WO2017057674A1 - 放射線画像形成装置 - Google Patents

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WO2017057674A1
WO2017057674A1 PCT/JP2016/079008 JP2016079008W WO2017057674A1 WO 2017057674 A1 WO2017057674 A1 WO 2017057674A1 JP 2016079008 W JP2016079008 W JP 2016079008W WO 2017057674 A1 WO2017057674 A1 WO 2017057674A1
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radiation
detection
pixel electrode
radiation detection
detection unit
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浩平 太田
元紀 大野
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大日本印刷株式会社
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    • G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
    • H01J47/06—Proportional counter tubes

Definitions

  • the present invention relates to a radiation image forming apparatus.
  • a radiation detection apparatus using MPGC can constitute a Compton camera by combining with a detection module.
  • the Compton camera is characterized in that it can form an imaging image of a detection area, which was insufficient with a conventional detector.
  • Patent Documents 1 and 2 can be referred to.
  • Compton camera uses Compton scattering generated in gas.
  • the probability of occurrence of Compton scattering in the gas is low, conventional Compton cameras that use gas amplification have low gamma ray detection frequency and slow detection speed, so that it takes time to obtain a sufficient detection signal. There is a problem that it takes.
  • an object of the present invention is to provide a radiographic image forming apparatus in which the frequency of detecting ⁇ rays is increased.
  • a plurality of pixels for detecting electrons generated by a track of recoil electrons due to Compton scattering are included, and the position of the pixel in which the electrons are detected and the time at which the electrons are detected in the pixels are determined.
  • a Compton camera that includes a radiation detection device that outputs an identifiable detection signal and a detection module that detects an incident position of scattered ⁇ rays generated by Compton scattering, and a plurality of Compton cameras are arranged on the subject.
  • a radiation image forming apparatus including a detection unit arranged in an annular shape so as to surround a region to be processed is provided.
  • Radiation detection that includes a plurality of pixels for detecting electrons generated by the recoil electron track caused by Compton scattering, and outputs a detection signal that can specify the position of the pixel that detected the electron and the time when the electron was detected at the pixel.
  • a detection module that detects an incident position of scattered ⁇ -rays generated by Compton scattering, and a first detection in which a plurality of Compton cameras are annularly arranged so as to surround the subject.
  • a second detection unit in which a plurality of Compton cameras are annularly arranged so as to surround the first detection unit are provided.
  • the detection unit may surround the subject coaxially, and a plurality of detection units may be arranged along the axial direction.
  • the first detection unit and the second detection unit may surround the subject coaxially and may be arranged in a plurality along the axial direction.
  • the radiation detection apparatus includes a chamber into which a gas is introduced and an insulating member provided in the chamber, and is included in the first radiation detection apparatus included in the first detection unit and the second detection unit.
  • a chamber and an insulating member are shared with the second radiation detection device, and a first pixel electrode portion constituting the first radiation detection device is provided on the first surface of the insulation member, and the first of the insulation member is provided.
  • a second pixel electrode part constituting the second radiation detection apparatus may be provided on the second surface located on the opposite side of the surface.
  • the electrode pattern of the first pixel electrode part and the electrode pattern of the second pixel electrode part may be different from each other.
  • Each of the first pixel electrode portion and the second pixel electrode portion has a plurality of anode electrodes, and among the anode electrodes respectively included in the first pixel electrode portion and the second pixel electrode portion, a planar position with respect to each other.
  • the anode electrode that overlaps may be short-circuited.
  • the plurality of radiation detection devices are included in the first radiation detection device and the second detection unit included in the first detection unit, and the second radiation detection device overlaps with the first radiation detection device when viewed from the subject.
  • the first radiation detection apparatus and the second radiation detection apparatus include a common chamber, a first insulation member and a second insulation member provided in the chamber, a first insulation member, and a second insulation member.
  • a drift electrode disposed between the first and second insulating members, wherein the first insulating member is provided with a first pixel electrode part constituting the first radiation detection device, and the second insulating member is provided with The 2nd pixel electrode part which comprises the 2nd radiation detection apparatus may be provided.
  • FIG. 1 is a layout diagram of a radiation detection apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a layout diagram of a radiation detection apparatus according to Embodiment 2. It is typical sectional drawing of a radiation detection apparatus.
  • Embodiment 3 it is a schematic diagram which shows the example which formed two radiation detection apparatuses in one chamber.
  • Embodiment 3 it is a schematic diagram which shows another example which formed two radiation detection apparatuses in one chamber.
  • 10 is a schematic diagram for explaining a structure of an insulating member in Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the structure of an insulating member in a fifth embodiment. It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the insulating member in Embodiment 6.
  • it is a schematic diagram which shows the example which formed four radiation detection apparatuses in one chamber.
  • it it is a schematic diagram which shows the example which has arrange
  • it is a schematic diagram which shows the example which has arranged multiple double rings in the axial direction.
  • the radiation image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • the radiographic image forming apparatus of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications.
  • the same components will be described with the same reference numerals.
  • the dimensional ratio in the drawing may be different from the actual ratio for convenience of explanation, or a part of the configuration may be omitted from the drawing.
  • FIG. 1 shows the configuration of the radiation image forming apparatus according to the present embodiment.
  • the radiation image forming apparatus includes a plurality of Compton cameras 200_1 to 200_n (n is an integer), a controller 310, an input device 312 and an output device 314.
  • the controller 310 performs a three-dimensional operation by performing a calculation based on detection signals (S11,... S1n and S21,... S2n, where n is an integer (hereinafter the same)) output from the Compton cameras 200_1 to 200_n.
  • the image is reconstructed and the position of the subject (radiation source) is specified.
  • the operator can instruct the controller 310 using the input device 312. Further, the three-dimensional image reconstructed by the controller 310 is presented to the operator via the output device 314.
  • FIG. 2A shows a schematic configuration diagram of the detection element 113 of the radiation detection apparatus 100.
  • the radiation detection apparatus 100 includes a pixel electrode part 101, a detection element 113 having a connection terminal part 109 (109a and 109b), and a drift electrode 110.
  • the detection element 113 and the drift electrode 110 are provided in the chamber 111.
  • the pixel electrode portion 101 and the connection terminal portion 109 (109a and 109b) are collectively referred to as a detection element 113.
  • the pixel electrode unit 101 of the radiation detection apparatus 100 includes an insulating member 102, a cathode electrode 104, an anode electrode 106, an anode electrode pattern 108, and a substrate 130.
  • a plurality of cathode electrodes 104 are arranged on the first surface of the insulating member 102.
  • the cathode electrode 104 has a plurality of openings 105. Since the cathode electrode 104 is formed in a strip shape, it is also referred to as a cathode strip electrode.
  • the anode electrode 106 is disposed in a through-hole provided in the insulating member 102 from the second surface opposite to the first surface of the insulating member 102.
  • the tip of the anode electrode 106 is exposed at each of the plurality of openings 105 of the cathode electrode 104.
  • the anode electrode 106 has a shape in which the tip is exposed in each of the openings 105, but the shape in which the tip is not exposed in each of the openings 105 (the tip is the top surface of the insulating member 102). (A shape substantially matching the upper surface of the through hole, or a shape having a tip positioned inside the through hole of the insulating member 102).
  • a plurality of anode electrodes 106 arranged in a plurality of openings 105 of one cathode electrode 104 are connected to a plurality of anode electrode patterns 108, respectively.
  • the anode electrode pattern 108 extends to the connection terminal portion 109a.
  • the direction in which the cathode electrode 104 extends is substantially perpendicular to the direction in which the anode electrode pattern 108 extends.
  • the anode electrode 106 and the anode electrode pattern 108 are separately provided and electrically connected to each other.
  • 106 and the anode electrode pattern 108 to which each anode electrode 106 is connected may be integrally formed. Since the anode electrode pattern 108 is formed in a strip shape, it is also referred to as an anode strip pattern.
  • the connection terminal portion 109 a has a via 126 and a metal layer 120 connected to the anode electrode pattern 108.
  • the metal layer 120 is connected to the via 126.
  • FIG. 2A shows an example in which the anode electrode pattern 108 and the via 126 are separately formed.
  • the present invention is not limited to this, and the anode electrode pattern 108 and the via 126 may be formed of the same metal material.
  • the wiring terminal portion 109b has an electrode 104a on which the cathode electrode 104 is extended.
  • the radiation detection apparatus 100 has a configuration in which the anode electrodes 106 are arranged in a matrix in the pixel electrode unit 101 by adopting the configuration as described above.
  • a plurality of “pixels” including the anode electrode 106 and a part of the cathode electrode 104 are arranged. In such a configuration, a voltage is applied between the cathode electrode 104 and the anode electrode 106 to form an electric field.
  • the drift electrode 110 is disposed to face the pixel electrode portion 101.
  • the cathode electrode 104 is grounded, and a voltage is applied between the drift electrode 110 and the cathode electrode 104 to form an electric field.
  • the chamber 111 surrounds the pixel electrode portion 101, the connection terminal portion 109, and the drift electrode 110, and a mixed gas of a rare gas such as argon or xenon and a molecular gas such as ethane or methane is introduced therein.
  • a rare gas such as argon or xenon
  • a molecular gas such as ethane or methane
  • FIG. 2B shows a schematic configuration of the detection module 202.
  • the Compton camera 200 according to the present embodiment includes a radiation detection apparatus 100 and a detection module 202 using MPGC.
  • the detection module 202 here also includes a photomultiplier tube that converts light emitted by the scattered ⁇ rays incident on the detection module into an electrical signal.
  • the detection module 202 is provided so as to surround the radiation detection apparatus 100 from five directions.
  • reference numerals 202a to 202e are assigned to the five detection modules, respectively. However, it is not essential to arrange the detection module 202 so as to surround the radiation detection apparatus 100 from five directions.
  • a chamber 111 is attached to the radiation detection apparatus 100.
  • the inside of the chamber 111 contains a rare gas such as argon or xenon, and alkane (chain saturated hydrocarbon represented by the general formula C n H 2n + 2 ) or carbon dioxide such as ethane or methane at room temperature.
  • a mixed gas with a quenching gas quenching gas
  • the gas mixed with the rare gas either one of the gases such as ethane or methane and the gas having a quenching action including carbon dioxide may be used, or both gases may be used.
  • a pixel electrode portion 101 in which a plurality of pixels are two-dimensionally laid out is provided on the bottom surface of the chamber 111.
  • a drift electrode 110 is provided on the upper surface of the chamber 111.
  • a drift cage 112 is provided on a side surface of the chamber 111. The drift cage 112 is provided to make the electric field distribution between the drift electrode 110 and the pixel electrode portion 101 uniform.
  • the principle of the Compton camera 200 is as follows. First, when ⁇ rays are incident on the radiation detection apparatus 100 from the outside, the incident ⁇ rays collide with the gas in the chamber 111 with a certain probability, and ⁇ rays are scattered. A symbol A shown in FIG. 2B is a collision position. The scattered ⁇ rays whose traveling direction has changed due to the collision pass through the radiation detection apparatus 100 and enter the detection module 202. When scattered ⁇ -rays enter the detection module 202, light is emitted, and this light is converted into an electrical signal by the photomultiplier tube.
  • the gas in the chamber 111 that has collided with the incident ⁇ -ray emits recoil electrons e ⁇ (charged particles) in a predetermined direction from the position of the symbol A. Then, an electron cloud is generated along the track of recoil electrons. Electrons constituting the electron cloud are attracted to the pixel electrode unit 101 by an electric field between the drift electrode 110 and the pixel electrode unit 101. At this time, the attracted electrons collide with the gas and ionize the gas. Further, the ionized electrons multiply like an avalanche and are detected by the pixel electrode unit 101. The electrical signal thus obtained corresponds to the detection signal S1n shown in FIG.
  • the detection signal S2n is a signal that can specify the position of the pixel where the electron is detected and the time when the electron is detected in the pixel.
  • the distance from the pixel electrode unit 101 to the position where the electron cloud is generated (position in the z direction) depending on the time from when the scattered ⁇ rays enter the detection module 202 until the electron is detected by the pixel electrode unit 101. Can be calculated.
  • the controller 310 chronologically analyzes the detection signal S2n triggered by the activation of the detection signal S1n (incidence of scattered ⁇ rays to the scintillator), and detects the position of the pixel where the electron is detected and the electron at the pixel.
  • the track of recoil electrons is calculated using time (hereinafter sometimes referred to as detection time).
  • the detection time corresponds to the time from the trigger to the detection of electrons at the pixel electrode unit 101 (hereinafter sometimes referred to as a drift time). If the angle ⁇ shown in FIG. 2C is calculated, the direction in which the incident ⁇ rays are incident can be specified.
  • the pixel electrode unit 101 includes an insulating member 102, a cathode electrode 104, an anode electrode 106, and an anode electrode pattern 108.
  • a plurality of cathode electrodes 104 extend in the y direction on the upper surface of the insulating member 102.
  • the cathode electrode 104 is provided with a plurality of openings 105, and the upper surface of the insulating member 102 is exposed in the openings 105.
  • the anode electrode 106 penetrates the insulating member 102 in the z direction from the back surface of the insulating member 102, and the tip is exposed at each of the plurality of openings 105.
  • the plurality of anode electrodes 106 arranged in the y direction are connected to different anode electrode patterns 108, respectively.
  • a plurality of anode electrode patterns 108 extend in the x direction on the back surface of the insulating member 102.
  • the y direction in which the cathode electrode 104 extends is substantially perpendicular to the x direction in which the anode electrode pattern 108 extends.
  • the anode electrode 106 and the anode electrode pattern 108 are separately provided and electrically connected to each other.
  • the present invention is not limited to this.
  • 106 and the anode electrode pattern 108 may be integrated.
  • a voltage is applied between the cathode electrode 104 and the anode electrode 106 to form an electric field. Thereby, the electrons drawn to the pixel electrode unit 101 are captured by the anode electrode 106. This will detect electrons at this pixel.
  • the drift electrode 110 has an xy plane, and is provided at a predetermined distance in the z direction from the xy plane constituting the pixel electrode unit 101. A voltage is applied between the drift electrode 110 and the cathode electrode 104 and the anode electrode 106 to form an electric field.
  • the radiation detection apparatus 100 has a configuration in which the anode electrodes 106 are arranged in a matrix in the pixel electrode unit 101 by adopting the configuration as described above.
  • the anode electrode 106 exposed on the upper surface of the insulating member 102 constitutes one pixel. Therefore, if the change of the voltage of the electric signal appearing on the plurality of cathode electrodes 104 and the plurality of anode electrode patterns 108 is analyzed in time series, the position and detection time of the pixel where the electron is detected can be specified, and the electron in the pixel is detected. As described above, it is possible to calculate the trajectory of recoil electrons.
  • a plurality of radiation detection devices 100 are laid out in an annular shape.
  • a subject (radiation source) to be measured is arranged in the area surrounded by the radiation detection apparatus 100.
  • ⁇ rays are emitted radially from the subject (radiation source)
  • more ⁇ rays can be detected by arranging a plurality of radiation detection devices 100 in an annular shape.
  • the detection frequency of ⁇ -rays is increased, so that, for example, when used for medical purposes, imaging can be completed in a time shorter than the body movement cycle of the patient as the subject. In this case, the position measurement error of the subject (radiation source) due to the patient's body movement can be greatly suppressed.
  • the detection module 202 may be individually assigned to the radiation detection apparatus 100, or one detection module 202 may be assigned to two or more radiation detection apparatuses 100.
  • the detection modules 202 When individually assigning the detection modules 202 to the radiation detection apparatus 100, it is preferable to provide the detection modules 202 so as to surround the radiation detection apparatus 100 from five directions as in the structure shown in FIG. 2B. According to this, since the detection module 202 disposed between the adjacent radiation detection apparatuses 100 functions as a radiation shielding member, the scattered ⁇ -rays detected by the detection module 202 and the radiation detection apparatus 100 are detected. It is possible to correctly associate recoil electrons.
  • the detection module 202 it is also possible to arrange the detection module 202 only on the bottom surface without arranging the detection module 202 on the side surface of the radiation detection apparatus 100. In this case, it is preferable to arrange a radiation shielding member between the adjacent radiation detection apparatuses 100 so that the scattered ⁇ rays do not enter another radiation detection apparatus 100.
  • lead may be selected as the radiation shielding member.
  • a three-dimensional image can be reconstructed and the position of the radiation source emitted from the subject can be specified.
  • a plurality of radiation detection apparatuses 100 are laid out in a double annular shape.
  • the first detection unit that surrounds the subject is configured by the plurality of radiation detection devices 100a
  • the second detection unit 100b surrounds the outer periphery of the first detection unit by the plurality of radiation detection devices 100b.
  • a detection unit is configured. According to this, since the ⁇ -ray that has passed through the first detection unit is incident on the second detection unit, the frequency of detection of the ⁇ -ray is increased.
  • FIG. 6 shows a configuration of the first radiation detection apparatus 100a and the second radiation detection apparatus 100b that are arranged in a double manner.
  • FIG. 6 shows a mode in which the second radiation detection apparatus 100b is arranged outside the first radiation detection apparatus 100a (the back side of the pixel electrode unit 101).
  • the first radiation detection device 100a and the second radiation detection device 100b are arranged so as to sandwich the space between the pixel electrode portion 101, the drift electrode 110 facing the pixel electrode portion, and the pixel electrode portion and the drift electrode, respectively.
  • the drift cage 112 is constructed.
  • the detection module 202 serves as a radiation shielding member, so that there is no detection between the first detection unit and the second detection unit.
  • a configuration in which the module 202 is not interposed may be employed.
  • the first radiation detection device that configures the first detection unit and the detection module 202 is disposed on the bottom surface side of the second radiation detection device 100 b that configures the second detection unit.
  • the configuration may be such that the detection module 202 is not disposed around the periphery of 100a.
  • a method of increasing the frequency of detecting ⁇ rays by increasing the height of the chamber 111 in the z direction instead of overlapping the two radiation detection devices 100 is also conceivable.
  • the height of the chamber 111 in the z direction is large, it takes a long time for the electrons constituting the electron cloud to reach the pixel electrode portion 101, so that the probability of another Compton scattering occurring during that time increases.
  • data analysis becomes difficult.
  • the sampling rate becomes long and a problem that discharge occurs due to ion feedback.
  • the two radiation detection apparatuses 100 are used in an overlapping manner, it is possible to increase the frequency of detecting ⁇ rays while suppressing the occurrence of multiple scattering.
  • the two radiation detection apparatuses 100 When the two radiation detection apparatuses 100 are stacked as in the second embodiment, the two radiation detection apparatuses can be configured using a common chamber. That is, as shown in FIG. 7, the pixel electrode unit 101 is arranged at a predetermined position in the z direction in the chamber 111, and the two spaces partitioned by this are used as the radiation detection device 100. In FIG. 7, on one surface side where the pixel electrode unit 101 is disposed, the drift electrode 110 is disposed to face the pixel electrode, the drift cage 112 is disposed so as to sandwich the space therebetween, and the pixel electrode unit 101 is An aspect in which the other surface side (for example, the side on which the detection module 202 is disposed) is similarly configured is also shown.
  • the other surface side for example, the side on which the detection module 202 is disposed
  • two detection units provided with the pixel electrode unit 101 on one side may be overlapped, and the pixel electrode unit 101 may be arranged on the front and back sides, or the detection unit may be arranged on both sides. May be used.
  • FIG. 7 shows an example using a detection unit provided with pixel electrode units 101 on both sides.
  • the position where the insulating member 102 is provided may be an intermediate position in the z direction of the chamber 111, but may be arranged offset to the subject (radiation source) side as shown in FIG. According to this, a wider space in the chamber 111 is allocated to the second radiation detection apparatus 100b constituting the second detection unit. Since the dose of ⁇ -rays decreases as the distance from the subject (radiation source) increases, sufficient detection sensitivity is ensured by allocating a wider space in the chamber 111 to the farther second detection unit. Can do.
  • the structure shown in FIG. 9 can be adopted.
  • the first pixel electrode portion 101 a is provided on the first surface 103 a of the insulating member 102
  • the second pixel electrode portion 101 b is provided on the second surface 103 b of the insulating member 102.
  • the first surface is an upper surface facing the subject (radiation source)
  • the second surface is a back surface located on the opposite side to the first surface 103a.
  • the anode electrode pattern 108a included in the first pixel electrode portion 101a and the anode electrode pattern 108b included in the second pixel electrode portion 101b are provided separately. Therefore, the voltage between the anode and the cathode can be individually set for the first pixel electrode portion 101a and the second pixel electrode portion 101b. Thereby, for example, it is possible to individually adjust the sensitivity of the first radiation detection apparatus 100a configuring the first detection unit and the sensitivity of the second radiation detection apparatus 100b configuring the second detection unit. Become. Furthermore, it is possible to evaluate changes in detection characteristics due to differences in anode-cathode voltage.
  • the planar position of the anode electrode 106 provided on the first surface 103a and the planar position of the anode electrode 106 provided on the second surface 103b coincide with each other.
  • the structure shown in FIG. 10 can be adopted.
  • the electrode pattern of the first pixel electrode portion 101a and the electrode pattern of the second pixel electrode portion 101b are different from each other.
  • the diameter of the anode electrode 106 in the second pixel electrode portion 101b is larger than the diameter of the anode electrode 106 in the first pixel electrode portion 101a.
  • the opening diameter of the opening 105 in the second pixel electrode portion 101b is smaller than the opening diameter of the opening 105 in the first pixel electrode portion 101a.
  • the electric field formed between the anode and the cathode in the second pixel electrode portion 101b can be made stronger than the electric field formed between the anode and the cathode in the first pixel electrode portion 101a. Images can be taken with different sensing characteristics. It is also possible to evaluate changes in detection characteristics due to differences in electrode patterns. Furthermore, the first pixel electrode portion 101a and the second pixel electrode portion 101b can be optimized for different radiation sources.
  • the structure shown in FIG. 9 can be adopted.
  • the anode electrode pattern 108 is shared by the first pixel electrode portion 101a and the second pixel electrode portion 101b.
  • the other points are the same as the structure shown in FIG. 9, and therefore the planar position of the anode electrode 106 provided on the first surface 103a and the planar position of the anode electrode 106 provided on the second surface 103b are mutually different. Match.
  • the thickness of the insulating member 102 can be reduced as a whole.
  • the number of signal wirings can be greatly reduced.
  • the circuit of a signal processing system can be made small, and size reduction and weight reduction can be achieved.
  • the signals obtained from the cathode electrode 104 can be used to separate the front and back signals.
  • the through hole through which the anode electrode 106 passes can be formed by drilling the insulating member 102.
  • drift electrodes 110a to 110c are disposed at both ends and an intermediate position in the z direction in the chamber 111, respectively. Furthermore, the insulating member 102a is disposed between the drift electrode 110a and the drift electrode 110c, and the insulating member 102b is disposed between the drift electrode 110b and the drift electrode 110c. That is, the drift electrode 110c is shared by the two radiation detection devices 100b and 100c.
  • the insulating members 102a and 102b have the structure shown in FIG.
  • the chamber 111 is partitioned into four spaces, it can be handled as the four radiation detection devices 100a to 100d. Therefore, if such radiation detection apparatuses 100a to 100d are arranged as a unit and arranged in a ring shape, the subject (radiation source) can be surrounded by the quadruple radiation detection apparatus, so that the detection frequency is further increased. Is possible.
  • a single detection unit can be formed in a cylindrical configuration that is coaxially continuous. Furthermore, when a plurality of the double detection units shown in FIG. 5 are arranged in the axial direction, as shown in FIG. 14, a cylindrical configuration in which the double detection units are coaxially continuous can be obtained. According to these, the detection frequency can be further increased. With such a configuration, a wider range of the subject can be set as a detection target. Although not shown, the subject (radiation source) may be surrounded by a plurality of radiation detection devices 100 in a spherical shape. With such a configuration, the detection accuracy can be further increased.

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Abstract

コンプトン散乱による反跳電子の飛跡によって生じる電子を検出するための複数のピクセルを含み、当該電子を検出したピクセルの位置および当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な検出信号を出力する放射線検出装置と、コンプトン散乱によって生じる散乱γ線の入射位置を検出する検出モジュールとを含むコンプトンカメラとを有し、複数のコンプトンカメラが、被検体が配置される領域を取り囲むように環状に配置された検出部を備えている放射線画像形成装置が提供される。

Description

放射線画像形成装置
本発明は、放射線画像形成装置に関する。
　ピクセル型電極によるガス増幅を用いた放射線検出装置（ＭＰＧＣ：Ｍｉｃｒｏ　Ｐｉｘｅｌ　Ｇａｓ　Ｃｈａｍｂｅｒ）の研究が進められている。ＭＰＧＣを用いた放射線検出装置は、検出モジュールと組み合わせることによってコンプトンカメラを構成することができる。コンプトンカメラは、従来の検出器では不十分であった検出領域の画像イメージングを形成することができるという特徴がある。
　ＭＰＧＣを用いた放射線検出装置の構造に関しては、例えば、特許文献１及び２を参照することができる。
特開２０１２－２５５６９８号公報 特開２０１２－１５４７２５号公報
　コンプトンカメラは、ガス中で発生するコンプトン散乱を利用する。しかしながら、ガス中でのコンプトン散乱は発生確率が低いため、従来のガス増幅を利用するコンプトンカメラはγ線の検出頻度が低く、検出スピードが遅くなるため、十分な検出信号を得るのに時間がかかるという問題がある。
　そこで、本発明は、γ線の検出頻度が高められた放射線画像形成装置を提供することを目的の一つとする。
　本発明の一実施形態によれば、コンプトン散乱による反跳電子の飛跡によって生じる電子を検出するための複数のピクセルを含み、当該電子を検出したピクセルの位置および当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な検出信号を出力する放射線検出装置と、コンプトン散乱によって生じる散乱γ線の入射位置を検出する検出モジュールと、を含むコンプトンカメラと、を有し、複数のコンプトンカメラが、被検体が配置される領域を取り囲むように環状に配置された検出部を備えた放射線画像形成装置が提供される。
　コンプトン散乱による反跳電子の飛跡によって生じる電子を検出するための複数のピクセルを含み、当該電子を検出したピクセルの位置および当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な検出信号を出力する放射線検出装置と、コンプトン散乱によって生じる散乱γ線の入射位置を検出する検出モジュールと、を含むコンプトンカメラと、を有し、複数のコンプトンカメラが被検体を取り囲むように環状に配置された第１の検出部と、第１の検出部を取り囲むように複数のコンプトンカメラが環状に配置された第２の検出部と、を備えた放射線画像形成装置が提供される。
　検出部は、被検体を同軸状に取り囲み、軸方向に沿って複数個配設されていてもよい。
　第１の検出部及び第２の検出部は、被検体を同軸状に取り囲み、軸方向に沿って複数個配設されていてもよい。
　放射線検出装置は、ガスが導入されるチャンバーと、チャンバー内に設けられた絶縁部材とを有し、第１の検出部に含まれる第１の放射線検出装置と、第２の検出部に含まれる第２の放射線検出装置とは、チャンバーおよび絶縁部材が共有され、絶縁部材の第１面には、第１の放射線検出装置を構成する第１のピクセル電極部が設けられ、絶縁部材の第１面とは反対側に位置する第２面には、第２の放射線検出装置を構成する第２のピクセル電極部が設けられていてもよい。
　第１のピクセル電極部の電極パターンと、第２のピクセル電極部の電極パターンとが互いに異なっていてもよい。
　第１のピクセル電極部及び第２のピクセル電極部は、それぞれ複数のアノード電極を有し、第１のピクセル電極部及び第２のピクセル電極部にそれぞれ含まれる前記アノード電極のうち、互いに平面位置が重なるアノード電極は、短絡されていてもよい。
　複数の放射線検出装置は、第１の検出部に含まれる第１の放射線検出装置と第２の検出部に含まれ、被検体から見て第１の放射線検出装置と重なる第２の放射線検出装置を含み、第１の放射線検出装置及び第２の放射線検出装置は、共通のチャンバーと、チャンバー内に設けられた第１の絶縁部材及び第２の絶縁部材と、第１の絶縁部材及び第２の絶縁部材の間に配置されたドリフト電極とを有し、第１の絶縁部材には、第１の放射線検出装置を構成する第１のピクセル電極部が設けられ、第２の絶縁部材には、第２の放射線検出装置を構成する第２のピクセル電極部が設けられていてもよい。
　本発明の一実施形態及び他の実施形態によれば、γ線の検出頻度が高められた放射線画像形成装置を提供することができる。
画像イメージング装置の構成を示すブロック図である。 放射線検出装置の検出素子の概略構成図である。 コンプトンカメラの概略構成図である。 入射γ線、散乱γ線及び反跳電子の関係を説明する図である。 放射線検出装置の概略構成図である。 実施形態１における放射線検出装置のレイアウト図である。 実施形態２における放射線検出装置のレイアウト図である。 放射線検出装置の模式的な断面図である。 実施形態３において、２つの放射線検出装置を１つのチャンバーに形成した例を示す模式図である。 実施形態３において、２つの放射線検出装置を１つのチャンバーに形成した別の例を示す模式図である。 実施形態４における絶縁部材の構造を説明するための模式図である。 実施形態５における絶縁部材の構造を説明するための模式図である。 実施形態６における絶縁部材の構造を説明するための模式図である。 実施形態７において、４つの放射線検出装置を１つのチャンバーに形成した例を示す模式図である。 実施形態８において、１重のリングを軸方向に複数配置した例を示す模式図である。 実施形態８において、２重のリングを軸方向に複数配置した例を示す模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の放射線画像形成装置について詳細に説明する。なお、本発明の放射線画像形成装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。本明細書において開示される実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
　本実施形態にかかる放射線画像形成装置の構成を図１に示す。放射線画像形成装置は、複数のコンプトンカメラ２００＿１～２００＿ｎ（ｎは整数）、コントローラ３１０、入力デバイス３１２及び出力デバイス３１４を備える。
　コントローラ３１０は、コンプトンカメラ２００＿１～２００＿ｎから出力される検出信号（Ｓ１１，・・・Ｓ１ｎ及びＳ２１，・・・Ｓ２ｎ、ここでｎは整数（以下同じ））に基づいた演算を行うことにより３次元画像を再構成し、被検体（放射線源）の位置を特定する。オペレータによるコントローラ３１０への指示は、入力デバイス３１２を用いて行うことができる。また、コントローラ３１０によって再構成された３次元画像は、出力デバイス３１４を介してオペレータに提示される。
　図２Ａは、放射線検出装置１００の検出素子１１３の概略構成図を示す。放射線検出装置１００は、ピクセル電極部１０１、接続端子部１０９（１０９ａ及び１０９ｂ）を有する検出素子１１３、ドリフト電極１１０を含んでいる。検出素子１１３及びドリフト電極１１０はチャンバー１１１に設けられる。ピクセル電極部１０１及び接続端子部１０９（１０９ａ及び１０９ｂ）を含めて検出素子１１３と呼ぶ。
　放射線検出装置１００のピクセル電極部１０１は、絶縁部材１０２、カソード電極１０４、アノード電極１０６、アノード電極パターン１０８及び基板１３０を有している。カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の第１面上に複数配置されている。カソード電極１０４は、複数の開口部１０５を有している。カソード電極１０４は、ストリップ状に形成されているので、カソードストリップ電極ともいう。
　アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の第１面の反対側の第２面から絶縁部材１０２に設けられた貫通孔に配置されている。本実施形態においては、カソード電極１０４の複数の開口部１０５のそれぞれにおいてアノード電極１０６の先端が露出している。図２Ａは、アノード電極１０６は、開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出している形状を有しているが、開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出しないような形状（先端が絶縁部材１０２の上面（貫通孔の上面）と概略一致する形状、又は先端が絶縁部材１０２の貫通孔の内部に位置する形状を含む。）であってもよい。
　１つのカソード電極１０４の複数の開口部１０５に配置されている複数のアノード電極１０６は、複数のアノード電極パターン１０８にそれぞれ接続されている。アノード電極パターン１０８は、接続端子部１０９ａまで延びている。カソード電極１０４が延在する方向とアノード電極パターン１０８が延在する方向とは、概略垂直である。なお、本実施形態においては、アノード電極１０６とアノード電極パターン１０８とは別に設けられ、それぞれが電気的に接続されている形態について説明しているが、これに限定されるわけではなく、アノード電極１０６と、それぞれのアノード電極１０６が接続されているアノード電極パターン１０８とが一体形成されていてもよい。アノード電極パターン１０８は、ストリップ状に形成されているので、アノードストリップパターンともいう。
　接続端子部１０９ａは、アノード電極パターン１０８に接続されたビア１２６、金属層１２０を有している。金属層１２０は、ビア１２６に接続されている。図２Ａは、アノード電極パターン１０８とビア１２６が別々に形成されている例を示すが、これに限定されるわけではなく、アノード電極パターン１０８とビア１２６とが同じ金属材料で形成されていてもよい。配線端子部１０９ｂは、カソード電極１０４が延在して配置された電極１０４ａを有している。
　放射線検出装置１００は、上述したような構成をとることにより、ピクセル電極部１０１において、アノード電極１０６がマトリクス状に配置された構成を有する。放射線検出装置１００は、アノード電極１０６とカソード電極１０４の一部とを含む「ピクセル」が複数配置されていることになる。このような構成において、カソード電極１０４とアノード電極１０６との間には電圧が印加され、電場が形成される。
　ドリフト電極１１０は、ピクセル電極部１０１に対向して配置される。ピクセル電極部１０１において、カソード電極１０４は接地されており、ドリフト電極１１０とカソード電極１０４との間には、電圧が印加され、電場が形成されるようになっている。
　チャンバー１１１は、ピクセル電極部１０１、接続端子部１０９及びドリフト電極１１０を囲い、その内部にアルゴンやキセノンなどの希ガスとエタン、メタンなどの分子性気体の混合ガスが導入される。
　図２Ｂは、検出モジュール２０２の概略構成を示す。図２Ｂに示すように、本実施形態にかかるコンプトンカメラ２００は、ＭＰＧＣを用いた放射線検出装置１００及び検出モジュール２０２を含む。ここでいう検出モジュール２０２には、検出モジュールに散乱γ線が入射して生じた発光を電気信号に変換する光電子増倍管も含む。図２Ｂに示すように、検出モジュール２０２は放射線検出装置１００を５方向から取り囲むように設けられている。図２Ｂにおいては、５箇所の検出モジュールにそれぞれ符号２０２ａ～２０２ｅを付している。但し、放射線検出装置１００を５方向から取り囲むように検出モジュール２０２を配置することは必須でない。
　放射線検出装置１００にはチャンバー１１１が装着される。チャンバー１１１の内部には、アルゴンやキセノンなどの希ガスと、エタン、メタンなどの常温でガスのアルカン（一般式ＣnＨ2n+2で表される鎖式飽和炭化水素）もしくは二酸化炭素を含む消光作用を有するガス（クエンチングガス）との混合ガスが導入される。希ガスに混合するガスとして、エタン、メタンなどのガス及び二酸化炭素を含む消光作用を有するガスは、どちらか一方のガスが用いられても良いし、双方のガスが用いられてもよい。チャンバー１１１の底面には、複数のピクセルが二次元的にレイアウトされたピクセル電極部１０１が設けられている。チャンバー１１１の上面には、ドリフト電極１１０が設けられている。チャンバー１１１の側面には、ドリフトケージ１１２が設けられている。ドリフトケージ１１２は、ドリフト電極１１０とピクセル電極部１０１との間の電界分布を均一化するために設けられている。
　コンプトンカメラ２００の原理は次の通りである。まず、外部から放射線検出装置１００にγ線が入射すると、ある確率で入射γ線がチャンバー１１１内のガスと衝突し、γ線の散乱が発生する。図２Ｂに示す符号Ａは、衝突位置である。衝突により進行方向が変化した散乱γ線は、放射線検出装置１００を透過して検出モジュール２０２に入射する。検出モジュール２０２に散乱γ線が入射すると発光が生じ、この発光が光電子増倍管によって電気信号に変換される。
　一方、入射γ線と衝突したチャンバー１１１内のガスは、符号Ａの位置から所定の方向に反跳電子ｅ－（荷電粒子）を放出する。すると、反跳電子の飛跡に沿って電子雲が発生する。電子雲を構成する電子は、ドリフト電極１１０とピクセル電極部１０１との間の電場によって、ピクセル電極部１０１へ引き寄せられる。このとき、引き寄せられた電子はガスと衝突し、ガスを電離させる。さらに電離された電子は雪崩的に増殖し、ピクセル電極部１０１にて検出される。このようにして得られた電気信号は、図１に示す検出信号Ｓ１ｎに相当し、散乱γ線の入射した位置及びその時刻を示す情報がコントローラ３１０に提供される。検出信号Ｓ２ｎは、電子が検出されたピクセルの位置及び当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な信号である。
　なお、散乱γ線が検出モジュール２０２に入射してからピクセル電極部１０１で電子が検出されるまでの時間によって、そのピクセル電極部１０１から電子雲が生じた位置までの距離（ｚ方向の位置）が算出できる。
　コントローラ３１０は、検出信号Ｓ１ｎの活性化（散乱γ線のシンチレータへの入射）をトリガとして検出信号Ｓ２ｎを時系列的に解析し、電子が検出されたピクセルの位置及び当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻（以下、検出時刻という場合がある）を用いて、反跳電子の飛跡を算出する。検出時刻は、トリガからピクセル電極部１０１での電子の検出までの時間（以下、ドリフト時間という場合がある）に対応する。そして、図２Ｃに示す角度αを算出すれば、入射γ線が入射した方向を特定することができる。
　図３に示すように、ピクセル電極部１０１は、絶縁部材１０２、カソード電極１０４、アノード電極１０６及びアノード電極パターン１０８を有している。
　カソード電極１０４は、絶縁部材１０２の上面においてｙ方向に複数延在する。カソード電極１０４には複数の開口部１０５が設けられており、開口部１０５において絶縁部材１０２の上面が露出している。
　アノード電極１０６は、絶縁部材１０２の裏面から絶縁部材１０２をｚ方向に貫通し、複数の開口部１０５のそれぞれにおいて先端が露出している。
　ｙ方向に配列された複数のアノード電極１０６は、それぞれ異なるアノード電極パターン１０８に接続されている。アノード電極パターン１０８は、絶縁部材１０２の裏面においてｘ方向に複数延在する。カソード電極１０４が延在するｙ方向とアノード電極パターン１０８が延在するｘ方向とは、概略垂直である。なお、本実施形態においては、アノード電極１０６とアノード電極パターン１０８とは別に設けられ、それぞれが電気的に接続されている形態について説明しているが、これに限定されるわけではなく、アノード電極１０６とアノード電極パターン１０８が一体であっても構わない。
　カソード電極１０４とアノード電極１０６との間には電圧が印加され、電場が形成される。これにより、ピクセル電極部１０１へ引き寄せられた電子は、アノード電極１０６に捕捉される。これによって、このピクセルにおいて電子が検出されることになる。
　ドリフト電極１１０はｘｙ平面を有し、ピクセル電極部１０１を構成するｘｙ平面からｚ方向に所定の距離だけ離れて設けられている。ドリフト電極１１０とカソード電極１０４及びアノード電極１０６との間には電圧が印加され、電場が形成される。
　本実施形態の放射線検出装置１００は、上述したような構成を採ることにより、ピクセル電極部１０１において、アノード電極１０６がマトリクス状に配置された構成を有することになる。絶縁部材１０２の上面に露出するアノード電極１０６が１個のピクセルを構成する。したがって、複数のカソード電極１０４及び複数のアノード電極パターン１０８に現れる電気信号の電圧の変化を時系列的に解析すれば、電子が検出されたピクセルの位置及び検出時刻が特定でき、そのピクセルにおける電子の検出結果が得られるため、既に説明したとおり、反跳電子の飛跡を算出することが可能となる。
［実施形態１］
　図４に示すように、実施形態１においては複数の放射線検出装置１００を環状にレイアウトする。放射線検出装置１００に取り囲まれたエリアには、測定対象となる被検体（放射線源）が配置される。
　被検体（放射線源）からはγ線が放射状に発せられるため、複数の放射線検出装置１００を環状に配置すれば、より多くのγ線を検出することが可能となる。これにより、γ線の検出頻度が高められることから、例えば医療用途に使用する場合、被検体である患者の体動周期よりも短い時間で撮影を完了することが可能となる。この場合、患者の体動による被検体（放射線源）の位置測定誤差を大幅に抑えることが可能となる。
　この場合、放射線検出装置１００に対して個々に検出モジュール２０２を割り当てても構わないし、２個以上の放射線検出装置１００に対して１個の検出モジュール２０２を割り当てても構わない。放射線検出装置１００に対して個々に検出モジュール２０２を割り当てる場合、図２Ｂに示した構造のように、放射線検出装置１００を５方向から取り囲むように検出モジュール２０２を設けることが好ましい。これによれば、隣り合う放射線検出装置１００間に配置された検出モジュール２０２が放射線の遮蔽部材として機能することから、検出モジュール２０２によって検出された散乱γ線と、放射線検出装置１００によって検出された反跳電子とを正しく対応づけることができる。
　また、放射線検出装置１００の側面に検出モジュール２０２を配置せず、底面のみに検出モジュール２０２を配置することも可能である。この場合は、散乱γ線が別の放射線検出装置１００に入射しないよう、隣り合う放射線検出装置１００間に放射線の遮蔽部材を配置することが好ましい。放射線の遮蔽部材としては、例えば鉛を選択すればよい。
　周方向に隣接する放射線検出装置１００については、互いに異なるチャンバー１１１を用いることが好ましい。これは、周方向に連続する大型のチャンバーを用いると、絶縁部材１０２の作製が困難になるとともに、カソード電極１０４やアノード電極パターン１０８の配線長が長くなり、抵抗値が高くなるからである。
　このような放射線検出装置１００を用い検出信号に基づいた演算処理を行うことにより３次元画像を再構成し、被検体から放射される放射線源の位置を特定することができる。
［実施形態２］
　図５に示すように、実施形態２においては複数の放射線検出装置１００を２重の環状にレイアウトする。つまり、複数個の放射線検出装置１００ａによって被検体（放射線源）を取り囲む第１の検出部を構成するとともに、別の複数個の放射線検出装置１００ｂによって第１の検出部の外周を取り囲む第２の検出部を構成する。これによれば、第１の検出部を透過したγ線が第２の検出部に入射されるため、γ線の検出頻度が高められる。
　図６は、２重に配置された第１の放射線検出装置１００ａと第２の放射線検出装置１００ｂとの構成を示す。図６では、第１の放射線検出装置１００ａの外側（ピクセル電極部１０１の裏側）に第２の放射線検出装置１００ｂが配置される態様を示している。第１の放射線検出装置１００ａ及び第２の放射線検出装置１００ｂは、それぞれ、ピクセル電極部１０１、ピクセル電極部に対向するドリフト電極１１０、ピクセル電極部とドリフト電極との間の空間を挟むように配置されるドリフトケージ１１２を含んで構成される。図５で示すように、複数個の放射線検出装置を重ねて配置する場合、検出モジュール２０２は、放射線の遮蔽部材となるため、第１の検出部と第２の検出部の間には、検出モジュール２０２を介在させない構成としてもよい。例えば、図６に示すように、第２の検出部を構成する第２の放射線検出装置１００ｂの底面側に検出モジュール２０２を配置するとともに、第１の検出部を構成する第１の放射線検出装置１００ａの周囲には検出モジュール２０２を配置しない構成とすることができる。
　２つの放射線検出装置１００を重ねる代わりに、チャンバー１１１のｚ方向における高さを大きくすることによってγ線の検出頻度を高める方法も考えられる。しかしながら、チャンバー１１１のｚ方向における高さが大きいと、電子雲を構成する電子がピクセル電極部１０１に到達するまでの時間が長くなるため、その間に別のコンプトン散乱が発生する確率が高くなる。このような多重散乱および複数の散乱が生じると、データの解析が困難となる。さらには、サンプリングレートが長くなるという問題や、イオンフィードバックによって放電が発生するという問題も生じる。これに対し、本実施形態では、２つの放射線検出装置１００を重ねて使用していることから、多重散乱の発生を抑制しつつ、γ線の検出頻度を高めることが可能となる。
［実施形態３］
　上述した実施形態２のように、２つの放射線検出装置１００を重ねる場合、共通のチャンバーを用いてこれら２つの放射線検出装置を構成することができる。つまり、図７に示すように、チャンバー１１１内のｚ方向における所定の位置にピクセル電極部１０１が配置されるようにして、これによって区画された２つの空間をそれぞれ放射線検出装置１００として用いる。図７は、ピクセル電極部１０１が配置される一方の面側に、ドリフト電極１１０がピクセル電極と対向して配置され、その間の空間を挟むようにドリフトケージ１１２が配置され、ピクセル電極部１０１が配置される他方の面側（例えば、検出モジュール２０２が配置される側）についても同様に構成される態様を示す。
　この場合、片面にピクセル電極部１０１が設けられた２つの検出部を重ね合わせ、表裏にピクセル電極部１０１が配置されるようにしてもよいし、両面にピクセル電極部１０１が配置された検出部を用いてもよい。図７には、両面にピクセル電極部１０１が設けられた検出部を用いた例が示されている。本実施形態によれば、１つのチャンバー１１１によって２つの放射線検出装置１００が構成されることから、機器構成を単純化することができ，低コスト化にも寄与する。しかも、上下２つの放射線検出装置１００に対する機械的な位置決めなども不要となり、より高精度な撮影が可能となる。
　絶縁部材１０２を設ける位置については、チャンバー１１１のｚ方向における中間位置であっても構わないが、図８に示すように、被検体（放射線源）側にオフセットさせて配置しても構わない。これによれば、第２の検出部を構成する第２の放射線検出装置１００ｂにチャンバー１１１内のより広い空間が割り当てられることになる。γ線の線量は、被検体（放射線源）から離れるにしたがって低下するため、より遠い第２の検出部に対してチャンバー１１１内のより広い空間を割り当てることによって、十分な検出感度を確保することができる。
［実施形態４］
　両面にピクセル電極部１０１が設けられた絶縁部材１０２としては、図９に示す構造を採ることができる。図９に示すように、絶縁部材１０２の第１面１０３ａに第１のピクセル電極部１０１ａが設けられ、絶縁部材１０２の第２面１０３ｂに第２のピクセル電極部１０１ｂが設けられている。ここで、第１面とは被検体（放射線源）側を向く上面であり、第２面とは第１面１０３ａとは反対側に位置する裏面であるものとする。
　本実施形態においては、第１のピクセル電極部１０１ａに含まれるアノード電極パターン１０８ａと、第２のピクセル電極部１０１ｂに含まれるアノード電極パターン１０８ｂが別個に設けられている。このため、アノード－カソード間における電圧を第１のピクセル電極部１０１ａと第２のピクセル電極部１０１ｂとで個別に設定することができる。これにより、例えば、第１の検出部を構成する第１の放射線検出装置１００ａの感度と、第２の検出部を構成する第２の放射線検出装置１００ｂの感度を個別に調整することが可能となる。さらには、アノード－カソード間電圧の違いによる検出特性の変化を評価することも可能となる。
　本実施形態においては、第１面１０３ａに設けられたアノード電極１０６の平面位置と、第２面１０３ｂに設けられたアノード電極１０６の平面位置が互いに一致している。
［実施形態５］
　両面にピクセル電極部１０１が設けられた絶縁部材１０２としては、図１０に示す構造を採ることも可能である。本実施形態では、図１０に示すように、第１のピクセル電極部１０１ａの電極パターンと、第２のピクセル電極部１０１ｂの電極パターンが互いに相違している。具体的には、第１のピクセル電極部１０１ａにおけるアノード電極１０６の径よりも、第２のピクセル電極部１０１ｂにおけるアノード電極１０６の径の方が大きい。また、第１のピクセル電極部１０１ａにおける開口部１０５の開口径よりも、第２のピクセル電極部１０１ｂにおける開口部１０５の開口径の方が小さい。
　これにより、第１の第１のピクセル電極部１０１ａにおいてアノード－カソード間に形成される電場よりも、第２のピクセル電極部１０１ｂにおいてアノード－カソード間に形成される電場を強くすることができ、異なるセンシング特性にて撮影することができる。また、電極パターンの違いによる検出特性の変化を評価することも可能となる。さらには、第１のピクセル電極部１０１ａと第２のピクセル電極部１０１ｂを互いに異なる線源に対して最適化することもできる。
［実施形態６］
　両面にピクセル電極部１０１が形成された絶縁部材１０２としては、図９に示す構造を採ることも可能である。本実施形態では、図１１に示すように、第１のピクセル電極部１０１ａと第２のピクセル電極部１０１ｂとでアノード電極パターン１０８を共通化している。その他の点は、図９に示した構造と同じであり、したがって、第１面１０３ａに設けられたアノード電極１０６の平面位置と、第２面１０３ｂに設けられたアノード電極１０６の平面位置が互いに一致している。
　これにより、図９及び図１０で示されるような、アノード電極パターン１０８ａとアノード電極パターン１０８ｂとの間の絶縁部材が省略されるので、絶縁部材１０２は全体として厚みを薄くすることができる。また、信号配線の本数を大幅に削減することができる。これにより、信号処理系の回路を小さくすることができ、小型化、軽量化を図ることができる。本実施形態においては、カソード電極１０４から得られる信号を用いて、表裏の信号を分離することができる。また、本実施形態によれば、絶縁部材１０２をドリル加工することによって、アノード電極１０６が貫通する貫通孔を形成することができる。
［実施形態７］
　図１２に示すように、実施形態７においては１つのチャンバー１１１内に４つの放射線検出装置１００ａ～１００ｄが設けられる。具体的には、チャンバー１１１内のｚ方向における両端及び中間位置にそれぞれドリフト電極１１０ａ～１１０ｃを配置する。さらに、ドリフト電極１１０ａとドリフト電極１１０ｃとの間に絶縁部材１０２ａを配置し、ドリフト電極１１０ｂとドリフト電極１１０ｃとの間に絶縁部材１０２ｂを配置する。つまり、ドリフト電極１１０ｃを２つの放射線検出装置１００ｂ，１００ｃで共有する。絶縁部材１０２ａ，１０２ｂは、図１１に示した構造を有している。
　これにより、チャンバー１１１が４つの空間に区画されるため、４つの放射線検出装置１００ａ～１００ｄとして取り扱うことができる。したがって、このような放射線検出装置１００ａ～１００ｄを一単位として、これを環状に配置すれば、被検体（放射線源）を４重の放射線検出装置によって取り囲むことができるので、検出頻度をより高めることが可能となる。
［実施形態８］
　図４に示した１重の検出部を軸方向に複数配置すれば、図１３に示すように、１重の検出部が同軸状に連続した筒状構成とすることができる。さらには、図５に示した２重の検出部を軸方向に複数配置すれば、図１４に示すように、２重の検出部が同軸状に連続した筒状構成とすることができる。これらによれば、検出頻度をよりいっそう高めることが可能となる。このような構成とすることで、被検体のより広い範囲を検出対象とすることができる。図示しないが、複数の放射線検出装置１００によって被検体（放射線源）を球形に取り囲んでも構わない。このような構成とすることで、より検出精度を高めることができる。
１００，１００ａ～１００ｄ・・・放射線検出装置、１０１，１０１ａ，１０１ｂ・・・ピクセル電極部、１０２，１０２ａ，１０２ｂ・・・絶縁部材、１０３ａ・・・第１面、１０３ｂ・・・第２面、１０４・・・カソード電極、１０５・・・開口部、１０６・・・アノード電極、１０８，１０８ａ，１０８ｂ・・・アノード電極パターン、１１０，１１０ａ～１１０ｃ・・・ドリフト電極、１１１・・・チャンバー、１１２・・・ドリフトケージ、１１３・・・検出素子、２００ ・・・コンプトンカメラ、２０２（２０２ａ～２０２ｅ）・・・検出モジュール、３１０・・・コントローラ、３１２・・・入力デバイス、３１４・・・出力デバイス

Claims (8)

  1. 　コンプトン散乱による反跳電子の飛跡によって生じる電子を検出するための複数のピクセルを含み、当該電子を検出したピクセルの位置および当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な検出信号を出力する放射線検出装置と、前記コンプトン散乱によって生じる散乱γ線の入射位置を検出する検出モジュールと、を含むコンプトンカメラを有し、
    　複数の前記コンプトンカメラが、被検体が配置される領域を取り囲むように環状に配置された検出部を備えたことを特徴とする放射線画像形成装置。
  2. 　コンプトン散乱による反跳電子の飛跡によって生じる電子を検出するための複数のピクセルを含み、当該電子を検出したピクセルの位置および当該ピクセルにおいて電子を検出した時刻を特定可能な検出信号を出力する放射線検出装置と、前記コンプトン散乱によって生じる散乱γ線の入射位置を検出する検出モジュールと、を含むコンプトンカメラを有し、
    　複数の前記コンプトンカメラが被検体を取り囲むように環状に配置された第１の検出部と、前記第１の検出部を取り囲むように複数の前記コンプトンカメラが環状に配置された第２の検出部とを備えたことを特徴とする放射線画像形成装置。
  3. 　前記検出部は、前記被検体を同軸状に取り囲み、軸方向に沿って複数個配設されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像形成装置。
  4. 　前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、前記被検体を同軸状に取り囲み、軸方向に沿って複数個配設されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像形成装置。
  5. 　前記放射線検出装置は、ガスが導入されるチャンバーと、前記チャンバー内に設けられた絶縁部材とを有し、
    　前記第１の検出部に含まれる第１の放射線検出装置と、前記第２の検出部に含まれる第２の放射線検出装置とは、前記チャンバーおよび前記絶縁部材が共有され、
    　前記絶縁部材の第１面には、前記第１の放射線検出装置を構成する第１のピクセル電極部が設けられ、前記絶縁部材の前記第１面とは反対側に位置する第２面には、前記第２の放射線検出装置を構成する第２のピクセル電極部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像形成装置。
  6. 　前記第１のピクセル電極部の電極パターンと、前記第２のピクセル電極部の電極パターンとが互いに異なることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像形成装置。
  7. 　前記第１のピクセル電極部及び前記第２のピクセル電極部は、それぞれ複数のアノード電極を有し、
    　前記第１のピクセル電極部及び前記第２のピクセル電極部にそれぞれ含まれる前記複数のアノード電極のうち、互いに平面位置が重なるアノード電極は、短絡されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像形成装置。
  8. 　前記放射線検出装置は、前記第１の検出部に含まれる第１の放射線検出装置と、前記第２の検出部に含まれ前記被検体から見て前記第１の放射線検出装置と重なる第２の放射線検出装置を含み、
    　前記第１の放射線検出装置及び前記第２の放射線検出装置は、共通のチャンバーと、前記チャンバー内に設けられた第１の絶縁部材及び第２の絶縁部材と、前記第１の絶縁部材及び前記第２の絶縁部材の間に配置されたドリフト電極とを有し、
    　前記第１の絶縁部材には、前記第１の放射線検出装置を構成する第１のピクセル電極部が設けられ、
    　前記第２の絶縁部材には、前記第２の放射線検出装置を構成する第２のピクセル電極部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像形成装置。
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