JP2007078567A - Radiation detector and its manufacturing method - Google Patents

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寛道 戸波
Junichi Oi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easily-realizable radiation detector capable of maintaining high resolution and high image quality, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: When the light-receiving surface area of photomultipliers 41-44 is smaller than the output surface area of a scintillator group 12 and a light guide is divided into the first and second light guides 14, 18, the photomultipliers 41-44 are constituted mutually separately, and the second light guide 18 is constituted in the split state into the same number as four which is the number of poles of the photomultipliers 41-44, and each of the second light guides 18 is arranged close to the photomultipliers 41-44 in the shape wherein the area becomes smaller gradually from the surface on the input side toward the surface on the output side. Consequently, a tilt angle θ of the side face of the second light guide 18 becomes smaller than hitherto as much as a portion of a separated constitution, and output decline caused by a loss of the light guide 17 is suppressed furthermore than hitherto, and discrimination capacity is improved, and the high resolution and the high image quality can be maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、シンチレータ，ライトガイド，増倍型受光素子の順に光学的に結合された放射線検出器およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a radiation detector optically coupled in the order of a scintillator, a light guide, and a multiplication type light receiving element, and a manufacturing method thereof.

この種の放射線検出器は、被検体に投与されて関心部位に蓄積された放射性同位元素（ＲＩ）から放出された放射線（例えばガンマ線）を検出し、関心部位のＲＩ分布の断層画像を得るための装置、例えばＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置やＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置などの医用診断装置に用いられる。放射線検出器は、被検体から放出されたガンマ線を入射して発光するシンチレータと、前記シンチレータからの発光を受光して、電気信号に変換しつつその信号を増倍させる増倍型受光素子とから構成されている。なお、増倍型受光素子としては、前記シンチレータからの発光をパルス状の電気信号に変換する光電子増倍管がある。その他に、増倍型受光素子としては、アバランシェ現象が生じて電荷がなだれ的に増加するのを利用したアバランシェフォトダイオードがある（例えば、特許文献１参照）。アバランシェフォトダイオードの場合には、アバランシェ現象を生じさせるために高電圧を印加する平面状の電極や、各電極に挟まれたアバランシェ増倍膜のみでアバランシェフォトダイオードを形成することができるので、光電子増倍管よりも小さくすることができる。   This type of radiation detector detects radiation (for example, gamma rays) emitted from a radioisotope (RI) administered to a subject and accumulated in a region of interest, and obtains a tomographic image of the RI distribution of the region of interest. For example, a medical diagnostic apparatus such as a PET (Positron Emission Tomography) apparatus and a SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) apparatus. The radiation detector includes a scintillator that emits light upon incidence of gamma rays emitted from a subject, and a multiplication type light receiving element that receives light emitted from the scintillator and converts the light into an electric signal while multiplying the signal. It is configured. As the multiplication type light receiving element, there is a photomultiplier tube that converts light emitted from the scintillator into a pulsed electric signal. In addition, as the multiplication type light receiving element, there is an avalanche photodiode using an avalanche phenomenon that causes an avalanche increase in charge (for example, see Patent Document 1). In the case of an avalanche photodiode, an avalanche photodiode can be formed only by a planar electrode to which a high voltage is applied in order to generate an avalanche phenomenon, or an avalanche multiplication film sandwiched between each electrode. It can be made smaller than the multiplier.

このような放射線検出器については、従来ではシンチレータと光電子増倍管（あるいはアバランシェフォトダイオード）とが一対一に対応していたが、近年では複数のシンチレータに対して、その数よりも少ない複数の光電子増倍管を結合する方式を採用している（例えば、特許文献２〜５参照）。かかる方式では、これらの光電子増倍管の出力比からガンマ線の入射位置を決定することで、分解能を高めている。以下、図面を参照して従来の放射線検出器の構成を説明する。   With respect to such a radiation detector, a scintillator and a photomultiplier tube (or an avalanche photodiode) have conventionally been in a one-to-one correspondence. A method of coupling photomultiplier tubes is employed (see, for example, Patent Documents 2 to 5). In this method, the resolution is improved by determining the incident position of the gamma ray from the output ratio of these photomultiplier tubes. Hereinafter, a configuration of a conventional radiation detector will be described with reference to the drawings.

図７は従来例の放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図（正面図）である。等方ボクセル検出器の場合、放射線検出器１１０をＸ方向からみたＹ方向の外観図（側面図）も図７と同じ形状となる。放射線検出器１１０は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータ１１１からなるシンチレータ群１１２を備えている。シンチレータ群１１２は、光反射材１１３が適宜挟み込まれることによって区画されたシンチレータ１１１を２次元的に密着配置して構成されている。図７では、Ｘ方向に９個、Ｙ方向に９個の合計８１個のシンチレータ１１１を２次元的に配置している。放射線検出器１１０は、このシンチレータ群１１２に対して光学的に結合されたライトガイド１１４をさらに備えている。このライトガイド１１４は、光反射材１１５が組み合わされた格子枠体が埋設され多数の小区画が画定されている。また、放射線検出器１１０は、このライトガイド１１４に対して光学的に結合された４個の光電子増倍管１０１，１０２，１０３，１０４をさらに備えている。なお、図７では、光電子増倍管１０１，１０２のみが図示されている。ここでシンチレータ１１１としては、例えばＢｉ4Ｇｅ3Ｏ12（ＢＧＯ）、Ｇｄ2ＳｉＯ5：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＧｄ2ＳｉＯ5すなわちＧＳＯ）、Ｌｕ2ＳｉＯ5：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ2ＳｉＯ5すなわちＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ5：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕＹＳｉＯ5すなわちＬＹＳＯ）、あるいはＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＢａＦ2（フッ化バリウム）、ＣｓＦ（フッ化セシウム）などの無機結晶が用いられる。 FIG. 7 is an external view (front view) in the X direction of a conventional radiation detector as viewed from the Y direction. In the case of an isotropic voxel detector, an external view (side view) in the Y direction when the radiation detector 110 is viewed from the X direction has the same shape as FIG. The radiation detector 110 includes a scintillator group 112 composed of a plurality of scintillators 111 arranged closely in two dimensions. The scintillator group 112 is configured by two-dimensionally arranging scintillators 111 partitioned by appropriately sandwiching the light reflecting material 113 therebetween. In FIG. 7, a total of 81 scintillators 111, nine in the X direction and nine in the Y direction, are two-dimensionally arranged. The radiation detector 110 further includes a light guide 114 optically coupled to the scintillator group 112. In the light guide 114, a lattice frame combined with the light reflecting material 115 is embedded to define a large number of small sections. The radiation detector 110 further includes four photomultiplier tubes 101, 102, 103, and 104 optically coupled to the light guide 114. In FIG. 7, only the photomultiplier tubes 101 and 102 are shown. Here, as the scintillator 111, for example, Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO), Gd 2 SiO 5 : Ce (Gd 2 SiO 5 or GSO doped with Ce), Lu 2 SiO 5 : Ce (Ce doped) Inorganic crystals such as Lu 2 SiO 5 or LSO, LuYSiO 5 : Ce (LuYSiO 5 or LYSO doped with Ce), NaI (sodium iodide), BaF 2 (barium fluoride), CsF (cesium fluoride), etc. Is used.

Ｘ方向に配置された９個のシンチレータ１１１のいずれかにガンマ線が入射すると、そのシンチレータ１１１はガンマ線を吸収して発光する。具体的には、可視光に変換される。この光は光学的に結合されたライトガイド１１４を通して光電子増倍管１０１〜１０４へ導かれる。その際に、Ｘ方向に配置された光電子増倍管１０１（１０３）と光電子増倍管１０２（１０４）との出力比が所定の割合で変化するように、ライトガイド１１４における各々の光反射材１１５の位置や長さが調整される。なお、傾斜の場合には角度が調整される。   When gamma rays are incident on any of the nine scintillators 111 arranged in the X direction, the scintillators 111 absorb the gamma rays and emit light. Specifically, it is converted into visible light. This light is guided to the photomultiplier tubes 101 to 104 through the optically coupled light guide 114. At that time, each light reflecting material in the light guide 114 so that the output ratio of the photomultiplier tube 101 (103) and the photomultiplier tube 102 (104) arranged in the X direction changes at a predetermined rate. The position and length of 115 are adjusted. In the case of inclination, the angle is adjusted.

より具体的には、光電子増倍管１０１の出力をＰ１、光電子増倍管１０２の出力をＰ２、光電子増倍管１０３の出力をＰ３、光電子増倍管１０４の出力をＰ４とすると、Ｘ方向の位置を表す計算値｛（Ｐ１＋Ｐ３）−（Ｐ２＋Ｐ４）｝／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）が各シンチレータ１１１の位置に応じて所定の割合で変化するように、光反射材１１５の位置と長さとが設定される。   More specifically, if the output of the photomultiplier tube 101 is P1, the output of the photomultiplier tube 102 is P2, the output of the photomultiplier tube 103 is P3, and the output of the photomultiplier tube 104 is P4, the X direction The position and length of the light reflecting material 115 are set so that the calculated value {(P1 + P3) − (P2 + P4)} / (P1 + P2 + P3 + P4) representing the position of the light changes at a predetermined rate according to the position of each scintillator 111. .

一方、Ｙ方向に配置された９個のシンチレータ１１１の場合も同様に、光学的に結合されたライトガイド１１４を通して光電子増倍管１０１〜１０４へ光が導かれる。すなわち、Ｙ方向に配置された光電子増倍管１０１（１０２）と光電子増倍管１０３（１０４）との出力比が所定の割合で変化するように、ライトガイド１１４における各々の光反射材１１５の位置や長さや角度が調整される。   On the other hand, in the case of nine scintillators 111 arranged in the Y direction, light is similarly guided to the photomultiplier tubes 101 to 104 through the optically coupled light guide 114. That is, each light reflecting material 115 in the light guide 114 is changed so that the output ratio of the photomultiplier tube 101 (102) and the photomultiplier tube 103 (104) arranged in the Y direction changes at a predetermined rate. The position, length and angle are adjusted.

すなわち、Ｙ方向の位置を表す計算値｛（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）｝／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）が各シンチレータ１１１の位置に応じて所定の割合で変化するように、光反射材１１５の位置と長さとが設定される。   That is, the calculated value {(P1 + P2) − (P3 + P4)} / (P1 + P2 + P3 + P4) representing the position in the Y direction is changed at a predetermined rate according to the position of each scintillator 111. Is set.

ここで、各シンチレータ１１１間における光反射材１１３、およびライトガイド１１４の光反射材１１５は、主としてポリエステルフィルムを基材とした酸化珪素と酸化チタニウムとの多層構造からなる多層膜フィルム、研磨されたアルミニウム、薄い基板の表面に酸化チタンや硫酸バリウムを塗布したもの、薄い基板の表面に白色テープを貼り付けたもの、薄い平滑な基板の表面にアルミニウムを蒸着したものが用いられる。この多層膜フィルムの反射効率が非常に高いので、光の反射素子として用いられている。厳密には、光の入射角度によっては透過成分が発生しており、それをも計算に入れて光反射材１１３，１１５の形状および配置が決定される。   Here, the light reflecting material 113 between the scintillators 111 and the light reflecting material 115 of the light guide 114 were polished, a multilayer film mainly composed of a multilayer structure of silicon oxide and titanium oxide based on a polyester film. Aluminum, a thin substrate coated with titanium oxide or barium sulfate, a thin substrate coated with white tape, and a thin smooth substrate deposited with aluminum are used. Since this multilayer film has a very high reflection efficiency, it is used as a light reflecting element. Strictly speaking, a transmission component is generated depending on the incident angle of light, and the shape and arrangement of the light reflecting materials 113 and 115 are determined by taking this into consideration.

なお、シンチレータ群１１２はライトガイド１１４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１１６を形成している。また、ライトガイド１１４も光電子増倍管１０１〜１０４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１１７を形成している。また、各シンチレータ１１１が対向していない外周表面は、光電子増倍管１０１〜１０４側との光学結合面を除き光反射材で覆われている。この場合の光反射材としては、主にＰＴＦＥテープが用いられている。   The scintillator group 112 is bonded to the light guide 114 with a coupling adhesive to form a coupling adhesive layer 116. The light guide 114 is also bonded to the photomultiplier tubes 101 to 104 with a coupling adhesive to form a coupling adhesive layer 117. Moreover, the outer peripheral surface where each scintillator 111 does not oppose is covered with the light reflection material except the optical coupling surface with the photomultiplier tubes 101-104 side. In this case, a PTFE tape is mainly used as the light reflecting material.

図８は、放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。位置演算回路は、加算器１２１，１２２，１２３，１２４と位置弁別回路１２５，１２６とから構成されている。図８に示すように、ガンマ線のＸ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管１０１の出力Ｐ１と光電子増倍管１０３の出力Ｐ３とが加算器１２１に入力されるとともに、光電子増倍管１０２の出力Ｐ２と光電子増倍管１０４の出力Ｐ４とが加算器１２２に入力される。両加算器１２１，１２２の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ３）と（Ｐ２＋Ｐ４）とが位置弁別回路１２５へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＸ方向の入射位置が求められる。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the position calculation circuit of the radiation detector. The position calculation circuit includes adders 121, 122, 123, and 124 and position discrimination circuits 125 and 126. As shown in FIG. 8, in order to detect the incident position of the gamma rays in the X direction, the output P1 of the photomultiplier tube 101 and the output P3 of the photomultiplier tube 103 are input to the adder 121 and the photomultiplier The output P2 of the double tube 102 and the output P4 of the photomultiplier tube 104 are input to the adder 122. The addition outputs (P1 + P3) and (P2 + P4) of both adders 121 and 122 are input to the position discriminating circuit 125, and the incident position of the gamma ray in the X direction is obtained based on both addition outputs.

同様に、ガンマ線のＹ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管１０１の出力Ｐ１と光電子増倍管１０２の出力Ｐ２とが加算器１２３に入力されるとともに、光電子増倍管１０３の出力Ｐ３と光電子増倍管１０４の出力Ｐ４とが加算器４に入力される。両加算器１２３，１２４の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ２）と（Ｐ３＋Ｐ４）とが位置弁別回路１２６へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＹ方向の入射位置が求められる。   Similarly, in order to detect the incident position of gamma rays in the Y direction, the output P1 of the photomultiplier tube 101 and the output P2 of the photomultiplier tube 102 are input to the adder 123 and the photomultiplier tube 103 The output P3 and the output P4 of the photomultiplier tube 104 are input to the adder 4. The addition outputs (P1 + P2) and (P3 + P4) of the adders 123 and 124 are input to the position discrimination circuit 126, and the incident position of the gamma ray in the Y direction is obtained based on the addition outputs.

さらに、計算値（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）は、そのイベントに対するエネルギーを示しており、図９に示すようなエネルギースペクトルとして表示される。図９の横軸は、光電子増倍管のchannel（図９ではチャンネル）を表し、図９の縦軸は、放射線検出器によって検出されたガンマ線の計数値を表す。   Further, the calculated value (P1 + P2 + P3 + P4) indicates energy for the event, and is displayed as an energy spectrum as shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 9 represents the channel of the photomultiplier tube (channel in FIG. 9), and the vertical axis in FIG. 9 represents the count value of the gamma rays detected by the radiation detector.

ところで、上述したような放射線検出器ではシンチレータのライトガイド側である出力側の面の総面積（以下、『出力面面積』と略記する）と光電子増倍管のライトガイド側である入力側の受光面の総面積（以下、『受光面面積』と略記する）とは略等しく、大面積の光電子増倍管が必要になる。特に、光電子増倍管を増倍型受光素子として採用した場合には面積に伴って高価になる。そこで、上述した特許文献５のように、図１０に示すように、シンチレータ１３１側にある入力側の面から光電子増倍管３０１〜３０４側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるようなテーパーライトガイド１３８を用いて、シンチレータ群１３２の出力面面積に比べて光電子増倍管３０１〜３０４の受光面面積を小さくするような構造の検出器が考えられている。光電子増倍管３０１〜３０４の受光面面積を小さくすることで、低コストを実現する。なお、このテーパーライトガイド１３８内には光反射材１３９を中央に挟み、ライトガイド１３４を透過した光をそのまま光電子増倍管３０１〜３０４へ導いている。   By the way, in the radiation detector as described above, the total area of the output side which is the light guide side of the scintillator (hereinafter abbreviated as “output surface area”) and the input side which is the light guide side of the photomultiplier tube. The total area of the light receiving surface (hereinafter abbreviated as “light receiving surface area”) is approximately equal, and a large area photomultiplier tube is required. In particular, when a photomultiplier tube is employed as a multiplication type light receiving element, the cost increases with area. Therefore, as shown in Patent Document 5 described above, as shown in FIG. 10, the area decreases from the input side surface on the scintillator 131 side toward the output side surface on the photomultiplier tubes 301 to 304 side. A detector having a structure in which the light receiving surface area of the photomultiplier tubes 301 to 304 is made smaller than the output surface area of the scintillator group 132 by using such a tapered light guide 138 is considered. Low cost is realized by reducing the light receiving surface area of the photomultiplier tubes 301-304. In this tapered light guide 138, a light reflecting material 139 is sandwiched in the center, and the light transmitted through the light guide 134 is directly guided to the photomultiplier tubes 301-304.

また、図７のように、シンチレータ群１３２はライトガイド１３４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１３６を形成し、ライトガイド１３４はテーパーライトガイド１３８とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１３７を形成し、テーパーライトガイド１３８は光電子増倍管３０１〜３０４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１４０を形成している。   Further, as shown in FIG. 7, the scintillator group 132 is bonded to the light guide 134 with a coupling adhesive to form a coupling adhesive layer 136, and the light guide 134 is bonded to the tapered light guide 138 with a coupling adhesive. Then, a coupling adhesive layer 137 is formed, and the tapered light guide 138 is bonded to the photomultiplier tubes 301 to 304 with a coupling adhesive to form a coupling adhesive layer 140.

ところで、光電子増倍管のchannel、すなわち光電子増倍管の極を互いに分離して構成し、これらをガラス基板やＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）の単結晶を積層して構成されたシンチレータに光学的に結合している（例えば、特許文献６参照）。この場合には、ガラス板がライトガイドの機能を果たしてもよいし、特許文献６の従来例のようにガラス板とライトガイドとを別にそれぞれ用意してもよい。また、図７のようにシンチレータやライトガイドを小区画せずに、一面に形成している。
特許第３４１５７０４号明細書（第１−３頁、図１−４） 特開２００２−１８１９３８号公報（第２−４頁、図１−５，７，８） 特開２００４−２３３２４０号公報（第２−９頁、図１，２，４−６） 特開２００４−２４５５９２号公報（第２−６頁、図１，２，８） 特開平４−２０４２８４号公報（第２，３頁、第１，３図） 特開平５−１０００３４号公報（第２，３頁、図１，４，５） By the way, the channel of the photomultiplier tube, that is, the pole of the photomultiplier tube is separated from each other, and these are optically applied to a scintillator formed by laminating a glass substrate or a single crystal of NaI (sodium iodide). (For example, refer to Patent Document 6). In this case, the glass plate may serve as a light guide, or a glass plate and a light guide may be prepared separately as in the conventional example of Patent Document 6. Further, as shown in FIG. 7, the scintillator and the light guide are formed on one surface without being divided into small sections.
Japanese Patent No. 3415704 (page 1-3, Fig. 1-4) JP 2002-181938 A (page 2-4, FIGS. 1-5, 7, 8) JP 2004-233240 A (page 2-9, FIGS. 1, 2, 4-6) Japanese Patent Laying-Open No. 2004-245592 (page 2-6, FIGS. 1, 2 and 8) JP-A-4-204284 (pages 2, 3 and 1, 3) Japanese Patent Laid-Open No. 5-100034 (pages 2, 3 and 1, 4, 5)

しかしながら、図１０に示すような上述した従来例の放射線検出器１３０の場合には、次のような問題がある。   However, the conventional radiation detector 130 as shown in FIG. 10 has the following problems.

図１０に示すように、放射線検出器１３０では、シンチレータ群１３２の周縁部のシンチレータ１３１内で発光した光１４１がライトガイド１３４を通った後、テーパーライトガイド１３８に入射した際に、テーパーライトガイド１３８での損失が大きい。すなわち、テーパーライトガイド１３８の側面の傾斜角度θが大きいので、テーパーライトガイド１３８の側面に光１４１が当たる確率が高く、テーパーライトガイド１３８での反射によって損失しやすい。その結果、そこでの反射損失により出力が著しく下がり量子バラツキが大きくなるので、正常に弁別することができなくなるという問題が発生する。   As shown in FIG. 10, in the radiation detector 130, when the light 141 emitted in the scintillator 131 at the peripheral edge of the scintillator group 132 passes through the light guide 134 and then enters the tapered light guide 138, the tapered light guide 138. The loss at 138 is large. That is, since the inclination angle θ of the side surface of the taper light guide 138 is large, there is a high probability that the light 141 strikes the side surface of the taper light guide 138 and is easily lost due to reflection by the taper light guide 138. As a result, the output is remarkably reduced due to the reflection loss there, and the quantum variation becomes large, so that there is a problem that it cannot be normally distinguished.

また、ライトガイド１３４とテーパーライトガイド１３８との間には上述したカップリング接着材層１３７が介在しているので、ここでの透過損失や反射損失が発生する。その結果、シンチレータ群１３２全体の出力も低下させることになり、量子バラツキをさらに大きくすることになる。   Further, since the coupling adhesive layer 137 described above is interposed between the light guide 134 and the tapered light guide 138, transmission loss and reflection loss occur here. As a result, the output of the entire scintillator group 132 is also reduced, and the quantum variation is further increased.

このように、位置弁別が正確に行えないと、全体の画質も劣化する。弁別能力が低下すると、結果的には分解能が下がってしまう。かかる放射線検出器を、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの医用診断装置に用いると、その装置によって得られる画像の画質は劣化してしまう。例えば関心部位が腫瘍の場合には、その腫瘍が画像上で正確に出力されない場合がある。   Thus, if the position discrimination cannot be performed accurately, the overall image quality is also deteriorated. When the discrimination capability is reduced, the resolution is lowered as a result. When such a radiation detector is used in a medical diagnostic apparatus such as a PET apparatus or a SPECT apparatus, the image quality of an image obtained by the apparatus deteriorates. For example, when the region of interest is a tumor, the tumor may not be accurately output on the image.

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高分解能で高画質を維持することが可能で、簡易に実現できる放射線検出器およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a radiation detector that can maintain high image quality with high resolution and can be easily realized, and a method for manufacturing the same. .

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群のライトガイド側である出力側の面の総面積よりも小さい面積をライトガイド側である入力側の受光面に有した増倍型受光素子とを備えた放射線検出器において、前記ライトガイドを互いに密着配置された第１ライトガイドおよび第２ライトガイドに分けて構成するとともに、前記第１ライトガイドは、板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体を有しており、この格子枠体により小区画を形成し、この小区画を形成した前記光学的部材を、（ａ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）前記各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成し、前記増倍型受光素子からなる各極を互いに分離して構成するとともに、前記第２ライトガイドを、増倍型受光素子の前記極数と同数に分岐して構成し、各第２ライトガイドを第１ライトガイド側にある入力側の面から増倍型受光素子側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状で増倍型受光素子に密着配置することを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the invention according to claim 1 is directed to a scintillator group composed of a plurality of scintillators that are two-dimensionally closely arranged, a light guide optically coupled to the scintillator group, and the light guide. A multiplication type light receiving element optically coupled and having an area smaller than the total area of the output side surface on the light guide side of the scintillator group on the input side light receiving surface on the light guide side In the radiation detector, the light guide is divided into a first light guide and a second light guide arranged in close contact with each other, and the first light guide is a lattice in which plate-like optical members are combined in a lattice shape. A small section is formed by the lattice frame, and the optical member on which the small section is formed is arranged in (a) an arrangement direction of the scintillator group. Adjusting to a predetermined interval, (b) adjusting to a predetermined angle with respect to the arrangement direction of the scintillator groups, and (c) adjusting to an interval different from the interval between the scintillators. Each of the poles of the multiplication type light receiving element are separated from each other, and the second light guide is configured by branching to the same number as the number of poles of the multiplication type light receiving element, The second light guide is arranged in close contact with the multiplication type light receiving element in such a shape that the area decreases from the input side surface on the first light guide side to the output side surface on the multiplication type light receiving element side. It is characterized by this.

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群のうちの１つのシンチレータに放射線が入射すると、そのシンチレータは放射線を吸収して発光する。発光した光は、その一部が周りに配置されたシンチレータを透過するが、ほとんどの光はシンチレータ内でも透過と反射による散乱とを繰り返しながらライトガイドへ入射される。ライトガイドへ入射された光は、後述する第１ライトガイドを構成する光学的部材によって形成される小区画で分散し、後述する第２ライトガイドを通って各極ごとに増倍型受光素子へ入射する。   [Operation / Effect] According to the first aspect of the present invention, when radiation enters one scintillator of a scintillator group composed of a plurality of scintillators arranged two-dimensionally in close contact, the scintillator absorbs the radiation. Flashes. A part of the emitted light is transmitted through a scintillator disposed around it, but most of the light is incident on the light guide while repeating transmission and scattering in the scintillator. The light incident on the light guide is dispersed in small sections formed by optical members constituting the first light guide, which will be described later, and passes through the second light guide, which will be described later, to the multiplication type light receiving element for each pole. Incident.

各増倍型受光素子へ入射する光量が、放射線が入射した各シンチレータの位置に応じて均等に変化するように、光学的部材を、（ａ）シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成することで、弁別能力が向上する。   (A) The optical member is placed at a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group so that the amount of light incident on each multiplication type light-receiving element changes uniformly according to the position of each scintillator where the radiation is incident. Discriminating by configuring at least one of adjusting, (b) adjusting to a predetermined angle with respect to the arrangement direction of the scintillator group, and (c) adjusting to an interval different from the interval between the scintillators. Ability improves.

ここで、シンチレータ群のライトガイド側である出力側の面の総面積（出力面面積）よりも、増倍型受光素子のライトガイド側である入力側の受光面の総面積（受光面面積）が小さいので、光がライトガイドの側面に当たる可能性がある。上述した（ａ）〜（ｃ）の少なくともいずれかでライトガイドを構成することによって弁別能力が向上しても、このライトガイドでの損失によって弁別能力が下がる可能性がある。   Here, the total area (light receiving surface area) of the light receiving surface on the input side that is the light guide side of the multiplication type light receiving element, rather than the total area (output surface area) of the output side that is the light guide side of the scintillator group Is small, light may strike the side of the light guide. Even if the discrimination ability is improved by configuring the light guide in at least one of the above-described (a) to (c), the discrimination ability may be reduced due to the loss in the light guide.

そこで、ライトガイドを互いに密着配置された第１ライトガイドおよび第２ライトガイドに分けて構成する。そして、増倍型受光素子からなる各極を互いに分離して構成するとともに、第２ライトガイドを、増倍型受光素子の極数と同数に分岐して構成する。さらに、各第２ライトガイドを第１ライトガイド側にある入力側の面から増倍型受光素子側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状で増倍型受光素子に密着配置する。受光面面積が出力面面積よりも小さいにも関わらず、増倍型受光素子の各極を互いに分離して構成した分だけ、第２ライトガイドの側面の傾斜角度が従来よりも小さくなる。したがって、第２ライトガイドの側面に光が当たる確率が従来よりも小さくなって、従来よりもライトガイドでの損失による出力の低下を抑えて、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。   Therefore, the light guide is divided into a first light guide and a second light guide arranged in close contact with each other. And each pole which consists of a multiplication type light receiving element is comprised separately from each other, and a 2nd light guide is branched and comprised to the same number as the pole number of a multiplication type light receiving element. Further, each of the second light guides is formed into a multiplication type light receiving element in such a shape that the area becomes smaller from the input side surface on the first light guide side to the output side surface on the multiplication type light receiving element side. Place closely. Although the light receiving surface area is smaller than the output surface area, the inclination angle of the side surface of the second light guide is smaller than the conventional one by the amount that each pole of the multiplication type light receiving element is separated from each other. Therefore, the probability of light hitting the side surface of the second light guide is smaller than before, the reduction in output due to loss in the light guide is suppressed, and the discrimination ability is improved, resulting in high resolution and high image quality. It is possible to maintain.

上述した発明において、第１ライトガイドおよび第２ライトガイドを光学的に一体形成するのが好ましい（請求項２に記載の発明）。第１ライトガイドおよび第２ライトガイドを光学的に一体形成することで、従来のように第１ライトガイドと第２ライトガイドとの間にカップリング接着剤層のような境目がないので、第１ライトガイドと第２ライトガイドとの間での透過損失や反射損失をなくして、弁別能力がより一層向上して、より一層の高分解能で高画質を維持することが可能である。   In the above-described invention, it is preferable that the first light guide and the second light guide are optically integrally formed (the invention according to claim 2). By forming the first light guide and the second light guide optically integrally, there is no boundary like a coupling adhesive layer between the first light guide and the second light guide as in the prior art. It is possible to eliminate transmission loss and reflection loss between the first light guide and the second light guide, further improve the discrimination ability, and maintain high image quality with higher resolution.

また、請求項３に記載の発明は、２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群のライトガイド側である出力側の面の総面積よりも小さい面積をライトガイド側である入力側の受光面に有した増倍型受光素子とを備えた放射線検出器の製造方法において、前記ライトガイドは互いに密着配置された第１ライトガイドおよび第２ライトガイドに分けて構成されており、（Ａ）複数の板状の光学的部材を格子状に組み合わせて格子枠体を作成する工程と、（Ｂ）この格子枠体が収容可能で、かつ前記第２ライトガイドに該当する前記第１ライトガイド側にある入力側の面から前記増倍型受光素子側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状を増倍型受光素子からなる各極ごとに分離してそれぞれ内部に有した矩形状容器に格子枠体を収納する前あるいは収納した後に、その矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程と、（Ｃ）硬化した液体樹脂と格子枠体とが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてライトガイドとする工程とを経て製造し、前記（Ａ）の工程の際には、各々の光学的部材を、（ａ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）前記各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成して、光学的部材を格子状に組み合わせることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a scintillator group composed of a plurality of scintillators arranged closely in two dimensions, a light guide optically coupled to the scintillator group, and the light guide. A multiplication type light receiving element optically coupled and having an area smaller than the total area of the output side surface on the light guide side of the scintillator group on the input side light receiving surface on the light guide side In the method for manufacturing a radiation detector, the light guide is divided into a first light guide and a second light guide arranged in close contact with each other, and (A) a plurality of plate-like optical members are combined in a lattice shape. A grid frame body, and (B) the grid frame body can be accommodated and from the input side surface on the first light guide side corresponding to the second light guide A grid frame is formed in a rectangular container having a shape in which the area becomes smaller as it goes toward the output side on the double light receiving element side, and is separated for each pole made of the multiply light receiving element. Before or after storage, a process of pouring a transparent liquid resin into the rectangular container; and (C) a cured resin body in which the cured liquid resin and the lattice frame are integrated is removed from the rectangular container And adjusting the optical members at a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group (A). And (b) adjusting to a predetermined angle with respect to the arrangement direction of the scintillator group, and (c) adjusting to an interval different from the interval between the scintillators, and an optical member. The lattice It is characterized in that the combining.

［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て製造することで、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材を第１ライトガイド内に配設することができ、加工精度の高い放射線検出器を実現することができる。このように、（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て製造することで、放射線検出器を簡易に実現することができる。   [Operation / Effect] According to the invention described in claim 3, the optical member is manufactured through the steps (A) to (C), so that the optical member can be formed into the first light without cutting such as a dicing saw or a wire saw. A radiation detector that can be disposed in the guide and has high processing accuracy can be realized. Thus, a radiation detector is easily realizable by manufacturing through the process of (A)-(C).

また、増倍型受光素子の好ましい一例は、光電子増倍管である。この発明が増倍型受光素子として光電子増倍管に適用することで、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持した状態で、光電子増倍管の受光面面積をシンチレータ群の出力面面積よりも小さくすることができて、大面積化に伴って高価になる光電子増倍管において低コストを実現することができる。さらに、増倍型受光素子の好ましい他の一例は、アバランシェフォトダイオードである。   A preferred example of the multiplication type light receiving element is a photomultiplier tube. When this invention is applied to a photomultiplier tube as a photomultiplier, the discrimination ability is improved, and the light receiving surface area of the photomultiplier tube is output from the scintillator group while maintaining high resolution and high image quality. The area can be made smaller than the surface area, and a low cost can be realized in a photomultiplier tube that becomes expensive as the area increases. Furthermore, another preferred example of the multiplication type light receiving element is an avalanche photodiode.

この発明に係る放射線検出器によれば、シンチレータ群のライトガイド側である出力側の面の総面積（出力面面積）よりも、増倍型受光素子のライトガイド側である入力側の受光面の総面積（受光面面積）が小さく、かつライトガイドを互いに密着配置された第１ライトガイドおよび第２ライトガイドに分けて構成した場合において、増倍型受光素子からなる各極を互いに分離して構成するとともに、第２ライトガイドを、増倍型受光素子の極数と同数に分岐して構成し、各第２ライトガイドを第１ライトガイド側にある入力側の面から増倍型受光素子側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状で増倍型受光素子に密着配置することで、受光面面積が出力面面積よりも小さいにも関わらず、増倍型受光素子の各極を互いに分離して構成した分だけ、第２ライトガイドの側面の傾斜角度が従来よりも小さくなる。したがって、第２ライトガイドの側面に光が当たる確率が従来よりも小さくなって、従来よりもライトガイドでの損失による出力の低下を抑えて、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。また、この発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経て製造することで、放射線検出器を簡易に実現することができる。   According to the radiation detector of the present invention, the light receiving surface on the input side that is the light guide side of the multiplication type light receiving element is larger than the total area (output surface area) of the surface on the output side that is the light guide side of the scintillator group. When the light guide is divided into the first light guide and the second light guide arranged in close contact with each other, the poles of the multiplication type light receiving element are separated from each other. And the second light guide is divided into the same number as the number of poles of the multiplication type light receiving element, and each second light guide is received from the input side surface on the first light guide side. In close contact with the multiplication type light receiving element in such a shape that the area becomes smaller toward the output side on the element side, the multiplication type even though the light receiving surface area is smaller than the output surface area Each pole of light receiving element By an amount which is constructed separately from each other, the inclination angle of the side surface of the second light guide is smaller than before. Therefore, the probability of light hitting the side surface of the second light guide is smaller than before, the reduction in output due to loss in the light guide is suppressed, and the discrimination ability is improved, resulting in high resolution and high image quality. It is possible to maintain. Moreover, according to the manufacturing method of the radiation detector which concerns on this invention, a radiation detector is easily realizable by manufacturing through the process of (A)-(C).

以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係る放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図（正面図）である。等方ボクセル検出器の場合、放射線検出器１０をＸ方向からみたＹ方向の外観図（側面図）も図１と同じ形状となる。放射線検出器１０は、大別して３つの部分で構成されている。 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view (front view) in the X direction when the radiation detector according to the first embodiment is viewed from the Y direction. In the case of an isotropic voxel detector, an external view (side view) in the Y direction when the radiation detector 10 is viewed from the X direction has the same shape as FIG. The radiation detector 10 is roughly divided into three parts.

１つめは、光反射材１３が適宜挟み込まれることによって区画されたシンチレータ１１を２次元的に密着配置して構成されたシンチレータ群１２である。後述する実施例２も含めて、本実施例１では、Ｘ方向に９個、Ｙ方向に９個の合計８１個のシンチレータ１１を２次元的に配置している。このシンチレータ群１２は、上述した従来例である図７のシンチレータ群１１２と全く同じ構造である。   The first is a scintillator group 12 configured by two-dimensionally arranging scintillators 11 partitioned by appropriately sandwiching a light reflecting material 13. In Example 1, including Example 2 to be described later, a total of 81 scintillators 11 of 9 in the X direction and 9 in the Y direction are two-dimensionally arranged. The scintillator group 12 has the same structure as the scintillator group 112 of FIG.

２つめは、ライトガイド１７である。このライトガイド１７は、第１ライトガイド１４および第２ライトガイド１８で構成されている。第１ライトガイド１４は、シンチレータ群１２に対して光学的に結合され、かつ光反射材１５が組み合わされた格子枠体が埋設され多数の小区画が画定されている。第２ライトガイド１８は、後述する光電子増倍管４１〜４４のchannel数、すなわち極数と同数に分岐して構成されている。後述する実施例２も含めて、本実施例１では、光電子増倍管４１〜４４の極数は４個であるので、第２ライトガイド１８も４個に分岐して構成する。   The second is the light guide 17. The light guide 17 includes a first light guide 14 and a second light guide 18. The first light guide 14 is optically coupled to the scintillator group 12, and a lattice frame body in which the light reflecting material 15 is combined is embedded to define a large number of small sections. The second light guide 18 is configured to be branched into the same number of channels, that is, the number of poles of photomultiplier tubes 41 to 44 described later. In Example 1, including Example 2 described later, since the number of poles of the photomultiplier tubes 41 to 44 is four, the second light guide 18 is also divided into four.

３つめは、これら４個の第２ライトガイド１８に光学的に各々が結合されている４個の光電子増倍管４１，４２，４３，４４である。これらの光電子増倍管４１〜４４は、互いに分離して構成されている。なお、図１では光電子増倍管４１，４２のみが図示されている。光電子増倍管４１〜４４は、この発明における増倍型受光素子に相当する。   The third is four photomultiplier tubes 41, 42, 43, and 44 that are optically coupled to the four second light guides 18. These photomultiplier tubes 41 to 44 are configured to be separated from each other. In FIG. 1, only the photomultiplier tubes 41 and 42 are shown. The photomultiplier tubes 41 to 44 correspond to the multiplication type light receiving elements in this invention.

ここでシンチレータ１１としては、例えばＢｉ4Ｇｅ3Ｏ12（ＢＧＯ）、Ｇｄ2ＳｉＯ5：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＧｄ2ＳｉＯ5すなわちＧＳＯ）、Ｌｕ2ＳｉＯ5：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕ2ＳｉＯ5すなわちＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ5：Ｃｅ（ＣｅがドープされたＬｕＹＳｉＯ5すなわちＬＹＳＯ）、あるいはＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＢａＦ2（フッ化バリウム）、ＣｓＦ（フッ化セシウム）などの無機結晶が用いられる。 Here, as the scintillator 11, for example, Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO), Gd 2 SiO 5 : Ce (Gd 2 SiO 5 or GSO doped with Ce), Lu 2 SiO 5 : Ce (Ce doped) Inorganic crystals such as Lu 2 SiO 5 or LSO, LuYSiO 5 : Ce (LuYSiO 5 or LYSO doped with Ce), NaI (sodium iodide), BaF 2 (barium fluoride), CsF (cesium fluoride), etc. Is used.

ここで、第１ライトガイド１４と、この第１ライトガイド１４に対して光学的に結合される４個の第２ライトガイド１８について説明する。Ｘ方向に配置された９個のシンチレータ１１のいずれかにガンマ線が入射すると、そのシンチレータ１１はガンマ線を吸収して発光して可視光として変換される。この光は光学的に結合された第１ライトガイド１４および第２ライトガイド１８を通して光電子増倍管４１〜４４へ導かれる。その際に、Ｘ方向に配置された光電子増倍管４１（４３）と光電子増倍管４２（４４）との出力比が所定の割合で変化するように、第１ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置や長さが調整される。なお、傾斜の場合には角度が調整される。   Here, the first light guide 14 and the four second light guides 18 optically coupled to the first light guide 14 will be described. When gamma rays are incident on any of the nine scintillators 11 arranged in the X direction, the scintillators 11 absorb the gamma rays and emit light to be converted into visible light. This light is guided to the photomultiplier tubes 41 to 44 through the optically coupled first light guide 14 and second light guide 18. At that time, each light in the first light guide 14 is changed so that the output ratio of the photomultiplier tube 41 (43) and the photomultiplier tube 42 (44) arranged in the X direction changes at a predetermined rate. The position and length of the reflector 15 are adjusted. In the case of inclination, the angle is adjusted.

一方、Ｙ方向に配置された９個のシンチレータ１１の場合も同様に、光学的に結合された第１ライトガイド１４および第２ライトガイド１８を通して光電子増倍管４１〜４４へ光が導かれる。すなわち、Ｙ方向に配置された光電子増倍管４１（４２）と光電子増倍管４３（４４）との出力比が所定の割合で変化するように、第１ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置や長さや角度が調整される。   On the other hand, in the case of nine scintillators 11 arranged in the Y direction, light is similarly guided to the photomultiplier tubes 41 to 44 through the first light guide 14 and the second light guide 18 that are optically coupled. That is, each light reflecting material in the first light guide 14 so that the output ratio of the photomultiplier tube 41 (42) and the photomultiplier tube 43 (44) arranged in the Y direction changes at a predetermined rate. The position, length, and angle of 15 are adjusted.

なお、各シンチレータ１１の位置を表すための計算方法については、従来例で述べたのと全く同様の方法を用いている。   The calculation method for representing the position of each scintillator 11 is the same as that described in the conventional example.

各シンチレータ１１間における光反射材１３、および第１ライトガイド１４の光反射材１５は、主としてポリエステルフィルムを基材とした酸化珪素と酸化チタニウムとの多層構造からなる多層膜フィルム、研磨されたアルミニウム、薄い基板の表面に酸化チタンや硫酸バリウムを塗布したもの、薄い基板の表面に白色テープを貼り付けたもの、薄い平滑な基板の表面にアルミニウムを蒸着したものが用いられる。この多層膜フィルムの反射効率が非常に高いので、光の反射素子として用いられている。厳密には、光の入射角度によっては透過成分が発生しており、それをも計算に入れて光反射材１３，１５の形状および配置が決定される。特に、第１ライトガイド１４の光反射材１５については、以下のように形状および配置を決定する。   The light reflecting material 13 between the scintillators 11 and the light reflecting material 15 of the first light guide 14 are a multilayer film composed of a multilayer structure of silicon oxide and titanium oxide mainly based on a polyester film, and polished aluminum. A thin substrate surface coated with titanium oxide or barium sulfate, a thin substrate surface coated with a white tape, or a thin smooth substrate surface deposited with aluminum is used. Since this multilayer film has a very high reflection efficiency, it is used as a light reflecting element. Strictly speaking, a transmission component is generated depending on the incident angle of light, and the shape and arrangement of the light reflectors 13 and 15 are determined by taking this into consideration. In particular, the shape and arrangement of the light reflecting material 15 of the first light guide 14 are determined as follows.

図１に示すように、（ａ）シンチレータ群１２の配置方向に対して所定の間隔に調整し、（ｂ）シンチレータ群１２の配置方向に対して所定の角度に調整し、（ｃ）各シンチレータ１１間の間隔とは異なる間隔に調整している。（ａ）の具体例として、各光反射材１５間の間隔を不均一にするように調整し、（ｂ）の具体例として、もっとも端にある光反射材１５をシンチレータ群１２の配置方向に対して斜めの角度に傾斜して調整している。光反射材１５は、この発明における光学的部材に相当する。   As shown in FIG. 1, (a) the scintillator group 12 is adjusted to a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group 12, (b) the scintillator group 12 is adjusted to a predetermined angle with respect to the arrangement direction, and (c) each scintillator. An interval different from the interval between 11 is adjusted. As a specific example of (a), the intervals between the light reflecting materials 15 are adjusted to be non-uniform, and as a specific example of (b), the light reflecting material 15 at the end is arranged in the arrangement direction of the scintillator group 12. In contrast, it is adjusted to be inclined at an oblique angle. The light reflecting material 15 corresponds to the optical member in this invention.

なお、第２ライトガイド１８については、第１ライトガイド１４のように光反射材１５を内部に含んでいない。第１ライトガイド１４を通過した光を第２ライトガイド１８がそのまま光電子増倍管４１〜４４へ導く構造となっている。その際、第２ライトガイド１８を、第１ライトガイド１４側にある入力側の面から光電子増倍管４１〜４４側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状で光電子増倍管４１〜４４に密着配置する。また、後述する実施例２も含めて、本実施例１では、第１ライトガイド１４も、シンチレータ１１側にある入力側の面から第２ライトガイド１８側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状となっている。このように、少なくとも、第２ライトガイド１８を入力側の面から出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状とすることで、シンチレータ１１のライトガイド１７側である出力側の面の総面積（以下、『出力面面積』と略記する）よりも、光電子増倍管４１〜４４のライトガイド１７側である入力側の受光面の総面積（以下、『受光面面積』と略記する）が小さくなる。   The second light guide 18 does not include the light reflecting material 15 inside unlike the first light guide 14. The light that has passed through the first light guide 14 is structured so that the second light guide 18 directly guides the light to the photomultiplier tubes 41 to 44. At that time, the second light guide 18 is formed in such a shape that its area decreases from the input side surface on the first light guide 14 side toward the output side surface on the photomultiplier tubes 41 to 44 side. Closely arranged on the multipliers 41-44. In the first embodiment including the second embodiment described later, the first light guide 14 also moves from the input side surface on the scintillator 11 side toward the output side surface on the second light guide 18 side. It has a shape that reduces the area. In this way, at least the second light guide 18 is shaped so that the area decreases from the input side surface toward the output side surface, so that the output side surface that is the light guide 17 side of the scintillator 11 is formed. Than the total area (hereinafter abbreviated as “output surface area”), the total area of the light receiving surface on the input side on the light guide 17 side of the photomultiplier tubes 41 to 44 (hereinafter abbreviated as “light receiving surface area”). ) Becomes smaller.

なお、シンチレータ群１２はライトガイド１７とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１６を形成している。また、ライトガイド１７も光電子増倍管４１〜４４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着材層１９を形成している。また、各シンチレータ１１が対向していない外周表面は、光電子増倍管４１〜４４側との光学結合面を除き光反射材で覆われている。この場合の光反射材としては、主にＰＴＦＥテープが用いられている。また、後述する実施例２も含めて、本実施例１では、第１ライトガイド１４および第２ライトガイド１８を光学的に一体形成している。   The scintillator group 12 is bonded to the light guide 17 with a coupling adhesive to form a coupling adhesive layer 16. The light guide 17 is also bonded to the photomultiplier tubes 41 to 44 with a coupling adhesive to form a coupling adhesive layer 19. Moreover, the outer peripheral surface which each scintillator 11 does not oppose is covered with the light reflection material except the optical coupling surface with the photomultiplier tubes 41-44 side. In this case, a PTFE tape is mainly used as the light reflecting material. In the first embodiment including the second embodiment described later, the first light guide 14 and the second light guide 18 are optically integrally formed.

次に、後述する実施例２も含めて、本実施例１における第１ライトガイド１４の具体的な構成について、図２を参照して説明する。図２は、第１ライトガイド１４の格子枠体の斜視図である。すなわち、第１ライトガイド１４は透明体を主体とし、図２に示すように、その内方には格子枠体５０が埋設されている。格子枠体５０は上述した光反射材１５の光学的部材（すなわち短冊５１〜５４）を格子状に組み合わせて構成されている。なお、第２ライトガイド１８も、第１ライトガイド１４のように透明体を主体としている。   Next, a specific configuration of the first light guide 14 according to the first embodiment, including a second embodiment described later, will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view of the lattice frame of the first light guide 14. That is, the first light guide 14 is mainly made of a transparent body, and as shown in FIG. 2, a lattice frame body 50 is embedded in the inside thereof. The lattice frame 50 is configured by combining the optical members of the light reflecting material 15 (that is, strips 51 to 54) in a lattice shape. The second light guide 18 is also mainly made of a transparent body like the first light guide 14.

図２では、シンチレータ１１（図１を参照）から第２ライトガイド１８（図１を参照）の入力側の面まで延びた長い方の短冊を短冊５１，５２とするとともに、短冊５１，５２よりも短い方の短冊を５３，５４とする。また、Ｘ方向に延びた短冊を短冊５１，５３とするとともに、Ｙ方向に延びた短冊を短冊５２，５４とする。   In FIG. 2, the longer strip extending from the scintillator 11 (see FIG. 1) to the input side surface of the second light guide 18 (see FIG. 1) is defined as the strips 51 and 52. The shorter strips are 53 and 54. Further, the strips extending in the X direction are referred to as strips 51 and 53, and the strips extending in the Y direction are referred to as strips 52 and 54.

次に、後述する実施例２も含めて、本実施例１における第１ライトガイド１４の製造方法について、図３を参照して説明する。図３は、格子枠体５０を構成する光学的部材を分解して斜視的に示した図である。光学的部材は、図２に示すように薄い短冊５１〜５４に形成され、各々の短冊５１〜５４にはスリットＭが形成されている。このスリットＭで互いに組み合わされて格子枠体５０が構成されている。この格子枠体５０の作成は、この発明における（Ａ）の工程に相当する。   Next, a manufacturing method of the first light guide 14 according to the first embodiment, including a second embodiment described later, will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the optical members constituting the lattice frame 50. As shown in FIG. 2, the optical member is formed in thin strips 51 to 54, and a slit M is formed in each of the strips 51 to 54. A lattice frame 50 is formed by combining the slits M with each other. The creation of the lattice frame 50 corresponds to the step (A) in the present invention.

短冊５１〜５４の外形加工としては、ダイシングカット、レーザカット、刃物によるカット、エッチング、打ち抜きなどいずれの手法を用いてもよい。短冊５１〜５４が薄板なので容易に精密にカットすることが可能である。   As the outer shape processing of the strips 51 to 54, any method such as dicing cut, laser cut, cutting with a cutter, etching, punching, or the like may be used. Since the strips 51 to 54 are thin plates, they can be easily and precisely cut.

次に、第１ライトガイド１４を用いた放射線検出器１０の製造方法について、図２〜図５を参照して説明する。図４は、放射線検出器１０の製造に使用される成形型の断面図であり、図５は、第２ライトガイド１８を含むライトガイド１７の成形後の斜視図である。この製造に際しては、図４に示すような矩形状の成形型５５を準備する。この成形型５５は、第１ライトガイド１４に該当する格子枠体５０が収納できる凹部５６、および第２ライトガイド１８に該当する４つのテーパー凹部５７をそれぞれ内部に有する。各テーパー凹部５７は、第１ライトガイド１４側にある入力側の面から光電子増倍管４１〜４４側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状である。この成形型５５の凹部５６の内方に、図２に示す格子枠体５０が収納される。凹部５６は格子枠体５０を完全に覆うだけの面積と深さとを有している。なお、完成品としてのライトガイド１７（図１および図５を参照）を凹部５６およびテーパー凹部５７から容易に取り出せるように、収納前に凹部５６およびテーパー凹部５７の内面に離型剤などを塗布する。成形型５５は、この発明における矩形状容器に相当する。なお、矩形状容器５５は、離型作用に優れたフッ素樹脂や、フッ素樹脂コーティングが表面に施されたアルミニウムやステンレス鋼などの金属加工品が好ましい。   Next, a method for manufacturing the radiation detector 10 using the first light guide 14 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view of a mold used for manufacturing the radiation detector 10, and FIG. 5 is a perspective view after the light guide 17 including the second light guide 18 is formed. In this production, a rectangular mold 55 as shown in FIG. 4 is prepared. The mold 55 has a recess 56 in which the lattice frame 50 corresponding to the first light guide 14 can be accommodated, and four tapered recesses 57 corresponding to the second light guide 18. Each tapered recess 57 has a shape such that the area decreases from the input-side surface on the first light guide 14 side toward the output-side surface on the photomultiplier tubes 41 to 44 side. The lattice frame 50 shown in FIG. 2 is housed inside the recess 56 of the mold 55. The concave portion 56 has an area and a depth sufficient to completely cover the lattice frame 50. In addition, a release agent or the like is applied to the inner surfaces of the recessed portion 56 and the tapered recessed portion 57 before storage so that the light guide 17 (see FIGS. 1 and 5) as a finished product can be easily taken out from the recessed portion 56 and the tapered recessed portion 57. To do. Mold 55 corresponds to the rectangular container in the present invention. The rectangular container 55 is preferably made of a fluororesin excellent in releasing action, or a metal processed product such as aluminum or stainless steel having a fluororesin coating on the surface.

そして、完全に脱泡された光学的に透明な光学接着材を透明な液体樹脂として成形型５５の凹部５６およびテーパー凹部５７の内方に流し込む。流し込んで液体樹脂が硬化するまでに、格子枠体５０を凹部５６に収納する。液体樹脂は、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤などが好ましい。液体樹脂が硬化した後に、格子枠体５０と液体樹脂とが硬化樹脂体として一体化される。これを取り出して外形を整えるなどの切削および研磨を行うことで、図１、図５に示すようなライトガイド１７ができる。そして、図１に示すカップリング接着材１９によって４個の第２ライトガイド１８をそれぞれに対応する光電子増倍管４１〜４４に密着配置する。このように密着配置することで、各第２ライトガイド１８を光電子増倍管４１〜４４と光学的に結合させて放射線検出器１０を製造する。液体樹脂の流し込みまでは、この発明における（Ｂ）の工程に相当し、外形を整えて光電子増倍管４１〜４４に密着配置するまでは、この発明における（Ｃ）の工程に相当する。   Then, the completely defoamed optically transparent optical adhesive is poured into the concave portion 56 and the tapered concave portion 57 of the mold 55 as a transparent liquid resin. The lattice frame body 50 is housed in the recess 56 until the liquid resin is cured by pouring. The liquid resin is preferably a silicon-based adhesive or an epoxy-based adhesive. After the liquid resin is cured, the lattice frame 50 and the liquid resin are integrated as a cured resin body. The light guide 17 as shown in FIG. 1 and FIG. 5 can be obtained by performing cutting and polishing such as taking out this and adjusting the outer shape. Then, the four second light guides 18 are arranged in close contact with the corresponding photomultiplier tubes 41 to 44 by the coupling adhesive 19 shown in FIG. Thus, the radiation detector 10 is manufactured by optically coupling the second light guides 18 to the photomultiplier tubes 41 to 44 by arranging them closely. The process up to the pouring of the liquid resin corresponds to the process (B) in the present invention, and the process from the preparation of the outer shape to the close contact with the photomultiplier tubes 41 to 44 corresponds to the process (C) in the present invention.

なお、脱泡された液体樹脂を流し込むことで、硬化した樹脂内に空隙ができるのを防止することができるとともに、空隙による分解能の低下を防止することができる。なお、脱泡の方法は、脱泡された液体樹脂を流し込むのに限定されず、真空脱気可能な空間（例えばチャンバ）内に成形型５５を収納した後に、真空脱気しながら液体樹脂を流し込んでもよい。また、成形型５５の凹部５６およびテーパー凹部５７に液体樹脂を流し込んだ後で、それが硬化する前までに格子枠体５０を収納したが、成形型５５の凹部５６に格子枠体５０を収納した後に、液体樹脂を流し込んで脱泡してもよい。   In addition, by pouring the defoamed liquid resin, it is possible to prevent voids from being formed in the cured resin, and it is possible to prevent degradation in resolution due to the voids. Note that the defoaming method is not limited to pouring the defoamed liquid resin, and after the molding die 55 is housed in a vacuum degassable space (for example, a chamber), the liquid resin is removed while vacuum degassing. It may be poured. Further, after the liquid resin is poured into the concave portion 56 and the tapered concave portion 57 of the molding die 55 and before the curing, the lattice frame body 50 is accommodated, but the lattice frame body 50 is accommodated in the concave portion 56 of the molding die 55. After that, a liquid resin may be poured and defoamed.

このようにして製造されたライトガイド１７を放射線検出器１０に用いることで、高分解能の放射線検出器１０を簡易に実現することができる。例えば、光反射材１５の厚さや角度が自由に選べ、硬化した透明樹脂との間に隙間がなく、反射効率が劣化することもない。また、光反射材１５などの光学的部材を斜めの角度に傾斜して調整することが容易にできる。また、ダイシングソーやワイヤーソーといった切断を行うことなく光学的部材をライトガイド１７内に配設することができ、加工精度の高い放射線検出器１０を実現することができる。   By using the light guide 17 manufactured in this way for the radiation detector 10, the high-resolution radiation detector 10 can be easily realized. For example, the thickness and angle of the light reflecting material 15 can be freely selected, there is no gap between the cured transparent resin, and the reflection efficiency does not deteriorate. In addition, the optical member such as the light reflecting member 15 can be easily adjusted by being inclined at an oblique angle. In addition, the optical member can be disposed in the light guide 17 without cutting such as a dicing saw or a wire saw, and the radiation detector 10 with high processing accuracy can be realized.

かかる放射線検出器１０において、２次元的に密着配置された複数のシンチレータ１１からなるシンチレータ群１２のうちの１つのシンチレータにガンマ線が入射すると、そのシンチレータはガンマ線を吸収して発光する。発光した光は、その一部が周りに配置されたシンチレータ１１を透過するが、ほとんどの光はシンチレータ１１内でも透過と反射による散乱とを繰り返しながらライトガイド１７へ入射される。ライトガイド１７へ入射された光は、第１ライトガイド１４を構成する光反射材１５によって形成される小区画で分散し、第２ライトガイド１８を通って各極ごとに光電子増倍管４１〜４４へ入射する。   In such a radiation detector 10, when gamma rays are incident on one scintillator of a scintillator group 12 composed of a plurality of scintillators 11 closely arranged in two dimensions, the scintillators absorb the gamma rays and emit light. A part of the emitted light is transmitted through the scintillator 11 arranged around it, but most of the light is incident on the light guide 17 while repeating the transmission and scattering in the scintillator 11. The light incident on the light guide 17 is dispersed in small sections formed by the light reflecting material 15 constituting the first light guide 14, passes through the second light guide 18, and the photomultiplier tubes 41-1 for each pole. 44 is incident.

また、各電子増倍管４１〜４４へ入射する光量が、ガンマ線が入射した各シンチレータ１の位置に応じて均等に変化するように、第１ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置や長さや角度を調整している。すなわち、光学的部材に相当する光反射材１５を、（ａ）シンチレータ群１２の配置方向に対して所定の間隔に調整し、（ｂ）シンチレータ群１２の配置方向に対して所定の角度に調整し、（ｃ）各シンチレータ１１間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかに構成する。このように調整して光反射材１５を構成することで、弁別能力が向上する。   Further, the position of each light reflecting material 15 in the first light guide 14 is changed so that the amount of light incident on each electron multiplier 41 to 44 changes evenly according to the position of each scintillator 1 on which gamma rays are incident. The length and angle are adjusted. That is, the light reflecting material 15 corresponding to the optical member is adjusted to a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group 12 (a) and adjusted to a predetermined angle with respect to the arrangement direction of the scintillator group 12. And (c) at least one of adjusting to an interval different from the interval between the scintillators 11. By making the light reflecting material 15 by adjusting in this way, the discrimination ability is improved.

ここで、シンチレータ群１２のライトガイド１７側である出力側の面の総面積（出力面面積）よりも、電子増倍管４１〜４４のライトガイド１７側である入力側の受光面の総面積（受光面面積）が小さいので、光がライトガイド１７の側面に当たる可能性がある。上述した（ａ）〜（ｃ）の少なくともいずれかでライトガイド１７を構成することによって弁別能力が向上しても、このライトガイド１７での損失によって弁別能力が下がる可能性がある。   Here, the total area of the light receiving surface on the input side on the light guide 17 side of the electron multipliers 41 to 44 rather than the total area (output surface area) on the output side which is the light guide 17 side of the scintillator group 12. Since (light-receiving surface area) is small, there is a possibility that light hits the side surface of the light guide 17. Even if the discrimination ability is improved by configuring the light guide 17 in at least one of the above-described (a) to (c), there is a possibility that the discrimination ability is lowered due to the loss in the light guide 17.

そこで、ライトガイド１７を互いに密着配置された第１ライトガイド１４および第２ライトガイド１８に分けて構成する。そして、電子増倍管４１〜４４からなる各極を互いに分離して構成するとともに、第２ライトガイド１８を、電子増倍管４１〜４４の極数と同数（各実施例では４個）に分岐して構成する。さらに、各第２ライトガイド１８を第１ライトガイド１４側にある入力側の面から電子増倍管４１〜４４側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状で電子増倍管４１〜４４に密着配置する。受光面面積が出力面面積よりも小さいにも関わらず、電子増倍管４１〜４４の各極を互いに分離して構成した分だけ、図１に示すように第２ライトガイド１８の側面の傾斜角度θが従来例の傾斜角度θ（図１０を参照）よりも小さくなる。したがって、第２ライトガイド１８の側面に光２１（図１を参照）が当たる確率が従来よりも小さくなって、従来よりもライトガイド１７での損失による出力の低下を抑えて、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持することが可能である。   Therefore, the light guide 17 is divided into a first light guide 14 and a second light guide 18 that are arranged in close contact with each other. And each pole which consists of electron multiplier tubes 41-44 is constituted mutually separated, and the 2nd light guide 18 is made into the same number as the pole number of electron multiplier tubes 41-44 (four in each example). Branch and configure. Further, each second light guide 18 is shaped so that the area decreases from the input side surface on the first light guide 14 side to the output side surface on the electron multipliers 41 to 44 side. The double tubes 41 to 44 are arranged in close contact with each other. Although the light receiving surface area is smaller than the output surface area, the side surfaces of the second light guide 18 are inclined as shown in FIG. 1 by the amount that the electrodes of the electron multipliers 41 to 44 are separated from each other. The angle θ is smaller than the inclination angle θ of the conventional example (see FIG. 10). Therefore, the probability that the light 21 (see FIG. 1) hits the side surface of the second light guide 18 is smaller than that in the past, and the lowering of the output due to the loss in the light guide 17 is suppressed as compared with the conventional one, and the discrimination ability is improved. Thus, high resolution and high image quality can be maintained.

かかる高分解能で高画質の放射線検出器１０を、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの診断装置に用いると、その装置によって得られる画像も高画質なものとなる。例えば、関心部位が腫瘍の場合でも、その腫瘍が画像上に正確に出力されやすくなる。なお、シンチレータ１１の間隔が２．５ｍｍの場合では、視野中心部で直径３．０ｍｍ程度の腫瘍を正確に出力することができる。   When such a high-resolution and high-quality radiation detector 10 is used in a diagnostic apparatus such as a PET apparatus or a SPECT apparatus, an image obtained by the apparatus also has a high image quality. For example, even when the region of interest is a tumor, the tumor is likely to be accurately output on the image. In addition, when the space | interval of the scintillator 11 is 2.5 mm, the tumor about 3.0 mm in diameter can be correctly output by the visual field center part.

かかる製造方法によって、第１ライトガイド１４および第２ライトガイド１８を光学的に一体形成することで、従来のように第１ライトガイド１４と第２ライトガイド１８との間にカップリング接着剤層のような境目がないので、第１ライトガイド１４と第２ライトガイド１８との間での透過損失や反射損失をなくして、弁別能力がより一層向上して、より一層の高分解能で高画質を維持することが可能である。   By such a manufacturing method, the first light guide 14 and the second light guide 18 are optically integrally formed, so that a coupling adhesive layer is provided between the first light guide 14 and the second light guide 18 as in the related art. Thus, there is no transmission loss or reflection loss between the first light guide 14 and the second light guide 18, and the discrimination capability is further improved, and the image quality is improved with higher resolution. Can be maintained.

本実施例１では、増倍型受光素子として光電子増倍管４１〜４４に適用することで、弁別能力が向上して、高分解能で高画質を維持した状態で、光電子増倍管４１〜４４の受光面面積をシンチレータ群１２の出力面面積よりも小さくすることができて、大面積化に伴って高価になる光電子増倍管４１〜４４において低コストを実現することができる。   In the first embodiment, the photomultiplier tubes 41 to 44 are applied to the photomultiplier tubes 41 to 44 as the multiplication type light receiving elements so that the discrimination ability is improved and the high resolution and the high image quality are maintained. Can be made smaller than the output surface area of the scintillator group 12, and low cost can be realized in the photomultiplier tubes 41 to 44 that become expensive as the area increases.

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図６は、実施例２に係る放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図（正面図）である。等方ボクセル検出器の場合、放射線検出器６０をＸ方向からみたＹ方向の外観図（側面図）も図６と同じ形状となる。上述した実施例１との相違点は、増倍型受光素子として実施例１の光電子増倍管４１〜４４の替わりに、実施例２ではアバランシェフォトダイオード（以下、『ＡＰＤ』と略記する）８１〜８４を採用している点である。その他のシンチレータ群６２やライトガイド６７などの構成については、実施例１のシンチレータ群１２やライトガイド１７などの構成を同じである。これらの符号を、実施例１での符号に５０づつ繰り上げて説明を省略する。 Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is an external view (front view) in the X direction when the radiation detector according to the second embodiment is viewed from the Y direction. In the case of an isotropic voxel detector, an external view (side view) in the Y direction when the radiation detector 60 is viewed from the X direction has the same shape as FIG. The difference from the first embodiment described above is that an avalanche photodiode (hereinafter abbreviated as “APD”) 81 is used in the second embodiment instead of the photomultiplier tubes 41 to 44 of the first embodiment as a multiplication type light receiving element. It is the point which employs -84. Other configurations of the scintillator group 62 and the light guide 67 are the same as those of the scintillator group 12 and the light guide 17 of the first embodiment. These symbols are incremented by 50 by the symbols in the first embodiment, and description thereof is omitted.

ＡＰＤ８１〜８４の場合も、実施例１と同様に、ＡＰＤ８１〜８４は、互いに分離して構成されており、ＡＰＤ８１〜８４の極数（各実施例では４個）と同数に分岐して第２ライトガイド６８は構成されている。そして、４個の第２ライトガイド６８をそれぞれに対応するＡＰＤ８１〜８４に密着配置する。ＡＰＤ８１〜８４は、この発明における増倍型受光素子に相当する。   In the case of the APDs 81 to 84 as well, as in the first embodiment, the APDs 81 to 84 are configured to be separated from each other, branching to the same number as the number of poles of the APDs 81 to 84 (four in each embodiment). The light guide 68 is configured. Then, the four second light guides 68 are arranged in close contact with the corresponding APDs 81 to 84. APDs 81 to 84 correspond to the multiplication type light receiving elements in the present invention.

また、放射線検出器６０の製造方法についても、４個の第２ライトガイド６８をそれぞれに対応するＡＰＤ８１〜８４に密着配置することを除いて、格子枠体を作成してから外形を整えるまでの工程は実施例１と同じなので、その説明を省略する。   In addition, regarding the manufacturing method of the radiation detector 60, from the creation of the lattice frame to the adjustment of the outer shape, except that the four second light guides 68 are closely arranged on the corresponding APDs 81 to 84, respectively. Since the process is the same as that of Example 1, the description thereof is omitted.

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.

（１）上述した各実施例では、ガンマ線を検出する放射線検出器であったが、ガンマ線以外の放射線、例えばＸ線を検出する検出器に適用してもよい。   (1) In each of the above-described embodiments, the radiation detector detects gamma rays, but may be applied to a detector that detects radiation other than gamma rays, for example, X-rays.

（２）上述した各実施例では、（ａ）シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの３つ全てを組み合わせたが、各極の増倍型受光素子（実施例１では光電子増倍管４１〜４４、実施例２ではＡＰＤ８１〜８４）へ入射する光量が、ガンマ線などに代表される放射線が入射した各シンチレータの位置に応じて均等に変化するならば、（ａ）のみで構成してもよいし、（ｂ）のみで構成してもよいし、（ｃ）のみで構成してもよいし、（ａ）・（ｂ），（ｂ）・（ｃ），または（ｃ）・（ａ）の２つを組み合わせて構成してもよい。つまり、（ａ）〜（ｃ）の少なくともいずれかで構成すればよい。   (2) In each of the above-described embodiments, (a) adjusting to a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group, (b) adjusting to a predetermined angle with respect to the arrangement direction of the scintillator group, (c ) All three of the adjustments to be different from the interval between the scintillators were combined, but each type of multiplication light-receiving element (photomultiplier tubes 41 to 44 in the first embodiment, APD 81 to the second embodiment) 84) If the amount of light incident on 84 varies evenly according to the position of each scintillator where radiation represented by gamma rays or the like is incident, it may be configured only by (a) or only by (b). Or (c) alone, or a combination of (a), (b), (b), (c), or (c), (a). May be. That is, it may be configured by at least one of (a) to (c).

（３）上述した各実施例では、第１ライトガイドを構成する光学的部材として光反射材を用いたが、光反射材の代用として光透過材でもよいし、光反射材と光透過材とを組み合わせて構成してもよい。   (3) In each of the above-described embodiments, the light reflecting material is used as the optical member constituting the first light guide. However, a light transmitting material may be used instead of the light reflecting material, and the light reflecting material and the light transmitting material may be used. You may comprise combining.

（４）上述した各実施例では、完成品としてのライトガイドを成形型５５から容易に取り出すために、離型剤を塗布してから液体樹脂を流し込んだが、離型剤を必ずしも塗布する必要はない。   (4) In each of the above-described embodiments, in order to easily take out the light guide as a finished product from the mold 55, the liquid resin is poured after the release agent is applied. However, it is not always necessary to apply the release agent. Absent.

（５）上述した各実施例では、液体樹脂として光学接着材を流し込んだが、光学接着材以外の液体樹脂を流し込んでライトガイドを製造してもよい。   (5) In each of the embodiments described above, the optical adhesive is poured as the liquid resin, but the light guide may be manufactured by pouring a liquid resin other than the optical adhesive.

（６）上述した各実施例では、液体樹脂を流し込む際にその液体樹脂を脱泡したが、必ずしも脱泡する必要はない。   (6) In each of the above-described embodiments, the liquid resin is defoamed when the liquid resin is poured, but it is not always necessary to defoam.

（７）上述した各実施例では、シンチレータ群の配置方向に対して斜めの角度に傾斜する光反射材を、ライトガイドの外周の隣の光反射材としたが、必要に応じてそれ以外の箇所の光反射材を斜めの角度に傾斜して調整してもよい。なお、それ以外の光反射材についてはシンチレータ群の配置方向に対して所定の角度として垂直に調整すればよい。光透過材の場合も同様である。   (7) In each of the embodiments described above, the light reflecting material inclined at an oblique angle with respect to the arrangement direction of the scintillator group is the light reflecting material adjacent to the outer periphery of the light guide. The light reflecting material at the location may be adjusted by being inclined at an oblique angle. In addition, what is necessary is just to adjust perpendicularly as a predetermined angle with respect to the arrangement direction of a scintillator group about the other light reflection material. The same applies to the light transmitting material.

（８）上述した各実施例では、増倍型受光素子として、実施例１では光電子増倍管を、実施例２ではアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）をそれぞれ採用したが、通常において用いられる増倍機能を有した受光素子であれば、特に限定されない。   (8) In each of the above-described embodiments, as a multiplication type light receiving element, a photomultiplier tube is employed in the first embodiment, and an avalanche photodiode (APD) is employed in the second embodiment. If it is a light receiving element which has this, it will not specifically limit.

（９）上述した各実施例では、第１ライトガイドおよび第２ライトガイドを光学的に一体形成したが、従来例のように第１ライトガイドと第２ライトガイドとの間にカップリング接着剤層のような境目を設けて、結合させてもよい。   (9) In each of the above-described embodiments, the first light guide and the second light guide are optically integrated. However, as in the conventional example, a coupling adhesive is provided between the first light guide and the second light guide. Borders such as layers may be provided and combined.

（１０）上述した各実施例では、第２ライトガイドと同様に、第１ライトガイドも入力側の面から出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状としたが、第２ライトガイドのみ入力側の面から出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状として、第１ライトガイドについては入力側の面から出力側の面にわたって同じ面積となるような形状としてもよい。   (10) In each of the above-described embodiments, like the second light guide, the first light guide has a shape such that the area decreases from the input side surface toward the output side surface. Only the guide may have a shape such that the area decreases from the input side surface toward the output side surface, and the first light guide may have a shape that has the same area from the input side surface to the output side surface. .

（１１）上述した各実施例では、増倍型受光素子（実施例１では光電子増倍管４１〜４４、実施例２ではＡＰＤ８１〜８４）の極数は４個であって、第２ライトガイドも同数の４個に分岐したが、増倍型受光素子の極数に応じて第２ライトガイドも同数に分岐すればよい。したがって、例えば極数が２個や３個や５個などのように、増倍型受光素子の極数や同数に分岐される第２ライトガイドは複数であれば、４個に限定されない。   (11) In each of the above-described embodiments, the number of poles of the multiplication type light receiving element (the photomultiplier tubes 41 to 44 in the first embodiment and the APDs 81 to 84 in the second embodiment) is four, and the second light guide However, the second light guide may be branched to the same number according to the number of poles of the multiplication type light receiving element. Accordingly, the number of the second light guides branched to the same number or the same number of the poles of the multiplication type light receiving element as the number of poles is 2, 3, or 5, for example, is not limited to four.

以上のように、この発明は、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの医用診断装置、さらには産業用に適している。   As described above, the present invention is suitable for medical diagnostic apparatuses such as PET apparatuses and SPECT apparatuses, and for industrial use.

実施例１に係る放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図である。It is the external view of the X direction which looked at the radiation detector concerning Example 1 from the Y direction. 第１ライトガイドの格子枠体の斜視図である。It is a perspective view of the lattice frame of a 1st light guide. 格子枠体を構成する光学的部材を分解して斜視的に示した図である。It is the figure which decomposed | disassembled and showed the optical member which comprises a lattice frame. 放射線検出器の製造に使用される成形型の断面図である。It is sectional drawing of the shaping | molding die used for manufacture of a radiation detector. 第２ライトガイドを含むライトガイドの成形後の斜視図である。It is a perspective view after shaping | molding of the light guide containing a 2nd light guide. 実施例２に係る放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図である。It is the external view of the X direction which looked at the radiation detector concerning Example 2 from the Y direction. 従来例の放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図である。It is the external view of the X direction which looked at the radiation detector of the prior art example from the Y direction. 放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the position calculating circuit of a radiation detector. 放射線検出器のエネルギースペクトルを模式的に示したグラフである。It is the graph which showed the energy spectrum of the radiation detector typically. 別の従来例の放射線検出器をＹ方向からみたＸ方向の外観図である。It is the external view of the X direction which looked at the radiation detector of another prior art example from the Y direction.

符号の説明Explanation of symbols

１０、６０ … 放射線検出器
１１、６１ … シンチレータ
１２、６２ … シンチレータ群
１４、６４ … 第１ライトガイド
１５，６５ … 光反射材
１７、６７ … ライトガイド
１８、６８ … 第２ライトガイド
４１、４２、４３、４４ … 光電子増倍管
５０ … 格子枠体
５１、５２、５３、５４ … 短冊
５５ … 成形型
８１、８２、８３、８４ … アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 60 ... Radiation detector 11, 61 ... Scintillator 12, 62 ... Scintillator group 14, 64 ... 1st light guide 15, 65 ... Light reflection material 17, 67 ... Light guide 18, 68 ... 2nd light guide 41, 42 , 43, 44... Photomultiplier tube 50... Lattice frame 51, 52, 53, 54 ... Strip 55 ... Mold 81, 82, 83, 84 ... Avalanche photodiode (APD)

Claims (3)

２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群のライトガイド側である出力側の面の総面積よりも小さい面積をライトガイド側である入力側の受光面に有した増倍型受光素子とを備えた放射線検出器において、前記ライトガイドを互いに密着配置された第１ライトガイドおよび第２ライトガイドに分けて構成するとともに、前記第１ライトガイドは、板状の光学的部材を格子状に組み合わせた格子枠体を有しており、この格子枠体により小区画を形成し、この小区画を形成した前記光学的部材を、（ａ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）前記各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成し、前記増倍型受光素子からなる各極を互いに分離して構成するとともに、前記第２ライトガイドを、増倍型受光素子の前記極数と同数に分岐して構成し、各第２ライトガイドを第１ライトガイド側にある入力側の面から増倍型受光素子側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状で増倍型受光素子に密着配置することを特徴とする放射線検出器。   A scintillator group comprising a plurality of scintillators arranged closely in two dimensions, a light guide optically coupled to the scintillator group, an optically coupled to the light guide, and the scintillator group In a radiation detector comprising a multiplication type light receiving element having an area smaller than the total area of the light guide side on the output side on the light receiving side on the light guide side, the light guides are in close contact with each other The first light guide is divided into a first light guide and a second light guide, and the first light guide has a lattice frame body in which plate-like optical members are combined in a lattice shape. A small section is formed by the body, and the optical member on which the small section is formed is adjusted to a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group, ( And (c) adjusting to a predetermined angle with respect to the arrangement direction of the scintillator group, and (c) adjusting to an interval different from the interval between the scintillators. And the second light guide is divided into the same number as the number of poles of the multiplication type light receiving element, and each second light guide is on the first light guide side. A radiation detector, wherein the radiation detector is arranged in close contact with the multiplication type light receiving element in such a shape that the area decreases from the input side surface toward the output side surface on the multiplication type light receiving element side. 請求項１に記載の放射線検出器において、前記第１ライトガイドおよび第２ライトガイドを光学的に一体形成することを特徴とする放射線検出器。   The radiation detector according to claim 1, wherein the first light guide and the second light guide are optically integrally formed. ２次元的に密着配置された複数のシンチレータからなるシンチレータ群と、前記シンチレータ群に対して光学的に結合されたライトガイドと、前記ライトガイドに対して光学的に結合され、かつ前記シンチレータ群のライトガイド側である出力側の面の総面積よりも小さい面積をライトガイド側である入力側の受光面に有した増倍型受光素子とを備えた放射線検出器の製造方法において、前記ライトガイドは互いに密着配置された第１ライトガイドおよび第２ライトガイドに分けて構成されており、（Ａ）複数の板状の光学的部材を格子状に組み合わせて格子枠体を作成する工程と、（Ｂ）この格子枠体が収容可能で、かつ前記第２ライトガイドに該当する前記第１ライトガイド側にある入力側の面から前記増倍型受光素子側にある出力側の面に向かうにしたがって面積が小さくなるような形状を増倍型受光素子からなる各極ごとに分離してそれぞれ内部に有した矩形状容器に格子枠体を収納する前あるいは収納した後に、その矩形状容器に透明な液体樹脂を流し込む工程と、（Ｃ）硬化した液体樹脂と格子枠体とが一体化した硬化樹脂体を矩形状容器から取り出して外形を整えてライトガイドとする工程とを経て製造し、前記（Ａ）の工程の際には、各々の光学的部材を、（ａ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の間隔に調整すること，（ｂ）前記シンチレータ群の配置方向に対して所定の角度に調整すること，（ｃ）前記各シンチレータ間の間隔とは異なる間隔に調整することの少なくともいずれかで構成して、光学的部材を格子状に組み合わせることを特徴とする放射線検出器の製造方法。
A scintillator group comprising a plurality of scintillators arranged closely in two dimensions, a light guide optically coupled to the scintillator group, an optically coupled to the light guide, and the scintillator group In the manufacturing method of a radiation detector comprising a multiplication type light receiving element having an area smaller than the total area of the output side surface which is the light guide side on the light receiving surface on the input side which is the light guide side, the light guide Are divided into a first light guide and a second light guide arranged in close contact with each other, and (A) a step of creating a lattice frame by combining a plurality of plate-like optical members in a lattice shape; B) The grid frame body can be accommodated, and the input side surface on the first light guide side corresponding to the second light guide is arranged on the output side on the multiplication type light receiving element side. Before or after storing the grid frame in a rectangular container having a shape that decreases in area as it goes to each of the poles made up of the multiplication type light receiving elements. Manufactured through a process of pouring a transparent liquid resin into the container, and a process of (C) taking out the cured resin body in which the cured liquid resin and the lattice frame are integrated, and adjusting the outer shape to form a light guide. In the step (A), each optical member is adjusted (a) to a predetermined interval with respect to the arrangement direction of the scintillator group, and (b) in the arrangement direction of the scintillator group. And (c) adjusting to an interval different from the interval between the scintillators, and combining the optical members in a lattice shape. Method for manufacturing a ray detector.
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