ４のそれぞれに入力され、これらから得ら
れた各出力Vdy１〜Vdy４はそれぞれ対応するト
リガ回路８ｂ１〜８ｂ４に入力され、各信号Vdy
１〜Vdy４またはその微分信号等がスレツシヨル
ド電圧VTHを越えたときにのみ、デジタルパル
ス信号を出力する。トリガ回路８ｂ１〜８ｂ４の
各々から出力されるデジタルパルス信号はOR回
路１６ｂおよびラツチ回路１１ｂに入力される。
トリガ回路８ｂ１〜８ｂ４のうち少なくとも１個
がパルス信号を出力した場合には、OR回路１６
ｂからパルス信号Ｔ１ｙが出力され、Ｔ２信号発
生回路１７ｂと同時計数検出手段２０に入力され
る。信号Ｔ１ｙが出力されると、通常はＴ２信号
発生回路１７ｂから対応する信号Ｔ２ｙがラツチ
回路１１ｂにすみやかに伝達されてラツチ回路１
１ｂの内容を固定する。固定されたラツチ回路１
１ｂの出力は、エンコーダ１２ｂに入力されてコ
ード化された後に、ラツチ回路１３ｂに入力され
る一方、パリテイチユツク回路１８ｂにも入力さ
れ、得られたパリテイ情報はＴ３信号発生回路１
９ｂにも入力される。信号Ｔ２ｙはＴ３信号発生
回路１９ｂにも伝達され、トリガ回路８ｂ１〜８
ｂ４のうち２個以上からパルス信号が同時に出力
されていないかどうかを上記のパリテイ情報に基
づいて識別し、２個以上同時に出力されていなけ
れば、対応する信号Ｔ３Ｙが出力され、タイミン
グ制御回路２２に伝達される。

同時計数検出回路２０では、各パルス信号Ｔ１
ｘとＴ１ｙとが一定の時間範囲で同時であるか否
かを判定し、同時である場合は信号Ｔ４を出力
し、この信号Ｔ４はタイミング制御回路２に入力
される。信号Ｔ３Ｘ，Ｔ３Ｙ，Ｔ４のうち少なく
とも１個はタイミング信号であり、信号Ｔ３Ｘ，
Ｔ３Ｙ，Ｔ４の全てが入力された場合には、タイ
ミング制御回路２２からは一連のタイミング信号
ａ〜ｄ，AS ENABLE、Ｔ５〜Ｔ９等がそれぞ
れ適当なタイミングで出力される。タイミング信
号Ｔ５によりラツチ回路１３ａ，１３ｂの各々の
内容は固定され、デジタル位置信号Dig.Xo、
Dig.Yoを出力する。これらの信号は、さらに、
対応する各ラツチ回路１４ａ，１４ｂに入力さ
れ、タイミング信号Ｔ８によつてそれらの内容が
固定され、デジタル位置信号Dig.XおよびDig.Y
を出力する。信号Dig.X、Dig.Yは対応するＤ／
Ａ変換器およびドライバ１５ａ，１５ｂにそれぞ
れ入力され、得られたアナログ位置信号Ｘ、Ｙは
後述のUNBLANK信号とともにCRT表示装置２
５に送られて、２次元のイメージが表示される。
なお、第２図ａでは省略したが、各ラツチ回路１
４ａ，１４ｂにおいて、コード信号の下位ビツト
に乱数発生器（たとえばカウンタ等で構成でき
る）の出力を付加して画素毎にイメージが集中す
ることを防いで見易くすることが望ましい。

遅延回路および増幅器９１〜９４の各々は、た
とえば遅延線とベースラインリストアラを伴なつ
た増幅器等で構成され、微分回路を含む増幅器７
ａ１〜７ａ４の各出力Vdx１〜Vdx４は、対応す
る各遅延回路および増幅器９１〜９４をそれぞれ
経てアナログマルチプレクサ１００に入力され
る。アナログマルチプレクサ１００はアナログマ
ルチプレクサ制御回路２３の出力信号AS CH１
〜AS CH４の各々によつて制御され、トリガ回
路８ａ１〜８ａ４のうちのパルス信号を出力した
ものに対応する遅延回路および増幅器９１〜９４
のいずれかの出力信号のみを後続の回路に送るよ
うに構成され、たとえばアナログスイツチと加算
器を用いて製作できる。すなわち、このアナログ
マルチプレクサ１００は、単純に加算する場合に
比べて回路雑音を減少させる働きをする。アナロ
グマルチプレクサ１００の出力は、積分回路およ
び増幅器１３２と補助増幅器１３３とに入力さ
れ、出力信号Vg、Vd′がそれぞれから得られる。
ここで、微分回路を含む増幅器７ａ１〜７ａ４と
積分回路および増幅器１３２の組合せでエネルギ
信号用の波形整形を行なう主増幅器が形成され
る。たとえば、微分回路を含む増幅器７ａ１〜７
ａ４をCR微分回路（通常はポールゼロキヤンセ
レーシヨンを使用）１段と増幅器とで構成し、積
分回路および増幅器１３２をRC積分回路または
ローパスアクテイブフイルタ１段以上と増幅器と
で構成すれば、準ガウス形フイルタを有した波形
整形増幅器が構成できる。但し、整形時定数τを
可変としたいときは、上述の構成では、微分回路
を含む増幅器７ａ１〜７ａ４の数が多いので時定
数τの切換えが面倒であり、またそれらの出力信
号Vdx１〜Vdx４のパルス幅および波高が変化し
てタイミング制御および後述の補正回路の調整が
複雑になる等の不都合が生じる場合がある。した
がつて、微分回路を含む増幅器７ａ１〜７ａ４の
微分回路の時定数τ₀は固定にして、積分回路およ
び増幅器１３２の中に時定数τが可変な微分回路
と積分回路を含めて、全体として時定数τが、τ
≦τ₀の範囲で可変な準ガラス形フイルタとなるよ
う構成してもよい。この場合も、微分回路を含む
増幅器７ａ１〜７ａ４の中の微分回路は信号Vdx
１〜Vdx４のパルス幅を比較的短く制限すること
により、アナログマルチプレクサ１００内の通過
時間を短く抑える役割を果し、計数率特性の観点
から必要である。一方、補増幅器１３３は積分回
路および増幅器１３２に比べて高周波成分をより
増幅する特性を有し、たとえば、通常の増幅器
（DC成分からある周波数領域まで増幅度一定）か
または上記の主増幅器の時定数τより短い時定数
の波形整形回路（微分回路のみ、または微分回路
と積分回路）と増幅器との組合せ等で構成され
る。その結果、信号Vgに比べて信号Vd′の方が
電荷収集時間tr、すなわち前置増幅器６ａ１〜６
ａ４の出力信号の立ち上り時間に対する依存性が
信号波高に顕著に現われる。なお、補助増幅器１
３３の中に短い時定数の積分回路、または信号の
立ち上りから比較的早い時刻において一定の短い
時間の間入力信号を積分する積分回路等を含める
ことは、直列雑音を低減させる効果を生む。但
し、tr依存性の感度は多少低下する。

信号Vd′、Vgは、タイミング信号ａ，ｂで制
御されるピーク検出ホールド回路、つまりパルス
ストレツチヤ回路１４１，１４０にそれぞれ入力
され、信号波高Vd′max、Vgmaxがそれぞれ出
力される。信号Vgmaxは、除算器１１０および
サンプルホールド回路１５０に入力される一方、
信号Vdd′maxとともに減算器１１４にも入力さ
れる。係数ｋが電荷収集時間tr０の事象に関し
てVgmax＝ｋ・Vd′maxとなるように与えられ
るとすると、減算器１１４からは（Vgmax−
ｋ・Vd′max）に比例する信号が出力される。こ
の信号は除算器１１０に入力されてVgmaxで除
算・規格化されて、 ΔR≡（Vgmax−ｋ・d′max）／Vgmax … に比例する信号が与えられる。ΔRは電荷収集時
間trの関数であり、エネルギには依存しない特徴
を持つ。この除算器１１０の出力信号はタイミン
グ信号ｃによつて、サンプルホールド回路１５１
に取り込まれ、保持される。また、信号Vgmax
はタイミング信号ｃによつてサンプルホールド回
路１５０に取り込まれ、保持される。サンプルホ
ールド回路１５１の出力ΔRhは非線形増幅器１
１１を経て非線形変換された後に、乗算器１０９
に入力される。

一方、タイミング信号Ｔ６で読み出しが行なわ
れる補正量修正メモリ２６に、ラツチ回路１３
ａ，１３ｂの各出力つまりデジタル位置信号
Dig，X₀およびDig.Y₀が入力されてアドレスを行
なわれる。メモリ２６から読み出された内容はラ
ツチ回路２７に入力され、タイミング信号Ｔ７で
固定される。さらにラツチ回路２７の固定された
内容はＤ／Ａ変換器２８でアナログ信号に変換さ
れた後に、乗算器１０９に入力され、非線形増幅
器１１１の出力との積に比例した信号が出力され
る。この乗算器１０９の出力は、サンプルホール
ド回路１５０の出力Vgmaxhとともに乗算器１１
２に入力され、両者の積に比例する信号が出力さ
れ、さらにこの信号は信号Vgmaxhとともに加算
器１１３に入力されて、適当な重み付け加算が行
なわれる。得られた加算信号は、タイミング信号
ｄによつて、サンプルホールド回路１５２に取り
込まれ、保持されてエネルギ信号CORR.Vgが得
られる。このエネルギ信号CORR.Vgは、波高分
析器２９に入力され、あらかじめ設定された１個
または複数個のエネルギ範囲（窓）内に含まれる
か否かの判定がなされ、含まれている場合は信号
ANALYZEをUNBLANK信号発生回路２４に送
る。UNBLANK信号発生回路２４にはタイミン
グ信号Ｔ９が入力され、その際、信号
ANALYZEが入力されている場合には
UNBLANK信号（輝度信号）が出力され、CRT
表示装置２５に送られる。

Ｔ２信号発生回路１７は、信号Ｔ１ｘ（または
信号Ｔ１ｙ）が入力されて、対応する信号Ｔ２ｘ
（またはＴ２ｙ）が生じる場合、その直後に別の
放射線入射事象に起因する信号Ｔ１ｘ（または信
号Ｔ１ｙ）が送られてきても、前事象に関する処
理時間の間はこの信号の受け付けを禁止する、つ
まり後の信号については信号Ｔ２ｘ（または信号
Ｔ２ｙ）を発生しないように構成されている（た
とえばフリツプフロツプでフラグを形成する）。
前事象に関して一定の処理が行なわれた後（これ
は全ての処理が必ずしも完了していなくても、ピ
ーク検出ホールド回路、サンプルホールド回路お
よびラツチ回路等のバツフア機能を利用して、一
部の処理まで完了すればよい）、パリテイ情報の
結果、各トリガ回路８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８
ｂ４のうちの複数から同時にパルス信号が出力さ
れたと判定された場合、または同時計数検出回路
２０において信号Ｔ１ｘと信号Ｔ１ｙが同時でな
いと判定された場合のいずれかであれば、リセツ
ト信号制御回路２１から信号RESETがＴ２信号
発生回路１７ａ，１７ｂに伝達されて、前述の受
け付け禁止と解除する。

エネルギ信号の補正の動作原理は次の通りであ
る。補正前のエネルギ信号波高Vgmaxに対して
補正後のエネルギ信号CORR.Vgは式で表わさ
れる。

CORR.Vg‐Vgmax｛１＋ｆ（tr）｝＝Vgmax＋Vgmax・ｆ（tr） … ここでｆ（tr）は補正係数で、放射線入射位置
の深さ情報（たとえば陰極面までの距離）の関数
つまり電荷収集時間trの関数である。前記原因
の電荷収集の不完全性および原因の波形整形回
路応答の入力信号立ち上り時間依存性の両方によ
り、通常は、放射線入射位置が陰極面から遠い事
象程、換言すれば電荷収集時間trが長い事象程、
エネルギ信号波高Vgmaxは低くなる傾向を持つ
ため、補正係数ｆ（tr）を大きくする必要がある。
一方、式のΔRもtrの関数で、通常はtrに対し
て単調増加し、tr＝０→∞に対してΔRに０→
１となる。したがつて、たとえば第３図ａの実線
イ，ロで示される（なおイは比較的良い結晶の場
合、ロは比較的悪い結晶の場合である）ように、
補正係数ｆ（tr）をΔRの関数Ｑ（ΔR）として表わ
すことができる。そのため最適なｆ（tr）≡Ｑ
（ΔR）のΔR特性をあらかじめ測定して、得られ
た非線形特性に近似的に等しい変換特性を非線形
増幅器１１１に与えておけばよい。

しかしながら、前記原因の電荷収集の不完全
性は、各検出素子１１１〜１４４によつて、その
不完全性の程度が同じtrに関しても異なる。たと
えば第３図ａに示すように結晶の質が悪い程（正
確には、正孔捕獲中心の濃度が高い程）、電荷収
集の不完全性が著しく、したがつて補正係数ｆ
（tr）をより大きくする必要がある。ただし、ｆ
（tr）＝Ｑ（ΔR）は一般にΔRに対して非線形なた
め、厳密には結晶の質の良否によつてＱ（ΔR）
の増幅度だけでなくΔR依存性も変化させる必要
があるが、構成が複雑化するため、第２図ｂで
は、単純にＱ（ΔR）の増幅度のみを変化させて
おり、比較的小さいtrの範囲でのみ、この補正係
数の修正が近似的に正しいと言える。なお、補正
量メモリ２６には、あらかじめ各検出素子１１１
〜１４４毎に、Ｑ（ΔR）の増幅度修正量の最適
値を求めておいて記憶させてあるものとする。

以上はひとつの実施例を示すものであり、この
発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成的に種々の変
更が可能である。

たとえば、第１図に示した例とは異なる半導体
検出器部を使用してもよい。第１図では、各検出
画素が半導体基板１１１〜１４４と１対１に対応
しているが、たとえば１個または複数個の直交短
冊型電極方式（Checker−Board Type）の検出
器を用いるなどの構成により、検出画素と半導体
基板とを必ずしも１対１に対応させる必要はな
い。第４図に２×２のマトリクスを有する直交短
冊型電極方式の検出器を２×２に配列した例を掲
げる。

また、上記では、説明の便宜上、検出画素が４
×４の場合について説明したが、他の配列の場合
に対しても適用できることは勿論である。通常は
第１図のように一方の電極面側から放射線を入射
させるが、電極面に対して平行な方向から放射線
を入射させるような構成の検出器部に対しても適
用可能である。

さらに、第２図ａ，ｂとは異なる回路構成を使
用してもよい。たとえば第２図ａにおける微分回
路を含む増幅器７ａ１〜７ａ４，７ｂ１〜７ｂ４
やトリガ回路８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４な
どをＸとＹとで異なる回路構成としてもよい。ま
たスレツシヨルド電圧VTHがＸとＹとで異なつ
てもよい。信号Vdx１〜Vdx４の代りに信号Vdy
１〜Vdy４に関する信号でエネルギ信号Vgを形
成したり、Vdx１〜Vdx４とVdy１〜Vdy４の両
者の和に関する信号でエネルギ信号Vgを形成し
てもよい。積分回路および増幅器１３２は補助増
幅器１３３に比べて通常は伝搬時間が長いので、
補助増幅器１３３の側に遅延回路等を追加してタ
イミングを調節してもよい。ピーク検出ホールド
回路１４０，１４１の各出力Vgmax、Vd′max
を一度別のサンブルホールド回路に取り込み保持
するなど、バツフアを増加して計数率を向上させ
ることも可能である。信号VDmaxや信号
Vd′max等をＡ／Ｄ変換する等により、後続の補
正回路等をデジタル演算で行なう構成も可能であ
る。

第３図ａの曲線は惰３図ｂのように表現でき
る。すなわち、Ｒ≡ｋ・Vd′max／Vgmax＝１−ΔR … とおくと補正係数ｆ（tr）をΔRの関数Ｐ(R)として
表わすことができる。この構成例としては、第２
図ｂで減算器１１４を省略し、除算器１１０の出
力を式のΔRの代りに式のＲに比例するよう
にし、非線形増幅器１１１の変換特性を変更すれ
ばよい。

また、第２図ｂにおいて第１近似として、第３
図ａのようなＱ（ΔR）を比較的小さなΔRの範囲
において、図の点線で示されるように、次式が成
立すると仮定する。

Ｑ（ΔR）≡ｆ（tr）≒α・ΔR … ここでαは比例係数である。式に式と式
とを代入することにより、 CORR.Vg ≒Vgmax＋α（Vgmax−ｋ・Vd′max） ≡CORR.Vg′ … が得られる。この構成例を第５図に示す。ピーク
検出ホールド回路１４０，１４１とメモリ２６、
ラツチ回路２７、Ｄ／Ａ変換器２８および波高分
析器２９などに関しては第２図ｂと同様である。
また、タイミング制御回路２２から、タイミング
信号ｃ，ｄの代りにタイミング信号d′が供給され
るものとする。VgmaxとVd′maxの両信号は減
算器２１４に入力され、（Vgmax−ｋ・
Vd′max）に比例する信号が得られる。この信号
はＤ／Ａ変換器２８の出力信号とともに乗算器２
０９に入力され、両信号の積に比例する信号が出
力される。この乗算器２０４の出力はVgmaxと
ともに加算器２１３に入力されて適当な重み付け
加算が行なわれる。得られた加算信号は、タイミ
ング信号d′によつてサンプルホールド回路２５２
に取り込まれ、保持されてエネルギ信号CORR.
Vg′が得られる。

さらに別の変形例として、主増幅器の波形整形
回路（フイルタ）として、前述のような準ガウス
形フイルタ等の代りに、準ガウス形フイルタとゲ
ート制御積分器とを組合せた疑似台形フイルタを
使用してもよい。この例を第６図に示す。積分回
路および増幅器１３２、補助増幅器１３３、ピー
ク検出ホールド回路１４１などについては第２図
ｂと同様である。またタイミング制御回路２２か
ら、タイミング信号ｂの代りに、タイミング信号
bg、brが供給されているものとする。積分回路
および増幅器１３２の出力信号Vgはゲート制御
積分器１６０に入力され、一定時間積分されて信
号Vgiが得られる。ここでゲート制御積分器１６
０は、図に示したようにタイミング信号bgでゲ
ートスイツチが制御され、タイミング信号brでリ
セツトスイツチが制御されるように構成すれば、
ホールド機能も備えるようにできる。またゲート
制御積分器１６０の前に電圧電流変換器を設けて
もよい。なお、信号Vgiの処理に関しては第２図
ｂや第５図の信号Vgmaxと同様であり、すなわ
ち、信号Vgiと信号Vd′maxの関係から電荷収集
時間trの情報を得て、信号Vgiを補正してエネル
ギ信号が得られる。このような疑似台形フイルム
を用いることは、通常のVgmaxに比べてVgiの
方が、上述の原因つまり波形整形回路の出力波
高の入力信号立ち上り時間依存性の影響が軽減さ
れ易いので、補正の精度等を向上させる効果を持
ち、また計数率特性も改善される。なお、上記、
(ニ)構成で述べた、積分回路を含む増幅器は第２図
ｂおよび第５図では積分回路および増幅器１３２
を指すのに対して、第６図では、積分回路および
増幅器１３３とゲート制御積分器１６０の組合せ
を指す。また、主増幅器の波形整形回路として、
準ガウス形フイルタや疑似台形フイルタ以外の他
のフイルタを使用した構成に対してもこの発明を
適用できることは勿論である。

また、たとえば、第２図のような構成におい
て、トリガ回路８ａ１〜８ａ４、８ｂ１〜８ｂ４
のデイスクリミネータをシングルチヤンネルアナ
ライザにするとか、スレツシヨルド電圧VTHを
波高分析器２９のエネルギ窓の低限レベルに応じ
て変化させるとか、またはアナログマルチプレク
サ１００の出力信号か信号Vd′または信号Vgを
粗波高分析器（すなわち波高分析器２９よりもエ
ネルギ窓が広い）を設けるなどによつて、全体の
計数率特性を改善させてもよい。

前述したように、第２図の補正係数修正のため
の構成はあくまで近似的である。より高精度を必
要とする場合（非線形性が著しい場合）には、た
とえば、補正自身をメモリを用いて行なつてもよ
い。すなわち、エネルギ信号でメモリをアドレス
すると、非線形変換された値が出力され、且つデ
ジタル位置信号Dig.X₀、Y₀によつて直接的に、
または間接的にアドレスされて、どの非線形変換
メモリを使用するかが選択されるように構成す
る。

以上の説明では、各事象毎に得られたエネルギ
信号を、電荷収集時間情報を用いて補正し、その
補正の度合を各事象毎のデジタル位置信号に応じ
て修正する場合に限定して述べてきた。しかし、
エネルギ信号を補正する代りに波高分析器のエネ
ルギ窓（範囲）を与えるレベル信号が、各事象毎
に電荷収集時間情報に応じて増減、または異なる
増幅率で増幅されるように補正し、また対応する
デジタル位置信号を用いてメモリをアドレスし、
得られた内容に応じて上記のレベル信号の補正の
度合を各事象毎に調節するように構成することも
可能である。

なお、上記したような２次元放射線位置検出器
を、リング型または六角形状に配列することによ
り、多層スライスのエミツシヨンCT装置にも適
用することができる。

(ヘ) 効果この発明によれば、化合物半導体を用いた放射
線検出素子を複数配列した放射線２次元位置検出
装置において、エネルギ分解能の改善、感度の不
均一性の改善、計数率特性の向上、検出器部のコ
ストの低減、検出器部の寿命の延長などを図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の模式図、第２図
ａ，ｂは同実施例の信号処理系統のブロツク図、
第３図ａ，ｂは動作説明のためのグラフ、第４図
は変形例の模式図、第５図および第６図は他の変
形例をそれぞれ示すブロツク図である。１，１１１〜１４４……放射線検出用化合物半
導体基板、２，２１１〜２４４……仮想的接地側
電極、３，３１１〜３４４……バイアス印加側電
極、４，４１〜４４……バイアス抵抗、５，５１
〜５６……コンデンサ、６，６ａ１〜６ａ４，６
ｂ１〜６ｂ４……前置増幅器、７，７ａ１〜７ａ
４，７ｂ１〜７ｂ４……微分回路を含む増幅器、
８，８ａ１〜８ａ４，８ｂ１〜８ｂ４……トリガ
回路、９，９１〜９４……遅延回路および増幅
器、１０……スレツシヨルドレベル供給回路、１
１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４
ｂ，２７……ラツチ回路、１２ａ，１２ｂ……エ
ンコーダ、１５ａ，１５ｂ……Ｄ／Ａ変換器およ
びドライバ、１６ａ，１６ｂ……OR回路、１７
ａ，１７ｂ……Ｔ２信号発生回路、１８，１８ｂ
……パリテイチエツク回路、１９ａ，１９ｂ……
Ｔ３信号発生回路、２０……同時計数検出回路、
２１……リセツト信号制御回路、２２……タイミ
ング制御回路、２３……アナログマルチプレクサ
制御回路、２４……UNBLANK信号発生回路、
２５……CRT表示装置、２６……補正量修正メ
モリ、２８……Ｄ／Ａ変換器、２９……波高分析
器、１００……アナログマルチプレクサ、１０
９，１１２，２０９……乗算器、１１０……除算
器、１１１……非線形増幅器、１１３，２１３…
…加算器、１１４，２１４……減算器、１３２…
…積分回路および増幅器、１３３……補助増幅
器、１４０，１４１……ピーク検出ホールド回
路、１５０，１５１，１５２，２５２……サンプ
ルホールド回路、１６０……ゲート制御積分器。

Claims

【特許請求の範囲】１化合物半導体の常温用放射線検出素子をマト
リクス状に複数配列した放射線検出手段と、各行毎に設けられる前置増幅器および微分回路
を含む増幅器と各列毎に設けられる前置増幅器お
よび微分回路を含む増幅器とをそれぞれ経て各検
出素子の陽極と陰極とのいずれか一方より行毎の
信号を取り出すとともに他方より列毎に信号を取
り出し、それぞれデイスクリミネータを経て得た
デジタルパルス信号をエンコーダに通してコード
化してデジタル位置信号を得る手段と、各事象毎に行に関する信号と列に関する信号と
が一定の時間範囲内で同時であるか否かを検出
し、同時である場合のみ有効とする同時計数手段
と、行または列の少なくとも一方に関して上記各微
分回路を含む増幅器の出力を対応する遅延回路を
経てアナログマルチプレクサに導いて共通化し、
このアナログマルチプレクサの出力を積分回路を
含む増幅器に入力して、この積分回路を含む増幅
器と上記微分回路を含む増幅器との組合せにより
エネルギ信号波形整形を行なう主増幅器を形成し
てエネルギ信号を得る手段と、エネルギ信号が１個以上のエネルギ範囲内に入
つているか否かを識別する波高分析手段と、上記アナログマルチプレクサの出力を、上記積
分回路を含む増幅器と並列に、上記積分回路を含
む増幅器に比べて高周波成分を増幅する特性を備
える補助増幅器にも入力し、この補助増幅器の出
力信号波高と上記積分回路を含む増幅器の出力信
号波高とを比較して各事象毎に電荷収集時間情報
を得る手段と、この電荷収集時間情報に応じて各事象毎に、エ
ネルギ信号を上記波高分析手段のエネルギ範囲に
対して相対的に補正することにより電荷収集の不
完全性に起因するエネルギ分解能の劣化を改善す
る補正手段と、各事象毎に得られるデジタル位置信号を用いて
メモリをアドレスし読み出した内容に応じて上記
の補正の度合を各事象毎に調節する手段とを有することを特徴とする半導体放射線位置検出
装置。２上記補正手段は、上記の電荷収集時間情報に
応じて各事象毎にエネルギ信号を増減または異な
る増幅率で増幅することによりエネルギ信号を補
正し、このエネルギ信号の補正の度合が上記補正
の度合を調節する手段により調節されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体放射
線位置検出装置。３上記補正手段は、上記の電荷収集時間情報に
応じて各事象毎に、上記波高分析手段のエネルギ
範囲を規定するレベル信号を増減または異なる増
幅率で増幅することによりレベル信号を補正し、
このレベル信号の補正の度合が上記補正の度合を
調節する手段により調節されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体放射線位置検
出装置。