JPS63148189A

JPS63148189A - 放射線検出器

Info

Publication number: JPS63148189A
Application number: JP61295671A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamashita; 貴司山下; Hiroshi Uchida; 博内田; Tomohide Omura; 知秀大村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Research Development Corp of Japan
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1988-06-21
Also published as: GB8728846D0; GB2200205A; JPH0518390B2; US4870280A; GB2200205B

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は柱状シンチレータを用いた放射線検出器に係り
、特にシンチレータ側面の表面を縞状に粗研磨して反射
材を被覆することにより位置分解能を向上させるように
した放射ｖＡ検出器に関する。

（従来の技術〕従来、シンチレータの両端に光検出器を結合し、これら
光検出器の出力信号強度を比較、演算するごとによりシ
ンチレータへの放射ＶＡ（γ線、中性子、高エネルギー
粒子等）入射位置を検出する放射ｖＡ検出器が用いられ
ている。

第９図（イ）はこのような従来のシンチレータを用いた
放射線検出器を示す図、第９図（ロ）は放射線入射位置
に対する光検出器の出力強度特性を示す図で、図中、■
、２は光検出器、３はシンチレータ、しはジンチレーク
長、Ｐは発光点、Ａは光検出器１の出力応答特性、Ｂは
光検出器２の出力応答特性を示している。

図において、光検出器ｌからＸの距離の所に放射線が入
射してＰ点で発光が生じたとすると、光検出器１，２か
らはそれぞれＡ、　、ＢＸの出力が生し、この差をとる
ことにより入射位置Ｘを求めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでシンチレータの表面は、場所的に一様（通常鏡
面状態）なので、これにアルミホイルなどの鏡面反射剤
、又は硫酸バリウム、酸化マグネ７ウム等の拡散反射材
を用いるなど反射材を選択し、或いはシンチレータ断面
形状を円形又は４角形にするなど形状を選択するなどし
て、両端の光検出器の出力応答、即ち放射線入射位置に
よる出力信号強度の変化を調整してい・た。

しかしながら、光検出器応答の変化は少なく、シンチレ
ータの形状、長さ、反射材などの条件を最適化すること
が難しく、結果として理想条件を満たすような位置検出
分解能を得ることは困難であった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、光検出器
出力の位置応答を変化させて位置分解能を向上させるこ
との可能な放射線検出器を提供することを目的とする。

〔問題点を肝決するための手段〕

そのために本発明の放射線検出器は、側面の表面に縞状
に粗研磨部を形成し、反射材で被覆した柱状シンチレー
タ、該シンチレータの両端に光学結合された光検出器と
からなることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の放射線検出器は、両端に光検出２蓼が光学結合
される柱状シンチレータの側面の表面に縞状に粗研磨部
を設けて反射材で被覆するごとにより、位置分解能を向
上させることができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による放射線検出器の一実施例を示す図
で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は側面図で、１．
２は光検出器、３はシンチレータ、４は鏡面研磨部、５
は粗研磨部、６は反射材である。

図において、断面形状が任意の柱状シンチレータ３の端
面には、シリコンオイル、グリース等を用いて光学結合
により光検出器１．２が結合さ机ている。このシンチレ
ータ３の両端面以外の４面（以下側面と言う）は、鏡面
研磨部４と粗研磨部５をゼブラ状縞紋俤状に加工形成し
、周りに硫酸バリウム、酸化マグネシウム、テフロン等
からなる反射材６を設ける。このゼブラ紋様は、与えら
れるシンチレータ材質、形状（断面積、形状、長さ）、
反射材に灯して幅とピッチを適当に設定するごとにより
、最適の放射線入射位置を与えるようにする。

今、第２図（イ）に示すように、放射線入射位置をＸと
したとき、第２図（ロ）に示すように光検出器ｌ、２へ
の放射線１イベントあたりの光検出器入射光子数の放射
線入射位置に対する変化特性がそれぞれｆ　＋（ｘ）、
　　ｒ　２（Ｘ）で表されるものとする。これらの光検
出器入射光子数の統計変動がポアソン分布に従うと仮定
して、最尤法を用いて入射位置を推定すると、位置分解
能Ｒは次式で与えられる。

ｄｘ　　　　　　　　　ｄｘ上式より、検出器応答ｒ　＋（ｘ）、　　ｒ　ｚ（ｘ）
を第３図に示すような２次関数とすれば、位置分解能Ｒ
は、入射位ＷＸによらず一定となり、シンチレータ全域
において一様な高分解能を得ることができ、理想的とな
ることが分かる。

実際に、第４図（イ）に示すように、断面３ｍｍ×５１
１、長さ１０ｃｍの四角柱状ＢＧＯ（ビスマス酸ゲルマ
ニウム）シンチレータを用いて、このイ則面を加工して
等間隔に縞状に粗研磨部と鏡面部を形成し、粗研磨部の
割合を変化した時の、検出器出力強度変化実測値を第４
図（ロ）に示す。なお第４図（ロ）では、一方の検出器
出力変化のみ示しているが、他方の検出器出力変化も対
称に同様の応答となる。

図において、特性Ａは全面鏡面の場合、特性Ｂは粗研磨
帯の数が少ない場合、特性Ｃは粗研磨帯の数が多い場合
を示しており、全面鏡面状態では、ソンチレータ内部で
生じたシンチレーション光の大部分は全反射により伝播
されるため、放射線入射位置が変化しても、検出器出力
はほとんど変化しないことが分かる。しかし、粗研磨帯
の割合を増加するにしたがい、全反射条件が乱され、粗
研溶面により一部は散乱され、もどり光成分が増加し、
このため放射線入射位置に対する検出器出力変化が大き
くなり、第３図（ロ）に示す理想応答に近い状態を実現
できる。

第５図（イ）、第５回（ロ）は６００　ＫｅＶのγ線に
対して計算した位置分解能を示す図で、同図（イ）は鏡
面状態におけるシミュレーション、同図（ロ）は粗研磨
帯の割合を多くした場合に対するシミュレーション結果
を示す図で、検出器応答の急な場合、良好な位置分解能
が得られることが分かる。

また、検出器出力応答の傾きは鏡面部で穏やかであり、
粗研磨部で急となるため、粗研磨ゼブラパターンの配置
により任意の位置に任意の傾きを設定できる。

第６図はこのように粗研磨ゼブラパターンの配置を変え
たときの検出出力強度特性を示す図で、同図（イ）はシ
ンチレータ中央部に粗研磨ゼブラパターンを集中させた
場合、同図（ロ）はシンチレータの両端部に粗研磨ゼブ
ラパターンを集中させた場合のそれぞれ検出器出力応答
を示し、粗研磨ゼブラパターンの配置により任意の位置
に任意の傾きを設定できることが分かる。

また第７図は粗研磨部組帯のゼブラパターンをスパイラ
ル状にした実施例を示す図で、同図（イ）はシンチレー
タの各面での粗研磨帯が長手方向に直角で順次ずれて設
けられている場合を示す図、同図（ロ）はシンチレータ
の各面での粗研磨帯が斜めに連続的に設けられている場
合を示ず口１である。

このようにゼブラパターンをスパイラル状にすることに
より第８図に示すように出力応答をスムーズにすること
が可能となる。

第８図は粗研磨帯のゼブラパターンをスパイラル状にし
たことにより出力応答変化がスムーズになることを示す
ための図で、同図（イ）は第１図に示す単純なゼブラパ
ターンの場合の出力応答変化を示す図、同図（ロ）はス
パイラルゼブラパターンの場合の出力応答変化を示す図
である。

図から分かるように、粗研磨帯をゼブラパターンとする
ことにより、単純なゼブラパターンの場合に比較してス
ムーズな応答曲線が得られることが分かる。

なお、スパイラル状ゼブラパターンを使用する場合にも
、ゼブラパターンのピッチを場所に応して変化させたり
、幅を場所に応して変化させることにより、出力応答特
性を所望のものに設定することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、任意の長さ、形状のシン
チレータに対して光検出器出力の位置応答を適当に変化
させることができるため、理想状態における位置分解能
を与える条件に近づけることができ位置分解能を向上さ
せることができる。

また検出器出力応答は、指定シンチレータ位置に粗研磨
ゼブラパターンを集中させることによりその傾きを上げ
ることができるため任意の領域部の分解能を特に高くす
ることも可能であり、また粗研磨ゼブラパターンをスパ
イラル状に設ければ、出力応答変化をスムーズにするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放射線検出器の一実施例を示す図
で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は側面図、第２図
（イ）、（ロ）は放射線ｌイヘント当たりの光検出器入
射光子数の放射線入射位置に対する変化特性を示す図、
第３図は理想的な検出器応答を示す図、第４図（イ）、
（ロ）は実計測による検出器応答を示す図、第５図は６
００　ＫｃＶのγ線に対して計算した分解能を示す図で
、同図（イ）は鏡面状態におけるンミュレーンヨン、同
図（ロ）は粗研磨帯の割合を多くした場合におけるシミ
ュレーション結果を示す図、第６図は粗研磨ゼブラパタ
ーンの配置を変えたときの検出出力強度特性を示す図で
、同図（イ）はノンチレーク中央部に粗研磨ゼブラパタ
ーンを集中させた場合の検出器出力応答を示す図１、同
図（ロ）はシンチレータの両端部に粗研グゼブラパター
ンを集中させた場合の検出器出力応答を示す図、第７　
ｉｐｌ　！：粗研磨部組番のゼブラパターンをスパイラ
ル状にした実施例を示す図で、同図（イ）は粗研磨帯が
長手方向に直角で順次ずれて設けられている場合を示す
図、同口（ロ）は粗研磨帯が斜めに連続的に設けられて
いる場合を示す図、第８図（イ）は単純なゼブラパター
ンの場合の出力応答変化を示す図、第８１２７（ロ）は
スパイラルゼブラパターンの場合の出力応答変化を示す
図、第９図（イ）は従来のノンチレータを用いた放射線
検出器を示す図、第９図（ロ）は放射線入射位置に対す
る光検出器の出力強度特性を示す図である。 ■、２・・・光検出器、３・・・シンチレータ、４・・
・鏡面研磨部、５・・・粗研磨部、６・・・反射材。出　願　人　　　浜松ホトニクス株式会社（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）側面の表面に縞状に粗研磨部を形成し、反射材で
被覆した柱状シンチレータ、該シンチレータの両端に光
学結合された光検出器とからなる放射線検出器。
（２）前記粗研磨部の縞帯のピッチを場所に応じて変化
させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放
射線検出器。
（３）前記粗研磨部の縞帯の幅を場所に応じて変化させ
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の放射線検出器。
（４）前記粗研磨部の縞帯をスパイラル状にしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のうち何れ
か１項記載の放射線検出器。