特許 6319458 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6319458

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20180423BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/20 F

   G01T1/20 G

   G01T1/20 E

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-556139(P2016-556139)

(86)(22)【出願日】2014年10月30日

(86)【国際出願番号】JP2014078986

(87)【国際公開番号】WO2016067431

(87)【国際公開日】20160506

【審査請求日】2017年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100093056

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100142930

【弁理士】

【氏名又は名称】戸高 弘幸

(74)【代理人】

【識別番号】100175020

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 知彦

(74)【代理人】

【識別番号】100180596

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 要

(74)【代理人】

【識別番号】100195349

【弁理士】

【氏名又は名称】青野 信喜

(72)【発明者】

【氏名】古宮 哲夫

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２５３０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３７３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５０３５２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、
前記シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子と
を備え、
前記半導体受光素子が２つ以上の前記シンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器であって、
前記シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成し、
各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備え、
前記反射材によって区分された領域内において前記増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第１加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、
前記第１加算器で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備え、
反射材によって区分された領域毎に前記第１トリガ生成回路でそれぞれ生成された前記トリガに基づく信号を１つにまとめるエンコーダを備える
ことを特徴とする放射線検出器。

【請求項2】

請求項１に記載の放射線検出器において、
前記増幅器でそれぞれ増幅された全ての信号を加算する第２加算器と、
当該第２加算器で加算された信号のトリガを生成する第２トリガ生成回路と
を備えることを特徴とする放射線検出器。

【請求項3】

請求項２に記載の放射線検出器において、
前記増幅器に対して前記第１加算器および前記第２加算器を並列に接続することを特徴とする放射線検出器。

【請求項4】

請求項２に記載の放射線検出器において、
前記増幅器に対して前記第１加算器，前記第２加算器の順に直列に接続することを特徴とする放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、受光素子が２つ以上のシンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、放射線検出器において、複数のチャンネル（出力端子）を有した受光素子として光電子増倍管が用いられていた（例えば、特許文献１参照）が、近年では、小型化のために１つのチャンネル（出力端子）を有した受光素子として半導体受光素子が用いられている。また、特許文献１：特開２００５−０３７３６３号公報のように、γ線の入射位置弁別能力や検出能力を向上させるために、シンチレータアレイを構成した互いに隣接するシンチレータ間には反射材が介在されている。

【0003】

従来の放射線検出器について、図９および図１０を参照して説明する。図９は、従来の放射線検出器の構成を示す側面図であり、図１０は、従来の放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成を示す回路図である。図９に示すように、放射線検出器１００は、複数（図９では４００＝縦横２０×２０）のシンチレータ１１１からなるシンチレータアレイ１１０と、シンチレータ１１１の数よりも少ない複数（図９では６４＝縦横８×８）の半導体受光素子１２０とを備えている。半導体受光素子１２０は、２つ以上（図９では３つ）のシンチレータ１１１に光学的に結合して構成されている。

【0004】

図１０に示すように、各々の半導体受光素子１２０（図９を参照）で得られた信号を増幅する増幅器１３０を半導体受光素子１２０と一対一に同数（図１０では６４）に備え、タイミング生成回路１４０に接続している。タイミング生成回路１４０は、増幅器１３０でそれぞれ増幅された全ての信号を加算する加算器１４１と、加算器１４１で加算された信号のトリガを生成するトリガ生成回路１４２とで構成されている。トリガ生成回路１４２で生成されたトリガに基づいてタイミング信号の生成を行う。これによって、図１０に示すように半導体受光素子の１チャンネル毎に個別の増幅器１３０を配置し、全ての増幅器１３０の出力（増幅された信号）を加算器１４１が加算して、タイミング信号の生成を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−０３７３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、図９および図１０のような従来の放射線検出器の構成では、複数の半導体受光素子の増加に伴って増幅器のチャンネル数が増加し、加算器が信号を加算する際に各増幅器の固有ノイズも重畳されるので、信号対ノイズ比（ＳＮ比）が低下し、タイミング信号精度が劣化するという問題点がある。高計数率環境においては前の放射線イベント（入射事象）が収束する前に次の放射線イベントが開始し、パイルアップ（多重衝突）が発生する確率が高くなる。

【0007】

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高いＳＮ比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる放射線検出器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線検出器は、複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、前記シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子とを備え、前記半導体受光素子が２つ以上の前記シンチレータに光学的に結合して構成された放射線検出器であって、前記シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成し、各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備え、前記反射材によって区分された領域内において前記増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第１加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、前記第１加算器で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備え、反射材によって区分された領域毎に前記第１トリガ生成回路でそれぞれ生成された前記トリガに基づく信号を１つにまとめるエンコーダを備えることを特徴とするものである。

【0009】

この発明に係る放射線検出器によれば、複数のシンチレータからなるシンチレータアレイと、シンチレータの数よりも少ない複数の半導体受光素子とを備えている。半導体受光素子が２つ以上のシンチレータに光学的に結合して構成されているので、２つ以上のシンチレータからの光情報を半導体受光素子が共有する。シンチレータアレイを反射材によって領域毎に区分して構成することで、シンチレータアレイを複数の領域（ブロック）に光学的に分割する。従来と同様に、各々の半導体受光素子で得られた信号を増幅する増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備える。これに対して、従来と相違して、反射材によって区分された領域内において増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第１加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、第１加算器で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備える。これによって、信号を加算する際での各増幅器の固有ノイズの重畳を、反射材によって区分された領域の分だけ減らすことができ、ＳＮ比を向上させて、ノイズ自体を低減させることができる。また、前の放射線イベントが収束する前に次の放射線イベントが開始したとしても、互いに異なる領域では各々のトリガに基づく信号（タイミング信号）がそれぞれ別に作成されて、エンコーダにて１つにまとめられるので、パイルアップ（多重衝突）が発生する確率を減らすことができ、正確なタイミング信号を得ることができる。その結果、高いＳＮ比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる。

【0010】

この発明に係る放射線検出器において、増幅器でそれぞれ増幅された全ての信号を加算する第２加算器と、当該第２加算器で加算された信号のトリガを生成する第２トリガ生成回路とを備えてもよい。例えば、シンチレータ内でのコンプトン散乱によって、放射線が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。また、反射材を形成する材質によっては、シンチレータで発生した光を反射材は全て反射するとは限らないので、反射材付近のシンチレータで発生した光の一部が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。そこで、放射線または光が反射材を透過することによって信号の劣化が生じたとしても、上述した第２加算器および第２トリガ生成回路を備えて、全ての信号を加算して得られる信号のトリガを生成することで、正確なタイミング信号を得ることができる。

【0011】

上述した第２加算器および第２トリガ生成回路を備える場合においては、増幅器に対して第１加算器および第２加算器を並列に接続してもよいし、増幅器に対して第１加算器，第２加算器の順に直列に接続してもよい。後者のように増幅器に対して第１加算器，第２加算器の順に直列に接続する場合には、第１加算器で加算された信号を利用して第２加算器は加算を行うことができる。

【発明の効果】

【0012】

この発明に係る放射線検出器によれば、反射材によって区分された領域内において増幅器でそれぞれ増幅された複数の信号を加算する第１加算器を、反射材によって区分された領域毎に備えるとともに、第１加算器で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路を、反射材によって区分された領域毎に備える。その結果、高いＳＮ比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）は実施例１、２に係る放射線検出器の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図2】実施例１に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成を示す回路図である。

【図3】γ線の連続入射の概要を示した実施例１、２に係る放射線検出器の平面図である。

【図4】図５との比較のための従来の構成におけるタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。

【図5】実施例１に係る構成におけるタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。

【図6】実施例２に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成であり、増幅器に対して第１加算器および第２加算器を並列に接続した回路図である。

【図7】実施例２に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成であり、増幅器に対して第１加算器，第２加算器の順に直列に接続した回路図である。

【図8】実施例２に係る構成における加算前／加算後のタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。

【図9】従来の放射線検出器の構成を示す側面図である。

【図10】従来の放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成を示す回路図である。

【実施例1】

【0014】

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。図１（ａ）は、実施例１、２に係る放射線検出器の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図であり、図２は、実施例１に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成を示す回路図である。

【0015】

図１に示すように、放射線検出器１は、複数（図９と同様に図１では４００＝縦横２０×２０）のシンチレータ１１からなるシンチレータアレイ１０と、シンチレータ１１の数よりも少ない複数（図９と同様に図１では６４＝縦横８×８）の半導体受光素子２０とを備えている。半導体受光素子２０は、２つ以上（図９と同様に図１では３つ）のシンチレータ１１に光学的に結合して構成されている。図１のように縦横２０×２０のシンチレータ１１で、５つのシンチレータ１１毎に２つの半導体受光素子２０が配置される場合には、半導体受光素子２０の数は縦横８×８となる。

【0016】

シンチレータ１１の数は、図１のような４００（＝縦横２０×２０）に限定されない。また、必ずしも縦横に配置されるシンチレータ１１の数が互いに同数である必要もない。半導体受光素子２０の数も、図１のような６４（＝縦横８×８）に限定されない。また、必ずしも縦横に配置される半導体受光素子２０の数も互いに同数である必要もない。

【0017】

半導体受光素子２０は、１つのチャンネル（出力端子）を有した受光素子であれば、特に限定されず、例えばアバランシェ・フォトダイオード（APD: Avalanche Photo Diode）で構成すればよい。また、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）をガイガーモードで駆動させるガイガーモード・アバランシェ・フォトダイオード（ＧＡＰＤ）として、例えばシリコンフォトマルチプライヤ（Si-PM: Silicon Photo Multiplier）で構成してもよい。また、必ずしも、半導体受光素子２０は、単一のチャンネル（出力端子）を有する必要はなく、１チップ中に複数のチャンネル（出力端子）を有したアレイ構成の半導体受光素子であってもよい。

【0018】

従来の図９と相違して、図１では、シンチレータアレイ１０を反射材１２によって領域毎に区分して構成している。図１では、シンチレータアレイ１０の中央に縦横に合計２つの反射材１２を介在させることで、シンチレータアレイ１０を４つの領域（ブロック）に光学的に分割する。図１では、各々の領域を１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとする。図１（ｂ）のように５つのシンチレータ１１毎に２つの半導体受光素子２０が配置される場合には、シンチレータアレイ１０の中央に反射材１２が介在するように、１０個のシンチレータ１１，４つの半導体受光素子２０の位置に反射材１２を設置する。

【0019】

反射材１２の数や、反射材１２によって区分される領域の数は、図１に示すような数（２つの反射材，４つの領域）に限定されない。例えば、図１のように縦横２０×２０のシンチレータ１１で、５つのシンチレータ１１毎に２つの半導体受光素子２０が配置される場合には、５つのシンチレータ１１，２つの半導体受光素子２０毎に反射材１２を介在させて、反射材１２によってシンチレータアレイ１０を１６の領域（ブロック）に光学的に分割してもよい。また、必ずしも縦横に配置される反射材１２の数や、縦横に反射材１２によって区分される領域の数が互いに同数である必要もない。

【0020】

その他に、放射線検出器１は、図２に示すように、各々の半導体受光素子２０（図１を参照）で得られた信号を増幅する増幅器３０を半導体受光素子２０と一対一に同数（図１０と同様に図２では６４）に備えている。

【0021】

従来の図１０と相違して、図２では、反射材１２（図１を参照）によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ（図１を参照）毎に第１タイミング生成回路４０を配置し、領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ毎に第１トリガ生成回路４２で生成されたトリガに基づいてタイミング信号の生成を行う。なお、第１タイミング生成回路４０は、反射材１２によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ内において増幅器３０でそれぞれ増幅された複数（図２の「×１６」を参照）の信号を加算する第１加算器４１と、第１加算器４１で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路４２とで構成されている。

【0022】

このようにして、放射線検出器１は、反射材１２によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ内において増幅器１３でそれぞれ増幅された複数（図２の「×１６」を参照）の信号を加算する第１加算器４１を、反射材１２によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ毎に備える。さらに、放射線検出器１は、第１加算器４１で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路４２を、反射材１２によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ毎に備えている。そして、放射線検出器１は、反射材１２によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ毎に第１トリガ生成回路４２でそれぞれ生成されたトリガに基づく信号（タイミング信号）を１つにまとめるエンコーダ５０を備えている。

【0023】

第１トリガ生成回路４２は、信号のトリガを生成する回路素子であれば、特に限定されず、例えば比較器あるいはコンスタント・フラクション・ディスクリミネータ（CFD: Constant Fraction Discriminator）で構成すればよい。比較器で第１トリガ生成回路４２を構成する場合には、後述する図５に示すようにタイミング生成閾値レベルＴｈ以上のときにタイミング信号（タイミング生成用信号）を生成するときに有効である。ただし、信号のノイズや信号の立ち上がりのバラツキや信号の立ち下がりのバラツキによって、正確なタイミング信号が得られない可能性があるので、その場合にはコンスタント・フラクション・ディスクリミネータ（ＣＦＤ）で第１トリガ生成回路４２を構成するのが好ましい。

【0024】

エンコーダ５０は、信号を１つにまとめる回路素子であれば、特に限定されず、例えばＯＲロジックで構成すればよい。後述する図５に示すように最初のイベントのタイミング信号Ｔ_１１，次のイベントのタイミング信号Ｔ_１２のいずれか一方が生成されている場合には、ＯＲロジックでエンコーダ５０を構成することで、ＯＲロジック出力である最終的なタイミング信号Ｔ_１３を正確に生成することができる。

【0025】

従来の構成（図９および図１０を参照）においてタイミング生成回路に入力される増幅器のノイズは、増幅器単体のノイズレベルをＮａｍｐ，全チャンネル数をＮｃｈとすると、Ｎａｍｐ×√（Ｎｃｈ）（＝Ｎａｍｐ×（Ｎｃｈ）^１／２）となる。これに対して、本発明の構成（例えば、本実施例１の図１および図２を参照）においては、分割したブロック（すなわち反射材１２によって区分された領域１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）数をＮｂｌｋとすると、Ｎａｍｐ×√（Ｎｃｈ／Ｎｂｌｋ）（＝Ｎａｍｐ×（Ｎｃｈ／Ｎｂｌｋ）^１／２）となる。信号レベルをＳとすると、信号レベルＳはいずれの構成においいても変化はないので、本発明の構成の手法によりＳＮ比を√（Ｎｂｌｋ）（＝（Ｎｂｌｋ）^１／２）倍向上させることができる。図１および図２で示した本実施例１の構成においては、Ｎｃｈ＝６４，Ｎｂｌｋ＝４であるので、ＳＮ比が２（＝√（４））倍に向上することになる。また、半導体受光素子自体のノイズも同様に１／√（Ｎｂｌｋ）（＝１／（Ｎｂｌｋ）^１／２）となり、特にノイズの大きいシリコンフォトマルチプライヤ（Ｓｉ−ＰＭ）検出器においては高いＳＮ比を確保することができる。

【0026】

次に、異なる領域（ブロック）にγ線が連続して入射した場合について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、γ線の連続入射の概要を示した実施例１、２に係る放射線検出器の平面図であり、図４は、図５との比較のための従来の構成におけるタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートであり、図５は、実施例１に係る構成におけるタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。

【0027】

図３に示すようにγ線が異なる領域に連続して入射した場合、最初の放射線イベント（入射事象）をＥ_１とし、次の放射線イベント（入射事象）をＥ_２とする。図４および図５では、タイミング生成閾値レベルをＴｈとする。また、従来の構成において、図４では、最初の放射線イベント信号をＳ_１１１とし、次の放射線イベント信号をＳ_１１２とし、理想的なタイミング信号をＴ_１１０とし、タイミング生成用信号をＳ_１２０とし、（タイミング生成用信号Ｓ_１２０に基づいて生成される）タイミング信号をＴ_１２０とする。また、実施例１に係る構成において、図５では、最初の放射線イベント信号をＳ_１１とし、次の放射線イベント信号をＳ_１２とし、最初のイベントのタイミング信号をＴ_１１とし、次のイベントのタイミング信号をＴ_１２とし、ＯＲロジック出力である最終的なタイミング信号をＴ_１３とする。

【0028】

図３のＥ_１，Ｅ_２に示すように、異なる領域（ブロック）にγ線が連続して入射した場合について説明する。

【0029】

従来の構成において、図４に示すように最初の放射線イベント信号Ｓ_１１１が収束する前に次の放射線イベント信号Ｓ_１１２が生成されたときに、理想的にはそれぞれのイベントについてタイミング信号が、理想的なタイミング信号Ｔ_１１０として生成される。しかし、従来の構成においては、２つの信号（最初の放射線イベント信号Ｓ_１１１および次の放射線イベント信号Ｓ_１１２）が重畳してタイミング生成用信号Ｓ_１２０として生成される。このようにして、次のイベントのタイミング信号が生成されない、あるいは外れたタイミング信号が生成される。

【0030】

特に、図４に示すように、最初の放射線イベント信号Ｓ_１１１がタイミング生成閾値レベルＴｈ以上のときに次の放射線イベント信号Ｓ_１１２が生成されると、下記のようにタイミング生成用信号Ｓ_１２０は重畳によって生成される。すなわち、重畳によって得られたタイミング生成用信号Ｓ_１２０は、放射線イベントがない間（最初の放射線イベント信号Ｓ_１１１が立ち下り時にタイミング生成閾値レベルＴｈ未満になって、次の放射線イベント信号Ｓ_１１２が立ち上がり時にタイミング生成閾値レベルＴｈ以上になるまでの間）にわたってもタイミング生成閾値レベルＴｈ以上となる。その結果、重畳によって得られたタイミング生成用信号Ｓ_１２０がタイミング生成閾値レベルＴｈ以上となっている間にタイミング信号Ｔ_１２０が生成される。

【0031】

これに対して、実施例１に係る構成において、図５に示すように最初の放射線イベント信号Ｓ_１１が収束する前に次の放射線イベント信号Ｓ_１２が生成されても、異なる領域（ブロック）毎でタイミング信号Ｔ_１１，Ｔ_１２の生成が実施されるので、ＯＲロジック出力である最終的なタイミング信号Ｔ_１３を正確に得ることができる。

【0032】

本実施例１に係る放射線検出器１によれば、複数（各実施例では４００）のシンチレータ１１からなるシンチレータアレイ１０と、シンチレータ１１の数よりも少ない複数（各実施例では６４）の半導体受光素子２０とを備えている。半導体受光素子２０が２つ以上（各実施例では３つ）のシンチレータ１１に光学的に結合して構成されているので、２つ以上（３つ）のシンチレータ１１からの光情報を半導体受光素子２０が共有する。シンチレータアレイ１０を反射材１２によって領域毎に区分して構成することで、シンチレータアレイ１０を複数（各実施例では４つ）の領域（ブロック）に光学的に分割する。従来と同様に、各々の半導体受光素子２０で得られた信号を増幅する増幅器３０を半導体受光素子２０と一対一に同数（各実施例では６４）に備える。これに対して、従来と相違して、反射材１２によって区分された領域内において増幅器３０でそれぞれ増幅された複数（各実施例では１６）の信号を加算する第１加算器４１を、反射材１２によって区分された領域毎に備えるとともに、第１加算器４１で加算された信号のトリガを生成する第１トリガ生成回路４２を、反射材１２によって区分された領域毎に備える。これによって、信号を加算する際での各増幅器３０の固有ノイズの重畳を、反射材１２によって区分された領域の分だけ減らすことができ、ＳＮ比を（√（Ｎｂｌｋ）（＝（Ｎｂｌｋ）^１／２）倍）向上させて、ノイズ自体を（１／√（Ｎｂｌｋ）（＝１／（Ｎｂｌｋ）^１／２）に）低減させることができる。また、前の放射線イベントが収束する前に次の放射線イベントが開始したとしても、互いに異なる領域では各々のトリガに基づく信号（タイミング信号）がそれぞれ別に作成されて、エンコーダ５０にて１つにまとめられるので、パイルアップ（多重衝突）が発生する確率を減らすことができ、正確なタイミング信号を得ることができる。その結果、高いＳＮ比を確保し、正確なタイミング信号を得ることができる。

【実施例2】

【0033】

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。図６は、実施例２に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成であり、増幅器に対して第１加算器および第２加算器を並列に接続した回路図であり、図７は、実施例２に係る放射線検出器における増幅器およびタイミング生成回路の構成であり、増幅器に対して第１加算器，第２加算器の順に直列に接続した回路図であり、図８は、実施例２に係る構成における加算前／加算後のタイミング信号の生成の概要を示すタイミングチャートである。上述した実施例１と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。なお、本実施例２では、反射材を含めたシンチレータアレイおよび半導体受光素子の構成については、図１に示すように上述した実施例１と同じである。

【0034】

本実施例２では、図６または図７に示すように増幅器３０でそれぞれ増幅された全て（図６または図７では６４）の信号を加算する第２加算器４６と、当該第２加算器４６で加算された信号のトリガを生成する第２トリガ生成回路４７とを備えている。図６または図７では、増幅器３０よりも下流で分岐させて、その分岐先に第２タイミング生成回路４５を配置している。第２タイミング生成回路４５は、上述した第２加算器４６と第２トリガ生成回路４７とで構成されている。

【0035】

例えば、シンチレータ内でのコンプトン散乱によって、放射線が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。また、反射材を形成する材質によっては、シンチレータで発生した光を反射材は全て反射するとは限らないので、反射材付近のシンチレータで発生した光の一部が反射材を透過して、信号が劣化する場合がある。

【0036】

より具体的に説明すると、図８では、上述した図４や図５と同様にタイミング生成閾値レベルをＴｈとする。また、放射線または光が反射材を透過することによって２つの領域に信号が分散されたとする。２つの領域に分散された一方のタイミング生成用信号をＳ_Ａとし、他方のタイミング生成用信号をＳ_Ｂ（ただし、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂとする）とし、タイミング生成用信号Ｓ_Ａに基づいて生成されるタイミング信号をＴ_Ａとし、タイミング生成用信号Ｓ_Ｂに基づいて生成されるタイミング信号をＴ_Ｂとする。さらに、全ての信号を加算して得られた信号（ここではタイミング生成用信号Ｓ_Ａおよびタイミング生成用信号Ｓ_Ｂの加算値）をＳ_Ｔとし、全ての信号を加算して得られたタイミング生成用信号Ｓ_Ｔに基づいて生成されるタイミング信号をＴ_Ｔとする。

【0037】

上述した実施例１の構成において、放射線または光が反射材１２（図１を参照）を透過することによって、第１加算器４１（図２を参照）で加算されたタイミング生成用信号Ｓ_Ａと、第１加算器４１で加算されたタイミング生成用信号Ｓ_Ｂとが、２つの領域で分散される。その結果、タイミング生成用信号Ｓ_Ａのトリガに基づくタイミング信号Ｔ_Ａを第１トリガ生成回路４２（図２を参照）が生成するとともに、タイミング生成用信号Ｓ_Ｂのトリガに基づくタイミング信号Ｔ_Ｂを第１トリガ生成回路４２が生成する。

【0038】

ここで、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂであるので、タイミング信号Ｔ_Ａの生成時間もタイミング信号Ｔ_Ｂの生成時間よりも長くなり、タイミング信号Ｔ_Ａの生成時間にタイミング信号Ｔ_Ｂの生成時間が含まれる。よって、これらのタイミング信号Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂを、ＯＲロジックからなるエンコーダ５０（図２を参照）が１つにまとめても、生成時間が長いタイミング信号Ｔ_Ａが出力される。

【0039】

上述したように、これらのタイミング生成用信号Ｓ_Ａ，Ｓ_Ｂは分散により劣化しており、本来であれば全ての信号を加算して得られたタイミング生成用信号Ｓ_Ｔが生成される筈である。よって、Ｓ_Ｔ＞Ｓ_Ａとなり、本来であればタイミング生成用信号Ｓ_Ｔに基づいて生成されるタイミング信号Ｔ_Ｔが、正確なタイミング信号となる。しかし、エンコーダ５０で１つにまとめられた信号はタイミング信号Ｔ_Ａであり、実際に得られたタイミング信号Ｔ_Ａの生成時間が、本来得られる筈のタイミング生成用信号Ｓ_Ｔの生成時間よりも短くなってしまう。

【0040】

そこで、本実施例２では、放射線または光が反射材１２を透過することによって信号の劣化が生じたとしても、上述した第２加算器４６（図６または図７を参照）および第２トリガ生成回路４７（図６または図７を参照）を備えて、全ての信号を加算して得られる信号のトリガを生成することで、正確なタイミング信号（図８ではタイミング信号Ｔ_Ｔ）を得ることができる。

【0041】

本実施例２のように第２加算器４６および第２トリガ生成回路４７を備える場合においては、図６に示すように増幅器３０に対して第１加算器４１および第２加算器４６を並列に接続してもよいし、図７に示すように増幅器３０に対して第１加算器４１，第２加算器４６の順に直列に接続してもよい。後者（図７）のように増幅器３０に対して第１加算器４１，第２加算器４６の順に直列に接続する場合には、第１加算器４１で加算された信号を利用して第２加算器４６は加算を行うことができる。

【0042】

なお、図６や図７では、第２トリガ生成回路４７で加算された信号（タイミング信号）の出力については特に図示していないが、図６や図７のエンコーダ５０に接続させてもよい。また、モードに応じて切り替える切り替えスイッチ（図示省略）を有して、図６や図７のエンコーダ５０で得られた信号、または第２トリガ生成回路４７で加算された信号（タイミング信号）のいずれかに切り替えスイッチで切り替えるように構成してもよい。例えば、二次元位置マップの出力分布に応じて、放射線または光が反射材を透過することによって２つの領域に信号が分散する場合には、第２トリガ生成回路４７で加算された信号（タイミング信号）を出力するモードに切り替え、それ以外のときにはエンコーダ５０で得られた信号を出力するモードに切り替える。

【0043】

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

【0044】

（１）上述した各実施例では、図１に示す構造であったが、各々のシンチレータをγ線の深さ方向に積層して構成されたＤＯＩ検出器に適用してもよい。つまり、ＤＯＩ検出器は、各々のシンチレータをγ線の深さ方向に積層して構成されたものであり、相互作用を起こした深さ方向と横方向（入射面に平行な方向）との座標情報を重心演算により求める。これにより、相互作用を起こした深さ方向の光源位置(DOI: Depth of Interaction)を弁別することができる。領域を区分する反射材の他に、空間分解能の向上のためにＤＯＩ検出器に反射材を適宜に介在させる。

【0045】

（２）上述した各実施例では、ライトガイドがない構造であったが、ライトガイドを有した検出器に適用してもよい。シンチレータアレイと半導体受光素子との間に、導光するライトガイドを、シンチレータアレイおよび半導体受光素子に光学的に結合して構成する。なお、シンチレータアレイと同様に、ライトガイドも反射材によって領域毎に区分して構成する。

【0046】

（３）上述した各実施例では、半導体受光素子の出力端子が単一であったので、増幅器を半導体受光素子と一対一に同数に備えたが、１チップ中に複数の出力端子を有したアレイ構成の半導体受光素子に適用することが可能である。１チップ中に複数の出力端子を有したアレイ構成の半導体受光素子の場合には、増幅器を半導体受光素子の出力端子と一対一に同数に備えればよい。

【符号の説明】

【0047】

１ … 放射線検出器
１０ … シンチレータアレイ
１１ … シンチレータ
１２ … 反射材
２０ … 半導体受光素子
３０ … 増幅器
４１ … 第１加算器
４２ … 第１トリガ生成回路
４６ … 第２加算器
４７ … 第２トリガ生成回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】