JPS63158490A

JPS63158490A - 多重コンプトン散乱を利用したｘ線又はガンマ線測定方法及び装置

Info

Publication number: JPS63158490A
Application number: JP31412686A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyoshi Kamae; 釜江　常好; Ryoji Enomoto; 良治榎本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-12-25
Publication date: 1988-07-01
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH071309B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、多層の位置敏感型放射線検出器を用いたＸ線
又はガンマ線測定方法及び装置に係り、特に該検出器中
、で約１００キロ電子ポル）　（ｋｅＶ）から５メガ電
子ポルｌ−（ＭｅＶ　）程度のエネルギを持つＸ線又は
ガンマ線を複数回反応させて吸収させることにより（以
下では、コンプトン散乱と光電効果を併せて反応と呼ぶ
こととする。）、個々のＸ線又はガンマ線のエネルギと
入射方向及び偏光面を同時に測定することの可能な多重
コンプトン散乱を利用したＸ線又はガンマ線測定方法及
び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ポジトロンＣＴにおいては、人体或いは動植物内
の放射性同位元素から放出された陽電子が電子と対消滅
する際に出てくる約５１１　ｋｅＶの２個のガンマ線を
、多数のＮａｌ、Ｃ８■、或いはＢＧＯ等のガンマ線検
出器を配列して同時計測することにより、Ｘ線又はガン
マ線同位元素の空間分布を、同時計測した２個の検出器
を結ぶ一直線上に限定し、更に同一線源から多数のガン
マ線対を検出し、検出データを計算機で統計処理するこ
とにより、線源の位置或いは分布を３次元的に測定する
ことが行われている。

また、１回のコンプトン散乱を使ってＸ’ｂｌ又はガン
マ線の方向や偏光を測定できることが単コンプトン法と
して知られており、測定対象に近い前部に配置され、コ
ンプトン散乱の位置と反跳電子のエネルギを測るための
位置敏感型放射線検出器と、該検出器から適当な距離後
方に配置され、散乱後のＸ線又はガンマ線を吸収し、エ
ネルギと位置を測定するＮａｌのシンチレーション・カ
ウンタとからなる測定装置により、例えば宇宙からくる
Ｘ線の方向を測定したり、Ｘ線の偏光を測定するのに用
いられた例が報告されている。

またＸ線又はガンマ線の検出器の前面に遮蔽板（コリメ
ータ）を配置し、ある方向から入射するＸ線またはガン
マ線のみを検出することにより、ガンマ線の方向を測定
する方法もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のポジトロンＣＴ法には、次の様な
欠点がある。

（イ）使用可能な放射性同位元素が陽電子を放出する比
較的短寿命な核種に限られるため、その様な核種が近（
で生成可能な場所でしか利用できない。

（ロ）線源の位置を限定する位置精度は、およそガンマ
線検出器の大きさで決まるため、コリメータ等を使って
も数ミリ×数ミリ角が現時点での実用化の限度である。

またコリメーターの使用は計数効率の低下をまねく。

（ハ）同時計測をするため計数効率が非常に低くなり、
測定に長時間を要する。

（ニ）陽電子を出す放射性同位元素の場合、陽電子は比
較的高いエネルギを持って放出されるため、消滅して２
個のガンマ線に変わる位置が線源の位置よりずれてしま
い、線源の位置を正確に測定することができない。

また単コンプトン散乱法には次の様な欠点があ（イ）検
出効率を上げるためにはコンプトン散乱するシート状の
Ｘ＆１１又はガンマ線検出器を厚くする必要があるが、
一方、方向の測定精度を良くするためには薄くする必要
があり、そうすると検出効率は極めて低（なり実用的で
なく、検出効率と測定精度とが二律背反の関係にある。

（ロ）測定対象となるＸ線又はガンマ線のエネルギが数
１００ｋｅＶ以上になると、散乱後のＸ線又はガンマ線
を吸収しエネルギと位置を測定する後方の検出器ではさ
らに何回かコンプトン散乱した後に吸収されることが多
くなり、その結果、入射Ｘ線又はガンマ線の方向を決め
るのに最も重要な散乱後のＸ線又はガンマ線の方向が良
く分からず、線源の方向や位置の測定精度が悪（なる。

（ハ）１１を部に配置される検出器ば、コンプトン散乱
の起きる前部検出器より圧倒的に厚くなるため、前部検
出器を素通りし、後部検出器で１８０度近い後方にコン
プトン散乱した後、前部検出器で検出される確率が大き
くなり、その結果、測定の信幀度が著しく低下する。

以上（イ）、（ロ）、（ハ）の理由により単コンプトン
法は数１００　ｋｅν以上のエネルギでは実用的でなく
なる。

また遮蔽板を使用する方法は、コインシデンス法によら
ず細かいコリメータ（鉛等で製作）で方向を限定するた
め計数効率を極端に低下させてしまうと共に、Ｘ線また
はガンマ線源と検出器との距離をある範囲に固定したり
、単独で立体視ができない等の欠点がある。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、線スペク
トルを持つＸ線源又はガンマ線源であればどのような核
種でも使用可能であり、測定位置精度が良く、しかも計
数効率の高い多重コンプトン散乱を利用したＸ線又はガ
ンマ線測定方法及び装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の多重コンプトン散乱を利用したＸ線
又はガンマ線測定方法及び装置は、二次元位置敏感型放
射線検出器を複数層配置し、入射Ｘ線又はガンマ線によ
り反応の起きた各層における反応位置及び該位置での電
子の得たエネルギを検出し、可能な全ての反応順序を仮
定し、各反応順序における反応の一部又は全部の各反応
位置での散乱が、エネルギ・運動量保存則と所定の許容
誤差範囲内で矛盾しないかどうかをチェックすることに
より反応順序を求めること、及び複数層配置され、入射
Ｘ線又はガンマ線により反応の起きた各層における反応
位置及び該位置での電子の得たエネルギを検出する二次
元位置敏感型放射線検出器、前面に窓部を有すると共に
、該検出器を包囲し、検出器で光電吸収されなかったＸ
線又はガンマ線を検出するアンチ・コインシデンス・カ
ウンタ、アンチ・コインシデンス・カウンタにおける検
出値が所定値以下のときの入射Ｘ線又はガンマ線の可能
な全ての反応順序を仮定し、各反応順。

序における反応の一部又は全部の各反応位置での散乱が
、エネルギ・運動量保存則と所定の許容誤差範囲内で矛
盾しないかどうかをチェックする手段を備えたこと、及
び複数層配置され、入射Ｘ線又はガンマ線により反応の
起きた各層における反応位置及び該位置での電子の得た
エネルギを検出する二次元位置敏感型放射線検出器、前
面に窓部を存すると共に、該二次元位置敏感型放射線検
出器を包囲し、検出器で光電吸収されなかったＸ線又は
ガンマ線を検出する補助検出器、前面に窓部を有すると
共に該補助検出器を包囲し、窓部以外の方向より入射す
るＸ線又はガンマ線を検出するアンチ・コインシデンス
・カウンタ、アンチ・コインシデンス・カウンタにおけ
る検出値が所定値以下のときの入射Ｘ線又はガンマ線の
可能な全ての反応順序を仮定し、各反応順序における反
応の一部又は全部の各反応位置での散乱が、エネルギ・
運動量保存則と所定の許容誤差範囲内で矛盾しないかど
うかをチェックする手段を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の多重コンプトン散乱を利用したＸ線又はガンマ
線測定方法及び装置は、二次元位置敏感型放射線検出器
を複数層配置し、入射Ｘ線又はガンマ線により反応の起
きた各層における反応位置及び該位置での電子の得たエ
ネルギをそれぞれ検出し、可能な全ての反応順序を仮定
し、各反応順序における反応の一部又は全部の各反応位
置での散乱が、エネルギ・運動量保存則と所定の許容誤
差範囲内で矛盾しないかどうかをチェックすることによ
り少なくとも最初と第２回目の反応順序を求めるもので
、線源からの多数のＸ線又はガンマ線を測定し、測定結
果を統計的に処理することにより、線源のエネルギおよ
び空間分布を高精度に測定することができ、この場合、
測定対象となるＸ線やガンマ線源は、人体、動植物、物
質等の中に混入されたり残存する微量のＸ線又はガンマ
線を出す放射性同位元素で、多種の放射性同位元素が混
在し分布している場合等でも良く、個々の同位元素の空
間分布を同時に測定することが可能になり、またＸ線螢
光法のように励起された原子（又はエキシチック原子）
が出すＸ線のエネルギ及び空間分布の測定にも利用でき
る。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明において使用される多層の二次元位置敏
感型放射線検出器を一部切り欠いた斜視図、第２図は多
層の二次元位置敏感型放射線検出器によるＸ線又はガン
マ線入射方向の決定法を説明するための図、第３図は同
一線源から３個のＸ線又はガンマ線力ｑ食出された場合
の線源の３次元位置決定法を説明するための図で、Ｓｔ
、Ｓｔ・・・Ｓ７は二次元位置敏感型放射線検出器、ｐ
、、Ｐ８、・・・Ｐ、、はそれぞれ第１回目、第２回目
・・・第ｎ回目のコンプトン散乱位置、Ｐ、は光電効果
による吸収位置、Ｇはギャップ、ＣはＸ線又はガンマ線
が限定する円錐面、ＣＩ、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ第１番
目、第２番目、第３番目のＸ線又はガンマ線が限定する
円錐面、Ｑｌ、Ｑｔ　、Ｒｌ、Ｒア、Ｔ、、Ｔ、はそれ
ぞれ第１番目、第２番目、第３番目のＸ線又はガンマ線
の第１回目、第２回目のコンプトン散乱位置を示してい
る。

図において、二次元位置敏感型放射線検出器としては、
例えば面積約１０平方センチメートルから５００平方セ
ンチメートル程度で、厚さ２００ミクロンから５ミリメ
ートル程度の、高純度シリコン、Ｌ１ドリフト型シリコ
ン、高純度ゲルマニウム、Ｌｉドリフト型ゲルマニウム
、又は高純度ガリウム・ヒ素等で構成した半導体検出器
を用い、これを約１ミリメートルから２センチメートル
程度のギャップ（間隔）で、３層板上５０層程度に重ね
合わせた構造が好ましいが、大きさ、厚み、ギャップ、
層数とも必ずしもこれに限定する必要はない。又検出器
は、Ｐ型及びＮ型電橿が互いに直交するストリップにな
っているストリップ型等で構成すれば良く、この他にも
、希ガスを充填した比例計数箱の層、或いはドリフト型
半導体検出器等を用いても良い。

２次元位置敏感型半導体検出器の場合に要求される位置
測定精度の目安は、半導体の厚みとギャップにより異な
るが、厚さ１ミリの場合で約１ミリ×１ミリ角である。

位置精度がこれより悪い場合には位置測定誤差が、これ
より良い場合にはエネルギの測定誤差が、Ｘ線又はガン
マ線の線源の分布決定の誤差の主要な原因となる。半導
体がゲルマニウムの場合では絶対温度約２００度以下、
できれば１５０度以下にすることが必要となる。

シリコンの場合でも、エネルギ測定精度を向上させるに
は、約２００度以下にすることが望ましい。

このためには、液体窒素等の冷却用の熱伝達（冷却）棒
、冷凍機等を使えば良い。

次に作用を説明すると、物質中を通過する約１００ｋｅ
Ｖから５　ＭｅＶ程度のエネルギを持つＸ線又はガンマ
線は、大きな確率で複数回のコンプトン散乱でエネルギ
を下げ、最後には光電効果により吸収されてしまう。位
置敏感型放射線検出器８１〜Ｓｎは、同一層内で２回以
上コンプトン散乱の起きる確率が無視できる程度に薄い
シート状にし、また検出器の全層数は、入射するＸ線又
はガンマ線の全エネルギが高い確率で検出装置内で吸収
される程度の数にする。このように構成した検出装置の
各層を貫く方向が、はぼＸ線又はガンマ線を出す検査体
の方を向くようにすると、入射してくるＸ線又はガンマ
線は高い確率で検出器集合体内で複数回のコンプトン散
乱をし、最後に光電効果により吸収されてしまう。そこ
で、位置敏感型放射線検出器８１〜Ｓｎにより、全ての
反応が起きた位置と、反応で電子が得たエネルギを電気
信号として取り出し、適当な電子回路で処理したのち計
算機等に記録する。記録された測定結果を、次に説明す
る原理でオンライン処理、或いはオフライン処理する。

今、Ｎ　−二次元位置敏感型放射線検出器内の反応点の総数
（総ヒント数）ｉ　：反応点の番号（ｉ＝１〜Ｎ）Ｅ、：ｉ番目の反応点での電子の得たエネルギ（真＋＋Ｖｌ＋Ｚ＋）ｉｊ番目の反応点の座標Ｅ：Ｅｔ
の総和（入射してきたＸ線又はガンマ線のエネルギ）としたとき、まず、Ｎｉ１の事象を選び、Ｅを計算し、
そのスペクトルを調べ、スペクトル中から測定対象とす
る線スペクトルを選ぶ、そして観測された線スペクトル
のエネルギ値を中心に観測された幅より広い「窓」を決
め、全事象の中からＥがこの「窓」内に入る事象だけを
選別する。

ここで、１番目の散乱における散乱角をθ４、電子の静
止質量エネルギをｍｌ　１番目の散乱前のエネルギをＥ
直す、とすると、エネルギ・運動量保存則からとなる。そこで可能な全ての反応順序を仮定し、各反応
位置での散乱が、エネルギ・運動量保存則から導かれる
上記式と所定の許容誤差範囲内で矛盾しないかどうかを
チェックする。そして上記式と矛盾しない順序があれば
これを正しい順序として採用する。

例えばＮ−４だと仮定すると、反応順序としては、１２
３４．１２４３．１３２４．１３４２．１４２３．１４
３２．２１３４．２１４３．２３１４．２３４１，２４
１３．２４３１等の２４通りが考えられる。この中で３
回のコンプトン散乱で矛盾しない順序が１通りだけあれ
ば、それを正しい順序として登録する。もし矛盾しない
順序が複数あれば、Ｘ線又はガンマ線が現実にその順序
を経由する確率を推測し、その高さに比例したウェイト
を各順序に与えて全ての順序を登録する。

もし一つも残らなければ、その事象は破棄する。

二次元位置敏感型放射線検出器の厚さや層数により、Ｎ
が大きい場合は、最初の４或いは５といった適当なＭ回
（Ｍ＜Ｎ）の散乱だけをチェックし、後を打ち切ること
もできる。即ちＮ回の内の可能な全てのＭ回に対して上
記のチェックをする。そして複数の順序が生き残れば、
上記の総和が１となるウェイトを各順序に与えて登録す
る。

こうして反応の起きた順序を高い確率で正しく推測し、
第２図に示すように、入射Ｘ線又はガンマ線の方向を最
初のコンプトン散乱が起きたと推測される電気信号発生
位置を頂点とし、最初と２回目の反応の起きたと推測さ
れた位置とを結ぶ直線を回転中心とした一つの円錐面上
に限定することができる。この反応の起きた順序が正し
く推測される確率は、前述のように２回目以降の反応で
のエネルギ・運動量保存則をチェックすることにより飛
躍的に増大する。また、一定の時間にわたり測定を続け
れば、同一線源から多数のＸ線又はガンマ線が測定され
、エネルギ及び方向の測定精度が計測されるＸ線又はガ
ンマ線の数の平方根に比例して良くなるだけでなく、第
３図に示すように、線源の３次元的な分布を多数の円錐
面の交点として精度良く知ることができる。

ところで、多重コンプトン散乱を利用した本発明のＸ線
又はガンマ線測定では、測定装置内でＸ線又はガンマ線
の全エネルギがコンプトン散乱や光電効果により二次元
位置敏感型放射線検出器内で吸収され、記録されている
ことを前提としている。現実には放射線検出器の厚さの
積分値（層数と各層の厚さの積）にも、各層の面積にも
限りがあるために、入射してきた全エネルギの一部が測
定装置から逃げてしまう確率が残る。全エネルギの一部
でも逃げると、Ｘ線又はガンマ線のエネルギスペクトル
が正しく測れないだけでなく、方向も正しく測れず、測
定対象のエネルギスペクトルや線源分布を歪めるノイズ
となってしまう、このようなノイズを最小限にするため
、アンチ・コインシデンス法（反問時計測法）を採用す
ることができる。

第４図はアンチ・コインシデンス法を用いたＸ線又はガ
ンマ線検出器を示す図で、同図（Ａ）は側断面図、同図
（Ｂ）は平面図で、１は複数層からなる二次元位置敏感
型放射線検出器、２はアンチ・コインシデンスカウンタ
、３は開口部である。

図において、アンチ・コインシデンス・カウンタ２は多
層の放射線検出器の集合体ｌを、Ｘ線又はガンマ線が入
射してくる開口部３を残して覆い尽くすように取り囲む
。そして、このアンチ・コインシデンス・カウンタに僅
かなエネルギでも検出されれば、それと同時に多層の放
射線検出器で検出されたＸ線又はガンマ線の信号は破棄
する。

この方法で、比較的少数の小面積放射線検出器を集めた
だけの測定装置でも、全エネルギが測定された場合だけ
を選び出して記録し、Ｘ線又はガンマ線の線スペクトル
に対するノイズを減らすことができる。

ただ第４図の装置の場合、検出すべき放射線でもアンチ
・コインシデンス・カウンタに逃げた分は捨ててしまっ
ており、この点は第５図のような構成にすることにより
解決される。

第５図は全エネルギを検出するようにした他の実施例を
示す図で、同図（Ａ＞は側断面図、同図（Ｂ）は平面図
で、４は補助検出器、５はアンチ・コインシデンス・カ
ウンタである。

図において、補助検出器４で多層の放射線検出器の集合
体１を、Ｘ線又はガンマ線が入射してくる開口部３を残
して覆い尽くすように取り囲み、さらにこの周囲をアン
チ・コインシデンス・カウンタ５で開口部３を残して覆
い尽くすように取り囲む。この場合は補助検出器４で検
出されたエネルギは、それと同時に多層の放射線検出器
で検出されたＸ線又はガンマ線のエネルギとの総和をと
り、入射Ｘ線又はガンマ線のエネルギとして扱う。

また、アンチ・コインシデンス・カウンタ５で僅かなエ
ネルギでも検出されれば、このときは開口部以外からの
外部ノイズがあるとしてそれと同時に多層の放射線検出
器で検出されたＸ線又はガンマ線の信号は破棄する。こ
のように、補助検出器で検出されたものも補足して全エ
ネルギを算出し得るようにすることにより、Ｘ線又はガ
ンマ線のエネルギを正しく測定することができ、二次元
位置敏感型放射線検出器内の反応順序、少なくとも最初
と第２回目の反応順序を正しく求め、方向も正しく測定
することができる。そのため、比較的少数の小面積放射
線検出器を集めただけの測定装置であっても、全エネル
ギを測定することが可能となり、多重コンプトン法が可
能となる。

第６図はアンチ・コインシデンス・カウンタの付いた測
定装置で、アンチ・コインシデンス・カウンタに５Ｑｋ
ｅＶ以上のエネルギが検出された場合を排除したエネル
ギスペクトルを示す図で、Ｄｌは０．５１１ＭｅＶの線
スペクトル、Ｄｔはアンチ・コインシデンス・カウンタ
に５ＱｋｅＶ以上のエネルギが検出された場合を排除し
たエネルギスペクトル、Ｄ、は排除する前のエネルギス
ペクトルを示す。

図から、アンチ・コインシデンス・カウンタを用いるこ
とによりノイズが減少することが分かる。

なお補助検出器やアンチ・コインシデンス・カウンタと
しては、半導体検出器又は沃化セシウム（Ｃｓｌ）ある
いは沃化ナトリウム（Ｎａｌ）あるいはＢＧＯ等のシン
チレーション・カウンタを使うことができる。約１００
ｋｅＶから約５　ＭｅＶまでのＸＮａ又はガンマ線を逃
がさず検出するには、約２センチ以上の厚さが必要とな
る。補助検出器もアンチ・コイシデンス・カウンタも、
Ｘ線又はガンマ線が入射する開口部、電気信号を取り出
すための電線の通路、冷却棒の通路等（図示せず）を除
き、隙間なく覆いつくさねばならない。このためには一
体としてより、複数の半導体検出器、或いは複数のシン
チレーション・カウンタの集合体の方が製作が容易であ
る。またシンチレーション・カウンタから信号を取り出
すには、光電子増倍管やアバランシェ型フォト・ダイオ
ードやＰＩＮ型フォト・ダイオード等を使う。

第４図のアンチ・コインシデンス・カウンタを用いてＸ
線又はガンマ線入射方向を決定する場合のフローチャー
トを第７図に示す。

図において二次元位置敏感型放射線検出器での総ヒツト
数Ｎ＞１、アンチ・コインシデンス・カウンタ部で電子
が得たエネルギの総和ＥＡが設定値以下の事象を選び（
ステップ■）、Ｎによる場合分けと、可能なＮ１通りの
順序全てに対してコンプトン散乱におけるエネルギ・運
動量保存則が満たされるかどうかチェックしくステップ
■、■）、無矛盾の順序が有れば（ステップ■）、第２
図で示したように、第１回目のコンプトン散乱を用いて
円錐面を決定して登録し、複数の無矛盾の順序がある場
合は、ウェイト（総和＝１）をつけ、各円錐面を登録す
る（ステップ■）。前にも述べたように、Ｎが４〜５を
越える場合には、最初の適当なＭ回（Ｍ−４〜５）のコ
ンプトン散乱の順序が無矛盾であればそこで打ち切るこ
とができる。但しＮ回の散乱から可能な全てのＭ回（Ｎ
！／（Ｎ−Ｍ）Ｈ通り）を全てチェックしなければなら
ない。

なお補助検出器を用いた第５図の場合には、補助検出器
での検出エネルギをエネルギの総和に入れる点が異なる
のみで他は同様である。

第８図は本発明のＸ線又はガンマ線測定における電気信
号処理回路の一実施例のブロック回路を示し、１０は二
次元位置敏感型放射線検出器、１１１．１１２・・・は
増幅器、１２＋　、１２□・・・は波形整形回路、１３
はトリガー信号発生回路、１４＋　、１’ｈ・・・はサ
ンプルホールド回路、１５はディジタル回路、１６は計
算機、１７は補助検出器である。

図において、二次元位置敏感型放射線検出器１０から得
られた信号を増幅、波形整形してトリガー信号発生回路
１３でトリガー信号を発生させ、このトリガー信号をゲ
ート信号として検出信号をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換
したデータは計算機に送り記憶・処理する。また補助検
出器を用いた場合には図の点線で示すように検出器１７
から得られた信号を同様に信号処理すればよい。

第９図は多数のＸ線又はガンマ線が観測された場合の解
析法の１例を示す図で、同図（Ａ）に示すようにエネル
ギスペクトルの一部分を選びだせば、同図（Ｂ）に示す
ように対応する放射性同位元素や螢光原子の空間分布を
精度よく知ることができ、放射性同位元素或いは螢光原
子の種別（エネルギ・スペクトル）、空間分布、時間変
化等も知ることができる。

第１θ図は本発明のＸ線又はガンマ線測定装置を３台用
いたＸ線又はガンマ線同位元素又は螢光原子の空間分布
測定の例を示す図で、２０．２１．２２はＸ線又はガン
マ線測定装置、２４は限定された線源の位置を示してい
る。

図で示すように本発明のＸ線又はガンマ線測定装置を複
数使い、それぞれの測定装置により限定された円錐の交
点を求めることにより、統計精度が改善されるだけでな
く、立体視の角度が大きくなり３次元的な測定位置精度
を飛曜的に改善することができる。

この場合も補助検出器を設けたＸ線又はガンマ線測定装
置を複数使うことにより測定精度をより一層向上させる
ことが可能となる。

第１１図は偏光したＸ線又はガンマ線のコンプトン散乱
断面積の方位角依存性を示す図で、Ｅは入射ガンマ線の
電場ベクトルの向き、φは入射ガンマ線の電場方向と散
乱方向のなす方位角、θは散乱の極月を示す。

図において、入射ガンマ線は０．５１１ＭｅＶで１００
％偏光としており、分布曲線の山と谷の差から偏光率が
わかり、また谷がどの方位角になるかによって偏光面を
求めることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、個々の入射Ｘ線又はガン
マ線のエネルギを、例えば二次元位置敏感型放射線検出
器、或いは補助検出器を併用して検出すれば、半導体検
出器固有の高精度（約２ｋｅＶから１０ｋｅＶ程度）で
測定し、方向を高精度（約１度から３度程度）で円錐面
内に限定でき、エネルギ、偏光面も同時に測定すること
ができると共に、一定の時間にわたり測定を繰り返しデ
ータを蓄積することと、必要に応じて複数の測定装置を
使用することにより、線スペクトルの中心エネルギでは
１ｋｅＶ以下の分解能を、空間座標では１ミリ×１ミリ
×１ミリ角の分解能を得ることができる。

また補助検出器だけをＮａｌやＣａｔ等の検出器を使っ
た場合でもエネルギ精度のみ約１０倍劣化するだけで方
向、偏光は同様の精度で測定でき、同様の空間分解能を
得ることができる。

また、線スペクトルを持つＸ線源あるいはガンマ線源な
らばどのような核種でも使用可能となるため、人体や動
植物の臓器等に取り込まれ易い核種を選んだり、比較的
長寿命な核種や生成しやすい核種を選ぶことが可能にな
り、応用範囲を飛躍的に広げることが可能となり、また
１個のＸ線又はガンマ線を計測するため計数効率が高く
、さらに装置が小さいため、測定対象に近づけることに
より、位置測定精度を高め、大きな立体角を利用するこ
とが可能となると共に、弱い線量での測定が可能になる
。このため、ＭＡＲの分布や強度の時間変化も測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用される多層の二次元位置敏
感型放射線検出器を一部切り欠いた斜視図、第２図は第
１図の二次元位置敏感型放射線検出器によるＸ線又はガ
ンマ線の入射方向の決定法を説明するための図、第３図
は同一線源から３個のＸ線又はガンマ線が検出された場
合の線源の３次元位置決定法を説明するための図、第４
図はアンチ・コインシデンス法を用いたＸ線又はガンマ
線検出器を示す図で、同図（Ａ）は側断面図、同図（Ｂ
）は平面図、第５図は補助検出器を設けたＸ線又はガン
マ線検出器を示す図で、同図（Ａ）は側断面図、同図（
Ｂ）は平面図、第６図はアンチ・コインシデンス・カウ
ンタの付いた測定装置により得られたエネルギスペクト
ルを示す図、第７図は入射方向を決定するためのフロー
チャートを示す図、第８図は本発明のＸ線又はガンマ線
測定における電気処理回路のブロック図、第９図は多数
のＸ線又はガンマ線が検出された場合の解析法を示す図
で、同図（Ａ）はエネルギスペクトルを示す図、同図（
Ｂ）は選ばれた線スペクトルを出すＸ線又はガンマ線同
位元素又は螢光原子の空間分布を示す図、第１θ図は複
数の測定装置により放射性同位元素又は螢光原子の空間
分布を測定する場合を示す図、第１１図は偏光したＸ線
又はガンマ線のコンプトン散乱断面積の方位角依存性を
示す図である。Ｓｌ、Ｓｌ・・・Ｓ、・・・二次元位置敏感型放射線検
出器、Ｐ、、Ｐア・・・Ｐ７・・・第１回目、第２回目
・・・第ｎ回目のコンプトン散乱位置、Ｐ、・・・光電
効果による吸収位置、Ｇ・・・ギャップ、Ｃ・・・Ｘ線
又はガンマ線が限定する円錐面、Ｃ＋　、Ｃｚ　、Ｃｘ
・・・第１番目、第２番目、第３番目のＸｖＡ又はガン
マ線が限定する円錐面、Ｑ＋、Ｑｚ、Ｒ＋、Ｒｚ、Ｔ１
、Ｔ２・・・第１番目、第２番目、第３番目のＸ線又は
ガンマ線の第１回目、第２回目のコンプトン散乱位置、
１・・・複数層からなる二次元位置敏感型放射線検出器
、２・・・アンチ・コインシデンスカウンタ、３・・・
開口部、４・・・補助検出器、５・・・アンチ・コイン
シデンスカウンタ、ｌＯ・・・二次元位置敏感型放射線
検出器、ＬＬ　、１１２・・・は増幅器、１２．．１２
□・・・は波形整形回路、１３はトリガー信号発生回路
、１４１．１４ｇ・・・はサンプルホールド回路、１５
・・・ディジタル回路、１６・・・計算機、１７・・・
補助検出器、２０〜２２・・・Ｘ線又はガンマ線測定装
置、２３・・・線源の位置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）二次元位置敏感型放射線検出器を複数層配置し、
入射Ｘ線又はガンマ線により反応の起きた各層における
反応位置及び該位置での電子の得たエネルギを検出し、
可能な全ての反応順序を仮定し、各反応順序における反
応の一部又は全部の各反応位置での散乱が、エネルギ・
運動量保存則と所定の許容誤差範囲内で矛盾しないかど
うかをチェックすることにより反応順序を求めることを
特徴とする多重コンプトン散乱を利用したＸ線又はガン
マ線測定方法。
（２）前記反応の起きた各層において検出されたエネル
ギの総和から入射Ｘ線又はガンマ線のエネルギを求める
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多重コン
プトン散乱を利用したＸ線又はガンマ線測定方法。
（３）前記求めた反応順序からＸ線又はガンマ線入射方
向を求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の多重コンプトン散乱を利用したＸ線又はガンマ線測定
方法。
（４）散乱断面積の方位角分布から偏光面又は偏光率を
求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
重コンプトン散乱を利用したＸ線又はガンマ線測定方法
。
（５）複数層配置され、入射Ｘ線又はガンマ線により反
応の起きた各層における反応位置及び該位置での電子の
得たエネルギを検出する二次元位置敏感型放射線検出器
、前面に窓部を有すると共に、該検出器を包囲し、検出
器で光電吸収されなかったＸ線又はガンマ線を検出する
アンチ・コインシデンス・カウンタ、アンチ・コインシ
デンス・カウンタにおける検出値が所定値以下のときの
入射Ｘ線又はガンマ線の可能な全ての反応順序を仮定し
、各反応順序における反応の一部又は全部の各反応位置
での散乱が、エネルギ・運動量保存則と所定の許容誤差
範囲内で矛盾しないかどうかをチェックする手段を備え
た多重コンプトン散乱を利用したＸ線又はガンマ線測定
装置。
（６）複数層配置され、入射Ｘ線又はガンマ線により反
応の起きた各層における反応位置及び該位置での電子の
得たエネルギを検出する二次元位置敏感型放射線検出器
、前面に窓部を有すると共に、該二次元位置敏感型放射
線検出器を包囲し、検出器で光電吸収されなかったＸ線
又はガンマ線を検出する補助検出器、前面に窓部を有す
ると共に該補助検出器を包囲し、窓部以外の方向より入
射するＸ線又はガンマ線を検出するアンチ・コインシデ
ンス・カウンタ、アンチ・コインシデンス・カウンタに
おける検出値が所定値以下のときの入射Ｘ線又はガンマ
線の可能な全ての反応順序を仮定し、各反応順序におけ
る反応の一部又は全部の各反応位置での散乱が、エネル
ギ・運動量保存則と所定の許容誤差範囲内で矛盾しない
かどうかをチェックする手段を備えた多重コンプトン散
乱を利用したＸ線又はガンマ線測定装置。