JPH0528353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、シンチレーシヨンカメラなどの、
シンチレータと複数個の光電子増倍管（以下、
PMTと略す）とにより構成される放射線位置検
出器において、PMTの増幅度を安定化する装置
に関する。

従来の技術 シンチレーシヨンカメラなどの放射線位置検出
器では、複数個のPMTが用いられており、これ
ら各PMTの増幅度が経時変化すると、均一性や
空間分解能あるいはエネルギ分解能などの諸性能
が劣化する。そこで、この対策として、従来より
次のような提案がなされている。

まず第１の提案は、基準となる光を発光する発
光ダイオードなどの基準光源をライトガイドに設
けておいて、その光によつてPMTから出力を生
じさせ、この出力に基づき該PMTを調整するこ
とにより該PMTの増幅度を安定化させるという
ものである（特公昭55−19511、特開昭58−
9082）。

第２の提案では、線源を各PMTの中心軸上に
順次置いて増幅度変動を補正するためのデータを
得る（特開昭57−59184）。

第３の提案は、シンチレーシヨンカメラのエネ
ルギ信号から各PMTの増幅度変化を求めるとい
うものである（特開昭59−143981）。

第４の提案は本出願人が既に出願したもの（特
願昭59−172590）であつて、各PMTの出力につ
きそれぞれ基準の出力を予め定めておき、ある位
置で発光が生じたときその位置に最も近いPMT
が出力する筈の基準出力と実現の出力とを比較し
て、該PMTの増幅度変動に関するデータを得よ
うというものである。

発明が解決しようとする問題点 従来の第１の提案は、発光ダイオード等の基準
光源からの基準光自体が温度変化等による影響を
受けやすいし、経年変化などの問題もある。

第２の提案は、データ採取を手動で行なう場合
は煩雑であり、また自動で行なう場合は治具が必
要となり、さらにデータ採取に時間を要する欠点
がある。

第３の提案は、データ採取と補正を繰り返すこ
とが必要で、収束しない場合もあるという不都合
がある。

第４の提案はこれら第１〜３の提案の欠点を除
去するものであつて優れたものであるが、回路量
が多い、計数率特性的に問題がある、等の改善す
べき点がなお存在している。

この発明は、これら従来の問題点を解決し、発
光ダイオード等の基準光源を用いることなく各
PMTの増幅度の経時変化を自動的に補正し諸特
性の安定化を図るとともに、各PMTの増幅度に
関するデータ採取を比較的少ない回路量で、並列
に行ない、計数率特性を向上させ、短時間で補正
を可能とする、PMTの増幅度安定化装置を提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この発明によるPMTの増幅度安定化装置は、
シンチレーシヨンカメラなどの放射線位置検出器
において、互いに隣接するPMT同士は異なるグ
ループに属するという規則でPMT群を複数のグ
ループに分類してその各グループ毎にPMT出力
に関する信号を加算する加算手段と、これら各グ
ループ毎の加算信号のうちから最大の加算信号を
選択する手段と、この選択された加算信号を波高
分析する手段と、位置信号により発光点に最も近
いPMTを決定する手段と、上記加算信号の波高
分析の統計的データを、発光点に最も近いものと
決定されたPMTに関する統計的データとして収
集する手段と、各PMTに関して得られた統計的
データに基づいて該PMTまたは対応する増幅器
系の増幅度を制御する手段とを有して構成され
る。

作 用 あるPMTの中心軸付近でシンチレーシヨン発
光が生じた場合、その光はそのPMTおよびその
周辺のPMTに入射するが、入射光量はそのPMT
で最も大きく隣接するPMTでは少なく、この隣
接PMTにさらに隣接している周辺のPMTではさ
らに少なくなる。そこで、PMT群を、互いに隣
接するPMT同士は異なるグループに属するとい
う規則で複数のグループに分類し、その各グルー
プでの加算信号を得て、さらにこれらのグループ
の加算信号のうち最も大きいものを選び出すこと
によつて発光点に最近接のPMTが属するグルー
プの加算信号を得れば、この発光点に最近接の
PMTが属するグループの加算信号はそのPMTだ
けの出力に近似的に等しいものとみなせる。その
ため、このように選択された最大の加算信号を発
光点に最近接のPMTの出力として扱うことがで
きるので、各PMTについての出力変動の統計的
データは各グループの加算信号により得ることが
できる。そして、時間調整や積分または波形整形
等やサンプル・ホールド等の処理は上記の選択さ
れた最大の加算信号の１系統についてのみ行なえ
ばよいこととなる。上記のようにして得た各
PMTについての出力変動の統計的データに基づ
いてそのPMTまたは対応する増幅器系の増幅度
を制御すれば、PMTの増幅度を安定化できる。

実施例 第１図はこの発明をシンチレーシヨンカメラに
適用した一実施例を示す。この第１図で、シンチ
レータ１、ライトガイド２、PMT３、プリアン
プ４は通常のシンチレーシヨンカメラと同様であ
り、位置演算回路５もまたその一部を除いて通常
のシンチレーシヨンカメラとほぼ同様で、位置演
算、エネルギ信号の波高分析およびタイミング制
御等を行なう。すなわち、γ線が、シンチレータ
１の表面側から図示しないコリメータを経てシン
チレータ１に入射するようになつており、シンチ
レータ１では入射したγ線が吸収されてシンチレ
ーシヨン発光が生じ、この光がシンチレータ１の
裏面に配列されている多数のPMT３にライトガ
イド２を通して導かれる。シンチレーシヨン光の
強度は入射γ線のエネルギに比例している。
PMT３の各々では光が電子に変換された後増幅
され入射した光の量に対応する出力が生じ、この
出力がプリアンプ４で電圧信号に変換される。こ
の信号は位置演算回路５に送られ、PMT３の出
力は発光点に近い程光量が多いため大きいという
原理に基づいてＸ方向の位置信号Ｘ（アナログ信
号）とＹ方向の位置信号Ｙ（アナログ信号）とが
求められる。また、多数のPMT３の出力を全て
加算することによりエネルギを表わす信号Ｚを
得、このエネルギ信号が所望のエネルギ範囲に入
つていることを判別してタイミング信号であるア
ンブランク信号を得る。

多数のPMT３は、互いに隣接するPMT３同士
は異なるグループに属するという規則で、たとえ
ば第２図に示すようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つのグ
ループに分類されており、これらの各グループ毎
にプリアンプ４の出力が加算器６で加算され、グ
ループ毎の加算信号SUM Ａ〜SUM Ｄが得られ
る。これらの信号SUM Ａ〜SUM Ｄは加算器７
で加算されてSUM Ｚ信号となり、位置演算回路
５に入力されてエネルギ信号Ｚに変換される。ま
たSUM Ａ〜SUM Ｄの各々は最大検出回路２１
に入力されてどの信号が最大であるか判別され、
最大のグループを表わす信号がアナログマルチプ
レクサ９に与えられる。このアナログマルチプレ
クサ９には遅延回路８をそれぞれ経てSUM Ａ〜
SUM Ｄが入力されており、最大検出回路２１か
らの信号によつてそのうちの最大の信号が選択さ
れる。このアナログマルチプレクサ９の出力
MPX OUTは、積分及び遅延回路２２に入力さ
れて、位置演算回路５からのタイミング信号等で
適当に制御されながら、積分（または波形整形
等）および遅延やサンプル・ホールド等の処理を
受けた後、波高分析器１４に送られ、レベル供給
回路１３からの信号Ｌ１〜Ｌ３と波高比較され
る。そこで、この波高分析器１４により、MPX
OUT波高がこのレベルＬ１〜Ｌ２の範囲からＬ
２〜Ｌ３の範囲に入つているときにどちらの範囲
であるかを示す信号Ｕ／Ｌとタイミング信号＋１
とが出力される。

一方、位置演算回路５から出力されたアナログ
位置信号Ｘ，Ｙはサンプル・ホールドおよびＡ／
Ｄ変換器１１に送られ、ここでデジタル位置信号
Dig.X，Dig・Ｙに変換される。このデジタル位
置信号Dig.X，Dig・Ｙは変換メモリ１２に送ら
れる。変換メモリ１２はＰ−ROM等で構成され
シンチレーシヨン発光点が所定のチユーニングス
ポツト（各PMT３の中心軸上に設定される）範
囲内の場合に、最近接のPMT３の位置および番
号の判定をする。つまりDig.X，Dig・Ｙにより
アドレスされて最近接のPMT３の位置および番
号を表わす信号が読み出される。

上記のレベル供給回路１３は、変換メモリ１２
からの最近接PMT３の位置を示す信号によつて
制御されており、PMT３の位置（視野の中心部
であるか周辺部であるか等）によつてレベル信号
Ｌ１〜Ｌ３が異なる値をとるようにされている。
すなわち、あるチユーニングスポツトでのMPX
OUTの信号波高の分布が、そのチユーニングス
ポツトに最近接のPMT３の増幅系統の増幅度が
正規なものである場合、第３図のようになる筈で
あるとすると、レベルＬ１〜Ｌ３がこの図のよう
に設定され、レベルＬ２がピークに対応するよう
設定される。なお、レベル信号Ｌ１〜Ｌ３は核種
に応じて修正設定できるようにしておいてもよ
い。

カウンタメモリ１５はRAM等で構成され、変
換メモリ１２から出力されたPMT３の番号と波
高分析器１４から出力されたＵ／Ｌの各信号とに
よつてアドレスされたメモリの内容が、波高分析
器１４からの＋１信号が入力される毎に＋１加算
される。なお、変換メモリ１２で判別された
PMT３の番号と最大検出回路２１で検出された
最大加算信号を生じるグループとが矛盾している
場合にカウンタメモリ１５が計数を行なわないよ
う、PMT３の番号を示す信号と最大加算信号の
グループを示す信号との一致を検出する一致検出
回路２３を設けて、これによりカウンタメモリ１
５の計数動作を制御するようにしている。PMT
３の増幅系統の増幅度が正規なものからずれた場
合は第３図のスペクトルが左右にずれるので、Ｌ
１〜Ｌ２の範囲の計数値とＬ２〜Ｌ３の範囲の計
数値との差または比から、その増幅度変化を知る
ことができる。

レジスタ１７にはPMT３の各々に与える高電
圧に関するデジタルデータが予め記録されてお
り、このデジタルデータがＤ／Ａ変換器１８でア
ナログ信号に変換された後高圧制御回路１９に入
力され、各PMT３への供給電圧が制御されるよ
う構成されている。そしてこのレジスタ１７の内
容がカウンタメモリ１５に収集されたデータに基
づいて、たとえばマイクロコンピユータによつて
構成されるデータ処理回路１６により修正される
ようになつている。

実際にPMT３の増幅度を補正するには、たと
えばフラツドソースを用いて視野全体にγ線を均
一に照射する。するとカウントメモリ１５におい
て、PMT３の各々についての計数が行なわれて
いく。この計数値が所定の値になつた時、あるい
は一定時間が経過した時、γ線照射を終了する。
こうしてカウンタメモリ１５で得られる計数値か
ら各PMT３毎の増幅系での増幅度の変化が統計
的に測定でき、データ処理回路１６によつて各
PMT３の増幅度が最適の増幅度となるようレジ
スタ１７の内容を修正することができる。

ここで、MPX OUTは各グループの加算信号
であるが、発光点に最近接のPMT３の出力と見
なしてさしつかえない。何故なら、通常のシンチ
レーシヨンカメラにおけるシンチレータ１とライ
トガイド２とPMT３との光学系では、１つの
PMT３の中心軸上で発光が生じた場合そのPMT
３と周辺のPMT３とに光が入射しこれら各PMT
３から出力が生じるが、その中心のPMT３の出
力を100％とすると、隣接PMT３の出力は18〜20
％、さらにこの隣接PMT３に隣接したPMT３の
出力は３〜3.5％程度であつて、互いに隣接する
PMT３同士は異なるグループに属するという規
則でグループ分けし、そのグループの加算信号を
得るという構成をとつているので、このグループ
の加算信号にはその最近接のPMT３の出力が大
きく寄与し、同じグループに属する他のPMT３
の出力の寄与率は小さいからである。そしてさら
に、これらの各グループ毎の加算信号の大小比較
によつて、発光点に最近接のPMT３を含むグル
ープの加算信号を選択するようにしているので、
各グループについては単に最大検出回路２１との
タイミング調整のための遅延回路８を設けるだけ
でよいとともに、変換メモリ１２から出力が生じ
るまでの時間調整と積分（または波形整形等）や
サンプル・ホールド等の処理を行なうための積分
及び遅延回路２２は１系統で済むことになり、計
数率特性を向上させることができ、且つ計数率特
性に対する配慮も減少でき回路構成を簡単にでき
る。

以上の一つの実施例について説明したが、この
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能
であることは勿論である。

たとえば、まず第１に、PMT３のグループ分
けは第２図のＡ〜Ｄの４グループ以外の組合せも
考えられる。

第２に、PMT３の高電圧を調整してPMT３自
体の増幅度を制御するのでなく、プリアンプ４等
の増幅器系の増幅度を制御するようにしてもよ
い。

第３に、位置信号Ｘ，Ｙに応じて変換メモリ１
２により発光点に最近接のPMT３を検出するだ
けでなく、さらにそのPMT３の中心軸から発光
点までの距離に依存してレベル信号Ｌ１〜Ｌ３を
調整する（あるいはMPX OUT信号を増幅する）
機能を付加してもよい。

第４に、上記では各PMT３の出力としてその
PMT３が属するグループの加算信号を用いてお
り、これはそのグループの加算信号がそのPMT
３の出力と近似できるからであるが、そのPMT
３の出力以外に同グループ内の他のPMT３の出
力がわずかながら寄与していることは否定できな
い。そこで、その寄与効果を表わす行列の逆行列
を、カウンタメモリ１５で得たデータにコンボリ
ユーシヨン操作し、より厳密に各PMT３の増幅
度変化を求めるようにしてもよい。

第５に、プリアンプ４の出力をそのまま加算器
６で加算するのでなく、スレツシヨルド回路に通
して加算してSUM Ａ〜SUM Ｄを得るようにし
てもよい。こうすると、グループの加算信号
SUM Ａ〜SUM Ｄの各々から、最近接PMT３
の出力以外の他のPMT３の出力を除去できるの
で、より厳密なPMT３の増幅度変化が求められ
る。

さらに第６に、この発明は、シンチレーシヨン
カメラだけでなく、１種以上のシンチレータと複
数個のPMTの配列とを伴なう他の放射線位置検
出器、たとえばマルチスライスのECT装置（エ
ミツシヨン型コンピユータ断層撮影装置）などに
も適用できる。

発明の効果 この発明のPMTの増幅度安定化装置によれば、
基準光源などを用いることがないので、温度変化
や経年変化によらず、各PMTの増幅度を一定に
保つことができる。そのため、放射線位置検出器
の、均一性、空間分解能、エネルギ分解能などの
諸特性の劣化を防止することができる。

また、各PMTの増幅度に関するデータは並列
的に採取されるので、短時間で補正が可能であ
る。

さらに、PMT群を、互いに隣接するPMT同士
は異なるグループに属するという規則で複数のグ
ループに分類し、その各グループでの加算信号を
得て、さらにこれらのグループの加算信号のうち
最も大きいものを選び出すことによつて発光点に
最近接のPMTが属するグループの加算信号を得
るようにしており、発光点に最近接のPMTが属
するグループの加算信号はそのPMTだけの出力
に近似的に等しいものとみなせることを利用し
て、各PMTについての出力変動の統計的データ
を各グループの加算信号により得るようにしてい
るため、時間調整や積分または波形整形等やサン
プル・ホールド等の処理を行なうための積分及び
遅延回路は上記のように選択された最大の加算信
号の１系統についてのみ設ければよいので、計数
率特性を向上させることができ、且つ計数率特性
に対する配慮も不要となり、回路構成を簡単にで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロツク図、第
２図はPMT３の配列およびグループ分けを示す
平面図、第３図はアナログマルチプレクサ出力信
号波高のスペクトルを示すグラフである。 １……シンチレータ、２……ライトガイド、３
……PMT、４……プリアンプ、５……位置演算
回路、６，７……加算器、８……遅延回路、９…
…アナログマルチプレクサ、１０……タイミング
制御回路、１１……サンプル・ホールドおよび
Ａ／Ｄ変換器、１２……変換メモリ、１３……レ
ベル供給回路、１４……波高分析器、１５……カ
ウンタメモリ、１６……データ処理回路、１７…
…レジスタ、１８……Ｄ／Ａ変換器、１９……高
圧制御回路、２１……最大検出回路、２２……積
分及び遅延回路、２３……一致検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シンチレータと、このシンチレータの裏面に
   配列されてシンチレータのシンチレーシヨン光が
   導かれる複数個の光電子増倍管と、これら複数個
   の光電子増倍管の出力よりシンチレータにおける
   発光点の位置を計算して位置信号を生じる位置演
   算回路とを有する放射線位置検出器において、互
   いに隣接する光電子増倍管同士は異なるグループ
   に属するという規則で上記光電子増倍管群を複数
   のグループに分類してその各グループ毎に光電子
   増倍管出力に関する信号を加算する加算手段と、
   これら各グループ毎の加算信号のうちから最大の
   加算信号を選択する手段と、この選択された加算
   信号を波高分析する手段と、上記位置信号により
   発光点に最も近い光電子増倍管を決定する手段
   と、上記加算信号の波高分析の統計的データを、
   発光点に最も近いものと決定された光電子増倍管
   に関する統計的データとして収集する手段と、各
   光電子増倍管に関して得られた統計的データに基
   づいて該光電子増倍管または対応する増幅器系の
   増幅度を制御する手段とを有することを特徴とす
   る光電子増倍管の増幅度安定化装置。