(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子の受光面の広がり方向に矩形区画群を形成するように該受光面上に２次元に配設したシンチレーション結晶を積層して３次元に配列し、放射線を検出した結晶の応答を受光面上の応答位置で識別可能とすることで、放射線検出位置を３次元で得るようにしたＤＯＩ型放射線検出器において、
シンチレーション結晶を受光面上方に延びる直角三角柱として前記受光面における応答位置に特徴を持たせたことを特徴とするＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項２】
前記受光面の所定位置上方における所定の２層間のシンチレーション結晶の組み合わせを、第１層を受光面上方に延びる直角三角柱とし、第２層を受光面上方に延びる直方体柱として、受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらせたことを特徴とする請求項１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項３】
前記受光面の所定位置上方における所定の２層間のシンチレーション結晶の組み合わせを、第１層と第２層共に受光面上方に延びる直角三角柱とし、それらの向きを異ならせることで、受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらせたことを特徴とする請求項１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項４】
前記受光面の所定位置上方における所定の２層のシンチレーション結晶の材質を互いに変えて、受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらせたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項５】
二つの前記直角三角柱の斜辺を互いに対向するように配設して四角柱とし、前記矩形区画を形成したことを特徴とする請求項１及至４のいずれかに記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項６】
前記受光面の所定位置上方における所定の２層間のシンチレーション結晶の組み合わせを、
各々の頂角を形成する辺が互いに集中するように四つの直角三角柱のシンチレーション結晶を配設して形成した四角柱ブロックと、
各々の一角を形成する１辺が互いに集中するように４つの四角柱のシンチレーション結晶を配設し且つ両四角柱ブロックの柱軸に対する垂直断面が同形状となるように形成した四角柱ブロックとし、
各四角柱ブロックが前記矩形区画を形成することを特徴とする請求項１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項７】
前記結晶の大きさが、対角線で４分割した場合の結晶２つ分である請求項１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項８】
前記結晶２つ分の大きさの結晶を最下層に用いたことを特徴とする請求項７に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項９】
八つの前記直角三角柱のシンチレーション結晶を各々の頂角を形成する１辺が互いに集中するように配設して四角柱ブロックを形成し、
更に該四角柱ブロックの側面を反射材で囲って側面遮光四角柱ブロックとし、
受光面の所定位置上方における所定層間で該側面遮光四角柱ブロックの重なりを直角三角柱のシンチレーション結晶の短辺の長さだけ該短辺の１延長方向にずらすことで受光面における両結晶の応答を受光面の広がり方向にずらせたことを特徴とする請求項１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項１０】
４層において、各層毎に前記延長方向を相違させたことを特徴とする請求項９に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項１１】
二つの前記直角三角柱のシンチレーション結晶を各々の斜辺が互いに対向するように配設して四角柱を形成し、
更に該四角柱の四つを各々の前記斜辺を含まない１角を形成する辺が互いに集中するように配設して四角柱ブロックを形成し、
更に該四角柱ブロックの側面を反射材で囲って側面遮光四角柱ブロックとし、
受光面の所定位置上方における所定層間で該側面遮光四角柱ブロックの重なりを直角三角柱のシンチレーション結晶の短辺の長さだけ短辺の１延長方向にずらすことで、受光面における両結晶の応答を受光面の広がり方向にずらせたことを特徴とする請求項１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項１２】
４層において、各層毎に前記延長方向を相違させたことを特徴とする請求項１１に記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項１３】
請求項９又は１０と請求項１１又は１２に記載のＤＯＩ型放射線検出器を組み合わせて、受光面の所定位置上方における八層までの結晶の各応答を受光面の広がり方向にずらせたことを特徴とするＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかにおけるＤＯＩ型放射線検出器の材質を変えて積層し、更に多層構造としたことを特徴とするＤＯＩ型放射線検出器。
【請求項１５】
前記直角三角柱が、直角２等辺三角柱であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のＤＯＩ型放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＯＩ型放射線検出器に係り、特に、ポジトロンイメージング装置や陽電子放射断層像撮影（ＰＥＴ）装置等の核医学イメージングや放射線計測の分野で用いるのに好適な、受光素子信号のアンガー計算のみで２層分のＤＯＩ識別が可能なＤＯＩ型放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出器として、シンチレーション結晶（結晶素子ともいう）に受光素子を光学結合したものが一般的であるが、ポジトロンイメージング装置やＰＥＴ装置で、より高い空間分解能を得るために、結晶素子に入射した深さ方向位置も検出可能なＤＯＩ（Ｄepth  of  Ｉnteraction）型放射線検出器（以下単にＤＯＩ検出器とも称する）が開発されている。これは、図１に示す如く、位置感知型光電子増倍管（ＰＳ−ＰＭＴ）等の受光素子１０上に、受光面上方に延びる結晶素子の多数を３次元に配列した結晶ブロック２０を配置し、光学結合して放射線を検出した結晶素子を特定することで、結晶ブロック２０内での検出位置を３次元で得るようにしたものである。【０００３】
このＤＯＩ検出器は、線源の存在する３次元的な方向の特定に有利であり、ＰＥＴ装置用の放射線検出器として用いると、分解能を劣化させることなく、ＰＥＴ装置の感度を向上することができる。【０００４】
ＤＯＩ検出器内の結晶素子特定法については種々な手法があるが、例えば、受光素子１０の受光面に平行２次元に配列された結晶素子の特定は、受光素子出力のアンガー計算によって行なわれ、図２に例示する如く、アンガー計算の結果を表わした２次元（２Ｄ）位置ヒストグラム上に各結晶素子の応答位置が現われる。アンガー計算は、受光素子信号の応答位置となる重心点を計算する方法であり、少数の受光素子で多数の結晶素子を弁別する方法として広く知られている。【０００５】
深さ方向の結晶識別、即ち、図１に例示した結晶素子の２次元配列２１、２２、２３を多層（図１では３層）に積んだ層の識別には、次のような手法が提案されている。【０００６】
（１）図１（ａ）、（ｂ）に示したように、層毎に波形の異なるシンチレーション結晶（図１（ａ）ではＬＳＯ、ＧＳＯ、ＢＧＯ、図１（ｂ）では、それぞれ１．５ｍｏｌ％Ｃｅ、０．５ｍｏｌ％Ｃｅ、０．２ｍｏｌ％ＣｅのＧＳＯ）を用い、波形弁別により層の識別を行なう（特許文献１、非特許文献１、２参照）。【０００７】
（２）通常、シンチレーション結晶の２次元配列では、各結晶素子間に反射材を挿入するが、その場合、各結晶素子の応答は、２Ｄ位置ヒストグラム上で結晶素子の配置を反映した位置に現われる。これを利用して、図３（ａ）に示す如く、例えば第１層２１を６×６、第２層２２を７×７の結晶配列として、層の重なりをずらしたり、あるいは、図３（ｂ）に示す如く、各結晶素子の配置が上下でずれるように結晶ブロック２０の上下から溝を切ることで各結晶配列２１、２２にスリット３０を入れ、３次元配列した各結晶素子の応答位置を分離し、図２の２Ｄ位置ヒストグラムに例示したように識別可能とする（非特許文献３、４参照）。【０００８】
（３）図４に例示する如く、２次元結晶配列２１〜２４内の反射材３２の一部を取り除き、シンチレーション光の拡がりを制御することにより、各結晶素子３０の応答位置を操作することができる。図において、３４は、反射材３１が無くごく薄空気層の存在する部分である。これにより、図５に示す如く、３次元配列の全ての結晶の応答位置を分離して識別可能とする（特許文献２−５、非特許文献５参照）。【０００９】
（４）特定波長の波長をカットするフィルタを層間に挟むことにより得られる波長で層の識別を行なう（特許文献６、非特許文献６参照）。【００１０】
（５）上記（２）、（３）において、（１）の波形弁別と組み合わせることで更に多段にする試みもなされている（非特許文献７、８参照）。【００１１】
これらのＤＯＩ検出器は、全て四角柱型結晶、又は１素子が四角柱型になるように構成されている。【００１２】
一方、ＤＯＩ検出を行なわない２次元結晶配列型放射線検出器においては、本発明のように三角柱シンチレーション結晶を使用する技術も提案されているが、いずれも結晶素子を密に配置するために結晶の形を工夫したものである。特許文献７に記載された技術は、結晶素子と受光素子を含む検出器全体を三角柱とし、多くの検出器を球状に配列する際に、隙間無く配列できるようにしたものである。【００１３】
一方、非特許文献９に記載された技術は、円柱型の受光素子上に異なる数種の結晶素子を配列するときに、三角形の鋭角を中心に向けて配列するもので、検出した結晶を波形により特定し、放射線源の方向を特定する。【００１４】
又、特許文献８に記載された技術は、四角柱による検出器を６角形のＰＥＴ用検出器リングとして配列する際に、隙間を埋めるための補助検出器として、三角柱型シンチレーション結晶と受光素子を用いるものである。【００１５】
【特許文献１】特開平６−３３７２８９号公報
【特許文献２】特開平１１−１４２５２３号公報
【特許文献３】特開２００４−１３２９３０号公報
【特許文献４】特開２００４−２７９０５７号公報
【特許文献５】特開２００７−９３３７６号公報
【特許文献６】特開２００５−４３０６２号公報
【特許文献７】特開平８−５７４６号公報
【特許文献８】特開平５−１２６９５７号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｓeidel，Ｊ．Ｊ．Ｖaquero，Ｓ．Ｓiegel，Ｗ．Ｒ．Ｇandler，and  Ｍ．Ｖ．Ｇreen，“Ｄepth  identification  accuracy  of  a  three  layer  phoswich  ＰＥＴ  detector  module，”ＩＥＥＥ  Ｔrans．on  Ｎucl．Ｓci．，vol．46，Ｎo．3，pp．485−490，Ｊune  1999
【非特許文献２】Ｓ．Ｙamamoto  and  Ｈ．Ｉshibashi，“ＡＧＳＯ  depth  of  interaction  detector  for  ＰＥＴ，”ＩＥＥＥ  Ｔrans．on  Ｎucl．Ｓci．，vol．45，Ｎo.3，pp.1078−1082，Ｊune  1998
【非特許文献３】Ｈ．Ｌiu，Ｔ．Ｏmura，Ｍ．Ｗatanabe，and  Ｔ．Ｙamashita，“Ｄevelopment  of  a  depth  of  interaction  detector  for  γ−rays，”Ｎucl．Ｉnst．Ｍeth．，Ａ４５９，pp．182-190，2001．
【非特許文献４】Ｎ．Ｚhang，Ｃ．Ｊ．Ｔhompson，Ｄ．Ｔogane，Ｆ．Ｃayouette，Ｋ．Ｑ．Ｎguyen，Ｍ．Ｌ．Ｃamborde，“Ａnode  position  and  last  dynode  timing  circuits  for  dual-layer  ＢＧＯ  scintillator  with  ＰＳ−ＰＭＴ  based  modular  ＰＥＴ  detectors，”ＩＥＥＥ  Ｔrans．Ｎucl．Ｓci．，Ｖol．49，Ｎo．５，pp．2203-2207，Ｏctomer  2002．
【非特許文献５】Ｔ．Ｔsuda，Ｈ．Ｍurayama，Ｋ．Ｋitamura，Ｔ．Ｙamaya，Ｅ．Ｙoshida，Ｔ．Ｏmura，Ｈ．Ｋawai，Ｎ．Ｉnadama，and  Ｎ．Ｏrita，“Ａ  four  layer  depth  of  interaction  detector  block  for  small  animal  ＰＥＴ，”ＩＥＥＥ  Ｔrans．Ｎucl．Ｓci．，vol．51，pp．2537-2542，Ｏctober  2004．
【非特許文献６】Ｔ．Ｈasegawa，Ｍ．Ｉshikawa，Ｋ．Ｍaruyama，Ｎ．Ｉnadama，Ｅ．Ｙoshida，and  Ｈ．Ｍurayama，“Ｄepth-of-interaction  recognition  using  optical  filters  for  nuclear  medicine  imaging，”ＩＥＥＥ  Ｔrans．Ｎucl．Ｓci．，vol．52，pp．4-7，Ｆebruary  2005．
【非特許文献７】S. J. Hong, S. I. Kwon, M. Ito, G. S. Lee, K.-S. Sim, K. S. Park, J. T. Rhee, and J. S. Lee, “Concept verification of three-layer DOI detectors for small animal PET,” IEEE Trans. Nucl. Sci., vol.51, pp. 912-917, June 2008.
【非特許文献８】N. Inadama, H. Murayama, M. Hamamoto, T. Tsuda, Y. Ono, T. Yamaya, E. Yoshida, K. Shibuya, and F. Nishikido, “8-layer DOI encoding of 3-dimensional crystal array,” IEEE Trans. Nucl. Sci., vol.53, pp. 2523-2528, October 2006.
【非特許文献９】白川芳幸，“全方向性γ線検出器の開発，”Ｒadioisotopes，vol．53，pp．445-450，2004．
【００１６】
（１）の波形弁別による方法は、特定の結晶の組み合わせで可能になるが、弁別誤差を伴うこと、検出器の時間分解能や計数特性が低下してしまう問題点が指摘されている。（２）の層の位置を互いにずらす方法は、ずらし方の微調節が必要であり、また結晶配列の大きさが上下層で異なるため結晶配列全体に反射材を巻くのが容易でない。更に（３）の光分配の制御による方法では、図６に示すように２Ｄ位置ヒストグラム上に無駄な空間ができる。結晶応答位置間の距離が離れているほど、分離が良く、識別能の向上につながるため、２Ｄ位置ヒストグラム上に結晶応答位置が均一間隔で並ぶのが理想的である。さらに、２Ｄ位置ヒストグラム上での各結晶応答位置を示す範囲の広がりを小さくすることも結晶応答位置間の距離を離すために重要であるが、そのためには、シンチレーション光を受光素子で検出する効率を高める必要がある。しかし、四角柱型の結晶では、内部でシンチレーション光が正反射を繰り返してしまうことがあるため、上記の効率を高めることが困難であった。（４）の波長カットフィルタによる方法も、シンチレーション光の収集効率を低下させてしまう。
【発明の開示】
【００１７】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、受光素子信号のアンガー計算のみで複数層分のＤＯＩ識別を可能とし、さらに計測データの処理の容易なＤＯＩ型放射線検出器を提供することを課題とする。
【００１８】
本発明は、受光素子の受光面の広がり方向に矩形（長方形又は正方形）区画（図４の反射材で囲まれた区画参照）群を形成するように該受光面上に２次元に配設したシンチレーション結晶を積層して３次元に配列し、放射線を検出した結晶の応答を受光面上の応答位置で識別可能とすることで、放射線検出位置を３次元で得るようにしたＤＯＩ型放射線検出器において、シンチレーション結晶を受光面上方に延びる直角三角柱として前記受光面における応答位置に特徴を持たせることにより、前記課題を解決したものである。
【００１９】
ここで、前記受光面の所定位置上方における所定の２層間のシンチレーション結晶の組み合わせを、第１層を受光面上方に延びる直角三角柱とし、第２層を受光面上方に延びる直方体柱として、受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらすことができる。
【００２０】
又、前記受光面の所定位置上方における所定の２層間のシンチレーション結晶の組み合わせを、第１層と第２層共に受光面上方に延びる直角三角柱とし、それらの向きを異ならせることで、受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらすことができる。
【００２１】
更に、前記受光面の所定位置上方における所定の２層のシンチレーション結晶の材質を互いに変えて、受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらすことができる。
【００２２】
又、二つの前記直角三角柱の斜辺を互いに対向するように配設して四角柱とし、前記矩形区画を形成することができる。
【００２３】
又、前記受光面の所定位置上方における所定の２層間のシンチレーション結晶の組み合わせを、各々の頂角を形成する辺が互いに集中するように四つの直角三角柱のシンチレーション結晶を配設して形成した四角柱ブロックと、各々の一角を形成する１辺が互いに集中するように４つの四角柱のシンチレーション結晶を配設し且つ両四角柱ブロックの柱軸に対する垂直断面が同形状となるように形成した四角柱ブロックとし、各四角柱ブロックが前記矩形区画を形成するようにすることができる。
【００２４】
又、前記結晶の大きさを、対角線で４分割した場合の結晶２つ分とすることができる。
【００２５】
更に、前記結晶２つ分の大きさの結晶を最下層に用いることができる。
【００２６】
又、八つの前記直角三角柱のシンチレーション結晶を各々の頂角を形成する１辺が互いに集中するように配設して四角柱ブロックを形成し、更に該四角柱ブロックの側面を反射材で囲って側面遮光四角柱ブロックとし、受光面の所定位置上方における所定層間で該側面遮光四角柱ブロックの重なりを直角三角柱のシンチレーション結晶の短辺の長さだけ該短辺の１延長方向にずらすことで受光面における両結晶の応答を受光面の広がり方向にずらすことができる。
【００２７】
又、４層において、各層毎に前記延長方向を相違させることができる。
【００２８】
又、二つの前記直角三角柱のシンチレーション結晶を各々の斜辺が互いに対向するように配設して四角柱を形成し、更に該四角柱の四つを各々の前記斜辺を含まない１角を形成する辺が互いに集中するように配設して四角柱ブロックを形成し、更に該四角柱ブロックの側面を反射材で囲って側面遮光四角柱ブロックとし、受光面の所定位置上方における所定層間で該側面遮光四角柱ブロックの重なりを直角三角柱のシンチレーション結晶の短辺の長さだけ短辺の１延長方向にずらすことで、受光面における両結晶の応答を受光面の広がり方向にずらすことができる。
【００２９】
又、４層において、各層毎に前記延長方向を相違させることができる。
【００３０】
又、前記のＤＯＩ型放射線検出器を組み合わせて、受光面の所定位置上方における八層までの結晶の各応答を受光面の広がり方向にずらすことができる。
【００３１】
又、前記のＤＯＩ型放射線検出器の材質を変えて積層し、更に多層構造とすることができる。
【００３２】
更に、前記直角三角柱を、直角２等辺三角柱とすることができる。
【００３３】
本発明によれば、受光素子信号のアンガー計算のみで複数層分のＤＯＩ識別が可能となる。更に、矩形区画群を形成したので、処理が容易で、隣接するブロックとのつながりも良好である。
【００３４】
本発明において、結晶断面が直角三角形から多少ずれても同様の効果を得ることが出来る。形状のずれは、直角からの角度のずれだけでなく、三角形の頂点の角度の丸め込みも含むものとする。ずれの許容範囲は、結晶配列を組んだときにＰＥＴ検出器、または放射線検出器としての感度を損なわない程度、そして２Ｄ位置ヒストグラム上で結晶識別が不可能にならない程度とする。
【００３５】
ＰＳ−ＰＭＴの受光面は四角形状のものが多く用いられるが、検出器の放射線検出感度を高めるためには、受光面上に隙間なくシンチレーション結晶を配置する必要がある。本発明では、シンチーション結晶が受光素子の受光面の広がり方向に矩形区画を形成するので、四角形状の受光素子に高密度に結晶を配置することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のＤＯＩ検出器の構成例を示す斜視図
【図２】従来のＤＯＩ検出器における２Ｄ位置ヒストグラム上の結晶応答位置の例を示す図
【図３】従来のＤＯＩ検出器の他の構成例を示す斜視図
【図４】従来のＤＯＩ検出器の更に他の例を示す図
【図５】図４の例により構成された４層ＤＯＩ検出器の例を示す図
【図６】従来の四角柱状シンチレーション結晶で２層ＤＯＩ検出器を構成した場合の問題点を示す図
【図７】本発明の原理を説明するための、（ａ）比較例と（ｂ）本発明の上面図、２Ｄ位置ヒストグラム、及び結晶と応答位置の対応を示す図
【図８】同じく、２層化した状態を示す図
【図９】本発明の第１実施形態である三角柱結晶による２層ＤＯＩ検出器を示す図
【図１０】四角柱結晶の２通りの４分割の仕方と、それによって得られる結晶応答位置を示す図
【図１１】本発明の第２実施形態である、三角柱結晶と四角柱結晶の組み合わせによる２層ＤＯＩ検出器を示す図
【図１２】同じく３層目の結晶配置と大きさを示す図
【図１３】本発明の第３実施形態である、三角柱結晶と四角柱結晶の組み合わせによる３層ＤＯＩ検出器を示す図
【図１４】第３実施形態で得られる２Ｄ位置ヒストグラムの説明図
【図１５】変形例を示す図
【図１６】他の例を示す図
【図１７】本発明の第４実施形態である、３角柱結晶による８層ＤＯＩ検出器を示す図
【図１８】第４実施形態の結晶配列構造の一部と結晶応答位置の対応を示す図
【図１９】同じく第４実施形態の結晶配列構造の残部と結晶応答位置の対応を示す図
【図２０】同じく４層分の２Ｄ位置ヒストグラムと８層分の２Ｄ位置ヒストグラムを示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。【００３８】
図７（ａ）に示す如く、四角柱型結晶素子５０の側面がすべて反射材５５で覆われている場合、受光素子１０出力のアンガー計算の結果を表した２Ｄ位置ヒストグラム上で、結晶応答は受光素子面で結晶底面の重心に相当する位置に現れる。それは、結晶底面が他の多角形でも同じである。従って、図７（ｂ）に示す如く、四角柱を分割して２つの直角三角柱５１、５２にすると、応答は、それぞれの三角形の重心に相当する位置に現れる。【００３９】
２層ＤＯＩ検出器用結晶配列で、結晶が四角柱であると、上下に重なる結晶の応答位置が一致し識別不可能である。そこで、、図８に示すように、各結晶を直角三角柱とし、二つの直角三角柱の斜辺を互いに対向するように配設して四角柱とする。そして上層６１の結晶分割と下層６２の結晶分割の方向を変えることで、上層６１の結晶とその下層６２の結晶の応答位置が互いに受光面の広がり方向に互いにずれるので、一つの２Ｄ位置ヒストグラム上で結晶識別が可能となる。【００４０】
即ち、本発明の第１実施形態は、図９に示す如く、四角柱の結晶を２分割した組み合わせ、即ち二つの直角２等辺三角柱の結晶素子５１、５２を、斜辺を互いに対向させて配設して四角柱とし、例えば斜辺を右上がりに配置した第１層上層６１と、斜辺を左上がりに配置した第２層下層６２とを積層して構成した三角柱結晶による２層ＤＯＩ検出器である。反射材５５は、全ての結晶素子間に挿入する。【００４１】
この場合、２Ｄ位置ヒストグラム上での結晶素子の応答は、各結晶素子が受光面上方に延びる三角柱であるので結晶端面の三角形の重心に相当する位置に現われる。従って、図９に示したように、直角２等辺三角柱を受光面の所定位置上方においてその斜辺の方向がその上下層で異なるように配置することで、受光面における両結晶の応答位置が互いに受光面の広がり方向にずれて分離される。【００４２】
なお、結晶素子の平面形状は直角２等辺三角柱に限定されず、不等辺直角三角柱としても良い。【００４３】
又、図１０に示すように、四角柱結晶５０を５１〜５４に４分割する方向を図示の如く変えることで、両者を積層した場合の結晶識別が可能となる。【００４４】
即ち、図１１に示す第２実施形態のように、第一層７１を各々の頂角を形成する辺が互いに集中するように四つの直角三角柱のシンチレーション結晶を配設して形成した四角柱ブロックで構成し、第２層７２を各々の一角を形成する１辺が互いに集中するように４つの四角柱のシンチレーション結晶を配設した四角柱ブロックで構成し、両四角柱ブロックの柱軸に対する垂直断面が同形状となるようにして、２層ＤＯＩ検出器とすることができる。応答は結晶の形状の中心に現れるため、両者を重ねた場合１つの２Ｄ位置ヒストグラム上で全ての結晶応答が重なることなく受光面の広がり方向にずれて結晶識別が可能となる。【００４５】
又、例えば感度向上の目的で２倍の大きさの結晶を検出効率が最も低い最下層に置き３層ＤＯＩ検出器とする場合は、図１２に示す形状の結晶を用いることにより、図１３に示す第３実施形態のように、やはり重心演算のみですべての結晶識別が可能な２Ｄ位置ヒストグラムを得ることができる。最下層７３の結晶の大きさは、図１２に示すように対角線に４分割した場合の結晶２つ分である。得られる２Ｄ位置ヒストグラムの説明図を図１４に示す。【００４６】
なお、図１５に２層の例で示す如く、シンチレーション結晶の材質を層毎に変えたり、図１６に示す如く、交互に変えるなどして、更に多層化してもよい。【００４７】
又、図１７に示す第４実施形態に示すように、四角柱結晶を対角線方向に８分割した組み合わせとして背景技術（３）のシンチレーション光の広がりの制御を行うことで、８層分のＤＯＩ識別が可能となる。波形弁別法を用いないため、単一結晶で８層ＤＯＩ検出器を作ることができる。【００４８】
原理図を図１７乃至２１に表す。図１７は、８層積層シンチレーションブロック各層の、結晶配列内と内部の反射構造及び各層に対応する２Ｄ一ヒストグラムを示す。即ち、図に示すように直角三角柱型結晶を配列して反射材５５を挿入すると、シンチレーション光は結晶間の空気層５６方向に広がるため、図に示すような２Ｄ位置ヒストグラムが得られる。ここで、●印は１層目、○印は２層目、△印は３層目、×印は４層目、□印は５層目、■印は６層目、▲印は７層目、＊印は８層目の結晶応答位置を示す。【００４９】
図１８は、二つの前記直角三角柱のシンチレーション結晶を各々の斜辺が互いに対向するように配設して四角柱を形成し、さらに該四角柱の四つを各々の前記斜辺を含まない１角を形成する辺が互いに集中するように配設して四角柱ブロックを形成し、さらに該四角柱ブロックの側面を反射材で囲って側面遮光四角柱ブロックとし、受光面の所定位置上方における所定層間で該側面遮光四角柱ブロックの重なりを直角三角柱のシンチレーション結晶の短辺の長さだけ短辺の１延長方向にずらすことで受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらせるように構成した結晶配列構造と結晶応答位置の対応図である。【００５０】
図１９は、八つの前記直角三角柱のシンチレーション結晶を各々の頂角を形成する１辺が互いに集中するように配設して四角柱ブロックを形成し、さらに該四角柱ブロックの側面を反射材で囲って側面遮光四角柱ブロックとし、受光面の所定位置上方における所定層間で該側面遮光四角柱ブロックの重なりを直角三角柱のシンチレーション結晶の短辺の長さだけ該短辺の１延長方向にずらすことで受光面における両結晶の応答位置を受光面の広がり方向にずらせるように構成した結晶配列構造と結晶応答位置の対応図である。【００５１】
これらの結晶配列を４層ずつ重ねたときの応答位置を示す２Ｄヒストグラムが図２０（ａ）、８層重ねたときの応答位置を示す２Ｄヒストグラムが図２０（ｂ）となる。端では分割・反射材挿入の条件が変わるため結晶応答位置の重なりが見られるが、ここで提案する条件を満たしている中央部では、８層分の結晶応答位置が重なることなく識別可能となっている。故に、この方法により８層までの結晶応答位置が重なることなく識別可能となる。【００５２】
図１８及び図１９に示した結晶配列構造と、異なるシンチレーション材質を組み合わせることにより８層以上の積層も可能となる。【００５３】
なお、本発明の直角三角柱状の結晶素子は、立方体状等のシンチレーション結晶塊を切断して製作しても良いし、直角三角柱状のインゴットで製作しても良いし、その製造方法は限定するものではない。
【産業上の利用の可能性】
【００５４】
本発明に係るＤＯＩ型放射線検出器は、ＰＥＴ装置だけでなく、核医学イメージング装置や放射線測定装置一般に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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