(57)【要約】【課題】シンチレータの数に比べて少ない個数の光計数器、あるいは分解能が比較的低い位置敏感型の光検出装置を用いても高い位置分解能が得られ、そのため部品点数の削減、装置構成の簡略化、コスト削減を図る。【解決手段】多数の角形シンチレータ１０を平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体１２と、少なくともシンチレータと対向する端面側が角形をなす光ガイド１４を多数平面格子状に密に配列した光ガイド構造体１６と、光計数装置１８とが縦続的に組み合わせられ、光ガイドがシンチレータの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つシンチレータの一辺の長さが光ガイドの一辺の長さの１／√２倍に設定されている。光ガイドを省略することも可能である。光計数装置には、同時に信号が検出された隣接する光計数器の組を特定可能な論理プログラムを組み込む。【選択図】      図１
2005017044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の角形シンチレータを平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体と、多数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した光計数装置とが縦続的に組み合わせられ、光計数器がシンチレータの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つシンチレータの一辺の長さが光計数器の一辺の長さの１／√２倍に設定されていることを特徴とする放射線位置検出装置。
【請求項２】
平面状のシンチレータ構造体と、多数の角形光ガイドを平面格子状に密に配列した光ガイド構造体と、多数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した光計数装置とが縦続的に組み合わせられ、光計数器が光ガイドの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つ光ガイドの一辺の長さが光計数器の一辺の長さの１／√２倍に設定されていることを特徴とする放射線位置検出装置。
【請求項３】
多数の角形シンチレータを平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体と、少なくともシンチレータと対向する端面側が角形をなす光ガイドを多数平面格子状に密に配列した光ガイド構造体と、光計数装置とが縦続的に組み合わせられ、光ガイドがシンチレータの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つシンチレータの一辺の長さが光ガイドの一辺の長さの１／√２倍に設定されていることを特徴とする放射線位置検出装置。
【請求項４】
光計数装置には、同時に信号が検出された隣接する光計数器の組を特定可能な論理プログラムが組み込まれている請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射した放射線の２次元位置分布を簡便に高分解能で測定できる放射線位置検出装置に関し、更に詳しく述べると、シンチレータと光計数器の間、またはシンチレータと光ガイドと光計数器の間のいずれかで、互いに角形構造を対向させ対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置することにより、光計数器の数を低減した放射線位置検出装置に関するものである。この技術は、原子力、高エネルギー物理学、宇宙、核医学などの分野での放射線計測に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１０−２８８６７１号公報
【０００３】
入射した放射線の２次元位置分布を測定するには、放射線位置検出装置が用いられている。従来の放射線位置検出装置は、例えば多数のシンチレータを平面格子状に配列したシンチレータ構造体と、多数の光電子増倍管を各シンチレータにそれぞれに接続した光計数装置を配置した構造であり、シンチレータから放出される光を計数することによってどのシンチレータに放射線が入射したかを計測するように構成されている。多数の光電子増倍管を配列した光計数装置に代えて、位置敏感型の光電子増倍管を備えた光計数装置を用いる構成もある。
【０００４】
これらの構成に対して、シンチレータ構造体と光計数装置との間に、平面格子状に配列した光リフレクタを配置すると共に、各光リフレクタの内部を貫通するように入射光により発光する波長シフト光ファイバを設けて、この各波長シフト光ファイバにより直接及び光リフレクタで反射するシンチレーション光を取り出し、この光パルスと波長シフト光ファイバから発光位置を検出する構成が提案されている（特許文献１参照）。この構成では、小型の波長シフト光ファイバを用いることで特に検出器部分を小型化できるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの構成において位置分解能を高めるためには、多数の光計数器を密に配列する必要があるし、あるいは分解能の高い位置敏感型の光検出装置を使用する必要があるなど、高価なものとなる欠点があった。
【０００６】
本発明の目的は、シンチレータの数に比べて少ない個数の光計数器、あるいは分解能が比較的低い位置敏感型の光検出装置を用いても、高い位置分解能が得られる安価な放射線位置検出装置を提供することである。本発明の他の目的は、部品点数を削減し装置構成を簡略化でき、それによって信頼性の高い測定結果が得られるような放射線位置検出装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数の角形シンチレータを平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体と、多数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した光計数装置とが縦続的に組み合わせられ、光計数器がシンチレータの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つシンチレータの一辺の長さが光計数器の一辺の長さの１／√２倍に設定されていることを特徴とする放射線位置検出装置である。
【０００８】
また本発明は、平面状のシンチレータ構造体と、多数の角形光ガイドを平面格子状に密に配列した光ガイド構造体と、多数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した光計数装置とが縦続的に組み合わせられ、光計数器が光ガイドの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つ光ガイドの一辺の長さが光計数器の一辺の長さの１／√２倍に設定されていることを特徴とする放射線位置検出装置である。
【０００９】
更に本発明は、多数の角形シンチレータを平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体と、少なくともシンチレータと対向する端面側が角形をなす光ガイドを多数平面格子状に密に配列した光ガイド構造体と、光計数装置とが縦続的に組み合わせられ、光ガイドがシンチレータの対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つシンチレータの一辺の長さが光ガイドの一辺の長さの１／√２倍に設定されていることを特徴とする放射線位置検出装置である。
【００１０】
これらにおいて、光計数装置には、同時に信号が検出された隣接する光計数器の組を特定可能な論理プログラムを組み込む。光計数装置に位置敏感型の光電子増倍管などを用いる場合には、同時に信号が検出された隣接する光計数領域の組を特定可能な論理プログラムを組み込めばよい。基本的な構成は同様である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る放射線位置検出装置の一実施例を示す概念図である。Ａは平面（上面）を、Ｂは側面を表しており、Ｃは斜視図である。この実施例では、４×４＝１６個の角形シンチレータ１０を平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体１２と、３×３＝９個の角形光ガイド１４を平面格子状に密に配列した光ガイド構造体１６と、光計数装置１８とを縦続的に組み合わせている。ここでは、図面や説明を簡略化するために少ない個数で表現しているが、実際には縦横多数のシンチレータ１０を配列し、光ガイド１４もそれに対応して多数配列される。
【００１２】
図１のＡに示すように、シンチレータ構造体１２と光ガイド構造体１６とは、光ガイド１６がシンチレータ１０の対角線に沿って斜め４５度となり互いに密着するように配置されており、且つ光ガイド１４の一辺の長さはシンチレータ１０の一辺の長さの√２倍に設定されている。従って、光ガイド１４の断面積はシンチレータ１０の面積の２倍であり、光ガイド１４の個数はシンチレータ１０の個数の半分でよい。
【００１３】
光計数装置１８は、光電子増倍管やフォトダイオードなどの光計数器、あるいは位置敏感型の光電子増倍管などからなる。ここでは、角形光ガイド１４と同数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した構造としている。しかし、光ガイド１４は、シンチレータ１０との接合端面が共に角形であればよく、テーパ形状にすれば他方の端面は任意の形状にできるため、光計数器の形状は必ずしも角形とする必要はなく、光ガイドの他方の端面に応じた形状にすればよい。
【００１４】
図１では、シンチレータ１０と光ガイド１４の向きを明瞭に示すために、シンチレータ構造体１２と光ガイド構造体１６の外形を四角形にしているが、四隅の出っ張りをできるだけ無くし小型化するために、例えば四隅に位置する光ガイドの不要な角部を切り落とすような形状としてもよい。
【００１５】
シンチレータ構造体１２の上方から放射線が入射した場合、格子状に配列されている多数のシンチレータ１０のどれかに入射する。放射線が入射したシンチレータ１０は、シンチレーション光を放出し、シンチレータ構造体１２の下部の光ガイド構造体１６の該当する光ガイド１４に導かれ、光計数装置１８の光計数器に達する。
【００１６】
図１のＡにおいて、９個の光ガイドを左上から右下に向かって順に１〜９の符号で区別する（従って、対応する９個の光計数器についても同様とする）。ここで、例えば、符号「ａ」で示すシンチレータ（斜線で示す領域）に入射した放射線によるシンチレーション光は、シンチレータａを挟む２つの光ガイド（符号２と５で表される光ガイド）に導かれて、この２つに対応した光計数器のみが計数する。符号「ｂ」で示すシンチレータ（点々で示す領域）に入射した放射線によるシンチレーション光は、シンチレータｂを挟む２つの光ガイド（符号２と３で表される光ガイド）に導かれて、この２つに対応した光計数器のみが計数する。もし、符号「ｃ」で示すシンチレータ（格子パターンで示す領域）に放射線が入射した場合は、発生したシンチレーション光は、シンチレータｃに対応する光ガイドが１個のみであるため、その光ガイド（符号２で表される光ガイド）に導かれて、それに対応した光計数器のみが計数する。
【００１７】
光計数装置１８には、同時に信号が検出された隣接する光計数器の組を特定可能な論理プログラムが組み込まれている。これによって、例えば、光計数装置の２と５に信号パルスが同時に出力された場合には放射線がシンチレータａに入射したと表示し、光計数装置の２と３に信号パルスが同時に出力された場合には放射線がシンチレータｂに入射したと表示する。もし光計数装置の２のみ出力信号があった場合には、シンチレータｃに放射線が入射したと表示する。
【００１８】
従って、光計数器として個々の光電子増倍管やフォトダイオードを使用する場合、シンチレータの個数の約半数で済む。また、位置敏感型の光電子増倍管や多重陽極型の光電子増倍管を使用する場合は、同時に信号が検出された隣接する光計数領域の組を特定可能な論理プログラムを組み込む。これによって、放射線が入射したシンチレータを特定でき、位置分解能がシンチレータの面積よりも大きいものを使用することができる。
【００１９】
光ガイドは、例えばアクリル樹脂などで成形できるため、図１の構成では、光ガイドをテーパ状に形成することも可能である。その場合、シンチレータとの接合面側が角形であれば、その反対側の面は、光検出器に応じた任意の形状（例えば丸形など）であってもよい。シンチレータとテーパ状光ガイドが４５度の角度で組み合わせられ接合されていればよいため、光検出器は任意の大きさのものが使用できる。
【００２０】
図２は、本発明に係る放射線位置検出装置の他の実施例を示す説明図である。ここでは、光ガイドを使用せず、多数の角形シンチレータ１０を平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体１２と、多数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した光計数装置１８とを縦続的に組み合わせた構造である。図１のＡと同様に、光計数器がシンチレータ１０の対角線に沿って斜め４５度ずらせて密着配置され、且つシンチレータ１０の一辺の長さが光計数器の一辺の長さの１／√２倍に設定されている。動作的には図１の場合と同様である。
【００２１】
図３は、本発明に係る放射線位置検出装置の更に他の実施例を示す説明図である。平面状のシンチレータ構造体２２と、多数の角形光ガイド２４を平面格子状に密に配列した光ガイド構造体２６と、多数の角形光計数器を平面格子状に密に配列した光計数装置２８とを縦続的に組み合わせた構造である。光計数器が光ガイド２４の対角線に沿って斜め４５度ずらせて配置され、且つ光ガイド２４の一辺の長さが光計数器の一辺の長さの１／√２倍に設定されている。従って、光検出器の面積は光ガイド２４の面積の２倍であり、光検出器の個数は光ガイド２４の個数の半分でよい。
【００２２】
シンチレータ構造体２２は、平面状シンチレータでもよいし、多数のシンチレータを平面格子状に密に配列した構造でもよい。図３では、多数の角形シンチレータ２０を平面格子状に密に配列したシンチレータ構造体２２を用い、各シンチレータ２０の形状は角形光ガイド２４の形状と一致させ、辺を揃えて密着させている。この場合も、光ガイド２４における光検出器との接合面が角形であれば、その反対側の面（シンチレータとの接合面）は、シンチレータに応じた任意の形状でよく、逆に言うとシンチレータは任意の大きさ・形状のものが使用できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のように、シンチレータと光ガイド、光ガイドが無い場合にはシンチレータと光検出器、あるいは光ガイドと光検出器のいずれかの組み合わせにおいて、互いに４５度の角度で且つ大きさが√２の関係で結合した放射線位置検出装置であるから、少ない個数の光検出器または位置分解能の低い位置敏感型の光計数装置でも、より正確な位置分布の測定が行える。また光計数装置の出力信号の増幅器やカウンタなどの読み出し装置が少なくて済み、これらによってシステムを安価に製作できると同時に、検出精度のばらつきが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線位置検出装置の一実施例を示す説明図。
【図２】本発明に係る放射線位置検出装置の他の実施例を示す説明図。
【図３】本発明に係る放射線位置検出装置の更に他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１０  シンチレータ
１２  シンチレータ構造体
１４  光ガイド
１６  光ガイド構造体
１８  光計数装置
【図１】
2005017044.tif 000003
【図２】
2005017044.tif 000004
【図３】
2005017044.tif 000005