(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら放射線のエネルギ分解能を向上させることである。【解決手段】放射線Ｒを光に変換するシンチレータであって、放射線Ｒが入射する放射線入射面２０１と、当該放射線入射面２０１に直交して設けられ、前記放射線Ｒにより生じた光を射出する光射出面２０２と、前記放射線入射面２０１及び前記光射出面２０２を繋ぎ、前記放射線入射面２０１の反光射出面２０２側から光射出面２０２側に向かうに従って、連続的又は段階的に、入射方向における放射線入射面２０１からの距離が大きくなるように形成された傾斜面２０３とからなる側面視において概略直角三角形状をなす。【選択図】図１
2009156740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を光に変換するシンチレータであって、
放射線が入射する放射線入射面と、
当該放射線入射面に直交して設けられ、前記放射線により生じた光を射出する光射出面と、
前記放射線入射面及び前記光射出面を繋ぎ、前記放射線入射面の反光射出面側から光射出面側に向かうに従って、連続的又は段階的に、入射方向における放射線入射面からの距離が大きくなるように形成された傾斜面と、
からなる側面視において概略直角三角形状をなすシンチレータ。
【請求項２】
前記放射線入射面及び前記傾斜面に光反射処理及び遮光処理が施されている請求項１記載のシンチレータ。
【請求項３】
前記光射出面を除く他の面に光反射処理及び遮光処理が施されている請求項１又は２記載のシンチレータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のシンチレータと、当該シンチレータにより変換された光を検出する光検出部と、該光検出部からの検出信号を受信して、放射線量を算出する演算装置と、を備える放射線検出装置。
【請求項５】
前記光検出部が、光射出面において放射線入射方向に沿って設けられた複数の光検出器から構成されている請求項４記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記放射線入射面の前方に設けられたコリメータをさらに備え、
前記演算装置が、前記コリメータにより放射線入射面に入射する放射線の入射位置を移動させる毎に得られる検出信号に基づいて、放射線量を算出するものである請求項４又は５記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記放射線入射面に放射線を照射する放射線源と、を備え、
前記シンチレータをその放射線入射面及び光射出面がそれぞれ同じ向きとなるように複数枚重ね合わせてシンチレータユニットを構成し、
前記演算装置が、前記シンチレータユニットと前記放射線源との間に被検体を相対移動させた際に各シンチレータにおいて生じる光から得られる検出信号に基づいて、前記被検体の二次元画像を生成するものである請求項４、５又は６記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータ及びシンチレータを用いた放射線検出装置に関し、特にエネルギの異なる放射線の分離（弁別）を容易にするシンチレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線検出装置としては、特許文献１に示すように、円柱形のシンチレータを用いたものがある。このものは、上端面を放射線入射面とし、その下端面を光射出面として、その下端面に光電子増倍管等の光検出部を設けている。このような構成により、放射線のエネルギの弁別及び放射線の計数を行うようにしている。
【０００３】
また、このような放射線検出装置において、エネルギ分解能を改善するため、特許文献２に示すように、シンチレータ素子を光反射膜を介して複数積層した多層型シンチレータが考えられている。具体的にこのものは、各シンチレータ素子において得られる発光に基づく光（シンチレーション光）を、当該シンチレータ素子における端部断面部に設けた光電子増倍管（光検出部）により検出し、各シンチレータ素子からの光を検出することにより、放射線のエネルギ弁別と放射線の計数を高感度および高精度に行うことができる。
【０００４】
しかしながら、シンチレータ素子を光反射膜を介して複数積層するものであり、構成が複雑になってしまう上に、装置が大型化してしまうという問題がある。また、光反射膜により放射線が減衰してしまい、エネルギ弁別に誤差が生じてしまうという問題もある。また、測定エネルギ範囲を広げ、又分解能を高めるためには、シンチレータ素子の枚数を増やす必要もあり、それに合わせて光検出器の個数も多くする必要がある。
【特許文献１】特開平１０−３９０３５号公報
【特許文献２】特開２００５−９１０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、簡単な構成でありながら放射線のエネルギ分解能を向上させることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係るシンチレータは、放射線を光に変換するシンチレータであって、放射線が入射する放射線入射面と、当該放射線入射面に直交して設けられ、前記放射線により生じた光を射出する光射出面と、前記放射線入射面及び前記光射出面を繋ぎ、前記放射線入射面の反光射出面側から光射出面側に向かうに従って、連続的又は段階的に、入射方向における放射線入射面からの距離が大きくなるように形成された傾斜面とからなる側面視において概略直角三角形状をなすことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る放射線検出装置は、放射線を光に変換するシンチレータと、該シンチレータにより変換された光を検出する光検出部と、該光検出部からの検出信号を受信して、エネルギ量や計数値等の放射線量を算出する演算装置と、を備え、前記シンチレータが、放射線が入射する放射線入射面と、該放射線入射面に直交して設けられ、前記放射線により生じた光を射出する光射出面と、前記放射線入射面及び前記光射出面を繋ぎ、前記放射線入射面の反光射出面側から光射出面側に向かうに従って、連続的又は段階的に、入射方向における放射線入射面からの距離が大きくなるように形成された傾斜面とからなる側面視において概略直角三角形状をなすものであることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、放射線はそのエネルギによりシンチレータ内の到達する距離が比例することから、放射線の入射位置に応じて、シンチレータ内で光に変換される放射線とシンチレータを通過する放射線とに分離することができる。したがって、シンチレータを多層にする必要がなく、概略直角三角形状という極めて簡単な形状を成すシンチレータにより、エネルギ分解能を向上させることができ、放射線を高感度及び高精度に検出することができる。
【０００９】
また、外部から光が入射して測定誤差となることを防ぐとともに、シンチレータ内で生じた光（シンチレーション光）を効率よく光射出面に導くためには、前記放射線入射面及び前記傾斜面に光反射処理及び遮光処理が施されていることが望ましく、さらに、上記効果を顕著にするためには、前記放射線入射面、前記傾斜面及び概略直角三角形を形成する面、即ち光射出面を除く他の面に光反射処理及び遮光処理が施されていることが望ましい。
【００１０】
エネルギ分解能を一層向上させるためには、前記光検出部が、光射出面において放射線入射方向に沿って設けられた複数の光検出器から構成されていることが望ましい。
【００１１】
放射線のエネルギを一層正確に検出するためには、前記放射線入射面の前方に設けられたコリメータをさらに備え、前記演算装置が、前記コリメータにより放射線入射面に入射する放射線の入射位置を移動させる毎に得られる検出信号に基づいて、放射線量を算出するものであることが望ましい。
【００１２】
本発明の放射線検出装置を用いて、被検体の二次元画像を生成することができるようにするためには、前記放射線入射面に放射線を照射する放射線源をさらに備え、前記シンチレータをその放射線入射面及び光射出面がそれぞれ同じ向きとなるように複数枚重ね合わせてシンチレータユニットを構成し、前記演算装置が、前記シンチレータユニットと放射線源との間に被検体を相対移動させた際に各シンチレータから得られる検出信号に基づいて、前記被検体の二次元画像を生成するものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明によれば、簡単な構成でありながら放射線のエネルギ分解能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
【００１５】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る放射線検出装置１の構成を模式的に示す側面図、図２はシンチレータ２の斜視図、図３は異なるエネルギの放射線の分離を示す模式図である。
【００１６】
本実施形態に係る放射線検出装置１は、図１に示すように、シンチレータ２と、シンチレータ２に入射する放射線Ｒの入射位置を変更するコリメータ３と、シンチレータ２内で生じた光（シンチレーション光）を検出する光検出部４と、当該光検出部４からの検出信号を受信して、放射線Ｒの計数をする演算装置５とを備えている。
【００１７】
以下、各部２〜５について説明する。
【００１８】
シンチレータ２は、Ｘ線が入射すると蛍光（シンチレーション光）を発するＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータであり、図１に示すように、側面視において概略直角三角形状を成す平板状のものである。
【００１９】
そして、シンチレータ２は、放射線ＲであるＸ線が入射する放射線入射面２０１と、当該放射線入射面２０１に直交して設けられ、放射線Ｒにより生じた光を射出する光射出面２０２と、放射線入射面２０１及び光射出面２０２を繋ぎ、放射線入射面２０１の光射出面２０２側から光射出面２０２側（つまりＸ方向）に向かうに従って連続的に入射方向（つまりＺ方向）における放射線入射面２０１からの距離が大きくなるように形成された傾斜面２０３とを備えている。
【００２０】
放射線入射面２０１、光射出面２０２及び傾斜面２０３は、図２に示すように、矩形状を成す平面である。
【００２１】
また、放射線入射面２０１、傾斜面２０３及び直角三角形の側面２０４、２０５は、外部からの光がシンチレータ２内に入射して、光検出部４により検出されないようにするため遮光処理が施されている。遮光処理としては、放射線入射面２０１及び傾斜面２０３に遮光膜を形成することもできるし、また、放射線入射面２０１及び傾斜面２０３に遮光部材を設けるようにしても良い。一方、上記遮光処理は、シンチレータ２内で発光したシンチレーション光が反射し、光検出部４へ導かれるように反射機能を兼ねても良い。
【００２２】
一方、光射出面２０２は、透明性を確保するために、表面ポリッシング処理が施されている。表面ポリッシング処理としては、例えば、磁化したスラリーをマグネットで引きつけながら研磨する方法、バフ研磨、又は化学エッチング処理などが考えられる。
【００２３】
コリメータ３は、図示しない放射線源とシンチレータ２との間、つまり、シンチレータ２の放射線入射面２０１の前方（Ｚ方向上方）に設けられて、放射線Ｒの入射位置を変更するものである。例えば、後述する演算装置５により、放射線Ｒの入射位置が、反光射出面２０２側から光射出面２０２側（Ｘ方向）に移動するように制御される。
【００２４】
光検出部４は、シンチレータ２の光射出面２０２に対向して接触して設けられている。具体的には、光射出面２０２において、放射線入射方向（光射出面２０２の長手方向、Ｚ方向）に沿って設けられた複数の光検出素子を有するアレイ型光検出器である。この光検出器４の検出信号は、マルチチャンネルアナライザ等の信号処理器（図示しない）を介して演算装置５に出力される。
【００２５】
演算装置５は、コリメータ３の制御を行うとともに、光検出器４からの検出信号を受信して、放射線Ｒのエネルギ量の算出及び放射線Ｒの計数を行うものである。その機器構成は、図示しないＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース、ＡＤ変換器等からなる汎用又は専用のコンピュータであり、前記メモリの所定領域に格納してあるプログラムに基づいてＣＰＵやその周辺機器等が作動する。
【００２６】
なお、ＣＰＵを用いず、アナログ回路のみで前記各部としての機能を果たすように構成してもよいし、その一部の機能を外部のパソコン等と兼用するなど、物理的に一体である必要はなく、有線乃至無線によって互いに接続された複数の機器からなるものであってもよい。
【００２７】
次にこのように構成した放射線検出装置１の動作について演算装置５の機能と併せて説明する。
【００２８】
演算装置５は、放射線Ｒが、放射線入射面２０１の反光射出面２０２側から光射出面２０２側（Ｘ方向）に移動しながら入射するように、コリメータ３を制御する。このとき、図３に示すように、入射位置（Ａ）の場合は、エネルギの小さい放射線Ｒａは、シンチレータ２内で捕捉される。一方、エネルギの大きい放射線Ｒｂは、シンチレータ２内に捕捉されることなく、シンチレータ２を通過して傾斜面２０３から外部に通過する。これにより、エネルギの小さい放射線Ｒａが効率よく検出される。つまり、傾斜面２０３によって、エネルギの大きい放射線Ｒｂとエネルギの小さい放射線Ｒａとが分離（弁別）される。
【００２９】
また、入射位置（Ｂ）の場合は、エネルギの小さい放射線Ｒａ及びエネルギの大きい放射線Ｒｂの両方がシンチレータ２に捕捉され、それぞれその放射線Ｒａ、Ｒｂに基づく光が発生する。このとき、光検出器４は、それら両方の光を検出して、その検出信号を演算装置５に出力する。
【００３０】
このとき、演算装置５は、入射位置（Ａ）において検出されたエネルギの小さい放射線Ｒａの信号値を引くことによって、エネルギの大きい放射線Ｒｂの信号値を算出する。これにより、エネルギの大きい放射線Ｒｂのエネルギ量及び計数値を算出する際に、ノイズ信号となるエネルギの小さい放射線Ｒａの信号を除去することができる。以上から、エネルギの小さい放射線Ｒａのエネルギ量及びその計数値、及びエネルギの大きい放射線Ｒｂのエネルギ量及びその計数値を算出することができる。
【００３１】
＜第１実施形態の効果＞
【００３２】
このように構成した本実施形態に係る放射線検出装置１によれば、放射線Ｒの入射位置に応じて、シンチレータ２内で光に変換される放射線Ｒとシンチレータ２を通過する放射線Ｒとに分離することができる。したがって、シンチレータ２を多層にする必要がなく、概略直角三角形状という極めて簡単な形状をなす１枚のシンチレータ２により、エネルギ分解能を向上させることができ、放射線Ｒを高感度及び高精度に検出することができる。
【００３３】
また、コリメータ３により放射線Ｒの入射位置を放射線入射面２０１に沿ってＸ方向へ連続的に光射出面２０２側に移動させることで、入射位置に応じて異なるエネルギの放射線Ｒが分離されるので、エネルギ分解能を向上させることができる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
【００３５】
次に、本発明に係る放射線検出装置１について説明する。なお、前記第１実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。図４は本実施形態に係る放射線検出装置１の構成を模式的に示す側面図、図５は主としてシンチレータユニット２Ａを上から見た図である。
【００３６】
本実施形態の放射線検出装置１は、被検体Ｗに放射線Ｒを放射して、当該被検体Ｗの二次元画像を得るものであり、図４に示すように、放射線源６と、シンチレータユニット２Ａと、シンチレータユニット２Ａ内で生じた光を検出する光検出部４と、当該光検出部４からの検出信号を受信して二次元画像を取得する演算装置５と、を備えている。
【００３７】
放射線源６は、シンチレータ２の放射線入射面２０１と所定の間隔を置いて、Ｚ方向上方に設けられ、当該放射線入射面２０１に向かって放射線Ｒを照射するものである。具体的には、シンチレータユニット２Ａの放射線入射面２０１全体に単一強度のエネルギの放射線Ｒを照射する例えばラジオアイソトープである。
【００３８】
シンチレータユニット２Ａは、前記実施形態のシンチレータ２を複数用いて構成したものである。具体的にシンチレータユニット２Ａは、図５に示すように、各シンチレータ２の放射線入射面２０１及び光射出面２０２がそれぞれ同じ向きとなるように厚さ方向（つまりＹ方向）に複数枚重ね合わせて構成した概略三角柱形状をなすものである。
【００３９】
光検出部４は、シンチレータユニット２Ａを構成するシンチレータ２の光射出面２０２に対向して接触して設けられたものであり、本実施形態では、マルチグリッド型の光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いている。この光電子増倍管４の検出信号は、マルチチャンネルアナライザ等の信号処理器（図示しない）を介して演算装置５に出力される。
【００４０】
演算装置５は、シンチレータユニット２Ａと放射線源６との間に被検体Ｗを移動させた際の光電子増倍管４からの検出信号を受信して、放射線源６とシンチレータユニット２Ａとの間を通過する被検体Ｗの二次元画像を生成するものである。その機器構成は、前記実施形態と同様である。
【００４１】
次にこのように構成した本実施形態の放射線検出装置１の動作について、演算装置５の機能と併せて説明する。
【００４２】
放射線源６からシンチレータユニット２Ａに放射線Ｒを照射している状態において、被検体Ｗを放射線源６及びシンチレータユニット２Ａ間を図示しない搬送手段により一定速度で移動させる。そうすると、被検体Ｗを通過した放射線Ｒがシンチレータユニット２Ａに入射する。このとき、被検体Ｗの厚みに応じて、放射線Ｒのエネルギが減衰する。これにより、被検体Ｗの所定部位を通過する放射線Ｒは同じであるので、被検体Ｗを移動させることによって、その所定部位を通過する放射線Ｒのエネルギを測定することができる。
【００４３】
各シンチレータ２からの光を光電子増倍管４により検出することによって、被検体Ｗの移動方向（Ｘ方向）の嵩密度を算出することができる。各シンチレータ２により得られた信号を合わせることによって、被検体Ｗの二次元画像を得ることができる。
【００４４】
＜第２実施形態の効果＞
【００４５】
このように構成した本実施形態の放射線検出装置１によれば、第１実施形態のシンチレータ２を用いて、二次元画像を得ることができる。
【００４６】
＜その他の変形実施形態＞
【００４７】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００４８】
例えば、前記第１、第２実施形態のシンチレータ２は、傾斜面２０３が放射線入射面２０１の光射出面２０２側から光射出面２０２側に向かうに従って連続的に入射方向における放射入射面側からの距離が大きくなる平面状のものであったが、図６に示すように、階段状のものであっても良い。この場合、シンチレータ２の製造方法としては、長さの異なる短冊状のシンチレータ２を長いものから順位張り合わせることにより製造することが考えられる。
【００４９】
前記実施形態では、前記光射出面を除く他の面（放射線入射面２０１、傾斜面２０３及び直角三角形の側面２０４、２０５）に光反射処理及び遮光処理が施されているが、側面２０４、２０５には、光反射処理及び遮光処理を施さなくても良い。つまり、放射線入射面２０１及び傾斜面２０３に光反射処理及び遮光処理が施されていれば良い。
【００５０】
また、前記第１実施形態の放射線検出装置１は、コリレータを備えないものであっても良い。
【００５１】
さらに、前記第２実施形態の放射線検出装置１は、シンチレータ２を複数重ね合わせて形成したシンチレータユニット２Ａ用いたものであったが、単一（１枚）のシンチレータ２であってもよい。この場合、被検体ＷをＸ方向だけでなく、Ｙ方向にも移動させる必要がある。
【００５２】
その上、前記第１実施形態では、コリメータ３を制御して放射線Ｒの入射位置を変更するようにしているが、シンチレータ２を移動させて放射線Ｒの入射位置を変更するようにしても良い。
【００５３】
加えて、前記第２実施形態では、被検体Ｗを移動させるようにしているが、シンチレータユニット２Ａを移動させるようにしても良く、或いは、被検体Ｗ及びシンチレータユニット２Ａの両方を移動させるようにしても良い。
【００５４】
さらに加えて、前記第２実施形態の放射線源６は、単一強度の放射線Ｒを照射するものであったが、異なる強度の放射線Ｒを照射する例えばＸ線管を用いても良い。これならば、各放射線Ｒに応じた吸収度を用いることにより、より正確に密度分布を検出することができる。
【００５５】
また、第１実施形態の放射線検出装置１は、光検出素子を複数有するアレイ型光検出器を用いているがこれに限られず、光電子増倍管等の光検出器を複数配置するようにしても良い。また、１つの光電子増倍管を配置するようにすることもできる。
【００５６】
さらに、前記第２実施形態の放射線検出装置１は、マルチグリッド型の光電子増倍管を用いているがこれに限られず、各シンチレータ毎に、その光射出面に沿ってアレイ型光検出器又は光電子増倍管等の複数の光検出器を配置するようにしても良い。
【００５７】
また、前記実施形態では、Ｘ線を検出するものであったが、γ線を検出するものであっても良い。
【００５８】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態における放射線検出装置の構成を模式的に示す側面図。
【図２】同実施形態におけるシンチレータの側面図。
【図３】異なるエネルギの放射線の分離を示す模式図。
【図４】第２実施形態における放射線検出装置の構成を模式的に示す側面図。
【図５】主としてシンチレータユニットを上から見た図。
【図６】その他の変形実施形態におけるシンチレータの側面図。
【符号の説明】
【００６０】
１    ・・・放射線検出装置
Ｒ    ・・・放射線
２    ・・・シンチレータ
２０１・・・放射線入射面
２０２・・・光射出面
２０３・・・傾斜面
３    ・・・コリメータ
４    ・・・光検出部
５    ・・・演算装置
６    ・・・放射線源
２Ａ  ・・・シンチレータユニット
【図１】
2009156740.tif 000003
【図２】
2009156740.tif 000004
【図３】
2009156740.tif 000005
【図４】
2009156740.tif 000006
【図５】
2009156740.tif 000007
【図６】
2009156740.tif 000008