JPH0789079B2

JPH0789079B2 - 輝点検出装置

Info

Publication number: JPH0789079B2
Application number: JP17987789A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1989-07-12
Filing date: 1989-07-12
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPH0344523A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、被測定物中の微弱な発光輝点をその位置情報
を保持したまま検出して増強する輝点検出装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

微弱な発光輝点を作る被測定物として、たとえばラジオ
アイソトープ（RI）を含んだ薄い試料にプラスチックシ
ンチレータが張り合わせられたものがある。微量なRIを
含んだ薄い試料の少なくとも一面に薄いプラスチックシ
ンチレータを張り合わせると、試料中のRIから発した放
射線がこのプラスチックシンチレータに当たり、その部
分が発光する（シンチレーション光）。すなわち、プラ
スチックシンチレータは試料中のRIの極近傍で数百ない
し数千個の光子により微弱な輝点を作る。試料として
は、RIを投与された動物の生体組織などがあり、この輝
点の位置を検出することで生体組織の解析などが行われ
る。

ところで、この輝点の位置を検出する方法として、被測
定物に感光フィルムを接触させて露光する方法がある。
しかし、この方法は露光に長時間を要し、しかも、途中
経過を見ることができない。

これに対して、特開昭61-296290号公報などに開示され
ているような、像増強装置を用いてリアルタイムで輝点
の位置を検出する装置が考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、像増強装置であるイメージインテンシファイア
（II）の光電面からの熱電子がバックグラウンドとして
存在するため、通常１ないし数秒に１回程度の割合でし
か生じないRIによる輝点をバックグラウンドから区別す
ることが困難であり、輝点位置を正確に知ることができ
なかった。

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明の輝点検出装置は、被
測定物中の輝点の位置に対応する位置を螢光面上におい
て光を増強して発光させると共にその螢光面で発光があ
ったときに信号を出力する第１の光増強手段と、被測定
物の輝点からの光を検出する光電子増倍手段と、外部か
らの駆動信号が入力されると第１の光増強手段の螢光面
の輝点の位置に対応する位置を螢光面上において増強し
て発光させる第２の光増強手段と、光電子増倍手段の出
力信号と第１の光増強手段の出力信号とが時間的に重な
ったときに第２の光増強手段に対して駆動信号を出力す
る駆動タイミング回路とを備えたものである。

〔作用〕

被測定物中の任意の点に輝点が生じると、光電子像倍手
段がこれを検出すると共に、第１の光増強手段の螢光面
上にその輝点の位置情報が残されたまま明るさの強めら
れた輝点が生じる。このとき、駆動タイミング回路には
第１の光増強手段からの信号と光電子像倍手段からの信
号とがほぼ同時に入力されるので、駆動タイミング回路
から駆動信号が出力され、第２の光増強手段が動作状態
となる。そこで、第２の光増強手段は、第１の光増強手
段の螢光面に発生した輝点からの光を入力し、さらに明
るい輝点を螢光面に作る。この輝点は必要に応じて撮像
手段によってビデオ信号に変換され、さらに所望の処理
が施される。第１の光増強手段の螢光面にノイズとして
の輝点（バックグラウンド）が生じているが、その場合
には光電子増強手段から信号発生しない。そのため、第
２の光増強手段が非作動の状態となっているため、バッ
クグラウンドが第２の光増強手段の螢光面にはほとんど
現れない。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。大口径
イメージインテンシファイア（II）１は、入力側に直径
10cm程度の大口径光電面を有し、出力側に直径１インチ
程度の螢光面を有している。光電面および螢光面はそれ
ぞれオプティカルファイバプレートの内側面上に作られ
ている。入力側ファイバプレート表面に入射した光はフ
ァイバプレートにより位置情報が失われないように光電
面に導かれ、光電面で光電子に変換され、図示省略した
電子レンズ系により加速縮小されて螢光面に入力の数10
倍の明るさで輝点を発生させる。本実施例の電子レンズ
の加速電圧は15〜20KV、縮小率4:1程度である。

大口径II1の光電面上には被測定物２が直接密着されて
いる。被測定物２は、微量なRIを含んだ薄い透明な試料
を２枚のプラスチックシンチレータで挾んだものであ
り、その厚さは数百μｍ程度の薄いものである。

光電子増倍管３は大口径II1の有効光電面と同じかそれ
より大きな有効光電面を持っており、その光電面が大口
径II1の光電面と対向して被測定物２を挾むように配置
されている。光電子増倍管３では、被測定物２の任意の
点で発光したパルス状の微弱な輝点を検出し、アノード
31から検出信号であるパルス信号を出力する。

中段II4も入力端および出力端にそれぞれオプティカル
ファイバプレートが設けられの内側の面がそれぞれ光電
面および螢光面となっている。両面間には、図示省略し
た電子レンズの外にマイクロチャンネルプレート（MC
P）５が内蔵されている。MCP5は、光電面からの光電子
を数千倍に増倍する手段である。光電面と螢光面はいず
れも直径１インチの円形であり、光電面が大口径II1の
螢光面にファイバカップリングで光学接続されている。
螢光面の螢光体は数十μsecの残光特性を持っている。
また、この螢光面は、任意の位置で輝点が作られると外
部にパルス状のスクリーン信号を出力するようになって
いる。

後段II6は中段II4と基本構造は同じであり、光電面が中
段II4の螢光面とファイバカップリングされている。後
段II6に内蔵されているMCP7は通常オフ状態となってお
り、駆動タイミング回路８からの駆動信号が入力された
ときだけオン状態となる。すなわち、後段II6は駆動信
号を入力したときだけ機能するシャッタチューブとして
動作する。

駆動タイミング回路８は、コインシデンス回路13とMCP
ゲート回路14で構成されている。コインシデンス回路13
は、光電子増倍管３からの検出信号と中段II4からのス
クリーン信号の同時性を監視する手段であり、２つの信
号が時間的に重なると一致信号が数十μsecのパルス幅
で出力される。MCPゲート回路14はコインシデンス回路1
3からの一致信号を入力すると数十μsecのパルス幅を持
つ駆動信号を出力し、後段II6のMCP7を動作させる。

後段II7の出力側には1/2〜1/4倍程度のリレーレンズ９
を介してCCDカメラ10が配置されている。CCDカメラ10は
後段II7の螢光面の像を捕らえてビデオ信号に変換する
撮像手段でる。重心検出回路11は、CCDカメラ10からの
ビデオ信号に基づいて演算を行い、後段II7の螢光面に
現れた像（輝点）の重心を求める手段である。フレーム
メモリ12は、重心検出回路11で求められた重心点の位置
等を記憶するための手段である。

つぎに、このように構成された本実施例装置の動作を第
２図の波形図を用いて説明する。

被測定物２の試料内部に分布しているRIからの放射線が
シンチレータによってRIの極近傍で数百〜数千個の光子
による微弱な輝点を作る。いま、第２図（Ａ）に示すよ
うに、時刻t₁で輝点15が生じたとする。この輝点15は光
電子増倍管３によって検出され、ほとんど遅延すること
なくその検出信号がコインシデンス回路13に入力され
る。一方、輝点15は大口径II1にも入力され、電子レン
ズで縮小かつ増強されて、大口径II1の出力側に輝点を
作る。この輝点はさらに中段II4に入力され、その光電
子が電子レンズおよびMCP5で数千倍に増倍されて螢光面
に第２図（Ｂ）に示すような数十μsecの残光を持つ輝
点を発生させる。

そして、この発光の立ち上がりを捕らえてパルス状のス
クリーン信号が出力され、コインシデンス回路13に与え
られる。このスクリーン信号は、輝点15に基づくもので
あるから同じく輝点15に基づく光電子増倍管３からの検
出信号と時間的にほぼ一致する。したがって、コインシ
デンス回路13は一致信号を出力し、これを入力したMCP
ゲート回路14は時刻t₁よりも数μsec遅れた時刻t₂にお
いて、第２図（Ｃ）に示すような数十μsecのパルス幅
を持つ駆動回路を出力する。

なお、IIは一般に熱電子等によるバックグラウンドノイ
ズがある。したがって、被測定物２において輝点が発生
しなくとも中段II4の螢光面の任意の点がランダムに発
光している。そして、その場合にもスクリーン信号は発
生するが、そのときは光電子増倍管３から検出信号が出
力されないので、コインシデンス回路13から一致信号が
出力されず、したがって駆動信号は作られない。

さて、MCPゲート回路14から駆動信号が出力されると、
後段II6が実質的に作動する。後段II6が作動を始めた時
点の中段II4の螢光面はその残光特性によってまだ輝い
ているため（第２図（Ｂ）（Ｃ）参照）、その輝点は後
段II6に入力される。後段II6では、中段II4の輝点をさ
らに強めてその出力側に第２図（Ｄ）に示すような輝点
を作る。

この輝点は、CCDカメラ10でビデオ信号に変換され、重
点検出装置11で輝点の重心が求められ、その位置情報を
含めて光強度がフレームメモリ12に記憶される。なお、
CCDカメラ10の画素の大きさと輝点の大きさの関係は、
輝点拡がりの半値幅が画素1.5〜３個分に対応するの
が、重心検出回路で処理するのに最も適している。この
関係はリレーレンズ９の倍率を適宜選択することにより
調整することができる。

なお、大口径II1は、被測定物２が中段II4や後段II6の
ような通常の大きさのIIの光電面に収まる大きさであれ
ば、必ずしも必要ではなく、その場合には被測定物２を
直接中段II4の入力端面に密着させればよい。

また、本実施例の被測定物２はRIを含む試料をシンチレ
ータで挾んだものであり、シンチレータの輝点を計測す
ることで試料中のRIの空間密度分布を調べているが、被
測定物２はこれに限定されるものではなく、たとえば、
螢光性を有する試料そのものを測定することもできる。

さらに、被測定物２の任意の点の発光を検出する光電子
増倍管３は、必ずしも大口径II1の螢光面と対向させる
必要はなく、被測定物２が何であるかによって適宜その
配置は調整されるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の輝点検出装置によれば、
被測定物中で発光した輝点をリアルタイムに、しかも、
バックグラウンドを除去して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はその
動作波形図である。１……大口径II、２……被測定物、３……光電子増倍
管、４……中段II、5,7……MCP、６……後段II、８……
駆動タイミング回路、10……CCDカメラ、13……コイン
シデンス回路、14……MCPゲート回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物中の輝点の位置に対応する位置を
螢光面上において光を増強して発光させると共にその螢
光面で発光があったときに信号を出力する第１の光増強
手段と、前記被測定物の輝点からの光を検出する光電子増倍手段
と、外部からの駆動信号が入力されると前記第１の光増強手
段の螢光面の輝点の位置に対応する位置を螢光面上にお
いて増強して発光させる第２の光増強手段と、前記光電子増倍手段の出力信号と前記第１の光増強手段
の出力信号とが時間的に重なったときに前記第２の光増
強手段に対して駆動信号を出力する駆動タイミング回路
と、を備えた輝点検出装置。
【請求項２】第１の光増強手段は被測定物からの光を増
強すると共に縮小して螢光面を発光させるものである請
求項１記載の輝点検出装置。