JPWO2016067431A1 - 放射線検出器 - Google Patents
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Abstract
この発明の放射線検出器(1)は、シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成する。その反射材によって区分された領域内において増幅器(30)でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第1加算器(41)を、反射材によって区分された領域毎に備える。さらに、第1加算器(41)で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路(42)を、反射材によって区分された領域毎に備える。これによって、信号を加算する際での各増幅器(30)の固有ノイズの重畳を、反射材によって区分された領域の分だけ減らすことができ、SN比を向上させて、ノイズ自体を低減させることができる。また、互いに異なる領域では各々のトリガに基づく信号(タイミング信号)がそれぞれ別に作成されて、エンコーダ(50)にて1つにまとめられるので、パイルアップ(多重衝突)が発生する確率を減らすことができ、正確なタイミング信号を得ることができる。
Description
この発明は、受光素子が2つ以上のシンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器に関する。
従来、放射線検出器において、複数のチャンネル(出力端子)を有した受光素子として光電子増倍管が用いられていた(例えば、特許文献1参照)が、近年では、小型化のために1つのチャンネル(出力端子)を有した受光素子として半導体受光素子が用いられている。また、特許文献1:特開2005−037363号公報のように、γ線の入射位置弁別能力や検出能力を向上させるために、シンチレータアレイを構成した互いに隣接するシンチレータ間には反射材が介在されている。
従来の放射線検出器について、図9および図10を参照して説明する。図9は、従来の放射線検出器の構成を示す側面図であり、図10は、従来の放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成を示す回路図である。図9に示すように、放射線検出器100は、複数(図9では400=縦横20×20)のシンチレータ111からなるシンチレータアレイ110と、シンチレータ111の数よりも少ない複数(図9では64=縦横8×8)の半導体受光素子120とを備えている。半導体受光素子120は、2つ以上(図9では3つ)のシンチレータ111に光学的に結合して構成されている。
図10に示すように、各々の半導体受光素子120(図9を参照)で得られた信号を増幅する増幅器130を半導体受光素子120と一対一に同数(図10では64)に備え、タイミング生成回路140に接続している。タイミング生成回路140は、増幅器130でそれぞれ増幅された全ての信号を加算する加算器141と、加算器141で加算された信号のトリガを生成するトリガ生成回路142とで構成されている。トリガ生成回路142で生成されたトリガに基づいてタイミング信号の生成を行う。これによって、図10に示すように半導体受光素子の1チャンネル毎に個別の増幅器130を配置し、全ての増幅器130の出力(増幅された信号)を加算器141が加算して、タイミング信号の生成を行っている。
しかしながら、図9および図10のような従来の放射線検出器の構成では、複数の半導体受光素子の増加に伴って増幅器のチャンネル数が増加し、加算器が信号を加算する際に各増幅器の固有ノイズも重畳されるので、信号対ノイズ比(SN比)が低下し、タイミング信号精度が劣化するという問題点がある。高計数率環境においては前の放射線イベント(入射事象)が収束する前に次の放射線イベントが開始し、パイルアップ(多重衝突)が発生する確率が高くなる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高いSN比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる放射線検出器を提供することを目的とする。
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線検出器は、複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、前記シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子とを備え、前記半導体受光素子が2つ以上の前記シンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器であって、前記シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成し、各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備え、前記反射材によって区分された領域内において前記増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第1加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、前記第1加算器で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備え、反射材によって区分された領域毎に前記第1トリガ生成回路でそれぞれ生成された前記トリガに基づく信号を1つにまとめるエンコーダを備えることを特徴とするものである。
すなわち、この発明に係る放射線検出器は、複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、前記シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子とを備え、前記半導体受光素子が2つ以上の前記シンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器であって、前記シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成し、各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備え、前記反射材によって区分された領域内において前記増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第1加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、前記第1加算器で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備え、反射材によって区分された領域毎に前記第1トリガ生成回路でそれぞれ生成された前記トリガに基づく信号を1つにまとめるエンコーダを備えることを特徴とするものである。
この発明に係る放射線検出器によれば、複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子とを備えている。半導体受光素子が2つ以上のシンチレータに光学的に結合して構成されているので、2つ以上のシンチレータからの光情報を半導体受光素子が共有する。シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成することで、シンチレータアレイを複数の領域(ブロック)に光学的に分割する。従来と同様に、各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備える。これに対して、従来と相違して、反射材によって区分された領域内において増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第1加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、第1加算器で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備える。これによって、信号を加算する際での各増幅器の固有ノイズの重畳を、反射材によって区分された領域の分だけ減らすことができ、SN比を向上させて、ノイズ自体を低減させることができる。また、前の放射線イベントが収束する前に次の放射線イベントが開始したとしても、互いに異なる領域では各々のトリガに基づく信号(タイミング信号)がそれぞれ別に作成されて、エンコーダにて1つにまとめられるので、パイルアップ(多重衝突)が発生する確率を減らすことができ、正確なタイミング信号を得ることができる。その結果、高いSN比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる。
この発明に係る放射線検出器において、増幅器でそれぞれ増幅された全ての信号を加算する第2加算器と、当該第2加算器で加算された信号のトリガを生成する第2トリガ生成回路とを備えてもよい。例えば、シンチレータ内でのコンプトン散乱によって、放射線が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。また、反射材を形成する材質によっては、シンチレータで発生した光を反射材は全て反射するとは限らないので、反射材付近のシンチレータで発生した光の一部が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。そこで、放射線または光が反射材を透過することによって信号の劣化が生じたとしても、上述した第2加算器および第2トリガ生成回路を備えて、全ての信号を加算して得られる信号のトリガを生成することで、正確なタイミング信号を得ることができる。
上述した第2加算器および第2トリガ生成回路を備える場合においては、増幅器に対して第1加算器および第2加算器を並列に接続してもよいし、増幅器に対して第1加算器,第2加算器の順に直列に接続してもよい。後者のように増幅器に対して第1加算器,第2加算器の順に直列に接続する場合には、第1加算器で加算された信号を利用して第2加算器は加算を行うことができる。
この発明に係る放射線検出器によれば、反射材によって区分された領域内において増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第1加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、第1加算器で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備える。その結果、高いSN比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる。
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。図1(a)は、実施例1、2に係る放射線検出器の構成を示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)の側面図であり、図2は、実施例1に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成を示す回路図である。
図1に示すように、放射線検出器1は、複数(図9と同様に図1では400=縦横20×20)のシンチレータ11からなるシンチレータアレイ10と、シンチレータ11の数よりも少ない複数(図9と同様に図1では64=縦横8×8)の半導体受光素子20とを備えている。半導体受光素子20は、2つ以上(図9と同様に図1では3つ)のシンチレータ11に光学的に結合して構成されている。図1のように縦横20×20のシンチレータ11で、5つのシンチレータ11毎に2つの半導体受光素子20が配置される場合には、半導体受光素子20の数は縦横8×8となる。
シンチレータ11の数は、図1のような400(=縦横20×20)に限定されない。また、必ずしも縦横に配置されるシンチレータ11の数が互いに同数である必要もない。半導体受光素子20の数も、図1のような64(=縦横8×8)に限定されない。また、必ずしも縦横に配置される半導体受光素子20の数も互いに同数である必要もない。
半導体受光素子20は、1つのチャンネル(出力端子)を有した受光素子であれば、特に限定されず、例えばアバランシェ・フォトダイオード(APD: Avalanche Photo Diode)で構成すればよい。また、アバランシェ・フォトダイオード(APD)をガイガーモードで駆動させるガイガーモード・アバランシェ・フォトダイオード(GAPD)として、例えばシリコンフォトマルチプライヤ(Si-PM: Silicon Photo Multiplier)で構成してもよい。また、必ずしも、半導体受光素子20は、単一のチャンネル(出力端子)を有する必要はなく、1チップ中に複数のチャンネル(出力端子)を有したアレイ構成の半導体受光素子であってもよい。
従来の図9と相違して、図1では、シンチレータアレイ10を反射材12によって領域毎に区分して構成している。図1では、シンチレータアレイ10の中央に縦横に合計2つの反射材12を介在させることで、シンチレータアレイ10を4つの領域(ブロック)に光学的に分割する。図1では、各々の領域を10A,10B,10C,10Dとする。図1(b)のように5つのシンチレータ11毎に2つの半導体受光素子20が配置される場合には、シンチレータアレイ10の中央に反射材12が介在するように、10個のシンチレータ11,4つの半導体受光素子20の位置に反射材12を設置する。
反射材12の数や、反射材12によって区分される領域の数は、図1に示すような数(2つの反射材,4つの領域)に限定されない。例えば、図1のように縦横20×20のシンチレータ11で、5つのシンチレータ11毎に2つの半導体受光素子20が配置される場合には、5つのシンチレータ11,2つの半導体受光素子20毎に反射材12を介在させて、反射材12によってシンチレータアレイ10を16の領域(ブロック)に光学的に分割してもよい。また、必ずしも縦横に配置される反射材12の数や、縦横に反射材12によって区分される領域の数が互いに同数である必要もない。
その他に、放射線検出器1は、図2に示すように、各々の半導体受光素子20(図1を参照)で得られた信号を増幅する増幅器30を半導体受光素子20と一対一に同数(図10と同様に図2では64)に備えている。
従来の図10と相違して、図2では、反射材12(図1を参照)によって区分された領域10A,10B,10C,10D(図1を参照)毎に第1タイミング生成回路40を配置し、領域10A,10B,10C,10D毎に第1トリガ生成回路42で生成されたトリガに基づいてタイミング信号の生成を行う。なお、第1タイミング生成回路40は、反射材12によって区分された領域10A,10B,10C,10D内において増幅器30でそれぞれ増幅された複数(図2の「×16」を参照)の信号を加算する第1加算器41と、第1加算器41で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路42とで構成されている。
このようにして、放射線検出器1は、反射材12によって区分された領域10A,10B,10C,10D内において増幅器13でそれぞれ増幅された複数(図2の「×16」を参照)の信号を加算する第1加算器41を、反射材12によって区分された領域10A,10B,10C,10D毎に備える。さらに、放射線検出器1は、第1加算器41で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路42を、反射材12によって区分された領域10A,10B,10C,10D毎に備えている。そして、放射線検出器1は、反射材12によって区分された領域10A,10B,10C,10D毎に第1トリガ生成回路42でそれぞれ生成されたトリガに基づく信号(タイミング信号)を1つにまとめるエンコーダ50を備えている。
第1トリガ生成回路42は、信号のトリガを生成する回路素子であれば、特に限定されず、例えば比較器あるいはコンスタント・フラクション・ディスクリミネータ(CFD: Constant Fraction Discriminator)で構成すればよい。比較器で第1トリガ生成回路42を構成する場合には、後述する図5に示すようにタイミング生成閾値レベルTh以上のときにタイミング信号(タイミング生成用信号)を生成するときに有効である。ただし、信号のノイズや信号の立ち上がりのバラツキや信号の立ち下がりのバラツキによって、正確なタイミング信号が得られない可能性があるので、その場合にはコンスタント・フラクション・ディスクリミネータ(CFD)で第1トリガ生成回路42を構成するのが好ましい。
エンコーダ50は、信号を1つにまとめる回路素子であれば、特に限定されず、例えばORロジックで構成すればよい。後述する図5に示すように最初のイベントのタイミング信号T11,次のイベントのタイミング信号T12のいずれか一方が生成されている場合には、ORロジックでエンコーダ50を構成することで、ORロジック出力である最終的なタイミング信号T13を正確に生成することができる。
従来の構成(図9および図10を参照)においてタイミング生成回路に入力される増幅器のノイズは、増幅器単体のノイズレベルをNamp,全チャンネル数をNchとすると、Namp×√(Nch)(=Namp×(Nch)1/2)となる。これに対して、本発明の構成(例えば、本実施例1の図1および図2を参照)においては、分割したブロック(すなわち反射材12によって区分された領域10A,10B,10C,10D)数をNblkとすると、Namp×√(Nch/Nblk)(=Namp×(Nch/Nblk)1/2)となる。信号レベルをSとすると、信号レベルSはいずれの構成においいても変化はないので、本発明の構成の手法によりSN比を√(Nblk)(=(Nblk) 1/2)倍向上させることができる。図1および図2で示した本実施例1の構成においては、Nch=64,Nblk=4であるので、SN比が2(=√(4))倍に向上することになる。また、半導体受光素子自体のノイズも同様に1/√(Nblk)(=1/(Nblk)1/2)となり、特にノイズの大きいシリコンフォトマルチプライヤ(Si−PM)検出器においては高いSN比を確保することができる。
次に、異なる領域(ブロック)にγ線が連続して入射した場合について、図3〜図5を参照して説明する。図3は、γ線の連続入射の概要を示した実施例1、2に係る放射線検出器の平面図であり、図4は、図5との比較のための従来の構成におけるタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートであり、図5は、実施例1に係る構成におけるタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。
図3に示すようにγ線が異なる領域に連続して入射した場合、最初の放射線イベント(入射事象)をE1とし、次の放射線イベント(入射事象)をE2とする。図4および図5では、タイミング生成閾値レベルをThとする。また、従来の構成において、図4では、最初の放射線イベント信号をS111とし、次の放射線イベント信号をS112とし、理想的なタイミング信号をT110とし、タイミング生成用信号をS120とし、(タイミング生成用信号S120に基づいて生成される)タイミング信号をT120とする。また、実施例1に係る構成において、図5では、最初の放射線イベント信号をS11とし、次の放射線イベント信号をS12とし、最初のイベントのタイミング信号をT11とし、次のイベントのタイミング信号をT12とし、ORロジック出力である最終的なタイミング信号をT13とする。
図3のE1,E2に示すように、異なる領域(ブロック)にγ線が連続して入射した場合について説明する。
従来の構成において、図4に示すように最初の放射線イベント信号S111が収束する前に次の放射線イベント信号S112が生成されたときに、理想的にはそれぞれのイベントについてタイミング信号が、理想的なタイミング信号T110として生成される。しかし、従来の構成においては、2つの信号(最初の放射線イベント信号S111および次の放射線イベント信号S112)が重畳してタイミング生成用信号S120として生成される。このようにして、次のイベントのタイミング信号が生成されない、あるいは外れたタイミング信号が生成される。
特に、図4に示すように、最初の放射線イベント信号S111がタイミング生成閾値レベルTh以上のときに次の放射線イベント信号S112が生成されると、下記のようにタイミング生成用信号S120は重畳によって生成される。すなわち、重畳によって得られたタイミング生成用信号S120は、放射線イベントがない間(最初の放射線イベント信号S111が立ち下り時にタイミング生成閾値レベルTh未満になって、次の放射線イベント信号S112が立ち上がり時にタイミング生成閾値レベルTh以上になるまでの間)にわたってもタイミング生成閾値レベルTh以上となる。その結果、重畳によって得られたタイミング生成用信号S120がタイミング生成閾値レベルTh以上となっている間にタイミング信号T120が生成される。
これに対して、実施例1に係る構成において、図5に示すように最初の放射線イベント信号S11が収束する前に次の放射線イベント信号S12が生成されても、異なる領域(ブロック)毎でタイミング信号T11,T12の生成が実施されるので、ORロジック出力である最終的なタイミング信号T13を正確に得ることができる。
本実施例1に係る放射線検出器1によれば、複数(各実施例では400)のシンチレータ11からなるシンチレータアレイ10と、シンチレータ11の数よりも少ない複数(各実施例では64)の半導体受光素子20とを備えている。半導体受光素子20が2つ以上(各実施例では3つ)のシンチレータ11に光学的に結合して構成されているので、2つ以上(3つ)のシンチレータ11からの光情報を半導体受光素子20が共有する。シンチレータアレイ10を反射材12によって領域毎に区分して構成することで、シンチレータアレイ10を複数(各実施例では4つ)の領域(ブロック)に光学的に分割する。従来と同様に、各々の半導体受光素子20で得られた信号を増幅する増幅器30を半導体受光素子20と一対一に同数(各実施例では64)に備える。これに対して、従来と相違して、反射材12によって区分された領域内において増幅器30でそれぞれ増幅された複数(各実施例では16)の信号を加算する第1加算器41を、反射材12によって区分された領域毎に備えるとともに、第1加算器41で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路42を、反射材12によって区分された領域毎に備える。これによって、信号を加算する際での各増幅器30の固有ノイズの重畳を、反射材12によって区分された領域の分だけ減らすことができ、SN比を(√(Nblk)(=(Nblk)1/2)倍)向上させて、ノイズ自体を(1/√(Nblk)(=1/(Nblk)1/2)に)低減させることができる。また、前の放射線イベントが収束する前に次の放射線イベントが開始したとしても、互いに異なる領域では各々のトリガに基づく信号(タイミング信号)がそれぞれ別に作成されて、エンコーダ50にて1つにまとめられるので、パイルアップ(多重衝突)が発生する確率を減らすことができ、正確なタイミング信号を得ることができる。その結果、高いSN比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる。
次に、図面を参照してこの発明の実施例2を説明する。図6は、実施例2に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成であり、増幅器に対して第1加算器および第2加算器を並列に接続した回路図であり、図7は、実施例2に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成であり、増幅器に対して第1加算器,第2加算器の順に直列に接続した回路図であり、図8は、実施例2に係る構成における加算前/加算後のタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。上述した実施例1と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、本実施例2では、反射材を含めたシンチレータアレイおよび半導体受光素子の構成については、図1に示すように上述した実施例1と同じである。
本実施例2では、図6または図7に示すように増幅器30でそれぞれ増幅された全て(図6または図7では64)の信号を加算する第2加算器46と、当該第2加算器46で加算された信号のトリガを生成する第2トリガ生成回路47とを備えている。図6または図7では、増幅器30よりも下流で分岐させて、その分岐先に第2タイミング生成回路45を配置している。第2タイミング生成回路45は、上述した第2加算器46と第2トリガ生成回路47とで構成されている。
例えば、シンチレータ内でのコンプトン散乱によって、放射線が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。また、反射材を形成する材質によっては、シンチレータで発生した光を反射材は全て反射するとは限らないので、反射材付近のシンチレータで発生した光の一部が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。
より具体的に説明すると、図8では、上述した図4や図5と同様にタイミング生成閾値レベルをThとする。また、放射線または光が反射材を透過することによって2つの領域に信号が分散されたとする。2つの領域に分散された一方のタイミング生成用信号をSAとし、他方のタイミング生成用信号をSB(ただし、SA>SBとする)とし、タイミング生成用信号SAに基づいて生成されるタイミング信号をTAとし、タイミング生成用信号SBに基づいて生成されるタイミング信号をTBとする。さらに、全ての信号を加算して得られた信号(ここではタイミング生成用信号SAおよびタイミング生成用信号SBの加算値)をSTとし、全ての信号を加算して得られたタイミング生成用信号STに基づいて生成されるタイミング信号をTTとする。
上述した実施例1の構成において、放射線または光が反射材12(図1を参照)を透過することによって、第1加算器41(図2を参照)で加算されたタイミング生成用信号S Aと、第1加算器41で加算されたタイミング生成用信号SBとが、2つの領域で分散される。その結果、タイミング生成用信号SAのトリガに基づくタイミング信号TAを第1トリガ生成回路42(図2を参照)が生成するとともに、タイミング生成用信号SBのトリガに基づくタイミング信号TBを第1トリガ生成回路42が生成する。
ここで、SA>SBであるので、タイミング信号TAの生成時間もタイミング信号TBの生成時間よりも長くなり、タイミング信号TAの生成時間にタイミング信号TBの生成時間が含まれる。よって、これらのタイミング信号TA,TBを、ORロジックからなるエンコーダ50(図2を参照)が1つにまとめても、生成時間が長いタイミング信号TAが出力される。
上述したように、これらのタイミング生成用信号SA,SBは分散により劣化しており、本来であれば全ての信号を加算して得られたタイミング生成用信号STが生成される筈である。よって、ST>SAとなり、本来であればタイミング生成用信号STに基づいて生成されるタイミング信号TTが、正確なタイミング信号となる。しかし、エンコーダ50で1つにまとめられた信号はタイミング信号TAであり、実際に得られたタイミング信号TAの生成時間が、本来得られる筈のタイミング生成用信号STの生成時間よりも短くなってしまう。
そこで、本実施例2では、放射線または光が反射材12を透過することによって信号の劣化が生じたとしても、上述した第2加算器46(図6または図7を参照)および第2トリガ生成回路47(図6または図7を参照)を備えて、全ての信号を加算して得られる信号のトリガを生成することで、正確なタイミング信号(図8ではタイミング信号TT)を得ることができる。
本実施例2のように第2加算器46および第2トリガ生成回路47を備える場合においては、図6に示すように増幅器30に対して第1加算器41および第2加算器46を並列に接続してもよいし、図7に示すように増幅器30に対して第1加算器41,第2加算器46の順に直列に接続してもよい。後者(図7)のように増幅器30に対して第1加算器41,第2加算器46の順に直列に接続する場合には、第1加算器41で加算された信号を利用して第2加算器46は加算を行うことができる。
なお、図6や図7では、第2トリガ生成回路47で加算された信号(タイミング信号)の出力については特に図示していないが、図6や図7のエンコーダ50に接続させてもよい。また、モードに応じて切り替える切り替えスイッチ(図示省略)を有して、図6や図7のエンコーダ50で得られた信号、または第2トリガ生成回路47で加算された信号(タイミング信号)のいずれかに切り替えスイッチで切り替えるように構成してもよい。例えば、二次元位置マップの出力分布に応じて、放射線または光が反射材を透過することによって2つの領域に信号が分散する場合には、第2トリガ生成回路47で加算された信号(タイミング信号)を出力するモードに切り替え、それ以外のときにはエンコーダ50で得られた信号を出力するモードに切り替える。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した各実施例では、図1に示す構造であったが、各々のシンチレータをγ線の深さ方向に積層して構成されたDOI検出器に適用してもよい。つまり、DOI検出器は、各々のシンチレータをγ線の深さ方向に積層して構成されたものであり、相互作用を起こした深さ方向と横方向(入射面に平行な方向)との座標情報を重心演算により求める。これにより、相互作用を起こした深さ方向の光源位置(DOI: Depth of Interaction)を弁別することができる。領域を区分する反射材の他に、空間分解能の向上のためにDOI検出器に反射材を適宜に介在させる。
(2)上述した各実施例では、ライトガイドがない構造であったが、ライトガイドを有した検出器に適用してもよい。シンチレータアレイと半導体受光素子との間に、導光するライトガイドを、シンチレータアレイおよび半導体受光素子に光学的に結合して構成する。なお、シンチレータアレイと同様に、ライトガイドも反射材によって領域毎に区分して構成する。
(3)上述した各実施例では、半導体受光素子の出力端子が単一であったので、増幅器を半導体受光素子と一対一に同数に備えたが、1チップ中に複数の出力端子を有したアレイ構成の半導体受光素子に適用することが可能である。1チップ中に複数の出力端子を有したアレイ構成の半導体受光素子の場合には、増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備えればよい。
1 … 放射線検出器
10 … シンチレータアレイ
11 … シンチレータ
12 … 反射材
20 … 半導体受光素子
30 … 増幅器
41 … 第1加算器
42 … 第1トリガ生成回路
46 … 第2加算器
47 … 第2トリガ生成回路
10 … シンチレータアレイ
11 … シンチレータ
12 … 反射材
20 … 半導体受光素子
30 … 増幅器
41 … 第1加算器
42 … 第1トリガ生成回路
46 … 第2加算器
47 … 第2トリガ生成回路
Claims (4)
- 複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、
前記シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子と
を備え、
前記半導体受光素子が2つ以上の前記シンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器であって、
前記シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成し、
各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備え、
前記反射材によって区分された領域内において前記増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第1加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、
前記第1加算器で加算された信号のトリガを生成する第1トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備え、
反射材によって区分された領域毎に前記第1トリガ生成回路でそれぞれ生成された前記トリガに基づく信号を1つにまとめるエンコーダを備える
ことを特徴とする放射線検出器。 - 請求項1に記載の放射線検出器において、
前記増幅器でそれぞれ増幅された全ての信号を加算する第2加算器と、
当該第2加算器で加算された信号のトリガを生成する第2トリガ生成回路と
を備えることを特徴とする放射線検出器。 - 請求項2に記載の放射線検出器において、
前記増幅器に対して前記第1加算器および前記第2加算器を並列に接続することを特徴とする放射線検出器。 - 請求項2に記載の放射線検出器において、
前記増幅器に対して前記第1加算器,前記第2加算器の順に直列に接続することを特徴とする放射線検出器。
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