JPS6347686A - 放射線３次元位置検出装置 - Google Patents

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、シンチレーション放射線検出器において放射
線の３次元位置検出機能をもたせた放射線３次元位置検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

シンチレーション放射線検出器は、入射した放射線（以
下の説明において放射線とは、少な（とも電磁放射線を
含む広い意味で用いられるものとする）を可視光に変換
するシンナレーション現象を利用して放射線を計測する
検出器である。

従来のシンチレーション放射線検出器は、第４図に示す
ように放射線検出素子である１個のシンチレータ・セル
１１に光電子増倍管等の受光素子１２を光学結合するこ
とによって、シンチレータ・セル１１内で放射線のエネ
ルギーが変換されて発生した可視光を受光素子１２で電
気信号に変換するものである。

このようなシンチレーション放射線検出器の検出効率を
向上するには、放射線の入射方向に沿ってシンチレータ
・ユニットの長さく厚み）を大きくする必要がある。し
かるに、放射線の入射方向が広範囲になるに従い厚みの
大きいことによる空間解像力の劣化は著しい、すなわち
、放射線検出器の空間分解能は放射線の入射方向が０度
のときにシンチレータ・ユニットの幅に等しい最小値を
とるが、入射角度が大きくなるにつれて＊ａのシンチレ
ータ・ユニットを見込む立体角が増すため空間分解能は
大きな値をとり、その最大値はほぼ（ｌｌｉ）　”　＋
　（ｆｆ、））　”　　に等しい、この空間解像力の劣
化を防ぐには、検出素子のどの深さで放射線が検出され
たのかを知ることが重要となる。

たとえば、深さ方向の位置分解能がシンチレータ・ユニ
ットの幅と同程度で得られれば、放射線検出器自体の空
間分解能の最大値は幅の約１．４倍程度に抑制すること
が可能となる。

シンチレータ・ユニットの深さ方向における放射線の位
置を測定する方法を次に列記する。

（１）シンチレータ・ユニットの底面のみならず、側面
にも数個の受光素子を取り付けて、これらの受光素子か
らの出力信号を分析して深さ方向の位置を推定する。

（２）幾つかの螢光減衰時定数が互いに異なるシンチレ
ータ・セルを重ねて、一体のシンチレータ・ユニットを
構成する。どのシンチレータが放射線を検出したかは、
シンチレータ・ユニ７）の底面に取り付けた受光素子出
力の信号波形を弁別して推定される。

（発明が解決しようとする問題点） 現在まで考案されているシンチレータ・ユニットの深さ
方向に関する放射線位置検出法では、その側面にも受光
素子を必要とするために多数のシンチレータ・ユニット
の宏配列を妨げることや、同じ螢光時定数をもつシンチ
レータ・セルがシンチレータ・ユニットの構成革位に使
用できない等の問題点がある。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、放射
線の検出感度を向上させ、さらに位置の検出盛夏を改善
した放射線３次元位置検出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放射線３次元位置検出装置は、複数
個のシンチレータ・セルを層状に重ね、該シンチレータ
・セルと屈折率が異なる薄い透明板を各シンチレータ・
セル間に挿入して多層シンチレータを形成し、該多層シ
ンチレータ２個を並、列にしてその間に一部反射材が含
まれた薄い透明板を挿入しこれらを結合することによっ
て一体のシンチレータ・ユニットとすると共に、２個の
多層シンチレータが共に見込まれるシンチレータ・ユニ
ットの一底面において２個の受光素子をそれぞれの多層
シンチレータに光学結合し、前記２個の受光素子から得
る２つの出力信号を分析して放射線を検出したシンチレ
ータ・セルの同定を行うことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の放射線３次元位置検出装置では、多層シンチレ
ータを形成する境界層は光学的不連続層となるため、多
層シンチレータの底面を通過するまでの光の透過率は各
シンチレータ・セルごとにその内部の位置にかかわらず
ほぼ一定値となり、それらの値がシンチレータ・セルご
とに大きく異なる。従って、多層シンチレータの底面に
取り付けた受光素子の出力信号の波高は、発光点がどの
シンチレータ・セル内であるかに大きく依存し、発光し
たシンチレータ・セルから各受光素子までの光路長に依
存する。このため、その光路長の差に応じて２つの受光
素子の出力波高に差を生じ、その差が上記光学的構造に
よって増強される０以上で述べた効果により、２つの受
光素子の出力信号は容易に分析可能となり、精度の良い
位置の弁別が行える。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の放射線３次元位置検出装置の１実施例
を説明するための図である０本発明の放射線３次元位置
検出装置は、第１図に示したように、複数のシンチレー
タ・セル１を積層にして多層シンチレータとし、この多
層シンチレータの底面にそれぞれ受光素子２を光学結合
する。また、シンチレータ・セル１間には屈折率がシン
チレータ・セル１と太き（異なる１い透明板３を挿入し
、多層シンチレータ間では一部反射材４に置き換える。

上記のように多層に重ねたシンチレータ・セル１の各境
界層に屈折率がシンチレータ・セルと大きく異なる薄い
透明板３を挿入することによって、多層シンチレータを
形成する境界層は光学的不連続層となるため、多層シン
チレータの底面を通過するまでの光の透過率は各シンチ
レータ・セルごとにその内部の位置にかかわらずほぼ一
定値となり、それらの値がシンチレータ・セルごとに大
きく異なる。従って、発光量が一定であれば多層シンチ
レータの底面に取り付けた受光素子２の出力信号の波高
は、発光点がどのシンチレータ・セル内であるかに太き
（依存し、発光したシンチレータ・セルから受光素子ま
での光路長に依存する。

さらに、多層シンチレータ２個を並列にして、その間に
一部反射材４が含まれた薄い透明板を挿入し、これらを
結合して一体のシンチレータ・ユニットとし、２個の受
光素子をそれぞれの多層シンチレータの底面に光学結合
するので、発光したシンチレータ・セルから各受光素子
までの光路長に差を生じ、その差に応じて２つの受光素
子の出力波高に差が起きる。この出力波高の差は上記光
学的構造によって増強される。従ってこの２個の受光素
子から得た出力信号の比をとることにより、発光量の大
小にかかわらず放射線がどのシンチレータ・セル内で検
出されたのかを容易にしかも精度良（判定することが可
能となる。

第２図はシンチレータ・ユニット複数個を光学的透過板
を介しで積み重ねたシンチレータ・バンクの実施例を示
す図である。第２図では６個の多層シンチレータ５と４
個の受光素子６を用いて構成した検出器が示してあり、
このようにすると受光素子の数を多層シンチレータの数
に比べて少なくできる。すなわち、深さ方向の位置弁別
は第１図と同じ原理で行い、どのシンチレータ・ユニッ
トで発光したのかは隔てられている２つの受光素子の出
力信号の比をとることによって行う。

第３図は第１図又は第２図に示す放射線検出器を用いて
リング配列型の陽電子断Ｎ１８影装置を構成した実施例
を示す図である。第３図に示す構成によると、シンチレ
ータ・ユニットの深さ方向の位置弁別が可能となるため
、静止したままで広い視野内の空間解像力が良好となる
。また、断層面上のみならず体軸方向でも放射線検出器
の密配列が可能なので、高い検出感度を実現でき、体軸
方向の解像力も良好である。

上記のようにシンチレータ・ユニット複数個を光学的透
過板を介して積み重ね、シンチレータ・バンクを構成す
ると、このシンチレータ・バンク内では、各シンチレー
タ・ユニット中央の一部反射材を含む境界層が同一平面
上にある。従って、このシンチレータ・ユニット数より
少ない数の一対の受光素子を光学結合しても、どのシン
チレータ・ユニットで放射線が検出されたのかは、これ
らの対になった受光素子の出力信号の比から判定できる
。各シンチレータ・ユニット内におけるシンチレータ・
セルの同定は、各対の受光素子における出力信号の比に
よって行う。

以上のように本発明による放射線検出器では、シンチレ
ータ・ユニットの側面に受光素子を取り付ける必要がな
く、しかも、同じ螢光時定数をもつシンチレータ・セル
を複数個用いてシンチレータ・ユニットを構成できる。

従って、深さ方向におけるシンチレータ・セル数を増加
して、放射線の位置検出精度を向上できると共に、多数
のシンチレータ・ユニットの密配列が可能になり、高い
検出感度が達成できる。そのため、放射線アイソトープ
を利用して画像診断を行う核医学診断分野において、良
好な空間解像度をもつ画像が得ることを目的として広範
囲な利用が期待できる。特に、陽電子断層撮影装置用検
出器として利用すれば、広い検出視野において良好な空
間解像力を得ることが可能となる。

また、保健物理分野において、素子力産業における放射
線管理業務の中で、体内放射線の分布測定、体内汚染の
検出等に検出感度を損なわず、しかも良好な空間解像力
をもつ検出器を提供できる。

さらに工業用放射線検出器としても、空間解像力を改善
できることから精度の高い放射線の位置測定等に利用が
期待される。

〔発明の効果〕 以上、詳しく説明したように、従来の放射線検出器では
、通常、入射した放射線の位置を入射方向と垂直な２次
元平面上で判定するが、本発明の放射線３次元位置検出
装置では、この２次元平面上のみならず、入射方向に対
しても放射線の位置が判定でき、放射線の検出感度が向
上し、位置の検出精度を改善することができる。また、
この放射線検出器を用いた陽電子断層逼影装置は、高解
像度でしかも動態計測可能な陽電子放出アイソトープの
３次元分布像を高感度で溝山できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の放射線３次元位置検出装置の１実施例
を説明するための図、第２図はシンチレータ・ユニット
複数個を光学的透過板を介して積み重ねたシンチレータ
・バンクの実施例を示す図、第３図は第１図又は第２図
に示す放射線検出器を用いてリング配列型の陽電子断層
撮影装置を構成した実施例を示す図、第４図は従来のシ
ンチレーション放射線検出器を示す。 １・・・シンチレータ・セル、２と６・・・受光素子、
３・・・透明板、４と７・・・反射材、５・・・多層シ
ンチレータ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のシンチレータ・セルを層状に重ね、該シ
   ンチレータ・セルと屈折率が異なる薄い透明板を各シン
   チレータ・セル間に挿入して多層シンチレータを形成し
   、該多層シンチレータ２個を並列にしてその間に一部反
   射材が含まれた薄い透明板を挿入しこれらを結合するこ
   とによって一体のシンチレータ・ユニットとすると共に
   、２個の多層シンチレータが共に見込まれるシンチレー
   タ・ユニットの一底面において２個の受光素子をそれぞ
   れの多層シンチレータに光学結合し、前記２個の受光素
   子から得る出力信号で放射線を検出したシンチレータ・
   セルの同定を行うことを特徴とする放射線３次元位置検
   出装置。
2. （２）前記シンチレータ・ユニットは、同じ特性のシン
   チレータを複数個用いたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の放射線３次元位置検出装置。
3. （３）前記シンチレータ・ユニットは、異なる蛍光減衰
   時定数をもつシンチレータを複数個用いたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の放射線３次元位置検出
   装置。
4. （４）シンチレータ・ユニットを複数個行列配置し、シ
   ンチレータ・ユニットより少ない数の受光素子をこれに
   光学結合して、各受光素子の出力信号により放射線を検
   出したシンチレータ・ユニットおよびシンチレータ・セ
   ルの同定を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の放射線３次元位置検出装置。
5. （５）放射線を検出したシンチレータ・セルの同定は、
   受光素子の出力信号の比をとって行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の放射線３次元位置検出装置
   。
6. （６）放射線を検出したシンチレータ・セルの同定は、
   受光素子の出力信号の波形弁別で行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の放射線３次元位置検出装置
   。