(57)【要約】【課題】高いエネルギー分解能及び高い位置分解能を有するガンマ線撮像装置を提供する。【解決手段】平板型の電極分割型ゲルマニウム半導体検出器１１，１２を前後に２台に並べてコンプトンカメラを構成し、平板型の電極分割型ゲルマニウム半導体検出器の陽極及び陰極で得られる検出信号を処理し、検出器の厚み方向に関して、検出器表面からどれくらいの深さの位置でガンマ線の相互作用が起ったかを測定可能とし、また、検出器の電極面に平行な方向に関して、ガンマ線の相互作用位置を高精度で測定可能とした。これにより、コンプトン散乱の運動学をより精度良く解いて空間解像度を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の陽極ストリップが平行に設けられ、裏面に前記陽極ストリップの延長方向と交差する方向に延びる複数の陰極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶と、
前記複数の陽極ストリップ及び前記複数の陰極ストリップからの信号波形をもとに前記平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い陽極ストリップと陰極ストリップの対を検出するストリップ対検出手段と、
前記ストリップ対検出手段によって検出された陽極ストリップと陰極ストリップの対について、陽極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と陰極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差を測定する時間差測定手段とを有することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項２】
請求項１記載のガンマ線検出器において、予め記憶している時間差と深さの関係に前記時間差測定手段によって測定された時間差を当てはめることによって、前記相互作用点の平板ガンマ線検出結晶表面からの深さを求める深さ検出手段を有することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項３】
請求項１又は２記載のガンマ線検出器において、前記ストリップ対検出手段は、信号波形の波高が予め定めた時間にわたって予め定めた閾値を越えている陽極ストリップと陰極ストリップを前記相互作用点に最も近い陽極ストリップと陰極ストリップの対とすることを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項４】
表面に複数の陽極ストリップが平行に設けられ、裏面に前記陽極ストリップの延長方向と交差する方向に延びる複数の陰極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶と、
前記複数の陽極ストリップ及び前記複数の陰極ストリップからの信号波形をもとに前記平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い陽極ストリップと陰極ストリップの対を検出するストリップ対検出手段と、
前記ストリップ対検出手段によって検出された陽極ストリップの右隣の陽極ストリップの信号波形の最大振幅Ｙ＋と左隣の陽極ストリップの信号波形の最大振幅Ｙ−、及び前記ストリップ対検出手段によって検出された陰極ストリップの右隣の陰極ストリップの信号波形の最大振幅Ｘ＋と左隣の陰極ストリップの信号波形の最大振幅Ｘ−を検出する振幅検出手段とを有することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項５】
請求項４記載のガンマ線検出器において、Ｙ＝（Ｙ＋−Ｙ−）／（Ｙ＋＋Ｙ−）を指標として前記ストリップ対検出手段によって検出された陽極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出し、Ｘ＝（Ｘ＋−Ｘ−）／（Ｘ＋＋Ｘ−）を指標として前記ストリップ対検出手段によって検出された陰極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出する面内位置検出手段を有することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項６】
請求項５記載のガンマ線検出器において、前記面内位置検出手段は、予め記憶している前記指標とストリップの幅内におけるガンマ線の相互作用点の位置の関係に前記指標を当てはめることによって前記陽極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置及び前記陰極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載のガンマ線検出器において、前記ガンマ線検出結晶はゲルマニウム結晶、ダイアモンド（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（Ｃｄ１−ｘＺｎｘＴｅ）、ヨウ化第二水銀（ＨｇＩ２）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化ガリウム(ＧａＳｅ)、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）であることを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項８】
表面に複数の第１の電極ストリップが平行に設けられ、裏面に前記第１の電極ストリップの延長方向と交差する方向に延びる複数の第２の電極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶を有する第１のガンマ線検出器と、
表面に複数の第３の電極ストリップが平行に設けられ、裏面に前記第３の電極ストリップの延長方向と交差する方向に延びる複数の第４の電極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶を有する第２のガンマ線検出器と、
前記第１のガンマ線検出器に入射したガンマ線のエネルギーに比例する信号を出力する第１のエネルギー検出手段と、
前記第２のガンマ線検出器に入射したガンマ線のエネルギーに比例する信号を出力する第２のエネルギー検出手段と、
前記複数の第１の電極ストリップ及び前記複数の第２の電極ストリップからの信号波形をもとに第１のガンマ線検出器の前記平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い第１の電極ストリップと第２の電極ストリップの対を検出する第１のストリップ対検出手段と、
前記複数の第３の電極ストリップ及び前記複数の第４の電極ストリップからの信号波形をもとに第２のガンマ線検出器の前記平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い第３の電極ストリップと第４の電極ストリップの対を検出する第２のストリップ対検出手段と、
前記第１のストリップ対検出手段によって検出された前記第１のガンマ線検出器の第１の電極ストリップと第２の電極ストリップの対について、第１の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と第２の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差、及び前記第２のストリップ対検出手段によって検出された前記第２のガンマ線検出器の第３の電極ストリップと第４の電極ストリップの対について、第３の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と第４の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差とを測定する時間差測定手段と、
前記第１のストリップ対検出手段によって検出された前記第１のガンマ線検出器の第１の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ａ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ａ−、前記第１のストリップ対検出手段によって検出された前記第１のガンマ線検出器の第２の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｂ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｂ−、前記第２のストリップ対検出手段によって検出された前記第２のガンマ線検出器の第３の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｃ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｃ−、前記第２のストリップ対検出手段によって検出された前記第２のガンマ線検出器の第４の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｄ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｄ−を検出する振幅検出手段とを有することを特徴とするガンマ線撮像装置。
【請求項９】
請求項８記載のガンマ線撮像装置において、前記時間差測定手段によって測定された、前記第１の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と第２の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差に基づいて前記第１のガンマ線検出器における前記ガンマ線の相互作用点の平板ガンマ線検出結晶表面からの深さを求め、前記第３の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と第４の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差に基づいて前記第２のガンマ線検出器における前記ガンマ線の相互作用点の平板ガンマ線検出結晶表面からの深さを求める深さ検出手段を有することを特徴とするガンマ線撮像装置。
【請求項１０】
請求項９記載のガンマ線撮像装置において、前記深さ検出手段は、予め記憶している時間差と深さの関係に前記測定された時間差を当てはめることによって深さを求めることを特徴とするガンマ線撮像装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項記載のガンマ線撮像装置において、前記ストリップ対検出手段は、信号波形の波高が予め定めた時間にわたって予め定めた閾値を越えている電極ストリップを前記ガンマ線の相互作用点に最も近い電極ストリップとすることを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項記載のガンマ線撮像装置において、Ａ＝（Ａ＋−Ａ−）／（Ａ＋＋Ａ−）を指標として前記第１のストリップ対検出手段によって検出された前記第１の電極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出し、Ｂ＝（Ｂ＋−Ｂ−）／（Ｂ＋＋Ｂ−）を指標として前記第１のストリップ対検出手段によって検出された前記第２の電極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出し、Ｃ＝（Ｃ＋−Ｃ−）／（Ｃ＋＋Ｃ−）を指標として前記第２のストリップ対検出手段によって検出された前記第３の電極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出し、Ｄ＝（Ｄ＋−Ｄ−）／（Ｄ＋＋Ｄ−）を指標として前記第２のストリップ対検出手段によって検出された前記第４の電極ストリップの幅内における前記相互作用点の位置を検出する面内位置検出手段を有することを特徴とするガンマ線撮像装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のガンマ線撮像装置において、前記第１のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、前記第２のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、前記深さ検出手段及び前記面内検出手段によって決定された前記第１のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点及び前記第２のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点の情報を用いてコンプトン散乱の運動学によりガンマ線の入射方向を演算し、複数のガンマ線入射イベントに対してそれぞれ演算されるガンマ線源の位置をもとにガンマ線源の分布を画像化する画像化手段を有することを特徴とするガンマ線撮像装置。
【請求項１４】
請求項１２記載のガンマ線撮像装置において、前記第１のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、前記第２のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、前記深さ検出手段及び前記面内検出手段によって決定された前記第１のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点及び前記第２のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点の情報を用いてコンプトン散乱の運動学によりガンマ線の入射方向を表す円錐面を演算し、複数のガンマ線入射イベントに対してそれぞれ演算される前記円錐面の重なり位置をもとにガンマ線源の分布を画像化する画像化手段を有することを特徴とするガンマ線撮像装置。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか１項記載のガンマ線撮像装置において、前記ガンマ線検出結晶はゲルマニウム結晶、ダイアモンド（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（Ｃｄ１−ｘＺｎｘＴｅ）、ヨウ化第二水銀（ＨｇＩ２）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化ガリウム(ＧａＳｅ)、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）であることを特徴とするガンマ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ線検出器及びその検出器を用いてガンマ線源の分布を検出し画像表示することができるガンマ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の核医学の診断装置としては、ＰＥＴ（positron emission tomography：陽電子放出断層撮影）及びＳＰＥＣＴ（single photon emission computed tomography:単光子放出コンピュータ断層撮影）がある。ＰＥＴは、陽電子放出核種を用い、放出された陽電子と物質中の電子が出会い消滅するときに、１８０°の角度で放出される２本の５１１ｋｅＶのガンマ線を検出してその核種の分布像を得る（非特許文献１）。ＳＰＥＣＴでは、ガンマ線の飛来方向を定めるため、位置感応型検出器と試料の間にコリメータが設置される（非特許文献２）。一方、宇宙線天文学においては、ガンマ線源の天球上の位置を測定する装置として、コンプトンテレスコープが開発された（非特許文献３）。この装置は、ガンマ線のコンプトン散乱の運動学を利用するので、コリメータを用いずにガンマ線の飛来方向を定めることができる。後に、この装置の原理を応用して、電気的コリメータ型ＳＰＥＣＴが開発された（非特許文献４）。
【非特許文献１】S. Rankowitz et al., “Positron scanner for locating brain tumors,” IRE Int Conv Rec 1962; 10 (Issue 9): 49-56.
【非特許文献２】D.E. Kuhl and R.Q. Edwards, “Image Separation Radioisotope Scanning,” Radiology, Vol.80, pp.653-662, 1963.
【非特許文献３】V. Schonfelder et al., “A Telescope for Soft Gamma Ray Astronomy,” Nucl. Instr. Meth., Vol.107, pp.385-394, 1973.
【非特許文献４】M. Singh, “An electronically collimated gamma camera for single photon emission computed tomography, Part I: Theoretical considerations and design criteria,“ Med. Phys. 10, (1983) pp.421-427.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＰＥＴは、核種の寿命の違いを利用して、それぞれの核種の像を強調することは可能であるが、同時に複数の核種の分布像を得ることは出来ない。ＳＰＥＣＴは、コリメータを有するため、検出効率が低くなり、装置も重くかさばるものになる。また、現在ＳＰＥＣＴは主に９９Ｔｃの１４０ｋｅＶのガンマ線に適用されるが、ガンマ線のエネルギーが高くなると、コリメータや検出器中でガンマ線のコンプトン散乱が起る確率が高くなり、飛来方向をうまく定めることができなくなる。コンプトンテレスコープは、現状ではエネルギー分解能及び相互作用位置の測定精度が不十分であり、核医学の診断装置としての性能は持っていない。電気的コリメータ型ＳＰＥＣＴも、複数核種には適用できない。
【０００４】
本発明は、高いエネルギー分解能及び高い位置分解能を有するガンマ線撮像装置及びそれに用いるガンマ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】
【０００５】
本発明では、平板型の電極分割型半導体検出器を前後に２台平行に並べた構造を持つ、コンプトンカメラを開発した。ガンマ線の検出器の部分を全てゲルマニウム検出器で構成することにより、ガンマ線の測定エネルギーの分解能を向上させることができた。これにより、それぞれの核種に固有のガンマ線を識別できるようになり、複数の放射性核種の分布像を同時に得ることが可能になった。また、コンプトン散乱の角度を精度良く決定できるため、空間解像度の向上にも寄与している。ただし、ガンマ線検出結晶としては、ゲルマニウムの他にダイアモンド（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（Ｃｄ１−ｘＺｎｘＴｅ）、ヨウ化第二水銀（ＨｇＩ２）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ２）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化ガリウム(ＧａＳｅ)、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を用いることもできる。
【０００６】
さらに、平板型の電極分割型半導体検出器の陽極及び陰極で得られる検出信号を処理し、検出器の厚み方向に関して、検出器表面からどれくらいの深さの位置でガンマ線の相互作用が起ったかを測定可能とした。また、検出器の電極面に平行な方向に関して、ガンマ線の相互作用位置を高精度で測定する方法を考案した。これにより、コンプトン散乱の運動学をより精度良く解くことが可能となり、空間解像度を向上させることに成功した。
【０００７】
本発明によるガンマ線検出器は、表面に複数の陽極ストリップが平行に設けられ、裏面に陽極ストリップの延長方向と交差する方向、好ましくは直交する方向、に延びる複数の陰極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶と、複数の陽極ストリップ及び複数の陰極ストリップからの信号波形をもとに平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い陽極ストリップと陰極ストリップの対を検出するストリップ対検出手段と、ストリップ対検出手段によって検出された陽極ストリップと陰極ストリップの対について、陽極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合、例えば５０％、に達するまでの時間と陰極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合、例えば５０％、に達するまでの時間の差を測定する時間差測定手段とを有する。このガンマ線検出器は、予め記憶している時間差と深さの関係に時間差測定手段によって測定された時間差を当てはめることによって、相互作用点の平板ガンマ線検出結晶表面からの深さを求める深さ検出手段を有する。
【０００８】
ストリップ対検出手段は、例えば、信号波形の波高が予め定めた時間にわたって予め定めた閾値を越えている陽極ストリップと陰極ストリップを相互作用点に最も近い陽極ストリップと陰極ストリップの対とする。
【０００９】
本発明のガンマ線検出器は、また、ストリップ対検出手段によって検出された陽極ストリップの右隣の陽極ストリップの信号波形の最大振幅Ｙ＋と左隣の陽極ストリップの信号波形の最大振幅Ｙ−、及びストリップ対検出手段によって検出された陰極ストリップの右隣の陰極ストリップの信号波形の最大振幅Ｘ＋と左隣の陰極ストリップの信号波形の最大振幅Ｘ−を検出する振幅検出手段を有する。そして、Ｙ＝（Ｙ＋−Ｙ−）／（Ｙ＋＋Ｙ−）を指標としてストリップ対検出手段によって検出された陽極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出し、Ｘ＝（Ｘ＋−Ｘ−）／（Ｘ＋＋Ｘ−）を指標としてストリップ対検出手段によって検出された陰極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出する面内位置検出手段を有する。面内位置検出手段は、予め記憶している指標とストリップの幅内におけるガンマ線の相互作用点の位置の関係に得られた指標を当てはめることによって陽極ストリップの幅内における相互作用点の位置及び陰極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出する。
【００１０】
本発明によるガンマ線撮像装置は、表面に複数の第１の電極ストリップが平行に設けられ、裏面に第１の電極ストリップの延長方向と交差する方向、好ましくは直交する方向、に延びる複数の第２の電極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶を有する第１のガンマ線検出器と、表面に複数の第３の電極ストリップが平行に設けられ、裏面に第３の電極ストリップの延長方向と交差する方向、好ましくは直交する方向、に延びる複数の第４の電極ストリップが平行に設けられた平板ガンマ線検出結晶を有する第２のガンマ線検出器と、第１のガンマ線検出器に入射したガンマ線のエネルギーに比例する信号を出力する第１のエネルギー検出手段と、第２のガンマ線検出器に入射したガンマ線のエネルギーに比例する信号を出力する第２のエネルギー検出手段と、複数の第１の電極ストリップ及び複数の第２の電極ストリップからの信号波形をもとに第１のガンマ線検出器の平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い第１の電極ストリップと第２の電極ストリップの対を検出する第１のストリップ対検出手段と、複数の第３の電極ストリップ及び複数の第４の電極ストリップからの信号波形をもとに第２のガンマ線検出器の平板ガンマ線検出結晶に入射したガンマ線の相互作用点に最も近い第３の電極ストリップと第４の電極ストリップの対を検出する第２のストリップ対検出手段と、第１のストリップ対検出手段によって検出された第１のガンマ線検出器の第１の電極ストリップと第２の電極ストリップの対について、第１の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合、例えば５０％、に達するまでの時間と第２の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合、例えば５０％、に達するまでの時間の差、及び第２のストリップ対検出手段によって検出された第２のガンマ線検出器の第３の電極ストリップと第４の電極ストリップの対について、第３の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合、例えば５０％、に達するまでの時間と第４の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合、例えば５０％、に達するまでの時間の差とを測定する時間差測定手段と、第１のストリップ対検出手段によって検出された第１のガンマ線検出器の第１の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ａ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ａ−、第１のストリップ対検出手段によって検出された前記第１のガンマ線検出器の第２の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｂ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｂ−、第２のストリップ対検出手段によって検出された第２のガンマ線検出器の第３の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｃ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｃ−、第２のストリップ対検出手段によって検出された第２のガンマ線検出器の第４の電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｄ＋と左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅Ｄ−を検出する振幅検出手段とを有する。
【００１１】
このガンマ線撮像装置は、時間差測定手段によって測定された、第１の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と第２の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差に基づいて第１のガンマ線検出器におけるガンマ線の相互作用点の平板ガンマ線検出結晶表面からの深さを求め、第３の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間と第４の電極ストリップの信号波形の振幅が相互作用が起こってから最大値の所定割合に達するまでの時間の差に基づいて第２のガンマ線検出器におけるガンマ線の相互作用点の平板ガンマ線検出結晶表面からの深さを求める深さ検出手段を有してもよい。深さ検出手段は、予め記憶している時間差と深さの関係に測定された時間差を当てはめることによって深さを求める方式のものとすることができる。
【００１２】
また、Ａ＝（Ａ＋−Ａ−）／（Ａ＋＋Ａ−）を指標として第１のストリップ対検出手段によって検出された第１の電極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出し、Ｂ＝（Ｂ＋−Ｂ−）／（Ｂ＋＋Ｂ−）を指標として第１のストリップ対検出手段によって検出された第２の電極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出し、Ｃ＝（Ｃ＋−Ｃ−）／（Ｃ＋＋Ｃ−）を指標として第２のストリップ対検出手段によって検出された第３の電極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出し、Ｄ＝（Ｄ＋−Ｄ−）／（Ｄ＋＋Ｄ−）を指標として第２のストリップ対検出手段によって検出された第４の電極ストリップの幅内における相互作用点の位置を検出する面内位置検出手段を有することができる。
【００１３】
本発明のガンマ線撮像装置は、また、第１のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、第２のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、深さ検出手段及び面内検出手段によって決定された第１のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点及び第２のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点の情報を用いてコンプトン散乱の運動学によりガンマ線の入射方向を演算し、複数のガンマ線入射イベントに対してそれぞれ演算されるガンマ線源の位置をもとにガンマ線源の分布を画像化する画像化手段を有する。ガンマ線源の位置は、第１のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、第２のエネルギー検出手段によって検出されたエネルギーと、深さ検出手段及び面内検出手段によって決定された第１のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点及び第２のガンマ線検出器内におけるガンマ線の相互作用点の情報を用いてコンプトン散乱の運動学によりガンマ線の入射方向を表す円錐面を演算し、複数のガンマ線入射イベントに対してそれぞれ演算される円錐面の重なり位置をもとに求めてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、複数の放射性核種の空間分布を、同時に、高解像度・高効率で画像化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下では、ガンマ線検出結晶としてゲルマニウム結晶を用いた例によって説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるガンマ線撮像装置の検出部の概略構成図と、ガンマ線源の検出原理を示した図である。この検出部１０は、平行に並べた２台の電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器１１，１２を備え、その前方に位置するガンマ線源から放出されるガンマ線を測定する。第１のゲルマニウム半導体検出器１１の前方にガンマ線を放出する核種（ガンマ線源）１３が存在するものとする。同一核種は１種類又は複数種類の決まったエネルギーのガンマ線１４，１５，…を放出する。なお、図において、ガンマ線１４とガンマ線１５は別々の時間に検出部１０に入射したものとする。
【００１７】
本発明では、一定のエネルギーＥを有するガンマ線が第１のゲルマニウム半導体検出器１１に入射してその中で１度だけコンプトン散乱し、その散乱されたガンマ線が後方に配置された第２のゲルマニウム半導体検出器１２に入射して完全に吸収された事象を測定する。この事象は、後述する信号処理回路にて同時計測を行うことにより選択的に測定することが可能である。すると、まず２つのゲルマニウム半導体検出器１１，１２で測定されたエネルギーの和から元のガンマ線のエネルギーが分かる。ゲルマニウム半導体検出器はエネルギー分解能が優れているので、この測定されたエネルギーによって核種を識別することができる。次に、コンプトン散乱の運動学の式から散乱角θが求まる。これにより、１つの測定事象に対して１つの円錐が定まり、その円錐上のどこかにガンマ線源があることが分かる。多数の測定事象を集めると、実際のガンマ線源の位置で円錐が交わるため、そのガンマ線源の位置を推定することができる。このような装置はコンプトンカメラと呼ばれる。
【００１８】
図示したガンマ線１４，１５は、第１のゲルマニウム半導体検出器１１に入射してそこで１度コンプトン散乱された後、第２のゲルマニウム半導体検出器１２に入射してそこで全エネルギーを失ったものであり、本発明で注目する事象に対応する。この時、例えばガンマ線１４は前方の第１の検出器１１にＥ１のエネルギーを付与し、後方の第２の検出器１２にＥ２のエネルギーを付与するため、次式（１）の関係が成り立つ。
【００１９】
Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２                (1)
そして、コンプトン散乱の運動学から、コンプトン散乱角θは次式（２）によって計算される。ここでｍｃは電子の静止質量、ｃは光速度である。
【００２０】
【数１】
2005208057.tif 000003
【００２１】
これらの関係からガンマ線源１３は、第１のゲルマニウム半導体検出器１１中でガンマ線１４がコンプトン散乱を起こした相互作用点と、散乱されたガンマ線が第２のゲルマニウム半導体検出器１２で吸収された相互作用点を結ぶ直線に対して頂角が２θの円錐面上にあることが分かる。従って、このような事象を２組以上計測し、夫々の組み合わせに対して円錐面を作り、それらの円錐面が重なり合う位置を求めると、その位置はガンマ線源１３の存在する位置の候補である。事象の計測数、すなわち円錐面の数を多くすればするほど、それらの重なり合う領域を狭めることができ、高い精度でガンマ線源の存在位置を求めることができる。
【００２２】
以上の説明から分かるように、多数のガンマ線源の集合としてのガンマ線放出体の位置を個別に検出し、それらを重ねてガンマ線放出体の画像を形成するには、ゲルマニウム半導体検出器内におけるガンマ線の相互作用点を高精度に特定することが必要である。次に、ガンマ線の相互作用点を高精度に特定することが可能な、電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器の構造と、ゲルマニウム半導体検出器内におけるガンマ線の相互作用点の検出方法について説明する。
【００２３】
図２は、本発明による電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器の構造例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図示のようにＸ、Ｙ、Ｚ座標系を設定して説明する。この検出器は、寸法ａ×ｂ×ｃの平板型のゲルマニウム結晶２０の両面に短冊状に分割された電極を形成したものである。平板型のゲルマニウム結晶２０の一方の表面には、幅ｄで長さがａのＸ方向に細長い電極ストリップ２１が複数本、密に並べて形成されている。また、平板型のゲルマニウム結晶２０の反対側の表面には、幅ｄで長さがｂのＹ方向に細長い電極ストリップ２２が複数本、密に並べて形成されている。一方の表面の電極ストリップは陽極（以下、陽極ストリップという）とされ、反対側の表面面の電極ストリップは陰極（以下、陰極ストリップという）とされる。このように平板型のゲルマニウム結晶２０の表面と裏面には、互いに直交する方向に延びる陽極ストリップ２１と陰極ストリップ２２がそれぞれ複数本設けられており、ガンマ線とゲルマニウム結晶との相互作用による信号が強く検出される陽極ストリップと陰極ストリップの組み合わせによって、相互作用点の大まかなＸＹ座標が分かるようになっている。
【００２４】
以下では、一例として、ａ＝３９ｍｍ、ｂ＝３９ｍｍ、ｃ＝２０ｍｍ、ｄ＝３ｍｍとし、ガンマ線入射側の電極を陽極、反対側の電極を陰極とした例によって説明する。最初に、平板型のゲルマニウム結晶２０内におけるガンマ線の相互作用点の結晶表面からの深さ方向の位置ＤＯＩ（Depth of interaction）を求める方法について説明する。
【００２５】
図３は、電極分割型平板ゲルマニウム検出器の内部でガンマ線がゲルマニウム結晶と相互作用したとき、陽極ストリップ及び陰極ストリップから発生する出力信号をシミュレートした図である。図示した信号は相互作用点に最も近い陽極ストリップ及び陰極ストリップからの信号である。ガンマ線の相互作用点の深さ方向の位置（ＤＯＩ：Depth of interaction）によって信号波形が変化するのが分かる。ガンマ線入射側の陽極ストリップ２１によって検出される信号波形は、ＤＯＩがゲルマニウム結晶の入射側表面から浅い位置にあって陽極ストリップ２１に近ければ素早く立ち上がり、ＤＯＩが深くなって陽極ストリップから遠ざかるに従って立ち上がりのタイミングが遅くなる。逆に、裏面側の陰極ストリップ２２によって検出される信号波形は、ＤＯＩがゲルマニウム結晶の入射側表面から遠い位置にあって陰極ストリップ２２に近ければ素早く立ち下がり、ＤＯＩがゲルマニウム結晶の入射側表面から近い位置にあって陰極ストリップ２２から遠いほど立ち下がりのタイミングが遅くなる。
【００２６】
図４は、１つの検出事象について、陽極ストリップ２１で検出された信号波形の振幅が最大値の５０％に達するまでの時間と陰極ストリップ２２で検出された信号波形の振幅が最大値の５０％に達するまでの時間の差と、ＤＯＩとの関係を図示したものである。この時間差とＤＯＩとがほぼ直線関係にあることが分かる。従って、図４の関係を記憶しておき、測定された時間差を図４の関係に当てはめることによってＤＯＩ、すなわち相互作用点のゲルマニウム結晶の表面からの深さを知ることができる。
【００２７】
図５は、ＤＯＩ測定のための時間差の測定例を示す図である。検出器の前面に置いた１５２Ｅｕガンマ線源から放出される１２２ｋｅＶのガンマ線を測定した。この測定例では、ＤＯＩが１０ｍｍの場合の時間差を０としており、時間差が大きいほどＤＯＩが深いことを意味している。検出器に入射したガンマ線は、検出器中を通る間にある一定の確率で吸収されるため、ＤＯＩがｚとなる事象の数n(ｚ)は、次式（３）のように表すことができる。ここでｎ０は入射ガンマ線の数、μはガンマ線のエネルギーと検出器の材質に依存する量で、吸収計数と呼ばれる。
【００２８】
【数２】
2005208057.tif 000004
【００２９】
図５のグラフから読み取った吸収計数μは、ゲルマニウム結晶中における１２２ｋｅＶのガンマ線に対応するμと良く一致することがわかり、この手法により正しくＤＯＩが測定可能であることが確認された。
【００３０】
電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器内でガンマ線がゲルマニウム結晶と相互作用すると、検出器の表面（ガンマ線入射側）に設けられた複数の陽極ストリップから信号が発生されるが、相互作用点に最も近い位置にある陽極ストリップから発生される信号が最大の振幅を示す。同様に、陽極ストリップと直交するようにして検出器の裏面に設けられた複数の陰極ストリップから発生される信号も、相互作用点に最も近い陰極ストリップから発生される信号が最大の振幅を示す。従って、複数の陽極ストリップの中で信号振幅が最大の陽極ストリップの位置と、複数の陰極ストリップの中で信号振幅が最大の陰極ストリップの位置から相互作用点のＸＹ座標を知ることができるが、電極ストリップは幅ｄを有するため、この方法によって知ることのできる相互作用点のＸ座標及びＹ座標は、それぞれ最大ｄ／２（図示の例ではｄ＝３ｍｍ）の誤差を含んでいる。そこで本発明では、以下に説明する方法により、相互作用点のＸＹ座標を電極ストリップの幅より小さな精度で決定する。
【００３１】
図６は、ゲルマニウム結晶とガンマ線の相互作用点の横方向位置、すなわち電極ストリップの幅内における位置を高精度に測定する方法を説明する図である。電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器内でガンマ線がゲルマニウム結晶と相互作用すると、前述のように、検出器の表面に設けられた複数の陽極ストリップから信号が検出され、相互作用点に最も近い陽極ストリップから発生される信号が最大の振幅を示す。同様に、検出器の裏面に設けられた複数の陰極ストリップからも信号が検出されるが、相互作用点に最も近い陰極ストリップから発生される信号が最大の振幅を示す。
【００３２】
本発明では、その最大振幅の信号を発生する電極ストリップの両隣の電極ストリップによって検出される信号波形に着目する。図６は、最大の信号振幅を示す電極ストリップの両隣の電極ストリップによって検出される信号波形を示した図である。図６の左側のグラフは最大の信号振幅を示す電極ストリップの左隣の電極ストリップの信号波形、右側のグラフは最大の信号振幅を示す電極ストリップの右隣の電極ストリップの信号波形であり、上からＤＯＩ＝１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍのときをシミュレーションしたものである。相互作用点の、幅３ｍｍの電極ストリップの中心線からのずれ量（ＴＯＩ：Transverse position of interaction）は全て同じで１ｍｍである。右隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅をＡ+、左隣の電極ストリップの信号波形の最大振幅をＡ-として、次式で表されるパラメータＬを計算する。
【００３３】
【数３】
2005208057.tif 000005
【００３４】
図７は、ＴＯＩと上式（４）で定義したパラメータＬの関係を示す図である。図示するように、ＴＯＩとパラメータＬはほぼ直線の関係を有する。従って、図７の関係を記憶しておき、最大の信号振幅を示す電極ストリップの両隣の電極ストリップの信号波形から測定された振幅Ａ+、Ａ-をもとに計算されるパラメータＬを図７の関係に当てはめることによってＴＯＩ、すなわち電極ストリップの幅ｄ内におけるガンマ線の相互作用点の位置を高精度に知ることができる。これをＸ方向に細長い陽極ストリップ２１に関して行うことにより相互作用点のＹ座標位置を高精度に求めることができ、またＹ方向に細長い陰極ストリップ２２に関して行うことにより相互作用点のＸ座標位置を高精度に求めることができる。
【００３５】
相互作用点に最も近いストリップであるか、その両隣のストリップであるかは、それらのストリップから得られる信号波形の違いを使って識別することができる。相互作用点に最も近いストリップの信号は、図３で例えば５００ｎｓのところで波高が±１００になっているのに対し、両隣のストリップからの信号は、図６で例えば３００ｎｓのところで波高が０になっている。そこで、この波形の違いを識別するための波形弁別器を製作し適用すれば両者を識別でき、ＤＯＩを検出するためのストリップ（ＤＯＩストリップ）であるか、ＴＯＩを検出するためのストリップ（ＴＯＩストリップ）であるかがわかる。
【００３６】
図８は、本発明によるガンマ線撮像装置の信号処理部の例を示す概略ブロック図である。検出部１０の第１及び第２のゲルマニウム検出器１１，１２は液体窒素容器内の液体窒素で冷却される銅製コールドフィンガーに固定されて冷却されている。第１の検出器１１に設けられた複数の陽極ストリップ及び複数の陰極ストリップからの信号はそれぞれの前置増幅器によって増幅される。同様に、第２の検出器１２に設けられた複数の陽極ストリップ及び複数の陰極ストリップからの信号もそれぞれの前置増幅器によって増幅される。図には、第１の検出器１１の陰極ストリップ及び陽極ストリップに接続されている前置増幅器を、それぞれ前置増幅器１及び前置増幅器３で代表させて表示し、第２の検出器１２の陰極ストリップ及び陽極ストリップに接続されている前置増幅器を、それぞれ前置増幅器２及び前置増幅器４で代表させて表示した。
【００３７】
それぞれの前置増幅器の出力信号は、図９に詳細を示す信号処理回路３２に入力される。この信号処理回路３２は、入力信号がＤＯＩストリップのものであったならば出力Ａにエネルギー信号を出力し、出力Ｔに時間信号を出力する。ＤＯＩストリップのものでなかったならば出力Ａの信号はＴＯＩの測定に利用され、出力Ｔには信号を出力しない。図９に図示するように、信号処理回路３２に入力された信号は４つに分けられ、それぞれ波形弁別器４１、振幅測定器４２、成形増幅器４３、ＴＦＡ４４に入力される。
【００３８】
ここで、図８及び図９に示した各要素回路の動作について説明する。前置増幅器３１について説明すると、ここで使用している前置増幅器は電荷感応型前置増幅器と呼ばれるもので、ガンマ線の相互作用によって検出器中に生成される電荷量に比例した波高の信号を出力する。波形弁別器４１は、前置増幅器３１の出力波形が、ある閾値を超えた後、３００ｎｓ後にもある波高を保っていればゲート信号を出力し、そうでなければ何も出力しないように設定されている。振幅測定器４２は、前置増幅器３１の出力の、最大値と最小値の差を出力する回路である。成形増幅器４３は、前置増幅器３１の波高に比例した波高の出力を精度良く出力するため、セミガウシアン型の波形を生成する。この回路は、ＣＲの微分回路の後にＲＣの積分回路を多段つなげて実現される。ＴＦＡ（タイミング・フィルタ・アンプ）４４は、帯域通過回路になっている。ここでは、低域通過の時定数を５０ｎｓ、高域通過の時定数を５００ｎｓとした。
【００３９】
ＣＦＤ４５は、コンスタント・フラクション・ディスクリミネータと呼ばれる市販の回路であり、その動作原理を図１０より説明する。（ａ）に示す入力信号５１を２つに分け、（ｂ）に示すように、入力信号５１をｔｄだけ遅らせた信号５２と、（ｃ）に示すように、入力信号５１を反転させ振幅をｆ倍した信号５３を作る。その後、（ｄ）に示すように、信号５２と信号５３を足し合わせた信号５４を作ると、その波高が０になる時間ｔｆ  は、入力信号５１の波高が最大値のｆ倍になる時間にｔｄを加えた時間になる。こうして、立ち上がり波形あるいは立ち下がり波形の信号をＣＦＤに通すことにより、波高の最大値のｆ倍になるまでの時間を知ることができる。
【００４０】
同時計測回路３３は、入力信号の時間差がある設定値より短かった場合、ゲート信号を出力する回路である。ゲート信号の幅と遅延時間は可変である。時間差記録器３５は、同時計測回路３３のゲート信号出力をスタート信号として使い、信号処理回路３２の出力Ｔを遅延回路３４で遅らせた信号をストップ信号として使い、スタート信号とストップ信号の時間差を記録する回路である。波高記録器３６は、同時計測回路３３のゲート信号が出力されている間の、信号処理回路３２の出力Ａの信号の波高の最大値を記録する回路である。
【００４１】
次に、図８及び図９に示した信号処理部の動作について説明する。波形弁別器４１では、入力された信号がＤＯＩストリップのものであるか、そうでないかが調べられる。もしＤＯＩストリップであったならばゲート信号を出力し、振幅測定器４２の出力信号を出力しないようにすると同時に、成形増幅器４３及びＣＦＤ４４の出力信号を出力できるようにする。逆に、ＤＯＩストリップでなかったならば、ゲート信号を出力せず、振幅測定器４２の出力信号を出力できるようにし、成形増幅器４３及びＣＦＤ４４の出力信号を出力しないようにする。振幅測定器４２では、ＤＯＩストリップではなかった場合に、入力信号の最大値と最小値の差が測定され出力される。成形増幅器４３からは、エネルギーの測定に適した波形の信号が生成される。ＴＦＡ４４では、時間の測定に適した波形の信号が生成される。ＴＦＡ４４の出力はＣＦＤ４５に入力され、波高の最大値の５０％になったときに出力信号を生成する。
【００４２】
信号処理回路１及び信号処理回路２の信号がＤＯＩストリップのものであったとすると、それぞれの出力Ｔの信号が同時計測回路３３に入力される。それらの入力信号の間の時間差が、ある設定値よりも短かったならば、同時計測回路３３からゲート信号が出力され、時間差記録器３５及び波高記録器３６を作動させる。時間差記録器３５のストップ信号は、出力Ｔの信号を、遅延回路３４を通して作られる。波高記録器３６の入力には、出力Ａの信号が入力される。
【００４３】
上述のようにＤＯＩストリップの信号に対してのみ、信号処理回路３２の出力Ｔが出力される。つまり、時間差記録器３５の、ＤＯＩストリップに対応するチャンネルにのみデータが作られる。そして、データ転送の処理により、波高記録器３６のデータのうちで、このチャンネルに対応するデータと、その両隣のチャンネルのデータを転送する。時間差記録器３５及び波高記録器３６のデータは、測定事象ごとにコンピュータ３７に転送され、画像生成のための処理が行われる。転送されるデータの内訳を図１１に示す。
【００４４】
図１１において、ｔ１からｔ４は時間差記録器３５のデータである。ｔ１及びｔ３は第１の検出器１１の陰極ストリップ及び陽極ストリップのデータであり、ｔ２及びｔ４は第２の検出器１２の陰極ストリップ及び陽極ストリップのデータである。Ｅ１以降は波高記録器３６のデータである。Ｅ１及びＥ３は第１の検出器１１のそれぞれ陰極及び陽極のＤＯＩストリップによるデータであり、Ｅ２及びＥ４は第２の検出器１２のそれぞれ陰極及び陽極のＤＯＩストリップによるデータである。Ａ１＋及びＡ１−は、第１の検出器１１の陰極のＤＯＩストリップの両隣のストリップ（ＴＯＩストリップ）によるデータである。Ａ２＋及びＡ２−は、第２の検出器１２の陰極のＤＯＩストリップの両隣のストリップ（ＴＯＩストリップ）によるデータである。Ａ３＋及びＡ３−は、第１の検出器１１の陽極のＤＯＩストリップの両隣のストリップ（ＴＯＩストリップ）によるデータである。Ａ４＋及びＡ４−は、第２の検出器１２の陽極のＤＯＩストリップの両隣のストリップ（ＴＯＩストリップ）によるデータである。
【００４５】
コンピュータ３７によるデータの処理の流れを図１２に示す。この処理は、検出事象の数だけ繰り返し行われる。ステップ１１にてデータを読み込んだのち、ステップ１２で検出パターンの検査を行う。この検出パターンの検査は、時間差記録器３５のデータにより行う。時間差記録器３５のあるチャンネルにデータが存在した場合、そのデータの元となったストリップはＤＯＩストリップであったことになる。ここでは、第１の検出器１１及び第２の検出器１２のそれぞれの陰極及び陽極のストリップのうちでそれぞれ１つだけがＤＯＩストリップであった場合にのみ次の処理に進みます。検出器に同時に２個のガンマ線が入射するなどしてＤＯＩストリップの信号が２つ以上となった場合、その事象は後の解析から除外する。次に、ステップ１３においてエネルギーの検査を行う。このエネルギーの検査は、波高記録器３６のＥ１及びＥ２を使って行う。Ｅ１とＥ２の和が目的のγ線のエネルギーと等しい場合にのみ次の処理に進む。ステップ１４のＤＯＩの演算は、時間差記録器３５のデータを使って行う。ｔ１とｔ３の差から第１の検出器１１におけるＤＯＩが計算され、ｔ２とｔ４の差から第２の検出器１２におけるＤＯＩが計算される。続くステップ１５のＴＯＩの演算は、波高記録器３６のデータを使って行う。ここでは、陰極の分割の方向をＸ方向、陽極の分割の方向をＹ方向とする。Ａ１＋及びＡ１−から第１の検出器１１のＸ方向のＴＯＩが計算され、Ａ３＋及びＡ３−から第１の検出器１１のＹ方向のＴＯＩが計算される。同様にして、Ａ２＋及びＡ２−から第２の検出器１２のＸ方向のＴＯＩが計算され、Ａ４＋及びＡ４−から第２の検出器１２のＹ方向のＴＯＩが計算される。こうして、第１の検出器１１中と第２の検出器１２中での相互作用点が高精度に求められる。次に、ステップ１６に進み、第１の検出器１１で検出されたエネルギーＥ１と第２の検出器１２で検出されたエネルギーＥ２を上式（２）に当てはめてコンプトン散乱角θを計算する。
【００４６】
こうして複数の検出事象の各事象毎に、第１の検出器１１中での相互作用点、第２の検出器１２中での相互作用点、コンプトン散乱角θの情報をもとに図１に示したような円錐面が計算される。そこで、検出されたガンマ線エネルギーＥ（＝Ｅ１＋Ｅ２）から同一核種から放出されたガンマ線に起因すると判断される事象を集め、その事象の集合に属する円錐面を重ねることによってその核種の存在位置を求めることができ、線源の空間分布を像として表示することができる。
【００４７】
Ｅ１とＥ２の和が複数あってガンマ線源として複数の核種が存在する場合には、コンプトン散乱の運動学で計算された円錐面をエネルギーによって核種毎にグループ化し、それぞれの核種に対して独立して円錐面を重ねることによって各核種の存在位置を分離して求めることができる。
【００４８】
なお、ガンマ線源の位置は、上記で説明した複数の円錐面の重なり位置から求める方法以外にも、例えば特開２００２−３５７６６１号公報に記載された方法によって求めることが可能である。
【００４９】
次に、本発明のガンマ線撮像装置を用いたガンマ線源の撮像例について説明する。ここでは、１３７Ｃｓ，５９Ｆｅ及び６５Ｚｎを投与したダイズを測定した例について説明する。
【００５０】
図１３は、１３７Ｃｓ，５９Ｆｅ及び６５Ｚｎを投与したダイズを本発明のガンマ線撮像装置を用いて測定し、コンピュータに転送されたデータを解析して得た第１の検出器１１及び第２の検出器１２で測定されたエネルギーの和を元に作成したエネルギースペクトルである。このエネルギースペクトルは、それぞれの核種に固有のガンマ線のピークを識別することができている。これにより、被測定物にどのような核種が含まれているかが分かる。
【００５１】
図１４から図１９に、実測した画像の例を示す。
図１４は、単核種（６５Ｚｎ）を投与したダイズの葉の写真である。図１５は、図１４に示す試料を本発明のガンマ線撮像装置で測定して得た６５Ｚｎの分布を示す画像である。
【００５２】
図１６は、３種類の核種（１３７Ｃｓ，５９Ｆｅ及び６５Ｚｎ）を投与したダイズの写真である。図１７は、図１６に示す試料を本発明のガンマ線撮像装置で測定して得た１３７Ｃｓの分布を示す画像である。図１８は、図１６に示す試料を本発明のガンマ線撮像装置で測定して得た５９Ｆｅの分布を示す画像である。図１９は、本発明のガンマ線撮像装置で測定して得た６５Ｚｎの分布を示す画像である。図１７から図１９によると、核種によって植物内で異なる分布をしていることが視認できる。
【００５３】
なお、上記実施例では、ガンマ線検出結晶としてゲルマニウム結晶を用いたが、本発明で利用できるガンマ線検出結晶はゲルマニウム結晶に限られない。例えば、シリコン（Ｓｉ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）等を用いても同様の効果を得ることができる。シリコン検出器を第１の検出器として用いると、約１００ｋｅＶ以下の低エネルギーガンマ線に対してコンプトン散乱の起こる確率がゲルマニウム検出器に比べて高くなるため、低エネルギーガンマ線に対してより高い検出効率で撮像が可能になる。テルル化カドミウム検出器を第２の検出器として用いると、光電吸収の起こる確率がゲルマニウム検出器に比べて高くなるため、より高い検出効率で撮像が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるガンマ線撮像装置の検出部の概略構成図と、ガンマ線源の検出原理を示した図。
【図２】本発明による電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器の構造例を示す図。
【図３】電極分割型平板ゲルマニウム検出器の陽極及び陰極の出力信号をシミュレーションした図。
【図４】陽極と陰極間における、信号波形の振幅が最大値の５０％に達するまでの時間の差とＤＯＩの関係を示す図。
【図５】ＤＯＩ測定のための時間差の測定例を示す図。
【図６】ガンマ線の相互作用点の横方向の位置の測定法の説明図。
【図７】ＴＯＩと図６で定義したパラメータの関係を示す図。
【図８】本発明によるガンマ線撮像装置の信号処理部の例を示す概略ブロック図。
【図９】信号処理回路の詳細図。
【図１０】ＣＦＤの動作原理を説明する図。
【図１１】コンピュータに転送されるデータの内訳を示す図。
【図１２】コンピュータによるデータ処理のフローチャート。
【図１３】複数の核種から放出されたガンマ線のエネルギーの測定例を示す図。
【図１４】６５Ｚｎを投与したダイズの葉の写真。
【図１５】製作したコンプトンカメラで測定した、６５Ｚｎの分布像の例を示す図。
【図１６】１３７Ｃｓ、５９Ｆｅ及び６５Ｚｎを投与したダイズの写真。
【図１７】本発明のガンマ線撮像装置で測定した１３７Ｃｓの分布像の例を示す図。
【図１８】本発明のガンマ線撮像装置で測定した５９Ｆｅの分布像の例を示す図。
【図１９】本発明のガンマ線撮像装置で測定した６５Ｚｎの分布像の例を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１０:検出部、１１，１２：電極分割型平板ゲルマニウム半導体検出器、１３：ガンマ線源、１４，１５:ガンマ線、２０: ゲルマニウム結晶、２１：陽極ストリップ、２２：陰極ストリップ、３１：前置増幅器、３２：信号処理回路、３３：同時計測回路、３４：遅延回路、３５：時間差記録器、３６：波高記録器、３７：コンピュータ、４１：波形弁別器、４２：振幅測定器、４３：成形増幅器、４４：ＴＦＡ、４５：ＣＦＤ
【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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