(57)【要約】  複合シンチレーション結晶は、複数のシンチレーション結晶Ａと複数のシンチレーション結晶Ｂとを備え、シンチレーション結晶Ａとシンチレーション結晶Ｂは異なる性能を有するシンチレーション結晶であり、複数のシンチレーション結晶Ｂがシンチレーション結晶Ｂモジュールとして配置され、複数のシンチレーション結晶Ａがシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面からシンチレーション結晶Ｂモジュールを囲み、シンチレーション結晶Ａの感度はシンチレーション結晶Ｂの感度よりも低く、シンチレーション結晶Ａの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂの光出力性能よりも高い。本発明は、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることによって、感度と計数率とが両立しない問題に対処し、感度と光出力性能との異なる選択を通じて、多量の低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに付与され、多少の高エネルギー放射線が低光子効率のシンチレーション結晶Ｂに付与されることを可能にすることによって、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
2018508763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールと、シンチレーション結晶Ｂモジュールとを備える複合シンチレーション結晶であって、
前記シンチレーション結晶Ａモジュールと前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが異なる性能を有するシンチレーション結晶モジュールであり、
前記シンチレーション結晶Ａモジュールが少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａを備え、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが少なくとも一つのシンチレーション結晶Ｂを備え、
前記シンチレーション結晶Ａの感度が前記シンチレーション結晶Ｂの感度よりも低く、前記シンチレーション結晶Ａの光出力性能が前記シンチレーション結晶Ｂの光出力性能よりも高く、
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、放射線を受けるための放射線入射面を備え、前記少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールが前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置されている、複合シンチレーション結晶。
【請求項２】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、前記第一対接面の反対側の第二対接面と、前記第一対接面を前記第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを備え、
前記複数の側面の各々が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、前記複合シンチレーション結晶が複数のシンチレーション結晶Ａモジュールを備え、前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの各側面の周囲にそれぞれ配置され、前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体が、全ての側面の周りに配置され、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを前記側面の周囲から完全に囲んでいる、請求項１に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項３】
前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが、少なくとも一方向において前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置されている、請求項２に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項４】
前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが、前記放射線入射面の面積以上の面積で配置され、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む、請求項２に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項５】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、前記第一対接面の反対側の第二対接面と、前記第一対接面を前記第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを備え、
前記複数の側面の各々が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、前記複合シンチレーション結晶が複数のシンチレーション結晶Ａモジュールを備え、前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち少なくとも二つの周囲にそれぞれ配置され、前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを前記側面の周囲から不完全に囲んでいる、請求項１に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項６】
前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが少なくとも一方向において前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置されている、請求項５に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項７】
前記複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが、前記放射線入射面の面積以上の面積で配置され、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲んでいる、請求項５に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項８】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、前記第一対接面の反対側の第二対接面と、前記第一対接面を前記第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを備え、
前記複数の側面の各々が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、
前記少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールが前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置されている、請求項１に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項９】
配置後に前記放射線入射面に対接する前記少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールの面の面積が前記放射線入射面の面積以上である、請求項８に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールが、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面に隣接する箇所から、前記シンチレーション結晶Ｂから離れる外側に向けて配置されている、請求項１に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１１】
シリコン光電子増倍管装置と、信号処理モジュールと、請求項１から１０のいずれか一項に記載の複合シンチレーション結晶とを備える複合シンチレーション検出器。
【請求項１２】
筐体と、表示器と、請求項１１に記載の複合シンチレーション検出器とを備える放射線検出装置。
【請求項１３】
性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶を備える複合シンチレーション結晶であって、Ｘ≧３であり、
前記性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の感度が他の種類のシンチレーション結晶の感度よりも高く、前記性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の光出力性能が他の種類のシンチレーション結晶の光出力性能よりも低く、
全ての前記第一種類のシンチレーション結晶が一体構造でシンチレーション結晶Ｂモジュールを形成し、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線を受けるための放射線入射面を有し、他の種類のシンチレーション結晶が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置されている、複合シンチレーション結晶。
【請求項１４】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な前記他の種類のシンチレーション結晶の配置が、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす、請求項１３に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１５】
前記他の種類のシンチレーション結晶の各々が偶数個のシンチレーション結晶を備え、前記偶数個のシンチレーション結晶が、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを対称点として、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの二つの対称な放射線入射面の外側に対称に配置されている、請求項１３に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１６】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、前記第一対接面の反対側の第二対接面と、前記第一対接面を前記第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを備え、
前記複数の側面の各々が、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、前記他の種類のシンチレーション結晶が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの各側面の周囲にそれぞれ配置され、前記他の種類のシンチレーション結晶全体が、全ての前記側面の周りに配置され、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを前記側面の周囲から完全に囲んでいる、請求項１３に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１７】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な前記他の種類のシンチレーション結晶の配置が、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす、請求項１６に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１８】
前記他の種類のシンチレーション結晶の各々が少なくとも一方向において前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置されている、請求項１６に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項１９】
全ての前記他の種類のシンチレーション結晶が、前記放射線入射面の面積以上の面積で配置され、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲んでいる、請求項１６に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２０】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、前記第一対接面の反対側の第二対接面と、前記第一対接面を前記第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを備え、
前記複数の側面の各々が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、前記他の種類のシンチレーション結晶が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち少なくとも二つの周囲にそれぞれ配置され、前記他の種類のシンチレーション結晶全体が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを前記側面の周囲から不完全に囲んでいる、請求項１３に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２１】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な前記他の種類のシンチレーション結晶の配置が、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす、請求項２０に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２２】
前記他の種類のシンチレーション結晶の各々が、少なくとも一方向において前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置されている、請求項２０に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２３】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む全ての前記他の種類のシンチレーション結晶が、前記放射線入射面の面積以上の面積で配置されている、請求項２０に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２４】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールが、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、前記第一対接面の反対側の第二対接面と、前記第一対接面を前記第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを備え、
前記複数の側面の各々が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、全ての前記他の種類のシンチレーション結晶が前記シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置されている、請求項１３に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２５】
前記シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な前記他の種類のシンチレーション結晶の配置が、前記シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす、請求項２４に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２６】
配置後に前記放射線入射面に隣接する全ての前記他の種類のシンチレーション結晶の面の面積が、前記放射線入射面の面積以上である、請求項２４に記載の複合シンチレーション結晶。
【請求項２７】
シリコン光電子増倍管装置と、信号処理モジュールと、請求項１３から２６のいずれか一項に記載の複合シンチレーション結晶とを備える複合シンチレーション検出器。
【請求項２８】
筐体と、表示器と、請求項２７に記載の複合シンチレーション検出器とを備える放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１５年１月２６日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された「複合シンチレーション結晶、複合シンチレーション検出器及び放射線検出装置」との和訳名称の中国特許出願第２０１５１００３８２９６．０号の優先権を主張し、その内容全体は参照として本願に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、放射線検出の分野に係り、特に、複合シンチレーション結晶構造、その複合シンチレーション結晶構造を有するＳｉＰＭに基づいた複合シンチレーション検出器構造、及び、その複合シンチレーション検出器構造を有する放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
シンチレーション検出器は、シンチレーション結晶及び光電装置で構成される放射線検出器であり、原子核物理学の研究、放射線測定、核医学イメージング装置の研究を支援する装置を提供する。シンチレーション結晶がまずＸ線／γ線を可視光子に変換し、次いで光電装置が可視光子を電気パルス信号に変換し、最後にバックエンド部が、振幅に基づいた電気パルス信号の微分計数法を行って、放射線情報を取得する。シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）は、新しいタイプの光電装置として、小型、高利得といった特性や、高電圧の不要等の特性を有する。従って、ＳｉＰＭが、シンチレーション検出器として用いられる従来の高電子増倍管（ＰＭＴ）に取って代わりつつある。
【０００４】
既存のシンチレーション検出器は、大抵、単一種類のシンチレーション結晶で構成される。この構造の検出器に基づき、Ｘ線／γ線線量計等の核測定機器の機能を実現することができる。しかしながら、この種の単一シンチレーション結晶構造のシンチレーション検出器では、感度と計数率の線形性とが両立しない。強放射線場において高計数率の電気パルス信号を発生させる高感度検出器は、情報損失をもたらす表面蓄積効果を生じさせるので、一方ではバックエンド信号処理モジュールの性能に対する高い要求が課せられ、他方では使用の難しさ及びコストが増大する。ＳｉＰＭは、アバランシェ回復時間及び画素数に対する制約に起因して制限されたダイナミックレンジを有するので、ＳｉＰＭが広範囲の光強度に対する線形応答を有することは難しい。
【０００５】
従って、上記技術的問題に鑑み、従来技術における感度と計数率の線形性とが両立しない問題を解決するために、新しいタイプの複合シンチレーション結晶構造、その複合シンチレーション結晶構造を有するＳｉＰＭに基づいた複合シンチレーション検出器構造、及び、その複合シンチレーション検出器構造を有する放射線検出装置を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の点に鑑み、本開示の目的は、複合シンチレーション結晶構造、その複合シンチレーション結晶構造を有するＳｉＰＭに基づいた複合シンチレーション検出器構造、及び、その複合シンチレーション検出器構造を有する放射線検出装置を提供し、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることによって、感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、ＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本開示で提供される技術的解決策は以下のとおりである。複合シンチレーション結晶は、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールと、シンチレーション結晶Ｂモジュールとを含み、シンチレーション結晶Ａモジュールとシンチレーション結晶Ｂモジュールは異なる性能を有するシンチレーション結晶モジュールである。シンチレーション結晶Ａモジュールは少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａを含み、シンチレーション結晶Ｂモジュールは少なくとも一つのシンチレーション結晶Ｂを含む。シンチレーション結晶Ａの感度はシンチレーション結晶Ｂの感度よりも低く、シンチレーション結晶Ａの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂの光出力性能よりも高い。シンチレーション結晶Ｂモジュールは、放射線を受けるための放射線入射面を含み、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置される。
【０００８】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含み、複数の側面の各々がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、複合シンチレーション結晶が複数のシンチレーション結晶Ａモジュールを含み、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールがシンチレーション結晶Ｂモジュールの側面の周囲にそれぞれ配置され、複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体が全ての側面の周りに配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から完全に囲む。
【０００９】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。
【００１０】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、放射線入射面の面積以上の面積で配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。
【００１１】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含み、複数の側面の各々がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、複合シンチレーション結晶が複数のシンチレーション結晶Ａモジュールを含み、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールがシンチレーション結晶Ｂモジュールの少なくとも二つの側面の周囲にそれぞれ配置され、複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体がシンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から不完全に囲む。
【００１２】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。
【００１３】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、放射線入射面の面積以上の面積で配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。
【００１４】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含み、複数の側面の各々がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールがシンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置される。
【００１５】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、配置後に放射線入射面に対接する少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールの面積は、放射線入射面の面積以上である。
【００１６】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面に隣接する箇所から外側に向けて配置される。
【００１７】
上記目的を達成するため、本開示は、以下の技術的解決策も提供する。複合シンチレーション結晶は、異なる性能のＸ種類のシンチレーション結晶を含み、Ｘ≧３であり、性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の感度は、他の種類のシンチレーション結晶の感度よりも高く、性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の光出力性能は、他の種類のシンチレーション結晶の光出力性能よりも低く、全ての第一種類のシンチレーション結晶が一体構造でシンチレーション結晶Ｂモジュールを形成し、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線を受けるための放射線入射面を有し、他の種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置される。
【００１８】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な他の種類のシンチレーション結晶の配置は、シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす。
【００１９】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、他の種類のシンチレーション結晶の各々は、偶数個のシンチレーション結晶を含み、偶数個のシンチレーション結晶は、シンチレーション結晶Ｂモジュールを対称点として、シンチレーション結晶Ｂモジュールの二つの対称な放射線入射面の外側に配置される。
【００２０】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含み、複数の側面の各々がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、他の種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの側面の周囲にそれぞれ配置され、他の種類のシンチレーション結晶全体が全ての側面の周りに配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から完全に囲む。
【００２１】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な他の種類のシンチレーション結晶の配置は、シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす。
【００２２】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、他の種類のシンチレーション結晶の各々は、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。
【００２３】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、全ての他の種類のシンチレーション結晶は、放射線入射面の面積以上の面積で配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。
【００２４】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含み、複数の側面の各々がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、他の種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの少なくとも二つの側面の周囲にそれぞれ配置され、他の種類のシンチレーション結晶全体がシンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から不完全に囲む。
【００２５】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な他の種類のシンチレーション結晶の配置は、シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす。
【００２６】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、他の種類のシンチレーション結晶の各々は、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。
【００２７】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む全ての他の種類のシンチレーション結晶は、放射線入射面の面積以上の面積で配置される。
【００２８】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含み、複数の側面の各々が、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能し、全ての他の種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置される。
【００２９】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な他の種類のシンチレーション結晶の配置は、シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす。
【００３０】
本複合シンチレーション結晶によると、好ましくは、配置後に放射線入射面に対接する全ての他の種類のシンチレーション結晶の面の面積は、放射線入射面の面積以上である。
【００３１】
上記目的を達成するため、本開示は以下の技術的解決策も提供する。複合シンチレーション検出器は、ＳｉＰＭ装置と、信号処理モジュールとを含み、その複合シンチレーション検出器は上記複合シンチレーション結晶を含む。
【００３２】
上記目的を達成するため、本開示は以下の技術的解決策も提供する。放射線検出装置は、筐体と、表示器とを含み、その放射線検出器装置は上記複合シンチレーション検出器を含む。
【発明の効果】
【００３３】
従来技術と比較して、上記技術的解決策は以下の利点１〜１１を有する。
【００３４】
１．  本開示の複合シンチレーション結晶は、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールと、シンチレーション結晶Ｂモジュールとを含む。シンチレーション結晶Ａモジュールとシンチレーション結晶Ｂモジュールは異なる性能を有するシンチレーション結晶モジュールである。シンチレーション結晶Ａモジュールは少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａを含み、シンチレーション結晶Ｂモジュールは少なくとも一つのシンチレーション結晶Ｂを含む。シンチレーション結晶Ａの感度はシンチレーション結晶Ｂの感度よりも低く、シンチレーション結晶Ａの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂの光出力性能よりも高い。シンチレーション結晶Ｂは、放射線を受けるための放射線入射面を含み、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置される。異なる性能を有するシンチレーション結晶Ａとシンチレーション結晶Ｂを選択することによって、本技術的解決策は、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることで感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、妥当なパラメータ選択によってＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。具体的には、低感度且つ高光出力性能のシンチレーション結晶Ａと、高感度且つ低光出力性能のシンチレーション結晶Ｂを選択することによって、多量の低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに付与され、多量の高エネルギー放射線が低光子効率のシンチレーション結晶Ｂに付与されるので、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００３５】
２．  シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々が、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが存在し、それら複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの各側面の周囲にそれぞれ配置され、複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体は、全ての側面の周りに配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から完全に囲む。本技術的解決策においてはシンチレーション結晶Ａを用いて、シンチレーション結晶Ｂモジュールを完全に囲むことによって、放射線を異なる方向から複合シンチレーション結晶に照射することができるだけでなく、更に、完全な包囲が、放射線付与の効果を保証するので、効果的で処理が簡単な信号データを取得するのに便利である。また、完全な包囲は、結晶が対称に配置される場合に各方向から得られる応答が矛盾しないことを保証することもできる。
【００３６】
３．  複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。本技術的解決策においては対称な配置を用いることによって、二つの対称な方向において得られる応答が矛盾しないものとなる。
【００３７】
４．  複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、放射線入射面の面積以上の面積で配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されることを保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００３８】
５．  シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々はシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが存在し、それら複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの少なくとも二つの側面の周囲にそれぞれ配置され、複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体が、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から不完全に囲む。本技術的解決策は、全方向における検出が不要な特定の一部応用のためのものである。従って、シンチレーション結晶Ａモジュールによるシンチレーション結晶Ｂモジュールの不完全な包囲を適用することで、コストを削減することができる。
【００３９】
６．  シンチレーション結晶Ｂモジュールは、シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置される。本技術的解決策は、単一方向における検出が必要とされる特別な一部応用のためのものである。この場合、シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に全てのシンチレーション結晶Ａモジュールを配置するだけでよい。
【００４０】
７．  複合シンチレーション結晶は、性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶を含み、ここでＸ≧３である。性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の感度は他の種類のシンチレーション結晶の感度よりも高く、性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の光出力性能は他の種類のシンチレーション結晶の光出力性能よりも低い。全ての第一種類のシンチレーション結晶が一体構造でシンチレーション結晶Ｂモジュールを形成し、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、放射線を受けるための放射線入射面を有し、他の種類のシンチレーション結晶は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置される。性能の異なる三種類以上のシンチレーション結晶を選択することによって、本技術的解決策は、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることで感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、妥当なパラメータ選択によってＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。感度及び光出力性能に基づいた異なる配置によって、本技術的解決策は、多量の低エネルギー放射線が高光子効率の他の種類のシンチレーション結晶に付与され、多量の高エネルギー放射線が低光子効率のシンチレーション結晶Ｂに付与されることを保証するので、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００４１】
８．  シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な他の種類のシンチレーション結晶の配置は、シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす。本技術的解決策は、二種類（つまりＡ及びＢ）の検出器しか存在しない場合についての設計要求を参考にして為されたものである。二種類よりも多くの検出器が存在する場合には、本開示の目的をより良く達成するため、最も外側のシンチレーション結晶が内側のシンチレーション結晶よりも低い感度及び高い光出力性能を有するという配置原理とされる。複数種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面に対して重ね合わせて配置される場合、シンチレーション結晶の隣接する二層ごとに、シンチレーション結晶の外側の層の光出力性能がシンチレーション結晶の内側の層の光出力性能よりも高く、シンチレーション結晶の外側の層の感度がシンチレーション結晶の内側の層の感度よりも低い。
【００４２】
９．  他の種類のシンチレーション結晶の各々は、偶数個のシンチレーション結晶を含み、偶数個のシンチレーション結晶が、シンチレーション結晶Ｂモジュールを対称点として、シンチレーション結晶Ｂモジュールの二つの対称な放射線入射面の外側に対称に配置される。他の種類のシンチレーション結晶の各々が偶数個のシンチレーション結晶を含む場合、後のデータ分析及び処理を促進するため、各種類のシンチレーション結晶はシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。
【００４３】
１０．  本開示の複合シンチレーション検出器は、ＳｉＰＭ装置と、信号処理モジュールと、上記複合シンチレーション結晶とを含む。複合シンチレーション結晶構造を用いることによって、検出器が、低エネルギー放射線が高光子効率の結晶に付与され、高エネルギー放射線が低光子効率の結晶に不要されることを保証するので、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００４４】
１１．  本開示の放射線検出装置は、筐体と、表示器と、上記複合シンチレーション検出器とを含む。複合シンチレーション結晶構造を有する複合シンチレーション検出器構造を用いることによって、放射線検出装置が、低エネルギー放射線が高光子効率の結晶に付与され、高エネルギー放射線が低光子効率の結晶に付与されることを保証するので、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本開示で与えられる二種類のシンチレーション結晶を含む複合シンチレーション検出器を示す構造図である。
【図２】本開示で与えられる三種類のシンチレーション結晶を含む複合シンチレーション検出器を示す構造図である。
【図３】本開示で与えられる五種類のシンチレーション結晶を含む複合シンチレーション検出器を示す構造図である。
【図４】本開示で与えられる複合シンチレーション検出器の光収率飽和曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本開示の複合シンチレーション結晶構造は、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを利用することによって、感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処することができ、ＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。
【００４７】
本開示の複合シンチレーション結晶は、二種類の異なる性能のシンチレーション結晶を含み得て、又は、三種類以上の異なる性能のシンチレーション結晶を含み得る。以下、二つの実施形態を順に説明する。
【００４８】
第一実施形態（二種類の異なる性能のシンチレーション結晶を含む）
【００４９】
図１を参照すると、本開示の複合シンチレーション結晶は、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールと、シンチレーション結晶Ｂモジュールとを含む。シンチレーション結晶Ａモジュールとシンチレーション結晶Ｂモジュールは、異なる性能のシンチレーション結晶モジュールである。シンチレーション結晶Ａモジュールは少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａを含み、シンチレーション結晶Ｂモジュールは少なくとも一つのシンチレーション結晶Ｂを含む。シンチレーション結晶Ａの感度はシンチレーション結晶Ｂの感度よりも低く、シンチレーション結晶Ａの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂの光出力性能よりも高い。シンチレーション結晶Ｂモジュールは、放射線を受けるための放射線入射面を含み、少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置される。性能が異なるシンチレーション結晶Ａ及びシンチレーション結晶Ｂを選択することによって、本技術的解決策は、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いて、感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、妥当なパラメータの選択によってＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。具体的には、低感度及び高光出力性能のシンチレーション結晶Ａと、高感度及び低光出力性能のシンチレーション結晶Ｂを選択することによって、多量の低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに付与され、多量の高エネルギー放射線が低光子効率のシンチレーション結晶Ｂに付与されるので、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００５０】
第一実施形態では、シンチレーション結晶Ｂモジュールと、他の種類のシンチレーション結晶との位置関係は三種類ある。第一種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって完全に囲まれる。第二種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって不完全に囲まれる。第三種類の位置関係では、他の種類のシンチレーション結晶が、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面のうち一つの外側に配置される。以下、本実施形態について詳細に説明する。
【００５１】
以下説明する第一種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって完全に囲まれる。
【００５２】
シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受けるための複数の側面とを含む。複数の側面の各々は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが存在し、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールがシンチレーション結晶Ｂモジュールの各側面の周囲にそれぞれ配置され、複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体は全ての側面の周りに配置されて、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から完全に囲む。本技術的解決策ではシンチレーション結晶Ａを用いてシンチレーション結晶Ｂモジュールを完全に囲むことによって、放射線を異なる複数方向から複合シンチレーション結晶に照射することができるだけではなく、完全な包囲が放射線付与の効果を保証するので、効果的で処理が簡単な信号データを取得するのに便利である。また、完全な包囲は、シンチレーション結晶Ａモジュール自体の配置、シンチレーション結晶Ｂモジュール自体の配置、及び、シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的なシンチレーション結晶Ａモジュールの配置が各方向において対称である場合に、各方向から得られる応答が矛盾しないことを保証することもできる。
【００５３】
複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。本技術的解決策では対称配置を用いることによって、対称な二方向において得られる応答が矛盾しないものとなり、データ処理がより便利になる。
【００５４】
複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、放射線入射面の面積以上の面積で配置されて、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されることを保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、また、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００５５】
以下説明する第二種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって不完全に囲まれる。
【００５６】
シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが存在し、複数のシンチレーション結晶Ａモジュールが、シンチレーション結晶Ｂモジュールの少なくとも二つの側面の周囲にそれぞれ配置され、複数のシンチレーション結晶Ａモジュール全体がシンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から不完全に囲む。本技術的解決策は、全方向における検出が不要な特定の一部応用のためのものである。従って、シンチレーション結晶Ａモジュールによるシンチレーション結晶Ｂモジュールの不完全な包囲を適用することで、コストを削減することができる。
【００５７】
複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。本技術的解決策では対称配置を用いることによって、対称な二方向において得られる応答が矛盾しないものとなる。
【００５８】
複数のシンチレーション結晶Ａモジュールは、放射線入射面の面積以上の面積で配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されることを保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００５９】
以下説明する第三種類の位置関係では、他の種類のシンチレーション結晶が、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面のうち一つの外側に配置される。
【００６０】
シンチレーション結晶Ｂモジュールは、シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールが、シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置される。本技術的解決策は、単一方向における検出が必要とされる特別な一部応用のためのものである。この場合、シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に全てのシンチレーション結晶Ａモジュールを配置するだけでよい。
【００６１】
少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、配置後に放射線入射面の面積以上の面積を有する。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されることを保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００６２】
少なくとも一つのシンチレーション結晶Ａモジュールは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面に隣接する箇所から外側に向けて配置される。シンチレーション結晶Ａモジュールとシンチレーション結晶Ｂモジュールとを隣接して密に配置することによって、放射線の入射及び付与の効果を保証する。
【００６３】
第一実施形態では、シンチレーション結晶Ａモジュール及びシンチレーション結晶Ｂモジュールは、実際の状況に応じて、連続的なシンチレーション結晶、又は、シンチレーション結晶のアレイであり得る。
【００６４】
第二実施形態（三種類以上の異なる性能のシンチレーション結晶を含む）
【００６５】
本開示の複合シンチレーション結晶は、性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶を含む。ここでＸ≧３である。性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の感度は他の種類のシンチレーション結晶の感度よりも高く、性能の異なるＸ種類のシンチレーション結晶のうち第一種類のシンチレーション結晶の光出力性能は、他の種類のシンチレーション結晶の光出力性能よりも低い。全ての第一種類のシンチレーション結晶が一体構造でシンチレーション結晶Ｂモジュールを形成し、シンチレーション結晶Ｂモジュールは、放射線を受けるための放射線入射面を有する。他の種類のシンチレーション結晶は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面の外側に配置される。異なる性能のシンチレーション結晶Ａ及びシンチレーション結晶Ｂを選択することによって、本技術的解決策は、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることで、感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、妥当なパラメータの選択によってＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。
【００６６】
第二実施形態では、シンチレーション結晶Ｂモジュールと他の種類のシンチレーション結晶との位置関係は三種類存在する。第一種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって完全に囲まれる。第二種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって不完全に囲まれる。第三種類の位置関係では、他の種類のシンチレーション結晶が、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面のうち一つの外側に配置される。以下、本実施形態について詳細に説明する。
【００６７】
以下説明する第一種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが、放射線入射面の箇所において他の種類のシンチレーション結晶によって完全に囲まれる。
【００６８】
シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。他の種類のシンチレーション結晶は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの側面の周囲にそれぞれ配置され、他の種類のシンチレーション結晶全体が全ての側面の周りに配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から完全に囲む。本技術的解決策ではシンチレーション結晶Ｂモジュールを完全に囲むことによって、異なる方向から放射線を複合シンチレーション結晶に照射することができるだけでなく、完全な包囲が放射線付与の効果を保証するので、効果的で処理が簡単な信号データを取得するのに便利である。また、完全な包囲は、結晶が対称に配置される場合に、各方向から得られる応答が矛盾しないことを保証することもできる。
【００６９】
全ての他の種類のシンチレーション結晶は、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。本技術的解決策では対称配置を用いることによって、対称な二方向において得られる応答が矛盾しないものとなる。
【００７０】
全ての他の種類のシンチレーション結晶は、放射線入射面の面積以上の面積で配置され、シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されること保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００７１】
以下説明する第二種類の位置関係では、シンチレーション結晶Ｂモジュールが、放射線入射面の位置において他の種類のシンチレーション結晶によって不完全に囲まれる。
【００７２】
シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。他の種類のシンチレーション結晶は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの少なくとも二つの側面の周囲にそれぞれ配置され、他の種類のシンチレーション結晶全体が、シンチレーション結晶Ｂモジュールを側面の周囲から不完全に囲む。本技術的解決策は、全方向における検出器が不要な特定の一部応用のためのものである。シンチレーション結晶Ｂモジュールを不完全に囲むことによって、コストを削減することができる。
【００７３】
全ての他の種類のシンチレーション結晶は、少なくとも一方向においてシンチレーション結晶Ｂモジュールの周りに対称に配置される。本技術的解決策では対称配置を用いることによって、対称な二方向において得られる応答が矛盾しないものとなる。
【００７４】
シンチレーション結晶Ｂモジュールを囲む全ての他の種類のシンチレーション結晶は、放射線入射面の面積以上の面積で配置される。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されることを保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００７５】
以下説明する第三種類の位置関係では、他の種類のシンチレーション結晶が、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面のうち一つの外側に配置される。
【００７６】
シンチレーション結晶Ｂモジュールは、外部シリコン光電子増倍管装置に結合される第一対接面と、第一対接面の反対側の第二対接面と、第一対接面を第二対接面に繋ぎ且つ放射線を受ける複数の側面とを含む。複数の側面の各々は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面として機能する。全ての他の種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置される。本技術的解決策は、単一方向における検出器が必要とされる特別な一部応用のためのものである。従って、全てのシンチレーション結晶Ａモジュールをシンチレーション結晶Ｂモジュールの側面のうち一つの外側に配置するだけでよい。
【００７７】
全ての他の種類のシンチレーション結晶は、配置後に放射線入射面の面積以上の面積面積を有する。本技術的解決策は、全ての低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶Ａに大部分付与され、全ての高エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ｂに大部分付与されることを保証するので、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に直接的且つ効果的に対処し、広範囲の計数率と高精度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【００７８】
全ての他の種類のシンチレーション結晶は、シンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面に隣接する箇所から外側に向けて配置される。
【００７９】
第二実施形態の全ての上記技術的解決策について、シンチレーション結晶Ｂモジュールに対する相対的な他の種類のシンチレーション結晶の配置は、シンチレーション結晶Ｂモジュールから離れる方向において感度が徐々に減少し且つ光出力性能が徐々に増大するという条件を満たす。本技術的解決策は、二種類（つまり、Ａ及びＢ）の検出器のみが存在する場合の設計原理に従う。本開示の目的をより良く達成するために、二種類よりも多くの検出器が存在する場合、その配置原理は、最も外側のシンチレーション結晶が、内側のシンチレーション結晶よりも低い感度及び高い光出力性能を有するものとされる。多種類のシンチレーション結晶がシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面に対して重ね合わさって配置される場合、シンチレーション結晶の隣接する二層ごとに、シンチレーション結晶の外側の層の光出力性能はシンチレーション結晶の内側の層の光出力性能よりも高く、シンチレーション結晶の外側の層の感度はシンチレーション結晶の内側の層の感度よりも低い。
【００８０】
第二実施形態では、シンチレーション結晶は、実際の状況に応じて、連続的なシンチレーション結晶、又は、シンチレーション結晶のアレイであり得る。
【００８１】
図２は、五種類のシンチレーション結晶を含む複合シンチレーション検出器を示すが、その図は平面図であり、検出器構造の二つの放射線入射面のみが示されている。複数の種類のシンチレーション結晶で他の図示されていない放射線入射面が存在する場合であっても、その配置構成は同様のものである。図２では、最高感度及び最低光出力性能のシンチレーション結晶Ｂモジュールが、最も内側の層に位置する。シンチレーション結晶Ｃ及びシンチレーション結晶Ｄがシンチレーション結晶Ｂモジュールの放射線入射面のうち一つの一側面に配置される。シンチレーション結晶Ｃの感度はシンチレーション結晶Ｂモジュールの感度よりも低く、一方、シンチレーション結晶Ｃの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂモジュールの光出力性能よりも高い。シンチレーション結晶Ｄの感度は、シンチレーション結晶Ｃモジュールの感度よりも低く、一方、シンチレーション結晶Ｄの光出力性能は、シンチレーション結晶Ｃモジュールよりも高い。シンチレーション結晶Ｅ及びシンチレーション結晶Ｆは、シンチレーション結晶Ｂモジュールの他の放射線入射面の一側面に配置される。シンチレーション結晶Ｅの感度はシンチレーション結晶Ｂモジュールよりも低く、一方、シンチレーション結晶Ｅの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂモジュールの光出力性能よりも高い。シンチレーション結晶Ｆの感度はシンチレーション結晶Ｅモジュールの感度よりも低く、一方、シンチレーション結晶Ｆの光出力性能はシンチレーション結晶Ｅモジュールよりも高い。
【００８２】
対称な放射線入射面上に放射線が入射する場合、最適な実施モードは、シンチレーション結晶Ｂモジュールを対称点として、シンチレーション結晶Ｂモジュールの対称な放射線入射面の二側面においてシンチレーション結晶が対称であり、同じ感度及び光出力性能を有するというものである。図３を参照すると、後のデータ処理を促進するため、シンチレーション結晶Ｂモジュールを対称点として、シンチレーション結晶Ｃがシンチレーション結晶Ｂモジュールの外側に対称に配置され、シンチレーション結晶Ｄがシンチレーション結晶Ｃの外側に対称に配置される。シンチレーション結晶Ｃの感度はシンチレーション結晶Ｂモジュールの感度よりも低く、一方、シンチレーション結晶Ｃの光出力性能はシンチレーション結晶Ｂモジュールの光出力性能よりも高い。シンチレーション結晶Ｄの感度はシンチレーション結晶Ｃの感度よりも低く、一方、シンチレーション結晶Ｄの光出力性能はシンチレーション結晶Ｃの光出力性能よりも高い。
【００８３】
上記第一実施形態及び第二実施形態における複合シンチレーション結晶構造に基づき、本開示は、第一実施形態及び第二実施形態で説明した複合シンチレーション結晶構造を有するＳｉＰＭに基づいた複合シンチレーション検出器構造も提供する。複合シンチレーション検出器は、シリコン光電子増倍管装置と、信号処理モジュールと、上記複合シンチレーション結晶構造とを含み、シンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることによって、感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、制限されたＳｉＰＭのダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。
【００８４】
また、本開示では、上記複合シンチレーション検出器構造を有する放射線検出装置が開示される。放射線検出装置は、筐体と、表示器と、第一実施形態及び第二実施形態で説明した複合シンチレーション検出器構造とを含み、シンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることによって、感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、制限されたＳｉＰＭのダイナミックレンジのボトルネックを解消することができる。
【００８５】
本開示においては、シンチレーション結晶Ａをシンチレーション結晶Ｂの放射線入射面の外側に配置し、好ましくはシンチレーション結晶Ｂの放射線入射面の周囲からシンチレーション結晶Ｂを完全に囲むことが必要とされる。このようにして、多量の低エネルギー放射線がシンチレーション結晶Ａに付与され、高エネルギー放射線が、低い線形減衰係数でシンチレーション結晶Ａを通過し、シンチレーション結晶Ｂに入射する。シンチレーション結晶Ａの光子効率が得られると、ＳｉＰＭを飽和させる光子数のγ線エネルギー値を決定することができる。ＳｉＰＭの製造業者は、ＳｉＰＭの光子飽和パラメータ（Ｉｍａｘ）を提供する。式１を参照すると、Ｅはγ線エネルギーを表し、Ｉは光子数を表す。Ｉ＜Ｉｍａｘの場合には、線形な動作範囲となる。図４に示されるように、Ｘはγ線エネルギーを表し、Ｙは光子数を表し、Ｚは光子収率を表し、Ｈは飽和限界を表し、Ｊはシンチレーション結晶Ａを表し、Ｋはシンチレーション結晶Ｂを表す。
Ｉ＝λＥ      （式１）
【００８６】
シンチレーション結晶Ａが飽和した時点におけるγ線エネルギーが決定されると、シンチレーション結晶の線形減衰係数μに従って、シンチレーション結晶Ａの厚さｄ０を決定することができる。
Ｎ＝Ｎ０ｅ−μｄ      （式２）
【００８７】
この時点において、複合シンチレーション検出器の構造及びパラメータが決定される。高光子効率の周辺のシンチレーション結晶Ａが低エネルギーγ線を検出し、シンチレーション結晶Ａに付与されるとＳｉＰＭを飽和させ得る高エネルギー放射線は、シンチレーション結晶Ａを通過して、低光子効率のシンチレーション結晶Ｂに付与されるので、検出器全体のダイナミックレンジが広がる。
【００８８】
異なるシンチレーション結晶は異なる光減衰時定数を有するので、更なる処理のために、パルス信号形成を用いて、シンチレーション結晶Ａとシンチレーション結晶Ｂとからの信号を区別することができる。
【００８９】
本開示の実施形態で説明される複数種類のシンチレーション結晶は、実際の応用に応じて選択可能であるので、シンチレーション結晶の具体的な種類は本開示の要点ではない。本開示の要点は、二種類以上のシンチレーション結晶が存在する場合に、シンチレーション結晶の性能に基づいて、異なる性能のシンチレーション結晶を適切に配置することによって、技術的問題を解決することである。つまり、異なる性能を有するシンチレーション結晶を選択することで、異なるシンチレーション結晶間のパラメータの違いを用いることによって感度と計数率の線形性とが両立しない問題に対処し、妥当なパラメータ選択によってＳｉＰＭの制限されたダイナミックレンジのボトルネックを解消する。具体的には、低感度且つ高光出力性能のシンチレーション結晶を高感度且つ低光出力性能のシンチレーション結晶の周囲に配置することによって、多量の低エネルギー放射線が高光子効率のシンチレーション結晶に付与され、多量の高エネルギー放射線が低光子効率のシンチレーション結晶に付与されるので、過度の光子生成によって生じるＳｉＰＭの飽和を防止し、シンチレーション結晶と共にＳｉＰＭを使用する際の不十分なダイナミックレンジの問題に効果的に対処し、広範囲の計数率と高感度要求とが両立しないことを効果的に軽減する。
【図１】
2018508763.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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