JPH051911B2 - - Google Patents

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JPH051911B2
JPH051911B2 JP23488984A JP23488984A JPH051911B2 JP H051911 B2 JPH051911 B2 JP H051911B2 JP 23488984 A JP23488984 A JP 23488984A JP 23488984 A JP23488984 A JP 23488984A JP H051911 B2 JPH051911 B2 JP H051911B2
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JP
Japan
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crystal
circuit
output
photomultiplier tube
scintillation
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JP23488984A
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JPS61114181A (ja
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Kenichi Okajima
Yoshihiro Goto
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はポジトロンCTに用いる放射線検出器
に関している。
〔発明の背景〕
ポジトロンCT装置は生体内部に投与された陽
電子放射性同位元素の濃度分布を体軸にほぼ垂直
な平面で表示する装置である。線源の位置情報は
陽電子の消滅時に同時に正反対方向に放出される
2個の消滅ガンマ線を、被検体のまわりにリング
状あるいは正多角形状に配置した放射線検出器で
同時計数することにより得られる。この装置では
ガンマ線に対する検出効率を高めるためにシンチ
レーシヨンクリスタルを可能な限り密に配列する
方法がとられている。また、ポジトロンCTの高
解像度化のためにこのクリスタル幅を狭くする方
法がとられている。しかし、通常入手できる丸形
の光電子増倍管に幅の狭いクリスタルを配置する
構造をとる以上、クリスタル幅は光電子増倍管の
直径で制御されるという問題がある。以上の問題
を解決する方法として、位置計算型放射線検出器
がいくつか提案されている。
((1) C.Burnham et al;IE3NS−29、No.1、
(1982)461、 (2) C.Burnham et al;Int、Workshop on
BGO、Princeton Univ.(1982)514 (3) H.Murayama et al;Nucl.Jnstr.and
Meth.192(1982)501) 第1図はそのような放送線検出装置を示してい
る。この検出装置は1個のシンチレーシヨンクリ
スタル11に2本の光電子増倍管12を接着剤1
3で接着したもので、ガンマ線がどの位置に入射
したかを光電子増倍管の出力波高値の比で検出で
きるようにしたものである。シンチレーシヨンク
リスタル表面には発生した蛍光の散逸を防ぐため
に、蛍光反射層14が全面にわたり配置されてい
る。また、位置弁別精度をより向上させてものと
して第2,3図に示す放射線検出装置も提供され
ている。第2図に示す放射線検出装置では、4個
のシンチレーシヨンクリスタル21a,21b,
21c,21dに、ライトガイド22を介して3
本の光電子増倍管23a,23b,23cが配置
されている。またシンチレーシヨンクリスタルと
ライトガイド及び光電子増倍管とは、接着剤24
で接着されており各々のシンチレーシヨンクリス
タルは、蛍光反射層25で光学的に分離されてい
る。ここで各光電子増倍管の出力波高値の差異を
用い、ガンマ線が入射したクリスタルを弁別す
る。第3図に示す放射線検出装置では、4個のシ
ンチレーシヨンクリスタル31a,31b,31
c,31dと2本の光電子増倍管32a,32b
より構成されている。中央の2クリスタル間は、
透光性のある接着剤33で光学的に結合されてお
り、クリスタルの他面はクリスタル内で発生した
光がクリスタル外に散逸しないように蛍光反射層
34が設けられている。4クリスタルの位置情報
は2光電子増倍管の出力波高値の差異により得ら
れる。
これらの放射線検出装置の問題点は、個々の光
電子増倍管が供給電圧変動や経時変化によつて出
力差を生じることをさけられないため、放射線の
入射位置の弁別誤差が生じるということである。
さらに第2,3図の実施例では、位置演算は光電
子増倍管へ到達する蛍光量で行い、クリスタルと
光電子増倍管との相互の位置関係が位置計算精度
を大きく左右する。したがつて、十分な位置精度
を得るには、クリスタル−光電子増倍管の位置精
度を十分高めねばならないという問題点があつ
た。第3図の従来例では、許容位置ズレは約0.3
mmであり、丸形の光電子増倍管を使用する場合こ
の位置精度を出すことは容易ではない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、光電子増倍管の経時変動によ
る位置弁別誤差を生じず、位置分解能が高い、位
置弁別形放射線検出装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
シンチレーシヨンカウンターは、シンチレータ
で発生した蛍光を光電子増倍管(以下、PMTと
略す。)で光電変換する装置である。シンチレー
タには、発生する蛍光を損失することなくPMT
へ伝達するため、MgO、Al2O3、BaSO4、TiO2
などの白色粉末を塗布する。場合によつては、
Al箔でおおう場合もある。第4図aは本発明の
原理を示したものである。2個のシンチレータ4
1a,41bの、一方はPMTと接着されたシン
チレータ表面を除く全面に蛍光反射層42をもう
け、他方は反射層をもうけない。このシンチレー
タにPMT43を接着剤44で接着し、単一エネ
ルギーのガンマ線を照射すると、PMT出力パル
スの波高分布は第4図b45となる。シンチレー
タ41aとガンマ線の相互作用で発生した蛍光
は、ほとんど損失することなくPMTに到達し、
光電変換される。一方、シンチレータ41bで発
生した蛍光は、その一部がシンチレータ外へ放出
されるため、PMTへの到達光量は減少する。こ
れより、ピークaはシンチレータ41aの全エネ
ルギーピークで、ピークbはシンチレータ41b
の全エネルギーピークとなる。ここでiTに閾値を
設けることによりシンチレータ41a,41bの
弁別が可能となる。
シンチレータとしてBGOを用いた場合、
BaSO4を用いた蛍光反射層の有無によるPMT出
力比はシンチレータ表面状態(面粗さ)、にも依
存するが約5:2となることが実験的に確認され
ているため、PMT出力波高分布における2ピー
クは完全に分離可能となる。幅12mmのBGOを使
つた場合、そのフオトフラクシヨンが約80%であ
るため、2ピーク間のクロストークは最大でも20
%となり、実用上は7%以下となり問題はない。
さらに2シンチレータからの蛍光量を、クリスタ
ル41a,b間に部分的に蛍光吸収層を設けるこ
とにより調整し、このクロストークを小さくする
ことも可能となる。また、1本のPMTを使用し
た位置弁別であるため、従来例における2本また
は3本のPMTの供給電圧差や経時変化の違いに
由来する位置弁別誤差は、全く生じず構造的にも
よりシンプルな構造とすることが可能となる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の放射線検出装置の実施例を第5
図で説明する。
第5図において、51a,51bはシンチレー
シヨンクリスタル、52はPMTをそれぞれ示し
ている。各シンチレーシヨンクリスタルは、例え
ばBi4Ge3O12単結晶よりなつている。これらのク
リスタルはほぼ直方体をなしていて、その一側面
をPMT52フエイスプレートに、光学的に透明
な接着剤53例えばエポキシ系の接着剤、シリコ
ンゴム系の接着剤などを介して結合している。ま
た、クリスタル51aの表面にはクリスタル表面
からの光の損失を除くため分光反射率の高い白色
粉末を少量のバインダーを使い塗布してある(5
4)。白色粉末には、例えばMgO、
Al2O3BaSO4、TiO2等が使用され、バインダー
としてはポリビニルアルコール(P.V.A)のよう
な、透明な高分子有機物が使用される。これに対
し、クリスタル51bには白色粉末よりなる蛍光
反射層を設けない。また、クリスタル51a,5
1bの表面は、内部循環光を低減するため、少な
くとも一面をエメリー紙で研磨した。本実施例で
は放射線が入射する面を研磨した。クリスタル5
1aと51bの境界には光吸収層55を配置し
た。これはクリスタル51bで発生した蛍光でク
リスタル外に出た光が、クリスタル51a表面の
蛍光反射層54で再びクリスタル51b中に戻る
ことを防ぐためである。さらに、本検出器と隣接
する検出器間にも当然光吸収層をもうけねばなら
ない。
また、部分的に蛍光吸収層55を設けることに
より、クリスタル51bからPMT52へ伝達さ
れる蛍光量が変化し、51a,bの全エネルギー
ピーク比を最適化することが可能となる。
この放射線検出器において、放射線がどのクリ
スタルに入射したかは、PMTに接続された弁別
回路によつてなされる。第6図はこの弁別回路を
示したものである。本実施例ではアノード信号か
ら時間情報となるタイミング信号をとり出し、最
終ダイノードからクリスタル位置情報を得てい
る。タイミング信号はリーデイングエツジ型のタ
イムピツクオフ回路より得られる。すなわち、
PMTアノード信号を高速アンプ601により増
幅、電流電圧変換し、その出力と基準電圧とをヒ
ステリシスを付加した比較回路602で比較す
る。この出力は遅延回路603を通過後、論理微
分回路604でパルス幅が50nsに短縮される。さ
らにエネルギー弁別回路605を通過した出力と
アンド回路606を介して、出力回路607へ送
られた後、タイミング信号として出力される。回
路によるタイミング信号の時間揺ぎは1ns以下に
しなければならないため、高速のアンプ、コンパ
レータ、ゲートを使用しなければならない。一方
最終段ダイノード出力は、RCフイルタからなる
積分回路608で波形整形された後、2系統に分
配される。ここで、それぞれヒステリシスを付加
した比較回路605,609により、波高値によ
る弁別をうける。すなわち比較回路609はクリ
スタル51aからの出力のみを通過させ、比較回
路605はクリスタル51a,b相方の出力を通
過させる。ただし、散乱ガンマ線の一部や回路ノ
イズによる出力は除くようにそれぞれ基準電圧
1,2が設定されている。比較回路605からの
出力はエネルギー信号としてタイミング信号のゲ
ート信号としてアンド回路606に入力する。ま
た、比較回路609からの出力はアンド回路61
0によりタイミング信号とアンドがとられた後、
出力回路611を経て位置信号として出力され
る。
第7図は位置弁別回路の別の実施例を示す。本
実施例でもアノード信号から時間情報となるタイ
ミングパルスをとり出し、最終ダイノードからク
リスタル位置情報を得ている。タイミング信号は
コンスタントフラクシヨン型のタイムピツクオフ
回路より得られる。すなわち、PMTアノード信
号を高速アンプ601により増幅する。この出力
は2分され一方は遅延回路702を通じ、他方は
−1/fの減衰器703を通じた後、加算器71
4にて加算される。この加算信号が0V(ゼロボル
ト)と交差する時点でのタイミング信号はゼロク
ロスデイテクター704で与えられている。この
タイミング信号は、遅延回路603で遅延された
後、論理微分回路607でパルス幅を数10nsに短
縮化される。さらにエネルギー弁別を行なう比較
回路を通過した出力とアンド回路606にてアン
ド論理がとられ出力回路607へ送られ、タイミ
ング信号として出力される。一方、位置弁別は前
記第6図の実施例と全く同一の手法で行う。
第6,7図に示した実施例では、アノード信号
からタイミング信号を得て、最終ダイノード信号
より位置情報を得ていたが、アノード信号からタ
イミング信号、位置情報の双方を得ても良いこと
は明白である。
〔発明の効果〕
本発明の放射線検出装置は、以上述べたように
2個のシンチレーシヨンクリスタルが1本の光電
子増倍管の入力面に配置されていると共に、一方
のクリスタル表面には蛍光反射層を設けず、かつ
この2クリスタル間に蛍光吸収層を設けることに
よつて光電子増倍管に届く光量を相互に異なら
せ、しかもこの光量差による光電子増倍管の出力
電圧が電圧パターンの異なる信号として取り出せ
るので、公知の一対の光電子増倍管をもつものに
てさけられなかつた双方の光電子増倍管の供給電
圧差や経時変化の違いによる位置計算誤差を生じ
ず、より簡単な構造とすることができる。さら
に、1個のクリスタルには蛍光反射層を設ける必
要がなくなるため、作業工程が簡略化するという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は公知の放射線検出装置の構成を示
す説明図である。第4図は本発明の原理説明図で
ある。第5〜7図は本発明の放射線検出装置の実
施例を示していて、第5図はシンチレーシヨンク
リスタルと光電子増倍管との構成を示す説明図、
第6図は位置弁別回路の構成を示す説明図、第7
図は位置弁別回路の他の実施例の構成を示す説明
図である。 符号の説明、51a,b……シンチレーシヨン
クリスタル、52……光電子増倍管、54……蛍
光反射層、55……蛍光吸収層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 1本の光電子増倍管と第1、第2のシンチレ
    ーシヨンクリスタルを光学的に結合した検出部
    と、前記光電子増倍管の出力電流のパルスハイト
    から前記第1、第2のいずれのシンチレーシヨン
    クリスタルに放射線が入射したかを弁別する弁別
    手段とを有し、前記第1のシンチレーシヨンクリ
    スタルの光結合面をのぞく表面には蛍光反射層が
    設けられ、前記第2のシンチレーシヨンクリスタ
    ルの光結合面をのぞく表面の少なくとも一部には
    蛍光吸収体層が設けられたことを特徴とするポジ
    トロンCT用放射線検出器。
JP23488984A 1984-11-09 1984-11-09 ポジトロンct用放射線検出装置 Granted JPS61114181A (ja)

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JP23488984A JPS61114181A (ja) 1984-11-09 1984-11-09 ポジトロンct用放射線検出装置

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JPS61114181A JPS61114181A (ja) 1986-05-31
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JPS62142290A (ja) * 1985-12-17 1987-06-25 Hamamatsu Photonics Kk 放射線発光検出装置

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JPS61114181A (ja) 1986-05-31

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