(57)【要約】連続的なシンチレータ結晶と、位置検出可能な光検出器と、結晶中での相互作用の位置におけるガンマ線のエネルギーに加えて、結晶中での相互作用の深さを、シンチレーション光の分布の標準偏差から計算するように意図されている関連の電子機器とを構造要素とするガンマ線検出器において、前記の情報は、シンチレーション光の分布の最初の３つのモーメントから、アナログ形式で、したがって瞬時に、電子的に得ることができる。前記電子機器を、第１および第２の分布モーメントのアナログ的かつ同時の計算を特徴とする抵抗のネットワークで実現するための方法も開示される。
2006522925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的なシンチレータ結晶と、
位置検出可能な光検出器と、
結晶中での相互作用の位置におけるガンマ線のエネルギーに加えて、前記結晶中での相互作用の深さを、シンチレーション光の分布の標準偏差から計算するように意図されている関連の電子機器と、を構造要素として具備することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項２】
連続的なシンチレータ結晶の内部におけるガンマ線の相互作用点の三次元位置についての情報をもたらすとともに、該情報が、シンチレーション光の分布の種々のモーメントから出発して、アナログ形式で、したがって瞬時に、電子的に得られることを基本的な特徴とする請求項１に記載のガンマ線検出器。
【請求項３】
抵抗のネットワークで構成される関連の電子機器であって、分布の１次モーメントをアナログ的に計算するとともに、該分布の１次モーメントの計算に影響を及ぼすことなく同時に分布の２次モーメントをアナログ的に計算し、該２次モーメントを計算するために、抵抗の相互接続点において電圧加算器が使用され、該２次モーメントから出発する標準偏差が、特定のソフトウェアによって実行されることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
アバランシェ・フォトダイオードの場合において、ＰＳＡＰＤの抵抗層に確立された複数個のコンタクトであって、それらの間が等距離であるような点に確立されているコンタクトと電圧加算器とで構成され、該電圧加算器は、シンチレーション光の分布の２次モーメントをＰＳＡＰＤの四隅から抽出した電流から出発する図心の計算に影響を及ぼすことなく、アナログ的かつ同時に計算することを特徴とする関連の電子機器。
【請求項５】
陽電子放出断層撮影カメラの製造およびガンマ・カメラの製造において使用される請求項１〜４に記載の装置。
【請求項６】
素粒子物理学、宇宙物理学、ならびにコンプトン・カメラに使用される吸収検出器のための空間分解能を備えたガンマ線検出器の製造において使用される請求項１〜４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出器物理学の分野に属する。シンチレータ結晶内のガンマ線の衝突の位置を高い分解能で割り出すことができるようにし、きわめて少ない視差で画像を再現できるようにする装置であり、医学物理学、検出器物理学、および天体（宇宙）物理学において利用されている。
【背景技術】
【０００２】
ガンマ線の検知のための方法は、物体上の情報を得、放射場を特徴付けることができるようにするために、当該物体への放射の影響を使用する。種々の形式のガンマ線検出器が存在しており、それらは使用されている材料の種類によって特徴付けられるが、なかでもシンチレータ結晶を使用するものが目立っている。シンチレータ検出器は、結晶（Ｎａｌ、ＣｓＩ、ＢＧＯ、ＬＳＯ、など）または液体を使用し、その機能は、エネルギーを放射する光子を可視のエネルギー範囲において入射ガンマ線のエネルギーに比例した量で放出するシンチレータ材料の励起にもとづいている。これらの光子を、個々の光子に対してきわめて敏感な検出器で検出でき、それら検出器が、シンチレータ結晶の光を電気信号に変換する。光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）、半導体（個体素子）光電子増倍管（ＳＳＰＭ）、可視光光子カウンタ（ＶＬＰＣ）、ハイブリッド（混成）フォトダイオード（ＨＰＤ）、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）およびシリコンフォトダイオード（ＰＩＮフォトダイオード）が、この種の光検出器に属する。光検出器によってもたらされた信号に含まれている情報は、当該光検出器の種類にきわめて強く依存している。例えば、空間分解能を有さない通常の光電子増倍管は、ガンマ線のエネルギー、相互作用の瞬間、およびその持続時間に関する情報をもたらすだけである。空間分解能を有する光検出器を使用することにより、上記変数の他に、さらにガンマ線の衝突の位置を割り出すことができる。（本明細書において使用されるとき、位置検出可能な光検出器および空間分解能を有する光検出器という用語は、常に、固有の分解能を有する光検出器または位置検出可能な光検出器を構成すべく集合させた分解能なしの複数の光検出器を指している。）この後者の情報は、さまざまな分野（宇宙物理学におけるガンマ・カメラ、医学物理学におけるガンマ・カメラ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、位置検知可能（センシティブ）粒子の物理学におけるカロリーメーター、放射線モニタおよびコンプトン・カメラ）における後の分析用の二次元または三次元のガンマ線画像を取得するために欠くことができない。
【０００３】
シンチレータ結晶は、連続的であってよく、あるいはピクセル化されていてもよい。ガンマ線検出器の設計の多くは、シンチレータ結晶のサイズを受容可能な空間分解能が得られるまで縮小してなるピクセル化された結晶を使用している。この後者の方法は、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）に使用される検出器においてきわめて一般的である。
【０００４】
その用途にかかわらず、ガンマ粒子が高い確率でシンチレータ結晶と相互作用することを確実にするため、シンチレータ結晶は常に、或る程度の厚さを有していなければならない。或る程度の厚さを有するということは、厚さ方向に沿ってガンマ線の相互作用の深さを判断できないということを意味している。進入窓の垂線に沿ったガンマ線の相互作用位置が未知であることが、同じ入射角度を有しておらず、あるいは結晶の異なる深さにて相互作用する生じうる入射の線の間の区別を不可能にし、視差を生み出している（図１を参照）。
【０００５】
きわめて厚いシンチレータ結晶を有する検出器において、光検出器の進入窓内に包含される２つの方向に沿ってのみ位置が割り出される場合に、それら２つの方向ではガンマ線の入射の真の線を再現するために充分でないために、視差が持ち込まれる。これを防止するためには、入射の角度または相互作用の深さを知る必要がある。ガンマ線検出の現在の技術においては、いかなる方法でも入射の角度を測定することは完全に不可能であり、したがって必然的に、相互作用の深さを割り出さなければならないということになる。しかしながら、相互作用の深さにおける分解能が他の寸法における空間分解能に比肩しうるようなガンマ線検出器は、今までのところ存在しておらず、すなわちガンマ線の起源の位置に常に誤差が持ち込まれるということを意味している。
【０００６】
ガンマ線のエネルギーが大きくなるにつれて、ガンマ放射を高い割合で記録できるようにするためにより厚いシンチレータ結晶が必要になるため、視差はますます重要になる。
【０００７】
この理由から、相互作用の深さについての情報をもたらす検出器を生み出すため、さまざまなアプローチが存在している。それらの１つは、ホスウイッチ法（「高分解能陽電子放出断層撮影のための相互作用深さ検出器ブロック（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｂｌｏｃｋ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐｏｓｉｔｒｏｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）」という名称のＮｕｔｔ  Ｒｏｎａｌｄ、Ａｎｄｒｅａｃｏ  Ｍａｒｋ  Ｓ．、Ｃａｓｅｙ  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｅ、Ｗｉｌｌｉａｍｓ  Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｗ．の米国特許第６２８８３９９号、「深さ方向の情報を得ることができるＰＥＴ用検出器（ＰＥＴ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｃａｐａｂｌｅ  ｏｆ  ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  ｄｅｐｔｈ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」という名称のＹａｍａｍｏｔｏ  Ｓｅｉｉｃｈｉの特開平２０００‐５６０２３号公報、さらには「ＰＥＴのためのＧＳＯ相互作用深さ検出器（Ａ  ＧＳＯ  ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ＰＥＴ）」、Ｙａｍａｍｏｔｏ  Ｓ．、Ｉｓｈｉｂｉｓｈｉ  Ｈ．、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ）、第４５巻、第３号、１９９８年、「三層ホスウイッチＰＥＴ検出器モジュールの深さ識別精度（Ｄｅｐｔｈ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｃｃｕｒａｃｙ  ｏｆ  ａ  ｔｈｒｅｅ  ｌａｙｅｒ  ｐｈｏｓｗｉｃｈ  ＰＥＴ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｍｏｄｕｌｅ）」、Ｓｅｌｄｅｌ  Ｊ．、Ｖａｑｕｅｒｏ  Ｊ．Ｊ．、Ｓｉｅｇｅｌ  Ｓ．、Ｇａｎｄｌｅｒ  Ｗ．Ｒ．、Ｇｒｅｅｎ  Ｍ．Ｖ．、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報、第４６巻、第３号、１９９９年、を参照）であり、異なるシンチレータ結晶が同時に使用され、シンチレーション信号の時間長さにおいて区別される。次いで、この相違が、相互作用の深さを再現するために利用される。他の可能性は、ピクセル化させたシンチレータからなる異なる層間に吸収層を導入することである（「陽電子画像化システムの空間分解能を改善するためシンチレータ結晶におけるガンマ線の深さ相互作用を測定するための手段（Ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｄｅｐｔｈ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｍｍａ‐ｒａｙｓ  ｉｎ  ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃｒｙｓｔａｌｓ  ｉｎ  ｏｒｄｅｒ  ｔｏ  ｉｍｐｒｏｖｅ  ｔｈｅ  ｓｐａｔｉａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｓｉｔｒｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」という名称のＴｈｏｍｐｓｏｎ  Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒの米国特許第５１２２６６７号、「深さエンコードされたＰＥＴ検出器（Ａ  ｄｅｐｔｈ  ｅｎｃｏｄｅｄ  ＰＥＴ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）」、Ｂａｒｔａｚｋｏｓ  Ｐ．、Ｔｈｏｍｐｓｏｎ  Ｃ．Ｊ．、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報、第３８巻、第２号、１９９１年）。吸収層がシンチレーション光を或る量だけ減少させ、後にそこから、相互作用深さを導き出すことができる。どちらの場合も、相互作用深さにおける分解能は中程度であり、シンチレータ結晶の寸法に等しい値に制限され、したがって量子化されている。量子化されていない相互作用深さの測定を提供する或る一方法（光分配）（「相互作用深さの測定を有するＰＥＴ検出器モジュール用ＬＳＯシンチレータ・アレイ（Ａｎ  ＬＳＯ  Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ  Ａｒｒａｙ  ｆｏｒ  ａ  ＰＥＴ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｍｏｄｕｌｅ  ｗｉｔｈ  ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」、Ｈｕｂｅｒ  Ｊ．Ｓ．、Ｍｏｓｅｓ  Ｗ．Ｗ．、Ａｎｄｒｅａｃｏ  Ｍ．Ｓ．、ＰａｔｔｅｒｓｏＯ．、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報、第４８巻、第３号、２００１年、「放射線映像化における相互作用深さシステム（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ）」という名称のＣｈａｎｇ  Ｗｅｉ、Ｏｒｄｏｎｅｚ  Ｃａｅｓａｒ、Ｍａｔｔｈｅｗｓ  Ｋｅｎｎｅｔｈの米国特許第６４５９０８５号）は、追加の光検出器の使用、および２つの光検出器間のシンチレーション光の分配から出発する当該パラメータの決定である。
【０００８】
相互作用深さを割り出すためにシンチレーション光の分布の幅を使用する検出器（「シンチレーション・カメラにおける位置標定およびエネルギー分解能の改善のための信号の相互作用深さの正規化（Ｄｅｐｔｈ‐ｏｆ‐ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，  ａｎｄ  ｅｎｅｒｇｙ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｎ  ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃａｍｅｒａ）」という名称のＧａｇｎｏｎ  Ｄａｎｉｅｌの米国特許第５５７６５４６号、「厚いシンチレータ結晶における検出改善のための相互作用深さおよび他の高次モーメントのフィルタ処理（Ｄｅｐｔｈ‐ｏｆ‐ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｈｉｇｈ  ｏｒｄｅｒ  ｍｏｍｏｎｔｓ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｉｃｋ  ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃｒｙｓｔａｌｓ）」という名称のＤｉｌｉｌｉｐｐｏ  Ｆｒａｎｋ  Ｐ．、Ｇａｇｎｏｎ  Ｄａｎｉｅｌの米国特許第５８１３９８３号、「シンチレーション・ファイバを使用する深さエンコーディング・アンガー検出器（Ａ  ｄｅｐｔｈ‐ｅｎｃｏｄｉｎｇ  Ａｎｇｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ）」、Ｍａｔｔｈｅｗｓ  Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｌ．、Ｌｅｎｏａｒｄ  Ｓｃｏｔｔ  Ｍ．、Ｏｒｄｏｎｅｚ  Ｃａｅｓａｒ  Ｅ．、Ｐｅｒｙｓｋ  Ｄｅｎｎｉｓ  Ｅ．、Ｃｈａｎｇ  Ｗｅｉ、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報、第４８巻、第４号、２００１年）も存在し、シンチレーション光が等方性に分布して、シンチレータの異なる点においては異なる光の密度を生じさせるという事実を利用している。結果として、シンチレーション光の分布が得られ、その幅によってガンマ線の相互作用深さを導出できる。
【０００９】
幅を割り出すために、２つの方法が知られている。その１つは、複数の光検出器を使用して異なる場所において光の量を検出し、続いて標準偏差を計算することにある。それらの信号が後にデジタル化され、それらから出発して特定のソフトウェアによって標準偏差が計算される。今までに使用されている光検出器が、通常はシンチレーション光の実際の幅にも及ぶ寸法であることを考えると、深さにおける標準偏差の変化はきわめて小さく、したがって深さを正確に割り出すことが不可能である。さらに、多数の電子チャンネルが必要であり、これを実施するためにかなりの計算上の労苦をともなう。第２の方法は、シンチレータ結晶からの光を追加の位置検出可能光検出器へと案内する光ファイバ（波長変換ファイバ）を使用することによって、これらの問題を回避している。この追加の光検出器の助け、およびファイバにおける検出しきい値の確立によって、シンチレーション光の分布の幅を推定することができる。しかしながら、これらのファイバに捕らえられた光は強度がきわめて弱く、大きな統計変動を呈するがために、相互作用深さの正確な測定が不可能になっている。
【００１０】
上記の段落に分類されない他のアイデアを、以下の文献に見ることができる。「ガンマ線吸収位置の三次元測定のためのシンチレータ検出器、および当該シンチレーション検出器を使用する位置ＣＴ装置（Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｔｈｒｅｅ‐ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｇａｍｍａ‐ｒａｙ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＣＴ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）」という名称のＳｈｉｍｔｚｕ  Ｋｅｉｊｉ、Ｏｍｕｒａ  Ｔｏｍｏｈｉｄｅ、Ｕｃｈｉｄａ  Ｈｉｒｏｓｈｉ、Ｙａｍａｓｈｉｔａ  Ｔａｋａｊｉの米国特許第４８２３０１６号、「三次元イベント位置標定を備えるガンマ線画像化検出器および計算方法（Ｇａｍｍｍａ  ｒａｙ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  ｔｈｒｅｅ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｅｖｅｎｔ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）」という名称のＫｎｏｌｌ  Ｇｌｅｎｎ  Ｆ．、Ｅｎｇｄａｈｌ  Ｊｏｈｎ  Ｃ．、Ｒｏｇｅｒｓ  Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｌの米国特許第６１２４５９５号、「ガンマ線のための相互作用深さ検出器の開発（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｇａｍｍａ‐ｒａｙｓ）」、ＬｉｕＨ．、Ｏｍｕｒａ  Ｔ．、Ｗａｎａｌａｂｅ  Ｍ．、Ｙａｍａｓｈｉｔａ  Ｔ、物理学的研究における放射線装置および方法（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＆  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）、セクションＡ、第４５９巻、２００１年。
【００１１】
さらに、取得用の電子機器が、あらゆるガンマ線検出器の不可欠な一部を構成している。その機能は、すべての光検出器によってもたらされた電気信号を、画像の再現を可能にするコンピュータによってアクセス可能なデジタル情報に変換することにある。これを達成するため、光検出器からの信号をデジタル化し、エネルギー、位置および相互作用の深さなど、必要とされる情報の計算に使用しなければならない。さらに、これら興味の対象である同じパラメータを、デジタル化前にアナログ的に計算することも可能であり、これは必要とされる電子チャンネルの数を大幅に減らし、結果として電子機器のコストおよび雑音を低減する。このために、アンガー・ロジック（Ａｎｇｅｒ  ｌｏｇｉｃ）、比例抵抗ネットワークまたは両者の組み合わせ、混成抵抗ネットワーク（「多チャンネルＰＭＴを使用する画像化シンチレータ・アレイのための単純な電荷分割読み出し（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅａｄｏｕｔ  ｆｏｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ  Ａｒｒａｙｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｕｌｔｉ‐Ｃｈａｎｎｅｌ  ＰＭＴ）」、Ｓ．  Ｓｉｅｇｅｌ、Ｒ．Ｗ．  Ｓｉｌｖｅｒｍａｎ、Ｙ．  Ｓｈａｏ、Ｓ．Ｒ，  Ｃｈｅｒｒｙ、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報、第４３巻、第３号、１９９６年）など、一次元および二次元の両者のさまざまな抵抗のネットワークが使用される。これらの回路は、光検出器（または、位置検出可能光検出器の場合には別の出力）へと接続されて負荷分割器として機能する抵抗の鎖またはマトリクスで構成され、ガンマ線の相互作用点（図心：ｃｅｎｔｒｏｉｄ）およびエネルギーを瞬時にもたらす。元の設計のままで相互作用深さについての情報を提供するネットワークは存在しないが、その簡潔さおよびコストの低さに鑑み、これが現在のところ最も使用されている方法である。本発明においては、これら種々の抵抗のネットワークについての改善であって、同じ抵抗ネットワークにてエネルギーおよび図心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）を失うことなくシンチレーション光の第２のモーメントの測定をも可能にする改善が提案される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電子機器においては、変換に使用される時間が検出器全体の不感時間につながるため、処理をきわめて迅速に行なうことが望まれ、すなわち高速な電子機器によってより高い検出効率が可能になるということを意味する。また、各コンポーネントが電子機器全体のコストを上昇させるとともに、他のコンポーネントによって生じるノイズへと加算される統計誤差（電子ノイズ）を持ち込むため、電子機器の備えるコンポーネントが可能な限り最小限であることが好ましい。一般に、興味の対象であるパラメータをアナログ的に計算する電子機器（すでに述べた抵抗ネットワークなど）の設計は、これら２つの要件によく応じているが、通常は統計誤差を持ち込んでおり、一方、パラメータを計算する前に信号をデジタル化する電子機器の設計は、はるかに低速かつ複雑であるが、より上手く統計誤差を回避できるようにしている。
【００１３】
本発明の目的は、相互作用深さについて高分解能を有するガンマ線検出器を開発することにあり、これについて以下の項目で説明する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、その構造要素が、連続的なシンチレータ結晶と、位置検出可能な光検出器と、ガンマ線のエネルギーおよび結晶中での相互作用の位置に加え、シンチレーション光の分布の標準偏差から前記結晶中での相互作用の深さをも計算するように意図されている関連の電子機器と、であることを特徴とするガンマ線検出器の設計を記載する。
【００１５】
前記ガンマ線検出器は、連続的なシンチレータ結晶の内部におけるガンマ線の相互作用点の三次元位置についての情報を提供する。前記情報は、シンチレータ光の分布の種々のモーメントから電子的に、アナログ形式で、したがって瞬時に得ることができる。
【００１６】
さらに、分布の１次モーメントをアナログ的に計算するとともに、分布の１次モーメントの計算に影響を及ぼすことなく同時に分布の２次モーメントをアナログ的に計算することを特徴とする特定の電子機器によって、前記発明を実行する方法も説明される。２次モーメントを計算するため、電圧加算器が、図４に示すとおり抵抗の相互接続点において使用される。２次モーメントから出発する標準偏差が、特定のソフトウェアによって実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の目的は、その構造要素が、連続的なシンチレータ結晶と、位置について検知可能（センシティブ）な光検出器（光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）、半導体光電子増倍管（ＳＳＰＭ）、可視光光子カウンタ（ＶＬＰＣ）、混成フォトダイオード（ＨＰＤ）、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、およびシリコンフォトダイオード（ＰＩＮフォトダイオード））と、ガンマ線のエネルギーおよび結晶中での相互作用の位置に加え、シンチレーション光の分布の標準偏差から結晶中での相互作用の深さをも計算できる関連の電子機器と、であることを特徴とするガンマ線検出器である。
【００１８】
本発明の構成を図３で見ることができ、参照番号１）は、連続的なシンチレータ結晶であり、３）は、シンチレータ結晶からの光および位置について検知可能（センシティブ）な光検出器であり、５）は、相互作用深さの割り出しを可能にする電子機器基板であり、２）は光学的グリスであって、４）は光電子増倍管の進入窓である。
【００１９】
連続的な結晶にもとづくガンマ線検出器およびただ１つの位置検出可能な光検出器であって、結晶中におけるガンマ線の相互作用深さについての情報をもたらすものは、存在していない。
【００２０】
相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器は、通常のガンマ線検出器の二次元位置の代わりに、連続的なシンチレータ結晶の内部におけるガンマ線の衝突の三次元位置を提供する。
【００２１】
ガンマ線の衝突によって生み出されるシンチレーション光は、シンチレータ結晶が連続的であるならばシンチレータ結晶内で等方的に分布し、二次元の投影によって位置検出可能光検出器の進入窓に特徴的な分布を生じさせ、光の密度が最も高い点が、衝突位置の投影になっている。この点が、進入窓の平面から離れるように動くと、光の密度は減少する。相互作用点が進入窓から離れるように動く程度に応じて光の分布がより幅広くなることを考えれば（図１および２を参照）、この減少は、相互作用の深さについての情報を含んでいる。統計学的見地からは、これは標準偏差の増加に対応し、したがって平均に対する分布の２次モーメントに相当する。
【００２２】
本発明において、シンチレーション光の分布を利用できるようになるためには、連続的な結晶を使用することが不可欠である。何故ならば、結晶への切り込みまたは反射層が分布を破壊してしまうからである。さらに、分布の標本を取得するため、光の分布の幅よりもかなり小さい寸法のセグメントへと領域分けされた光検出器を使用する必要もある。
【００２３】
光検出器の進入窓における光の分布は、この光検出器のセグメントの寸法に対応する広がりの間隔で形成され、次いで電気信号へと変換される。この一組の測定結果を、調節手段によって光の分布の完全な再現のために使用することができ、あるいは分布の特徴的な性質（例えば、１次モーメント、２次モーメント、および面積）の割り出しに使用することができる。１次モーメントは、通常は、すでに述べた考えられる抵抗ネットワーク（アンガー・ロジック、比例抵抗ネットワーク、またはそれらの組み合わせ）の１つにて計算され、二次元投影の図心の位置で線形に符号化された電流の形式で、抵抗ネットワークから取り出される。一方、２次モーメントは、検出器の２つの素子間の距離で重み付けされ、１次モーメントとともに、デジタル化に続いて標準偏差の再現を可能にする。この標準偏差は、ガンマ線の相互作用深さで自動的に符号化されている。
【００２４】
位置検出可能アバランシェ・フォトダイオードの場合（「ＰＥＴ用位置検出可能アバランシェ・フォトダイオードの評価（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ  ｆｏｒ  ＰＥＴ）」、Ｋ．Ｃ．  Ｂｕｒｒ、Ａ．  Ｉｖａｎ、Ｊ．  ＬｅＢｌａｎｃ、Ｓ．  Ｚｅｌａｋｉｅｗｉｃｚ、Ｄ．Ｌ．  ＭｃＤａｎｉｅｌ、Ｃ．Ｌ．  Ｋｉｍ、Ａ．  Ｇａｎｉｎ、Ｋ．Ｓ．  Ｓｈａｈ、Ｒ．  Ｇｒａｚｉｏｓｏ、Ｒ．  Ｆａｒｒｒｅｌｌ、Ｊ．  Ｇｌｏｄｏ、原子物理学についてのＩＥＥＥ会報、第４０巻、第４号、２００３年８月）には、このフォトダイオードが、フォトダイオードの４つの端部において位置について線形に符号化された電流を抽出できるようにする抵抗層を含んでいる。この方法においては、抵抗層が接続された抵抗ネットワークを置き換えて、端部において抽出された４つの電流から出発する図心の計算を可能にするため、接続された抵抗ネットワークは不要である。しかしながら、位置検出可能アバランシェ・フォトダイオードは、それらの電流のかたちでは２次モーメントの計算を可能にしておらず、相互作用深さの測定を可能にするためには、抵抗ネットワークに求められるものと同等の変形が必要である。
【００２５】
相互作用深さの取得についての現在の理論は、通常は、シンチレーション光の吸収、光の分配、光ファイバ（波長変換ファイバ）および追加の検出器を使用することによるシンチレーション光の投影の延長、またはホスウイッチ技法など、物理的作用にもとづいている。これらの技法における問題は、いずれの場合も、相互作用深さにおける分解能が中程度であるばかりか、複雑かつ高価につく検出器を構成しなければならず、電子機器も複雑である点にある。
【００２６】
本発明における相互作用深さの割り出しは、図心の抽出によって決定された進入窓の平面内の二次元位置の補正を可能にする。何故ならば、図心が真の位置の近似にすぎず、光検出器の窓の平面からシンチレータ結晶内のガンマ線衝突位置までの距離に影響されているからである。
【００２７】
したがって、相互作用深さの割り出しによって、視差を軽減することが可能になり、後の特定のソフトウェアを使用する補正によって、ガンマ線検出器の空間分解能も向上する。この補正は、図心の相互作用深さへの依存が分析的にパラメータ化でき、ひとたび相互作用深さを知ることができれば図心を補正できることにより可能である。この形式の構造的改善のためには、より大きな寸法を有する連続的なシンチレーション結晶の使用が不可避である。相互作用深さの推定を提供しているガンマ線検出器は大部分がセグメント化した結晶設計であるため、より良好な光の収率（ｙｉｅｌｄ）と引き換えに光の分布が破壊されてしまうことにより、同情報は検出器の空間分解能の改善をまったく可能にしない。
【００２８】
より少ない誤差で相互作用深さを得ることによって、視差のより効果的な低減が可能になるであろう。
【００２９】
本発明の目的を成しているガンマ線検出器は、連続的なシンチレータ結晶の内部におけるガンマ線の相互作用点の三次元位置についての情報をもたらすが、基本的には、前記情報が、任意の位置検出可能光検出器または光検出器のアレイで検出されたシンチレーション光の分布の種々のモーメントにもとづいて、アナログ形式で、従って瞬時に電気的に得られることを特徴とする。
【００３０】
相互作用深さについての情報が、シンチレーション光の分布の標準偏差、連続的なシンチレータ結晶を備える検出器におけるシンチレーション光の特徴から得られる。複数の光検出器の代わりに、ここに提案する検出器は、それを構成している素子の寸法が、シンチレーション光の分布の典型的な幅よりも小さいただ１つの位置検出可能光検出器を使用することができ、これは、幅における変化が、ただ１つの位置検出可能光検出器からの一式の電気信号に感知できる変化を生じさせることを意味する。
【００３１】
したがって、本発明において提案される検出器（図３を参照）は、追加の検出器またはシンチレータ結晶の使用を必要とすることなく、ただ１つの光検出器で、ただ１つの位置検出可能光検出器の進入窓の平面におけるガンマ線の衝突の二次元位置を割り出し、さらにシンチレータ結晶内のガンマ線の相互作用深さを割り出す。
【００３２】
本発明のさらなる目的は、分布の１次モーメントのアナログ的な計算を特徴とする既存の抵抗ネットワークの変更であって、分布の１次モーメントの計算に影響を及ぼすことなく、分布の２次モーメントを同時に計算できるようにする変更に関する。位置検出可能アバランシェ・フォトダイオードの場合には、この変更は、これらの装置の関連する抵抗層を使用するようなものである。
【００３３】
２次モーメントを計算するため、すべての場合に、図４に示すとおり、抵抗の相互接続点において、電圧加算器が使用される。アバランシェ・フォトダイオードにおいては、電気コンタクトが、ＰＳＡＰＤの抵抗層に、それらの間の距離が隣接コンタクトの各組について同じであるような方法で接続される（図５参照）。これらのコンタクトが、加算器のための信号を供給する。そのようなコンタクトの数は、それらの寸法およびＰＳＡＰＤの寸法によってのみ制約される。２次モーメントから開始する標準偏差の計算は、特定のソフトウェアによって実行される。
【００３４】
当該光の分布が、位置検出可能光検出器によって電流分布に変換され、この光検出器からの出力へと直接に接続された抵抗ネットワークによってアナログ的に前処理され、当該分布の１次および２次モーメントが同時に干渉なく抽出される。
【００３５】
本発明においては、光の分布の２次モーメントについての情報が、検出器の素子間の間隔にて重み付けされて、アナログ加算器を備えるように変更された抵抗ネットワーク（アンガー・ネットワーク、比例抵抗ネットワーク、またはそれらの混合）から得られる。
【００３６】
ここに提案されるガンマ線検出器は、考えられる変更済みの抵抗ネットワークのうちの１つであって、アンガー、比例、または混成の抵抗ネットワークによって、通常のやり方で得られるシンチレーション光の分布の１次モーメントに対応する図心と、位置検出可能光検出器の進入窓に到着するシンチレーション光の分布の２次モーメントとを同時に計算する（図２参照）抵抗ネットワークで構成される電子機器を使用する。２次モーメントは、光の分布の標準偏差の計算を可能にするゆえ、相互作用深さの優れた指標であり、図心の分解能に比肩する分解能を達成できる。
【００３７】
セグメント化された光検出器からの信号の読み出しは、本発明においては、一体に接続された等しい抵抗のネットワーク（図４を参照）によって実行され、あるいはＰＳＡＰＤの場合には、それらの抵抗層（図５を参照）で実行される。ネットワークの入力に注入される電流が、抵抗の分配に従い、ネットワーク内の注入点の位置に応じて分割される。次いで、各接続点の種々の断片が、ネットワークの２つの端部（図４のＪｌおよびＪｒ）における読み出しのために重ね合わされる。この電流の断片の重ね合わせが、光検出器によって検出された光の分布の図心を計算する。当該情報は、分布の面積とともに、既存のアンガー検出器において利用される唯一の情報である。ＰＳＡＰＤの場合には、ＰＳＡＰＤの抵抗層が不連続ではなく連続的である二次元の抵抗ネットワークのように機能する点を唯一の相違とし、信号が同じやり方で確立される。４つの出力に関して、ＰＳＡＰＤの任意の点に注入される電圧によって見られる抵抗は、注入点とそれら出力との間の距離に比例している。
【００３８】
しかしながら、光検出器によってネットワークまたは抵抗層に注入された同じ電流が、抵抗ネットワークの接続点に電位を生じさせ、それら電位は、その点の当該ネットワークにおける位置で２乗に符号化されている。これらの電圧を、電圧の測定がそれらによって生み出される電流を左右しないという条件で、分布の特性ならびにそれらの１次モーメントを、それを破壊することなく測定するために使用することができる。
【００３９】
抵抗ネットワークの種々の接続点におけるすべての電圧の重ね合わせが、光の分布の２次モーメントに対応する。この合計が、本発明においては、光の分布の標準偏差を計算するために使用されるであろう。注入された電流の各々が、抵抗ネットワークのすべての注入点において電圧を生むが、この事実は、電圧の合計の平方符号化を破壊せず、代わりに、単に注入された電流の位置と無関係な乗算係数をもたらす。加算回路が正確に動作しているという条件で、電圧の合計を、任意の数のアノード・セグメントへと広げることができる。
【００４０】
この相互作用深さの符号化を備えるガンマ線用の改善された検出器の場合には、アナログ的に実行される合計が、２次モーメントの瞬時の計算を意味し、したがって、デジタル化に続いて必要とされる追加の処理がわずかである。さらに、２次モーメントがアナログ態様で割り出されるということは、平方符号化が抵抗ネットワークまたは抵抗層によって自動的に確立され、合計が演算増幅器によって実行されるため、補助的な電子装置の数が少ないことを意味している。したがって、考えられる抵抗ネットワークまたはＰＳＡＰＤの変更によって生じるコストがわずかである。
【００４１】
さらに、抵抗ネットワークの端部またはＰＳＡＰＤから出る電流、ならびに相互接続点における電圧の合計が、通常のやり方でデジタル化され、ソフトウェアによって処理される。とくに、標準偏差の割り出しを目的とする１次モーメントおよび２次モーメントの平方の間の差は、それらのデジタル化の後に、特定のソフトウェアによって行なわれなければならない。同様に、相互作用深さの再現も、標準偏差から出発して特定のソフトウェアによって行なわれるであろう。
【００４２】
相互作用深さについての情報を光の分布の標準偏差から、請求項１に従い、請求項２による改善されたアノード間ネットワークを使用して得ることができるという事実ゆえ、相互作用深さについて得られる情報は連続的であろう。換言すれば、この情報が、ホスウイッチ法または異なる結晶間への吸収層の使用によるものと異なり、取得の段階において量子化されることはない。
【００４３】
この情報を得るために、複数のシンチレータ結晶も、追加の光検出器も、必要ではない。追加の光検出器または結晶を使用することなく相互作用深さについての情報を提供する検出器は、現在のところ存在していない。
【００４４】
本発明の特別な目的は、以上説明した装置を、視差を大きく低減することができる陽電子断層撮影カメラの製造およびガンマ・カメラの製造に、使用することにある。
【００４５】
本発明のさらなる目的は、以上説明した装置を、視差を大きく低減することができる素粒子物理学および宇宙物理学のための検出器の製造に使用することにある。すでに説明したガンマ線検出器は、ガンマ線（素粒子）の検出が可能な限りの最大の正確さで知られる必要があるあらゆる状況に使用可能である。素粒子物理学においては、ガンマ線のエネルギーが、幅広い範囲の値をカバーしている。シンチレータを使用するガンマ線検出器におけるエネルギーが大きくなるにつれて、妥当な効率を保証するためには、シンチレータの厚さが充分に大きくなければならないことより、視差が大きくなるであろう。とくに研究においては、優れた分解能を備える検出器が必要とされるが、そのような状況が、視差を劇的に軽減して相互作用深さを使用する図心の補正を可能にするがゆえ、ここに提示したガンマ線検出器によって満足される。
【００４６】
他の種類のガンマ線検出器は、コンプトン・カメラである。その動作原理は、半導体ブロック形態であるターゲット内にコンプトン散乱を誘起させることからなる。この半導体もまた、散乱の位置を、ターゲットへと伝達されたエネルギーとともに記録する検出器である。散乱したガンマ線が、全吸収検出器に記録される。この検出器は、散乱したガンマ線を完全に吸収し、その残りのエネルギーならびに吸収の位置を測定しなければならず、通常は、シンチレータを光検出器との組み合わせにおいて使用する。ドップラー・ブロードニング（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）ゆえ、コンプトン・カメラは、陽電子放出断層撮影において５１１ＫｅＶ以上に相当するガンマ線エネルギーについてのみ認容可能な分解能を達成し、これは、吸収検出器が、視差に苦しむきわめて厚いシンチレータ結晶を必要とすることを意味する。さらに、散乱検出器（半導体）の寸法をきわめて小さくできる一方で、吸収検出器は、広い確度をカバーしなければならない。ここで提示したガンマ線検出器は、これら吸収検出器についての要件のすべてを満足し、したがってコンプトン・カメラにおいて使用することが可能である。
【００４７】
図１は視差の説明図であり、（１）はきわめて厚いシンチレータであり、（２）は光検出器への進入窓であり、（３）および（４）は、図心によって定められる空間的方向であり、（５）はガンマ線であり、（８）はガンマ線の真の入射の線であり、（７）および（９）は、他の考えられる入射の線であり、（１２）は進入窓の垂線であり、（１０）は視差であり、（６）は入射角度であり、（１１）は相互作用深さである。
【００４８】
図２は相互作用深さの異なる２つのシンチレーション光の分布、および検出器素子の位置（わかりやすさのため、一次元のみ）を示している。（１）および（２）が、２つの異なる光の分布であり、（σ１）および（σ２）が、それらのそれぞれの幅であって、ｃ１およびｃ２が、それらのそれぞれの図心である。（３）は光ガイドであり、（４）は領域分けされた光検出器であり、（５）は改良されたアンガー・ロジックである。
【００４９】
図３は相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器の組立図である。（１）は連続的なシンチレータ結晶であり、（２）は光学的グリス層であり、（３）は領域分けされた光検出器であり、（４）は光検出器への進入窓であり、（５）は電子機器基板である。
【００５０】
図４は抵抗のアノード間ネットワークの図である。Ｊｉは光検出器によって注入される電圧であり、Ｒｒｄは抵抗ネットワークの成分であり、Ｕｉは抵抗の相互接続点における電圧である。
【００５１】
図５は位置検出可能アバランシェ・フォトダイオードにおける光分布の２次モーメントの測定の実行例である。ＰＳＡＰＤが使用され、出力信号Ａ、Ｂ、・・・、Ｅから出発して公知のやり方で光の分布の図心を割り出す。ＰＳＡＰＤ層が、端部において抽出される電流の線形符号化を実行する抵抗層を有しているため、電流によって引き起こされてＰＳＡＰＤの抵抗層に沿って生み出される電圧は、電圧が測定される点１、２、３、４、５（あるいは、さらに）の間の距離δが、隣接する点の間で同一であるならば、平方で符号化されている。次いで、これらの電圧を、抵抗ネットワークにおいて使用されるものと同じ加算器で合計することができる。随意により、加算器の入力インピーダンスが低すぎて、図心からの情報が破壊されないように保証できない場合に結果を改善するため、電圧の測定点（１、２、・・・、５）に電力増幅器を使用してもよい。
【００５２】
図６は二次元の比例抵抗ネットワークおよび一次元の加算器を備えている多アノード型の位置検出可能光電子増倍管について、本発明の実施の形態の例である。
【００５３】
図７は一次元の比例抵抗ネットワークおよび一次元の加算器を備えている交差線アノード型または交差板アノード型の位置検出可能光電子増倍管について、本発明の実施の形態の例である。
【００５４】
図８は二次元の比例抵抗ネットワークおよび二次元の加算器を備えている多アノード型の位置検出可能光電子増倍管について、本発明の実施の形態の例である。
【００５５】
図９はアンガー抵抗ネットワークおよび一次元の加算器を備えている多アノード型の位置検出可能光電子増倍管について、本発明の実施の形態の例である。
【００５６】
実施例１：二次元の比例抵抗ネットワークおよび一次元の加算器を備えている多アノード型の位置検出可能光電子増倍管（図６）のための相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器
この例の機械的な組み立ては、図３に示されている。検出器は、必然的に連続であってきわめて厚いシンチレータ結晶で構成される。この結晶の研磨面が、中間的な屈折率の光学的グリスによって光電子増倍管の進入窓に組み合わされる。光電子増倍管に組み合わされていないシンチレータ結晶の残りの面は、縁での光の反射によってシンチレーション光の分布の形状が破壊されることがないよう、黒色（吸収体）に塗られている。
【００５７】
パッドとして知られている光電子増倍管のアノードに、進入窓の当該領域におけるシンチレーション光の断片の量に比例した電流が、注入される。前記パッドは、二次元アノード間ネットワークの抵抗の接続点へと個々に接続されている（図６）。２つの図心が、異なるやり方で形成される。第１に、「ｙ」方向についての図心が、抵抗の鎖Ｒｄ１によって形成される。これらの電流が、「ｙ」位置によって重み付けされ、次いで、「ｘ」方向についての図心を形成する２つの抵抗の鎖Ｒｄ２によって集められる。最後に、これらが出力Ｊ１、・・・、Ｊ４に達し、衝突の二次元位置を割り出すためにデジタル化される。
【００５８】
同時に、「ｘ」位置で重み付けされた電流が、抵抗Ｒｄ２によって形成されるネットワークの接続点に、抵抗ネットワーク内の同じ点の位置で平方符号化された電圧を生む。これらの電圧が、抵抗ネットワークからあまりに大きな電流を抽出することがないよう、電圧モニタ（Ｕｂ）によって増幅される。しかしながら、これらの増幅器は、回路の動作のために厳密に必要というわけではなく、あくまで測定を改善するように機能するだけである。次に、これらの電圧が、抵抗Ｒｓ１およびＲｓ２ならびに演算増幅器Ｕｓから形成された加算器によって等しい重み付けで加算され、出力に光の分布の２次モーメントがもたらされる。これを、デジタル化を経て、抵抗Ｒｄ２の値および光電子増倍管のアノードの数にのみ依存し、測定された電圧をそれらのそれぞれの電流に関連付ける単純な算術式を使用して、光の分布の標準偏差の計算に使用することができる。
【００５９】
シンチレーション光の分布が、ガンマ線の衝突の位置を通過して延びるあらゆる軸に関する回転についてほぼ対称であるため、光の分布の標準偏差を１つの方向にのみ沿って割り出すことで充分である。しかしながら、分布の２次モーメントは、二次元抵抗ネットワークの一端においてそれぞれ１回、合計２回割り出されるであろう（図６を参照）。これは、必ずしも厳密に必要ではないが、相互作用深さの割り出しが進入窓の全平面について等しく効果的ではないため、相互作用深さについての２つの測定結果の平均を計算することで、分解能の改善をもたらす。
【００６０】
結晶および典型的な検出器におけるシンチレーション光の分布、ならびに電子回路の両者について、以上述べた方法が正確に機能することを確認するために、モンテカルロ・シミュレーションを実行した。陽電子放出断層撮影（ルテチウムオキシオルトシリケートの連続的な結晶および大面積の位置検出可能光電子増倍管で構成されている）における検出器を仮定したシミュレーションの結果、特定の相互作用について、２．３±０．５ｍｍの相互作用深さにおける分解能が得られた。
【００６１】
実施例２：一次元の比例抵抗ネットワークおよび一次元の加算器を備えている交差線アノード型または交差板アノード型の位置検出可能光電子増倍管（図７）のための相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器
この検出器の機械的な組み立ては、先の場合と同じである（図３を参照）。アノードの形状が相違する（交差線アノードまたは交差板アノード）ため、抵抗ネットワークが別の形式のものである。互いに完全に独立である２つの同一なアノード間ネットワークが使用され、それぞれが、１つの空間的方向に対応する１つのアノード群のためのものである（図６を参照）。
【００６２】
光電子増倍管の電流が、入力において２つの抵抗ネットワークへと注入される。図６において「Ｒｄ」と称されている抵抗が、２つの空間方向に沿って光の分布の図心を計算する。図６の演算増幅器「Ｕｂ」が、電圧モニタとして使用され、抵抗「Ｒｓ１」および「Ｒｓ２」が演算増幅器「Ｕｓ」とともに、加算器回路を構成している。この例においても、増幅器「Ｕｂ」は回路の動作のために厳密に必要というわけではなく、あくまで測定を改善するように機能するだけである。シンチレータ結晶内におけるガンマ線の相互作用の位置を、電流「Ｊ１」〜「Ｊ４」から導き出すことができ、相互作用の深さを、電圧の平方和から導き出すことができる（図７参照）。
【００６３】
このネットワークの動作原理は、先の例と類似している。１つの空間的方向についての光電子増倍管からの出力が、「アノード線」として知られる入力に接続される（図７参照）。第１および第２のモーメントは、注入された電流の分配および重ねあわせによって、同じやり方で形成される。
【００６４】
やはり、測定誤差を最小限にするために標準偏差について２つのサンプルがとられ、２つの測定の平均が評価される。シミュレーションによって、特定の相互作用について、２．５±０．５ｍｍの相互作用深さにおける分解能が得られた。
【００６５】
実施例３：一次元の比例抵抗ネットワークおよび二次元の加算器を備えている多アノード型の位置検出可能光電子増倍管（図８）のための相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器
この検出器の機械的な組み立ては、先の場合と同じである（図４および５を参照）。パッド（１、・・・、６４）として知られている光電子増倍管のアノードに、進入窓の当該領域におけるシンチレーション光の断片の量に比例した電流が注入される。前記パッドは、Ｒ‐Ｎｅｔ（１、・・・、６４）と称される二次元アノード間ネットワークの抵抗の接続点へと個々に接続されており、あまりに大きな「Ｕｂ」電流を抽出することがないよう、電圧増幅器に接続されている（図８参照）。図心は、実施の形態１の例におけるように、電流Ｊ１、・・・、Ｊ４を使用して割り出される。先の例と同様、増幅器は随意であって測定を改善するためのものであり、加算器の正確な動作に厳密に必要というわけではない。点Ｒ‐Ｎｅｔ（１、・・・、６４）の電圧が、「Ｕｓ」増幅器および「Ｒｓ」抵抗から構成される回路で加算され、これによって２次モーメントに比例する平方和信号が確立される。このネットワークにおいては、光の分布の幅について符号化された電圧の測定がより多く行なわれることを考えると、結果として測定誤差はより小さくなるであろう。
【００６６】
実施例４：アンガー抵抗ネットワークおよび二次元の加算器を備えている多アノード型の位置検出可能光電子増倍管（図９）のための相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器
この検出器の機械的な組み立ては、先の場合（図４および５を参照）と同じであるが、この実施の形態の例では、抵抗のアンガー・ネットワークが使用されている。図心を測定するために、抵抗「Ｒａ」および「Ｒｃ」が、点「Ａ」および「Ｃ」で測定した電流の線形符号化が得られるように調節される。同様に、抵抗「Ｒｂ」および「Ｒｄ」は、点「Ｂ」および「Ｄ」で測定した電流の線形符号化が得られるように調節される（図９の「部分Ａ」）。この割り出し方法は、市販のガンマ・カメラで使用されている。先に述べた比例抵抗ネットワークにおけるのと同様、電流の線形符号化は、アノードのセグメント（「アノード・パッド」）の接続点の電圧の平方符号化を生じさせ、やはり２次モーメントの測定に使用することができる。この理由のため、これらの電圧が、増幅器「Ｕｓ」および抵抗「Ｒｓ」によって構成される回路（図９の「部分Ｂ」）で合算され、２次モーメントに比例する平方和信号が確立される。上述の例と同様、電圧モニタ「Ｕｂ」を、測定を改善するために随意で使用することができる。このネットワークにおいては、光の分布の幅について符号化された電圧の測定がより多く行なわれることを考えると、結果として測定誤差はより小さくなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】視差の説明図である。
【図２】相互作用深さの異なる２つのシンチレーション光の分布、および検出器素子の位置を示す図である。
【図３】相互作用深さの符号化を備えるガンマ線検出器の組立図である。
【図４】抵抗のアノード間ネットワークの図である。
【図５】位置検出可能アバランシェ・フォトダイオードにおける光分布の２次モーメントの測定の実行を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る多アノード型の位置検出可能光電子増倍管を例示する図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る交差線アノード型または交差板アノード型の位置検出可能光電子増倍管を例示する図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る多アノード型の位置検出可能光電子増倍管を例示する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る多アノード型の位置検出可能光電子増倍管を例示する図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  シンチレータ、    ２  進入窓、    ３，４  空間的方向、    ５  ガンマ線、    ６  入射角度、    ７，９  入射の線、    １０  視差、    １１  相互作用深さ、    １２  進入窓の垂線
【図１】
2006522925.tif 000003
【図２】
2006522925.tif 000004
【図３】
2006522925.tif 000005
【図４】
2006522925.tif 000006
【図５】
2006522925.tif 000007
【図６】
2006522925.tif 000008
【図７】
2006522925.tif 000009
【図８】
2006522925.tif 000010
【図９】
2006522925.tif 000011
【国際調査報告】
2006522925.tif 000012
2006522925.tif 000013
2006522925.tif 000014
2006522925.tif 000015
2006522925.tif 000016
2006522925.tif 000017