(57)【要約】【課題】入射したＸ線をより効率的に検出可能とする。【解決手段】第１の実施形態の計測装置は、入射された放射線を、強度に応じたシンチレーション光に変換するシンチレータと、受光面で受光したシンチレーション光を電気信号に変換する受光素子と、電気信号に基づき強度に対応する値を取得する処理部とを備える。シンチレータは、放射線が入射する入射面が、受光面に対して予め定められた角度であり且つ入射面の中心に対して非対称の傾斜を有し、受光面を含む面に対して格子状に配列される。【選択図】図８
2016176727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された放射線を、強度に応じた光に変換するシンチレータと、
受光面で受光した前記シンチレーション光を電気信号に変換する受光素子と、
前記電気信号に基づき前記強度に対応する値を取得する処理部と
を備え、
前記シンチレータは、
前記放射線が入射する入射面が、前記受光面に対して予め定められた角度であり且つ該入射面の中心に対して非対称の傾斜を有し、
複数の前記シンチレータが前記受光面を含む面に対して配列される
計測装置。
【請求項２】
第１の方向の前記傾斜を有する第１の前記シンチレータと、前記第１の方向と交差する第２の方向の前記傾斜を有する第２の前記シンチレータとが隣接して配列される
請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記シンチレータは、１つの前記傾斜を有する
請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記シンチレータは、
前記受光面に対して垂直な方向と前記傾斜とがなす鋭角の角度が４５°以下である
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記シンチレータは、
前記入射面に、該シンチレータより密度の小さい第３のシンチレータが配される
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
１つの前記シンチレータに対して１つの前記受光素子が設けられる
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
複数の前記シンチレータに対して１つの前記受光素子が設けられる
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記処理部は、
互いに隣接する前記受光素子から出力された前記電気信号に対して、同時計数による信号検出を行う
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記処理部は、
前記受光素子のうち対象とする第１の受光素子から検出された電気信号に基づき第１のエネルギーを取得すると同時に、該第１の受光素子の近傍の第２の受光素子から検出された電気信号に基づき前記シンチレータ材料に固有である特定エネルギー領域の第２のエネルギーを取得した場合に、
該第２のエネルギーを該第１のエネルギーに加算したエネルギーを、該第１の受光素子に対応する前記シンチレータに入射した前記放射線の強度に対応するエネルギーとして取得する
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
複数の前記シンチレータが格子状に配列される
請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を透過する放射線のエネルギースペクトルを計測して、被写体を構成する物質に固有であるエネルギー毎の透過性を読み取る技術が知られている。放射線のエネルギーを計測する方法としては、間接変換型と直接変換型が知られている。
【０００３】
直接変換型は、放射線のエネルギーを直接電荷に変換し、信号出力として計測する。一方、間接変換型は、放射線をシンチレータなどの蛍光体で可視光に変換し、この可視光の光量を計測して光子のエネルギーを求める。間接変換型の場合、シンチレータのサイズや種類を変更可能であるため、高エネルギーの放射線に対しても検出器内でエネルギーを受け止めることができ、より柔軟な活用が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０１７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、Ｘ線と物質との相互作用の一つに、蛍光Ｘ線の発生がある。検出器に用いるシンチレータにおいても、入射したＸ線により、シンチレータを構成する原子から固有のエネルギーを持つ蛍光Ｘ線が発生する。発生した蛍光Ｘ線がシンチレータ外部に放出されてしまった場合、検出器における見かけの検出エネルギーが放出された蛍光Ｘ線の分だけ小さくなってしまい、正しい計測値を得ることが難しいという問題点があった。
【０００６】
本発明が解決する課題は、入射したＸ線をより効率的に検出可能な計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の実施形態の計測装置は、入射された放射線を、強度に応じたシンチレーション光に変換するシンチレータと、受光面で受光したシンチレーション光を電気信号に変換する受光素子と、電気信号に基づき強度に対応する計数値を取得する処理部とを備える。シンチレータは、放射線が入射する入射面が、受光面に対して予め定められた角度であり且つ入射面の中心に対して非対称の傾斜を有し、受光面と平行な面に対して格子状に配列される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、各実施形態の計測装置を適用可能な検査装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、各実施形態に適用可能な検出ユニットの説明図である。
【図３】図３は、実施形態に適用可能な計測装置の構成例をより詳細に示す図である。
【図４】図４は、シンチレータを用いた放射線検出時に生じ得るエスケープについて概念的に示す図である。
【図５】図５は、シンチレータを用いた放射線の計測においてエスケープが発生した場合に得られるエネルギースペクトルの概要を示す図である。
【図６】図６は、シンチレータ内で蛍光Ｘ線が発生する様子を概略的に示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係る、傾斜を有する入射面を形成するシンチレータが配列された例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係るシンチレータの一例の構造を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係るシンチレータの構造の別の例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係るシンチレータの向きを定義するための図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係るシンチレータの配列をｚ軸方向から見た例を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態に係る補正方法の具体例について説明するための図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係る同時計数を用いたエスケープ補正処理の一例のフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る、エネルギースペクトル内に設定する蛍光Ｘ線判定区間を示す図である。
【図１５】図１５は、各シンチレータを含むシンチレータアレイを入射面から見た例を示す図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態に係る計測システムの一例の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態に係る計測処理を示す一例のフローチャートである。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の第１の変形例に係るシンチレータの一例の構成を示す図である。
【図１９】図１９は、第１の実施形態の第２の変形例に係るシンチレータの一例の構成を示す図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態の第２の変形例の別の例に係るシンチレータの一例の構成を示す図である。
【図２１】図２１は、第１の実施形態の第３の変形例に係るシンチレータの一例の構成を示す図である。
【図２２】図２２は、第２の実施形態に係る計測処理を示す一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態に係る計測装置について説明する。
【００１０】
図１は、各実施形態の計測装置を適用可能な検査装置の一例を示す模式図である。図１において、検査装置１は、光源１１と、放射線検出装置１０と、駆動部１３と、を備える。光源１１および駆動部１３は、放射線検出装置１０に電気的に接続されている。
【００１１】
光源１１と放射線検出装置１０は、間隔を隔てて対向配置されている。被検体１２は、放射線検出装置１０と光源１１との間に位置する。また、光源１１と放射線検出装置１０とは、この対向配置された状態を維持したまま、被検体１２を中心に回転可能に設けられている。
【００１２】
光源１１は、対向する放射線検出装置１０に向かってＸ線等の放射線１１ａを照射する。光源１１から照射された放射線１１ａは、被検体１２を透過し、放射線検出装置１０に入射する。
【００１３】
放射線検出装置１０は、実施形態に係る計測装置に対応するもので、光を検出する装置である。放射線検出装置１０は、複数の検出ユニット２０と、制御部２２と、を備える。検出ユニット２０と、制御部２２とは、信号線２３によって電気的に接続されている。放射線検出装置１０に設けられた複数の検出ユニット２０は、本実施形態では、放射線検出装置１０の回転方向（図１中、矢印Ｘ方向）に沿って配列されている。
【００１４】
検出ユニット２０は、光源１１から照射され被検体１２を透過した放射線１１ａを、コリメータ２１を介して入射面２０ａで受光する。コリメータ２１は、検出ユニット２０の入射面２０ａ側に設置され、検出ユニット２０に対して散乱線の入射を防止する。
【００１５】
検出ユニット２０は、受光した光を検出する。そして、検出ユニット２０は、検出した光に応じた信号を、信号線２３を介して制御部２２へ出力する。制御部２２は、検査装置１全体を制御する。制御部２２は、検出ユニット２０から信号を取得する。
【００１６】
本実施形態では、制御部２２は、取得した信号（光電流）の電流値（信号の波高値に対応するエネルギー）から、各検出ユニット２０に入射した放射線１１ａのエネルギー毎の光子数で表されるエネルギースペクトルを算出する。そして、制御部２２は、各検出ユニット２０に入射する放射線１１ａのエネルギースペクトルから被検体１２の投影断面の画像を生成する。
【００１７】
駆動部１３は、光源１１および放射線検出装置１０を、これらの対向状態を維持したまま、光源１１と放射線検出装置１０の間に位置する被検体１２を中心として回転させる。これによって、検査装置１は、被検体１２の投影断面の画像を生成することができる。
【００１８】
なお、被検体１２は、人体に限定されない。被検体１２は、動植物や、物品などの非生物であってもよい。すなわち、検査装置１は、人体および動植物の断層像だけでなく、物品の内部の透視等のセキュリティ装置等の各種検査装置としても適用できる。
【００１９】
図２は、各実施形態に適用可能な検出ユニット２０の説明図である。図２（ａ）は、複数の検出ユニット２０の配列状態の例を示す図である。複数の検出ユニット２０は、検出ユニット２０の回転方向（図２（ａ）中、矢印Ｘ参照）に沿って略円弧状に配列されている。
【００２０】
図２（ｂ）は、検出ユニット２０の例を示す模式図である。検出ユニット２０は、支持基板２４上に、検出器アレイ３３と、シンチレータ層３５と、を備える。
【００２１】
シンチレータ層３５は、入射したＸ線などの放射線に応じて光（シンチレーション光（蛍光））を発光する。シンチレーション光は、例えば可視光領域の光や、紫外光領域の光である。検出器アレイ３３は、シンチレータ層３５で発光されたシンチレーション光を検出する。検出器アレイ３３は、複数の受光素子３２を配列した構成である。受光素子３２は、シンチレータ層３５に対向する対向面である第１面３３ａに沿って配列されている。すなわち、本実施形態では、放射線検出装置１０は、検出器アレイ３３の光入射側にシンチレータ層３５を備えた構成である。
【００２２】
図３は、実施形態に適用可能な計測装置の構成例を、より詳細に示す。図３において、計測装置２は、上述したコリメータ２１と、シンチレータ層３５と、検出器アレイ３３と、制御部２２内に含まれる処理・駆動回路２０１とを備える。シンチレータ層３５は、複数のシンチレータ１００、１００、…を含む。また、検出器アレイ３３は、複数の受光素子３２、３２、…を含む。なお、図３において、コリメータ２１、シンチレータ層３５および検出器アレイ３３は、放射線の入射方向に対して平行な面での断面を示している。
【００２３】
図３の例では、１つのシンチレータ１００に対して１つの受光素子３２が設けられる。また、受光素子３２、３２、…は、それぞれの受光面が１つの平面上に格子状に配列されてアレイを形成している。したがって、シンチレータ１００、１００、…も、入射面、すなわち、受光素子３２、３２、…の受光面と対向する端の面が１つの平面上に格子状に並ぶように配列され、アレイが形成される。
【００２４】
図３の例では、コリメータ２１は、シンチレータ１００間の境界部分に配置されている。計測装置２の内部において、光源１１から放射されたＸ線などの放射線は、コリメータ２１を介してシンチレータ１００に入射され、シンチレータ１００においてシンチレーション光に変換される。このシンチレーション光による光子が受光素子３２に入射される。
【００２５】
ここで、シンチレータ１００の配列面（受光素子３２の受光面）に対して垂直な軸方向からの角度によって、放射線のシンチレータ１００に対する入射角を定義する。図３中で配置されているコリメータ２１は、シンチレータ１００に入射する放射線の角度を限定し、隣接するシンチレータ１００間で同時に光子を発生する可能性の高い、シンチレータ１００に対する入射角の大きい放射線を低減する役割を持つ。
【００２６】
受光素子３２から出力される信号は、後段の処理・駆動回路２０１に渡され、波形整形やＡ／Ｄ変換処理といった所定の信号処理を施される。なお、本実施形態に適用可能な計測装置２は、図３に示した構成に限定されず、例えば、シンチレータ１００の表面は、光子を反射する素材で覆われていてもよい。また、シンチレータ１００と受光素子３２との間は、ライトガイドの役割を担う樹脂などが塗布されていてもよく、シンチレータ１００とコリメータ２１とは、離間していてもよい。
【００２７】
なお、実施形態に係るシンチレータ１００は、固体のものが用いられ、材質としては、例えば、ＮａＩ、ＬＹＳＯ(Cerium  doped  Lutetium  Yttrium  Orthosilicate)、ＹＡＰ(Yttrium  Aluminum  Perovskit)などを適用することができる。
【００２８】
コリメータ２１を通過した放射線は、シンチレータ１００に入射し、シンチレータ１００内部でシンチレーション光に変換される。放射線がシンチレータ１００内で失うエネルギーは、発生するシンチレーション光の光子数と比例関係にある。そのため、シンチレーション光の光子数を受光素子３２などによって計測することにより、シンチレータ１００に入射した放射線のエネルギーを逆算して求めることが可能である。
【００２９】
このような間接変換方式の受光部は、良好なＳＮ比を得るため、信号を増幅可能な素子などで構成される場合がある。信号を増幅可能な受光素子の例として、光電子増倍管や、アバランシェフォトダーオード（ＡＰＤ）がある。ＡＰＤのように、信号電子を雪崩的に増幅する場合、最終的に得られる検出信号は、統計的なゆらぎを含む。この場合、単一のエネルギーを持つ放射線を照射した場合でも、検出されるエネルギースペクトルのピークは、幅を持つことが知られている。このため、放射線計測では、ある程度統計量のあるデータが必要であり、得られたエネルギースペクトルをフィッティングなどの解析手法を用いることで、シンチレータに入射してきた放射線の量などを算出する。
【００３０】
（シンチレータにおけるエスケープ発生について）
次に、シンチレータ１００におけるエスケープ発生について、概略的に説明する。図４は、シンチレータ１００を用いた放射線検出時に生じ得るエスケープについて、概念的に示す。なお、特に記載のない限り、図４および以下の同様の図は、放射線の入射方向に対して平行な面での断面を示している。
【００３１】
図４において、状態ａは、シンチレータ１００に入射した放射線１１０ａがシンチレータ１００内で全てのエネルギーを失いシンチレーション光に変換された場合の例を示す。一方、状態ｂは、シンチレータ１００に入射した放射線１１０ｂにより、シンチレータ１００内部で蛍光Ｘ線１１１が発生し、この蛍光Ｘ線１１１がシンチレータ１００外に放出された場合の例を示す。この状態ｂのように、放射線の入射によりシンチレータ１００内部で発生した蛍光Ｘ線１１１がシンチレータ１００外に放出されることを、エスケープと呼ぶ。
【００３２】
図５は、単一エネルギーの放射線をシンチレータ１００により計測した際に、図４の状態ｂのようにある確率でエスケープが発生した場合において得られるエネルギースペクトルの概要を示す。図５において、横軸がエネルギーを示し、縦軸が光子のカウント数を示す。エスケープが生じた場合のエネルギースペクトルでは、図５に例示されるように、入射放射線（例えばＸ線）のエネルギー領域にピークを持つメインピークと、蛍光Ｘ線のエネルギー領域を示すエスケープピークが存在する。蛍光Ｘ線のエネルギーをΔＥで表した場合、エスケープピークはメインピークに対してΔＥだけ小さいエネルギー領域にピークを示す。
【００３３】
シンチレータ１００内で発生する蛍光Ｘ線のエネルギーは、シンチレータ１００を構成する原子によって異なる。また、同じ原子から複数エネルギーの蛍光Ｘ線が生じるため、実際の放射線測定では、図５のエスケープピークは、異なるエネルギー領域に複数存在する場合もある。このとき、計測されたカウント数が多く、統計量が十分多ければ、エスケープピークのカウント数をメインピークのカウント数に足し合わせることで、エスケープの影響を補正することが可能である。しかしながら、検出データの統計量が少ない場合は、補正を行うことによるメインピークのカウント数の誤差が大きくなってしまう。
【００３４】
（第１の実施形態に係るシンチレータの構造）
次に、第１の実施形態に係るシンチレータ１００の構造の例について説明する。第１の実施形態では、シンチレータ１００の、放射線の入射面側の形状を工夫することで、エスケープにより失われるエネルギーを低減する。
【００３５】
図６は、シンチレータ内で蛍光Ｘ線が発生する様子を概略的に示す。図６において、中央のシンチレータ１００に対して放射線１１０が入射したものとする。中央のシンチレータ１００内で、入射した放射線１１０により発生する蛍光Ｘ線１１１の放射される向きは、図６において矢印Ａ、ＢおよびＣで示されるように、生成元となる入射放射線の入射方向に対してランダムな方向へ放出される。中央のシンチレータ１００内にて蛍光Ｘ線１１１が発生した場合であっても、そのシンチレータ１００内で全てのエネルギーが再吸収されるのであれば、蛍光Ｘ線１１１によるカウント数をメインピークに含めて計数することができる。
【００３６】
また、図６中の矢印Ａで示されるように、放射線１１０が入射した中央のシンチレータ１００に隣接する、例えば左隣のシンチレータ１００内で蛍光Ｘ線１１１を吸収することで、この吸収された蛍光Ｘ線１１１に基づくカウント数を用いて、互いに隣接する中央および左隣のシンチレータ１００間で後述の処理によりメインピークを補正することが可能である。
【００３７】
一方、図６中に矢印Ｂや矢印Ｃで示されるように、発生した蛍光Ｘ線１１１が中央のシンチレータ１００の入射面から、シンチレータ１００、１００、…によるアレイ外へエスケープしてしまう場合は、発生した蛍光Ｘ線１１１に基づくカウント数がエスケープピークに計数されることになる。この場合、統計的に補正処理を行う必要が生じ、計測結果の信頼性が低下する。
【００３８】
ここで、放射線１１０が入射される中央のシンチレータ１００の表面で生じる蛍光Ｘ線に着目すると、図６に例示されるように、各シンチレータ１００の表面（入射面）により形成される面が平坦である場合、エスケープ可能な蛍光Ｘ線の向きは、略２π［sr］の立体角となる。
【００３９】
これに対して、図７に例示されるように、傾斜を有する入射面を形成するシンチレータ１００’、１００’、…が配列されたシンチレータアレイについて考える。このような構成では、シンチレータアレイの入射面において、周期的な凹凸が生じることになる。この場合、放射線１１０が入射される中央のシンチレータ１００’においてエスケープが発生した場合に、エスケープにより当該シンチレータ１００’外部に放出される蛍光Ｘ線１１１が隣接する例えば右隣のシンチレータ１００’に再吸収される可能性がある（例えば矢印Ｄに示される蛍光Ｘ線１１１）。
【００４０】
そのため、図７に示される構成では、図６に示した各入射面により形成される面が平坦なシンチレータ１００、１００、…の構成と比較して放射線が入射されるシンチレータ１００’に隣接するシンチレータ１００’に再吸収される蛍光Ｘ線１１１の割合が増え、エスケープピークとなる可能性のある蛍光Ｘ線の向きが、平均して２π［sr］よりも小さくなる。したがって、シンチレータ毎に入射面に傾斜を設けることで、各シンチレータの入射面により形成される面が平坦な構成と比較して、エスケープピークを抑制し、その分メインピークのカウント数を増加させることができる。
【００４１】
蛍光Ｘ線は、原子に固有のエネルギー領域（特定エネルギー領域）を持つため、シンチレータ内をある程度透過する能力を持つ。このため、図７の構造において、シンチレータ１００’の入射面の傾斜の突端に近い領域では、蛍光Ｘ線を吸収しきれずに透過してしまう割合が大きくなる（例えば矢印Ｃに示される蛍光Ｘ線）。シンチレータ１００’、１００’、…によるシンチレータアレイ面に対してランダムな位置にＸ線が入射する状況では、シンチレータ１００’内で蛍光Ｘ線を再吸収させるためには、隣接するシンチレータ１００’表面の傾斜は変化が大きいことが望ましく、シンチレータ１００’の表面の傾斜は、傾きの断面が非対称であることが望ましい。
【００４２】
図８は、第１の実施形態に係るシンチレータの一例の構造を示す。図８において、１つのシンチレータ１００ａは、１つの受光素子３２が設けられ、シンチレータ１００ａは、シンチレータ１００ａにおける入射面、すなわち、受光素子３２の受光面に接するまたは近接する面と対向する端の面が、一方向の傾斜を有する傾斜面１２０ａとなっている。
【００４３】
ここで、傾斜面１２０ａの、受光素子３２の受光面に垂直な方向に対する角のうち鋭角側の角度をαとした場合、角度α≦４５°であることが望ましい。例えば、放射線１１０が、傾斜面１２０ａの中央且つ受光素子３２の受光面に対して垂直な方向に入射した場合を考えると、角度α≦４５°を満たしていれば、図８で表される平面内においてはエスケープした蛍光Ｘ線１１１の再吸収の確率が５０％以上となることが期待できる。また、角度αの下限は、実際の加工精度などを加味して、１０°以上であると好ましい。したがって、角度αは、１０°≦α≦４５°が望ましい。
【００４４】
また、図８において、複数のシンチレータ１００ａ、１００ａ、…を含むシンチレータアレイとして見るとき、各シンチレータ１００ａは、シンチレータアレイにおいて、傾斜面１２０ａの傾斜が周期的に繰り返されるように配置される。
【００４５】
なお、特に記載のない限り、図８および以降の同様な図において、受光素子３２、３２、…を含む検出器アレイ３３は、各受光素子３２、３２、…の受光面が１つの平面上にあるように構成されるものとする。また、図８において、各シンチレータ１００ａ、１００ａ、…は、最大高さが等しいものとする。これについても、以降の同様な図において、共通に適用されるものとする。
【００４６】
図９は、第１の実施形態に係るシンチレータの構造の別の例を示す。図９において、１つのシンチレータ１００ｂに１つの受光素子３２が設けられ、シンチレータ１００ｂは、入射面が、それぞれ異なる方向の傾斜を有する２つの傾斜面１２０ｂ1および１２０ｂ2となっている。ここで、傾斜面１２０ｂ1と傾斜面１２０ｂ2との交線は、対応する受光素子３２の受光面の中心から、受光面に対して垂直に伸ばした線と交わらないようにする。すなわち、シンチレータ１００ｂは、当該交線を延長した方向から見たときに、非対称な形状を有する。
【００４７】
図９の例において、受光素子３２の受光面と垂直な方向に対する、傾斜面１２０ｂ1および１２０ｂ2の鋭角側の角度をそれぞれ角度β1および角度β2とする。この場合、角度β1と角度β2とを加算した角度(β1＋β2)が、図８で示した角度αの条件を満たすことが望ましい。例えば、上述の例でいうと、１０°≦(β1＋β2)≦４５°（但し、β1≠β2）となる。
【００４８】
また、上述した図８の例は、図９の構造において角度β1および角度β2のうち一方が０°である場合であると考えられる。
【００４９】
次に、第１の実施形態に係る、シンチレータの望ましい配列について説明する。ここでは、上述したシンチレータ１００ａを例にとって説明する。先ず、図１０を用いて、第１の実施形態に係るシンチレータ１００ａの向きを定義する。図１０において、ｘｙ平面が受光素子３２の受光面に平行な面とする。また、シンチレータ１００ａは、ｚ軸方向から見たときの形状が矩形（例えば正方形）であり、各辺がそれぞれｘ軸およびｙ軸に平行であるものとする。さらに、傾斜の向きは、高さが高い辺から低い辺に向かう方向とし、図中では、この傾斜の向きを矢印で示す。
【００５０】
なお、シンチレータ１００ａをｚ軸方向から見た形状は、矩形に限られず、三角形や、５角形以上の多角形でもよいし、円形や楕円形などでもよい。
【００５１】
図１１は、第１の実施形態に係るシンチレータ１００ａの配列を、ｚ軸方向から見た例を示す。なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）では、煩雑さを避けるため、各シンチレータ１００ａ、１００ａ、…を、各シンチレータ１００ａ、１００ａ、…が有する傾斜面１２０ａ、１２０ａ、…として示している。図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）の例では、シンチレータ１００ａは、ｘｙ平面すなわち受光素子３２の受光面に平行な面（受光素子３２を含む面）に対して、格子状に配列される。
【００５２】
図１１（ａ）は、全てのシンチレータ１００ａ、１００ａ、…を、傾斜面１２０ａ、１２０ａ、…の方向を一方向（この場合ｘ方向）に揃えて配列している。この図１１（ａ）の例では、傾斜がｘ方向にのみ現れ、ｙ方向は傾斜が無い。そのため、ｘ方向では、傾斜面１２０ａからエスケープした蛍光Ｘ線が隣接するシンチレータ１００ａに再吸収されることが期待できる。一方、ｙ方向では、傾斜面１２０ａからエスケープした蛍光Ｘ線が隣接するシンチレータ１００ａに吸収される可能性は、極めて小さい。
【００５３】
図１１（ｂ）は、傾斜面１２０ａの傾斜の方向を、シンチレータ１００ａ、１００ａ、…が配列される格子の列毎または行毎に、互いに交差する方向とした例である。図１１（ｂ）の例では、シンチレータ１００ａ、１００ａ、…を、ｙ方向の列毎に、傾斜面１２０ａの傾斜の方向を変えて配列している。この場合、ｘ方向およびｙ方向それぞれにおいて、エスケープした蛍光Ｘ線を再吸収することが可能である。したがって、上述の図１１（ａ）の例に比べて、エスケープした蛍光Ｘ線を、隣接するシンチレータ１００ａにより、より効率的に再吸収できることが期待できる。
【００５４】
このように、隣接するシンチレータ１００ａ間で、傾斜面１２０ａの傾斜の向きを異ならせることで、エスケープした蛍光Ｘ線を、隣接するシンチレータ１００ａでより効率的に再吸収することが可能となる。
【００５５】
図１１（ｃ）は、傾斜面１２０ａの傾斜の方向を、隣接するシンチレータ１００ａ、１００ａ、…毎に互いに交差する方向とした例である。この配列でも、上述した図１１（ｂ）の配列と同様に、ｘ方向およびｙ方向それぞれにおいて、エスケープした蛍光Ｘ線を再吸収することが可能である。したがって、上述の図１１（ａ）の例に比べて、エスケープした蛍光Ｘ線を、隣接するシンチレータ１００ａにより、より効率的に再吸収できることが期待できる。
【００５６】
これら図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示されるように、隣接するシンチレータ１００ａ間で傾斜面１２０ａの傾斜方向を異ならせることで、エスケープした蛍光Ｘ線を、より効率的に再吸収することが可能となる。
【００５７】
なお、上述では、各シンチレータ１００ａの傾斜面１２０ａの傾斜方向を、ｘ方向およびｙ方向の２方向としたが、これはこの例に限定されず、傾斜面１２０ａの傾斜方向を３方向以上としてもよい。さらに、傾斜面１２０ａの傾斜方向は、シンチレータ１００ａの辺に沿った方向に限られない。
【００５８】
（第１の実施形態に係るエスケープ補正方法）
次に、第１の実施形態に係るエスケープ補正方法、すなわち、放射線が入射したシンチレータ１００ａに隣接するシンチレータ１００ａで得られたエネルギーを基に、入射放射線のエネルギーを計算する方法について説明する。シンチレータ１００ａの入射面に傾斜面１２０ａを設けることで蛍光Ｘ線を再吸収する方法では、各シンチレータの入射面により形成される面が平坦な構成を用いる場合と比べて、隣接するシンチレータ１００ａ間で同時にエネルギーを検出する割合が多くなる。
【００５９】
蛍光Ｘ線の再吸収に伴って検出される信号の特徴としては、
（ア）複数シンチレータで同時にエネルギーを検出
（イ）蛍光Ｘ線由来の特定エネルギー領域のエネルギーを検出
という２点が挙げられる。
【００６０】
以下に、これら（ア）および（イ）の２つの特徴を用いた、第１の実施形態に係る補正方法の具体例について説明する。ここで、図１２に例示されるように、隣接する２つのシンチレータ１００ａ（それぞれシンチレータ（Ａ）、シンチレータ（Ｂ）とする）を考える。この状態において、シンチレータ（Ａ）の傾斜面１２０ａに放射線１１０が入射され、この放射線１１０によりシンチレータ（Ａ）内で蛍光Ｘ線１１１が発生したものとする。この蛍光Ｘ線１１１は、シンチレータ（Ａ）の傾斜面１２０ａからエスケープし、隣接するシンチレータ（Ｂ）に再吸収される。
【００６１】
この図１２の状態において、シンチレータ（Ａ）に入射された放射線１１０のエネルギーをエネルギーＥとし、シンチレータ（Ａ）の受光素子３２でエネルギーＥ1が得られ、シンチレータ（Ｂ）の受光素子３２でエネルギーＥ2が得られたものとする。このとき、各エネルギーには、下記の式（１）の関係が成り立つ。
Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2    …（１）
【００６２】
さらに、検出器応答も含めたゆらぎ誤差がポアソン分布に依存すると仮定すると、シンチレータ（Ａ）の検出エネルギーのゆらぎをΔＥ1、シンチレータ（Ｂ）の検出エネルギーのゆらぎをΔＥ2とした場合、次式（２）が成り立つ。
【数１】
2016176727.tif 000003
【００６３】
誤差伝搬の法則より、シンチレータ（Ａ）およびシンチレータ（Ｂ）の検出エネルギーを足し合わせた場合に得られるゆらぎ誤差を計算すると、次式（３）が得られる。
【数２】
2016176727.tif 000004
【００６４】
したがって、エネルギーＥ1とエネルギーＥ2とを足し合わせたエネルギーのゆらぎ誤差は、入射エネルギーに依存し、理想的には、単一シンチレータ内だけで全てのエネルギーを検出した場合のゆらぎ誤差と等しいことが示される。このように、検出エネルギーの足し合わせを行っても合計エネルギーのゆらぎ誤差は変わらないため、蛍光Ｘ線の再吸収に伴う複数シンチレータの同時計数時には、エネルギーを足し合わせることでメインピークを復元し、エスケープ補正処理を行うことができる。
【００６５】
図１３は、第１の実施形態に係る同時計数を用いたエスケープ補正処理の一例のフローチャートを示す。第１の実施形態では、この図１３におけるフローチャートの各処理は、処理・駆動回路２０１において実行される。
【００６６】
ステップＳ１０で、処理・駆動回路２０１は、各受光素子３２からの信号に基づき、シンチレータ１００ａ毎にエネルギー検出を行う。次のステップＳ１１で、処理・駆動回路２０１は、ステップＳ１０でのエネルギー検出の結果に基づき、複数のシンチレータ１００ａから同時にエネルギーが検出されたか否かを判定する。処理・駆動回路２０１は、複数のシンチレータ１００ａから同時にエネルギーが検出されなかったと判定した場合、図１３のフローチャートによる一連の処理を終了させる。
【００６７】
処理・駆動回路２０１は、ステップＳ１１で、複数のシンチレータ１００ａから同時にエネルギーが検出されたと判定した場合、処理をステップＳ１２に移行させる。
【００６８】
ステップＳ１２で、処理・駆動回路２０１は、ステップＳ１１で検出されたエネルギーに蛍光Ｘ線によるエネルギー領域のエネルギーが含まれるか否かを判定する。より具体的には、処理・駆動回路２０１は、シンチレータ１００ａを構成する材質（元素）から予想される蛍光Ｘ線のエネルギー領域を示す情報を予めパラメータとしてメモリなどに記憶しておく。そして、ゆらぎ誤差の影響も加味して、図１４に例示されるように、蛍光Ｘ線のエネルギー領域におけるピークに基づき蛍光Ｘ線判定区間をエネルギースペクトル内に設定する。蛍光Ｘ線判定区間は、検出器全体のゆらぎ誤差を含んだ範囲を設定する事が望ましく、例えば、蛍光Ｘ線ピークをガウス分布で近似可能と想定できる場合には、エネルギーピークから±３σなどの範囲を設定することが考えられる。
【００６９】
処理・駆動回路２０１は、ステップＳ１２の判定の結果、ステップＳ１１で検出されたエネルギーに蛍光Ｘ線１１１によるエネルギー領域のエネルギーが含まれないと判定した場合、図１３のフローチャートによる一連の処理を終了させる。
【００７０】
一方、処理・駆動回路２０１は、ステップＳ１２の判定の結果、ステップＳ１１で検出されたエネルギーに蛍光Ｘ線１１１によるエネルギー領域のエネルギーが含まれると判定した場合、処理をステップＳ１３に移行させる。ステップＳ１３で、処理・駆動回路２０１は、検出された蛍光Ｘ線１１１のエネルギー領域のエネルギーを、当該蛍光Ｘ線１１１を発生させた放射線１１０の入射元のシンチレータ１００ａで検出されたエネルギーと足し合わせる。これにより、処理・駆動回路２０１は、エスケープによる放出分が補正されたエネルギーを得ることができる。
【００７１】
上述の処理について、図１２を用いてより具体的に説明する。先ず、処理・駆動回路２０１は、ステップＳ１０のエネルギー検出結果に基づき、シンチレータ（Ａ）および（Ｂ）から同時にエネルギーが検出されたと判定する（ステップＳ１１）。そして、シンチレータ（Ａ）および（Ｂ）からそれぞれ検出されたエネルギーが図１４に示した蛍光Ｘ線判定区間内のエネルギーであるか否かを判定する。この例では、シンチレータ（Ｂ）から検出されたエネルギーが蛍光Ｘ線判定区間内のエネルギーであるとされ、蛍光Ｘ線１１１のエネルギー領域のエネルギーであると判定する（ステップＳ１２）。
【００７２】
また、この例の場合には、処理・駆動回路２０１は、蛍光Ｘ線由来のエネルギーではないエネルギーが検出されたシンチレータ（Ａ）は、シンチレータ（Ｂ）で検出された蛍光Ｘ線１１１を発生させた放射線１１０の入射元であると判定することができる。処理・駆動回路２０１は、この判定結果に基づき、シンチレータ（Ａ）により検出されたエネルギーＥ1に、シンチレータ（Ｂ）により検出されたエネルギーＥ2を足し合わせることで、エスケープの影響が抑制されたエネルギースペクトルを、データ処理によって復元することができる。
【００７３】
ここで、単位時間当たりにシンチレータアレイへ入射する放射線量が多い場合には、独立な放射線が同時に複数のシンチレータ１００ａに入射する場合も有り得る。したがって、蛍光Ｘ線判定区間に何れのシンチレータ１００ａによる検出エネルギーも含まれない場合は、独立した放射線によるエネルギー検出であるとする。この場合、上述の図１３のフローチャートのステップＳ１２において、検出されたエネルギーが蛍光Ｘ線のエネルギー領域のエネルギーを含まないと判定され、ステップＳ１３での足し合わせ処理がキャンセルされることになる。
【００７４】
上述した図１２では、側面を接して隣接するシンチレータ（Ａ）および（Ｂ）の例が示されている。図１５は、この場合、シンチレータ（Ａ）および（Ｂ）を含むシンチレータアレイを入射面から見た例を示す。図１５において、中央のシンチレータ（Ａ）に対して、シンチレータ（Ａ）の各辺に接して４個のシンチレータ（ii）が配置され、シンチレータ（Ａ）の各頂点に接して４個のシンチレータ（iii）が配置されている。この図１５を参照してシンチレータ（Ａ）および（Ｂ）の位置関係を表すと、中央のシンチレータ（Ａ）に対し、シンチレータ（Ｂ）は、シンチレータ（Ａ）の各辺に接するシンチレータ（ii）の何れかとなる。
【００７５】
検出エネルギーの足し合わせ処理においては、注目するシンチレータ（Ａ）の最近傍に隣接する４個のシンチレータ（ii）だけに限る必要はなく、シンチレータ（iii）も含めた近傍８個のシンチレータを同時検出判定に含めてもよい。また、蛍光Ｘ線のエネルギー領域のエネルギーがシンチレータを貫通する可能性がある場合には、注目するシンチレータに対してさらに複数個離れた位置にあるシンチレータであっても、エネルギーの同時性を判定基準として足し合わせ処理に用いてもよい。
【００７６】
（第１の実施形態に係る計測システム）
次に、第１の実施形態に係る計測システムについて説明する。図１６は、第１の実施形態に係る計測システムの一例の構成を示す。なお、図１６において、上述した図３と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１６において、計測システム２２０は、検出部２００と、データ処理部２１０とを含む。検出部２００は、図３に示した計測装置２に対して通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０２を追加し、さらに、シンチレータ１００の代わりに、第１の実施形態に係るシンチレータ１００ａ（図８参照）を用いている。なお、これに限らず、シンチレータ１００の代わりに、図９を用いて説明したシンチレータ１００ｂを用いてもよい。
【００７８】
検出部２００において、処理・駆動回路２０１は、受光素子３２を駆動して、受光素子３２から、受光されたシンチレーション光に応じた電気信号を読み出す。処理・駆動回路２０１は、上述したように、受光素子３２から読み出した電気信号に対して波形整形やＡ／Ｄ変換といった所定の信号処理を施して、検出データとして出力する。処理・駆動回路２０１から出力された検出データは、通信Ｉ／Ｆ２０２を介してデータ処理部２１０に転送される。
【００７９】
データ処理部２１０は、通信Ｉ／Ｆ２１１および２１４と、データストレージ２１２と、演算処理回路２１３と、表示ドライバＩ／Ｆ２１５とを含み、例えばパーソナルコンピュータを用いて構成することができる。通信Ｉ／Ｆ２１１は、検出部２００の通信Ｉ／Ｆ２０２との通信を制御する。データストレージ２１２は、ハードディスクドライブやフラッシュメモリであって、データやプログラムを記憶する。
【００８０】
演算処理回路２１３は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)およびＲＡＭ(Random  Access  Memory)を含み、ＲＯＭやデータストレージに記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用いて演算処理を行う。また、演算処理回路２１３は、プログラムに従い、データ処理部２１０全体の動作を制御する。さらに、演算処理回路２１３は、通信Ｉ／Ｆ２１１を介して検出部２００と通信を行い、検出部２００の動作を更に制御することもできる。
【００８１】
表示ドライバＩ／Ｆ２１５は、演算処理回路２１３が例えば演算処理結果に従い生成した表示制御信号に従いモニタ出力信号を生成し、ＬＣＤ(Liquid  Crystal  Display)といった表示デバイスを用いたモニタ装置に対して表示制御信号に従った画面を表示させる。通信Ｉ／Ｆ２１４は、例えばＬＡＮ(Local  Area  Network)やインターネットといった通信ネットワークに対するインタフェースであり、例えば、演算処理回路２１３から出力された演算処理結果のデータを、通信ネットワークを介して外部に送信する。通信Ｉ／Ｆ２１４は、これに限らず、ＵＳＢ(Universal  Serial  Bus)やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といったデータインタフェースであってもよい。
【００８２】
図１７は、第１の実施形態に係る計測処理を示す一例のフローチャートである。シンチレータ１００ａそれぞれに対応する各受光素子３２は、放射線の入射により各シンチレータ１００ａにおいて発光されたシンチレーション光を受光し、受光したシンチレーション光を強度に従った電気信号に変換する。ステップＳ２０で、処理・駆動回路２０１は、各受光素子３２から出力された電気信号を取得する。換言すれば、処理・駆動回路２０１は、受光素子３２から出力された電気信号により、受光したシンチレーション光の強度に従った値を取得する。
【００８３】
次のステップＳ２１で、処理・駆動回路２０１は、互いに隣接する受光素子３２から取得した電気信号に対して閾値判定を行う。次のステップＳ２２で、処理・駆動回路２０１は、ステップＳ２１での閾値判定に従い、互いに隣接する受光素子３２間で同時に閾値以上の電気信号を検出したか否かを判定する。処理・駆動回路２０１は、検出していないと判定した場合、処理をステップＳ２４に移行させる。
【００８４】
一方、処理・駆動回路２０１は、ステップＳ２２で、互いに隣接する受光素子３２間で同時に閾値以上の電気信号を検出したと判定した場合、処理をステップＳ２３に移行させる。この場合、エスケープにより放出された蛍光Ｘ線が隣接するシンチレータ１００ａにより再吸収されたことが考えられる。ステップＳ２３において、処理・駆動回路２０１は、上述した図１３のフローチャートに従いエスケープ補正処理を実行する。図１３のフローチャートによる処理が終了すると、処理がステップＳ２４に移行される。
【００８５】
処理・駆動回路２０１は、ステップＳ２４で、受光素子３２から取得された電気信号に基づくエネルギーを、放射線の検出データとしてデータ処理部２１０に転送する。ここで、処理・駆動回路２０１は、上述のステップＳ２３の処理が実行された場合には、エスケープによる放出分が補正されたエネルギーを、検出データとしてデータ処理部２１０に転送する。
【００８６】
データ処理部２１０は、処理・駆動回路２０１から転送された検出データを通信Ｉ／Ｆ２１１により受信し、受信した検出データをデータストレージ２１２に保存する（ステップＳ２５）。次のステップＳ２６で、データ処理部２１０において、演算処理回路２１３が、データストレージ２１２から保存された検出データを読み出して、通信Ｉ／Ｆ２１４や表示デバイスＩ／Ｆ２１５から外部に出力する。
【００８７】
このように、第１の実施形態によれば、シンチレータの入射面を非対称の傾斜面として構成し、エスケープによりシンチレータ外に放出された蛍光Ｘ線を隣接するシンチレータにより再吸収し、蛍光Ｘ線のシンチレータアレイ外への流出を抑制している。第１の実施形態では、さらに、互いに隣接するシンチレータ間での同時計数処理を組み合わせることにより、シンチレータ間のエスケープに伴い入射放射線のエネルギーが複数のエネルギー領域に分割されて検出される場合でも、高精度なエネルギー計測が可能である。第１の実施形態に係る構成を適用することで、エスケープが低減されメインピークのカウント数を増加させることができ、より少ない放射線計測データであっても統計誤差を抑えたエネルギースペクトルの補正が可能である。
【００８８】
また、第１の実施形態によれば、シンチレータの入射面を傾斜面としてエスケープにより放出される蛍光Ｘ線を吸収しているため、放射線のエネルギー検出精度を向上させることができる。また、隣接するシンチレータによる検出結果との同時計数処理により、シンチレータ間のエスケープを補正することができる。これにより、シンチレータの入射面が受光素子の受光面と平行である場合と比較して、少ないデータ数で同等の統計精度を得ることが可能である。
【００８９】
このため、例えば第１の実施形態に係るシンチレータ１００ａまたは１００ｂにより構成されるシンチレータアレイを用いることで、低被曝かつ高画質なＣＴ(Computed  Tomography)装置を構成可能である。
【００９０】
例えば、一般的にシンチレータとして用いられるＬＹＳＯやＮａＩ、ＹＡＰなどの材質でエネルギースペクトルを計測した場合、メインピークから、蛍光Ｘ線のエネルギー分小さいエネルギー領域にエスケープピークが生じる。このような、実際の入射エネルギーを正確に表していないエネルギースペクトルを用いた場合、ＣＴの再構成画像におけるノイズなどの原因となり得る。エスケープに対しては、統計的な処理によって補正する方法も考えられるが、この場合、統計量の少ないデータでは、補正時の誤差が大きくなってしまうおそれがある。そのため、エスケープの発生量自体を減少させることが、誤差の小さいエネルギースペクトルを得る上では重要である。
【００９１】
（第１の実施形態の第１の変形例）
次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。図１８は、第１の実施形態の第１の変形例に係るシンチレータの一例の構成を示す。なお、図１８において、図８と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９２】
図１８において、シンチレータ１００ｃは、図８に示した第１の実施形態に係るシンチレータ１００ａに対して、入射面が上に凸の曲面１２１をなしている例である。曲面１２１は、例えば、図８に示したシンチレータ１００ａにおける傾斜面１２０ａと同等の傾斜面１２２を仮定し、この傾斜面１２２を上に凸の曲面としたものと考えることができる。このように、入射面が上に凸の曲面であっても、シンチレータ１００ｃからエスケープした蛍光Ｘ線を、隣接するシンチレータ１２０ｃで再吸収することが可能である。
【００９３】
（第１の実施形態の第２の変形例）
次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。第１の実施形態の第２の変形例は、１つの受光素子３２に対して複数種類のシンチレータを対応させた例である。図１９は、第１の実施形態の第２の変形例に係るシンチレータの一例の構成を示す。なお、図１９において、上述の図８と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９４】
図１９において、シンチレータ１００ｄは、傾斜が互いに異なる傾斜面１２０ｄ1および１２０ｄ2を入射面とする２つのシンチレータ１００ｄ1および１００ｄ2を含み、これら２つのシンチレータ１００ｄ1および１００ｄ2が１つの受光素子３２に対して配されている。すなわち、受光素子３２は、シンチレータ１００ｄ1および１００ｄ2によるシンチレータ光を検出することになる。また、図１９において、複数のシンチレータ１００ｄ、１００ｄ、…を含むシンチレータアレイとして見るとき、各シンチレータ１００ｄが含む２つのシンチレータ１００ｄ1および１００ｄ2は、周期的に配置される。
【００９５】
この図１９の構成によれば、シンチレータ１００ｄ1でエスケープした蛍光Ｘ線を、受光素子３２を共通とするシンチレータ１００ｄ2で再吸収することが可能であり、より効率的にエスケープピークを低減させることができる。
【００９６】
なお、シンチレータ１００ｄ1および１００ｄ2は、同一素材である必要はない。
【００９７】
（第１の実施形態の第２の変形例の別の例）
次に、第１の実施形態の第２の変形例の別の例について説明する。第１の実施形態の第２の変形例の別の例は、入射面が傾斜面とされた第１のシンチレータと、入射面が受光素子３２の受光面に対して平行な面とされた第２のシンチレータとを、１つの受光素子３２に対応させた例である。
【００９８】
図２０は、第１の実施形態の第２の変形例の別の例に係るシンチレータの一例の構成を示す。なお、図２０において、上述の図８と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９９】
図２０において、シンチレータ１００ｅは、入射面が傾斜面１２０ｅとされた第１のシンチレータ１００ｅ1と、入射面が受光素子３２の受光面に対して平行な面とされた第２のシンチレータ１００ｅ2とを含み、これら２つのシンチレータ１００ｅ1および１００ｅ2が１つの受光素子３２に対して配されている。すなわち、受光素子３２は、シンチレータ１００ｅ1および１００ｅ2によるシンチレータ光を検出することになる。また、図２０において、複数のシンチレータ１００ｅ、１００ｅ、…を含むシンチレータアレイとして見るとき、各シンチレータ１００ｅが含む２つのシンチレータ１００ｅ1および１００ｅ2は、周期的に配置される。
【０１００】
この構成においても、シンチレータ１００ｅ1でエスケープした蛍光Ｘ線を、受光素子３２を共通とするシンチレータ１００ｅ2で再吸収することが可能であり、より効率的にエスケープピークを低減させることができる。また、受光素子３２の受光面に平行な面におけるシンチレータ１００ｅ2の入射面の面積を、シンチレータ１００ｅ1の面積よりも小さくすることで、シンチレータ１００ｅ2によるエスケープを抑制することが可能である。
【０１０１】
なお、第１の実施形態の第２の変形例の別の例においても、シンチレータ１００ｅ1および１００ｅ2は、同一素材である必要はない。例えば、シンチレータ１００ｅ2を、シンチレータ１００ｅ1に対してより密度の低い材質で構成することが考えられる。
【０１０２】
（第１の実施形態の第３の変形例）
次に、第１の実施形態の第３の変形例について説明する。第１の実施形態の第３の変形例は、複数種類のシンチレータを用いて１つのシンチレータを構成する例である。
【０１０３】
図２１は、第１の実施形態の第３の変形例に係るシンチレータの一例の構成を示す。なお、図２１において、上述の図８と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図２１（ａ）は、シンチレータ１００ｆが、シンチレータ１００ｆ1と、シンチレータ１００ｆ1に対して相対的に吸収断面積の小さいシンチレータ１００ｆ2とを含んで構成された例である。ここで、シンチレータ１００ｆ1は、上述の図８で示したシンチレータ１００ａと同様に、入射面が傾斜面１２０ｆ1とされている。一方、シンチレータ１００ｆ2は、一方の面がシンチレータ１００ｆ1の傾斜面１２０ｆ1に密着され、他方の面が、傾斜面１２０ｆ1と平行な傾斜面とされて、厚みが均一とされている。また、シンチレータ１００ｆ2の厚みは、シンチレータ１００ｆ1の高さに対して十分小さいものとする。
【０１０５】
なお、シンチレータ１００ｆ1とシンチレータ１００ｆ2とは、屈折率のマッチングをとった光学グリスなどにより接触しているものとし、シンチレータ１００ｆ2で生じたシンチレータ光は、受光素子３２に到達可能であるとする。
【０１０６】
蛍光Ｘ線の発生過程より、蛍光Ｘ線は、シンチレータに入射したＸ線（放射線）よりも小さいエネルギー領域のエネルギーとして放出される。このため、物質中の透過力で比較すると、シンチレータに入射された放射線に対して、蛍光Ｘ線の方が透過力は小さい事が期待される。この、エネルギー領域に依存する透過力の違いを利用して、シンチレータ表面からの蛍光Ｘ線のエスケープを低減することが可能である。
【０１０７】
具体的には、図２１（ａ）において、放射線が直接的に入射されるシンチレータ１００ｆ2中では入射された放射線は、透過力が高いため、より高密度なシンチレータ１００ｆ1に到達し易いと期待される。一方、シンチレータ１００ｆ1で発生した蛍光Ｘ線は、透過力が入射放射線と比較して小さいため、吸収断面積の小さいシンチレータ１００ｆ2中で再吸収される可能性が高い。
【０１０８】
したがって、シンチレータ１００ｆ1の入射面に、シンチレータ１００ｆ1に対して相対的に吸収断面積の小さいシンチレータ１００ｆ2を配置することで、入射面に周期的に傾斜を持たせた構造のみの場合と比較して、蛍光Ｘ線のエスケープによるシンチレータアレイ外への放出をさらに抑制可能である。
【０１０９】
図２１（ｂ）は、第１の実施形態の第３の変形例に係るシンチレータの構成の別の例を示す。図２１（ｂ）において、シンチレータ１００ｆ’は、上述のシンチレータ１００ｆ１と、シンチレータ１００ｆ1に対して相対的に吸収断面積の小さいシンチレータ１００ｆ3とを含んで構成された例である。ここで、図２１（ａ）のシンチレータ１００ｆ2は、厚みが均一とされているのに対して、図２１（ｂ）に示されるシンチレータ１００ｆ3は、厚みが不均一とされている。図２１（ｂ）の例では、シンチレータ１００ｆ3は、シンチレータ１００ｆ1との接触面は、シンチレータ１００ｆ1の入射面の傾斜面１２０ｆ1と共通する傾斜を有しているのに対し、入射面は、受光素子３２の受光面に対して平行な面１２０ｆ3とされている。
【０１１０】
なお、上述した第１の実施形態の各変形例および各変形例の別の例に係るシンチレータの構成のうち、互いに排他的となっていない構成は、それぞれ組み合わせて実施することが可能である。
【０１１１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態の各変形例および各変形例の別の例では、図１７のフローチャートを用いて説明したように、エスケープ補正処理を処理・駆動回路２０１において実行していた。これに対して、第２の実施形態では、エスケープ補正処理を、データ処理部２１０内の演算処理回路２１３において実行させる。
【０１１２】
なお、第２の実施形態において、計測システムは、図１６を用いて説明した第１の実施形態に係る計測システム２２０をそのまま適用できるので、ここでの説明を省略する。また、シンチレータの構成は、上述した第１の実施形態の各変形例および各変形例の別の例で説明した何れの構成も適用可能である。
【０１１３】
図２２は、第２の実施形態に係る計測処理を示す一例のフローチャートである。ここでは、シンチレータとして、図８により説明した、第１の実施形態に係るシンチレータ１００ａを用いるものとする。これはこの例に限定されず、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態の各変形例および各変形例の別の例で説明した何れの構成のシンチレータを用いてもよい。
【０１１４】
シンチレータ１００ａそれぞれに対応する各受光素子３２は、放射線の入射により各シンチレータ１００ａにおいて発光されたシンチレーション光を受光し、受光したシンチレーション光を強度に従った電気信号に変換する。ステップＳ３０で、処理・駆動回路２０１は、各受光素子３２から出力された電気信号を取得し、取得した電気信号に対して波形整形やＡ／Ｄ変換といった所定の信号処理を施して、検出データを得る。処理・駆動回路２０１は、ステップＳ３１で、この検出データをデータ処理部２１０に転送する。
【０１１５】
データ処理部２１０は、処理・駆動回路２０１から転送された検出データを通信Ｉ／Ｆ２１１により受信し、受信した検出データをデータストレージ２１２に保存する（ステップＳ３２）。
【０１１６】
次のステップＳ３３で、データ処理部２１０において、演算処理回路２１３が、データストレージ２１２から保存された検出データを読み出す。そして、演算処理回路２１３は、互いに隣接する受光素子３２から取得した電気信号に基づく検出データに対して閾値判定を行う。次のステップＳ３４で、演算処理回路２１３は、ステップＳ３３での閾値判定に従い、互いに隣接する受光素子３２間で同時に閾値以上の電気信号を検出したか否かを判定する。演算処理回路２１３は、検出していないと判定した場合、処理をステップＳ３６に移行させ、検出データを通信Ｉ／Ｆ２１４や表示デバイスＩ／Ｆ２１５から外部に出力する。
【０１１７】
一方、演算処理回路２１３は、ステップＳ３４で、互いに隣接する受光素子３２間で同時に閾値以上の電気信号を検出したと判定した場合、処理をステップＳ３５に移行させる。ステップＳ３５において、演算処理回路２１３は、上述した図１３のフローチャートに従いエスケープ補正処理を実行する。図１３のフローチャートによる処理が終了すると、処理をステップＳ３６に移行させ、エスケープ補正処理を施した検出データを、通信Ｉ／Ｆ２１４や表示デバイスＩ／Ｆ２１５から外部に出力する。
【０１１８】
このように、第２の実施形態においても、各シンチレータ１００ａによる検出結果に対して同時計数処理を施して、エスケープ補正処理を実施することが可能である。また、第２の実施形態の構成によれば、同時計数処理によるエスケープ補正処理を演算処理回路２１３で行うようにしている。そのため、検出部２００における処理・駆動回路２０１の構成を、第１の実施形態の構成に対して簡略化することが可能である。
【０１１９】
なお、上述では、各実施形態の構成がＣＴ装置のような検査装置１に適用されるように説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、各実施形態の構成は、シンチレータアレイを用いて放射線を検出する他の種類の装置にも適用可能なものである。
【０１２０】
なお、各実施形態は、上述したそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
２  計測装置
３２  受光素子
３３  検出器アレイ
３５  シンチレータ層
１００，１００’，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｆ’  シンチレータ
１１０，１１０ａ，１１０ｂ  放射線
１１１  蛍光Ｘ線
１２０ａ，１２０ｂ1，１２０ｂ2，１２０ｄ1，１２０ｄ2，１２０ｅ，１２２  傾斜面
１２１  曲面
２００  検出部
２０１  処理・駆動回路
２１０  データ処理部
２１２  データストレージ
２１３  演算処理回路
【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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