(57)【要約】  高エネルギー放射線撮影法用の検出器（１０）であって、次の順序で、  −  入射放射線を受けるように構成された金属スクリーン（１２）であって、入射放射線の少なくとも一部が、金属スクリーンの中を透過され、透過放射線を形成する、金属スクリーン（１２）と、  −  金属スクリーンによって透過された放射線を光に変換するように構成されたシンチレータ構成要素（１４）と、  −  シンチレータ構成要素によって放射された光の強度を検出するように構成された検出層（１６）とを含む、検出器。  スクリーン（１２）は、厳密に７０よりも大きい原子番号の金属で作製され、あるいは厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％の１つまたは複数の金属を含む合金で作製され、スクリーンの厚さは、２０μｍから９００μｍの間である。
2020517960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高エネルギー放射線撮影法用の検出器（１０）であって、次の順序で、
入射放射線を受けるように構成された金属スクリーン（１２）であって、前記入射放射線の少なくとも一部が、前記金属スクリーンの中を透過され、透過放射線を形成する、金属スクリーン（１２）と、
前記金属スクリーンによって透過された前記放射線を光に変換するように構成されたシンチレータ構成要素（１４）と、
前記シンチレータ構成要素によって放射された光の強度を検出するように構成された検出層（１６）とを含み、
前記スクリーン（１２）が、厳密に７０よりも大きい原子番号の金属で作製され、あるいは厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％の１つまたは複数の金属を含む合金で作製され、前記スクリーンの厚さが、２０μｍから９００μｍの間である、
検出器（１０）。
【請求項２】
前記検出器は、平面状であることを特徴とする、請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記スクリーン（１２）は、１００μｍから２７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の検出器。
【請求項４】
前記金属スクリーン（１２）が、ウラン、好ましくは劣化したウランから作製され、前記スクリーン（１２）は、１２５μｍから１７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項５】
前記金属スクリーン（１２）が、トリウムから作製され、前記スクリーン（１２）は、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項６】
前記金属スクリーン（１２）が、ビスマスから作製され、前記スクリーン（１２）は、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項７】
前記金属スクリーン（１２）が、前記シンチレータ構成要素（１４）に接触していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項８】
前記検出器は、支持層（１８）を含み、前記支持層（１８）が、前記金属スクリーン（１２）と前記シンチレータ構成要素（１４）との間にあることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項９】
前記検出器は、支持層（１８）を含み、前記支持層（１８）は、１μｍから３００μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１０】
前記シンチレータ構成要素（１４）が、ガドリニウムオキシ硫化物から作製されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１１】
前記シンチレータ構成要素（１４）は、１００μｍから３００μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１２】
１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間のエネルギーを有するイオン化放射線源と、請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１０）とを含む、放射線撮影法用撮像アセンブリ。
【請求項１３】
前記線源が、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを伴うイリジウム１９２ガンマ線源、またはセレン７５もしくはコバルト６０であることを特徴とする、請求項１２に記載の撮像アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高エネルギー放射線撮影法用の検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
間接変換によるマトリクス検出器は、現行技術により知られている。それらのマトリクス検出器をＸ線源とともに使用することが一般的である。たとえば、センサは、入射Ｘ線を光に変換し、光は電気信号に変換される。電気信号の強度を測定することにより、入射Ｘ線の強度を得ることが可能になる。
【０００３】
しかしながら、これらの検出器は、高エネルギー源用に最適化されていない。
【０００４】
具体的には、１つの現在の検出器モデルは、特に、入射信号をフィルタリングするように特に機能する銅から作製された金属スクリーンを含む。
【０００５】
金属スクリーンを光子が通過すると、これらの光子の第１の部分が光電効果によって銅と相互作用し、第２の部分がコンプトン散乱によって相互作用する。コンプトン散乱は、入射光子が原子の自由電子に衝突し、光子が散乱している間、電子が原子から放出されるときに観察される現象に対応する。散乱される光子は、入射光子と同じ方向を有さず、より低いエネルギーを有する。したがって、コンプトン散乱現象により、空間分解能が低下し、金属スクリーンの出力部における利得が低くなる。対照的に、光子が光電効果によって相互作用するとき、光子は、原子によって吸収され、そのエネルギーはすべて、深層の電子に伝達され、電子は原子によって放出される。光子の吸収後、光電子は、エネルギーＥｅ＝Ｅｐｈ−Ｅｂを放出し、ただし、Ｅｂは、光電子の結合エネルギーであり、Ｅｐｈは、入射光子のエネルギーである。このプロセスが有意であるエネルギーと原子番号では、放出された電子は、約数百マイクロメートル（μｍ）の非常に短い距離にわたって吸収され、それにより、光電子が金属スクリーンから出て、次にシンチレータの層によって吸収される場合、空間分解能の損失は、コンプトン散乱と比較すると無視できるほどである。
【０００６】
光子が光電効果によってまたはコンプトン散乱によって、程度の差はあっても平均して相互作用することになることに関してはいくつかの要因が影響している。
【０００７】
しかしながら、知られている検出器では、各光子がコンプトン散乱によって相互作用するかなりの可能性がもたらされ、入射放射線が高エネルギーを有するときの空間分解能は低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、本発明の１つの目的は、高エネルギー放射線撮影法の文脈で検出器の利得を改良するとともに、優れた空間分解能を維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その目的を達成するために、本発明は、高エネルギー放射線撮影法用の検出器に関し、この検出器は、次の順序で、
−  入射放射線を受けるように構成された金属スクリーンであって、入射放射線の少なくとも一部が、金属スクリーンの中を透過され、透過放射線を形成する、金属スクリーンと、
−  金属スクリーンによって透過された放射線を光に変換するように構成されたシンチレータ構成要素と、
−  シンチレータ構成要素によって放射された光の強度を検出するように構成された検出層とを含み、
スクリーンは、厳密に７０よりも大きい原子番号の金属で作製され、あるいは厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％の１つまたは複数の金属を含む合金で作製され、スクリーンの厚さは、２０μｍから９００μｍの間である。
【００１０】
本発明の特定の実施形態によれば、検出器は、単独で見なされ、もしくは技術的に可能な任意の組合せによる、次の特徴のうちの１つまたは複数を有する。
−  検出器は、平面状である。
−  スクリーンは、厚さが１００μｍから２７５μｍの間である。
−  金属スクリーンは、好ましくは劣化した、ウランから作製され、スクリーンは、厚さが１２５μｍから１７５μｍの間である。
−  金属スクリーンは、トリウムから作製され、スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
−  金属スクリーンは、ビスマスから作製され、スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
−  金属スクリーンは、シンチレータ構成要素に接触している。
−  検出器は、支持層を含み、支持層は、金属スクリーンとシンチレータ構成要素との間にある。
−  検出器は、支持層を含み、支持層は、厚さが１μｍから３００μｍの間である。
−  シンチレータ構成要素は、ガドリニウムオキシ硫化物から作製される。
−  シンチレータ構成要素は、厚さが１００μｍから３００μｍの間である。
【００１１】
本発明は、放射線撮影法用撮像アセンブリにさらに関し、この放射線撮影法用撮像アセンブリは、１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間のエネルギーを有するイオン化放射線源を含む。
【００１２】
本発明の特定の実施形態によれば、放射線撮影法用撮像アセンブリは、次の特徴を有する。
−  線源は、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを伴うイリジウム１９２ガンマ線源、またはセレン７５もしくはコバルト６０である。
【００１３】
本発明は、単に一例として与えられる次の説明を読み、添付の図面を参照すると、より良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による検出器の第１の実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明による検出器の第２の実施形態の概略断面図である。
【図３】材料に応じた減衰係数の比率を示すグラフである。
【図４】異なる材料から作製され、厚さが０から２００μｍの間の例示的な金属スクリーンによって得られる利得を示す曲線グラフである。
【図５】４００μｍに等しい厚さの図４の例示的な金属スクリーンによって得られる利得を示すグラフである。
【図６】５００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。
【図７】６００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。
【図８】７００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。
【図９】８００μｍに等しい厚さの図５の例示的な金属スクリーンについて得られる利得を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、イオン化放射線源と、検出器とを含む放射線撮影法用撮像アセンブリに関する。
【００１６】
イオン化放射線源は、１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間、より具体的には２００ｋｅＶから２０ＭｅＶの間のエネルギーを有する。
【００１７】
念のため、１電子ボルトは、１つの電子が静止状態から１ボルトの電位差によって加速されることによって取得される運動エネルギーとして定義される。
【００１８】
１つの実施形態では、線源は、イリジウム１９２線源、すなわち、質量数が１９２に等しいイリジウム同位体である。イリジウム１９２線源は、たとえば、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを有する。
【００１９】
代替としては、線源は、セレン７５またはコバルト６０の線源である。
【００２０】
検出器１０の第１の実施形態が、図１に示され、検出器１０は、平面状である。
【００２１】
検出器は、入力面６および出力面８を画定する。
【００２２】
入力面６は、出力面８に実質的に平行であり、横平面を画定する。横平面に垂直な方向は、長手方向Ｘと呼ばれる。
【００２３】
検出器は、次の順序で、金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６を含む。
【００２４】
第１の実施形態では、検出器１０は、入力面６において金属スクリーン１２上に支持層１８、およびシンチレータ構成要素１４と検出層１６との間に保護層２０をさらに含む。
【００２５】
したがって、検出器１０は、順番に、
−  支持層１８と、
−  金属スクリーン１２と、
−  シンチレータ構成要素１４と、
−  保護層２０と、
−  検出層１６と
を含む。
【００２６】
金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６は、層の形態で構成されている。
【００２７】
各層は、平面状であり、実質的に一定の、長手方向における層の寸法として定義されるそれぞれの厚さを有する。
【００２８】
支持層１８および保護層２０は、平面状であり、それぞれの一定の厚さを有する。
【００２９】
金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６は、層の形態で構成されている。前記面は、たとえば、長方形である。たとえば、面は、面積が１ｃｍ２から５０ｃｍ２の間である。
【００３０】
支持層１８および保護層２０は、たとえば、横平面に平行な、金属スクリーン１２、シンチレータ構成要素１４、および検出層１６と同じ面を有する。
【００３１】
一変形形態では、層の組は、横平面に平行な同じ面を有さず、少なくとも有効区域（ａｃｔｉｖｅ  ｚｏｎｅ）において重ね合わせられている。
【００３２】
支持層１８は、具体的には、シンチレータに対する支持を行うことを可能にする。
【００３３】
支持層１８は、プラスチックから作製され、厚さは１μｍから３００μｍの間である。
【００３４】
支持層１８は、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、すなわちＰＥＴから作製される。ＰＥＴは、たとえば、Ｍｙｌａｒ（登録商標）の商標の下で販売されている。ＰＥＴは、可視スペクトルの光の少なくとも９０％、およびＸ線の９５％超えを透過する。
【００３５】
金属スクリーン１２は、入射放射線を受けるように構成されている。
【００３６】
入射放射線の少なくとも一部は、金属スクリーン１２の中を透過し、透過放射線を形成する。
【００３７】
スクリーン１２は、厳密に７０よりも大きい原子番号の純金属、具体的には、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、またはウラン（Ｕ）から作製される。純金属は、その純度が厳密に９９．００％よりも大きい金属を示し、すなわち、スクリーン中の金属の量は、厳密に９９．００％よりも大きい。
【００３８】
代替としては、スクリーン１２は、厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％、好ましくは少なくとも９０％の１つまたはいくつかの金属を含む合金から作製される。
【００３９】
スクリーン１２は、厚さが、２０μｍから９００μｍの間、より具体的には１００μｍから４００μｍの間、具体的には１００μｍから２７５μｍの間である。
【００４０】
１つの特定の実施形態では、金属スクリーン１２は、好ましくは劣化した、ウランから作製される。スクリーンは、厚さが１２５μｍから１７５μｍの間である。
【００４１】
一変形形態では、金属スクリーンは、トリウムから作製される。スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
【００４２】
一変形形態では、金属スクリーンは、ビスマスから作製される。スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
【００４３】
一変形形態では、金属スクリーンは、鉛から作製される。スクリーンは、厚さが２２５μｍから２７５μｍの間である。
【００４４】
シンチレータ構成要素１４は、金属スクリーン１２によって透過された放射線を光に変換するように構成されている。本明細書においては以降、光は、たとえば３８０ｎｍから７８０ｎｍの間のスペクトルに含まれる１つまたは複数の波長を有する任意の電磁波を示す。
【００４５】
シンチレータ構成要素１４は、たとえば、ガドリニウムオキシ硫化物から作製される。ガドリニウムの化学式は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓであり、通常、ＧＯＳと表される。
【００４６】
代替としては、シンチレータ構成要素１４は、次の材料、すなわち、ＣｓＩ：ＴＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＮＡＩ：ＴＩ、ＣａＷＯ４、ＺｎＷＯ４、ＣｄＷＯ４、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、Ｌｕ１．８Ｙｂ０．２ＳｉＯ５：Ｃｅ、Ｇｄ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＳＯ４：Ｅｕ２＋、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ３＋、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ３＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ３＋、ＹＴａＯ４、ＹＴａＯ４：Ｎｂ、ＺｎＳ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＺｎＳｉＯ４：Ｍｎ２＋、ＣｓＩ、ＬｉＩ：Ｅｕ２＋、ＰｂＷＯ４、Ｂｉ４Ｓｉ３Ｏ１２、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ３＋、ＣｓＦ、ＣａＦ２：Ｅｕ２＋、ＢａＦ２、ＣｅＦ３、Ｙ１．３４Ｇｄ０．６Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｐｒ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｐｒ３＋、Ｃｅ、ＳＣＧＩ、ＨＦＧ：Ｃｅ３＋（５％）、およびＣ１４Ｈ１０のうちの１つから作製される。
【００４７】
シンチレータ構成要素１４は、厚さが１００μｍから３００μｍの間である。
【００４８】
金属スクリーン１２は、シンチレータ構成要素１４に近接してまたは直接、接触している。具体的には、そのように近接して接触することにより、特にメガ電子ボルトよりも小さいエネルギーの放射線について、検出器の利得をより大きくすることが可能になる。
【００４９】
保護層２０は、プラスチック材料、たとえば、ＰＥＴから作製される。
【００５０】
保護層２０は、厚さが３０μｍ未満、好ましくは、１５μｍ未満、たとえば、５μｍから１５μｍの間である。厚さが薄いと、特に、より優れた空間分解能を有することが可能になる。
【００５１】
検出層１６は、所与のスペクトルにわたってシンチレータ構成要素１４によって放射された光の強度を検出するように構成されている。所与のスペクトルは、可視領域、すなわち、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の、より具体的には、青色または緑色の可視領域に含まれる。
【００５２】
検出層は、たとえば、フォトダイオードマトリクスを含む。一般に「ピクセルピッチ」と呼ばれるフォトダイオード間のピッチは、２５μｍから２００μｍの間である。
【００５３】
各フォトダイオードは、入射光を電気信号に変換することができる。入射光の強度と、電圧などの電気信号のパラメータとの間の関係は、フォトダイオードの特性曲線の形態で知られている。
【００５４】
マトリクスのフォトダイオードは、隣接しており、それにより、シンチレータ構成要素によって放射される光はすべて、フォトダイオードによって受けられるようになる。
【００５５】
そのため、検出層１６は、フォトダイオードによって表される点における所与のスペクトルに関して受けた光強度を測定することができる。
【００５６】
検出器の第２の実施形態は、図２に示されている。
【００５７】
検出器の第２の実施形態が第１の実施形態とは異なる要素についてのみ、本明細書において以降、説明する。第１の実施形態と第２の実施形態との間の同様の要素は、同じ参照番号を有する。
【００５８】
第２の実施形態では、金属スクリーン１２および支持層１８の、検出器１０の他の要素に対する位置が交換されている。具体的には、支持層１８は、金属スクリーン１２とシンチレータ構成要素１４との間に置かれている。
【００５９】
次に、第１の実施形態による検出器を含む撮像アセンブリの動作について、このアセンブリが要素を撮像する適用例において説明する。
【００６０】
要素は、１００ｋｅＶと１ＭｅＶとの間のエネルギーを有する線源、より具体的には、イリジウム１９２ガンマ線源により撮像することができる任意の要素である。
【００６１】
要素は、たとえば、具体的には、８０ミリメートル（ｍｍ）以上の、またはアクセスすることが難しい厚い溶接部、厚い構成要素、厚さが７５ｍｍから９０ｍｍの管類である。
【００６２】
代替としては、要素は、鋳鉄または鋳造部品である。
【００６３】
イオン化放射線源は、撮像すべき要素に向かって放射線を放射する。放射線は、要素と相互作用し、それにより、放射線は、要素の異なるパラメータ、たとえば、材料、厚さ、欠陥の存在などに基づいて修正されることになる。
【００６４】
放射線は、次に、検出器１０に向かうように配向され、検出器１０の入力部において、より具体的には、入力面６に対して透過される入射放射線を形成する。検出器の入力部における入射放射線は、撮像すべき要素によって透過されその要素によって放散される放射線を含んでいる。
【００６５】
金属スクリーン１２は、具体的には放射線が支持層１８の中を通過した後、入射放射線を受ける。
【００６６】
入射放射線の一部は、金属スクリーン１２によって透過され、すなわち、金属スクリーン１２の中をそれとは相互作用することなく通過し、透過放射線を形成する。
【００６７】
入射放射線の一部は、一次的には、撮像システムの空間分解能を最良に維持する現象である光電効果によって、金属スクリーン１２と相互作用する。
【００６８】
入射放射線は、他の現象、たとえば、コンプトン散乱によって金属スクリーン１２と相互作用することができる。蛍光放射線および／または制動放射線などの二次的現象も可能である。電子もまた、金属スクリーン１２によって生成され、放射され得る。
【００６９】
金属スクリーン１２によって透過される放射線、ならびに金属スクリーン１２によって生成される二次的放射線のすべて（電子および光子）が、次いで、シンチレータ構成要素１４に到達する。
【００７０】
この透過および生成された放射線は、シンチレータ構成要素１４によって光に変換される。シンチレータ構成要素１４に到達する放射線の強度が大きくなるほど、光の強度は高くなる。たとえば、シンチレータ構成要素１４の入力部における放射線のすべてによってシンチレータ構成要素１４に堆積されるエネルギーと、シンチレータ構成要素１４の出力部における光強度との線形関係が存在する。
【００７１】
次いで、光は、保護層２０の中を通過する。
【００７２】
検出層１６は、次に、それが受ける所与のスペクトルにわたる光の強度を検出する。より具体的には、各フォトダイオードは、受け取った光強度を検出し、それをその特性曲線に従って電気信号に変換する。したがって、検出層１６は、マトリクス状の点で光強度を測定し、それを電気信号マトリクスに変換する。
【００７３】
各電気信号は、点または区域における撮像すべき要素の特性を表す。
【００７４】
各電気信号は、撮像すべき要素の画像を形成するために、１つの情報、たとえば、グレーレベルに変換される。
【００７５】
具体的には、この画像により、たとえば溶接部内で、脆弱な箇所を表すことができる要素内の欠陥を特定することが可能になる。
【００７６】
第２の実施形態による検出器を含む撮像アセンブリは、先に説明したことと同様に働く。
【００７７】
厳密に７０よりも大きい原子番号の金属から作製されるスクリーンを使用することの特定の利点を可視化するために、比率Ｒμを異なる金属について計算し、図３に金属ごとに示した。比率Ｒμは、金属スクリーン１２の厚さとは無関係である。
【００７８】
放射線源は、計算結果のすべてについて同一である。この場合、放射線源は、イリジウム１９２ガンマ線源である。
【００７９】
比率Ｒμは、光電効果による線形減衰係数とコンプトン散乱による線形減衰係数の比率である。光電効果による線形減衰係数およびコンプトン散乱による線形減衰係数は、スペクトルのエネルギーにおける光電効果およびコンプトン散乱による減衰係数のイリジウム１９２のスペクトルにわたる加重平均としてそれぞれ計算される。
【００８０】
平均係数の計算は、次の式：
【数１】
2020517960.tif 000003
により行われ、ただし、Ｐ（Ｅｉ）は、Ｉｒ１９２のスペクトルのエネルギーＥｉを伴う光子を有する尤度であり、＜μ＞は、減衰係数の加重平均であり、μ（Ｅｉ）は、エネルギーＥｉを伴う光子の減衰係数である。減衰係数を計算するには、ＮＩＳＴによるＸＤＯＭデータベースが使用される。
【００８１】
次いで、比率Ｒμは、次：
【数２】
2020517960.tif 000004
のように定義される。
【００８２】
したがって、比率Ｒμが高くなるほど、入射放射線が光電効果によって金属スクリーンと相互作用する尤度は、コンプトン散乱によるものよりも高くなる。
【００８３】
銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）、およびスズ（Ｓｎ）は、２９、４２、４５、４７、および５０に等しい、すなわち、厳密に７０未満の原子番号をそれぞれ有する。これらの金属のうちの１つから作製される各金属スクリーンは、厳密に０．７５よりも小さい比率Ｒμを有し、すなわち、入射放射線の各光子がコンプトン散乱によって相互作用することになる可能性は、光電効果によるものよりも高い。
【００８４】
タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）は、７３、７４、７８、８２、８３、９０、および９２に等しい、すなわち、厳密に７０よりも大きい原子番号をそれぞれ有する。これらの金属のうちの１つから作製される各金属スクリーンは、２よりも大きい、または実質的に２に等しい比率Ｒμを有し、すなわち、入射放射線の各光子が光電効果によって相互作用することになる可能性は、コンプトン散乱によるものよりも高い。
【００８５】
そのため、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）を使用することにより、特に、金属スクリーンにおけるコンプトン散乱を制限して、銅またはモリブデンのスクリーンと比べて改良された空間分解能および利得を有することが可能になる。
【００８６】
原子番号が厳密に７０よりも大きく、厚さが２０μｍから９００μｍの間の金属から作製されたスクリーンによる利得の増加を見るために、利得Ｇを金属スクリーンの異なる材料および異なる厚さｘについて計算した。
【００８７】
放射線源は、計算結果のすべてについて同一である。この場合、放射線源は、イリジウム１９２ガンマ線源である。
【００８８】
この場合、シンチレータ構成要素１４は、ガドリニウムオキシ硫化物から作製され、実質的に２０８μｍに等しい厚さを有する。
【００８９】
利得Ｇは、検出器が第１の実施形態において説明した構成によるシンチレータ構成要素１４に堆積される総エネルギーＥＭと、金属スクリーンを含まないシンチレータ構成要素１４に堆積される総エネルギーＥ０との比率として定義され、すなわち、Ｇ＝ＥＭ／Ｅ０である。
【００９０】
図４は、異なる材料の０から２００μｍの間の厚さについて得られる利得を示す曲線である。
【００９１】
図５、図６、図７、図８、および図９は、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、および８００μｍに等しい厚さについて、異なる材料について得られる利得をそれぞれ示している。
【００９２】
０から８００μｍの間のいずれの厚さについても、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）、およびスズ（Ｓｎ）について得られる利得は、厳密に１．１０未満である。
【００９３】
０から２００μｍの間のいずれの厚さについても、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）について得られる利得は、厳密に１．１５よりも大きい。
【００９４】
４００μｍの厚さについて、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）について得られる利得は、厳密に１．１５よりも大きい。
【００９５】
鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、およびトリウム（Ｔｈ）について得られる利得は、５００μｍおよび６００μｍの厚さについては厳密に１．１５よりも大きく、７００μｍおよび８００μｍの厚さについては厳密に１．１０よりも大きい。
【００９６】
したがって、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）を使用することにより、特に、銅またはモリブデンのスクリーンと比べてより高い利得を得ることが可能になる。
【００９７】
具体的には、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）、およびウラン（Ｕ）についての最大利得が、先に説明した条件の下、１．１８から１．２９の間であることが計算された。
【００９８】
さらには、タンタル、タングステン、白金、鉛、ビスマス、トリウム、およびウランから作製されるスクリーンについての最大利得は、５０μｍから３００μｍの厚さについて達成される。
【００９９】
具体的には、劣化ウランから作製されるスクリーンを含む検出器についての最大利得は、１２５μｍから１７５μｍの間の厚さについて得られ、トリウムの場合には、最大利得は、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さについて得られる。
【０１００】
そのため、これにより、あらかじめ選択された金属の性質に基づいて、最大利得を得るための金属スクリーンの厚さを選定することが可能になる。
【０１０１】
そのため、そのような撮像アセンブリにより、特にはイリジウム１９２ガンマ線源について、最適化された利得および優れた空間分解能を得ることが可能になる。具体的には、最適化された利得により、撮像すべき要素の露光時間を低減させることが可能になる。
【０１０２】
代替としては、撮像アセンブリの線源は、たとえば、１ＭｅＶと２５ＭｅＶとの間の高エネルギー放射線を放射する線形加速器である。具体的には、そのような撮像アセンブリは、たとえば放射線治療セッションの開始前に行われる放射線検査に使用することが可能である。
【０１０３】
より概括的には、本発明による検出器は、核撮像に使用され得る。
【符号の説明】
【０１０４】
６  入力面
８  出力面
１０  検出器
１２  金属スクリーン
１４  シンチレータ構成要素
１６  検出層
１８  支持層
２０  保護層
Ｅｂ  光電子の結合エネルギー
Ｅｅ  エネルギー
Ｅｉ  エネルギー
ＥＭ  総エネルギー
Ｅｐｈ  入射光子のエネルギー
Ｅ０  総エネルギー
Ｇ  利得
Ｐ（Ｅｉ）  尤度
Ｒμ  比率
ｘ  厚さ
Ｘ  長手方向
μ（Ｅｉ）  光子の減衰係数
＜μ＞  減衰係数の加重平均
【図１】
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【図２】
2020517960.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020517960.tif 000009
【図６−７】
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【図８−９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月26日(2019.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高エネルギー放射線撮影法用の検出器（１０）であって、次の順序で、
入射放射線を受けるように構成された金属スクリーン（１２）であって、前記入射放射線の少なくとも一部が、前記金属スクリーンの中を透過され、透過放射線を形成する、金属スクリーン（１２）と、
前記金属スクリーンによって透過された前記放射線を光に変換するように構成されたシンチレータ構成要素（１４）と、
前記シンチレータ構成要素によって放射された光の強度を検出するように構成された検出層（１６）とを含み、
前記スクリーン（１２）が、厳密に７０よりも大きい原子番号の金属で作製され、あるいは厳密に７０よりも大きい原子番号の、質量含有量が少なくとも５０％の１つまたは複数の金属を含む合金で作製され、前記スクリーンの厚さが、２０μｍから９００μｍの間である、
検出器（１０）。
【請求項２】
前記検出器は、平面状であることを特徴とする、請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記スクリーン（１２）は、１００μｍから２７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の検出器。
【請求項４】
前記金属スクリーン（１２）が、ウランから作製され、前記スクリーン（１２）は、１２５μｍから１７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項５】
前記金属スクリーン（１２）が、劣化ウランから作製されることを特徴とする、請求項４に記載の検出器。
【請求項６】
前記金属スクリーン（１２）が、トリウムから作製され、前記スクリーン（１２）は、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項７】
前記金属スクリーン（１２）が、ビスマスから作製され、前記スクリーン（１２）は、２２５μｍから２７５μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項８】
前記金属スクリーン（１２）が、前記シンチレータ構成要素（１４）に接触していることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項９】
前記検出器は、支持層（１８）を含み、前記支持層（１８）が、前記金属スクリーン（１２）と前記シンチレータ構成要素（１４）との間にあることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１０】
前記検出器は、支持層（１８）を含み、前記支持層（１８）は、１μｍから３００μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１１】
前記シンチレータ構成要素（１４）が、ガドリニウムオキシ硫化物から作製されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１２】
前記シンチレータ構成要素（１４）は、１００μｍから３００μｍの間の厚さを有していることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器。
【請求項１３】
１００ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から５０ＭｅＶ（メガ電子ボルト）の間のエネルギーを有するイオン化放射線源と、請求項１から１２のいずれか一項に記載の検出器（１０）とを含む、放射線撮影法用撮像アセンブリ。
【請求項１４】
前記線源が、３７０ｋｅＶから３９０ｋｅＶの間の平均エネルギーを伴うイリジウム１９２ガンマ線源、またはセレン７５もしくはコバルト６０であることを特徴とする、請求項１３に記載の撮像アセンブリ。
【国際調査報告】
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