JPH0528355B2 - - 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現実の出力とを比較し
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、回路が
複雑で回路量も多い、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
関するデータ採取のための回路を、従来のエネル
ギ信号（またはそれに類する信号）の回路を基本
的には流用し部分的な修正または付加により実現
可能とし、しかもPMTを順次に設定して選択す
るのに比してデータ採取が容易でデータ採取時間
を短縮することのできる、PMTの増幅器安定化
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上記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第１の加算手段と、
上記の各グループ毎の加算信号のどれか１つを選
択しあるいは全てを転送するよう切り換えるスイ
ツチ手段と、このスイツチ手段の出力が入力され
る第２の加算手段と、上記位置信号により発光点
に最も近いPMTを決定する手段と、通常の測定
モードでは上記の各グループ毎の加算信号を全て
第２の加算手段に転送し、補正モードでは各グル
ープ毎の加算信号を順次１つずつ選択して第２の
加算手段に転送するよう上記スイツチ手段と制御
するモード設定手段と、補正モードのときに上記
の第２の加算手段から出力される選択された１つ
のグループの加算信号より得られる不完全エネル
ギ信号を波高分析する手段と、補正モードのとき
に、放射線入射の各事象毎に発光点に最も近いと
決定されたPMTが上記のスイツチ手段で選択さ
れる加算信号のグループに属しているという条件
で、上記波高分析結果を上記の発光点最近接の
PMTに関するデータとして蓄積するデータ蓄積
手段と、このデータ蓄積手段により各PMTに関
して得られた波高分析の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るよう構成すれば、発光点に
最も近い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、各グループを順次指定するよう
にしておき、指定されたグループの加算信号より
得た不完全エネルギ信号 を波高分析することとし、放射線入射の各事象毎
に発光点に最も近いと決定されたPMTが上記の
指定されたグループに属しているならば、その指
定されたグループの加算信号より得た波高分析結
果はそのPMTに関するデータと扱うことができ
る。そこで、こうして得られた各PMTに関する
波高分析の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れば、
PMTの増幅度を安定化できることになる。

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はアナログ
スイツチ８を介して加算器７に送られて加算され
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。このアナログ
スイツチ８はモード設定器９により制御され、通
常の測定モード（診断モード）では全てのスイツ
チがオンになつて各グループの加算信号SUM Ａ
〜SUM Ｄの全部が加算器７に転送され、補正モ
ードではスイツチが一定期間毎に１つずつ順次オ
ンになつて各グループの加算信号SUM Ａ〜
SUM Ｄはその１つが順次選択されて加算器７に
転送される。そのため、位置演算回路５から得ら
れるエネルギ信号Ｚは、通常の測定モードでは全
てのPMT３の出力信号の加算信号から得た完全
なものとなつているが、補正モードではどれかの
グループだけのPMT３の加算信号から得た不完
全なものとなる。なお、補正モードではSUM Ｚ
信号自体不完全なものであるから、位置演算回路
５内の波高分析器のウインド範囲を低くあるいは
広くする等の配慮をすることが必要である。

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。

上記の位置演算回路５から出力される不完全な
エネルギ信号Ｚは波高分析器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。この波高分析器１４により、不完全エネ
ルギ信号Ｚの波高がこのレベルＬ１〜Ｌ２の範囲
かＬ２〜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。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
ツトについての不完全エネルギ信号Ｚ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。タイミング制
御回路１０は、アンブランク信号を基準としてサ
ンプル・ホールドおよびＡ／Ｄ変換器１１、変換
メモリ１２、波高分析器１４等を制御するタイミ
ング信号を出力する。

カウンタメモリ１５はRAM等で構成され、放
射線入射の各事象毎に発光点に最も近いと決定さ
れたPMT３が上記のモード設定器９で指定され
たグループに属しているときに、PMT３の番号
と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＋１信号が入力される毎に＋１加算さ
れる。PMT３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、Ｌ１〜Ｌ２の範囲の計数値とＬ２〜Ｌ
３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Ａ／Ｄ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、モー
ド設定器９を補正モードとして、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。するとモード設定器９によりグループＡ〜Ｄ
が順次選択されていく。まずグループＡが選択さ
れたとすると、カウンタメモリ１５において、こ
のグループＡに属する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、カウ
ンタメモリ１５またはデータ処理回路１６の信号
等によりモード設定器９がグループＡからグルー
プＢへと切り換える。するとグループＡでのデー
タ採取が終了し、次のグループＢでのデータ採取
が同様に行なわれていく。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、不完全エネルギ信号Ｚは各グループの
加算信号から得たものであるが、そのグループに
属する発光点に最近接の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PMT３と周
辺のPMT３とに光が入射しこれら各PMT３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。そこで、この不完全
エネルギ信号Ｚの波高分析結果は、そのグループ
に属する、発光点最近接PMT３の増幅器に関す
るデータとしてカウンタメモリ１５に蓄積できる
ことになるのである。

以上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はなく、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、通常の測定モードでの完全なエネルギ
信号の系と、補正モードでの不完全なエネルギ信
号の系とを分離したり、プリアンプ４の出力をス
レツシヨルド回路を介して加算器６に送り加算信
号SUM Ａ〜SUM Ｄを作成するようにしてもよ
い。スレツシヨルド回路を用いる場合、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。

第４に、位置演算回路５の出力Ｘ、Ｙ、Ｚに対
してさらに空間的非直線性補正およびエネルギ不
均一性補正を行なうようにしたシンチレーシヨン
カメラのシステムがあるが、このようなシステム
にこの発明を適用する場合は、サンプル・ホール
ドおよびＡ／Ｄ変換器１１、波高分析器１４は、
そのシステムで用いられているサンプル・ホール
ドおよびＡ／Ｄ変換器、波高分析器で兼用するこ
とが可能である。

第５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（あるいは不完全エネルギ信号を増幅す
る）機能を付加してもよい。

第６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
変化を求めるようにしてもよい。

さらに第７に、この発明は、シンチレーシヨン
カメラだけでなく、１個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、そ
のPMTが属しているグループ内では並列的に採
取されるので（各グループについては順次設定し
て選択する必要があるが）、短時間でデータ採取
でき、補正のための時間の短縮が可能である。

さらに、従来の位置演算回路（特にエネルギ信
号系）の部分的な修正または簡単な回路の付加だ
けで、PMT増幅度補正用のデータを得る回路を
構成できる。

【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図は不完全エネルギ信号波高のスペ
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……アナログスイツ
チ、９……モード設定器、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。

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
   の光電子倍増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と加算する第１の加算手
   段と、上記の各グループ毎の加算信号のどれか１
   つを選択しあるいは全てを転送するよう切り換え
   るスイツチ手段と、このスイツチ手段の出力が入
   力される第２の加算手段と、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、補正モードで各グループ毎の加算信号を順次
   １つずつ選択して第２の加算手段に転送するよう
   上記スイツチ手段を制御するモード設定手段と、
   補正モードのときに上記の第２の加算手段から出
   力される選択された１つのグループの加算信号よ
   り得られる不完全エネルギ信号を波高分析する手
   段と、補正モードのときに、放射線入射の各事象
   毎に発光点に最も近いと決定された光電子増倍管
   が上記のスイツチ手段で選択される加算信号のグ
   ループに属しているという条件で、上記波高分析
   結果を上記の発光点最近接の光電子増倍管に関す
   るデータとして蓄積するデータ蓄積手段と、この
   データ蓄積手段により各光電子増倍管に関して得
   られた波高分析の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。