JPS6069582A - シンチレ−シヨンカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、アンガー型シンチレーションカメラの改良
に関する。

（ロ）従来技術 アンガー型シンチレーションカメラは、よく知られてい
るように、シンチレータに放射線が入射した場合これが
吸収されてシンチレーション光が発生することを利用し
、この光をシンチレータの裏面に多数配列された光電子
増倍管（以下、ＰＭＴと略す）に導き、この各ＰＭＴの
出方を積分した後重み付は加算回路よりなる位置演算回
路に入力することにより、シンチレーション光の発生位
置を算出して放射性物質の濃度分布像を得るものである
。

通常のアンガー型シンチレーションカメラでは、空間分
解能の向上、空間的中（または空間的非直線性ともいう
）およびそれに起因する不均一性の改善、またはパイル
ア・ンプの検出などを目的として、各ＰＭＴに対応して
非線形増幅器を使用するようにしている（特公昭５１−
２９８３９、特公昭５６−５１３１２、特開昭５３−８
４３７８、特開昭５５−４４９９８および特開昭５７−
１６３８８４等の公報参照）。

しかし、通常はＰＭＴの出力を積分する積分時間が一定
のため、低計数率時の空間分解能と高畦　１、故事特性
とが背反し、両者が妥協する積分時間を使用する。この
関係を改善する構成として、通常モードでは積分時間を
長くし、低Ｊ１故事時の高分解能を確保するとともに、
高計数率特性が必要な際は高計数率モードに切り換えて
積分時間を短くする構成が考えられる。

その場合、」二記非線形増幅器の非線形効果の位置信号
への影響が積分時間に依存するため、積分時間が異なる
と空間画歪およびそれに起因する不均一性が変化すると
いう問題が生じる。

もっとも、各ＰＭＴの出力信号が積分された後に非線形
増幅器に入力される構成をとるならば、Ｊ−記の問題は
発生しないが、通常モードと高計数率モードとで積分時
間を変えるには、各ＰＭＴ毎にアナログスイッチで積分
時間が制御される積分回路を設けるか、または各ＰＭＴ
毎の波形整形回路の波形整形定数を選択切換可能とする
ことが必要となり、回路が複雑で高価となる（特に前者
の構成では雑音の増大による空間分解能の劣化を伴ない
易い）。また、非線形特性の曲線が滑らかになり難く、
ダイオードクリップ等のようにダイオードのスレッショ
ルド特性を利用した場合には、非線形特性曲線が滑らか
となるように人力信号を小さくすると温度依存性が著し
くなるという問題も生しる。

そこで、各ＰＭＴの出力信号をまず非線形増幅した後で
重み刊は演穿をし、その後で積分を行ない、規格化する
構成が好ましいことになる。しかし、この構成では」−
記問題、すなわち積分時間によって空間画歪が変化する
問題が発生する。

（ハ）目的 この発明は、非線形増幅器による非線形増幅機能と積分
時間の切換（すなわちモードの選択）の機能とを有する
シンチレーションカメラにおいて、積分時間を変えても
常に空間画歪およびそれに起因する不均一性が変わらな
いように改善することを目的とする。

（ニ）構成 この発明によるシンチレーションカメラは、非線形増幅
器の非線形な入出力特性を選択されたモードに応じて変
更することを特徴としている。

（ホ）実施例 ｆｔ５１図において、シンチレータｌの裏面にライトカ
イト２を介して多数のＰＭＴ３が配列されており、シン
チレータｌに放射線が入射するとこのシンチレータｌの
なかでシンチレーション光が発生し、この光がライトガ
イド２を経てＰＭＴ３の各々に導かれる。ＰＭＴ３の各
々から生した電流信号はそれぞれ対応するプリアンプ４
で線形にかつあまり積分されない形で電圧信号に変換さ
れ、対応する非線形増幅器５により非線形に増幅され、
Ｘ方向位置演算回路６１．Ｙ方向位置演算回路６２およ
び加算回路６３とに入力される。これらの回路６１〜６
３の各々で重み付は位置演算または加算され、さらに電
圧電流変換された後に積分回路７１〜７３の各々に入力
されて一定時間積分される。これら積分回路７１〜７３
の各出力はタイミング０吟１１によってサンプルホール
ド回路８１〜８３の各々に取り込まれて保持された後、
除算回路９１．９２でエネルギに関する規格化を受け、
位置信号Ｘ、Ｙが得られる。

他方、各プリアンプ４の出力は、加算回路６４にも入力
されて加算され、た後、電圧電流変換器６５を経て積分
回路７４に送られ、この積分回路７４で一定時１１１目
Ｊ１分されることによりエネルギ信号Ｚが得られる。こ
のエネルギ信号Ｚは波高分析器ｌＯＯに人力され、この
波高分析器ｌＯＯにおいてエネルギ信号Ｚがあらかじめ
設定された所定のエネルギウインド内に入っているか否
かが判定され、入っている場合にはアンプランク信号発
生回路１０１を通じてアンプランク信号が発生する。

このアンプランク信号は図示しない表示装置に入力され
、この表示装置の表示面における上記位置信・号Ｘ、Ｙ
により規定される位置にドツトが表わされる。

また、加算回路６４の出力は、ディスクリミネータｌｌ
Ｏにおいて所定のスレッショルドレベルと比！され、こ
のスレッショルドレベルを越えた場合タイミング回路１
１２に信号が伝達され、このタイミング回路１１２から
、積分回路７１〜７４の積分時間を制御する信号Ｔが発
生する。なお、モード設定器１１１から出力されるモー
ド信号Ｍがタイミング回路１１２に人力されており、信
号Ｔがこのモード信号Ｍにより制御されることにより、
上記積分時間が選択されたモードに応じて長短２種類に
変えられるようになっている。また、波高分析器１００
の出力がこのタイミング回路１１２に入力されるように
なっていて、波高分析器１００から出力信号が生じた時
に」−記のタイミング信号Ｈが出力される。

加算回路６４の出力は、さらに、増幅器１１３を経て、
非線形レベル制御回路１１４にも送られ、」二記非線形
増幅器５の各々の非線形特性を制御する非線形レベル制
御信号ＮＬを、放射線入射の各車象毎に適宜変化調整す
る。このとき、非線形増幅器５の動作中は信号ＮＬがあ
まり変化しないことが望ましく、この安定性が得られる
ように増幅器１１３や非線形レベル制御回路１１４を工
夫してもよいが、図で点線で示すように積分回路７４の
出力を、加算回路６４の出力にある比率で加えて増幅器
１１３に与え、信号ＮＬをこのような混合信号に応じた
ものとすることでこの安定性を得るようにしてもよい。

」−記のモード、没定器１１１は１通常モードと高係故
事モードとのいずれかを設定するためのもので、操作者
により任意に設定される。このモード設定器Ｉｌｌから
１１１力されるモード信号Ｍは、上記の通りタイミング
回路１１２に送られるとともに、増幅器１１３にも送ら
れ、このモード信号Ｍで増幅器１１３の増幅度が変化さ
せられる。

つぎにこのように構成されたシンチレーションカメラの
動作について説明する。前述のようにモードを切り換え
て積分時間を変更すると空間的中およびそれに起因する
不均一性が変化するので、増幅器１１３の増幅度を選択
されたモードに応じて変更し、この変化が生じないよう
に非線形レベル制御信号ＮＬを変えるようにしているの
である。

ところで、通常モードと高計数率モードとの空間的中お
よびそれに起因する不均一・性の変化は非線形増幅器５
の非線形特性によって異なるので、種々の非線形特性の
各々について順次説明していく。まず、非線形増幅器５
の非線形特性が第２図Ａに示されるようにスレッショル
ド型になっていて空間分解能が向Ｊ−するように構成さ
れている場合について述べる。この場合、スレッショル
ドレベルを制御する信号ＮＬがモードによらず一定と仮
定すると（この点については後述）、プリアンプ４と非
線形増幅器５の各出力の信号波形はたとえば第３図Ａの
実線（前者）および点線（後者）のようになる。積分時
間Ｔがたとえば通常モードで９００ｎｓｅｃ、商工１数
率モードで５０’０ｎｓｅｃとすると、各モードにおけ
る積分後の出力特性は第３図Ｂのようになる。第３図Ｂ
で点線が非線形増幅器５の出力の積分値を示しくこの非
線形増幅器５を通さない前のプリアンプ４の出力の積分
値は実線で表わされている）、これから分るように積分
時間が長い場合のイメージに比べて短い場合　。

のイメージの方がＰＭＴ上位置でのホットスポットが減
少する方向、またはＰＭＴ上位同でコールドスポットが
生しる方向に空間的中およびそれに起因する不均一性が
変化する。そこで、この場合には、高計数率モードの時
でも通常モードの時と空間的中およびそれに起因する不
均一性が変わらないようにするため、高１１数率モード
の時スレッショルドレベルが通常モードの時と比べて少
し高くなるよう、モード信号Ｍによって増幅器１１３の
増幅度を変え、これにより非線形レベル制御回路１１４
に入力する信号を変えその結果非線形レベル制御回路１
１４から非線形増幅器５の各々に与える非線形レベル制
御信号ＮＬを変えるようにしているのである。

つぎに、非線形増幅器５の非線形特性を第２図Ｂに示す
ような抑圧型とした場合について説明する。この場合は
、非線形特性を抑圧型とすることによって、空間画歪お
よびそれに起因する不均一性を改善することができ、そ
の結果ライトガイド２（およびシンチレータｌ）の厚さ
を薄くすることができるようになり、空間分解能も間接
的に向上させることができる。この場合、抑圧型特性の
折れ曲がりレベルを制御する信号ＮＬがモードによらず
一定と仮定する（この点については後述）と、プリアン
プ４と非線形増幅器５の各出力の信号波形はたとえば第
４図Ａに示すようになる（実線がプリアンプ４出力、点
線が非線形増幅器５出力）。前述と同様に各モードにお
ける非線形増幅器５の出力の積分後の出力特性は第４図
Ｂの点線で示すようになり（実線は非線形増幅器５を通
る前のプリアンプ４の積分値を表わす）、上記の場合と
同様に積分時間が長い場合に比べて積分時間が短い場合
のイメージの方がＰＭＴ上位置でのホー／　ｌ”スポッ
トが減少する方向、またはＰＭＴ上位置でコールドスポ
ットが生じる方向に空間画歪およびそれに起因する不均
一性が変化する。そこで、この場合にも、前記の場合と
同様に、高計数ユｔ＜モードの時でも通常モードの時と
空間画歪およびそれに起因する不均一性が変わらないよ
うにするため、高計数率モードの時折れ曲がりレベルが
通常モードの時と比べて少し高くなるよう、モード信号
Ｍによって増幅器１１３の増幅度を変え。

これにより非線形レベル制御回路１１４に入力する信号
を変えその結果非線形レベル制御回路１１４から非線形
増幅器５の各々に与える非線形レベル制御信号ＮＬを変
えるようにする。

なお、第１図の構成では非線形レベル制御信号ＮＬが１
個であるが、複数の場合でも同様である。すなわち第３
図や第４図を用いて説明した変化は、第２図Ｃに示すよ
うに折れ曲がりレベルを２個以上持つ場合や、第２図り
に示すようにスレッショルド特性と抑圧靭性との両方を
持つ場合、またはスレッショルドや折れ曲がりが連続的
に滑らかな場合でも、同様に生じる。そこで、この場合
も、高計数率モードの時でも通常モードの時と空間画歪
およびそれに起因する不均一性が変わらないようにする
ため、高計数率モードの時スレッショルドレベルおよび
折れ曲がりレベルが通常モードの時と比べて少し高くな
るよう、モード信号Ｍによって増幅器１１３の増幅度を
変え、これにより非線形レベル制御回路１１４に入力す
る信号を変えその結果非線形レベル制御回路１１４から
非線形増幅器５の各々に与える非線形レベル制御信号Ｎ
Ｌを変えるようにする。なお、たとえ１；１２図りのよ
うに１つのスレッショルドレベルと２つの折れ曲がりレ
ベルを有する場合にはこれらの全てを変化させるように
してもよいし、どれか１つまたは２つのレベルのみを変
化させるようにしてもよい。

ところで、制御信号ＮＬは、第１図の構成では、増幅器
１１３の入力として、加算回路６４の出力の他に積分回
路７４の出力を加えるか否かにかかわらず、増幅′ａ１
１３の増幅度が一定であるならばモードによらず一定と
見なせる。しかし、たとえば非線形増幅器５の前に遅延
回路を設け、かつ積分回路７４の積分動作だけは他の積
分回路７１〜７３より先行して行なうよう構成した場合
、積分回路７４の出力が高３１数率モードのときに通常
モードのときより多少小さくなり、仮に積分回路７４の
出力を増幅器１１３に入力する構成をとるとすれば、制
御信号ＮＬがモードについて一定でなくなる。だが、こ
の構成では、高計数率モードのときは通常モードのとき
に比べてスレッショルドレベルや折れ曲がりレベルが低
くなるため、Ｐ　Ｍ　Ｔ　ｌのホットスポットが減少す
る方向またはＰＭＴ上にコールドスポットが生しる方向
の変化が、さらにｆＩ’Ａになるだけであって、木質的
傾向は上記と同様で変わらない。したがって、この場合
も、高３１数率モードの時でも通常モードの時と空間画
歪およびそれに起因する不均一性が変わらないようにす
るため、高５１数率モードの時スレッシ目ルドレベルま
たは折れ曲がりレベルが通常モードの時と比べて少し高
くなるよう、モード信号Ｍによって増幅器１１３の増幅
度を変え、これにより非線形レベル制御回路１１４に入
力する信号を変えその結果非線形レベル制御回路１１４
から非線形増幅器５の各々に与える非線形レベル制御信
号ＮＬを変えるようにする。

なお、第１図では詳細なタイミングに関しては省略した
が、それぞれ適当なタイミングで動作するよう構成され
ているものとし、また本発明の趣旨を変えない範囲で種
々の回路構成の変更が可能である。たとえば、非線形増
幅器５がプリアンプ４に組み込まれた構成も可能である
。また、非線形増幅器５の特性を放射線入射の各事象毎
にエネルギ信号に関係する信号（たとえば加算回路６４
の出力や積分回路７４の出力）の代りに波高分析器１０
０のエネルギウィンドレベルに応じて変化するような構
成の場合にも適用できる。さらに、積分時間すなわちモ
ードの種類が２種類よりも多い構成も可能である。

（へ）効果 この発明によるシンチレーションカメラでは。

非線形増幅器の人出力特性を選択されたモードに応じて
変化させるようにしているため、低計数率用の積分時間
が長く空間分解能が高い通常モードと、積分時間が短く
て９１数率特性が高い高３１数率モードとの何れの場合
でも、空間画歪およびそれに起因する不均一性がほとん
ど変化しない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄは第１図の非線形増幅器５の入出力特性例を
示すグラフ、第３図Ａ、Ｉ３は非線形増幅器５の特性が
スレッショルド型の場合に関するもので、第３図Ａはプ
リアンプ４および非線形増幅器５の各出力波形を表わす
グラフ、第３図ＢはＰＭＴ３の出力に対するプリアンプ
４および非線形増幅器５の各出力の積分値の関係を表わ
すグラフ、第４図Ａ、Ｂは非線形増幅器５の特性が抑圧
型の場合に関するもので、第４図Ａはプリアンプ４およ
び非線形増幅器５の各出力波形を表わすグラフ、第４図
ＢはＰＭＴ３の出力に対するプリアンプ４および非線形
増幅器５の各出力の積分値の関係を表わすグラフである
。 ■・・・シンチレータ　２・・・ライトガイド３・・・
ＰＭＴ　４・・・プリアンプ ５・・・非線形増幅器 ６１・・・Ｘ方向位置演算回路 ６２・・・Ｙ方向位置演算回路 ６３．６４・・・加算回路　６５・・・電圧電流変換器
７１〜７４・・・積分回路 ８１〜８３・・・サンプルホールド回路９１．９２・・
・除算回路　１００・・・波高分析器１０１・・・アン
プランク信号発生回路１１０・・・ディスクリミネータ Ｉｌｌ・・・モード設定器　１１２・・・タイミング回
路１１３・・・増幅器　１１４・・・非線形レベル制御
回路出願人　株式会社島津製作所 ″答２劇 Ａ 筈２目 ＄３■ Ａ −〇 ＰＩｄＴｊＲ力 箋ｑ柩 ｌ７１１−エカ

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
   される多数の光電子増倍管と、これらの光電子増倍管の
   各出力をそれぞれ非線形増幅する非線形増幅器と、これ
   ら非線形増幅器の各出力の重み４＝Ｊけ加算および積分
   によりシンチレーション光の位置をめる位置演算回路と
   、」二記積分時間を少なくとも２種類のいずれかに選択
   できるモード設定器と、このモード設定器で設定された
   モードに応じて上記の非線形増幅器の入出力特性を変化
   させる制御回路と、上記光電子増倍管の出力を全て加算
   することによりエネルギ信号を得る加算回路と、このエ
   ネルギ信号の波高があらかじめ設定されたエネルギウィ
   ンド内に入っているか否かを判別し入っているときにア
   ンプランク信号を発生する波高分析器と、上記位置信号
   と上記アンプランク信号とが入力されアンプランク信号
   が入力されたときに上記位置信号により規定される位置
   にドツトを表示する表示装置とを有するシンチレーショ
   ンカメラ。