(57)【要約】電離可能で閃光を発する物質で満たすことができるチャンバ（１１；５１）と、一部は上記電離可能で閃光を発する物質を電離し、また一部はその内部で光（ｈν）に変換するために、放射線（γ，Ｘ）がチャンバ（１１；５１）内に入射することができるようにされている放射線入口（１３；５３）と、を備えた放射線検出装置。検出装置は、さらに、光（ｈν）を検出するための光検出器（１７；５７）と、電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、検出するための電子アバランシェ検出装置（１９；５９）も備えている。さらに、検出光と１つの放射線光子から得ることができる検出電子とを関連付けるための手段と、関連付けた検出光および検出電子から１つの信号を生成するための手段も設置されている。この検出装置は、特にポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）に適している。
2004515791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する検出装置であって、
電離可能で閃光を発する物質で満たされるチャンバ（１１；５１）と、
一部は前記電離可能で閃光を発する物質を電離するために、また一部はその内部での光（ｈν）への変換のために、放射線（γ；Ｘ）が前記チャンバに入射することができるようにされている放射線入口（１３；５３）と、
前記光の少なくとも一部分を時間的および空間的に分解検出するための光検出装置（１７；５７）と、
前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、前記アバランシェ増幅された電子の時間的および空間的分解検出を行うための電子アバランシェ検出装置（１９；５９）と、
検出光と１つの放射光子から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子とを関連付けるための関連付け手段と、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するための生成手段とを備え、
前記光検出装置は、光をエネルギー分解検出し、
前記生成手段は、前記１つの信号を、前記アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有するように生成することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置において、前記電離可能で閃光を発する物質が液相である検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検出装置において、前記電離可能で閃光を発する物質が気相である検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検出装置において、前記気相物質が大気圧より大きい圧力を有する検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検出装置において、前記電離可能で閃光を発する物質が固相である検出装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の検出装置において、前記物質が、任意選択でアバランシェ増倍改善用の媒体と混合した、閃光を発する媒体である検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検出装置において、前記閃光を発する媒体が、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの１つまたはこれらの混合物であり、前記アバランシェ増倍改善用の媒体が、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、イソブタンまたはこれらの混合物である検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の検出装置において、前記光検出装置が、前記チャンバに入射した前記放射線に主として垂直に放射された光を検出するような方向を向いている検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の検出装置において、前記チャンバが、光を反射または吸収する壁で分けられた複数の放射線吸収空間に分割され、前記各壁が、前記チャンバに入射する放射線にほぼ平行である検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の検出装置において、前記光検出装置が、アレイ状に配置されている複数の光コリメータ（２１）を備える検出装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の検出装置において、前記光検出装置が、光の時間的および空間的分解検出用の光電子増倍管を備える検出装置。
【請求項１２】
請求項９または１０に記載の検出装置において、前記光検出装置が、前記光の時間的および空間的分解検出用の、固相をベースとする検出装置（５７）、特に、ＣＣＤをベースとする検出装置を備える検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の検出装置において、各光検出素子が、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができる光を検出することができるように、前記固相をベースとする検出装置が、アレイ状に配置されている複数の個々の光検出素子（６７）を含む検出装置。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれかに記載の検出装置において、前記光検出装置が、
前記光に応答して光電子を放出するフォトカソード（２３）と、
前記光電子をアバランシェ増幅する電子アバランシェ増幅器（２５）と、
前記アバランシェ増幅した電子を検出する読み出し装置（２７，２８）とを備える検出装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の検出装置において、各読み出し素子が、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子を検出することができるように、前記読み出し装置が、アレイ状に配置されている複数の読み出し素子（２７）を含む検出装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の検出装置において、前記電子アバランシェ検出装置が、
前記電離により放出された前記電子をドリフトするために電界をその間に印加されるカソード（３３；７３）およびアノード（３５；７５）と、
前記放出された電子を加速しアバランシェ増幅するための、前記カソードと前記アノードとの間に配置されている電界集中手段（３７）と、
前記アバランシェ増幅した電子の前記時間的および空間的分解検出のための読み出し装置（３５；７５）とを備える検出装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の検出装置において、各読み出し素子が、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子を検出することができるように、前記読み出し装置が、アレイ状に配置されている複数の読み出し素子（３９；７９）を備える検出装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の検出装置において、前記電界集中手段が、電子が電極（３７）を通過することができるようにする複数の孔（３８）を備える前記電極である、検出装置。
【請求項１９】
ある対象物（５２）から放射された放射線の直線的投影から前記対象物の三次元画像を形成するポジトロン放射形断層撮影装置であって、前記対象物から放射された前記放射線を検出するための、請求項１〜１８のいずれかに記載の検出装置（１０；９０）から成ることを特徴とするポジトロン放射形断層撮影装置。
【請求項２０】
放射線を検出する方法であって、
一部は電離可能で閃光を発する物質を電離するために、また一部はその内部での光（ｈν）への変換のために、前記電離可能で閃光を発する物質で満たされるチャンバ（１１；５１）内に放射線を入射するステップと、
光検出装置（１７；５７）により、時間的および空間的に分解された前記光の少なくとも一部分を検出するステップと、
前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、前記電子アバランシェ検出装置（３５；７５）により時間的および空間的に分解された前記アバランシェ増幅した電子を検出するステップと、
検出光（ｈν）と１つの放射光子（γ，Ｘ）から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子（ｅ−）とを関連付けるステップと、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するステップとから成り、
前記光の前記少なくとも一部分がスペクトル的に分解検出され、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから生成される前記信号が、前記アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有するように生成されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記光の少なくとも一部分が、前記チャンバに入射した前記放射線にほぼ垂直に検出される方法。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の方法において、前記チャンバに入射した前記放射線の複数の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができる光が、アレイ状に配置されている複数の個々の光検出素子（２７；６７）により、別々に検出される方法。
【請求項２３】
請求項２０〜２２のいずれかに記載の方法において、前記光の少なくとも一部分の前記時間的および空間的分解検出が、
フォトカソード（２３）により前記光に応答して光電子を放出するステップと、
電子アバランシェ増幅器（２５）により前記光電子をアバランシェ増幅するステップと、
読み出し装置（２７，２８）により前記アバランシェ増幅した電子を検出するステップとにより行われる方法。
【請求項２４】
請求項２０〜２３のいずれかに記載の方法において、前記チャンバに入射した前記放射線の複数の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子が、アレイ状に配置されている複数の個々の検出素子（３９；７９；９９）により別々に検出される方法。
【請求項２５】
ある対象物（５２）から放射された放射線の直線的投影から前記対象物の三次元画像を形成するポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法であって、請求項２０〜２４のいずれかに記載の方法により前記対象物から放射された前記放射線を検出することを特徴とする方法。
【請求項２６】
陽電子放射物質を含む対象物（５２）の画像を形成するポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置であって、
検出装置（５７，５９；９０）と、前記検出装置（５７，５９；９０）は、
電離可能な物質で満たされるチャンバ（５１）と、
前記陽電子に応答して放出されたガンマ放射光子のペア（γ）が、前記電離可能物質を電離するために、前記チャンバに入射することができるようにされている放射線入口（５３）と、
前記電離可能な物質の前記電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、かつ前記電子アバランシェの二次元での時間的分解検出および空間的分解検出を行うための、読み出し素子（３９，７９，９９）のマトリックスを含む電子アバランシェ検出装置（５９）とを備えることと、
前記検出装置に接続している処理手段と、前記処理手段は、
１つの放射光子のペアから得ることができる一組の検出した電子アバランシェをマッチさせる手段と、
前記マッチさせた電子アバランシェペアから１つの信号を生成する手段と、
前記マッチさせる手段が、検出された別の各電子アバランシェに対して前記マッチを反復して行うようにされており、前記生成する手段が、さらにマッチした各電子アバランシェペアに対して各信号を反復して発生するようにされていることと、
前記生成する手段により発生した前記各信号に基づいて再構成プロセスを行うための、前記対象物内で選択した任意の多数の各画像空間から放出した陽電子の量を計算する再構成手段とを備えることと、
発せられた放射線の前記量についての画像を投影するための、前記処理手段に接続した表示ユニットと、
を備えたことを特徴とするポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置において、
前記チャンバは閃光を発する物質を満たされるようにされ、
前記陽電子に応答して放出されたガンマ放射光子のペアがその内部での光（ｈν）への変換のために前記チャンバ内に入射することができるように、前記放射線入口がなっており、
前記検出装置が、前記光の少なくとも一部分を時間的および空間的に分解検出する光検出装置をさらに備え、
前記１つの放射光子のペアから得ることができる一組の検出した電子アバランシェをマッチさせる手段が、前記１つの放射光子のペアから得ることができる前記マッチしたアバランシェ電子ペアと前記マッチした光を関連付け、更なる検出した各光に対して検出した光のマッチを反復して行い、更なるマッチした各電子アバランシェペアと更なるマッチした各光に対する１つの放射光子のペアから得ることができるマッチしたアバランシェ電子とマッチした光との関連付けを反復するために、前記１つの放射光子のペアから得ることができる検出光をさらにマッチするようにされ、
前記生成手段が、前記関連付けた電子アバランシェペアと検出光とから１つの信号を発生し、更なる関連付けたマッチした電子アバランシェペアとマッチした光に対する各信号を反復して発生するようにされた、ポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置において、
前記光検出装置が、光をエネルギー分解検出し、
前記生成手段が、対応する関連付けた各検出光のエネルギーに従って各信号を生成する、ポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置において、各信号が、アバランシェ増幅した各検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記各検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有するポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置。
【請求項３０】
陽電子放出物質を含む対象物（５２）の画像を形成するポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法であって、
前記陽電子に応答して放出されたガンマ放射光子のペア（γ）を、電離可能な物質で満たされているチャンバ（５１）内に入射するステップと、
前記電離可能な物質の前記電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、かつ電子アバランシェ検出装置（５９）の読み出し素子（３９，７９，９９）のマトリックスにより、二次元で時間的に分解されると共に空間的に分解された前記電子アバランシェを検出するステップと、
１つの放射光子のペアから得ることができる一組の検出した電子アバランシェをマッチさせるステップと、
前記マッチさせた電子アバランシェペアから１つの信号を生成するステップと、
更なる各検出電子アバランシェに対して前記マッチさせるステップを反復するステップと、
更なるマッチした各電子アバランシェペアに対して前記１つの信号を生成するステップを反復するステップと、
前記生成した信号に基づいて再構成プロセスを行うステップであって、前記対象物内で選択した任意の多数の各画像空間からの放出陽電子の数を計算するステップと、
発せられた放射線の前記量についての画像を投影するステップと、から成ることを特徴とするポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法において、
前記陽電子に応答して放出された前記ガンマ放射光子のペアが、その内部で光（ｈν）に変換できるように、前記電離可能な物質が閃光も発し、
前記光の少なくとも一部分が、光検出装置により、時間的および空間的に分解させて検出され、
前記マッチさせるステップが、１つの放射光子のペアから得ることができる検出光のマッチさせることから成り、この検出光のマッチは更なる各検出光に対して反復して行われ、
１つの放射光子のペアから得ることができる前記マッチしたアバランシェ電子ペアと前記マッチした光が関連付けられ、該関連付けは、更なるマッチした各電子アバランシェペアと更なるマッチした各光とに対して反復して行われ、
前記生成ステップで生成される前記各信号が、前記関連付けた検出電子アバランシェペアおよび検出光から生成されるポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法。
【請求項３２】
請求項３０または３１に記載のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法において、
光が、前記光検出装置によるエネルギー分解により検出され、
各信号が、対応する関連付けた各検出光のエネルギーに従って生成されるポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法において、各信号が、アバランシェ増幅した各検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記各検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有するポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）方法。
【請求項３４】
その間に電圧が印加されるカソードとアノードとを備える、放射線を検出する検出装置であって、
前記カソードと前記アノードとの間に少なくともその一部が配置された、電離可能で閃光を発する物質で満たされているチャンバと、
一部はその内部で光に変換され、また一部は前記電離可能で閃光を発する物質を電離するために、前記カソードと前記アノードとの間にそれらとほぼ平行に放射線が入射することができるようにされている放射線入口と、それにより、前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子は、前記印加電圧により、前記入射放射線の方向にほぼ垂直にドリフトすることと、
前記光の少なくとも一部分の時間的および空間的分解検出を行うための光検出装置と、
前記ドリフト電子をアバランシェ増幅し、前記アバランシェ増幅された電子を時間的および空間的に分解検出するための電子アバランシェ検出装置と、前記電子アバランシェ検出装置は、前記ドリフト電子がアバランシェ増幅中に前記入射放射線の方向にほぼ垂直に加速されるように方向付けられていることと、
検出光と１つの放射光子から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子とを関連付けるための関連付け手段と、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するための生成手段とを備え、
前記光検出装置は、光をエネルギー分解検出し、
前記生成手段は、前記関連付けた検出光のエネルギーに従って前記１つの信号を生成することを特徴とする検出装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の検出装置において、前記１つの信号が、前記アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有する検出装置。
【請求項３６】
請求項３４または３５に記載の検出装置において、
前記放射線入口が、前記放射線が平面状放射線ビームになるように形成され、
前記電子アバランシェ検出装置が、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子を検出することができるように各読み出し素子がアレイ状に配置されている、複数の読み出し素子を有し、
前記光検出装置が、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができる光を検出することができるように各光検出素子がアレイ状に配置されている、複数の個々の光検出素子を有する、検出装置。
【請求項３７】
放射線を検出する方法であって、
一部は電離可能で閃光を発する物質を電離するために、また一部はその内部で放射線を光に変換するために、前記電離可能で閃光を発する物質で満たされているチャンバ内に放射線を入射するステップと、
光検出装置により、時間的および空間的に分解された前記光の少なくとも一部分を検出するステップと、
前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子を、前記チャンバ内に電界を印加することにより、前記入射放射線の方向にほぼ垂直な方向にドリフトするステップと、
前記チャンバ内に電界を印加することにより前記入射放射線の方向にほぼ垂直な方向にドリフトした電子を加速することにより、ドリフト電子をアバランシェ増幅するステップと、
電子アバランシェ検出装置により時間的および空間的に分解された前記アバランシェ増幅した電子を検出するステップと、
検出光と１つの放射光子から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子とを関連付けるステップと、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するステップとから成り、
前記関連付けた検出光のエネルギーを測定し、
前記１つの信号を、前記関連付けた検出光のエネルギーに従って生成することとを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、
前記入射放射線が平面状放射線ビームであり、
前記平面状放射線ビームの横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子が、前記電子アバランシェ検出装置内に位置する複数の読み出し素子により別々に検出され、
前記平面状放射線ビームの横方向に分離した各部分による吸収により得ることができる光が、前記光検出装置内に位置する複数の個々の光検出素子により別々に検出される方法。
【請求項３９】
請求項３７または３８に記載の方法において、前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから生成した前記信号が、前記アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、概して、例えば、ガンマ線およびＸ線のような電離放射線の検出に関し、特に、ポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、それぞれ、放射線を高度に時間的および空間的に分解検出するための新規な検出装置および方法に関し、問題の対象物から放射されその後高速で正確に決定した位置で検出された放射線の直線的投影から、該対象物の画像を形成するためのポジトロン放射形断層撮影装置および方法に関する。
【０００３】
（関連技術の説明と発明の背景）
ＰＥＴ検出装置およびカメラは、通常、患者領域の周囲に設置された放射線検出センサの多角形または円形リングからなる。放射線の検出は、半減期の短いアイソトープを患者領域内に位置する患者の体内に注入することにより開始する。アイソトープは、患者の体内の目標部位に吸収され、ポジトロンつまり陽電子を放出する。人体内では陽電子は電子により消滅する。その結果、２つの本質的に単一エネルギーのガンマ線が、同時に反対方向に放射される。ほとんどの場合、放射されたガンマ線は、患者の体を離れ、放射線検出装置のリングに衝突する。
【０００４】
検出装置のリングは、通常、シンチレーション結晶の内部リングと、例えば、光電子増倍管のような光検出器の外部リングとを含む。シンチレーション結晶は、いわゆるシンチレーション光線と呼ばれる閃光（光子エネルギー）を放射することにより、ガンマ線の入射に反応する。次に、このシンチレーション光線は、対応する隣接光電子増倍管により電子信号に変換される。コンピュータまたは類似の装置が、各閃光の位置を記録し、次に、閃光を比較し、同じ陽電子−電子消滅点から同時に発生した閃光ペアを探すことにより、患者の体内の放射線源のグラフを描く。その後、記録されたデータは、ＰＥＴ画像に変換される。ＰＥＴモニタは、放射能のレベルを示す種々の色で、アイソトープの集中度を表示する。結果として得られるＰＥＴ画像は、患者の体内に位置する新生物または腫瘍の状態を示す。
【０００５】
このような検出装置は、エネルギー分解能は高いが、空間および時間分解能が比較的低いことが分かっている。初期のＰＥＴ検出装置は、１つの各シンチレーション結晶に対して１つの光電子増倍管を接続しなければならなかったが、現在のＰＥＴ検出装置では、数個の結晶に対して１つの光検出器ですむ。例えば、米国特許第４，８６４，１３８号および５，４５１，７８９号および５，４５３，６２３号を参照されたい。そのため、空間分解能が向上するか、または必要な光検出器の数が少なくてすむ。
【０００６】
しかし、シンチレータをベースとする光検出器を使用しているＰＥＴ検出装置であっても、空間分解能は依然として低い。さらに空間分解能を改善するには、多数の小型光検出器と、入射放射線が吸収されるシンチレータ部分でのみ光子を発生するシンチレータ・システムとを使用することが必要になる。大型のアレイ内で多数の光検出器を使用したり、またはデバイスの分解能を向上したりすることは、全く実行不可能というわけではないにしても、装置の構造が非常に複雑になり、コストが非常に高くなる。
【０００７】
さらに、患者に対するイオンの照射量を最小にする必要がある医療用途の場合には、検出装置は、低いレベルの放射線を感知すると同時に、そのような放射線をバックグラウンド放射線から区別できることが重要である。用途によっては、シンチレータをベースとする検出装置は、十分に高い感度または十分に高い信号対雑音比を持つことができないこともある。
【０００８】
さらに、検出装置の光検出装置は、通常、入射放射線による直接照射を感知するが、そのような場合、入射放射線が光検出装置に達するのを防止するための手段をとらなければならない。
【０００９】
（発明の概要）
それ故、本発明の１つの目的は、非常に高い時間分解能と空間分解能を同時に提供する、放射線を検出するための検出装置および方法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、高速で非常に高い空間分解能の画像構築を提供する、それぞれ、問題の対象物から放射されその後検出された放射線の直線的投影から、該対象物の画像を形成するためのポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）装置および方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの目的は、ノイズを効果的に除去し、それにより、高い信号対雑音比を有する上記検出装置、ＰＥＴ装置および方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらにもう１つの目的は、スペクトル分解能が高い検出を提供する上記検出装置、ＰＥＴ装置および方法を提供することである。ＰＥＴ検出の場合には、改善されたエネルギー分解能により、誤って相互に関連付けられた信号ペアの数を少なくすることができる。
【００１２】
本発明のさらにもう１つの目的は、かなり多い放射線フラックスで動作することができ、そのため迅速に検査を行うことができる上記検出装置、ＰＥＴ装置および方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらにもう１つの目的は、効果的で、精度が高く、信頼性が高く、使用しやすく、コストが安い上記検出装置、ＰＥＴ装置および方法を提供することである。
【００１４】
とりわけ、本発明の以上の目的は、特許請求の範囲に記載の検出装置、ＰＥＴ装置および方法により達成することができる。
入射放射線と閃光を発生し電離可能な物質との間の相互作用により光と電子とが発生し、光および電子がそれぞれ、各検出装置、すなわち、光検出器および電子アバランシェ検出装置により別々に検出され、その後、同じ各入射放射線光子から発生する各光および電子が相関付けられる、該物質で満たされているチャンバを有する二重検出装置を設けることにより、光検出器と電子アバランシェ検出装置の両方の主な利点を持つ検出を行うことができる。より詳細に説明すると、光検出器が高いエネルギー分解能を持っていることはよく知られており、また、電子アバランシェ検出装置が高い位置および時間分解能を持っていることはよく知られているので、本発明の二重検出装置は、光検出器の高いエネルギー分解能を提供すると同時に、電子アバランシェ検出装置の高い位置および時間分解能を提供することができる。このような検出装置は、他の誤って組み合わされた信号のペアを除去するように、特にポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）で使用し、それにより、ノイズ・レベルの低い画像を形成することができる。
【００１５】
添付の図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読めば、本発明の他の特徴および利点を理解することができるだろう。
以下の本発明の実施形態の詳細な説明を読み、添付の図１〜図５を見れば、本発明をさらによりよく理解することができるだろう。それらの実施形態はあくまで例示であって、本発明を制限するものではない。
【００１６】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
説明のためのものであって、本発明を制限するものではない以下の説明においては、本発明を完全に理解してもらうために、特定の技術および用途について特に詳細に説明する。しかし、当業者であれば、これらの特定の詳細な説明から外れた他の実施形態によっても、本発明を実行することができることを理解することができるだろう。他の例では、不必要な詳細な説明により本発明の説明がわかりにくくなるのを避けるために、周知の方法および装置の詳細な説明は省略してある。
【００１７】
図１および図２はそれぞれ放射線検出装置１０の略斜視図と略断面図であるが、図１および図２を参照しながら以下に本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１８】
検出装置１０は、それぞれ、ほぼ平面状のカソード１３およびアノード３５と、電離可能で閃光を発する物質を収容することができる気密空間またはチャンバ１１を共に形成する（説明のために、図１においては、その一部を除去してある）側壁１２とを備えている。カソード１３は、通常は、ガンマ線またはＸ線である入射放射線がカソード１３の面に対してほぼ垂直に装置１０に入るようにされている、入射放射線のための放射線入口窓を形成する。
【００１９】
電子アバランシェ増倍に適している媒体であることが好ましい電離可能で閃光を発する流体は、気相のものであっても、液相のものであっても、固相のものであってもよく、通常、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちのどれか、またはこれらの混合物を含んでおり、任意選択で、達成できるアバランシェ増幅を改善するために、少量の、例えば、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６またはそれにイソブタンが添加される。ガスまたはガスの混合物を使用する場合には、１〜２０気圧の範囲で加圧することができることが好ましい。固体を使用する場合には、固体化した希ガスを使用することが好ましい。
【００２０】
カソード１３は、任意選択で、誘電体基板３４上に装着された導体カソード層３３を含み、アノード３５は、誘電体基板４０上に配置された複数の長方形、正方形または他の形の導電性パッド３９を含む。アノード３５はさらに、検出装置１０の読み出し装置も形成しており、そのため、導電性パッド３９は、アノード３５の方にドリフトし加速される（入射放射線による上記物質の電離により発生した）電子の空間的分解検出のための読み出し素子を形成する。それ故、導電性素子３９は、誘電体基板４０により相互に電気的に絶縁された状態にある。
【００２１】
他の方法としては、アノード３５の近くか、カソード１３の近くか、または他の場所に配置可能な別の読み出し装置を設置することもできる。通常、このような読み出し装置は、誘電体または類似の部材により、隣接している電極から離れている。本発明で使用する読み出し装置のいくつかの形状については、引用により本明細書の記載に援用する１９９９年４月１４日出願の、本出願人の同時係属スウェーデン特許出願番号９９０１３２５−２の「放射線検出装置、平面状の放射線写真法で使用する装置および電離放射線を検出するための方法（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｉｎ  ｐｌａｎａｒ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  ａ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ｉｏｎｉｚｉｎｇ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」に、さらに詳細に開示されている。
【００２２】
さらに、読み出し装置は、収集した信号データの必要なおよび／または所望の後処理のために、１つの信号処理装置（図示せず）に接続している。読み出し素子３９は、個々の信号導体により信号処理回路に別々に接続していることが好ましい。信号表示ユニット（同様に図示せず）は、処理した信号データを表示するためのものである。
【００２３】
カソード１３とアノード３５の間にそれらとほぼ平行には、通常は電子が通過することができる複数の孔３８を備えた導電性シートまたは類似の部材であるアバランシェ・カソード３７が配置されている。カソード３７の孔３８とアノード３５の読み出し素子３９は、各孔が各読み出し素子に重なるように、互いに整列していることが好ましい。
【００２４】
カソード１３，３７およびアノード３５は、使用中、電源装置（図示せず）により、選択電位に維持される。好アノード３５はアースされ、ドリフト電界と呼ぶ弱い電界がカソード１３とカソード３７との間に実質的に形成され、アバランシェ増倍電界と呼ぶ強い電界がカソード３７とアノード３５との間に、できればカソード３７の周囲に形成されるように、カソード１３，３７を、それぞれの選択電位に維持することが好ましい。
【００２５】
アバランシェ・カソード３７の代わりに使用することができる他のアバランシェ増幅装置が、上記のスウェーデン特許出願番号９９０１３２５−２に、さらに詳細に開示されている。
【００２６】
電離可能で閃光を発する固体材料をカソード１３とカソード３７との間に配置できること、および電子アバランシェ増幅に適した他の固体材料または流体（ガスまたは液体）をカソード３７とカソード３５の間に配置することができることに特に留意されたい。
【００２７】
検出装置のサイズ、従って、読み出し装置３５のサイズは、どうにでも変えることができる。医療用の画像形成のために使用するような大型の検出装置の場合には、読み出し装置は、通常、数千の読み出し素子を有し、最大２ｍ×２ｍの外部寸法を有することができる。反対に、他の用途に使用する小型の検出装置のサイズは、１ｍｍ×１ｍｍより小さくすることができる。
【００２８】
さらに、検出装置１０は、入射放射線と上記物質との間の相互作用による空間１１内の閃光を検出するための光検出器１７を含む。光検出器１７は、チャンバ１１内に入った入射放射線に対して主として垂直に放射された光を検出するようにされており、光電子増倍管、フォトダイオード、ＣＣＤ素子またはチャンバ１１内に放射された光を独立して検出するための類似の装置のような光検出素子１７ａのアレイを含むことが好ましい。
【００２９】
各光検出素子は、各素子がチャンバ１１の異なる部分を「チェック」するように各光コリメータ２１を備えることができる。光検出素子用の個々のコリメータを設置する代わりに、チャンバ１１を光を反射するかまたは吸収する壁（図示せず）で分けられた複数のチャンバ部分に分割することができる。各壁は、各光検出素子が、１つのチャンバ部分内に放射された光を検出することができるように、入射ガンマ線またはＸ線とほぼ平行になっている。
【００３０】
このようにして、各光検出素子は、入射ガンマ線またはＸ線放射の横方向に分割した各部分による吸収から得ることができる光を検出することができ、そのため、入射放射線の一次元画像が与えられる。
【００３１】
図２に示すように、別の光検出器は、コリメータ２１、フォトカソード２３、保護層２９、アバランシェ増幅媒体により満たされる空間またはチャンバ３１、空間３１内に収容されているアバランシェ増幅器または電界集中デバイス２５、誘電体基板２８上に設置されており、個々の導体（図示せず）により信号処理装置に電気的に接続している読み出し素子２７のアレイを含む読み出し装置２７，２８を備えることができる。引用により本明細書の記載に援用する２０００年６月５日出願の、本出願人の同時係属スウェーデン特許出願番号０００２０７９−２の「放射線検出装置および方法（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ）」が、このような閃光を検出するための上記検出装置を開示している。上記検出装置は、下記の方法で動作する。
【００３２】
フォトカソード２３は、チャンバ１１内で放射されその後フォトカソード２３に入射する光に応答して、光電子を放出することができる。光電子は、光がフォトカソード２３の対向面２３ａ（表面）に衝突した結果、フォトカソード２３の面２３ｂ（裏面）から放出されることが好ましい。さらに、光電子は、それぞれ、フォトカソード２３とアバランシェ増幅器２５との間、およびアバランシェ増幅器２５と読み出し素子２７との間の適当な供給電圧により、アバランシェ増幅器２５および読み出し素子２７の方にドリフトし加速される。例えば、（チャンバ１１内のアバランシェ・カソード３７類似の）孔を有する電極を備えることができるアバランシェ増幅器内部とその隣接部分では、電界の焦点が合わされ、その結果、（電子とアバランシェ増幅媒体との反復衝突により）電子アバランシェが放出されるように電子が加速および増倍される。これらの電子アバランシェが読み出し装置２７，２８に到着すると、これらの電子アバランシェは、読み出し素子２７のうちの１つまたはいくつかにより検出される。
【００３３】
通常、光検出器１７の個々の光検出素子（ＰＭＴ、フォトダイオード、読み出し素子等）のサイズは、アバランシェ電子検出装置１３，３７，３５の読み出し素子３９のサイズより大きいか、遥かに大きいので、光検出器１７の位置分解能は、アバランシェ電子検出装置１３，３７，３５の位置分解能より低いか、遥かに低い。
【００３４】
一方、光検出器のエネルギー分解能は、アバランシェ電子検出装置のエネルギー分解能より優れていることがよく知られており、本発明の光検出器１７は、できるだけ優れたエネルギー分解能を有するように設計され、最適化されている。それ故、光検出器１７のエネルギー分解能は、アバランシェ電子検出装置１３，３７，３５のエネルギー分解能より優れているか、遥かに優れている。
【００３５】
動作中、図１および図２の検出装置は、検出対象の放射線、すなわち、γ線またはＸ線の経路内に置かれる。放射線は、カソード１３を通過し、チャンバ１１内に収容されている物質内に吸収される。その結果、閃光ｈνが放射され、自由電子ｅ−が放出される（図２参照）。閃光は、（例えばすでに説明したように）光検出器１７により検出され、放出された電子は、以下の方法により検出される。
【００３６】
印加電位により、（一次および二次反応による電離により放出された）自由電子は、アバランシェ・カソード３７およびアノード３５に向かって、電界線に平行にドリフトする。従って、発生した正の電荷キャリヤは、電界線により、カソード１３に向かってドリフトする。
【００３７】
アバランシェ・カソード３７のところで受けるもっと強力な電界により、電子の加速が始まり、電子は、物質と相互に作用し、より多くの電子−イオンペアを発生する。これらの発生した電子も、電界内で加速され、新しい材料と反復して相互に作用し、さらに多くの電子−イオンペアを発生する。このプロセスは、アバランシェ領域の一番下に位置するアノード３５に向かってアバランシェ領域内を電子が伝播している間じゅう、電子アバランシェが形成されるような様式でき行われ続ける。
【００３８】
これらの電子アバランシェにより、一次自由電子の非常に大きな、ほとんどノイズを含まない増幅が行われ、読み出し素子３９内にパルスを生じさせ、増幅されたパルスは、各読み出し素子が信号処理装置への自分の個々の信号導体を有しているために、個々に検出される。次に、信号処理装置は、パルスを処理し、恐らくパルスを成形し、各読み出し素子からのパルスを積分またはカウントする。従って、正の電荷キャリヤは、カソード１３または他の場所で検出することができるパルスを発生する。
【００３９】
それ故、読み出し素子３９の二次元アレイを設けることにより、入射放射線ビームの横方向に分離した部分による電離により主として得ることができる電子を個々に検出することができる検出装置１０を構成することができる。それにより、検出装置は、二次元の画像形成を行う。
【００４０】
適当なソフトウェアを備えるコンピュータであってもよい信号処理装置は、光検出器１７が検出した光と、１つの放射光子から得ることができる電子アバランシェ検出装置１３，３７，３５が検出したアバランシェ増幅された電子とを関連付けるための、相関付け手段を含む。それにより、２つの検出部内の同じ入射放射光子からの信号が識別され、可能な場合には、すべての信号に対して上記識別が行われる。光検出器は、かなり優れたエネルギー分解能を持ち、かなり低い空間および時間分解能を有するものと仮定されており、アバランシェ電子検出部についてはその反対であると仮定することができるので、入射放射線フラックスが、すべての信号の関連付けることができるか否かの限界を制限することは明らかである。それ故、空間的および時間的に分解されたアバランシェ電子検出部内で検出された２つの入射放射光子は、各検出部内のどの信号が同じ入射光子によるものであるのかを判断するために、空間的または時間的に分解された光検出部内で検出しなければならない。
【００４１】
さらに、信号処理装置は、相関付けした２つの信号、すなわち、相関付けした検出光（光検出器内の信号）および検出アバランシェ増幅電子（アバランシェ電子検出装置内の信号）から１つの信号を発生するための発生手段を備える。この場合、発生した信号は、背景ノイズに対してより効果的に検出される。
【００４２】
このような方法で、検出部のうちの任意の１つの部分を用いて得ることができる個々の信号のうちの任意の信号よりも優れているであろう検出信号が得られる。本発明の検出装置は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、放射線医学、ポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）技術を含む医療分野のような非常に種々様々な分野で有用である。本発明は、また、非破壊試験、顕微鏡法、および例えば、ニュートロンの検出を含む基礎研究および応用研究の際に使用するのにも適している。
【００４３】
さらに、記録した信号は検出した入射放射線光子のスペクトル情報も含んでいるので、検出装置は放射線のエネルギー分解検出を提供する。エネルギー分放出射線検出のための二重検出装置をベースとする同様の検出装置については、引用により本明細書の記載に援用する２０００年９月２０日出願の、本出願人の同時係属スウェーデン特許出願番号０００３３５６−３の「適合型エネルギー分解検出電離放射線（Ａｄａｐｔａｂｌｅ  ｅｎｅｒｇｙ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｏｎｉｚｉｎｇ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」に開示されている。
【００４４】
光検出器はより高いエネルギー分解能を有することがよく知られているので、本発明の検出装置を使用すれば、優れた空間分解能、時間分解能およびスペクトル分解能を得ることができる。
【００４５】
上記実施形態は、そのカソードを通して入射放射線が検出装置内に入るような検出装置を備えているが、この点については何も制限はないことを理解されたい。より詳細に説明すると、本発明のコンセプトは、通常は平面状放射ビームである入射放射線がカソードとアノードとの間をそれらとほぼ平行に側面から検出装置に入り、かつ放射線による電離により放出された電子が入射放射線の方向にほぼ垂直な方向にドリフトし加速される、平面状放射線検出装置に、適用することができる。このような検出装置の形状のより詳細な説明については、本発明者の上記スウェーデン特許出願番号９９０１３２５−２および０００３３５６−３を参照されたい。通常は個々の光検出素子の直線状のアレイを含む光検出装置は、ドリフトし加速される電子の方向に反対かほぼ反対の方向に放射された光を検出するように、または入射放射線に平行な方向に放射された光を検出するように、方向づけたり配置したりすることができる。他の詳細および機能については、装置は、図１〜図２の実施形態のように構成し、配置することができる。
【００４６】
図３および図４はそれぞれポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）用の装置５０の斜視図および断面図であるが、図３および図４を参照しながら本発明の応用実施形態について簡単に説明する。
【００４７】
ＰＥＴ装置５０は、円筒形の形をしている電子アバランシェ検出部５９と、この検出部５９の軸方向の端部のところに配置されている光検出部５７とを備えている。電子アバランシェ検出部５９内には、患者かまたは患者の一部５２を配置することができる患者領域が配置されている。電子アバランシェ検出部５９は、ガンマ放射線に対して透明な内部円筒形カソード５３と外部円筒形アノード７５とを備え、カソード５３とアノード７５の間には、動作中、電源装置（図示せず）により適当な電界がかけられる。
【００４８】
さらに、検出部５９は、電離可能で閃光を発する流体（または固体の物質）を入れることができる流体密の環状空間５１を形成するために、（この図には明瞭に示されていないが、光検出部５７は一方の端部のところにエンクロージャを供給することができる）その軸方向の端部にエンクロージャを備える。電離可能で閃光を発する流体は、電子アバランシェ増倍にも適している媒体であることが好ましく、上記実施形態のところで説明したような上記物質のうちのどれかまたはその混合物であってよい。
【００４９】
アノード７５は、円筒形マトリックスの形に配置された複数の別個の導電性読み出し素子７９を備える。読み出し素子７９は、長方形、正方形または他の形をしており、相互に電気的に絶縁された状態であることが好ましい。読み出し素子７９のこのようなマトリックスは、以下にさらに詳細に説明するように、カソード５３を通して入射したガンマ線による流体の電離により発生した電子の空間的分解検出を行うことができる。読み出し素子７９およびカソード５３は、それぞれの誘電体基板（図示せず）上に配置することができる。
【００５０】
さらに、光検出部５７は、ほぼ軸方向に放射された任意の閃光を検出するための、円形に配置された複数の個々の光収集素子６７を備える。図の場合、環状空間５１の軸方向の端部の３６０度の全回転をカバーするために、１６個の光検出素子６７が配置されている。光検出素子は、ＰＭＴ、フォトダイオード、ＣＣＤ素子または他の高速応答光検出素子であることが好ましい。高い強度の分解能の測定値を提供する検出装置素子が特に好適である。
【００５１】
読み出し素子７９のサイズは、図４に示す光検出素子６７より、小さいか、遥かに小さいことに留意されたい。読み出し素子７９は、円筒形の表面上に配置されているので、光検出素子６７の数と比較すると非常に数が多い。
【００５２】
放射線の検出は、半減期の短いアイソトープを円筒形の検出部５９内の患者領域内に位置する患者の体内５２に注入することによ開始する。アイソトープは、患者の体内の目標部位に吸収され、ポジトロンつまり陽電子を放出する。陽電子は電子により非常に迅速に消滅する。各消滅の結果、２つの５１１ｋｅＶのガンマ線、γ１；γ４およびγ２；γ３が、反対方向、すなわち、１８０度違う方向に同時に放射される。放射されたガンマ線は、人体を離れて、円筒形のカソード５３を貫通し、環状空間５１内の電離可能で閃光を発する流体により吸収される。各ガンマ線が吸収された結果、閃光ｈνがアイソトープとして放射され、自由電子ｅ−が放出される。
【００５３】
吸収された各ガンマ線γ１；γ４およびγ２；γ３から（図３に矢印で示す）光検出器５７の方向に、ほぼ軸方向に放射された光ｈνは、個々の各光検出素子のうちの１つにより検出される。各光により発生した信号の振幅または積分値は、対応する放射光子のエネルギーの測定値である。それ故、許容できるスペクトル窓内の外側の信号を除去することができる。この新規な方法による使用方法については以下に説明する。
【００５４】
吸収された各ガンマ光子から放出された電子ｅ−は、印加電界により、カソード７５およびその読み出し素子７９のマトリックスの方向にドリフトする。従って、発生した正の電荷キャリヤは、カソード５３の方向にドリフトする。
【００５５】
印加電界が十分大きい場合には、電子は強く加速され、流体と相互作用し、さらに多くの電子−イオンペアを発生する。これらの発生した電子も電界内で加速され、新しい材料と反復して相互作用し、さらに多くの電子−イオンペアを発生する。このプロセスは、アノード７５に向かってアバランシェ領域内を電子が伝播している間じゅう、行われ続ける。適当な電界集中手段が、カソード５３とアノード７５との間に設置されている場合には、アバランシェ増幅が容易になることに留意されたい。
【００５６】
読み出し素子７９に衝突する電子は、電気パルスを発生し、この電気パルスは検出される。１つのガンマ光子の吸収による電子は、１つまたはいくつかの読み出し素子７９内で個々に検出される。多数の小型で密集した読み出し素子７９を設置することにより空間分解能は向上する。
【００５７】
２つの異なる位置に位置する読み出し素子７９内で同時に２つのガンマ光子を検出したということは、これら素子の間の直線に沿って患者内で陽電子が消滅したことを示す。
【００５８】
コンピュータ（図示せず）または類似の装置が、これら各投影の位置を記録し、患者の体内の放射線源のグラフを描く。その後、記録されたデータは、ＰＥＴ画像に変換される。ＰＥＴモニタは、例えば、放射能のレベルを示す種々の色で、アイソトープの集中度を表示する。
【００５９】
このような電子アバランシェ検出装置５９を使用すると、エネルギー分解能は劣化するが、その代償として空間および時間分解能が改善されることを理解されたい。本発明の検出装置内の読み出し素子７９の数は非常に多い（数千）が、検出装置の構造は複雑にならないし、コストも増大しないし、さらに例えば、ミリメートル以下の非常に小型にすることもできる。
【００６０】
しかし、このような検出装置のエネルギー分解能は低いので、エネルギー情報をバックグラウンドまたはノイズを除去するために簡単に使用することはできない。本発明の高分解能のＰＥＴ装置のノイズの除去を改善するために、光検出器５７を使用することができる。検出した光、および１つの放射光子のペアから得ることができるアバランシェ増幅した検出電子の関連付けることにより、上記の関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子から１つの信号ペアを生成することができる。この場合、この生成した信号ペアは、アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、アバランシェ増幅した検出電子のスペクトル分解能より優れたエネルギー分解能を有する。
【００６１】
このような関連付けおよび信号の発生は、各検出光および各検出電子アバランシェに対して反復して行われ、それによりノイズ・レベルの低い画像を生成することができる。何故なら、光検出器の高いエネルギー分解能が、そうでなければ誤って対にした信号の除去に協力するからである（すなわち、所定のエネルギー５１１ｋｅＶを持たない信号が除去されるからである）。
【００６２】
本発明のＰＥＴ装置は、サイズ、形式および形状はいうまでもなく、種々の方法で修正することができることを理解されたい。
それ故、図５は本発明の他の実施形態のＰＥＴ装置の略断面図であるが、この図では図３および図４に示す円形の検出装置ではなく、三角形の検出装置を使用している。それ故、３つの平面状二重検出装置９０が、三角形の断面を形成するために、相互に斜めに設置されている。二重検出装置９０は、患者領域、およびその中に収容されている患者または類似の対象物５２の方を向いている。各検出装置９０は、図１および図２の検出装置に類似の検出装置であり、読み出し素子９９の平面状マトリックスを含む電子アバランシェ検出部と、光検出素子８７のアレイを含む光検出部とを備えている。
【００６３】
他の方法としては、ＰＥＴ装置を構成するために、正方形または長方形の断面の装置を形成するように、またはさらに多角形の断面を形成するように、例えば、４つというようなもっと多くの平面状の検出装置が使用される。
【００６４】
本発明を種々の方法で変更できることは明らかであろう。そのような変更は、本発明の範囲内に含まれるものする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の放射線検出装置の略斜視図。
【図２】図１の放射線検出装置の略断面図。
【図３】本発明のもう１つの実施形態のポジトロン放射形断層撮影（ＰＥＴ）用装置の略斜視図。
【図４】図３のＰＥＴ装置の略断面図。
【図５】本発明のさらにもう１つの実施形態のＰＥＴ装置の略断面図。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月24日(2003.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
放射線を検出する検出装置であって、
電離可能で閃光を発する物質で満たされるチャンバ（１１；５１）と、
一部は前記電離可能で閃光を発する物質を電離するために、また一部はその内部での光（ｈν）への変換のために、放射線（γ；Ｘ）が前記チャンバに入射することができるようにされている放射線入口（１３；５３）と、
前記光の少なくとも一部分を時間的、空間的、およびスペクトル的に分解検出するための光検出装置（１７；５７）とを備えた検出装置において、該検出器が、
前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、前記アバランシェ増幅された電子の二次元での時間的分解検出および空間的分解検出を行うための電子アバランシェ検出装置（１９；５９）と、
検出光と１つの放射光子から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子とを関連付けるための関連付け手段と、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するための生成手段とを備え、
前記１つの信号は、前記アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有することを特徴とする検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
放射線を検出する方法であって、
一部は電離可能で閃光を発する物質を電離するために、また一部はその内部での光（ｈν）への変換のために、前記電離可能で閃光を発する物質で満たされるチャンバ（１１；５１）内に放射線を入射するステップと、
光検出装置（１７；５７）により、時間的、空間的、およびスペクトル的に分解された前記光の少なくとも一部分を検出するステップとから成る方法において、該方法がさらに、
前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子（ｅ−）をアバランシェ増幅し、前記電子アバランシェ検出装置（３５；７５）により二次元で時間的に分解されたおよび空間的に分解された前記アバランシェ増幅した電子を検出するステップと、
検出光（ｈν）と１つの放射光子（γ，Ｘ）から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子（ｅ−）とを関連付けるステップと、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するステップとから成り、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから生成される前記信号が、前記アバランシェ増幅した検出電子の空間および時間分解能に匹敵する空間および時間分解能と、前記検出光のスペクトル分解能に匹敵するスペクトル分解能とを有することを特徴とする方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３４】
その間に電圧が印加されるカソードとアノードとを備える、放射線を検出する検出装置であって、
前記カソードと前記アノードとの間に少なくともその一部が配置された、電離可能で閃光を発する物質で満たされているチャンバと、
一部はその内部で光に変換され、また一部は前記電離可能で閃光を発する物質を電離するために、前記カソードと前記アノードとの間にそれらとほぼ平行に放射線が入射することができるようにされている放射線入口と、それにより、前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子は、前記印加電圧により、前記入射放射線の方向にほぼ垂直にドリフトすることと、
前記光の少なくとも一部分の時間的、空間的、およびエネルギー的分解検出を行うための光検出装置とを備えた検出装置において、
前記ドリフト電子をアバランシェ増幅し、前記アバランシェ増幅された電子を時間的および空間的に分解検出するための電子アバランシェ検出装置と、前記電子アバランシェ検出装置は、前記ドリフト電子がアバランシェ増幅中に前記入射放射線の方向にほぼ垂直に加速されるように方向付けられていることと、
検出光と１つの放射光子から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子とを関連付けるための関連付け手段と、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するための生成手段とを備え、
前記放射線入口は、前記放射線が平面状放射線ビームになることができるように形成されており、
前記電子アバランシェ検出装置は、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子を検出することができるように各読み出し素子がアレイ状に配置されている複数の読み出し素子を備え、
前記生成手段は、前記関連付けた検出光のエネルギーに従って前記１つの信号を生成することを特徴とする検出装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３６】
請求項３４または３５に記載の検出装置において、前記光検出装置が、前記チャンバに入射した前記放射線の横方向に分離した各部分による吸収により得ることができる光を検出することができるように各光検出素子がアレイ状に配置されている、複数の個々の光検出素子を有する、検出装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３７】
放射線を検出する方法であって、
一部は電離可能で閃光を発する物質を電離するために、また一部はその内部で放射線を光に変換するために、前記電離可能で閃光を発する物質で満たされているチャンバ内に放射線を入射するステップと、
光検出装置により、時間的および空間的に分解された前記光の少なくとも一部分を検出するステップと、
前記電離可能で閃光を発する物質の前記電離により放出された電子を、前記チャンバ内に電界を印加することにより、前記入射放射線の方向にほぼ垂直な方向にドリフトするステップと、
前記チャンバ内に電界を印加することにより前記入射放射線の方向にほぼ垂直な方向にドリフトした電子を加速することにより、ドリフト電子をアバランシェ増幅するステップとから成る方法において、該方法が
電子アバランシェ検出装置により時間的および空間的に分解された前記アバランシェ増幅した電子を検出するステップと、
検出光と１つの放射光子から得ることができるアバランシェ増幅した検出電子とを関連付けるステップと、
前記関連付けた検出光とアバランシェ増幅した検出電子とから、１つの信号を生成するステップとから成り、
前記入射放射線が平面状放射線ビームであり、
前記平面状放射線ビームの横方向に分離した各部分による吸収により得ることができるアバランシェ増幅した電子が、前記電子アバランシェ検出装置内に位置する複数の読み出し素子により別々に検出されることを特徴とする方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、前記平面状放射線ビームの横方向に分離した各部分による吸収により得ることができる光が、前記光検出装置内に位置する複数の個々の光検出素子により別々に検出される方法。
【国際調査報告】
2004515791.tif 000042
2004515791.tif 000043
2004515791.tif 000044
2004515791.tif 000045
2004515791.tif 000046
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