特許 7078643 高エネルギー放射線撮影法用の検出器および関連の撮像アセンブリ

(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】2022-05-23

(45)【発行日】2022-05-31

(54)【発明の名称】高エネルギー放射線撮影法用の検出器および関連の撮像アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20220524BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20220524BHJP

   G01T 1/164 20060101ALI20220524BHJP

   G01N 23/04 20180101ALI20220524BHJP

【ＦＩ】

G01T1/20 D

A61B6/00 300Q

G01T1/164 D

G01N23/04

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019558416

(86)(22)【出願日】2018-04-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-06-18

(86)【国際出願番号】 EP2018060911

(87)【国際公開番号】W WO2018197684

(87)【国際公開日】2018-11-01

【審査請求日】2021-02-19

(31)【優先権主張番号】1753780

(32)【優先日】2017-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】391045831

【氏名又は名称】フラマトム

【氏名又は名称原語表記】ＦＲＡＭＡＴＯＭＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アンジェラ・ペテロゾル－パルマンティエ

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－２４８８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６４０８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８４３５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０２５４１５９９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／００

Ａ６１Ｂ ６／００

Ｇ０１Ｎ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高エネルギー放射線撮影法用の検出器（１０）であって、次の順序で、
入射放射線を受けるように構成された金属スクリーン（１２）であって、前記入射放射線の少なくとも一部が、前記金属スクリーンの中を透過され、透過放射線を形成する、金属スクリーン（１２）と、
前記金属スクリーンによって透過された前記放射線を光に変換するように構成されたシンチレータ構成要素（１４）と、
前記シンチレータ構成要素によって放射された光の強度を検出するように構成された検出層（１６）とを含み、
前記スクリーン（１２）が、以下の特徴、
－ 前記金属スクリーン（１２）が、ウランから作製され、１２５μｍから１７５μｍの間の厚さを有している、
－ 前記金属スクリーン（１２）が、トリウムから作製され、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さを有している、または
－ 前記金属スクリーン（１２）が、ビスマスから作製され、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さを有している、のうちの一つを有している、検出器（１０）。

【請求項2】

前記検出器は、平面状であることを特徴とする、請求項１に記載の検出器。

【請求項3】

前記金属スクリーン（１２）が、劣化ウランから作製されることを特徴とする、請求項１または２に記載の検出器。

【請求項4】

前記金属スクリーン（１２）が、前記シンチレータ構成要素（１４）に接触していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項5】

前記検出器は、支持層（１８）を含み、前記支持層（１８）が、前記金属スクリーン（１２）と前記シンチレータ構成要素（１４）との間にあることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項6】

前記検出器は、支持層（１８）を含み、前記支持層（１８）は、１μｍから３００μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項7】

前記シンチレータ構成要素（１４）が、ガドリニウムオキシ硫化物から作製されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項8】

前記シンチレータ構成要素（１４）は、１００μｍから３００μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項9】

１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間のエネルギーを有するイオン化放射線源と、請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器（１０）とを含む、放射線撮影法用撮像アセンブリ。

【請求項10】

前記線源が、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを伴うイリジウム１９２ガンマ線源、またはセレン７５もしくはコバルト６０であることを特徴とする、請求項９に記載の撮像アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高エネルギー放射線撮影法用の検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

間接変換によるマトリクス検出器は、現行技術により知られている。それらのマトリクス検出器をＸ線源とともに使用することが一般的である。たとえば、センサは、入射Ｘ線を光に変換し、光は電気信号に変換される。電気信号の強度を測定することにより、入射Ｘ線の強度を得ることが可能になる。

【0003】

しかしながら、これらの検出器は、高エネルギー源用に最適化されていない。

【0004】

具体的には、１つの現在の検出器モデルは、特に、入射信号をフィルタリングするように特に機能する銅から作製された金属スクリーンを含む。

【0005】

金属スクリーンを光子が通過すると、これらの光子の第１の部分が光電効果によって銅と相互作用し、第２の部分がコンプトン散乱によって相互作用する。コンプトン散乱は、入射光子が原子の自由電子に衝突し、光子が散乱している間、電子が原子から放出されるときに観察される現象に対応する。散乱される光子は、入射光子と同じ方向を有さず、より低いエネルギーを有する。したがって、コンプトン散乱現象により、空間分解能が低下し、金属スクリーンの出力部における利得が低くなる。対照的に、光子が光電効果によって相互作用するとき、光子は、原子によって吸収され、そのエネルギーはすべて、深層の電子に伝達され、電子は原子によって放出される。光子の吸収後、光電子は、エネルギーＥｅ＝Ｅｐｈ－Ｅｂを放出し、ただし、Ｅｂは、光電子の結合エネルギーであり、Ｅｐｈは、入射光子のエネルギーである。このプロセスが有意であるエネルギーと原子番号では、放出された電子は、約数百マイクロメートル（μｍ）の非常に短い距離にわたって吸収され、それにより、光電子が金属スクリーンから出て、次にシンチレータの層によって吸収される場合、空間分解能の損失は、コンプトン散乱と比較すると無視できるほどである。

【0006】

光子が光電効果によってまたはコンプトン散乱によって、程度の差はあっても平均して相互作用することになることに関してはいくつかの要因が影響している。

【0007】

しかしながら、知られている検出器では、各光子がコンプトン散乱によって相互作用するかなりの可能性がもたらされ、入射放射線が高エネルギーを有するときの空間分解能は低い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そのため、本発明の１つの目的は、高エネルギー放射線撮影法の文脈で検出器の利得を改良するとともに、優れた空間分解能を維持することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

その目的を達成するために、本発明は、高エネルギー放射線撮影法用の検出器に関し、この検出器は、次の順序で、
－ 入射放射線を受けるように構成された金属スクリーンであって、入射放射線の少なくとも一部が、金属スクリーンの中を透過され、透過放射線を形成する、金属スクリーンと、
－ 金属スクリーンによって透過された放射線を光に変換するように構成されたシンチレータ構成要素と、
－ シンチレータ構成要素によって放射された光の強度を検出するように構成された検出層とを含み、
スクリーンは、厳密に７０よりも大きい原子番号の金属で作製され、あるいは厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％の１つまたは複数の金属を含む合金で作製され、スクリーンの厚さは、２０μｍから９００μｍの間である。

【0010】

本発明の特定の実施形態によれば、検出器は、単独で見なされ、もしくは技術的に可能な任意の組合せによる、次の特徴のうちの１つまたは複数を有する。
－ 検出器は、平面状である。
－ スクリーンは、厚さが１００μｍから２７５μｍの間である。
－ 金属スクリーンは、好ましくは劣化した、ウランから作製され、スクリーンは、厚さが１２５μｍから１７５μｍの間である。
－ 金属スクリーンは、トリウムから作製され、スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
－ 金属スクリーンは、ビスマスから作製され、スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
－ 金属スクリーンは、シンチレータ構成要素に接触している。
－ 検出器は、支持層を含み、支持層は、金属スクリーンとシンチレータ構成要素との間にある。
－ 検出器は、支持層を含み、支持層は、厚さが１μｍから３００μｍの間である。
－ シンチレータ構成要素は、ガドリニウムオキシ硫化物から作製される。
－ シンチレータ構成要素は、厚さが１００μｍから３００μｍの間である。

【0011】

本発明は、放射線撮影法用撮像アセンブリにさらに関し、この放射線撮影法用撮像アセンブリは、１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間のエネルギーを有するイオン化放射線源を含む。

【0012】

本発明の特定の実施形態によれば、放射線撮影法用撮像アセンブリは、次の特徴を有する。
－ 線源は、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを伴うイリジウム１９２ガンマ線源、またはセレン７５もしくはコバルト６０である。

【0013】

本発明は、単に一例として与えられる次の説明を読み、添付の図面を参照すると、より良く理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明による検出器の第１の実施形態の概略断面図である。

【図2】本発明による検出器の第２の実施形態の概略断面図である。

【図3】材料に応じた減衰係数の比率を示すグラフである。

【図4】異なる材料から作製され、厚さが０から２００μｍの間の例示的な金属スクリーンによって得られる利得を示す曲線グラフである。

【図5】４００μｍに等しい厚さの図４の例示的な金属スクリーンによって得られる利得を示すグラフである。

【図6】５００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。

【図7】６００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。

【図8】７００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。

【図9】８００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、イオン化放射線源と、検出器とを含む放射線撮影法用撮像アセンブリに関する。

【0016】

イオン化放射線源は、１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間、より具体的には２００ｋｅＶから２０ＭｅＶの間のエネルギーを有する。

【0017】

念のため、１電子ボルトは、１つの電子が静止状態から１ボルトの電位差によって加速されることによって取得される運動エネルギーとして定義される。

【0018】

１つの実施形態では、線源は、イリジウム１９２線源、すなわち、質量数が１９２に等しいイリジウム同位体である。イリジウム１９２線源は、たとえば、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを有する。

【0019】

代替としては、線源は、セレン７５またはコバルト６０の線源である。

【0020】

検出器１０の第１の実施形態が、図１に示され、検出器１０は、平面状である。

【0021】

検出器は、入力面６および出力面８を画定する。

【0022】

入力面６は、出力面８に実質的に平行であり、横平面を画定する。横平面に垂直な方向は、長手方向Ｘと呼ばれる。

【0023】

検出器は、次の順序で、金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６を含む。

【0024】

第１の実施形態では、検出器１０は、入力面６において金属スクリーン１２上に支持層１８、およびシンチレータ構成要素１４と検出層１６との間に保護層２０をさらに含む。

【0025】

したがって、検出器１０は、順番に、
－ 支持層１８と、
－ 金属スクリーン１２と、
－ シンチレータ構成要素１４と、
－ 保護層２０と、
－ 検出層１６と
を含む。

【0026】

金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６は、層の形態で構成されている。

【0027】

各層は、平面状であり、実質的に一定の、長手方向における層の寸法として定義されるそれぞれの厚さを有する。

【0028】

支持層１８および保護層２０は、平面状であり、それぞれの一定の厚さを有する。

【0029】

金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６は、層の形態で構成されている。前記面は、たとえば、長方形である。たとえば、面は、面積が１ｃｍ^２から５０ｃｍ^２の間である。

【0030】

支持層１８および保護層２０は、たとえば、横平面に平行な、金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６と同じ面を有する。

【0031】

一変形形態では、層の組は、横平面に平行な同じ面を有さず、少なくとも有効区域（ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ）において重ね合わせられている。

【0032】

支持層１８は、具体的には、シンチレータに対する支持を行うことを可能にする。

【0033】

支持層１８は、プラスチックから作製され、厚さは１μｍから３００μｍの間である。

【0034】

支持層１８は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、すなわちＰＥＴから作製される。ＰＥＴは、たとえば、Ｍｙｌａｒ（登録商標）の商標の下で販売されている。ＰＥＴは、可視スペクトルの光の少なくとも９０％、およびＸ線の９５％超えを透過する。

【0035】

金属スクリーン１２は、入射放射線を受けるように構成されている。

【0036】

入射放射線の少なくとも一部は、金属スクリーン１２の中を透過し、透過放射線を形成する。

【0037】

スクリーン１２は、厳密に７０よりも大きい原子番号の純金属、具体的には、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、またはウラン（Ｕ）から作製される。純金属は、その純度が厳密に９９．００％よりも大きい金属を示し、すなわち、スクリーン中の金属の量は、厳密に９９．００％よりも大きい。

【0038】

代替としては、スクリーン１２は、厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％、好ましくは少なくとも９０％の１つまたはいくつかの金属を含む合金から作製される。

【0039】

スクリーン１２は、厚さが、２０μｍから９００μｍの間、より具体的には１００μｍから４００μｍの間、具体的には１００μｍから２７５μｍの間である。

【0040】

１つの特定の実施形態では、金属スクリーン１２は、好ましくは劣化した、ウランから作製される。スクリーンは、厚さが１２５μｍから１７５μｍの間である。

【0041】

一変形形態では、金属スクリーンは、トリウムから作製される。スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。

【0042】

一変形形態では、金属スクリーンは、ビスマスから作製される。スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。

【0043】

一変形形態では、金属スクリーンは、鉛から作製される。スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。

【0044】

シンチレータ構成要素１４は、金属スクリーン１２によって透過された放射線を光に変換するように構成されている。本明細書においては以降、光は、たとえば３８０ｎｍから７８０ｎｍの間のスペクトルに含まれる１つまたは複数の波長を有する任意の電磁波を示す。

【0045】

シンチレータ構成要素１４は、たとえば、ガドリニウムオキシ硫化物から作製される。ガドリニウムの化学式は、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓであり、通常、ＧＯＳと表される。

【0046】

代替としては、シンチレータ構成要素１４は、次の材料、すなわち、ＣｓＩ：ＴＩ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＮＡＩ：ＴＩ、ＣａＷＯ_４、ＺｎＷＯ_４、ＣｄＷＯ_４、Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２、Ｌｕ_１．８Ｙｂ_０．２ＳｉＯ_５：Ｃｅ、Ｇｄ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ^２＋、ＢａＳＯ_４：Ｅｕ^２＋、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ^２＋、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ^３＋、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ^３＋、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ^３＋、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ^３＋、ＹＴａＯ_４、ＹＴａＯ_４：Ｎｂ、ＺｎＳ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＺｎＳｉＯ_４：Ｍｎ^２＋、ＣｓＩ、ＬｉＩ：Ｅｕ^２＋、ＰｂＷＯ_４、Ｂｉ_４Ｓｉ_３Ｏ_１２、Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋、ＹＡｌＯ_３：Ｃｅ^３＋、ＣｓＦ、ＣａＦ_２：Ｅｕ^２＋、ＢａＦ_２、ＣｅＦ_３、Ｙ_１．３４Ｇｄ_０．６Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、Ｐｒ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｐｒ^３＋、Ｃｅ、ＳＣＧＩ、ＨＦＧ：Ｃｅ^３＋（５％）、およびＣ_１４Ｈ_１０のうちの１つから作製される。

【0047】

シンチレータ構成要素１４は、厚さが１００μｍから３００μｍの間である。

【0048】

金属スクリーン１２は、シンチレータ構成要素１４に近接してまたは直接、接触している。具体的には、そのように近接して接触することにより、特にメガ電子ボルトよりも小さいエネルギーの放射線について、検出器の利得をより大きくすることが可能になる。

【0049】

保護層２０は、プラスチック材料、たとえば、ＰＥＴから作製される。

【0050】

保護層２０は、厚さが３０μｍ未満、好ましくは、１５μｍ未満、たとえば、５μｍから１５μｍの間である。厚さが薄いと、特に、より優れた空間分解能を有することが可能になる。

【0051】

検出層１６は、所与のスペクトルにわたってシンチレータ構成要素１４によって放射された光の強度を検出するように構成されている。所与のスペクトルは、可視領域、すなわち、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の、より具体的には、青色または緑色の可視領域に含まれる。

【0052】

検出層は、たとえば、フォトダイオードマトリクスを含む。一般に「ピクセルピッチ」と呼ばれるフォトダイオード間のピッチは、２５μｍから２００μｍの間である。

【0053】

各フォトダイオードは、入射光を電気信号に変換することができる。入射光の強度と、電圧などの電気信号のパラメータとの間の関係は、フォトダイオードの特性曲線の形態で知られている。

【0054】

マトリクスのフォトダイオードは、隣接しており、それにより、シンチレータ構成要素によって放射される光はすべて、フォトダイオードによって受けられるようになる。

【0055】

そのため、検出層１６は、フォトダイオードによって表される点における所与のスペクトルに関して受けた光強度を測定することができる。

【0056】

検出器の第２の実施形態は、図２に示されている。

【0057】

検出器の第２の実施形態が第１の実施形態とは異なる要素についてのみ、本明細書において以降、説明する。第１の実施形態と第２の実施形態との間の同様の要素は、同じ参照番号を有する。

【0058】

第２の実施形態では、金属スクリーン１２および支持層１８の、検出器１０の他の要素に対する位置が交換されている。具体的には、支持層１８は、金属スクリーン１２とシンチレータ構成要素１４との間に置かれている。

【0059】

次に、第１の実施形態による検出器を含む撮像アセンブリの動作について、このアセンブリが要素を撮像する適用例において説明する。

【0060】

要素は、１００ｋｅＶと１ＭｅＶとの間のエネルギーを有する線源、より具体的には、イリジウム１９２ガンマ線源により撮像することができる任意の要素である。

【0061】

要素は、たとえば、具体的には、８０ミリメートル（ｍｍ）以上の、またはアクセスすることが難しい厚い溶接部、厚い構成要素、厚さが７５ｍｍから９０ｍｍの管類である。

【0062】

代替としては、要素は、鋳鉄または鋳造部品である。

【0063】

イオン化放射線源は、撮像すべき要素に向かって放射線を放射する。放射線は、要素と相互作用し、それにより、放射線は、要素の異なるパラメータ、たとえば、材料、厚さ、欠陥の存在などに基づいて修正されることになる。

【0064】

放射線は、次に、検出器１０に向かうように配向され、検出器１０の入力部において、より具体的には、入力面６に対して透過される入射放射線を形成する。検出器の入力部における入射放射線は、撮像すべき要素によって透過されその要素によって放散される放射線を含んでいる。

【0065】

金属スクリーン１２は、具体的には放射線が支持層１８の中を通過した後、入射放射線を受ける。

【0066】

入射放射線の一部は、金属スクリーン１２によって透過され、すなわち、金属スクリーン１２の中をそれとは相互作用することなく通過し、透過放射線を形成する。

【0067】

入射放射線の一部は、一次的には、撮像システムの空間分解能を最良に維持する現象である光電効果によって、金属スクリーン１２と相互作用する。

【0068】

入射放射線は、他の現象、たとえば、コンプトン散乱によって金属スクリーン１２と相互作用することができる。蛍光放射線および／または制動放射線などの二次的現象も可能である。電子もまた、金属スクリーン１２によって生成され、放射され得る。

【0069】

金属スクリーン１２によって透過される放射線、ならびに金属スクリーン１２によって生成される二次的放射線のすべて（電子および光子）が、次いで、シンチレータ構成要素１４に到達する。

【0070】

この透過および生成された放射線は、シンチレータ構成要素１４によって光に変換される。シンチレータ構成要素１４に到達する放射線の強度が大きくなるほど、光の強度は高くなる。たとえば、シンチレータ構成要素１４の入力部における放射線のすべてによってシンチレータ構成要素１４に堆積されるエネルギーと、シンチレータ構成要素１４の出力部における光強度との線形関係が存在する。

【0071】

次いで、光は、保護層２０の中を通過する。

【0072】

検出層１６は、次に、それが受ける所与のスペクトルにわたる光の強度を検出する。より具体的には、各フォトダイオードは、受け取った光強度を検出し、それをその特性曲線に従って電気信号に変換する。したがって、検出層１６は、マトリクス状の点で光強度を測定し、それを電気信号マトリクスに変換する。

【0073】

各電気信号は、点または区域における撮像すべき要素の特性を表す。

【0074】

各電気信号は、撮像すべき要素の画像を形成するために、１つの情報、たとえば、グレーレベルに変換される。

【0075】

具体的には、この画像により、たとえば溶接部内で、脆弱な箇所を表すことができる要素内の欠陥を特定することが可能になる。

【0076】

第２の実施形態による検出器を含む撮像アセンブリは、先に説明したことと同様に働く。

【0077】

厳密に７０よりも大きい原子番号の金属から作製されるスクリーンを使用することの特定の利点を可視化するために、比率Ｒ_μを異なる金属について計算し、図３に金属ごとに示した。比率Ｒ_μは、金属スクリーン１２の厚さとは無関係である。

【0078】

放射線源は、計算結果のすべてについて同一である。この場合、放射線源は、イリジウム１９２ガンマ線源である。

【0079】

比率Ｒ_μは、光電効果による線形減衰係数とコンプトン散乱による線形減衰係数の比率である。光電効果による線形減衰係数およびコンプトン散乱による線形減衰係数は、スペクトルのエネルギーにおける光電効果およびコンプトン散乱による減衰係数のイリジウム１９２のスペクトルにわたる加重平均としてそれぞれ計算される。

【0080】

平均係数の計算は、次の式：

【数1】

により行われ、ただし、Ｐ（Ｅｉ）は、Ｉｒ１９２のスペクトルのエネルギーＥｉを伴う光子を有する尤度であり、＜μ＞は、減衰係数の加重平均であり、μ（Ｅｉ）は、エネルギーＥｉを伴う光子の減衰係数である。減衰係数を計算するには、ＮＩＳＴによるＸＤＯＭデータベースが使用される。

【0081】

次いで、比率Ｒ_μは、次：

【数2】

のように定義される。

【0082】

したがって、比率Ｒ_μが高くなるほど、入射放射線が光電効果によって金属スクリーンと相互作用する尤度は、コンプトン散乱によるものよりも高くなる。

【0083】

銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）、およびスズ（Ｓｎ）は、２９、４２、４５、４７、および５０に等しい、すなわち、厳密に７０未満の原子番号をそれぞれ有する。これらの金属のうちの１つから作製される各金属スクリーンは、厳密に０．７５よりも小さい比率Ｒ_μを有し、すなわち、入射放射線の各光子がコンプトン散乱によって相互作用することになる可能性は、光電効果によるものよりも高い。

【0084】

タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）は、７３、７４、７８、８２、８３、９０、および９２に等しい、すなわち、厳密に７０よりも大きい原子番号をそれぞれ有する。これらの金属のうちの１つから作製される各金属スクリーンは、２よりも大きい、または実質的に２に等しい比率Ｒ_μを有し、すなわち、入射放射線の各光子が光電効果によって相互作用することになる可能性は、コンプトン散乱によるものよりも高い。

【0085】

そのため、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）を使用することにより、特に、金属スクリーンにおけるコンプトン散乱を制限して、銅またはモリブデンのスクリーンと比べて改良された空間分解能および利得を有することが可能になる。

【0086】

原子番号が厳密に７０よりも大きく、厚さが２０μｍから９００μｍの間の金属から作製されたスクリーンによる利得の増加を見るために、利得Ｇを金属スクリーンの異なる材料および異なる厚さｘについて計算した。

【0087】

放射線源は、計算結果のすべてについて同一である。この場合、放射線源は、イリジウム１９２ガンマ線源である。

【0088】

この場合、シンチレータ構成要素１４は、ガドリニウムオキシ硫化物から作製され、実質的に２０８μｍに等しい厚さを有する。

【0089】

利得Ｇは、検出器が第１の実施形態において説明した構成によるシンチレータ構成要素１４に堆積される総エネルギーＥ_Ｍと、金属スクリーンを含まないシンチレータ構成要素１４に堆積される総エネルギーＥ_０との比率として定義され、すなわち、Ｇ＝Ｅ_Ｍ／Ｅ_０である。

【0090】

図４は、異なる材料の０から２００μｍの間の厚さについて得られる利得を示す曲線である。

【0091】

図５、図６、図７、図８、および図９は、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、および８００μｍに等しい厚さについて、異なる材料について得られる利得をそれぞれ示している。

【0092】

０から８００μｍの間のいずれの厚さについても、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）、およびスズ（Ｓｎ）について得られる利得は、厳密に１．１０未満である。

【0093】

０から２００μｍの間のいずれの厚さについても、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）について得られる利得は、厳密に１．１５よりも大きい。

【0094】

４００μｍの厚さについて、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）について得られる利得は、厳密に１．１５よりも大きい。

【0095】

鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、およびトリウム（Ｔｈ）について得られる利得は、５００μｍおよび６００μｍの厚さについては厳密に１．１５よりも大きく、７００μｍおよび８００μｍの厚さについては厳密に１．１０よりも大きい。

【0096】

したがって、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）を使用することにより、特に、銅またはモリブデンのスクリーンと比べてより高い利得を得ることが可能になる。

【0097】

具体的には、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）についての最大利得が、先に説明した条件の下、１．１８から１．２９の間であることが計算された。

【0098】

さらには、タンタル、タングステン、白金、鉛、ビスマス、トリウム、およびウランから作製されるスクリーンについての最大利得は、５０μｍから３００μｍの厚さについて達成される。

【0099】

具体的には、劣化ウランから作製されるスクリーンを含む検出器についての最大利得は、１２５μｍから１７５μｍの間の厚さについて得られ、トリウムの場合には、最大利得は、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さについて得られる。

【0100】

そのため、これにより、あらかじめ選択された金属の性質に基づいて、最大利得を得るための金属スクリーンの厚さを選定することが可能になる。

【0101】

そのため、そのような撮像アセンブリにより、特にはイリジウム１９２ガンマ線源について、最適化された利得および優れた空間分解能を得ることが可能になる。具体的には、最適化された利得により、撮像すべき要素の露光時間を低減させることが可能になる。

【0102】

代替としては、撮像アセンブリの線源は、たとえば、１ＭｅＶと２５ＭｅＶとの間の高エネルギー放射線を放射する線形加速器である。具体的には、そのような撮像アセンブリは、たとえば放射線治療セッションの開始前に行われる放射線検査に使用することが可能である。

【0103】

より概括的には、本発明による検出器は、核撮像に使用され得る。

【符号の説明】

【0104】

６ 入力面
８ 出力面
１０ 検出器
１２ 金属スクリーン
１４ シンチレータ構成要素
１６ 検出層
１８ 支持層
２０ 保護層
Ｅｂ 光電子の結合エネルギー
Ｅｅ エネルギー
Ｅｉ エネルギー
Ｅ_Ｍ 総エネルギー
Ｅｐｈ 入射光子のエネルギー
Ｅ_０ 総エネルギー
Ｇ 利得
Ｐ（Ｅｉ） 尤度
Ｒ_μ 比率
ｘ 厚さ
Ｘ 長手方向
μ（Ｅｉ） 光子の減衰係数
＜μ＞ 減衰係数の加重平均

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6-7】

【図8-9】