JPH11514742A

JPH11514742A - 超低バックグラウンド多光子検出器

Info

Publication number: JPH11514742A
Application number: JP9517408A
Authority: JP
Inventors: ケイ．ドルキエール，アンドルツェ; アール．サグデジェブ，イゴール
Original assignee: バイオトレイシーズ，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1999-12-14
Also published as: PL326564A1; AU700518B2; BR9611171A; WO1997016746A1; MX9803468A; EP0866986A1; AU1115497A; CA2236295A1

Abstract

(57)【要約】放射性同位元素（２０）用の超低バックグラウンド多光子検出器は、１日当たり約１カウントのバックグラウンドを有し、１アットモルの材料を検出し得る。２つの互いに対向するガンマおよびＸ線光子検出器は各々好適には、シンチレーションクリスタル（２２）と光電子増倍管（２６）とを有する。検出器間に挟まれているのは、セパレータ（３２）と、Ｉ¹²⁵などの放射性同位元素により標識された試料（３６）用の試料ホルダ（３４）とである。各検出器は、ベース（３０）内で放射性同位元素からの放射を電気出力に変換し、パルスは次いで、パルス形状分析、一致と不一致の弁別、および放射性同位元素の定量化のために信号処理される。検出器の材料およびコンポーネントは、バックグラウンドを最小化するように選択され、複合シールド（５５）において外部放射からシールドされている。異なる原理で動作する検出器および異なる構成を有する試料ホルダも使用され得る。装置はさらに、分解して２次元試料アレイの画像を供給するように構成され得る。

Description

【発明の詳細な説明】超低バックグラウンド多光子検出器発明の背景分野本発明は、超低バックグラウンドを有する多光子放射性同位元素検出器に関する。これらの検出器は、並外れた感度を成し遂げるために、一致カウンティングと他のバックグラウンド拒否測定とを組み合わせて、電子捕捉(EC)同位元素からの一致したガンマおよびＸ線放出を定量化することができる。背景情報ハードウェアで実行する同時カウンティングは、米国特許第5,083,026号において開示されているポジトロン−ガンマ(pg)エミッタに対する検出器において用いられている。ポジトロンおよびガンマの一致放射から10ナノ秒以内に、ポジトロンは、511keVのエネルギーを有する２つの連続した(back-to-back)ガンマ光子を生成する電子を消滅させる。多重シンチレーション検出器は、３つの一致した高エネルギー（Ｅ≧250keV）ガンマを記録するために用いられ、この３重のガンマサインを欠失する事象は拒否される。これらの機器は、限定が厳しく、特に、用いられ得る同位元素のタイプが制限され、シンチレータクリスタルの体積が大きくなり、コストが高くなる。米国特許第5,532,122号に対応するWO95/10308（本願では、この開示を参考のために援用する）によると、１時間当たり１カウントのオーダーの超低バックグラウンドで、少量でのガンマおよびＸ線放出同位元素の一致定量化方法が開示されている。個別のおよび一致したガンマおよびＸ線の同時カウンティングについては、Oe sterlinらの米国特許第4,005,292号、Horrocksらの米国特許第4,016,418号、Cof feyの米国特許第3,974,088号、およびFymatらの米国特許第4,682,604号に教示されている。しかし、これらは、すべて、高い放射性の応用に限定される。発明の要旨本発明の目的は、低レベルの同時ガンマ／Ｘ線放出同位元素（CGX同位元素）を特に対象とした超低バックグラウンド検出器を提供することである。他の目的は、CGX事象を選択的に定量化し、バックグラウンド拒否を成し遂げるための手段として、CGX同位元素の遠距離核および電子殻励起から発生した一致光子を用いることである。本発明の他の目的は、バックグラウンドのすべての有意なソースを除去することによって、１時間当たり１カウント未満にバックグラウンドを減少させることである。本発明の他の目的は、単一のガンマカウンタと比較して、本質的に低い選択的なCGXカウンティングモードの検出効率を克服するために、サブピコキュリー試料に対する感度を提供し、５×10^-21モル未満の標識分子、１ml当たりのゼプトモル、または単一の大きな標識バイオ分子を、10％より高い検出効率および約１％の再現性で検出する能力を提供することである。他の目的は、大きなダイナミックレンジおよび９桁にわたって５％より良好な線形性で、非一致（単一の光子）モードまたは一致ガンマ−Ｘ線放出（CGX事象）カウンティングモードのいずれかで動作し得る機器を提供することである。本発明による検出器は、これらの目的を満足する。本発明による検出器は、いくつかの同位元素が同一の試料中で測定され識別され得るマルチカラー能力を有する。本発明による検出器は、多くの個別の試料を測定し、非常に再現性の高い結果を生じ得る。本発明の検出器は、自己較正および自己診断を用いる。本発明による検出器は、100マイクロメータ以下の空間分解能を提供し得る。これらの利点は、従来のデバイスよりもはるかに小さく、持ち運び可能で、安価なデバイスにおいて成し遂げられる。本発明による機器は高感度であるため、同位元素濃度は減少され得、同位元素取得コスト、作業員の被爆、および放射性廃棄物の問題は低下する。試料中の放射性同位元素（一致ガンマ／Ｘ線（CGX）エミッタ）を検出するための多光子検出装置(MPD)は、CGXエミッタからの一致（例えば、ガンマおよびＸ線）放射を個別の放射線検出器における出力パルスとして検出する手段と、オンラインパルスの形状および高さを分析し、単一の光子放出を特徴とするパルスを同定する手段と、（例えば、非一致ガンマおよびＸ線放射）スプリアスパルスを区別および拒否する手段と、バックグラウンド放射、好ましくは、複合放射シールドおよびＸ線を吸収するセパレータを抑制する手段と、試料中の(例えば、CGX )エミッタの存在を、約100ピコキュリー未満の量で定量する手段とを有する。他の目的および利点は、詳細な説明および図面を参照することによって明白となる。図面の簡単な説明本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照しながら読むことによってさらに理解される。図１は、多光子検出器のブロック図を示す。図２は、検出器サブアセンブリを示す。図３は、増幅器および高圧電源を有する統合された光電子倍増管ベースのブロック図である。図3Aから図3Cは、構成部分の例示的な実施態様をさらに詳細に示す。図3Aは、PMTベースを示す。図3Bは、負の高圧電源を示し、図3Cは、増幅器および整形器を示す。図４は、本発明によるMPDのダイナミックレンジを示すグラフである。図５は、カラー分光計と比較した、MPDデバイスのダイナミックレンジを示す。図６は、試料変更器を有する連続した試料MPDのレイアウトを示す。図７は、本発明によるMPD実施態様のブロック図である。図8a、図8bおよび図8cは、本発明の実施態様による方法のフローチャートである。本発明の詳細な説明本発明によるMPDデバイスシステムの典型的な実施態様を図１に示す。図示するこの例示的なシステムは、５つの主要な構成要素を有する。１．２つの光子検出器、例えば、シンチレータ／フォトセンサーモジュール。２．セパレータを有するシールディング構成要素。３．光子検出器の間に挟持された試料ホルダー。４．電源を有する検出電子素子。５．データ取得、パルス形状／高さ分析、および表示のための信号処理。例示的な実施態様の構成要素はすべて、放射線バックグラウンドを最小にするように選択および配置されている。検出器サブアセンブリ20において、適切なフォトセンサー26（例えば、PMT）を有する２つのシンチレーションクリスタル22は、実質的に共通の軸に沿って互いに面している。これらは、中に保持された試料36が両クリスタル22を照射できるように中央に設けられた双円錐穴34を有する好ましくは厚さが８mm未満の適切なセパレータ32によって分離されている。穴34の寸法は、開口部の立体角がクリスタル22の面をちょうど含むように選択される。セパレータ32は、クリスタル22 間のクロストークを最適に限定し、厚さは、特定のバックグラウンド事象を限定するように選択される。検出器は、複合シールド55内に配置され、周囲放射能によるバックグラウンドを減少させる。このシールドは、用途に応じて、重量が0. 5kgから20kgであり得る。各フォトセンサー26にもシールディング27が設けられている。動作中、シンチレーションクリスタル22内に蓄積された(deposited)エネルギーは、フォトセンサー26によって電荷パルスに変換され、その後、統合ベース30 内で電圧パルスに変換される。パルスは、図3Aから図3Cに詳細に示すように、高速低ノイズ前置増幅器52によって整形される。ベース電子素子はさらに、フォトセンサー26用の高圧電源50、および高利得増幅器54を有する。特別な「三角形状」整形前置増幅器52は、高速な一致および良好なエネルギー解像を可能にするために用いられる。両検出器26からの信号AおよびB、ならびに一致トリガA+Bは、P Cに基づいたディジタル記憶オシロスコープ(DSO)カード58への入力であり、ディジタル記憶オシロスコープ(DSO)カード58は、ソフトウェア制御下での高速リアルタイムパルス形状／パルス高さ分析用に用いられる。 PC上でのDSOカードに基づいたパルス形状分析を支持するソフトウェアは、好ましくは、ボーランドターボパスカル（Borland Turbo Pascal）およびC++において符号化される。これによって、符号は、高度にモジュラー化され、透明になり、カスタマイズが容易になるのが助けられる。ソフトウェアを変えることによって、同一のデバイスは、ハードウェアを変えずに、様々な応用に適用され得る。最も時間が影響する手続きは、信号を得て分析する効率を最大にするためにIB MPCアセンブリ言語において符号化されるのが好ましい。 DSOカード58は、少なくとも８ビットのアナログ−ディジタル変換器（ADC）を有する２つの入力、および獲得トリガとして用いられる他の入力を有する。少なくとも10MHzのサンプリングレートで同時に２つの入力チャンルをモニタすることが可能である。信号は、１秒当たり100メガ試料までのサンプリングレートで得られ、トリガが検出されるまで、オンボードメモリ内に連続して記憶される。トリガが検出されると、ポストトリガデータポイントの予め規定された数が得られる。獲得が一旦停止すると、ホストコンピュータCPU59は、オンボードメモリのコンテンツを利用できるようになる。 DSOチャネルのすべてがトリガとして用いられ得、またはトリガリングは、ソフトウェアおよび／またはトリガ電子素子56を通してなされ得る。サンプリングレート、ポストトリガポイントの数、チャネル上の利得、およびトリガリング条件は、PC I/Oポートを通して設定され得る。一方、オンボードメモリは、直接４ Kbyteウインドウを通してアクセスされ得、これによって、例えば、CPUストリング命令を用いる高速検索または他の周辺デバイスへのDMA転送が可能となる。パルス形状分析は、以下の特徴に基づいて、スプリアスパルスからの放射能減衰によるパルスを区別するように機能する。光子は、シンチレータ／PMTまたはシンチレータ／フォトダイオードの組合せによって吸収されると、特性形状、およびシンチレータ中の光子によって堆積したエネルギーに比例する予想可能な振幅を有するパルスを生成する。対照的に、読出し電子素子内に電磁的に誘導されたスプリアスパルスの形状はあまりよく規定されていない。スプリアスパルスは、単一の狭いスパイク、このようなスパイクの迅速な連続、ランダム電子ノイズ、およびPMT暗パルスを有する。パルス高さ分析システムにおいて、スプリアスパルスは、得られたスペクトルをかなり汚染し、システムの全体的な信号対バックグラウンド比を減少させ得る。さらに、光子の検出によって生じた多くの「リアル」パルスは、例えば、２つの個別の事象が、短い時間間隔内に発生（パイルアップアーチファクト）するとき、または光子によって生じたパルスが一致電磁ピックアップによって歪むとき、歪み得る。このような事象は、得られたスペクトルを不明確にし、形状分析に基づいて廃棄されるかまたは正しく解釈される。前端部電子素子内の高周波数電子ノイズは、スペクトルを混乱させ、エネルギー分解能を減少させる。しかし、パルス形状分析を通して、スペクトルは、フォトセンサーの実際の分解能に引き上げられ得る。バックグラウンドを減少させるための設計の問題については以下に議論する。以下のバックグラウンドソースは、本発明による例示的な実施態様においてかなり減少する。 A1 シンチレータクリスタルの放射能汚染； A2 光電子倍増管（PMT）の放射能汚染； A3 シールドの放射能汚染； A4 環境からの高エネルギーガンマ； B1 シンチレータ、PMT、およびシールドからの中性子誘導ガンマ； B2 シンチレータ、PMT、およびシールドからの宇宙線誘導ガンマ； B3 宇宙線による直接的なヒット； C1 PMTの暗パルス； C2 PMTの宇宙線誘導暗電流； D1 電子ピックアップ； D2 振動ピックアップ。バックグラウンドソース（A1−A4）の第１のグループは、１秒当たり数カウント(cps)のオーダーでバックグラウンドレベルを生成する。このクラスのバックグラウンドを減少させる従来の方法は、しばしば99.999%を越えて精製された超純粋な材料の使用を含む。しかし、精製方法は、生物医学的な応用で低コストの機器において用いるには高価すぎる。バックグラウンド減算の統計学的な方法は、統計学的なアーチファクトによって限定され、信号対バックグラウンド比(S/B )が高い（例えば、＞ 10）場合にのみ用いられ得る。バックグラウンドソース（B1−B3）の第２のグループは、１分当たり0.1から１カウント（cpm）のレベルでバックグラウンドの原因となっている。活性なシールディングおよび複雑なパルス形状分析は、このバックグラウンドを拒否するために用いられ得るが、活性なシールドの使用は、非常に高価になる傾向にある。さらに、活性シールドを使用すると、しばしば、ディレクタの幾何学構造が複雑になり、試料に利用される空間が限定され、デバイスの有用性が減少する。バックグラウンドソース（C1−C2）の第３グループは、１時間当たり数カウント(cph)を生成する。これらのソースが、ハードウェア手段によって拒否されるのは非常に困難である。一致、ハードウェア手段、および複雑なパルス形状分析の相乗的な組合せによって、このクラスにおける約90%のバックグラウンドが拒否され得る。しかし、これには、ディジタル記憶オシロスコープに基づいたオンラインパルス形状分析の頻繁な使用を必要とする。バックグラウンドソース（D1−D2）の第４グループ、すなわち電子および振動ピックアップノイズは、非常にシステムおよび部位依存的である。従来のNIMに基づいた電子素子は、使用されるモジュールの総数に応じて、１ユニット当たり 0.1cpmの典型的なノイズを示す。典型的なNIMシステムを接続するために10から2 0個のケーブルを用いて良好に接地された同軸ケーブルを用いても、観察される電磁ノイズは約１cpmである。さらに、外部の高圧電源の使用は、ピックアップノイズのレベルに否定的な影響を与える。１時間当たり１スプリアス未満のレベルに到達するためには、特別な低ノイズ電子素子が用いられる。ソースB1−B3およびC1−C2を抑制するのに必要な本発明によるシステムのオンライン計算要求と、電子ピックアップノイズにおける結果として生じる増加との間にはトレードオフがある。ここで、同位元素の選択について議論する。本発明と共に用いるのに最も適したECエミッタは、米国特許第5,532,122号、リスト１から４に記載されている。E Cエミッタは通常、２つの同時光子を有する。これらの光子の１つは、常に、原子殻再配置のために放出されたむしろ低いエネルギーＸ線である。さらに、非常に高い空間分解能を得るためにうまく利用され得るいくつかのオージェ電子が存在し得る。好ましい放射能エミッタI¹²⁵については、第２の光子もまた、低エネルギーを有し、スペクトルは、それぞれ、27keV、31keV、および35keVにおいて３つのピークを有する。MPD検出器の設計には、検出効率(DE)、エネルギー分解能(dE)および時間的な応答の間でのトレードオフが含まれる。光子エネルギーは、検出器素子の選択にかなりの影響を与える。100keVより高いエネルギーを有する少なくとも１つのガンマ光子を用いる高エネルギーエミッタの場合、大きな無機シンチレータが実用的かつ経済的であるのに対して、EC同位元素の検出に対しては、シンチレータ、半導体検出器、およびガス検出器を含む広範囲なクラスの検出器が利用される。好ましくは、CGXエミッタは、共有結合を形成する元素、または有機化合物にキレート化され得る元素の同位元素である。さらに好ましくは、同位元素は、I¹ ²³ 、I¹²⁵、I¹²⁶、Br⁷⁶、またはBr⁷⁷、および最も好ましくはI¹²⁵である。 60日の半減期を有するEC同位元素I¹²⁵は、特に好ましい。古い機器を用いて得られ、核データ表に記録されている結果によると、35keV核ガンマの同時放出および27keVから31keVの範囲におけるいくつかの可能なＸ線の１つは、７%のI¹²⁵ 減衰において発生する。しかし、本発明の改良されたシステムを用いると、実験では、実際に、25%から35%の減衰における一致が示された。 CGXエミッタは、好ましくは、CGXランタニド同位元素のファミリーの同位元素である。このファミリーは、異なる減衰光子エネルギーに基づいて区別され得る同一の化学特性を有する54個の同位元素を有する。CGXランタニド同位元素は、金属イオンを捕捉するキレーティング基を用いてバイオ分子に対する標識として導入され得る。キレーティング基をDNAサブユニットに付加するための化学方法およびそのポリマーは周知である。ここで、I¹²⁵に対する超低バックグラウンドCGXの材料選択について議論する。I¹²⁵からのガンマ線の検出は、良好なエネルギー分解能を有するシンチレータ検出器を必要とする。一般に、最良のエネルギー分解能は、NaI(Tl)クリスタル／PMT組合せで成し遂げられる。しかし、NaI(Tl)を使用すると、特徴的なヨウ素吸収エッジのために、さらに困難な(hard)Ｘ線バックグラウンドとなる。これは、本発明による好ましいCaF₂／PMT組合せを実施することによって効果的に除去される。１mgより多くの量でCGXDシステムにおいて用いられるすべての材料は、放射性不純物についてスクリーニングされる。K⁴⁰を含むガラスは、好ましくは、石英または特別な低バックグラウンドパイレックスと置き換えられる。鉄質材料は、放射性コバルト汚染のために排除される。幸いに、いくつかのタイプのプラスチ鉛が受容可能である。診断：本発明の診断への応用としては、DNAシーケンシング、DNAフィンガープリンティング、ならびに競合および／または結合アッセイ（例えば、ラジオイムノアッセイ(RIA)）の多様な形態が挙げられる。I¹²⁵同位元素入力のpCiレベルを用いると、アッセイ試料または試薬の中に存在し得る毒素および病原体に曝されることは、使用される微量のI¹²⁵よりもはるかに安全である。このシステムは、IA、免疫PCRおよびDNAプローブ、ならびにIRMAなどの診断テストにおいて、サブアトモル（＜ 10^-18M）量のバイオ分子を定量化するのに用いられ得る。１cpsバックグラウンドレベルにもかかわらず、適切な信号対バックグラウンド比（S/B）を得るためには、前のIRMAは、危険量の放射性同位元素の使用を必要とした。承認された廃棄場所がないため、放射性廃棄物は、廃棄物を生成する場所（即ち、病院、大学、および工業地区）に格納されなければならず、放射線および生物学的危険の可能性が生じる。本発明によると、固体アッセイ残留物は、環境バックグラウンドよりも放射性が低いため、生物学的規則のみに従って廃棄され得る。液体残留物は、大半の放射能を含むが、現在の生物医学手法(例えば、ラジオイムノアッセイ(RIA))から得られる活性よりも低い活性で、地面の水の放射性レベルよりは通常はるかに低い。ここで、「サンドイッチ」検出器の幾何学構造の利点について議論する。本発明によるデバイスの１つの要素は、「サンドイッチ」幾何学構造である。この構造において、単一の試料は、２つの独立したシンチレータ検出器間に配置される。シンチレータ検出器のそれぞれは、個別のPMTまたはそれと同等のものによって読出しを行う。サンドイッチ幾何学構造は、直観に反している。なぜなら、バックグラウンドの主要なソースであるPMTを含む要素の数が２倍になるからである。さらに、パッシブシールディングは、かなりコストが高く、検出器アセンブリの全体の形状は、幾分かぎこちなく、明らかにユーザによる好感度を減少させる。最後に、サンドイッチ幾何学構造は、ウェル幾何学構造と比較して、検出効率を減少させる。しかし、サンドイッチ幾何学構造の使用は、いくつかの要件の中で最適なトレードオフを示す。 * OR(非一致)およびAND(一致)モードの両方で動作する能力； * 非対称的な検出器構成を可能にする幾何学構造； * 吸収アーチファクトの最小化および／または較正；およびシンチレータに基づいたガンマカウンタにおけるバックグラウンドカウントの主要なソースは、検出器自体の構成要素の放射能汚染である。バックグラウンドの実際の放射性構成要素を減少させるために、シンチレータの容量は最適化され得る。I¹²⁵減衰に関連する低エネルギーガンマおよびＸ線は、１mm未満のNaI(Tl )または1.5mm未満のCaF₂(Eu)シンチレータにおいて効果的に停止される。しかし、特にPMTをシンチレータに連結する必要がある場合には、このような薄い壁を有するウェル検出器を製造することは実用的ではない。その代わりに、平坦なシンチレータ幾何学構造は、幾分か低い検出効率を有していても好ましい。実際には、直径2"の平坦な検出器の検出効率は、検出器の中央に配置される小さな（数 mmの直径）ソースについては約40%である。ソースを間に配置した２つの同一の平坦な丸い検出器を用いることによって、システムの全体的な検出効率は向上し、幾何学構造にあまり依存しないようにされる。検出器の分割は他の利点も有する。この分割は、光子エネルギーを２倍にすることによって、２分の１の確率で、２光子事象を単一の光子事象から識別する能力を提供する。この分割はまた、反同時拒否技術を用いてバックグラウンドを区別する能力を提供する。しかし、各検出器モジュールは、個別のPMTを有し、これは、PMT暗パルスによる非放射性バックウラウンド構成要素および様々な電子アーチファクトを増加させる。従って、このような非放射性事象を本発明に従ってパルス形状分析によって効果的に区別することが好ましい。サンドイッチ検出器の幾何学構造は、ウェル検出器または平坦な検出器幾何学構造のいずれよりも良好な性能を可能にする。これらの３つの異なる幾何学構造を用いて構築されたシンチレータ検出器の定性的な特性を表１に示す。再現性および信頼性は、生物医学用機器に対して重要な特徴である。多くの検出器において、不確かさの典型的なソースは、自己吸収および検出器内部／検出器の前に配置されている試料の変動によるエラーである。これらのエラーは、試料が液体であるときには、最小限に抑えることは容易であり、この場合、ウェル幾何学構造の使用はかなりの利点を有する。残念なことに、液体を使用すると、大きな試料取り扱いの問題が発生する。現代の診断方法は、生物学的試料が固体表面に取り付けられている、または適切なフィルタに吸着される分離プロセスの生成物であるフォーマットをしばしば使用する。例えば、電気泳動生成物は、ゲル内に捕捉されるか、または膜に移される。平坦な幾何学構造を有する検出器は、大きな表面／容量比を有する試料が用いられているとき、特に、生物学的試料が無視できない程度の厚さを有する固体状態のフィルタ、支持体、または膜の表面内また表面に付着して不均一に分布しているとき、有利である。定量化アーチファクトは、それぞれが、本発明による独立した読出し電子素子を有する２つの実質的に同一の平坦な検出器を用いるときにかなり減少し得る。自己吸収が無視できる程度であり、試料が正しく配置されているとき、両検出器は、実質的に同一のカウントレートを与える。しかし、カウントレートが両検出器において異なるときでも、サンドイッチ幾何学構造は、高効率な弁別／補償スキームの使用を可能にする。本発明によるサンドイッチ幾何学構造の使用は、特に効率的なバックグラウンド拒否に対してさらに利点がある。多くのバックグラウンド事象は、PMTにおける電磁ピックアップおよび暗パルスに起因する。２つのウェルで分離された検出器については、電磁ピックアップの有意な部分は、両検出器内のパルスを比較することによって検出され得る。従って、個別であるが等しい電子素子を有する一対の検出器は、電子および振動ピックアップを拒否するために、反一致モードにおいて動作され得る。 PMT内のK⁴⁰汚染によるバックグラウンドは、単一の検出器構造における全バックグラウンドの重要な構成要素である。２つの平坦な検出器が用いられるとき、１つの検出器内に堆積されるエネルギーは、第２の検出器内に堆積されるエネルギーとはしばしば非常に異なる。これによって、シンチレータ、PMT、およびシールドを汚染するβエミッタによるバックグラウンドの拒否を可能にする。適切なセパレータを用いると、デバイスの外側から浸透してくる高エネルギー光子によるバックグラウンドをさらに除去することができる。これはまた、宇宙線を拒否するのにも有用である。本発明によるサンドイッチ幾何学構造の他の重要な利点は、その多様性である。本発明の好ましい実施は、同位元素I¹²⁵を検出するための２つの実質的に等しい検出器を用いる。I¹²⁵の場合は幾分か例外である。即ち、多光子は同時に放出されるが、それらのエネルギーは、非常に近接（即ち、E=27keV、31keV、および 35keV）している。従って、I¹²⁵については、２つの等しい薄いシンチレータが用いられ得る。しかし、多くの他の重要なソースは、全く異なるエネルギーの多光子を放出する。１つの光子が、ソフトＸ線（E ＜ 50keV）であり、第２の光子が、核ガンマ線（例えば、E ＞ 100keV）である場合が多い。例えば、これは、それぞれ、27keV、31keV、および150keVにおいて３つのラインを有する¹²³Iについての場合である。この場合、クリスタル厚さが異なる２つのシンチレータを有する本発明の実施態様によるサンドイッチ検出器が最適である。さらに、フォトスイッチ素子は、かなり異なるエネルギーの光子の検出に用いられ得る。シンチレータ検出器を用いる場合、シンチレータの間に誘導されるＸ線クロストークを減少させるためにシンチレータを物理的にできるだけ分離することが適切である。試料の容量が比較的小さい（数百マイクロリットルである）場合、このことは、試料ホルダーに鉛または銅の１から５mm厚のシートを導入することによって成し遂げられ得る。検出器を分離すると、目的の単一の光子I¹²⁵エネルギー領域(ROI)におけるバックグラウンドは効果的に２分の１に減少する。検出器の分離は、CaF₂(Eu)をベースとしたシステムにおけるバックグラウンドに対する影響が非常に小さい。なぜなら、これらの検出器は、I¹²⁵ROIにおいて二次的なＸ線を生成しないからである。CaF₂(Eu)の使用は、大容量の試料に対する本発明によるMPD検出器の構築を簡単にする。NaI(Tl)またはCsI(Tl)をベースとした検出器は、幾何学構造およびセパレータにおける開口部の直径に対してかなりの感度を示す。本発明によるデバイスと、Memorial Sloan Kettering Cancer Center(MSKCC) および他の場所における検出器との比較を、市販の放射性ヨウ素で処理したTSH 抗体のバイナリー希釈を用いて行った。この抗体の分子量は、約40,000ダルトンである。テストの大半を、較正試料セットを用いて行った。他の較正ランは、Na I¹²⁵およびI¹²⁵-dCTPの水希釈を用いた。放射性基準については、臭化エチジウムをI¹²⁵でヨウ素化し、約0.1mCi/mLの比活性にした。続いて、臭化エチジウムをイソプロピルアルコールで４倍に連続して希釈した。較正セットは、10個の試料を有し、数千dpmから約0.1dpmの範囲をカバーしている。100マイクロリットル容量の各希釈物を薄いプラスチック製の200マイクロリットルのEppendorfバイアルに配置した。これらの比較の結果、MPDが、他のガンマ検出器よりも少ない量の放射性の測定を可能にすることを確認した。２つの異なるMPD検出器の検出効率およびエネルギー分解能もまた比較した。非一致モードにおいて、本発明の異なる実施態様によるMPDデバイスは、従来のデバイスと比較して、これに匹敵する検出効率および約50倍低い放射性バックグラウンドを有していた。また、従来のシステムは、約±５%に較正され、本発明のMPDは、±１%以内に較正される。表２は、複数の市販のガンマカウンタ、ならびにNaI(Tl)およびCaF₂(Eu)をベースにした本発明による２つのMPD検出器のそれぞれに対する、最も重要なパラメータ（即ち、検出効率およびバックグラウンド）のいくつかを示す。表２はさらに、ANDモードにおけるMPDデバイスについて、ECソースによって放出される２つの光子間の一致が使用されるとき、バックグラウンドがOR（非一致）モードと比較してさらに減少し、これが感度のかなりの増加につながることを示す。しかし、検出効率のいくらかの減少が、一致モードにおいて観察される。 (1) American Red Cross，Gaithersburg，MdにおけるBeckman 5500； (2) Lehigh University，Bethelheim，PaにおけるBeckman 5500ガンマカウンタ； (3) Georgetown University，Washington D.C.におけるガンマスコープLKB1272 ； (4) MSKCC，New York，NYにおけるガンマスコープLKB1292； (5) ２つの２”NaI(Tl)シンチレータに基づいたMPD； (6) ２つの２”CaF₂(Eu)シンチレータに基づいたMPD。 MPD検出器については、性能は、ORおよびANDカウンティングモード（括弧内の値は、ANDモード値である）の両方において与えられる。ここで、本発明による動作のORおよびANDモードを可能にするMPDシステムの最適化について議論する。サンドイッチ検出器は、動作の一致（AND）モードを可能にするため、バックグラウンドを数桁大幅に減少させる。しかし、この獲得モードに対する検出効率は、比較的低く（サンドイッチ幾何学構造において、I¹²⁵ ソースおよび２”から３”直径の検出器に対して5%から15%）、低活性ソースに対するカウンティング時間をかなり増加させる。しかし、本発明によるサンドイッチ検出器はまた、ORモードと呼ばれる非一致モードにおいても動作し得る。このORモードにおいて、検出器のいずれかにおいて記録される事象がカウントされる。従って、全システムは、この点に関してウェル検出器または任意の非分離検出器と同様の１つの検出器として動作する。ORモードにおいて、検出効率は、より高い（典型的には、I¹²⁵ソースおよびサンドイッチ幾何学構造における２”直径の検出器については50%）が、一致によるより良好なバックグラウンド拒否のさらなる利点は失われる。 ORモードで動作する本発明によるMPDは、光学シンチレータの厚さ、目的のカウンティング領域を単一の光子ピークに減少させることが可能な２光子事象（２検出器システムについては50%）の部分の正確な解釈、非一致、およびパルス形状分析を用いることによって、かなりのバックグラウンド減少を成し遂げる。２”直径のCaF₂(Eu)クリスタルMPDにおいては、ORモードにおけるバックグラウンドは、1.5から２cpmであり、検出効率は50%である。ORモード獲得中、一致事象が同定およびカウントされ、個別のANDモードカウンティングの必要性を避ける。獲得が完了すると、MPDは、ORおよびANDカウンティングデータの両方を出力する。ソースの活性がORバックグラウンドと同等な活性（約５ピコキュリー、または２アトモルのI¹²⁵標識）を上回る場合、ORデータが用いられなければならない。これらのデータは、ORカウンティングの検出効率がより高いために、統計学的な不確さがより低い。ORカウントがORモードバックグラウンドに近い場合、さらに低いバックグラウンドのために、ANDモードカウンティングデータが用いられる。経験概則として、ORモードの動作は、10dpm（即ち、約５ピコキュリー）よりも大きいソースに対してより良好である。しかし、１から20dpmの活性範囲では、ORカウンティングモードおよびANDカウンティングモードの両方が有益に用いられる。この範囲の感度については、真のカウントレートの最良の推定量を得るために、ソフトウェアは、ORおよびANDデータを組み合わせたものが用いられる。これによって、統計学的な不確かさ（ANDデータ）および高バックグラウンド（O Rデータ）によるアーチファクトが最小になり得る。1dpm未満では、ANDモードは、適度に良好な信号対バックグラウンド比を与える。本発明による重要なソフトウェア機能の１つは、カウンティングレートに対する不感時間およびパイルアップ訂正を適切に評価することである。DSOをベースとしたパルスの獲得には、比較的長い不感時間が含まれ、これは、特に高いカウントレートに対しては補償されなければならない。本発明によるMPDデバイスにおいて、これは、他のカウンタ／タイマーカードを用いて行われる。カウンタ／タイマーカードは、好ましくは、少なくとも２つのパルスカウンタおよびタイマーを有する。１つのカウンタは、信号調整／トリガリングカードによって形成されるすべてのハードウェアトリガをカウントし、他のカウンタは、一致トリガのみをカウントしなければならない。タイマーは、暴露時間(exposed time)を精度良く追跡しなければならない。好ましい実施において、JDRマイクロデバイスによって配布されているモデルPCL-720が用いられる。このカードは、３つのカウンタを有し、その１つは、間隔配線によってタイマーに変換され得る。カウンタは、16ビットであるので、データの損失を防止するためには、少なくとも１秒間に１回読み出されなければならない。第３のカウンタは、この実施態様において、１秒間に1/2,500の間隔でカウント時間に接続される。カウティングが開始されると、MPDソフトウェアは、第１のパルスを得るためにDSOを作動し、同時に、カウンタおよびタイマーを開始する。ＰＣハードウェアタイマーが干渉される度（例えば、55ミリ秒毎）に、カウンタおよびタイマーの値は、読み出され、経過した全カウント／時間に加えられる。カウンティングが終了すると、適切なカウンタ内のカウントレート（タイマーから読み出された時分割された全カウント；または、カウンタの全カウント（DSOが同時トリガによってトリガされる場合に、一致トリガカウンタが用いられる））が用いられ、すべての事象、拒否されなかった事象、および目的のすべての領域(ROI)の事象のカウントレートを以下の式を用いて調整する。 Cpm_{i Adj}= Cpm_i ^*(Cpm_{Total Counters}/Cpm_{Total DSO}) ここで、Cpm_{i Adj}は、不感時間損失に対して調整された、i番目のROIに対するカウントレート（１分当たり）であり、Cpm_iは、ｉ番目のROIに対する生のDSOcpm であり、Cpm_{Total Counters}は、カウンター内の全cpmであり、Cpm_{Total DSO}は、 DSO内で拒否される前の全カウントレートである。この調整によって、不感時間損失に対する補償が十分になされ、カウントの線形性を、高いカウントレートにおけるパルスパイルアップによってのみ効果的に制限するようにする。自己較正プログラムによって、例えば、３%未満内にORおよびANDカウンティングレートデータを一致させることができる。ここで、CGX検出器の性能特性について議論する。本発明による検出器は、従来のデバイスと比較して、かなり改良された性能を有する。この改良には、感度、再現性、およびダイナミックレンジが含まれる。感度：放射線カウンタの感度（または検出限界）の直接的な指標は、バックグラウンド等価活性（BEA）、即ち、検出器内のバックグラウンドに等しいカウントレートを生成するソースの活性である。この効果尺度は、カウンタのバックグラウンドおよび検出効率の両方を考慮する。 ORモード（非一致検出）における本発明によるMPD検出器に対する典型的なBEA は、１分当たり３から４減衰の範囲であり、これは、２ピコキュリー未満のI¹²⁵ と等価である。これは、約50%のORモードおよび1.5から２cpmの目的のI¹²⁵エネルギー領域内のバックグラウンドカウントレートに基づいている。従って、５ピコキュリーの試料は、約３のS/Bを有する。 ANDモード（一致検出）における本発明によるMPD検出器に対する典型的なBEA は、１日当たり１減衰の範囲であり、これは、数フェムトキュリーと等価である。これは、約７%のANDモードにおけるDEおよび２週間当たり１カウントの目的の I¹²⁵領域内のバックグラウンドカウントレートに基づいている。小さな活性ソース（10ピコキュリー）については、市販の検出器は、試料を定量することも、１に近いS/Bで限界測定を提供することもできない。しかし、10 ピコキュリーI¹²⁵の試料を、本発明によるCGX検出器を用いて、数週間にわたって400回繰り返し測定した。測定された活性は、公知のI¹²⁵の半減期と適合する。これらの測定は、一致が用いられない、ORモードの動作を用いて得た。一致に基づく向上した性能モードおよびより厳重なパルス形状分析において、 DEは、幾分か低い（５から10%対50%）のに対して、バックグラウンドは、数桁低い。この向上したモードにおいて、性能は、試料サイズに依存する。標準的な12 mm直径の試料チューブに対しては、DEは、6.5%であり、バックグラウンドは、0. 25cphであり、４dphのBEAを生成する。小さい試料（直径４mm以下）に対しては、DEは５から７%であり、バックグラウンドは、１週間当たり0.5から１カウントであり、これは、3dpdのBEA（１日当たりの減衰）と等価である。従って、この向上した感度モードにおいては、約10dpdの活性を有するI¹²⁵ソース（即ち、100 0個未満のI¹²⁵原子を含む）を検出することが可能である。再現性：本発明によるMPDデバイスを用いた測定の非常に優れた再現性は、非常に低い温度係数、シンチレータ[CaF₂(Eu)]温度応答の部分補償、宇宙線による暗パルスの拒否、および電磁干渉の拒否を有する電子要素を選択することによって成し遂げられた。これらの効果はすべて、時間に依存することが知られている。例えば、シンチレータからの信号の温度依存性は、従来の市販のガンマ検出器における３から5% のレベルに対する昼／夜効果(day/night effects)につながる。低カウントレートにおいて、一日および一年の宇宙線のフラックスの調整は、ウェル検出器における数パーセントの効果につながる。最後に、電磁干渉に対する感度は、10cpm 未満の活性において、注目に値する昼／夜変化につながる。MPDにおけるこれらの効果の拒否／補償は、測定再現性をかなり向上させ、すべての日周効果(diurn al effects)を除去した。本発明によるMPDデバイスの測定再現性は、主として、統計、クロック精度、および試料を機器内に配置する再現性をカウントすることによって、決定される。本発明によるMPDデバイスは、長期にわって適度に安定である。バックグラウンドにおける変化は観察されず、検出効果は安定である。同一の試料（50ナノキュリー）を、各測定前にホルダー内から除去および再配置し、約1200回カウントすることによって、MPDデバイスの測定安定性を数週間にわたってテストした。各測定について、10,000カウントが蓄積（±１%の統計学的不確かさに等しい）されるまで、試料をカウントした。本発明によるMPDの他の利点は、信頼できる較正の可能性である。吸収および試料配置アーチファクトを減少させる「サンドイッチ」幾何学構造の使用、およびエルドリッジ較正手法の使用を可能にするI¹²⁵の使用により、改良された較正が可能である。例えば、同一のMPDデバイスを、50ナノキュリーのソースを用いて25回較正した。平均DEを、±1.7%の標準偏差で、49.1%に決定した。比較において、典型的な市販の検出器は、±５%以内に名目上較正されるが、実際には、0 .1ナノキュリー未満の活性を有するソースに対しては、較正の不正確さは、±10 %により近い。ダイナミックレンジ：数桁にわたる線形性は、すべての分析および生物医学的応用に対して所望の特性である。しばしば、主要な生物学的化合物のレベルは、数桁低くなり得る代謝産物のレベルと比較されなければならない。現在用いられている従来の機器の大半は、非常に限定されたダイナミックレンジしか有さない。写真エマルジョンによって1.5ログ範囲のみにわたる量的測定が可能になる。通常、検出器の応答は、低レベルおよび高カウンティングレートの両方において限定される。従って、所望の線形応答の代わりに、特徴的な検出器の応答は、Ｓ字形曲線である。低カウントレートにおいて、ウェル検出器は、固有バックグラウンドによってかなり限定される。同様に、光学検出器（例えば、カラー分光計）は、光子バックグラウンドによって激しく限定される。高活性レベルにおいて、パイルアップまたは光学干渉は、従来の検出器の線形性を歪ませる。実際に、ガンマ検出器は、約1,000,000cpsまでの高いカウントレートについて理想に近い。従って、典型的なウェルカウンタは、約100cpsから1,000,000cpsの約４ログダイナミックレンジにわたって線形応答を示す。本発明によるMPDデバイスにおいて用いられるバックグラウンド拒否技術によって、１cpmから1,000,000cpm、即ち、ORモードにおける６ログダイナミックレンジにわたって、信頼のおける定量を可能にする。バックグラウンドが１cpdである向上した動作ANDモードを用いる場合、本発明によるMPD検出器は、９ログダイナミックレンジにわたって線形である。より高いカウントレート（500,000dpm を上回る）においては、飽和は、シンチレータ内のパルスパイルアップによって生じ得る。応答は、この範囲ではもはや線形ではないが、MPDの不感時間を延長させることはできないので、カウンティングが実施され、結果はパイルアップに対して訂正される。低いカウントレートにおいて、応答の線形性は、バックグラウンドによって限定される。MPDを用いる測定の結果を図４に示す。I¹²⁵で標識された試薬の希釈は、５桁から１試料レベル当たり0.1ゼプトモルにわたって測定活性の完璧な線形性を示す。本発明によるMPDの応答の線形性を市販の比色検出計と比較したところ、MPDの利点は明白である。MPD検出器のダイナミックレンジは、カラー分光計に対するよりもかなり良好である。この研究を行うために、ストレプトアビジン−HRPを、ヨウ素化し、同一の試料をMPDおよびELISAテストに用いられる市販のカラー分光計を用いて測定した。結果を図５に示す。MPDの感度は、カラー分光計の感度よりも少なくとも２桁良好であり、そのダイナミックレンジは、約５桁良好である。カラー分光計が信頼性をもって動作する範囲において、同一の結果を、本発明によるMPDおよびカラー分光計を用いて得た。ここで、CaF₂(Eu)シンチレータの使用について議論する。NaI(Tl)シンチレータクリスタルは、MPD器具に対して当然選択されるもののようである。一致モードにおいて、バックグラウンド拒否は、エネルギー分解能の二乗に対して反比例し、これは、NaI(Tl)に対しては、他のシンチレータに対するよりも約50%良好である。さらに、妥当なエネルギー分解能を有するシンチレータ（NaI(Tl),CsI(Tl )およびCaF₂(Eu)）のうち、ヨウ化ナトリウムシンチレータが最も速い。標準的な実施において、バックグラウンド拒否は、タイミング分解能の二乗に比例する。見積もりは、NaI(Tl)に基づいたMPD内のバックグラウンドが、他のシンチレータを用いたときよりも約４倍低くなければならないことを示唆し、非常に小さい（例えば、〈 10マイクロリットル）ソースに対するこのようなMPDシステムは、１週間につき約0.5カウント（0.5cpw）のバックグラウンドを成し遂げた。しかし、NaI(Tl)をベースにしたデバイスの欠点は、 * NaI(Tl)が、機械的にもろい。例えば、NaI(Tl)は、温度勾配にかけられる場合および／または搬送中に、砕けることが頻繁である。 * NaI(Tl)は、密封されなければならず、シンチレータの前面をカバーする薄いA lまたはBe箔は、試料がその近接部に配置されるとき、例えば、空間的にMPDデバイスを分解するように動作するとき容易にはぎとられる。 * より大きな試料が用いられるとき、NaI(Tl)をベースにしたMPDシステムにおけるバックグラウンドは、クリスタル間のＸ線クロストークのために、かなり劣化する。 NaI(Tl)を、CaF₂(Eu)を含む他のシンチレータと置き換えると、バックグラウンドが少し増加する。しかし、I¹²⁵またはI¹²³の小さな試料に対して読出し電子素子およびデータ処理ソフトウェアを最適にすることによって、CaF₂(Eu)をベースにしたMPDシステムは、NaI(Tl)をベースにしたシステムとほぼ同一のバックグラウンドに到達する。大きな試料については、CaF₂(Eu)をベースにしたMPDにおけるバックグラウンドは、約10倍良好である。 CaF₂(Eu)は、いくつかの直観に反した理由により、I¹²⁵検出に対して上記の驚くほど低いバックグラウンドを有する。第１に、本発明によるMPDシステムに対しては、ANDモードにおけるバックグラウンドの主要なソースは、第２のクリスタルにおいて検出されるあるエネルギーソースと一致する１つのクリスタルにおいて放出され、吸収されるソフトＸ線の検出である。NaI(Tl)を用いる場合、クリスタル中のE ＞ 35 keVを有する外部光子の吸収が、原子殻の再配置による26k eVまたは32keV光子の再放出につながる。従って、特徴的なヨウ素Ｘ線は、NaI(T l)クリスタルが用いられるとき放出される。これらは、I¹²³娘核またはI¹²⁵娘核のいずれかによって放出される25keVおよび31keV Te Ｘ線とは区別され得ない。実際、CsI(Tl)については、この効果はさらに大きい。なぜなら、CsおよびIの両方の特徴的なＸ線は、放射性ヨウ素によって放出されるＸ線と実質的に同一であるからである。一方、CaF₂(Eu)は、幸い、低原子数元素のみを含む。従って、その特徴的なＸ線は、15keV未満のエネルギーを有し、放射性ヨウ素Ｘ線とは区別され得る。従って、好ましくは、NaI(Tl)またはCsI(Eu)は、40未満または70より大きい原子数を有するEC放射性同位元素に対して用いられなければならない。40 と70との間の原子数を有するEC同位元素については、CaF₂(Eu)が、好ましいシンチレータである。 CaF₂(Eu)の第２の利点は、さらに微妙で、直観に反する。CaF₂(Eu)は、約５マイクロ秒、即ち、NaI(Tl)より約25倍遅い特徴的な光減衰を有する、非常に遅いシンチレータである。従来の検出器は、約１cpsのバックグラウンドを有する最も可能な速い検出器を用いていた。バックグラウンドが、数cpmに押され、バックグラウンドの優勢なソースは、PMTからの宇宙線および暗電流パルスに起因する。クリスタル自体の宇宙線によって堆積されるエネルギーに起因するスプリアル信号は、堆積されたエネルギーの量を分析することによって部分的に考慮され得る。特に、低エネルギーＸ線（例えば、I¹²⁵）に対して、この方法は、シンチレータを横切る95%を上回る宇宙線を拒否することが可能である。これには、宇宙線シャワーにおける二次的な粒子の効果的な拒否が含まれる。しかし、MPDシステムの場合、クリスタル自体は、非常に薄く、PMTカソードの表面は、クリスタルの表面よりも約50倍大きい。PMTアノードの１つに衝突する高エネルギー宇宙線は、次いで増幅される電子なだれを引き起こす。このようなパルスは、宇宙線のエネルギーよりもはるかに低いエネルギーの明白な蓄積につながる。即ち、PMTにおいて宇宙線によって誘導された暗電流パルスのエネルギースペクトルと、放射性ヨウ素からのエネルギーとの間でかなりの重複がある。シンチレーターPMT組合せを用いる検出器において、このバックグラウンドソースは、各PMTにおける１分当たりの数カウント、または一致モードにおける１時間当たりの数カウントを考慮する。しかし、シンチレータに堆積されたエネルギーは、通常、PMTにおいて宇宙線で誘導されたパルスよりも長いパルスとなり、これは、約0.2nsecの特徴的な時間定数を有する。実際、拒否能力は、いくつかの検出器特徴によって限定される。これらには、シンチレータの特徴的な応答時間、整形増幅器のパラメータ、およびオンラインパルス形状分析システムの性能が含まれる。例えば、MPDシステムにおいて、低コストに対する必要性と、パルス形状分析において用いられるオンラインディジタル記憶オシロスコープ(DSO)の性能との間にトレードオフがある。NaI(Tl)内に誘導されたパルスに対して、宇宙線によってPMTに誘導されたパルスの約半分のみが、拒否され得る。宇宙線で誘導されたPMTパルスと、CaF₂(Eu)内に形成されたパルスとの間のパルス立ち上がり時間における差は、大きい（即ち、それぞれ、0.1nsecおよび数マイクロ秒である）。CaF₂(Eu)をベースにしたMPDシステムにおいて、宇宙線で誘導されたPMTアーチファクトの95%より多くがオンラインで拒否される。変化は、約40のNaI(Tl)クリスタルにおいて２年の期間にわたって発生したNaI (Tl)クリスタル特性において観察された。いくつか（約10%）は、熱応力から破砕し、他（約15%）は、その吸湿特性のために黄色になる。対照的に、クリスタル特性の有意な変化は、20個のCaF₂(Eu)クリスタルについては、１年の期間にわたって観察されなかった。要するに、サンドイッチ幾何学構造におけるCaF₂(Eu)シンチレータは、特に、放射性ヨウ素の大きな直径の試料が測定されるときに、優れたバックグラウンド拒否を成し遂げることができる。CaF₂(Eu)のすぐれた機械特性は、NaI(Tl)に対してさらに利点を提供する。ここで、シンチレータおよびその寸法の選択について議論する。従来のシンチレータは、検出効率を最大にするように最適化される。従って、選択される典型的な厚さは、目的のエネルギーにおける阻止能(stopping power)の約２倍である。典型的な試料サイズ、例えば、直径0.5インチについては、選択されたクリスタルの直径は、３または４インチである。しかし、バックグラウンドは、シンチレータ寸法の複雑な非線形関数におけるクリスタル容量にほぼ比例する。例えば、３”クリスタルについては、従来の設計では、クリスタルを３”PMTに連結する。しかし、３”インチPMTは、２”PMTよりも放射性がかなり高い。この放射能は、PMTガラス中で天然に存在する同位元素に起因する。従って、より大きなPMT においてガラス壁の表面積が大きくなり、厚みが大きくなると、かなり高い放射性バックグラウンドとなる。従って、従来の仮定に反して、低バックグラウンド MPDデバイスの性能を最適にするために、直径２”の検出器および実質的により薄いクリスタルが本発明において好ましい。本発明によるMPD検出器は、２つの光子一致検出を用いて、I¹²⁵に対して自己較正され得るという利点を有する。しかし、これを達成するために、対になった検出器は、うまく適合しなければならない。即ち、同様の特性を有さなければならない。良好に適合した対の選択を容易にするために、所定のMPDシステム内のすべてのクリスタルは、好ましくは、同一の大直径クリスタルから切り出される。クリスタルは、低放射性バックグラウンド銅チューブに設けられる。Ｘ線ウインドウ／反射器は、MgOおよび50ミクロン厚のAl膜で形成される。必要に応じて、薄いテフロン膜が用いられる。光学ウインドウは、少なくとも２mm厚の石英で形成される。直径および厚さの最適化：本発明による単一試料MPDデバイスについては、最適なシンチレータサイズは、２”直径であることが見いだされた。このサイズについては、S/Bは、標準的なサンドイッチ幾何学構造（即ち、試料が約1/2"離れて配置された検出器間に配置されるとき）においては最も高い。しかし、クリスタルサイズの関数としての最適化曲線は、むしろ平坦である。例えば、(S/B)[3" ]≒1.2である。I¹²⁵に対するMPD検出器を最適化するとき、シンチレータの最適厚さは、CaF₂(Eu)に対して1.5mmであり、クリスタル厚さが1.0mmから3.0mmに変化すると、(S/B)は、約50%だけ変化する。選択基準：好ましくは、各クリスタルは、光学的に調べられ、破砕または完全に透明ではないクリスタルは拒否される。次に、クリスタルは、選択された低放射性バックグラウンドPMT上に設けられ、一連の受け入れテストにかけられる。第１のテストは、エネルギー分解能および全クリスタルの検出効率についてチェックする。運悪く、PMTは、均一ではなく、異なるゾーンのPMTの性能が測定されなければならない。これを行うために、シンチレータ／PMTアセンブリの表面は、放射性ソースが中央に配置された直径の変化する鉛の環によってシールドされる。第１の鉛のマスクは、0.5cmの穴を有する。次に、シンチレータ／PMTの中央におけるエネルギー分解能がチェックされる。他の２つの鉛マスク（１インチおよび２インチの鉛の環）も、エネルギー分解能をチェックするために用いられる。I¹²⁵に対してdE/E(FWHM)≦21%を有するCaF2(Eu)クリスタルのみが受け入れられる。さらに、その放射性バックグラウンドは、好ましくは、≦0.05dpmでなければならない。通常、10の各バッチからの２から３個のクリスタルは、拒否され、製造者に戻される。ここで、低バックグラウンドPMT、および必要に応じて、PMTとシンチレータクリスタルとの間の透明材料の選択について議論する。本発明によるMPDデバイスは、PMTの選択においてかなりの注意が必要である。さらなるコストが許されるならば、顧客の注文に応じて作製した石英PMTが好ましい。既製品の完全なシンチレータ／PMTアセンブリおよび本発明により適切に改変された市販のPMTベースが代わりに使用され得る。放射性バックグラウンドの大部分は、これらの完全なアセンブリにおけるステンレス鋼の使用に起因し、市販のPMTベースは、非常に放射性が高い。本発明によるPMTベースは、ベースとPMTとの間に複合シールドを有し、放射性バックグラウンドを減少させる。さらに、PMTは、適切な低放射性バックグラウンド光学カップラ（石英）を介してシンチレータに光学的に連結される。ＭＰＤシステムにおける放射性バックグラウンドを減少させるために、２”および３”のシンチレーションクリスタルに対して最適なPMTが選択される。以下のPMTパラメータが重要である：放射性バックグラウンド、検出効率、エネルギー分解能、フォトカソード表面にわたる均質性、暗電流、長期の安定性、および温度および磁界に対する信号の依存性。テスト手順および結果：５つの異なる製造業者からの光電子増倍管の候補をテストし、最良の結果はElectron Tubes，Inc．(ＥＴＩ)およびHamamatsuのＰＭＴについて得られた。これらの２つの製造業者からの約４０のＰＭＴを、電子特性および放射能汚染についてテストした。HamamatsuのＰＭＴがわずかにより良い電子性能を提供する。それらは、優れた検出効率および良好なエネルギー分解能の両方を特徴とする。また、それらの暗電流は若干低い。しかし、２″および３ ″の管については双方とも、最良の個別の管はＥＴＩ製のものであった。これらの管は、バッチ内で、電子性能の若干大きい分布を有する。放射性バックグラウンドに関しては、ＥＴＩの管が好ましい。例えば、測定されたバックグラウンドは、Hamamatsuの管についてよりも、１０倍低かった。ＰＭＴを一連のテストにかけ、選択基準を満たすかどうかを決定する。第１のテストは、上部に覆いのない（open faced）クリスタル上でのエネルギー分解能および検出効率について調べる。次に、ＰＭＴの異なる部分についてエネルギー分解能を調べる。これは、放射性試料が配置される３つの異なる鉛の開口を使用して行われる。第１のマスクは0.5ｃｍの孔を有し、第２のマスクは１インチの外部鉛リングである。電子パラメータは、使用される同位元素のエネルギーに大きく依存する。例えば、約３０ｋｅＶ（Ｉ¹²⁵ソース）と約８８ＫｅＶ（Ｇａ⁶⁷ ソース）におけるエネルギー分解能の間には、相関関係は全く発見されない。ＰＭＴの相対的な放射性バックグラウンドを、選択された低バックグラウンド２″ＰＭＴに結合された、直径２″、厚さ２ｍｍのCaF₂（Eu）検出器の隣りにＰＭＴを配置することによって測定する。テストシステムの全体を、鉛、スズ、および銅で十分にシールドする。CaF₂（Eu）検出器におけるバックグラウンドを、２０〜４０ｋｅＶのエネルギー範囲（Ｉ¹²⁵に対する対象エネルギー領域）で測定し、調べられたＰＭＴなしのバックグラウンドと比較する。パルス波形分析を使用して、事象と電子アーチファクトを弁別する。テストの間、テストＰＭＴが存在しない状態におけるCaF₂（Eu）検出器のバックグラウンドは０．７ｃｐｍであることを発見した。ＥＴＩのＰＭＴは通常、カウントレートをほんのわずかしか増加させなかった一方、HamamatsuのＰＭＴは概して大きな付加的バックグラウンドを生じさせた。 HamamatsuのＰＭＴにおいて発見された放射性バックグラウンドは驚くほど大きい。平均バックグラウンドは３．５ｃｐｍであるが、４．２ｃｐｍという高い値が観察された。従って、NaI(Tl)またはCaF(Eu)シンチレータに結合された、選択された２″ETI Model 9266KB ＰＭＴが好ましい。平均dE/E(FWHM)は１７．４％であり、最小および最大エネルギー分解能は、それぞれ１６．２％および２０．７％である。平均検出効率は、それぞれ３１．１％および４０．３％の最小および最大値で、３７．４％である。ＥＭＩのＰＭＴに起因する放射性バックグラウンドは幾分低い。平均バックグラウンドは、それぞれ０．１ｃｐｍおよび０．５５ｃｐｍの最小および最大値で、０．２ｃｐｍである。約２０％のＰＭＴが、０．３ｃｐｍを上回るバックグラウンドを有することを観察した。これらが拒否された後、平均バックグラウンドは、それぞれ０．１１ｃｐｍおよび０．２８ｃｐｍの最小および最大値で、０．１３ｃｐｍである。別の好適なモデルは、ＥＴＩのモデルR-2486 ＰＭＴである。パッケージング：従来のＰＭＴは、典型的には、あらかじめ作製されたアルミニウムまたはステンレススチールのチュービングで包装される。これらの販売用に実装されたＰＭＴは放射性バックグラウンドを増加させてきたので、改変された実装が望ましい。ＰＭＴをクラックまたは欠陥についてチェックする。ＰＭＴをイソプロピルアルコールで洗浄して、いかなる粒子または汚染物質をも除去する。次に、ウインドウ領域を除くガラス表面を、４層の黒の電気テープで覆う。これが完了した後、黒の電気テープの１本のらせんが、（ウインドウの隣の）第１のバンドを除いてすべてのバンドを覆う。続いて、伝導性接着剤を有する２層の銅箔テープがプラスチックベースを含むＰＭＴの全体を覆う。黒の電気テープの別のらせん層が銅を覆う。次に、銅箔テープの１つの層とそれに続く黒のテープの１つのらせん層が包装プロセスを完了する。シリコン光学グリースを用いてクリスタルをＰＭＴに結合する。クリスタルとＰＭＴとの間に気泡を導入しないよう注意を払う。次に、白のテフロンテープを、クリスタルとＰＭＴが接するところでＰＭＴの周りに巻く。クリスタルを、４〜８ストリップの非常に薄い接着アルミニウム箔で適当な位置に保持する。接着銅テープの層をクリスタルおよびＰＭＴの周りに配置してＰＭＴとクリスタルを共に固定し、外部のＸ線に対する保護を提供する。３インチのＰＭＴは、この２つを共に固定する接着鉛テープを有する。最後に、可視光子漏出から守るために、黒の電気テープのらせん層が銅を覆う。低バックグラウンドカウントについては、シンチレータは結合される光電子増倍管における放射能からシールドされるべきである。シンチレータ／ＰＭＴシステムの光学特性を低下させることなく、ＰＭＴからの高エネルギーガンマ線から検出器をシールドすることは不可能である。しかし、石英のような透明なウインドウをＰＭＴとシンチレータとの間に使用することによって、ベータ粒子および低エネルギー光子からシンチレータをシールドすることは可能である。このウインドウ２４を、光学グリース層２３と共に、図１の例示的な実施形態で示す。石英は、優れた光学特性および高純度の両方のために選択された。石英は、CaF₂(E u)の光学濃度と非常に良く適合し、NaI(Tl)に対して容認可能である。厚さ５ｍｍの石英ウインドウが望ましい。石英には、観察可能な放射能汚染がない。ガンマおよびＸ線からのシンチレータの向上されたシールドは、石英よりも高い阻止能を有する材料を用いることによって達成し得る。高純度GeO₂およびゲルマニウムベースのガラスがこの目的のために好適である。これは高純度GeO₂ およびゲルマニウムベースのガラスが非常に低い固有放射性バックグラウンドを有するからである。それらのより高い原子番号および密度は、石英ウインドウに優る。数ミリメートルの厚みを有するこのようなウインドウは、シンチレータ／ＰＭＴシステムの光学特質を低下させることなく、低エネルギー光子およびベータ粒子を効率的に阻止する。酸化ゲルマニウム（gelica）およびゲルマニウムガラスの光学特性は、石英がNaI(Tl)に適合するよりもより良くNaI(Tl)に適合する。別の代替案は、鉛ベースの高密度ガラス、PbF₂およびゲルマニウム酸ビスマス（BGO）などの特に高密度の透明クリスタルの使用である。BGOの場合、BGO内のシンチレーションによるアーチファクトを生成しないよう、ドープされないクリスタルを使用すべきである。これらの材料の光学濃度は、CaF₂(Eu)またはNaI(Tl )についてよりも高い。従って、特別な光学グリース（例えばシリコングリース中の粉末PbF₂）の薄い層を使用して、シンチレータとウインドウ、およびウインドウとＰＭＴの光学特性を適合させることが望ましい。任意に、酸化ゲルマニウム／高密度ウインドウ／酸化ゲルマニウムから構成される三重のサンドイッチから構成されるウインドウを使用し得る。酸化ゲルマニウムの厚みは高密度光学ウインドウよりはるかに小さくあり得る。シールド／セパレータ：本発明によるＭＰＤの外部シールドは、図１の例示的な実施形態においてシールド５５として示すように、周囲放射を阻止するために必要とされる。厚さ１〜１．５ｍｍのシンチレータクリスタルを基礎として構築されたＭＰＤ検出器には、厚さ２″のPbシールドが適切である。さらにシールドの厚さを増加させても、地表面上のバックグラウンドを有為に削減しない。これはおそらく、残りのバックグラウンドが主に宇宙線に起因するためである。しかし、シールドが鉛のみで作製される場合、放射性粒子によるシールド自体における励起に起因して、二次的鉛Ｘ線がバックグラウンドスペクトルに存在する。従って、鉛Ｘ線を吸収するための、Pbシールド内側の厚さ１〜５ｍｍのスズの層および、スズＸ線を吸収するための、スズ層内側の厚さ１〜５ｍｍの銅層を有する、複合シールドが望ましい。銅自体のＸ線は、対象であるＩ¹²⁵の領域外であるに十分なほど低いエネルギー（８〜９ｋｅＶ）である。NaI(Tl)およびCaF₂(Eu) シンチレータは双方とも、９０％を上回る確率でこれらのパルスを拒否するに足りるエネルギー分解能を有する。市販のCu箔は、十分に純粋であり、付加的な放射性バックグラウンドを導入しない。外部シールドは、ＰＭＴおよびベースを含む検出器アセンブリを、すべての側で囲むべきである。試料ホルダ／クロストークエリミネータもまた、厚さ１〜５ｍｍの銅、鉛、または銅／鉛の複合プレートで作製される。この厚みはヨウ素Ｘ線を阻止するのに十分である。シールド用の材料は、低放射性バックグラウンドのために選択され、かつ選択された低バックグラウンドシールドに配置されたCaF₂(Eu)検出器におけるバックグラウンドを測定することによって、放射能の欠如についてテストすべきである。２時間実行されるテストは、各点について約±１０％の統計学的不確かさをもたらす。０．９ｃｐｍより大きな放射性バックグラウンドを有するシールドはそれぞれ４時間再測定され得る。新しい値が依然として０．９ｃｐｍを超える場合は、シールドは拒否される。典型的には、２０％のシールドが拒否されなければならない。ここで、高安定性ＭＰＤ装置のための統合ＰＭＴベースアセンブリを説明する。低活性ソースの正確なカウントは、高安定性検出器システムを必要とする。観察されたドリフトは、主に周囲温度の変化によるものであり、これは、シンチレータの収率およびＰＭＴならびに電子の読み出しの利得にドリフトを引き起こす。向上された電子素子および高圧電源がＰＭＴの安定化にとって好ましい。ＰＭＴ用の高圧電源（ＨＶＰＳ）は、高利得負帰還を導入することによって、低温度係数（１〜２ｐｐｍ／℃）を有する基準チップ（例えば、Max 580）として使用することによって、および低温度係数を有する１％の金属膜レジスタを使用することによって安定化するべきである。ＰＭＴ用の分圧器は、同じタイプのレジスタを使用する。前置増幅器の温度依存性は、安定性の高い演算増幅器を使用し、そして利得を分配して各増幅器カスケードが５を下回る利得を有するようにすることにより最小限に抑えらる。ＰＭＴおよびシンチレータにおける長期間にわたるかつ温度に誘起されるドリフトの問題は増幅器の利得を調整することによって補償し得、その結果獲得されたスペクトルは不変である。電子素子により、これらの利得のデジタル方式の制御が可能である。検出器システムに配置される温度読み出し装置と結合されると、これは連続的に利得を調整して、温度に誘起されるドリフトを補償することを可能にする。各検出器に対する温度対利得の較正は、不一致（ＯＲ）モードでの一連の測定によって効率的に得られ得、ＯＲおよびＡＮＤモード双方の獲得に使用され得る。全較正手順が自動化され得、定期的に実行されて長期ドリフトを補償し得る。ＰＭＴベース：市販のＨＶＰＳおよびＰＭＴベースは、ＨＶＰＳおよび分圧器（ＶＤ）の依存性、高圧ケーブルの性能／リスク、素子の放射性バックグラウンド、ならびにＰＭＴと前置増幅器との間の電磁ピックアップノイズにより、生物医学的用途のための低バックグラウンド検出器には適切ではない。従って、ＨＶＰＳ／ＶＤ／前置増幅器／整形増幅器アセンブリを含む統合ＰＭＴベースが望ましい。従来のＰＭＴベースは、はるかに統合性の低い設計を用いる。古典的には、分圧器のみがＰＭＴベースに配置される。これは、ＭＰＤにおいて望ましくない、相当な電子ピックアップノイズを引き起こす。いくつかの市販の装置は、統合型の分圧器および前置増幅器を有するＰＭＴベースを特徴とする。ＰＭＴベースの最大統合のために、ＨＶＰＳ、分圧器および前置増幅器を含めることが好適である。これは、高圧ケーブルの使用は接地ループおよび電磁ピックアップに関する問題を引き起こし、特に携帯用装置が高湿度環境で使用される場合に、感電死のリスクを発生させ得るからである。ＰＭＴベースの放射性バックグラウンドを、選択された低バックグラウンド２ ″ＰＭＴに結合された、直径２″、厚さ２ｍｍのCaF₂(Eu)検出器の隣りにＰＭＴを配置することによって測定した。全システムを、鉛、スズ、および銅で十分にシールドした。次いで、CaF₂（Eu）検出器におけるバックグラウンドを、２０〜４０ｋｅＶのエネルギー範囲（Ｉ¹²⁵に対する対象エネルギー領域）で測定し、調べられたＰＭＴベースなしのバックグラウンドと比較した。パルス波形分析を実行して、事象と電子アーチファクトを弁別した。ＰＭＴベースに起因するバックグラウンドを、ベースをCaF₂(Eu)クリスタルの表面から２ｍｍおよび５ｃｍのところに配置して測定した。第１の配置はバックグラウンドの測定を可能にし、一方第２の位置における測定は、これがＭＰＤの性能にどれだけ影響を与えるかを示す（使用されたＰＭＴの長さは約５ｃｍである）。テストＰＭＴベースが存在しない状態におけるCaF₂(Eu)検出器のバックグラウンドは０．７ｃｐｍであることを発見した。シンチレータから５ｃｍのところに配置されるとき、ＰＭＴベースアセンブリに起因するバックグラウンドは、ＭＰＤの全体的バックグラウンドに影響を与えない。しかし、シンチレータの近くに配置されると、ＰＭＴベースアセンブリに起因するバックグラウンドは驚くほど大きい。従って、いくつかのＰＭＴベースを分解して、個別の部品、すなわち、＊プラスチックＨＶコネクタ＊分圧器チェーンレジスタおよびコンデンサ＊ Pb/Sn/Cu複合シールド＊アルミニウムホルダおよびＰＭＴベースのハウジング＊ＨＶＰＳモジュールおよび前置増幅器モジュールの放射性バックグラウンドをテストした。驚くべきことに、最大の放射性バックグラウンドはプラスチック高圧コネクタからであることを発見した。これはほとんどベータ粒子に起因する。このバックグラウンドは、薄いプラスチック保護環によって非常に効率的に減衰させ得る。この改変の後、ＰＭＴベースの放射性バックグラウンドは、ＰＭＴの放射性バックグラウンドの１０％未満を占める。低活性ソース（例えば、≦０．１ピコキュリー）の定量測定は数時間に上る測定時間を要し得る。従って、電子素子の緩慢なドリフトはいずれも、これらの長期（１時間）測定に影響を与え得る。このドリフトの主なソースはＰＭＴである。ＨＶＰＳからの高圧に対する振幅利得の強い依存性は、温度依存性信号ドリフトを引き起こす。高圧電源：分圧器は、ＨＶＰＳからＰＭＴダイノード（dynods）（ピン１〜１１）およびカソードＣに、ＲＣ回路を介して負の電圧を供給する。これは、図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃにおいて、ＰＭＴベースアセンブリ３０において示される。Ｒ７およびＲ８として表される分圧器レジスタは低温度係数（≦１００ｐｐｍ／℃）を有し、従ってＰＭＴ出力信号を安定化する。負のＨＶＰＳ５０は、好適には、Matsusada Co.からの調整ＤＣ−ＤＣコンバータ６４、電圧調整器６６および精密基準を有する帰還回路６８（温度係数約３ｐｐｍ／℃）ならびに比較増幅器７０を含む。温度係数の低い素子が好適である。これはＨＶＰＳ出力の減少した温度依存性の重要性のためである。例えばOrtec，CanberraまたはTennelecから入手可能な市販のＮＩＭモジュールを使用するときよりも１０倍良い性能を達成し得る。これは、ＭＰＤの日周の可変性をかなり減少させた。好適なＨＶＰＳは以下の特性を有する。・入力電圧 −１５〜−１８ＶＤＣ・入力電流 ≦１２０ｍＡ・出力電圧範囲３００〜１，０００Ｖ［ＤＣ］・ノイズ ≦５０ｍＶピーク−ピーク・温度安定性名目出力電圧（１，０００．Ｖ）において≒２０ｍＶ／℃ ＰＭＴベースの別の重要な素子は、図３および３Ｃに示す最適化された前置増幅器／整形器５２である。パルス波形分析を使用してバックグラウンドを拒否する場合は、例えば、ＰＭＴにおける暗電流パルスにより、三角パルス波形が最適である。対照的に、市販の装置の大半はガウスパルス整形を使用する。ガウスパルス整形は低エネルギーＸ線に対するエネルギー分解能を最適化し、例えば、多チャネル分析器を使用してパルス波高分析を実行するときに好適である。増幅器／整形器は、好適には、EL 2030低ノイズ電流帰還増幅器ベースの前置増幅器５２、ならびに高利得および高ダイナミックレンジを有するモデルOP64増幅器ベースの出力増幅器５４を含む。出力増幅器５４は動作の間に訂正およびチューニングを必要としない。図３に示す、パルス微分チェーンＣ１、Ｒ１および積分チェーンＣ２、Ｒ２は、出力パルスのパラメータを規定する。・立ち上がり時間ｔ_r≒４００ｎｓ［８００ｎｓ］・０．１ＦＷＨＭにおけるパルス幅ｔ＝３ｍｓ［４ｍｓ］最初の数字は、NaI(Tl)シンチレータの使用に対応し、括弧内の数字はCaF₂(E u)シンチレータに対応する。レジスタチェーンＲ４、Ｒ５は増幅器５４の利得を規定する。利得を２０〜５０のインタバルで選択した。そして電位差計によって調整する。この値は所定のＰＭＴおよびシンチレータクリスタルの特性に依存し、３０ｋｅＶの光子に対して約２Ｖの出力振幅を提供する。本発明による、結果として得られるＰＭＴベース／演算増幅器アセンブリは以下の特性を有する。・ノイズ ≦５０ｍＶピーク−ピーク・利得２０〜５０・ダイナミックレンジ５０，０００・オフセット ≦２ｍＶ・入力信号ｔ_r＝２００ｎｓ、ｔ＝１００ｍｓ、［負の極性パルス］・出力信号ｔ_r＝４００ｎｓ、ｔ＝３ｍｓ、［正の極性パルス］・最大出力信号１０Ｖ・非直線性全ダイナミックレンジについて≦２％・電源直流電流≦２０ｍＡ、直流電圧±１２Ｖから直流電圧±１８Ｖまで・ＰＭＴベースサイズ直径２．２″、長さ３．７５″ ・重量１ lb（これは内部Pb/Cuシールドの０．５ lbを含む）これらの電子素子は高い温度安定性を有し、動作中の調整を必要としない。装置はまた製造およびチューニングが容易である。ＮＩＭモジュールと比較すると、これらの電子素子は１０倍安定性が高く、相当より安価に製造される。ノイズおよび温度安定性：ＭＰＤの高感度および低バックグラウンドの必要条件は、電子素子の仕様を左右する。スペクトル感度およびＳ／Ｂ比の低下を引き起こす条件は、短期ノイズ（電子ノイズ、暗パルス）および電子パラメータ（利得、高圧、温度ドリフト）の長期ドリフトに分け得る。本発明による好適な検出器に対する、３０ｋｅＶのエネルギー分解能dE/E(FWH M)は、NaI(Tl)については約１６％であり、CaF₂(Eu)については約３５％である。電子素子がエネルギー分解能の低下の１０％未満に寄与する場合、ノイズ対信号比（Ｎ／Ｓ）は≦０．０１６となる。増幅器、高圧電源（ＨＶＰＳ）および電磁シールドは、Ｎ／Ｓ≦０．００５の獲得を可能にする。電子ノイズソースの大半は電子素子によってフィルタリングされ、残りのノイズはオンラインソフトウェア形状分析によって拒否される。市販のＨＶＰＳを使用するときは、温度依存性はＩ¹²⁵について、パルス振幅の容易に測定可能なドリフトを引き起こす。本発明による好適なＨＶＰＳを用いると、利得の周囲温度に対する温度依存性は測定可能な正確度を下回る。ＨＶＰＳの温度変化の影響を減少させるために、ＰＭＴ用の分圧器を、低温度係数を有する金属セラミック（metalloceramic）１％レジスタを使用して実行し得る。さらに、電流帰還およびベースライン電圧の超安定ソースの使用は、以下のパラメータを有する小型のＨＶＰＳ（図３参照）を可能にする。・直流電圧入力：−１２〜−１８Ｖ出力：−３００〜−１，１００Ｖ・直流電流入力：≦１２０ｍＡ出力：＜１ｍＡ・出力ノイズ ≦１００ｍＶ・パルスノイズ１００ｋＨｚの周波数で≦１５０ｍＶピークーピーク例えば、パルスノイズは、市販のＨＶＰＳについてよりも、２〜３倍良好である。２５℃と７０℃との間のＨＶＰＳ出力電圧の温度依存性を、市販のＨＶＰＳおよび本発明によるＨＶＰＳについて比較した。ベースライン／ノイズは、２４時間の期間の間、１％よりも良好なベースラインの安定性を示す（冬季に暖房を切って、すなわち約１５℃の日中／夜間の変動がもたらされる状態で測定した）。本発明による負のＨＶＰＳの性能をＨＶＰＳ PS1800シリーズ（Electron Tubes, Inc.）と比較した。両方のＨＶＰＳを、同じ開始温度（２５℃）でスイッチを入れ、次いで同時に６０℃まで加熱した。市販のＨＶＰＳは電圧の数パーセントのドリフトを示したが、本発明によるＨＶＰＳの出力は、加熱による識別可能な変動を全く示さなかった。単一試料ＭＰＤ：ここで好適な実施を説明する。既存のガンマカウンタの設計は、典型的には検出効率を最適化する。本発明によると、目標は、検出効率を適度に高く保ちながらバックグラウンドを最小限に抑えることである。この目標を達成するためには、放射性バックグラウンドのソースを排除し、最適なカウンタ幾何学構造（シールドおよびセパレータの最適な幾何学構造を含む）を用い、部品を注意深く選択し、安定した電子素子を使用し、そしてバックグラウンド信号拒否のためにオンラインソフトウェアを使用することが必要である。従って、ＭＰＤは以下のサブシステムを含む。・光子検出器（例えば、ＰＭＴ読み出しを有するシンチレータ）・セパレータ／シールドサブシステム・読み出し電子素子、および・データ獲得／分析サブシステム CaF₂(Eu)シンチレータは、前述のように、良好な阻止能および適度なエネルギー分解能のために好ましい。このようなシステムは、並外れたバックグラウンド拒否を達成し、目標の同位元素の微小な痕跡の定量能力の向上がもたらされる。装置は、前述のように、２つのモードで動作し得る。本発明者らが達成したＯＲモードでは、１分当たり約１カウント（１ｃｐｍ）の放射性バックグラウンドを有する、高いＤＥ（Ｉ¹²⁵について＞５０％）が達成される。一致（ＡＮＤ）モードでは、Ｉ¹²⁵のＤＥは２０％を下回るが、１日当たり１カウント（１ｃｐｄ）の超低放射性バックグラウンドを達成する。これらの結果は、比較的小さなシールド（約２０ｋｇの鉛）を用いて地表面で達成された。システムは、低コストの市販の部品および確立した技術を基礎として設計される。ここで、Ｉ¹²⁵の検出のために最適化されたＭＰＤ検出器の好適な実施を説明する。図１にＭＰＤ検出器のブロック図を示し、図２に、「サンドイッチ」幾何学構造、多光子一致およびパルス波形分析サブシステムを含む正面図を示す。検出器２０は、典型的には数ミリメートルのCu/Sn/Pbから構成されるサンドイッチである、重金属から構成される低放射性バックグラウンドセパレータ３２によって分離される２つのモジュールを含む。セパレータ３２の内部には、試料３６が配置される孔３４が設けられる。２つの検出モジュールのアセンブリ２０は、前述のように、放射能的に純粋な材料、典型的には鉛、スズ、および銅から構築される重金属複合受動シールド５５に取り囲まれる。最も原子番号の高い材料（例えば、鉛）は最も外側にあり、少なくとも１インチの厚さである。これに、数ミリメートル（例えば、１〜２ｍｍ）の厚さを有する、より低い中間の原子番号の材料（例えば、スズ）が続く。最後に、非常に純粋な銅の数ｍｍ（典型的には２ｍｍ）の層が使用される。検出器モジュールのそれぞれは以下の素子を含む。＊所定のエミッタのために厚みを最適化された無機シンチレータクリスタル２２＊シンチレータとＰＭＴとの間に配置される高純度光学ウインドウ２４＊選択された、低放射性バックグラウンドＰＭＴ２６＊ＰＭＴ２６とＰＭＴベースアセンブリ３０との間の段階的受動シールド４６＊高圧電源５０、分圧器５１、および前置増幅器５２を有するＰＭＴベースアセンブリ３０（図３に示す）厚さ３ｍｍ未満のCaF₂(Eu)クリスタルがシンチレータとして望ましい。光学ウインドウ２４は、光学的に研磨され、低放射性バックグラウンドシリコングリースである、光学カップラー２３が設けられた、少なくとも厚さ４ｍｍの超高純度石英である。選択されたＰＭＴ２６は、Ｋ⁴⁰による汚染の低いガラスで作製され、好適には０．１ｃｐｓ未満のバックグラウンドを提示するよう選択された好適には２″のＰＭＴである。大きく異なる原子番号を有する金属の３つの層を有する段階的シールド４６によって、ＰＭＴベース３０をＰＭＴ２６から脱結合することが望ましい。典型的には、このような段階的シールドは、約０．２″のPb、０．１５″ のSn、および約０．１″のCuを含む。ＰＭＴベース３０は、好適には、低放射性バックグラウンドを有する選択された材料から、例えば、支持枠に純粋な銅またはアルミニウムを使用して、作製される。低放射性バックグラウンドのために選択されたレジスタおよびコンデンサの使用が、Inを含まない（例えば、純粋なSnまたはSn/Pb合金から作製される）ハンダの使用と共に開示される。ＰＭＴベース３０のすべての受動および能動素子は、非常に低い温度ドリフトを有するよう選択され、温度依存性利得ドリフトを排除する能動的な補償技術が開示される。ＯＲおよびＡＮＤモードの双方を、オンラインバックグラウンド拒否のために多チャネルＤＳＯ５２を用いて、データ獲得および分析のために使用する。ＰＭＴ２６における宇宙線に誘起された信号に起因する高速パルスの三角整形およびソフトウェア拒否を使用する。約０．７５マイクロ秒のパルス立ち上がり時間および約５〜１０マイクロ秒の緩慢な立ち下がり時間が好ましい。自己診断および自己較正が、ＯＲおよびＡＮＤモードにおける（より具体的には、オンラインベースライン回復およびパイルアップ拒否技術における）カウントレートを確実に適合させるために使用される。一致モードにおいては、２つの検出器モジュールからのパルスの波形および時間的一致を適合させるためにＤＳＯ５８を使用することが極めて重要である。パルス一致を１００nsecよりも良い範囲内に見積もる必要性と、ＰＭＴからの暗電流の拒否を可能にする、三角に整形された、長い持続時間のパルスの必要性との間にはトレードオフが存在する。しかし、オンラインソフトウェアに基づくパルス調節手順は、これらの相反する必要条件を克服する。パルス波形分析：ツインシンチレータシステムにおけるデータ獲得は、各検出器のＰＭＴからの信号の増幅および整形、ならびに後続の分析のための結合エネルギースペクトルの構築に基づく。次いで、所望の同位元素に対する、適切な対象エネルギー領域（ＲＯＩ）におけるカウントを統合してカウントレートを決定する。直径２″のNaI(Tl)またはCaF₂(Eu)シンチレータから構成されるサンドイッチ検出器については、検出効率は、単一光子エネルギーＲＯＩにおける事象のみがカウントされる場合、典型的には、約５０％である。Ｉ¹²⁵については、３０および６０ｋｅＶの両方の事象をカウントすると、検出効率は約７０％に向上するが、統合エネルギー範囲、従ってバックグラウンドが効果的に倍加する。カウントレート（１分当たりのカウント、すなわちｃｐｍ）を試料における実際の活性（１分当たりの減衰、すなわちdpm）に変換するには、カウンタの検出効率（ＤＥ）を知っていなければならない。Ｉ¹²⁵については、ＤＥは公知のエルドリッジ（Eldridge）式を用いて、スペクトル自体から決定し得る。ＤＥは各検出器について別個に決定され、これにより較正および正確度の向上、ならびに較正試料の実際の活性の２つの推定値を比較することによって、システムの統合性をテストすることおよび試料の配置について訂正することが可能になる。一致事象のスペクトルは、ＤＥ評価を向上させるために、および診断の目的に使用し得る。低エネルギーガンマ／Ｘ線検出器における非放射性バックグラウンドの優勢な成分は、ＰＭＴにおける暗パルスに起因する。Ｉ¹²⁵のＲＯＩにおいては、暗パルスは典型的には、２ＰＭＴシステムに対して数ｃｐｍを生成する。しかし、これらのパルスの波形は、検出器におけるシンチレーションによって生成されるものとは異なり、これによりパルス波形に基づく弁別が可能になる。各事象のパルス波形（複数の波形）は、ＰＣベースの２重入力差し込みＤＳＯカード５８を使用して獲得され、高速パルス波形分析が実行される。これにより、ＰＭＴ暗パルスおよびその他の電磁ならびに振動アーチファクトの拒否が可能になる。パルス波形に基づく拒否の後、システムにおけるバックグラウンドは１５〜１００ｋｅＶの範囲のエネルギーについてほぼ平坦であり、検出器の近傍における活性から独立して、著しく安定している。検出器：直径２″の平坦な検出器（厚さ１ｍｍのNaI(Tl)または厚さ１．５ｍｍのCaF₂(Eu)）が好ましい。シンチレータがより小さくなるとシステムのＤＥが低下し、一方より大きなクリスタルについては、信号対バックグラウンド比が減少する。シンチレータは、厚さ３〜５ｍｍの石英ウインドウを介して、低バックグラウンドのために選択される、直径２″の高エネルギー分解能ＰＭＴに結合される。ＰＭＴ信号が、ＰＭＴベース３０に組み込まれた電子素子を使用して、読み出され、増幅され、そして整形される。ベースからシンチレータへのバックグラウンド光子の束を削減するために、ベースは、ＰＭＴピンのための孔を有する、５ｍｍの鉛および１ｍｍの銅のメッキで、ＰＭＴから絶縁される。シールドおよびホルダ：検出器アセンブリは、段階的鉛＋スズ＋銅のシールド（２″の鉛、１ｍｍのスズ、１ｍｍの銅）内に配置される。検出器は、半インチ互いから離れて向かい合わせに配置され、試料ホルダ／クロストークエリミネータがそれらの間に配置される。試料ホルダ／クロストークエリミネータは鉛の枠に実装された厚さ１ｍｍの銅のシートである。試料用に、銅シートには開口部が残される。開口部の形状は、使用される試料の形によって決定される。銅の外部ジャケットを有するデルリンガイドにより、すべての試料は確実に検出器システムの中心に置かれる。試料の形および試料ホルダが変更されると、システムは、エルドリッジ式を用いて自動的に再較正され得る。データ獲得ハードウェア：データ獲得ハードウェアは、好適には、ＭＰＤを制御する専用ＰＣの内部に実装される。図７に示すように、例示的な実施形態におけるデータ獲得電子素子は、トリガ回路５６、各検出器のための増幅／減衰モジュール、デジタルタイマ／カウンタ５７、および２−入力多チャネル分析器およびパルス波形分析器の両方として使用される２重チャネル２０ＭＨｚデジタル記憶オシロスコープ（ＤＳＯ）５８を含む。トリガ回路５６は、事前に設定された閾振幅を超えるパルスがどちらかの検出器２６に記録されると必ず、矩形トリガパルスを生成する。パルスが同時に両方の検出器で記録される場合は、より高い振幅トリガパルスが生成される。従って、一致および不一致事象を別々にカウントすることが可能である。トリガパルスはＤＳＯの外部トリガ入力に送られる。トリガ回路は、後述するように、集積（ integral）カードであり得る。増幅／減衰モジュールはパルスの振幅を調整し、その結果、対象エネルギー領域は、ＤＳＯの０〜１ボルトのウインドウ内であり、同じエネルギーの粒子は、両方のチャネルにおいて同じ振幅のパルスを生成する。第１のタイマ／カウンタ５７は、（２．５ｋＨｚの参照パルスをカウントする）正確な獲得の時間タイマとして使用される。第２のタイマ／カウンタは、トリガ回路によって生成されるすべてのトリガパルスをカウントし、一方、第３のタイマ／カウンタは、一致事象に関連するトリガのみをカウントする。これらのカウンタから獲得されたデータは、獲得システムの不感時間による損失を直接評価し、従ってシステムが高活性ソースを正確にカウントできるようにするために使用される。ＤＳＯ５８（好適には、Gage Inc.製の市販のCSLite PCアドオンカード）は、８ビットの正確さおよび２０ＭＨｚに至るサンプリング率で、２つの入力チャネルを同時にサンプリングすることができ、そして付加的な外部トリガ入力を有する。データはオンボードメモリに格納され、ＰＣバスを介する標準メモリ−メモリ転送によってホストＰＣＲＡＭに転送され得る。不感時間は厳密に延長不可能であり、前述のカウンタによってカウントレートは不感時間損失について訂正され得る。ＤＳＯ５８は各獲得され処理された事象の後、再装備および初期化される。パルス痕跡は、ＤＳＯ５８からホストＰＣ５９のメモリに転送され、ソフトウェアによって振幅および波形について分析される。最初に、ＤＳＯ５８は２つのチャネルにおける入力電圧を連続的にチャートにし、トリガ入力におけるトリガパルスを待つようセットアップされる。トリガパルスが記録されると、ＤＳＯ５８はトリガ後点の所定の数の捕捉を許され、次いで停止される。痕跡の関連する部分（典型的には、２０Ｍｈｚのサンプリングで、２０個のトリガ前および１０８個のトリガ後点）が、分析のためにホストＰＣ５９メモリに転送される。転送手順は、例えば 486 DX66 コンピュータでは、１つの痕跡当たり２００マイクロ秒未満かかる。信号条件付け／処理カード（ＳＣＰＣ）５６：ＭＰＤ検出器ソフトウェアが２つの検出器からの信号を処理できるようにするため、トリガ回路を使用して、１）どちらかのＰＭＴによってパルスが生成されると必ず、トリガ信号を生成し、２）２つのチャネルにおけるアナログ利得を適合させ、そして３）信号とトリガパルスとの間の遅延を調整する。このハードウェア（図７参照）は、好適には、コンピュータの内部に配置される信号条件付け／処理カード（ＳＣＰＣ）５６として実施される。ＳＣＰＣカード５６は、各チャネルに対する調整可能な利得およびトリガレベルを特徴とし、ＴＴＬトリガパルスを生成する。ＳＣＰＣカードは、入力として、ＰＭＴベース３０から直接信号を受け取る。条件付けられた信号およびトリガパルスは、ＤＳＯカード５８の入力に直接パスされる。２チャネルＳＣＰＣ５６は以下のために設計される。＊一致モードおよび入力信号の加法のモードの両方においてＤＳＯ５８を開始させるアナログトリガの生成。＊両方のモードにおいてカウンタ５７を開始させるＴＴＬトリガの生成。＊入力信号がある一定のレベルを上回る振幅を有する場合のトリガの閉塞。＊入力信号のアナログ遅延。＊ＤＳＯ入力信号レベルの調整。ＳＣＰＣ５６は以下のパラメータを有する。＊入力信号（正のパルス）：０．１〜８Ｖ振幅、０．１〜１００ｍｓパルス時間＊低レベル調整：０．２〜５Ｖ連続＊高レベル調整：０．２〜５Ｖ連続＊出力減衰範囲： −３から−６０ｄｂ＊デジタル遅延範囲：０．１〜１０ｍｓ＊アナログ遅延時間：（１±０．０１）ｍｓ＊出力信号（正のパルス）アナログ信号：０．１〜１Ｖ振幅、０．１〜１０ｍｓパルス時間ＴＴＬレベル：振幅≧４．５Ｖ、持続時間４〜５ｍｓアナログトリガ：「ＯＲ」モードについては振幅０．５Ｖ、「ＡＮＤ」モード持続時間４〜５ｍｓについては１Ｖ＊温度安定性閾レベル＜０．０５％／℃ 推移係数＜０．０１％／℃ ここで本発明による方法を、図８ａ〜８ｃに含まれる例示的なフローチャートを参照して説明する。この例示的な方法の以下の説明から、方法が様々なソフトウェアプラットフォームを有する様々な処理環境において実施され得ること、およびこのような実施は本発明の範囲内にあると見なされることが明らかになる。オンラインパルス拒否ソフトウェアは、波形が、シンチレーション検出器において阻止された粒子によって生成されたパルスと適合しないパルスを拒否する。拒否されたバックグラウンドのほとんどはＰＭＴにおけるノイズ、電磁干渉、および振動ノイズに起因する。所定の検出器については、放射性事象によって引き起こされたパルスの波形は経時変化せず、増幅の線形範囲内のパルスの振幅に依存しない。従って、パルス波形拒否への１つのアプローチは、記録されたパルスを共通振幅に正規化し、正規化パルスの波形を、例えばカイ二乗検定を用いて、「標準」波形と比較することである。しかし、これは厖大な浮動小数点計算を伴い、これは、現在入手可能な低コストマイクロプロセッサ上での効果的な実施にはあまりにも時間がかかりすぎる。あるいは、パルス波形拒否は、整数算術を主にまたは単独で使用して計算され得るパルス波形に関連するいくつかのパラメータを決定することにより実行し得る。データ処理：獲得のためにＤＳＯを設定するおよびトリガを待つ最初の工程の後、分析が、各検出器におけるベースラインおよびパルス振幅の計算から開始する（工程Ｓ３〜Ｓ１４）。これから、事象が検出器Ａにおいて起こったのか、検出器Ｂにおいて起こったのか、または両方において起こったのかがわかる。パルス振幅が現在のベースラインについて調整され、そして後者が容認不可能なほど歪みのある場合、事象は拒否される。次いで、いくつかのパルス波形パラメータが評価され、システムのセットアップの際にソフトウェアによって確立された容認可能な値の範囲と比較される。このパラメータは、例えば、ピークパルス波高の１／４、１／２、および３／４でのパルス幅を含む（図８ｂおよび８ｃ）。パラメータは以下を含み得る。パルス振幅立ち上がり時間立ち下がり時間全パルス幅パルスの立ち上がり部の波形パルスの立ち下がり部の波形２つの検出器からのパルスの間の遅延パルス多重度プリパルス痕跡、および最小二乗技術を用いた、パルス波形の標準高エネルギー光子パルス波形との比較これらの計算のための高速整数ベースのルーチンは、Intelプロセッサ上で非常に効率的に動作する。一致事象については（図８ｂ）、さらに立ち上がり時間位置合わせチェックが実行される。パルス波形、パルス波高、および一致／反一致分析の後、拒否されなかった事象が適切なスペクトル（検出器Ａのスペクトル、検出器Ｂのスペクトル、または一致事象の二次元スペクトル）に付加される。ＤＳＯ５８は、各パルスの各入力チャネルについて８ビットの分解能で１２８個の点を獲得する。時間ウインドウは、整形パルスの幅全体（５マイクロ秒）およびパルスの立ち上がり前約１マイクロ秒にわたる。パルスのデジタル処理は、最初の８個の点の平均を計算する工程Ｓ４から始まり、これにより現在のベースラインが得られる。計算されたベースラインが０と有意に異なる場合、事象はパイルアップによって歪曲されたとして拒否される（工程Ｓ５〜Ｓ７）。痕跡の次の１２０個の点が、最大値のために（80X86プロセッサの高速ＬＯＤＳ命令を使用して）スキャンされる。オーバーフローが検出される場合、事象は拒否される（工程Ｓ５〜Ｓ７）。そうでなければ、振幅がピーク値と現在のベースラインとの間の差として計算される（工程Ｓ８〜Ｓ１０）。プログラムはまたピークの時間オフセットを格納する。次いで高速（ＬＯＤＳベースの）スキャンが、ピークから順方向および逆方向に行われて、例えば、振幅の１／４、１／２、および３／４のレベルについて交差点の時間オフセットが決定される（工程Ｓ１５〜Ｓ２０、およびＳ２６〜Ｓ２８）。これらのデータは、パルス波形拒否テストの実行にとって十分である。事象が処理された後、ＤＳＯ５８は次の事象の獲得のためにリセットされる。処理時間中に起こる事象はいずれも失われる（不感時間）。スペクトルデータが処理されるとき、計算されたカウントレートはこれらの損失のために調整される。獲得は、時間の所定のインタバルの間か、または選択されたＲＯＩ内の一定の数のカウントが獲得されるまで、データを収集するように事前設定され得る。獲得はまた、ユーザによっていつでも終了され得る。較正ルーチン：自動装置較正／ＲＯＩ設定ルーチンは以下の通りである。ユーザはいつでも、ソフトウェアにこの手順を実行するよう要求し得る。較正された試料は全く必要ないが、適度に高活性の（最適には、５０，０００〜２００，０００ｄｐｍ）Ｉ¹²⁵試料が必要である。このようなソースを検出器に配置した後、プログラムはすべてのパルス波高およびパルス波形拒否を可能にした状態で１００，０００の事象を獲得する。一旦獲得が終了すると、スペクトルが分析されて、単一の光子（２７〜３５ｋｅＶ）ピークについて、対象領域（ＲＯＩ）が決定される。このＲＯＩ内のカウントレート（ｃｐｍ）が決定される。試料における実際の活性（ｄｐｍ）がわかっている場合、検出効率は、ｃｐｍ／ｄｐｍの比から確立され得る。較正試料の絶対活性を推定するために、ここでプログラムはパルス波形拒否をできないようにした状態で、データ獲得の第２ラウンドを開始する（較正試料の活性が高いので、バックグラウンドを拒否する必要はなく、放棄される真の事象はない）。両方の検出器（ＡおよびＢ）に対するスペクトルは、２００，０００事象が獲得されるまで構築される。続いて、各検出器のスペクトルが分析され、１光子および２光子ピークにおけるカウントレートが推定される（これらのピークの分離を向上させるために、一致スペクトルもまた使用される）。次いで、エルドリッジ式を使用して、検出器の検出効率および較正試料についての減衰率が推定される。データは、検出器Ａおよび検出器Ｂから得られる推定値を比較することによって一貫性についてチェックされ、この２つの平均が絶対活性として認められ、これから検出効率が推定される。ＤＥは通常、２″のシステムでは５０〜６０％の範囲である。１光子ピークのみがカウントに使用され、これは、電子ノイズ拒否を有するサンドイッチ検出器の場合、バックグラウンドを約２〜３分の１に減少させながら、検出効率は約１５％しか低下させない。自動較正／ＲＯＩ設定が完了した後、システムは使用された最後の較正試料と同じ幾何学構造の試料をカウントする準備ができている。獲得は事前設定時間の間、または（カウントの統計学的不確かさを決定する）事前設定された数のカウントがＲＯＩにおいて獲得されるまで実行される。次いでプログラムは、先に計算されたＤＥを用いて、試料における実際の減衰率を推定する。この後試料カウントデータは、典型的には、分析のためにデータベースまたは表計算プログラムに転送され得るＡＳＣＩＩデータファイルでディスクに格納される。ソフトウェアは新しくアセンブルされた検出システムのそれぞれについて、獲得／拒否パラメータを設定する。これは、システムにとって最適なトリガレベルおよびパルス波形拒否パラメータを決定し、これらのパラメータを格納する内部データファイルを作成する。これらのパラメータは、概して、主要な部品（例えば、ＰＭＴ／ベースまたはＤＳＯカード）が取り替えられない限り、システムの寿命の間に再決定される必要はない。データの提示：システムプログラムは、ユーザによって、１つを超える試料をカウントするように、あるいは同じ試料を要求された回数だけ繰り返しカウントするように事前設定され得る。試料のバッチがカウントされる場合、プログラムはユーザに、各測定後に試料を変えるよう促し、そしてすべてのデータが同じＡＳＣＩＩファイルに格納される。ファイルは、例えば、日付／時間スタンプおよびシステム設定を有するヘッダ、およびカウントが始まる前にユーザがＧＵＩ編集ウインドウを使用して入力した試料（複数の試料）のさらに詳しい記述を含む。プログラムはまた、１つの試料および試料のバッチから得られるデータの閲覧および分析を可能にする単純なデータファイルブラウザを備え得る。ユーザは、メニューのシステムから閲覧されるデータファイルを選択し、各試料についてカウントの不確かさを見、カウントおよび減衰率対試料数をプロットし、そして統計学的不確かさを有するデータをプリントアウトし得る。例えば市販の表計算プログラムを使用して、データのより広範な分析および併合を実行し得る。ソフトウェアは、好適には、パルス処理を高速化するためにボーランドパスカルとアセンブリ言語で符号化され、WindowsのようなＧＵＩシェルを用いてＤＯＳ上で動作する。あるいは、MS-Windows上のソフトウェアは、最近発売された、拡張されたボーランドパスカル言語を使用するデルフィソフトウェア開発システム（Borland International）を使用し得る。当業者は本発明の精神から逸脱することなく、その他のプログラム言語を使用し得る。自己較正および自己診断：本発明によるＭＰＤ装置は、ＥＣソースのスペクトル情報特性、すなわち、単一検出器スペクトルにおける１光子および２光子ピークならびに一致事象の二次元スペクトル（検出器Ａにおけるエネルギー対検出器Ｂにおけるエネルギーの分散プロット）において冗長性を使用する自己診断および自己較正を含む。更なる利点は、２つの別個のパルスカウントサブシステム（すなわち、ＤＳＯ５８およびパルスカウンタ５７）を使用するＭＰＤに起因し、このことは２つの検出器サブシステムの間のカウントレートの食い違いのモニタリングおよびハードウェアの故障の可能性の検出を可能にする。ＭＰＤソフトウェアは、既知の同位元素のソースから獲得されたデータを使用して、検出器、ＰＭＴ、ＨＶＰＳ、および読み出し電子素子の動作をチェックする。ＭＰＤの汚染の可能性は、バックグラウンドのスペクトルを測定および分析することによって検出される。ソフトウェアは、所定のＥＣ同位元素について、一致および不一致モード双方の検出効率を、その同位元素の較正試料を使用して自動的に計算する。診断ルーチンは、装置の利得および閾値におけるいずれのドリフトをもトラックし、必要な調整のいずれをも計算する。チューニング後、ＭＰＤは優れた長期安定性を有する。短時間（１週間未満）のドリフトは、Ｉ¹²⁵ピークにおいて１％未満である。ＭＰＤを用いて実行された１，２００の独立した測定は、再現性がこれらの測定の統計学的不確かさよりはるかに良いことを示す。ＭＰＤ装置は、０．１〜１，０００ピコキュリーの範囲のソースについて、１％よりも良好な測定精度を可能にする。６ヶ月の動作にわたって、ドリフトは３％より小さかった。ゼプトモルレベルにおける測定については、ＭＰＤ装置はしばしば夜通しランし、そのため日周の可変性が重要である。５℃の温度変化は、シンチレータ／ＰＭＴアセンブリの性能に、顕著な、約１〜２％のドリフトを引き起こす。この影響を補償するために、クリスタルの温度をソフトウェアによって測定および使用して、パルス振幅を訂正し得る。ここで、非対称の検出器幾何学構造を説明する。単一試料の好適な実施は、ＭＰＤの完璧に対称的なサンドイッチ構成を開示する。この幾何学構造は、ＣＧＸ同位元素の減衰の対称性にとって適切である。一致光子の間には放射方向における相関関係はない。Ｉ¹²⁵については、２つの光子はほぼ同じエネルギーであり、これは対称的な検出器を用いた最適な性能を可能にする。従って、対称的な減衰のための任意の他の幾何学構造の使用は非効率的である。しかし、最良の性能のための幾何学構造の非対称的構成の使用を正当化する用途がある。本発明のこの局面によって使用され得る、様々なタイプの非対称性は、以下を含むのが有利であるが、これに限定はされ得ない。＊２つの検出器は異なる材料から作製される。例えば、２つの異なるタイプのシンチレータが使用され得るか、あるいは１つのシンチレータおよび１つの半導体検出器が使用され得る。＊２つの検出器は異なるサイズであり、典型的には、１つは非常に小さく、バックグラウンドを減少させ、１つは大きく、検出効率を向上させる。＊２つの検出器は異なる機能を果たす。例えば、一方は空間分解検出器であり、他方はトリガ装置として機能する非空間分解検出器である。典型的には、空間的に分解された検出器は、符号化開口の適切なパターンによって部分的に覆い隠され、一方、第２の検出器はソースに完全に曝露される。最適な構成は素子の組み合わせを使用する。本発明の一実施においては、１つの検出器は、空間分解ＰＭＴに結合されたNaI(Tl)クリスタルを含む。しかし、トリガ検出器は、別の製造業者から得られる異なるタイプのＰＭＴに結合された CaF₂(Eu)シンチレータである。空間分解ＭＰＤ検出器（ここではＳＲ−ＭＰＤと呼ぶ）については、システム性能は、システムのすべての部分、例えば、シンチレータのタイプ、シンチレータの直径、シンチレータの厚み、光学ウインドウの厚み、および符号化開口マスクのタイプならびに幾何学構造の最適化に依存する。ここで、高分解能空間分解ＭＰＤを説明する。単一試料ＭＰＤは、ＣＧＸ同位元素、特にＩ¹²⁵で標識された単一の試料を使用するとき、相当なバックグラウンドの削減を可能にする。しかし、多くの用途については、例えば、分離プロセス（電気泳動ゲル、ドットブロット、薄層およびペーパークロマトグラフィー）および組織プレパラートの解剖学的研究で得られる放射標識された分布を測定するとき、良好な空間分解能が必要である。非常に一般的な二次元放射標識化分布は、電気泳動、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）、または高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）による分離の産物を含み、この産物は続いて適切な媒体で濾過され得る。これらはクロマトグラムと呼ばれ得る。クロマトグラムは通常自己支持している、すなわち、分離産物は、薄い、機械的に堅いプレートの表面上で堆積または捕捉される。二次元放射標識化分布の最も一般的なクラスは、ゲルの内部に捕捉された電気泳動分離産物である。典型的には、ゲルは、機械的特性を向上させるために硬化または乾燥され得る。しかし、この場合およびその他の多くの場合、生物医学的試料を２枚の薄膜材料の間で挟持することがより実際的である。最後に、電気泳動分離産物は、弾性メンブラン（ニトロセルロースまたはプラスチック）上に移されるかまたはブロットされることが多い。これらの産物はブロットと呼ばれる。これらすべての用途について、ＭＰＤ検出器は、古典的なオートラジオグラフィーおよびリン光体撮像器（phosphor imagers）に取って代わるために実施され得る。これらすべての用途においては、生物医学的試料は本質的には二次元の物体であり、厚みは２つのその他の次元よりはるかに小さい。この生物医学的試料はしばしば、適切な薄いメンブランによって１つの側で支持される。用途の大半においては、薄い支持体は、原子番号の低い材料、例えばプラスチックから作製され得る。このような薄い機械的支持体は、比較的小さなＸ線吸収（例えば５％未満）を有するように実施され得る。放射標識化二次元分布の物理的提示に関する３つの競合する必要条件は以下の通りである。１）試料は平坦でかつ機械的に取り扱いが簡単であるべきである。２）直接接触による、またはエアロゾルの脱気による検出器の汚染を排除するために、試料を密封封止するべきである。３）閉じ込め材料のＸ線吸収を最小限に抑えるべきである。これらの３つの必要条件は、ＳＲ−ＭＰＤ検出器の前例のない技術性能、特に感度に起因する。第１に、試料はできるだけ平坦であるべきである。これは試料から検出器表面までの距離の変化は、測定された活性におけるアーチファクトを引き起こすからである。従来の検出器は、典型的には、±５％内に較正され、一方、ＭＰＤは±１％の較正および再現性を達成する。また、試料が平坦でない場合、空間分解能に相当な損失が生じる。ＭＰＤの前例のない感度は、測定の完全性にとっては最小の汚染でさえ致命的であるということを意味する。生体適合材料だけでなく、支持材料も汚染されることが多い。これはブロットに当てはまる。というのは、ブロッティングは特別な緩衝液を用いて実行され、放射標識化電気泳動産物の小さな画分が、拡散によってメンブランの反対側に移動されるからである。同様に、ＴＬＣプレートの反対側は、わずかに汚染されることが多い。最後に、ピコキュリー以下の試料を用いて動作するとき、どのような付加的吸収も問題となる。従って、低原子番号材料の非常に薄い層を用いる閉じ込め方法が望ましい。二次元放射標識化ブロットをカプセル化する３つの好適な方法は以下の通りである。自己支持試料、例えば、クロマトグラフィープレートまたはブロットについては、最も簡単かつ最も実際的な方法は、それらに液体ラッカーをスプレーすることである。アクリルスプレー、シリコンスプレー、およびＧＥ電気仮漆の使用は成功であった。スプレー材料を放射能汚染についてチェックすること、および０．１ピコキュリー／ｃｃを下回る一致活性を有するスプレーのみを使用することが重要である。別の実際的な方法は、プラスチックまたは非常に薄い（＜０．１ｍｍ）アルミニウムテープから作製される薄い接着テープを使用することである。薄いポーチ（好適にはベリリウムの薄膜で作製されたポーチ）が使用され得る。しかし、ほとんどの用途については、プラスチックまたは非常に薄いアルミニウムで作製されたポーチまたはバッグが適切である。非自己支持試料については、積層が、それらにＳＲ−ＭＰＤの実施に必要な機械的特性および放射化学的純度を提供する非常に実際的な方法である。積層は、典型的には、２つの熱い表面の間で、箔−試料−箔のサンドイッチをロールすることによって達成されるので、積層機械自体が汚染されないように注意を払うべきである。また、積層箔が汚染されないように注意を払うべきである。以下に走査ＭＰＤ装置について述べる。ほとんどの対称的ＭＰＤシステムにおいて、空間分解はクリスタル直径に匹敵する。低エネルギーＸ線エミッタ、例えばＩ¹²⁵の場合、空間分解は、「ピンホール」または「スリット」孔を含むことにより急激に向上する。次いで、２Ｄ同位元素分布が、２つの検出器間に機械的に設けられる。一方は上記孔を有する。この装置はＭＰＤスキャナと呼ばれる。２Ｄの放射標識生体分子分布、例えば、サブアットモルレベルでのＤＮＡ分布を解釈するために必要な感度なしに、サブミリメートル分解を得ることは困難である。これらの応用のための従来の撮像器においては、近似撮像という原理が導入されている。例えば、空間的に分解する検出器において、ベータエミッタの「システム分解」は使用されるエミッタのエネルギーに依存する。このシステム分解は、ベータ粒子の範囲の増大に起因するより高いエネルギー源にとっては大幅に悪化する。例えば、フィルムまたはリン光体撮像器で撮像された場合、同一のＤＮＡバンドを検査する場合でも、Ｓ³⁵標識ＤＮＡバンドは、Ｐ³²標識ＤＡＮバンドよりもシャープである。そのため、静止システムの「システム分解」は、固有の分解に依存するのみならず、放射周縁部により大幅に広げられる。本発明によるＭＰＤスキャナは、優れたＳ／Ｂを有するダイナミックなデータ獲得を可能にする。本発明によるＭＰＤスキャナは、システム分解が、ブロットの表面または他の２Ｄ試料フォーマット上の孔の移動の精度に正比例することを可能にする。代表的には、コリメータ（スリット）幅が、試料の特徴的な物理的バンド幅と同一のオーダーである。静止コリメータは、全スリット領域に入る全信号、例えば、１ｍｍ×４ｍｍのスリットの場合、試料の４ｍｍ²からの信号を測定する。時間分解検出器が用いられる場合、状況は異なる。コリメータがブロットを横断して新しい位置に移動すると、スリットの先端の移動により検出器に対して開放されたブロットの領域内における活性の相対的増加または減少が測定される。他方、ブロットの一部はスリットの後端により覆われるため、もはや露出されない。従って、信号到着の時間を知ることにより、ブロットを撮像するときのブロット活性の微分逆畳み込み（differential deconvolution）およびサブミリメートルオーダーの空間分解が可能になる。「システム」空間分解は、スキャナの移動の正確さに正比例する。ＭＰＤスキャナは、約１００ミクロンの正確さを提供し得る。幅ｘを有する移動スリットを用いる場合、空間分解ｄｘは、（ｘ／Ａ）のオーダーである。ここにおいて、Ａ＝ｍｉｎ｛Ｓ／Ｂ；ｓｑｒｔ（Ｎ）｝であり、Ｓ／Ｂは対バックグラウンド信号比であり、Ｓｑｒｔ（Ｎ）は与えられたスリット位置においてＮ個の光子が検出された場合の測定の統計的不確かさである。代表的には、Ｓ／Ｂ＞＞ｓｑｒｔ（Ｎ）＞＞１０であり、ｄｘは約０．１ｍｍである。Ｉ¹²⁵について代表的な３０ｋｅＶ光子の場合、厚み約２００マイクロメートルのタングステン箔が９０％を越える光子を止める。このように、「エッジ効果」は分解を約１００マイクロメートルに制限する。この限界は、より低エネルギーのＥＣ同位元素の場合は２０マイクロメートルほどまでも低くなり得る。ＭＰＤスキャナの向上した分解と共焦点顕微鏡との間には類似点がある。空間分解の方が良好であるが、孔の寸法に比例する。このようなシステムには明らかな限界がある。カウント速度が急激に減少する。孔の最適な寸法および材料は、適用および２Ｄ分布の活性に依存する。厚み０．２〜１ｍｍの鉛膜が好適である。代表的には、ＴＬＣプレートおよびアガロースゲルを走査する場合、２ｍｍの幅と２ｃｍの長さの開口部を有するスリットという形態の孔が好適である。より高い分解のアクリルアミドゲルおよびシークエンシングブロットの場合は、概して、１ｍｍの幅および数ミリの長さを有するスリットを用い得る。ＭＰＤスキャナを用いた場合、空間分解は、孔寸法よりもはるかに良好であり、代表的には、０．２ｍｍ分解である。しかし、このケースは、機械的ムーバの各ステップに関して、最適カウント速度が計算される再構築ソフトウェアを含む。この最適カウント速度は、２Ｄ分布の与えられた位置における信号／バックグラウンド比に依存する。このように、好適な走査ルーチンは、反復性である。まず、２Ｄ同位元素分布の統計的に限定されたマップの低精度のコンスタントなステップが得られる。その後、各スポットにおける獲得時間が計算されて最小空間分解および統計学的不確かさの制約の下で総走査時間を最適化する、最適化走査が行われる。オペレータは、高分解で走査すべき２Ｄ試料の一部分を選択し得る。ＭＰＤスキャナのカウント速度は、クリスタルの寸法に依存する。最適な構成は、２つのクリスタルが異なる直径を有する構成である。孔が位置づけられる検出器はより小さく、代表的には直径０．７５または１インチである。第２のクリスタルはより大きく、代表的には直径３または４インチである。ＭＰＤスキャナは、寸法のみならず異なるシンチレータの使用においても非対称であるべきである。小さい方のクリスタルがＮＡＩ（Ｔｌ）であり大きい方のクリスタルがＣａＦ₂（Ｅｕ）であるとき、例えば、信号／バックグラウンドは、約２倍に向上され得る。ＭＰＤスキャナ用のソフトウェア：本発明によるＭＰＤスキャナにおいて用いられる２つの検出器は、空間分解を決定する小直径（０．５〜１インチ）の１次検出器と、一致／不一致分析に用いられる２次検出器とである。１次検出器の表面は、孔（通常矩形スリット形状を有する）を有する吸収マスク（ＰｂまたはＣｕ）で覆われている。走査が行われるとき、コンピュータ制御ムーバが、試料を、スリット幅に等しいかスリット幅よりも小さいステップでスリットの前方において移動する。各ステップ毎に、測定が行われ、続いてプロフィールが再構築される。獲得ロジックは以下の通りである。トリガリングは１次検出器内の信号から行われる。１次検出器からの各パルスについて、形状（バックグラウンド拒否用）および振幅が分析される。同時に２次検出器から記録されたトレースもまた分析され、一致／不一致分析が行われる。１次検出器内の拒否されなかった全事象および一致事象のエネルギースペクトルが測定中に構築される。試料が次の位置に移動する前に、異なる同位元素用に設定されたＲＯＩ内のカウントが積分されてデータが走査ディスクファイルに添付される。ＭＰＤスキャナ用ユーザインターフェースは、走査定義およびデータ分析モジュールを含む。走査定義モジュールは、ユーザがマルチスキャン用の形状パラメータ、すなわち、開始ポイント、走査長さおよびステップ、並びにステップ当たりの測定時間（異なる走査に関しては異なり得る）および各走査に関するユーザの記載を予め設定することを可能にする。このモジュールはまた、プロフィールの分析、およびカスタム化分析のためにスプレッドシートにデータを送信することも可能にする。非常に高い空間分解走査ＭＰＤについて述べる。多くの適用において、数ミクロンの空間分解が必要である。このような空間分解能を有するＭＰＤは、複数の生医学研究、例えば、解剖学的および細胞に関する研究において大きな改良を可能にする。ＭＰＤスキャナの空間分解は概して約１００ミクロンである。全検出器の空間分解能は以下の効果により限定される。１）放射性同位元素の２Ｄ分布の厚み。２）クリスタル内の視差につながる、検出器の限定された停止力、３）非デルタ伝達関数につながる、孔の限定された停止力、４）機械的置換システム内の位置決め誤差。第１の誤差ソースは、従来の光学および電子顕微鏡法において用いられる装置に類似の装置を用いることにより排除され得る。第２の誤差ソースは、近似撮像を用いる全検出器における位置決めの不確かさにつながる根本的な限定である。これは、放射能写真術またはリン光体撮像器の空間分解に対する主要な限定である。上述したように、ベータソースの場合、粒子の範囲が、トリリウム以外の全ソースの伝統的な検出器の分解を制限する。明らかに、僅かな解決策がある。解決策とは、シンチレータを必要とされる空間分解と同程度薄くすることであるが、これは非常に低い検出効率につながる。孔を用いる撮像の使用は、部分的に粒子範囲の問題を除去する。この解決策は、金またはプラチナ膜の停止力がＮａＩ（Ｔｌ）よりも約３０倍高くＣａＦ₂（Ｅｕ）よりも最高１００高い、ソフトなＸ線の場合に特に魅力的である。しかし、重金属膜、例えば、金、プラチナ、タングステンまたは鉛の場合でさえ、２７ｋｅＶ光子の大部分が１００ミクロンの厚い箔を通過する。部分的に透明な膜用の画像の作成を可能にするソフトウェアは、ＭＰＤスキャナの空間分解を、Ｉ¹² ⁵ の場合約５０ミクロンまでのみ向上させる。更なる向上のために、好適な解決策は、画像作成において用いられる光子のエネルギーを減少させることである。これらは、より低い原子番号、例えばＦｅ⁵⁶ またはＣｒ⁵¹を有するＥＣエミッタ内に見られる。この場合、約６ｋｅＶの光子が存在し、金膜を用いると、１０ミクロンよりも良好な精度で撮像され得る。別の選択肢は、Ｉ¹²⁵およびＩ¹²³を用いることである。この場合、Ｌエッジ特性光子（２７および３１ｋｅＶ）が存在するだけでなく、４ｋｅＶＫエッジＸ線も存在する。最後に、より高エネルギーのＣＧＸソースにより放射されるオージェ電子を用い得る。非常にソフトな、例えば＜１５ｋｅＶのＸ線の場合、シンチレータは最良の検出器ではない。小さいシリコン検出器が孔を有する高密度膜によって覆われたハイブリッドＭＰＤスキャナを用い得る。第２の検出器は、より高エネルギーの光子、例えばＩ¹²⁵の場合における２７および３１ｋｅＶの光子のみを検出する。従って、比較的大きい、例えば直径２〜３インチのシンチレータ、例えばＣａＦ₂ （Ｅｕ）であり得る。あるいは、非常に低エネルギーのＸ線の検出用には、ガス検出器が用いられ得る。膜孔を介して流れる加圧ガスを用いて、ウインドウの無いガス検出器が用いられ得る。この膜は、ガス検出器増幅システムの電極として用いられる。ＭＰＤスキャナの誤差の第４のソースは、機械的置換システムの精度である。圧電機械的置換発生器は、サブミクロン分解で存在する。さらに、ＭＰＤスキャナの機械的パーツの精度という問題は、絶対的インデックスではなく相対的インデックスが必要とされる適用において緩和される。例示的な空間分解ＭＰＤ（ＳＲ−ＭＰＤ）について述べる。シンチレータベースの空間分解ＭＰＤ検出器は、低コスト、優れた感度、および良好な空間分解を特徴とする。ＳＲ−ＭＰＤは現在、ＣＧＸ同位元素で標識された生物学的材料、例えばＩ¹²⁵の最高５０の試料を、適切な検出効率および最小のクロストーク（１％未満）で定量化（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｏｎ）する。バックグラウンドは、１日当たり試料毎に約０．３カウントである。ＳＲ−ＭＰＤの空間分解は、約２〜３ｍｍである。ＳＲ−ＭＰＤは、ドットブロットという形態で存在する又は標準の８×１２ウェルマイクロタイタープレート内に収容される生物学的試料の分析に良好に適用され得る。本発明による好適なＳＲ−ＭＰＤは、３つのパーツ、すなわち、予備検出器、空間分解検出器およびデータ獲得電子部品を含む。予備検出器は、低バックグラウンド非空間分解ＰＭＴに連結された３インチＣａＦ₂（Ｅｕ）シンチレータを用いる。予備検出器の性能は、検出効率と低バックグラウンドとの最良のバランスを提供するクリスタルの直径および厚みを選択することにより最適化される。単一の試料ＭＰＤに対して開示される方法（低バックグラウンドＰＭＴの選択、薄い石英ウインドウの使用、特別のパッケージング、読出し電子部品の温度安定化、ＰＭＴ高電圧ベースの特別な設計）をここで用いる。これらは、市販のアセンブリに比較して、５倍減少したバックグラウンドを可能にする。空間分解検出器は、空間分解ＰＭＴ（ＳＲ−ＰＭＴ）に連結された薄い直径２〜３インチのＮａＩ（Ｔｌ）クリスタルを含む。好適なＳＲ−ＭＰＤ装置は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ製の直径３インチのＳＲ−ＰＭＴを用いて実現される。複数の試料を最小のクロストークでカウントするために、厚み約１ｍｍの鉛マスクがＳＲ検出器表面に載置される。タングステン、金または白金（platinide ）により形成された符号化孔マスクがさらに空間分解を向上させる。例えば、ドットブロットとして配置された試料がマスク内の孔に隣接して載置される。この構成は、約５０試料の各々に関して、単一試料ＭＰＤ検出効率の最高半分を可能にする。１つの問題は、非線形ＳＲ−ＰＭＴ応答である。同時に測定される試料の数を最大にするために、試料は、試料間の間隔がＳＲ−ＰＭＴの外端に向けて増大するように配置され得る。ＳＲ−ＭＰＤは、ＳＳ−ＭＰＤに比較して、約３倍のコストで最高２０倍のスループットを可能にする。Ｉ¹²⁵の場合、Ｘ線は非常にソフトである。このことは、平行穴コリメータを用いて撮像することを可能にする。走査装置と共にＳＲ−ＰＭＴを用いることは、０．２ｍｍまでの優れた空間分解を可能にする。これは、ほとんど全ての分子生物学的適用にとって適切である。ＳＲ−ＰＭＴ技術は、超低放射性バックグラウンド適用の正確な標準に適用され得る。ＳＲ−ＰＭＴはこれまで、代表的には１００ｃｐｍの高カウント速度に適用するために開発されてきた。一方、本発明によると、これらは０．１ｃｐｍ未満のカウント速度で用いられる。従って、ＰＭＴの放射性バックグラウンド、振動および電磁ノイズは、拒否されなければならず、空間分解の不均一性およびアーチファクトが説明されなければならない。Ｈａｍａｍａｔｓｕの３インチＳＲ−ＰＭＴ、モデルＲ２４８６が好適である。Ｈａｍａｍａｔｓｕ製ＳＲ−ＰＭＴの電子読出しシステムは、ユーザに４つの入力を提供し、４つの入力から検出された事象の座標が計算され得る。ＳＲ−ＰＭＴは、物理的に３インチ装置であるが、アクティブ領域、すなわち、良好な空間分解が達成される領域は直径約２．５インチにすぎない。ＰＭＴの中心から約１．１インチの部分で信号が急激に降下し、このことはＸ線の場合、シンチレータ内の光学的光子カスケードの測定位置における急激なアーチファクトにつながる。従って、ＳＲ−ＭＰＤにとって直径２インチ〜２．５インチのシンチレータが最適であり、適切なハードウェアおよび以下に述べる反復性位置計算ソフトウェアを用いることにより良好な空間分解が得られ得る。Ｉ¹²⁵の場合、このことは、４９の試料が良好に分解され得ることを意味する。これに対して、製造者の電子部品および製造者が示唆する位置計算ソフトウェアを用いた場合に分解され得る試料が３２である。バックグラウンドの観点からは、クリスタルがＳＲ−ＰＭＴの直径よりも大幅に小さいことが非常に重要である。直径２インチのシンチレータの使用が、直径３インチのクリスタルを用いた場合の３分の１のバックグラウンドにつながる。さらに、ＳＲ−ＰＭＴとシンチレータクリスタルとの間に、非常に薄い、例えば厚み０．５〜２ｍｍの石英カプラを用いることは、ＰＭＴガラスから出るベータ粒子に起因するバックグラウンドを約５分の１に減少させることに役立つ。別のＳＲ−ＭＰＤ装置は、直径５インチのＨａｍａｍａｔｓｕ製ＳＲ−ＰＭＴに基づく。空間分解は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ製３インチＳＲ−ＰＭＴよりも僅かに悪い。直径５インチのＨａｍａｍａｔｓｕ製ＳＲ−ＰＭＴは、３インチＳＲ− ＰＭＴよりも検出器表面当たりの分解ピクセルが大幅に多い。５インチＳＲ−ＰＭＴは、低バックグラウンド装置には好適でない。気圧による内破に対して管を支持するために、５インチＳＲ−ＰＭＴは厚み約６ｍｍのフロントガラスウインドウを用いる。これはＫ⁴⁰で高度に汚染されており、非空間分解３インチＰＭＴを用いた場合に比べて約４倍高い放射性バックグラウンドにつながる。より大きいＳＲ−ＭＰＤは、好適には、石英により形成された５インチＳＲ−ＰＭＴに基づく。ＳＲ−ＭＰＤ用のソフトウェア：ＳＲ−ＭＰＤデータ獲得ソフトウェアは、各事象について２より多いトレースを処理しなければならない。Ｈａｍａｍａｔｓｕ製ＳＲ−ＰＭＴは、４つの出力を有し、これらを以下において、信号左（ＳＬ）、信号右（ＳＲ）、信号上（ＳＴ）および信号下（ＳＢ）と呼ぶ。これらの信号は、ＳＲ−ＭＰＤ検出器ハードウェア内で組み合わされて、全信号ＴＳ＝ＳＬ＋ＳＲ＋ＳＴ＋ＳＢを得る。従って、信号獲得および処理ソフトウェアは、６つの信号、ＳＬ、ＳＲ、ＳＴ、ＳＢ、ＴＳおよび非空間分解トリガ電子部品（ＴＲ）からの信号を分析する。空間分解検出器からの信号は、予備検出器からの信号とは非常に異なる形状を有し得る。ＮａＩ（Ｔｌ）からの信号は、ＣａＦ₂（Ｅｕ）からの信号よりはるかに速い。ソフトウェアは、この相違を用いて、バックグラウンドを良好に拒否する。２次検出器からの加算パルスＴＳおよびパルスＴＲに関して、振幅および形状が分析されて、電子部品および他のアーチファクトが拒否される。他方、ＳＲ− ＰＭＴからの４つのオリジナル信号に関しては、振幅のみが分析される。加算パルスの振幅は、粒子エネルギーに概して比例し、用いられるソースとの適合性が専用のハードウェアにおいて分析される。しかし、信号は、クリスタル上の光子衝突位置に依存する。従って、事象の位置が確立された後、全信号の振幅がソフトウェアで分析され、予め設定されたエネルギーＲＯＩ外のエネルギーを有する全事象が拒否される。概して、ハードウェアとソフトウェアの事象分析の異なるモードにより、９５％を越えるバックグラウンド事象が拒否される。非空間分解ＭＰＤの場合、バックグラウンドの主要なソースは、宇宙線による混乱であり、他方、ＳＲ−ＭＰＤの場合は、バックグラウンドの主要なソースは、電磁干渉とＰＭＴ内の暗電流との組み合わせである。検出器表面における事象の位置は、ＳＲ−ＰＭＴの４つの出力から計算される。第１の近似はｘ₀＝（ＳＬ−ＳＲ）／ＴＳおよびｙ₀＝（ＳＴ−ＳＢ）／ＴＳにより与えられる。しかし、この近似は、クリスタルの中央近傍の衝突を有する事象にのみ有効である。他方、エッジにおいては、重要な位置アーチファクトがある。従って、反復性位置サーチルーチンが好適であり、実際の位置は、ｘ_i＝（ａ[ｘ_i-1]＊ＳＬ−ｂ[ｘ_i-1]＊ＳＲ）／ＴＳおよびｙ_i＝（ｃ[ｙ_i-1]＊ＳＴ−ｄ[ｙ_i-1]＊ＳＢ）／ＴＳから確立される。較正関数ａ（ｘ）、ｂ（ｘ）、ｃ（ｙ）およびｄ（ｙ）は、各ＳＲ−ＰＭＴに関して経験的に確立されなければならない。不運にも、この関数はソースエネルギーにも依存する。データ獲得中、検出器の表面に対応する２Ｄ画像が構築される。獲得に続いて、マスク内の孔に関連する領域内のカウントが積分されて、各試料のカウント速度が得られる。カウント速度はその後、較正データを用いてｄｐｍに変換される。画像の、孔に対応する部分、並びに各孔に関する検出効率およびバックグラウンド値は、公知の活性を有する試料を孔内に載置し、画像を獲得して分析することにより、装置の較正中に決定される。ソフトウェアマスク構築は、まっすぐなピーク検出ルーチンを用いてソフトウェアにより自動的に行われる。ＭＰＤ撮像器について述べる。シンチレータベースのＭＰＤ撮像器は、低コスト、優れた感度、高いスループット、およびサブミリメートルオーダーの空間分解を特徴とする。ＭＰＤ撮像器は、細分された生物学的材料、例えばクロマトグラフィーの出力およびＤＮＡ配列ゲルおよびブロットの定量化（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｏｎ）のために用いられ得る。ＭＰＤ撮像器の空間分解は、０．２ｍｍに達するか又はこれを越える。ＭＰＤ撮像器は、サブミリメートルオーダーの分解を可能にし、細分出力、例えば、配列ゲルまたはクロマトグラフィープレートの定量化（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｏｎ）に適している。この装置において、ＳＲ−ＭＰＤは、高精度２Ｄムーバに連結されている。マルチ孔パターンを用いることにより高分解が得られる。各事象は、空間ＲＯＩに割り当てられ、ムーバの位置を知ることにより再構築される。ＭＰＤ撮像器は、分子生物学において使用が増加しているリン光体撮像器よりもはるかに感度が良好であり速い。ＤＮＡ配列ブロットを、ＭＰＤ撮像器を用いて定量化した。ドット／バーパターンは数ゼプトモルレベルで空間分解した。好適なＭＰＤ撮像器は、以下のサブシステムを含む。・３インチ空間分解ＰＭＴを有する２．５インチＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ、・低放射性バックグラウンドＰＭＴ読出しを有する３インチＣａＦ₂（Ｅｕ）シンチレータ、・符号化孔／セパレータ／シールドサブシステム、・約１００ミクロンの相対移動精度を有する２Ｄムーバシステム、・３つのＤＳＯ５８カードを含む読出し電子部品、・データ獲得／分析サブシステム（例えば、ペンティアム９０ＭＨｚ）。ＭＰＤ撮像器は、優れたＳ／Ｂによるダイナミックな情報獲得を可能にする。システム分解が、ブロットの表面上の孔移動精度に正比例することを可能にする。代表的には、コリメータ（スリット）幅は、ＤＮＡバンドの物理的幅の大きさと同一オーダーである。静止コリメータは、スリットの全領域に入る全信号、例えば、１ｍｍ×４ｍｍのスリットの場合、４ｍｍ²のブロットからの信号を測定する。時間分解検出器が用いられる場合、状況は異なる。コリメータがブロットを横断して新しい位置に移動すると、スリットの先端の移動により検出器に対して開放されたブロットの領域内における活性の相対的増加または減少が測定される。他方、ブロットの一部はスリットの後端により覆われるため、もはや露出されない。従って、信号到着の時間を知ることにより、ブロットを撮像するときのブロット活性の微分逆畳み込みおよびサブミリメートルオーダーの空間分解が可能になる。「システム」空間分解は、スキャナの移動の正確さに正比例する。ＭＰＤスキャナは、約１００ミクロンの正確さを提供し得る。ＭＰＤ撮像器の固有分解について述べる。このパラメータは、ＨＰインクジェットプリンタにおいて「放射性」インクを用いることにより測定され、ＭＰＤ撮像器とリン光体撮像器との比較を可能にする１連の良好に規定されたパターンを生成する。１０ピコキュリー／ｃｍ²の相対的に低い表面活性を用いた。テストパターンは３ｍｍ、２ｍｍ、および１ｍｍの等間隔の水平バーからなり、バー間隔はバー幅に等しくした。パターンおよびその画像を、ＭＰＤ撮像器およびＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｙｎａｍｉｃｓブランドのリン光体撮像器により得た。４８時間露出した後、リン光体撮像器は、３ｍｍパターンを良好に検出したが、バックグラウンドはかなり高い。２ｍｍパターンは部分的にのみ分解し、１ｍｍパターンは測定不能である。対照的に、ＭＰＤ撮像器は、１ｍｍパターンさえも約１０のＳ／Ｂで明瞭に分解した。０．５ｍｍパターンも分解されるが、より長い走査時間を必要とする。ＭＰＤ撮像器のソフトウェア：ＭＰＤ撮像器は、ＳＲ−ＭＰＤとＭＰＤスキャナの機能を組み合わせている。１次（ＳＲ）検出器上のマスクは、撮像器の空間分解を規定する孔のアレイを有する。２Ｄ試料は、コンピュータ制御ムーバ上に載置され、コンピュータ制御ムーバが試料を側定位置に順に載置する。各位置において、カウントが予め設定された時間行われる。（ＳＲ−ＭＰＤと同一の獲得ロジックを用いる）。全孔に関するカウント速度が得られてディスクファイルに保存される。走査に続いて、画像がカウントデータから再構築される。分解規定孔パターンは、連続像を得るためにピクセルがＸおよびＹの両次元においてインターリーブされなければならないパターンである。パターンは、このようなインターリーブを可能にすべきであるが、必ずしも矩形である必要はない。システムは、画像表面に対する孔のマッピングを規定するソフトウェアマスクを含む較正ファイルを、各利用可能な分解マスクに対して別々に有する。マスクは、較正中に、ソフトウェアによって自動的に構築される。ユーザインタフェースは、各ピクセルに関して、走査すべき矩形領域の選択とカウント時間の予備設定を可能にする。データ分析モジュールは、カウントデータから画像を再構築し、虚偽の色、中間調、輪郭マップにおいて又は３Ｄ表面として画像の視覚化を可能にし、且つ他の画像処理プログラムによる分析のために多くの標準フォーマットで画像を記録する。大型ＭＰＤ撮像器について述べる。大型ＭＰＤ撮像器の場合、システムの空間分解部分は、大きい２Ｄ細分出力用により高いスループットを可能にするように設計される。ＭＰＤ撮像器の商業的価値は、２Ｄゲルおよびブロットを１０^-19 モルレベルで一晩分析を行うために十分なスループットを提供することに依存する。これを達成するために、大領域、例えば１２×８インチのＭＰＤ撮像器を用い得る。大型ＭＰＤ撮像器において用いられ得る３タイプの大型空間分解ガンマ検出器は、１または複数のＳＲ−ＰＭＴを用いる検出器、数１０個の小直径ＰＭＴをオージェカメラ構成で用いる検出器、およびマイクロチャネルプレートおよびＣＣＤ撮像器を用いた検出器である。好適な新規のシンチレータである、イットリウムアルミニウムペロブスカイトドープセリウム（ＹＡＰ（Ｃｅ））を用いることが、非常に良好な空間分解および非常に低いバックグラウンドを有する大型ＭＰＤ撮像器を可能にする。大型ＭＰＤ撮像器の利点のある特徴は、以下の通りである：１）可能な最低の放射性バックグラウンドであり、複数の生物学のタスクにおいてゼプトモルの感度を可能にする、２）非常に低レベルの放射能を有する試料に対しても高スループットを可能にする構成、４）生物学のタスクを容易にするソフトウェアを有する低コスト且つ扱い易い装置。本発明による大型ＭＰＤ撮像器の１実施例において、単一のコンピュータが、４つの空間分解サブユニットの同時且つコーディネートされた動作を制御する。このことは、１ピクセルにつき、１秒当たり数１０カウントと１分当たり数カウントとの間のカウント速度という、標的適用における比較的低いカウント速度により可能となる。パルス形状分析は、僅か約１００マイクロセカンドで行われ、約１０マイクロセカンドまで減少され得る。異なる検出器中の事象のパイルアップによる損失は、完全に考慮され得る。マルチ検出器装置内の検出器の数は、ＤＳＯ５８バススループット、制御マイクロプロセッサの速度を含むパルス形状分析時間、使用可能なバススロットの数、およびコストに関する考慮により制限される。４つの検出器を有するＭＰＤは、例えばフルタワー構成と１２のバススロットを有するマザーボードとを有するペンティアム１２０ＭＨｚ機とインターフェースされ得る。４つのＳＲ−ＰＭＴは単一のコンピュータ上でマルチプレックスされ得る。いくつかのＳＲ−ＰＭＴに基づく大型ＭＰＤ撮像器：この例としての実施態様は４つのモジュールを有する。＊予備検出器＊４つのサブアセンブリからなる空間分解検出器、＊機械的ムーバアセンブリ、＊データ獲得および処理ユニット。予備検出器は、複数の選択された低バックグラウンドＰＭＴに連結されたＣａＦ₂（Ｅｕ）シンチレータに基づく。好適な予備検出器モジュールは、以下の通りである。第１に、大型の、例えば８インチ×８インチのクリスタルが適切な光ガイドにより６インチＰＭＴに連結される。これは、最も簡単で低コストの装置であるが、かなり大型の装置につながる。第２に、単一のＣａＦ₂（Ｅｕ）シンチレータがＰＭＴアレイに連結される。例えば、９インチ×９インチのシンチレータが９個の合致した３インチＰＭＴのアレイに連結され得る。第３に、８インチ×８インチクリスタルが、１６個の合致した２インチＰＭＴのアレイに連結される。全てのＰＭＴの出力は加算され、パルス高さおよびパルス形状が、ＤＳＯ５８を含む低ノイズ電子部品によって分析される。適切な振幅を有するパルスが、空間分解検出器からのデータの獲得および分析用のトリガとして用いられ得る。「合致した」ＰＭＴを役立つ電子部品と共に用いることが好適である。与えられたあるエネルギーの粒子により刺激された場合、パルスの振幅および形状は実質的に同一であるべきである。例えば、時間的遅延は１００ナノセカンド以内で同一であり、振幅は1０％以内で同一であり、パルス形状はほぼ同一であるべきである。合致するＰＭＴの要件を満たすために、トリガ検出器は４つのサブアセンブリからなり得る。各サブアセンブリは、単一の４インチＰＭＴに連結された４インチ×４インチＣａＦ₂（Ｅｕ）クリスタルからなる。好適には、ＰＭＴは正方形または六角形であるが、円筒形ＰＭＴが適切なアクリル導波路を用いた光学的カプリングにより用いられ得る。やっかいなＰＭＴの合致ではなく、４つの４インチ×４インチ検出器のモザイクの場合は、はるかに簡単なコンピュータ較正が用いられ得る。しかし、シンチレータ検出器の不均一性は、常にシンチレータの境界近傍で最大である。すなわち、モザイクトリガ検出器は、多少低い検出効率および低いエネルギー分解を有し得、これらはバックグラウンドに悪影響を与える。ＮａＩ（Ｔｌ）は、その良好な停止力およびシンチレータ間の最良のエネルギー分解のために用いられ得る。例としての大型領域空間分解検出器モジュールは、８インチ×６インチのアクティブ領域を用いて、代表的配列ゲルの全表面の撮像を可能にする。例としてのモザイクＳＲ検出器は、４つの小型ＳＲ−ＰＭＴを用いる。検出器アセンブリは、４つの空間分解検出器モジュールを含み、各モジュールは、Ｈａｍａｍａｔｓｕ製正方形ＳＲ−ＰＭＴによって読み取られる４インチ×３インチＮａＩ（Ｔｌ）クリスタルからなる。正方形ＳＲ−ＰＭＴは、６０×５５ｍｍのアクティブ領域を有し、２〜３ｍｍの空間分解が予想される。円形の３インチＳＲ−ＰＭＴではなく正方形のＳＲ−ＰＭＴが好適である。なぜなら、表面がより良好に覆われるためである。正方形および円形のＳＲ−ＰＭＴは、電子部品および撮像特性の両方に関してほぼ同一であり、基本的に同一の電子部品およびソフトウェアを用いる。制御コンピュータにおいて使用可能なスロットを節約するために、単一のＳＲ −ＰＭＴ用の全電子部品は好適に単一カード上に搭載される。大型ＭＰＤ撮像器は、スペースを節約するためにマルチプレクシングを用いて電子カードの数を減少させ、熱負荷の問題の処理を容易にし、装置のコストを低下させる。単一のペンティアム１２０ＭＨｚを用いることは、単一のフルレングススカードが２つの検出器用の、信号を条件づけて一致させる回路、すなわち４チャネルを含むことを前提とする。１２スロットのマザーボードであっても十分なＩＳＡスロットに欠ける。なぜなら、ＤＳＯ５８は、１カード当たり２チャネルを特徴とするからである。好適なＤＳＯ５８は、各５０ＭＨｚの４チャネルを有する。放熱を大幅に減少させるためにＣＭＯＳ素子に基づく。それにより、ＤＳＯの４チャネルがＰＣＩバスを有する単一のフルレングスカードに適合する。マルチプレクシング電子部品に関しては、ソフトウェア用のフラグを供給する８閾値を有することが好適である。各検出器について、別々の遅延および一致回路があり、不一致および一致カウントの両方が可能となる。その後、４０フラグのセット（各ＳＲ−ＰＭＴ用の８閾値、４つの一致信号、および和信号用の４つの閾値からの出力）がコンピュータに伝送され、オンラインの事象再構築が可能となる。全ＳＲ−ＰＭＴからの信号が加算されて、出力が３つのＤＳＯに入力される。このことは、現行のソフトウェアを用いたパルス形状分析を可能とする。４チャネルＤＳＯが使用可能である場合、４つのＳＲ−ＰＭＴからの情報を処理するために３つのカードのみが必要である。２つのＳＲ−ＰＭＴからのデータを処理するために極性符号化を用いることにより、ＳＲ−ＰＭＴ内のパルス振幅（全４出力の合計）および非空間分解ＰＭＴ内のパルス振幅に関する情報を処理するために、僅か２つの４チャネルＤＳＯカードのみが必要となる。熱負荷を管理するために、数個のファンカードがＤＳＯカードとＳＣＰＣカードとの間に配置され得る。ファンカード（カード１枚当たり２個のＡＣモータ）からの電磁干渉の問題は、１日当たり１カウントのバックグラウンドを示す装置の場合は、非常に困難であるが、電磁シールドは適切である。ペルチェ効果（ＡＣ電流無し）に基づく冷却素子は、より困難性の低い解決策を提供する。ソフトウェアは好適には、検出器ユニット間の非アクティブ領域を考慮して「継ぎ目の無い」画像再構築を可能にし、インテルＰ６プロセッサに基づくコンピュータの使用に一致する。いくつかのＳＲ−ＰＭＴベース検出器をマルチプレックスし大領域検出器を構築することは、より速いパルス形状分析を必要とする。単一検出器システムにおいて、長い伝送時間（２００マイクロセカンド／パルス）を有するＤＳＯが適切である。大型ＭＰＤ撮像器は、より速いコンピュータインターフェースを有するＤＳＯを用いる。この利点を最大限利用するためには、速いドライバ及び加速されたパルス処理が必要である。従って、パルス形状拒否のロジックは、全ＰＭＴからの追加の情報を考慮し且つテストの順序を変更することにより、マルチプレックスされたシステムに対して最適化される。パルス形状分析符号の更なる最適化は、非常に効率的なネイティブペンティアムおよびＰ６からの指示を利用することにより達成される。ＭＰＤは、非常に少量の放射標識の定量化／撮像を目的とするため、正確なデータ解釈のためには、対バックグラウンド信号比（Ｓ／Ｂ）が悪く、有意な不確かさを有するソースからのデータの統計学的分析が重要である。従って、ＭＰＤ撮像器がソフトウェアによる統計学的分析機能および画像向上および認識用ルーチンを含むことが好まれる。後者は、好適には、シミュレートされたニューラルネットワークおよび／またはメモリマトリクスの反復的使用などのＡＩ技術に基づく。時間遅延技術に基づく大型ＭＰＤ撮像器：大型ＭＰＤ撮像器のいくつかの限定は、用いられるＳＲ−ＰＭＴ、すなわち、Ｋ⁴⁰のによるＨａｍａｍａｔｓｕ製管の汚染および４つの別々のＳＲ−ＰＭＴ間の大きなデッドゾーンによる較正の困難性に関連する。オージェ（Anger）カメラは、大型のガンマ検出器の人気のあるクラスであり、単一の大型ＮａＩ（Ｔｌ）クリスタルの表面には多くの光電子増倍管が配置されている。光子がクリスタルに吸収されると、光はいくつかのＰＭＴ間で共有される。光パルスの重心は、最大の信号を有する４つのＰＭＴを見つけて信号振幅の割合から事象を再構築することにより確立される。空間分解能は、クリスタルの厚み、光の歩留まり、および用いられるＰＭＴの数によって制限される。代表的なオージェカメラパラメータは、ＮａＩ（Ｔｌ）クリスタルの厚み＝０．５インチ、ＰＭＴの数＝３６〜６４、固有空間分解能＝２〜３ｍｍである。Ｉ¹²⁵の場合、クリスタルの厚みは１．５ｍｍまで減少され得、このことにより空間分解能は１ｍｍまで向上する。最も簡単な装置において、ＡＤＣの数は、ＰＭＴの数と同一であり、例えば２４個の２インチＰＭＴである。本発明のこの局面によると、より複雑なスキームが考えられる。より複雑なスキームにおいて、多数の閾値が用いられるが、僅か８つのＡＤＣチャネルが必要である。オージェカメラベースのＭＰＤ撮像が好適である。しかし、必要とされる電子部品は複雑であり、多数のチャネルのために、パルス形状分析の実行が困難である。別の実施態様は、光子位置を再構築するためのパルス遅延技術およびＤＳＯ、および新規なシンチレータ材料である、Ｃｅで活性化されたイットリウムアルミニウムペロブスカイト（ＹＡＰ（Ｃｅ））を用いる高性能空間分解ガンマ検出器である。上記検出器は、高い光歩留まり（Ｎａｌ（Ｔｌ）の約５０％）を供給し、ＮａＩ（Ｔｌ）よりも約５倍速い。また、インテルペンティアムまたはＰ６とコンパチブルなマルチチャネル高速および大容量メモリＤＳＯカード、例えば、ＧａｇｅＩｎｃ．製２チャネル、メモリ３２ｋｂの１５０ＭＨｚ／チャネルが用いられ得る。低い減衰アナログ遅延素子は、数１０ナノセカンド〜数マイクロセカンドの遅延時間で容易に入手可能である。三角形状のＹＡＰパルス（立ち上がり時間：１０ナノセカンド、立ち下がり時間：５０ナノセカンド）の場合、最大１０個のＰＭＴの出力がＤＳＯの単一チャネルでディジタル化され得る。従って、２枚のＤＳＯカードは、最大４０個のＰＭＴの出力を符号化し、信頼性の高い、見かけ上８ビットの定量化を可能にする。４つの隣接するＰＭＴが各々異なるＤＳＯチャネルで符号化されるモジュロ４符号化が用いられ得る。従って、小型で比較的低コストなオージェ組み込みカメラが可能である。ＭＰＤ撮像器用のＹＡＰシンチレータクリスタルを用いる場合、信号パルスは、約５０ナノセカンドの持続時間を有する。このことは、いくつかのＰＭＴからの信号を定遅延の使用を介して単一のＤＳＯ入力にマルチプレックスすることを可能にする。各々、０、１００、２００、３００、４００および５００ナノセカンド遅延されたＰＭＴの４行のそれぞれからの６つの出力に対しては加算が好適である。このパルストレインは、その後ＤＳＯ入力チャネルおよびトリガカード（ＳＣＰＣ）に送られる。トリガカードは、システム内の全ＤＳＯ用のトリガを生成する。第２の（一致する）検出器に対して、同一サイズ（１２インチ×８インチ）のＮａＩ（Ｔｌ）クリスタルが４つの３インチＰＭＴによって読み出される。これらのＰＭＴの出力は加算され、和信号が事象が一致するか否かを確立するために用いられる。さらに、このパルスは、形状分析されて、バックグラウンドを拒否する。全閾値、ディジタル遅延、および利得は、ＳＣＰＣを介したソフトウェアの制御下にある。コンピュータは、ＤＳＯによって獲得されたマルチプレックスされた信号を復号化して、全２４のＰＭＴ内にパルス振幅の分析を介して、各検出された事象の座標を見い出す。放射性バックグラウンドの問題を回避するために、大型ＭＰＤ撮像器は、放射性バックグラウンド、検出効率、エネルギー分解能、フォトカソード表面の均一性、暗電流、および長期安定性に基づいて慎重に選択されたＰＭＴを用いる。好適な光電子増倍管は、ＥＭＩよりの１インチまたは六角形状の２インチＰＭＴのいずれかを含む。１２インチ×８インチのＭＰＤ撮像器の場合、好適な構成は、２インチの六角形状ＰＭＴのグリッドであり、中心間の距離が２インチであり、これは、６×４個のＰＭＴアレイとなる。あるいは、１インチＰＭＴの場合は、中心間の距離が１．５インチである、８×５個のＰＭＴアレイが好適である。コストは、２インチＰＭＴの方がはるかに低い。なぜなら、電子部品がより単純であり、必要なＤＳＯカードは僅か２枚だからである。他方、１インチのＰＭＴは、僅かに良好な空間分解能および約２倍低い放射性バックグラウンドを提供する。大型ＭＰＤ撮像器は、好適には、専用データ獲得および処理ソフトウェアを用いる。いくつかのＰＭＴからの信号は、遅延線を用いて符号化され、１つのＤＳＯチャネルにマルチプレックスされる。獲得ソフトウェアは、一連のパルスを、適切なパルス形状拒否およびベースライン回復手順を用いて、処理する。このタスクは、信号間の定遅延により簡略化されるが、「トレイン」内のパルスが単一の事象によるものであるか否かという追加の一致分析および何らかの逆畳み込みが必要であり得る。複数のＰＭＴからのデータに基づく各事象の座標を演算するために、信頼性のある高効率のプロセスが好適である。はるかに大きい容量のデータを保存且つ処理するため、および大領域検出器内の避けられない非均一性を補償するために、特別な規定がなされる。これらのルーチンは、ルックアップテーブルによるほとんどの演算を置換し、整数演算の範囲内で、これらをできる限りアセンブリ言語で符号化して不感時間を減少することにより、最適化され得る。パルス処理、スペクトル分析、および画像再構築は、それ以外は、単一検出器ＳＲ−ＭＰＤシステムに関する。シークエンシャル試料ＭＰＤ装置：ｓｓＭＰＤは、１分当たりのカウントを測定し、¹²⁵Ｉを含む多光子放射同位元素により放射される１分当たりの崩壊を計算するために用いられ得る、１２試料のベンチトップ放射カウンタである。１２ｍｍ×７５ｍｍまたは１３ｍｍ×１００ｍｍの試料管内に含まれる、０．０５〜２．０ｍｌの容量中で、１〜１０⁶ｄｐｍの範囲に亘って崩壊が測定される。検出器チャンバを汚染することを回避するために、試料管には蓋が取り付けられる。ｓｓＭＰＤのレイアウトを図６に示す。管ホルダ７０が、鉛シールド７２上方を走る水平管ドライブ７１に搭載されている。各々が、シンチレータ７４、ＰＭＴ７５、およびベース電子部品７６を含む２つの検出器７３が、セパレータ７７に対向して取り付けられている。垂直管リフト７８は、各々の試料管（図示せず）を順に下降および上昇させる。検出器および機械部品は、フレーム７９により支持され、装置全体がエンクロージャ８０によって覆われている。検出器アセンブリは、各々が高分解能平面光電子増倍管に連結された、２つのシンチレータクリスタルからなるツイン検出器システムである。検出器アセンブリは、周囲のバックグラウンドを最小にするために、鉛−錫−銅複合シールド内に収容されている。ガンマ放射の効率的なカウントを可能にすることに加えて、試料ホルダは、ツインシンチレータ検出器アセンブリ内のクロストークを減少させるセパレータとして作用する。検出器アセンブリは、ｓｓＭＰＤ読出し電子部品、Ｗｉｎｄｏｗｓ^TM用制御およびデータログソフトウェア、および必要に応じてプリンタを有する構成のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に直接接続されている。ソフトウェアは、プリンタまたはファイルに、一般的なレポートヘッダ、並びに各試料に関して、試料番号、試料位置、カウント時間、１分当たりの測定カウント、１分当たりの計算された崩壊、および統計学的不確かさを出力する。さらに、ソフトウェアは、様々な商業的データ分析およびアッセイ解釈ソフトウェアのパッケージへのデータ送達を支持する。 ¹²⁵Ｉの場合、エネルギーの特定領域および検出効率は、構成手順中に自動的に確立される。他の同位元素の場合、カウントは、制限されたエネルギーおよびパルス形状の弁別（すなわち、より高いバックグラウンド）で行われ、絶対検出効率は知られない。非¹²⁵Ｉ試料の絶対活性が所望である場合、オペレータは、問題の同位元素の較正されたソースを獲得し且つこの同位元素用のｓｓＭＰＤの検出効率を確立し得る。ｓｓＭＰＤシステムは、ツインシンチレータークリスタルを採用し、光電子増倍管（ＰＭＴ）がガンマおよびＸ線放射検出器として読出しを行う。読出し電子部品およびソフトウェアは、各ＰＭＴからの信号を増幅し整形し、パルス形状を分析し、次のパルス高分析のために組み合わされたエネルギースペクトルを構築する。ｓｓＭＰＤ検出器の外部シールドは、周囲放射の影響を最小にする。従って、非放射性バックグラウンドの主要成分は、ＰＭＴ内の暗パルスによる。これらのパルスの形状は、検出器内のシンチレーションにより生成されたものとは異なり、ＰＭＴ暗パルス並びに大半の電磁および振動アーチファクトの拒否を可能にする。パルス形状ベースの拒否の後、システム内のバックグラウンドは、１５〜１００ｋｅＶの範囲のエネルギーに対してはほとんど平坦であり、非常に安定しており、検出器近傍の活性とは独立している（ｓｓＭＰＤシールドを貫通する能力を有するハードガンマ放射は例外である）。所望の同位元素用の適切なエネルギー領域内の拒否されなかったカウントは積分されて、カウント速度を減少させる。カウント速度（１分当たりのカウント、すなわちｃｐｍ）を、試料中の実際の活性（１分当たりの減衰、すなわちｄｐｍ）に変換するためには、特定の放射標識用のカウンタの検出効率（ＤＥ）を知っていることが必要である。２つの検出器の各々に対するＤＥは、ｓｓＭＰＤの較正および正確さを向上させるため、システムの完全性をテストするため、および較正試料の実際の活性の２つの見積もりを比較することにより試料ホルダの不整合を訂正するため、に別々に決定される。ｓｓＭＰＤの感度（検出の限界）を直接示すものは、バックグラウンド等価活性（ＢＥＡ）であり、これは、検出器内のバックグラウンドに等しいカウント速度を生成するソースの活性として定義づけられる。この重要な特徴は、ｓｓＭＰＤのバックグラウンドと検出効率との両方を説明する。ｓｓＭＰＤに対するバックグラウンド等価活性は、２ピコキュリーまたは¹²⁵Ｉの１アットモルであり、適度な検出効率（ＤＥ５０％）を維持しつつ放射性バックグラウンドを大幅に低減する（ＢＫＧ２ｃｐｍ）。ｓｓＭＰＤのバックグラウンド拒否技術は、１〜１０⁶ｃｐｍ（６ログダイナミックレンジ）の信頼性のある定量化を可能にする。１０⁶ｃｐｍを越えると、検出器内のパルスのパイルアップにより非線形が引き起こされる。応答はこの範囲ではもやは線形ではないが、ｓｓＭＰＤの獲得システムの不感時間は、拡張不能である。従って、カウントは行われ得、結果がパイルアップに対して補償される。別のベンチトップ実施態様は、選択された試料を試料ラックから取り上げて、それを試料ホルダに載置し、カウントが完了すると試料を除去して元に戻す、ピックアンドプレース（ｐｉｃｋａｎｄｐｌａｃｅ）ロボットアームを用いる。両方のベンチトップ実施態様において、変化する機械部品は、データ処理装置と連結されて、試料カウント時間が最適化されることを可能にする。要約すると、本発明の多光子検出器は、多くの利点を提供する。これらは、低バックグラウンドおよび高感度、高検出効率、高エネルギー分解能、優れた再現性および安定性、低コスト、並びに小さいサイズを含む。上記記載は、多くの特定の詳細を含むが、これらは、本発明の範囲を限定するものではなく、好適な実施態様の例であると考えられるべきである。多くの改変が可能である。本発明の範囲は、上記に記載および説明した実施態様によってではなく、広く解釈される請求の範囲およびその均等物によって決定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｔ 1/24 Ｇ０１Ｔ 1/24 7/08 7/08 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．試料中の放射性同位元素を検出する装置であって、（ａ）２つの互いに対向するガンマ／Ｘ線検出器を含む検出器アセンブリであって、該試料が該検出器間の試料ホルダ間に載置されたときに該試料中の放射性同位元素からの放射を検出し且つ該放射を電気出力パルスに変換する、検出器アセンブリと、（ｂ）該検出器に動作可能に接続され、各検出器からの出力パルスを分析し該出力パルスを該２つの検出器用の所定の受容基準と比較し、該所定の受容基準を満足しないパルスを拒否し、該所定の受容基準を満足する出力パルスを、一致するパルスと不一致のパルスとに関して別々にカウントする、パルス形状分析器と、を含む装置。２．前記検出器アセンブリが、少なくとも２つの互いに対向する検出器を含み、これらのうちの少なくとも１つが、前記放射性同位元素からの放射に衝突したときに信号を発生する薄い無機シンチレータクリスタルと、該検出器間に設けられたセパレータと、該検出器を外部放射から分離するシールドアレイと、フォトセンサとを含む、請求項１に記載の装置。３．前記シンチレータが、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＣａＦ₂（Ｅｕ）、およびＹＡＰからなる群より選択される、請求項２に記載の装置。４．前記２つの検出器が、約１．２５ｃｍ未満の厚みを有する同一のＣａＦ₂（Ｅｕ）クリスタルを含む、請求項２に記載の装置。５．前記フォトセンサが、約１０ｐＣｉ未満の放射能を有するように選択された低放射性材料から形成された光電子増倍管である、請求項２に記載の装置。６．前記光電子増倍管の直径が、約５ｃｍ〜約７．５ｃｍであり、前記シンチレーションクリスタルの直径が、該光電子増倍管の直径よりも約７％〜約２５％小さい、請求項５に記載の装置。７．前記シンチレータと前記フォトセンサとの間に、低放射性バックグラウンド光学的透明ウインドウが設けられている、請求項２に記載の装置。８．前記ウインドウが、石英または高密度（＞４ｇ／ｃｍ³）および高原子番号（約５０より大きい）を有する光学的透明材料を含む、請求項７に記載の装置。９．前記ウインドウが、高純度ＧｅＯ₂またはゲルマニウムベースガラス、鉛ベースの高密度ガラス、ＰｂＦ₂、およびアンドープゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）からなる群より選択された材料から形成され、該ウインドウが、前記ＰＭＴの光学特性と合致する光学グリースにより前記シンチレータおよび前記フォトセンサに光学的に連結されている、請求項７に記載の装置。１０．前記シンチレータおよび前記光電子増倍管が、少なくとも３つの、不透明プラスチックテープとそれに続く薄い金属テープの、連続する層によって覆われている、請求項５に記載の装置。１１．前記金属テープが、高透磁性を有する特別な金属テープを含み、前記アセンブリが、数層の銅テープによって覆われている、請求項１０に記載の装置。１２．前記検出器アセンブリが、少なくとも１つの成分が約６１よりも大きい原子番号を有する金属か又は約５ｇ／ｃｍ³よりも高い密度を有する該金属の化合物であるシールド内に設けられ、該シールド材料が、約１０ｐＣｉ／ｇ未満の放射性バックグラウンドを有するように選択された、請求項１に記載の装置。１３．前記試料ホルダが、約１２×１３ｍｍと約７５×１００ｍｍとの間の寸法を有するプラスチックトレイである、請求項１に記載の装置。１４．前記検出器の少なくとも１つが半導体検出器を含む、請求項１に記載の装置。１５．前記検出器の少なくとも１つがガス検出器である、請求項１に記載の装置。１６．前記試料ホルダが、カプセル化された試料スポットを含んでおり、十分薄く、該試料ホルダが無視できる量のＸ線を吸収し且つ前記検出器を汚染しないほど十分に低い密度／十分に低い原子番号を有する材料から形成されている、請求項１に記載の装置。１７．前記試料スポットが、約０．１ｐＣｉ／ｃｍ²未満の非常に低い放射性バックグラウンドおよび低い原子番号を有する材料の薄い層でカプセル化されている、請求項１６に記載の装置。１８．前記カプセル化材料が、スプレー、ラッカー、アクリルペイント、シリコンペイント、および電気ワニスからなる群より選択される、請求項１７に記載の装置。１９．前記試料が、約１ｍｍ未満の厚みを有するベリリウム膜、約０．５ｍｍ未満の厚みを有するプラスチック膜、および約０．２ｍｍ未満の厚みを有するアルミニウム膜からなる群より選択される薄膜により形成されるカプセル化パウチ内で、固体の平坦なシートに取り付けられている、請求項１７に記載の装置。２０．前記検出器の一方が他方よりも実質的に小さく、前記試料を走査する、該一方の検出器の前方に設けられた、小さい孔を有する高密度／高原子番号の重金属の薄膜をさらに含む、請求項２に記載の装置。２１．前記検出器の両方が、約３ｍｍ未満の厚みを有するＣａＦ₂（Ｅｕ）のクリスタルを含み、小さい方のクリスタルは約１．２５ｃｍと約２．５ｃｍとの間の直径を有し、大きい方のクリスタルは約２インチと約３インチとの間の直径を有する、¹²⁵Ｉソース用に最適化された請求項２０に記載の走査装置。２２．前記パルス形状分析器が、カウントのために不一致パルスと一致パルスとの両方を受け入れるＯＲモードと、カウントのために一致パルスのみを受け入れるＡＮＤモードという２つのモードを有し、小さいシンチレーションクリスタルの前方の孔に実質的に平坦な試料を提示するために適切な空間的分解能により２次元方向に前記試料ホルダを保持し且つ移動させるよう適合された試料ムーバと、該試料ムーバの位置を特定して各位置のカウント速度との相関を可能にし、各試料位置のデータ獲得時間を最適化して、蓄積されたデータが、所定の信号対バックグラウンド比または信号対統計的不確かさの比に達したときにデータ獲得が停止され得るようにするコントローラとをさらに含み、該パルス形状分析器と該コントローラとは、該獲得したデータを２次元画像として提示する、請求項２０に記載の走査装置。２３．前記試料ムーバと前記コントローラとが協働して、前記試料に対して、第１に低空間分解による走査、そして第２に高空間分解による走査という２つの走査が、カウント速度が所定の値を越える選択された領域において行われることを可能にする、請求項２２に記載の走査装置。２４．前記小さいシンチレータが、約０．１ｍｍ未満の厚みを有し、オージェ電子または非常に低エネルギのＸ線（Ｅ＜１０ｋｅＶ）に対して感度が良好であり、約０．２５ｃｍと約１．２５ｃｍとの間の直径を有する、請求項２１に記載の走査装置。２５．前記検出器アセンブリが、オージェ電子または非常に低エネルギのＸ線（Ｅ＜１０ｋｅＶ）に対して感度が良好である、０．１ｍｍ未満の厚みを有するシリコンシンチレータまたは空間分解ＣＣＤ検出器を含む、請求項２０に記載の走査装置。２６．２次元パターンを有する複数の試料アレイ用の、空間分解能を有する請求項１に記載の装置であって、前記検出器のうちの少なくとも１つが、高密度／重金属膜が取り付けられたシンチレータを含み、該膜が、該試料パターンに対応する符号化孔パターンを有し、該シンチレータが複数の出力を有する空間分解光電子増倍管と連結され、該複数の出力の各々が合致した低ノイズ増幅器に動作可能に接続され、該空間分解光電子増倍管の出力が電気的に加算されて加算出力となり、該個々の出力および該加算出力がマルチチャネルクスペクトル分析器に入力される、装置。２７．前記空間分解ＰＭＴからの前記増幅された出力パルスが、前記パルス形状受容基準による「標準形状」パルスと比較され、空間分解および非空間分解ＰＭＴの両方において該「標準形状」条件を満足する事象のみが受容されて２次元試料画像を形成するために用いられる、請求項２６に記載の装置。２８．前記空間分解光電子増倍管が４つの出力を有し、Ｘ線との衝突位置が反復アルゴリズム、ｘ₀＝（ＳＬ−ＳＲ）／ＴＳおよびｙ₀＝（ＳＴ−ＳＢ）／ＴＳにより与えられた第１の近似値、およびｘ_i＝（ａ[ｘ_i-1]＊ＳＬ−ｂ[ｘ_i-1]＊ＳＲ）／ＴＳおよびｙ_i＝（ｃ[ｙ_i-1]＊ＳＴ−ｄ[ｙ_i-1]＊ＳＢ）／ＴＳ但し、ＳＬ＝信号左、ＳＲ＝信号右、ＳＴ＝信号上、およびＳＢ＝信号下（ＳＢ）であり、ＴＳ＝ＳＬ＋ＳＲ＋ＳＴ＋ＳＢであり、ａ（ｘ）、ｂ（ｘ）、ｃ（ｙ）およびｄ（ｙ）は空間分解光電子増倍管用に経験的に確立された較正関数である、から得られる近似値から計算される、請求項２６に記載の装置。２９．Ｘ線の真のエネルギが、前記空間分解光電子増倍管用に経験的に確立されたルックアップ較正テーブルを用いて、Ｘ線との衝突位置から計算される、請求項２８に記載の装置。３０．前記シンチレータが、それに取り付けられた、約５０までの穴またはスリットという規則的なパターンを有する高密度／高原子番号膜から形成された符号化孔マスクを有し、前記試料ホルダが、平坦な２次元的試料アレイであり、試料を所定の時間内に該孔マスク前方の測定位置に順に載置するコンピュータ制御ムーバをさらに含む、請求項２６に記載の撮像装置。３１．撮像分析器をさらに含み、画像が前記カウントデータから再構築され、分解規定孔パターンが連続像を得るためにピクセルがＸおよびＹの両次元においてインターリーブされなければならず該パターンがインターリーブを可能にするパターンであり、システムが、画像表面に対する孔のマッピングを規定するソフトウェアマスクを含む較正ファイルを、各利用可能な分解マスクに対して別々に有し、ユーザインタフェースが各ピクセルに関して、走査すべき矩形領域の選択とカウント時間の予備設定を可能にし、データ提示システムが、虚偽の色、中間調、輪郭マップにおいて又は３Ｄ表面として画像の視覚化を可能にし、且つ他の画像処理プログラムによる分析のために多くのフォーマットで該像を記録する、請求項３０に記載の撮像装置。３２．前記検出器のうちの１つが、Ｘ線検出用に最適化されたＧｅ系半導体検出器、シリコン検出器、または空間分解ガス検出器である、請求項１に記載の装置。３３．前記空間分解検出器が、薄い自己制限スチーマチャンバであり、該空間分解がＣＣＤを用いた撮像によって得られる、請求項３２に記載の装置。３４．試料中の放射性同位元素を検出する方法であって、該試料を、２つの互いに対向する検出器間の試料ホルダ内に入れる工程と、該２つの互いに対向する検出器を用いて該試料からの放射を検出し、電気出力パルスを得る工程と、該出力パルスを、該２つの検出器用の所定の受容基準と比較する工程と、該所定の受容基準を満足しない出力パルスを拒否する工程と、該所定の受容基準を満足する出力パルスを、一致放射に対応するパルスと不一致放射に対応するパルスとに関して別々にカウントする工程と、を含む方法。３５．前記検出器アセンブリが、前記同位元素からの放射を電気出力パルスに変換する手段間に挟まれた試料を保持する手段を含み、前記パルス形状分析器が、前記出力パルスをカウントし且つ該出力パルスのタイミングをとる手段と、出力パルス振幅を、ベースラインの所定の範囲内に収まるように且つ放射エネルギと相関するように、正規化する手段と、所定の閾値を越える振幅を有する出力値がある場合に、第１のトリガパルスを発生させ、各々が該所定の閾値を越える振幅を有する２つの実質的に同時の出力パルスがある場合に、第２のトリガパルスを発生させ、該所定の閾値を越えない出力パルスを拒否する手段と、所定数の連続する正規化出力パルスを捕獲する、トリガパルスに応答する手段と、所定の同位元素、並びにパルス形状、高さ、座標、および一致性からなる群より選択されるシステム依存型受容基準に基づいて、該捕獲された出力パルスを分析する手段と、該所定の同位元素および該システム依存型受容基準を満足するパルスをカウントし、且つ該受容基準を満足しないパルスを拒否する手段と、を含む、装置。３６．前記検出器に対して放射性バックグラウンドをシールドする手段をさらに含む、請求項３５に記載の装置。３７．外部Ｘ線の大部分を吸収する手段をさらに含む、請求項３５に記載の装置。３８．前記試料ホルダが、調査すべき試料が穴に隣接して載置され得るように、容易に分布されたパターンに秩序立てられた複数の穴を有する、請求項１に記載の装置。３９．前記検出器間に、穴パターンを有するセパレータをさらに含み、前記試料ホルダが、適切な薄膜にブロットされた試料を、該セパレータおよび該試料ホルダの穴パターンと実質的に同一のパターンに整合させる、請求項３８に記載の装置。４０．前記試料ホルダが２つの部分を有し、該部分の各々が同一の穴パターンを有し、ブロットされた膜がこれら２つの部分間に載置される、請求項３９に記載の装置。４１．前記検出器アセンブリが、該各検出器について、前置増幅器、増幅器、および整形増幅器を含む、請求項１に記載の装置。４２．前記検出器アセンブリが、（ａ）ＣＧＸエミッタからの一致ガンマ線およびＸ線放射を、別々の放射検出器において出力パルスとして検出する手段を含み、前記パルス形状分析器が、（ｂ）該検出器からの該出力パルスの形状および高さを分析する手段と、（ｃ）不一致出力パルスを弁別して拒否する手段と、（ｄ）虚偽の一致出力パルスを弁別して拒否する手段と、（ｅ）残りの出力パルスを用いて前記試料中の該ＣＧＸエミッタの存在を定量化する手段と、を含む、該試料中の一致ガンマ／Ｘ線（ＣＧＸ）エミッタの選択的定量化用の、請求項１に記載の装置。４３．１アットモル未満の標識された分子を検出する能力を有する、請求項４２に記載の装置。４４．請求項３４に記載の方法であって、少なくとも１つの検出器用の、複数のパルス形状拒否パラメータであって、検出すべき所望の特徴的放射と関連するパラメータの、検出器依存的に許可された範囲を決定し且つ記録することにより、装置をセットアップする工程と、該少なくとも１つの検出器からの出力信号のパルス形状パラメータを決定し、該少なくとも１つの検出器からの出力信号のパルス形状パラメータを、該記録された検出器依存的に許可された範囲と比較することにより、該所望の特徴的放射を検出するように該装置を動作させる工程と、を含み、該少なくとも１つの検出器からの出力信号のパルス形状パラメータが、該記録された検出器依存的に許可された範囲と近似でない場合に、該少なくとも１つの検出器からの出力信号が、該所望の特徴的放射の検出としては拒否される、方法。４５．前記セットアップが、前記少なくとも１つの検出器に前記所望の特徴的放射のソースの試料を提供する工程と、該少なくとも１つの検出器から複数のパルスを獲得する工程と、現在のベースラインを含む該複数のパルスのヒストグラムと、前記パルス振幅の１／４、１／２および３／４のパルス幅とを構築し且つ記録する工程と、該少なくとも１つの検出器用の複数のパルス形状拒否パラメータの、検出器依存的に許可された範囲を、各ヒストグラムに関して、該ヒストグラムの隣接する支配的ピーク領域の９９％を受容する範囲として決定する工程と、該少なくとも１つの検出器用の該決定された複数のパルス形状拒否パラメータを記録する工程と、を含む、請求項４４に記載の方法。４６．前記セットアップが、前記第１および第２の検出器からの出力が実質的に一致する、一致事象を複数獲得する工程と、ヒストグラムを構築すること及び該ヒストグラムアプローチの９９％受容隣接支配的ピーク領域を用いることにより、パルス置換パラメータの許可された範囲を決定し且つ記録する工程と、該パルス置換パラメータの許可された範囲を記録する工程と、をさらに含む、請求項４５に記載の方法。４７．前記セットアップが、前記第１の検出器のスペクトル、前記第２の検出器のスペクトル、および一致事象の２次元スペクトルを含む、前記所望の特徴的放射に関連する３つの別々のエネルギスペクトルを構築する工程をさらに含む、請求項４６に記載の方法。４８．前記装置を動作させて前記所望の特徴的放射を検出する際に、前記少なくとも１つの検出器からの出力信号のパルス形状パラメータを決定することが、パルスの全幅に亘る時間ウインドウに亘って且つ該パルスの立ち上がりに僅かに先立って、受信したパルスの複数のデータポイントを獲得する工程と、最初の数個のデータポイントの平均を計算して現在のベースラインを決定する工程と、該計算された該現在のベースラインが０と大幅に異なる場合に、該パルスを、パイルアップにより歪んだとして拒否する工程と、該パルスが前工程で拒否されなかった場合に、次の複数のデータポイントを走査して最大値を求める工程と、該最大値が超過量を越えることが判明した場合に、該パルスを拒否する工程と、該パルスが前工程のいずれにおいても拒否されなかった場合に、該パルスのピーク振幅を、該最大値と該現在のベースラインとの差として計算する工程と、該パルスの該ピークから前方および後方に走査して、該ピーク振幅の複数の部分における振幅レベルに関する時間オフセットを決定する工程と、少なくとも該決定された時間オフセットを、該少なくとも１つの検出器からの出力信号のパルス形状パラメータとして用いる工程と、を含む、請求項４４に記載の方法。４９．前記装置を動作させて前記所望の特徴的放射を検出する際に、出力信号のパルス形状パラメータを前記記録された検出器依存的に許可された範囲と比較することが、パルスのピーク振幅の１／２、１／４および３／４の振幅レベルに関する前記時間オフセットが、該記録された検出器依存的に許可された範囲以内であるか否かを決定する工程を含む、請求項４８に記載の方法。５０．前記少なくとも１つの検出器が、第１および第２の検出器を含み、前記セットアップがさらに、該第１および第２の検出器からの出力が実質的に一致する、一致事象を複数獲得する工程と、ヒストグラムを構築すること及び該ヒストグラムアプローチの９９％受容隣接支配的ピーク領域を用いることにより、パルス置換パラメータの許可された範囲を決定し且つ記録する工程と、該パルス置換パラメータの許可された範囲を記録する工程と、を含み、前記装置を動作させて前記所望の特徴的放射を検出することがさらに、動作中に一致の発生をテストすることを含み、該一致の発生をテストすることが、該第１および該第２の検出器からの各々のパルスの立ち上がり先端における１／４振幅レベルに関する時間オフセット間の距離を決定する工程と、該決定された距離を、前記記録されたパルス置換パラメータの許可された範囲と比較する工程とを含む、請求項４８に記載の方法。５１．特定の同位元素に対して前記装置を較正する工程をさらに含む、請求項４４に記載の方法。５２．前記パルス形状分析器が製造物を含み、該製造物が、コンピュータプログラムを表すように物理的に構成された基板を有するコンピュータ読み取り可能記録媒体を含み、該コンピュータプログラムが、プログラマブル粒子／放射線放射検出装置をセットアップし且つ動作させる手段を含む、請求項１に記載の装置。５３．前記検出器アセンブリが、シンチレータクリスタルと、該シンチレータクリスタルに光学的に連結された光電子増倍管と、該光電子増倍管に接続され、高電圧電源、電圧分割器、および増幅器を含む、一体化光電子増倍管ベース電子モジュールと、該ベースモジュールと該光電子増倍管との間、該光電子増倍管と該シンチレータクリスタルとの間、該光電子増倍管回り、および該シンチレーター光電子増倍管ベースモジュールのアセンブリ回りに設けられシールドと、を含む、請求項１に記載の装置。５４．前記出力パルス振幅を、ベースラインの所定の範囲内に収まるように且つ放射エネルギと相関するように、正規化する工程と、出力パルスの振幅が所定の閾値を越えるトリガ出力パルスがある場合に、第１のトリガパルスを発生させ、出力パルスの振幅が該所定の閾値を越える２つの同時トリガ出力パルスがある場合に、第２のトリガパルスを発生させ、該所定の閾値を越えない出力パルスを拒否する工程と、トリガパルスに応答して、所定数の連続する正規化出力パルスを捕獲する工程と、該捕獲された出力パルスを、所定の同位元素およびシステム依存型受容基準に関して分析する工程と、をさらに含む、請求項３４に記載の方法。５５．２次元の試料アレイ用のカウントデータを受信し、放射性同位元素の存在を示す画像を再構築する画像プロセッサをさらに含む、請求項１に記載の装置。