JP2017227443A - Detector combination - Google Patents

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寛道 戸波
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detector combination configured by integrating plural scintillators at a restrained manufacturing cost.SOLUTION: A detector combination is so configured that a separating plate 5Y, which is arranged in a position of being sandwiched between scintillators 2 each having an SiPMA 3 in which a groove separating different areas is cut, extends to a position where it fits the groove of the SiPMA 3. This configuration enables the detector combination to be manufactured efficiently, because when a unit in which the scintillators, a light guide 4 and the separating plates 5X and 5Y are integrated is to be fitted to the SiPMA 3, fitting the tip of the separating plate 5Y protruding from the unit into the groove of the SiPMA 3 completes accurate alignment between the unit and the SiPMA 3.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、シンチレータ結晶が配列された放射線検出器が複数個結合された検出器結合体に関する。   The present invention relates to a detector assembly in which a plurality of radiation detectors in which scintillator crystals are arranged are combined.

γ線などの放射線を検出する放射線検出器には外見が図１７左側のようなものがある。この様な放射線検出器５１は、シンチレータ結晶ｃが縦、横、高さ方向に３次元的に配列したシンチレータ５２と、シンチレータ５２から発した蛍光を通過させるライトガイド５４と、ライトガイド５４を通過してきた蛍光を検出する光検出器５３とを有している。シンチレータ５２から発せられる蛍光は、放射線が変換されたものである（例えば特許文献１参照）。   Some radiation detectors that detect radiation such as gamma rays look like the left side of FIG. Such a radiation detector 51 includes a scintillator 52 in which scintillator crystals c are arranged three-dimensionally in the vertical, horizontal, and height directions, a light guide 54 that allows the fluorescence emitted from the scintillator 52 to pass, and the light guide 54. And a photodetector 53 that detects the fluorescence that has occurred. The fluorescence emitted from the scintillator 52 is obtained by converting radiation (see, for example, Patent Document 1).

放射線検出器５１は、蛍光を測定する際に蛍光がシンチレータ５２のどの部分で発したかを区別する機能を有している。この様な機能は、蛍光の位置弁別機能と呼ばれる。放射線検出器５１は、シンチレータ５２を構成するシンチレータ結晶ｃのどの結晶が蛍光を発したのかを特定することにより、蛍光の発生位置を弁別する。   The radiation detector 51 has a function of distinguishing in which part of the scintillator 52 the fluorescence is emitted when measuring the fluorescence. Such a function is called a fluorescence position discrimination function. The radiation detector 51 discriminates the generation position of the fluorescence by specifying which crystal of the scintillator crystals c constituting the scintillator 52 emits the fluorescence.

最近は、図１７右側に示すようにシンチレータ結晶ｃが縦、横に２次元的に配列したシンチレータ５２を有する放射線検出器が開発されてきている。   Recently, a radiation detector having a scintillator 52 in which scintillator crystals c are two-dimensionally arranged vertically and horizontally as shown on the right side of FIG. 17 has been developed.

ＰＥＴ装置など放射線撮影装置を構成するには、上述の放射線検出器５１を数多く配列して検出器リングを構成する必要がある（例えば、特許文献２参照）。ＰＥＴ装置を製造する際には、組み立てに必要な部品点数を減らすようにすることが望ましい。また、放射線検出器を配列して検出器リングを構成するときに、放射線検出器同士の間に隙間があると、その部分で放射線の検出を行うことができない。   In order to configure a radiation imaging apparatus such as a PET apparatus, it is necessary to configure a detector ring by arranging a large number of the above-described radiation detectors 51 (see, for example, Patent Document 2). When manufacturing a PET device, it is desirable to reduce the number of parts required for assembly. In addition, when a detector ring is configured by arranging radiation detectors, if there is a gap between the radiation detectors, radiation cannot be detected at that portion.

そこで、従来構成においては、複数の放射線検出器を一体化させる構成が考え出されている。図１８は、４つの放射線検出器が一体化した検出器結合体の構成について示している。この検出器結合体を構成するシンチレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの側面は互いに貼り合わされており、互いに隣り合うシンチレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの間には隙間がない。   Therefore, in the conventional configuration, a configuration in which a plurality of radiation detectors are integrated has been devised. FIG. 18 shows a configuration of a detector combination in which four radiation detectors are integrated. The side surfaces of the scintillators 52a, 52b, 52c, 52d constituting this detector combination are bonded to each other, and there is no gap between the adjacent scintillators 52a, 52b, 52c, 52d.

この検出器結合体は、互いに制御系統が独立している複数の領域がある。つまり、検出器結合体は、図１８に示すように、１つの基板から構成される光検出器５３を有しているが、この光検出器５３には、シンチレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのそれぞれに光学的に結合している領域５３ａがあり、シンチレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄで発生した蛍光は、これらシンチレータに対応する領域５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄで検出される。仮に、シンチレータ５２ａ内で生じた蛍光が隣のシンチレータ５２ｂに漏れてしまうと、この漏れ出した蛍光は、シンチレータ５２ａに対応する光検出器５３の領域５３ａで検出できない。したがって、光検出器５３は蛍光の強度を実際よりも弱く見積もってしまう。蛍光の漏洩は、検出器結合体の放射線の検出感度を悪化させるのである。   This detector combination has a plurality of regions in which the control systems are independent from each other. That is, as shown in FIG. 18, the detector combination includes a photodetector 53 composed of a single substrate, and the photodetector 53 includes scintillators 52a, 52b, 52c, and 52d. Each has an optically coupled region 53a, and the fluorescence generated in the scintillators 52a, 52b, 52c, 52d is detected in the regions 53a, 53b, 53c, 53d corresponding to these scintillators. If the fluorescence generated in the scintillator 52a leaks to the adjacent scintillator 52b, the leaked fluorescence cannot be detected by the region 53a of the photodetector 53 corresponding to the scintillator 52a. Therefore, the photodetector 53 estimates the fluorescence intensity to be weaker than actual. The leakage of fluorescence deteriorates the detection sensitivity of the detector assembly for radiation.

このような事態を抑制する目的で従来より、各シンチレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの界面に各シンチレータを光学的に分断する隔壁反射板５５を設けた構成が考え出されている。これにより、シンチレータ５２ａで発生した蛍光が隣のシンチレータ５２ｂに入射しようとしてもその前に隔壁反射板５５により反射され、シンチレータ５２ｂに入射できない。   In order to suppress such a situation, conventionally, a configuration has been devised in which a partition reflector 55 for optically dividing each scintillator is provided at the interface of each scintillator 52a, 52b, 52c, 52d. Thereby, even if the fluorescence generated in the scintillator 52a attempts to enter the adjacent scintillator 52b, it is reflected by the partition reflector 55 before that and cannot enter the scintillator 52b.

また、図１９に示すように各ライトガイド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの界面に各ライトガイドを光学的に分断する隔壁反射板５６を設けた構成も考え出されている。これにより、ライトガイド５４ａで発生した蛍光が隣のライトガイド５４ｂに入射しようとしてもその前に隔壁反射板５６により反射され、ライトガイド５４ａに入射できない。   In addition, as shown in FIG. 19, a configuration in which a partition reflector 56 that optically divides each light guide is provided at the interface between each light guide 54a, 54b, 54c, 54d has been devised. Thereby, even if the fluorescence generated in the light guide 54a attempts to enter the adjacent light guide 54b, it is reflected by the partition reflector 56 before that and cannot enter the light guide 54a.

特表２００８−５２５１６１号公報Special table 2008-525161 国際特許公開第２００９／１３０３９号公報International Patent Publication No. 2009/13039

しかしながら、従来装置によれば次のような問題点がある。
すなわち、従来装置によれば、製造がきわめて困難である。 However, the conventional apparatus has the following problems.
That is, it is very difficult to manufacture with the conventional apparatus.

検出器結合体のシンチレータ５２は、ライトガイド５４を介して光検出器５３に光学的に結合している。このような検出器結合体を製造するときには、まず４つのシンチレータ５２を一体化させたもの（シンチレータ結合体），および４つのライトガイド５４を一体化させたもの（ライトガイド結合体）が用意される。そして、図１９に示すように、光検出器５３にライトガイド結合体およびシンチレータ結合体を接着剤で接着することで検出器結合体が製造される。光検出器５３と４つのライトガイド結合体の間には、接着剤が硬化した接着層が介在することになる。この接着層は、ライトガイド結合体とシンチレータ結合体との間にもある。   The detector combined scintillator 52 is optically coupled to the photodetector 53 via a light guide 54. When manufacturing such a detector combination, firstly, a combination of four scintillators 52 (scintillator combination) and a combination of four light guides 54 (light guide combination) are prepared. The Then, as shown in FIG. 19, the detector combined body is manufactured by adhering the light guide combined body and the scintillator combined body to the photodetector 53 with an adhesive. An adhesive layer in which the adhesive is cured is interposed between the photodetector 53 and the four light guide assemblies. This adhesive layer is also between the light guide assembly and the scintillator assembly.

検出器結合体を製造する際には、互いの部材の位置合わせを高い精度で行わなければならない。シンチレータ結合体とライトガイド結合体とを接着剤で結合するときに互いの部材が位置ずれを起こしていると、製造される検出器結合体の光学的特性が理想からずれてきてしまう。このような事情は光検出器５３とライトガイド結合体とを接着剤で結合させるときも同様である。   When manufacturing the detector assembly, the members must be aligned with high accuracy. If the members of the scintillator assembly and the light guide assembly are misaligned when bonded with an adhesive, the optical characteristics of the manufactured detector assembly will deviate from ideal. Such a situation is the same when the photodetector 53 and the light guide combined body are combined with an adhesive.

互いの部材の位置合わせを高い精度で行うことは容易ではない。このような事情が検出器結合体の製造コストを押し上げる原因にもなっている。   It is not easy to align the members with high accuracy. Such a situation also increases the manufacturing cost of the detector assembly.

また、従来構成は、光学的特性が必ずしも理想通りになるとは限らない。すなわち、図２０に示すようにシンチレータ結合体とライトガイド結合体との間には、光学接着剤が硬化した接着剤層が介在している。この接着剤層は、シンチレータ結合体の隔壁反射板５５とライトガイド結合体の隔壁反射板５６の間にも介在することになる。つまり、隔壁反射板５５と隔壁反射板５６は蛍光を透過させる接着剤層により分断される。   Further, the conventional configuration does not always have an ideal optical characteristic. That is, as shown in FIG. 20, an adhesive layer in which the optical adhesive is cured is interposed between the scintillator assembly and the light guide assembly. This adhesive layer is also interposed between the partition reflector 55 of the scintillator assembly and the partition reflector 56 of the light guide assembly. That is, the barrier rib reflector 55 and the barrier rib reflector 56 are separated by the adhesive layer that transmits fluorescence.

従来構成によれば、シンチレータ５２ａで生じた蛍光を光検出器５３ａにすべて入射させようとしても、一部が隔壁反射板５５と隔壁反射板５６とが分断されている部分（シンチレータ５２ａとライトガイド５４ａとの間）に位置する接着剤層を通じて隣のライトガイドに逃げ出してしまう。この接着剤層がなければ、この様な蛍光の漏洩は起こらないわけであるが、接着剤層は、シンチレータとライトガイドとを一体化するのに不可欠である。   According to the conventional configuration, even if all the fluorescence generated in the scintillator 52a is incident on the photodetector 53a, a part of the partition reflector 55 and the partition reflector 56 is partially separated (the scintillator 52a and the light guide). It escapes to the adjacent light guide through the adhesive layer located between (54a). Without this adhesive layer, such fluorescence leakage does not occur, but the adhesive layer is indispensable for integrating the scintillator and the light guide.

また、図２０に示すように、光検出器５３とライトガイド結合体との間にも、光学接着剤が硬化した接着剤層が介在している。従来構成によれば、ライトガイド５４ａに進入した蛍光をライトガイド５４ａに対応する光検出器５３の領域５３ａにすべて入射させようとしても、一部が接着剤層を通じて隣の領域５３ｂに逃げ出してしまう。この接着剤層がなければ、この様な蛍光の漏洩は起こらないわけであるが、接着剤層は、光検出器５３とライトガイド５４結合体とを一体化するのに不可欠である。   Further, as shown in FIG. 20, an adhesive layer in which the optical adhesive is cured is also interposed between the photodetector 53 and the light guide assembly. According to the conventional configuration, even if all the fluorescence that has entered the light guide 54a enters the region 53a of the photodetector 53 corresponding to the light guide 54a, a part of the fluorescence escapes to the adjacent region 53b through the adhesive layer. . Without this adhesive layer, such fluorescence leakage does not occur, but the adhesive layer is indispensable for integrating the photodetector 53 and the light guide 54 combination.

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、複数のシンチレータを一体化させて構成される検出器結合体において、製造コストを抑止し、検出感度を高め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 suppress the manufacturing cost and increase the detection sensitivity in a detector assembly configured by integrating a plurality of scintillators. With the goal.

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、本発明に係る検出器結合体は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦方向および横方向に配列して構成されるシンチレータを複数有し、複数のシンチレータが縦方向に配列され、シンチレータで発生した蛍光を通過させるライトガイドを複数有し、複数のライトガイドが縦方向に配列され、シンチレータの各々に対応する領域が設けられるとともに、各領域を分断する溝が設けられた光検出器と、互いに隣接するシンチレータに挟まれる位置に設けられた蛍光を反射する隔壁板とを備え、複数のシンチレータで構成される層、複数のライトガイドで構成される層、および光検出器が縦方向および横方向と直交する高さ方向に積層されており、隔壁板は、隣接するライトガイドの間を通過して、光検出器の溝に嵌合する位置まで伸びていることを特徴とするものである。 The present invention has the following configuration in order to solve the above-described problems.
That is, the detector assembly according to the present invention includes a plurality of scintillators configured by arranging scintillator crystals that convert radiation into fluorescence in the vertical direction and the horizontal direction, and the plurality of scintillators are arranged in the vertical direction. A light detector having a plurality of light guides for passing the fluorescence generated in the above, a plurality of the light guides arranged in the vertical direction, a region corresponding to each of the scintillators, and a groove for dividing each region And a partition plate that reflects fluorescence provided between adjacent scintillators, a layer composed of a plurality of scintillators, a layer composed of a plurality of light guides, and a photodetector in the vertical direction The partition plate is stacked in the height direction orthogonal to the horizontal direction, and the partition plate passes between adjacent light guides and is fitted into the groove of the photodetector. And it is characterized in that extending in.

［作用・効果］本発明によれば、複数のシンチレータを一体化させて構成される検出器結合体において、製造コストを抑止し、検出感度を高めることができる。すなわち、本発明に係る検出器結合体は、各領域を分断する溝が設けられた光検出器を有し互いに隣接するシンチレータに挟まれる位置に設けられた隔壁板が光検出器の溝に嵌合する位置まで伸びた構成をしている。このようにすると、検出器結合体を効率的に製造することができる。シンチレータ、ライトガイドおよび隔壁板が一体化したユニットを光検出器に装着する際に、ユニットから突出した隔壁板の先端を光検出器の溝にはめ込めば、ユニットと光検出器との正確な位置合わせが完了するからである。これにより、検出器結合体の光学的特性は理想通りとなり、検出感度が改善される。   [Operation / Effect] According to the present invention, in the detector assembly formed by integrating a plurality of scintillators, the manufacturing cost can be suppressed and the detection sensitivity can be increased. That is, the detector assembly according to the present invention has a photodetector provided with a groove for dividing each region, and a partition plate provided at a position sandwiched between adjacent scintillators is fitted in the groove of the photodetector. It has a configuration that extends to the mating position. If it does in this way, a detector combination can be manufactured efficiently. When mounting the unit with integrated scintillator, light guide, and partition plate to the photodetector, if the tip of the partition plate protruding from the unit is inserted into the groove of the photodetector, the exact position of the unit and the photodetector is This is because the alignment is completed. Thereby, the optical characteristics of the detector combination become ideal, and the detection sensitivity is improved.

また、上述の検出器結合体において、光検出器が有する各領域は、制御系統が独立していればより望ましい。   Further, in the above-described detector combination, it is more desirable that each region of the photodetector has an independent control system.

［作用・効果］上述の構成は、本発明の検出器結合体をより具体的に表している。光検出器が有する各領域は、制御系統が独立していれば、出力端子から出力される暗電流を少なくすることができ、検出感度の高い検出器結合体が構成できる。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically represents the detector assembly of the present invention. If the control system is independent in each region of the photodetector, the dark current output from the output terminal can be reduced, and a detector combination with high detection sensitivity can be configured.

また、上述の検出器結合体において、隔壁板は、検出器結合体を製造する際、ライトガイドに対する光検出器の位置を表していればより望ましい。   In the above-described detector assembly, it is more desirable that the partition plate represents the position of the photodetector with respect to the light guide when the detector assembly is manufactured.

［作用・効果］上述の構成は、本発明の検出器結合体をより具体的に表している。隔壁板は、検出器結合体を製造する際、ライトガイドに対する光検出器の位置を表していれば、検出器結合体の製造が容易に行える。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically represents the detector assembly of the present invention. When the partition plate represents the position of the photodetector with respect to the light guide when the detector assembly is manufactured, the detector assembly can be easily manufactured.

また、上述の検出器結合体において、隔壁板は、ＥＳＲフィルム、白色シート、ＥＳＲフィルムがこの順に積層されて構成されていればより望ましい。   In the detector assembly described above, it is more preferable that the partition plate is configured by laminating an ESR film, a white sheet, and an ESR film in this order.

［作用・効果］上述の構成は、本発明の検出器結合体をより具体的に表している。隔壁板を白色シートで構成するようにすれば、隔壁板を挟み込むシンチレータは確実に光学的に遮断される。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically represents the detector assembly of the present invention. If the partition plate is made of a white sheet, the scintillator that sandwiches the partition plate is reliably optically blocked.

また、上述の検出器結合体において、縦横に配列された４つのシンチレータを有し、縦方向に伸びる隔壁板と横方向に伸びる隔壁板とが組み合わさって構成される隔壁板組体を備えていればより望ましい。   Further, the detector assembly described above includes a partition plate assembly having four scintillators arranged vertically and horizontally, and configured by combining a partition plate extending in the vertical direction and a partition plate extending in the horizontal direction. More desirable.

［作用・効果］上述の構成は、本発明の検出器結合体をより具体的に表している。縦方向に伸びる隔壁板と横方向に伸びる隔壁板とが組み合わさって構成される隔壁板組体が構成されていれば４つのシンチレータの各々を確実に光学的に隔離することができる。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically represents the detector assembly of the present invention. If a partition plate assembly configured by combining a partition plate extending in the vertical direction and a partition plate extending in the horizontal direction is configured, each of the four scintillators can be reliably optically isolated.

また、上述の検出器結合体において、ＴＯＦ−ＰＥＴ装置用となっていればより望ましい。   Moreover, in the above-mentioned detector assembly, it is more desirable if it is for the TOF-PET apparatus.

［作用・効果］上述の構成は、本発明の検出器結合体の好適な利用方法を表している。本発明の検出器結合体は、従来構成と比べて放射線検出の感度が向上している。したがって、本発明は、高度な検出分解能が要求されるＴＯＦ−ＰＥＴにも用いることができる。   [Operation / Effect] The above-described configuration represents a preferred method of using the detector assembly of the present invention. The detector assembly of the present invention has improved sensitivity for radiation detection compared to the conventional configuration. Therefore, the present invention can also be used for TOF-PET that requires high detection resolution.

本発明によれば、複数のシンチレータを一体化させて構成される検出器結合体において、製造コストを抑止し、検出感度を高めることができる。すなわち、本発明に係る検出器結合体は、各領域を分断する溝が設けられた光検出器を有し互いに隣接するシンチレータに挟まれる位置に設けられた隔壁板が光検出器の溝に嵌合する位置まで伸びた構成をしている。このようにすると、検出器結合体を効率的に製造することができる。シンチレータ、ライトガイドおよび隔壁板が一体化したユニットを光検出器に装着する際に、ユニットから突出した隔壁板の先端を光検出器の溝にはめ込めば、ユニットと光検出器との正確な位置合わせが完了するからである。これにより、検出器結合体の光学的特性は理想通りとなり、検出感度が改善される。   According to the present invention, in a detector assembly configured by integrating a plurality of scintillators, manufacturing cost can be suppressed and detection sensitivity can be increased. That is, the detector assembly according to the present invention has a photodetector provided with a groove for dividing each region, and a partition plate provided at a position sandwiched between adjacent scintillators is fitted in the groove of the photodetector. It has a configuration that extends to the mating position. If it does in this way, a detector combination can be manufactured efficiently. When mounting the unit with integrated scintillator, light guide, and partition plate to the photodetector, if the tip of the partition plate protruding from the unit is inserted into the groove of the photodetector, the exact position of the unit and the photodetector is This is because the alignment is completed. Thereby, the optical characteristics of the detector combination become ideal, and the detection sensitivity is improved.

実施例１に係る検出器結合体の全体像を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the whole image of the detector combination concerning Example 1. FIG. 実施例１に係る検出器結合体の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the detector coupling body which concerns on Example 1. FIG. 実施例１に係るＳｉＰＭＡの構成を説明する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of SiPMA according to Example 1. FIG. 実施例１に係るシンチレータの構成を説明する平面図である。1 is a plan view illustrating a configuration of a scintillator according to Embodiment 1. FIG. 実施例１に係るシンチレータの構成を説明する平面図である。1 is a plan view illustrating a configuration of a scintillator according to Embodiment 1. FIG. 実施例１に係るシンチレータの構成を説明する平面図である。1 is a plan view illustrating a configuration of a scintillator according to Embodiment 1. FIG. 実施例１に係る検出器結合体の全体像を説明する分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating an overall image of the detector assembly according to the first embodiment. 実施例１の隔壁板を説明する平面図である。It is a top view explaining the partition plate of Example 1. FIG. 実施例１の隔壁板を説明する平面図である。It is a top view explaining the partition plate of Example 1. FIG. 実施例１の隔壁板を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the partition plate of Example 1. FIG. 実施例１の隔壁板を説明する平面図である。It is a top view explaining the partition plate of Example 1. FIG. 実施例１に係るＳｉＰＭＡの構成を説明する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of SiPMA according to Example 1. FIG. 実施例１に係る検出器結合体の構成を説明する平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining a configuration of a detector combination according to the first embodiment. 実施例１に係る検出器結合体の製造方法を説明する平面図である。FIG. 5 is a plan view for explaining the method for manufacturing the detector assembly according to the first embodiment. 実施例１に係る検出器結合体の効果を説明する平面図である。It is a top view explaining the effect of the detector combination concerning Example 1. 実施例１に係る検出器結合体の効果を説明する平面図である。It is a top view explaining the effect of the detector combination concerning Example 1. 従来の放射線検出器の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the conventional radiation detector. 従来の検出器結合体の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the conventional detector coupling body. 従来の検出器結合体の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the conventional detector coupling body. 従来の検出器結合体の問題点を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the problem of the conventional detector coupling body.

続いて実施例１に係る検出器結合体１０について説明する。本発明に係る検出器結合体１０は、γ線などの放射線を検出する放射線検出器の一種であり、図１に示すように、従来構成の放射線検出器を縦横に２×２のマトリックス状に配列したような構成となっている。そして、本発明に係る検出器結合体１０は、放射線検出器同士がすき間無く配列されている構成となっている。本発明によれば、互いに隣接するシンチレータ２の間に放射線がすり抜ける隙間がなく、個別の放射線検出器１を４つ並べただけの構成と比べて、検出感度の改善がなされている。本発明に係る検出器結合体１０は、ＴＯＦ−ＰＥＴ(Time of Fright - Positron Emission Tomography)装置に用いることができる。本発明に係る装置は、この他、一般的なＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ(Single photon emission computed tomography)装置、ＰＥＴ−ＭＲ装置に用いることもできる。   Next, the detector combination 10 according to the first embodiment will be described. A detector assembly 10 according to the present invention is a type of radiation detector that detects radiation such as γ-rays. As shown in FIG. 1, a conventional configuration of radiation detectors is arranged in a 2 × 2 matrix. It has a configuration like an array. The detector assembly 10 according to the present invention has a configuration in which the radiation detectors are arranged without gaps. According to the present invention, there is no gap through which radiation passes between the scintillators 2 adjacent to each other, and the detection sensitivity is improved compared to a configuration in which only four individual radiation detectors 1 are arranged. The detector assembly 10 according to the present invention can be used in a TOF-PET (Time of Fright-Positron Emission Tomography) apparatus. In addition, the apparatus according to the present invention can also be used for a general PET apparatus, a single photon emission computed tomography (SPECT) apparatus, and a PET-MR apparatus.

図２は、検出器結合体１０の一部分について説明している。図２に示すように、実施例１に係る検出器結合体１０は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶ｃが縦横に配列し、高さ方向に第１層Ｌ１ないし第４層Ｌ４の４つの層を有するシンチレータ２と、シンチレータ２に光学的に接続されたシリコン・フォト・マルチプライア・アレイ（以下、ＳｉＰＭＡ３よぶ）と、シンチレータ２とＳｉＰＭＡ３との間に介在する位置に配置されたライトガイド４とを備えた放射線検出器である。このＳｉＰＭＡ３は、蛍光を検出する半導体素子シリコン・フォト・マルチプライアが２次元マトリックス状に配列されており、入射した蛍光のｘ，およびｙについての位置を弁別することができる。ライトガイド４は、シンチレータ２で生じた蛍光をＳｉＰＭＡ３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ＳｉＰＭＡ３とに光学的に結合されている。ＳｉＰＭＡ３の基板に４つのライトガイド４を光学的に結合させることができる。各ライトガイド４には、シンチレータ２が１つずつ接続されるから、ＳｉＰＭＡ３には、４つのシンチレータ２が光学的に結合されていることになる。ＳｉＰＭＡ３は、本発明の光検出器に相当する。上述のｘ方向は、本発明の縦方向と考えることができる。この場合、ｙ方向は本発明の横方向に相当することになる。一方、上述のｙ方向は本発明の縦方向と考えることができる。この場合、ｘ方向は本発明の横方向に相当することになる。ｘ方向とｙ方向とは互いに直交する。   FIG. 2 illustrates a portion of the detector combination 10. As shown in FIG. 2, in the detector assembly 10 according to the first embodiment, scintillator crystals c that convert radiation into fluorescence are arranged vertically and horizontally, and the four layers of the first layer L1 to the fourth layer L4 are arranged in the height direction. A scintillator 2 having layers, a silicon photomultiplier array (hereinafter referred to as SiPMA3) optically connected to the scintillator 2, and a light guide 4 disposed at a position interposed between the scintillator 2 and the SiPMA3 And a radiation detector. In this SiPMA3, semiconductor element silicon photomultipliers for detecting fluorescence are arranged in a two-dimensional matrix, and the positions of incident fluorescence with respect to x and y can be discriminated. The light guide 4 is provided to guide the fluorescence generated in the scintillator 2 to the SiPMA 3. Therefore, the light guide 4 is optically coupled to the scintillator 2 and the SiPMA 3. Four light guides 4 can be optically coupled to the SiPMA 3 substrate. Since each scintillator 2 is connected to each light guide 4, four scintillators 2 are optically coupled to the SiPMA 3. SiPMA3 corresponds to the photodetector of the present invention. The above x direction can be considered as the vertical direction of the present invention. In this case, the y direction corresponds to the lateral direction of the present invention. On the other hand, the above-mentioned y direction can be considered as the vertical direction of the present invention. In this case, the x direction corresponds to the lateral direction of the present invention. The x direction and the y direction are orthogonal to each other.

このように、本発明の検出器結合体１０は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横に配列して構成されるシンチレータ２を複数有している。複数のシンチレータ２はｘ方向およびｙ方向に配列されている。したがって、検出器結合体１０は、縦横に配列された４つのシンチレータ２を有している。また、本発明の検出器結合体１０は、シンチレータ２で発生した蛍光を通過させるライトガイド４を複数有している。複数のライトガイド４はｘ方向およびｙ方向に配列されている。したがって、検出器結合体１０は、縦横に配列された４つのライトガイド４を有していることになる。そして、本発明の検出器結合体１０は、シンチレータで構成される層、複数のライトガイドで構成される層、および光検出器がｚ方向に積層された構成となっている。   Thus, the detector assembly 10 of the present invention has a plurality of scintillators 2 configured by arranging scintillator crystals that convert radiation into fluorescence vertically and horizontally. The plurality of scintillators 2 are arranged in the x direction and the y direction. Accordingly, the detector combination 10 has four scintillators 2 arranged in the vertical and horizontal directions. The detector assembly 10 of the present invention has a plurality of light guides 4 that allow the fluorescence generated by the scintillator 2 to pass therethrough. The plurality of light guides 4 are arranged in the x direction and the y direction. Therefore, the detector combination 10 has four light guides 4 arranged in the vertical and horizontal directions. The detector assembly 10 of the present invention has a configuration in which a layer composed of a scintillator, a layer composed of a plurality of light guides, and a photodetector are stacked in the z direction.

シンチレータ２は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶ｃがｘ，ｙ方向に二次元的に配列して構成され、ｘ方向およびｙ方向のいずれにも直交するｚ方向に第１層Ｌ１ないし第４層Ｌ４の４つの層を有している。すなわち、シンチレータ２は、ｚ方向（高さ方向）に細長状となっている４角柱形状のシンチレータ結晶ｃが二次元的に配列されることにより構成されている。シンチレータ結晶ｃの各々は、Ｃｅが拡散した（Ｌｕ，Ｇｄ）２ＳｉＯ５（以下、ＬＧＳＯとよぶ）によって構成されている。また、シンチレータ結晶ｃの各々は、例えば、ｘ方向の幅が１．４５ｍｍ，ｙ方向の幅が１．４５ｍｍ，ｚ方向の高さが１８ｍｍの直方体をしている。また、シンチレータ２の４側端面は、図示しない反射膜で被覆されている。シンチレータ結晶ｃは、シンチレータ２の第１層Ｌ１ないし第４層Ｌ４に跨って設けられている。すなわち、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃは、シンチレータ２の高さ方向（ｚ方向）の全域に跨って設けられている。 The scintillator 2 is configured by two-dimensionally arranging scintillator crystals c that convert radiation into fluorescence in the x and y directions, and the first layer L1 to the fourth layer in the z direction orthogonal to both the x and y directions. It has four layers L4. That is, the scintillator 2 is configured by two-dimensionally arranging quadrangular prism-shaped scintillator crystals c that are elongated in the z direction (height direction). Each of the scintillator crystals c is composed of (Lu, Gd) 2 SiO 5 (hereinafter referred to as LGSO) in which Ce is diffused. Each of the scintillator crystals c has, for example, a rectangular parallelepiped having a width in the x direction of 1.45 mm, a width in the y direction of 1.45 mm, and a height in the z direction of 18 mm. Further, the four side end surfaces of the scintillator 2 are covered with a reflection film (not shown). The scintillator crystal c is provided across the first layer L1 to the fourth layer L4 of the scintillator 2. That is, the scintillator crystal c constituting the scintillator 2 is provided across the entire region of the scintillator 2 in the height direction (z direction).

互いに隣接するシンチレータ結晶ｃに挟まれる位置には、蛍光を透過する透過材ｔが設けられている。透過材ｔは、シンチレータ結晶ｃと反射板ＲＸ，ＲＹとの間にも形成されている。この透過材ｔは、シンチレータ結晶ｃや反射板を結合してシンチレータ２を形作る役割も果たしている。この透過材ｔの厚さは、シンチレータ結晶ｃと反射板ＲＸ，ＲＹとの間において２５μｍ程度であり、材料としては、シリコン樹脂からなる熱硬化性樹脂が使用できる。   A transmitting material t that transmits fluorescence is provided at a position between adjacent scintillator crystals c. The transmissive material t is also formed between the scintillator crystal c and the reflectors RX and RY. The transmitting material t also plays a role of forming the scintillator 2 by combining the scintillator crystal c and the reflecting plate. The thickness of the transmissive material t is about 25 μm between the scintillator crystal c and the reflectors RX and RY, and a thermosetting resin made of silicon resin can be used as the material.

シンチレータ２を構成する互いに隣接するシンチレータ結晶ｃは、屈折率がシンチレータ結晶ｃを構成する材料よりも小さい透過材ｔにより光学的に結合されている。   The adjacent scintillator crystals c constituting the scintillator 2 are optically coupled by a transmission material t having a refractive index smaller than that of the material constituting the scintillator crystal c.

なお、シンチレータ２で発した蛍光は、ライトガイド４を介してシンチレータ２に光学的に接続された蛍光を検出するＳｉＰＭＡ３によって弁別される。すなわち、ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２で発した蛍光がどのシンチレータ結晶ｃから発生したものであるのかを区別することができるのである。つまり、ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２のｘ方向およびｙ方向について蛍光の発生位置の弁別能を有している。   The fluorescence emitted from the scintillator 2 is discriminated by the SiPMA 3 that detects the fluorescence optically connected to the scintillator 2 via the light guide 4. That is, the SiPMA 3 can distinguish from which scintillator crystal c the fluorescence emitted from the scintillator 2 is generated. That is, the SiPMA 3 has the ability to discriminate fluorescence generation positions in the x direction and the y direction of the scintillator 2.

ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２のｚ方向についても蛍光の発生位置の弁別をすることができる。すなわち、ＳｉＰＭＡ３は、シンチレータ２が有する４つの層のうち、どの層から蛍光が発したのかを弁別することができるのである。すなわち、シンチレータ２は、ｚ方向について４つの領域に区分けすることができる。このときの区分けを順番に第１層Ｌ１，第２層Ｌ２，第３層Ｌ３，第４層Ｌ４と呼ぶことにする。これら４層のうち、シンチレータ２における放射線が入射する面である入射面側に位置する層を第１層Ｌ１であるものとし、シンチレータ２におけるライトガイド４側に位置する層を第４層Ｌ４であるものとする。シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶ｃは、この各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に跨って存在しているということになる。各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のｚ方向の高さは、それぞれ４．５ｍｍに設定されている。   The SiPMA 3 can discriminate the generation position of fluorescence also in the z direction of the scintillator 2. That is, the SiPMA 3 can discriminate from which of the four layers of the scintillator 2 the fluorescence is emitted. That is, the scintillator 2 can be divided into four regions in the z direction. The division at this time is referred to as a first layer L1, a second layer L2, a third layer L3, and a fourth layer L4 in order. Of these four layers, the layer located on the incident surface side where the radiation is incident on the scintillator 2 is the first layer L1, and the layer located on the light guide 4 side in the scintillator 2 is the fourth layer L4. It shall be. The scintillator crystal c constituting the scintillator 2 is present across the layers L1, L2, L3, and L4. The height in the z direction of each layer L1, L2, L3, L4 is set to 4.5 mm.

図３は、本発明に係るＳｉＰＭＡ３の構成を示している。ＳｉＰＭＡ３の蛍光が入射する入射面には、４つの領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが設けられている。領域Ｒａには、検出器結合体１０を構成する４つのシンチレータの一つであるシンチレータ２ａがライトガイド４を介して光学的に接続される。領域Ｒａは、シンチレータ２ａで発した蛍光を検出するものであり、検出器結合体１０を構成する他のシンチレータ２ｂ，２ｃ，２ｄで発した蛍光の検出は行わない。   FIG. 3 shows the configuration of the SiPMA 3 according to the present invention. Four regions Ra, Rb, Rc, and Rd are provided on the incident surface on which the fluorescence of the SiPMA 3 is incident. A scintillator 2 a that is one of the four scintillators constituting the detector combination 10 is optically connected to the region Ra via the light guide 4. The region Ra detects fluorescence emitted from the scintillator 2a, and does not detect fluorescence emitted from the other scintillators 2b, 2c, and 2d that constitute the detector assembly 10.

ＳｉＰＭＡ３の領域Ｒｂには、検出器結合体１０を構成する４つのシンチレータの一つであるシンチレータ２ｂがライトガイド４ｂを介して光学的に接続される。領域Ｒｂは、シンチレータ２ｂで発した蛍光を検出するものであり、検出器結合体１０を構成する他のシンチレータ２ａ，２ｃ，２ｄで発した蛍光の検出は行わない。   A scintillator 2b, which is one of the four scintillators constituting the detector combination 10, is optically connected to the region Rb of the SiPMA 3 via a light guide 4b. The region Rb detects the fluorescence emitted by the scintillator 2b, and does not detect the fluorescence emitted by the other scintillators 2a, 2c, 2d constituting the detector combination 10.

同様に、ＳｉＰＭＡ３の領域Ｒｃには、検出器結合体１０を構成する４つのシンチレータの一つであるシンチレータ２ｃがライトガイド４ｃを介して光学的に接続される。領域Ｒｃは、シンチレータ２ｃで発した蛍光を検出するものであり、検出器結合体１０を構成する他のシンチレータ２ａ，２ｂ，２ｄで発した蛍光の検出は行わない。   Similarly, a scintillator 2c that is one of four scintillators constituting the detector assembly 10 is optically connected to the region Rc of the SiPMA 3 via a light guide 4c. The region Rc detects the fluorescence emitted by the scintillator 2c, and does not detect the fluorescence emitted by the other scintillators 2a, 2b, 2d constituting the detector combination 10.

また、ＳｉＰＭＡ３の領域Ｒｄには、検出器結合体１０を構成する４つのシンチレータの一つであるシンチレータ２ｄがライトガイド４ｄを介して光学的に接続される。領域Ｒｄは、シンチレータ２ｄで発した蛍光を検出するものであり、検出器結合体１０を構成する他のシンチレータ２ａ，２ｂ，２ｃで発した蛍光の検出は行わない。このように、ＳｉＰＭＡ３には、シンチレータ２の各々に対応する領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが設けられている。シンチレータ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々は、対応するライトガイド４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを通じて対応する領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄに光学的に結合されている。   In addition, a scintillator 2d, which is one of the four scintillators constituting the detector combination 10, is optically connected to the region Rd of the SiPMA 3 via the light guide 4d. The region Rd detects fluorescence emitted from the scintillator 2d, and does not detect fluorescence emitted from the other scintillators 2a, 2b, and 2c that constitute the detector assembly 10. Thus, the SiPMA 3 is provided with the regions Ra, Rb, Rc, Rd corresponding to each of the scintillators 2. Each of the scintillators 2a, 2b, 2c, 2d is optically coupled to the corresponding regions Ra, Rb, Rc, Rd through the corresponding light guides 4a, 4b, 4c, 4d.

各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、共通の基板３ｍ上に設けられている。したがって、各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、基板３ｍにより一体化されている。   Each region Ra, Rb, Rc, Rd is provided on a common substrate 3m. Therefore, each region Ra, Rb, Rc, Rd is integrated by the substrate 3m.

領域Ｒａには、縦４×横４に配列された１６個の検出素子を有している。領域Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄについても同様の構成である。   The region Ra has 16 detection elements arranged in 4 × 4. The regions Rb, Rc, and Rd have the same configuration.

ＳｉＰＭＡ３上の領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、縦２×横２の二次元マトリックス状に配列されている。各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの隙間には、各領域を分断するようにｚ方向に凹んだ溝が設けられている。従って、溝には、領域Ｒａ，Ｒｂと領域Ｒｃ，Ｒｄとを分断するｘ方向に伸びるものと、領域Ｒａ，Ｒｃと領域Ｒｂ，Ｒｄとを分断するｙ方向に伸びるものがある。   The regions Ra, Rb, Rc, and Rd on the SiPMA 3 are arranged in a two-dimensional matrix of 2 × 2 in the vertical direction. In the gaps between the regions Ra, Rb, Rc, and Rd, grooves that are recessed in the z direction are provided so as to divide the regions. Accordingly, there are grooves extending in the x direction dividing the regions Ra, Rb and the regions Rc, Rd and those extending in the y direction dividing the regions Ra, Rc and the regions Rb, Rd.

次に、反射板について説明する。シンチレータ２には、互いに隣接するシンチレータ結晶ｃの隙間に蛍光を反射するｘ方向（横方向）に伸びる反射板ＲＸおよびｙ方向（縦方向）に伸びる反射板ＲＹとが設けられている。反射板ＲＸ，ＲＹは、図２に示すように、互いに隣接するシンチレータ結晶ｃの間に介在する位置あり、例えばポリエステルフィルムなどのプラスチックフィルムで構成され、厚さは、例えば１２５μｍとなっている。   Next, the reflecting plate will be described. The scintillator 2 is provided with a reflecting plate RX extending in the x direction (horizontal direction) and a reflecting plate RY extending in the y direction (vertical direction) that reflects fluorescence in the gap between the adjacent scintillator crystals c. As shown in FIG. 2, the reflectors RX and RY are located between the adjacent scintillator crystals c, and are made of a plastic film such as a polyester film, and have a thickness of 125 μm, for example.

＜反射板ＲＸについて＞
まず、反射板ＲＸについて説明する。図４の左側は、実施例１に係るシンチレータをそのｙｚ側端面から見たときの平面図である。図４の左側の示すように、いずれの反射板ＲＸも、ｘ方向、およびｚ方向に伸びた板状であり、シンチレータ結晶ｃの隙間に挿入されている。しかも、そのｚ方向の高さは例えば４．５ｍｍに設定されている。このように、反射板ＲＸと各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の高さは等しい。 <About the reflector RX>
First, the reflecting plate RX will be described. The left side of FIG. 4 is a plan view when the scintillator according to the first embodiment is viewed from the end surface of the yz side. As shown on the left side of FIG. 4, each of the reflection plates RX has a plate shape extending in the x direction and the z direction, and is inserted in a gap between the scintillator crystals c. Moreover, the height in the z direction is set to 4.5 mm, for example. Thus, the height of the reflector RX and each of the layers L1, L2, L3, and L4 are equal.

反射板ＲＸ１は、第１層Ｌ１のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板であり、反射板ＲＸ２は、第２層Ｌ２のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板である。また、反射板ＲＸ１は、ｙ方向に配列された８個のシンチレータ結晶ｃのうち、例えば、ｃ（８，２）とｃ（８，３）との間に挿入される。この様に、反射板ＲＸ１の左隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ１の右隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。一方、反射板ＲＸ２は、シンチレータ結晶層において、反射板ＲＸ２とは異なる位置に挿入される。すなわち、反射板ＲＸ２の左隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ２の右隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。なお、この反射板ＲＸ１は、第１層Ｌ１において３枚設けられ、反射板ＲＸ２は、第２層Ｌ２において４枚設けられる。このように、反射板ＲＸ１，ＲＸ２は、シンチレータ２の第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との間で交互に出現するようにシンチレータ結晶ｃ１個分の周期でｙ方向に配列している。反射板ＲＸ１の高さは、第１層Ｌ１の高さに等しく、反射板ＲＸ２の高さは、第２層Ｌ２の高さに等しい。   The reflector RX1 is a reflector inserted into the gap between the scintillator crystals c of the first layer L1, and the reflector RX2 is a reflector inserted into the gap between the scintillator crystals c of the second layer L2. The reflector RX1 is inserted between, for example, c (8,2) and c (8,3) among the eight scintillator crystals c arranged in the y direction. Thus, the even numbered scintillator crystals c in the y direction are positioned on the left side of the reflecting plate RX1, and the odd numbered scintillator crystals c are positioned on the right side of the reflecting plate RX1 in the y direction. On the other hand, the reflector RX2 is inserted in a different position from the reflector RX2 in the scintillator crystal layer. That is, an odd numbered scintillator crystal c is located on the left side of the reflecting plate RX2 in the y direction, and an even numbered scintillator crystal c is located on the right side of the reflecting plate RX2 in the y direction. Note that three reflectors RX1 are provided in the first layer L1, and four reflectors RX2 are provided in the second layer L2. As described above, the reflectors RX1 and RX2 are arranged in the y direction with a period of one scintillator crystal c so as to appear alternately between the first layer L1 and the second layer L2 of the scintillator 2. The height of the reflector RX1 is equal to the height of the first layer L1, and the height of the reflector RX2 is equal to the height of the second layer L2.

反射板ＲＸ３は、第３層Ｌ３のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板であり、シンチレータ２における反射板ＲＸ３の挿入位置は、反射板ＲＸ１と同様なものとなっている。同様に、反射板ＲＸ４は、第４層Ｌ４のシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入される反射板であり、シンチレータ２における反射板ＲＸ４の挿入位置は、反射板ＲＸ２と同様なものとなっている。すなわち、反射板ＲＸ３の左隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ３の右隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。そして、反射板ＲＸ４の左隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＸ４の右隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。なお、この反射板ＲＸ３は、第３層Ｌ３において３枚設けられ、反射板ＲＸ４は、第４層Ｌ４において４枚設けられる。このように、反射板ＲＸ３，ＲＸ４は、シンチレータ２の第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との間で交互に出現するようにシンチレータ結晶ｃ１個分の周期でｙ方向に配列している。反射板ＲＸ３の高さは、第３層Ｌ３の高さに等しく、反射板ＲＸ４の高さは、第４層Ｌ４の高さに等しい。   The reflector RX3 is a reflector inserted into the gap between the scintillator crystals c of the third layer L3, and the insertion position of the reflector RX3 in the scintillator 2 is the same as that of the reflector RX1. Similarly, the reflecting plate RX4 is a reflecting plate inserted into the gap between the scintillator crystals c of the fourth layer L4, and the insertion position of the reflecting plate RX4 in the scintillator 2 is the same as that of the reflecting plate RX2. That is, an even-numbered scintillator crystal c is located on the left side of the reflector RX3 in the y direction, and an odd-numbered scintillator crystal c is located on the right side of the reflector RX3 in the y direction. An odd numbered scintillator crystal c is located in the y direction on the left side of the reflecting plate RX4, and an even numbered scintillator crystal c is located in the y direction on the right side of the reflecting plate RX4. Three reflection plates RX3 are provided in the third layer L3, and four reflection plates RX4 are provided in the fourth layer L4. As described above, the reflectors RX3 and RX4 are arranged in the y direction at a cycle of one scintillator crystal c so as to appear alternately between the third layer L3 and the fourth layer L4 of the scintillator 2. The height of the reflector RX3 is equal to the height of the third layer L3, and the height of the reflector RX4 is equal to the height of the fourth layer L4.

このように、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２に備えられた反射板ＲＸ１，ＲＸ２は、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列している。同様に、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に備えられた反射板ＲＸ２，ＲＸ３は、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列している。同様に、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に備えられた反射板ＲＸ３，ＲＸ４は、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で縦方向に配列している。   As described above, the reflectors RX1 and RX2 provided in the first layer L1 and the second layer L2 are arranged in the vertical direction with a period of one scintillator crystal so as to appear alternately between the two layers. Yes. Similarly, the reflectors RX2 and RX3 provided in the second layer L2 and the third layer L3 are arranged in the vertical direction with a period of one scintillator crystal so as to appear alternately between the two layers. . Similarly, the reflectors RX3 and RX4 provided in the third layer L3 and the fourth layer L4 are arranged in the vertical direction with a period of one scintillator crystal so as to appear alternately between the two layers. .

＜反射板ＲＹについて＞
続いて、反射板ＲＹについて説明する。図４の右側は、実施例１に係るシンチレータをそのｚｘ側端面から見たときの平面図である。図４の右側の示すように、いずれの反射板ＲＹも、ｙ方向、およびｚ方向に伸びた板状であり、シンチレータ結晶ｃの隙間に挿入されている。第１層Ｌ１および第２層Ｌ２に跨って設けられている反射板ＲＹａのｚ方向の高さは例えば９ｍｍに設定されている。このように、反射板ＲＹａの高さは第１層Ｌ１と第２層Ｌ２との合計の高さに等しい。同様に、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に跨って設けられている反射板ＲＹｂのｚ方向の高さは例えば９ｍｍに設定されている。このように、反射板ＲＹｂの高さは第３層Ｌ３と第４層Ｌ４との合計の高さに等しい。 <About the reflector RY>
Next, the reflecting plate RY will be described. The right side of FIG. 4 is a plan view when the scintillator according to the first embodiment is viewed from the end surface on the zx side. As shown on the right side of FIG. 4, any of the reflectors RY has a plate shape extending in the y direction and the z direction, and is inserted in a gap between the scintillator crystals c. The height in the z direction of the reflecting plate RYa provided across the first layer L1 and the second layer L2 is set to 9 mm, for example. Thus, the height of the reflector RYa is equal to the total height of the first layer L1 and the second layer L2. Similarly, the height in the z direction of the reflector RYb provided across the third layer L3 and the fourth layer L4 is set to 9 mm, for example. Thus, the height of the reflector RYb is equal to the total height of the third layer L3 and the fourth layer L4.

第１層Ｌ１，第２層Ｌ２には、ｙ方向に伸びる反射板ＲＹａがシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入されている。この反射板ＲＹａは、ｘ方向に配列された８個のシンチレータ結晶ｃのうち、例えば、ｃ（２，１）とｃ（３，１）との間に挿入される。この様に、反射板ＲＹａの左隣は、ｘ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＹａの右隣は、ｘ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。この反射板ＲＹａの各々は、第１層Ｌ１，第２層Ｌ２に跨って設けられており、シンチレータ２全体では３枚設けられる。反射板ＲＹａは、シンチレータ２の第１層Ｌ１と第２層Ｌ２とに跨っているとともにシンチレータ結晶ｃ２個分の周期でｘ方向に配列している。   In the first layer L1 and the second layer L2, a reflecting plate RYa extending in the y direction is inserted in the gap between the scintillator crystals c. The reflecting plate RYa is inserted between, for example, c (2,1) and c (3,1) among the eight scintillator crystals c arranged in the x direction. Thus, the even numbered scintillator crystal c is located in the x direction on the left side of the reflecting plate RYa, and the odd numbered scintillator crystal c is located in the right side of the reflecting plate RYa in the x direction. Each of the reflection plates RYa is provided across the first layer L1 and the second layer L2, and three scintillators 2 are provided as a whole. The reflection plates RYa straddle the first layer L1 and the second layer L2 of the scintillator 2 and are arranged in the x direction at a period of two scintillator crystals c.

同様に、第３層Ｌ３，第４層Ｌ４には、ｙ方向に伸びる反射板ＲＹｂがシンチレータ結晶ｃの隙間に挿入されている。しかし、その挿入位置は、反射板ＲＹａとは異なるものとなっている。すなわち、反射板ＲＹｂの左隣は、ｘ方向について奇数番のシンチレータ結晶ｃが位置し、反射板ＲＹｂの右隣は、ｘ方向について偶数番のシンチレータ結晶ｃが位置している。この反射板ＲＹｂの各々は、第３層Ｌ３，第４層Ｌ４に跨って設けられており、シンチレータ２全体では４枚設けられる。反射板ＲＹｂは、シンチレータ２の第３層Ｌ３と第４層Ｌ４とに跨っているとともにシンチレータ結晶ｃ２個分の周期でｘ方向に配列している。   Similarly, in the third layer L3 and the fourth layer L4, a reflecting plate RYb extending in the y direction is inserted in a gap between the scintillator crystals c. However, the insertion position is different from that of the reflector RYa. That is, an odd numbered scintillator crystal c is located on the left side of the reflecting plate RYb in the x direction, and an even numbered scintillator crystal c is located on the right side of the reflecting plate RYb in the x direction. Each of the reflection plates RYb is provided across the third layer L3 and the fourth layer L4, and four scintillators 2 are provided as a whole. The reflection plate RYb straddles the third layer L3 and the fourth layer L4 of the scintillator 2 and is arranged in the x direction with a period of two scintillator crystals c.

このように、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２に備えられた反射板ＲＹａは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列している。同様に、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に備えられた反射板ＲＹａ，ＲＹｂは、２つの層の間で交互に出現するようにシンチレータ結晶１個分の周期で横方向に配列している。同様に、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に備えられた反射板ＲＹｂは、出現する位置が２つの層の間で同じとなるようにシンチレータ結晶２個分の周期で横方向に配列している。   As described above, the reflectors RYa provided in the first layer L1 and the second layer L2 are arranged in the horizontal direction with a period of two scintillator crystals so that the appearing positions are the same between the two layers. ing. Similarly, the reflectors RYa and RYb provided in the second layer L2 and the third layer L3 are arranged in the horizontal direction with a period of one scintillator crystal so as to appear alternately between the two layers. . Similarly, the reflectors RYb provided in the third layer L3 and the fourth layer L4 are arranged in the horizontal direction with a period of two scintillator crystals so that the appearing positions are the same between the two layers. Yes.

＜蛍光の発生位置の弁別方法＞
次に、実施例１に係る検出器結合体１０のｘ，ｙ，ｚ方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する。シンチレータ２に入射したγ線は、４領域のいずれかで蛍光に変換される。この蛍光は、ライトガイド４の方向に進み、ライトガイド４を介してＳｉＰＭＡ３に入射する。ＳｉＰＭＡ３は、マルチアノードタイプであり、入射位置に応じて出力される検出信号の電圧が段階的に変化する構成となっている。こうして、蛍光がＳｉＰＭＡ３に入射したｘ，およびｙ方向の位置を弁別することができる。 <Discrimination method of fluorescence generation position>
Next, a method for discriminating the fluorescence generation position in the x, y, and z directions of the detector assembly 10 according to the first embodiment will be described. The γ rays incident on the scintillator 2 are converted into fluorescence in any of the four regions. The fluorescence proceeds in the direction of the light guide 4 and enters the SiPMA 3 via the light guide 4. The SiPMA 3 is a multi-anode type, and has a configuration in which the voltage of the detection signal output according to the incident position changes stepwise. In this way, the position in the x and y directions where the fluorescence is incident on the SiPMA 3 can be discriminated.

次に、図５，図６を参照しながら、検出器結合体１０のｚ方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する。図５，図６に示すように、シンチレータ２の４領域において、反射板ＲＸと反射板ＲＹの挿入位置が互いに異なるものとなっている。図５，図６を通じて（２，２）に位置するシンチレータ結晶ｃ（２，２）（図５，図６中に斜線で示す）に注目すると、４領域における反射板ＲＸ，ＲＹの挿入方向は、互いに異なったものとなっている。シンチレータ結晶ｃで生じた蛍光は、ｘ，およびｙ方向に広がりながらＳｉＰＭＡ３に到達するが、反射板ＲＸ，ＲＹを設けることによって、その広がり方に方向性が付加される。しかも、ｘ，ｙの位置が同一な各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で発した蛍光の各々を比較すれば、それらが広がる方向は互いに異なったものとなっている。つまり、シンチレータ２のｚ方向における蛍光発生位置の違いは、蛍光のｘ，ｙ方向の位置の違いに変換されることになる。ＳｉＰＭＡ３は、このｚ方向の位置の違いに起因する蛍光のｘ，ｙ方向のわずかなずれを検知し、そこから蛍光のｚ方向に関する発生位置が各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の中のどこかを割り出すことができる。   Next, a method for discriminating the fluorescence generation position in the z direction of the detector assembly 10 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 5 and 6, the insertion positions of the reflecting plate RX and the reflecting plate RY are different from each other in the four regions of the scintillator 2. Focusing on the scintillator crystal c (2, 2) (shown by hatching in FIGS. 5 and 6) located at (2, 2) through FIGS. 5 and 6, the insertion directions of the reflectors RX and RY in the four regions are , They are different from each other. The fluorescence generated in the scintillator crystal c reaches the SiPMA 3 while spreading in the x and y directions. However, by providing the reflectors RX and RY, directionality is added to the spreading direction. Moreover, when the fluorescence emitted from the layers L1, L2, L3, and L4 having the same x and y positions are compared, the directions in which they spread are different from each other. That is, the difference in the fluorescence generation position in the z direction of the scintillator 2 is converted into the difference in the position of the fluorescence in the x and y directions. The SiPMA 3 detects a slight shift of the fluorescence in the x and y directions due to the difference in the position in the z direction, and the generation position of the fluorescence in the z direction is somewhere in each layer L1, L2, L3, L4. Can be determined.

＜隔壁板組体の構成＞
本発明の検出器結合体１０は、図２，図４，図５，図６で説明した構成のシンチレータ２の４つおよびこれらに対応するライトガイド４が図７に示すように二次元マトリックス状に配列されて構成される。すなわち、検出器結合体１０は、上述のシンチレータ２の他に、ライトガイド４が結合される面が同じ方向に向いたシンチレータ２を３つ有し、シンチレータ２同士は、ライトガイド４が結合される面と水平な方向から結合されている。これらシンチレータ２は互いに同様の構成となっており、検出器結合体１０は、この４つのシンチレータ２が縦横に配列されて構成されている。検出器結合体１０を構成する隣り合うシンチレータ２は、側面同士が隔壁板５Ｘ，５Ｙを介して結合される。また、隣り合うライトガイド４も側面同士が隔壁板５Ｘ，５Ｙを介して結合される。隔壁板５Ｘ，５Ｙは、各シンチレータ２を隔離する仕切り板となっており、シンチレータ２で発生した蛍光を反射する材料で構成されている。隔壁板５Ｘ，５Ｙは、両隣にあるシンチレータ２に挟まれる位置に設けられるとともに蛍光を反射する材料で構成されている。しかも、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、隣接するライトガイド４の間を通過して、ＳｉＰＭＡ３の溝に嵌合する位置までｚ方向に伸びている。従って、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、ＳｉＰＭＡ３が有する各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを分断する溝にはまり込んでいる。 <Configuration of partition plate assembly>
The detector assembly 10 of the present invention includes four scintillators 2 having the structure described in FIGS. 2, 4, 5, and 6, and light guides 4 corresponding to them, as shown in FIG. Arranged. That is, the detector combination 10 includes three scintillators 2 whose surfaces to which the light guide 4 is coupled are directed in the same direction in addition to the above-described scintillator 2, and the scintillators 2 are coupled to the light guide 4. It is combined with the horizontal surface from the horizontal direction. The scintillators 2 have the same configuration as each other, and the detector combination 10 is configured by arranging these four scintillators 2 vertically and horizontally. Adjacent scintillators 2 constituting the detector assembly 10 are coupled to each other through the partition plates 5X and 5Y. Adjacent light guides 4 are also joined at their side surfaces via partition plates 5X and 5Y. The partition plates 5X and 5Y are partition plates that isolate the scintillators 2 and are made of a material that reflects fluorescence generated in the scintillators 2. The partition plates 5X and 5Y are made of a material that is provided at a position sandwiched between the adjacent scintillators 2 and reflects fluorescence. In addition, the partition plates 5X and 5Y pass between the adjacent light guides 4 and extend in the z direction to a position where the partition plates 5X and 5Y fit into the grooves of the SiPMA 3. Therefore, the partition plates 5X and 5Y are fitted in grooves that divide the regions Ra, Rb, Rc, and Rd of the SiPMA 3.

各シンチレータ２と隔壁板５Ｘ，５Ｙは、光学接着剤を介して互いに結合している。したがって、各シンチレータ２と隔壁板５Ｘ，５Ｙとの間には、シンチレータ２内部で見られるような光学接着剤が硬化した透過材の層が形成されている。同様に、各ライトガイド４と隔壁板５Ｘ，５Ｙは、光学接着剤を介して互いに結合している。したがって、各ライトガイド４と隔壁板５Ｘ，５Ｙとの間には、シンチレータ２内部で見られるような光学接着剤が硬化した透過材の層が形成されている。   Each scintillator 2 and the partition plates 5X and 5Y are coupled to each other via an optical adhesive. Therefore, between each scintillator 2 and the partition plates 5X and 5Y, there is formed a transparent material layer in which the optical adhesive is cured as seen in the scintillator 2. Similarly, each light guide 4 and the partition plates 5X and 5Y are coupled to each other via an optical adhesive. Therefore, between each light guide 4 and the partition plates 5X and 5Y, there is formed a transparent material layer in which the optical adhesive is cured as seen in the scintillator 2.

検出器結合体１０を構成する隔壁板５Ｘ，５Ｙは、Ｘ方向に伸びる隔壁板５Ｘと、Ｙ方向に伸びる隔壁板５Ｙの二種類がある。隔壁板５Ｘは、Ｙ方向から隣接するシンチレータ２同士が直接に結合することを防止しており、隔壁板５Ｙは、Ｘ方向から隣接するシンチレータ２同士が直接に結合することを防止している。検出器結合体１０を構成する各シンチレータ２は、隔壁板５Ｘ，５Ｙにより互いに光学的に隔離される。同様に、検出器結合体１０を構成する各ライトガイド４は、隔壁板５Ｘ，５Ｙにより互いに光学的に隔離される。   There are two types of partition plates 5X and 5Y constituting the detector combination 10; a partition plate 5X extending in the X direction and a partition plate 5Y extending in the Y direction. The partition plate 5X prevents the scintillators 2 adjacent to each other from the Y direction from being directly coupled to each other, and the partition plate 5Y prevents the scintillators 2 adjacent to each other from the X direction from being directly coupled to each other. The scintillators 2 constituting the detector combination 10 are optically isolated from each other by the partition plates 5X and 5Y. Similarly, the light guides 4 constituting the detector combination 10 are optically isolated from each other by the partition plates 5X and 5Y.

図８，図９は、隔壁板５Ｘ，５Ｙの構成を示している。隔壁板５Ｘには、図８に示すようにｚ方向に伸びた溝Ｇが設けられている。この溝Ｇは、隔壁板５Ｘの下半分に位置し、Ｘ方向における中央に設けられている。隔壁板５Ｙには、図９に示すようにｚ方向に伸びた溝Ｇが設けられている。この溝Ｇは、隔壁板５Ｘの上半分に位置し、Ｙ方向における中央に設けられている。   8 and 9 show the configuration of the partition plates 5X and 5Y. As shown in FIG. 8, the partition plate 5X is provided with a groove G extending in the z direction. The groove G is located in the lower half of the partition plate 5X and is provided at the center in the X direction. The partition plate 5Y is provided with a groove G extending in the z direction as shown in FIG. The groove G is located in the upper half of the partition plate 5X and is provided at the center in the Y direction.

隔壁板５Ｘ，５Ｙは互いの溝Ｇを嵌め合わせると、図１０に示すような＋形状の隔壁板組体となる。この隔壁板組体は、空間を４つに仕切るような形状となっている。仕切られた各空間のそれぞれにはシンチレータ２とライトガイド４とが配置されることになる。隔壁板組体は、縦方向に伸びる隔壁板５Ｙと横方向に伸びる隔壁板５Ｘとが組み合わさって構成される。   When the partition plates 5X and 5Y are fitted with the grooves G, they form a + -shaped partition plate assembly as shown in FIG. This partition plate assembly is shaped to partition the space into four. The scintillator 2 and the light guide 4 are arranged in each of the partitioned spaces. The partition plate assembly is configured by combining a partition plate 5Y extending in the vertical direction and a partition plate 5X extending in the horizontal direction.

隔壁板５Ｘ，５Ｙの構成について説明する。隔壁板５Ｘ，５Ｙは、図１１に示すように白色の反射シートが２枚のＥＳＲ(Enhanced Specular Reflector)フィルムで挟み込まれたような構成となっている。ＥＳＲフィルムは、蛍光を吸収せずに反射する性質を有しているが、蛍光を透過させてしまう性質がある。白色の反射シートは、蛍光の透過を阻止して反射する性質を有しているが、蛍光を吸収してしまう性質がある。隔壁板５Ｘ，５Ｙは互いの反射板の特性を互いに補うような構成を採用している。白色の反射シートにより、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、シンチレータ２で生じた蛍光が隣のシンチレータ２に逃げ出してしまうことを確実に防止することができる。隔壁板５Ｘ，５Ｙは、ＥＳＲフィルム、白色シート、ＥＳＲフィルムがこの順に積層され、互いに接着されて一体化している。   The configuration of the partition plates 5X and 5Y will be described. As shown in FIG. 11, the partition plates 5X and 5Y have a configuration in which a white reflective sheet is sandwiched between two ESR (Enhanced Specular Reflector) films. The ESR film has a property of reflecting fluorescence without absorbing fluorescence, but has a property of transmitting fluorescence. The white reflective sheet has a property of blocking and reflecting fluorescence, but has a property of absorbing fluorescence. The partition plates 5X and 5Y employ a configuration that complements the characteristics of the reflecting plates. By the white reflective sheet, the partition plates 5X and 5Y can reliably prevent the fluorescence generated in the scintillator 2 from escaping to the adjacent scintillator 2. In the partition plates 5X and 5Y, an ESR film, a white sheet, and an ESR film are laminated in this order, and are bonded and integrated with each other.

＜シンチレータを隔壁板で隔離する理由＞
この隔壁板５Ｘ，５Ｙが検出器結合体１０に設けられる理由について説明する。隔壁板５Ｘ，５Ｙは、ＳｉＰＭＡ３が有する各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの独立性を保証する目的で設けられる。領域の独立性とは、蛍光の検出動作の独立性のことである。すなわち、ある領域に対応するシンチレータ２に入射した放射線は、この領域にある検出素子で検出され、その隣の領域は、当該放射線の検出はしない。 <Reason for separating the scintillator with a partition plate>
The reason why the partition plates 5X and 5Y are provided in the detector combination 10 will be described. The partition plates 5X and 5Y are provided for the purpose of ensuring the independence of the regions Ra, Rb, Rc, and Rd of the SiPMA 3. The region independence is the independence of the fluorescence detection operation. That is, the radiation incident on the scintillator 2 corresponding to a certain area is detected by the detection element in this area, and the adjacent area does not detect the radiation.

このように、検出器結合体１０は、４つの領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのどれか１つで放射線を検出する構成となっている。１つの放射線について２つの領域が検出をしてしまうことはない。この様な構成であるがゆえ、シンチレータ２で発生した蛍光は、確実にその下にある領域で検出させるようにしなければならない。シンチレータ２で発生した蛍光が隣のシンチレータ２にまで広がってしまうと、それだけ、シンチレータ２に対応する領域で検出される蛍光が弱くなってしまう。   Thus, the detector combination 10 is configured to detect radiation in any one of the four regions Ra, Rb, Rc, and Rd. Two areas do not detect one radiation. Because of such a configuration, the fluorescence generated by the scintillator 2 must be reliably detected in the region below it. When the fluorescence generated in the scintillator 2 spreads to the adjacent scintillator 2, the fluorescence detected in the region corresponding to the scintillator 2 is weakened accordingly.

蛍光の一部が逃げ出していった隣のシンチレータ２にも蛍光を検出する領域がＳｉＭＰＡ３上に用意されている。したがって、隣のシンチレータ２にはみ出た蛍光は、隣の領域で検出すればよいのではないかいう疑問が浮かぶ。つまり、蛍光を４つの領域で検出すればよいのではないかというのである。この様な構成とするのはＳｉＰＭＡ３の制御上の問題がある。   An area for detecting fluorescence is also provided on the SiMPA 3 in the adjacent scintillator 2 from which part of the fluorescence has escaped. Accordingly, the question arises that the fluorescence that has protruded from the adjacent scintillator 2 may be detected in the adjacent region. That is, it may be sufficient to detect fluorescence in four regions. Such a configuration has a problem in controlling the SiPMA 3.

図１２は、この様な事情について説明している。図１２は、ＳｉＰＭＡ３が有する領域の一つを取り出して説明している。領域には、図１２に示すように、縦４×横４のマトリックス状に検出素子３ａが配列されている。したがって、ＳｉＰＭＡ３には、１６個の検出素子３ａが設けられていることになる。シンチレータ２で蛍光が発生するとこの１６個の検出素子３ａが蛍光を検出することになる。   FIG. 12 explains such a situation. FIG. 12 illustrates one of the regions that the SiPMA 3 has. In the region, as shown in FIG. 12, detection elements 3a are arranged in a matrix of 4 × 4. Therefore, 16 detection elements 3a are provided in the SiPMA3. When fluorescence is generated in the scintillator 2, the 16 detection elements 3a detect fluorescence.

１６個ある検出素子３ａが出力する検出信号は、１つの出力端子を通じて放射線検出器１外に出力される構成となっている。検出素子３ａの出力は、ある程度のノイズを含んでいる。このノイズは、蛍光の検出に関係なく常に出力される。１つの出力端子に１６個の検出素子３ａが接続されている構成では、検出素子３ａのノイズ成分が足しあわされて１つの出力端子に流れる。この合計されたノイズは、互いに強め合ったり弱め合ったりを繰り返すので、強度の振れ幅が大きくなる。   The detection signals output from the 16 detection elements 3a are output to the outside of the radiation detector 1 through one output terminal. The output of the detection element 3a includes a certain amount of noise. This noise is always output regardless of fluorescence detection. In a configuration in which 16 detection elements 3a are connected to one output terminal, noise components of the detection elements 3a are added and flow to one output terminal. Since the summed noise repeats strengthening and weakening each other, the amplitude fluctuation increases.

この様な事情があるので、１つの出力端子に接続できる検出素子３ａの個数には限界がある。上述のように、シンチレータ２で生じた蛍光を４つの領域で検出するようにすると、蛍光の検出に６４個の検出素子３ａが用いられることになる。これら６４個の検出素子３ａが出力する検出信号は、やはり１つの出力端子を通じて放射線検出器１外に出力される。   Because of such circumstances, there is a limit to the number of detection elements 3a that can be connected to one output terminal. As described above, when the fluorescence generated in the scintillator 2 is detected in four regions, 64 detection elements 3a are used for fluorescence detection. The detection signals output by the 64 detection elements 3a are also output to the outside of the radiation detector 1 through one output terminal.

１つの出力端子に検出素子３ａを６４個も繋いでしまうと、出力端子から取り出されるノイズ成分の振れ幅は更に大きくなる。そして、ついに蛍光を検出していないのに蛍光を検出したかのような誤認識が発生してしまう。このようなダークカウント現象を防ぐには、出力端子に接続する検出素子３ａの個数を減らす必要がある。したがって、あるシンチレータ２で発生した蛍光を検出するのに一度に６４個すべての検出素子３ａを利用できないのである。したがって、ＳｉＰＭＡ３が有する各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、制御系統が互いに独立した構成となっている。   If 64 detection elements 3a are connected to one output terminal, the amplitude of the noise component extracted from the output terminal is further increased. Then, erroneous recognition occurs as if fluorescence was detected even though fluorescence was not detected. In order to prevent such a dark count phenomenon, it is necessary to reduce the number of detection elements 3a connected to the output terminal. Therefore, all 64 detection elements 3a cannot be used at a time to detect fluorescence generated in a scintillator 2. Therefore, each region Ra, Rb, Rc, Rd of the SiPMA 3 has a configuration in which the control systems are independent from each other.

＜本発明の最も特徴的な構成＞
続いて本発明の装置において最も特徴的な構成について説明する。すなわち、本発明の検出器結合体１０は、隔壁板５Ｘ，５Ｙの高さ方向の長さがシンチレータ２の長さよりも長くなっているのである。すなわち、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、図１３に示すように、シンチレータ２の側面の全面を覆うだけでなく、ライトガイド４の側面の全面を覆い、先端がＳｉＰＭＡ３に設けられた溝に嵌合するまで延伸している。これにより、シンチレータ２で生じた蛍光は、隔壁板５Ｘ，５Ｙにより、シンチレータ間を往来することもできないだけでなく、ライトガイド間を往来することもできない。図１３は、隔壁板５Ｙについての説明となっている。シンチレータ２とライトガイド４とに挟まれる様子は、隔壁板５Ｘと隔壁板５Ｙとの間で違いはない。 <The most characteristic configuration of the present invention>
Next, the most characteristic configuration of the apparatus of the present invention will be described. That is, in the detector assembly 10 of the present invention, the length in the height direction of the partition plates 5X and 5Y is longer than the length of the scintillator 2. That is, as shown in FIG. 13, the partition plates 5X and 5Y not only cover the entire side surface of the scintillator 2, but also cover the entire side surface of the light guide 4, and are fitted in grooves provided in the SiPMA 3. It is extended to. As a result, the fluorescence generated in the scintillator 2 cannot be moved between the scintillators by the partition plates 5X and 5Y, and cannot be transmitted between the light guides. FIG. 13 illustrates the partition plate 5Y. The state of being sandwiched between the scintillator 2 and the light guide 4 is not different between the partition plate 5X and the partition plate 5Y.

シンチレータ２で発生した蛍光は、ライトガイド４に向かう。このライトガイド４に入射した蛍光のほとんどは、ＳｉＰＭＡ３に入射することになる。しかし、蛍光の一部は、ライトガイド４の側面から出射し、隣のライトガイド４に向かおうとする。このような蛍光は、隔壁板５Ｘ，５Ｙにより阻まれて、結局は隣のライトガイド４に入射することはできない。   The fluorescence generated in the scintillator 2 goes to the light guide 4. Most of the fluorescence incident on the light guide 4 is incident on the SiPMA 3. However, a part of the fluorescence is emitted from the side surface of the light guide 4 and tries to go to the adjacent light guide 4. Such fluorescence is blocked by the partition plates 5X and 5Y, and eventually cannot enter the adjacent light guide 4.

＜検出器結合体１０製造時における隔壁板５Ｘ，５Ｙの機能＞
図１４は、検出器結合体１０の製造方法を説明している。図１４に示すように、検出器結合体１０は、まず、シンチレータ２，ライトガイド４，隔壁板５Ｘ，５Ｙが光学接着剤により一体化されたユニットに、ＳｉＰＭＡ３を接着することで製造される。本発明の構成によればこの接着工程において、各シンチレータ２とＳｉＰＭＡ３との位置決めを容易に行うことができる。すなわち、ユニットのライトガイド４からは隔壁板５Ｘ，５Ｙがｚ方向に突出している。そしてこの突出部分は＋形状をしている。一方、ＳｉＰＭＡ３には、各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを分断するｚ方向に凹んだ＋形状の溝が設けられている。ユニットをＳｉＰＭＡ３に光学的に結合する際、隔壁板５Ｘ，５Ｙの突出部をＳｉＰＭＡ３の溝にはめ合わせれば、自ずとＳｉＰＭＡ３とシンチレータ２とは理想的な位置関係となる。つまり、検出器結合体１０を製造する際、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、ライトガイド４に対するＳｉＰＭＡ３の位置を表しているということになる。 <Functions of the partition plates 5X and 5Y when the detector assembly 10 is manufactured>
FIG. 14 illustrates a method for manufacturing the detector assembly 10. As shown in FIG. 14, the detector assembly 10 is manufactured by first bonding the SiPMA 3 to a unit in which the scintillator 2, the light guide 4, and the partition plates 5X and 5Y are integrated with an optical adhesive. According to the structure of this invention, in this adhesion | attachment process, each scintillator 2 and SiPMA3 can be positioned easily. That is, the partition plates 5X and 5Y protrude from the light guide 4 of the unit in the z direction. And this protrusion part is carrying out + shape. On the other hand, the SiPMA 3 is provided with a + -shaped groove that is recessed in the z direction to divide the regions Ra, Rb, Rc, and Rd. When the unit is optically coupled to the SiPMA 3, if the protruding portions of the partition plates 5X and 5Y are fitted into the grooves of the SiPMA 3, the SiPMA 3 and the scintillator 2 are naturally in an ideal positional relationship. That is, when manufacturing the detector assembly 10, the partition plates 5 </ b> X and 5 </ b> Y represent the position of the SiPMA 3 with respect to the light guide 4.

また、シンチレータ２とライトガイド４とを一体化させて上述のユニットを製造するときにも隔壁板５Ｘ，５Ｙは有効に機能する。すなわち、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、シンチレータ２とライトガイド４との位置決めをするときの目印ともなっている。隔壁板５Ｘ，５Ｙに沿わせるようにシンチレータ２とライトガイド４とを配置すれば、シンチレータ２とライトガイド４との位置関係は理想通りとなる。   The partition plates 5X and 5Y also function effectively when the above-mentioned unit is manufactured by integrating the scintillator 2 and the light guide 4. That is, the partition plates 5X and 5Y also serve as marks when positioning the scintillator 2 and the light guide 4. If the scintillator 2 and the light guide 4 are arranged along the partition plates 5X and 5Y, the positional relationship between the scintillator 2 and the light guide 4 becomes ideal.

＜隔壁板５Ｘ，５Ｙに起因する蛍光感度の強化＞
隔壁板５Ｘ，５Ｙがシンチレータ２とライトガイド４とを一体的に覆うことによる効果について説明する。図１５は、隔壁板５Ｙの近傍で蛍光が発生した場合を示している。図１５の☆の位置で発生した蛍光は、一部が現在いるシンチレータ２から隣のシンチレータ２に入射しようとする。しかし、蛍光は、隔壁板５Ｙで反射して現在いるシンチレータ２の内部に向かい、結局、隣のシンチレータ２に入射することができない。シンチレータ２に光学的に接続されているライトガイド４まで進んだ蛍光は、一部が現在いるライトガイド４から隣のライトガイド４に入射しようとする。しかし、蛍光は、隔壁板５Ｙで反射して現在いるライトガイド４の内部に向かい、結局、隣のライトガイド４に入射することができない。そして、蛍光は、ＳｉＰＭＡ３上の領域の１つに入射する。図１５の網掛けは、ＳｉＰＭＡ３に入射するまでの蛍光の通り道を示している。 <Enhancement of fluorescence sensitivity due to partition plates 5X and 5Y>
The effect of the partition plates 5X and 5Y covering the scintillator 2 and the light guide 4 together will be described. FIG. 15 shows a case where fluorescence is generated in the vicinity of the partition plate 5Y. Fluorescence generated at the position of ☆ in FIG. 15 tries to be incident on the adjacent scintillator 2 from the scintillator 2 where a part is present. However, the fluorescence is reflected by the partition plate 5Y and goes to the inside of the current scintillator 2, and eventually cannot enter the adjacent scintillator 2. The fluorescent light that has advanced to the light guide 4 that is optically connected to the scintillator 2 attempts to enter the adjacent light guide 4 from the light guide 4 that is partly present. However, the fluorescent light is reflected by the partition plate 5Y and goes to the inside of the current light guide 4, and eventually cannot enter the adjacent light guide 4. Then, the fluorescence is incident on one of the regions on the SiPMA 3. The shaded area in FIG. 15 indicates the path of fluorescence until it enters the SiPMA 3.

なお、シンチレータ２とライトガイド４との間とライトガイド４とＳｉＰＭＡ３との間には光学接着剤が硬化した接着層が位置している。これら接着層も隔壁板５Ｙに分断されている。したがって、蛍光が接着層を通じてＳｉＰＭＡ３上の隣の領域にはみ出すことがない。   An adhesive layer in which the optical adhesive is cured is located between the scintillator 2 and the light guide 4 and between the light guide 4 and the SiPMA 3. These adhesive layers are also divided into partition plates 5Y. Therefore, the fluorescence does not protrude into the adjacent region on the SiPMA 3 through the adhesive layer.

図１６は、シンチレータ２とライトガイド４に個別に隔壁板５Ｙが設けられている場合を示している。図１６の☆印は、蛍光の発生位置を表している。図１６に係る構成では、シンチレータ２の側面を覆う隔壁板５Ｙａとライトガイド４の側面を覆う隔壁板５Ｙｂとがあり、互いに別体となっている以上、隔壁板５Ｙａ，５Ｙｂの間には隙間ｓ１が生じる。この隙間ｓ１は、放射線検出器１と隔壁板５Ｙａ，５Ｙｂとを貼り合わせる際に用いられる接着剤が硬化した透過材で満たされている。この接着剤は、シンチレータ２とライトガイド４とを接着する接着剤と同質のものであり、硬化すると蛍光を透過する性質を有している。したがって、蛍光は、隔壁板５Ｙａと隔壁板５Ｙｂとの間に開いた逃げ道を通じて隣のシンチレータ２やライトガイド４に進入してしまう。図１６の網掛けは、ＳｉＰＭＡ３に入射するまでの蛍光の通り道を示している。   FIG. 16 shows a case where the partition plate 5Y is provided separately for the scintillator 2 and the light guide 4. FIG. The asterisks in FIG. 16 indicate the position where fluorescence is generated. In the configuration according to FIG. 16, there is a partition plate 5Ya that covers the side surface of the scintillator 2 and a partition plate 5Yb that covers the side surface of the light guide 4. s1 occurs. The gap s1 is filled with a transmission material obtained by curing an adhesive used when the radiation detector 1 and the partition plates 5Ya and 5Yb are bonded together. This adhesive is of the same quality as the adhesive that bonds the scintillator 2 and the light guide 4 and has the property of transmitting fluorescence when cured. Therefore, the fluorescence enters the adjacent scintillator 2 and the light guide 4 through the escape path opened between the partition plate 5Ya and the partition plate 5Yb. The shaded area in FIG. 16 indicates the path of fluorescence until it enters the SiPMA 3.

また、図１６の構成によれば、符号ｓ２に示すようにＳｉＰＭＡ３上の領域に跨がって硬化した接着剤層が存在する。したがって、ライトガイド４から射出した蛍光の一部は、ライトガイド４に対応するＳｉＰＭＡ３上の領域に入射せず、接着剤層ｓ２を通じてその隣の領域に入射してしまう。   In addition, according to the configuration of FIG. 16, there is an adhesive layer that has been cured across the region on the SiPMA 3 as indicated by reference numeral s2. Therefore, a part of the fluorescence emitted from the light guide 4 does not enter the region on the SiPMA 3 corresponding to the light guide 4 but enters the adjacent region through the adhesive layer s2.

蛍光は、ＳｉＰＭＡ３上にある領域の１つで検出される。つまり、図１５の構成で言うと、左側のシンチレータ２で発生した蛍光は、左側の領域Ｒａのみで検出されるわけである。図１５の場合は、蛍光は、すべて左側の領域Ｒａで検出され、検出信号に変換される。ところが、図１６の場合、蛍光は、すべて左側の領域Ｒａで検出されるわけではない。したがって、検出信号は、図１５のときよりも弱くなってしまう。図１６において右側の領域Ｒａに漏れ出した蛍光は、右側の領域Ｒｂで検出されたとしても、このときの検出信号は、左側の領域Ｒａの検出結果に反映されることはない。本発明の検出器結合体１０は、図１２を用いて説明したように各領域は互いに蛍光を独立的に検出するような構成となっているからである。実際の右側の領域Ｒｂの動作を考えると、入射した蛍光が弱すぎて、検出信号の出力はしないものと考えられる。   Fluorescence is detected in one of the regions on SiPMA3. That is, in the configuration of FIG. 15, the fluorescence generated in the left scintillator 2 is detected only in the left region Ra. In the case of FIG. 15, all the fluorescence is detected in the left region Ra and converted into a detection signal. However, in the case of FIG. 16, not all fluorescence is detected in the left region Ra. Therefore, the detection signal is weaker than that in FIG. In FIG. 16, even if the fluorescence leaking into the right region Ra is detected in the right region Rb, the detection signal at this time is not reflected in the detection result of the left region Ra. This is because the detector assembly 10 of the present invention has a configuration in which each region independently detects fluorescence as described with reference to FIG. Considering the actual operation of the right region Rb, it is considered that the incident fluorescence is too weak to output the detection signal.

以上のように、本発明によれば、複数のシンチレータ２を一体化させて構成される検出器結合体１０において、製造コストを抑止し、検出感度を高めることができる。すなわち、本発明に係る検出器結合体１０は、各領域を分断する溝が設けられたＳｉＰＭＡ３を有し互いに隣接するシンチレータ２に挟まれる位置に設けられた隔壁板５Ｘ，５ＹがＳｉＰＭＡ３の溝に嵌合する位置まで伸びた構成をしている。このようにすると、検出器結合体１０を効率的に製造することができる。シンチレータ、ライトガイド４および隔壁板５Ｘ，５Ｙが一体化したユニットをＳｉＰＭＡ３に装着する際に、ユニットから突出した隔壁板５Ｘ，５Ｙの先端をＳｉＰＭＡ３の溝にはめ込めば、ユニットとＳｉＰＭＡ３との正確な位置合わせが完了するからである。これにより、検出器結合体１０の光学的特性は理想通りとなり、検出感度が改善される。   As described above, according to the present invention, in the detector assembly 10 configured by integrating a plurality of scintillators 2, manufacturing cost can be suppressed and detection sensitivity can be increased. That is, the detector assembly 10 according to the present invention includes the SiPMA 3 provided with grooves for dividing each region, and the partition plates 5X and 5Y provided at positions sandwiched between the adjacent scintillators 2 are formed in the grooves of the SiPMA 3. It has a configuration that extends to the mating position. If it does in this way, detector combination 10 can be manufactured efficiently. When mounting the unit in which the scintillator, the light guide 4 and the partition plates 5X and 5Y are integrated into the SiPMA 3, if the tip of the partition plate 5X and 5Y protruding from the unit is fitted in the groove of the SiPMA 3, the unit and the SiPMA 3 are accurately connected. This is because the alignment is completed. Thereby, the optical characteristics of the detector combination 10 become ideal, and the detection sensitivity is improved.

また、ＳｉＰＭＡ３が有する各領域は、制御系統が独立していれば、出力端子から出力される暗電流を少なくすることができ、検出感度の高い検出器結合体１０が構成できる。   Further, in each region of the SiPMA 3, if the control system is independent, the dark current output from the output terminal can be reduced, and the detector combination 10 with high detection sensitivity can be configured.

上述のように、隔壁板５Ｘ，５Ｙは、検出器結合体１０を製造する際、ライトガイド４に対するＳｉＰＭＡ３の位置を表していれば、検出器結合体１０の製造が容易に行える。   As described above, when the partition plates 5X and 5Y represent the position of the SiPMA 3 with respect to the light guide 4 when the detector assembly 10 is manufactured, the detector assembly 10 can be easily manufactured.

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。   The present invention is not limited to the above-described configuration and can be modified as follows.

（１）上述した実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＧＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＬＹＳＯ（Ｌｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５）やＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）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。 (1) Although the scintillator crystal referred to in the above-described embodiments is composed of LGSO, in the present invention, LYSO (Lu 2 (1-X) Y 2X SiO 5 ) or GSO (Gd 2 SiO) is used instead. The scintillator crystal may be composed of other materials such as 5 ). According to this modification, it is possible to provide a method of manufacturing a radiation detector that can provide a cheaper radiation detector.

（２）上述した実施例は、ＳｉＰＭＡ３が単一の基板を有していたが、本発明は、この構成に限られない。本発明は、シンチレータ２の各々に対応する複数のＳｉＰＭＡ３を有する構成についても適用できる。また、本発明の光検出器はＳｉＰＭＡに限られない。   (2) In the embodiment described above, the SiPMA 3 has a single substrate, but the present invention is not limited to this configuration. The present invention can also be applied to a configuration having a plurality of SiPMAs 3 corresponding to each of the scintillators 2. The photodetector of the present invention is not limited to SiPMA.

（３）上述した実施例は、４つのシンチレータ２が縦２×横２の二次元マトリックス状に配列された構成となっていたが、本発明はこの構成に限られない。シンチレータ２の個数および並べ方は、適宜変更することができる。   (3) In the above-described embodiment, the four scintillators 2 are arranged in a two-dimensional matrix of 2 × 2 vertically, but the present invention is not limited to this configuration. The number and arrangement of the scintillators 2 can be changed as appropriate.

２ シンチレータ
４ ライトガイド
３ ＳｉＰＭＡ（光検出器）
５Ｘ，５Ｙ 隔壁板
2 Scintillator 4 Light guide 3 SiPMA (light detector)
5X, 5Y Bulkhead plate

Claims (6)

放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦方向および横方向に配列して構成されるシンチレータを複数有し、複数の前記シンチレータが前記縦方向に配列され、
前記シンチレータで発生した蛍光を通過させるライトガイドを複数有し、複数の前記ライトガイドが前記縦方向に配列され、
前記シンチレータの各々に対応する領域が設けられるとともに、各領域を分断する溝が設けられた光検出器と、
互いに隣接する前記シンチレータに挟まれる位置に設けられた蛍光を反射する隔壁板とを備え、
複数の前記シンチレータで構成される層、複数の前記ライトガイドで構成される層、および前記光検出器が前記縦方向および前記横方向と直交する前記高さ方向に積層されており、
前記隔壁板は、隣接する前記ライトガイドの間を通過して、前記光検出器の前記溝に嵌合する位置まで伸びていることを特徴とする検出器結合体。 A plurality of scintillators configured by arranging scintillator crystals that convert radiation into fluorescence in the vertical and horizontal directions, and a plurality of the scintillators are arranged in the vertical direction,
Having a plurality of light guides for passing the fluorescence generated by the scintillator, a plurality of the light guides are arranged in the vertical direction,
A region corresponding to each of the scintillators is provided, and a photodetector provided with a groove for dividing each region;
A partition plate that reflects fluorescence provided at a position sandwiched between the scintillators adjacent to each other,
A layer composed of a plurality of scintillators, a layer composed of a plurality of light guides, and the photodetector are stacked in the height direction perpendicular to the longitudinal direction and the lateral direction,
The partition plate extends between the adjacent light guides and extends to a position where it fits into the groove of the photodetector. 請求項１に記載の検出器結合体において、
前記光検出器が有する各領域は、制御系統が独立していることを特徴とする検出器結合体。 The detector assembly of claim 1, wherein
Each region of the photodetector has a control system that is independent. 請求項１または請求項２に記載の検出器結合体において、
前記隔壁板は、検出器結合体を製造する際、前記ライトガイドに対する前記光検出器の位置を表していることを特徴とする検出器結合体。 The detector assembly according to claim 1 or claim 2, wherein
The said partition plate represents the position of the said photodetector with respect to the said light guide when manufacturing a detector assembly, The detector assembly characterized by the above-mentioned. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検出器結合体において、
前記隔壁板は、ＥＳＲフィルム、白色シート、ＥＳＲフィルムがこの順に積層されて構成されていることを特徴とする検出器結合体。 The detector assembly according to any one of claims 1 to 3,
The partition plate is configured by laminating an ESR film, a white sheet, and an ESR film in this order. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の検出器結合体において、
縦横に配列された４つのシンチレータを有し、
前記縦方向に伸びる前記隔壁板と前記横方向に伸びる前記隔壁板とが組み合わさって構成される隔壁板組体を備えていることを特徴とする検出器結合体。 The detector assembly according to any one of claims 1 to 4,
It has four scintillators arranged vertically and horizontally,
A detector assembly comprising a partition plate assembly configured by combining the partition plate extending in the vertical direction and the partition plate extending in the lateral direction. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の検出器結合体において、
ＴＯＦ−ＰＥＴ装置用となっていることを特徴とする検出器結合体。

The detector assembly according to any one of claims 1 to 5,
A detector assembly characterized by being used for a TOF-PET apparatus.

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