(57)【要約】【課題】検出感度を低下させずして高い空間分解能を有する放射線検出器およびそれを備えた放射能検査装置を提供する。【解決手段】本発明によれば、光検出器３に光学的に接続された放射線発生位置特定用の下層シンチレータ２ｂを備えている。下層シンチレータ２ｂに放射線発生位置の特定機能を持たせるようにするには、コリメータが必要である。本発明の構成によれば、このコリメータが上層シンチレータ２ａで構成されている。一般的な放射線検出器では、コリメータは、単に放射線を吸収する機能しか有さない。これに比べて、本発明に係る放射線検出器は、コリメータ自体も放射線を蛍光に変換する機能を有することになる。これにより、感度を低下させずして空間分解能の高い放射線検出器が提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光を検出する光検出器と、
前記光検出器に光学的に接続された放射線発生位置特定用の下層シンチレータと、
前記光検出器を基端としたときの前記下層シンチレータの先端から突出して設けられることにより前記下層シンチレータに入射する放射線をコリメートするとともに、前記光検出器に光学的に接続された上層シンチレータとを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記上層シンチレータ由来の蛍光および前記下層シンチレータ由来の蛍光から前記シンチレータユニット全体に入射する放射線の総量を取得し、前記下層シンチレータ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングするイメージング手段とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
（Ａ）複数の前記光検出器が前記上層シンチレータの伸びる方向と直交する方向に配列されており、
（Ｂ１）前記上層シンチレータは、隣接する前記光検出器を跨ぐ位置に配置されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線検出器において、
（Ｌ１）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、隣接する前記光検出器の境界の位置に反射材を有するライトガイドが設けれていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項３に記載の放射線検出器において、
（Ｌ２）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、前記シンチレータユニットから前記光検出器に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイドが前記光検出器ごとに設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
（Ａ）複数の前記光検出器が前記上層シンチレータの伸びる方向と直交する方向に配列されており、
（Ｂ２）前記下層シンチレータは、隣接する前記光検出器を跨ぐ位置に配置されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線検出器において、
（Ｌ１）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、隣接する前記光検出器の境界の位置に反射材を有するライトガイドが設けれていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項６に記載の放射線検出器において、
（Ｌ２）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、前記シンチレータユニットから前記光検出器に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイドが前記光検出器ごとに設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の放射線検出器において、
隣接する前記光検出器から出力される検出信号の同時性を測定する同時計数手段と、
前記同時計数手段が互いに隣接する前記光検出器が同時に蛍光を測定したと判断したとき、蛍光が前記上層シンチレータから発したものとして判別するシンチレータ層判別手段とを備え、
前記イメージング手段は、前記シンチレータ層判別手段の出力を参照して動作することを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
（Ｃ）前記光検出器には、蛍光の入射位置を検出する複数の光検出素子が配列されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の放射線検出器において、
（Ａ）複数の前記光検出器が前記上層シンチレータの伸びる方向と直交する方向に配列されており、
（Ｌ２）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、前記下層シンチレータから前記光検出器に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイドが前記光検出器ごとに設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の放射線検出器において、
（Ｌ３）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、シンチレータユニットにおけるシンチレータの境界の位置に反射材を有するライトガイドが設けれていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記上層シンチレータの蛍光の減衰時間と、前記下層シンチレータの蛍光の減衰時間とが互いに異なることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の放射線検出器において、
（Ｌ２）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、前記シンチレータユニットから前記光検出器に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイドが前記光検出器ごとに設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の放射線検出器において、
（Ｃ）前記光検出器には、蛍光の入射位置を検出する複数の光検出素子が配列されており、
（Ｌ３）前記シンチレータユニットと前記光検出器との間には、前記シンチレータユニットにおけるシンチレータの境界の位置に反射材を有するライトガイドが設けれていることを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果実や野菜などの被検体の放射能を検出する放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
農作物などの食品の放射能を測定する必要性が近年高まっている。このような放射能の測定は、専用の放射能検査装置を用いて行われる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
従来の放射能検査装置は、サンプルの収納庫を有する密閉式のものである。この様な放射能検査装置を用いて食品の放射能を測定するときには、まず、サンプルが収納庫に収納される。そして、放射能検査装置の検査開始ボタンを押すと、サンプルから発せられる放射能の強さの測定が開始される。この様な従来の装置では、食品の一部を抜き取って検査をすることしかできない。しかも、サンプルを収納庫に収納する必要があり、検査の効率は高いとは言えない。しかも、このような従来の抜き取り式の検査では、食品の安全性を確実に担保するには不十分な可能性がある。
【０００４】
そこで、食品の安全性を向上させる目的で、食品の全量検査ができるような放射能検査装置が開発されてきている。このような全量検査用の放射能検査装置の構成について説明する。放射能検査装置は、放射線を検出する放射線検出器５１が備えられている。この放射線検出器５１は、複数の放射線検出素子５１ａから構成されている。放射線検出素子５１ａに放射線が入射すると、放射線検出素子５１ａは、放射線が入射した旨の信号を出力する。
【０００５】
放射線検出器５１は、放射線の入射位置を弁別できるようになっている。すなわち、放射線検出器５１は、どの放射線検出素子５１ａが放射線を検出したかによって、放射線検出器５１のどこに放射線が入射したかを判別することができるようになっている。
【０００６】
図２５は、従来の放射能検査装置の主要部を取り出して示している。従来構成の放射能検査装置においては、放射線検出器５１が被検体Ｆに対向する位置に置かれる。これらの被検体Ｆは、例えば、果物などの農作物である。放射能検査装置は、この複数並べられた被検体Ｆのうち、放射能が基準値を上回っているかどうかを判別する。そのために、放射線検出器５１はどの被検体Ｆから強い放射線が発しているかを判別できるように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１１１７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の放射能検査装置においては、次のような問題点がある。
すなわち、従来構成によれば、空間分解能の低い放射能検査装置しか提供できない。
【０００９】
被検体Ｆから発する放射線は、図２６に示すように被検体Ｆを中心として放射状に広がる。したがって、単一の被検体Ｆから発した放射線は、複数の放射線検出素子５１ａに入射することになる。すると、どの被検体Ｆから放射線が発しているかが判然としなくなってしまう。つまり、図２６に示す装置によれば、強い放射能を帯びた被検体Ｆが被検体Ｆの配列のどこかにあることは分かるものの、どの被検体Ｆが強い放射能を帯びているかまでは正確には分からない。このような事態となると、検査時点において、強い放射能を帯びた被検体Ｆを合格とし、その隣に位置する被検体Ｆを不合格とするような誤った検査をしてしまう可能性が出てくる。
【００１０】
そこで、放射線検出器５１に入射する放射線の入射方向を制限するコリメータ６０を被検体Ｆの配列と放射線検出器５１とに挟まれる位置に設けたらよいとも思われる（図２７参照）。このコリメータ６０は、複数の鉛板が平行に配列されて構成され、被検体Ｆから発した放射線の一部を吸収する。具体的には、コリメータ６０は、放射線検出器５１に対して斜め方向に入射する放射線を吸収するのである。これにより、被検体Ｆから発した放射線は、その被検体Ｆに一番近い放射線検出素子５１ａにしか入射しなくなる。このようにすると、どの被検体Ｆから放射線が発しているかを正確に知ることができるはずである。
【００１１】
しかし、実際にこの様なコリメータ６０を設ける構成とすると、放射線検出器５１の検出感度が著しく低下してしまう。被検体Ｆから発した放射線のほとんどはコリメータ６０に吸収されてしまうからである。
【００１２】
この様なコリメータ６０は、そもそもは、医療用の放射線撮影装置で採用されているものである。このような分野の場合、被検体から発する放射線の線量を十分に高くできるので、コリメータ６０を設けてもさほど問題とならない。医療用の放射線撮影装置の場合は、被検体から発する放射線の線量が十分だからである。
【００１３】
しかし、食品の全量検査の場合は、僅かな放射線を問題とする。このような食品の全量検査において単位時間当たりに被検体Ｆから発する放射線の線量は、上述した医療用の撮影の場合と比べて極端に少ない。確かに、図２７のような構成の装置でも長い時間をかけて放射線の検出を行えば、理論上は信頼性の高い検査を行うことができるはずである。しかし、このような検査方法は検査にあまりに長い時間を要してしまうので、現実的でない。
【００１４】
このように、従来構成によれば、図２７のようにコリメータ６０を設けて装置の空間分解能を改善しようとすると、検出感度が低下してしまう。逆に、装置の検出感度を改善しようとして図２６のようにコリメータ６０を無くすと今度は空間分解能が低下してしまう。
【００１５】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、検出感度を低下させずして高い空間分解能を有する放射線検出器およびそれを備えた放射能検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、蛍光を検出する光検出器と、光検出器に光学的に接続された放射線発生位置特定用の下層シンチレータと、光検出器を基端としたときの下層シンチレータの先端から突出して設けられることにより下層シンチレータに入射する放射線をコリメートするとともに、光検出器に光学的に接続された上層シンチレータとを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］上述の構成によれば、光検出器に光学的に接続された放射線発生位置特定用の下層シンチレータを備えている。下層シンチレータに放射線発生位置の特定機能を持たせるようにするには、コリメータが必要である。本発明の構成によれば、このコリメータが上層シンチレータで構成されている。一般的な放射線検出器では、コリメータは、単に放射線を吸収する機能しか有さない。これに比べて、本発明に係る放射線検出器は、コリメータ自体も放射線を蛍光に変換する機能を有することになる。これにより、感度を低下させずして空間分解能の高い放射線検出器が提供できる。
【００１８】
また、上述の放射線検出器において、上層シンチレータ由来の蛍光および下層シンチレータ由来の蛍光からシンチレータユニット全体に入射する放射線の総量を取得し、下層シンチレータ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングするイメージング手段とを備えればより望ましい。
【００１９】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。上層シンチレータ由来の蛍光および下層シンチレータ由来の蛍光からシンチレータユニット全体に入射する放射線の総量を取得し、下層シンチレータ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングするようにすれば、正確な放射線量が正確な分布で示されたイメージを生成することができる放射線検出器が提供できる。
【００２０】
また、上述の放射線検出器において、（Ａ）複数の光検出器が上層シンチレータの伸びる方向と直交する方向に配列されており、（Ｂ１）上層シンチレータは、隣接する光検出器を跨ぐ位置に配置されていればより望ましい。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。上層シンチレータが隣接する光検出器を跨ぐ位置に配置されていれば、上層シンチレータが発する蛍光が２つの光検出器で検出される。これを利用して、光検出器が検出した蛍光が上層シンチレータに由来するものなのかそれとも下層シンチレータに由来するものなのかを判別することが容易となる。
【００２２】
また、上述の放射線検出器において、（Ｌ１）シンチレータユニットと光検出器との間には、隣接する光検出器の境界の位置に反射材を有するライトガイドが設けれていればより望ましい。
【００２３】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。隣接する光検出器の境界の位置に反射材を有するライトガイドを備えるようにすれば、光検出器に跨るシンチレータに由来する蛍光を確実に２つの光検出器に分配することができる。
【００２４】
また、上述の放射線検出器において、（Ｌ２）シンチレータユニットと光検出器との間には、シンチレータユニットから光検出器に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイドが光検出器ごとに設けられていればより望ましい。
【００２５】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。シンチレータユニットから光検出器に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイドが光検出器ごとに設けられていれば、シンチレータユニットの幅に対する光検出器の幅を小さくできる。この様にすることで、光検出器を小型にすることができ、安価な放射線検出器が提供できる。
【００２６】
また、上述の放射線検出器において、（Ａ）複数の光検出器が上層シンチレータの伸びる方向と直交する方向に配列されており、（Ｂ２）下層シンチレータは、隣接する光検出器を跨ぐ位置に配置されていればより望ましい。
【００２７】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。下層シンチレータが隣接する光検出器を跨ぐ位置に配置されていれば、下層シンチレータが発する蛍光が２つの光検出器で検出される。これを利用して、光検出器が検出した蛍光が上層シンチレータに由来するものなのかそれとも下層シンチレータに由来するものなのかを判別することが容易となる。
【００２８】
また、上述の放射線検出器において、隣接する光検出器から出力される検出信号の同時性を測定する同時計数手段と、同時計数手段が互いに隣接する光検出器が同時に蛍光を測定したと判断したとき、蛍光が上層シンチレータから発したものとして判別するシンチレータ層判別手段とを備え、イメージング手段は、シンチレータ層判別手段の出力を参照して動作すればより望ましい。
【００２９】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。イメージング手段が隣接する光検出器の間での同時計数により動作すれば、光検出器が検出した蛍光が光検出器に跨って配置されたシンチレータから生じたものなのか、それとも光検出器に跨らずに配置されたシンチレータから生じたものなのかをより確実に判別することができる。
【００３０】
また、上述の放射線検出器において、（Ｃ）光検出器には、蛍光の入射位置を検出する複数の光検出素子が配列されていてもよい。
【００３１】
また、上述の放射線検出器において、上層シンチレータの蛍光の減衰時間と、下層シンチレータの蛍光の減衰時間とが互いに異なっていてもよい。
【００３２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、より直接的に蛍光がどちらの層のシンチレータから由来するのかを知ることができる。したがって、上述の構成によれば、光検出器の間で同時計数をする必要がなく、シンチレータを光検出器に跨るように配置する必要もない。したがって、光検出器にシンチレータを結合させてモジュールを生成し、このモジュールを連接するだけで放射線撮影装置を製造することができる。
【００３３】
また、光検出器に蛍光の入射位置を検出する複数の光検出素子が配列されている構成において、（Ｌ３）シンチレータユニットと光検出器との間には、シンチレータユニットにおけるシンチレータの境界の位置に反射材を有するライトガイドが設けれていればより望ましい。
【００３４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の構成のより具体的な構成を示すものとなっている。隣接するシンチレータの境界の位置に反射材を有するライトガイドを備えるようにすれば、あるシンチレータから発する蛍光は、必ず特定の光検出素子で検出される。この様に構成すれば、蛍光がどのシンチレータから生じたものなのかを確実に判別することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の構成によれば、光検出器に光学的に接続された放射線発生位置特定用の下層シンチレータを備えている。下層シンチレータに放射線発生位置の特定機能を持たせるようにするには、コリメータが必要である。本発明の構成によれば、このコリメータが上層シンチレータで構成されている。一般的な放射線検出器では、コリメータは、単に放射線を吸収する機能しか有さない。これに比べて、本発明に係る放射線検出器は、コリメータ自体も放射線を蛍光に変換する機能を有することになる。これにより、感度を低下させずして空間分解能の高い放射線検出器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１に係る放射線検出器の全体構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る上層シンチレータ、および下層シンチレータの構成を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係るイメージング部の動作を説明する模式図である。
【図４】実施例１に係る放射線検出器が実際に検査に使用される様子を示す断面図である。
【図５】実施例１に係る放射線検出器が実際に検査に使用される様子を示す断面図である。
【図６】実施例１に係る放射線検出器が実際に検査に使用される様子を示す断面図である。
【図７】実施例１に係るシンチレータ層判別部の構成を説明する模式図である。
【図８】実施例１に係るシンチレータ層判別部の構成を説明する模式図である。
【図９】実施例１に係るシンチレータ層判別部の構成を説明する模式図である。
【図１０】実施例１に係る放射線検出器の一態様を説明する模式図である。
【図１１】実施例２に係る放射線検出器の全体構成を説明する機能ブロック図である。
【図１２】実施例２に係るシンチレータと光検出器とが結合されている様子を示す模式図である。
【図１３】実施例２に係る放射線検出器の一態様を説明する模式図である。
【図１４】実施例２に係る放射線検出器の一態様を説明する模式図である。
【図１５】実施例３に係る放射線検出器の全体構成を説明する機能ブロック図である。
【図１６】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図１７】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図１８】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図１９】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図２０】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図２１】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図２２】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図２３】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図２４】本発明に係る変形例を説明する模式図である。
【図２５】従来構成に係る放射線検出器の構成を説明する断面図である。
【図２６】従来構成に係る放射線検出器の構成を説明する断面図である。
【図２７】従来構成に係る放射線検出器の構成を説明する断面図である。
【実施例１】
【００３７】
以降、発明を実施するための形態として具体的な実施例について説明する。実施例１に係る放射線検出器は、果物などの食品の全量検査をする放射能検査装置に搭載されることを前提として構成されている。
【００３８】
＜放射線検出器の全体構成＞
実施例１に係る放射線検出器１は、図１に示すように、等間隔に配列された細長状の上層シンチレータ２ａを有している。この上層シンチレータ２ａは、上層シンチレータ２ａの伸びる方向（シンチレータユニット２と光検出器３とが配列する方向：ｚ方向）と直交する方向に配列している。隣接する上層シンチレータ２ａの間には間隙が設けられており、この間隙には、下層シンチレータ２ｂがはめ込まれている。したがって、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとが交互に配列されていることになる。これら上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂは放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶から構成される。シンチレータ結晶の材料としては、例えば、ＢＧＯ，ＧＳＯ，ＮａＩなどによって構成されている。上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとが積み重なることによってシンチレータユニット２が構成されている。下層シンチレータ２ｂは、後述の光検出器３に光学的に接続された放射線発生位置特定用のシンチレータである。上層シンチレータ２ａは、後述の光検出器３を基端としたときの下層シンチレータ２ｂの先端から突出して設けられることにより下層シンチレータ２ｂに入射する放射線をコリメートするシンチレータである。上層シンチレータ２ａも光検出器３に光学的に接続されている。
【００３９】
放射線検出器１には、シンチレータユニット２から発した蛍光を検出する光検出器３を有している。この光検出器３は、蛍光の発生時刻と蛍光の強さを経時的にモニタすることができる。放射線検出器１は、複数の光検出器３が配列されている。すなわち、光検出器３は、上層シンチレータ２ａの配列方向（上層シンチレータ２ａの伸びる方向と直交する方向）にすき間無く配列されている。光検出器３が配列されて構成される光検出器アレイは、シンチレータユニット２に光学的に接続されている。光検出器３は、上層シンチレータ２ａが配列する方向と直交する方向から上層シンチレータ２ａに光学的に接続されている。
【００４０】
光検出器３と上層シンチレータ２ａとの位置関係について説明する。上層シンチレータ２ａの各々は、互いに隣接する光検出器３を跨ぐ位置に配置されている。したがって、上層シンチレータ２ａの配列ピッチは、光検出器３の配列ピッチに等しいことになる。上層シンチレータ２ａから発した蛍光は、光学的に接続された２つの光検出器３に分配されて入射することになる。
【００４１】
光検出器３と下層シンチレータ２ｂとの位置関係について説明する。下層シンチレータ２ｂの各々は、互いに隣接する光検出器３に跨がらず光検出器３の各々と１対１の対をなすように配列されている。したがって、下層シンチレータ２ｂの配列ピッチは、光検出器３の配列ピッチに等しいことになる。下層シンチレータ２ｂから発した蛍光は、光学的に接続された単独の光検出器３に入射することになる。下層シンチレータ２ｂは、光検出器３が上層シンチレータ２ａの間隙から露出しないように光検出器３を覆うとともに、光検出器３に光学的に接続されている。
【００４２】
上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとの厚さについて説明する。光検出器３とシンチレータユニット２との接続方向（ｚ方向）について、上層シンチレータ２ａは、下層シンチレータ２ｂよりも幅広となっている。したがって、下層シンチレータ２ｂの各々は、両側から隣接する２つの上層シンチレータ２ａの谷間に位置している。つまり、シンチレータユニット２における光検出器３側を基端としたときの上層シンチレータ２ａの先端は、下層シンチレータ２ｂの先端よりも光検出器３から離れた位置にある。
【００４３】
同時計数部１２は、互いに隣接する光検出器３の出力を受信するように構成されている。図１においては図の簡略のため１つの同時計数部１２しか描いていない。しかし、図１において、互いに隣接する光検出器３のペアが５つあり、図示しない他の４つのペアについても同時計数部１２が設けられている。したがって、実施例１の構成では、５つの同時計数部１２がこのペアの各々について設けられている。この同時計数部１２は、互いに隣接する光検出器３の出力の同時性を判断する目的で設けられている。同時計数部１２の具体的な機能については、後述ものとする。同時計数部１２は、本発明の同時計数手段に相当する。
【００４４】
シンチレータ層判別部１３は、同時計数部１２の各々より出力されたデータを基に、光検出器３が検出した蛍光が上層シンチレータ２ａより発したものなのか、それとも下層シンチレータ２ｂより発したものなのかを判断する目的で設けられている。シンチレータ層判別部１３の具体的な機能については、後述ものとする。シンチレータ層判別部１３は、本発明のシンチレータ層判別手段に相当する。
【００４５】
イメージング部１４は、シンチレータ層判別部１３より出力されたデータを基に、放射能をイメージングする目的で設けられている。イメージング部１４は、本発明のイメージング手段に相当する。このイメージング部１４は、上層シンチレータ２ａ由来の蛍光および下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光からシンチレータユニット２全体に入射する放射線の総量を取得し、下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングする。この具体的な様子は後述ものとする。
【００４６】
本発明の最も特徴的なのは、上層シンチレータ２ａがコリメータの役割とシンチレータの役割を兼用することである。図２は、上層シンチレータ２ａが２つの役割を果たす様子を示す図である。図２左側は、上層シンチレータ２ａがコリメータの役割を担っている様子を表している。いま、下層シンチレータ２ｂに放射線が入射する場合を考える。下層シンチレータ２ｂに放射線が入射するには、放射線が上層シンチレータ２ａに吸収されないことが必要である。すなわち、下層シンチレータ２ｂに入射する放射線の進行方向は、図２左側に示すように、ｚ方向に限られる。
【００４７】
このｚ方向以外から下層シンチレータ２ｂに入射しようとする放射線は、下層シンチレータ２ｂに入射する前に上層シンチレータ２ａによって吸収される。このようにして、ｚ方向からずれた斜め方向からシンチレータユニット２に入射しようとする放射線は、上層シンチレータ２ａに阻まれて下層シンチレータ２ｂに到達することができない。
【００４８】
図２右側は、上層シンチレータ２ａが放射線を蛍光に変換するシンチレータとして機能する様子を示している。いま、上層シンチレータ２ａに放射線が入射する場合を考える。上層シンチレータ２ａは、下層シンチレータ２ｂから突出している。したがって、上層シンチレータ２ａが下層シンチレータ２ｂに阻まれて放射線が入射しないという事象はほとんどない。すなわち、上層シンチレータ２ａに入射する放射線の進行方向は、図２右側に示すように、様々な方向が考えられる。
【００４９】
ここで、上層シンチレータ２ａに入射する放射線と下層シンチレータ２ｂに入射する放射線を比較する。まず、上層シンチレータ２ａに入射する放射線の線量は、下層シンチレータ２ｂに入射する放射線の線量よりも多い。上層シンチレータ２ａに入射する放射線は、進行方向についての制限を受けないからである。
【００５０】
つまり、上層シンチレータ２ａは、放射線検出器１の前に置かれた被検体の全体からどの程度放射線が発生しているかを示す放射線量の総量を計測するのに向いている。上層シンチレータ２ａに入射する放射線の線量の方が下層シンチレータ２ｂに入射する放射線の線量よりも多いからである。しかし、上層シンチレータ２ａは、様々な方向から飛来する放射線を許容するので（図２右側参照），放射線がどの方向からシンチレータユニット２に向けて飛来したのかを正確に知るのには向いていない。
【００５１】
一方、下層シンチレータ２ｂは、放射線検出器１の前に置かれた被検体のどこから放射線が発生しているかを示す放射線量の発生位置を判別するのに向いている。下層シンチレータ２ｂに入射した放射線は、ｚ方向から下層シンチレータ２ｂに飛来したことが確実だからである（図２左側参照）。しかし、下層シンチレータ２ｂは、被検体から見て奥まった場所にあるので、被検体全体からどの程度の放射線が発生しているかを正確に知るのには向いていない。
【００５２】
このように、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとは互いの難点を補う相補的な特性を有している。つまり、被検体から発する放射線の総量を知りたければ、上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂから発する蛍光をモニタすればよく、被検体のどこから放射線が発生するのかを知りたければ、下層シンチレータ２ｂから発する蛍光をモニタすればよいと言うことになる。
【００５３】
＜シンチレータ２ａ，２ｂの判別＞
実施例１の構成によれば、シンチレータユニット２から発した蛍光が上層シンチレータ２ａによるものなのか、それとも下層シンチレータ２ｂによるものなのかを判別することが重要になる。以降、この判別を具体的にどのように行うのかについて説明する。この様な判別は、同時計数部１２およびシンチレータ層判別部１３により実現される。
【００５４】
いま、上層シンチレータ２ａに放射線が入射したとする。すると、上層シンチレータ２ａ内部で蛍光が発生し、上層シンチレータ２ａ全体が発光する。このときの蛍光は、光検出器３によって検出される。上層シンチレータ２ａは、互いに隣接する２つの光検出器３に跨って設けられているので、蛍光は２つの光検出器３に同時に検出されることになる。
【００５５】
２つの光検出器３が同時に蛍光を検出すると、その旨が同時計数部１２に送出される。具体的には、同時計数部１２は、常に光検出器３の出力を監視しており、そこに光検出器３から蛍光の検出時刻が入力される。同時計数部１２は、ある一定のタイムウィンドウに２つの蛍光の検出時刻が収まるかどうかで蛍光の検出時点の同時性を判断している。蛍光が２つの光検出器に同時に検出されたというイベント（同時イベント）を検出すると、光検出器３から出力された検出信号に同時イベントを示すデータを付加して、これをシンチレータ層判別部１３に送出する。このように同時計数部１２は、隣接する光検出器３から出力される検出信号の同時性を測定する。
【００５６】
また、同時計数部１２は、光検出器３が検出した蛍光のエネルギーを用いて同時性の判断の精度を上げるようにしてもよい。すなわち、蛍光が上層シンチレータ２ａから発した場合、蛍光は２つの光検出器３に等しく分配される。したがって、このとき２つの光検出器３が検出する蛍光のエネルギーは等しくなるはずである。この原理を利用して、同時計数部１２は、隣り合う２つの光検出器３から同一のエネルギーを検出した場合、同時イベントがあったものと判断する。
【００５７】
シンチレータ層判別部１３には、同時計数部１２を通じて光検出器３から出力された検出信号が送出されている。送出される検出信号には、同時イベントを示すデータが付加されたものと付加されていないものとが混在している。シンチレータ層判別部１３は、同時イベントを示すデータが付加された検出信号を上層シンチレータ２ａから発した蛍光を観測したものと判別する。
【００５８】
シンチレータ層判別部１３には、同時イベントを示すデータが付加されていない検出信号も送出されている。このようなシングルイベントは、上層シンチレータ２ａから発した蛍光を観察したものではない。このようなシングルイベントは、実は、下層シンチレータ２ｂから発した蛍光を観測したものである。
【００５９】
この理由について説明する。下層シンチレータ２ｂに放射線が入射すると、下層シンチレータ２ｂ全体が発光する。このときの蛍光は、単一の光検出器３で検出される。下層シンチレータ２ｂは、互いに隣接する光検出器３を跨がないように光検出器３と１対１で接続されているからである。シンチレータ層判別部１３は、この原理を利用して、シングルイベントに関する検出信号を下層シンチレータ２ｂから発した蛍光を観測したものと判別する。
【００６０】
このように、シンチレータ層判別部１３は、蛍光が２つの光検出器３に同時に検出されたかどうかを指標として、光検出器３が検出した蛍光がいずれのシンチレータ２ａ，２ｂから発したものであるかを判別する。このようにシンチレータ層判別部１３は、同時計数部１２が互いに隣接する光検出器３が同時に蛍光を測定したと判断したとき、蛍光が上層シンチレータ２ａから発したものとして判別する。シンチレータ層判別部１３は、光検出器３からの検出信号にシンチレータ２ａ，２ｂの判別結果を示すデータを付加してイメージング部１４に送出する。
【００６１】
＜イメージングデータの生成＞
イメージング部１４は、シンチレータ層判別部１３より放射線検出に係るデータを受信すると、このうちから下層シンチレータ２ｂが発した蛍光に関するデータを選別する。そして、イメージング部１４は、下層シンチレータ２ｂが蛍光を発した頻度を下層シンチレータ２ｂの配列に側してマッピングする。このとき得られたマッピングデータは、被検体から発する放射線の強度をマッピングしたものとなっている。下層シンチレータ２ｂを通じて得られた検出データは、蛍光発生位置を正しく表しているからである。この理由については図２を用いて説明済みである。このとき得られるマッピングデータは、イメージング部１４が出力する最終的な放射能イメージではないので、これを仮マッピングデータと呼ぶことにする。
【００６２】
次に、イメージング部１４は、シンチレータユニット２から発した蛍光に関するデータを用いて被検体から発する放射線の総量（総量情報）を取得する。このとき得られる総量情報は、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとを通じて得られた検出データが基になっている。
【００６３】
イメージング部１４は、上述の仮マッピングデータに総量情報を適用させて、被検体の放射能を正しくマッピングしたイメージを生成する。図３はこの動作の様子を示している。なお、図３においては、仮マッピングデータを位置と強度が関連したプロファイルとして表している。図３上側のプロファイルは、イメージング部１４が下層シンチレータ２ｂに関するデータを基に取得した仮マッピングデータである。このプロファイルは、少ない線量で取得されたものであり、被検体から発する放射線の分布を相対的に表したものに過ぎない。従って、このプロファイルは、被検体から発せられる放射線の線量を忠実に表しているとは言えない。具体的には、このプロファイルは、被検体から実際に発している放射線の線量よりもかなり少ないように見積もっている。図３上側のプロファイルは、上層シンチレータ２ａに入射した放射線が反映されていないからである。
【００６４】
そこで、イメージング部１４は、このプロファイルに総量情報を適用することでプロファイルの正規化を行う。この動作後のプロファイルは図３下側に表されている。このとき取得されるプロファイルは、被検体から発せられる放射線の線量を忠実に表したものとなっている。このように、イメージング部１４は、シンチレータ層判別部１３の出力を参照して、上層シンチレータ２ａ由来の蛍光からシンチレータユニット２全体に入射する放射線の総量を取得し、下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングする。
【００６５】
＜放射線検出器が実際に使用される様子＞
図４は、実際に放射線検出器１が被検体の放射能を検出している様子を表している。測定時において放射線検出器１は、配列された果物などの被検体Ｆの配列に対向する位置に置かれる。このとき、シンチレータユニット２は、被検体Ｆの配列と光検出器３の配列とに挟まれる位置に配置される。この状態で被検体Ｆから発した放射線は、図３に示すように放射状に広がりながら放射線検出器１に向かうことになる。
【００６６】
この被検体Ｆから発した放射線のうち、進行方向がｚ方向となっているものについては、図５に示すように下層シンチレータ２ｂにより検出される。そして、この被検体Ｆから発した放射線のうち、進行方向がｚ方向から外れているものについては、図６に示すように下層シンチレータ２ｂにより検出される。いずれの放射線も漏らされずに確実に放射線検出器１で検出されるのである。
【００６７】
＜シンチレータ層判別部の動作の補足＞
このように、本発明によれば検出した蛍光がいずれのシンチレータ２ａ，２ｂから発したものかを正確に判別することが重要なのである。シンチレータ層判別部１３の主な動作は既に図２を用いて説明されている。しかし、本発明に係るシンチレータ層判別部１３は、更に複雑な蛍光の発生パターンにおいても、対処できるように構成されている。
【００６８】
＜例１＞
例えば、光検出器３が検出する蛍光には、図７のようなものがある。図７における網掛けは、放射線の入射により発光した２つのシンチレータ結晶を表している。すなわち、図７の場合とは、一度上層シンチレータ２ａの一つに入射した放射線が、この上層シンチレータ２ａを突き抜けて再び下層シンチレータ２ｂに入射した場合である。
【００６９】
この場合、蛍光の検出状況は、図７右側のようになる。図中の実線は、隣接する２つの光検出器３ａ，３ｂが同期的に検出した蛍光の時間変化を表している。この蛍光が、上層シンチレータ２ａ由来であることは、同時計数部１２の出力から分かる。図中の破線は、１つの光検出器３ｂが単独に検出した蛍光の時間変化を表している。この蛍光が、下層シンチレータ２ｂ由来であることは、同時計数部１２の出力から分かる。
【００７０】
図７右側の実線と破線とを比較すれば分かるように、下層シンチレータ２ｂ由来（破線）の検出強度は、上層シンチレータ２ａ由来（実線）の検出強度よりも弱くなっている。この理由は、放射線が上層シンチレータ２ａを通過している間に放射線が弱まることにある。すなわち、下層シンチレータ２ｂでは上層シンチレータ２ａと比べて弱い蛍光しか発生しないのである。
【００７１】
シンチレータ層判別部１３は、この原理を利用して光検出器３の検出信号から図７のような事象の存在を認識する。すなわち、シンチレータ層判別部１３は、上層シンチレータ２ａとこれに隣接する下層シンチレータ２ｂとが同時に蛍光を発した事象を光検出器３の検出信号から見つけると、２つの蛍光の強度を比較する。この比較結果が、上層シンチレータ２ａ由来の蛍光に対する下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光の強度がある水準以上に高いと判定できる場合、シンチレータ層判別部１３は、図７のような事象が発生したと判別する。この結果を受けてイメージング部１４がこの事象をどのように放射能のイメージングに用いるかは、様々な態様が考えられる。例えば、イメージング部１４は、この様な事象から得られたデータを上述の総量情報を取得するときに用いるように動作する。
【００７２】
＜例２＞
また、例えば、光検出器３が検出する蛍光には、図８のようなものがある。図８における網掛けは、放射線の入射により発光した２つのシンチレータ結晶を表している。すなわち、図８の場合とは、一度下層シンチレータ２ｂの一つに入射した放射線が、この下層シンチレータ２ｂを突き抜けて再び上層シンチレータ２ａに入射した場合である。
【００７３】
この場合、蛍光の検出状況は、図８右側のようになる。図中の実線は、隣接する２つの光検出器３ａ，３ｂが同期的に検出した蛍光の時間変化を表している。この蛍光が、上層シンチレータ２ａ由来であることは、同時計数部１２の出力から分かる。一方、図中の破線は、１つの光検出器３ａが単独に検出した蛍光の時間変化を表している。この蛍光が、下層シンチレータ２ｂ由来であることは、同時計数部１２の出力から分かる。図８右側の実線と破線とを比較すれば分かるように、上層シンチレータ２ａ由来（実線）の検出強度は、下層シンチレータ２ｂ由来（破線）の検出強度よりも弱くなっている。この理由は、放射線が下層シンチレータ２ｂを通過している間に放射線が弱まることにある。すなわち、上層シンチレータ２ａでは下層シンチレータ２ｂと比べて弱い蛍光しか発生しないのである。
【００７４】
シンチレータ層判別部１３は、この原理を利用して光検出器３の検出信号から図８のような事象の存在を認識する。すなわち、シンチレータ層判別部１３は、上層シンチレータ２ａとこれに隣接する下層シンチレータ２ｂとが同時に蛍光を発した事象を光検出器３の検出信号から見つけると、２つの蛍光の強度を比較する。この比較結果が、下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光に対する上層シンチレータ２ａ由来の蛍光の強度がある水準以上に高いと判定できる場合、シンチレータ層判別部１３は、図８のような事象が発生したと判別する。この結果を受けてイメージング部１４がこの事象をどのように放射能のイメージングに用いるかは、様々な態様が考えられる。例えば、イメージング部１４は、この様な事象から得られたデータを上述の仮マッピングデータ（正規化前のマッピングデータ）を取得するときに用いるように動作する。
【００７５】
＜例３＞
また、例えば、光検出器３が検出する蛍光には、図９のようなものがある。図９における網掛けは、放射線の入射により発光した２つのシンチレータ結晶を表している。すなわち、図９の場合とは、一度上層シンチレータ２ａの一つに入射した放射線が、上層シンチレータ２ａを突き抜けて再び隣の上層シンチレータ２ａに入射した場合である。
【００７６】
この場合、蛍光の検出状況は、図９右側のようになる。図中の実線は、光検出器３の配列のうち、左側と中央に位置する２つの光検出器３ａ，３ｂが同期的に検出した蛍光の時間変化を表している。この蛍光が、上層シンチレータ２ａ由来であることは、同時計数部１２の出力から分かる。図中の破線は、光検出器３の配列のうち、中央と右側に位置する２つの光検出器３ｂ，３ｃが同期的に検出した蛍光の時間変化を表している。この蛍光が、上層シンチレータ２ａ由来であることは、同時計数部１２の出力から分かる。図９右側の実線と破線とを比較すれば分かるように、２回目の入射に係る上層シンチレータ２ａ由来（実線）の検出強度は、１回目の入射に係る上層シンチレータ２ａ由来（破線）の検出強度よりも弱くなっている。この理由は、放射線が上層シンチレータ２ａを通過している間に放射線が弱まることにある。すなわち、２回目の入射に係る上層シンチレータ２ａでは１回目の入射に係る上層シンチレータ２ａと比べて弱い蛍光しか発生しないのである。
【００７７】
シンチレータ層判別部１３は、この原理を利用して光検出器３の検出信号から図９のような事象の存在を認識する。すなわち、シンチレータ層判別部１３は、互いに隣接する上層シンチレータ２ａが同時に蛍光を発した事象を光検出器３の検出信号から見つけると、２つの蛍光の強度を比較する。この比較結果が、一方の上層シンチレータ２ａ由来の蛍光に対するもう一方の上層シンチレータ２ａ由来の蛍光の強度がある水準以上に高いと判定できる場合、シンチレータ層判別部１３は、図９のような事象が発生したと判別する。この結果を受けてイメージング部１４がこの事象をどのように放射能のイメージングに用いるかは、様々な態様が考えられる。例えば、イメージング部１４は、この様な事象から得られたデータを上述の総量情報を取得するときに用いるように動作する。
【００７８】
＜下層シンチレータが光検出器を跨ぐ構成について＞
図１の構成では、上層シンチレータ２ａが互いに隣接する光検出器３に跨って設けられている。しかしながら、実施例１の構成はこの構成に限られない。すなわち、図１０に示すように、下層シンチレータ２ｂが互いに隣接する光検出器３を跨ぐ位置に設けられるようにしても、シンチレータ層判別部１３は、蛍光が発生した層の判別を行うことができる。すなわち、実施例１の構成では、上層シンチレータ２ａまたは下層シンチレータ２ｂのいずれかが光検出器３に跨って設けられていることが重要であり、どちらのシンチレータを実際に跨らせるかについては、適宜選択することができる。
【００７９】
以上のように、実施例１の構成によれば、光検出器３に光学的に接続された放射線発生位置特定用の下層シンチレータ２ｂを備えている。下層シンチレータ２ｂに放射線発生位置の特定機能を持たせるようにするには、コリメータが必要である。本発明の構成によれば、このコリメータが上層シンチレータ２ａで構成されている。一般的な放射線検出器では、コリメータは、単に放射線を吸収する機能しか有さない。これに比べて、本発明に係る放射線検出器は、コリメータ自体も放射線を蛍光に変換する機能を有することになる。これにより、感度を低下させずして空間分解能の高い放射線検出器が提供できる。
【００８０】
また、上層シンチレータ２ａ由来の蛍光および下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光からシンチレータユニット全体に入射する放射線の総量を取得し、下層シンチレータ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングするようにすれば、正確な放射線量が正確な分布で示されたイメージを生成することができる放射線検出器が提供できる。
【００８１】
また、上層シンチレータ２ａが隣接する光検出器３を跨ぐ位置に配置されていれば、上層シンチレータ２ａが発する蛍光が２つの光検出器３で検出される。これを利用して、光検出器３が検出した蛍光が上層シンチレータ２ａに由来するものなのかそれとも下層シンチレータ２ｂに由来するものなのかを判別することが容易となる。
【００８２】
また、上層シンチレータ２ａ由来の蛍光からシンチレータユニット全体に入射する放射線の総量を取得し、下層シンチレータ２ｂ由来の蛍光から放射線の発生位置を取得して、放射能をイメージングするイメージング部１４を備えれば、正確な放射線量が正確な分布で示されたイメージを生成することができる放射線検出器が提供できる。
【実施例２】
【００８３】
次に、実施例２に係る放射線検出器について説明する。実施例２に係る放射線検出器は、位置弁別機能を有する光検出器を有する点に最大の特徴がある。すなわち、光検出器３には、蛍光の入射位置を検出する複数の光検出素子が配列されているのである。
【００８４】
図１１は、実施例２に係る放射線検出器の全体構成を表している。上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂが交互に配列されてシンチレータユニット２が構成されている点、シンチレータ層判別部１３を備える点、放射能をイメージングするイメージング部１４を備える点については、実施例１と同様である。実施例２の構成においては、同時計数部１２は必ずしも必要とされない。
【００８５】
図１２は、実施例２に係る光検出器３の構成を表している。実施例２に係る光検出器３は、上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂが光学的に接続される接続部分が備えられており、この接続部分には、上層シンチレータ２ａが接続されている上層シンチレータ接続領域Ｒａと、下層シンチレータ２ｂが接続されている下層シンチレータ接続領域Ｒｂとの２つの部分とが設けられている。
【００８６】
いずれの接続領域Ｒａ，Ｒｂにも複数の光検出素子３ｅが配列されている。これら光検出素子３ｅは、互いに独立に蛍光を検出できるようになっている。したがって、光検出器３は、検出器のどこに蛍光が入射したかを弁別する位置弁別機能を有していることになる。
【００８７】
＜シンチレータ２ａ，２ｂの判別＞
実施例２におけるイメージング部１４の動作は、実施例１のイメージング部１４の動作と大きな違いなはい。従って、実施例２においても、蛍光がどちらシンチレータ２ａ，２ｂから入射したものかを区別する必要があることになる。実施例１の構成においては、互いに隣接する光検出器３の間で同時計数を行うことで、層の区別を行っていた。実施例２の構成においては、同時計数を利用しないで層の区別を行う構成となっている。
【００８８】
すなわち、シンチレータ層判別部１３は、光検出器３がどの部分で蛍光を検出したかを示す位置データに基づいて蛍光を発したシンチレータ２ａ，２ｂの区別を行う。すなわち、光検出器３における上層シンチレータ接続領域Ｒａで蛍光が検出されたときは、シンチレータ層判別部１３は、検出された蛍光が上層シンチレータ２ａに由来すると判別する。そして、光検出器３における下層シンチレータ接続領域Ｒｂで蛍光が検出されたときは、シンチレータ層判別部１３は、検出された蛍光が下層シンチレータ２ｂに由来すると判別する。イメージング部１４は、この判別結果に基づいて動作する。このように、実施例２の構成によれば、同時計数動作をする必要がないのである。
【００８９】
なお、光検出素子３ｅは、接続領域Ｒａ，Ｒｂを跨らないように配列するようにした方が望ましい。接続領域Ｒａ，Ｒｂを跨ぐ光検出素子３ｅは、いずれのシンチレータ２ａ，２ｂから蛍光が発したかを正確に判別することができないからである。
【００９０】
このように、実施例２の構成によれば隣接する光検出器３を跨ぐようにシンチレータを配置するようにする必要がない。ということは、実施例２では、隣接する光検出器３を跨ぐように上層シンチレータ２ａ，または下層シンチレータ２ｂを設ける必要がないことになる。したがって、実施例２の構成によれば、光検出器３の配列方向から上層シンチレータ２ａ，および下層シンチレータ２ｂがはみ出さないように接続してモジュールＭを製造し（図１１参照），このモジュールＭを配列することによって簡単に放射線検出器を製造することができる。
【００９１】
図１１におけるモジュールＭは、上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂを１つずつ備えている。モジュールＭの構成は、この様な構成に限られない。すなわち、図１３に示すように、２つの上層シンチレータ２ａに挟まれるように下層シンチレータ２ｂを配列してモジュールＭを製造するようにしてもよい。また、図１４に示すように２つの下層シンチレータ２ｂに挟まれるように上層シンチレータ２ａを配列してモジュールＭを製造するようにしてもよい。これらの構成においても、シンチレータが光検出器３からはみ出しておらず、光検出素子３ｅは、接続領域Ｒａ，Ｒｂを跨らないように配列している。
【００９２】
以上のように、実施例２の構成によれば、より直接的に蛍光がどちらの層のシンチレータから由来するのかを知ることができる。したがって、上述の構成によれば、光検出器３の間で同時計数をする必要がなく、シンチレータを光検出器３に跨るように配置する必要もない。したがって、光検出器３にシンチレータを結合させてモジュールＭを生成し、このモジュールＭを連接するだけで放射線撮影装置を製造することができる。
【実施例３】
【００９３】
次に、実施例３に係る放射線検出器について説明する。実施例３に係る放射線検出器は、上層シンチレータ２ａから発する蛍光の減衰時間と下層シンチレータ２ｂから発する蛍光の減衰時間とが互いに異なることに最大の特徴がある。
【００９４】
図１５は、実施例３に係る放射線検出器の全体構成を表している。シンチレータ層判別部１３を備える点、放射能をイメージングするイメージング部１４を備える点については、実施例１と同様である。実施例３の構成においては、同時計数部１２は必ずしも必要とされない。
【００９５】
実施例３の放射線検出器のシンチレータユニット２は、実施例１および実施例２で説明したシンチレータユニット２とは異なっている。すなわち、上層シンチレータ２ａは、互いに隣接する下層シンチレータ２ｂの隙間に入り込んだ構成とはなっていないのである。実施例３の構成によれば、上層シンチレータ２ａ，下層シンチレータ２ｂ，光検出器３がこの順にｚ方向に配列されている。具体的には、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとは１対１で光学的に接続されており、下層シンチレータ２ｂと光検出器３とは１対１で互いに光学的に接続されている。したがって、実施例３では上層シンチレータ２ａが互いに隣接する下層シンチレータ２ｂを跨ぐ位置に設けられた構成をとらないし、下層シンチレータ２ｂが互いに隣接する光検出器３を跨ぐ位置に設けられた構成をもとらない。実施例３では、配列された上層シンチレータ２ａの隙間から２つの下層シンチレータ２ｂが露出しているような構成となっている。この下層シンチレータ２ｂは、すき間無く配列されている。
【００９６】
ところで、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとの材質は異なっている。すなわち、上層シンチレータ２ａが発する蛍光の減衰時間と、下層シンチレータ２ｂが発する蛍光の減衰時間とが互いに異なるのである。つまり、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂに同時に放射線が入射し、同時に蛍光が発したとしても、上層シンチレータ２ａで発した蛍光は、例えば即座に減衰し、下層シンチレータ２ｂで発した蛍光は、例えば、ゆっくりと減衰する。
【００９７】
＜シンチレータ２ａ，２ｂの判別＞
実施例３におけるイメージング部１４の動作は、実施例１のイメージング部１４の動作と大きな違いなはい。従って、実施例３においても、蛍光がどちらシンチレータ２ａ，２ｂから入射したものかを区別する必要があることになる。実施例１の構成においては、互いに隣接する光検出器３の間で同時計数を行うことで、層の区別を行っていた。実施例３の構成においては、同時計数を利用しないで層の区別を行う構成となっている。
【００９８】
すなわち、シンチレータ層判別部１３は、光検出器３が検出した蛍光の減衰時間に基づいて蛍光を発したシンチレータ２ａ，２ｂの区別を行う。すなわち、上層シンチレータ２ａで発生した蛍光と下層シンチレータ２ｂで発生した蛍光の減衰時間は互いに異なることを利用する。シンチレータ層判別部１３は、即座に減衰した蛍光を例えば上層シンチレータ２ａ由来と判別し、ゆっくりと減衰した蛍光を例えば下層シンチレータ２ｂ由来と判別する。つまり、シンチレータ層判別部１３は、光検出器３から送出される検出信号のタイムコースから減衰時間が長い蛍光に係る成分と、減衰時間が短い蛍光に係る成分とを分離する。そして、シンチレータ層判別部１３は、例えば、減衰時間が長い成分を上層シンチレータ２ａ由来と判定する。すると、減衰時間が短い成分は、下層シンチレータ２ｂ由来であると判定されることになる。
【００９９】
また、逆にシンチレータ層判別部１３は、減衰時間が短い成分を上層シンチレータ２ａ由来と判定したとする。すると、減衰時間が長い成分は、下層シンチレータ２ｂ由来であると判定されることになる。この様にシンチレータ層判別部１３が行う判定の具体的様式は、シンチレータ２ａ，２ｂの材質の違いから適宜選択することができる。
【０１００】
イメージング部１４は、このシンチレータ層判別部１３の判別結果に基づいて動作する。このように、実施例３の構成によれば、同時計数動作をする必要がないのである。
【０１０１】
このように、実施例３の構成によれば隣接する光検出器３を跨ぐようにシンチレータを配置するようにする必要がない。ということは、実施例３では、隣接する光検出器３を跨ぐように上層シンチレータ２ａ，または下層シンチレータ２ｂを設ける必要がないことになる。したがって、実施例３の構成によれば、光検出器３の配列方向から上層シンチレータ２ａ，および下層シンチレータ２ｂがはみ出さないように接続してモジュールＭを製造し（図１５参照），このモジュールＭを配列することによって簡単に放射線検出器を製造することができる。
【０１０２】
以上のように、実施例３の構成によれば、より直接的に蛍光がどちらの層のシンチレータから由来するのかを知ることができる。したがって、上述の構成によれば、光検出器３の間で同時計数をする必要がなく、シンチレータを光検出器３に跨るように配置する必要もない。したがって、光検出器３にシンチレータを結合させてモジュールＭを生成し、このモジュールＭを連接するだけで放射線撮影装置を製造することができる。
【０１０３】
本発明の構成は、シンチレータユニット２と光検出器３との間に蛍光の授受を行うライトガイド４を配置することにより、以下のように変形実施をすることができる。ライトガイド４は、シンチレータユニット２と光検出器３との間に設けられる部材である。
【０１０４】
＜実施例１の構成にライトガイドを備えた変形例＞
（１）図１６は、実施例１の構成のうち、上層シンチレータ２ａが互いに隣接する光検出器３を跨ぐ構成において（図１参照），ライトガイド４を備える変形例を示したものである。図１６のライトガイド４には、反射板ｒが設けられている。この反射板ｒは、光検出器３の境界の位置に設けられており、ｚ方向についてライトガイド４と同じ厚みを有している。これにより、ライトガイド４に入射した蛍光は、反射板ｒを跨いで広がることができない。つまり、下層シンチレータ２ｂから発した蛍光は、その直下にある光検出器３に入射する。蛍光は、反射板ｒに阻まれて隣の光検出器３に入射することはできない。
【０１０５】
一方、上層シンチレータ２ａから発した蛍光は、反射板ｒの右側からライトガイド４に入射するものと反射板ｒの左側からライトガイド４に入射するものに分かれる。このように、上層シンチレータ２ａから発した蛍光が光検出器３に入射するのに先立って蛍光を２つの光路に分けておくようにすることで、蛍光が確実に２つの光検出器３に検出できるようにすることができる。
【０１０６】
また、そのとき、反射板ｒのシンチレータユニット２側の端は、左右から対称に細くなるような先細り形状にすれば、蛍光を２つの光検出器３により等分に分配できる。
【０１０７】
（２）図１７は、実施例１の構成のうち、下層シンチレータ２ｂが互いに隣接する光検出器３を跨ぐ構成において（図１０参照），ライトガイド４を備える変形例を示したものである。図１７のライトガイド４には、反射板ｒが設けられている。この反射板ｒは、光検出器３の境界の位置に設けられており、ｚ方向についてライトガイド４と同じ厚みを有している。これにより、ライトガイド４に入射した蛍光は、反射板ｒを跨いで広がることができない。つまり、上層シンチレータ２ａから発した蛍光は、その直下にある光検出器３に入射する。蛍光は、反射板ｒに阻まれて隣の光検出器３に入射することはできない。
【０１０８】
一方、下層シンチレータ２ｂから発した蛍光は、反射板ｒの右側からライトガイド４に入射するものと反射板ｒの左側からライトガイド４に入射するものに分かれる。このように、下層シンチレータ２ｂから発した蛍光が光検出器３に入射するのに先立って蛍光を２つの光路に分けておくようにすることで、蛍光が確実に２つの光検出器３に検出できるようにすることができる。
【０１０９】
また、そのとき、反射板ｒのシンチレータユニット２側の端は、左右から対称に細くなるような先細り形状にすれば、蛍光を２つの光検出器３により等分に分配できる。
【０１１０】
（３）また、図１８，図１９に示すように、シンチレータユニット２から光検出器３に向かうにつれて先細りのテーパ状のライトガイド４ａを光検出器３の各々に設けるようにしてもよい。この構成では、上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂのペアの各々について１つの光検出器３を備えるものの、図１，図１０の構成と比べて光検出器３が幅狭となっている。したがって、シンチレータユニット２の全幅を光検出器３が覆うことができない。この様な構成にすると、光検出器３を小さくすることができるので安価な放射線検出器が提供できる。このような構成をとっても、本変形例によれば、シンチレータユニット２で発生した蛍光は、ライトガイド４ａのいずれかに必ず入射し、その後に光検出器３のいずれかに必ず入射するのである。したがって、安価な光検出器３を用いたとしても蛍光の検出落としが発生することがない。なお、図１８は、実施例１の構成のうち、上層シンチレータ２ａが互いに隣接する光検出器３を跨ぐ構成に本変形例を適用させた例であり、なお、図１９は、実施例１の構成のうち、下層シンチレータ２ｂが互いに隣接する光検出器３を跨ぐ構成に本変形例を適用させた例である。いずれの例でも、ライトガイド４ａは、モジュールＭの各々に１つずつ設けられている。
【０１１１】
このように、シンチレータユニット２から光検出器３に向かうにつれて先細りのテーパ状となっているライトガイド４が光検出器３ごとに設けられていれば、シンチレータユニット２の幅に対する光検出器３の幅を小さくできる。この様にすることで、光検出器３を小型にすることができ、安価な放射線検出器が提供できる。
【０１１２】
＜実施例２の構成にライトガイドを備えた変形例＞
（４）図２０は、実施例２の構成においてライトガイド４ａを備えた変形例を示したものである。この構成では、上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂのペアの各々について１つの光検出器３を備えるものの、図１１の構成と比べて光検出器３が幅狭となっている。したがって、シンチレータユニット２の全幅を光検出器３が覆うことができない。この様な構成にすると、光検出器３を小さくすることができるので安価な放射線検出器が提供できる。このような構成をとっても、本変形例によれば、シンチレータユニット２で発生した蛍光は、ライトガイド４ａのいずれかに必ず入射し、その後に光検出器３のいずれかに必ず入射するのである。したがって、安価な光検出器３を用いたとしても蛍光の検出落としが発生することがない。本変形例は、図１３，図１４で説明した構成についても同様に採用することができる。いずれの場合でも、ライトガイド４ａは、モジュールＭの各々に１つずつ設けられている。
【０１１３】
図２０の構成において、ライトガイド４ａの内部には、上層シンチレータ２ａから発生した蛍光と下層シンチレータ２ｂから発生した蛍光とを分ける反射材ｒが設けられている。この反射材ｒは、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとの境界と、光検出器３が有する光検出素子３ｅの境界部とを結ぶように設けられている。つまり、反射材ｒは、シンチレータユニット２におけるシンチレータの境界の位置に設けられていることになる。この様に隣接する光検出器３の境界の位置に反射材を有するライトガイド４を備えるようにすれば、光検出器３に跨るシンチレータに由来する蛍光を確実に２つの光検出器３に分配でき、上層シンチレータ２ａから発生した蛍光と下層シンチレータ２ｂから発生した蛍光とを確実に判別することができる。
【０１１４】
（５）図２１は、実施例２の構成においてライトガイド４ａを備えた変形例を示したものである。この構成では、シンチレータユニット２につき１つの光検出器３を備える構成である。光検出器３は１つしか設けられていないので、シンチレータユニット２の全幅を光検出器３が覆うことができない。この様な構成にすると、光検出器３の個数を少なくすることができるので安価な放射線検出器が提供できる。このような構成をとっても、本変形例によれば、シンチレータユニット２で発生した蛍光は、ライトガイド４ａのいずれかに必ず入射し、その後に光検出器３のいずれかに必ず入射するのである。したがって、安価な光検出器３を用いたとしても蛍光の検出落としが発生することがない。
【０１１５】
図２１の構成において、ライトガイド４ａの内部には、上層シンチレータ２ａから発生した蛍光と下層シンチレータ２ｂから発生した蛍光とを分ける複数の反射材ｒが設けられている。この反射材ｒは、上層シンチレータ２ａと下層シンチレータ２ｂとの境界の各々と、光検出器３が有する光検出素子３ｅの境界部の各々とを結ぶように設けられている。この様にすることで、上層シンチレータ２ａから発生した蛍光と下層シンチレータ２ｂから発生した蛍光とを確実に判別することができる。
【０１１６】
すなわち、実施例２の構成において互いに隣接するシンチレータの境界の位置に反射材ｒを有するライトガイド４を備えるようにすれば、あるシンチレータから発する蛍光は、必ず特定の光検出素子３ｅで検出される。この様に構成すれば、蛍光がどのシンチレータから生じたものなのかを確実に判別することができる。
【０１１７】
＜実施例３の構成にライトガイドを備えた変形例＞
（６）実施例３の構成においても、図２２のように上述の（３）で説明した変形例を適用することができる。また、実施例３の構成においても、図２３のように上述の（５）で説明した変形例を適用することができる。図２３の場合、光検出器３には位置弁別機能を有するものが選択される。
【０１１８】
＜上層シンチレータおよび下層シンチレータを２次元配列した変形例＞
（７）本発明の構成において、図２４左側に示すように上層シンチレータ２ａおよび下層シンチレータ２ｂをｚ方向と直交する平面上に２次元的に配列する構成を採用してもよい。ちなみに、図２４右側は、六角柱状の上層シンチレータ２ａと直方体の下層シンチレータ２ｂとが配列する様子を示した斜視図である。その他、図１３，図１４，図１５で説明した構成についてもシンチレータを２次元的に配列する構成とすることもできる。また、図１，図１３，図１４，図１５で説明した構成のうちのいずれか２つを選択して、選択された配列の様式のうちの１つを縦の配列とし、もう１つを横の配列としてシンチレータを２次元手的に配列することもできる。
【符号の説明】
【０１１９】
２     シンチレータユニット
２ａ   上層シンチレータ
２ｂ   下層シンチレータ
３     光検出器
４     ライトガイド
１２   同時計数部（同時計数手段）
１３   シンチレータ層判別部（シンチレータ層判別手段）
１４   イメージング部（イメージング手段）
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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