JP6179292B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、消滅放射線対の検出信号を補正する放射線検出器に係り、特に、放射線を蛍光に変換してこの蛍光を測定する構成となっている放射線検出器において、蛍光の残光の影響を補正により取り除くことができる放射線検出器に関する。

従来の放射線薬剤の分布をイメージングするポジトロンエミッショントモグラフィー装置（ＰＥＴ）の具体的な構成について説明する。従来のＰＥＴ装置は、放射線を検出する放射線検出器が円環状に並んで構成される検出器リングが備えられている。この検出器リングは、被検体内の放射性薬剤から放出される互いが反対方向となっている一対の放射線（消滅放射線対）を検出する。

放射線検出器５１の構成について説明する。放射線検出器５１は、図１１に示すように、シンチレータ結晶が３次元的に配列されたシンチレータ５２と、シンチレータ５２に吸収された放射線から発した蛍光を検出する光検出器５３とを備えている。光検出器５３は、多数の光検出素子がマトリックス上に配列された検出面を備えている。そして、光検出器５３の検出面とシンチレータ５２の一面とが光学的に接続されている。

シンチレータ５２に放射線が入射すると、シンチレータ５２内部で蛍光が発する。この蛍光は、完全に減衰するのに時間を要する。したがって、シンチレータ５２は、放射線が入射するとしばらくは弱く発光し続けるということになる。

従ってシンチレータ５２の発光が十分に収まりきらないうちに放射線がシンチレータ５２に入射する場合が出てくる。すると、図１２に示すように、シンチレータ５２の発光が重なり合って検出されてしまう。この様な現象を蛍光のパイルアップと呼ぶ。パイルアップが生じると、放射線検出器５１は、放射線を正しく検出できなくなる。

そこで、従来からパイルアップについて対策がとられている。例えば第１の方法によれば、ベースラインを逐次変更することによってパイルアップした蛍光を検出するようにしている（具体的には特許文献１参照）。また、第２の方法によれば、パイルアップした蛍光を推定演算により２つの検出信号に分離するようにしている（具体的には非特許文献１参照）。

米国特許第６９０３３４４号

Ｍ．Ｄ． Ｈａｓｅｌｍａｎ ｅｔ． ａｌ． "ＦＰＧＡ−Ｂａｓｅｄ Ｐｕｌｓｅ Ｐｉｌｅｕｐ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ"、 ＮＳＳ／ＭＩＣ ｒｅｃｏｒｄ Ｎｏｖ． １３． ２０１０

しかしながら、従来の放射線の検出には次のような問題点がある。すなわち、従来方法には不備があり、十分に蛍光のパイルアップを補正することができない。

まずベースラインを逐次切り替える第１の方法では、図１３のように蛍光の発生時間が十分に離れていれば特に問題はない。しかし、図１２のように、蛍光の発生時間が近いと、先の蛍光が大きく減衰している間に後の蛍光が発光し始める。第１の方法によると、後の蛍光についてのベースラインは、後の蛍光が発光する直前の状態から固定である。しかし、実際のベースラインは、図１２の矢印が示すように、後の蛍光が発光している間に負の方向に大きく変動するのである。このように、第１の方法では、正しいベースラインに基づかずに蛍光のパイルアップの補正を実行してしまう。具体的には、後の蛍光が過大にベースライン補正され、過大に評価されてしまうのである。

また、パイルアップした蛍光を推定演算する第２の方法では、先の蛍光の減衰の傾きを算出して、後の蛍光の検出結果を補正するというものである。そもそも蛍光の減衰する様子は、一次関数などの単純な関数により表せるものではない。したがって、パイルアップした蛍光を正確に分離するには、蛍光の検出結果に複雑な関数をフィッティングしなければならない。この様な動作をパイルアップが生じるごとに実行することは演算が莫大となることから実現が難しい。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、蛍光のパイルアップをより正確に補正することができる放射線検出器を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、放射線を蛍光に変換するシンチレータと、蛍光を検出する光検出器と、放射線がシンチレータに入射することにより生じた蛍光が発してから減衰していく一連の過程における蛍光の強度の極大値である波高値と蛍光の強度のタイムコースとが関連したテーブルを記憶する記憶手段と、光検出器の出力を基に蛍光の強度を示す強度データを生成し経時的にモニタする強度データモニタ手段と、強度データモニタ手段が出力する強度データを基に波高値を取得する波高値取得手段と、放射線がシンチレータに入射して生じた蛍光が減衰していく過程で放射線がシンチレータに再び入射し、減衰を続けていた蛍光の強度が再び高まる現象であるパイルアップの発生を強度データの所定の閾値以上の極小点の検出を基に判定するパイルアップ発生判定手段と、パイルアップの発生が判定されると、波高値取得手段が取得したパイルアップ発生直前の波高値に対応するタイムコースを記憶手段より読み出し、強度データモニタ手段が出力する強度データの経時変化よりタイムコースを減算することによりパイルアップ発生後の蛍光の強度の経時変化を推定する推定手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の放射線検出器は、蛍光のパイルアップが生じても、重なった蛍光を分離して推定する構成となっている。本発明の構成で特徴的なのは、放射線の検出前に予め波高値と蛍光の強度のタイムコースとが関連したテーブルが用意されていることにある。波高値とは、蛍光の強度の極大値のことである。このテーブルは、実測の蛍光強度の経時変化を基にしているので、蛍光の経時変化を忠実に表している。本発明によれば、パイルアップの発生が判定されると、パイルアップ発生直前の波高値に対応するタイムコースを記憶手段より読み出し、強度データモニタ手段が出力する強度データの経時変化よりタイムコースを減算することによりパイルアップ発生後の蛍光の強度の経時変化の推定がなされる。この様にすることにより短い時間に２回の放射線が検出されても正確に蛍光強度の経時変化が推定できる。しかも、本発明によれば、減算処理を行うだけで経時変化を推定できるので、従来構成のように複雑な演算をする必要がない。

また、上述の放射線検出器において、記憶手段が記憶する蛍光強度のタイムコースは、パイルアップが発生しない状態で放射線をシンチレータに照射することにより強度データモニタ手段がモニタした蛍光の強度の経時変化であればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線検出器をより具体的に表している。記憶手段が記憶する蛍光強度のタイムコースがパイルアップが発生しない状態で放射線を実測したものであれば、より正確に蛍光強度の経時変化を推定できる。推定の基準となるタイムコースを生成する際にパイルアップが生じると、蛍光の経時変化が乱れてしまうからである。

また、上述の放射線検出器において、強度データモニタ手段は、フリーラン方式で強度データをモニタすればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線検出器をより具体的に表している。強度データモニタ手段がフリーラン方式で強度データをモニタすれば、短い時間間隔で的確に強度データをモニタすることができる。

また、上述の放射線検出器において、強度データモニタ手段は、アナログデータとなっている光検出器の出力データをデジタル化することにより強度データを生成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線検出器をより具体的に表している。強度データがアナログデータとなっている光検出器の出力データをデジタル化することにより生成されれば、より高速で確実に動作する放射線検出器が構成できる。

また、上述の放射線検出器において、推定手段は、２つの蛍光がパイルアップした強度データのみならず、３つ以上の蛍光がパイルアップした強度データについても動作すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線検出器をより具体的に表している。推定手段が３つ以上の蛍光がパイルアップした強度データについて動作すれば、より汎用性の高い放射線検出器が構成できる。

本発明の放射線検出器は、蛍光のパイルアップが生じても、重なった蛍光を分離して推定する構成となっている。本発明の構成で特徴的なのは、放射線の検出前に予め波高値と蛍光の強度のタイムコースとが関連したテーブルが用意されていることにある。このテーブルは、実測の蛍光強度の経時変化を基にしているので、蛍光の経時変化を忠実に表している。本発明によれば、パイルアップの発生が判定されると、パイルアップ発生直前の波高値に対応するタイムコースが読み出され、強度データの経時変化よりタイムコースを減算することによりパイルアップ発生後の蛍光の強度の経時変化の推定がなされる。この様にすることにより正確に蛍光強度の経時変化が推定でき、従来構成のように複雑な演算をする必要もない。

実施例１に係る放射線検出器の全体構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る強度データの経時変化を説明する概念図である。 実施例１に係る蛍光のパイルアップを説明する概念図である。 実施例１に係るパイルアップ発生判別部の動作を説明する概念図である。 実施例１に係る波高値取得部の動作を説明する概念図である。 実施例１に係るテーブルを説明する概念図である。 実施例１に係る波高値とタイムコースとを説明する概念図である。 実施例１に係る推定部の動作を説明する概念図である。 実施例１に係る推定部の動作を説明する概念図である。 実施例１に係る推定部の動作を説明する概念図である。 従来構成の放射線検出器を説明する模式図である。 従来構成の問題点を説明する概念図である。 従来構成の問題点を説明する概念図である。

以降、本発明に係る放射線検出器の実施例について説明する。γ線は放射線の一例である。

＜放射線検出器の全体構成＞
図１に示すように、実施例１に係る放射線検出器１は、シンチレータ結晶Ｃが縦横に配列されて構成されたシンチレータ２と、シンチレータ２の下面に設けられ、シンチレータ２から発する蛍光を検知する光検出器３と、シンチレータ２と光検出器３との間に介在する位置に配置されたライトガイド４とを備える。シンチレータ結晶Ｃの各々は、Ｃｅが拡散したＬｕ_{２（１−Ｘ）}Ｙ_２ＸＳｉＯ_５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。シンチレータ２に放射線が入射すると、放射線は蛍光に変換される。

光検出器３は、シンチレータ２で生じた蛍光を検出する。この光検出器３は、位置弁別機能を有しており、シンチレータ２で生じた蛍光がどのシンチレータ結晶Ｃに由来するかを弁別することができるようになっている。 ライトガイド４は、シンチレータ２で生じた蛍光を光検出器３に導くために設けられている。したがって、ライトガイド４は、シンチレータ２と光検出器３とに光学的に結合されている。

強度データモニタ部１１は、光検出器３に等間隔にサンプリング信号を送出する。このサンプリング信号は、光検出器３にデータを送出する命令となっており、光検出器３は、サンプリング信号が送出されるごとに蛍光の検出信号を強度データモニタ部１１に算出する。このように、光検出器３が蛍光を検出する状況によらないで一定の時間幅で蛍光の発生をモニタする方式をフリーラン方式と呼ぶ。強度データモニタ部１１は、フリーラン方式で強度データＤをモニタする。強度データモニタ部１１は、本発明の強度データモニタ手段に相当する。

光検出器３が出力する蛍光の検出信号（出力データ）は、実体としてはアナログデータとなっている。強度データモニタ部１１は、光検出器３の出力データを取得すると、これをデジタル化して蛍光の強度を示す強度データＤを生成する。強度データＤは、次々と強度データモニタ部１１に入力される光検出器３の出力データを基に経時的に生成される。従って、強度データモニタ部１１は、強度データＤを経時的にモニタしているということになる。しかし、強度データモニタ部１１の動作だけでは、蛍光の強度を正確にモニタすることはできない。蛍光は時としてパイルアップを生じるからである。以降説明する各部１２，１３，１４は、このパイルアップを考慮して設けられた構成である。

＜蛍光のパイルアップについて＞
各部１２，１３，１４の動作説明に先立ち、蛍光のパイルアップについて説明する。図２は、放射線検出器１が放射線を一度だけ検出した場合の強度データＤの経時変化を表している。放射線がシンチレータ２に入射すると、図２に示すように蛍光の強度が増加し、最大に達する。そして、蛍光の強度は、蛍光の強度が増加する時間よりも長い時間をかけて徐々に減衰する。パイルアップ発生判別部１２は、本発明のパイルアップ発生判別手段に相当する。

図３は、放射線検出器１が放射線を二度検出した場合の強度データＤの経時変化を表している。まず、１回目の放射線がシンチレータ２に入射すると、図２で説明した蛍光強度の増減が生じる。したがって、図３で示す蛍光強度の経時変化は、蛍光が発し始める時点Ｔ０から時点Ｔ１までの間は図２と同様の挙動を示す。ここで、時点Ｔ１のときに再び放射線がシンチレータ２に入射したとする。すなわち、蛍光が十分に減衰しないうちに２回目の放射線がシンチレータ２に入射してしまったのである。すると、図３に示すようにこのまま減衰するはずであった蛍光の強度が時点Ｔ１から再び高まることになる。

このように放射線がシンチレータ２に入射して生じた蛍光が減衰していく過程で放射線がシンチレータ２に再び入射し、減衰を続けていた蛍光の強度が再び高まる現象を蛍光のパイルアップと呼ぶ。つまり、短い時間に２つの放射線がシンチレータ２に入射すると、蛍光のパイルアップが生じるというわけである。したがって、シンチレータ２の蛍光が十分に消滅した後に次の蛍光がシンチレータ２に生じたとしても、これはパイルアップとは言わないのである。

この様なパイルアップが生じると、強度データモニタ部１１が出力する強度データＤが乱れる。正確な放射線検出には、この乱れを取り除く必要がある。そこで、実施例１の構成によれば、パイルアップして重なった二つの蛍光を分離する構成を備えている。これを実現するのが、実施例１の放射線検出器１に備えられている各部１２，１３，１４である。以降、これらの動作について順を追って説明する。

＜パイルアップ発生判別部の動作＞
パイルアップ発生判別部１２は、蛍光のパイルアップの発生を強度データＤの経時変化を基に判定する。以降、その具体的な動作について説明する。パイルアップ発生判別部１２には、強度データモニタ部１１より強度データＤが逐次送出されている。これにより、パイルアップ発生判別部１２は、強度データＤの経時変化を知ることができる。

このパイルアップ発生判別部１２が動作するのに際し、閾値ｎを用いる。この閾値ｎは、記憶部３５に記憶されている設定値であり、パイルアップ発生判別部１２は、記憶部３５より閾値ｎを示すデータを読み出して動作する。記憶部３５は、本発明の記憶手段に相当する。

図４は、パイルアップ発生判別部１２の動作を表している。パイルアップ発生判別部１２は、強度データモニタ部１１が出力した強度データＤの各々について、強度と、強度の微分値とを取得する。そして、パイルアップ発生判別部１２は、特定の条件が揃ったときに図３で説明した蛍光のパイルアップが生じたと判別する。その条件とは、強度データＤの経時変化の極小値が閾値ｎ以上となっているかどうかである。具体的には、極小値が閾値ｎとなっている場合は、パイルアップが生じているものと判別される。

この様な条件を設定すれば、パイルアップの発生を的確に判別することができる。まず、強度に極小が存在しているということは、弱まっていた蛍光が途中から強くなったということを表している。ということは、放射線が２回に分けてシンチレータ２に入射したことを示している。より正確に言うならば、強度が極小になっている時点の前後で１回ずつ放射線がシンチレータ２に入射したということができる。

仮に、放射線が２回に分けてシンチレータ２に入射していたということが分かったからと言ってパイルアップが生じているかどうかまでは分からない。蛍光が十分に減衰した状態で放射線にシンチレータ２が入射したとも考えられるからである。この様な場合は、図２で示した単一の放射線検出と考えたほうがより実際に近い。

そこで、パイルアップ発生判別部１２は、極小値が閾値ｎ以上であるかを基にパイルアップの判別を行っている。極小値が閾値ｎ以上であると、蛍光が十分に減衰しきっていない状態でシンチレータ２に放射線が入射したことが分かる。蛍光は、次第に弱まりながら減衰していくからである。この閾値ｎは、パイルアップを判別するのに必要なパラメータであり、放射線検出の状況に合わせて適宜調整することができる。

図４のような強度データＤの経時変化が得られた場合におけるパイルアップ発生判別部１２の動作について説明する。パイルアップ発生判別部１２は、強度データＤの経時変化に極小点ｍの存在を認め、さらに、パイルアップ発生判別部１２は、この極小点ｍに関する極小値が閾値ｎ以上となっていることを認める。したがって、この様な場合、パイルアップ発生判別部１２は、極小点ｍが生じた時点の前後でパイルアップが生じたものと判別する。

＜波高値取得部の動作＞
パイルアップ発生判別部１２がパイルアップの発生を認めた場合、その旨を波高値取得部１３に送信する。波高値取得部１３は、強度データモニタ部１１が出力する強度データＤを基に波高値を取得する。波高値とは、放射線がシンチレータ２に入射することにより生じた蛍光が発してから減衰していく一連の過程における蛍光の強度の極大値である。波高値取得部１３は、本発明の波高値取得手段に相当する。

波高値取得部１３の具体的な動作について説明する。波高値取得部１３は、強度データモニタ部１１より強度データＤが経時的に送出されている。そして、パイルアップ発生判別部１２がパイルアップの発生を判別すると、その旨を示す信号と、パイルアップの判別の基準となった極小点ｍの生じた時点を示すデータとを波高値取得部１３に送出する。波高値取得部１３は、パイルアップ発生判別部１２より上述の信号及びデータを送出すると、まず、図５に示すように極小点ｍの生じた時点よりも先に現れる極大点ｐを取得する。この極大点ｐは、極小点ｍの生じた時点から時間を遡る方向に強度データＤを見ていって初めて現れる極大点と一致する。したがって、図５に示す後発の蛍光に係る極大の点ｑは、極小点ｍの生じた時点よりも後に現れているので、波高値取得部１３により極大点としての認定を受けない。

そして、波高値取得部１３は、極大点ｐの強度である極大値を取得し、これを波高値ｈ０として認識する。この様に波高値取得部１３に取得される波高値は、シンチレータ２に入射した２つの放射線のうち先に入射した放射線についての波高値である。つまり、波高値取得部１３は、パイルアップ発生直前の波高値を取得するということになる。

＜テーブルについて＞
推定部１４の動作の説明に先立って、推定部１４が使用するテーブルＴについて説明する。このテーブルＴは、記憶部３５に記憶されているものであり、推定部１４が記憶部３５より適宜読み出して用いる。図６は、テーブルＴを模式的に表している。テーブルＴは、値の異なる波高値ｈと蛍光の強度のタイムコースＴｃとが関連したテーブルとなっている。このテーブルＴは、シンチレータ２で生じた蛍光の経時変化を推定する目的で設けられている。推定部１４は、本発明の推定手段に相当する。

図７は、波高値ｈ０とこれに関連するタイムコースＴｃ０について説明している。このタイムコースＴｃ０は、単一の放射線が放射線検出器１に検出されたときの実測値を基に構成されている。すなわち、タイムコースＴｃ０は、放射線検出器１が蛍光のパイルアップがない状態で放射線を検出したときの検出結果を表しているのである。

仮に、シンチレータ２で生じた蛍光の強さが常に一定であるとすれば、蛍光が増減する様子を予想することは容易である。シンチレータ２で生じた蛍光は常に同じ経過を辿りながら経時変化するはずだからである。しかし、実際にシンチレータ２で生じる蛍光には、強いものと弱いものがある。この蛍光の強さに応じて蛍光が増減する様子は異なるのである。そこで、実施例１の構成によればシンチレータ２で生じた蛍光の経時変化を正確に推定する目的で、蛍光の強さに応じた複数のタイムコースＴｃを用意することにしている。

その際、蛍光の強さの指標としては、波高値を用いることができる。つまり、蛍光の経時変化における波高値が大きい場合は、この経時変化は強い蛍光についてのものであることが分かる。同様に、蛍光の経時変化における波高値が小さい場合は、この経時変化は弱い蛍光についてのものであることが分かるのである。このように、波高値が同じであれば、蛍光の経時変化は定まる。したがって、波高値さえ分かればシンチレータ２で生じた蛍光がどのように増減するか推定できるということになる。

図７は、波高値ｈ０とこれに関連するタイムコースＴｃ０について説明しているが、テーブルＴの他の波高値ｈ１，ｈ２，ｈ３の各々には、それぞれに対応するタイムコースＴｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３が関連づけられている（図６参照）。

したがって、実施例１の構成によれば、放射線検出の前にテーブルＴを用意しておく必要がある。このテーブルＴの生成方法について説明する。テーブルＴは、図１で説明した構成と同じ構成の放射線検出器１で放射線を検出することで得られる。このとき、蛍光のパイルアップが生じないように放射線の線量を十分に少なくして放射線の検出が行われる。放射線の検出を続けていくと様々な強さの蛍光が検出される。テーブルＴは、上述した強度データモニタ部１１の動作と同じ要領でそれぞれの蛍光の強度データＤの経時変化をモニタし、この結果を波高値取得部１３に送出することで波高値とを取得して得られる。実際のテーブルＴは、波高値の大きさの順に強度データＤの経時変化がリストアップされている。

また、テーブルＴを生成する際に蛍光のパイルアップが生じたときに得られる強度データＤをテーブルＴの生成に用いないように工夫することもできる。このときのパイルアップの発生の判断は、パイルアップ発生判別部１２が行う。いずれにせよ、記憶部３５が記憶する蛍光強度のタイムコースＴｃは、パイルアップが発生しない状態で放射線をシンチレータ２に照射することにより強度データモニタ部１１がモニタした蛍光の強度の経時変化となっている。

テーブルＴを生成する際に、実際の検出に用いる放射線検出器１と同じ構成の検出器でテーブルＴを作成するようにすれば、蛍光の経時変化をより正確に推定することができる。蛍光を検出するときの強度データＤの経時変化は、放射線検出器の装置構成によって違いがある。したがって、放射線検出器の装置構成が違えば、シンチレータ２で生じた蛍光がたとえ同じであっても出力される強度データＤの経時変化が異なってしまう。実施例１の構成によれば、実際の放射線検出の条件と同じ条件で放射線を検出しテーブルＴを生成するようにしているので、蛍光の経時変化のパターンが正確に予測できる。

＜推定部の動作＞
パイルアップ発生判別部１２がパイルアップの発生を認めた場合、波高値取得部１３は、波高値ｈ０を推定部１４に送出する。推定部１４は、パイルアップの発生が判定されると、テーブルＴを参照して波高値ｈ０に対応するタイムコースＴｃ０を記憶部３５より読み出してパイルアップにより重なった蛍光のうち先にシンチレータ２で発生した蛍光に係る強度の経時変化を推定する。そして、強度データモニタ部１１が出力する強度データＤの経時変化よりタイムコースを減算することによりパイルアップにより重なった蛍光のうち後にシンチレータ２で発生した蛍光、いわばパイルアップ発生後の蛍光の強度の経時変化を推定する。このように、推定部１４は、パイルアップで重なり合った蛍光の強度の経時変化を蛍光のそれぞれについて推定する。

図８は、推定部１４の動作を具体的に説明している。推定部１４は、強度データＤの経時変化のうちパイルアップが認められた部分において、斜線で示すタイムコースＴｃ０に相当する部分を減算する。強度データＤの経時変化とタイムコースＴｃ０との時間合わせは、強度データＤの経時変化における波高値ｈ０における極大点ｐと、タイムコースＴｃ０の極大点とが同じ時点となるよう行われる。

図９は、減算処理がなされた後の経時変化である。図９が示すように、２回に亘る放射線入射のうち先に入射した放射線の影響が減算処理により経時変化から取り除かれている。以上で推定部１４の動作は終了する。

図１０は、これまでの推定部１４の動作を模式的に示している。パイルアップが生じた強度データＤの経時変化が推定部１４に入力されると、推定部１４は、テーブルＴを参照して、タイムコースＴｃ０を読み出し、このタイムコースＴｃ０がパイルアップした２つの蛍光のうちの先にシンチレータ２に入射した放射線に係る蛍光の経時変化であると推定する。つまりタイムコースＴｃ０は、蛍光のパイルアップの原因となった２回に亘る放射線入射のうち先に入射した放射線についての蛍光強度の経時変化を表していることになる。そして、推定部１４は、このタイムコースＴｃ０を用いて減算処理を行う。こうして得られた減算処理後の経時変化は、後にシンチレータ２に入射した放射線についての蛍光強度の経時変化を表している。つまり、パイルアップして重なった蛍光の検出データは、推定部１４によりパイルアップ発生前にシンチレータ２で発生した蛍光に係る成分とパイルアップ発生時点でシンチレータ２で発生した蛍光に係る成分とに分離されるということになる。

＜放射線検出器が有するその他の構成＞
放射線検出器１は、各部を統括的に制御する主制御部２１を備えている。この主制御部２１は、ＣＰＵによって構成され、各種プログラムを実行することにより、各部１１，１２，１３，１４を実現する。なお、上述の各部はそれらを担当する制御装置に分割されて実現されてもよい。また、記憶部３５は、放射線検出器１の制御に関する閾値、テーブル等の一切を記憶する。

以上のように、本発明の放射線検出器１は、蛍光のパイルアップが生じても、重なった蛍光を分離して推定する構成となっている。本発明の構成で特徴的なのは、放射線の検出前に予め波高値ｈと蛍光の強度のタイムコースＴｃとが関連したテーブルＴが用意されていることにある。波高値ｈとは、蛍光の強度の極大値のことである。このテーブルＴは、実測の蛍光強度の経時変化を基にしているので、蛍光の経時変化を忠実に表している。本発明によれば、パイルアップの発生が判定されると、パイルアップ発生直前の波高値ｈに対応するタイムコースＴｃが読み出され、強度データＤの経時変化よりタイムコースＴｃを減算することによりパイルアップ発生後の蛍光の強度の経時変化の推定がなされる。この様にすることにより短い時間に２回の放射線が検出されても正確に蛍光強度の経時変化が推定できる。しかも、本発明によれば、減算処理を行うだけで経時変化を推定できるので、従来構成のように複雑な演算をする必要がない。

また、記憶部３５が記憶する蛍光強度のタイムコースＴｃがパイルアップが発生しない状態で放射線を実測したものであれば、より正確に蛍光強度の経時変化を推定できる。推定の基準となるタイムコースＴｃを生成する際にパイルアップが生じると、蛍光の経時変化が乱れてしまうからである。

上述のように強度データモニタ部１１がフリーラン方式で強度データＤをモニタすれば、短い時間間隔で的確に強度データＤをモニタすることができる。

強度データＤがアナログデータとなっている光検出器３の出力データをデジタル化することにより生成されれば、より高速で確実に動作する放射線検出器１が構成できる。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。

（１）上述の構成は、２つの蛍光がパイルアップした強度データＤについてデータ処理を施していたが本発明はこの構成のみならず、シンチレータ２で発した蛍光が３つ以上パイルアップした強度データＤについても動作するように構成してもよい。この場合、推定部１４は、パイルアップした蛍光のうち最初に発したものから時系列順に波高値ｈを求め、この波高値ｈに対応するタイムコースＴｃを取得することになる。その後、推定部１４は、強度データＤからまず最初に発した蛍光を減算で除き、その結果から２番目に発した蛍光の波高値を求める。そして、推定部１４は、その波高値に対応するタイムコース（２番目に発した蛍光のタイムコース）を取得し、減算処理後の強度データＤから２番目に発した蛍光のタイムコースを減算する。このようにタイムコースの取得と減算処理を次々と繰り返すことにより、推定部１４は、シンチレータ２で発した蛍光が３つ以上パイルアップした強度データＤから各蛍光の経時変化を分離して取得することができる。このように推定部１４が３つ以上の蛍光がパイルアップした強度データＤについて動作すれば、より汎用性の高い放射線検出器１が構成できる。

（２）各実施例における各設定値は、例示である。従って、各設定値は自由に変更することができる。

（３）上述した各実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＬＧＳＯ（Ｌｕ_{２（１−Ｘ）}Ｇ_２ＸＳｉＯ_５）やＧＳＯ（Ｇｄ_２ＳｉＯ_５）などの他の材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。

（４）上述した各実施例において、光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードや半導体検出器などを用いてもよい。

２ シンチレータ
３ 光検出器
１１ 強度データモニタ部（強度データモニタ手段）
１２ パイルアップ発生判別部（パイルアップ発生判定手段）
１３ 波高値取得部（波高値取得手段）
１４ 推定部（推定手段）
３５ 記憶部（記憶手段）

Claims (5)

1. 放射線を蛍光に変換するシンチレータと、
   蛍光を検出する光検出器と、
   放射線が前記シンチレータに入射することにより生じた蛍光が発してから減衰していく一連の過程における蛍光の強度の極大値である波高値と蛍光の強度のタイムコースとが関連したテーブルを記憶する記憶手段と、
   前記光検出器の出力を基に蛍光の強度を示す強度データを生成し経時的にモニタする強度データモニタ手段と、
   前記強度データモニタ手段が出力する前記強度データを基に前記波高値を取得する波高値取得手段と、
   放射線が前記シンチレータに入射して生じた蛍光が減衰していく過程で放射線が前記シンチレータに再び入射し、減衰を続けていた蛍光の強度が再び高まる現象であるパイルアップの発生を前記強度データの所定の閾値以上の極小点の検出を基に判定するパイルアップ発生判定手段と、
   パイルアップの発生が判定されると、前記波高値取得手段が取得したパイルアップ発生直前の前記波高値に対応する前記タイムコースを前記記憶手段より読み出し、前記強度データモニタ手段が出力する前記強度データの経時変化より前記タイムコースを減算することによりパイルアップ発生後の蛍光の強度の経時変化を推定する推定手段とを備えることを特徴とする放射線検出器。
2. 請求項１に記載の放射線検出器において、
   前記記憶手段が記憶する蛍光強度の前記タイムコースは、パイルアップが発生しない状態で放射線を前記シンチレータに照射することにより前記強度データモニタ手段がモニタした蛍光の強度の経時変化であることを特徴とする放射線検出器。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
   前記強度データモニタ手段は、フリーラン方式で前記強度データをモニタすることを特徴とする放射線検出器。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記強度データモニタ手段は、アナログデータとなっている前記光検出器の出力データをデジタル化することにより前記強度データを生成することを特徴とする放射線検出器。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
   前記推定手段は、２つの蛍光がパイルアップした前記強度データのみならず、３つ以上の蛍光がパイルアップした前記強度データについても動作することを特徴とする放射線検出器。

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