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特許7584141放射線検出器、シンチレータユニット、画像生成装置、及びシンチレータユニットの製造方法
(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】2024-11-07
(45)【発行日】2024-11-15
(54)【発明の名称】放射線検出器、シンチレータユニット、画像生成装置、及びシンチレータユニットの製造方法
(51)【国際特許分類】
G01T 1/20 20060101AFI20241108BHJP
G01T 1/161 20060101ALI20241108BHJP
【ＦＩ】
G01T1/20 L
G01T1/20 E
G01T1/20 G
G01T1/20 B
G01T1/20 D
G01T1/161 C
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021050842
(22)【出願日】2021-03-24
(65)【公開番号】P2022148952
(43)【公開日】2022-10-06
【審査請求日】2023-11-15
(73)【特許権者】
【識別番号】301032942
【氏名又は名称】国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(74)【代理人】
【識別番号】110002826
【氏名又は名称】弁理士法人雄渾
(72)【発明者】
【氏名】稲玉 直子
(72)【発明者】
【氏名】山谷 泰賀
【審査官】藤本 加代子
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第２０１８－００７９６８１（ＫＲ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２４１５７０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１０９５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１２８３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０５２９７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－００７５６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１９９７４８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｔ １／００－７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２次元的に配置した複数のシンチレータ素子と、前記複数のシンチレータ素子と光学的に結合された受光素子とを備える放射線検出器において、
最外周に配置したシンチレータ素子には、他のシンチレータ素子と光学的に遮断し、他のシンチレータ素子側へのシンチレーション光の漏出を防止する光漏出防止手段を設け、
前記最外周よりも内側に、複数の前記シンチレータ素子が配置されることを特徴とする、放射線検出器。
【請求項2】
前記光漏出防止手段は、光反射面を有し、スリットのない平板からなることを特徴とする、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項3】
前記光漏出防止手段は、１枚の平板によって、最外周に配置した複数のシンチレータ素子に対するシンチレーション光の漏出防止を行うものを含むことを特徴とする、請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項4】
前記最外周よりも内側に配置した前記複数のシンチレータ素子間に、シンチレーション光を反射する光反射手段を設け、前記光反射手段は、光反射面を有し、かつスリットが設けられた平板を組み合わせてなることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項5】
前記シンチレータ素子及び前記光漏出防止手段を含んでなるシンチレータアレイを形成し、前記シンチレータアレイを複数積層することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一
項に記載の放射線検出器。
【請求項6】
前記シンチレータ素子、前記光漏出防止手段及び前記光反射手段を含んでなるシンチレータアレイを形成し、前記シンチレータアレイを、複数積層し、
各層ごとに、前記シンチレータアレイにおける前記光反射手段の配置箇所が異なる構造を有していることを特徴とする、請求項４に記載の放射線検出器。
【請求項7】
前記光反射手段が、最外周に配置された前記シンチレータ素子間に対しても設けられ、最外周よりも内側に配置した前記シンチレータ素子間から延伸して設けられる第１光反射手段と、
前記第１光反射手段とは独立して設けられる第２光反射手段と、を含むことを特徴とする、請求項６に記載の放射線検出器。
【請求項8】
前記光漏出防止手段は、前記シンチレータアレイの積層方向にわたる一体的構造を有する部材からなることを特徴とする、請求項５～７のいずれか一項に記載の放射線検出器。
【請求項9】
２次元的に配置した複数のシンチレータ素子を含んでなるシンチレータユニットであって、最外周に配置したシンチレータ素子には、他のシンチレータ素子と光学的に遮断し、他のシンチレータ素子側へのシンチレーション光の漏出を防止する光漏出防止手段を設け、
前記最外周よりも内側に、複数の前記シンチレータ素子が配置される、ことを特徴とする、シンチレータユニット。
【請求項10】
請求項１～８のいずれか一項に記載の放射線検出器と、前記放射線検出器で得られた検出データに基づく画像生成部と、を備えることを特徴と
する、画像生成装置。
【請求項11】
請求項９に記載のシンチレータユニットを製造するシンチレータユニットの製造方法であって、
第１の平板部材と前記第１の平板部材に接続される複数の第２の平板部材と、が一体化されてなる光漏出防止手段と、複数のシンチレータ素子と、を準備する工程と、
前記光漏出防止手段と、前記複数のシンチレータ素子とを組み合わせて、請求項９に記載のシンチレータユニットを製造する工程と、
を含むシンチレータユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
対象から放出される放射線を検出する放射線検出器は、放射線汚染された物品や生体の検査のほか、医療分野において患者の治療あるいは診断に必要な情報となる画像取得にも活用されている。
特に、放射線検出器を利用する医療診断装置の一つとして、ポジトロン断層法（positron emission tomography；以下、「ＰＥＴ」という）を活用した陽電子放射断層撮像装置（以下、「ＰＥＴ装置」という）が挙げられる。ＰＥＴ装置は、放射性薬剤を投与した患者から放出される放射線を検知し、患者の体内での放射性薬剤の密度分布に係る画像取得を行う装置であり、がん検査などで活用されている。このため、ＰＥＴ装置などの医療診断装置に用いられる放射線検出器には、対象（患者）から放出される放射線の位置を精度高く検出することが求められる。
特に、放射線検出器を利用する医療診断装置の一つとして、ポジトロン断層法（positron emission tomography；以下、「ＰＥＴ」という）を活用した陽電子放射断層撮像装置（以下、「ＰＥＴ装置」という）が挙げられる。ＰＥＴ装置は、放射性薬剤を投与した患者から放出される放射線を検知し、患者の体内での放射性薬剤の密度分布に係る画像取得を行う装置であり、がん検査などで活用されている。このため、ＰＥＴ装置などの医療診断装置に用いられる放射線検出器には、対象（患者）から放出される放射線の位置を精度高く検出することが求められる。
【0003】
このような放射線検出器としては、放射線を吸収してシンチレーション光を発生させるシンチレータ素子と、発生したシンチレーション光の位置や光強度を検出する光検出部を備えるものが知られている。より具体的には、複数のシンチレータ素子を２次元的ないしは３次元的に配列し、光検出部では、シンチレータ素子から放出されるシンチレーション光を検知し、放射線の入射により応答したシンチレータ素子の識別を行うことで、放射線の入射位置を検出する放射線検出器の構成が知られている。
また、このような放射線検出器においては、応答したシンチレータ素子の識別に係る分解能、すなわち放射線検出器に入射した放射線の位置情報取得に係る放射線検出位置弁別能（以下、単に「位置弁別能」ともいう）の向上に係る技術についての検討がなされている。
また、このような放射線検出器においては、応答したシンチレータ素子の識別に係る分解能、すなわち放射線検出器に入射した放射線の位置情報取得に係る放射線検出位置弁別能（以下、単に「位置弁別能」ともいう）の向上に係る技術についての検討がなされている。
【0004】
例えば、特許文献１には、シンチレータ素子からのシンチレーション光をライトガイド内で拡散して光検出部（複数の光電子増倍管）に入射させ、このときの受光量の比が応答したシンチレータ素子の位置により異なることに基づき、放射線がどのシンチレータ素子に入射したのかについての演算を複数回路により行うことにより、位置弁別能を高めることが記載されている。
【0005】
また、例えば、特許文献２には、シンチレータ素子群と、シンチレータ素子からの光を案内するライトガイドと、ライトガイドに対して光学的に結合されて光を電気信号に変換する光電子増倍管とを備えた放射線検出器において、ライトガイドの光入力面とシンチレータ素子群の光出力面の大きさを整合させるとともに、ライトガイドの光出力面と光電子増倍管の光入力面の大きさを整合させることで、シンチレータ素子のいかなる場所に放射線が入射しても、正確な位置弁別が可能になることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】実全昭６０－１２３６８３号公報
【文献】特開２００４－３５４３４３号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１及び特許文献２に記載されるように、放射線検出器において、シンチレータ素子と光電子倍増管の間にライトガイドを設け、位置弁別能の向上を図ることは知られている。
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載されたようなライトガイドを用いる場合、ライトガイド内でのシンチレーション光の減衰や、ライトガイド作成に係るコスト増といった問題が生じる。また、特許文献１に記載されるように、ライトガイドによって光検出部に入射するシンチレーション光の拡散を生じさせる場合、光検出部における受光量の低下が起こり、これに伴う演算精度の低下が問題となる。
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載されたようなライトガイドを用いる場合、ライトガイド内でのシンチレーション光の減衰や、ライトガイド作成に係るコスト増といった問題が生じる。また、特許文献１に記載されるように、ライトガイドによって光検出部に入射するシンチレーション光の拡散を生じさせる場合、光検出部における受光量の低下が起こり、これに伴う演算精度の低下が問題となる。
【0008】
そして、従来の放射線検出器においては、ライトガイドの有無にかかわらず、応答したシンチレータ素子の識別に際し、放射線検出器の端に配置されたシンチレータ素子からの応答と、その隣のシンチレータ素子との応答において、光検出部における光強度分布が互いに類似したものになる。その結果、光強度分布に基づく位置演算を行った際に、放射線検出器の端に配置されたシンチレータ素子からの応答と、その隣のシンチレータ素子からの応答との位置演算結果が類似したものとなり、差異がなくなってしまう。このため、光検出部において２つのシンチレータ素子の応答を個々識別することが困難となることが多く、放射線検出器の端（周縁部）における位置弁別能の劣化が問題となっている。
【0009】
そこで、本発明の課題は、特に周縁部における位置弁別能の高い放射線検出器及びシンチレータユニットを提供することである。
また、本発明の課題は、上記放射線検出器を用い、高画質の画像生成が可能な空間分解能の高い画像生成装置を提供することである。
また、本発明の課題は、上記放射線検出器を用い、高画質の画像生成が可能な空間分解能の高い画像生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、２次元的に配置した複数のシンチレータ素子に対し、最外周に配置したシンチレータ素子からのシンチレーション光が他のシンチレータ素子側へ漏出することを防止する手段を設けることによって、最外周に配置したシンチレータ素子の応答（最外周に配置したシンチレータ素子から発せられた光）が光検出部に入力される際に、他のシンチレータ素子の応答との差異を生じさせることが可能となるという知見を得た。つまり、最外周（端）に配置したシンチレータ素子からのシンチレーション光の光検出部上の光強度分布を変えることで、位置演算結果を端隣のシンチレータ素子と有意な差のあるものにすることができることを見出した。さらに、これにより、周縁部における位置弁別能を向上させた放射線検出器及びシンチレータユニット、並びにこの放射線検出器を活用し、高画質の画像生成を可能とする空間分解能の高い画像生成装置を形成することができるという知見に至り、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置である。
すなわち、本発明は、以下の放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置である。
【0011】
上記課題を解決するための本発明の放射線検出器は、２次元的に配置した複数のシンチレータ素子と、複数のシンチレータ素子と光学的に結合された受光素子とを備える放射線検出器において、最外周に配置したシンチレータ素子には、他のシンチレータ素子と光学的に遮断し、他のシンチレータ素子側へのシンチレーション光の漏出を防止する光漏出防止手段を設けることを特徴とするものである。
この特徴によれば、最外周に配置したシンチレータ素子と、他のシンチレータ素子とを光学的に遮断し、かつ光の漏出を防止することで、最外周に配置されたシンチレータ素子の応答が受光素子に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答が受光素子に入力する際の光強度分布との間に差異を生じさせることが可能となる。このため、最外周に配置されたシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差が生じるものとなり、受光素子で検知する２つのシンチレータ素子の応答を個々識別することが可能となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
なお、以下、最外周に配置されたシンチレータ素子の応答（シンチレーション光）が受光素子に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答が受光素子に入力される際の光強度分布との間に生じる差のことを、単に「（シンチレータ素子の）応答差」と呼ぶこともあるものとする。
この特徴によれば、最外周に配置したシンチレータ素子と、他のシンチレータ素子とを光学的に遮断し、かつ光の漏出を防止することで、最外周に配置されたシンチレータ素子の応答が受光素子に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答が受光素子に入力する際の光強度分布との間に差異を生じさせることが可能となる。このため、最外周に配置されたシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差が生じるものとなり、受光素子で検知する２つのシンチレータ素子の応答を個々識別することが可能となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
なお、以下、最外周に配置されたシンチレータ素子の応答（シンチレーション光）が受光素子に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答が受光素子に入力される際の光強度分布との間に生じる差のことを、単に「（シンチレータ素子の）応答差」と呼ぶこともあるものとする。
【0012】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、光漏出防止手段は、光反射面を有し、スリットのない平板からなるという特徴を有する。
この特徴によれば、光漏出防止手段によるシンチレータ素子の応答差を生じさせることについて、細かい加工を必要としない部材（平板）を用いた簡易な構造で実現することが可能となる。また、光漏出防止手段に係る部材に対する細かい加工が不要であることから、放射線検出器としてのコスト減が可能になるとともに、部材の加工の精度に依存せず、シンチレータ素子の応答差を生じさせることが可能となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
この特徴によれば、光漏出防止手段によるシンチレータ素子の応答差を生じさせることについて、細かい加工を必要としない部材（平板）を用いた簡易な構造で実現することが可能となる。また、光漏出防止手段に係る部材に対する細かい加工が不要であることから、放射線検出器としてのコスト減が可能になるとともに、部材の加工の精度に依存せず、シンチレータ素子の応答差を生じさせることが可能となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
【0013】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、光漏出防止手段は、１枚の平板によって、最外周に配置した複数のシンチレータ素子に対するシンチレーション光の漏出防止を行うものを含むという特徴を有する。
この特徴によれば、光漏出防止手段に係る部材点数を減らすとともに、最外周に配置されたシンチレータ素子の応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることがより簡便となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
この特徴によれば、光漏出防止手段に係る部材点数を減らすとともに、最外周に配置されたシンチレータ素子の応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることがより簡便となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
【0014】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、最外周よりも内側に配置した複数のシンチレータ素子間に、シンチレーション光を反射する光反射手段を設け、光反射手段は、光反射面を有し、かつスリットが設けられた平板を組み合わせてなるという特徴を有する。
この特徴によれば、最外周に配置したシンチレータ素子以外のシンチレータ素子間に対し、光反射手段を設けることで、受光素子に入射するシンチレータ素子の応答についての区画化を行い、受光素子におけるシンチレータ素子の応答に係る識別を容易に行うことが可能となる。また、光反射手段に係る部材として、スリットを備える平板を組み合わせたものとすることで、シンチレータ素子の配置における位置決めや区画化を容易に行うことができるとともに、組立に係る作業負荷を低減させることが可能となる。
さらに、この特徴によれば、最外周に配置したシンチレータ素子以外のシンチレータ素子間については、光反射手段であるスリットからシンチレーション光が漏出することになる。このとき、最外周以外の箇所におけるシンチレータ素子の応答は、区画外に一定の広がりを有する光強度分布として受光素子に入射することになる。このため、本来区画された範囲よりも広域な光強度分布が入力されることになり、受光素子におけるシンチレータ素子の応答に係る識別に関する演算（特に重心演算）における演算精度を高めることが可能となる。これにより、放射線検出器全体としての位置弁別能を向上させることが可能となる。
この特徴によれば、最外周に配置したシンチレータ素子以外のシンチレータ素子間に対し、光反射手段を設けることで、受光素子に入射するシンチレータ素子の応答についての区画化を行い、受光素子におけるシンチレータ素子の応答に係る識別を容易に行うことが可能となる。また、光反射手段に係る部材として、スリットを備える平板を組み合わせたものとすることで、シンチレータ素子の配置における位置決めや区画化を容易に行うことができるとともに、組立に係る作業負荷を低減させることが可能となる。
さらに、この特徴によれば、最外周に配置したシンチレータ素子以外のシンチレータ素子間については、光反射手段であるスリットからシンチレーション光が漏出することになる。このとき、最外周以外の箇所におけるシンチレータ素子の応答は、区画外に一定の広がりを有する光強度分布として受光素子に入射することになる。このため、本来区画された範囲よりも広域な光強度分布が入力されることになり、受光素子におけるシンチレータ素子の応答に係る識別に関する演算（特に重心演算）における演算精度を高めることが可能となる。これにより、放射線検出器全体としての位置弁別能を向上させることが可能となる。
【0015】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、シンチレータ素子及び光漏出防止手段を含んでなるシンチレータアレイを形成し、シンチレータアレイを複数積層するという特徴を有する。
この特徴によれば、周縁部における位置弁別能を向上させることのできるシンチレータ素子と光漏出防止手段の組み合わせからなるシンチレータアレイを複数積層することで、特にシンチレータアレイ端部に係る放射線検出器の位置弁別能を向上させるとともに、放射線検出器の応答性（感度）を高めることが可能となる。
この特徴によれば、周縁部における位置弁別能を向上させることのできるシンチレータ素子と光漏出防止手段の組み合わせからなるシンチレータアレイを複数積層することで、特にシンチレータアレイ端部に係る放射線検出器の位置弁別能を向上させるとともに、放射線検出器の応答性（感度）を高めることが可能となる。
【0016】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、シンチレータ素子、光漏出防止手段及び光反射手段を含んでなるシンチレータアレイを形成し、シンチレータアレイを、複数積層し、各層ごとに、シンチレータアレイにおける光反射手段の配置箇所が異なる構造を有しているという特徴を有する。
シンチレータ素子及び光反射手段を含んでなるシンチレータアレイを単に積層した場合、積層方向に光反射手段が連続して配置される箇所が生じることになる。このとき、各層におけるシンチレータ素子の区画分けが重なることから、シンチレータアレイの積層による放射線検出器としての応答性（分解能）向上に係る効果が得られないことになってしまう。また、シンチレータアレイの端部においては、シンチレータ素子からの応答に係る光強度分布が、隣のシンチレータ素子の応答に係る光強度分布と類似してしまい、放射線検出器の位置弁別能低下につながることになってしまう。
一方、この特徴によれば、シンチレータアレイの端部（最外周）では、光漏出防止手段によりシンチレータ素子の応答差が生じることで、シンチレータアレイ端部におけるシンチレータ素子の応答を適切に識別することが容易になるとともに、シンチレータアレイの最外周より内側においては、シンチレータアレイの各層ごとに光反射手段の配置箇所を異なるものとすることで、積層方向に隣接する光反射手段が全て連続した配置とはならないような構造とすることができる。これにより、各層からのシンチレータ素子の応答を適切に区画分けした状態で、受光素子に入射させることができ、放射線検出器の位置弁別能を向上させることと、放射線検出器の応答性（感度）を高めることを両立することが可能となる。また、シンチレータアレイ全体としての構造設計が容易となる。
シンチレータ素子及び光反射手段を含んでなるシンチレータアレイを単に積層した場合、積層方向に光反射手段が連続して配置される箇所が生じることになる。このとき、各層におけるシンチレータ素子の区画分けが重なることから、シンチレータアレイの積層による放射線検出器としての応答性（分解能）向上に係る効果が得られないことになってしまう。また、シンチレータアレイの端部においては、シンチレータ素子からの応答に係る光強度分布が、隣のシンチレータ素子の応答に係る光強度分布と類似してしまい、放射線検出器の位置弁別能低下につながることになってしまう。
一方、この特徴によれば、シンチレータアレイの端部（最外周）では、光漏出防止手段によりシンチレータ素子の応答差が生じることで、シンチレータアレイ端部におけるシンチレータ素子の応答を適切に識別することが容易になるとともに、シンチレータアレイの最外周より内側においては、シンチレータアレイの各層ごとに光反射手段の配置箇所を異なるものとすることで、積層方向に隣接する光反射手段が全て連続した配置とはならないような構造とすることができる。これにより、各層からのシンチレータ素子の応答を適切に区画分けした状態で、受光素子に入射させることができ、放射線検出器の位置弁別能を向上させることと、放射線検出器の応答性（感度）を高めることを両立することが可能となる。また、シンチレータアレイ全体としての構造設計が容易となる。
【0017】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、光反射手段が、最外周に配置されたシンチレータ素子間に対しても設けられ、最外周よりも内側に配置したシンチレータ素子間から延伸して設けられる第１光反射手段と、第１光反射手段とは独立して設けられる第２光反射手段と、を含むという特徴を有する。
この特徴によれば、シンチレータアレイの最外周側とその内側に対し、それぞれ光反射手段を設けることで、最外周側のシンチレータ素子間においても区画化が容易となるとともに、位置演算精度の向上が図られる。また、シンチレータアレイの最外周においては、その内側に設けられた光反射手段とは配置箇所が異なる構造を形成可能とすることで、最外周（端）における位置弁別能を高めるための最適構造を独立して形成することが可能となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
この特徴によれば、シンチレータアレイの最外周側とその内側に対し、それぞれ光反射手段を設けることで、最外周側のシンチレータ素子間においても区画化が容易となるとともに、位置演算精度の向上が図られる。また、シンチレータアレイの最外周においては、その内側に設けられた光反射手段とは配置箇所が異なる構造を形成可能とすることで、最外周（端）における位置弁別能を高めるための最適構造を独立して形成することが可能となる。これにより、放射線検出器の周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
【0018】
また、本発明の放射線検出器の一実施態様としては、光漏出防止手段は、シンチレータアレイの積層方向にわたる一体的構造を有する部材からなるという特徴を有する。
この特徴によれば、シンチレータアレイを積層して用いる際に、光漏出防止手段の作製及び配置が容易になるとともに、光漏出防止手段によるシンチレータ素子の応答差をより確実に生じさせることが可能となる。
この特徴によれば、シンチレータアレイを積層して用いる際に、光漏出防止手段の作製及び配置が容易になるとともに、光漏出防止手段によるシンチレータ素子の応答差をより確実に生じさせることが可能となる。
【0019】
上記課題を解決するための本発明のシンチレータユニットは、２次元的に配置した複数のシンチレータ素子を含んでなるシンチレータユニットであって、最外周に配置したシンチレータ素子には、他のシンチレータ素子と光学的に遮断し、他のシンチレータ素子側へのシンチレーション光の漏出を防止する光漏出防止手段を設けるという特徴を有する。
この特徴によれば、受光素子と組み合わせた際に、受光素子に入力される最外周に配置したシンチレータ素子の応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることが可能となるシンチレータユニットを形成することができる。これにより、最外周に配置されたシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差を生じさせ、受光素子が検知する２つのシンチレータ素子の応答を個々識別することを可能とし、周縁部における位置弁別能を向上させた放射線検出器を容易に形成することができる。
この特徴によれば、受光素子と組み合わせた際に、受光素子に入力される最外周に配置したシンチレータ素子の応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子の応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることが可能となるシンチレータユニットを形成することができる。これにより、最外周に配置されたシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差を生じさせ、受光素子が検知する２つのシンチレータ素子の応答を個々識別することを可能とし、周縁部における位置弁別能を向上させた放射線検出器を容易に形成することができる。
【0020】
上記課題を解決するための本発明の画像生成装置は、上記放射線検出器と、放射線検出器で得られた検出データに基づく画像生成部と、を備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、上記放射線検出器で得られた検出データを用いることで、放射線の入射位置情報に係る精度の高いデータを基に、画像生成を行うことが可能となる。これにより、高画質の画像生成を可能とする空間分解能の高い画像生成装置を提供することが可能となる。
この特徴によれば、上記放射線検出器で得られた検出データを用いることで、放射線の入射位置情報に係る精度の高いデータを基に、画像生成を行うことが可能となる。これにより、高画質の画像生成を可能とする空間分解能の高い画像生成装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、特に周縁部における位置弁別能の高い放射線検出器及びシンチレータユニットを提供することができる。
また、本発明によれば、上記放射線検出器を用い、高画質の画像生成が可能な空間分解能の高い画像生成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、上記放射線検出器を用い、高画質の画像生成が可能な空間分解能の高い画像生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の構造を示す概略説明図である。
【図2】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の光漏出防止手段の一例を示す概略説明図である。
【図3】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の光漏出防止手段の別態様を示す概略説明図である。
【図4】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の光漏出防止手段の別態様を示す概略説明図である。
【図5】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の光反射手段の一例を示す概略説明図である。
【図6】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器に放射線が入射した際の模式図である。
【図7】比較例としての放射線検出器に放射線が入射した際の模式図である。
【図8】本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図である。
【図9】比較例としての放射線検出器を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図である。
【図10】本発明の第１の実施態様に係る画像生成装置の構造を示す概略説明図である。
【図11】本発明の第２の実施態様に係る放射線検出器全体の構造を示す概略説明図（斜視図）である。
【図12】本発明の第２の実施態様に係る放射線検出器の別態様に係る構造（シンチレータアレイの構造）の一例を示す概略説明図である。
【図13】本発明の第２の実施態様に係る放射線検出器の別態様に係る構造（シンチレータアレイの構造）の一例を示す概略説明図である。
【図14】比較例としての放射線検出器（４層ＤＯＩ検出器）におけるシンチレータアレイの構造を示す概略説明図である。
【図15】本発明の第２の実施態様に係る放射線検出器を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図である。
【図16】比較例としての放射線検出器を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置に係る実施形態を詳細に説明する。
なお、実施形態に記載する放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置については、本発明を説明するために例示したに過ぎず、これに制限されるものではない。
なお、実施形態に記載する放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置については、本発明を説明するために例示したに過ぎず、これに制限されるものではない。
【0024】
［第１の実施態様］
（放射線検出器）
図１は、本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の構造を示す概略説明図（斜視図）である。
本実施態様に係る放射線検出器１Ａは、対象から放出される放射線を検出するものであり、放射線検出器１Ａに入射した放射線の位置情報を得ることができる位置弁別機能を有するものである。
（放射線検出器）
図１は、本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器の構造を示す概略説明図（斜視図）である。
本実施態様に係る放射線検出器１Ａは、対象から放出される放射線を検出するものであり、放射線検出器１Ａに入射した放射線の位置情報を得ることができる位置弁別機能を有するものである。
【0025】
図１に示すように、放射線検出器１Ａは、２次元的に配置された複数のシンチレータ素子２と、受光素子３とを備えている。また、放射線検出器１Ａは、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａと最外周以外に配置された他のシンチレータ素子２Ｂとを光学的に遮断する光漏出防止手段４と、最外周以外に配置された複数のシンチレータ素子２Ｂ間に設けられる光反射手段５とを備えている。
【0026】
シンチレータ素子２は、放射線を吸収してシンチレーション光と呼ばれる光を発生させるものである。このシンチレーション光は、吸収した放射線の線量に対応する光強度を有している。
【0027】
シンチレータ素子２としては、放射線の入射によってシンチレーション光を発生する結晶塊からなるものが挙げられる。より具体的には、例えば、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ２（１－Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（ＬＹＳＯ）、ＣｅがドープされたＧｄ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２（ＧＡＧＧ）、ＣｅやＺｒがドープされたＧｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ２（１－Ｘ）Ｇ２ＸＳｉＯ５（ＬＧＳＯ）、ＰｒがドープされたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２（ＬｕＡＧ）、ＣｅがドープされたＬａＢｒ３、ＣｅがドープされたＬａＣｌ３、ＣｅがドープされたＬｕ０．７Ｙ０．３ＡｌＯ３（ＬｕＹＡＰ）、Ｌｕｔｅｔｉｕｍ Ｆｉｎｅ Ｓｉｌｉｃａｔｅ（ＬＦＳ）などが挙げられる。
【0028】
シンチレータ素子２の形状については特に限定されないが、効率的な２次元的配置を行うために、略直方体状の外形形状を有するものとすることが好ましい。
また、シンチレータ素子２の大きさについても特に限定されない。シンチレータ素子２の大きさについては、例えば、所望する空間分解能等の検出精度や、シンチレータ素子２の加工に係るコスト等に応じ、適宜設定することが可能である。
また、シンチレータ素子２の大きさについても特に限定されない。シンチレータ素子２の大きさについては、例えば、所望する空間分解能等の検出精度や、シンチレータ素子２の加工に係るコスト等に応じ、適宜設定することが可能である。
【0029】
本実施態様におけるシンチレータ素子２は、図１に示すように、略直方体からなり、放射線が入射する側に位置する上面２ａと、その反対側に位置し、かつ後述する受光素子３と光学的に結合される結合底面２ｂと、４つの側面２ｃとを有している。これらの面２ａ、２ｂ、２ｃは、鏡面に加工されていてもよく、粗面に加工されていてもよい。より具体的には、これらの面２ａ、２ｂ、２ｃは、切り出したままの粗面であってもよいし、切り出した後に機械研磨によって鏡面にされてもよいし、切り出した後に溶液に浸漬して表面を滑らかにする化学研磨によって鏡面にされてもよい。
【0030】
また、本実施態様におけるシンチレータ素子２は、側面２ｃ同士が隣り合うように２次元的に配置される。なお、図１では、シンチレータ素子２を正方形状の平面的な２次元に配置しているが、円筒状の２次元に配置するものとしてもよい。
ここで、受光素子３上に配置するシンチレータ素子２の個数については特に限定されない。一般に、一列当たりに配置するシンチレータ素子２のサイズを小さくすることで、放射線検出器１Ａとしての空間分解能は向上する。一方で、それにより一列当たりに配置するシンチレータ素子２の個数が増えることで、位置識別のためのシンチレータ素子２の応答差に精度が求められ、特に周縁部における位置弁別能が低下するおそれがある。しかし、本実施態様における放射線検出器１Ａでは、後述する光漏出防止手段４を設けることにより、周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。したがって、２次元的に配置されるシンチレータ素子２の個数は、所望する空間分解能を鑑み、適宜選択することが好ましい。
なお、本実施態様におけるシンチレータ素子２は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａと、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂとを分けて説明及び図示を行っているが、これはシンチレータ素子２の配置箇所に伴う分類であり、シンチレータ素子２Ａ及び２Ｂは同一の性質や構造を有するものである。
ここで、受光素子３上に配置するシンチレータ素子２の個数については特に限定されない。一般に、一列当たりに配置するシンチレータ素子２のサイズを小さくすることで、放射線検出器１Ａとしての空間分解能は向上する。一方で、それにより一列当たりに配置するシンチレータ素子２の個数が増えることで、位置識別のためのシンチレータ素子２の応答差に精度が求められ、特に周縁部における位置弁別能が低下するおそれがある。しかし、本実施態様における放射線検出器１Ａでは、後述する光漏出防止手段４を設けることにより、周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。したがって、２次元的に配置されるシンチレータ素子２の個数は、所望する空間分解能を鑑み、適宜選択することが好ましい。
なお、本実施態様におけるシンチレータ素子２は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａと、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂとを分けて説明及び図示を行っているが、これはシンチレータ素子２の配置箇所に伴う分類であり、シンチレータ素子２Ａ及び２Ｂは同一の性質や構造を有するものである。
【0031】
受光素子３は、シンチレータ素子２と光学的に結合され、シンチレータ素子２からのシンチレーション光が入射した時の光強度に応じた電気信号を出力するものである。
また、本実施態様における受光素子３としては、１又は複数の受光素子３を平面配置し、入射したシンチレーション光の入射位置を検出可能とする。なお、受光素子３としては、シンチレーション光の入射位置が検出可能な構成であればよく、受光素子３の個数は特に限定されない。例えば、シンチレータ素子２の個数と受光素子３の個数を一致させるものとしてもよく、シンチレータ素子２の個数よりも受光素子３の個数を少なくするものとしてもよい。
また、本実施態様における受光素子３としては、１又は複数の受光素子３を平面配置し、入射したシンチレーション光の入射位置を検出可能とする。なお、受光素子３としては、シンチレーション光の入射位置が検出可能な構成であればよく、受光素子３の個数は特に限定されない。例えば、シンチレータ素子２の個数と受光素子３の個数を一致させるものとしてもよく、シンチレータ素子２の個数よりも受光素子３の個数を少なくするものとしてもよい。
【0032】
また、シンチレータ素子２の配置面積と受光素子３の配置面積は略同じとすることが好ましい。これにより、放射線検出器１Ａに入射した放射線に対するシンチレータ素子２の応答全体に対し、受光素子３による検知が可能となるため、放射線検出器１Ａの検出感度を高めることができる。
特に、後述するように、本実施態様における放射線検出器１Ａを画像生成装置に適用する場合、受光素子３の配置面積よりもシンチレータ素子２の配置面積が小さいと、複数の放射線検出器１Ａを配列させた際に、対象からの放射線がシンチレータ素子２に入射せず、応答が生じない隙間が存在することになる。この隙間の存在により、本来、受光素子３で検知すべき放射線（シンチレータ素子２の応答）を検知できなくなり、対象に係るデータの欠損が生じてしまう。そして、このデータ欠損が、画像の劣化につながってしまうことになる。したがって、シンチレータ素子２の配置面積と受光素子３の配置面積は略同じとし、放射線検出器１Ａにおいてシンチレータ素子２の応答が生じない隙間を最小限とすることが好ましい。
特に、後述するように、本実施態様における放射線検出器１Ａを画像生成装置に適用する場合、受光素子３の配置面積よりもシンチレータ素子２の配置面積が小さいと、複数の放射線検出器１Ａを配列させた際に、対象からの放射線がシンチレータ素子２に入射せず、応答が生じない隙間が存在することになる。この隙間の存在により、本来、受光素子３で検知すべき放射線（シンチレータ素子２の応答）を検知できなくなり、対象に係るデータの欠損が生じてしまう。そして、このデータ欠損が、画像の劣化につながってしまうことになる。したがって、シンチレータ素子２の配置面積と受光素子３の配置面積は略同じとし、放射線検出器１Ａにおいてシンチレータ素子２の応答が生じない隙間を最小限とすることが好ましい。
【0033】
本実施態様における受光素子３は、例えば、位置検出型の光電子増倍管や半導体受光素子として公知のものを用いることができる。
【0034】
シンチレータ素子２と受光素子３を光学的に結合させる手段は特に限定されない。
例えば、シンチレータ素子２と受光素子３の間に、シンチレーション光に対して透明（シンチレーション光が透過可能）な光学部材を充填することが挙げられる。このような光学部材としては、例えば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、空気、光学用透明接着剤等が挙げられる。
例えば、シンチレータ素子２と受光素子３の間に、シンチレーション光に対して透明（シンチレーション光が透過可能）な光学部材を充填することが挙げられる。このような光学部材としては、例えば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、空気、光学用透明接着剤等が挙げられる。
【0035】
光漏出防止手段４は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａと最外周以外に配置された他のシンチレータ素子２Ｂとを光学的に遮断し、シンチレータ素子２Ａからのシンチレーション光が、シンチレータ素子２Ｂ側へ漏出することを防止するものである。
光漏出防止手段４を設けることにより、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布との間に差を生じさせることができ、最外周に配置したシンチレータ素子２Ａの応答に係る位置演算結果と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る位置演算結果との間に有意な差を生じさせることが可能となる。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
なお、光漏出防止手段４による位置弁別能向上に係る詳細については後述する。
光漏出防止手段４を設けることにより、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布との間に差を生じさせることができ、最外周に配置したシンチレータ素子２Ａの応答に係る位置演算結果と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る位置演算結果との間に有意な差を生じさせることが可能となる。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
なお、光漏出防止手段４による位置弁別能向上に係る詳細については後述する。
【0036】
光漏出防止手段４としては、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａと最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂとの間を光学的に遮断し、シンチレータ素子２Ａ及び２Ｂの応答に係る光強度分布について差を生じさせることができるものであればよく、具体的な構造については特限定されない。
【0037】
図２は、本発明の第１の実施態様に係る放射線検出器における光漏出防止手段の一例を示す概略説明図である。図２Ａは、図１のＸ－Ｙ平面図である。また、図２Ｂは、光漏出防止手段の一例を示す斜視図である。
なお、図２は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａ及び光漏出防止手段４に係る構造を主に説明するためのものであり、シンチレータ素子２Ｂに係る構造は図示を省略している。
なお、図２は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａ及び光漏出防止手段４に係る構造を主に説明するためのものであり、シンチレータ素子２Ｂに係る構造は図示を省略している。
【0038】
光漏出防止手段４の具体的な例としては、例えば、図２に示すように、光反射面を有し、スリットのない平板４０を用いることが挙げられる。
光漏出防止手段４として、このような平板４０を２次元的に配置されたシンチレータ素子２の配列上に設置すると、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａから他のシンチレータ素子２Ｂ側に向かって光が漏出する隙間が形成されない。また、平板４０が光反射面を備えることで、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからのシンチレーション光は平板４０で囲まれた空間内に反射し、他のシンチレータ素子２Ｂ側への光の漏出が抑制される。したがって、光漏出防止手段４によるシンチレータ素子の応答差を生じさせることについて、細かい加工を必要としない部材（平板４０）を用いた簡易な構造で実現することが可能となる。また、光漏出防止手段４に係る部材に対する細かい加工が不要であることから、放射線検出器１Ａとしてのコスト減が可能になるとともに、部材の加工の精度に依存せず、シンチレータ素子の応答差を生じさせることが可能となるという効果も奏する。
光漏出防止手段４として、このような平板４０を２次元的に配置されたシンチレータ素子２の配列上に設置すると、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａから他のシンチレータ素子２Ｂ側に向かって光が漏出する隙間が形成されない。また、平板４０が光反射面を備えることで、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからのシンチレーション光は平板４０で囲まれた空間内に反射し、他のシンチレータ素子２Ｂ側への光の漏出が抑制される。したがって、光漏出防止手段４によるシンチレータ素子の応答差を生じさせることについて、細かい加工を必要としない部材（平板４０）を用いた簡易な構造で実現することが可能となる。また、光漏出防止手段４に係る部材に対する細かい加工が不要であることから、放射線検出器１Ａとしてのコスト減が可能になるとともに、部材の加工の精度に依存せず、シンチレータ素子の応答差を生じさせることが可能となるという効果も奏する。
【0039】
本実施態様における平板４０は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａと他のシンチレータ素子２Ｂの間を光学的に遮断し、光の漏出を防止することができるように設けられるものであればよい。例えば、図２には、平板４０を折り曲げ、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａを個々に平板４０で囲むものを示しているが、これに限定されるものではない。
【0040】
図３及び図４は、本実施態様における放射線検出器１Ａにおける光漏出防止手段の別態様を示す概略説明図である。図３Ａ及び図４Ａは、図１のＸ－Ｙ平面図である。また、図３Ｂ及び図４Ｂは、光漏出防止手段の一例を示す斜視図である。
なお、図３及び図４は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａ及び光漏出防止手段４に係る構造を主に説明するためのものであり、図２と同様に、シンチレータ素子２Ｂに係る構造は図示を省略している。
なお、図３及び図４は、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａ及び光漏出防止手段４に係る構造を主に説明するためのものであり、図２と同様に、シンチレータ素子２Ｂに係る構造は図示を省略している。
【0041】
本実施態様における光漏出防止手段４の他の例としては、図３及び図４に示すように、１枚の平板４１によって、最外周に配置した複数のシンチレータ素子２Ａに対するシンチレーション光の漏出防止を行うものを含むことが挙げられる。なお、図３及び図４は、平板４１の配置が異なる例を示しているものである。
これにより、光漏出防止手段４に係る部材点数を減らし、組立に係る作業負荷を低減させることが可能になるとともに、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることがより簡便となる。
これにより、光漏出防止手段４に係る部材点数を減らし、組立に係る作業負荷を低減させることが可能になるとともに、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることがより簡便となる。
【0042】
１枚の平板４１により複数のシンチレータ素子２Ａに対する光漏出防止手段４を形成する具体例としては、例えば、図３に示すように、最外周における各辺に配置された複数のシンチレータ素子２Ａを囲うように平板４１を配置することや、図４に示すように、最外周における各辺に配置された複数のシンチレータ素子２Ａに対し、図３に示した平板４１の構造と併せ、直線的に平板４１を配置すること等が挙げられる。これにより、平板４１がシンチレータ素子２Ａと他のシンチレータ素子２Ｂとの間を光学的に遮断することができる。
また、図３及び図４に示すように、平板４１で囲まれたシンチレータ素子２Ａ間には、シンチレータ素子２Ａと同幅の短冊状の平板４２を別途設け、シンチレータ素子２Ａ間の区画化を行うことが好ましい。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
さらに、図３及び図４に示すように、２次元的に配置されたシンチレータ素子２のうち、四方向の隅に当たるシンチレータ素子２Ａ１については、平板４１とは別の平板４３により個々に囲む形とすることが好ましい。これにより、最外周の隅に配置されたシンチレータ素子２Ａ１と、最外周に配置されたその他のシンチレータ素子２Ａとの間における光漏出についても防止することができ、位置弁別能を向上させることが可能となる。
また、図３及び図４に示すように、平板４１で囲まれたシンチレータ素子２Ａ間には、シンチレータ素子２Ａと同幅の短冊状の平板４２を別途設け、シンチレータ素子２Ａ間の区画化を行うことが好ましい。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能をより一層向上させることが可能となる。
さらに、図３及び図４に示すように、２次元的に配置されたシンチレータ素子２のうち、四方向の隅に当たるシンチレータ素子２Ａ１については、平板４１とは別の平板４３により個々に囲む形とすることが好ましい。これにより、最外周の隅に配置されたシンチレータ素子２Ａ１と、最外周に配置されたその他のシンチレータ素子２Ａとの間における光漏出についても防止することができ、位置弁別能を向上させることが可能となる。
【0043】
なお、本実施態様におけるシンチレータ素子２と光漏出防止手段４との組み合わせ（シンチレータアレイ）については、本発明におけるシンチレータユニットとして独立したものとすることができる。このシンチレータユニットは、既設の放射線検出器におけるシンチレータユニット（シンチレータアレイ）として適用することができる。これにより、周縁部における位置弁別能を向上させた本発明の放射線検出器を容易に形成することができる。
【0044】
光反射手段５は、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂ間に設けられ、シンチレーション光を反射するものである。
光反射手段５を設けることで、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂ間が区画され、受光素子３に入射するシンチレータ素子２Ｂの応答についての区画化を行うことができる。これにより、受光素子３におけるシンチレータ素子２Ｂの応答に係る識別が容易となる。
光反射手段５を設けることで、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂ間が区画され、受光素子３に入射するシンチレータ素子２Ｂの応答についての区画化を行うことができる。これにより、受光素子３におけるシンチレータ素子２Ｂの応答に係る識別が容易となる。
【0045】
光反射手段５に係る部材としては、光反射面を有し、かつスリットが設けられた平板５０を組み合わせてなるものが挙げられる。
図５は、本実施態様の放射線検出器における光反射手段の一例を示す概略説明図である。なお、図５は、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂ及び光反射手段５に係る構造を主に説明するためのものであり、シンチレータ素子２Ａ及び光漏出防止手段４に係る構造は図示を省略している。
図５は、本実施態様の放射線検出器における光反射手段の一例を示す概略説明図である。なお、図５は、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂ及び光反射手段５に係る構造を主に説明するためのものであり、シンチレータ素子２Ａ及び光漏出防止手段４に係る構造は図示を省略している。
【0046】
例えば、図５に示すように、光反射手段５として、シンチレータ素子２Ｂの幅と略同間隔ごとにスリット５１が設けられた平板５０を複数枚組み合わせて格子構造を形成し、シンチレータ素子２Ｂを配置する空間Ｓを形成することが挙げられる。これにより、シンチレータ素子２Ｂの配置における位置決めや区画化を容易に行うことができるとともに、組立に係る作業負荷を低減させることが可能となる。また、光反射手段５の作製において、レーザー加工のような作業コスト等の面から負担となる作業工程を必要とせず、さらに、同一素材で形成することが可能となるため、放射線検出器１Ａのイニシャルコストを低減することができるという利点もある。
【0047】
平板５０に設けられるスリット５１自体の幅は、平板５０同士を組み合わせることができるものであればよく、特に限定されないが、組立の容易性や、シンチレータ素子２を配置する格子構造（空間Ｓ）の安定した保持という観点から、平板５０の厚みよりもスリット５１自体の幅が長くなるよう設計し、組み合わせた際のスリット５１間に余白が生じるようにすることが好ましい。
【0048】
このとき、最外周以外に配置したシンチレータ素子２Ｂ間については、光反射手段５であるスリット５１からシンチレーション光が漏出することになる。このとき、最外周以外の箇所におけるシンチレータ素子２Ｂの応答は、区画外に一定の広がりを有する光強度分布として受光素子３に入射することになる。このため、本来区画された範囲よりも広域な光強度分布が入力されることになり、受光素子３におけるシンチレータ素子２の応答に係る識別に関する演算（特に重心演算）における演算精度を高めることが可能となる。これにより、放射線検出器全体としての位置弁別能を向上させることが可能となる。
また、このとき、同じ受光素子３上にシンチレータ素子２Ｂが複数存在する場合であっても、隣の受光素子３が受ける光の割合の大きさが、シンチレータ素子２Ｂごとに異なるものとなるため、シンチレータ素子２Ｂの応答に係る識別が可能となる。具体例をもって説明すると、例えば、同じ受光素子３上に２個のシンチレータ素子２Ｂが左右に並んで存在した場合に、右側のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布が、右隣の受光素子３上に漏出する光の大きさと、左側のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布が、右隣の受光素子３上に漏出する光の大きさは異なるものになる。このため、重心演算による位置演算結果に有意な差が生じ、同じ受光素子３上で隣り合うシンチレータ素子２Ｂ間の応答に係る識別についても可能となる。したがって、放射線検出器全体としての位置弁別能向上と併せ、受光素子３とシンチレータ素子２の配置に関する緻密な調整等が不要となるという利点がある。
また、このとき、同じ受光素子３上にシンチレータ素子２Ｂが複数存在する場合であっても、隣の受光素子３が受ける光の割合の大きさが、シンチレータ素子２Ｂごとに異なるものとなるため、シンチレータ素子２Ｂの応答に係る識別が可能となる。具体例をもって説明すると、例えば、同じ受光素子３上に２個のシンチレータ素子２Ｂが左右に並んで存在した場合に、右側のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布が、右隣の受光素子３上に漏出する光の大きさと、左側のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布が、右隣の受光素子３上に漏出する光の大きさは異なるものになる。このため、重心演算による位置演算結果に有意な差が生じ、同じ受光素子３上で隣り合うシンチレータ素子２Ｂ間の応答に係る識別についても可能となる。したがって、放射線検出器全体としての位置弁別能向上と併せ、受光素子３とシンチレータ素子２の配置に関する緻密な調整等が不要となるという利点がある。
【0049】
本実施態様の放射線検出器１Ａによる放射線の位置情報取得において、光漏出防止手段４を設けることによる位置弁別能向上について、図６及び図７に基づき、説明する。
図６は、本実施態様の放射線検出器１Ａに対して放射線が入射した際の模式図である。なお、図６は、本実施態様の放射線検出器１Ａを側面から見たものである（図１のＸ－Ｚ図に相当）。
また、図７は、本実施態様とは異なる構成を有する放射線検出器１００に対して放射線が入射した際の模式図であり、放射線検出器１００を側面から見たものである。なお、図７に示した放射線検出器１００は、本実施態様における光漏出防止手段４に代えて、光反射手段５を全面に設けたものであり、比較のために示すものである。
図６は、本実施態様の放射線検出器１Ａに対して放射線が入射した際の模式図である。なお、図６は、本実施態様の放射線検出器１Ａを側面から見たものである（図１のＸ－Ｚ図に相当）。
また、図７は、本実施態様とは異なる構成を有する放射線検出器１００に対して放射線が入射した際の模式図であり、放射線検出器１００を側面から見たものである。なお、図７に示した放射線検出器１００は、本実施態様における光漏出防止手段４に代えて、光反射手段５を全面に設けたものであり、比較のために示すものである。
【0050】
図６及び図７に示すように、放射線検出器１Ａ及び１００に対し、対象から放出された放射線が入射することで、シンチレータ素子２は放射線を吸収し、シンチレーション光が発生する。そして、発生したシンチレーション光は、発生した位置から受光素子３に向かって進行しつつ、放射状に拡散する。これにより、シンチレーション光は、光強度分布として検出されることになる。この光強度分布の重心を求める演算（重心演算）を行うことで、シンチレーション光の発生位置に係る２次元的な位置情報を得ることが可能となる。
【0051】
図６及び図７に示すように、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂに対し、放射線が入射すると、シンチレータ素子２Ｂからのシンチレーション光は、受光素子３に対して放射状に拡散した光強度分布Ｄ２として入力される。そして、本発明者らは、特に光反射手段５がスリット５１を設ける構造である場合、図６及び図７に示すように、光強度分布Ｄ２は、シンチレータ素子２Ｂ上部からスリット５１を介して隣接するシンチレータ素子２Ｂ側に広がり、この光強度分布Ｄ２の広がり幅（光の漏出分）が有意な量になることを見出した。この場合、光反射手段５により区画された範囲よりも広域において受光素子３による検出データの取得が行われることになる。このため、放射線が入射した位置情報を得るための演算（特に重心演算）を行う際に、演算精度を高めることが可能となる。
【0052】
しかし、図７に示すように、光漏出防止手段４を設けずに、スリット５１を設けた平板５０からなる光反射手段５を全面に設ける場合、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答（光強度分布Ｄ３）が、光反射手段５のスリット５１を介し、その隣のシンチレータ素子２Ｂ１側に偏在化した形で受光素子３に入射することとなる。このため、シンチレータ素子２Ａの応答に係る光強度分布を用いた重心演算による位置演算結果と、シンチレータ素子２Ｂ１の応答に係る位置演算結果とが近接してしまい、シンチレータ素子２Ａ及び２Ｂ１の応答に係る位置情報の区別が困難となり、十分な位置弁別能が得られない。
【0053】
一方、図６に示すように、光漏出防止手段４を設けることにより、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布との間に差を生じさせることが可能となる。すなわち、シンチレータ素子２Ａの応答（光強度分布Ｄ１）は、シンチレータ素子２Ａの直下に配置され、光学的に結合している受光素子３のみに入射されることになる。
このため、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからの応答に係る光強度分布が、その隣のシンチレータ素子２Ｂ１側の受光素子３に入射することがなく、受光素子３が検知する２つのシンチレータ素子２Ａ及び２Ｂ１の応答に係る光強度分布の間に差を生じさせることができる。そして、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子２Ｂ１からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差が生じるものとなり、受光素子３で検知する２つのシンチレータ素子２Ａ及び２Ｂ１の応答を個々識別することが可能となる。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
このため、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからの応答に係る光強度分布が、その隣のシンチレータ素子２Ｂ１側の受光素子３に入射することがなく、受光素子３が検知する２つのシンチレータ素子２Ａ及び２Ｂ１の応答に係る光強度分布の間に差を生じさせることができる。そして、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子２Ｂ１からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差が生じるものとなり、受光素子３で検知する２つのシンチレータ素子２Ａ及び２Ｂ１の応答を個々識別することが可能となる。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
【0054】
（放射線検出器によるシンチレータ素子の応答に関する実施例）
以下、本実施態様の放射線検出器１Ａによる放射線の位置情報取得に係る実施例を示す。
実施例としては、放射線検出器１Ａに入射した放射線の位置情報取得において、シンチレータ素子２からのシンチレーション光を受光素子３で検出し、さらに受光素子３で検出した電気信号を重心演算により演算して得られた位置情報に係るＸＹマップを、シンチレータ素子の応答結果として説明する。
以下、本実施態様の放射線検出器１Ａによる放射線の位置情報取得に係る実施例を示す。
実施例としては、放射線検出器１Ａに入射した放射線の位置情報取得において、シンチレータ素子２からのシンチレーション光を受光素子３で検出し、さらに受光素子３で検出した電気信号を重心演算により演算して得られた位置情報に係るＸＹマップを、シンチレータ素子の応答結果として説明する。
【0055】
図８は、本実施態様における放射線検出器１Ａを用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図（ＸＹマップ）である。
また、図９は、放射線検出器１００を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図（ＸＹマップ）である。なお、図９における放射線検出器１００は、図７に示した放射線検出器１００と同様の構成を有するものであり、比較のために示すものである。
実施例（放射線検出器１Ａ）及び比較例（放射線検出器１００）とも、シンチレータ素子２を１７列×１７列に配列し、シンチレータ素子２の配置面積と受光素子３の配置面積を略同じとしたものを用いた。また、シンチレータ素子２としてはＬＹＳＯを用いた。
また、図９は、放射線検出器１００を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図（ＸＹマップ）である。なお、図９における放射線検出器１００は、図７に示した放射線検出器１００と同様の構成を有するものであり、比較のために示すものである。
実施例（放射線検出器１Ａ）及び比較例（放射線検出器１００）とも、シンチレータ素子２を１７列×１７列に配列し、シンチレータ素子２の配置面積と受光素子３の配置面積を略同じとしたものを用いた。また、シンチレータ素子２としてはＬＹＳＯを用いた。
【0056】
放射線検出器１Ａに入射した放射線は、１本ずつが検出され、位置演算によって求められた１本の放射線検出の位置情報がＸＹマップ上の１点として表される。そして、放射線検出器１Ａに一定量の放射線を入射することで、ＸＹマップ上には位置演算結果が蓄積していく。そして、蓄積した位置演算結果（位置情報を示す点）をカウントし、これを基に作成したものが図８及び図９に示す図（ＸＹマップ）となる。
図８及び図９において、黒く示されたエリアは、位置情報を示す点のカウントが低い部分であり、白い点は、位置情報を示す点に関する分布のピークを示している。１つのシンチレータ素子からの応答であるシンチレーション光は、毎回略同じ光強度分布を示すため、位置情報を示す点はＸＹマップ上の同じ位置に蓄積していき、ピークを形成することになる。したがって、ＸＹマップ上の白い点１つと、シンチレータ素子１個とが対応することになる。
図８及び図９において、黒く示されたエリアは、位置情報を示す点のカウントが低い部分であり、白い点は、位置情報を示す点に関する分布のピークを示している。１つのシンチレータ素子からの応答であるシンチレーション光は、毎回略同じ光強度分布を示すため、位置情報を示す点はＸＹマップ上の同じ位置に蓄積していき、ピークを形成することになる。したがって、ＸＹマップ上の白い点１つと、シンチレータ素子１個とが対応することになる。
【0057】
図８及び図９に示すようなＸＹマップは、放射線検出器ごとにあらかじめ作成されるものである。これにより、その放射線検出器で新たに放射線を検出したときに、位置演算結果がＸＹマップ上のどこに来たかによって、どのシンチレータ素子で検出したかを判断することができる。
【0058】
比較例として図９に示したＸＹマップでは、周縁部とその隣におけるシンチレータ素子の応答（位置情報）が近接し、位置情報の識別が十分ではないことが分かる。これは、最外周（端）に配置されたシンチレータ素子（本実施態様におけるシンチレータ素子２Ａに相当）とその隣に配置されたシンチレータ素子（本実施態様におけるシンチレータ素子２Ｂ１に相当）からの応答に係る光強度分布が類似してしまい、この光強度分布に基づく位置演算結果がＸＹマップ上の同じような位置に蓄積されてしまっていることによるものである。
このため、新しく放射線検出を行い、位置演算結果が周縁部領域を示した場合、最外周に配置されたシンチレータ素子とその隣に配置されたシンチレータ素子のどちらで検出したのかを判断することができなくなる。
このため、新しく放射線検出を行い、位置演算結果が周縁部領域を示した場合、最外周に配置されたシンチレータ素子とその隣に配置されたシンチレータ素子のどちらで検出したのかを判断することができなくなる。
【0059】
一方、本実施態様の放射線検出器１Ａを用いたシンチレータ素子の応答結果として、図８に示したＸＹマップでは、周縁部とその隣におけるシンチレータ素子の応答（位置情報）について明確に区別され、周縁部における位置弁別能が向上していることが分かる。これは、本実施態様における放射線検出器１Ａにより、最外周（端）に配置されたシンチレータ素子２Ａとその隣に配置されたシンチレータ素子２Ｂ１からの応答に係る光強度分布に差が生じるため、この光強度分布に基づく位置演算結果がＸＹマップ上でそれぞれ別の位置に蓄積され、明確に区別することができ、内側に配置されたシンチレータ素子２Ｂ間と同様の分解能が、最外周（端）に配置されたシンチレータ素子２Ａにおいても得られることになる。
このため、本実施態様における放射線検出器１Ａでは、新しく放射線検出を行い、位置演算結果が周縁部領域を示した場合に、最外周に配置されたシンチレータ素子とその隣に配置されたシンチレータ素子のどちらで検出したのかを判断することが可能となる。
このため、本実施態様における放射線検出器１Ａでは、新しく放射線検出を行い、位置演算結果が周縁部領域を示した場合に、最外周に配置されたシンチレータ素子とその隣に配置されたシンチレータ素子のどちらで検出したのかを判断することが可能となる。
【0060】
以上のように、本実施態様における放射線検出器１Ａでは、最外周に配置したシンチレータ素子２Ａに対し、他のシンチレータ素子２Ｂと光学的に遮断し、他のシンチレータ素子２Ｂ側へのシンチレーション光の漏出を防止する光漏出防止手段４を設けることで、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答が受光素子３に入力される際の光強度分布との間に差異を生じさせることが可能となる。このため、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａからの応答に係る位置演算結果と、その隣のシンチレータ素子２Ｂ（２Ｂ１）からの応答に係る位置演算結果との間に有意な差が生じるものとなり、受光素子３で検知する２つのシンチレータ素子の応答を個々識別することが可能となる。これにより、放射線検出器１Ａの周縁部における位置弁別能を向上させることが可能となる。
【0061】
（画像生成装置）
図１０は、本発明の第１の実施態様における画像生成装置の構造を示す概略説明図である。
図１０に示すように、本実施態様における画像生成装置１０は、上述した放射線検出器１Ａと、画像生成部１１を備えている。また、放射線検出器１Ａと画像生成部１１は、データの送受信が可能となるように接続されている。
図１０は、本発明の第１の実施態様における画像生成装置の構造を示す概略説明図である。
図１０に示すように、本実施態様における画像生成装置１０は、上述した放射線検出器１Ａと、画像生成部１１を備えている。また、放射線検出器１Ａと画像生成部１１は、データの送受信が可能となるように接続されている。
【0062】
図１０には、１つの放射線検出器１Ａと画像生成部１１が接続されているものを示しているが、本実施態様における画像生成装置１０に組み込まれる放射線検出器１Ａの数は、特に限定されない。例えば、対象を囲むように、複数の放射線検出器１Ａをリング状に配置するものとし、それぞれの放射線検出器１Ａからの検出データを、画像生成部１１に送信するものとしてもよい。
【0063】
画像生成部１１は、放射線検出器１Ａで得られた検出データを用い、画像生成を行うものである。
画像生成部１１としては、放射線検出器１Ａで得られた放射線の入射位置情報に係る検出データを取得し、この検出データを基に、画像生成することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、放射線検出器１Ａからの検出データを基に、対象から放出される放射線の位置情報に係る断層像を得るための画像処理手段を備えること等が挙げられる。
また、画像生成部１１としては、放射線検出器１Ａで得られた検出データに対する演算（重心演算）などを行う演算手段を設けるものとしてもよい。なお、演算手段は画像処理手段の中に組み込まれるものとしてもよい。
さらに、画像生成部１１で生成した画像は、図示しない保存部に保存し、必要に応じて外部に出力するものとしてもよい。
なお、画像生成部１１は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されることが好ましい。
画像生成部１１としては、放射線検出器１Ａで得られた放射線の入射位置情報に係る検出データを取得し、この検出データを基に、画像生成することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、放射線検出器１Ａからの検出データを基に、対象から放出される放射線の位置情報に係る断層像を得るための画像処理手段を備えること等が挙げられる。
また、画像生成部１１としては、放射線検出器１Ａで得られた検出データに対する演算（重心演算）などを行う演算手段を設けるものとしてもよい。なお、演算手段は画像処理手段の中に組み込まれるものとしてもよい。
さらに、画像生成部１１で生成した画像は、図示しない保存部に保存し、必要に応じて外部に出力するものとしてもよい。
なお、画像生成部１１は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されることが好ましい。
【0064】
画像生成装置１０において、放射線検出器１Ａで得られた放射線の入射位置情報に係る検出データの取得及び画像生成部１１における画像生成に係る一連の操作については、必要なプログラムを作成し、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサにより実行することが好ましい。これにより、大量のデータを速やかに取得、演算することができ、画像生成に係る一連のプロセスを円滑に実施することが可能となる。また、このプログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよく、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされるものとしてもよい。
【0065】
本実施態様における画像生成装置１０は、放射線検出器１Ａで得られた検出データを用いることで、放射線の入射位置情報に係る精度の高いデータを基に、画像生成を行うことが可能となる。これにより、高画質の画像生成を可能とする空間分解能の高い画像生成装置を提供することが可能となる。
【0066】
また、本実施態様における画像生成装置１０は、医療診断装置の一つであるＰＥＴ装置として利用することが好ましい。本実施態様における画像生成装置１０をＰＥＴ装置として利用することで、高画質の画像生成が可能となり、患者に投与された放射性薬剤に由来する放射線の位置情報について精度よく把握することができる。これにより、患者に対する適切な処置（治療）等につなげることが可能となる。
【0067】
〔第２の実施態様〕
第２の実施態様に係る放射線検出器１Ｂは、第１の実施態様に係る放射線検出器１Ａにおけるシンチレータ素子２と光漏出防止手段４の組み合わせをシンチレータアレイ６とし、このシンチレータアレイ６を複数積層するものである。
第２の実施態様に係る放射線検出器１Ｂは、第１の実施態様に係る放射線検出器１Ａにおけるシンチレータ素子２と光漏出防止手段４の組み合わせをシンチレータアレイ６とし、このシンチレータアレイ６を複数積層するものである。
【0068】
本実施態様におけるシンチレータアレイ６は、上述した２次元的に配置されたシンチレータ素子２と光漏出防止手段４の組み合わせからなるものである。したがって、第１の実施態様における説明と同様、上述した光漏出防止手段４による効果に基づき、シンチレータアレイ６端部に係る位置弁別能を向上させることが可能となる。
すなわち、本実施態様における放射線検出器１Ｂは、シンチレータ素子２、光漏出防止手段４を設けたシンチレータアレイ６を形成し、積層することにより、シンチレータアレイ６の各層において、最外周に設けられたシンチレータ素子２Ａの応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることができ、各シンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果の間に有意な差が生じるものとなることで、各シンチレータ素子の応答を個々識別することが可能となるものである。
これにより、積層したシンチレータアレイ６においても、シンチレータアレイ６端部に係る位置弁別能を向上させるとともに、放射線検出器１Ｂの応答性（感度）を高めることができる。
すなわち、本実施態様における放射線検出器１Ｂは、シンチレータ素子２、光漏出防止手段４を設けたシンチレータアレイ６を形成し、積層することにより、シンチレータアレイ６の各層において、最外周に設けられたシンチレータ素子２Ａの応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることができ、各シンチレータ素子からの応答に係る位置演算結果の間に有意な差が生じるものとなることで、各シンチレータ素子の応答を個々識別することが可能となるものである。
これにより、積層したシンチレータアレイ６においても、シンチレータアレイ６端部に係る位置弁別能を向上させるとともに、放射線検出器１Ｂの応答性（感度）を高めることができる。
【0069】
また、本実施態様におけるシンチレータアレイ６には、最外周以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂ間に、上述した光反射手段５を備えるものとしてもよい。これにより、第１の実施態様における説明と同様、上述した光漏出防止手段４による効果及び光反射手段５による効果に基づき、シンチレータアレイ６全体としての位置弁別能を向上させることが可能となる。
【0070】
図１１は、本発明の第２の実施態様における放射線検出器全体の構造を示す概略説明図（斜視図）である。
図１１に示すように、第２の実施態様に係る放射線検出器１Ｂは、第１の実施態様に係る放射線検出器１Ａにおけるシンチレータ素子２と、光漏出防止手段４と、光反射手段５の組み合わせをシンチレータアレイ６とし、このシンチレータアレイ６を複数積層するものである。なお、第１の実施態様の構造と同じものについては、説明を省略する。
図１１に示すように、第２の実施態様に係る放射線検出器１Ｂは、第１の実施態様に係る放射線検出器１Ａにおけるシンチレータ素子２と、光漏出防止手段４と、光反射手段５の組み合わせをシンチレータアレイ６とし、このシンチレータアレイ６を複数積層するものである。なお、第１の実施態様の構造と同じものについては、説明を省略する。
【0071】
図１１に示した放射線検出器１Ｂは、第１の実施態様における説明と同様、上述した光漏出防止手段４及び光反射手段５による効果に基づき、シンチレータアレイ６端部に配置されたシンチレータ素子２Ａに係る位置弁別能を向上させるとともに、シンチレータアレイ６端部以外に配置されたシンチレータ素子２Ｂの応答に係る識別を容易に行うことが可能となる。
【0072】
また、本実施態様における放射線検出器１Ｂの別態様としては、シンチレータ素子２、光漏出防止手段４及び光反射手段５を含んでなるシンチレータアレイ６を形成し、積層する際に、複数積層したシンチレータアレイ６の各層ごとに、シンチレータアレイ６における光反射手段５の配置箇所を異なる構造とすることが挙げられる。
【0073】
ここで、従来の放射線検出器においても、２次元的に配置した複数のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイを複数積層することで、放射線検出器としての応答性（感度）を高めることは知られている。このような放射線検出器としては、例えば、４層ＤＯＩ検出器と呼ばれるものが挙げられる。
【0074】
４層ＤＯＩ検出器としては、シンチレータ素子と、シンチレータ素子間を区画する手段（本実施態様における光反射手段５に相当）とを備えるシンチレータアレイを積層する構造が知られている。このとき、積層方向に隣接する各層同士におけるシンチレータ素子間を区画する手段（光反射手段５の位置）が全て連続した配置となると、シンチレータ素子の応答に係る適切な区画化が困難となる。このため、このシンチレータ素子間を区画する手段は、全て連続した配置とはならないように設計し、積層した全てのシンチレータアレイにおけるシンチレータ素子の応答を適切に区画させて、識別可能とすることが好ましい。
【0075】
以下、本実施態様における放射線検出器１Ｂの別態様に係る構造の一例について、従来の４層ＤＯＩ検出器の構造と比較して説明を行う。なお、以下、本実施態様の放射線検出器１Ｂとしては、シンチレータアレイ６が、シンチレータ素子２、光漏出防止手段４及び光反射手段５を備えるものについて説明を行うが、これに限定されるものではない。
【0076】
図１２及び図１３は、本実施態様の放射線検出器１Ｂにおける各層のシンチレータアレイ６の構造についての一例を示すものである。なお、図１２Ａ及び図１３Ａは、各層におけるシンチレータアレイの構造（平面図）を示し、図１２Ｂ及び図１３Ｂは、シンチレータアレイを積層した際の構造（側面図）を示すものである。
一方、図１４は、従来の４層ＤＯＩ検出器におけるシンチレータアレイ構造の一例を示すものである。なお、図１４Ａは、各層におけるシンチレータアレイの構造（平面図）を示し、図１４Ｂは、シンチレータアレイを積層した際の構造（側面図）を示すものである。また、図１４におけるシンチレータ素子及び光反射手段は、それぞれ本実施態様におけるシンチレータ素子２及び光反射手段５に相当するものとして示している。
なお、図１２～図１４においては、説明のために、シンチレータ素子２を６列×６列に配列したシンチレータアレイ６を４層分積層したものを示しているが、これに限定されるものではない。
一方、図１４は、従来の４層ＤＯＩ検出器におけるシンチレータアレイ構造の一例を示すものである。なお、図１４Ａは、各層におけるシンチレータアレイの構造（平面図）を示し、図１４Ｂは、シンチレータアレイを積層した際の構造（側面図）を示すものである。また、図１４におけるシンチレータ素子及び光反射手段は、それぞれ本実施態様におけるシンチレータ素子２及び光反射手段５に相当するものとして示している。
なお、図１２～図１４においては、説明のために、シンチレータ素子２を６列×６列に配列したシンチレータアレイ６を４層分積層したものを示しているが、これに限定されるものではない。
【0077】
従来の放射線検出器（４層ＤＯＩ検出器）２００では、シンチレータアレイ６として、各層（第１層～第４層）で光反射手段５が配置される箇所が異なる構造のものが知られている。より具体的には、例えば、図１４Ａに示すように、第１層（最上段）のシンチレータアレイ６において、シンチレータ素子２間に設けられる光反射手段５が一列置きとなるように配置されるものとし、他の層（第２層～第４層）においては、第１層のシンチレータアレイ６における光反射手段５の配置位置から、シンチレータ素子２の一列分ずつ、Ｘ方向あるいはＹ方向にずらしていくものが挙げられる。
このシンチレータアレイ６を積層した場合、図１４Ｂに示すように、Ｙ方向から見た積層状態のシンチレータアレイ６では、積層方向に隣接したシンチレータアレイ６同士における光反射手段５は交互に配置され、連続した配置とはなっていない。しかし、Ｘ方向から見た積層状態のシンチレータアレイ６では、第１層及び第２層、並びに、第３層及び第４層において、光反射手段５が連続した配置となる。
このため、従来の放射線検出器２００では、シンチレータアレイ６のＸ方向端部においては、シンチレータ素子２の区画分けが重なるため、位置弁別能の低下につながることになってしまっている。また、従来の放射線検出器２００では、特にシンチレータアレイの端部において、光反射手段５が連続した配置とならないような構造とするための設計上の制約が大きく、機器全体としての構造設計が複雑化するという問題もある。
このシンチレータアレイ６を積層した場合、図１４Ｂに示すように、Ｙ方向から見た積層状態のシンチレータアレイ６では、積層方向に隣接したシンチレータアレイ６同士における光反射手段５は交互に配置され、連続した配置とはなっていない。しかし、Ｘ方向から見た積層状態のシンチレータアレイ６では、第１層及び第２層、並びに、第３層及び第４層において、光反射手段５が連続した配置となる。
このため、従来の放射線検出器２００では、シンチレータアレイ６のＸ方向端部においては、シンチレータ素子２の区画分けが重なるため、位置弁別能の低下につながることになってしまっている。また、従来の放射線検出器２００では、特にシンチレータアレイの端部において、光反射手段５が連続した配置とならないような構造とするための設計上の制約が大きく、機器全体としての構造設計が複雑化するという問題もある。
【0078】
一方、本実施態様における放射線検出器１Ｂとしては、シンチレータアレイ６として、シンチレータアレイ６端部（最外周）には光漏出防止手段４が設けられ、各シンチレータアレイ６層（第１層～第４層）において光反射手段５が配置される箇所が異なる構造とすることが挙げられる。ここで、光反射手段５の配置箇所については、上述した従来の放射線検出器２００と同様に、シンチレータアレイ６の各層ごとに異なるものとなればよく、特に限定されない。
【0079】
本実施態様における放射線検出器１Ｂの一例としては、図１２Ａに示すように、シンチレータ素子２Ｂ間に配置される光反射手段５については、従来の放射線検出器２００と同様に、第１層（最上段）のシンチレータアレイ６において、シンチレータ素子２に対して一列置きとなるような配置がなされるものとし、他の層（第２層～第４層）においては、第１層のシンチレータアレイ６における光反射手段５の配置位置から、シンチレータ素子２の一列分ずつ、Ｘ方向あるいはＹ方向にずらしていくものが挙げられる。そして、各層のシンチレータアレイ６の最外周には、光漏出防止手段４により個々区画されたシンチレータ素子２Ａを設けるものが挙げられる。
これにより、シンチレータアレイ６の端部（最外周）では、光漏出防止手段４によりシンチレータ素子からの応答差が生じることで、シンチレータアレイ６端部におけるシンチレータ素子２Ａの応答を適切に区画することが容易になる。また、一方、シンチレータアレイ６の最外周より内側では、従来の放射線検出器２００のように、シンチレータアレイ６の各層ごとに光反射手段５の配置箇所を異なるものとすることで、シンチレータ素子２Ｂに対して設けられる光反射手段５については、積層方向に隣接する光反射手段５が全て連続した配置とはならないような構造とすることができる。すなわち、各層からのシンチレータ素子２Ｂの応答を適切に区画分けした状態で、受光素子３に入射させることが可能となる。
したがって、図１２に示した放射線検出器１Ｂでは、放射線検出器１Ｂの位置弁別能を向上させることと、放射線検出器１Ｂの応答性（感度）を高めることを両立することが可能となる。また、シンチレータアレイ６全体としての構造設計が容易となるという効果も奏する。
これにより、シンチレータアレイ６の端部（最外周）では、光漏出防止手段４によりシンチレータ素子からの応答差が生じることで、シンチレータアレイ６端部におけるシンチレータ素子２Ａの応答を適切に区画することが容易になる。また、一方、シンチレータアレイ６の最外周より内側では、従来の放射線検出器２００のように、シンチレータアレイ６の各層ごとに光反射手段５の配置箇所を異なるものとすることで、シンチレータ素子２Ｂに対して設けられる光反射手段５については、積層方向に隣接する光反射手段５が全て連続した配置とはならないような構造とすることができる。すなわち、各層からのシンチレータ素子２Ｂの応答を適切に区画分けした状態で、受光素子３に入射させることが可能となる。
したがって、図１２に示した放射線検出器１Ｂでは、放射線検出器１Ｂの位置弁別能を向上させることと、放射線検出器１Ｂの応答性（感度）を高めることを両立することが可能となる。また、シンチレータアレイ６全体としての構造設計が容易となるという効果も奏する。
【0080】
また、本実施態様における放射線検出器１Ｂの別態様としては、光反射手段５を、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａ間に対しても設けることが挙げられる。
【0081】
本実施態様における放射線検出器１Ｂの別態様に係る一例としては、例えば、図１３Ａに示すように、シンチレータ素子２Ｂ間に配置される光反射手段５については、従来の放射線検出器２００と同様に、第１層（最上段）のシンチレータアレイ６において、シンチレータ素子２に対して一列置きとなるような配置がなされるものとし、他の層（第２層～第４層）においては、第１層のシンチレータアレイ６における光反射手段５の配置位置から、シンチレータ素子２の一列分ずつ、Ｘ方向あるいはＹ方向にずらしていくものが挙げられる。
一方、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａについては、光漏出防止手段４で区画された範囲内において、積層方向に隣接する光反射手段５同士が連続した配置とならないように、光反射手段５の配置箇所を設定することが挙げられる。具体的には、シンチレータ素子２Ｂに設けられた光反射手段５から延伸して設けられる第１光反射手段５Ａと、第１光反射手段５Ａとは独立して設けられる第２光反射手段５Ｂとを用い、図１３Ａに示すように、シンチレータアレイ６の最外周における光漏出防止手段４で区画された範囲内で、第１光反射手段５Ａと第２光反射手段５Ｂとが連続した配置とならないように、各光反射手段５Ａ及び５Ｂの配置箇所を設定する。
このシンチレータアレイ６を積層した場合、図１３Ｂに示すように、Ｘ方向及びＹ方向のいずれの方向から見ても、積層方向に隣接したシンチレータアレイ６同士における各光反射手段５Ａ及び５Ｂは交互に配置され、連続した配置とはなっていない。
また、図１３Ａに示すように、本実施態様における放射線検出器１Ｂでは、シンチレータアレイ６の端部（最外周）において光漏出防止手段４を設け、かつ光反射手段５として、第１光反射手段５Ａ及び第２光反射手段５Ｂとを設けることにより、シンチレータ素子２Ａ側における構造設計に際し、シンチレータ素子２Ｂ側に設けられる光反射手段５の構造とは切り離し、位置弁別能を高めるための最適構造を独立して設計することができる。これにより、シンチレータアレイ６としての構造設計に係る制約が大きく低減する。また、シンチレータ素子２Ａ間全てに光漏出防止手段４を設けるよりも、部品点数を少なくすることが可能である。
したがって、図１３に示す放射線検出器１Ｂでは、各シンチレータアレイ６層からのシンチレータ素子２の応答に係る光強度分布について差を生じさせた状態で、受光素子３に入射させることができ、放射線検出器１Ｂの位置弁別能を向上させることと、放射線検出器１Ｂの応答性（感度）を高めることを両立することが可能となる。また、シンチレータアレイ６全体としての構造設計及び組立が容易となるという効果を奏する。
一方、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａについては、光漏出防止手段４で区画された範囲内において、積層方向に隣接する光反射手段５同士が連続した配置とならないように、光反射手段５の配置箇所を設定することが挙げられる。具体的には、シンチレータ素子２Ｂに設けられた光反射手段５から延伸して設けられる第１光反射手段５Ａと、第１光反射手段５Ａとは独立して設けられる第２光反射手段５Ｂとを用い、図１３Ａに示すように、シンチレータアレイ６の最外周における光漏出防止手段４で区画された範囲内で、第１光反射手段５Ａと第２光反射手段５Ｂとが連続した配置とならないように、各光反射手段５Ａ及び５Ｂの配置箇所を設定する。
このシンチレータアレイ６を積層した場合、図１３Ｂに示すように、Ｘ方向及びＹ方向のいずれの方向から見ても、積層方向に隣接したシンチレータアレイ６同士における各光反射手段５Ａ及び５Ｂは交互に配置され、連続した配置とはなっていない。
また、図１３Ａに示すように、本実施態様における放射線検出器１Ｂでは、シンチレータアレイ６の端部（最外周）において光漏出防止手段４を設け、かつ光反射手段５として、第１光反射手段５Ａ及び第２光反射手段５Ｂとを設けることにより、シンチレータ素子２Ａ側における構造設計に際し、シンチレータ素子２Ｂ側に設けられる光反射手段５の構造とは切り離し、位置弁別能を高めるための最適構造を独立して設計することができる。これにより、シンチレータアレイ６としての構造設計に係る制約が大きく低減する。また、シンチレータ素子２Ａ間全てに光漏出防止手段４を設けるよりも、部品点数を少なくすることが可能である。
したがって、図１３に示す放射線検出器１Ｂでは、各シンチレータアレイ６層からのシンチレータ素子２の応答に係る光強度分布について差を生じさせた状態で、受光素子３に入射させることができ、放射線検出器１Ｂの位置弁別能を向上させることと、放射線検出器１Ｂの応答性（感度）を高めることを両立することが可能となる。また、シンチレータアレイ６全体としての構造設計及び組立が容易となるという効果を奏する。
【0082】
また、シンチレータアレイ６を積層する場合、光漏出防止手段４は、シンチレータアレイ６の積層方向にわたる一体的構造を有する部材からなるものとすることが好ましい。より具体的には、光漏出防止手段４を、シンチレータアレイ６の積層分の高さ（図１２及び図１３では、シンチレータアレイ６の４層分の高さ（Ｚ方向の高さ））を有する平板とすることが挙げられる。また、このとき、光漏出防止手段４としての平板の高さは、シンチレータアレイ６の積層分の高さと一致させることに限定するものではない。光漏出防止手段４の別の例としては、例えば、４層からなるシンチレータアレイ６に対し、シンチレータアレイ６の２層分の高さ（Ｚ方向の高さ）を有する平板からなるものを光漏出防止手段４とすることなどが挙げられる。
これにより、シンチレータアレイ６を積層する際に、光漏出防止手段４の作製及び配置が容易になるとともに、光漏出防止手段４による光学的遮断をより確実に行うことが可能となる。
これにより、シンチレータアレイ６を積層する際に、光漏出防止手段４の作製及び配置が容易になるとともに、光漏出防止手段４による光学的遮断をより確実に行うことが可能となる。
【0083】
さらに、光漏出防止手段４としては、シンチレータアレイ６の積層方向にわたる一体的構造と併せて、シンチレータアレイ６内のシンチレータ素子２の配列方向にわたる一体的な構造を有するものとしてもよい。より具体的には、シンチレータアレイ６の積層分の高さ（図１２及び図１３では、シンチレータアレイ６の４層分の高さ（Ｚ方向の高さ））を有し、かつシンチレータアレイ６の辺の長さ（図１２及び図１３では、シンチレータ素子２の６列分の長さ（Ｘ方向あるいはＹ方向の長さ））を有する平板とすることが挙げられる。これにより、光漏出防止手段４に係る部材点数を減らすとともに、最外周に配置されたシンチレータ素子２Ａの応答に係る光強度分布と、他のシンチレータ素子２Ｂの応答に係る光強度分布との間に差を生じさせることがより簡便となる。
また、上述したように、光漏出防止手段４としての平板の高さは、シンチレータアレイ６の積層分の高さと一致させることに限定するものではなく、例えば、図１２及び図１３に示した光漏出防止手段４を、シンチレータアレイ６の２層分の高さ（Ｚ方向の高さ）を有する平板からなるものとして、積層するものとしてもよい。
また、上述したように、光漏出防止手段４としての平板の高さは、シンチレータアレイ６の積層分の高さと一致させることに限定するものではなく、例えば、図１２及び図１３に示した光漏出防止手段４を、シンチレータアレイ６の２層分の高さ（Ｚ方向の高さ）を有する平板からなるものとして、積層するものとしてもよい。
【0084】
（放射線検出器によるシンチレータ素子の応答に関する実施例）
以下、本実施態様の放射線検出器１Ｂによる放射線の位置情報取得に係る実施例を示す。
実施例としては、放射線検出器１Ｂに入射した放射線の位置情報取得において、シンチレータ素子２からのシンチレーション光を受光素子３で検出し、さらに受光素子３で検出した電気信号を重心演算により演算して得られた位置情報に係るＸＹマップを、シンチレータ素子の応答結果として説明する。
以下、本実施態様の放射線検出器１Ｂによる放射線の位置情報取得に係る実施例を示す。
実施例としては、放射線検出器１Ｂに入射した放射線の位置情報取得において、シンチレータ素子２からのシンチレーション光を受光素子３で検出し、さらに受光素子３で検出した電気信号を重心演算により演算して得られた位置情報に係るＸＹマップを、シンチレータ素子の応答結果として説明する。
【0085】
図１５は、本実施態様における放射線検出器１Ｂを用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図（ＸＹマップ）である。
また、図１６は、比較例となる放射線検出器を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図（ＸＹマップ）である。なお、図１６における放射線検出器は、本実施態様における光漏出防止手段４に代えて、光反射手段５を全面に設けたものであり、比較のために示すものである。
実施例（図１３に示した放射線検出器１Ｂ）及び比較例とも、シンチレータアレイ６内のシンチレータ素子２を１６列×１６列に配列し、このシンチレータアレイ６を４層分積層している。また、シンチレータアレイ６の面積と受光素子３の配置面積を略同じとしたものを用いている。さらに、シンチレータ素子２としてはＧＡＧＧを用いている。
また、図１６は、比較例となる放射線検出器を用いたシンチレータ素子の応答結果を示す図（ＸＹマップ）である。なお、図１６における放射線検出器は、本実施態様における光漏出防止手段４に代えて、光反射手段５を全面に設けたものであり、比較のために示すものである。
実施例（図１３に示した放射線検出器１Ｂ）及び比較例とも、シンチレータアレイ６内のシンチレータ素子２を１６列×１６列に配列し、このシンチレータアレイ６を４層分積層している。また、シンチレータアレイ６の面積と受光素子３の配置面積を略同じとしたものを用いている。さらに、シンチレータ素子２としてはＧＡＧＧを用いている。
【0086】
比較例として図１６に示したＸＹマップでは、周縁部とその隣におけるシンチレータ素子の応答（位置情報）が近接し、位置情報の識別が十分ではないことが分かる。
一方、本実施態様の放射線検出器１Ｂを用いたシンチレータ素子の応答結果として、図１５に示したＸＹマップでは、周縁部とその隣におけるシンチレータ素子の応答（位置情報）について明確に区別され、周縁部における位置弁別能が向上していることが分かる。
一方、本実施態様の放射線検出器１Ｂを用いたシンチレータ素子の応答結果として、図１５に示したＸＹマップでは、周縁部とその隣におけるシンチレータ素子の応答（位置情報）について明確に区別され、周縁部における位置弁別能が向上していることが分かる。
【0087】
以上のように、本実施態様における放射線検出器１Ｂでは、周縁部における位置弁別能を向上させることのできるシンチレータ素子と光漏出防止手段の組み合わせからなるシンチレータアレイを複数積層することで、放射線検出器の位置弁別能を向上させるとともに、放射線検出器の応答性（感度）を高めることが可能となる。
【0088】
また、本実施態様における放射線検出器１Ｂは、第１の実施態様に示した画像生成装置における放射線検出器として用いるものとしてもよい。これにより、さらに高画質の画像生成を可能とする空間分解能の高い画像生成装置を提供することが可能となる。
【0089】
なお、上述した実施態様は、放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置の一例を示すものである。本発明に係る放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る放射線検出器、シンチレータユニット及び画像生成装置を変形してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0090】
本発明の放射線検出器、シンチレータユニットは、対象から放出される放射線の検出に利用されるものである。特に、入射した放射線の位置情報を得ることができる位置弁別機能を有するものとして好適に利用される。
また、本発明の画像生成装置は、対象から放出される放射線の位置情報に基づく画像生成に利用されるものである。特に、医療診断装置の一つであるＰＥＴ装置として好適に利用される。
また、本発明の画像生成装置は、対象から放出される放射線の位置情報に基づく画像生成に利用されるものである。特に、医療診断装置の一つであるＰＥＴ装置として好適に利用される。
【符号の説明】
【0091】
１Ａ，１Ｂ 放射線検出器、２，２Ａ，２Ｂ シンチレータ素子、２ａ 上面、２ｂ 結合底面、２ｃ 側面、３ 受光素子、４ 光漏出防止手段、４０，４１，４２，４３ 平板、５ 光反射手段、５Ａ 第１光反射手段、５Ｂ 第２光反射手段、５０ 平板、５１ スリット、６ シンチレータアレイ、１０ 画像生成装置、１１ 画像生成部、１００，２００ 比較例となる放射線検出器、Ｄ１～Ｄ３ 光強度分布、Ｓ 空間
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
