JPS6126632B2 - - Google Patents
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- JPS6126632B2 JPS6126632B2 JP54037140A JP3714079A JPS6126632B2 JP S6126632 B2 JPS6126632 B2 JP S6126632B2 JP 54037140 A JP54037140 A JP 54037140A JP 3714079 A JP3714079 A JP 3714079A JP S6126632 B2 JPS6126632 B2 JP S6126632B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
-
- G—PHYSICS
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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
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- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
- G01T1/164—Scintigraphy
- G01T1/1641—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
- G01T1/1644—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using an array of optically separate scintillation elements permitting direct location of scintillations
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Description
本発明は放射線検出器に関するもので、更に詳
しく言えば、台形の横断面を持つた新規な放射線
検出器用シンチレータに関する。 計算機処理Ｘ線断層撮影装置のごとき数多くの
放射線検査装置においては、高い精度で放射線束
を測定することが要求される。典型的な計算機処
理Ｘ線断層撮影装置の場合、一般には0.1％未満
の誤差しか許さないような精度が望まれる。医学
的なＸ線技術によれば、患者がＸ線に暴露される
時間をできるだけ短くすることが望ましい。そこ
で、患者の暴露時間を短かくするため、様々なエ
ネルギーのＸ線を含む線源が使用される。かかる
放射線検査装置（たとえば計算機処理Ｘ線断層撮
影装置）においては、患者の身体を通過する際に
様々な程度の吸収を受けたＸ線束が複数の放射線
検出器によつて同時に測定される。その場合、
個々の検出器が受光するＸ線信号のスペクトルや
強度が広範囲にわたつて変化しても、各検出器の
検出素子はＸ線信号に対してその他のあらゆる検
出素子と実質的に同じ応答を示すことが必要であ
る。 固体検出器を用いる放射線検査装置の場合、
様々な程度に吸収された放射線を光子に変換する
ためにシンチレータ素子が使用され、また放射線
によつてシンチレータ素子から誘発された螢光を
検出するための手段が装備される。通例にはま
た、シンチレータ素子に入射し得る放射線の角度
を制限するためのコリメータ手段も装備される。
計算機処理Ｘ線断層撮影装置用の典型的なＸ線検
出器においては、タングステンやタンタルのごと
き原子番号の大きい物質の平板から成るコリメー
タ手段がＸ線束の入射方向に対して通例平行とな
るように配置される。かかるコリメータ板の間に
は直方体のシンチレータ素子が配置され、また入
射Ｘ線束の強度にほとんど影響を及ぼすことなく
シンチレータ素子からの光子の大部分を受け得る
ように少なくとも１個の光感知器が配置される。
かかる検出器のＸ線に対する応答は、コリメータ
板によつてＸ線が散乱される程度ばかりでなく直
方体のシンチレータ素子における寸法の狂いにも
大きく依存する。通例、完全な直方体からの許容
可能な狂いは僅か1/1000に過ぎない。従つて、シ
ンチレータ素子の配置の狂いに原因する応答の変
動が低減されるようなシンチレータ素子−コリメ
ータ板型の放射線検出器が得られれば望ましいわ
けである。 さて本発明に従えば、入射放射線量子の進行方
向と平行に配置された１対のコリメータ板、入射
した放射線量子を光子に変換するためコリメータ
板の間に配置された直方体でない形状のシンチレ
ータ素子、およびシンチレータ素子から放出され
た光子の大部分を受光し得るように配置された少
なくとも１個の光感知器から成る放射線検出器が
提供される。上記のシンチレータ素子は互いに平
行なコリメータ板の対向内面に対して垂直な平面
で切ると台形の横断面を有し、しかもそれの側面
はシンチレータ素子の後面に対する法線と所定の
角を成すように傾斜している結果、様々なエネル
ギーレベルを持つた放射線に対する検出器の応答
の変動はシンチレータ素子の後面に対する法線と
比べた入射角が一定の範囲にある限りは顕著に低
減される。 好適な実施例の場合、かかるシンチレータ素子
は20mmの長さおよび４mmの厚さを有する。また、
台形の横断面内における前面および後面の幅はそ
れぞれ1.8mmおよび２mmであり、従つて側面は後
面に対する法線と約1.5゜の角を成す。その結
果、放射線入射方向に対して垂直な平面とシンチ
レータ素子の後面との間の角が１゜となるような
誤配置によつて生じる誤差は、直方体のシンチレ
ータ素子について同じ程度の誤配置を行つた場合
に生じる誤差に比べて約３桁も小さくなるのであ
る。 添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を
考察すれば、本発明の利点は自ら明らかとなろ
う。 先ず第１図を見ると、従来の放射線検出器１０
が示されている。かかる放射線検出器１０には、
タングステン、タンタルなどのごとき原子番号の
大きい物質から作られた１対のコリメータ板１１
が含まれ、そしてそれらの対向内面が互いにほぼ
平行となりかつ検出器支持部材１２の平らな表面
に対して垂直となるように配置されている。コリ
メータ板１１は互いに離隔していて、その間には
タリウム添加ヨウ化セシウムなどのごとき物質か
ら作られたシンチレータ素子１４が配置されてい
る。シンチレータ素子１４は、矢印Ａによつて示
されるようなコリメータ板内面と平行な方向に沿
つて進行するＸ線量子の様な入射放射線束を受け
る。矢印Ａによつて示される進路と実質的に異な
る進路に沿つて入射する放射線量子は、コリメー
タ板１１によつて阻止されるため、シンチレータ
素子１４に到達することがほとんどない。従来、
シンチレータ素子１４は直方体を成していた。従
つて、その横断面は（第１図に示されるごとく）
幅ｗおよび厚さｔを持つた長方形となる。放射線
によつてシンチレータ素子１４から誘発された螢
光を受光するため、ホトトランジスタ、ホトダイ
オードなどのごとき光感知器１６がシンチレータ
素子１４の一方の表面に隣接して配置されてい
る。通例、シンチレータ素子１４の長さ（第１図
の図面の紙面に対して垂直な方向の寸法）は20mm
程度、幅ｗは２mm程度、またほとんど全ての入射
放射線が吸収されなければならないという要請に
基づいて決定される厚さｔは４mm程度である。な
お、幅ｗは一般に所望の空間分解能によつて決定
される。 シンチレータ素子１４の装着に当つては、その
上面１４ａが入射放射線の方向Ａに対して垂直と
なり、従つて対向する平行側面１４ｂが放射線入
射方向と平行になるようにすれば理想的である。
その場合、光感知器１６に隣接する下面１４ｃも
また放射線入射方向に対して垂直となり、かつ支
持部材１２の表面と平行になる。ところで、シン
チレータ素子１４が完全な直方体であり、しかも
完全に正しく配向されていれば、上面１４ａに対
する法線と入射放射線の入射方向（矢印Ａ）とが
成す角θはゼロとなる。しかしながら、このよう
な配置を実際に達成することは極めて難しい。特
に、扇形ビーム式の計算機処理Ｘ線断層撮影装置
において見られるごとく、複数の検出器を一列に
配置する場合にはそれが顕著である。そのような
場合、少なくとも１個のシンチレータ素子１４は
一方の側面１４ｂが矢印Ａの方向に対して（ゼロ
でない）角θを成すように配置されるのが通例で
ある。従つて、上面１４ａも入射放射線のほぼ平
らな波面に対して同じ角θだけ傾斜していること
になる。 様々なエネルギーレベルを持つた放射線に対す
るシンチレータ素子の応答は、放射線ビームの入
射方向に対してシンチレータ素子が成す角θに依
存する。すなわち、ビーム中の低エネルギーＸ線
（軟らかいＸ線）はビームに暴露されるシンチレ
ータ素子の表面付近において吸収されるから、軟
らかいＸ線に関して生じる螢光はＸ線源（図示せ
ず）の方向からシンチレータ素子を見た場合にシ
ンチレータ素子に対して画成される平面１８の全
面積に比例することになる。このような平面１８
の幅Ｓは、互いに平行でかつＸ線入射方向（矢印
Ａ）と平行な１対の仮想直線２０によつて決定さ
れる。この仮想直線２０は、Ｘ線入射方向に対し
て垂直な平面（これはまた幅Ｓの平面でもある）
における最も離れた位置にあるシンチレータ素子
１４上の点を通る。θ＝90゜となる極端な誤配置
の場合を考えてみると、一方の側面１４ｂがＸ線
入射方向に対して垂直となるから、軟らかいＸ線
に対する誤配置の場合の応答と正配置の場合の応
答との比は厚さｔと幅ｗとの比に等しくなる。図
示された実例では、ｔ＝４mmかつｗ＝２mmである
から、90゜の誤配置の場合に軟らかいＸ線に対し
て生じる応答は正しく配置されたシンチレータ素
子が軟らかいＸ線に対して示す応答のほぼ２倍と
なる。 他方、高エネルギーのＸ線（硬いＸ線）に対す
るシンチレータ素子１４の応答は、Ｘ線入射方向
に沿つて測定した平均厚さと平面１８の幅Ｓとの
積に比例する。すなわち、かかる応答はシンチレ
ータ素子１４の体積に比例するわけで、それの配
置の仕方にはほとんど関係しない。それ故、角θ
がゼロから次第に増加するようにシンチレータ素
子１４を回転させた場合、低エネルギーＸ線に対
する応答は増大するが、高エネルギーＸ線に対す
る応答はほとんど一定のままである。ビーム中の
最低エネルギーと最高エネルギーとの間に位置す
るいずれの組合せのＸ線エネルギーについても同
様な傾向が見られるのであつて低エネルギーのＸ
線ほど顕著な応答の増大をもたらすことになる。
このような低エネルギーＸ線に対する応答の増大
の程度は幅と厚さとの比に依存するのであつて、
厚さに比べて幅が非常に小さい場合に最も顕著と
なる。一般的に言えば、角θを与えるような誤配
置が行われた場合、平面１８の幅Ｓは次式によつ
て与えられる。 Ｓ＝ｗ cos θ＋ｔ sin θ すなわち、ｗ＝２mmかつｔ＝４mmであるような
図示の場合、１゜の誤差（θ＝１゜）は2.07mmの
幅Ｓをもたらす。これは、θ＝０の正配置の場合
に比べ、低エネルギーＸ線に応答し得る面積が
3.4％だけ増加することを意味する。ｗ＝２mmか
つｔ＝１mmであるようなシンチレータ素子につい
て言えば、平面１８の幅Ｓは約2.017mm（すなわ
ち約0.86％の増加）であつて、この誤差は図示の
場合の約４分の１に当る。ところが、この場合の
ように厚さを小さくすると、比較的高エネルギー
の入射Ｘ線のほとんど全てがシンチレータ素子１
４により吸収されかつその中で螢光に変換されて
から光感知器１６に受光されなければならないと
いう要請が満たされなくなる。以上から明らかな
通り、多数のシンチレータ素子から成る検出器列
の場合、各検出器が他の検出器に対して示す応答
誤差を前述のごとく0.1％未満にすることは直方
体のシンチレータ素子１４を用いる限り困難であ
る。 次に第２図を見ると、本発明の好適な実施例を
成す放射線検出器３０が示されている。なお、説
明の都合上、寸法や角度は（第１図の場合と同様
に）誇張して描かれている。この場合にも、互い
に離隔した平行なコリメータ板１１は支持部材１
２の表面に対してほぼ垂直となつている。シンチ
レータ素子３５は、コリメータ板１１の対向内面
に対して垂直な平面で切ると台形の横断面を有し
ている。すなわち、シンチレータ素子３５の前面
３５ａが有する幅Ｆは後面３５ｂの幅Ｂよりも小
さく、またシンチレータ素子３５の側面３５ｃは
互いにほぼ平行な前面３５ａおよび後面３５ｂに
対する法線と角γを成すように傾斜している。Ｘ
線によつてシンチレータ素子３５から誘発された
螢光を受光するため、光感知器３９が後面３５ｂ
に対して平行に隣接するように配置されている。
公知の通り、側面３５ｃおよび前面３５ａ上に
は、光子を極めて良く反射するがＸ線はほぼ完全
に透過するような物質の薄層を配置することもで
きる。そうすれば、Ｘ線によつて誘発された螢光
はもつぱらシンチレータ素子３５の後面３５ｂか
ら放出されることになる。 好適な実施例によれば、シンチレータ素子の長
さ（シンチレータ素子の台形の横断面すなわち第
２図の紙面に対して垂直な方向の寸法）および厚
さt′は第１図の従来技術の場合と同様にそれぞれ
約20mmおよび約４mmである。後面３５ｂの幅Ｂは
第１図中の幅ｗすなわち２mmに等しく設定される
のに対し、前面３５ａの幅Ｆは1.8mmに等しく設
定される。それ故、角γはtan-1（0.1／４）すな
わち約1.43゜となる。 台形の横断面を持つたシンチレータ素子３５
は、それの後面３５ｂがＸ線入射方向（矢印Ｃ）
に対して垂直な平面とある角θを成すように装着
される。Ｘ線入射方向Ｃに対して垂直な平面１
８′の幅S′は、台形シンチレータ素子３５の最も
外側の点を通る仮想直線２０′によつて規定され
る。その場合の幅S′は、小さな角変位すなわちＸ
線入射方向Ｃに沿つて後ろ向きにシンチレータ素
子３５の後面３５ｂを見た場合に側面３５ｃが見
えない程度の角変位に対して比較的僅かしか変化
しない。Ｘ線入射方向Ｃと平行な仮想直線２０′
の一方に側面３５ｃがちようど重なるという極端
な場合が第２図に示されている。その場合の幅
S′は後面３５ｂの幅Ｂと角θの余弦との積に等し
いことがわかろう。すなわち、上記の寸法を有し
かつ誤配置の最大角θが1.43゜（＝γ）に等しい
ような台形シンチレータ素子について言えば、誤
配置の角θが１゜である場合、幅S′は2cos1゜＝
1.9997mmに等しいわけで、これはθ＝０゜となる
正配置時の幅より約0.015％少ない。このような
誤配置による誤差は、第１図の直方体シンチレー
タ素子１４が同様な誤配置がもたらす幅Ｓの変化
に比べると1/200未満である。従つて、台形の横
断面を持つたシンチレータ素子から成る検出器列
においては、小さな角の誤配置による誤差を検出
器列製造工程から排除することができなくてもか
なり一様な応答の得られることがわかる。なお、
長さ方向すなわちコリメータ板の対向内面および
Ｘ線入射方向と平行な平面内におけるシンチレー
タ素子３５の誤配置の影響を小さくするためにも
同様な台形の横断面を使用し得ることは勿論であ
る。そのような場合、シンチレータ素子３５は角
錐台状を成す。 かかる放射線検出器の用途としては、前述のご
とく、様々なエネルギーレベルを持つたＸ線を使
用する計算機処理Ｘ線断層撮影装置が挙げられ
る。このような比較的広いエネルギー範囲のＸ線
は、通例、0.1mm（低エネルギーのＸ線すなわち
軟らかいＸ線の場合）から数mm（高エネルギーの
Ｘ線すなわち硬いＸ線の場合）までの深度にわた
つて吸収される。つまり、実際に検出されるＸ線
は幅広いスペクトルバンドであつて、それの周波
数やバンド幅は検査すべき患者やその他の物体の
厚さおよび組成に応じて変位させる傾向がある。
特定のシンチレータ素子の応答はシンチレータ物
質の吸収係数αに関係する。第１図に示された直
方体のシンチレータ素子１４について言えば、広
範囲の波長を持つた放射線に対する相対応答は ｗ cosθ＋ｔ sinθ−（ｗ cosθ− ｔ sinθ）e-〓t/cos〓−（sin2θ） （１／α）（１−e-〓t/cos〓） によつて与えられる。比較的低エネルギーの放射
線に対しては極めて強い吸収が起こるから、αは
無限大に向かつて増加し、従つて上記の応答は
（ｗ cosθ＋ｔ sinθ）に近づく。また、高エ
ネルギーの（従つてあまり吸収されない）Ｘ線に
対しては吸収係数αがゼロに向かつて減少し、従
つて相対応答は（αwt）に近づく。代表例とし
て、軟らかいＸ線については（Ｘ線源から直接に
入射した場合に見られるような）吸収係数α＝60
cm-1を使用し、また硬いＸ線については（患者の
身体を透過した後に見られるような）吸収係数 α＝15cm-1を使用することにしよう。シンチレー
タ素子１４が正しく配置された場合（すなわちθ
＝０゜の場合）、硬いＸ線に対する応答と軟らか
いＸ線に対する応答との比は（寸法が前述の通り
とすれば）0.998となる。そこで、角θを次第に
増加させると、応答比は第１表に示されるごとく
に減少する。
しく言えば、台形の横断面を持つた新規な放射線
検出器用シンチレータに関する。 計算機処理Ｘ線断層撮影装置のごとき数多くの
放射線検査装置においては、高い精度で放射線束
を測定することが要求される。典型的な計算機処
理Ｘ線断層撮影装置の場合、一般には0.1％未満
の誤差しか許さないような精度が望まれる。医学
的なＸ線技術によれば、患者がＸ線に暴露される
時間をできるだけ短くすることが望ましい。そこ
で、患者の暴露時間を短かくするため、様々なエ
ネルギーのＸ線を含む線源が使用される。かかる
放射線検査装置（たとえば計算機処理Ｘ線断層撮
影装置）においては、患者の身体を通過する際に
様々な程度の吸収を受けたＸ線束が複数の放射線
検出器によつて同時に測定される。その場合、
個々の検出器が受光するＸ線信号のスペクトルや
強度が広範囲にわたつて変化しても、各検出器の
検出素子はＸ線信号に対してその他のあらゆる検
出素子と実質的に同じ応答を示すことが必要であ
る。 固体検出器を用いる放射線検査装置の場合、
様々な程度に吸収された放射線を光子に変換する
ためにシンチレータ素子が使用され、また放射線
によつてシンチレータ素子から誘発された螢光を
検出するための手段が装備される。通例にはま
た、シンチレータ素子に入射し得る放射線の角度
を制限するためのコリメータ手段も装備される。
計算機処理Ｘ線断層撮影装置用の典型的なＸ線検
出器においては、タングステンやタンタルのごと
き原子番号の大きい物質の平板から成るコリメー
タ手段がＸ線束の入射方向に対して通例平行とな
るように配置される。かかるコリメータ板の間に
は直方体のシンチレータ素子が配置され、また入
射Ｘ線束の強度にほとんど影響を及ぼすことなく
シンチレータ素子からの光子の大部分を受け得る
ように少なくとも１個の光感知器が配置される。
かかる検出器のＸ線に対する応答は、コリメータ
板によつてＸ線が散乱される程度ばかりでなく直
方体のシンチレータ素子における寸法の狂いにも
大きく依存する。通例、完全な直方体からの許容
可能な狂いは僅か1/1000に過ぎない。従つて、シ
ンチレータ素子の配置の狂いに原因する応答の変
動が低減されるようなシンチレータ素子−コリメ
ータ板型の放射線検出器が得られれば望ましいわ
けである。 さて本発明に従えば、入射放射線量子の進行方
向と平行に配置された１対のコリメータ板、入射
した放射線量子を光子に変換するためコリメータ
板の間に配置された直方体でない形状のシンチレ
ータ素子、およびシンチレータ素子から放出され
た光子の大部分を受光し得るように配置された少
なくとも１個の光感知器から成る放射線検出器が
提供される。上記のシンチレータ素子は互いに平
行なコリメータ板の対向内面に対して垂直な平面
で切ると台形の横断面を有し、しかもそれの側面
はシンチレータ素子の後面に対する法線と所定の
角を成すように傾斜している結果、様々なエネル
ギーレベルを持つた放射線に対する検出器の応答
の変動はシンチレータ素子の後面に対する法線と
比べた入射角が一定の範囲にある限りは顕著に低
減される。 好適な実施例の場合、かかるシンチレータ素子
は20mmの長さおよび４mmの厚さを有する。また、
台形の横断面内における前面および後面の幅はそ
れぞれ1.8mmおよび２mmであり、従つて側面は後
面に対する法線と約1.5゜の角を成す。その結
果、放射線入射方向に対して垂直な平面とシンチ
レータ素子の後面との間の角が１゜となるような
誤配置によつて生じる誤差は、直方体のシンチレ
ータ素子について同じ程度の誤配置を行つた場合
に生じる誤差に比べて約３桁も小さくなるのであ
る。 添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を
考察すれば、本発明の利点は自ら明らかとなろ
う。 先ず第１図を見ると、従来の放射線検出器１０
が示されている。かかる放射線検出器１０には、
タングステン、タンタルなどのごとき原子番号の
大きい物質から作られた１対のコリメータ板１１
が含まれ、そしてそれらの対向内面が互いにほぼ
平行となりかつ検出器支持部材１２の平らな表面
に対して垂直となるように配置されている。コリ
メータ板１１は互いに離隔していて、その間には
タリウム添加ヨウ化セシウムなどのごとき物質か
ら作られたシンチレータ素子１４が配置されてい
る。シンチレータ素子１４は、矢印Ａによつて示
されるようなコリメータ板内面と平行な方向に沿
つて進行するＸ線量子の様な入射放射線束を受け
る。矢印Ａによつて示される進路と実質的に異な
る進路に沿つて入射する放射線量子は、コリメー
タ板１１によつて阻止されるため、シンチレータ
素子１４に到達することがほとんどない。従来、
シンチレータ素子１４は直方体を成していた。従
つて、その横断面は（第１図に示されるごとく）
幅ｗおよび厚さｔを持つた長方形となる。放射線
によつてシンチレータ素子１４から誘発された螢
光を受光するため、ホトトランジスタ、ホトダイ
オードなどのごとき光感知器１６がシンチレータ
素子１４の一方の表面に隣接して配置されてい
る。通例、シンチレータ素子１４の長さ（第１図
の図面の紙面に対して垂直な方向の寸法）は20mm
程度、幅ｗは２mm程度、またほとんど全ての入射
放射線が吸収されなければならないという要請に
基づいて決定される厚さｔは４mm程度である。な
お、幅ｗは一般に所望の空間分解能によつて決定
される。 シンチレータ素子１４の装着に当つては、その
上面１４ａが入射放射線の方向Ａに対して垂直と
なり、従つて対向する平行側面１４ｂが放射線入
射方向と平行になるようにすれば理想的である。
その場合、光感知器１６に隣接する下面１４ｃも
また放射線入射方向に対して垂直となり、かつ支
持部材１２の表面と平行になる。ところで、シン
チレータ素子１４が完全な直方体であり、しかも
完全に正しく配向されていれば、上面１４ａに対
する法線と入射放射線の入射方向（矢印Ａ）とが
成す角θはゼロとなる。しかしながら、このよう
な配置を実際に達成することは極めて難しい。特
に、扇形ビーム式の計算機処理Ｘ線断層撮影装置
において見られるごとく、複数の検出器を一列に
配置する場合にはそれが顕著である。そのような
場合、少なくとも１個のシンチレータ素子１４は
一方の側面１４ｂが矢印Ａの方向に対して（ゼロ
でない）角θを成すように配置されるのが通例で
ある。従つて、上面１４ａも入射放射線のほぼ平
らな波面に対して同じ角θだけ傾斜していること
になる。 様々なエネルギーレベルを持つた放射線に対す
るシンチレータ素子の応答は、放射線ビームの入
射方向に対してシンチレータ素子が成す角θに依
存する。すなわち、ビーム中の低エネルギーＸ線
（軟らかいＸ線）はビームに暴露されるシンチレ
ータ素子の表面付近において吸収されるから、軟
らかいＸ線に関して生じる螢光はＸ線源（図示せ
ず）の方向からシンチレータ素子を見た場合にシ
ンチレータ素子に対して画成される平面１８の全
面積に比例することになる。このような平面１８
の幅Ｓは、互いに平行でかつＸ線入射方向（矢印
Ａ）と平行な１対の仮想直線２０によつて決定さ
れる。この仮想直線２０は、Ｘ線入射方向に対し
て垂直な平面（これはまた幅Ｓの平面でもある）
における最も離れた位置にあるシンチレータ素子
１４上の点を通る。θ＝90゜となる極端な誤配置
の場合を考えてみると、一方の側面１４ｂがＸ線
入射方向に対して垂直となるから、軟らかいＸ線
に対する誤配置の場合の応答と正配置の場合の応
答との比は厚さｔと幅ｗとの比に等しくなる。図
示された実例では、ｔ＝４mmかつｗ＝２mmである
から、90゜の誤配置の場合に軟らかいＸ線に対し
て生じる応答は正しく配置されたシンチレータ素
子が軟らかいＸ線に対して示す応答のほぼ２倍と
なる。 他方、高エネルギーのＸ線（硬いＸ線）に対す
るシンチレータ素子１４の応答は、Ｘ線入射方向
に沿つて測定した平均厚さと平面１８の幅Ｓとの
積に比例する。すなわち、かかる応答はシンチレ
ータ素子１４の体積に比例するわけで、それの配
置の仕方にはほとんど関係しない。それ故、角θ
がゼロから次第に増加するようにシンチレータ素
子１４を回転させた場合、低エネルギーＸ線に対
する応答は増大するが、高エネルギーＸ線に対す
る応答はほとんど一定のままである。ビーム中の
最低エネルギーと最高エネルギーとの間に位置す
るいずれの組合せのＸ線エネルギーについても同
様な傾向が見られるのであつて低エネルギーのＸ
線ほど顕著な応答の増大をもたらすことになる。
このような低エネルギーＸ線に対する応答の増大
の程度は幅と厚さとの比に依存するのであつて、
厚さに比べて幅が非常に小さい場合に最も顕著と
なる。一般的に言えば、角θを与えるような誤配
置が行われた場合、平面１８の幅Ｓは次式によつ
て与えられる。 Ｓ＝ｗ cos θ＋ｔ sin θ すなわち、ｗ＝２mmかつｔ＝４mmであるような
図示の場合、１゜の誤差（θ＝１゜）は2.07mmの
幅Ｓをもたらす。これは、θ＝０の正配置の場合
に比べ、低エネルギーＸ線に応答し得る面積が
3.4％だけ増加することを意味する。ｗ＝２mmか
つｔ＝１mmであるようなシンチレータ素子につい
て言えば、平面１８の幅Ｓは約2.017mm（すなわ
ち約0.86％の増加）であつて、この誤差は図示の
場合の約４分の１に当る。ところが、この場合の
ように厚さを小さくすると、比較的高エネルギー
の入射Ｘ線のほとんど全てがシンチレータ素子１
４により吸収されかつその中で螢光に変換されて
から光感知器１６に受光されなければならないと
いう要請が満たされなくなる。以上から明らかな
通り、多数のシンチレータ素子から成る検出器列
の場合、各検出器が他の検出器に対して示す応答
誤差を前述のごとく0.1％未満にすることは直方
体のシンチレータ素子１４を用いる限り困難であ
る。 次に第２図を見ると、本発明の好適な実施例を
成す放射線検出器３０が示されている。なお、説
明の都合上、寸法や角度は（第１図の場合と同様
に）誇張して描かれている。この場合にも、互い
に離隔した平行なコリメータ板１１は支持部材１
２の表面に対してほぼ垂直となつている。シンチ
レータ素子３５は、コリメータ板１１の対向内面
に対して垂直な平面で切ると台形の横断面を有し
ている。すなわち、シンチレータ素子３５の前面
３５ａが有する幅Ｆは後面３５ｂの幅Ｂよりも小
さく、またシンチレータ素子３５の側面３５ｃは
互いにほぼ平行な前面３５ａおよび後面３５ｂに
対する法線と角γを成すように傾斜している。Ｘ
線によつてシンチレータ素子３５から誘発された
螢光を受光するため、光感知器３９が後面３５ｂ
に対して平行に隣接するように配置されている。
公知の通り、側面３５ｃおよび前面３５ａ上に
は、光子を極めて良く反射するがＸ線はほぼ完全
に透過するような物質の薄層を配置することもで
きる。そうすれば、Ｘ線によつて誘発された螢光
はもつぱらシンチレータ素子３５の後面３５ｂか
ら放出されることになる。 好適な実施例によれば、シンチレータ素子の長
さ（シンチレータ素子の台形の横断面すなわち第
２図の紙面に対して垂直な方向の寸法）および厚
さt′は第１図の従来技術の場合と同様にそれぞれ
約20mmおよび約４mmである。後面３５ｂの幅Ｂは
第１図中の幅ｗすなわち２mmに等しく設定される
のに対し、前面３５ａの幅Ｆは1.8mmに等しく設
定される。それ故、角γはtan-1（0.1／４）すな
わち約1.43゜となる。 台形の横断面を持つたシンチレータ素子３５
は、それの後面３５ｂがＸ線入射方向（矢印Ｃ）
に対して垂直な平面とある角θを成すように装着
される。Ｘ線入射方向Ｃに対して垂直な平面１
８′の幅S′は、台形シンチレータ素子３５の最も
外側の点を通る仮想直線２０′によつて規定され
る。その場合の幅S′は、小さな角変位すなわちＸ
線入射方向Ｃに沿つて後ろ向きにシンチレータ素
子３５の後面３５ｂを見た場合に側面３５ｃが見
えない程度の角変位に対して比較的僅かしか変化
しない。Ｘ線入射方向Ｃと平行な仮想直線２０′
の一方に側面３５ｃがちようど重なるという極端
な場合が第２図に示されている。その場合の幅
S′は後面３５ｂの幅Ｂと角θの余弦との積に等し
いことがわかろう。すなわち、上記の寸法を有し
かつ誤配置の最大角θが1.43゜（＝γ）に等しい
ような台形シンチレータ素子について言えば、誤
配置の角θが１゜である場合、幅S′は2cos1゜＝
1.9997mmに等しいわけで、これはθ＝０゜となる
正配置時の幅より約0.015％少ない。このような
誤配置による誤差は、第１図の直方体シンチレー
タ素子１４が同様な誤配置がもたらす幅Ｓの変化
に比べると1/200未満である。従つて、台形の横
断面を持つたシンチレータ素子から成る検出器列
においては、小さな角の誤配置による誤差を検出
器列製造工程から排除することができなくてもか
なり一様な応答の得られることがわかる。なお、
長さ方向すなわちコリメータ板の対向内面および
Ｘ線入射方向と平行な平面内におけるシンチレー
タ素子３５の誤配置の影響を小さくするためにも
同様な台形の横断面を使用し得ることは勿論であ
る。そのような場合、シンチレータ素子３５は角
錐台状を成す。 かかる放射線検出器の用途としては、前述のご
とく、様々なエネルギーレベルを持つたＸ線を使
用する計算機処理Ｘ線断層撮影装置が挙げられ
る。このような比較的広いエネルギー範囲のＸ線
は、通例、0.1mm（低エネルギーのＸ線すなわち
軟らかいＸ線の場合）から数mm（高エネルギーの
Ｘ線すなわち硬いＸ線の場合）までの深度にわた
つて吸収される。つまり、実際に検出されるＸ線
は幅広いスペクトルバンドであつて、それの周波
数やバンド幅は検査すべき患者やその他の物体の
厚さおよび組成に応じて変位させる傾向がある。
特定のシンチレータ素子の応答はシンチレータ物
質の吸収係数αに関係する。第１図に示された直
方体のシンチレータ素子１４について言えば、広
範囲の波長を持つた放射線に対する相対応答は ｗ cosθ＋ｔ sinθ−（ｗ cosθ− ｔ sinθ）e-〓t/cos〓−（sin2θ） （１／α）（１−e-〓t/cos〓） によつて与えられる。比較的低エネルギーの放射
線に対しては極めて強い吸収が起こるから、αは
無限大に向かつて増加し、従つて上記の応答は
（ｗ cosθ＋ｔ sinθ）に近づく。また、高エ
ネルギーの（従つてあまり吸収されない）Ｘ線に
対しては吸収係数αがゼロに向かつて減少し、従
つて相対応答は（αwt）に近づく。代表例とし
て、軟らかいＸ線については（Ｘ線源から直接に
入射した場合に見られるような）吸収係数α＝60
cm-1を使用し、また硬いＸ線については（患者の
身体を透過した後に見られるような）吸収係数 α＝15cm-1を使用することにしよう。シンチレー
タ素子１４が正しく配置された場合（すなわちθ
＝０゜の場合）、硬いＸ線に対する応答と軟らか
いＸ線に対する応答との比は（寸法が前述の通り
とすれば）0.998となる。そこで、角θを次第に
増加させると、応答比は第１表に示されるごとく
に減少する。
【表】
このようにに、角θが0.1゜より僅かに大きく
なつただけで約1/1000の減少が起る。このような
減少は前述のごとくに望ましくないわけであつ
て、患者の断層像を再構成する際に大きな誤差を
もたらすことがある。 第２図に示されるような台形のシンチレータ素
子３５を用いた放射線検出器の相対応答は Ｂ cosθ−Ｆ cosθe-〓t/cos〓 −（2tanγcos2θ）（１／α） （１−e-〓t/cos〓） によつて与えられる。前述の寸法（すなわちＢ＝
２mm、Ｆ＝1.8mmおよびγ＝1.43゜）を使用し、
また軟らかいＸ線および硬いＸ線についてそれぞ
れα＝60cm-1およびα＝15cm-1を使用することに
しよう。その場合、同様な角変化に対する相対応
答は第２表に示される通りとなる。
なつただけで約1/1000の減少が起る。このような
減少は前述のごとくに望ましくないわけであつ
て、患者の断層像を再構成する際に大きな誤差を
もたらすことがある。 第２図に示されるような台形のシンチレータ素
子３５を用いた放射線検出器の相対応答は Ｂ cosθ−Ｆ cosθe-〓t/cos〓 −（2tanγcos2θ）（１／α） （１−e-〓t/cos〓） によつて与えられる。前述の寸法（すなわちＢ＝
２mm、Ｆ＝1.8mmおよびγ＝1.43゜）を使用し、
また軟らかいＸ線および硬いＸ線についてそれぞ
れα＝60cm-1およびα＝15cm-1を使用することに
しよう。その場合、同様な角変化に対する相対応
答は第２表に示される通りとなる。
（１−e-〓t/cos〓）
＋2t sinθ−（１／α）
sin2θ（１−e-〓t/cos〓）
ただし、θはγと等しいかあるいはそれより大
きい。従つて、装着時の許容誤差は角γより小さ
くなければならないが、1.5゜程度の角γに対し
てそれを達成することは可能である。 以上、放射線入射方向と平向な平面で切ると台
形の横断面を有するようなシンチレータ素子を用
いた新規な放射線検出器が記載されたが、これは
シンチレータ素子の装着時における誤差がもたら
す応答の変動を低減するものである。
きい。従つて、装着時の許容誤差は角γより小さ
くなければならないが、1.5゜程度の角γに対し
てそれを達成することは可能である。 以上、放射線入射方向と平向な平面で切ると台
形の横断面を有するようなシンチレータ素子を用
いた新規な放射線検出器が記載されたが、これは
シンチレータ素子の装着時における誤差がもたら
す応答の変動を低減するものである。
第１図は直方体のシンチレータ素子を用いた従
来の放射線検出器の概略側面図、そして第２図は
本発明の原理に従つて台形の横断面を有するシン
チレータ素子を用いた放射線検出器の概略側面図
である。 図中、１１はコリメータ板、１２は支持部材、
３５は台形のシンチレータ素子、３５ａはその前
面、３５ｂはその後面、３５ｃはその側面、そし
て３９は光感知器を表わす。
来の放射線検出器の概略側面図、そして第２図は
本発明の原理に従つて台形の横断面を有するシン
チレータ素子を用いた放射線検出器の概略側面図
である。 図中、１１はコリメータ板、１２は支持部材、
３５は台形のシンチレータ素子、３５ａはその前
面、３５ｂはその後面、３５ｃはその側面、そし
て３９は光感知器を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の方向から入射する放射線を検出する装
置において、入射した放射線量子を別の波長の第
２の量子に変換する物質から作られていて、放射
線入射方向とほゞ平行な第１の平面で切ると台形
の横断面を持つ少なくとも１個のシンチレータ素
子を有し、該シンチレータ素子は、誤配置のない
場合に前記放射線入射方向に対し大体垂直になる
互いにほゞ平行な前面および後面を持つと共に、
各々該前面と鈍角をなし且つ該後面と鋭角をなす
１対の側面を持ち、前記鈍角と直角との差が誤配
置により生じる角よりも大きく、前記放射線が最
初前記前面に入射することからなる放射線検出装
置。 ２ 前記鈍角と直角と差が約1.5゜である、特許
請求の範囲第１項記載の放射線検出装置。 ３ 前記前面の幅と前記後面の幅との比や約0.9
である、特許請求の範囲第１項記載の放射線検出
装置。 ４ 前記後面から前記前面までの距離が約４mmで
ある、特許請求の範囲第１項記載の放射線検出装
置。 ５ 前記の後面の幅と前記後面から前記前面まで
の距離との比が約0.5である、特許請求の範囲第
１項記載の放射線検出装置。 ６ 前記シンチレータ素子の長さが約20mmであ
る、特許請求の範囲第１項記載の放射線検出装
置。 ７ 前記後面により画成される開口に亘つて入射
する第２の量子を電流量に変換する部材が前記後
面に付設されている、特許請求の範囲第１項乃至
第６項のいずれか１項に記載の放射線検出装置。 ８ 前記シンチレータ素子が複数個互いに隣接し
且つ互いに隔離されて配置されており、各々の前
記シンチレータ素子に夫々付設された複数個の前
記変換部材が互いに電気的に隔離されていて、関
連した前記シンチレータ素子の後面から出て来る
第２の量子に対し夫々別々に応答する、特許請求
の範囲第７項記載の放射線検出装置。 ９ 前記放射線量子に対し実質的に不透明なコリ
メータ板が、個々の前記シンチレータ素子の間の
境界領域内に前記放射線入射方向と平行に延在し
ている、特許請求の範囲第８項記載の放射線検出
装置。 １０ 複数個の前記シンチレータ素子が直線状の
列の形に配列されている、特許請求の範囲第８項
記載の放射線検出装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/892,842 US4159424A (en) | 1978-04-03 | 1978-04-03 | Trapezoidal scintillator for radiation detectors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54149692A JPS54149692A (en) | 1979-11-24 |
| JPS6126632B2 true JPS6126632B2 (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=25400594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3714079A Granted JPS54149692A (en) | 1978-04-03 | 1979-03-30 | Trapezoidal scintillator for radiation detector |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4159424A (ja) |
| JP (1) | JPS54149692A (ja) |
| CA (1) | CA1122725A (ja) |
| DE (1) | DE2912210C2 (ja) |
| FR (1) | FR2422179A1 (ja) |
| GB (1) | GB2020685B (ja) |
| NL (1) | NL7901083A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11276470A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-10-12 | General Electric Co <Ge> | 断層撮影システム及びそれ用のシンチレ―タ |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| US4230510A (en) * | 1977-11-21 | 1980-10-28 | General Electric Company | Distributed phosphor scintillator structures |
| CA1120616A (en) * | 1979-06-19 | 1982-03-23 | Montreal Neurological Institute | Detector shape and arrangement for positron annihilation imaging device |
| US4292538A (en) * | 1979-08-08 | 1981-09-29 | Technicare Corporation | Shaped detector |
| DE3003295A1 (de) * | 1980-01-30 | 1981-08-06 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Strahlendiagnostikgeraet |
| JPS57161677A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Toshiba Corp | Radiation detector |
| JPS6089786A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Hitachi Ltd | 放射線検出器 |
| US5077891A (en) * | 1990-04-30 | 1992-01-07 | Ag Communication Systems Corporation | Method for reconstructing the conductor traces of a printed circuit board assembly |
| US5461651A (en) * | 1993-11-17 | 1995-10-24 | General Electric Company | Reconstruction of images in cone beam scanning with rectangular detector elements |
| US6516044B1 (en) * | 2001-10-23 | 2003-02-04 | Ge Medical Systems Global Technology Co., Llc | Scintillation apparatus and method of light collection for use with a radiation emitting medical imaging scanner |
| US6979826B2 (en) * | 2002-07-29 | 2005-12-27 | Ge Medical Systems Global Technology Company Llc | Scintillator geometry for enhanced radiation detection and reduced error sensitivity |
| CN113260881A (zh) | 2019-01-08 | 2021-08-13 | 纽约州立大学研究基金会 | 拟柱体光导 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2682478A (en) * | 1950-09-11 | 1954-06-29 | Technicolor Motion Picture | Method of forming television screens |
| US2659679A (en) * | 1951-11-23 | 1953-11-17 | Gen Electric | Phosphor coating process |
| US3584216A (en) * | 1968-09-12 | 1971-06-08 | Bendix Corp | Radiographic intensifying screen |
| US3912928A (en) * | 1974-05-06 | 1975-10-14 | Dayco Corp | Permanently coded polymeric compound and method of coding and identifying same |
| US4234792A (en) * | 1977-09-29 | 1980-11-18 | Raytheon Company | Scintillator crystal radiation detector |
| US4180737A (en) * | 1978-02-06 | 1979-12-25 | General Electric Company | X-ray detector |
-
1978
- 1978-04-03 US US05/892,842 patent/US4159424A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-02-12 NL NL7901083A patent/NL7901083A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-03-02 CA CA322,685A patent/CA1122725A/en not_active Expired
- 1979-03-27 GB GB7910631A patent/GB2020685B/en not_active Expired
- 1979-03-28 DE DE2912210A patent/DE2912210C2/de not_active Expired
- 1979-03-30 JP JP3714079A patent/JPS54149692A/ja active Granted
- 1979-04-03 FR FR7908318A patent/FR2422179A1/fr active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11276470A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-10-12 | General Electric Co <Ge> | 断層撮影システム及びそれ用のシンチレ―タ |
| JP4508305B2 (ja) * | 1998-01-20 | 2010-07-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 断層撮影システム及びそれ用のシンチレータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL7901083A (nl) | 1979-10-05 |
| CA1122725A (en) | 1982-04-27 |
| DE2912210A1 (de) | 1979-10-11 |
| US4159424A (en) | 1979-06-26 |
| FR2422179B1 (ja) | 1984-06-29 |
| FR2422179A1 (fr) | 1979-11-02 |
| DE2912210C2 (de) | 1985-04-04 |
| GB2020685B (en) | 1982-09-02 |
| JPS54149692A (en) | 1979-11-24 |
| GB2020685A (en) | 1979-11-21 |
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