JPH0651069A - Radiation sensor - Google Patents

Radiation sensor

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JPH0651069A
JPH0651069A JP4201322A JP20132292A JPH0651069A JP H0651069 A JPH0651069 A JP H0651069A JP 4201322 A JP4201322 A JP 4201322A JP 20132292 A JP20132292 A JP 20132292A JP H0651069 A JPH0651069 A JP H0651069A
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scintillator
scintillators
radiation detector
bonding
depth
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JP4201322A
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Inventor
Hiroshi Uchida
博 内田
Original Assignee
Hamamatsu Photonics Kk
浜松ホトニクス株式会社
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a radiation sensor which is embodied in a simple structure and which has an enhanced position resolution in the depth direction without causing drop of the energy resolution. CONSTITUTION:Two scintillators 111a, 111b made of the same material in sole substance composition are coupled with photo-sensors 120a, 120b in 1:1 proportion and bundled with air interposed. The joint surface of the scintillators each other 111a, 111b is specular finished in one region on the photo-sensor side and coarse finished in the other region while the boundary is laid at the middle point in the depth direction. As a result, the photo-transmittance between the two scintillators has a two-value discrete distribution over the depth direction. A reflecting agent 130 is applied over except the joint surfaces of scintillators 111a, 111b and the joint surfaces of the photo-sensors 120a, 120b so that the scintillation light generated inside of either scintillator is hindered from radiating to outside of the radiations sensor concerned.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、γ線を検出する放射線
検出器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detector for detecting gamma rays.
【0002】[0002]
【従来の技術】被測定物に放射性同位元素で標識された
試薬を投入し、放射性同位元素から放出される陽電子と
通常物質中の電子の対消滅により生成される一対の光子
(γ線)を計測し、被測定物の内部物質分布を測定す
る、ポジトロンCT装置(あるいはPET(Positron E
mission Tomography)装置)が注目されている。この場
合の対消滅は、陽電子・電子の双方とも運動エネルギが
質量エネルギに比べて充分に小さい状態で起こるので、
その際に最も高い確率で遷移モードである2光子生成モ
ードにおける各光子エネルギは陽電子あるいは電子の質
量エネルギ(0.511Mev)とほぼ同一である。また、ほぼ
陽電子・電子とも静止状態で対消滅を起こすので、運動
量の保存則より2光子は互いに反対方向に放出される。
以上のような、特徴的な光子対を計測し、陽電子・電子
の対消滅発生位置を推定して被測定物内の各点近傍での
対消滅頻度を求めることによって物質分布を測定する。
個々の光子は、そのエネルギと現状の測定手段を鑑み
て、該光子でγ線検出素子内シンチレーション発光をさ
せた後、このシンチレーション光を光検出器により検出
する測定系が一般的である。
2. Description of the Related Art A reagent labeled with a radioisotope is put into an object to be measured, and a pair of photons (γ rays) generated by pair annihilation of a positron emitted from the radioisotope and an electron in a normal substance A positron CT device (or PET (Positron E) that measures and measures the internal substance distribution of the measured object.
(mission tomography) device) is drawing attention. In this case, pair annihilation occurs in the state where kinetic energy of both positron and electron is sufficiently smaller than mass energy,
At that time, each photon energy in the two-photon production mode, which is the transition mode with the highest probability, is almost the same as the mass energy (0.511 Mev) of the positron or electron. In addition, since almost positrons and electrons also undergo pair annihilation in a stationary state, two photons are emitted in opposite directions according to the conservation law of momentum.
The substance distribution is measured by measuring the characteristic photon pairs as described above, estimating the positron-electron pair annihilation occurrence position, and obtaining the pair annihilation frequency near each point in the measured object.
In consideration of the energy of each photon and the current measuring means, a measurement system is generally used in which scintillation light emission in the γ-ray detection element is caused by the photon and then the scintillation light is detected by a photodetector.
【0003】このようなPET装置は、γ線検出素子
(例えば、BGOシンチレータ)と光検出器からなるγ
線検出器多数を所定の軸に対して多層リング状に配列す
る。上記の特定エネルギ(0.511Mev)の光子を2つのγ
線検出器が同時計数することにより、陽電子・電子の対
消滅が起きたことを認識し、各光子入射により生じたシ
ンチレータ内のシンチレーション発光位置を空間的に結
んで対消滅の発生位置を推定する。PET装置の解像力
は、このシンチレーション発光位置の分解能に依存す
る。
Such a PET device is composed of a γ-ray detecting element (for example, a BGO scintillator) and a photodetector.
A large number of line detectors are arranged in a multilayer ring with respect to a predetermined axis. Two photons of the above specific energy (0.511Mev)
The line detector simultaneously recognizes that positron-electron pair annihilation has occurred, and spatially connects the scintillation emission positions in the scintillator caused by each photon incidence to estimate the position of pair annihilation. . The resolution of the PET device depends on the resolution of this scintillation emission position.
【0004】当初のPET装置では、同一のγ線検出素
子内のどこでシンチレーション発光が起こった場合で
も、そのγ線検出器の代表点(例えば、検出器入射面の
中央点)をシンチレーション発光位置とみなしていた。
即ち、シンチレーション発光位置の分解能は、γ線検出
素子の大きさと一致していた。近年、解像力向上のため
γ線検出素子の小口径化が進み、多層リングの母線方向
および円周方向の位置検出分解能の向上が達成されてい
る。光子の検出効率維持のため短小化が困難な半径方向
(以後、深さ方向と呼ぶ)に関しても位置分解能の向上
が図られている。
In the original PET device, wherever scintillation light emission occurs in the same γ-ray detection element, the representative point of the γ-ray detector (for example, the center point of the detector entrance surface) is set as the scintillation emission position. I was thinking
That is, the resolution of the scintillation light emission position matched the size of the γ-ray detection element. In recent years, in order to improve the resolution, the γ-ray detection element has been reduced in diameter, and the position detection resolution in the generatrix direction and the circumferential direction of the multilayer ring has been improved. The position resolution is also improved in the radial direction (hereinafter referred to as the depth direction), which is difficult to shorten in order to maintain the photon detection efficiency.
【0005】深さ方向の位置分解能向上の必要性を図6
を参照して説明する。図6はPET装置の断面の概念図
であり、シンチレータ310と光検出器320からなる
放射線検出器300がリング状に配設され、リング内に
被測定物350が設置されている。視野中心付近の点P
1で対消滅が発生して生じたγ線は、どのγ線検出器3
00対してもその正面より入射するため、γ線検出器3
00の代表点を結んだ線と実際のシンチュイレーション
発光位置を結んだ線とのずれは、γ線検出素子310の
入射面内に収まるので比較的誤差は少ない。しかし、視
野周辺部(例えば、点P2)で発生したγ線は、γ線検
出素子310の入射面に対して垂直な方向から傾いて入
射するので、入射したγ線検出器310でシンチレーシ
ョン発光を起こさずに透過し、他のγ線検出素子310
に至ってシンチレーション発光することがある。図6で
示す点P2での対消滅例では、γ線検出器A、Bを透過
してγ線検出器Cにてシンチレーション発光を発生して
いる。この場合、γ線検出器が深さ方向の分解能を有し
ていないと、γ線検出器間を結ぶ線はγ線検出器の代表
点同士を結ぶことになるので、図示のとおり、実際の発
光点を結ぶ線との位置ずれが上記の場合と比べ大きくな
ってしまう。従って、各放射線検出器ごとの深さ方向位
置分解能の向上が達成されれば、PET装置として、視
野周辺部の空間分解能の向上が可能となる。
The necessity of improving the position resolution in the depth direction is shown in FIG.
Will be described with reference to. FIG. 6 is a conceptual diagram of a cross section of the PET apparatus. A radiation detector 300 including a scintillator 310 and a photodetector 320 is arranged in a ring shape, and an object to be measured 350 is installed in the ring. Point P near the center of the field of view
The γ-ray generated by the pair annihilation in 1 is the γ-ray detector 3
Even if it hits 00, the γ-ray detector 3
The deviation between the line connecting the representative points of 00 and the line connecting the actual scintillation emission positions is within the incident surface of the γ-ray detection element 310, and therefore the error is relatively small. However, since the γ-rays generated in the peripheral part of the visual field (for example, the point P2) are inclined and incident from the direction perpendicular to the incident surface of the γ-ray detection element 310, the incident γ-ray detector 310 emits scintillation light emission. The other γ-ray detection element 310 that transmits without causing it
May emit scintillation light. In the pair annihilation example at the point P2 shown in FIG. 6, the γ-ray detectors A and B are transmitted, and the γ-ray detector C emits scintillation light emission. In this case, if the γ-ray detector does not have the resolution in the depth direction, the line connecting the γ-ray detectors will connect the representative points of the γ-ray detectors, and as shown in the figure, the actual The positional deviation from the line connecting the light emitting points becomes larger than that in the above case. Therefore, if the depth direction positional resolution of each radiation detector is improved, the spatial resolution of the peripheral part of the visual field can be improved as a PET device.
【0006】この試みの代表例として、図5に示すよう
に検出素子の構造を工夫したものがある。図5(a)
は、特願昭62−117885に開示の一実施例に係わ
る放射線位置検出器の要部を示す(以後、従来例1と呼
ぶ)。この放射線位置検出器では、複数個の溝211お
よび212を設けた一つの板状シンチレータ210が、
溝212で区切られた領域ごとの光検出セグメントを備
えた光電子増倍管220(例えば、マルチアノード型光
電子増倍管、または、シングルアノード型光電子増倍管
群)と結合されている。光子入射面から掘られた溝21
1と光電子増倍管220を結合する面から掘られた溝2
12は、互い違いに配列されており、光電子増倍管22
0の結合面を除いたシンチレータ表面および溝211、
212には、シンチレーション光に対して反射剤230
が塗布されている。この放射線位置検出器は、光を検出
した上記のセグメントが一つであれば光電子増倍管22
0との結合面側でシンチレーション発光が起こったと判
断し、一方、光を検出したセグメントが二つ以上であれ
ば光子入射面側でシンチレーション発光が起こったと判
断して、シンチレータの深さ方向の位置分解能を向上し
ている。
As a typical example of this trial, there is one in which the structure of the detecting element is devised as shown in FIG. Figure 5 (a)
Shows a main part of a radiation position detector according to an embodiment disclosed in Japanese Patent Application No. 62-117885 (hereinafter, referred to as Conventional Example 1). In this radiation position detector, one plate-shaped scintillator 210 provided with a plurality of grooves 211 and 212 is
It is coupled to a photomultiplier tube 220 (for example, a multi-anode type photomultiplier tube or a single anode type photomultiplier tube group) provided with a photodetection segment for each region divided by the groove 212. Groove 21 dug from the photon entrance surface
1 and the groove 2 dug from the surface connecting the photomultiplier tube 220
The photomultiplier tubes 22 are arranged in a staggered manner.
The scintillator surface and the groove 211 excluding the 0 bonding surface,
212 includes a reflector 230 for scintillation light.
Has been applied. This radiation position detector has a photomultiplier tube 22 if the number of the above-mentioned segments in which light is detected is one.
It is judged that scintillation light emission has occurred on the side of the coupling surface with 0, and on the other hand, if there are two or more light-detecting segments, it is judged that scintillation light emission has occurred on the side of the photon incident surface, and the position of the scintillator in the depth direction The resolution is improved.
【0007】図5(b)は、特願昭63−57233に
開示の一実施例に係わる放射線位置検出器の要部を示す
(以後、従来例1と呼ぶ)。この放射線位置検出器で
は、複数の板状あるいは柱状シンチレータ250を2層
に束ね、各層はシンチレータ間隔の2分の1づつずれて
配設され層間は光学的に結合されるとともに、一つの層
が光電子増倍管220と結合されている。同層内の各シ
ンチレータは多層および光電子増倍管220との接合面
を除いて反射剤230が塗布され、光電子増倍管220
は接合する層の各シンチレータごとの光検出セグメント
を備える(例えば、マルチアノード型光電子増倍管、ま
たは、シングルアノード型光電子増倍管群)。この放射
線位置検出器は、上記の放射線位置検出器と同様に、光
を検出した上記のセグメントが一つであれば光電子増倍
管220との結合面側でシンチレーション発光が起こっ
たと判断し、一方、光を検出したセグメントが二つ以上
であれば光子入射面側でシンチレーション発光が起こっ
たと判断して、シンチレータの深さ方向の位置分解能を
向上している。
FIG. 5B shows a main part of a radiation position detector according to an embodiment disclosed in Japanese Patent Application No. 63-57233 (hereinafter, referred to as Conventional Example 1). In this radiation position detector, a plurality of plate-like or columnar scintillators 250 are bundled into two layers, and each layer is arranged with a shift of one half of the scintillator interval, and the layers are optically coupled, and one layer is formed. It is coupled to the photomultiplier tube 220. Each of the scintillators in the same layer is coated with a reflector 230 except for the multi-layer and the joint surface with the photomultiplier tube 220.
Is provided with a photodetection segment for each scintillator of the layers to be joined (eg, a multi-anode photomultiplier tube or a group of single-anode photomultiplier tubes). Similar to the above-mentioned radiation position detector, this radiation position detector determines that scintillation light emission has occurred on the coupling surface side with the photomultiplier tube 220 if there is only one segment from which light is detected, If there are two or more light-detected segments, it is determined that scintillation light emission has occurred on the photon incident surface side, and the position resolution in the depth direction of the scintillator is improved.
【0008】また、発光減衰時間の異なる複数種のシン
チレータを深さ方向に層状に配列し減衰時間の相違から
発光位置の深さを検出する装置 (W.H.Wong: Designing
a Stratified Detection System for PET Cameras: IEE
E Trans Nucl Sci vol.33, No.1 (1986) 591;以後、従
来例3と呼ぶ;図示せず) 、半導体位置検出器と光電子
増倍管を組み合わせてシンチレーション発光位置を3次
元的に測定する装置 (S.E.Drenzo et al.: Initial Cha
racterization of a Position-Sensitive Photodiode/B
GO Detector for PET: IEEE Trans Nucl Sci vol.36, N
o.1(1989)1084;以後、従来例4と呼ぶ;図示せず) が
提案・製作されている。
Further, a plurality of types of scintillators having different emission decay times are arranged in layers in the depth direction to detect the depth of the emission position from the difference in the decay time (WHWong: Designing
a Stratified Detection System for PET Cameras: IEE
E Trans Nucl Sci vol.33, No.1 (1986) 591; hereinafter referred to as Conventional Example 3; not shown), three-dimensionally measures the scintillation emission position by combining a semiconductor position detector and a photomultiplier tube. Device (SEDrenzo et al .: Initial Cha
racterization of a Position-Sensitive Photodiode / B
GO Detector for PET: IEEE Trans Nucl Sci vol.36, N
o.1 (1989) 1084; hereinafter referred to as Conventional Example 4; not shown) has been proposed and manufactured.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出器
は、以上のようにして深さ方向の位置分解能を向上して
いるが、従来例1〜3では検出素子であるシンチレータ
の構造の複雑化が必須であり、従来例4では異なる計測
手法を共存させる必要性に由来するγ線検出器としての
構造の複雑化を必然的に誘起していた。さらに、従来例
1、2では反射層により細かく区切られているためシン
チレーション光の反射層での吸収確率が増えるため光検
出器に到達する光量が減少し、結果としてエネルギ分解
能を低下させてγ線計測を行わなければならなかった。
また、従来例4でも光検出器とは別途設置された半導体
位置検出器へシンチレーション光を導くため、光検出器
に到達する光量が減少し、結果としてエネルギ分解能を
低下させてγ線計測を行わなければならなかった。
In the conventional radiation detector, the position resolution in the depth direction is improved as described above, but in the conventional examples 1 to 3, the structure of the scintillator which is the detection element is complicated. However, in Conventional Example 4, the structure of the γ-ray detector was inevitably complicated due to the necessity of coexisting different measurement methods. Further, in the conventional examples 1 and 2, since the reflection layer is finely divided, the probability of absorption of scintillation light in the reflection layer is increased, so that the amount of light reaching the photodetector is decreased, and as a result, the energy resolution is lowered and the γ-rays are reduced. I had to take measurements.
Further, in Conventional Example 4 as well, since the scintillation light is guided to the semiconductor position detector installed separately from the photodetector, the amount of light reaching the photodetector is reduced, and as a result, the energy resolution is reduced and γ-ray measurement is performed. I had to.
【0010】本発明は、以上の問題点を解消するために
なされたものであり、簡単な構造を有し、且つ、エネル
ギ分解能を低下させずに深さ方向の位置分解能を向上す
る放射線検出器を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has a simple structure, and a radiation detector having an improved position resolution in the depth direction without lowering the energy resolution. The purpose is to provide.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の一つの放射線検
出器は、シンチレータ接合面で接合された2つのシンチ
レータに2つの光検出器を光検出器結合面にて結合した
放射線検出器であって、2つのシンチレータと2つの光
検出器を1対1に結合し、該シンチレータ間の光透過度
を光検出器結合面と垂直方向で変化させ、シンチレータ
接合面と光検出器結合面を除いて反射剤を塗布して構成
し、シンチレータ内発光位置を検出することを特徴とす
る。この場合、シンチレータ同士は空気を介して束ねら
れ、その接合面の光透過度を連続的または離散的に変化
させる。この光透過度を変化させる一つの方法として、
結合面の表面粗さによるものが考えられる。また、シン
チレータ間の光透過度変化を2値の離散分布とする場合
には、光透過度に対応して、シンチレータ接合面間を空
気領域および反射領域の二領域構造としてもよい。
One of the radiation detectors of the present invention is a radiation detector in which two photodetectors are joined to two scintillators joined at the scintillator joining surface by a photodetector joining surface. The two scintillators and the two photodetectors are connected in a one-to-one manner, the light transmittance between the scintillators is changed in the direction perpendicular to the photodetector coupling surface, and the scintillator bonding surface and the photodetector coupling surface are excluded. It is characterized in that a reflection agent is applied to form a scintillator and the light emission position in the scintillator is detected. In this case, the scintillators are bundled together via air, and the light transmittance of the joint surface is changed continuously or discretely. As one method of changing this light transmittance,
It may be due to the surface roughness of the bonding surface. When the change in the light transmittance between the scintillators is a binary discrete distribution, the scintillator joint surfaces may have a two-region structure of an air region and a reflection region corresponding to the light transmittance.
【0012】また、本発明の他の放射線検出器は、シン
チレータ接合面で接合された2つのシンチレータに2つ
の光検出器を光検出器結合面にて結合した放射線検出器
であって、2つのシンチレータと前記2つの光検出器を
1対1に結合し、2つのシンチレータを空気を介して束
ね、前記シンチレータ接合面と反対側の面の反射方向乱
雑度を光検出器結合面と垂直方向で変化させ、シンチレ
ータ接合面と前記光検出器結合面を除いて反射剤を塗布
されて構成し、シンチレータ内発光位置を検出すること
を特徴とする。この場合、シンチレータ接合面の反対側
の面の反射方向乱雑度変化を連続的または離散的に変化
させる。該乱雑度を形成する一つの方法は、表面粗さに
よるものが考えられる。
Another radiation detector of the present invention is a radiation detector in which two photodetectors are coupled to each other at a photodetector coupling surface to two scintillators which are coupled at a scintillator bonding surface. The scintillator and the two photodetectors are combined in a one-to-one manner, the two scintillators are bundled via air, and the reflection direction randomness of the surface opposite to the scintillator joint surface is perpendicular to the photodetector joint surface. The scintillator joint surface and the photodetector joint surface are changed to be coated with a reflecting agent, and the light emission position in the scintillator is detected. In this case, the reflection direction randomness change on the surface opposite to the scintillator joining surface is changed continuously or discretely. One method of forming the randomness is considered to be surface roughness.
【0013】[0013]
【作用】本発明の一つの放射線検出器は上記のように構
成したので、γ線の入射にともない発生したシンチレー
ション光は、発光位置の深さ付近の接合面間の光透過度
に従った割合で隣接するシンチレータに分配され光検出
器に到達する。到達した光に対する各検出器の出力を比
較することにより、シンチレータ発光が起こったシンチ
レータの識別と発光の発生位置の深さを測定できる。シ
ンチレーション光を吸収する反射層の配設を最小限に止
めたので、各光検出器に到達した光の総量は精度良く入
射γ線のエネルギを反映している。従って、各光検出器
の出力電気信号の和を取ることにより、エネルギ分解能
良くγ線計測を実施できる。
Since one radiation detector of the present invention is configured as described above, the scintillation light generated by the incidence of γ-rays is proportional to the light transmittance between the bonding surfaces near the depth of the light emitting position. Are distributed to adjacent scintillators and reach the photodetector. By comparing the output of each detector with respect to the arriving light, it is possible to identify the scintillator in which the scintillator light emission has occurred and to measure the depth of the light emission generation position. Since the arrangement of the reflection layer that absorbs the scintillation light was minimized, the total amount of light that reached each photodetector accurately reflected the energy of the incident γ-rays. Therefore, gamma ray measurement can be performed with good energy resolution by taking the sum of the output electric signals of the photodetectors.
【0014】また、本発明の他の放射線検出器は上記の
ように構成したので、高エネルギγ線の入射にともない
発生したシンチレーション光は、シンチレーション発光
位置の深さ付近の接合面と反対側の面における反射方向
の乱雑度に従った割合で隣接するシンチレータに分配さ
れ光検出器に到達する。この放射線検出器においても、
到達した光に対する各検出器の出力を比較することによ
りシンチレション発光が起こったシンチレータの識別と
発光の発生位置の深さを測定できる。シンチレーション
光を吸収する反射層の配設を最小限に止めたので、各光
検出器に到達した光の総量は精度良く入射γ線のエネル
ギを反映している。従って、各光検出器の出力電気信号
の和を取ることによりエネルギ分解能良くγ線計測を実
施できる。
Further, since the other radiation detector of the present invention is constructed as described above, the scintillation light generated by the incidence of the high-energy γ-rays is on the opposite side of the junction surface near the depth of the scintillation emission position. The light is distributed to the adjacent scintillators at a rate according to the randomness of the reflection direction on the surface and reaches the photodetector. Also in this radiation detector,
By comparing the output of each detector with respect to the arriving light, it is possible to identify the scintillator in which scintillation light emission has occurred and to measure the depth of the light emission generation position. Since the arrangement of the reflection layer that absorbs the scintillation light was minimized, the total amount of light that reached each photodetector accurately reflected the energy of the incident γ-rays. Therefore, gamma ray measurement can be performed with good energy resolution by taking the sum of the output electric signals of the photodetectors.
【0015】[0015]
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
【0016】(第1実施例)図1は本発明の第1実施例
に係わる放射線検出器の説明図である。図1(a)は、
この放射線検出器の構造を示す。同一の単一材料からな
る2つのシンチレータ111a、bが2つの光検出器1
20a、bと1対1で結合され、空気を介して束ねられ
ている。シンチレータ111a、b同士の接合面は、深
さ方向の中点を境に光検出器側の一方の領域は鏡面仕上
げであり、他の領域は粗面仕上げとしている。この結
果、2つのシンチレータ間の光透過度は深さ方向に対し
て図1(b)のとうり2値の離散的分布を有している。
シンチレータ111a、bの接合面と光検出器120
a、bの結合面を除いては、反射剤130が塗布されて
おりシンチレータ111a、bのいずれかの内部で発生
したシンチレーション光の放射線検出器外への放射を阻
止している。
(First Embodiment) FIG. 1 is an explanatory view of a radiation detector according to the first embodiment of the present invention. Figure 1 (a)
The structure of this radiation detector is shown. Two scintillators 111a and 111b made of the same single material have two photodetectors 1.
It is connected to 20a and 20b in a one-to-one manner and is bundled via air. Regarding the joint surface between the scintillators 111a and 111b, one region on the photodetector side is mirror-finished and the other region is rough-finished with the middle point in the depth direction as a boundary. As a result, the light transmissivity between the two scintillators has a discrete distribution of the two peaks in the depth direction as shown in FIG.
Photodetector 120 and junction surface of scintillators 111a and 111b
A reflection agent 130 is applied except for the coupling surfaces of a and b, and blocks the emission of scintillation light generated inside either of the scintillators 111a and 111b to the outside of the radiation detector.
【0017】シンチレータ111a、bの一方にγ線が
入射しシンチレーション発光を起こすと、発光位置の深
さでの光透過度に応じて分配された光量が光検出器12
0a、bに到達する。光検出器120a、bは、到達し
た光量に比例した強度の電気信号に変換して出力する。
シンチレータ111aでシンチレーション発光が起こっ
た場合の発光位置の深さに対する各出力電気信号強度を
図1(c)のグラフに示す。シンチレータ111bでシ
ンチレーション発光が起こった場合は、図1(c)の
(出力a)と(出力b)を交換したグラフとなる。2つ
のシンチレータ111a、bの間は空気であり、光を吸
収しないので二つの出力電気信号強度の和は、発光の原
因であるγ線のエネルギを正確に反映している。また、
2つのシンチレータ111a、bは同一材料からなるの
で、発光減衰時間が同じであり、各出力電気信号を単純
に重ね合わせた信号からも入射γ線のエネルギを同定で
きる。
When γ-rays are incident on one of the scintillators 111a and 111b to cause scintillation light emission, the amount of light distributed according to the light transmittance at the depth of the light emission position is the photodetector 12.
Reach 0a, b. The photodetectors 120a and 120b convert and output an electric signal having an intensity proportional to the amount of light that has arrived.
The intensity of each output electric signal with respect to the depth of the light emission position when scintillation light emission occurs in the scintillator 111a is shown in the graph of FIG. When scintillation light emission occurs in the scintillator 111b, a graph in which (output a) and (output b) in FIG. Since air is present between the two scintillators 111a and 111b and does not absorb light, the sum of the two output electric signal intensities accurately reflects the energy of γ-rays which is the cause of light emission. Also,
Since the two scintillators 111a and 111b are made of the same material, the emission decay time is the same, and the energy of the incident γ-ray can be identified from the signal obtained by simply superimposing the output electric signals.
【0018】従って、この放射線検出器によれば、各光
検出器の出力電気信号強度を比較することにより発光の
起こったシンチレータの識別と、出力電気信号強度の差
(あるいは比)より発光位置の深さが光検出器に近い側
あるいは遠い側のいずれであるかの識別が可能になる。
更に、二つの出力電気信号の単純に重ね合わせた信号の
波高分析によりエネルギの同定が可能である。
Therefore, according to this radiation detector, by comparing the output electric signal intensities of the respective photodetectors, the scintillator in which the light emission has occurred is identified and the difference (or ratio) between the output electric signal intensities determines the emission position. It is possible to discriminate whether the depth is near or far from the photodetector.
In addition, energy identification is possible by crest analysis of the signals that are simply superposed of the two output electrical signals.
【0019】以上の機能は、エネルギ分解能を少々犠牲
とするが、シンチレータ面の仕上げを一定としても、シ
ンチレータ間の光透過度に対応させてシンチレータ間を
空気領域と反射領域で構成することによっても実現でき
る。
Although the above functions sacrifice the energy resolution to some extent, even if the scintillator surface is made to have a constant finish, the scintillators may be formed of an air region and a reflection region so as to correspond to the light transmittance between the scintillators. realizable.
【0020】(第2実施例)図2は本発明の第2実施例
に係わる放射線検出器の説明図である。図2(a)は、
この放射線検出器の構造を示す。同一の単一材料からな
る2つのシンチレータ112a、bが2つの光検出器1
20a、bと1対1で結合され、空気を介して束ねられ
ている。シンチレータ112a、b同士の接合面は、各
接合面を深さ方向に三等分した領域を光検出器側の領域
から鏡面、やや粗面、粗面の順に研磨仕上げを施してい
る。この結果、2つのシンチレータ間の光透過度は深さ
方向に対して図2(b)のとうり3値の離散的分布を有
している。シンチレータ112a、bの接合面と光検出
器120a、bの結合面を除いては、反射剤130が塗
布されておりシンチレータ112a、bのいずれかの内
部で発生したシンチレーション光の放射線検出器外への
放射を阻止している。
(Second Embodiment) FIG. 2 is an explanatory view of a radiation detector according to the second embodiment of the present invention. Figure 2 (a) shows
The structure of this radiation detector is shown. Two scintillators 112a and 112b made of the same single material have two photodetectors 1
It is connected to 20a and 20b in a one-to-one manner and is bundled via air. As for the joint surface between the scintillators 112a and 112b, an area obtained by dividing each joint surface into three equal parts in the depth direction is subjected to polishing finish in the order from the area on the photodetector side to the mirror surface, slightly rough surface, and rough surface. As a result, the light transmissivity between the two scintillators has a discrete distribution of the three-valued peaks in FIG. 2B in the depth direction. Except for the bonding surface of the scintillators 112a and 112b and the bonding surface of the photodetectors 120a and 120b, the reflecting agent 130 is applied to the outside of the radiation detector of the scintillation light generated inside either of the scintillators 112a and 112b. Is blocking the radiation of.
【0021】シンチレータ112a、bの一方にγ線が
入射しシンチレーション発光を起こすと、発光位置の深
さでの光透過度に応じて分配された光量が光検出器12
0abに到達する。光検出器120a、bは、到達した
光量に比例した強度の電気信号に変換して出力する。シ
ンチレータ112aでシンチレーション発光が起こった
場合の発光位置の深さに対する各出力電気信号強度を図
2(c)のグラフに示す。シンチレータ112bでシン
チレーション発光が起こった場合は、図2(c)の(出
力a)と(出力b)を交換したグラフとなる。2つのシ
ンチレータ112a、bの間は空気であり、光を吸収し
ないので二つの出力電気信号強度の和は、発光の原因で
あるγ線のエネルギを正確に反映している。また、2つ
のシンチレータ112a、bは同一材料からなるので、
発光減衰時間が同じであり、各出力電気信号を単純に重
ね合わせた信号からも入射γ線のエネルギを同定でき
る。
When γ-rays are incident on one of the scintillators 112a and 112b to cause scintillation light emission, the amount of light distributed according to the light transmittance at the depth of the light emission position is the photodetector 12.
Reach 0ab. The photodetectors 120a and 120b convert and output an electric signal having an intensity proportional to the amount of light that has arrived. The graph of FIG. 2C shows the respective output electric signal intensities with respect to the depth of the light emission position when scintillation light emission occurs in the scintillator 112a. When scintillation light emission occurs in the scintillator 112b, a graph in which (output a) and (output b) in FIG. Since air is present between the two scintillators 112a and 112b and does not absorb light, the sum of the two output electric signal intensities accurately reflects the energy of γ-rays which is the cause of light emission. Further, since the two scintillators 112a and 112b are made of the same material,
The emission decay time is the same, and the energy of the incident γ-ray can be identified from the signal obtained by simply superimposing the output electric signals.
【0022】従って、この放射線検出器によれば、各光
検出器の出力電気信号強度を比較することにより発光の
起こったシンチレータの識別と、出力電気信号強度の差
(あるいは比)より発光位置がシンチレータ間の光透過
度に対応して三分した領域のどの領域に属するかの識別
が可能になる。更に、二つの出力電気信号の単純な重ね
合わせた信号の波高分析によりエネルギの同定が可能で
ある。
Therefore, according to this radiation detector, by comparing the output electric signal intensities of the respective photodetectors, the scintillator in which the light emission has occurred is identified, and the emission position is determined from the difference (or ratio) in the output electric signal intensity. It is possible to discriminate which region of the three-divided region it belongs to in accordance with the light transmittance between the scintillators. In addition, energy identification is possible by crest analysis of the simple superimposed signal of the two output electrical signals.
【0023】(第3実施例)図3は本発明の第3実施例
に係わる放射線検出器の説明図である。図3(a)は、
この放射線検出器の構造を示す。2つのシンチレータ1
13a、bが2つの光検出器120a、bと1対1で結
合され、空気を介して束ねられている。シンチレータ1
13a、b同士の接合面は、各接合面を深さ方向に連続
した粗さ度に研磨仕上げを施している。この結果、2つ
のシンチレータ間の光透過度は深さ方向に対して図3
(b)のとうり連続的分布を有している。シンチレータ
113a、bの接合面と光検出器120a、bの結合面
を除いては、反射剤130が塗布されておりシンチレー
タ113a、bのいずれかの内部で発生したシンチレー
ション光の放射線検出器外への放射を阻止している。
(Third Embodiment) FIG. 3 is an explanatory diagram of a radiation detector according to a third embodiment of the present invention. Figure 3 (a) shows
The structure of this radiation detector is shown. Two scintillators 1
13a and 13b are connected to the two photodetectors 120a and 120b in a one-to-one manner and are bundled via air. Scintillator 1
The joint surfaces of 13a and 13b are polished to have a continuous roughness in the depth direction. As a result, the light transmittance between the two scintillators is shown in FIG.
It has a continuous distribution as shown in (b). Except for the bonding surface of the scintillators 113a and 113b and the bonding surface of the photodetectors 120a and 120b, the reflecting agent 130 is applied to the outside of the radiation detector of the scintillation light generated inside one of the scintillators 113a and 113b. Is blocking the radiation of.
【0024】シンチレータ113a、bの一方にγ線が
入射しシンチレーション発光を起こすと、発光位置の深
さでの光透過度に応じて分配された光量が光検出器12
0abに到達する。光検出器120a、bは、到達した
光量に比例した強度の電気信号に変換して出力する。シ
ンチレータ113aでシンチレーション発光が起こった
場合の発光位置の深さに対する各出力電気信号強度を図
3(c)のグラフに示す。シンチレータ113bでシン
チレーション発光が起こった場合は、図3(c)の(出
力a)と(出力b)を交換したグラフとなる。2つのシ
ンチレータ113a、bの間は空気であり、光を吸収し
ないので二つの出力電気信号強度の和は、発光の原因で
あるγ線のエネルギを正確に反映している。また、2つ
のシンチレータ113a、bは同一材料からなるので、
発光減衰時間が同じであり、各出力電気信号を単純に重
ね合わせた信号からも入射γ線のエネルギを同定でき
る。
When γ-rays are incident on one of the scintillators 113a and 113b to cause scintillation light emission, the amount of light distributed according to the light transmittance at the depth of the light emission position is the photodetector 12.
Reach 0ab. The photodetectors 120a and 120b convert and output an electric signal having an intensity proportional to the amount of light that has arrived. The intensity of each output electric signal with respect to the depth of the light emitting position when scintillation light emission occurs in the scintillator 113a is shown in the graph of FIG. When scintillation light emission occurs in the scintillator 113b, a graph in which (output a) and (output b) in FIG. Since air is present between the two scintillators 113a and 113b and does not absorb light, the sum of the two output electric signal intensities accurately reflects the energy of γ-rays which is the cause of light emission. Further, since the two scintillators 113a and 113b are made of the same material,
The emission decay time is the same, and the energy of the incident γ-ray can be identified from the signal obtained by simply superimposing the output electric signals.
【0025】従って、この放射線検出器によれば、各光
検出器の出力電気信号強度を比較することにより発光の
起こったシンチレータの識別と、出力電気信号強度の差
(あるいは比)より発光位置の深さの識別が可能にな
る。更に、二つの出力電気信号の単純な重ね合わせた信
号の波高分析によりエネルギの同定が可能である。
Therefore, according to this radiation detector, by comparing the output electric signal intensities of the respective photodetectors, the scintillator in which the light emission has occurred is identified and the difference (or ratio) in the output electric signal intensity indicates the emission position. Depth identification is possible. In addition, energy identification is possible by crest analysis of the simple superimposed signal of the two output electrical signals.
【0026】(第4実施例)図4は本発明の第4実施例
に係わる放射線検出器の説明図である。図4(a)は、
この放射線検出器の構造を示す。同一の単一材料からな
る2つのシンチレータ114a、bが2つの光検出器1
20a、bと1対1で結合され、空気を介して束ねられ
ている。シンチレータ114a、b同士の接合面の反対
側の面は、深さ方向の中点を境に光検出器側の一方の領
域は鏡面仕上げであり、他の領域は粗面仕上げとしてい
る。この結果、これらの面の反射方向乱雑度は深さ方向
に対して図4 (b)のとうり2値の離散的分布を有し
ている。シンチレータ114a、bの接合面と光検出器
120a、bの結合面を除いては、反射剤130が塗布
されておりシンチレータ114a、bのいずれかの内部
で発生したシンチレーション光の放射線検出器外への放
射を阻止している。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 is an explanatory diagram of a radiation detector according to a fourth embodiment of the present invention. Figure 4 (a)
The structure of this radiation detector is shown. Two scintillators 114a and 114b made of the same single material have two photodetectors 1
It is connected to 20a and 20b in a one-to-one manner and is bundled via air. The surface of the scintillators 114a and 114b opposite to the bonding surface is mirror-finished in one area on the photodetector side with the middle point in the depth direction as a boundary, and roughened in the other area. As a result, the degree of randomness in the reflection direction of these surfaces has a discrete distribution of the ridge binary values shown in FIG. 4 (b) in the depth direction. Except for the bonding surface of the scintillators 114a and 114b and the bonding surface of the photodetectors 120a and 120b, the reflection agent 130 is applied to the outside of the radiation detector of scintillation light generated inside either of the scintillators 114a and 114b. Is blocking the radiation of.
【0027】シンチレータ114a、bの一方にγ線が
入射しシンチレーション発光を起こすと、発光位置の深
さでの反射方向乱雑度に応じて分配された光量が光検出
器120abに到達する。光検出器120a、bは、到
達した光量に比例した強度の電気信号に変換して出力す
る。シンチレータ114aでシンチレーション発光が起
こった場合の発光位置の深さに対する各出力電気信号強
度を図4(c)のグラフに示す。シンチレータ114b
でシンチレーション発光が起こった場合は、図4
(c)の(出力a)と(出力b)を交換したグラフとな
る。2つのシンチレータ111a、bの間は空気であ
り、光を吸収しないので二つの出力電気信号強度の和
は、発光の原因であるγ線のエネルギを正確に反映して
いる。また、2つのシンチレータ111a、bは同一材
料からなるので、発光減衰時間が同じであり、各出力電
気信号を単純に重ね合わせた信号からも入射γ線のエネ
ルギを同定できる。
When γ-rays are incident on one of the scintillators 114a and 114b to cause scintillation light emission, the amount of light distributed according to the reflection direction randomness at the depth of the light emission position reaches the photodetector 120ab. The photodetectors 120a and 120b convert and output an electric signal having an intensity proportional to the amount of light that has arrived. The graph of FIG. 4C shows each output electric signal intensity with respect to the depth of the light emission position when scintillation light emission occurs in the scintillator 114a. Scintillator 114b
If scintillation emission occurs in Fig. 4,
This is a graph in which (output a) and (output b) in (c) are exchanged. Since air is present between the two scintillators 111a and 111b and does not absorb light, the sum of the two output electric signal intensities accurately reflects the energy of γ-rays which is the cause of light emission. Further, since the two scintillators 111a and 111b are made of the same material, the emission decay time is the same, and the energy of the incident γ-ray can be identified from the signal obtained by simply superimposing the output electric signals.
【0028】従って、この放射線検出器によれば、各光
検出器の出力電気信号強度を比較することにより発光の
起こったシンチレータの識別と、出力電気信号強度の差
(あるいは比)より発光位置の深さが光検出器に近い側
あるいは遠い側のいずれであるかの識別が可能になる。
更に、二つの出力電気信号の単純な重ね合わせた信号の
波高分析によりエネルギの同定が可能である。
Therefore, according to this radiation detector, by comparing the output electric signal intensities of the respective photodetectors, the scintillator in which the light emission has occurred is identified, and the difference (or ratio) between the output electric signal intensities determines the light emission position. It is possible to discriminate whether the depth is near or far from the photodetector.
In addition, energy identification is possible by crest analysis of the simple superimposed signal of the two output electrical signals.
【0029】第4実施例におけるシンチレータ同士の接
合面の反対側の面の研磨粗さ度を2段階から多段階また
は連続的とすることにより、第1実施例に対する第2、
3実施例のように発光位置の深さ方向分解能を高くする
ことができる。
By setting the polishing roughness of the surface on the side opposite to the bonding surface between the scintillators in the fourth embodiment to two or more steps or continuous, the second and the first embodiments can be obtained.
As in the third embodiment, the depth direction resolution of the light emitting position can be increased.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、1対1に結合した単一材料からなるシンチレータ
と光検出器を2組用い、シンチレータ接合面のみの研磨
度を調整し、外側に反射剤を塗布することにより放射線
検出器を構成したので、量産に適した簡易な構造であ
り、且つ、正確なエネルギ分解能と深さ方向に対する位
置分解能を有する放射線検出器を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, two sets of scintillators and photodetectors made of a single material bonded in a one-to-one manner are used, and the polishing degree of only the scintillator bonding surface is adjusted. Since the radiation detector is configured by applying a reflecting agent to the outside, it is possible to provide a radiation detector having a simple structure suitable for mass production and having accurate energy resolution and position resolution in the depth direction.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の第1実施例に係わる放射線検出器の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a radiation detector according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例に係わる放射線検出器の説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a radiation detector according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施例に係わる放射線検出器の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a radiation detector according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4実施例に係わる放射線検出器の説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a radiation detector according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来の放射線検出器の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional radiation detector.
【図6】PET装置における深さ方向位置分解能の必要
性の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the necessity of depth direction position resolution in a PET device.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
111,112,113,114,210,250,3
10…シンチレータ、120,220,320…光検出
器、130,230…反射剤、211,212…溝、3
00…γ線検出器、350…被測定体。
111, 112, 113, 114, 210, 250, 3
10 ... Scintillator, 120, 220, 320 ... Photodetector, 130, 230 ... Reflecting agent, 211, 212 ... Groove, 3
00 ... γ-ray detector, 350 ... Object to be measured.

Claims (8)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 シンチレータ接合面同士が対向するよう
    に配置された2つのシンチレータに2つの光検出器を光
    検出器結合面にて結合した放射線検出器であって、 前記2つのシンチレータと前記2つの光検出器を1対1
    に結合し、前記シンチレータ間の光透過度を前記光検出
    器結合面と垂直方向で変化させると共に、前記シンチレ
    ータ接合面と前記光検出器結合面を除いて反射剤を塗布
    して構成し、前記シンチレータ内発光位置を検出するこ
    とを特徴とする放射線検出器。
    1. A radiation detector in which two photodetectors are coupled to each other at a photodetector coupling surface to two scintillators arranged such that the scintillator bonding surfaces face each other, wherein the two scintillators and the two scintillators are provided. 1 to 1 photo detector
    And changing the light transmittance between the scintillators in the direction perpendicular to the photodetector coupling surface, and by applying a reflector except the scintillator coupling surface and the photodetector coupling surface, A radiation detector characterized by detecting a light emission position in a scintillator.
  2. 【請求項2】 前記シンチレータ接合面間には空気層が
    介在され、前記シンチレータ面の研磨粗さが連続的に変
    化させられることにより光透過度変化が連続的にされて
    いることを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
    2. An air layer is interposed between the scintillator bonding surfaces, and the light transmittance is continuously changed by continuously changing the polishing roughness of the scintillator surface. The radiation detector according to claim 1.
  3. 【請求項3】 前記シンチレータ接合面間には空気層が
    介在され、前記シンチレータ面の研磨粗さが離散的に変
    化させられることにより光透過度変化が離散的にされて
    いることを特徴とする請求項1記載の放射線検出器。
    3. An air layer is interposed between the scintillator joint surfaces, and the change in light transmittance is made discrete by discretely changing the polishing roughness of the scintillator surface. The radiation detector according to claim 1.
  4. 【請求項4】 前記シンチレータ接合面間を空気層領域
    および反射層領域の二領域構造とすることにより、光透
    過度変化が離散的にされていることを特徴とする請求項
    1記載の放射線検出器。
    4. The radiation detection according to claim 1, wherein a change in light transmittance is made discrete by forming a two-region structure of an air layer region and a reflection layer region between the scintillator joint surfaces. vessel.
  5. 【請求項5】 シンチレータ接合面同士が対向するよう
    に配置された2つのシンチレータに2つの光検出器を前
    記光検出器結合面にて結合した放射線検出器であって、 前記2つのシンチレータと前記2つの光検出器を1対1
    に結合し、前記シンチレータ接合面と反対側の面の反射
    方向乱雑度を光検出器結合面と垂直方向で変化させると
    共に、前記シンチレータ接合面と前記光検出器結合面を
    除いて反射剤を塗布して構成し、前記シンチレータ内発
    光位置を検出することを特徴とする放射線検出器。
    5. A radiation detector in which two photodetectors are coupled at the photodetector coupling surface to two scintillators arranged such that the scintillator bonding surfaces face each other, wherein the two scintillator and the scintillator are coupled to each other. Two photo detectors one to one
    The scintillator bonding surface and the reflection direction randomness of the surface on the side opposite to the scintillator bonding surface are changed in the direction perpendicular to the photodetector bonding surface, and a reflection agent is applied except the scintillator bonding surface and the photodetector bonding surface. And a radiation detector configured to detect the light emission position in the scintillator.
  6. 【請求項6】 前記シンチレータ接合面間には空気層が
    介在されていることを特徴とする請求項5記載の放射線
    検出器。
    6. The radiation detector according to claim 5, wherein an air layer is interposed between the scintillator bonding surfaces.
  7. 【請求項7】 前記シンチレータ接合面の反対側の面の
    研磨粗さが連続的に変化させられることにより、当該反
    対側の面の反射方向乱雑度変化が連続的にされているこ
    とを特徴とする請求項5記載の放射線検出器。
    7. The variation in the reflection direction randomness of the opposite surface is continuously made by continuously changing the polishing roughness of the surface opposite to the scintillator joining surface. The radiation detector according to claim 5.
  8. 【請求項8】 前記シンチレータ接合面の反対側の面の
    研磨粗さが離散的に変化させられることにより、当該反
    対側の面の反射方向乱雑度変化が離散的にされているこ
    とを特徴とする請求項5記載の放射線検出器。
    8. The scattering roughness of the surface on the opposite side of the scintillator joint surface is discretely changed, so that the reflection direction randomness change of the surface on the opposite side is discrete. The radiation detector according to claim 5.
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