JPH0528354B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、シンチレーシヨンカメラなどの、
シンチレータと複数個の光電子増倍管（以下、
PMTと略す）とにより構成される放射線位置検
出器において、PMTの増幅度を安定化する装置
に関する。

従来の技術 シンチレーシヨンカメラなどの放射線位置検出
器では、複数個のPMTが用いられており、これ
ら各PMTの増幅度が経時変化すると、均一性や
空間分解能あるいはエネルギ分解能などの諸性能
が劣化する。そこで、この対策として、従来より
次のような提案がなされている。

まず第１の提案は、基準となる光を発光する発
光ダイオードなどの基準光源をライトガイドに設
けておいて、その光によつてPMTから出力を生
じさせこの出力に基づき該PMTを調整すること
により該PMTの増幅度を安定化させるというも
のである（特公昭55−19511、特開昭58−9082）。

第２の提案では、線源を各PMTの中心軸上に
順次置いて増幅度変動を補正するためのデータを
得る（特開昭57−59184）。

第３の提案は、シンチレーシヨンカメラのエネ
ルギ信号から各PMTの増幅度変化を求めるとい
うものである（特開昭59−143981）。

第４の提案は本出願人が既に出願したもの（特
願昭59−172590）であつて、各PMTの出力につ
きそれぞれ基準の出力を予め定めておき、ある位
置で発光が生じたときその位置に最も近いPMT
が出力する筈の基準出力と現実の出力とを比較し
て、該PMTの増幅度変動に関するデータを得よ
うというものである。

発明が解決しようとする問題点 従来の第１の提案は、発光ダイオード等の基準
光源からの基準光自体が温度変化等による影響を
受けやすいし、経年変化などの問題もある。

第２の提案は、データ採取を手動で行なう場合
は煩雑であり、また自動で行なう場合は治具が必
要となり、さらにデータ採取に時間を要する欠点
がある。

第３の提案は、データ採取と補正を繰り返すこ
とが必要で、収束しない場合もあるという不都合
がある。

第４の提案はこれら第１〜３の提案の欠点を除
去するものであつて優れたものであるが、回路量
が多くて複雑である、等の改善すべき点がなお存
在している。

この発明は、これら従来の問題点を解決し、発
光ダイオード等の基準光源を用いることなく各
PMTの増幅度の経時変化を自動的に補正し諸特
性の安定化を図るとともに、各PMTの増幅度に
関するデータ採取を並列的に行ない、短時間での
補正を可能とし、このデータ採取のための回路が
簡単で、少々の回路の付加あるいは従来の位置演
算回路の一部の修正だけが容易に実現できる、
PMTの増幅度安定化装置を提供することを目的
とする。

問題点を解決するための手段 この発明によるPMTの増幅度安定化装置は、
シンチレーシヨンカメラなどの放射線位置検出器
において、各PMT出力をそれぞれスレツシヨル
ド回路を介した後全てのPMTについて加算する
加算手段と、該加算手段を波高分析する手段と、
上記位置信号により発光点に最も近いPMTを決
定する手段と、各PMTに関して得られた該加算
信号の波高分析の統計的データに基づいて該
PMTまたは対応する増幅器系の増幅度を制御す
る手段とを有して構成される。

作 用 あるPMTの中心軸付近でシンチレーシヨン発
光が生じた場合、その光はそのPMTおよびその
周辺のPMTに入射するが、入射光量はそのPMT
で最も大きく隣接するPMTでは少なく、この隣
接PMTにさらに隣接している周辺のPMTではさ
らに少なくなる。そこで、各PMT出力をそれぞ
れスレツシヨルド回路を介した後全てのPMTに
ついて加算することとし、このスレツシヨルド回
路のスレツシヨルドレベルを隣接PMTの出力よ
り少し高いレベルに設定するようにすれば、この
加算信号は実効的に発光点上のPMT出力に関す
る情報（該PMT出力より一定値が差し引かれた
情報）を提供する。したがつて、この加算信号に
より発光点上に位置する各PMTについての出力
変動の統計的データを得ることができ、この統計
的データに基づいてそのPMTまたは対応する増
幅器系の増幅度を制御すれば、PMTの増幅度を
安定化できることになる。

実施例 第１図はこの発明をシンチレーシヨンカメラに
適用した一実施例を示す。この第１図で、シンチ
レータ１、ライトガイド２、PMT３、プリアン
プ４および位置演算回路５は通常のシンチレーシ
ヨンカメラと同様であり、位置演算回路５では位
置演算の他にエネルギ信号の波高分析やタイミン
グ制御も行なう。すなわち、γ線が、シンチレー
タ１の表面側から図示しないコリメータを経てシ
ンチレータ１に入射するようになつており、シン
チレータ１では入射したγ線が吸収されてシンチ
レーシヨン発光が生じ、この光がシンチレータ１
の裏面に配列されている多数のPMT３にライト
ガイド２を通して導かれる。シンチレーシヨン光
の強度は入射γ線のエネルギに比例している。
PMT３の各々では光が電子に変換された後増幅
され入射した光の量に対応する出力が生じ、この
出力がプリアンプ４で電圧信号に変換される。こ
の信号は位置演算回路５に送られ、PMT３の出
力は発光点に近い程光量が多いため大きいという
原理に基づいてＸ方向の位置信号Ｘ（アナログ信
号）とＹ方向の位置信号Ｙ（アナログ信号）とが
求められる。また、多数のPMT３の出力を全て
加算することによりエネルギを表わす信号Ｚを
得、このエネルギ信号が所望のエネルギ範囲に入
つていることを判別してタイミング信号であるア
ンブランク信号を得る。

各プリアンプ４の出力はさらにスレツシヨルド
回路６をそれぞれ介した後加算器７に送られて全
てのPMT３の出力につき加算される。こうして
得られた加算信号は積分及び遅延回路８に入力さ
れて、位置演算回路５からのタイミング信号等で
適当に制御されながら、積分（または波形整形
等）および遅延やサンプル・ホールド等の処理を
受けた後、波高分析器１４に送られ、レベル供給
回路１３からの信号Ｌ１〜Ｌ３（第４図ｂ参照）
と波高比較される。そこで、この波高分析器１４
により、加算信号の波高がこのレベルＬ１〜Ｌ２
の範囲かＬ２〜Ｌ３の範囲に入つているときにど
ちらの範囲であるかを示す信号Ｕ／Ｌとタイミン
グ信号＋１とが出力される。

一方、位置演算回路５から出力されたアナログ
位置信号Ｘ，Ｙはサンプル・ホールドおよびＡ／
Ｄ変換器１１に送られ、ここでデジタル位置信号
Dig.X，Dig.Yに変換される。このデジタル位置
信号Dig.X，Dig.Yは変換メモリ１２に送られる。
変換メモリ１２はＰ−ROM等で構成され、シン
チレーシヨン発光点が所定のチユーニングスポツ
ト（後述するが、各PMT３の中心軸上に設定さ
れる）範囲内の場合に、最近接のPMT３の位置
および番号の判定をする。つまりDig.X，Dig.Y
によりアドレスされて最近接のPMT３の位置お
よび番号を表わす信号が読み出される。この変換
メモリ１２からの最近接PMT３の位置を示す信
号によつて、上記のレベル供給回路１３が制御さ
れており、PMT３の位置（視野の中心部である
か周辺部であるか等）によつてレベル信号Ｌ１〜
Ｌ３が異なる値をとるようにされている。なお、
レベル信号Ｌ１〜Ｌ３は核種に応じて修正設定で
きるようにしておいてもよい。

ここで、たとえばPMT３は19本備えられてい
て第２図のように配列されているものとすると、
チユーニングスポツトは各PMT３の中心軸上の
所定の領域として設定される。すなわち、第９番
のPMT３のチユーニングスポツトはS₉で、第10
番のPMT３のチユーニングスポツトはS₁₀でそれ
ぞれ表わされている。たとえばＡ点上でシンチレ
ーシヨン発光が生じた場合、Ａ点がチユーニング
スポツトS₁₀内にあるため、変換メモリ１２は第
10番のPMT３が最近接のPMT３であると判定す
る。Ｂ点上で発光した場合は、このＢ点がどのチ
ユーニングスポツトにも属さないので変換メモリ
１２はPMT３の位置や番号を示す信号を出力し
ない。

スレツシヨルド回路６はそれぞれ第３図のよう
な特性を有し、そのスレツシヨルドレベルは、あ
るPMT３のチユーニングスポツトで発光が生じ
たときにそれに隣接するPMT３からプリアンプ
４を介して得られる出力のレベルより少し高く設
定されている。つまり、通常のシンチレーシヨン
カメラにおけるシンチレータ１とライトガイド２
とPMT３との光学系では、１つのPMT３の中心
軸上で発光が生じた場合そのPMT３と周辺の
PMT３とに光が入射しこれら各PMT３から出力
が生じるが、その中心のPMT３の出力を100％と
すると、隣接PMT３の出力は18〜20％、さらに
この隣接PMT３に隣接したPMT３の出力は３〜
3.5％程度であるので、この隣接PMT３の出力レ
ベルより高めにスレツシヨルドレベルを設定して
おくのである。そのためＡ点上で発光が生じた場
合は第10番のPMT３に関するプリアンプ４の出
力のみがこのスレツシヨルドレベルを越え、他の
PMT３に関するプリアンプ４の出力は全てこの
スレツシヨルドレベルを下まわることになり、そ
の結果、加算器７の出力は第10番のPMT３に関
する信号成分のみを有する。ただし、この加算器
７の出力は、第10番のPMT３に関するプリアン
プ４の出力からスレツシヨルドレベル以下がカツ
トされたものとなつている。そのため、第10番の
PMT３に関するプリアンプ４の出力信号波高の
スペクトルが第４図ａのようであつたとすると、
加算器７の出力信号波高のスペクトルは第４図ｂ
に示すようにスレツシヨルドレベル分だけ低い方
に平行移動したようなものとなる。

そして、第４図ａ，ｂがそれぞれ第10番の
PMT３およびその増幅器系の増幅度が正規のも
のである場合を示しているとすると、これに対応
してレベルＬ１〜Ｌ３が定められている。つまり
正規なピークに対応してレベルＬ２が設定され、
Ｌ１〜Ｌ２およびＬ２〜Ｌ３の斜線で示した双方
の面積が等しいようにレベルＬ１とＬ３とが設定
される。

カウンタメモリ１５はRAM等で構成され、
PMT３の番号とＵ／Ｌの各信号とによつてアド
レスされたメモリの内容が＋１信号が入力される
毎に＋１加算される。チユーニングスポツト内で
発光が生じたときのみ各PMT３についてこの計
数が行なわれ、チユーニングスポツトを外れた領
域で発光が生じたときはこの計数は行なわれな
い。第10番のPMT３の増幅系統の増幅度が正規
なものからずれた場合は第４図ｂのスペクトルが
左右にずれるので、Ｌ１〜Ｌ２の範囲の計数値と
Ｌ２〜Ｌ３の範囲の計数値との差または比から、
その増幅度変化を知ることができる。

レジスタ１７にはPMT３の各々に与える高電
圧に関するデジタルデータが予め記録されてお
り、このデジタルデータがＤ／Ａ変換器１８でア
ナログ信号に変換された後高圧制御回路１９に入
力され、各PMT３への供給電圧が制御されるよ
う構成されている。そしてこのレジスタ１７の内
容がカウンタメモリ１５に収集されたデータに基
づいて、たとえばマイクロコンピユータによつて
構成されるデータ処理回路１６により修正される
ようになつている。

実際にPMT３の増幅度を補正するには、たと
えばフラツドソースを用いて視野全体にγ線に均
一に照射する。するとカウンタメモリ１５におい
て、PMT３の各々についての計数が行なわれて
いく。この計数値が所定の値になつた時、あるい
は一定時間が経過した時、γ線照射を終了する。
こうしてカウンタメモリ１５で得られる計数値か
ら各PMT３毎の増幅系での増幅度の変化が統計
的に測定でき、データ処理回路１６によつて各
PMT３の増幅度が最適の増幅度となるようレジ
スタ１７の内容を修正することができる。

以上一つの実施例について説明したが、この発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能で
あることは勿論である。

たとえば、まず第１に、PMT３の高電圧を調
整してPMT３自体の増幅度を制御するのでなく、
プリアンプ４等の増幅器系の増幅度を制御するよ
うにしてもよい。

第２に、位置信号Ｘ，Ｙに応じて変換メモリ１
２により発光点に最近接のPMT３を検出するだ
けでなく、さらにそのPMT３の中心軸から発光
点までの距離に依存してレベル信号Ｌ１〜Ｌ３を
調整する（あるいは積分及び遅延回路８から出力
される信号を増幅する）機能を付加してもよい。

第３に、シンチレーシヨンカメラにおいて空間
分解能を向上させるため位置演算回路５内にスレ
ツシヨルド回路を含む構成をとることがあるが、
そのような構成のシンチレーシヨンカメラの場
合、そのスレツシヨルド回路を利用して上記のス
レツシヨルド回路６、加算器７および積分及び遅
延回路８を省略することが可能である。つまり、
加算器７および積分及び遅延回路８は位置演算回
路５内のエネルギ演算用のものを用いるのであ
る。この場合、増幅度補正用のデータを得るとき
に、このスレツシヨルド回路のスレツシヨルドレ
ベルを通常の測定時よりも充分高くすることが必
要で、PMT３の各中心軸に強いホツトスポツト
が生じる。

さらに第４に、この発明は、シンチレーシヨン
カメラだけでなく、１個以上のシンチレータと複
数個のPMTの配列とを伴なう他の放射線位置検
出器、たとえばマルチスライスのECT装置（エ
ミツシヨン型コンピユータ断層撮影装置）などに
も適用できる。

発明の効果 この発明のPMTの増幅度安定化装置によれば、
基準光源などを用いることがないので、温度変化
や経年変化によらず、各PMTの増幅度を一定に
保つことができる。そのため、放射線位置検出器
の、均一性、空間分解能、エネルギ分解能などの
諸特性の劣化を防止することができる。

また、各PMTの増幅度に関するデータは並列
的に採取されるので、短時間で補正が可能であ
る。

さらに、各PMT出力をそれぞれスレツシヨル
ド回路を介した後全てのPMTについて加算する
こととし、このスレツシヨルド回路のスレツシヨ
ルドレベルを隣接PMTの出力より少し高いレベ
ルに設定しているので、この加算信号から実効的
に発光点上のPMT出力に関する情報を得ること
ができる。そのため、PMTの増幅度変動の補正
用のデータ採取のための回路を簡単に実現でき、
この回路を、少々の回路の付加あるいは従来の位
置演算回路の一部の修正だけで容易に実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロツク図、第
２図はPMT３の配列を示す平面図、第３図はプ
リアンプの出力信号とスレツシヨルド回路の出力
信号との関係を示すグラフ、第４図ａはプリアン
プ出力信号波高のスペクトルを示すグラフ、第４
図ｂは加算器出力信号波高のスペクトルを示すグ
ラフである。 １……シンチレータ、２……ライトガイド、３
……PMT、４……プリアンプ、５……位置演算
回路、６……スレツシヨルド回路、７……加算
器、８……積分及び遅延回路、１０……タイミン
グ制御回路、１１……サンプル・ホールドおよび
Ａ／Ｄ変換器、１２……変換メモリ、１３……レ
ベル供給回路、１４……波高分析器、１５……カ
ウンタメモリ、１６……データ処理回路、１７…
…レジスタ、１８……Ｄ／Ａ変換器、１９……高
圧制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シンチレータと、このシンチレータの裏面に
   配列されてシンチレータのシンチレーシヨン光が
   導かれる複数個の光電子増倍管と、これら複数個
   の光電子増倍管の出力よりシンチレータにおける
   発光点の位置を計算して位置信号を生じる位置演
   算回路とを有する放射線位置検出器において、各
   光電子増倍管出力をそれぞれスレツシヨルド回路
   を介した後全ての光電子増倍管について加算する
   加算手段と、該加算信号を波高分析する手段と、
   上記位置信号により発光点に最も近い光電子増倍
   管を決定する手段と、各光電子増倍管に関して得
   られた該加算信号の波高分析の統計的データに基
   づいて該光電子増倍管または対応する増幅器系の
   増幅度を制御する手段とを有することを特徴とす
   る光電子増倍管の増幅度安定化装置。