(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面上の位置に対応して第１番目乃至第Ｎ番目の出力端子（Ｎ≧４）からなる端子群が設けられ、放射線の入射位置に応じて当該Ｎ個の出力端子のうちの何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号を出力する放射線検出器と、
少なくともＮ−１個の抵抗器が縦続接続され、当該接続点および両端点のうちの互いに実質的に異なるＮ個の点それぞれが前記放射線検出器の前記Ｎ個の出力端子それぞれに接続されている抵抗器列と、
前記放射線検出器の前記Ｎ個の出力端子のうち第２番目の出力端子から第Ｎ−１番目の出力端子までの間にある前記抵抗器列中の何れかのＭ個の接続点（１≦Ｍ≦Ｎ−２）それぞれと接地との間にそれぞれ接続されているＭ個の抵抗器からなる接地抵抗器群と、
を備え、前記抵抗器列の両端点それぞれから出力される信号に基づいて前記入射位置を求める、ことを特徴とする放射線位置検出装置。
【請求項２】
前記抵抗器列は、前記放射線検出器の第ｎ番目の出力端子（１≦ｎ≦Ｎ／２）および第ｎ＋１番目の出力端子の間の抵抗器の抵抗値と、第Ｎ−ｎ番目の出力端子および第Ｎ−ｎ＋１番目の出力端子の間の抵抗器の抵抗値とが互いに等しい、ことを特徴とする請求項１記載の放射線位置検出装置。
【請求項３】
前記Ｍ個の抵抗器のうちの第ｍ番目の抵抗器（１≦ｍ≦Ｍ／２）および第Ｍ−ｍ＋１番目の抵抗器それぞれは、前記放射線検出器の前記Ｎ個の出力端子のうちの互いに対称位置にある２つの出力端子それぞれに接続され、抵抗値が互いに等しい、ことを特徴とする請求項１記載の放射線位置検出装置。
【請求項４】
前記抵抗器列中の各抵抗器および前記Ｍ個の抵抗器の全て又は何れかは可変抵抗器である、ことを特徴とする請求項１記載の放射線位置検出装置。
【請求項５】
前記放射線検出器は、前記受光面上の互いに異なる２方向のそれぞれについて前記端子群を有する２次元検出器であるとともに、
前記抵抗器列および前記接地抵抗器群それぞれは、前記端子群ごとに設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の放射線位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の出力端子のうち放射線入射位置に対応する何れかの出力端子からその放射線のエネルギ量に応じた電流信号を出力する放射線検出器を用いて、その放射線入射位置を検出する放射線位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放射線検出器を備える放射線位置検出装置では、位置分解能、位置直線性およびエネルギ信号一様性が優れていること重要である。ここで、エネルギ信号とは、放射線検出器（例えば、シンチレータと光電子増倍管との組合せ）から出力される信号量を総和した信号であり、理想的には、放射線検出器に入射した放射線のエネルギ量に比例すべき信号である。
【０００３】
この放射線検出器から出力された信号を入力し処理等する位置演算回路は、エネルギ信号に基づいて、放射線検出器に入射した放射線のエネルギ弁別を行い、その結果に基づいて動作している。すなわち、位置演算回路は、エネルギ信号の値と所定の閾値とを比較して、放射線検出器に入射した放射線のエネルギが検出すべきものであるか否かを判定する。そして、位置演算回路は、検出すべき放射線であると判定した場合にのみ、放射線検出器への放射線の入射位置を演算により求める。
【０００４】
ところで、放射線検出器に放射線が入射した場合に出力される信号の波高分布は、光電ピークと呼ばれる所定のピークを有する分布となるが、そのピークは、放射線検出器への放射線入射位置に依って異なる場合がある。例えば、通常、放射線検出器の有効受光面積を大きくするために、光電子増倍管の端付近にまでシンチレータが配置されているので、その端付近のシンチレータに放射線が入射した場合には、そのシンチレータからの出力光の損失が大きく、また、光電子増倍管の感度が低い。
【０００５】
したがって、放射線検出器の受光面の中央付近に放射線が入射した場合と、受光面の周辺付近に放射線が入射した場合とを比較すると、前者の場合よりも後者の場合の方がエネルギ信号は小さくなり、それぞれの波高分布は互いに異なるものとなる。このような場合、エネルギ信号の波高分布は、全体として１つのピークを有する分布とはならず、複数のピークを有するものとなる。
【０００６】
このようにエネルギ信号の波高分布が複数のピークを有する場合に、放射線検出器の有効面の全域で放射線を検出しようとすれば、上記所定の閾値を低くせざるを得ない。しかし、閾値を低くすれば、散乱による除去すべき低エネルギの放射線を多く検出することになる。一方、閾値を高く設定すれば、光電ピークの低い領域で検出される有効な放射線の信号を落としてしまうことになり、検出感度の低い部分が生じる。通常は、後続回路で正確なエネルギ弁別を行うので、この閾値は最も光電ピークの低い領域での有効な信号を全て検出するように設定される。
【０００７】
エネルギ信号の一様性の改善を図るべく種々の提案がなされている。たとえば、放射線入射に伴いシンチレータ（例えば、ＮａＩ（Ｔｌ））で発生したシンチレーションパルス光を、ライトガイドを介して、多数個アレイ配列された所定形状の光電子増倍管に導いて、これにより放射線入射位置を検出する放射線位置検出装置（従来技術１）が知られている。このような放射線位置検出装置においては、それぞれの光電子増倍管の増倍率を調整することにより、エネルギ信号の一様性の改善を図ることができる。
【０００８】
また、比較的少数の光電子増倍管を用いた構成からなり且つ十分な位置分解能を有する放射線位置検出装置として、アレイ配列された多数個のシンチレータと多セグメント光電子増倍管（または、位置検出型光電子増倍管）とを組み合わせた放射線位置検出装置（従来技術２）が知られている。この放射線位置検出装置では、光電子増倍管からの出力信号の取り出し本数を低減させ、その後の信号処理回路の規模を小さくするため、光電子増倍管の各出力端子の間を抵抗器で接続する抵抗器列回路が設けられており、この抵抗器列回路の両端点それぞれから出力される信号を重心演算することにより、放射線入射位置を検出している。また、この放射線位置検出装置では、光電子増倍管の周辺付近の出力端子と抵抗器列回路との間に増幅器を設けることにより、光電子増倍管の周辺部分の出力端子からの出力信号を増幅して、エネルギ信号の一様性および位置分解能の双方の改善を図っている。
【０００９】
また、特公平５−４５９１９号公報には、光電子増倍管の周辺付近および中央付近それぞれの出力端子からの出力信号を互いに独立に取り出して信号処理し、その信号処理の結果を切り替えて出力する放射線位置検出装置（従来技術３）が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術それぞれは以下のような問題点がある。すなわち、従来技術１による放射線位置検出装置では、十分な位置分解能を確保するためには、小型の光電子増倍管を多数配置せざるを得ず、光電子増倍管からの出力信号を処理する回路の規模が大きくならざるを得ない。したがって、放射線位置検出装置は、複雑かつ大規模な構成になるとともに、コスト高にもなる。
【００１１】
また、従来技術２による放射線位置検出装置では、エネルギ信号の一様性が幾らか改善されるものの充分ではなく、また、増幅器を加える必要があることから、やはり回路構成が複雑となり、発熱やコスト等の問題が生じる。また、従来技術３による放射線位置検出装置では、位置分解能が改善されているものの、エネルギ信号の一様性については考慮されておらず、また、増幅器を加える必要があることから、やはり回路構成が複雑となり、発熱やコスト等の問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、簡単な回路構成であってエネルギ信号の一様性および位置分解能の双方に優れた放射線位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放射線位置検出装置は、(1) 受光面上の位置に対応して第１番目乃至第Ｎ番目の出力端子（Ｎ≧４）からなる端子群が設けられ、放射線の入射位置に応じて当該Ｎ個の出力端子のうちの何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号を出力する放射線検出器と、(2) 少なくともＮ−１個の抵抗器が縦続接続され、当該接続点および両端点のうちの互いに実質的に異なるＮ個の点それぞれが放射線検出器のＮ個の出力端子それぞれに接続されている抵抗器列と、(3) 放射線検出器のＮ個の出力端子のうち第２番目の出力端子から第Ｎ−１番目の出力端子までの間にある抵抗器列中の何れかのＭ個の接続点（１≦Ｍ≦Ｎ−２）それぞれと接地との間にそれぞれ接続されているＭ個の抵抗器からなる接地抵抗器群と、を備え、抵抗器列の両端点それぞれから出力される信号に基づいて入射位置を求める、ことを特徴とする。
【００１４】
この放射線位置検出装置によれば、放射線検出器に放射線が入射すると、その入射位置に応じてＮ個の出力端子（Ｎ≧４）のうちの何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号が出力される。その電流信号は、少なくともＮ−１個の抵抗器からなる抵抗器列およびＭ個の抵抗器（１≦Ｍ≦Ｎ−２）により、その一部が接地に流れ、残部が抵抗器列の両端点それぞれに出力される。そして、その抵抗器列の両端点それぞれから出力される信号に基づいて、放射線の入射位置が求められる。
【００１５】
また、さらに、抵抗器列は、放射線検出器の第ｎ番目の出力端子（１≦ｎ≦Ｎ／２）および第ｎ＋１番目の出力端子の間の抵抗器の抵抗値と、第Ｎ−ｎ番目の出力端子および第Ｎ−ｎ＋１番目の出力端子の間の抵抗器の抵抗値とが互いに等しい、ことを特徴とする。この場合、Ｎ個の出力端子それぞれの出力特性が対称性に優れている放射線検出器であるときに好適である。
【００１６】
また、さらに、Ｍ個の抵抗器のうちの第ｍ番目の抵抗器（１≦ｍ≦Ｍ／２）および第Ｍ−ｍ＋１番目の抵抗器それぞれは、放射線検出器のＮ個の出力端子のうちの互いに対称位置にある２つの出力端子それぞれに接続され、抵抗値が互いに等しいことを特徴とする。この場合、Ｎ個の出力端子それぞれの出力特性が対称性に優れている放射線検出器であるときに好適である。
【００１７】
また、さらに、抵抗器列中の各抵抗器およびＭ個の抵抗器の全て又は何れかは可変抵抗器であることを特徴とする。この場合、放射線検出器のＮ個の出力端子それぞれの出力特性に応じて、それぞれの抵抗値が適切に設定される。
【００１８】
また、さらに、放射線検出器は受光面上の互いに異なる２方向のそれぞれについて端子群を有する２次元検出器であるとともに、抵抗器列および接地抵抗器群それぞれはその端子群ごとに設けられている、ことを特徴とする。この場合、２次元的な放射線入射位置が求められる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態に係る放射線位置検出装置の構成について説明する。この放射線位置検出装置は、放射線検出器が１次元検出器である場合のものである。図１は、本実施形態に係る放射線位置検出装置の構成図である。
【００２１】
この放射線位置検出装置に用いられている放射線検出器１０は、Ｎ個の出力端子１１1 〜１１N を有するものであり、これらＮ個の出力端子１１1 〜１１N それぞれは、受光面上の順に並んでいる領域に対応している。したがって、この放射線検出器１０は、放射線が入射した受光面上の位置に応じて１または２以上の何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号を出力する。ここで、Ｎは４以上である。
【００２２】
放射線検出器１０のＮ個の出力端子１１1 〜１１N には、Ｎ−１個の抵抗器ＲC(1)〜ＲC(N-1)およびＭ個の抵抗器ＲP(1)〜ＲP(M)から構成される抵抗器列回路２０が接続されている。ここで、１≦Ｍ≦Ｎ−２である。抵抗器ＲC(n)は、放射線検出器１０の出力端子１１n と出力端子１１n+1 との間に接続されており（１≦ｎ≦Ｎ−１）、したがって、Ｎ−１個の抵抗器ＲC(1)〜ＲC(N-1)は、この順に縦続接続されている。また、Ｍ個の抵抗器ＲP(1)〜ＲP(M)それぞれは、放射線検出器１０のＮ−２個の出力端子１１2 〜１１N-1 のうちの何れかのＭ個の出力端子それぞれと接地との間に接続されている。
【００２３】
なお、放射線検出器１０がＮ個の出力端子１１1 〜１１N それぞれの出力特性に関して対称性に優れたものであれば、抵抗器ＲC(n)および抵抗器ＲC(N-n)（１≦ｎ≦Ｎ／２）それぞれは、抵抗値が互いに等しいのが好適であり、また、抵抗器ＲP(m)および抵抗器ＲP(M-m+1)（１≦ｍ≦Ｍ／２）それぞれは、放射線検出器１０の出力端子１１2 〜１１N-1 のうちの互いに対称位置にある２つの出力端子それぞれに接続され、抵抗値が互いに等しいのが好適である。この図では、抵抗器ＲP(1)は、放射線検出器１０の出力端子１１3 と接地との間に接続され、抵抗器ＲP(M)は、出力端子１１3 と対称位置にある出力端子１１N-2 と接地との間に接続されている。また、抵抗器ＲP(2)は、放射線検出器１０の出力端子１１5 と接地との間に接続され、抵抗器ＲP(M-1)は、出力端子１１5 と対称位置にある出力端子１１N-4 と接地との間に接続されている。
【００２４】
抵抗器列回路２０のＮ−１個の抵抗器ＲC(1)〜ＲC(N-1)が縦続接続されてなる抵抗器列の両端点それぞれには、増幅器３１および３２それぞれの入力端子が接続されている。増幅器３１および３２それぞれは、抵抗器列回路２０から出力された信号それぞれを入力し増幅して、アナログ信号Ｘ１およびＸ２それぞれとして出力する。これら増幅器３１および３２それぞれの出力端子は、位置演算回路４０に接続されている。
【００２５】
この位置演算回路４０は、Ａ／Ｄ変換器４１および４２、位置演算器４３、加算器４４、Ａ／Ｄ変換器４５、波高弁別器４６ならびに制御信号発生器４７を含んで構成されている。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器４１は、増幅器３１から出力されたアナログ信号Ｘ１をデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器４２は、増幅器３２から出力されたアナログ信号Ｘ２をデジタル信号に変換し、位置演算器４３は、Ａ／Ｄ変換器４１および４２それぞれから出力された信号を入力して、Ｘ２／（Ｘ１＋Ｘ２）なる比をデジタル演算して求め、この比を位置信号Ｘとして出力する。この位置信号Ｘは、放射線検出器１０の受光面上の放射線入射位置を表すものである。また、加算器４４は、増幅器３１および３２それぞれから出力されたアナログ信号Ｘ１およびＸ２それぞれを入力して加算し、Ａ／Ｄ変換器４５は、その加算結果をデジタル信号に変換し、エネルギ信号Ｚとして出力する。
【００２７】
また、加算器４４から出力された加算結果を示す信号を入力する波高弁別器４６は、その加算結果と所定の閾値とを比較して、放射線検出器１０に入射した放射線のエネルギが検出すべきものであるか否かをエネルギ弁別して判定し、制御信号発生器４７は、検出すべき放射線であると波高弁別器４６により判定された場合にのみ、Ａ／Ｄ変換器４１，４２および４５それぞれの動作を指示する制御信号Ｔを出力する。
【００２８】
このように構成される放射線位置検出装置は以下のように作用する。すなわち、放射線検出器１０の受光面に放射線が入射すると、出力端子１１1 〜１１N のうちの放射線入射位置に対応する何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号が出力される。その電流信号は、抵抗器列回路２０に入力するが、そのうちの一部は抵抗器ＲP(1)〜ＲP(M)それぞれを経て接地に流れ、残部が増幅器３１および３２それぞれに入力する。増幅器３１および３２それぞれに入力した信号それぞれは増幅されてアナログ信号Ｘ１およびＸ２それぞれとして出力され、位置演算回路４０に入力する。
【００２９】
そして、位置演算回路４０では、アナログ信号Ｘ１およびＸ２が加算器４４により互いに加算され、放射線検出器１０に入射した放射線が所定のエネルギのものであると波高弁別器４６により判定されたときのみ、制御信号発生器４７から出力された制御信号Ｔの指示に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４１，４２および４５それぞれが動作し、位置信号Ｘおよびエネルギ信号Ｚそれぞれが出力される。
【００３０】
次に、本実施形態に係る放射線位置検出装置に好適に用いられる放射線検出器１０の構成について説明する。図２は、放射線検出器１０の構成および動作を説明する断面図である。なお、この図に示す放射線検出器１０の構成は、後述するシミュレーション計算の際に仮定したものである。
【００３１】
この放射線検出器１０は、光電子増倍管１３の光電変換面上に１４個のＢＧＯシンチレータ１２1 〜１２14がこの順に一次元状に３．０ｍｍのピッチで配列されたものである。また、光電子増倍管１３には、７個のアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７がこの順に一次元状に６．１ｍｍのピッチで配列されており、これらアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７それぞれが出力端子１１1 〜１１7 それぞれに接続されている。すなわち、ここでは、Ｎ＝７である。
【００３２】
この図中の破線矢印で示すように、例えばＢＧＯシンチレータ１２5 に放射線が入射すると、発生したシンチレーションパルス光は、光電子増倍管１３の光電変換面に入射して光電子に変換され、その光電子がダイノード（図示せず）により増倍されて生成された２次電子がアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７に到達する。このとき、アノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７に到達する２次電子の位置分布は、放射線が入射したＢＧＯシンチレータ１２5 の位置に対応する位置を中心とするガウス分布で近似され得る分布となる。
【００３３】
以下に説明するシミュレーション計算に際しては、放射線検出器１０の感度をアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７それぞれの効率で表し、アノード電極ＰＸ１およびＰＸ７それぞれの効率を０．７とし、アノード電極ＰＸ２およびＰＸ６それぞれの効率を０．９とし、アノード電極ＰＸ３〜ＰＸ５それぞれの効率を１．０として、アノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７のうち周辺にあるものほど効率が低いとした。また、光電子の総数を２００とし、そのうちの５％がアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７それぞれに一様に到達するものとし、残りの更に９０％が半値幅１０ｍｍのガウス分布であるとし、その他が半値幅２０ｍｍのガウス分布であるとした。
【００３４】
図３は、シミュレーション計算に用いた抵抗器列回路の説明図である。図３（ａ）および（ｂ）それぞれは、本発明との比較のために示したものであり、共に既述の従来技術２に係るものである。図３（ａ）に示す抵抗器列回路は、放射線検出器の互いに隣り合う２つの出力端子の間それぞれに抵抗値１ｋΩの抵抗器を接続したものであり、図３（ｂ）に示す抵抗器列回路は、これに加えて放射線検出器の両端のアノード電極ＰＸ１およびＰＸ７それぞれからの出力端子１１1 および１１7 それぞれに増幅器（増幅率１．７）を設けて、周辺付近における感度低下を補ったものである。
【００３５】
図３（ｃ）に示す抵抗器列回路２０は本発明に係るものである。ここでは、Ｎ＝７とし、Ｍ＝５としている。この抵抗器列回路２０では、放射線検出器１０の出力端子１１1 と出力端子１１2 との間に抵抗値７００Ωの抵抗器が接続され、出力端子１１6 と出力端子１１7 との間にも抵抗値７００Ωの抵抗器が接続され、出力端子１１n と出力端子１１n+1 との間（２≦ｎ≦５）それぞれには抵抗値３００Ωの抵抗器それぞれが接続されている。また、出力端子１１2 ，１１3 ，１１5 および１１6 それぞれと接地との間には抵抗値３ｋΩの抵抗器それぞれが接続され、出力端子１１4 と接地との間には抵抗値４ｋΩの抵抗器が接続されている。
【００３６】
図４は、ＢＧＯシンチレータ１２1 〜１２14それぞれに放射線が入射した場合において、位置演算回路４０から出力されるエネルギ信号Ｚの波高分布のピーク値を、シミュレーション計算により求めた結果を示すグラフである。この図で、横軸は、１４個のＢＧＯシンチレータ１２i （１≦ｉ≦１４）の番号ｉすなわち放射線入射位置を示し、縦軸は、エネルギ信号Ｚの相対値を示す。
【００３７】
この図に示すように、図３（ａ）に示す従来例１による抵抗器列回路を用いた場合（図４中の四角印）には、エネルギ信号Ｚは、放射線入射位置が放射線検出器１０の中央に近いほど大きく、中央付近に入射したときと周辺に入射したときとでは約２倍の差があること認められる。
【００３８】
図３（ｂ）に示す従来例２による抵抗器列回路を用いた場合（図４中の三角印）には、従来例１の場合と比較すると、エネルギ信号Ｚは、中央付近では同程度であるが、周辺付近では大きな値が得られており、中央付近に入射したときと周辺付近に入射したときとの差が小さくなっている。また、この場合には、ＢＧＯシンチレータの配列ピッチおよびアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ７に到達する２次電子の分布の形状から、両端それぞれにあるＢＧＯシンチレータ１２1 および１２14それぞれに放射線が入射したときに、エネルギ信号Ｚが最も小さくなり、両端それぞれから２つ目のＢＧＯシンチレータ１２2 および１２13それぞれに放射線が入射したときに、エネルギ信号Ｚが最も大きくなる。エネルギ信号Ｚを更に一様なものとするには、放射線検出器のアノード電極ＰＸ２およびＰＸ６それぞれからの出力端子それぞれにも、所定の増幅率を有する増幅器を設ける必要があり、したがって、回路が更に複雑になる。
【００３９】
これらに対し、図３（ｃ）に示す本発明に係る抵抗器列回路２０を用いた場合（図４中の丸印）には、従来例１および従来例２それぞれの場合と比較すると、エネルギ信号Ｚの一様性が改善されている。なお、エネルギ信号Ｚの値は、全体的に小さくなり、特に中央付近では従来例１および従来例２の場合と比べて約６０％になる。しかし、エネルギ信号Ｚの値の低下は、本発明に係る放射線位置検出装置の動作に際して何等支障はない。
【００４０】
図５は、ＢＧＯシンチレータ１２1 〜１２14それぞれに放射線が一様な頻度で入射した場合において、位置演算回路４０から位置信号Ｘの各値が出力される頻度を、シミュレーション計算により求めた結果を示すグラフである。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）それぞれは、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）それぞれに示した抵抗器列回路を用いた場合におけるシミュレーション結果を示すものであり、それぞれにおいて、横軸は、位置演算回路４０から出力される位置信号Ｘの値を示し、縦軸は、位置信号Ｘの各値が検出される頻度の相対値を示す。
【００４１】
図５（ａ）に示す従来例１の場合には、位置信号Ｘの検出頻度は、放射線入射位置が放射線検出器１０の中央に近いほど大きいこと認められる。また、ＢＧＯシンチレータ１２1 および１２2 それぞれに放射線が入射した事象の相互の分離度が悪く、同様に、ＢＧＯシンチレータ１２13および１２14それぞれに放射線が入射した事象の相互の分離度が悪い。
【００４２】
図５（ｂ）に示す従来例２の場合には、従来例１の場合と比較すると、位置信号Ｘの検出頻度は、中央付近および周辺付近それぞれに放射線が入射した場合の相互の差が小さくなっている。しかし、ＢＧＯシンチレータ１２1 および１２2 それぞれに放射線が入射した事象の相互の分離度、および、ＢＧＯシンチレータ１２13および１２14それぞれに放射線が入射した事象の相互の分離度は、依然として悪い。
【００４３】
これらに対し、図５（ｃ）に示す本発明の場合には、従来例１および従来例２それぞれの場合と比較すると、位置信号Ｘの検出頻度は、中央付近および周辺付近それぞれに放射線が入射した場合の相互の差が更に小さくなっている。また、ＢＧＯシンチレータ１２1 および１２2 それぞれに放射線が入射した事象の相互の分離度、および、ＢＧＯシンチレータ１２13および１２14それぞれに放射線が入射した事象の相互の分離度は、改善されている。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る放射線位置検出装置の構成について説明する。この放射線位置検出装置は、放射線検出器が２次元検出器である場合のものである。図６は、本実施形態に係る放射線位置検出装置の構成図である。
【００４５】
この放射線位置検出装置に用いられている放射線検出器１１０は、ｘ軸方向に順に並べられた４個のアノード電極ＰＸ１〜ＰＸ４それぞれに接続された出力端子１１１1 〜１１１4 それぞれを有するとともに、ｘ軸方向に直交するｙ軸方向に順に並べられた４個アノード電極ＰＹ１〜ＰＹ４それぞれに接続された出力端子１１１6 〜１１１9 それぞれを有するものである。
【００４６】
放射線検出器１１０の出力端子１１１1 〜１１１4 および１１１6 〜１１１9 それぞれには、抵抗器列回路１２０が接続されている。すなわち、出力端子１１１n および出力端子１１１n+1 の間（１≦ｎ≦３）それぞれに抵抗器がそれぞれ接続され、また、出力端子１１１n および出力端子１１１n+1 の間（６≦ｎ≦８）それぞれに抵抗器がそれぞれ接続されている。また、出力端子１１１2 ，１１１3 ，１１１7 および１１１8 それぞれと接地との間にも抵抗器がそれぞれ接続されている。抵抗器列回路１２０を構成する各抵抗器の抵抗値は、ｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれについて対称なものとなっている。
【００４７】
抵抗器列回路１２０のｘ軸方向についての３個の抵抗器が縦続接続されてなる抵抗器列の両端点それぞれには、増幅器１３１および１３２それぞれの入力端子が接続されている。また、ｙ軸方向についての３個の抵抗器が縦続接続されてなる抵抗器列の両端点それぞれには、増幅器１３３および１３４それぞれの入力端子が接続されている。増幅器１３１乃至１３４それぞれは、抵抗器列回路１２０から出力された信号それぞれを入力し増幅して、アナログ信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１およびＹ２それぞれとして出力する。これら増幅器１３１乃至１３４それぞれの出力端子は、位置演算回路１４０に接続されている。
【００４８】
この位置演算回路１４０は、Ａ／Ｄ変換器１４１乃至１４４、位置演算器１４５および１４６、加算器１４７、Ａ／Ｄ変換器１４８、波高弁別器１４９ならびに制御信号発生器１５０を含んで構成されている。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換器１４１は、増幅器１３１から出力されたアナログ信号Ｘ１をデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１４２は、増幅器１３２から出力されたアナログ信号Ｘ２をデジタル信号に変換し、位置演算器１４５は、Ａ／Ｄ変換器１４１および１４２それぞれから出力された信号を入力して、Ｘ２／（Ｘ１＋Ｘ２）なる比をデジタル演算して求め、この比を位置信号Ｘとして出力する。この位置信号Ｘは、放射線検出器１１０の受光面上の放射線入射位置のｘ座標値を表すものである。
【００５０】
また、同様に、Ａ／Ｄ変換器１４３は、増幅器１３３から出力されたアナログ信号Ｙ１をデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１４４は、増幅器１３４から出力されたアナログ信号Ｙ２をデジタル信号に変換し、位置演算器１４６は、Ａ／Ｄ変換器１４３および１４４それぞれから出力された信号を入力して、Ｙ２／（Ｙ１＋Ｙ２）なる比をデジタル演算して求め、この比を位置信号Ｙとして出力する。この位置信号Ｙは、放射線検出器１１０の受光面上の放射線入射位置のｙ座標値を表すものである。
【００５１】
また、加算器１４７は、増幅器１３１乃至１３４それぞれから出力されたアナログ信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１およびＹ２それぞれを入力して加算し、Ａ／Ｄ変換器１４８は、その加算結果をデジタル信号に変換し、エネルギ信号Ｚとして出力する。
【００５２】
また、加算器１４７から出力された加算結果を示す信号を入力する波高弁別器１４９は、その加算結果と所定の閾値とを比較して、放射線検出器１１０に入射した放射線のエネルギが検出すべきものであるか否かをエネルギ弁別して判定し、制御信号発生器１５０は、検出すべき放射線であると波高弁別器１４９により判定された場合にのみ、Ａ／Ｄ変換器１４１乃至１４４および１４８それぞれの動作を指示する制御信号Ｔを出力する。
【００５３】
このように構成される放射線位置検出装置は以下のように作用する。すなわち、放射線検出器１１０の受光面に放射線が入射すると、出力端子１１1 〜１１4 のうちの放射線入射位置のｘ座標値に対応する何れかの出力端子から、また、出力端子１１6 〜１１9 のうちの放射線入射位置のｙ座標値に対応する何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号が出力される。その電流信号は、抵抗器列回路１２０に入力するが、そのうちの一部は、接地との間に接続された抵抗器それぞれを経て接地に流れ、残部が、増幅器１３１乃至１３４それぞれに入力する。増幅器１３１乃至１３４それぞれに入力した信号それぞれは増幅されてアナログ信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１およびＹ２それぞれとして出力され、位置演算回路１４０に入力する。
【００５４】
そして、位置演算回路１４０では、アナログ信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１およびＹ２が加算器１４７により互いに加算され、放射線検出器１１０に入射した放射線が所定のエネルギのものであると波高弁別器１４９により判定されたときのみ、制御信号発生器１５０から出力された制御信号Ｔの指示に基づいて、Ａ／Ｄ変換器１４１乃至１４４および１４８それぞれが動作し、位置信号ＸおよびＹならびにエネルギ信号Ｚそれぞれが出力される。
【００５５】
次に、本実施形態に係る放射線位置検出装置に好適に用いられる放射線位置検出器１１０の構成について説明する。図７は、放射線検出器１１０の構成図である。この放射線検出器１１０は、２次元位置検出型の光電子増倍管１１３の光電変換面上にＢＧＯシンチレータアレイ１１２が配置されたものであり、そのＢＧＯシンチレータアレイ１１２は、ｘ軸方向について８行、ｙ軸方向について４列、計３２個のシンチレータからなる。
【００５６】
次に、この放射線位置検出装置を用いて行った実験の結果について、図８乃至図１０を用いて説明する。この実験では、放射線源としてＣs-１３７を用いた。なお、これら各図において、（ａ）は、従来例による放射線位置検出装置を用いた実験結果であり、図６中における抵抗値Ｒ１，Ｒ２およびＲ３それぞれを１ｋΩ、１ｋΩおよび無限大それぞれとし、また、（ｂ）は、本実施形態に係る放射線位置検出装置を用いた実験結果であり、抵抗値Ｒ１，Ｒ２およびＲ３それぞれを１ｋΩ、６８０Ωおよび１．３ｋΩそれぞれとした。
【００５７】
図８は、ＢＧＯシンチレータアレイ１１２を構成する各シンチレータそれぞれに放射線が一様な頻度で入射した場合に位置演算回路１４０から出力されたエネルギ信号Ｚの波高分布を示すグラフである。既述したように、シンチレータに放射線が入射した場合に得られる波高分布は、光電ピークと呼ばれるピークを有するが、ＢＧＯシンチレータアレイ１１２を構成する３２個のシンチレータそれぞれの波高分布は一般に互いに異なっている。したがって、従来例による放射線位置検出装置においては、エネルギ信号Ｚの波高分布は、各シンチレータそれぞれの波高分布を総和した形の波高分布となり、図８（ａ）に示すように多数のピークを有するものとなる。これに対して、本実施形態に係る放射線位置検出装置においては、図８（ｂ）に示すように、エネルギ信号Ｚの波高分布は、光電ピーク部分が全体として１つのピークを有するものとなっている。
【００５８】
図９は、位置信号ＸおよびＹに基づいて得られた個々のシンチレータそれぞれの波高分布のピーク値を示すグラフである。この図に示すように、従来例による放射線位置検出装置では、放射線検出器１１０の中央付近と周辺付近とでは波高ピーク値が大きく異なる（図９（ａ））。これに対して、本実施形態に係る放射線位置検出装置では、放射線検出器１１０の中央付近と周辺付近とで波高ピーク値の差が小さくなっている（図９（ｂ））。
【００５９】
図１０は、位置信号ＸおよびＹそれぞれを横軸および縦軸それぞれとして放射線検出頻度をドット表示したプロット図である。この図において、濃色部分ほど放射線検出頻度が高いことを表している。また、この図には、ｘ軸方向について第５行目における検出頻度プロファイル、および、ｙ軸方向について第３列目における検出頻度プロファイルをも示している。この図に示すように、従来例による放射線位置検出装置の場合（図１０（ａ））と比較して、本実施形態に係る放射線位置検出装置の場合（図１０（ｂ））の方が、位置分解能および位置直線性が共に優れていることが判る。
【００６０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、抵抗器列回路の構成は種々の変形が可能である。第１の実施形態に係る放射線位置検出装置における抵抗器列回路について説明すると以下のとおりである。図１１は、抵抗器列回路の変形例を説明する図である。この図では、抵抗器列回路の一部分、すなわち、放射線検出器１０のＮ個の出力端子のうち互いに隣り合う出力端子１１n および出力端子１１n+1 （１≦ｎ≦Ｎ−１）の間の部分のみを示している。図６（ａ）に示したものは、図１および図３（ｃ）それぞれで説明したものと同等の構成、すなわち、いわゆるΠ型回路となっており、放射線検出器１０の出力端子１１n および出力端子１１n+1 の間に抵抗器（抵抗値Ｒa ）が接続され、放射線検出器１０の出力端子と接地との間に抵抗器（抵抗値Ｒb ）が接続されている。一方、図６（ｂ）に示したものは、いわゆるＴ型回路であり、放射線検出器１０の出力端子１１n および出力端子１１n+1 の間に２つの抵抗器（ともに抵抗値Ｒa'）が接続され、その２つの抵抗器の間の接続点と接地との間に抵抗器（抵抗値Ｒb'）が接続されている。そして、抵抗値Ｒa ，Ｒb ，Ｒa'およびＲb'が図中に示す関係式を満たす場合には、Π型回路（図１１（ａ））とＴ型回路（図１１（ｂ））とは互いに等価である。したがって、回路製作上において都合のよい構成を採用すればよい。
【００６１】
また、抵抗器列回路を構成する抵抗器ＲC(1)〜ＲC(N-1)およびＲP(1)〜ＲP(M)それぞれの抵抗値、ならびに、抵抗器ＲP(1)〜ＲP(M)それぞれの接続位置は、放射線検出器１０の特性によって適切に決定されるべきものであって、図１や図３（ｃ）に示したものに限られるものではない。また、抵抗器ＲC(1)〜ＲC(N-1)およびＲP(1)〜ＲP(M)の全て又は何れかを可変抵抗器としておいて、個々の放射線検出器の出力特性に応じて、それぞれの抵抗値を適切に設定するのも好適である。
【００６２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、放射線検出器に放射線が入射すると、その入射位置に応じてＮ個の出力端子（Ｎ≧４）のうちの何れかの出力端子から、その放射線のエネルギ量に応じた電流信号が出力される。その電流信号は、少なくともＮ−１個の抵抗器からなる抵抗器列およびＭ個の抵抗器（１≦Ｍ≦Ｎ−２）からなる抵抗器列回路により、その一部が接地に流れ、残部が抵抗器列の両端点それぞれに出力される。そして、その抵抗器列の両端点それぞれから出力される信号に基づいて、放射線の入射位置が求められる。
【００６３】
このような構成としたことにより、放射線検出器の出力端子の本数が多い場合であっても、少ない個数の増幅器と抵抗器列回路とからなる簡単な回路を用いて、位置分解能を低下させることなく、エネルギ信号の一様性を改善することができる。
【００６４】
また、放射線検出器のＮ個の出力端子それぞれの出力特性が対称性に優れているときには、抵抗器列中の各抵抗器および接地と接続されたＭ個の抵抗器それぞれの抵抗値と接続とを対称なものとすることにより、さらに簡易な構成となる。
【００６５】
また、抵抗器列中の各抵抗器およびＭ個の抵抗器の全て又は何れかが可変抵抗器である場合には、放射線検出器のＮ個の出力端子それぞれの出力特性に応じて、それぞれの抵抗値を適切に設定することができ、したがって、放射線位置検出装置の出力特性を最適化することができる。
【００６６】
また、放射線検出器は受光面上の互いに異なる２方向のそれぞれについて端子群を有する２次元検出器であるとともに、抵抗器列および接地抵抗器群それぞれはその端子群ごとに設けられている場合には、２次元的な放射線入射位置が求められる。この場合にも、少ない個数の増幅器と抵抗器列回路とからなる簡単な回路を用いて、位置分解能を低下させることなく、エネルギ信号の一様性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本実施形態に係る放射線位置検出装置の構成図である。
【図２】放射線検出器１０の構成および動作を説明する断面図である。
【図３】シミュレーション計算に用いた抵抗器列回路の説明図である。
【図４】ＢＧＯシンチレータ１２1 〜１２14それぞれに放射線が入射した場合において、位置演算回路４０から出力されるエネルギ信号Ｚの波高分布のピーク値を、シミュレーション計算により求めた結果を示すグラフである。
【図５】ＢＧＯシンチレータ１２1 〜１２14それぞれに放射線が一様な頻度で入射した場合において、位置演算回路４０から位置信号Ｘの各値が出力される頻度を、シミュレーション計算により求めた結果を示すグラフである。
【図６】第２の本実施形態に係る放射線位置検出装置の構成図である。
【図７】放射線検出器１１０の構成図である。
【図８】ＢＧＯシンチレータアレイ１１２を構成する各シンチレータそれぞれに放射線が一様な頻度で入射した場合に位置演算回路１４０から出力されたエネルギ信号Ｚの波高分布を示すグラフである。
【図９】位置信号ＸおよびＹに基づいて得られた個々のシンチレータそれぞれの波高分布のピーク値を示すグラフである。
【図１０】位置信号ＸおよびＹそれぞれを横軸および縦軸それぞれとして放射線検出頻度をドット表示したプロット図である。
【図１１】抵抗器列回路の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
１０…放射線検出器、１１1 〜１１N …出力端子、１２1 〜１２14…ＢＧＯシンチレータ、１３…光電子増倍管、２０…抵抗器列回路、３１，３２…増幅器、４０…位置演算回路、４１，４２…Ａ／Ｄ変換器、４３…位置演算器、４４…加算器、４５…Ａ／Ｄ変換器、４６…波高弁別器、４７…制御信号発生器、１１０…放射線検出器、１１１1 〜１１１4 ，１１１6 〜１１１9 …出力端子、１１２…ＢＧＯシンチレータアレイ、１１３…光電子増倍管、１２０…抵抗器列回路、１３１〜１３４…増幅器、１４０…位置演算回路、１４１〜１４４…Ａ／Ｄ変換器、１４５，１４６…位置演算器、１４７…加算器、１４８…Ａ／Ｄ変換器、１４９…波高弁別器、１５０…制御信号発生器、ＰＸ１〜ＰＸ７，ＰＹ１〜ＰＹ４…アノード電極、ＲC(1)〜ＲC(N-1)，ＲP(1)〜ＲP(M)…抵抗器。
【図１】
0003778659.tif 000002
【図２】
0003778659.tif 000003
【図３】
0003778659.tif 000004
【図４】
0003778659.tif 000005
【図５】
0003778659.tif 000006
【図６】
0003778659.tif 000007
【図７】
0003778659.tif 000008
【図８】
0003778659.tif 000009
【図９】
0003778659.tif 000010
【図１０】
0003778659.tif 000011
【図１１】
0003778659.tif 000012