(57)【要約】本発明は、ガンマ線の検出器素子（1）に関し、この素子は、特にPET機器での使用に適する。検出器素子（1）は、2以上の異なる変換ユニット（11、12）で構成され、これらのユニットは、ガンマ線（γ）を吸収して、これをスペクトル成分の異なる光放射（λ1、λ2）に変換する。従って光検出器配置（30）は、光放射のスペクトル特性を利用することによって、光放射の放射線発生位置を識別することができる。
2006524327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にガンマ線のような放射線を検出する検出器素子であって、
a）吸収放射線を光放射に変換する変換配置であって、光放射のスペクトル成分は、当該変換配置内の放射線の発生位置に依存する、変換配置と、
b）前記変換配置からの光放射を検出するように構成された光検出器配置であって、スペクトル特性から、前記光放射同士を識別することの可能な光検出器配置と、
を有する検出器素子。
【請求項２】
前記変換配置は、材料の異なる少なくとも2つの部分からなり、前記材料は、放射線吸収時に、スペクトル成分の異なる光放射を生じさせることを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項３】
前記材料の光放射の最大放射波長は、20nm以上異なり、より好ましくは50nm以上異なることを特徴とする請求項2に記載の検出器素子。
【請求項４】
前記材料は、それぞれ他方の材料の前記光放射に対するスペクトル吸収能が低いことを特徴とする請求項2に記載の検出器素子。
【請求項５】
前記変換配置は、放射特性が連続的に変化する材料を有することを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項６】
前記光検出器配置は、少なくとも2つの光センサを有し、該光センサは、異なるスペクトル感度を示すことを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項７】
前記少なくとも2つの光センサは、光放射の方向に対して、相互に縦に配置され、評価装置ユニットに接続され、該評価装置ユニットは、前記2つの光センサにわたる信号検出分布から、光放射のスペクトル特性が決定されるように構成されることを特徴とする請求項6に記載の検出器素子。
【請求項８】
前記光検出器配置は、光学系と、各種光センサとを有し、前記光学系は、波長に応じて、前記変換配置で生じた光放射を別の光センサに誘導することを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項９】
検出ガンマ線から画像を形成する装置であって、請求項1に記載の少なくとも一つの検出器素子と、評価ユニットとを有し、該評価ユニットは、検出器素子内のガンマ線の検出位置を考慮して画像の再構成を行うように構成された、装置。
【請求項１０】
特にガンマ線のような放射線を検出する方法であって、
a）ガンマ線を光放射に変換するステップであって、前記光放射のスペクトル成分は、変換位置に依存する、ステップと、
b)前記光放射を検出して、スペクトル特性同士を識別するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にガンマ線のような放射線を検出する検出器素子に関する。また本発明は、検出されたガンマ線から画像を形成する装置、特にPET機器に関する。さらに本発明は、放射線を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願第6362479B1号に示されている検出器においては、変換素子（シンチレータ）は、ガンマ線の2次元空間分解検出用配列として、相互に隣り合わせで配置される。また各個々の変換素子は、放射線入射方向から見た場合、2種類の異なる材料層で構成され、各層内のガンマ線の吸収によって、それぞれ異なる時間パルス形状を有する光放射が生じる。従って変換素子に接続された光検出器は、ガンマ線の吸収が生じた層での光放射のパルス波形を利用して、検出することができる。そのような検出器は、特にPET（陽電子放出断層撮影）機器に用いられた場合、深さ位置情報（DOI）を考慮することにより、画像精度を向上させることができる。深さ位置情報は、検出器素子内の機器の軸から測定された、ガンマ線から光放射への変換が生じた位置を意味する。しかしながら、従来の検出器では、信号の時間解析によって、高い信頼性で光放射のパルス波形同士を識別することは、比較的難しいという問題があった。さらにパルス波形の明確な検出を行うには、十分に多くの光子で光放射が生じる必要があった。
【特許文献１】米国特許出願第6362479B1号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこのような背景に鑑みなされたものであり、特に単純で信頼性のある方法で、PET機器における画質の向上が可能な、放射線の空間分解検出用の手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項1に記載の特徴を有する検出器素子、請求項9に記載の特徴を有する装置、および請求項10に記載の特徴を有する方法によって得ることができる。有利な改良は、従属項に記載されている。
【０００５】
本発明による検出器素子は、放射線の検出に有益である。放射線は、特にガンマ線であっても良く、このガンマ線は、例えばPET機器において陽電子の電子との結合による消滅過程で生じる。検出器素子は実質的に2つの構成物を有する：
a）被検出放射線を吸収するように構成される変換配置であって、被検出放射線を他の波長からなる光放射に変換する変換配置。「光放射」という非限定的な一般的用語が示すように、上記の他の波長とは、特に可視光の波長であることを意味する。吸収放射線によって生じる光放射のスペクトル成分（波長分布）は、必要であれば、変換配置内の光放射の発生サイト位置によって変化させても良い。換言すれば、変換配置内には、放射線が吸収された際に、異なるスペクトル成分の光放射が生じるように、少なくとも2種類のサイト位置を設ける必要がある。
b）放射線の吸収によって生じた変換配置からの上記の光放射を検出するように構成された光検出器配置であって、スペクトル特性によって、光放射を識別することが可能な光検出器配置。光放射の「検出」には、特に光放射の有無の単純な（2値）検出、光放射の時間もしくは期間および／または光放射の強度もしくは強度プロファイルの検出が含まれる。そのような検出変数は、例えばPET機器においては、特定のエネルギーレベルのガンマ線の同時計数検出のために必要である。また光検出器配置は、スペクトル特性を利用して、光放射同士を識別するために配置される。スペクトル特性は、例えば、光放射の全スペクトル成分を含んでも良く（すなわち波長の関数としての強度）、スペクトル特性の特徴（例えば最大放射波長）のみを含んでも良い。
【０００６】
前述の検出器素子は、発生した光放射のスペクトルまたは波長によって、変換配置内の放射線の吸収サイト位置を検出することを可能にする。この検出器素子は、特にPET機器に用いられ、深さ位置情報（DOI）を同定することにより、画質が改善される。この利点は、スペクトル特性を利用することにより、比較的簡単かつ高精度で、光放射同士の識別が可能となることである。
【０００７】
検出器素子の好適実施例では、変換配置は、2またはそれ以上の別個の構成物を有し、各構成物は異なる材料で構成され、各材料は、放射線の吸収に反応して、他の材料とは異なるそれぞれのスペクトル成分の光を放射する。従って、光検出器配置の外側で検出される光放射のスペクトル特性に基づいて、変換配置のどの材料または構成物において、光放射が生じたかを同定することができる。これにより、変換配置の異なる構成物の分割幾何形状に基づいて、放射線吸収の位置を定めることができる。
【０００８】
前述のように、変換配置が、異なる材料からなる多区画構造である場合、放射線により各材料から生じる光放射の最大放射は、20nm以上離れていることが好ましく、50nm以上離れていることがより好ましい。最大放射の間隔がそのような場合、異なる光放射に対して、比較的信頼性のある識別が可能となる。
【０００９】
また、上記の多区画からなる変換配置の各材料は、他の材料の光放射の主要スペクトル領域において、低い吸収能を示すように選定されることが好ましい。従って、いずれか一つの材料での放射線の吸収現象によって生じた光は、比較的低い減衰率で他の材料を透過する。この場合、光検出器配置を変換ユニットの外部に配置して、検出される外部放射線による影響をできるだけ小さくすることが可能になる。
【００１０】
変換配置の別の実施例では、変換ユニットは、放射特性が連続的に変化する材料を有する。この場合、光放射の発生サイト位置は、変換配置とは別個の領域に割り当てられても、変換配置内の（同一の放射特性の）計算された正確な位置または領域に割り当てられても良い。割り当ての精度は、実際には、各位置で生じる光放射の技術的な識別能に依存する。連続的に放射特性が変化する材料は、例えばベース材料のドーピングを連続的に変化させることで形成される。または、光放射に影響する材料の他の物理変数またはパラメータ（例えば電場または磁場；材料密度；結晶構造など）を連続的に変化させることで、得ることも可能である。
【００１１】
原則として光検出器配置は、変換配置に対して1または2以上の、光放射の検出が可能となる位置に配置される。しかしながら光検出器配置は、被検出放射線の入射方向に対して、変換配置の下流側に設置することが好ましい。この場合、放射線は、最初に変換配置に照射され、ここで放射線のほとんどが吸収される。従って放射線は、光検出器配置には照射されないか、照射されてもその量はわずかであり、妨害が最小限に抑制される。また光検出器配置が、被検出放射線に影響を及ぼしたり、被検出放射線を減衰させることはないという利点が得られる。
【００１２】
光放射のスペクトル特性同士を識別することの可能な光検出器配置には、各種形態がある。光検出器配置は、少なくとも2つの光センサを有することが好ましい。通常、光検出器配置は、識別される光放射の種類（すなわち変換配置内のサイト位置）と同数の光センサを有する。光センサは、各々が異なるスペクトル感度を示し、この特性は、例えば（ドーピングなど）それらの材料の材料特性を変化させることによって、得ることができる。また、スペクトル伝達特性が異なるフィルタを光センサの上流に配置しても良く、この場合光センサは、それ自体が全て同じスペクトル感度を有しても良い。さらに光センサは、相互に隣り合わせで、または検出される放射線の入射方向あるいは光放射の放射線の方向に対して前後に、配置されても良い。
【００１３】
少なくとも2つの光センサを有する光検出器配置の好適実施例では、光センサは、光放射の放射線方向に対して前後に配置され、（未吸収の）光放射の光子は、時間的に相互に他のセンサを通過することができる。上記光センサは必要に応じて、それぞれが評価装置ユニットに接続され、2つの光センサの信号検出分布から光放射のスペクトル特性が定まるように構成される。これが可能となるのは、波長の異なる光子では単位長さあたりの吸収確率が異なるため、それらの光子が、それぞれの光センサに異なる確率で吸収されるからである。このような検出方法を用いる場合、光センサは同じスペクトル感度を有しても良く、例えば同じ材料で構成される。
【００１４】
光検出器配置の別の実施例では、光検出器配置は、光学系と少なくとも2つの光センサとを有し、光学系は、波長に応じて、変換配置からの光放射を別の光センサに誘導するように構成される。各光センサ自体は、同様の構成であっても良い。光放射間のスペクトルの識別は、光学系によって行われるからである。
【００１５】
さらに本発明は、ガンマ線の検出によって画像を形成する装置に関する。本装置は、例えばPET機器に用いられても良く、この場合、陽電子の電子との結合による消滅過程によって生じるガンマ線が検出され、被検体内の放射性核種の分布が同定される。前記装置は、上記のような特徴の少なくとも1つの検出器を有する。すなわち前記装置は、ガンマ線をその発生位置に応じたスペクトル成分の光放射に変換する変換配置と、前記光放射を検出し、スペクトルを識別する光検出器配置とを有する。また本装置は、評価ユニットを有し、この評価ユニットは、検出器素子内のガンマ線の検出位置を考慮して画像の再構成を行うように構成される。通常の場合、装置は、例えば円筒状の曲面上に配列された複数の検出器素子を有し、特定の検出器素子の応答によって、2次元的空間分解能が得られる。放射スペクトルによる検出器素子の応答範囲内で、追加の空間分解能を得ることも可能であり、これは第3の空間寸法に対応する。
【００１６】
さらに本発明は、放射線、特にガンマ線を検出する方法に関し、当該方法は以下のステップを有する。
a）ガンマ線の光放射への変換ステップ。光放射のスペクトル成分は、変換サイト位置に依存する。これは、少なくとも2種類の異なるサイト位置が存在することを意味し、これらの位置でのガンマ線の変換の結果、異なるスペクトル成分の光放射が得られる。
b）上記光放射の検出ステップ。スペクトル特性を利用して、光放射同士が同時に識別される。
【００１７】
本方法では、ガンマ線の検出と同時に、発生した光放射のスペクトル特性に基づいて、ガンマ線の吸収サイト位置の同定が行われる。検出器素子および装置に関する上記説明のように、そのような方法では、特に画質の向上したPET機器の製作が可能となる。
【００１８】
本発明は、添付図面に示された実施例を参照することでより理解されよう。ただし図面は本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を、一例として実施例を参照して以下に説明する。なおここでは、本発明をPET（陽電子放出断層撮影）機器に適用する場合について示すが、本発明はこの用途に限られるものではない。図において同じ参照符号は、同じ構成物を示すために用いられている。
【００２０】
図1には、PET機器の基本構成物の概略断面図を示す。測定データを記録する機器部5は、検出リング4を有し、このリングは、複数のガンマ線検出器素子1で構成され、これらの素子は、概略的に示されている評価装置ユニット2（例えばマイクロコンピュータ）に接続されている。被験体3は、検出器リング4の中心軸に沿って、ベッド上に設置される。被験体内に注入された放射性同位元素は、陽電子を放出して、体内で放射線壊変する。各陽電子は、その発生位置近傍で、電子と結合して消滅する。この際、同エネルギーレベル（約511keV）のガンマ線対が、実質的に正確に反対方向に飛び去る。図1には、被検体3内での、そのような2つの代表的な消滅過程を示すが、それぞれ、γ1とγ1’およびγ2とγ2’のガンマ線対が生じる。ガンマ線対は、検出器リング4の異なる検出器素子1によって実質的に同時に検出され、これによりガンマ線対の軌道が同定される。次に、被検体3内の放射線核種分布の3次元像が、既知の断層再構成法によって形成される。
【００２１】
検出器素子1は、ガンマ線を可視光の放射に変換する通常数センチメートル厚さの変換材料を有する。最近のPET検出器では、少数の大きな湾曲結晶の代わりに、多数の比較的小さなシンチレータ結晶（変換素子）が用いられる（図1参照）。ガンマ対γ2、γ2’は、検出器リング4の中心軸から離れるように生じるため、ガンマ線は変換素子の一方のみを通過し、第2のまたは次の変換素子とだけ影響し合う。現在使用されている検出器は、変換素子内のガンマ線の変換が生じる場所の「深さ位置情報」を同定することはできないため、中心軸から離れたガンマ線の軌道を算定しようとした場合、比較的精度が悪くなる。これは結果的に、被検体の末梢領域の3次元像を再構成する際に問題となる。
【００２２】
この問題を解決するため、以下に各種実施例を参照して示すような検出器素子1の構造が提案され、これによりガンマ線の深さ位置情報が得られる。また検出器素子を用いて、通常のように、被検出ガンマ線の時間やエネルギーレベルについての情報を提供するようにすることも勿論可能である。
【００２３】
図2には、図1のPET機器に用いられる、本発明による検出器素子1の第1の実施例の構造を概略的に示す。検出器素子1は、多層化構造を有し、この構造は、ガンマ線γの入射方向に沿って傾斜した以下の構成物からなる。
a）第1の変換ユニット（シンチレーション結晶）11と、
例えば光学的な接着剤またはグリースのような、（任意の）機械的および／または光学的接合層21と、
第2の変換ユニット（シンチレーション結晶）12と、
別の（任意の）接合層22と、
を有する変換配置10、および
b）可視光検出用の光検出器配置30である。この光検出器配置30についての考えられる実施例は、図5乃至9を参照して以下により詳細に説明されている。
【００２４】
検出器素子1の本質的特徴は、第1の変換ユニット11と第2の変換ユニット12が、ガンマ線γの吸収時に、異なる波長λ1、λ2で可視光を放射するように構成されていることである。より正確には、ガンマ線の吸収時に放射される光線の波長分布またはスペクトルが、2種類の結晶11および12で異なることである。また光検出器配置30からの光放射は、光放射の時間および光放射に含まれるエネルギーについて検出されるとともに、それらの波長λ1、λ2間についても識別される。従って光検出器配置30は、光放射が生じる変換ユニット（11または12）からの光放射の波長に基づいて、光放射を識別することができる。これにより、検出器素子1でのガンマ線γの深さ位置情報を示すことが可能となり、所望の結果が得られる。
【００２５】
シンチレーション結晶11および12は、それぞれ同じベース材料からなり、所望の異なる放射特性が得られるように、異なる状態にドープされる。しかしながら、シンチレーション結晶11および12は、それぞれ完全に異なる材料で同様に構成されても良い。重要な事項は、ガンマ線の吸収時の2種類の結晶11、12の放射スペクトルが、できるだけ異なることであり、これにより2種類の結晶間での識別が可能となる。また、上部結晶11で生じる光線λ1が、できるだけ少ない減衰（吸収）量で低部結晶12を通過することも利点であり、これにより光検出器素子30内の良好な信号対ノイズ比を用いて、光放射を検出することができる。
【００２６】
できるだけ異なる波長で最大放射を示す好適な変換材料は、以下の材料群から選択されても良い：
YAG（550nm）、
BGO（480nm）、
GSO（440nm）、
LSO（420nm）、
NaI：Tl（410nm）、
LuAP（365nm）。ここで括弧内には最大放射波長を示す。
【００２７】
ただし例えばルーメン出力のような他の選択肢を考慮して、材料を選定しても良いことは明らかであろう。この例から、好適材料の組み合わせは、例えばGSOとNaI：Tlである。
【００２８】
図3には検出器素子の代替構造を示す。この構造では、一体型の変換ユニット10が、接合層21を挟んで光検出器配置30上に設置されている。シンチレーション層10の組成および／またはドーピングによって、ガンマ線γの入射方向は変化するため、異なる深さでのγ線の吸収によって、異なるスペクトル成分の光放射が生じる。従って、変換層10内での放射スペクトルの理論上一定の変化によって、深さ位置情報が比較的正確に決定され、この場合は、図2に示すような（2種類の）別の領域同士の識別に制限されることはない。
【００２９】
図4には、図2の配置の別の例を示すが、この場合、光検出器配置30上には、一連の4種類の異なるシンチレーション結晶11、12、13および14が設けられる。各素子は、適当な接合層21、22、23および24によって機械的、光学的に接合される。4種類のシンチレーション結晶11乃至14の全てが異なる放射スペクトルを有する場合（およびできる限り他の放射を吸収しない場合）、そのような配置を用いて、4種類の異なる領域のいずれかの深さ位置情報を正確に定めることができる。下側の用途に応じて、シンチレーション結晶11乃至14は、同じまたは異なる厚さにしても良い。また原理的に、そのような多層化構造は、別の数の層で構成しても良いことは明らかであろう。
【００３０】
図5乃至9には、先に一般事項のみ示した光検出器配置30の各実施例を示す。変換配置10としては、図2の2区画方式の形態のみが、一例として図5乃至8に示されている。しかしながら、変換配置10は、図3または図4のそれぞれの連続または多区画配置、あるいは他の所望の構成で提供されても良いことは明らかであろう。示されている光検出器配置30には、識別すべき深さ位置情報の数（シンチレーション結晶の数）に対応して、異なる数の光センサが適合されても良い。
【００３１】
図5では、光検出器配置30は、2つの光センサ31および32を有し、光センサ31、32と変換配置10の間には、それぞれ異なるスペクトル伝達挙動を示すカラーフィルタ71および72が配置される。それぞれのフィルタによって、2種類の変換ユニット11、12のいずれかからの光は、それぞれ光線31または32を通ることができる。従って、例えば、光センサ31による応答は、第1の変換ユニット11でのガンマ線γの吸収を示し、光センサ32による応答は、第2の変換ユニット12でのガンマ線γの吸収を示すようにすることができる。光センサの異なるスペクトル挙動は、それぞれフィルタ71または72によって得られるため、光センサ自体を同様に構成しても良い。
【００３２】
図6には、図5の変形例の検出器素子を示す。光検出器配置30は、異なるスペクトル感度を有する2つの光センサ31および32とからなり、ガンマ線γの入射方向から見て相互に隣り合わせで配置される。
【００３３】
図7には、光検出器配置30の実施例を示す。この例では、2つの光センサ31と32が、ガンマ線の入射方向から見て相互に縦に配置される。光センサ31、32は、例えば光ダイオード層であっても良い。光センサ31、32は、図6に示すように異なるスペクトル感度を有しても良く、あるいは光センサ31、32は、同様のスペクトル感度を有しても良い。この場合、光放射同士のスペクトルは、異なる波長の光子では、単位長さあたりの吸収確率が異なるという事実に基づいて識別される。例えば統計上、短波光子は、長波光子に比べてより深い層に高い確率で吸収される。従って、短い波長側に最大放射を有する光パルスは、上部光センサ31よりも低部光センサ32においてより強く検出され、逆もまた同様である。このようにして線源位置（変換ユニット11または12）による光パルス間の識別に、統計的手法が利用できる。そのような配置の利点は、極めて少ない量の光子しか消失させずに検出を行うことができ、良好な信号対ノイズ比が得られることである。
【００３４】
図8には、変換配置10からの光が波長依存式ミラー50に照射される実施例を示す。ミラー50は、例えば多層化誘電体ミラーである。ミラー50は、第1の波長λ1の光を反射し、反射光は第1の光センサ31に照射され、別の波長λ2の光は、ミラー50を通過し、ミラーの背後の第2の光センサ32に照射される。従って各変換ユニット11、12からの光放射は、ミラー50によって異なる光センサ31、32の方に誘導される。光センサ31、32自体が、同様の構造であっても良い。
【００３５】
図9には、本発明による検出器素子の別の実施例を示す。この例では、異なる光センサ上で、同様の光放射の波長依存式誘導が生じる。変換配置10は、3区画構造を有し、放射特性の異なる3種類の変換層11、12および13を有する。レンズ60は、ガンマ線γの方向に対して変換配置10の下流側に配置され、レンズ60は、変換配置からの光放射を、波長λ1、λ2、λ3に依存する異なる角度に偏向させる。波長に応じて屈折または回折が生じるレンズ系、または例えばプリズムのような別の光学素子が、レンズ60の代わりに用いられても良い。光検出器配置30は、追加で、同心円状に配置された光センサ31、32および33（例えば光ダイオード、光電子増倍管または光電子増倍管の代わりの溝）を有しても良く、これらのセンサはリング表面に沿って配置され、特定の結晶11、12または13の光放射の主要波長を検出する。例えば導光板のような追加の手段を、必要に応じて変換配置10と光学素子60の間に提供しても良い。
【００３６】
図に一例として示した全ての実施例は、他の妨害構成物がシンチレータ結晶と入射ガンマ線間に設置されないという利点を有する。特にシンチレータの下流には、光センサが配置され、放射フラックスが選り分けられる。本実施例は、検出器素子の従来の時間およびエネルギー分解能をそのまま維持しているため、必要に応じて、深さ位置情報の連続識別を、別々にまたは追加で行うことができ、実施例に応じた極めて良好な信号対ノイズ比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるPET機器内の2対のγ組の軌道の概略図である。
【図２】異なる材料からなる2つの変換ユニットを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図３】連続的に変化する変換ユニットを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図４】異なる材料からなる4つの変換ユニットを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図５】相互に隣り合わせに配置された2つの光センサと、上流側に接続されたスペクトルフィルタとを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図６】相互に隣り合わせに配置された、スペクトル感度の異なる2つの光センサを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図７】相互に縦方向に配置された、2つの光センサを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図８】波長依存式ミラーを有する本発明による検出器素子を示す図である。
【図９】波長依存方式で光を誘導するレンズを光センサ上に有する、本発明による検出器素子を示す図である。
【図１】
2006524327.tif 000003
【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】
2006524327.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年10月25日(2005.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンマ線のようなエネルギーを有する放射線を検出する検出器素子であって、
a）吸収放射線を光放射に変換する変換配置であって、ある放射線によって生じる光放射のスペクトル成分は、当該変換配置内の放射線の発生位置に依存する、変換配置と、
b）前記変換配置からの光放射を検出するように構成された光検出器配置であって、スペクトル特性から、前記光放射同士を識別することの可能な光検出器配置と、
を有する検出器素子。
【請求項２】
前記変換配置は、材料の異なる少なくとも2つの部分からなり、前記材料は、放射線吸収時に、スペクトル成分の異なる光放射を生じさせることを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項３】
前記材料の光放射の最大放射波長は、20nm以上異なり、より好ましくは50nm以上異なることを特徴とする請求項2に記載の検出器素子。
【請求項４】
前記材料は、それぞれ他方の材料の前記光放射に対するスペクトル吸収能が低いことを特徴とする請求項2に記載の検出器素子。
【請求項５】
前記変換配置は、放射特性が連続的に変化する材料を有することを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項６】
前記光検出器配置は、少なくとも2つの光センサを有し、該光センサは、異なるスペクトル感度を示すことを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項７】
前記少なくとも2つの光センサは、光放射の方向に対して、相互に縦に配置され、評価装置ユニットに接続され、該評価装置ユニットは、前記2つの光センサにわたる信号検出分布から、光放射のスペクトル特性が決定されるように構成されることを特徴とする請求項6に記載の検出器素子。
【請求項８】
前記光検出器配置は、光学系と、各種光センサとを有し、前記光学系は、波長に応じて、前記変換配置で生じた光放射を別の光センサに誘導することを特徴とする請求項1に記載の検出器素子。
【請求項９】
検出ガンマ線から画像を形成する装置であって、請求項1に記載の少なくとも一つの検出器素子と、評価ユニットとを有し、該評価ユニットは、検出器素子内のガンマ線の検出位置を考慮して画像の再構成を行うように構成された、装置。
【請求項１０】
ガンマ線のようなエネルギーを有する放射線を検出する方法であって、
a）放射線を光放射に変換するステップであって、ある放射線によって生じる前記光放射のスペクトル成分は、変換位置に依存する、ステップと、
b)前記光放射を検出して、スペクトル特性同士を識別するステップと、
を有する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
欧州特許出願第1  016  881  A1号には、それぞれαおよびβの放射線に対して感度のある、2つの異なるシンチレータ素子を有する検出器が示されており、それらの素子での最大光放射は、異なる波長で生じる。従って、例えば検出器に挿入されたカラーフィルタによって、異なるスペクトル感度を有する光検出器は、どのような種類の放射線（αまたはβ）によって、観測される光放射が生じたかを識別することができる。ただし検出器には、γ線が検出できることは、示されていない。
米国特許第5  317  158号には、α、βおよびγの放射線用の異なるシンチレータ素子を組み合わせた検出器が示されている。シンチレータ素子の放射は、それらのパルス波形が異なることに基づいて識別される。
欧州特許出願219  648  A1号は、異なるシンチレータ結晶の複数の連続層を有するPET検出器に関し、これらの結晶は、空間分解能を向上させるため、相互にオフセット配置されている。これらの結晶からの放射は、これらのパルス波形が異なることに基づいて、識別される。
米国特許第4  398  092号には、空間的に感度の変化するシンチレータ素子が用いられており、これは、入射の端部領域よりも中央領域の方が重くなっている。シンチレータ素子内の放射線の局在化は、行うことができない。
米国特許第5  138  167号は、2種類の異なるシンチレータ結晶と、2つの対応する光検出器とを有する検出器に関し、シンチレータは、入射X線のエネルギーに対する感度が異なっている。
米国特許出願第6362479B1号に示されている検出器においては、変換素子（シンチレータ）は、ガンマ線の2次元空間分解検出用配列として、相互に隣り合わせで配置される。また各個々の変換素子は、放射線入射方向から見た場合、2種類の異なる材料層で構成され、各層内のガンマ線の吸収によって、それぞれ異なる時間パルス形状を有する光放射が生じる。従って変換素子に接続された光検出器は、ガンマ線の吸収が生じた層での光放射のパルス波形を利用して、検出することができる。そのような検出器は、特にPET（陽電子放出断層撮影）機器に用いられた場合、深さ位置情報（DOI）を考慮することにより、画像精度を向上させることができる。深さ位置情報は、検出器素子内の機器の軸から測定された、ガンマ線から光放射への変換が生じた位置を意味する。しかしながら、従来の検出器では、信号の時間解析によって、高い信頼性で光放射のパルス波形同士を識別することは、比較的難しいという問題があった。さらにパルス波形の明確な検出を行うには、十分に多くの光子で光放射が生じる必要があった。
【国際調査報告】
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