▶ サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティドの特許一覧
(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】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-01-20
(54)【発明の名称】ハウジング内に分析器を有する放射線検出装置及びその使用方法
(51)【国際特許分類】
G01T 1/20 20060101AFI20220112BHJP
【ＦＩ】
G01T1/20 L
G01T1/20 E
G01T1/20 C
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020523000
(86)(22)【出願日】2018-10-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-01-07
(86)【国際出願番号】 US2018057337
(87)【国際公開番号】W WO2019084155
(87)【国際公開日】2019-05-02
【審査請求日】2020-04-23
(31)【優先権主張番号】62/576,623
(32)【優先日】2017-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】593150863
【氏名又は名称】サン－ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＩＮＴ－ＧＯＢＡＩＮ ＣＥＲＡＭＩＣＳ ＡＮＤ ＰＬＡＳＴＩＣＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｎｅｗ Ｂｏｎｄ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ， ＭＡ ０１６１５， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】特許業務法人大塚国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100076428
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康徳
(74)【代理人】
【識別番号】100115071
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康弘
(74)【代理人】
【識別番号】100112508
【弁理士】
【氏名又は名称】高柳 司郎
(74)【代理人】
【識別番号】100116894
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 秀二
(74)【代理人】
【識別番号】100130409
【弁理士】
【氏名又は名称】下山 治
(74)【代理人】
【識別番号】100134175
【弁理士】
【氏名又は名称】永川 行光
(74)【代理人】
【識別番号】100188857
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 智文
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フランク、ジョン エム．
(72)【発明者】
【氏名】デュラジ、アルタン
【審査官】藤本 加代子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０２５３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－３０６２７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５２５１６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０９９１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－２６４７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－００２８２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２７０２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８２４７６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２７６９４９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－０６６０６３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｔ １／００－１／１６
Ｇ０１Ｔ １／１６７－７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射線検出装置であって、ハウジングと、
放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するシンチレータと、
前記シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成する１つまたは複数のシリコン光電子増倍管と、
光カプラと、を備え、前記光カプラは前記シンチレータを絶縁するための封止を形成し、前記ハウジングは、前記シンチレータ、前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管、および前記光カプラを含み、前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数は前記封止を破ることなく変更できる、放射線検出装置。
【請求項2】
前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数が増加する、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項3】
前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数が減少する、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項4】
前記放射線検出装置の機能性は、前記封止を破ることなく変更できる、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項5】
前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管は前記光カプラに隣接している、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項6】
前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管は前記シンチレータに光学的に結合されている、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項7】
前記光カプラはシリカを含む、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項8】
前記光カプラは、前記シンチレータを絶縁するために前記ハウジングとの封止を形成する、請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項9】
放射線検出装置を使用する方法であって、シンチレータ、１つまたは複数のシリコン光電子増倍管、および光カプラを含むハウジングを提供することであって、
前記シンチレータは、放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するように構成され、
前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管は、前記シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成するように構成され、
前記光カプラは、前記シンチレータを絶縁するための封止を作成する、提供することと、
前記封止を破ることなく前記放射線検出装置の機能性を変更することであって、前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数を変更することを含む、前記機能性を変更することと、を含む方法。
【請求項10】
放射線の吸収に応答して前記シンチレータからシンチレーション光を放出することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記放射線検出装置の前記機能性を変更することは、メモリから命令を削除することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記放射線検出装置の前記機能性を変更することは、インターフェース板を変更することをさらに含み、前記インターフェース板は、前記１つまたは複数のシリコン光電子増倍管に電気的に接続されている、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ハウジング内に分析器を有する放射線検出装置に関する。
【発明の概要】
【0002】
放射線検出装置は、内部に構成要素を有する封止されたハウジングを含み得る。放射線検出装置が実行できる機能は、構成要素によって決定され得る。機能性を変更するには、ハウジングを開いて構成要素を交換する。ハウジングが封止されているか、アクセスが困難な場合があるため、ハウジングを開くことが難しい場合がある（例えば、ウェルホール内や複雑な機器の奥にあるなど）。放射線検出装置のさらなる改善が望まれている。
実施形態は、例として示されており、添付の図に限定されない。
実施形態は、例として示されており、添付の図に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0003】
【発明を実施するための形態】
【0004】
当業者は、図中の要素が単純化および明瞭化のために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解している。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を改善するのを助けるために、他の要素に対して誇張されている場合がある。
【0005】
図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示を理解するのを助けるために提供される。以下の説明は、本教示の具体的な実装および実施形態に焦点を合わせるであろう。この焦点は、本教示を説明するのを助けるために提供されており、本教示の範囲または適用性に対する限定として解釈されるべきではない。しかしながら、本出願で開示される教示に基づいて他の実施形態を使用することができる。
【0006】
「化合物半導体」という用語は、少なくとも２つの異なる元素を含む半導体材料を意味することを意図している。例には、０≦ｘ＜１として、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ｎ、ＣｄＴｅなどが含まれる。ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料は、少なくとも１つの三価金属元素および少なくとも１つの１５族元素を含む半導体材料を意味することを意図している。ＩＩＩ－Ｎ半導体材料は、少なくとも１つの三価金属元素および窒素を含む半導体材料を意味することを意図している。第１３族－第１５族半導体材料は、少なくとも１つの第１３族元素および少なくとも１つの第１５族元素を含む半導体材料を意味することを意図している。ＩＩ－ＶＩ半導体材料は、少なくとも１つの二価金属元素および少なくとも１つの１６族元素を含む半導体材料を意味することを意図している。
【0007】
「アバランシェフォトダイオード」とは、受光面積が１ｍｍ２以上であり、比例モードで動作する単一のフォトダイオードを指す。
【0008】
「ＳｉＰＭ」という用語は、各フォトダイオードが１ｍｍ２未満のセルサイズを有し、ガイガーモードで動作する複数のフォトダイオードを含む光電子増倍管を意味することを意図している。ＳｉＰＭにおけるダイオード用の半導体材料は、シリコン、化合物半導体、または別の半導体材料を含み得る。
【0009】
「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらの任意の他の変形は、非排他的包含を含むことを意図している。例えば、特徴の列挙を含む方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、そのような方法、物品、または装置に明示的に列挙されていないかまたは固有ではない他の特徴を含み得る。さらに、そうではないと明示的に述べられていない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的な「または」を指し、排他的な「または」を指さない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれか１つによって満たされる：Ａは真（または存在する）かつＢは偽（または存在しない）、Ａは偽（または存在しない）かつＢは真（または存在する）、およびＡとＢの両方が真（または存在する）である。
【0010】
また、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用は、本明細書に記載の要素および構成要素を説明するために使用される。これは、単に便宜上および本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われている。この説明は、他を意味することが明確でない限り、１つ、少なくとも１つ、または複数も含む単数形、またはその逆を含むように読む必要がある。例えば、本明細書で単一の物品が説明される場合、単一の物品の代わりに複数の物品が使用され得る。同様に、本明細書で複数の物品が説明される場合、それら複数の物品に代えて単一の物品が使用され得る。
【0011】
「約」、「およそ」、または「実質的に」という言葉の使用は、パラメータの値が規定の値または位置に近いことを意味することを意図している。ただし、わずかな違いにより、値または位置が記載どおりにならない場合がある。したがって、値の最大１０パーセント（１０％）（および半導体ドーピング濃度の最大２０パーセント（２０％））の差は、説明されているとおりの理想的な目標からの合理的な差である。
【0012】
グループ番号は、ＩＵＰＡＣ元素周期表、２０１６年１１月２８日付けバージョンに基づく元素周期表内の列に対応する。
【0013】
他に定義されない限り、本明細書において使用される全ての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。材料、方法、および例は、例示的なものにすぎず、限定的であることを意図しない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料および処理行為に関する多くの詳細は従来通りであり、シンチレーション技術、放射線検出技術および測距技術内の教科書およびその他の情報源に見られ得る。
【0014】
放射線検出装置は、分析器が含まれるハウジングから分析器を取り外す必要なしに装置の機能性を変更できるように構成することができる。機能性は、放射線イベントのカウント、様々な種類の放射線の識別（たとえば、ガンマ放射線と中性子との識別）、放射線に対応する同位体の識別、光センサの利得補償の提供、シンチレータの光出力の調整に関する情報の、温度の関数としての提供、別の適切な機能の実行、またはそれらの任意の組み合わせを含む機能をアクティブ化または非アクティブ化することで変更できる。
【0015】
一態様では、放射線検出装置は、放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するシンチレータと、シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成する光センサと、放射線の特性を判定するための分析器と、シンチレータ、光センサ、および分析器を含むハウジングと、を含むことができ、放射線検出装置は、分析器をハウジングから取り外すことなく機能性を変更できるように構成されている。
【0016】
一実施形態では、放射線検出装置は、光センサと分析器とに結合されたインターフェース板をさらに含み得る。別の実施形態では、光センサは、半導体ベースの光電子増倍管を含み得る。ＰＭＴを備えた放射線検出装置と比較して、半導体ベースの光電子増倍管を備えた放射線検出装置は、よりコンパクトにすることができ、より頑丈にすることができる。半導体ベースの光電子増倍管は、放射線検出装置に接続されたケーブルによって電力を供給することを可能にし、インターフェース板は、半導体ベースの光電子増倍管を動作させるのに十分な電力を供給することができる。図および非限定的な実施形態に注意が向けられる。
【0017】
図１は、放射線検出装置１００の実施形態を示す。放射線検出装置１００は、軍事用途などのための医用画像化装置、坑井検層装置、セキュリティ検査装置であり得る。放射線検出装置１００は、内部に構成要素を含むハウジング１１０を含む。ハウジングは、取り外し可能に封止されてもよいし、気密に封止されてもよい。特定の実施形態では、ハウジング１１０は、ＩＰ６７のＩＰコード定格に従って封止することができ、ＩＰコードは、国際電気標準会議規格６０５２９、第２．２版（２０１３）である。
【0018】
ハウジング１１０は、ガンマ線、イオン化粒子などの放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出する材料を含み得るシンチレータ１２０を含む。シンチレータ１２０の例示的で非限定的な材料には、ハロゲン化アルカリ、ハロゲン化希土類、エルパソライト、希土類含有ケイ酸塩、ペロブスカイト酸化物などが含まれる。ハウジング１１０が封止されると、吸湿性であるか、またはハウジング１１０に隣接する周囲条件と不利に相互作用する材料を保護することができる。シンチレータ１２０は、反射体１３２によって囲まれている。反射体１３２は、シンチレータ１２０を横方向に取り囲むことができ、または光センサ１５２に面する側を除く全ての側でシンチレータを取り囲むことができる。反射体１３２は、鏡面反射体、拡散反射体、または両方を含み得る。１つまたは複数の弾性部材は、シンチレータ１２０をハウジング１１０内の定位置に保つのに役立ち得る。図示の実施形態では、エラストマー材料１３４が反射体１３２を取り囲むことができ、シンチレータ１２０とハウジング１１０との間にばね１３６が配置されてもよい。図示されていないが、ばね１３６とシンチレータ１２０との間にプレートを使用して、シンチレータ１２０の表面に沿ってより均一に圧力を分散させてもよい。
【0019】
半導体ベースの光電子増倍管は、光カプラ１４０を介してシンチレータ１２０に光学的に結合され得る。光カプラ１４０は、シンチレータ１２０を絶縁するためにハウジング１１０との封止を作成することができる。半導体ベースの光電子増倍管は、ＳｉＰＭまたはアバランシェフォトダイオードを含み得る。一実施形態では、半導体ベースの光電子増倍管は、１つまたは複数のＳｉＰＭ１５２を含み得る。一実施形態では、シンチレータを絶縁するために作成された封止を破ることなく、ＳｉＰＭの数を変更することができる。一実施形態では、ＳｉＰＭの数を増やすことができる。別の実施形態では、ＳｉＰＭの数を減らすことができる。したがって、放射線検出装置の機能性も、封止を破ることなく変更することができる。図示の実施形態に見られるように、ＳｉＰＭ１５２は、プリント配線板１５４に取り付けることができる。一実施形態では、ＳｉＰＭ１５２は、プリント配線板１５４と光カプラ１４０との間に存在し得る。一実施形態では、光カプラ１４０は、シリカとすることができる。別の実施形態では、ＳｉＰＭ１５２は、エポキシまたはゴムシリコーンを使用して光カプラ１４０に結合することができる。ＳｉＰＭ１５２からの電子パルスは、プリント配線板１５４および電気コネクタ１６２を介してインターフェース板１７２に送られ得る。電気コネクタ１６２は、ワイヤ（図示）、はんだボールなどとすることができる。
【0020】
インターフェース板１７２は、電子構成要素１７４、１７６、および１７８を含み得る。図２は、追加の電子構成要素２７２、２７４、２７６、および２７８と、バッテリ、コンデンサなどの電荷蓄積要素２１０とをさらに含む、インターフェース板１７２の底面の図を含む。電子構成要素の１つに、ユニバーサル非同期受信機／送信機を含めることができる。電子部品の機能は、図１１に示されるような制御モジュールに関して説明され、本明細書内で後述する。別の実施形態では、インターフェース板の底面に示されている構成要素の一部または全ては、インターフェース板１７２の上面に存在し得る。
【0021】
図３は、インターフェース板１７２の上面の図を含む。電気コネクタ３６２は、蓋１８０を通って、外部コネクタを受け入れるように構成されたコネクタセクション１９０内に延在し得る。コネクタ３６２の数および配置、ならびにコネクタセクション１９０の設計は、使用される外部コネクタの種類に依存し得る。
【0022】
図４は、放射線検出器装置１００および放射線装置に接続された外部コネクタ４９０の側面図を含む。図示した実施形態では、コネクタ４９０は、封止ブーツ４９２およびケーブル４９４を含み得る。この構成は、放射線検出装置１００の外部コネクタ４９０へのＩＰ６７封止を可能にする。
【0023】
図５～図７は、放射線検出装置１００の一部のさらなる図を含む。図５は、放射線検出装置の一部の切り欠き斜視図を含む。図５は、シンチレータ１２０、反射体１３２、弾性部材、および光カプラ１４０を除き、図１に示されるような特徴の全てを含む。図６は、互いに分離されたプリント配線板１５４およびインターフェース板１７２を示す。４つのＳｉＰＭが示されているが、別の実施形態では、より多いまたはより少ないＳｉＰＭが使用され得る。インターフェース板１７２上の電子部品が図示されているが、参照番号で個別にラベル付けされていない。図７は、蓋７８２、７８４、および７８６の斜視図を含む。蓋７８２には２つの外部コネクタ７９２があり、１つは同軸ケーブルコネクタ、もう１つはミニ・ユニバーサル・シリアル・バス・コネクタである。別の実施形態では、より多くのまたは異なるコネクタを使用することができる。必要なまたは望ましい場合、接続に表面実装技術を使用できる。外部コネクタは、放射線検出装置１００に電力を供給することができ、電力の少なくとも一部は、インターフェース板１７２を介して送信されて、半導体ベースの光電子増倍管などの光センサ、さらに具体的にはＳｉＰＭ１５２に電力を供給することができる。放射線検出装置１００は、キャリアボード１５４上のＳｉＰＭ１５２、インターフェース板１７２、および蓋などのモジュール式構成要素を含み得る。
【0024】
図８～図１０は、蓋７８４に関する図を含む。図８は上面図を含み、図９は底面図を含む。図１０は、蓋７８４、蓋７８４と共に使用することができるコネクタ１０９０、および蓋７８４をハウジング１１０（図１０には図示せず）に封止するのを助けるために使用できるＯリング１０８０を示す。
【0025】
インターフェース板１７２上の電子構成要素は、図１１に示されるように、制御モジュール１１００として機能するように構成され得る。半導体ベースの光電子増倍管は、制御モジュール１１００内の増幅器１１０２に結合される。一実施形態では、増幅器１１０２は、高忠実度増幅器であり得る。増幅器１１０２は、電子パルスを増幅することができ、増幅された電子パルスは、プロセッサ１１２２が受信することができるアナログデジタル変換器（「ＡＤＣ」）１１０４においてデジタル信号に変換され得る。プロセッサ１１２２は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）１１２４または特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などのプログラム可能／再プログラム可能な処理モジュール（「ＰＲＰＭ」）、メモリ１１２６、および入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）モジュール１１４２に結合され得る。結合は、一方向または双方向であり得る。別の実施形態では、より多くの、より少ない、または異なる構成要素を制御モジュール１１００で使用することができる。例えば、ＦＰＧＡ１１２４によって提供される機能は、プロセッサ１１２２によって実行されてもよく、したがって、ＦＰＧＡ１１２４は必要とされない。ＦＰＧＡ１１２４は、プロセッサ１１２２よりも速く情報に作用することができる。
【0026】
制御モジュール１１００は、分析器を含み、１つまたは複数の異なる機能を実行することができる。この機能には、放射線イベントのカウント、様々な種類の放射線の識別、放射線に対応する同位体の識別、光センサの利得補償の提供、シンチレータの光出力の調整に関する情報の、温度の関数としての提供、別の適切な機能の実行、またはそれらの任意の組み合わせがある。分析器は、マルチチャネル分析器であり得る。分析器は、プロセッサ１１２２、ＦＰＧＡ１１２４、またはそれらの組み合わせを含み得る。図１および図１１を参照すると、インターフェース板１７２は、ＳｉＰＭ１５２などの光センサ、および分析器を互いに結合する。一実施形態では、インターフェース板１７２は、配線ボード１５４に取り外し可能に結合される。
【0027】
図１２は、例示的な実施形態による放射線検出装置１００を使用するためのフローチャートを含む。この方法は、図１および図１１に関連して説明される。放射線検出装置１００に外部コネクタが接続されていない場合、以下に説明する方法の残りを実行する前に、外部コネクタを放射線検出装置１００に接続することができる。
【0028】
放射線検出装置１００の近くに放射線源が配置され得る。放射線源からの放射線は、シンチレータ１２０によって吸収され得る。この方法は、ブロック１２１０において、シンチレータ１２０からシンチレーション光を放出することを含み得る。放射線の吸収に応答して、シンチレーション光が放出され得る。シンチレーション光は、シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成することができる半導体ベースの光電子増倍管によって受光され得る。一実施形態では、シンチレータからのシンチレーション光は、光カプラ１４０を通過してＳｉＰＭ１５２に到達する。電子パルスはアナログ信号の例である。この方法は、ブロック１２２０において、光センサから分析器に信号を送信することをさらに含み得る。図１のＳｉＰＭ１５２からの電子パルスは、増幅器１１０２によって受信され、増幅されて、増幅された信号を生成することができる。
【0029】
必要なまたは望ましい場合、方法は、ブロック１２３２において、アナログ信号をデジタル信号に変換することを含むことができる。特に、増幅された信号は、ＡＤＣ１１０４においてアナログ信号からデジタル信号に変換され得る。分析器はアナログ信号を使用して分析を実行できるため、信号の変換は随意的である。信号は、アナログであろうとデジタルであろうと、プロセッサ１１２２によって受信され得る。
【0030】
この方法は、ブロック１２３４において、既存の機能に従って信号を分析することをさらに含み得る。この機能は、制御モジュール１１００に関して前述した機能のいずれかを含み得る。この分析を使用して、シンチレータ１２０によって吸収された放射線の特性を判定することができる。分析は、メモリ１１２６に格納され得る命令と共にプロセッサ１１２２によって実行することができ、ＦＰＧＡ１１２４によって実行することができ、またはプロセッサ１１２２とＦＰＧＡ１１２４との組合せによって実行することができる。
【0031】
この方法はまた、ブロック１１００において、放射線検出装置１００の機能性を変更することを含み得る。機能性の変更は、機能の非アクティブ化または機能のアクティブ化を含み得る。例えば、既存の機能を無効化したり、新しい機能を追加したり、それらの組み合わせを行ったりしてもよい。特定の実施形態では、放射線検出装置１００は、試用期間に使用できる特定の機能を含む多くの機能と共に販売されている場合がある。料金が支払われず、期限切れになった場合、いくつかの機能が無効化され得る。別の特定の実施形態では、放射線検出装置１００は、別の機能を含まずに少なくとも１つの機能を提供してもよい。ユーザは追ってアクティブ化料金を支払うことができ、その後に他の機能がアクティブ化され得る。ＦＰＧＡ１１２４の利点は、それを消去することができ、機能に対応する情報をＦＰＧＡ１１２４に書き込むことができることである。あるいは、特定の機能に対応する命令を含むファイルをメモリ１１２６から削除することができ、別の機能に対応する命令を含む新しいファイルをメモリ１１２６に格納することができる。一実施形態では、ケーブル４９４を介してインターフェース板１７２上の制御モジュール１１００に命令を送信して、放射線検出装置１００の機能をアクティブ化または非アクティブ化することができる。別の実施形態では、インターフェース板１７２を取り外して、異なる機能を含む異なるインターフェース板１７２と交換することができる。したがって、放射線検出装置１００の機能性は、ハウジング１１０から分析器を取り外すことなく変更することができる。この利点は、特に、ハウジング１１０が封止されたハウジングである場合に役立てることができる。なぜなら、封止を破ってハウジングを再封止する必要がないからである。
【0032】
別の電子パルスを生成する光センサによって受け取られるシンチレーション光を放出するシンチレータ１２０によってより多くの放射線が吸収され得る。この方法は、ブロック１２３８において、別の機能に従って別の信号を分析することを含み得る。電子パルスは、他の信号を提供するために、前述の方法と同様に処理され得る。この他の信号は、プロセッサ１１２２、ＦＰＧＡ１１２４、またはその両方によって分析され得る。この機能は、放射線の特性を判定するために前述した任意の機能とすることができる。分析は、ブロック１２３４における前回の分析以降に最近追加された新しい機能に対するものであり得る。
【0033】
半導体ベースの光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）を有する放射線検出装置の実施形態は、光電子増倍管（「ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ：ＰＭＴ」）を有する放射線検出装置と比較して大幅に小さいサイズを可能にすることができる。図１３は、２つの異なる放射線検出装置、すなわち、ＰＭＴを含むＰＭＴ検出器と半導体ベースの光電子増倍管を含むＳｉＰＭ検出器、および特定の実施形態では複数のＳｉＰＭ、の側面図を含む。図示された各々の検出器について、ハウジングの長さに沿ってシンチレータ、光センサ、分析器、およびインターフェース板が配向されている。ＳｉＰＭ検出器の場合、光センサ、分析器、およびインターフェース板の組み合わせは、ハウジングの長さの最大５０％、最大４０％、または最大２５％を占める。ＰＭＴの場合、光センサ、分析器、およびインターフェース板の組み合わせは、ハウジングの長さの６５％以上を占める。
【0034】
さらに、ＰＭＴは半導体ベースの光電子増倍管よりも大幅に高い電圧を必要とする。したがって、ＰＭＴ検出器には分析器が配置されていない。さらに、ＰＭＴに必要な電力は、インターフェース板１７２がサポートする電圧を超える可能性がある。したがって、ＰＭＴ検出器はより大きいだけでなく、前述の放射線検出器装置に関して前述されたような機能性も提供しない。さらに、本明細書に記載される放射線検出器装置は、ＰＭＴ検出器と比較して、より頑丈であり、より多くの乱用または厳しい条件に耐えることができる。
【0035】
多くの異なる態様および実施形態が可能である。それらの態様および実施形態のいくつかが以下に説明される。本明細書を読んだ後、当業者は、それらの態様および実施形態が例示にすぎず、本発明の範囲を限定しないことを理解するであろう。実施形態は、以下に列挙される実施形態のうちのいずれか１つまたはそれ以上に従い得る。
【0036】
実施形態１。放射線検出装置であって、放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するシンチレータと、シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成する光センサと、放射線の特性を判定するための分析器と、シンチレータ、光センサ、および分析器を含むハウジングと、を備え、放射線検出装置は、分析器をハウジングから取り外すことなく機能性を変更できるように構成されている、放射線検出装置。
【0037】
実施形態２。機能性は、放射線イベントのカウント、異なる種類の放射線の識別、放射線に対応する同位体の識別、光センサの利得補償の提供、シンチレータの光出力の調整に関する情報の、温度の関数としての提供、またはそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態１に記載の放射線検出装置。
【0038】
実施形態３。光センサと分析器とに結合されたインターフェース板をさらに含む、実施形態１または２に記載の放射線検出装置。
【0039】
実施形態４。放射線検出装置を使用する方法であって、シンチレータ、光センサ、および分析器を含むハウジングを提供することであって、シンチレータは、放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するように構成され、光センサは、シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成するように構成され、分析器は、放射線の特性を判定するように構成されている、提供することと、分析器をハウジングから取り外すことなく、放射線検出装置の機能性を変更することと、を含む方法。
【0040】
実施形態５。機能性を変更することは、放射線イベントのカウント、異なる種類の放射線の識別、放射線に対応する同位体の識別、光センサの利得補償の提供、シンチレータの光出力の調整に関する情報の、温度の関数としての提供、またはそれらの任意の組み合わせを含む機能のアクティブ化または非アクティブ化を含む、実施形態４に記載の方法。
【0041】
実施形態６。放射線に対応する信号を分析することをさらに含む、実施形態４または５に記載の方法。
【0042】
実施形態７。機能性を変更した後、機能に従って信号を分析することをさらに含み、機能性を変更することは機能をアクティブ化するために実行される、実施形態６に記載の方法。
【0043】
実施形態８。機能性を変更する前に機能に従って放射線に対応する信号を分析することをさらに含み、機能性を変更することは機能を非アクティブ化するために実行される、実施形態６に記載の方法。
【0044】
実施形態９。ハウジングを提供することは、封止されたハウジングを提供することを含む、実施形態４～８のいずれか１つに記載の方法。
【0045】
実施形態１０。機能性を変更することは、封止されたハウジングの封止を破ることなく実行される、実施形態９に記載の方法。
【0046】
実施形態１１。放射線の吸収に応答してシンチレータからシンチレーション光を放出することと、光センサから分析器に信号を送信することと、をさらに含む、実施形態３～１０のいずれか１つに記載の方法。
【0047】
実施形態１２。光センサからの信号がアナログ信号である、実施形態１１に記載の方法。
【0048】
実施形態１３。アナログ信号をデジタル信号に変換することをさらに含む、実施形態１２に記載の方法。
【0049】
実施形態１４。放射線検出装置に外部コネクタを接続することをさらに含む、実施形態４～１３のいずれか１つに記載の方法。
【0050】
実施形態１５。外部コネクタを接続することは、放射線検出装置に同軸ケーブルコネクタ、ユニバーサル・シリアル・バス・コネクタ、表面実装技術コネクタを接続することを含む、実施形態１４に記載の方法。
【0051】
実施形態１６。外部コネクタを接続することは、外部コネクタを接続してＩＰ６７のＩＰコード定格を提供することを含み、ＩＰコードは、国際電気標準会議規格６０５２９、第２．２版（２０１３）である、実施形態１４または１５に記載の方法。
【0052】
実施形態１７。ハウジングを提供することは、光センサと分析器とに結合されたインターフェース板をさらに備えるハウジングを提供することを含む、実施形態４～１６のいずれか１つに記載の方法。
【0053】
実施形態１８。インターフェース板を介して外部供給源から光センサに電力を送信することをさらに含む、実施形態１７に記載の方法。
【0054】
実施形態１９。分析器はマルチチャネル分析器を含む、実施形態１に記載の放射線検出装置または実施形態１８に記載の方法。
【0055】
実施形態２０。インターフェース板はユニバーサル非同期受信機／送信機をさらに含む、実施形態１～１９のいずれか１つに記載の放射線検出装置または方法。
【0056】
実施形態２１。ハウジングは、同軸ケーブルコネクタ、ユニバーサルシリアルバスコネクタ、または表面実装技術コネクタを含む外部コネクタをさらに含む、実施形態１～１４および実施形態１７～２０のいずれか１つに記載の放射線検出装置または方法。
【0057】
実施形態２２。外部コネクタは、ＩＰ６７のＩＰコード定格を可能にし、ＩＰコードは、国際電気標準会議規格６０５２９、第２．２版（２０１３）である、実施形態２１に記載の放射線検出装置または方法。
【0058】
実施形態２３。インターフェース板は、光センサに電力を供給するようにさらに構成されている、実施形態３に記載の放射線検出装置および実施形態１７～２２のいずれか１つに記載の放射線検出装置または方法。
【0059】
実施形態２４。光センサは半導体ベースの光電子増倍管である、実施形態１～２３のいずれか１つに記載の放射線検出装置または方法。
【0060】
実施形態２５。半導体ベースの光電子増倍管はＳｉＰＭである、実施形態２４に記載の放射線検出装置または方法。
【0061】
実施形態２６。半導体ベースの光電子増倍管はアバランシェフォトダイオードである、実施形態２４に記載の放射線検出装置または方法。
【0062】
実施形態２７。光センサは、シンチレータとインターフェース板との間に配置された配線板に搭載されている、実施形態３に記載の放射線検出装置および実施形態１７～２６のいずれか１つに記載の放射線検出装置または方法。
【0063】
実施形態２８。シンチレータ、光センサ、分析器、およびインターフェース板が、ハウジングの長さに沿って配向されており、光センサ、分析器、およびインターフェース板の組み合わせは、ハウジングの長さの最大５０％、最大４０％、または最大２５％を占める、実施形態３に記載の放射線検出装置および実施形態１７～２７のいずれか１つに記載の放射線検出装置または方法。
【0064】
実施形態２９。放射線検出装置であって、ハウジングと、放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するシンチレータと、シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成する１つまたは複数のシリコン光電子増倍管と、光カプラと、を備え、光カプラは、シンチレータを絶縁するための封止を作成し、ハウジングはシンチレータ、１つまたは複数のシリコン光電子増倍管、および光カプラを含み、１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数は封止を破ることなく変更できる、放射線検出装置。
【0065】
実施形態３０。１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数が増加する、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0066】
実施形態３１。１つまたは複数のシリコン光電子増倍管の数が減少する、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0067】
実施形態３２。放射線検出装置の機能性は、封止を破ることなく変更できる、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0068】
実施形態３３。１つまたは複数のシリコン光電子増倍管は光カプラに隣接している、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0069】
実施形態３４。１つまたは複数のシリコン光電子増倍管はシンチレータに光学的に結合される、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0070】
実施形態３５。光カプラはシリカを含む、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0071】
実施形態３６。光カプラは、シンチレータを絶縁するためにハウジングとの封止を形成する、実施形態２９に記載の放射線検出装置。
【0072】
実施形態３７。放射線検出装置を使用する方法であって、シンチレータ、光センサ、および光カプラを含むハウジングを提供することであって、シンチレータは、放射線の吸収に応答してシンチレーション光を放出するように構成され、光センサは、シンチレーション光の受光に応答して電子パルスを生成するように構成され、光カプラは、シンチレータを絶縁するための封止を作成する、提供することと、封止を破ることなく放射線検出装置の機能性を変更することと、を含む、方法。
【0073】
実施形態３８。機能性を変更することは、光センサの数を変更することを含む、実施形態３７に記載の方法。
【0074】
実施形態３９。光センサは、半導体ベースの光電子増倍管である、実施形態３７に記載の方法。
【0075】
実施形態４０。半導体ベースの光電子増倍管は、１つまたは複数のシリコン光電子増倍管を含む、実施形態３９に記載の方法。
【0076】
実施形態４１。放射線の吸収に応答してシンチレータからシンチレーション光を放出することをさらに含む、実施形態３７に記載の方法。
【0077】
実施形態４２。光カプラは、シンチレータを絶縁するためにハウジングとの封止を作成する、実施形態３７に記載の方法。
【0078】
上記の一般的な説明または例で説明した機能の全てが必要なわけではなく、特定の機能の一部が必要でない場合があり、説明した機能に加えて１つ以上の機能を実行できることに留意されたい。さらにまた、機能が記載される順序は、必ずしも実行される順序ではない。
【0079】
特定の実施形態に関して、利益、他の利点、および課題の解決策が上述されている。しかしながら、利益、利点、課題の解決策、および任意の利益、利点、または解決策を発生させるまたはより明確にさせることができる任意の特徴は、任意または全ての請求項の重要な、必要な、または本質的な特徴として解釈されるべきではない。
【0080】
本明細書に記載された実施形態の明細書および例示は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。明細書および図は、本明細書に記載の構造または方法を使用する１つまたは複数の装置の全ての要素および特徴の網羅的かつ包括的な説明として役立てることを意図するものではない。別個の実施形態はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよく、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴もまた、別個にまたは任意のサブコンビネーションで提供されてもよい。さらに、範囲に記載されている値への言及は、言及された終了範囲の値を含む、その範囲内の全ての値を含む。本明細書を読んだ後であれば、他の多くの実施形態が当業者にとって明らかであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、または他の変更が行われ得るように、他の実施形態が使用され、本開示から導出され得る。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的とみなされるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
