KR102202550B1 - 전자 방사선 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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코우리츠 다이가꾸 호우진 오사카
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Abstract

실시 형태의 전자 방사선 검출 장치는, 전자 방사선의 입사에 의해 광자를 출력하는 제 1 신틸레이터를 가지며, 전자 방사선의 입사를 검출하는 제 1 신틸레이션 검출기와, 제 1 신틸레이션 검출기 내부에서 전자 방사선의 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 전자 방사선으로서, 상기 제 1 신틸레이션 검출기 밖으로 나온 상기 산란 전자 방사선을 검출하는 제 2 신틸레이션 검출기와, 제 1 신틸레이션 검출기의 검출 타이밍과 제 2 신틸레이션 검출기의 검출 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는 경우 이외의 제 1 신틸레이션 검출기의 검출 결과에 의거하여 다중 파고 분석을 행하는 다중 파고 분석기를 구비하고,
상기 제 2 신틸레이션 검출기는, 상기 제 1 신틸레이터에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록, 신틸레이터 파우더를 페이스트화하여 압축 건조 고화, 후막화하여 구성됨과 함께, 상기 제 1 신틸레이터에 인접하게 배치되며, 상기 제 1 신틸레이터에 있어서 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 전자 방사선으로서, 상기 제 1 신틸레이터로부터 나온 상기 산란 전자 방사선의 입사에 의해 광자를 출력하는 제 2 신틸레이터를 구비한다.

Description

전자 방사선 검출 장치 및 방법
본 발명의 실시 형태는, 전자 방사선 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래, 전자 방사선의 에너지 스펙트럼을 구하는 경우에는, 신틸레이터, 광전자 증배관(PMT: Photo Multiplier tube) 및 다중 펄스 파고 분석(MCA: Multi Channel Analyzer)을 이용하여 이하의 순서로 행해지고 있었다.
신틸레이터에 입사한 전자 방사선은, 신틸레이터 내의 전자에 에너지를 부여하여 전리시키고, 그 2차 전자가 눈사태적으로 더 전리를 일으키고, 이러한 전리·여기된 전자가 정공(正孔)과 재결합함으로써 최종적으로 입사 에너지에 비례한 수의 광자를 생성한다.
이어서 신틸레이터에 의해 생성된 광자는, 광전자 증배관의 광전면에 있어서 광전 효과에 의해 광전자로 변환된다.
광전자 증배관의 광전면에 있어서 변환된 광전자는, 광전자 증배관 내에서 증폭된 후, 전자 방사선의 입사 에너지에 비례한 전류로서 출력되어, 전압 펄스로 변환된다.
변환된 전압 펄스는 다중 파고 분석기에 의해 일정 시간마다의 각 파고값의 펄스 수로서 카운트됨으로써, 펄스 파고 분포(에너지 스펙트럼)로서 얻어지는 것으로 되어 있었다.
일본 공개특허 특개2014-190754호 공보
이시카와 마사요리 외 5명, 「중성자 포착 요법을 위한 열 중성자 리얼타임 모니터의 개발」 방사선 Vol. 31 No. 4(2005) 279쪽~285쪽
그런데, 신틸레이터 내에서는, 전자 방사선의 입사에 의해, 신틸레이터를 구성하고 있는 물질 내에서, 컴튼 산란이 발생한다.
그리고, 컴튼 산란에 대응하는 에너지띠(에너지 스펙트럼 부분), 특히, 컴튼 연속부 및 컴튼 에지에 상당하는 에너지띠에 있어서는, 컴튼 산란에 기인하는 발광 스펙트럼 이외의 발광 스펙트럼이 포함되어, 은폐되어 있을 가능성이 있다.
따라서, 예를 들면, 복수의 방사선원을 변별하여 특정하는 경우에는, 대응하는 발광 스펙트럼을 찾아낼 수 없을 우려가 있었다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 컴튼 산란에 대응하는 발광 스펙트럼을 억제하여 당해 에너지띠에 위치하는 다른 발광 스펙트럼(광전 스펙트럼)을 검출하는 것이 가능한 전자 방사선 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
실시 형태의 전자 방사선 검출 장치는, 전자 방사선의 입사에 의해 광자를 출력하는 제 1 신틸레이터를 가지며, 전자 방사선의 입사를 검출하는 제 1 신틸레이션 검출기와, 제 1 신틸레이션 검출기 내부에서 전자 방사선의 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 전자 방사선으로서, 상기 제 1 신틸레이션 검출기 밖으로 나온 상기 산란 전자 방사선을 검출하는 제 2 신틸레이션 검출기와, 제 1 신틸레이션 검출기의 검출 타이밍과 제 2 신틸레이션 검출기의 검출 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는 경우 이외의 제 1 신틸레이션 검출기의 검출 결과에 의거하여 다중 파고 분석을 행하는 다중 파고 분석기를 구비하고, 상기 제 2 신틸레이션 검출기는, 상기 제 1 신틸레이터에 있어서 생성된 가시광을 상기 제 2 광전자 증배관측으로 투과시키지 않도록, 신틸레이터 파우더를 페이스트화하여 압축 건조 고화, 후막화하여 구성됨과 함께, 상기 제 1 신틸레이터에 인접하게 배치되며, 상기 제 1 신틸레이터에 있어서 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 전자 방사선으로서, 상기 제 1 신틸레이터로부터 나온 상기 산란 전자 방사선의 입사에 의해 광자를 출력하는 제 2 신틸레이터를 구비한다.
도 1은, γ선 검출 시의 에너지 스펙트럼의 일례의 설명도이다.
도 2는, 제 1 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치의 개요 구성 블록도이다.
도 3은, 실시 형태의 원리 설명도이다.
도 4는, 은폐되어 있는 광전 피크의 설명도이다.
도 5는, 은폐되어 있던 광전 피크의 현재화(顯在化)의 설명도이다.
도 6은, 제 2 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치의 개요 구성 블록도이다.
도 7은, 다중 파고 분석기의 동작 처리 플로우 차트이다.
도 8은, 제 3 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치의 개요 구성 블록도이다.
이어서, 도면을 참조하여 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 실시 형태의 설명에 앞서, 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치의 원리에 대하여 설명한다.
이하의 설명에 있어서는, 전자 방사선으로서 γ선을 검출하는 경우를 예로서 전자 방사선 검출 장치의 원리에 대하여 설명한다.
전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치에서는, 신틸레이터에 입사한 γ선은, 각종 전리 과정을 거쳐 최종적으로 신틸레이터 결정의 결정 격자상의 가전자에 에너지를 부여하여, 전자를 전도띠로 밀어 올린다.
한편, 전자가 튕겨 나간 가전자띠에는 정공이 형성된다.
이러한 결과, 전도띠의 전자와 가전자띠의 정공은 각각 자유롭게 여기 저기 움직이고, 전자와 정공이 만나면, 전자는 전도띠로부터 가전자띠로 떨어져, 에너지를 방출하는 것이 되며, 이 에너지가 광으로서 방출되어 발광이 일어난다.
그런데, 신틸레이터에 입사한 γ선과 전자와의 상호 작용에 있어서는, 이하의 3가지의 현상이 발생한다.
(1) 광전 효과
(2) 컴튼 산란
(3) 전자쌍 생성
광전 효과에 있어서는, γ선의 에너지는, 모두 전자에 부여되며, γ선은 소실된다.
또한, 컴튼 산란에 있어서는, γ선의 에너지의 일부가 전자에 운동 에너지로서 부여되어 전자가 튕겨 날려져, γ선은 남은 에너지에 의해 원래 진행되고 있던 방향과는 다른 방향으로 진행되며, 신틸레이터 내에서 또 다른 전자를 튕겨 내보내면서 감쇠하거나, 혹은, 신틸레이터 밖으로 나가는 것이 된다.
전자쌍 생성은, γ선의 입사 에너지가 1.022MeV 이상일 때에는, γ선의 에너지를 모두 사용하여, 전자와 양전자의 쌍을 생성하는 것이 된다.
도 1은, γ선 검출 시의 에너지 스펙트럼의 일례의 설명도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 3종류의 현상의 결과로서 얻어지는 γ선 검출 시의 에너지 스펙트럼으로서는, 전체 흡수 피크(PE), 컴튼 연속부(CC), 컴튼 에지(CE), 후방 산란 피크(RS), KX선 피크(KX) 등을 들 수 있다.
전체 흡수 피크(광전 피크)(PE)는, 광전 효과를 일으킨 경우, 컴튼 산란을 일으켰지만 컴튼 산란 후의 γ선의 에너지도 다른 전자에 부여하는 등 하여 모든 에너지를 신틸레이터 내에서 소비한 경우에 상당하는 것이다.
컴튼 연속부(CC)는, 컴튼 산란 후에 γ선이 신틸레이터 밖으로 나와 에너지의 일부를 가지고 간 경우에는, 전자에 부여되는 나머지의 에너지는 γ선과 전자와의 산란 각도에 의해 연속적으로 분포되므로, 발광 에너지도 연속적으로 분포하게 된 것이다.
컴튼 에지(CE)는, 컴튼 산란에 있어서, 산란 각도가 180도이며, 전자에 최대의 에너지를 부여한 경우에 상당하는 것이다.
후방 산란 피크(RS)는, γ선이 차폐재(遮蔽材), 측정 장치 등 주변의 물질과 컴튼 산란을 일으키고, 그 결과, 에너지를 일부 잃어버린 γ선이 신틸레이터에 입사하여 광전 효과에 의해 발광에 이른 것이다.
KX선 피크(KX)는, 주위의 물질에 입사한 γ선이 당해 물질의 K껍질 전자를 전리하고, K껍질의 빈 궤도에 외궤도 전자가 떨어져 특성 X선을 발생시켜 발광에 이른 것이다.
그런데, 컴튼 산란에 대응하는 에너지띠(에너지 스펙트럼 부분), 특히, 컴튼 연속부(CC) 및 컴튼 에지(CE)에 상당하는 에너지띠에 있어서는, 컴튼 산란에 기인하는 발광 스펙트럼 이외의 발광 스펙트럼이 포함되어, 은폐되어 있을 가능성이 있다.
따라서, 예를 들면 복수의 방사선원을 변별하여 특정하는 경우에는, 대응하는 발광 스펙트럼을 발견할 수 없을 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 컴튼 산란에 대응하는 발광 스펙트럼(컴튼 연속부(CC) 및 컴튼 에지(CE))을 억제하여 당해 에너지띠에 위치하는 다른 발광 스펙트럼을 검출하는 것으로 하고 있다.
구체적으로는, 통상의 전자 방사선 검출을 행하는 신틸레이터인 제 1 신틸레이터의 입사면 및 PMT 설치면 이외의 면에 제 2 신틸레이터를 배치하고, 컴튼 산란 후의 에너지가 감소한 γ선을 검출하며, 당해 검출 타이밍에 있어서 검출될 예정의 발광의 검출을 하지 않도록 제어함(다중 파고 분석의 대상 외로 하도록 제어함)으로써, 컴튼 산란에 대응하는 발광 스펙트럼(컴튼 연속부(CC) 및 컴튼 에지(CE))을 억제하여, 상대적으로 원하는 다른 발광 스펙트럼을 검출하는 것이다.
이 결과, 컴튼 산란에 기인하는 발광 스펙트럼에 은폐되어 있던 다른 발광 스펙트럼을 검출할 수 있어, 복수의 방사선원을 변별하여 특정하는 경우에 컴튼 산란의 영향을 억제하여 보다 확실하게 대응하는 발광 스펙트럼을 검출할 수 있다.
[1] 제 1 실시 형태
도 2는, 제 1 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치의 개요 구성 블록도이다.
γ선 검출 장치(10)는, 입사면(11i)으로부터 전자 방사선인 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(11o)으로부터 출력하는 제 1 신틸레이터(11)와, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배(=전류 증폭)를 행하여 제 1 펄스 파고 신호(SP1)로서 출력하는 제 1 광전자 증배관(12)과, 가시광을 투과시키지 않도록 구성됨과 함께, 입사면(13i)으로부터 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 γ선의 컴튼 산란에 의해 생성된 산란 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(13o)으로부터 출력하는 제 2 신틸레이터(13)와, 제 2 신틸레이터(13)의 출사면(13o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배(=전류 증폭)를 행하여 제 2 펄스 파고 신호(SP2)로서 출력하는 제 2 광전자 증배관(14)과, 제 1 펄스 파고 신호(SP1)를 증폭하여 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 출력하는 제 1 앰프(15)와, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)를 출력하는 제 2 앰프(16)와, 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)가 출력된 타이밍에서, 차단 제어 신호(GT)를 출력함으로써, 제 1 광전자 증배관(12)의 출력을 차단하는 게이팅 회로(17)와, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)에 의거하여 다중 파고 분석을 행하는 다중 파고 분석기(MCA)(18)를 구비하고 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 신틸레이터(11) 및 제 1 광전자 증배관(12) 및 제 1 앰프(15)는, 제 1 신틸레이션 검출기를 구성하고, 제 2 신틸레이터(13) 및 제 2 광전자 증배관(14) 및 제 2 앰프(16)는, 제 2 신틸레이션 검출기를 구성하고 있다.
여기서, 제 1 실시 형태의 γ선 검출 장치의 동작 설명에 앞서, 실시 형태의 원리를 설명한다.
도 3은, 실시 형태의 원리 설명도이다.
제 1 신틸레이터(11)의 입사면(11i)으로부터 입사한 입사 γ선(γi)은, 제 1 신틸레이터(11) 내에 있어서 전자에 충돌하여, 전자에 에너지의 일부를 부여하는 컴튼 산란을 일으키면, 최종적으로 제 1 신틸레이터(11)의 신틸레이터 물질을 구성하고 있는 전자를 여기하여 전도띠로 천이시킴과 함께, 나머지의 에너지를 가지는 산란 γ선(γs)이 된다.
이에 따라, 전도띠로 천이된 전자(e-) 및 대응하는 정공은, 제 1 신틸레이터(11)를 구성하고 있는 신틸레이터 물질 내를 자유롭게 이동하게 된다.
그리고, 전도띠로 천이된 전자는, 이동 중에 정공과 만나면 다시 가전자띠로 천이되어, 광자(도 3 중, ☆표로 나타냄)를 생성한다.
생성된 광자는, 제 1 광전자 증배관(12)의 광전면(12PE)에 이르면, 광전 변환이 이루어져 광전자(e-)가 되고, 제 1 광전자 증배관(12)에 있어서 전자 증배가 이루어져 최종적으로는, 제 1 펄스 파고 신호(SP1)로서 출력되는 것이 된다.
또한, 생성된 광자 중, 제 2 신틸레이터(13)에 이른 광자는, 제 2 신틸레이터(13)가 가시광을 투과시키지 않도록 구성되어 있기 때문에, 제 2 신틸레이터 내에 입사되는 경우는 없다.
이에 비하여, 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 γ선(γs)은, 제 2 신틸레이터(13) 내에 입사하고, 제 2 신틸레이터(13) 내에 있어서 전자에 충돌하여, 전자에 에너지의 일부를 부여하는 컴튼 산란 혹은 광전 효과를 일으키면, 최종적으로 제 2 신틸레이터(13)의 신틸레이터 물질을 구성하고 있는 전자를 여기하여 전도띠로 천이시킨다.
이에 따라, 전도띠로 천이된 전자(e-) 및 대응하는 정공은, 제 2 신틸레이터(13)를 구성하고 있는 신틸레이터 물질 내를 자유롭게 이동하게 된다.
그리고, 전도띠로 천이된 전자는, 이동 중에 정공과 만나면 다시 가전자띠로 천이되어, 광자를 생성하고, 제 2 광전자 증배관(14)의 광전면(14PE)에 이르면, 광전 변환이 이루어져 광전자(e-)가 되어, 제 2 광전자 증배관(14)에 있어서 전자 증배가 이루어져 최종적으로는, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)로서 출력되는 것이 된다.
상기 서술한 동작은, 매우 고속으로 행해지기 때문에, 제 1 신틸레이터(11) 내에 있어서 발생한 하나의 컴튼 산란에 기인하는 제 1 펄스 파고 신호(SP1)의 출력 타이밍과, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)의 출력 타이밍은, 동시라고 간주할 수 있다.
즉, 통계적으로는, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)가 출력된 타이밍과 동시에 출력된 제 1 펄스 파고 신호(SP1)는, 하나의 컴튼 산란에 기인한다고 간주해도 문제가 없다고 추정된다.
따라서, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)가 출력된 경우에는, 동시에 출력된 제 1 펄스 파고 신호(SP1)를 다중 파고 분석기(18)에 있어서의 다중 파고 분석 대상으로부터 제외함으로써, 보다 구체적으로는, 게이팅 회로(17)가, 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)가 출력된 타이밍에서 제 1 광전자 증배관(12)의 출력을 차단함으로써, 에너지 스펙트럼에 있어서의 컴튼 산란에 기인하는 계수를 억제하도록 하고 있는 것이다.
이 결과, 컴튼 산란에 기인하는 발광 스펙트럼의 계수가 저하되어, 당해 컴튼 산란에 기인하는 발광 스펙트럼에 은폐되어 있던 다른 발광 스펙트럼(광전 피크)을 검출할 수 있고, 복수의 방사선원을 변별하여 특정하는 경우에 컴튼 산란의 영향을 억제하여 보다 확실하게 대응하는 발광 스펙트럼을 검출하도록 하고 있는 것이다.
이어서 제 1 실시 형태의 γ선 검출 장치의 동작을 설명한다.
γ선 검출 장치(10)의 제 1 신틸레이터(11)에는, 입사면(11i)으로부터 전자 방사선인 γ선이 입사된다.
이 때, 입사한 γ선이 제 1 신틸레이터(11) 내에 있어서, 광전 효과가 발생한 경우, 또는, 컴튼 산란을 일으켰지만 컴튼 산란 후의 γ선의 에너지도 다른 전자에 부여되는 등 하여 모든 에너지를 제 1 신틸레이터(11) 내에서 소비한 경우에는, 입사한 γ선의 에너지는, 모두 전자에 부여되어, γ선은 소실되는 것이 된다. 따라서, 입사한 γ선에 기인하여 제 2 신틸레이터(13)에 γ선이 입사되는 경우는 없다.
한편, 광전 효과 또는 컴튼 산란을 일으켰지만 컴튼 산란 후의 γ선의 에너지도 다른 전자에 부여하는 등 하여 모든 에너지를 제 1 신틸레이터(11) 내에서 소비한 경우, γ선의 에너지를 수취한 전자는, 제 1 신틸레이터(11) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되어, 제 1 광전자 증배관(12)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 전체 흡수 피크에 상당하는 제 1 펄스 파고 신호가 제 1 앰프(15)에 출력된다.
또한, 입사한 γ선의 입사 에너지가 1.022MeV 이상인 경우에는, 이론적으로는 γ선의 에너지를 모두 사용하여 전자와 양(陽)전자의 쌍을 생성하는 전자쌍 생성이 이루어지는 것이 된다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 이해의 용이를 위해, 입사한 γ선이 전자쌍 생성이 이루어지는 입사 에너지를 가지고 있지 않은 경우에 대해서만 고려하는 것으로 한다.
이들에 대하여, 입사한 γ선이 제 1 신틸레이터(11) 내에 있어서, 컴튼 산란을 일으킨 경우에는, γ선의 일부의 에너지를 전자에 부여하여 튕겨 날리고, γ선은 산란되어 산란 γ선으로서 제 2 신틸레이터(13)에 입사하는 것이 된다.
이 경우에 있어서, 제 2 신틸레이터(13)를 가시광은 투과할 수 없기 때문에, 산란 γ선만이 입사되는 것이 된다.
상기 구성에 있어서, 제 2 신틸레이터(13)를 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록 구성하는 것은, 제 2 신틸레이터(13) 자체를 가시광의 비투과성을 가지도록, 신틸레이터 파우더를 페이스트화하여 압축 건조 고화, 후막화(厚膜化)하여 구성하도록 하면 된다.
혹은, 제 2 신틸레이터(13)와 제 1 신틸레이터(11)와의 사이에, 전자 방사선(여기서는, γ선)을 투과하고 가시광을 반사하는 반사재, 혹은, 전자 방사선을 투과하고 가시광을 투과하지 않는 불투과재를 마련하도록 하면 된다.
한편, 컴튼 산란에 의해 γ선의 에너지를 수취한 전자는, 최종적으로 가전자띠로부터 전도띠로 천이됨과 함께 제 1 신틸레이터(11) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 다시 가전자띠로 천이되어 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되어, 제 1 광전자 증배관(12)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 수취한 γ선의 에너지에 상당하는 제 1 펄스 파고 신호(SP1)가 제 1 앰프(15)에 출력된다.
이와 동시에 제 2 신틸레이터(13)에 입사한 산란 γ선은, 광전 효과 혹은 컴튼 산란에 의해 에너지를 전자에 부여한다.
산란 γ선에 의해 에너지를 수취한 전자는, 최종적으로 전도띠로 천이됨과 함께, 제 2 신틸레이터(13) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 다시 가전자띠대로 천이되어, 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 2 신틸레이터(13)의 출사면(13o)으로부터 출력되어, 제 2 광전자 증배관(14)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)가 제 2 앰프(16)에 출력된다.
제 2 앰프(16)는, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)를 게이팅 회로(17)에 출력한다.
이 결과, 게이팅 회로(17)는, 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)가 출력된 타이밍에서, 차단 제어 신호(GT)를 출력함으로써, 제 1 광전자 증배관(12)의 출력을 차단한다.
그런데, 제 1 광전자 증배관(12)의 출력을 차단한 타이밍에 있어서, 제 1 광전자 증배관(12)의 출력을 차단하지 않은 경우에는, 제 1 앰프(15)에는, 산란 γ선과 입사 γ선의 에너지를 나눈 전자에 대응하는 광자의 제 1 펄스 파고 신호(SP1)가 출력되고 있을 것이다. 그러나, 게이팅 회로(17)에 의한 제 1 광전자 증배관(12)의 출력의 차단에 의해, 제 1 펄스 파고 신호(SP1)의 출력이 사라지기 때문에, 컴튼 산란에 의해 에너지량이 일정하지 않은 광자에 대응하는 제 1 펄스 파고 신호(SP1)가 증폭되어 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)로서 다중 파고 분석기(18)에 출력되는 경우도 사라진다.
마찬가지로 하여, 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)의 게이팅 회로(17)로의 출력 시마다 제 1 광전자 증배관(12)의 출력이 차단됨으로써, 상대적으로, 컴튼 산란에 기인하는 제 1 펄스 파고 신호의 카운트 수, 즉, 컴튼 연속부(CC) 및 컴튼 에지(CE)에 대응하는 카운트 수를 억제할 수 있는 것이 된다.
따라서, 컴튼 연속부(CC) 혹은 컴튼 에지(CE)의 카운트에 은폐된 상태로 되어 있던 다른 광전 피크의 카운트 수를 상대적으로 높게 할 수 있어, 이러한 광전 피크를 현재화할 수 있는 것이다.
여기서, 보다 구체적으로 컴튼 연속부(CC) 혹은 컴튼 에지(CE)의 카운트에 은폐된 상태로 되어 있던 다른 광전 피크의 현재화에 대하여 설명한다.
도 4는, 은폐되어 있는 광전 피크의 설명도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 컴튼 산란에 의한 제 1 광전자 증배관의 출력을 통상과 같이 행한 경우에는, 예를 들면, 2개의 광전 피크(HEP1, HEP2)가 컴튼 연속부(CC) 혹은 컴튼 에지(CE)에 묻혀 은폐된 상태로 되어 있던 것으로 한다.
이 상태에 있어서, 컴튼 산란에 기인하는 펄스 파고 신호의 카운트를 억제함으로써, 컴튼 연속부(CC) 및 컴튼 에지(CE)를 포함하는 컴튼 산란에 기인하는 펄스 파고 신호의 카운트 수가 전체적으로 저하된다.
도 5는, 은폐되어 있던 광전 피크의 현재화의 설명도이다.
이 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이, 묻혀 있던 2개의 광전 피크(HEP1, HEP2)가 현재화하는 것이 된다.
따라서, 원하는 광전 피크를 식별할 수 있으므로, 복수의 방사선원을 변별하여 특정하는 것이 가능해진다.
[1. 1] 제 1 실시 형태의 변형예
이상의 제 1 실시 형태에 있어서는, 제 2 신틸레이터가 가시광을 투과하지 않는 구성으로 하고 있었지만, 가시광을 차단하여, 전자 방사선인 γ선을 투과하는 필터를 제 2 신틸레이터의 입사면에 적층하도록 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 2 신틸레이터의 조성, 구조 등의 영향을 받지 않아, 원하는 성능을 발휘할 수 있다.
[2] 제 2 실시 형태
이이서 제 2 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 6은, 제 2 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치의 개요 구성 블록도이다. 도 6에 있어서, 도 1과 마찬가지의 부분에는, 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 6에 있어서, 도 1의 제 1 실시 형태와 상이한 점은, 게이팅 회로(17)에 상당하는 기능을 타이밍 판정부(19A)에 가지게 하고, 타이밍 판정부(19A)가 제 2 앰프(16)의 출력에 의거하여, 제 1 앰프(15)의 출력인 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 채용 가부(可否)를 판별하고, 이 판별 결과에 의거하여 다중 파고 분석기(18A)가 파고 분석 대상의 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)에 의거하여 다중 파고 분석을 행하는 점이다.
이어서 제 2 실시 형태의 γ선 검출 장치의 동작을 설명한다.
γ선 검출 장치(10A)의 제 1 신틸레이터(11)에는, 입사면(11i)으로부터 전자 방사선인 γ선이 입사되면, 제 1 신틸레이터(11) 내에 있어서, 광전 효과 혹은 컴튼 산란을 일으켰지만 컴튼 산란 후의 γ선의 에너지도 다른 전자에 부여하는 등 하여 모든 에너지를 제 1 신틸레이터(11) 내에서 소비한 경우에 기인하여 생성된 광자는, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되어, 제 1 광전자 증배관(12)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 전체 흡수 피크에 상당하는 제 1 펄스 파고 신호가 제 1 앰프(15)에 출력된다.
이 때, 입사한 γ선이 제 1 신틸레이터 내에 있어서 컴튼 산란을 일으킨 경우에는, γ선의 일부의 에너지를 전자에 부여하여 튕겨 날리고, γ선은 산란되어 산란 γ선으로서 제 2 신틸레이터(13)에 입사하는 것이 된다.
그리고 컴튼 산란에 의해 γ선의 에너지를 수취한 전자는, 제 1 신틸레이터(11) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되어, 제 1 광전자 증배관(12)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 수취한 γ선의 에너지에 상당하는 제 1 펄스 파고 신호(SP1)가 제 1 앰프(15)에 출력된다. 제 1 앰프(15)는, 제 1 펄스 파고 신호(SP1)를 증폭하여 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 타이밍 판정부(19A)에 출력한다.
이와 병행하여 제 2 신틸레이터(13)에 입사한 산란 γ선은, 광전 효과 혹은 컴튼 산란에 의해 에너지를 전자에 부여한다.
산란 γ선에 의해 에너지를 수취한 전자는, 제 2 신틸레이터(13) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 2 신틸레이터(13)의 출사면(13o)으로부터 출력되어, 제 2 광전자 증배관(14)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)가 제 2 앰프(16)에 출력된다.
제 2 앰프(16)는, 제 2 펄스 파고 신호(SP2)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)를 타이밍 판정부(19A)에 출력한다.
도 7은, 타이밍 판정부 및 다중 파고 분석기의 동작 처리 플로우 차트이다.
타이밍 판정부(19A)는, 우선 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1) 및 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)의 검출 처리를 행한다(단계 S11).
그리고, 타이밍 판정부(19A)는, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍과 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍이었는지 여부를 판정한다(단계 S12).
단계 S12의 판정에 있어서, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍과 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)의 출력 타이밍이 동일 타이밍이었던 경우에는(단계 S12; Yes), 타이밍 판정부(19A)는, 당해 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)는, 컴튼 산란에 기인하는 것으로 하여, 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍에 출력된 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 파고 분석 대상으로부터 제외하여 다중 파고 분석기(18A)로의 출력을 금지하고(단계 S13), 처리를 단계 S15로 이행한다.
단계 S12의 판정에 있어서, 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP2)의 출력 타이밍과 동일 타이밍에 출력된 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)가 없는 경우에는(단계 S12; No), 타이밍 판정부(19A)는, 당해 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)는, 컴튼 산란에 기인하는 것이 아닌, 즉, 광전 효과 등에 기인하는 것으로 하여, 당해 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 파고 분석 대상으로 하여, 다중 파고 분석기(18A)에 출력하고, 다중 파고 분석기(18A)는, 다중 파고 분석을 행하여, 카운트한다(단계 S14).
계속해서 타이밍 판정부(19A)는, 소정의 파고 분석 기간이 경과하여 파고 분석 결과의 표시 타이밍인지 여부를 판정한다(단계 S15).
단계 S15의 판정에 있어서, 소정의 파고 분석 기간이 경과하고 있지 않고, 아직 파고 분석 결과의 표시 타이밍이 아니라고 판정된 경우에는(단계 S15; No), 파고 분석을 계속하기 위해, 처리를 다시 단계 S11로 이행하여, 상기 서술한 처리(단계 S11~단계 S15)를 행하는 것이 된다.
한편, 단계 S15의 판정에 있어서, 소정의 파고 분석 기간이 경과하여 파고 분석 결과의 표시 타이밍이라고 판정된 경우에는(단계 S15; Yes), 소정의 포맷으로 파형 분석 결과를 표시하고(단계 S16), 처리를 종료하는지 여부를 판정한다(단계 S17).
이러한 결과, 다중 파고 분석기(18A)는, 제 2 증폭 펄스 파고 신호가 출력된 타이밍에 대응하는 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 컴튼 산란에 대응하는 펄스 파고 신호인 것으로 하여, 파고 분석의 대상으로부터 제외한다(카운트하지 않는다).
바꾸어 말하면, 파고 분석의 대상이 된 제 1 증폭 펄스 파고 신호는, 컴튼 산란에 의해 에너지량이 일정하지 않은 광자에 대응하는 것은 아니므로, 상대적으로, 컴튼 산란에 기인하는 제 1 펄스 파고 신호의 카운트 수, 즉, 컴튼 연속부, 컴튼 에지에 대응하는 카운트 수를 억제할 수 있게 된다.
따라서, 컴튼 연속부(CC) 혹은 컴튼 에지(CE)의 카운트에 은폐된 상태로 되어 있던 다른 광전 피크의 카운트 수를 상대적으로 높게 할 수 있으며, 이들의 광전 피크를 현재화할 수 있다.
[3] 제 3 실시 형태
이어서, 제 3 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 8은, 제 3 실시 형태의 전자 방사선 검출 장치로서의 γ선 검출 장치의 개요 구성 블록도이다. 도 8에 있어서, 도 1과 마찬가지의 부분에는, 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 8에 있어서, 도 1의 제 1 실시 형태와 상이한 점은, 제 1 신틸레이터(11)의 입사면(11i) 및 출사면(11o)을 제외한 각 둘레면에 제 2 신틸레이터(13-1~13-4)의 입사면(13i)을 배치하고, 추가로 제 2 신틸레이터(13-1~13-4)의 출사면(13o)에 각각 제 2 광전자 증배관(14-1~14-4)을 배치하며, 제 2 앰프(16-1~16-4)의 출력에 의거하여, 제 1 앰프(15)의 출력인 제 1 증폭 펄스 파고 신호의 채용 가부를 판별 하기 위한 타이밍 판정부(19B)를 구비한 점이다.
이하의 설명에 있어서는, 이해의 용이를 위해 제 1 신틸레이터(11)가 사각 기둥 형상을 가지고 있으며, 입사면(11i) 및 출사면(11o) 외에 4개의 둘레면을 가지고 있는 것으로 한다. 이 경우에 있어서, 입사 γ선(γi)은, 도 8의 지면(紙面)의 표면측으로부터 이면측을 향해 입사하는 것으로 하고, 제 1 신틸레이터(11)의 지면 이면측 방향으로 제 1 광전자 증배관(12)이 배치되어 있는 것으로 한다.
γ선 검출 장치(10B)는, 입사면(11i)으로부터 전자 방사선인 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(11o)으로부터 출력하는 제 1 신틸레이터(11)와, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배를 행하여 제 1 펄스 파고 신호로서 출력하는 제 1 광전자 증배관(12)과, 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록 구성됨과 함께, 제 1 신틸레이터(11)의 제 1 둘레면에 대향하도록 배치된 입사면(13i)으로부터 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 γ선의 컴튼 산란에 의해 생성된 산란 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(13o)으로부터 출력하는 제 2 신틸레이터(13-1)와, 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록 구성됨과 함께, 제 1 신틸레이터(11)의 제 2 둘레면에 대향하도록 배치된 입사면(13i)으로부터 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 γ선의 컴튼 산란에 의해 생성된 산란 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(13o)으로부터 출력하는 제 2 신틸레이터(13-2)와, 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록 구성됨과 함께, 제 1 신틸레이터(11)의 제 3 둘레면에 대향하도록 배치된 입사면(13i)으로부터 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 γ선의 컴튼 산란에 의해 생성된 산란 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(13o)으로부터 출력하는 제 2 신틸레이터(13-3)와, 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록 구성됨과 함께, 제 1 신틸레이터(11)의 제 4 둘레면에 대향하도록 배치된 입사면(13i)으로부터 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 γ선의 컴튼 산란에 의해 생성된 산란 γ선이 입사되어, 전리 작용에 의해 발광하여 광자를 출사면(13o)으로부터 출력하는 제 2 신틸레이터(13-4)를 구비하고 있다.
또한 γ선 검출 장치(10B)는, 제 2 신틸레이터(13-1)의 출사면(13o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배(=전류 증폭)를 행하여 제 2 펄스 파고 신호(SP21)로서 출력하는 제 2 광전자 증배관(14-1)과, 제 2 신틸레이터(13-2)의 출사면(13o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배(=전류 증폭)를 행하여 제 2 펄스 파고 신호(SP22)로서 출력하는 제 2 광전자 증배관(14-2)과, 제 2 신틸레이터(13-3)의 출사면(13o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배(=전류 증폭)를 행하여 제 2 펄스 파고 신호(SP23)로서 출력하는 제 2 광전자 증배관(14-3)과, 제 2 신틸레이터(13-4)의 출사면(13o)으로부터 출력되는 광자의 광전 변환을 행하여 광전자를 생성하고, 전자 증배(=전류 증폭)를 행하여 제 2 펄스 파고 신호(SP24)로서 출력하는 제 2 광전자 증배관(14-4)을 구비하고 있다.
상기 구성에 있어서, 제 2 신틸레이터(13-1~13-4)를 제 1 신틸레이터(11)에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록 구성한다는 것은, 제 2 신틸레이터(13-1~13-4) 자체를 가시광의 비투과성을 가지도록, 신틸레이터 파우더를 페이스트화하여 압축 건조 고화, 후막화하여 구성하도록 하면 된다.
혹은, 제 2 신틸레이터(13-1~13-4)의 각각과 제 1 신틸레이터(11)와의 사이에, 전자 방사선(여기서는, γ선)을 투과하고 가시광을 반사하는 반사재, 혹은, 전자 방사선을 투과하고 가시광을 투과하지 않는 불투과재를 마련하도록 하면 된다.
또한 γ선 검출 장치(10B)는, 제 1 펄스 파고 신호(SP1)를 증폭하여 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 제 1 앰프(15)와, 제 2 신틸레이터(13-1)가 출력한 제 2 펄스 파고 신호를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 제 2 앰프(16-1)와, 제 2 신틸레이터(13-2)가 출력한 제 2 펄스 파고 신호를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 제 2 앰프(16-2)와, 제 2 신틸레이터(13-3)가 출력한 제 2 펄스 파고 신호를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 제 2 앰프(16-3)와, 제 2 신틸레이터(13-4)가 출력한 제 2 펄스 파고 신호를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 제 2 앰프(16-4)와, 타이밍 판정부(19B)를 가지고, 타이밍 판정부(19B)에 의해 제 2 앰프(16-1~16-4)의 출력에 의거하여, 제 1 앰프(15)의 출력인 제 1 증폭 펄스 파고 신호의 채용 가부를 판별하여, 채용한 제 1 증폭 펄스 파고 신호에 의거하여 다중 파고 분석을 행하는 다중 파고 분석기(18B)를 구비하고 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 신틸레이터(11) 및 제 1 광전자 증배관(12) 및 제 1 앰프(15)는, 제 1 신틸레이션 검출기를 구성하고, 제 2 신틸레이터(13-X(X:1~4)) 및 대응하는 제 2 광전자 증배관(14-X) 및 제 2 앰프(16-X)는, 각각 제 2 신틸레이션 검출기를 구성하고 있다.
이어서, 제 3 실시 형태의 γ선 검출 장치의 동작을 설명한다.
γ선 검출 장치(10B)의 제 1 신틸레이터(11)에는, 입사면(11i)으로부터 전자 방사선인 γ선이 입사되면, 제 1 신틸레이터(11) 내에 있어서, 광전 효과 혹은 컴튼 산란을 일으켰지만 컴튼 산란 후의 γ선의 에너지도 다른 전자에 부여하는 등 하여 모든 에너지를 제 1 신틸레이터(11) 내에서 소비한 경우에 기인하여 생성된 광자는, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되어, 제 1 광전자 증배관(12)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 전체 흡수 피크에 상당하는 제 1 펄스 파고 신호가 제 1 앰프(15)에 출력된다.
이 때, 입사한 γ선이 제 1 신틸레이터 내에 있어서 컴튼 산란을 일으킨 경우에는, γ선의 일부의 에너지를 전자에 부여하여 튕겨 날리고, γ선은 산란되지만, 그 산란 방향에 의해 산란 γ선으로서 4개의 제 2 신틸레이터(13-1~13-4) 중 어느 하나에 입사하는 것이 된다.
그리고 컴튼 산란에 의해 γ선의 에너지를 수취한 전자는, 제 1 신틸레이터(11) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 1 신틸레이터(11)의 출사면(11o)으로부터 출력되어, 제 1 광전자 증배관(12)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 수취한 γ선의 에너지에 상당하는 제 1 펄스 파고 신호(SP1)가 제 1 앰프(15)에 출력된다. 제 1 앰프(15)는, 제 1 펄스 파고 신호(SP1)를 증폭하여 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 타이밍 판정부(19B)에 출력한다.
이와 병행하여 제 2 신틸레이터(13-1~13-4)에 입사한 산란 γ선은, 광전 효과 혹은 컴튼 산란에 의해 에너지를 전자에 부여한다.
산란 γ선에 의해 에너지를 수취한 전자는, 제 2 신틸레이터(13-1~13-4) 내를 이동하며, 정공과 결합한 시점에서 광자를 생성한다. 생성된 광자는, 제 2 신틸레이터(13-1~13-4)의 각각의 출사면(13o)으로부터 출력되어, 대응하는 제 2 광전자 증배관(14-1~14-4)에 입사하여, 광전 변환되어 광전자를 생성하고, 제 2 펄스 파고 신호(SP21~SP24)가 각각 대응하는 제 2 앰프(16-1~16-4)에 출력된다.
제 2 앰프(16-1)는, 제 2 펄스 파고 신호(SP21)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21)를 타이밍 판정부(19B)에 출력한다.
마찬가지로 제 2 앰프(16-2)는, 제 2 펄스 파고 신호(SP22)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP22)를 타이밍 판정부(19B)에 출력하고, 제 2 앰프(16-3)는, 제 2 펄스 파고 신호(SP23)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP23)를 타이밍 판정부(19B)에 출력하고, 제 2 앰프(16-4)는, 제 2 펄스 파고 신호(SP24)를 증폭하여 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP24)를 타이밍 판정부(19B)에 출력한다.
이러한 결과, 타이밍 판정부(19B)는, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍과 어느 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21~ASP24)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍이었는지 여부를 판정한다(단계 S12).
단계 S12의 판정에 있어서, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍과 어느 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21~ASP24)의 출력 타이밍이 동일한 타이밍이었던 경우에는(단계 S12; Yes), 타이밍 판정부(19B)는, 당해 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)는, 컴튼 산란에 기인하는 것으로 하여, 어느 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21~ASP24)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍에 출력된 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 파고 분석 대상으로부터 제외하여 다중 파고 분석기(18B)로 보내지 않고(단계 S13), 처리를 단계 S15로 이행한다.
단계 S12의 판정에 있어서, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍이 모든 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21~ASP24)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍이 아닌 경우에는(단계 S12; No), 타이밍 판정부(19B)는, 당해 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)는, 컴튼 산란에 기인하는 것이 아닌, 즉, 광전 효과 등에 기인하는 것으로 하여, 당해 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 파고 분석 대상으로 하여 다중 파고 분석기(18B)에 출력한다.
이 결과, 다중 파고 분석기(18B)는, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍이 어느 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21~ASP24)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍인 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)가 파고 분석 대상으로부터 제외되어, 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)의 출력 타이밍이 모든 제 2 증폭 펄스 파고 신호(ASP21~ASP24)의 출력 타이밍과 동일한 타이밍이 아닌 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)를 파고 분석 대상으로 하여 다중 파고 분석을 행하여, 카운트한다(단계 S14).
따라서, 파고 분석의 대상이 된 제 1 증폭 펄스 파고 신호(ASP1)는, 컴튼 산란에 의해 에너지량이 일정하지 않은 광자에 대응하는 것이 아니므로, 상대적으로, 다양한 방향에서 검출되는 컴튼 산란에 기인하는 제 1 펄스 파고 신호(SP1)의 카운트 수, 즉, 컴튼 연속부(CC) 혹은 컴튼 에지(CE)에 대응하는 카운트 수를 억제할 수 있게 된다.
즉, 본 제 3 실시 형태에 의하면, 컴튼 산란에 의한 산란 γ선의 산란 방향에 관계 없이, 산란 γ선의 발생 타이밍을 검출할 수 있어, 컴튼 연속부의 카운트에 은폐된 상태로 되어 있던 다른 광전 피크의 카운트 수를 상대적으로 높게 할 수 있어, 제 2 실시 형태와 비교해 보다 확실하게 이들의 광전 피크를 현재화할 수 있다.
[4] 실시 형태의 변형예
이상의 설명에 있어서는, 제 1 신틸레이터(11)는, 사각 기둥 형상인 경우에 대하여 설명했지만, 다각 기둥 형상(삼각 기둥 이상), 혹은, 원기둥 형상, 구(球) 형상 등이어도, 산란 전자 방사선을 검출 가능한 위치에 1세트 이상의 제 2 신틸레이터 및 제 2 광전자 증배관을 배치 가능한 형상이면 마찬가지로 적용이 가능하다.
상기 제 3 실시 형태에 있어서는, 제 1 신틸레이터(11) 및 제 1 광전자 증배관(12)의 검출 결과인 제 1 펄스 파고 신호(SP1)의 출력 타이밍이, 제 2 신틸레이터(13-1~13-4) 및 제 2 광전자 증배관(14-1~14-4)의 검출 결과인 제 2 펄스 파고 신호(SP21~SP24)의 출력 타이밍 중 어느 것과 동일한지 여부를 다중 파고 분석기(18B)의 타이밍 판정부(19B)가 판정하도록 구성하고 있었지만, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 제 2 펄스 파고 신호(SP21~SP24)가 입력되는 게이팅 회로를 마련하여 제 1 광전자 증배관(12)의 출력을 차단하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.
본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했지만, 이러한 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
10, 10A, 10B γ선 검출 장치(전자 방사선 검출 장치)
11 제 1 신틸레이터(제 1 신틸레이션 검출기)
11i 입사면
11o 출사면
12 제 1 광전자 증배관(제 1 신틸레이션 검출기)
12PE 광전면
13, 13-1~13-4 제 2 신틸레이터(제 2 신틸레이션 검출기)
13i 입사면
13o 출사면
14, 14-1~14-4 제 2 광전자 증배관(제 2 신틸레이션 검출기)
14PE 광전면
15 제 1 앰프
16, 16-1~16-4 제 2 앰프
17 게이팅 회로
18, 18A, 18B 다중 파고 분석기
19 타이밍 판정부
19A 타이밍 판정부
19B 타이밍 판정부
ASP1 제 1 증폭 펄스 파고 신호
ASP2, ASP21~ASP24 제 2 증폭 펄스 파고 신호
CC 컴튼 연속부
CE 컴튼 에지
KX KX선 피크
PE 전체 흡수 피크
RS 후방 산란 피크
SP1 제 1 펄스 파고 신호
SP2, SP21~SP24 제 2 펄스 파고 신호
γi 입사 γ선
γs 산란 γ선

Claims (10)

  1. 전자 방사선의 입사에 의해 광자를 출력하는 제 1 신틸레이터를 가지며, 전자 방사선의 입사를 검출하는 제 1 신틸레이션 검출기와,
    상기 제 1 신틸레이션 검출기 내부에서 상기 전자 방사선의 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 전자 방사선으로서, 상기 제 1 신틸레이션 검출기 밖으로 나온 상기 산란 전자 방사선을 검출하는 제 2 신틸레이션 검출기와,
    상기 제 1 신틸레이션 검출기의 검출 타이밍과 상기 제 2 신틸레이션 검출기의 검출 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는 경우 이외의 상기 제 1 신틸레이션 검출기의 검출 결과에 의거하여 다중 파고 분석을 행하는 다중 파고 분석기를 구비하고,
    상기 제 2 신틸레이션 검출기는, 상기 제 1 신틸레이터에 있어서 생성된 가시광을 투과시키지 않도록, 신틸레이터 파우더를 페이스트화하여 압축 건조 고화, 후막화하여 구성됨과 함께, 상기 제 1 신틸레이터에 인접하게 배치되며, 상기 제 1 신틸레이터에 있어서 컴튼 산란에 의해 발생한 산란 전자 방사선으로서, 상기 제 1 신틸레이터로부터 나온 상기 산란 전자 방사선의 입사에 의해 광자를 출력하는 제 2 신틸레이터를 구비한, 전자 방사선 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신틸레이션 검출기는, 상기 제 1 신틸레이터에 의해 출력된 광자의 광전 변환을 행하여, 제 1 펄스 파고 신호를 출력하는 제 1 광전자 증배관과, 상기 제 1 펄스 파고 신호를 증폭하여, 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 상기 검출 결과로서 출력하는 제 1 증폭기를 구비하고,
    상기 제 2 신틸레이션 검출기는, 제 2 신틸레이터에 의해 출력된 광자의 광전 변환을 행하여 제 2 펄스 파고 신호를 출력하는 제 2 광전자 증배관과 상기 제 2 펄스 파고 신호를 증폭하여, 제 2 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 제 2 증폭기를 구비하며,
    상기 다중 파고 분석기는, 상기 제 1 펄스 파고 신호의 출력 타이밍과 상기 제 2 펄스 파고 신호의 출력 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는 상기 제 1 펄스 파고 신호 이외의 상기 제 1 펄스 파고 신호에 대응하는 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 상기 검출 결과로서 상기 다중 파고 분석을 행하는, 전자 방사선 검출 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 펄스 파고 신호가 출력된 경우에, 상기 제 1 광전자 증배관의 출력을 차단하는 게이팅 회로를 구비한, 전자 방사선 검출 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 다중 파고 분석기의 전단에 마련되며, 입력된 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호 및 상기 제 2 증폭 펄스 파고 신호에 의거하여, 상기 제 2 펄스 파고 신호의 출력 타이밍과 상기 제 1 펄스 파고 신호의 출력 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는지 여부를 판정하고, 상기 제 1 펄스 파고 신호의 출력 타이밍과 상기 제 2 펄스 파고 신호의 출력 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는 상기 제 1 펄스 파고 신호에 대응하는 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 제외하여, 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 타이밍 판정부를 구비하고,
    상기 다중 파고 분석기는, 상기 타이밍 판정부로부터 출력된 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호에 의거하여 상기 다중 파고 분석을 행하는, 전자 방사선 검출 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 신틸레이터 및 당해 제 2 신틸레이터에 대응하는 제 2 광전자 증배관 및 제 2 증폭기를 복수조(組) 구비하고,
    상기 다중 파고 분석기의 전단에 마련되며, 입력된 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호 및 복수의 상기 제 2 증폭 펄스 파고 신호에 의거하여, 복수의 상기 제 2 펄스 파고 신호의 각각의 출력 타이밍과 상기 제 1 펄스 파고 신호의 출력 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는지 여부를 판정하고, 상기 제 1 펄스 파고 신호의 출력 타이밍과 어느 상기 제 2 펄스 파고 신호의 출력 타이밍이 동일하다고 간주할 수 있는 상기 제 1 펄스 파고 신호에 대응하는 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 제외하여, 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호를 출력하는 타이밍 판정부를 구비하고,
    상기 다중 파고 분석기는, 상기 타이밍 판정부로부터 출력된 상기 제 1 증폭 펄스 파고 신호에 의거하여 상기 다중 파고 분석을 행하는, 전자 방사선 검출 장치.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방사선은, X선 혹은 γ선인, 전자 방사선 검출 장치.
  10. 삭제
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