JP6516981B2 - Radiation detector - Google Patents
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Description
本発明は、放射線を検出した位置を特定可能な放射線検出器に関する。 The present invention relates to a radiation detector capable of identifying a position at which radiation is detected.
ポジトロン断層法（PET ：Positron Emission Tomography）に利用されている放射線検出器は、放射線を吸収してシンチレーション光を発生させるシンチレータとシンチレーション光が発生した位置を検出する位置検出型光検出器とを備えている。このシンチレータは、物理的或いは光学的に分離された複数のシンチレータセルを含んでいる。シンチレータセルは、例えば、格子状に形成された光散乱層により光学的に互いに分離されている。光散乱層は、シンチレータ内へのレーザー光照射によって形成されている。また、光散乱層が有する光透過性によれば、重心演算を利用したシンチレータのセグメント分離が可能になる。このような放射線検出器に関する技術として、特許文献１〜４に記載された技術が知られている。 A radiation detector used in Positron Emission Tomography (PET) includes a scintillator that absorbs radiation to generate scintillation light and a position detection type photodetector that detects the position where scintillation light is generated. ing. The scintillator includes a plurality of physically or optically separated scintillator cells. The scintillator cells are, for example, optically separated from one another by a light scattering layer formed in a lattice. The light scattering layer is formed by laser light irradiation in the scintillator. Moreover, according to the light transmittance of the light scattering layer, segment separation of the scintillator using the gravity center calculation becomes possible. As a technique regarding such a radiation detector, the technique described in patent documents 1-4 is known.
特許文献１の放射線検出器は、複数の光散乱面が形成されたシンチレータと２個の光検出器とを備えている。少なくとも一方の光検出器は、一又は複数の光散乱面を通過して光強度が減衰したシンチレーション光を捉える。光強度の減衰量は、通過した光散乱面の数に対応しているので、光強度を利用してシンチレーション光が発生した領域の特定が可能になる。特許文献２の３次元放射線位置検出器は、複数のシンチレータセルを有するシンチレータユニットと受光素子とを備えている。シンチレータセル間には、反射材及び透過材のいずれか一方のみが配置されている。特許文献３の放射線位置検出器は、複数のシンチレータセルを含む層を複数積層した多層シンチレータと受光素子とを備えている。この放射線位置検出器は、受光素子に入射される光強度を均一化する手段の一つとして、シンチレータセル間に設置された光反射材を有している。特許文献４の検知器コンポーネントは、シンチレータを備えている。このシンチレータには、シンチレーション光を制御する光学的境界を画定するための複数のボイドが形成されている。このボイドは、シンチレータ内に設定された焦点にレーザービームを集束させることにより形成されている。 The radiation detector of Patent Document 1 includes a scintillator in which a plurality of light scattering surfaces are formed, and two light detectors. At least one photodetector detects scintillation light whose light intensity is attenuated by passing through one or more light scattering surfaces. Since the amount of attenuation of the light intensity corresponds to the number of light scattering surfaces that have passed, it is possible to use the light intensity to specify the region where the scintillation light is generated. The three-dimensional radiation position detector of Patent Document 2 includes a scintillator unit having a plurality of scintillator cells and a light receiving element. Only one of the reflective material and the transmissive material is disposed between the scintillator cells. The radiation position detector of Patent Document 3 includes a multilayer scintillator in which a plurality of layers including a plurality of scintillator cells are stacked, and a light receiving element. The radiation position detector has a light reflecting material disposed between scintillator cells as one of means for equalizing the light intensity incident on the light receiving element. The detector component of U.S. Pat. The scintillator is formed with a plurality of voids for defining an optical boundary which controls scintillation light. This void is formed by focusing the laser beam at the focal point set in the scintillator.
ところで、放射線検出器では、光検出器から出力された信号を利用して、光が発生した位置に対応する検出点を含む位置情報データを得る。この位置情報データにおいて、あるシンチレータセルに対応する検出点に対して、当該シンチレータセルに隣接する別のシンチレータセルに対応する検出点が画像処理によって弁別可能な程度に分離されている必要がある。 By the way, in a radiation detector, position information data including a detection point corresponding to a position where light is generated is obtained by using a signal output from the light detector. In this position information data, detection points corresponding to other scintillator cells adjacent to a certain scintillator cell need to be separated with respect to a detection point corresponding to a certain scintillator cell to such an extent that they can be discriminated by image processing.
そこで、本発明は、シンチレーション光が発生したシンチレータセルを精度良く特定可能な放射線検出器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation detector that can accurately identify a scintillator cell in which scintillation light is generated.
本発明の一側面に係る放射線検出器は、放射線の入射方向と交差する入射面、及び入射面に沿って二次元状に配列された複数のシンチレータセルを含む第１のシンチレータ層と、第１のシンチレータ層に対して光学的に結合されると共に入射面に対して平行である光結合面、及び光結合面に沿って二次元状に配列された複数のシンチレータセルを含む第２のシンチレータ層と、入射面に対して平行であり、第２のシンチレータ層の複数のシンチレータセルに対して光学的に結合された受光部を有する光検出部と、を備えている。第１のシンチレータ層及び第２のシンチレータ層の少なくとも一方は、入射面の法線方向に対して平行な複数の第１の光散乱面と、入射面の法線方向に対して平行であって第１の光散乱面と交差する複数の光反射面と、を有すると共に、複数のシンチレータセルが、格子状に互いに組み合わされた複数の第１の光散乱面及び複数の光反射面によって仕切られている。 A radiation detector according to one aspect of the present invention includes: a first scintillator layer including an incident surface intersecting with an incident direction of radiation; and a plurality of scintillator cells arrayed two-dimensionally along the incident surface; A second scintillator layer including a light coupling surface optically coupled to the scintillator layer of the second light source and parallel to the light incident surface, and a plurality of scintillator cells arrayed two-dimensionally along the light coupling surface And a light detection unit having a light reception unit that is parallel to the incident surface and optically coupled to the plurality of scintillator cells of the second scintillator layer. At least one of the first scintillator layer and the second scintillator layer is parallel to the normal direction of the incident surface with a plurality of first light scattering surfaces parallel to the normal direction of the incident surface, and A plurality of light reflecting surfaces intersecting with the first light scattering surface, and a plurality of scintillator cells are partitioned by a plurality of first light scattering surfaces and a plurality of light reflecting surfaces combined with each other in a lattice shape ing.
この放射線検出器では、入射面から放射線が入射し、第１のシンチレータ層又は第２のシンチレータ層において当該放射線が吸収されて、線量に応じた光強度を有するシンチレーション光が発生する。例えば、第１のシンチレータ層においてシンチレーション光が発生した場合には、シンチレーション光は、その発生位置から第２のシンチレータ層に向かって拡散しつつ伝播する。拡散したシンチレーション光は、受光部に入射する。そして、受光部から出力される信号を利用して、シンチレーション光が発生した位置を算出する。すなわち、シンチレーション光が発生した位置の算出には、シンチレーション光の拡散範囲が影響する。ここで、第１のシンチレータ層又は第２のシンチレータ層のいずれか一方には入射面の法線方向に対して平行な光反射面及び第１の光散乱面が設けられている。第１の光散乱面はある程度のシンチレーション光を透過する。一方、光反射面は、シンチレーション光をほとんど透過することなく反射する。そうすると、シンチレーション光は、第１の光散乱面に対して交差する方向において光散乱面を通過しつつ拡散するが、光反射面に対して交差する方向にはほとんど拡散しない。従って、この放射線検出器では、光検出器に到達するまでのシンチレーション光の拡散範囲を制御することができる。これによって、あるシンチレータセルに対応する検出点に対し、当該シンチレータセルに隣接する別のシンチレータセルに対応する別の検出点が、画像処理によって弁別可能な程度に分離されるように、シンチレーション光の拡散範囲を制御することが可能になる。従って、シンチレーション光が発生したシンチレータセルを精度良く特定することができる。 In this radiation detector, radiation enters from the incident surface, and the radiation is absorbed in the first scintillator layer or the second scintillator layer to generate scintillation light having a light intensity corresponding to the dose. For example, when scintillation light is generated in the first scintillator layer, the scintillation light diffuses and propagates from the generation position toward the second scintillator layer. The diffused scintillation light is incident on the light receiving unit. Then, using the signal output from the light receiving unit, the position where the scintillation light is generated is calculated. That is, the diffusion range of the scintillation light influences the calculation of the position where the scintillation light is generated. Here, in any one of the first scintillator layer and the second scintillator layer, a light reflecting surface and a first light scattering surface parallel to the normal direction of the incident surface are provided. The first light scattering surface transmits a certain amount of scintillation light. On the other hand, the light reflecting surface reflects the scintillation light almost without transmitting it. Then, the scintillation light diffuses while passing through the light scattering surface in the direction intersecting the first light scattering surface, but hardly diffuses in the direction intersecting the light reflecting surface. Therefore, in this radiation detector, the diffusion range of scintillation light until reaching the light detector can be controlled. As a result, with respect to a detection point corresponding to a certain scintillator cell, another detection point corresponding to another scintillator cell adjacent to the scintillator cell is separated so as to be distinguishable by image processing. It becomes possible to control the diffusion range. Therefore, the scintillator cell in which the scintillation light is generated can be identified with high accuracy.
また、第１のシンチレータ層は、第１の光散乱面と、光反射面と、を有し、第１のシンチレータ層のシンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の第１の光散乱面及び複数の光反射面によって仕切られ、第２のシンチレータ層は、格子状に形成されると共に入射面の法線方向に対して平行である第２の光散乱面を有し、第２のシンチレータ層のシンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の第２の光散乱面によって仕切られていてもよい。この構成によれば、第１のシンチレータ層では、光反射面に交差する方向にシンチレーション光の拡散範囲が制限される。一方、第２のシンチレータ層では、シンチレーション光が二次元状に均等に拡散する。これによって、第１のシンチレータ層においてシンチレーション光が発生した場合には、第２のシンチレータ層はライトガイドとして機能する。従って、シンチレーション光を複数の受光部で受光することが可能になるので、シンチレータセルの数よりも受光部の数が少ない構成であっても光強度の分布を得ることができる。従って、シンチレーション光が発生したシンチレータセルを特定することができる。 In addition, the first scintillator layer has a first light scattering surface and a light reflecting surface, and the scintillator cells of the first scintillator layer have a plurality of first light scatterings combined with each other in a lattice shape. The second scintillator layer has a second light scattering surface formed in a lattice and parallel to the normal direction of the incident surface, which is partitioned by the surface and the plurality of light reflecting surfaces; The scintillator cells of the scintillator layer may be separated by a plurality of second light scattering surfaces combined together in a grid. According to this configuration, in the first scintillator layer, the diffusion range of the scintillation light is limited in the direction intersecting the light reflection surface. On the other hand, in the second scintillator layer, the scintillation light is diffused uniformly in a two-dimensional manner. Thus, when scintillation light is generated in the first scintillator layer, the second scintillator layer functions as a light guide. Accordingly, since the scintillation light can be received by the plurality of light receiving units, the distribution of light intensity can be obtained even if the number of light receiving units is smaller than the number of scintillator cells. Therefore, the scintillator cell in which the scintillation light is generated can be identified.
また、第１のシンチレータ層は、格子状に形成されると共に入射面の法線方向に対して平行である第２の光散乱面を有し、第１のシンチレータ層のシンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の第２の光散乱面によって仕切られ、第２のシンチレータ層は、第１の光散乱面と、光反射面と、を有し、第２のシンチレータ層のシンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の第１の光散乱面及び複数の光反射面によって仕切られていている構成とすることもできる。この構成によれば、第２のシンチレータ層におけるシンチレータ光の発生において、重心演算により得られる検出点の間隔を制御することが可能になる。従って、第１のシンチレータ層に対応する検出点と第２のシンチレータ層に対応する検出点とを弁別可能な程度にそれぞれの位置を異ならせることができる。従って、シンチレーション光が発生したシンチレータセルを精度良く特定することができる。 The first scintillator layer is formed in a lattice and has a second light scattering surface parallel to the normal direction of the incident surface, and the scintillator cell of the first scintillator layer is formed in a lattice. Separated by a plurality of second light scattering surfaces combined with each other, the second scintillator layer has a first light scattering surface and a light reflecting surface, and the scintillator cells of the second scintillator layer have It may be configured to be partitioned by a plurality of first light scattering surfaces and a plurality of light reflecting surfaces combined in a grid shape. According to this configuration, in the generation of scintillator light in the second scintillator layer, it is possible to control the distance between detection points obtained by the centroid operation. Therefore, the positions of the detection point corresponding to the first scintillator layer and the detection point corresponding to the second scintillator layer can be made different to such an extent that they can be distinguished. Therefore, the scintillator cell in which the scintillation light is generated can be identified with high accuracy.
また、第１のシンチレータ層及び第２のシンチレータ層は、第１の光散乱面と、光反射面と、をそれぞれ有し、第１のシンチレータ層及び第２のシンチレータ層におけるそれぞれのシンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の第１の光散乱面及び複数の光反射面によって仕切られ、第１のシンチレータ層における光反射面の延在方向は、第２のシンチレータ層における光反射面の延在方向に対して交差していてもよい。この構成によれば、第１のシンチレータ層では、第１のシンチレータ層の光反射面に交差する方向にシンチレーション光の拡散範囲が制限される。また、第２のシンチレータ層においても、第２のシンチレータ層の光反射面に交差する方向にシンチレーション光の拡散範囲が制限される。そして、それぞれの光反射面の延在方向が第１のシンチレータ層と第２のシンチレータ層とで異なっているので、拡散範囲が制限される方向も第１のシンチレータ層と第２のシンチレータ層とで異なる。従って、それぞれのシンチレータ層において、拡散範囲を制御することが可能になるので、シンチレーション光が発生したシンチレータセルをより精度良く特定することができる。 The first scintillator layer and the second scintillator layer respectively have a first light scattering surface and a light reflecting surface, and the respective scintillator cells in the first scintillator layer and the second scintillator layer are And a plurality of first light scattering surfaces and a plurality of light reflecting surfaces combined in a grid shape, and the extending direction of the light reflecting surfaces in the first scintillator layer is the light reflecting surface in the second scintillator layer It may intersect with the extension direction of. According to this configuration, in the first scintillator layer, the diffusion range of the scintillation light is limited in the direction intersecting the light reflection surface of the first scintillator layer. Further, also in the second scintillator layer, the diffusion range of scintillation light is limited in the direction intersecting the light reflection surface of the second scintillator layer. Then, since the extending directions of the respective light reflecting surfaces are different between the first scintillator layer and the second scintillator layer, the directions in which the diffusion range is restricted are also the first scintillator layer and the second scintillator layer. It is different. Therefore, since it becomes possible to control the diffusion range in each scintillator layer, it is possible to more accurately identify the scintillator cell in which the scintillation light is generated.
また、第１のシンチレータ層におけるシンチレータセルは、法線方向と直交する第１の方向に沿って所定のピッチで配置され、第２のシンチレータ層におけるシンチレータセルは、第１の方向に沿って所定のピッチで配置され、第１のシンチレータ層におけるシンチレータセルは、第２のシンチレータ層におけるシンチレータセルに対して、第１の方向に沿って所定のピッチの二分の一だけずれていてもよい。この構成によれば、位置情報データにおいて、第１のシンチレータ層に対応する検出点の位置と、第２のシンチレータ層に対応する検出点の位置と、を互いに異ならせることができる。従って、シンチレーション光が第１シンチレータ層又は第２のシンチレータ層のいずれで発生したかを精度良く特定することが可能になる。 The scintillator cells in the first scintillator layer are arranged at a predetermined pitch along a first direction orthogonal to the normal direction, and the scintillator cells in the second scintillator layer are predetermined along the first direction. The scintillator cells in the first scintillator layer may be offset from the scintillator cells in the second scintillator layer by a half of the predetermined pitch along the first direction. According to this configuration, in the position information data, the position of the detection point corresponding to the first scintillator layer and the position of the detection point corresponding to the second scintillator layer can be made different from each other. Therefore, it becomes possible to specify with high accuracy whether the scintillation light is generated in the first scintillator layer or the second scintillator layer.
また、第１のシンチレータ層におけるシンチレータセルは、法線方向及び第１の方向と交差する第２の方向に沿って所定のピッチで配置され、第２のシンチレータ層におけるシンチレータセルは、第２の方向に沿って所定のピッチで配置され、第１のシンチレータ層におけるシンチレータセルは、第２のシンチレータ層におけるシンチレータセルに対して、第２の方向に沿って所定のピッチの二分の一だけずれていてもよい。この構成によれば、位置情報データにおいて、第１のシンチレータ層に対応する検出点の位置と、第２のシンチレータ層に対応する検出点の位置と、を互いに異ならせることができる。従って、シンチレーション光が第１又は第２のシンチレータ層のいずれで発生したかをさらに精度良く特定することが可能になる。 The scintillator cells in the first scintillator layer are disposed at a predetermined pitch along the second direction crossing the normal direction and the first direction, and the scintillator cells in the second scintillator layer are arranged in the second scintillator layer. The scintillator cells in the first scintillator layer are arranged at a predetermined pitch along the direction, and the scintillator cells in the first scintillator layer are offset from the scintillator cells in the second scintillator layer by half the predetermined pitch along the second direction. May be According to this configuration, in the position information data, the position of the detection point corresponding to the first scintillator layer and the position of the detection point corresponding to the second scintillator layer can be made different from each other. Therefore, it becomes possible to specify with further accuracy whether scintillation light is generated in the first or second scintillator layer.
本発明の放射線検出器によれば、光が発生したシンチレータセルを精度良く特定することができる。 According to the radiation detector of the present invention, a scintillator cell in which light is generated can be identified with high accuracy.
［第１実施形態］
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。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。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
図１に示されるように、放射線検出器１は、ガンマ線などの放射線の入射により発生した光を検出することにより、放射線を検出するものである。 As shown in FIG. 1, the radiation detector 1 detects radiation by detecting light generated by the incidence of radiation such as gamma rays.
放射線検出器１は、第１のシンチレータ層２と、第２のシンチレータ層３と、光検出器（光検出部）４とを備えている。第１のシンチレータ層２及び第２のシンチレータ層３は、放射線を吸収してシンチレーション光と呼ばれる光を発生させるものである。第１のシンチレータ層２又は第２のシンチレータ層３で発生したシンチレーション光は、発生した位置から光検出器４に向かって進行しつつ二次元状に拡散し、光検出器４において光強度の分布として検出される。この二次元的な光強度分布の重心を求める演算を行うことにより、シンチレーション光が発生した二次元的な位置情報が得られる。 The radiation detector 1 includes a first scintillator layer 2, a second scintillator layer 3, and a light detector (light detection unit) 4. The first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3 absorb radiation to generate light called scintillation light. Scintillation light generated in the first scintillator layer 2 or the second scintillator layer 3 diffuses in a two-dimensional manner while advancing from the generated position toward the light detector 4, and distribution of light intensity in the light detector 4 Is detected as By performing an operation for obtaining the center of gravity of the two-dimensional light intensity distribution, two-dimensional positional information at which scintillation light is generated can be obtained.
図２に示されるように、光検出器４の複数の受光部６を含む受光面７には、第２のシンチレータ層３が光学的に結合されている。第２のシンチレータ層３は、光検出器４と結合された裏面８と、裏面８の反対側の光結合面９とを有している。光結合面９には、第１のシンチレータ層２の裏面１１が光学的に結合されている。第１のシンチレータ層２と第２のシンチレータ層３との間には、シンチレーション光に対し透明な光学部材が充填されている。同様に、第２のシンチレータ層３と光検出器４との間にもシンチレーション光に対し透明な光学部材が充填されている。このような光学部材には、例えば、シリコーンオイル、空気、光学用透明接着剤等がある。このような構成を有する放射線検出器１では、第１のシンチレータ層２の表面が放射線の入射面１２とされ、入射面１２に対して放射線が入射される。 As shown in FIG. 2, the second scintillator layer 3 is optically coupled to the light receiving surface 7 including the plurality of light receiving portions 6 of the light detector 4. The second scintillator layer 3 has a back surface 8 coupled to the light detector 4 and a light coupling surface 9 opposite to the back surface 8. The back surface 11 of the first scintillator layer 2 is optically coupled to the light coupling surface 9. An optical member transparent to scintillation light is filled between the first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3. Similarly, an optical member transparent to scintillation light is also filled between the second scintillator layer 3 and the light detector 4. Such optical members include, for example, silicone oil, air, transparent adhesives for optics, and the like. In the radiation detector 1 having such a configuration, the surface of the first scintillator layer 2 is used as the radiation incident surface 12, and the radiation is incident on the incident surface 12.
図１に示されるように、第１のシンチレータ層２及び第２のシンチレータ層３は、放射線の入射によってシンチレーション光を発生する結晶塊により構成されている。この結晶塊は、略直方体状の外形形状を有している。例えば、第１のシンチレータ層２は、一例として、一辺Ａ１が５０ｍｍであり、他辺Ａ２が５０ｍｍであり、高さＡ３が１０ｍｍ程度である。第１のシンチレータ層２をなす結晶塊は、入射面１２から入射した放射線を吸収し、吸収した放射線の線量に対応する光強度を有するシンチレーション光を発生する。結晶塊は、例えばＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２（ＢＧＯ）、ＣｅがドープされたＬｕ２ＳｉＯ５（ＬＳＯ）、Ｌｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（ＬＹＳＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５（ＧＳＯ）、ＰｒがドープされたＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＣｅがドープされたＬａＢｒ３（ＬａＢｒ３）、ＣｅがドープされたＬａＣｌ３（ＬａＣｌ３）、ＣｅがドープされたＬｕ０．７Ｙ０．３ＡｌＯ３（ＬｕＹＡＰ）、Ｌｕｔｅｔｉｕｍ Ｆｉｎｅ Ｓｉｌｉｃａｔｅ（ＬＦＳ)などのいずれかの結晶によって好適に構成される。 As shown in FIG. 1, the first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3 are composed of crystal masses that generate scintillation light upon incidence of radiation. The crystal mass has a substantially rectangular external shape. For example, as an example, in the first scintillator layer 2, one side A1 is 50 mm, the other side A2 is 50 mm, and the height A3 is about 10 mm. The crystal mass forming the first scintillator layer 2 absorbs radiation incident from the incident surface 12 and generates scintillation light having a light intensity corresponding to the dose of the absorbed radiation. The crystal mass is, for example, Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO), Ce doped Lu 2 SiO 5 (LSO), Lu 2 (1-X) Y 2 X SiO 5 (LYSO), Gd 2 SiO 5 (GSO) , Pr-doped LuAG (Lu 3 Al 5 O 12 ), Ce-doped LaBr 3 (LaBr 3 ), Ce-doped LaCl 3 (LaCl 3 ), Ce-doped Lu 0.7 Y It is preferably constituted by any crystal such as 0.3 AlO 3 (LuYAP) or Lutetium Fine Silicate (LFS).
図１に示されるように、第１のシンチレータ層２には、光散乱面１３と光反射面１４とが形成されている。これら光散乱面１３と光反射面１４とは、第１のシンチレータ層２を光学的に分離された複数のシンチレータセル１６に分離するものである。また、第２のシンチレータ層３には、格子状の光散乱面１３が形成されている。光散乱面１３は、第２のシンチレータ層３を光学的に分離された複数のシンチレータセル２２に分離するものである。なお、光散乱面１３と光反射面１４との具体的な配置は、後述する。また、光学的な分離とは、隣接するシンチレータセル１６，２２へ光が入射されたとき、光散乱面１３において光が散乱されて光強度が弱まった光が伝播される場合、光反射面１４においてほとんどが反射される場合、又は光反射面１４において所定割合の光が反射され、残りの光が透過される場合を含む。 As shown in FIG. 1, a light scattering surface 13 and a light reflection surface 14 are formed in the first scintillator layer 2. The light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 separate the first scintillator layer 2 into a plurality of optically separated scintillator cells 16. In the second scintillator layer 3, a lattice-shaped light scattering surface 13 is formed. The light scattering surface 13 separates the second scintillator layer 3 into a plurality of optically separated scintillator cells 22. The specific arrangement of the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 will be described later. The optical separation means that when light is incident on the adjacent scintillator cells 16 and 22, the light is scattered at the light scattering surface 13 and the light whose intensity is weakened is propagated. In the light reflection surface 14, a predetermined proportion of light is reflected, and the remaining light is transmitted.
光散乱面１３は、改質領域（不図示）により構成されている。改質領域は、レーザー光の照射により、例えばボイド状の改質スポットが互いに重なり合うように形成された領域である。この複数の改質スポットが光学的な散乱面を形成している。改質スポットは、結晶塊の内部にレーザー光を集光させることにより、形成する。すなわち、光散乱面１３は、シンチレータをなす結晶塊の表面を機械的又は化学的に処理して得られるものではない。改質領域は、シンチレーション光を遮断したり吸収したりするものではないため、光散乱面１３の全面に改質領域が形成されていても、シンチレーション光の一部は隣接するシンチレータセル１６，２２へ透過される。また、光散乱面１３は、光散乱面１３への光の入射角度により光透過率が異なる。例えば、入射角度が垂直である場合には、光透過率が大きくなる。すなわち、入射したシンチレーション光は殆ど透過する。一方、入射角度が大きくなると、垂直に入射した場合と比較して光透過率が下がる。 The light scattering surface 13 is configured by a modified region (not shown). The modified region is a region where, for example, void-shaped modified spots are formed so as to overlap each other by laser beam irradiation. The plurality of modified spots form an optical scattering surface. The modified spots are formed by focusing laser light inside the crystal mass. That is, the light scattering surface 13 is not obtained by mechanically or chemically treating the surface of the crystal mass forming the scintillator. Since the modified region does not block or absorb the scintillation light, even if the modified region is formed on the entire surface of the light scattering surface 13, part of the scintillation light is adjacent to the scintillator cells 16 and 22. Is transmitted to Further, the light scattering surface 13 has different light transmittance depending on the incident angle of light to the light scattering surface 13. For example, when the incident angle is vertical, the light transmittance is increased. That is, the incident scintillation light is almost transmitted. On the other hand, when the incident angle increases, the light transmittance decreases as compared with the case where the light is perpendicularly incident.
光反射面１４は、シンチレーション光の拡散を阻害するものであり、光透過率が光散乱面１３よりも低い。すなわち、光反射面１４は、光散乱面１３よりも光の拡散を阻害するものである。従って、光透過率が光散乱面１３よりも低ければよいので、光反射面１４の反射率は１００％であってもよいし、１００％以下であってもよい。このような光反射面１４として、例えば、テフロンテープ（テフロンは登録商標）、硫酸バリウム、酸化アルミ、酸化チタン、ＥＳＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）フィルム、及びポリエステルフィルムといった部材のいずれかを用いることができる。 The light reflecting surface 14 inhibits the diffusion of scintillation light, and the light transmittance is lower than that of the light scattering surface 13. That is, the light reflecting surface 14 inhibits the diffusion of light more than the light scattering surface 13. Therefore, since it is sufficient if the light transmittance is lower than that of the light scattering surface 13, the reflectance of the light reflecting surface 14 may be 100% or 100% or less. As such a light reflection surface 14, any of members such as Teflon tape (Teflon is a registered trademark), barium sulfate, aluminum oxide, titanium oxide, ESR (Enhanced Specular Reflector) film, and polyester film can be used, for example. .
図３に示されるように、光散乱面１３と光反射面１４とを有する第１のシンチレータ層２は、まず、板状の結晶塊にレーザー光を照射して光散乱面１３を形成する。従って、光散乱面１３の形成に当たっては、シンチレータをなす結晶塊を切断する工程は伴わない。そして、レーザー光により加工した各シンチレータの間に光反射面１４をなす光反射材を配置して再び光学的に接合する。以上の工程によって第１のシンチレータ層２が得られる。要するに、第１のシンチレータ層２は、結晶塊に対するレーザー光の照射工程と、結晶塊同士の接合工程によって形成される。一方、第２のシンチレータ層３は、光反射面１４を有していないので、板状の結晶塊にレーザー光を照射して光散乱面１３を形成することにより得られる。 As shown in FIG. 3, the first scintillator layer 2 having the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 first forms a light scattering surface 13 by irradiating a plate-like crystal block with laser light. Therefore, in forming the light scattering surface 13, the process of cutting the crystal mass forming the scintillator is not involved. Then, a light reflecting material forming the light reflecting surface 14 is disposed between the scintillators processed by the laser light and optically joined again. The first scintillator layer 2 is obtained by the above steps. In short, the first scintillator layer 2 is formed by the process of irradiating the crystal mass with laser light and the process of bonding the crystal masses together. On the other hand, since the second scintillator layer 3 does not have the light reflecting surface 14, it can be obtained by forming a light scattering surface 13 by irradiating a plate-like crystal block with a laser beam.
光検出器４は、受光部６を有する受光面７に入射した光の入射位置及び光強度に応じた電気信号を出力する。光検出器４は、例えば、位置検出型の光電子増倍管やアバランシェフォトダイオード（APD:Avalance Photo Diode）、あるいはＭＰＰＣ（Multi―Pixel Photon Counter）といった半導体光検出器により好適に構成される。なお、ＭＰＰＣは、複数のガイガーモードＡＰＤのピクセルからなるフォトンカウンティングデバイスである。光検出器４は、複数の受光部６を有している。光検出器４が有する受光部６の数は、シンチレータセル１６の数よりも少ない。従って、受光部６は、複数のシンチレータセル１６に跨るように配置されている（図２参照）。 The light detector 4 outputs an electric signal according to the incident position and the light intensity of the light incident on the light receiving surface 7 having the light receiving unit 6. The photodetector 4 is preferably configured by, for example, a semiconductor photodetector such as a position detection type photoelectron multiplier, an avalanche photodiode (APD), or a multi-pixel photo counter (MPPC). Note that MPPC is a photon counting device composed of a plurality of Geiger mode APD pixels. The photodetector 4 has a plurality of light receiving units 6. The number of light receiving units 6 included in the light detector 4 is smaller than the number of scintillator cells 16. Accordingly, the light receiving unit 6 is disposed so as to straddle the plurality of scintillator cells 16 (see FIG. 2).
次に、第１のシンチレータ層２における光散乱面１３及び光反射面１４の配置について詳細に説明する。 Next, the arrangement of the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 in the first scintillator layer 2 will be described in detail.
図１に示されるように、第１のシンチレータ層２の光散乱面１３は、入射面１２の法線方向（方向Ｄ１）に対して平行である。すなわち、光散乱面１３は、入射面１２に対して交差、より具体的には直交している。すなわち、放射線検出器１では、光検出器４の受光面７が第１のシンチレータ層２の光散乱面１３と直交している。また、放射線検出器１では、第１のシンチレータ層２の入射面１２が光検出器４の受光面７に対して平行である。従って、シンチレータ光は、光検出器４に到達するまでに、必ずしも光散乱面１３を通過するものではない。この光散乱面１３は、第１のシンチレータ層２の一方の側面１７から他方の側面１８の間に亘って延在し、入射面１２から裏面１１の間に亘って延在している。すなわち、光散乱面１３は、側面１７，１８に直交する一対の側面１９，２１と同じ形状を有している。このような光散乱面１３は、法線方向（方向Ｄ１）と直交する方向（方向Ｄ３）に沿って互いに離間するように形成されている。この離間距離が、シンチレータセル１６の一辺Ａ４に相当する。これら光散乱面１３によって、第１のシンチレータ層２は、第１のシンチレータ層２の一辺Ａ１に沿って光学的に分離されている。 As shown in FIG. 1, the light scattering surface 13 of the first scintillator layer 2 is parallel to the normal direction (direction D1) of the incident surface 12. That is, the light scattering surface 13 intersects, more specifically, is orthogonal to the incident surface 12. That is, in the radiation detector 1, the light receiving surface 7 of the light detector 4 is orthogonal to the light scattering surface 13 of the first scintillator layer 2. Further, in the radiation detector 1, the incident surface 12 of the first scintillator layer 2 is parallel to the light receiving surface 7 of the light detector 4. Therefore, scintillator light does not necessarily pass through the light scattering surface 13 before reaching the light detector 4. The light scattering surface 13 extends from one side surface 17 to the other side surface 18 of the first scintillator layer 2 and extends from the incident surface 12 to the back surface 11. That is, the light scattering surface 13 has the same shape as the pair of side surfaces 19 and 21 orthogonal to the side surfaces 17 and 18. Such light scattering surfaces 13 are formed to be separated from each other along a direction (direction D3) orthogonal to the normal direction (direction D1). This separation distance corresponds to one side A4 of the scintillator cell 16. The first scintillator layer 2 is optically separated along one side A 1 of the first scintillator layer 2 by the light scattering surfaces 13.
光反射面１４は、法線方向（方向Ｄ１）に対して平行であって、光散乱面１３と交差している。具体的には、光反射面１４は、入射面１２及び光散乱面１３に対してそれぞれ直交している。従って、シンチレータ光は、光検出器４に到達するまでに、必ずしも光反射面１４を通過するものではない。この光反射面１４は、第１のシンチレータ層２の側面１９から側面２１の間に亘って延在し、入射面１２から裏面１１の間に亘って延在している。すなわち、光反射面１４は、側面１７，１８と同じ形状を有している。このような光反射面１４は、法線方向（方向Ｄ１）及び光散乱面１３が互いに離間する方向（方向Ｄ３）のそれぞれに直交する方向（方向Ｄ２）に沿って互いに離間している。この離間距離が、シンチレータセル１６の他辺Ａ６に相当する。第１のシンチレータ層２は、他辺Ａ２に沿って光学的に分離されている。 The light reflecting surface 14 is parallel to the normal direction (direction D1) and intersects the light scattering surface 13. Specifically, the light reflecting surface 14 is orthogonal to the incident surface 12 and the light scattering surface 13 respectively. Therefore, the scintillator light does not necessarily pass through the light reflecting surface 14 before reaching the light detector 4. The light reflecting surface 14 extends from the side surface 19 to the side surface 21 of the first scintillator layer 2 and extends from the incident surface 12 to the back surface 11. That is, the light reflecting surface 14 has the same shape as the side surfaces 17 and 18. Such light reflecting surfaces 14 are separated from each other along directions (direction D2) orthogonal to the normal direction (direction D1) and the direction in which the light scattering surfaces 13 are separated from each other (direction D3). This separation distance corresponds to the other side A6 of the scintillator cell 16. The first scintillator layer 2 is optically separated along the other side A2.
このような光散乱面１３と光反射面１４とによって光学的に分離されたシンチレータセル１６は、入射面１２に沿って二次元状に配列されている。シンチレータセル１６は、入射面１２と交差する一対の側面が光散乱面１３によって形成されている。また、シンチレータセル１６は、一対の側面のそれぞれと直交する別の一対の側面が光反射面１４によって形成されている。すなわち、シンチレータセル１６は、一対の光散乱面１３と一対の光反射面１４とにより光学的に分離された領域である。 The scintillator cells 16 optically separated by the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 are arranged in a two-dimensional manner along the incident surface 12. The scintillator cell 16 has a pair of side surfaces intersecting with the incident surface 12 formed by the light scattering surface 13. In the scintillator cell 16, another pair of side surfaces orthogonal to each of the pair of side surfaces is formed by the light reflecting surface 14. That is, the scintillator cell 16 is a region optically separated by the pair of light scattering surfaces 13 and the pair of light reflecting surfaces 14.
第１のシンチレータ層２と第２のシンチレータ層３とにおいて、シンチレータセル１６とシンチレータセル２２とは、第１の方向（方向Ｄ２）に沿って所定距離だけずれるように配置されている。第１のシンチレータ層２におけるシンチレータセル１６は、法線方向（方向Ｄ１）と直交する第１の方向（方向Ｄ２）に沿って所定のピッチで配置されている。このピッチは、シンチレータセル１６の他辺Ａ６の長さに相当する。また、第２のシンチレータ層３におけるシンチレータセル２２は、第１の方向（方向Ｄ２）に沿って所定のピッチで配置されている。このピッチは、シンチレータセル２２の他辺Ａ６の長さに相当する。本実施形態では、シンチレータセル１６の他辺Ａ６とシンチレータセル２２の他辺Ａ６とは互いに同じ長さである。そして、第１のシンチレータ層２におけるシンチレータセル１６は、第２のシンチレータ層３におけるシンチレータセル１６に対して、第１の方向（方向Ｄ２）に沿って所定のピッチの二分の一だけずれている。すなわち、第１のシンチレータ層２のシンチレータセル１６は、第１の方向に沿って２個のシンチレータセル２２に跨るように結合されている。換言すると、第２のシンチレータ層３のシンチレータセル２２は、第１の方向に沿って２個のシンチレータセル１６に跨るように結合されている。 In the first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3, the scintillator cells 16 and the scintillator cells 22 are arranged to be deviated by a predetermined distance along the first direction (direction D2). The scintillator cells 16 in the first scintillator layer 2 are arranged at a predetermined pitch along a first direction (direction D2) orthogonal to the normal direction (direction D1). This pitch corresponds to the length of the other side A6 of the scintillator cell 16. The scintillator cells 22 in the second scintillator layer 3 are arranged at a predetermined pitch along the first direction (direction D2). This pitch corresponds to the length of the other side A6 of the scintillator cell 22. In the present embodiment, the other side A6 of the scintillator cell 16 and the other side A6 of the scintillator cell 22 have the same length. The scintillator cells 16 in the first scintillator layer 2 are offset from the scintillator cells 16 in the second scintillator layer 3 by a half of the predetermined pitch along the first direction (direction D2). . That is, the scintillator cells 16 of the first scintillator layer 2 are coupled so as to straddle the two scintillator cells 22 along the first direction. In other words, the scintillator cells 22 of the second scintillator layer 3 are coupled to straddle the two scintillator cells 16 along the first direction.
以下、放射線検出器１の作用効果を比較例に係る放射線検出器の作用効果と比較しつつ説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the radiation detector 1 will be described in comparison with the operation and effect of the radiation detector according to the comparative example.
図１１（ａ）に示されるように、比較例１に係る放射線検出器１００Ａは、第１のシンチレータ層１０２Ａが光散乱面１３を有していない点で放射線検出器１と相違する。すなわち、比較例１に係る放射線検出器１００Ａでは、第１のシンチレータ層１０２Ａが、光反射面１４によって複数のシンチレータセルＣ１ａに光学的に分離されている。また、第２のシンチレータ層１０３Ａが、光反射面１４によって複数のシンチレータセルＣ２ａに光学的に分離されている。
また、図１１（ｂ）に示されるように、比較例２に係る放射線検出器１００Ｂは、第１のシンチレータ層１０２Ｂが光反射面１４を有していない点で放射線検出器１と相違する。すなわち、比較例２に係る放射線検出器１００Ｂでは、第１のシンチレータ層１０２Ｂが、光散乱面１３によって複数のシンチレータセルＣ１ｂに光学的に分離されている。また、第２のシンチレータ層１０３Ｂが、光散乱面１３によって複数のシンチレータセルＣ２ｂに光学的に分離されている。
As shown in FIG. 11A, the radiation detector 100A according to Comparative Example 1 is different from the radiation detector 1 in that the first scintillator layer 102A does not have the light scattering surface 13. That is, in the radiation detector 100A according to Comparative Example 1, the first scintillator layer 102A is optically separated into a plurality of scintillator cells C1a by the light reflection surface 14. The second scintillator layer 103A is optically separated into a plurality of scintillator cells C2a by the light reflecting surface 14.
Further, as illustrated in FIG. 11B, the radiation detector 100B according to the comparative example 2 is different from the radiation detector 1 in that the first scintillator layer 102B does not have the light reflecting surface 14. That is, in the radiation detector 100B according to the comparative example 2, the first scintillator layer 102B is optically separated by the light scattering surface 13 into a plurality of scintillator cells C1b. The second scintillator layer 103B is optically separated into a plurality of scintillator cells C2b by the light scattering surface 13.
図１２（ａ）は、放射線検出器１００ＡのシンチレータセルＣ１ａ，Ｃ２ａに対して放射線を入射して得られる検出点の分布を模式的に示す想定図である。白丸の複数の検出点Ｐ１ａは、シンチレーション光が発生したシンチレータセルＣ１ａに対応している。例えば、検出点Ｔ１ａは、シンチレータセル１０６ａに対応している。従って、放射線検出器１００Ａを利用して得た位置情報データに検出点Ｔ１ａが含まれている場合には、シンチレータセル１０６ａで放射線が吸収され、シンチレーション光が発生したことを示す。ハッチングを付した複数の検出点Ｐ２ａは、シンチレーション光が発生したシンチレータセルＣ２ａに対応している。例えば、検出点Ｔ２ａは、シンチレータセル１０７ａに対応している。従って、放射線検出器１００Ａを利用して得た位置情報データに検出点Ｔ２ａが含まれている場合には、シンチレータセル１０７ａで放射線が吸収され、シンチレーション光が発生したことを示す。 FIG. 12A is a hypothetical view schematically showing the distribution of detection points obtained by incidence of radiation on the scintillator cells C1a and C2a of the radiation detector 100A. A plurality of white circle detection points P1a correspond to the scintillator cell C1a in which the scintillation light is generated. For example, the detection point T1a corresponds to the scintillator cell 106a. Therefore, when the detection point T1a is included in the position information data obtained using the radiation detector 100A, it indicates that the radiation is absorbed by the scintillator cell 106a and the scintillation light is generated. A plurality of hatched detection points P2a correspond to the scintillator cells C2a in which the scintillation light is generated. For example, the detection point T2a corresponds to the scintillator cell 107a. Therefore, when the detection point T2a is included in the positional information data obtained using the radiation detector 100A, it indicates that the radiation is absorbed by the scintillator cell 107a and the scintillation light is generated.
図１２（ｂ）は、放射線検出器１００ＢのシンチレータセルＣ１ｂ，Ｃ２ｂに対して放射線を入射して得られる検出点の分布を模式的に示す想定図である。白丸の複数の検出点Ｐ１ｂは、シンチレーション光が発生したシンチレータセルＣ１ｂに対応している。例えば、検出点Ｔ１ｂは、シンチレータセル１０６ｂに対応している。従って、放射線検出器１００Ｂを利用して得た位置情報データに検出点Ｔ１ｂが含まれている場合には、シンチレータセル１０６ｂで放射線が吸収され、シンチレーション光が発生したことを示す。ハッチングを付した複数の検出点Ｐ２ｂは、シンチレーション光が発生したシンチレータセルＣ２ｂに対応している。例えば、検出点Ｔ２ｂは、シンチレータセル１０７ｂに対応している。従って、放射線検出器１００Ｂを利用して得た位置情報データに検出点Ｔ２ｂが含まれている場合には、シンチレータセル１０７ｂで放射線が吸収され、シンチレーション光が発生したことを示す。 FIG. 12 (b) is a schematic diagram showing a distribution of detection points obtained by incidence of radiation on scintillator cells C1b and C2b of the radiation detector 100B. A plurality of white circle detection points P1b correspond to the scintillator cell C1b in which the scintillation light is generated. For example, the detection point T1b corresponds to the scintillator cell 106b. Therefore, when the detection point T1b is included in the positional information data obtained using the radiation detector 100B, it indicates that the radiation is absorbed by the scintillator cell 106b and the scintillation light is generated. A plurality of hatched detection points P2b correspond to the scintillator cells C2b in which the scintillation light is generated. For example, the detection point T2b corresponds to the scintillator cell 107b. Therefore, when the detection point T2b is included in the position information data obtained using the radiation detector 100B, it indicates that the radiation is absorbed by the scintillator cell 107b and the scintillation light is generated.
ここで、図１１（ａ）のようにシンチレータセルＣ１ａ，Ｃ１ｂが全て光反射面１４にて囲まれている場合には、検出点Ｐ１ａ及び検出点Ｐ２ａの分布は、図１２（ａ）となる。第１のシンチレータ層１０２ＡのシンチレータセルＣ１ａと、第２のシンチレータ層１０３ＡのシンチレータセルＣ２ａとは、方向Ｄ２に沿ってピッチがずれている。従って、第１のシンチレータ層１０２Ａに対応する検出点Ｐ１ａの間に、第２のシンチレータ層１０３Ａに対応する検出点Ｐ２ａが位置する。言い換えると、位置情報データでは、方向Ｄ２に沿って検出点Ｐ１ａと検出点Ｐ２ａとが交互に配置される。しかし、図１１（ｂ）のようにシンチレータセルＣ１ｂ，Ｃ２ｂが全て光散乱面１３にて囲まれている場合には、図１２（ｂ）に示されるように、第２のシンチレータ層１０３Ｂに対応する検出点Ｐ２ｂは、図１２（ａ）の検出点Ｐ２ａよりも全体に縮まり、第１のシンチレータ層１０２Ｂに対応する検出点Ｐ１ｂは、さらに間隔が狭くなっている。従って、第１のシンチレータ層１０２Ａの周辺部に対応する検出点Ｔ１ａが、第２のシンチレータ層１０３Ａに対応する検出点Ｔ２ａの間に位置せず、重なってしまっている。 Here, when the scintillator cells C1a and C1b are all surrounded by the light reflection surface 14 as shown in FIG. 11A, the distributions of the detection points P1a and the detection points P2a are as shown in FIG. 12A. . The scintillator cells C1a of the first scintillator layer 102A and the scintillator cells C2a of the second scintillator layer 103A are shifted in pitch along the direction D2. Therefore, the detection point P2a corresponding to the second scintillator layer 103A is located between the detection points P1a corresponding to the first scintillator layer 102A. In other words, in the position information data, detection points P1a and detection points P2a are alternately arranged along the direction D2. However, when the scintillator cells C1b and C2b are all surrounded by the light scattering surface 13 as shown in FIG. 11 (b), as shown in FIG. 12 (b), they correspond to the second scintillator layer 103B. The detection point P2b is entirely shrunk than the detection point P2a in FIG. 12A, and the distance between the detection point P1b corresponding to the first scintillator layer 102B is narrower. Therefore, the detection point T1a corresponding to the peripheral portion of the first scintillator layer 102A is not located between the detection points T2a corresponding to the second scintillator layer 103A, but has overlapped.
この理由を説明する。図１１（ｂ）のようにシンチレータセルが全て光散乱面１３にて囲まれている場合には、図１３（ａ）に示されるように、第１のシンチレータ層１０２Ｂのシンチレータセル１０６ｄでシンチレーション光が発生すると、シンチレーション光の発生位置Ｓ１から光検出器４までの距離Ｓ２、具体的には入射面１２の法線方向（方向Ｄ１）に沿った距離Ｓ２は比較的長い。そうすると、シンチレーション光Ｌが光検出器４までに到達するまでの間に、シンチレーション光Ｌは広範囲に拡散する。 The reason is explained. When the scintillator cells are all surrounded by the light scattering surface 13 as shown in FIG. 11B, as shown in FIG. 13A, scintillation light is emitted from the scintillator cells 106d of the first scintillator layer 102B. As a result, the distance S2 from the generation position S1 of the scintillation light to the light detector 4, specifically, the distance S2 along the normal direction (direction D1) of the incident surface 12 is relatively long. Then, the scintillation light L diffuses in a wide range until the scintillation light L reaches the light detector 4.
シンチレーション光Ｌの拡散範囲が広がりすぎると、各検出点の間隔が狭くなり、中央に縮んだパターンとなる。例えば、第１のシンチレータ層１０２Ｂのシンチレータセル１０６ｄでシンチレーション光が発生した場合を想定する。シンチレーション光Ｌが二次元状に均等に拡散したとすると、第１のシンチレータ層１０２Ｂの外側には受光部６が配置されていないので、この拡散領域は実際には検出されない。そうすると、検出された光の強度分布は、非対称な分布になる（図１３（ｂ）参照）。図１３（ｂ）は、各受光部６で検出された光出力を示すヒストグラムである。このようなヒストグラム分布に基づいて、重心演算を行うと、図１３（ｃ）に示される重心演算の結果が得られる。図１３（ｃ）を参照すると、図１３（ｂ）のヒストグラムから得られた重心の位置は、正確な位置（バーＢ１）によりも第１のシンチレータ層２の中央に片寄った位置（バーＢ２）になっている。従って、第１のシンチレータ層１０２Ｂに対応する点は、周縁部に近いほど、正確な位置に対して第１のシンチレータ層１０２Ｂの中央に片寄った位置になると予想される。すなわち、実際にはシンチレータセル１０６ｄでシンチレーション光Ｌが発生しているのにも関わらず、重心演算の結果として得られる位置はシンチレータセル１０６ｅになることが有り得る。要するに、比較例２に係る放射線検出器１００Ｂでは、シンチレーション光Ｌが拡散しすぎることが問題になっている。そして、このシンチレーション光Ｌが拡散しすぎる理由は、光散乱面１３の光透過率が高い点と、シンチレーション光Ｌが発生した位置から光検出器４までの距離Ｓ２が比較的長いことによる。 If the diffusion range of the scintillation light L is too wide, the intervals between the detection points become narrow, resulting in a pattern that is shrunk to the center. For example, it is assumed that scintillation light is generated in the scintillator cell 106d of the first scintillator layer 102B. Assuming that the scintillation light L is diffused in a two-dimensional manner, this diffused area is not actually detected because the light receiving section 6 is not disposed outside the first scintillator layer 102B. Then, the intensity distribution of the detected light becomes asymmetric (see FIG. 13B). FIG. 13 (b) is a histogram showing the light output detected by each light receiving unit 6. When the center of gravity calculation is performed based on such a histogram distribution, the result of the center of gravity calculation shown in FIG. 13C can be obtained. Referring to FIG. 13 (c), the position of the center of gravity obtained from the histogram in FIG. 13 (b) is a position (bar B2) closer to the center of the first scintillator layer 2 due to the accurate position (bar B1). It has become. Therefore, the point corresponding to the first scintillator layer 102B is expected to be closer to the periphery, to a position closer to the center of the first scintillator layer 102B with respect to the correct position. That is, in spite of the fact that the scintillation light L is generated in the scintillator cell 106d, the position obtained as a result of the gravity center operation may be the scintillator cell 106e. In short, in the radiation detector 100B according to the comparative example 2, it is a problem that the scintillation light L is diffused too much. The reason why the scintillation light L is diffused too much is because the light transmittance of the light scattering surface 13 is high and the distance S2 from the position where the scintillation light L is generated to the light detector 4 is relatively long.
なお、第２のシンチレータ層１０３Ｂでシンチレーション光が発生した場合には、シンチレーション光が発生した位置と、光検出器４までの距離は比較的短い。このため、第１のシンチレータ層１０２Ｂで発生したシンチレーション光Ｌのようにシンチレーション光の拡散範囲が大きくない。このため、光検出点のパターンは、第１のシンチレータ層１０２Ｂほど縮まったものとはならない。 When scintillation light is generated in the second scintillator layer 103B, the distance between the position where the scintillation light is generated and the light detector 4 is relatively short. For this reason, the diffusion range of the scintillation light is not large as in the case of the scintillation light L generated in the first scintillator layer 102B. For this reason, the pattern of light detection points does not shrink as much as the first scintillator layer 102B.
さらに、比較例２の放射線検出器１００Ｂでは、図１２（ｂ）に示されるように、第１のシンチレータ層１０２Ｂに対応する検出点Ｔ１ｂと、第２のシンチレータ層１０３Ｂに対応する検出点Ｔ２ｂとが部分的に重なっている点である。基本的に、第１のシンチレータ層１０２Ｂに対応する検出点Ｐ１ｂと、第２のシンチレータ層１０３Ｂに対応する検出点Ｐ２ｂとは、完全に分離していることが望ましいが、画像処理によって弁別が可能な範囲であれば検出点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ同士の重なりもある程度許容される。しかし、例えば検出点Ｔ１ｂ，Ｔ２ｂのように重なりの度合いが大きい場合には、検出された点が第１のシンチレータ層１０２Ｂ又は第２のシンチレータ層１０３Ｂのいずれに対応するかの判定が困難になる。従って、第１のシンチレータ層１０２Ｂ及び第２のシンチレータ層１０３Ｂのいずれのシンチレータセルに対応するかの判定結果の精度が低下する。 Furthermore, in the radiation detector 100B of Comparative Example 2, as shown in FIG. 12B, a detection point T1b corresponding to the first scintillator layer 102B and a detection point T2b corresponding to the second scintillator layer 103B. Are partially overlapping points. Basically, it is desirable that the detection point P1b corresponding to the first scintillator layer 102B and the detection point P2b corresponding to the second scintillator layer 103B be completely separated, but discrimination is possible by image processing Within this range, the overlap between the detection points P1b and P2b is also permitted to some extent. However, for example, when the degree of overlap is large as in the detection points T1b and T2b, it is difficult to determine which of the first scintillator layer 102B or the second scintillator layer 103B corresponds to the detected point. . Therefore, the accuracy of the determination result as to which scintillator cell the first scintillator layer 102B and the second scintillator layer 103B correspond to is reduced.
要するに、比較例２に係る放射線検出器１００Ｂでは、１個のシンチレータセルＣ１ｂ，Ｃ２ｂで発生したシンチレーション光は、二次元状に拡散する。このような第１のシンチレータ層１０２Ｂ及び第２のシンチレータ層１０３Ｂを積層して形成した比較例２に係る放射線検出器１００Ｂでは、上段の第１のシンチレータ層１０２Ｂと下段の第２のシンチレータ層１０３Ｂとでそれぞれシンチレーション光が二次元状に拡散する。従って、第１のシンチレータ層１０２Ｂでシンチレーション光Ｌが発生した場合には、シンチレーション光Ｌの発生位置Ｓ１と光検出器４との間の距離Ｓ２が長くなるため、拡散範囲が広がりすぎて、検出点Ｐ１ｂのパターンが第２のシンチレータ層１０３Ｂより縮んでしまう。そうすると、第１のシンチレータ層１０２Ｂの周辺のシンチレータセルＣ１ｂと第２のシンチレータ層１０３ＢのシンチレータセルＣ２ｂとの分離特性が劣化する。 In short, in the radiation detector 100B according to Comparative Example 2, the scintillation light generated in one scintillator cell C1b, C2b diffuses in a two-dimensional manner. In the radiation detector 100B according to the comparative example 2 formed by laminating the first scintillator layer 102B and the second scintillator layer 103B, the upper first scintillator layer 102B and the lower second scintillator layer 103B. And the scintillation light diffuses in two dimensions respectively. Therefore, when the scintillation light L is generated in the first scintillator layer 102B, the distance S2 between the generation position S1 of the scintillation light L and the light detector 4 becomes long, so the diffusion range becomes too wide and detection The pattern of the point P1b is shrunk from the second scintillator layer 103B. Then, the separation characteristic of the scintillator cell C1b around the first scintillator layer 102B and the scintillator cell C2b of the second scintillator layer 103B is degraded.
本実施形態に係る放射線検出器１では、入射面１２から放射線が入射し、第１のシンチレータ層２又は第２のシンチレータ層３において当該放射線が吸収されて、線量に応じた強度を有するシンチレーション光が発生する。例えば、第１のシンチレータ層２においてシンチレーション光が発生した場合には、シンチレーション光の発生位置から第２のシンチレータ層３に向かって拡散しつつ伝播する。拡散したシンチレーション光は、複数の受光部６に入射する。そして、シンチレーション光が入射した受光部６から出力される信号を利用して重心演算を行い、シンチレーション光が発生した位置を算出する。具体的には、シンチレーション光が発生したシンチレータセル１６を特定する。すなわち、シンチレーション光が発生した位置の算出には、シンチレーション光の拡散範囲が影響する。 In the radiation detector 1 according to the present embodiment, radiation is incident from the incident surface 12, and the radiation is absorbed in the first scintillator layer 2 or the second scintillator layer 3, and scintillation light having an intensity according to the dose Occurs. For example, when scintillation light is generated in the first scintillator layer 2, it diffuses and propagates from the generation position of the scintillation light toward the second scintillator layer 3. The diffused scintillation light is incident on the plurality of light receiving units 6. Then, the center of gravity is calculated using the signal output from the light receiving unit 6 on which the scintillation light is incident, and the position where the scintillation light is generated is calculated. Specifically, the scintillator cell 16 in which the scintillation light is generated is specified. That is, the diffusion range of the scintillation light influences the calculation of the position where the scintillation light is generated.
ここで、第１のシンチレータ層２には入射面１２の法線方向（方向Ｄ１）に対して平行な光散乱面１３及び光反射面１４が設けられている。光散乱面１３はある程度のシンチレーション光を透過するが、光反射面１４はほとんど透過せず、シンチレーション光を反射する。そうすると、シンチレーション光は、光散乱面１３に対して交差する方向Ｄ３にはある程度拡散するが、光反射面１４に対して交差する方向Ｄ２にはほとんど拡散しない。すなわち、放射線検出器１では、シンチレーション光の拡散方向は、主として、光反射面１４と平行な方向Ｄ２に沿った１次元方向に限定される。従って、放射線検出器１では、光検出器４に到達するまでのシンチレーション光の拡散範囲を制御することができる。 Here, the first scintillator layer 2 is provided with a light scattering surface 13 and a light reflecting surface 14 parallel to the normal direction (direction D1) of the incident surface 12. The light scattering surface 13 transmits a certain amount of scintillation light, but hardly transmits the light reflecting surface 14 and reflects the scintillation light. Then, the scintillation light is diffused to some extent in the direction D3 intersecting with the light scattering surface 13, but hardly diffused in the direction D2 intersecting with the light reflecting surface 14. That is, in the radiation detector 1, the diffusion direction of the scintillation light is mainly limited to the one-dimensional direction along the direction D <b> 2 parallel to the light reflecting surface 14. Therefore, the radiation detector 1 can control the diffusion range of the scintillation light until reaching the light detector 4.
図４（ａ）は、検出点Ｐ１及び検出点Ｐ３の分布を模式的に示す図である。検出点Ｐ１は、比較例２に係る放射線検出器１００Ｂの第１のシンチレータ層１０２Ｂに対応する点である。検出点Ｐ３は、本実施形態に係る放射線検出器１の第１のシンチレータ層２に対応する点である。破線Ｌ３は、本実施形態のシンチレータセル１６が光散乱面１３によって光学的に分離されていることを示す。二点鎖線Ｌ４は、本実施形態のシンチレータセル１６が光反射面１４によって光学的に分離されていることを示す。 FIG. 4A is a view schematically showing the distribution of the detection point P1 and the detection point P3. The detection point P1 is a point corresponding to the first scintillator layer 102B of the radiation detector 100B according to the second comparative example. The detection point P3 is a point corresponding to the first scintillator layer 2 of the radiation detector 1 according to the present embodiment. The broken line L3 indicates that the scintillator cell 16 of the present embodiment is optically separated by the light scattering surface 13. The dashed-two dotted line L4 shows that the scintillator cell 16 of this embodiment is optically separated by the light reflection surface 14.
光反射面１４を配置した第１のシンチレータ層２によれば、光反射面１４の法線方向（方向Ｄ２）へのシンチレーション光の拡散範囲が、光反射面１４に対して平行な方向Ｄ３への光の拡散範囲よりも制限される。このようなシンチレーション光の拡散範囲に基づいて重心演算を行うと、実際の位置よりも第１のシンチレータ層２における中心寄りにシフトすることが抑制される。従って、図４（ａ）に示されるように、検出点Ｐ１の間隔は、光反射面１４（二点鎖線Ｌ４）の法線方向（方向Ｄ２）へ拡大する。 According to the first scintillator layer 2 in which the light reflection surface 14 is disposed, the diffusion range of scintillation light in the normal direction (direction D2) of the light reflection surface 14 is in the direction D3 parallel to the light reflection surface 14 It is more limited than the diffusion range of light. When the gravity center calculation is performed based on such a diffusion range of scintillation light, the shift to the center of the first scintillator layer 2 relative to the actual position is suppressed. Therefore, as shown in FIG. 4A, the distance between the detection points P1 expands in the normal direction (direction D2) of the light reflection surface 14 (two-dot chain line L4).
そして、第１のシンチレータ層２と、第２のシンチレータ層３とを組み合わせると、図４（ｂ）に示される検出点Ｐ３，Ｐ４の分布が得られる。図４（ｂ）は、検出点Ｐ３及び検出点Ｐ４の分布を模式的に示す図である。検出点Ｐ３は、放射線検出器１の第１のシンチレータ層２に対応する点である。検出点Ｐ４は、放射線検出器１の第２のシンチレータ層３に対応する点である。破線Ｌ６は、第１のシンチレータ層２のシンチレータセル１６が、光散乱面１３によって光学的に分離されていることを示す。また、二点鎖線Ｌ７は、第１のシンチレータ層２のシンチレータセル１６が、光反射面１４によって光学的に分離されていることを示す。破線Ｌ８，Ｌ９は、第２のシンチレータ層３のシンチレータセル２２が、光散乱面１３によって光学的に分離されていることを示す。 And if the 1st scintillator layer 2 and the 2nd scintillator layer 3 are combined, distribution of detection point P3, P4 shown by FIG.4 (b) will be obtained. FIG. 4B is a view schematically showing the distribution of the detection point P3 and the detection point P4. The detection point P3 is a point corresponding to the first scintillator layer 2 of the radiation detector 1. The detection point P4 is a point corresponding to the second scintillator layer 3 of the radiation detector 1. The broken line L6 indicates that the scintillator cells 16 of the first scintillator layer 2 are optically separated by the light scattering surface 13. In addition, a two-dot chain line L7 indicates that the scintillator cell 16 of the first scintillator layer 2 is optically separated by the light reflection surface 14. The broken lines L 8 and L 9 indicate that the scintillator cells 22 of the second scintillator layer 3 are optically separated by the light scattering surface 13.
図４（ｂ）によれば、第１のシンチレータ層２に対応する検出点Ｐ３と第２のシンチレータ層３に対応する検出点Ｐ４とが重なっていない。従って、シンチレータセル１６，２２に対応する検出点Ｐ３，Ｐ４の分離特性が向上し、ひいては、シンチレーション光が発生したシンチレータセル１６，２２を精度良く特定することができる。 According to FIG. 4B, the detection point P3 corresponding to the first scintillator layer 2 and the detection point P4 corresponding to the second scintillator layer 3 do not overlap. Therefore, the separation characteristic of the detection points P3 and P4 corresponding to the scintillator cells 16 and 22 is improved, and consequently, the scintillator cells 16 and 22 in which the scintillation light is generated can be identified with high accuracy.
すなわち、本実施形態に係る放射線検出器１は、第１のシンチレータ層２に対応する検出点Ｐ３と、第２のシンチレータ層３に対応する検出点Ｐ４と、画像処理によって弁別可能な程度に分離されるように、シンチレーション光の拡散範囲が制御されている。従って、算出された検出点Ｐ３，Ｐ４が、第１のシンチレータ層２又は第２のシンチレータ層３のいずれで発生したものであるかを精度良く特定することができる。 That is, the radiation detector 1 according to the present embodiment is separated to the extent that discrimination can be made by image processing from the detection point P3 corresponding to the first scintillator layer 2 and the detection point P4 corresponding to the second scintillator layer 3 As described, the diffusion range of scintillation light is controlled. Therefore, it can be accurately specified whether the calculated detection points P3 and P4 are generated in either the first scintillator layer 2 or the second scintillator layer 3.
また、上段に配置された第１のシンチレータ層２が、光散乱面１３を有している。この構成によれば、第１のシンチレータ層２では、方向Ｄ２におけるシンチレーション光の拡散範囲を制限しつつ、第２のシンチレータ層３では方向Ｄ２におけるシンチレーション光の拡散範囲の制限を行わない。これによって、第１のシンチレータ層２においてシンチレーション光が発生した場合には、第２のシンチレータ層３はライトガイドとして機能する。これによって、シンチレーション光を複数の受光部６で受光することが可能になる。従って、シンチレータセル１６の数よりも受光部６の数を少なくする構成で二次元位置を特定することが可能になる。 In addition, the first scintillator layer 2 disposed in the upper stage has a light scattering surface 13. According to this configuration, the first scintillator layer 2 limits the diffusion range of scintillation light in the direction D2, while the second scintillator layer 3 does not limit the diffusion range of scintillation light in the direction D2. Thereby, when scintillation light is generated in the first scintillator layer 2, the second scintillator layer 3 functions as a light guide. As a result, the scintillation light can be received by the plurality of light receiving units 6. Therefore, it is possible to specify a two-dimensional position with a configuration in which the number of light receiving units 6 is smaller than the number of scintillator cells 16.
また、第１のシンチレータ層２におけるシンチレータセル１６は、第２のシンチレータ層３におけるシンチレータセル２２に対してずれるように配置されている。この構成によれば、検出点Ｐ３及び検出点Ｐ４の分布において、シンチレータセル１６に対応する検出点Ｐ３の位置と、シンチレータセル２２に対応する検出点Ｐ４の位置と、を予め異ならせることができる。従って、シンチレーション光が、第１のシンチレータ層２又は第２のシンチレータ層３のいずれで発生したかを精度良く特定することが可能になる。 In addition, the scintillator cells 16 in the first scintillator layer 2 are arranged to be offset with respect to the scintillator cells 22 in the second scintillator layer 3. According to this configuration, in the distribution of detection point P3 and detection point P4, the position of detection point P3 corresponding to scintillator cell 16 and the position of detection point P4 corresponding to scintillator cell 22 can be made to differ in advance. . Therefore, it becomes possible to specify with high accuracy whether the scintillation light is generated in either the first scintillator layer 2 or the second scintillator layer 3.
また、本実施形態に係る放射線検出器１によれば、光反射面１４の法線方向（方向Ｄ２）に沿ったシンチレーション光の拡散範囲が制限される。従って、第１のシンチレータ層２の高さＡ３を高くすることもできる。 Moreover, according to the radiation detector 1 according to the present embodiment, the diffusion range of scintillation light along the normal direction (direction D2) of the light reflecting surface 14 is limited. Therefore, the height A3 of the first scintillator layer 2 can also be increased.
また、本実施形態の放射線検出器１では、シンチレーション光の拡散範囲は、光散乱面１３及び光反射面１４の光透過率に基づいている。このため、光散乱面１３及び光反射面１４の光透過率をパラメータとして、シンチレーション光の拡散範囲を任意の範囲に設定することが可能になる。すなわち、光散乱面１３及び光反射面１４の光透過率をパラメータとして、各シンチレータセル１６，２２に対応する検出点Ｐ３，Ｐ４の位置を調整することができる。 Further, in the radiation detector 1 of the present embodiment, the diffusion range of the scintillation light is based on the light transmittances of the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14. For this reason, it is possible to set the diffusion range of the scintillation light to an arbitrary range by using the light transmittance of the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 as a parameter. That is, the positions of the detection points P3 and P4 corresponding to the scintillator cells 16 and 22 can be adjusted using the light transmittances of the light scattering surface 13 and the light reflecting surface 14 as parameters.
以上、本発明の一形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although one form of the present invention was explained, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modification is possible in the range which does not deviate from the gist of the present invention.
［変形例１］
例えば、図５に示されるように、変形例１に係る放射線検出器１Ａは、第１のシンチレータ層２と第２のシンチレータ層３Ａとを備えていてもよい。第１のシンチレータ層２は、上記実施形態の第１のシンチレータ層２と同様の構成を有している。第２のシンチレータ層３Ａは、上記実施形態の第１のシンチレータ層２と同様に、光散乱面１３と光反射面１４とを有している。従って、変形例１に係る放射線検出器１Ａでは、第１のシンチレータ層２と第２のシンチレータ層３Ａとは互いに同様の構成を有している。
[Modification 1]
For example, as shown in FIG. 5, the radiation detector 1A according to the first modification may include the first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3A. The first scintillator layer 2 has the same configuration as the first scintillator layer 2 of the above embodiment. The second scintillator layer 3A has a light scattering surface 13 and a light reflecting surface 14 in the same manner as the first scintillator layer 2 of the above embodiment. Therefore, in the radiation detector 1A according to the first modification, the first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3A have the same configuration.
図６に示されるように、第１のシンチレータ層２における光反射面１４の延在方向（方向Ｄ３）は、第２のシンチレータ層３Ａにおける光反射面１４の延在方向（方向Ｄ２）に対して直交している。このような構成によれば、第１のシンチレータ層２におけるシンチレーション光の拡散を制限する方向（方向Ｄ２）と、第２のシンチレータ層３Ａにおけるシンチレーション光の拡散を制限する方向（方向Ｄ３）と、が直交する。これによって、シンチレーション光の拡散を好適に抑制することができるので、シンチレータセル１６，２２の分離特性の低下が抑制される。従って、放射線検出器１Ａにおいても、上記実施形態に係る放射線検出器１と同様の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 6, the extending direction (direction D3) of the light reflecting surface 14 in the first scintillator layer 2 is the extending direction (direction D2) of the light reflecting surface 14 in the second scintillator layer 3A. Are orthogonal. According to such a configuration, a direction for limiting the diffusion of scintillation light in the first scintillator layer 2 (direction D2), and a direction for limiting the diffusion of scintillation light in the second scintillator layer 3A (direction D3); Are orthogonal. Thereby, the diffusion of the scintillation light can be suitably suppressed, so that the deterioration of the separation characteristics of the scintillator cells 16 and 22 is suppressed. Therefore, also in the radiation detector 1A, the same effect as the radiation detector 1 according to the above embodiment can be obtained.
図７は、検出点Ｐ５及び検出点Ｐ６の分布を模式的に示す図である。検出点Ｐ５は、放射線検出器１Ａの第１のシンチレータ層２に対応する点である。検出点Ｐ６は、放射線検出器１Ａの第２のシンチレータ層３Ａに対応する点である。破線Ｌ１１は、第１のシンチレータ層２のシンチレータセル１６が光散乱面１３で光学的に分離されていることを示す。二点鎖線Ｌ１２は、第１のシンチレータ層２のシンチレータセル１６が光反射面１４で光学的に分離されていることを示す。破線Ｌ１３は、第２のシンチレータ層３Ａのシンチレータセル２２が光散乱面１３で光学的に分離されていることを示す。二点鎖線Ｌ１４は、第２のシンチレータ層３Ａのシンチレータセル２２が光反射面１４で光学的に分離されていることを示す。 FIG. 7 is a view schematically showing the distribution of the detection point P5 and the detection point P6. The detection point P5 is a point corresponding to the first scintillator layer 2 of the radiation detector 1A. The detection point P6 is a point corresponding to the second scintillator layer 3A of the radiation detector 1A. The broken line L11 indicates that the scintillator cell 16 of the first scintillator layer 2 is optically separated by the light scattering surface 13. The two-dot chain line L12 indicates that the scintillator cells 16 of the first scintillator layer 2 are optically separated by the light reflection surface 14. The broken line L13 indicates that the scintillator cell 22 of the second scintillator layer 3A is optically separated by the light scattering surface 13. The alternate long and two short dashes line L14 indicates that the scintillator cells 22 of the second scintillator layer 3A are optically separated by the light reflection surface 14.
図７に示されるように、放射線検出器１Ａでは、第１のシンチレータ層２に対応する検出点Ｐ５の間隔を、光反射面１４（二点鎖線Ｌ１２）の法線方向（方向Ｄ２）へ拡大することができる。換言すると、検出点Ｐ５の間隔を、光反射面１４（二点鎖線Ｌ１２）に直交する方向（方向Ｄ２）へ拡大することができる。また、放射線検出器１Ａでは、第２のシンチレータ層３Ａに対応する検出点Ｐ６の間隔を、光反射面１４（二点鎖線Ｌ１４）の法線方向（方向Ｄ３）へ拡大することができる。換言すると、検出点Ｐ６の間隔を、光反射面１４（二点鎖線Ｌ１４）に直交する方向（方向Ｄ３）へ拡大することができる。そして、第１のシンチレータ層２に対応する検出点Ｐ５は、第２のシンチレータ層３Ａに対応する検出点Ｐ６と重複していない。従って、シンチレーション光が発生したシンチレータセル１６，２２を精度良く特定することが可能になる。 As shown in FIG. 7, in the radiation detector 1A, the distance between the detection points P5 corresponding to the first scintillator layer 2 is expanded in the normal direction (direction D2) of the light reflection surface 14 (two-dot chain line L12). can do. In other words, the distance between the detection points P5 can be expanded in the direction (direction D2) orthogonal to the light reflection surface 14 (two-dot chain line L12). Further, in the radiation detector 1A, the distance between the detection points P6 corresponding to the second scintillator layer 3A can be enlarged in the normal direction (direction D3) of the light reflecting surface 14 (two-dotted dashed line L14). In other words, the distance between the detection points P6 can be expanded in the direction (direction D3) orthogonal to the light reflection surface 14 (two-dot chain line L14). The detection point P5 corresponding to the first scintillator layer 2 does not overlap with the detection point P6 corresponding to the second scintillator layer 3A. Therefore, it is possible to accurately identify the scintillator cells 16 and 22 in which the scintillation light is generated.
［変形例２］
図８に示されるように、変形例２に係る放射線検出器１Ｂは、光散乱面１３を有する第１のシンチレータ層２Ｂと、光散乱面１３及び光反射面１４を有する第２のシンチレータ層３Ｂとを備えていてもよい。すなわち、変形例２の放射線検出器１Ｂでは、光検出器４に直接に結合された第２のシンチレータ層３Ｂにのみ光反射面１４が形成されている。また、第１のシンチレータ層２Ｂは、上記実施形態の第２のシンチレータ層３と同様の構成を有している。このような構成を有する放射線検出器１Ｂにおいても、上記実施形態に係る放射線検出器１と同様の効果を得ることができる。
[Modification 2]
As shown in FIG. 8, a radiation detector 1B according to the second modification includes a first scintillator layer 2B having a light scattering surface 13, and a second scintillator layer 3B having a light scattering surface 13 and a light reflecting surface 14. And may be provided. That is, in the radiation detector 1B of the second modification, the light reflecting surface 14 is formed only on the second scintillator layer 3B directly coupled to the light detector 4. Also, the first scintillator layer 2B has the same configuration as the second scintillator layer 3 of the above embodiment. Also in the radiation detector 1B having such a configuration, the same effects as those of the radiation detector 1 according to the above embodiment can be obtained.
図９（ａ）は、検出点Ｐ２及び検出点Ｐ８の分布を模式的に示す図である。検出点Ｐ２は、比較例２に係る放射線検出器１００Ｂの第２のシンチレータ層１０３Ｂに対応する点である。検出点Ｐ８は、変形例２に係る放射線検出器１Ｂの第２のシンチレータ層３Ｂに対応する点である。破線Ｌ１６は、第２のシンチレータ層３Ｂのシンチレータセル２２が光散乱面１３で光学的に分離されていることを示す。二点鎖線Ｌ１７は、第２のシンチレータ層３Ｂのシンチレータセル２２が光反射面１４で光学的に分離されていることを示す。図９（ｂ）は、検出点Ｐ７及び検出点Ｐ８の分布を模式的に示す図である。検出点Ｐ７は、放射線検出器１Ｂの第１のシンチレータ層２Ｂに対応する点である。検出点Ｐ８は、放射線検出器１Ｂの第２のシンチレータ層３Ｂに対応する点である。破線Ｌ１８は、第１のシンチレータ層２Ｂのシンチレータセル１６が、光散乱面１３によって光学的に分離されていることを示す。 FIG. 9A is a view schematically showing the distribution of the detection point P2 and the detection point P8. The detection point P2 is a point corresponding to the second scintillator layer 103B of the radiation detector 100B according to the second comparative example. The detection point P8 is a point corresponding to the second scintillator layer 3B of the radiation detector 1B according to the second modification. The broken line L16 indicates that the scintillator cell 22 of the second scintillator layer 3B is optically separated by the light scattering surface 13. The alternate long and two short dashes line L17 indicates that the scintillator cell 22 of the second scintillator layer 3B is optically separated by the light reflection surface 14. FIG. 9B schematically shows the distribution of the detection point P7 and the detection point P8. The detection point P7 is a point corresponding to the first scintillator layer 2B of the radiation detector 1B. The detection point P8 is a point corresponding to the second scintillator layer 3B of the radiation detector 1B. The broken line L18 indicates that the scintillator cell 16 of the first scintillator layer 2B is optically separated by the light scattering surface 13.
図９（ａ）に示されるように、放射線検出器１Ｂでは、第２のシンチレータ層３Ｂに対応する検出点Ｐ８の間隔を、光反射面１４（二点鎖線Ｌ１７）の法線方向（方向Ｄ３）へ拡大することができる。換言すると、検出点Ｐ８の間隔を、光反射面１４（二点鎖線Ｌ１７）と直交する方向（方向Ｄ３）へ拡大することができる。さらに、図９（ｂ）に示されるように、第１のシンチレータ層２Ｂに対応する検出点Ｐ７と、第２のシンチレータ層３Ｂに対応する検出点Ｐ８とは、互いに重複していない。従って、シンチレーション光が発生したシンチレータセル１６，２２を精度良く特定することが可能になる。 As shown in FIG. 9A, in the radiation detector 1B, the distance between the detection points P8 corresponding to the second scintillator layer 3B is the normal direction (direction D3) of the light reflection surface 14 (two-dot chain line L17). Can be expanded to In other words, the distance between the detection points P8 can be expanded in the direction (direction D3) orthogonal to the light reflection surface 14 (two-dot chain line L17). Furthermore, as shown in FIG. 9B, the detection point P7 corresponding to the first scintillator layer 2B and the detection point P8 corresponding to the second scintillator layer 3B do not overlap with each other. Therefore, it is possible to accurately identify the scintillator cells 16 and 22 in which the scintillation light is generated.
［変形例３］
また、上記実施形態では、第１のシンチレータ層２と第２のシンチレータ層３とは、第１の方向（方向Ｄ２）にのみシンチレータセル１６がずれていた。しかし、図１０に示される放射線検出器１Ｃのように、第１の方向（方向Ｄ２）に加えて、第１の方向（方向Ｄ２）と直交する第２の方向（方向Ｄ３）にもずれるように配置されていてもよい。すなわち、第１のシンチレータ層２におけるシンチレータセル１６は、法線方向（方向Ｄ１）及び第１の方向（方向Ｄ２）と交差する第２の方向（方向Ｄ３）に沿って所定のピッチで配置されている。第２のシンチレータ層３におけるシンチレータセル１６は、第２の方向（方向Ｄ３）に沿って所定のピッチで配置されている。そして、第１のシンチレータ層２におけるシンチレータセル１６は、第２のシンチレータ層３におけるシンチレータセル１６に対して、第１の方向（方向Ｄ２）及び第２の方向（方向Ｄ３）へ所定のピッチの二分の一だけずれている。
[Modification 3]
Further, in the above embodiment, the scintillator cells 16 of the first scintillator layer 2 and the second scintillator layer 3 are shifted only in the first direction (direction D2). However, as in the radiation detector 1C shown in FIG. 10, in addition to the first direction (direction D2), it is also deviated in the second direction (direction D3) orthogonal to the first direction (direction D2) It may be arranged in That is, the scintillator cells 16 in the first scintillator layer 2 are arranged at a predetermined pitch along the second direction (direction D3) intersecting the normal direction (direction D1) and the first direction (direction D2). ing. The scintillator cells 16 in the second scintillator layer 3 are arranged at a predetermined pitch along the second direction (direction D3). The scintillator cells 16 in the first scintillator layer 2 have a predetermined pitch in the first direction (direction D2) and the second direction (direction D3) relative to the scintillator cells 16 in the second scintillator layer 3. It is off by one half.
この構成によれば、シンチレータセル１６に対応する検出点の位置と、シンチレータセル２２に対応する検出点の位置と、を予め異ならせることができる。理想的には、第１のシンチレータ層２に対応する検出点と第２のシンチレータ層３に対応する検出点とが、千鳥上に分布することになる。従って、放射線検出器１Ｃによれば、シンチレーション光が第１のシンチレータ層２又は第２のシンチレータ層３のいずれで発生したかをさらに精度良く特定することが可能になる。 According to this configuration, it is possible to make the position of the detection point corresponding to the scintillator cell 16 different from the position of the detection point corresponding to the scintillator cell 22 in advance. Ideally, detection points corresponding to the first scintillator layer 2 and detection points corresponding to the second scintillator layer 3 are distributed in a staggered manner. Therefore, according to the radiation detector 1C, it is possible to specify with high accuracy whether the scintillation light is generated in either the first scintillator layer 2 or the second scintillator layer 3.
１，１Ａ，１Ｂ，１００Ａ，１００Ｂ…放射線検出器、２，２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ…第１のシンチレータ層、３，３Ａ，３Ｂ，１０３Ａ，１０３Ｂ…第２のシンチレータ層、４…光検出器、６…受光部、７…受光面、９…光結合面、１２…入射面、１３…光散乱面（第１の光散乱面、第２の光散乱面）、１４…光反射面、Ｄ１…方向（入射面の法線方向）、１６，２２，Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ…シンチレータセル。 1, 1A, 1B, 100A, 100B: radiation detector, 2, 2B, 102A, 102B: first scintillator layer, 3, 3A, 3B, 103A, 103B: second scintillator layer, 4: photodetector, 6 light receiving portion 7 light receiving surface 9 light coupling surface 12 incident surface 13 light scattering surface (first light scattering surface, second light scattering surface) 14 light reflecting surface D1 Direction (normal direction of incident surface), 16, 22, C1a, C1b, C2a, C2b ... scintillator cell.
Claims (3)
第１のシンチレータ層に対して光学的に結合されると共に前記入射面に対して平行である光結合面、及び前記光結合面に沿って二次元状に配列された複数のシンチレータセルを含む第２のシンチレータ層と、
前記入射面に対して平行であり、前記第２のシンチレータ層の複数の前記シンチレータセルに対して光学的に結合された受光部を有する光検出部と、
を備え、
前記第１のシンチレータ層及び前記第２のシンチレータ層の少なくとも一方は、前記入射面の法線方向に対して平行な複数の第１の光散乱面と、前記入射面の法線方向に対して平行であって前記第１の光散乱面と交差する複数の光反射面と、を有すると共に、複数の前記シンチレータセルが、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第１の光散乱面及び複数の前記光反射面によって仕切られ、
前記第１のシンチレータ層は、前記第１の光散乱面と、前記光反射面と、を有し、
前記第１のシンチレータ層の前記シンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第１の光散乱面及び複数の前記光反射面によって仕切られ、
前記第２のシンチレータ層は、格子状に形成されると共に前記入射面の法線方向に対して平行である第２の光散乱面を有し、
前記第２のシンチレータ層の前記シンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第２の光散乱面によって仕切られている、放射線検出器。 A first scintillator layer including a plane of incidence that intersects the direction of incidence of radiation, and a plurality of scintillator cells arranged two-dimensionally along the plane of incidence;
A light coupling surface optically coupled to the first scintillator layer and parallel to the light incident surface, and a plurality of scintillator cells arranged two-dimensionally along the light coupling surface; 2 scintillator layers,
A light detection unit having a light receiving unit that is parallel to the incident surface and optically coupled to the plurality of scintillator cells of the second scintillator layer;
Equipped with
At least one of the first scintillator layer and the second scintillator layer has a plurality of first light scattering surfaces parallel to the normal direction of the incident surface, and a normal direction of the incident surface. A plurality of first light scattering surfaces and a plurality of light reflecting surfaces which are parallel and intersect the first light scattering surface, and a plurality of the scintillator cells are combined with each other in a lattice shape; Separated by the light reflecting surface of the
The first scintillator layer has the first light scattering surface and the light reflecting surface,
The scintillator cells of the first scintillator layer are separated by a plurality of the first light scattering surfaces and a plurality of the light reflecting surfaces which are combined with each other in a grid shape,
The second scintillator layer has a second light scattering surface which is formed in a lattice and is parallel to the normal direction of the incident surface,
A radiation detector, wherein the scintillator cells of the second scintillator layer are separated by a plurality of the second light scattering surfaces combined together in a grid.
第１のシンチレータ層に対して光学的に結合されると共に前記入射面に対して平行である光結合面、及び前記光結合面に沿って二次元状に配列された複数のシンチレータセルを含む第２のシンチレータ層と、
前記入射面に対して平行であり、前記第２のシンチレータ層の複数の前記シンチレータセルに対して光学的に結合された受光部を有する光検出部と、
を備え、
前記第１のシンチレータ層及び前記第２のシンチレータ層の少なくとも一方は、前記入射面の法線方向に対して平行な複数の第１の光散乱面と、前記入射面の法線方向に対して平行であって前記第１の光散乱面と交差する複数の光反射面と、を有すると共に、複数の前記シンチレータセルが、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第１の光散乱面及び複数の前記光反射面によって仕切られ、
前記第１のシンチレータ層は、格子状に形成されると共に前記入射面の法線方向に対して平行である第２の光散乱面を有し、
前記第１のシンチレータ層の前記シンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第２の光散乱面によって仕切られ、
前記第２のシンチレータ層は、前記第１の光散乱面と、前記光反射面と、を有し、
前記第２のシンチレータ層の前記シンチレータセルは、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第１の光散乱面及び複数の前記光反射面によって仕切られている、放射線検出器。 A first scintillator layer including a plane of incidence that intersects the direction of incidence of radiation, and a plurality of scintillator cells arranged two-dimensionally along the plane of incidence;
A light coupling surface optically coupled to the first scintillator layer and parallel to the light incident surface, and a plurality of scintillator cells arranged two-dimensionally along the light coupling surface; 2 scintillator layers,
A light detection unit having a light receiving unit that is parallel to the incident surface and optically coupled to the plurality of scintillator cells of the second scintillator layer;
Equipped with
At least one of the first scintillator layer and the second scintillator layer has a plurality of first light scattering surfaces parallel to the normal direction of the incident surface, and a normal direction of the incident surface. A plurality of first light scattering surfaces and a plurality of light reflecting surfaces which are parallel and intersect the first light scattering surface, and a plurality of the scintillator cells are combined with each other in a lattice shape; Separated by the light reflecting surface of the
The first scintillator layer has a second light scattering surface which is formed in a lattice and is parallel to the normal direction of the incident surface,
The scintillator cells of the first scintillator layer are separated by a plurality of the second light scattering surfaces combined together in a grid-like manner;
The second scintillator layer has the first light scattering surface and the light reflecting surface,
The radiation detector, wherein the scintillator cells of the second scintillator layer are separated by a plurality of the first light scattering surfaces and a plurality of the light reflecting surfaces combined together in a grid.
第１のシンチレータ層に対して光学的に結合されると共に前記入射面に対して平行である光結合面、及び前記光結合面に沿って二次元状に配列された複数のシンチレータセルを含む第２のシンチレータ層と、
前記入射面に対して平行であり、前記第２のシンチレータ層の複数の前記シンチレータセルに対して光学的に結合された受光部を有する光検出部と、
を備え、
前記第１のシンチレータ層及び前記第２のシンチレータ層の少なくとも一方は、前記入射面の法線方向に対して平行な複数の第１の光散乱面と、前記入射面の法線方向に対して平行であって前記第１の光散乱面と交差する複数の光反射面と、を有すると共に、複数の前記シンチレータセルが、格子状に互いに組み合わされた複数の前記第１の光散乱面及び複数の前記光反射面によって仕切られ、
前記第１のシンチレータ層における前記シンチレータセルは、前記法線方向と直交する第１の方向に沿って所定のピッチで配置され、
前記第２のシンチレータ層における前記シンチレータセルは、前記第１の方向に沿って前記所定のピッチで配置され、
前記第１のシンチレータ層における前記シンチレータセルは、前記第２のシンチレータ層における前記シンチレータセルに対して、前記第１の方向に沿って前記所定のピッチの二分の一だけずれており、
前記第１のシンチレータ層における前記シンチレータセルは、前記法線方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って前記所定のピッチで配置され、
前記第２のシンチレータ層における前記シンチレータセルは、前記第２の方向に沿って前記所定のピッチで配置され、
前記第１のシンチレータ層における前記シンチレータセルは、前記第２のシンチレータ層における前記シンチレータセルに対して、前記第２の方向に沿って前記所定のピッチの二分の一だけずれている、放射線検出器。 A first scintillator layer including a plane of incidence that intersects the direction of incidence of radiation, and a plurality of scintillator cells arranged two-dimensionally along the plane of incidence;
A light coupling surface optically coupled to the first scintillator layer and parallel to the light incident surface, and a plurality of scintillator cells arranged two-dimensionally along the light coupling surface; 2 scintillator layers,
A light detection unit having a light receiving unit that is parallel to the incident surface and optically coupled to the plurality of scintillator cells of the second scintillator layer;
Equipped with
At least one of the first scintillator layer and the second scintillator layer has a plurality of first light scattering surfaces parallel to the normal direction of the incident surface, and a normal direction of the incident surface. A plurality of first light scattering surfaces and a plurality of light reflecting surfaces which are parallel and intersect the first light scattering surface, and a plurality of the scintillator cells are combined with each other in a lattice shape; Separated by the light reflecting surface of the
The scintillator cells in the first scintillator layer are arranged at a predetermined pitch along a first direction orthogonal to the normal direction,
The scintillator cells in the second scintillator layer are arranged at the predetermined pitch along the first direction,
The scintillator cells in the first scintillator layer are offset from the scintillator cells in the second scintillator layer by a half of the predetermined pitch along the first direction,
The scintillator cells in the first scintillator layer are arranged at the predetermined pitch along a second direction intersecting the normal direction and the first direction.
The scintillator cells in the second scintillator layer are arranged at the predetermined pitch along the second direction,
A radiation detector, wherein the scintillator cells in the first scintillator layer are offset from the scintillator cells in the second scintillator layer by a half of the predetermined pitch along the second direction .
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