JPH06160537A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、光学的手段によって位置レスポンス
特性の向上を図ることにより、非線形回路の負担を軽減
させると共に均一性の向上を図りながら同時に固有分解
能やエネルギ分解能も向上できる放射線検出器を提供す
ることを目的とする。 【構成】本発明による放射線検出器は、被検体から放射
された放射線を光に変換する板状の単結晶２と、単結晶
２上に装着され、光を透過するガラス板５と、ガラス板
５上に配列され、単結晶２からガラス板５を介して入力
する光を電気信号に変換する複数の光電子増倍管９と、
光電子増倍管９とガラス板５との間に充填され、光電子
増倍管９の入力面とガラス板５との少なくとも一方とほ
ぼ同じ屈折率を有する充填剤１３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シンチレーションカメ
ラに用いられる放射線検出器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンチレーションカメラは、放射性同位
元素（radioisotope；以下単に「ＲＩ」という）によっ
て標識（ラベル）された放射性医薬品が体内に投与され
るとその薬品の性質によって定まる特定の臓器や組織に
吸収され集中する性質を利用して、そこからランダムに
放出されるγ線を一定時間検出することによりＲＩ分布
（シンチグラム）を求めるものであり、臓器の形状や機
能、病巣の有無、代謝機能などの診断に有用である。

【０００３】このシンチレーションカメラに用いられる
従来のアンガー型放射線検出器は、図９に示す如く構成
されている。すなわち、シンチレータ３０は、γ線を受
けて閃光を発するヨウ化ナトリウム(NaI) の板状の単結
晶３１の前面（γ線入射面）にこの単結晶３１を潮解か
ら保護するためのアルミ板３２を取り付け、この単結晶
板３１の背面（シンチレーション光出力面）にこの単結
晶３１を潮解から保護し且つシンチレーション光を透過
するためのガラス板３４をシリコン系の接着剤３３で接
着して成り、変形しないように鉄枠のフランジ３５によ
り環装している。

【０００４】従来の放射線検出器は、このフランジ３５
に複数本のスタッド４４を立設して骨組みを作り、シン
チレータ３０のガラス板３４の上に硬化性の二液性シリ
コン３６を用いてアクリル板のライトガイド３７を接着
し、このライトガイド３７の上面に光学グリスなどのカ
ップリング剤３８を介して底面に光電面４０を形成した
複数本の光電子増倍管３９をちょう密に配列していて、
この光電子増倍管３９をそのソケット４１に挿入したス
プリング４２を介してケース４３によりライトガイド３
７に押し付けることにより固定した構造であり、単結晶
３１内で生じたシンチレーション光を接着剤３３、ガラ
ス板３４、二液性シリコン３６、ライトガイド３７、カ
ップリング剤３８、そして光電子増倍管３９の外管を順
に介して光電面４０で検出する。シンチレーションカメ
ラの電子回路は、この放射線検出器の各光電子増倍管３
９の出力を受けて、それらを加算したエネルギ信号、す
なわちシンチレーションの全発光量に比例する信号を入
射γ線のエネルギに応じて設定したウインドウにより選
別することにより有効な情報だけを収集し、また各光電
子増倍管３９からの出力に配列位置に応じた係数を乗じ
て加算することによりγ線の入射位置を計算し、ＲＩ分
布を出力する。

【０００５】ところで、従来の放射線検出器は、上述し
たようにガラス板３４やライトガイド３７などの複数の
部材を層状に重ねた構造を有している。このため、シン
チレーション光は、屈折率の異なる各部材間、例えばガ
ラス板３４とシリコン３６との境界面やシリコン３６と
ライトガイド３７との境界面に臨界角を越えて入射する
とき、全反射する。したがって、光電子増倍管３９のシ
ンチレーション位置に対する感度特性（いわゆる光電子
増倍管の位置レスポンス特性）は、シンチレーション位
置が光電子増倍管３９の感度中心から離れるほど全反射
成分が増加するので、γ線がこの感度中心から離れた位
置に入射するほど低下する。この結果、シンチレーショ
ンカメラの電子回路は、γ線の入射位置を上記感度中心
に偏って計算し、輝点をこの感度中心に集中させる傾向
を示すので、シンチレーションカメラにとって重要な基
本性能の一つである均一性が低下するという不具合が生
じていた。そこで、従来のシンチレーションカメラは、
ポイントソース（点線源）をシンチレータ表面で移動さ
せながら収集した位置レスポンス特性に基づいて、各光
電子増倍管の出力を電子回路内で非線形補正することに
より均一性の低下を抑えている。

【０００６】しかし、このような補正は、補正回路に過
大な負担をかけるばかりか、シンチレーションカメラの
他の基本性能である固有分解能やエネルギ分解能をある
程度犠牲にしたものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に対処すべくなされたもので、第１の目的は、光学的
手段によって位置レスポンス特性の向上を図ることによ
り、非線形回路の負担を軽減させると共に均一性の向上
を図りながら同時に固有分解能やエネルギ分解能も向上
できる放射線検出器を提供することである。また、第２
の目的は放射線検出器の構造を簡単にすることにより検
出器の小型化や軽量化を図ると共に、組立工数の削減を
図ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による放射線検出
器は、被検体から放射された放射線を光に変換する板状
の単結晶と、前記単結晶上に装着され、前記光を透過す
る透過部材と、前記透過部材上に配列され、前記単結晶
から前記透過部材を介して入力する前記光を電気信号に
変換する複数の光電子増倍管と、前記光電子増倍管と前
記透過部材との間に充填され、前記光電子増倍管の入力
面と前記透過部材との少なくとも一方とほぼ同じ屈折率
を有する充填剤とを具備したことを特徴とする。

【０００９】本発明による他の放射線検出器は、被検体
から放射された放射線を光に変換する板状の単結晶と、
前記光を透過する透過部材と、前記透過部材または前記
単結晶とほぼ同じ屈折率を有し、前記単結晶上に前記透
過部材を接着する接着剤と、前記透過部材上に配列さ
れ、前記単結晶から前記透過部材を介して入力する前記
光を電気信号に変換する複数の光電子増倍管とを具備し
たことを特徴とする。

【００１０】本発明によるさらに他の放射線検出器は、
被検体から放射された放射線を可視光に変換する板状の
単結晶と、この単結晶上に装着され、可視光を透過する
透過部材と、この透過部材上に配列され、単結晶から透
過部材を介して入力する可視光を前面から側面にかけて
形成した光電面で受けて電気信号に変換する複数の光電
子増倍管とを具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明による放射線検出器によれば、単結晶内
で生じたシンチレーション光は透過部材を通過し、また
光電子増倍管の入力面と透過部材との少なくとも一方と
ほぼ同じ屈折率を有する充填剤を通過して光電子増倍管
に到達するので、従来、ガラス板とライトガイドとの境
界面などで生じていた反射成分がなくなり、位置レスポ
ンス特性の向上を図ることができ、その結果、均一性の
向上を図りながら同時に固有分解能やエネルギ分解能も
向上させることができる。

【００１２】本発明による他の放射線検出器によれば、
単結晶内で生じたシンチレーション光は透過部材または
単結晶とほぼ同じ屈折率を有する接着剤と透過部材を順
に介して光電子増倍管に到達するので、従来、屈折率の
異なる接着剤とライトガイドとの間の境界面で生じてい
た全反射成分がなくなり、位置レスポンス特性の向上を
図ることができ、その結果、均一性の向上を図りながら
同時に固有分解能やエネルギ分解能も向上させることが
できる。

【００１３】本発明によるさらに他の放射線検出器によ
れば、光電子増倍管の側面に到達するシンチレーション
光も検出できるので、位置レスポンス特性の向上を図る
ことができ、その結果、均一性の向上を図りながら同時
に固有分解能やエネルギ分解能も向上させることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。本実施例は、図１に示すように構成されている。す
なわち、シンチレータ１は、γ線を受けて閃光を発する
ヨウ化ナトリウム(NaI) の板状の単結晶２の前面（γ線
入射面）に、この単結晶２を潮解から保護するためのア
ルミ板３を装着し、この単結晶２の背面（シンチレーシ
ョン光出力面）に、従来のシンチレータのガラス板とラ
イトガイドとの合計厚に応じた厚さに応じて９〜１６ｍ
ｍ厚に調整したガラス板５を配し、単結晶２とガラス板
５との間をこのガラス板５の屈折率（例えば１．５１）
とほぼ同じ屈折率のアクリル系接着剤４で充填し接着し
て成る。ガラス板５は、上記厚さを有しているので、単
結晶２を潮解から保護するだけでなく、ライトガイドと
しての機能も兼用することができる。そして、このシン
チレータ１を、変形しないように鉄枠のフランジ６によ
り環装している。

【００１５】本放射線検出器は、このフランジ６にスタ
ッド７を立設して骨組みを作り、図２に示すように、シ
ンチレータ１のガラス板５の上に、底面に光電面１０を
形成した複数の光電子増倍管９をちょう密に、且つ最端
の光電子増倍管９をガラス板５に対しオーバハング（片
持ち）の状態で配列し、このガラス板５と光電子増倍管
９との間を、ガラス板５または光電子増倍管９の外管
（一般に硼硅酸ガラスやカリウムフリーガラスが採用さ
れている）の少なくとも一方の屈折率とほぼ同じ屈折率
のアクリル系接着剤８で充填し接着する。そして、これ
らシンチレータ１や光電子増倍管９などを、暗箱および
磁気シールドボックスを構成するケース１２に収容して
成る。

【００１６】この種の放射線検出器は単結晶２内で生じ
た閃光を複数の光電子増倍管９で検出して、その出力の
重み付け計算にて位置を算出している。このため単結晶
２内の閃光を光電子増倍管９へ導くガラス板５の厚みは
最低９mm以上必要である。

【００１７】以上のように構成された本放射線検出器に
よれば、次のような作用効果を実現できる。まず第１
に、単結晶２内で生じたシンチレーション光は、ガラス
板５の屈折率とほぼ同じ屈折率の接着剤４、ガラス板
５、ガラス板５または光電子増倍管９の外管の少なくと
も一方の屈折率とほぼ同じ屈折率の接着剤８、光電子増
倍管９の外管を順に通過して、光電子増倍管９の光電面
１０に到達するので、光学的損失が極めて少ない。つま
り、従来、屈折率の異なる部材間、単結晶と接着剤間、
接着剤とガラス板間、ガラス板とシリコン系接着剤間、
シリコン系接着剤とライトガイド間、ライトガイドとカ
ップリング剤間、カップリング剤と光電子増倍管間で生
じていたシンチレーション光の全反射成分が減少するの
で、位置レスポンス特性を従来に比べ向上することがで
きる。図３は本実施例による放射線検出器の位置レスポ
ンス特性を×印で示し、従来の放射線検出器の位置レス
ポンス特性を黒塗り三角印で示した図である。ただし、
×印で示した本実施例の位置レスポンス特性は、単結晶
２とガラス板５間のアクリル系接着剤４を従来と同じシ
リコン系接着剤に代えて計測したものである。このよう
に位置レスポンス特性が向上するので、非線形回路の負
担を軽減できると共に、均一性の向上を図りながら同時
に固有分解能やエネルギ分解能も向上できる。この位置
分解能やエネルギー分解能の向上程度を実測値で具体的
に示すと、位置分解能はＦＷＨＭ０．２ｍｍ以上、エネ
ルギー分解能は０．８％以上を示した。なお、本実施例
は位置レスポンス特性が良好であるので、隣り合う光電
子増倍管の間隔を広げても従来程度の位置分解能やエネ
ルギー分解能を維持することができる。したがって従来
程度の位置分解能やエネルギー分解能で十分な場合、光
電子増倍管の本数を減らし、安価でメンテナンスの簡易
な放射線検出器を提供できる。

【００１８】第２に、本実施例は、最端に配列する光電
子増倍管９を片持ち（オーバハング）の状態でガラス板
５に保持したことによって、単結晶２の入射面積以上の
広い範囲に光電子増倍管９を配列することができ、した
がって単結晶２の周辺部分の像の歪みを軽減できる。

【００１９】第３に、本実施例は、最端に配列する光電
子増倍管９を片持ちの状態でガラス板５に保持したこと
によって、ガラス板５の面積サイズを変更する必要がな
く、この結果、従来のフランジ６をそのまま流用できる
と共に検出器の大型化を回避できる。

【００２０】第４に、本実施例は、従来のアクリル板お
よび従来のスプリングを除去した簡単な構成のため、小
型化や軽量化を図ることができると共に、組立工数を削
減できる。

【００２１】次に第２の実施例について説明する。図４
は本実施例の構成を示す断面図である。なお、図１と同
じ部分には同符号を付して、詳細な説明は省略する。

【００２２】先の実施例では、光電面１０を光電子増倍
管９の外管の底面にのみ形成しているのに対し、本実施
例は図４に示すように、光電面１３を光電子増倍管９の
外管の底面から３〜１０mm高さまで延長して側面に形成
し、且つ第１実施例で用いたアクリル系接着剤８をこの
側面の高さまで充填したことを特徴とするものである。

【００２３】したがって、本実施例は、図４に示したよ
うに、光電子増倍管９が従来の受光角度θ0 より広い受
光角度θ1 をもってシンチレーション光を検出すること
ができるので、図３に示すように、先の実施例より良好
な位置レスポンス特性を実現できる。なお、図３は従来
を黒塗り三角で、本実施例を黒塗り四角で示している。
ただし、黒塗り四角印で示した本実施例の位置レスポン
ス特性は、単結晶２とガラス板５間のアクリル系接着剤
４を従来と同じシリコン系接着剤に代えて計測したもの
である。

【００２４】なお、本実施例は、アクリル系接着剤８を
光電面１３の側面まで充填せずに、第１の実施例のよう
に光電子増倍管９の底面部だけに装着したとしても、図
３に黒塗り丸印で示したように先の実施例より良好な位
置レスポンス特性を実現することができる。

【００２５】次に第３の実施例について説明する。図５
は本実施例によるガラス板の平面図である。なお、本実
施例による放射線検出器の全体構成は図１に示した第１
の実施例と異ならない。

【００２６】本実施例は、シンチレータ１のガラス板５
の上面に光電子増倍管９を配列する位置を示すリング状
のマーキング１４を施したことを特徴とする。したがっ
て、本実施例は、光電子増倍管９をガラス板５上に配置
するときにこのこのマーキング１４を目安にすればよい
ので、組立作業を正確に且つ効率的に行うことができ
る。

【００２７】次に第４の実施例について説明する。図６
は本実施例によるガラス板の平面図である。なお、本実
施例による放射線検出器の全体構成は図１に示した第１
の実施例と異ならない。

【００２８】本実施例は、ガラス板５の上面の光電子増
倍管９を配置しない部分（斜線部分）に、反射剤を含有
した塗料１５をシルク印刷によって塗潰したことを特徴
とする。

【００２９】したがって、本実施例は、光電子増倍管９
がシンチレーション光を良好に検出することができるの
で、位置レスポンス特性を向上することができる。次に
第５の実施例について説明する。

【００３０】図７は本実施例の構成を示す断面図であ
る。なお、図１と同じ部分には同符号を付して、詳細な
説明は省略する。本実施例は、ガラス板５の上面の光電
子増倍管９を配置しない部分を断面Ｖ字形に切削し、ガ
ラス板５の上面に光電子増倍管９を受ける台座１６を形
成し、このＶ字形に切削した部分の表面に反射剤１５₁
を塗潰したことを特徴とする。

【００３１】したがって、本実施例は、光電子増倍管９
をガラス板５上に配置するときにこの台座１６を目安に
すればよいので、組立作業の正確性や効率性を高めるこ
とができる。また、このＶ字形に切削した部分の表面に
到達したシンチレーション光は、反射剤１５₁ で反射し
光電子増倍管９に入射して検出されるので、ガラス板５
の厚さを薄くしたり、隣合う光電子増倍管９の間隔を広
げることができる。

【００３２】次に第６の実施例について説明する。本実
施例は、ガラス板５から光電子増倍管９を取り外す際に
使用する治具および取り外し方法に関する。図８はこの
治具による取り外し手順を順次説明するための図であ
る。

【００３３】本実施例は、図８（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、光電子増倍管９のネジ山１７に螺合しているソケ
ット１１を取り外し、図８（ｃ），（ｄ）に示すよう
に、このソケット１１に代えて、取り外し用の治具１８
を光電子増倍管９のネジ山１７に螺合する。治具１８
は、一側の内壁にネジ山１９を螺刻し、かつ他側にハン
ドル２０を装着した円筒である。そして、この治具２１
を把持して図８（ｅ）に示すように、光電子増倍管９を
ガラス板５上で回転したり傾斜することにより、アクリ
ル系接着剤８が光電子増倍管９やガラス板５から剥離
し、ガラス板５から光電子増倍管９を容易に取り外すこ
とができる。光電子増倍管９を取り外した後は、アルコ
ール等でガラス板５の表面を清掃し、新たな光電子増倍
管９をアクリル系接着剤８で接着する。

【００３４】このように本実施例によると、ガラス板５
から光電子増倍管９を容易に取り外すことができるの
で、故障等による光電子増倍管９の交換作業を簡単に行
うことができる。なお、上記治具１８はネジ山１９を設
けずに円筒の内壁に摩擦係数の高い例えばゴムを装着し
て、このゴムによる摩擦力を利用して治具を光電子増倍
管９に固定するようにしてもよい。

【００３５】本発明は上述した実施例に限定されること
なく、種々変形して実施例可能である。例えば、単結晶
２とガラス板５を接着する接着剤の屈折率は単結晶２の
屈折率とほぼ同じであってもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明による放射線検出器は、被検体か
ら放射された放射線を光に変換する板状の単結晶と、前
記単結晶上に装着され、前記光を透過する透過部材と、
前記透過部材上に配列され、前記単結晶から前記透過部
材を介して入力する前記光を電気信号に変換する複数の
光電子増倍管と、前記光電子増倍管と前記透過部材との
間に充填され、前記光電子増倍管の入力面と前記透過部
材との少なくとも一方とほぼ同じ屈折率を有する充填剤
とを具備したので、単結晶内で生じたシンチレーション
光は透過部材を通過し、また光電子増倍管の入力面と透
過部材との少なくとも一方とほぼ同じ屈折率を有する充
填剤を通過して光電子増倍管に到達するので、従来、ガ
ラス板とライトガイドとの境界面などで生じていた反射
成分がなくなり、位置レスポンス特性の向上を図ること
ができ、その結果、均一性の向上を図りながら同時に固
有分解能やエネルギ分解能も向上させることができる。

【００３７】本発明による他の放射線検出器は、被検体
から放射された放射線を光に変換する板状の単結晶と、
前記光を透過する透過部材と、前記透過部材または前記
単結晶とほぼ同じ屈折率を有し、前記単結晶上に前記透
過部材を接着する接着剤と、前記透過部材上に配列さ
れ、前記単結晶から前記透過部材を介して入力する前記
光を電気信号に変換する複数の光電子増倍管とを具備し
たので、単結晶内で生じたシンチレーション光は透過部
材または単結晶とほぼ同じ屈折率を有する接着剤と透過
部材を順に介して光電子増倍管に到達するので、従来、
屈折率の異なる接着剤とライトガイドとの間の境界面で
生じていた全反射成分がなくなり、位置レスポンス特性
の向上を図ることができ、その結果、均一性の向上を図
りながら同時に固有分解能やエネルギ分解能も向上させ
ることができる。

【００３８】本発明によるさらに他の放射線検出器は、
被検体から放射された放射線を可視光に変換する板状の
単結晶と、この単結晶上に装着され、可視光を透過する
透過部材と、この透過部材上に配列され、単結晶から透
過部材を介して入力する可視光を前面から側面にかけて
形成した光電面で受けて電気信号に変換する複数の光電
子増倍管とを具備したので、光電子増倍管の側面に到達
するシンチレーション光も検出できるので、位置レスポ
ンス特性の向上を図ることができ、その結果、均一性の
向上を図りながら同時に固有分解能やエネルギ分解能も
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による放射線検出器の断面図。

【図２】光電子増倍管のガラス板表面上の配列を示す平
面図。

【図３】位置レスポンス特性を示す図。

【図４】第２の実施例による放射線検出器の断面図。

【図５】第３の実施例によるガラス板の平面図。

【図６】第４の実施例によるガラス板の平面図。

【図７】第５の実施例による放射線検出器の断面図。

【図８】第６実施例による光電子増倍管をガラス板から
取り外す手順を説明する図。

【図９】従来の放射線検出器の断面図。

【符号の説明】

１…シンチレータ、２…単結晶、３…アルミ板、４…ア
クリル系接着剤、５…ガラス板、６…フランジ、７…ス
タッド、８…アクリル系接着剤、９…光電子増倍管、１
０…光電面、１１…ソケット、１２…ケース。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体から放射された放射線を光に変換
   する板状の単結晶と、 前記単結晶上に装着され、前記光を透過する透過部材
   と、 前記透過部材上に配列され、前記単結晶から前記透過部
   材を介して入力する前記光を電気信号に変換する複数の
   光電子増倍管と、 前記光電子増倍管と前記透過部材との間に充填され、前
   記光電子増倍管の入力面と前記透過部材との少なくとも
   一方とほぼ同じ屈折率を有する充填剤とを具備したこと
   を特徴とする放射線検出器。
2. 【請求項２】 少なくとも一の前記光電子増倍管は前記
   透過部材からはみ出して配置されたことを特徴とする請
   求項１記載の放射線検出器。
3. 【請求項３】 被検体から放射された放射線を光に変換
   する板状の単結晶と、 前記光を透過する透過部材と、 前記透過部材または前記単結晶とほぼ同じ屈折率を有
   し、前記単結晶上に前記透過部材を接着する接着剤と、 前記透過部材上に配列され、前記単結晶から前記透過部
   材を介して入力する前記光を電気信号に変換する複数の
   光電子増倍管とを具備したことを特徴とする放射線検出
   器。
4. 【請求項４】 前記接着剤はアクリル系の接着剤である
   ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
5. 【請求項５】 被検体から放射された放射線を光に変換
   する板状の単結晶と、 前記単結晶上に装着され、前記光を透過する透過部材
   と、 前記透過部材上に配列され、前記単結晶から前記透過部
   材を介して入力する前記光を前面から側面にかけて形成
   した光電面で受けて前記電気信号に変換する複数の光電
   子増倍管とを具備したことを特徴とする放射線検出器。