放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブ
【課題】
放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを提供すること。
本発明は、例えば原子力開発分野、医療分野等において利用され、放射線源の存在位置を検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブに関する。
【解決手段】
３つの放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃを異なる位置に配置する。各放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃが入射した放射線に基づいて、放射線源の曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを計算する。各曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を連立して解くことで、放射線源位置を検出するものである。
放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを提供すること。
本発明は、例えば原子力開発分野、医療分野等において利用され、放射線源の存在位置を検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブに関する。
【解決手段】
３つの放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃを異なる位置に配置する。各放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃが入射した放射線に基づいて、放射線源の曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを計算する。各曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を連立して解くことで、放射線源位置を検出するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原子力開発分野、医療分野等において利用され、放射線源の存在位置を検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
硬Ｘ線或いはγ線等の放射線を検出し画像情報を発生する放射線検出システムは、様々な技術分野において利用されている。例えば、ある天体からの輻射場を検出することで、その天体の物理的状況や空間的構造を知ることができ、また、人体等にＸ線を照射し、その透過波を調べることで、当該人体等の断層像を取得することもできる。この他にも、原子力分野（放射線廃棄物のガラス固化検査や放射線モニタ装置等）、非破壊検査分野（半導体検査装置等）、資源探査分野（地中の資源探査等）等、種々の分野において利用されている。
【０００３】
しかしながら、従来の放射線に関する放射線検出システムは、検出器面に飛来する光子を検知し、これに基づいて放射線のエネルギーを測定する、又は画像化するものが殆どであり、放射線源の位置を高い精度にて検出することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００６】
本発明の第１の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段、とを具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システムである。
【０００７】
本発明の第２の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段、とを具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートとは異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システムである。
【０００８】
本発明の第３の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブである。
【０００９】
本発明の第４の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートと異なる形状又は異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブである。
【００１０】
このような構成によれば、放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上本発明によれば、放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態、及び参考例を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１３】
（参考例）
図１は、本発明の参考例に係る放射線源位置計測システム１０を示した図である。本放射線源位置計測システム１０は、例えば、天体観測分野、原子力開発分野、非破壊検査分野、資源探査分野等に実用的なものである。図１に示すように放射線源位置計測システム１０は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、信号処理部２４、検出ガンマ線解析装置２６、コンピュータ２８を具備している。
【００１４】
放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれは、Ｘ線又はγ線等の放射線を検出する。放射線検出器２０は、後述するように、検出面としての少なくとも二枚の検出器プレートを放射線入射方向に積層した構造を持つ。各検出器プレートは、放射線入射方向に沿ってそれぞれ独立に移動可能となっている。この放射線検出器２０についての詳細な説明は後述する。
【００１５】
信号処理部２４は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれが検出した検出信号を増幅し、雑音の混入やＳ／Ｎ比の低下を防止する。また、信号処理部２４は、検出信号の標本化、さらなる増幅、トリガ信号の生成、サンプルホールド等の信号処理を行う。
【００１６】
検出ガンマ線解析装置２６は、Ａ／Ｄ変換部２６０、ディスクリミネータ２６１、トリガ信号発生ビットパターン取得部２６２、システムバスＰＣトランスレータ２６３、ＭＣＡ（Multi Channel Analyzer：マルチチャネルアナライザ）２６４、高電圧電源２６５、波形整形部２６６、システムバス２６７を有している。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部２６０は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００１８】
ディスクリミネータ２６１は、周波数変調、又は位相変調された信号波から、もとの信号波取りだす。
【００１９】
トリガ信号発生ビットパターン取得部２６２は、ディスクリミネータ２６１によって抽出された信号波に基づいて、検出されたガンマ線のビットパターンを取得する。このトリガ信号発生ビットパターン取得部２６２によって取得されたガンマ線の検出情報は、後述するガンマ線源までの距離計測、方向計測のためにコンピュータ２８に送信される。なお、トリガ発生ビットパターンの取得は、コンピュータ２８が実行する構成であってもよい。
【００２０】
システムバスＰＣトランスレータ２６３は、システムバス２６７からコンピュータ２８に種々の信号を送信する送信器である。
【００２１】
ＭＣＡ（Multi Channel Analyzer：マルチチャネルアナライザ）２６４は、Ａ／Ｄ変換部２６０により変換されたデジタル信号の信号値をヒストグラム処理する。
【００２２】
高電圧電源２６５は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれが有する各検出プレートの電極に印加するための高電圧を発生する。本高電圧電源２６５から電極に電圧を供給された各検出器プレートは、本プレートが半導体である場合には、ガンマ線を入射して電子と正孔（ホール）を発生する。また、本プレートがシンチレータである場合には、ガンマ線を入射して、可視光から紫外線までの領域の光を発生する。
【００２３】
波形整形部２６６は、入力パルスの波形を振幅軸上又は時間軸上に沿って所定の波形に変換する。
【００２４】
システムバス２６７は、検出ガンマ線解析装置２６の内部の各デバイス間で種々の信号を送受信するための回路である。
【００２５】
メモリ２６８は、トリガ信号発生ビットパターン取得部２６２によって取得されたガンマ線のビットパターンを記憶する。
【００２６】
コンピュータ２８は、数的処理、画像処理等の機能を有するワークステーション、又はパーソナルコンピュータ等である。コンピュータ２８は、検出ガンマ線解析装置２６から受信した放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれからのガンマ線検出情報に基づいて、図１に示すような検出ガンマ線のエネルギーカウント分布の計測、後述するガンマ線源存在領域の計算、ガンマ線源の位置検出等を実行する。
【００２７】
なお、検出ガンマ線解析装置２６にさらなる数的処理、画像処理等の機能を持たせ、当該検出ガンマ線解析装置２６が後述するガンマ線源存在領域の計算、ガンマ線源の位置検出等を実行する構成であってもよい。
【００２８】
（放射線検出器）次に、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（以下、「放射線検出器２０ａ等」と称する。）の概略構成について詳しく説明する。
【００２９】
図２（ａ）は、放射線検出器２０ａ等の外観図であり、図２（ｂ）は、放射線検出器２０ａ等の内部構成を説明するための図である。また、巣３（ａ）は放射線検出器２０ａ等の上面図、図３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は背面図、図３（ｄ）は図３（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図をそれぞれ示している。
【００３０】
図２、図３の各図に示すように、放射線検出器２０ａ等は、二枚の検出プレート２００と、各検出プレート２００設けられ、当該各検出プレート２００に放射線が入射した場合に発生する電荷を収集するための第１の電極２０１、第２の電極２０２と、を有している。第１及び第２の電極の一方はアノードに、他方はカソードに割り当てられる。
【００３１】
検出プレート２００は、ＣｄＴｅ、Ｃｄ等の半導体等からなる半導体プレートである。半導体以外にも、シンチレータ（例えば、ＮａＩ、Ｇｅ、ＧｓＯ、ＢＧＯ等）等を使用することが出来る。特に検出プレート２００が半導体検出器で構成されている場合は、第１の電極２０１、第２の電極２０２によって、それぞれのプレートに個別の電位を印加することが可能である。
【００３２】
また、検出プレート２００は、図２、図３に示すように、遮蔽率向上の観点から半導体等による平面としている。この構成により、高い精度にて入射したガンマ線数をカウントし、そのエネルギーを検出（スペクトラム解析）することができる。しかし、検出プレート２００は図２、図３に示す平面形態に限定する趣旨ではなく、例えば特願平２００１−３３９７１１に記載されているようなイメージを取得可能な形態であってもよい。
【００３３】
なお、放射線検出器２０と検出ガンマ線解析装置２６とは、コネクタ２２によって接続されており、電極によって収集された電荷は、各検出プレート２００毎（チャネル毎）に後段の検出ガンマ線解析装置２６に送信される（図３（ｃ）参照））。
【００３４】
また、図２、図３では、検出プレート２００を二枚具備する放射線検出器２０ａ等を例示しているが、検出精度の向上又は検出手法の自由度拡大の観点から、さらに多くの検出プレート２００を有する構成であってもよい。何れの構成であっても、検出プレート２００同士の間隔は、制御可能であることが好ましい。
【００３５】
本放射線検出器２０ａ等は、検出プレート２００毎に電荷収集機構を有しているから、ガンマ線が反応を起こした位置（すなわち、ガンマ線が反応を起こした検出プレート２００）と、そこで検出したエネルギーとを独立に知ることができ、また、放射線源までの距離を知ることができる。
【００３６】
すなわち、本検出器２０は、各検出プレート２００で検出したガンマ線のエネルギースペクトル又はその総和から、入射したガンマ線のエネルギー分布又はラインガンマ線のエネルギー値を知ることができる。また、一般に、放射線源までの距離を測定するために必要なものは、単一のエネルギーをもったガンマ線（ラインガンマ線）である。本検出器２０において放射線源までの距離を測定する場合、入射ガンマ線のエネルギーに等しいエネルギーが、いずれかのプレート２００（一層のみ）で検出されたような事象のみを選択し、プレート２００毎に検出された事象の数を比較する。この比較により、そのラインガンマ線が、検出器からどの位の距離にあるかを知ることができる。
【００３７】
（ガンマ線源距離計測処理）
まず、上記放射線源位置計測システム１０による位置計測処理を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、本放射線源位置計測システム１０によって実行される位置計測処理を説明するための図である。図４（ａ）に示す極座標系において、放射線源が（ｒ，θ，φ）で表される位置にあるとする。このとき、例えば特願平２００２−１２２５２４に記載の手法によれば、入射面から数えてｉ番目の検出器プレートでの放射線のカウント数Ｃｉは、次の式（１）に比例する。
【００３８】
Ａｉ（ｒ，θ）・ｒ２／［ｒ２ｓｉｎ２θ＋｛ｒｓｉｎθ＋（ｉ−１）ｄ｝］
（１）
ここで、Ａｉ（ｒ，θ）は、前段の検出プレートによる放射線吸収の効果を表し、検出器の形状（すなわち、検出プレートの形状）に依存する。また、ｒ２／［ｒ２ｓｉｎ２θ＋｛ｒｓｉｎθ＋（ｉ−１）ｄ｝］は、各検出プレートによって異なる放射線源までの距離の効果を表している。
【００３９】
この式（１）に基いて、例えば検出器２０ａの各検出プレート間のカウント数の比を測定し、χ２フィッティングにより、χ２の値を最小にするＧａ（ｒａ，θａ）＝０を得ることができる。また、他の検出器２０ｂ、２０ｃについても同様に、図４（ｂ）に示すように、放射線検出器２０ｂ、２０ｃのそれぞれによる検出データに基づいて、χ２の値を最小にする曲面の方程式Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０を得ることができる。
【００４０】
この様にして得られた、当該曲面上に放射線源が存在する推定される曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０は、のそれぞれは、座標変換することで、Ｍａ（ｒ，θ，φ）＝０、Ｍｂ（ｒ，θ，φ）＝０、Ｍｃ（ｒ，θ，φ）＝０と書くことができる。本放射線源位置計測システム１０では、この様にして求められた曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を連立して解くことにより、放射線源の位置を一意的に特定する。直観的に説明すると、次のようである。すなわち、放射線源は曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ上に存在することから、例えば放射線源は曲面Ｍａと曲面Ｍｂとが交わる曲線上に存在する。これをＣとすれば、当該曲線Ｃと曲面Ｍｃとの交点が上記連立方程式の解であり、放射線源の座標（ｒ，θ，φ）を意味する。
【００４１】
放射線源が存在すると推定される曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０は、上記の様な解析的手法の他に、以下述べる数値的計算による手法、及び較正実験による手法によっても求めることができる。
【００４２】
数値的計算による手法の場合は、次のようである。すなわち、まず、ある位置に放射線源を配置したとき、各検出プレートのカウント数の比がどのようになるかを、モンテカルロ法等のシミュレーションにより、予め求め、記憶しておく。このとき、検出器２０の形状（すなわち、検出プレート２００の形状）等の情報も、取り入れておくことが望ましい。
【００４３】
次に、上記シミュレーションによるカウント数の比を、所定の領域内（例えば、放射線源が存在すると考えられる領域内）の各位置について求め、記憶しておく。
【００４４】
次に、実際に各検出器２０により、放射線を検出する。各検出結果に基づいて、上記手法にて各検出プレートのカウント数の比を求め、上記シミュレーション結果と比較することにより、候補となる放射線源位置を、それぞれの検出器毎に選択する。
【００４５】
この様にして求められた候補となる放射線源位置は、放射線源が存在すると推定される曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０上に存在するはずである。従って、候補となる放射線源位置に基づいて、検出器毎に曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０を求めることができる。
【００４６】
また、較正実験による手法の場合は、上記シミュレーションの代わりに、実際の測定によって、各検出プレートのカウント数の比と検出器配置位置との関係を予め求めておく。この関係に基づいて、実際の検出結果から上記候補となる放射線源位置を選択し、これより、検出器毎に曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０を求めることができる。
【００４７】
以上述べた様に、上記システム１０は、解析的手法、数値計算的手法、較正実験による手法のいずれかにより、少なくとも三つの放射線検出器により放射線源が存在する曲面の方程式を、少なくとも三つ特定し、この少なくとも三つの曲線の方程式を連立し解くことで、放射線源の空間的位置を正確に求めることができる。従って、操作者は、例えば放射線検出器を異なる３つの位置に配置し検出することで、容易に放射線源の位置を特定することができる。
【００４８】
（実施形態）
本発明の実施形態に係る放射線源位置計測システムは、例えば医療分野等に実用的なものである。図５は、本実施形態に係る放射線源位置計測システム５０の概略構成と示した図である。放射線源位置計測システム５０は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃを小型化し、一つの筐体に格納したプローブ５２を具備している。その他の構成要素は、図１に示したシステム１０と略同一である。
【００４９】
図６は、プローブ５２の構成を説明するための図である。同図に示すように、プローブ５２は、小型化された放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有している。各放射線検出器間の相対的な位置関係は、上記手法によって放射線源を一意的に特定できるものであればよく、特に限定する趣旨ではない。すなわち、曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を互いに独立とするものであれば、どのような位置関係であってもよい。例えば、図７（ａ）に示すように放射線検出器同士を話して設置する構成であっても、図７（ｂ）に示すように放射線検出器同士を隣接させる構成であってもよい。また、図７（ｃ）に示すように、検出プレート２００は、他の放射線検出器を構成する検出プレート２００と必ずしも平行である必要はない。しかしながら、プローブ５２のコンパクト化の観点からは、放射線検出器間の距離は小さく、また、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃは並列に設けられていることが好ましい。
【００５０】
なお、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃの不適切な位置関係としては、同軸上に配列する形態が挙げられる。この場合には、曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を連立しても、放射線源の位置としての解を一意的に決定できないからである。
【００５１】
ところで、上記手法に従えば、放射線源が存在する独立した三つの曲面（すなわち、図４（ｂ）に示すＭａ、Ｍｂ、Ｍｃ）を特定できれば、連立方程式を解くことで放射線源の位置を求めることが出来る。従って、放射線源が存在する独立した曲面を最低３つ特定できる構成を有することが、本システムにとって重要である。換言すれば、独立した三つの曲面を特定できれば、どのような構成であってもよい。
【００５２】
この様な観点から、以下プローブ５２の変形例について説明する。
【００５３】
図８、図９、図１０は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。図８（ａ）に示すプローブ５２は、小型化された検出プレート２００が一枚はめ込まれた第１の検出層５３と、小型化された検出プレート２００が三枚はめ込まれた第２の検出層５４とを有するものである。このような形態のプローブ５２であっても、図８（ｂ）に示すように、前段の検出プレート２００と後段の検出プレート２００とからなる独立したＡ，Ｂ，Ｃの三つの検出器を構成することができる。従って、独立した三つの曲面を特定することができる。
【００５４】
また、図９（ａ）に示すプローブ５２は、図９（ｂ）に示す検出プレート２００の第１の検出層５３と第２の検出層５４との位置を入れ替えたものである。このような形態のプローブ５２であっても、ず８（ｂ）に示すように、前段の検出プレート２００と後段の検出プレート２００とからなる独立したＡ，Ｂ，Ｃの三つの検出器を構成することがでる。従って、独立した三つの曲面を特定することができる。
【００５５】
また、図１０（ａ）に示すプローブ５２は、小型化された検出プレート２００が一枚はめ込まれた第１の検出層５７、５８、５９が、同一方向に沿って配列されているものである。ただし、第１の検出層５７、５８、５９の少なくとも一つの検出プレートは、他の層の検出プレートと中心軸を共有しないか、又は異なる形状若しくは異なる大きさを有している。このような形態のプローブ５２であっても、図１０（ｂ）に示すように、異なる検出プレート２００の組み合わせからなる独立したＡ，Ｂ，Ｃの三つの検出器を構成することができる。従って、独立した三つの曲面を特定することができる。
【００５６】
以上述べた構成によれば、例えば放射線医療分野等において、放射性同位元素で標識された薬剤を吸収した部位等を、高い精度にて特定することができる。特に、上記プローブは、コンパクトな形状であるから、手に持って患部に隣接させたり、狭い領域に挿入して使用する等、所望の位置に容易に配置することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解され、例えば次の（１）、（２）に示すように、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００５８】
（１）本実施形態においては、３つの放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより、異なる３つの位置において放射線源が存在する曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを特定する構成であった。これに対し、例えば１つの放射線検出器２０ａのみを具備する構成とし、この放射線検出器２０ａの検出位置をずらすことで、異なる３つの位置において放射線源が存在する曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを特定する構成であってもよい。
【００５９】
（２）被爆防止や操作性向上の観点から、放射線検出器２０ａ等の位置を遠隔的に制御するための機構をさらに具備する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、参考例に係る放射線源位置計測システム１０を示した図である。
【図２】図２（ａ）は、放射線検出器２０ａ等の外観図であり、図２（ｂ）は、放射線検出器２０ａ等の内部構成を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）は放射線検出器２０ａ等の上面図、図３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は背面図、図３（ｄ）は図３（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図をそれぞれ示している。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本放射線源位置計測システム１０によって実行される位置計測の概念を説明するための図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る放射線源位置計測システム５０の概略構成と示した図である。
【図６】図６は、プローブ５２の構成を説明するための図である。
【図７】図７は、放射線検出器間の相対的な位置関係を説明するための図である。
【図８】図８は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。
【図９】図９は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…放射線源位置計測システム
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…放射線検出器
２２…コネクタ
２４…信号処理部
２６…検出ガンマ線解析装置
２８…コンピュータ
５０…放射線源位置計測システム
５２…プローブ
５３、５７、５８、５９…第１の検出層
５４…第２の検出層
２００…検出プレート
２０１…第１の電極
２０２…第２の電極
２６０…Ｄ変換部
２６１…ディスクリミネータ
２６２…トリガ信号発生ビットパターン取得部
２６３…ＰＣトランスレータ
２６４…ＭＣＡ
２６５…高電圧電源
２６６…波形整形部
２６７…システムバス
２６８…メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原子力開発分野、医療分野等において利用され、放射線源の存在位置を検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
硬Ｘ線或いはγ線等の放射線を検出し画像情報を発生する放射線検出システムは、様々な技術分野において利用されている。例えば、ある天体からの輻射場を検出することで、その天体の物理的状況や空間的構造を知ることができ、また、人体等にＸ線を照射し、その透過波を調べることで、当該人体等の断層像を取得することもできる。この他にも、原子力分野（放射線廃棄物のガラス固化検査や放射線モニタ装置等）、非破壊検査分野（半導体検査装置等）、資源探査分野（地中の資源探査等）等、種々の分野において利用されている。
【０００３】
しかしながら、従来の放射線に関する放射線検出システムは、検出器面に飛来する光子を検知し、これに基づいて放射線のエネルギーを測定する、又は画像化するものが殆どであり、放射線源の位置を高い精度にて検出することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００６】
本発明の第１の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段、とを具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システムである。
【０００７】
本発明の第２の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段、とを具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートとは異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システムである。
【０００８】
本発明の第３の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブである。
【０００９】
本発明の第４の視点は、入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートと異なる形状又は異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブである。
【００１０】
このような構成によれば、放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上本発明によれば、放射線源の存在位置を高い精度にて検出するための放射線源位置検出システム、及び放射線源位置検出用プローブを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態、及び参考例を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１３】
（参考例）
図１は、本発明の参考例に係る放射線源位置計測システム１０を示した図である。本放射線源位置計測システム１０は、例えば、天体観測分野、原子力開発分野、非破壊検査分野、資源探査分野等に実用的なものである。図１に示すように放射線源位置計測システム１０は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、信号処理部２４、検出ガンマ線解析装置２６、コンピュータ２８を具備している。
【００１４】
放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれは、Ｘ線又はγ線等の放射線を検出する。放射線検出器２０は、後述するように、検出面としての少なくとも二枚の検出器プレートを放射線入射方向に積層した構造を持つ。各検出器プレートは、放射線入射方向に沿ってそれぞれ独立に移動可能となっている。この放射線検出器２０についての詳細な説明は後述する。
【００１５】
信号処理部２４は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれが検出した検出信号を増幅し、雑音の混入やＳ／Ｎ比の低下を防止する。また、信号処理部２４は、検出信号の標本化、さらなる増幅、トリガ信号の生成、サンプルホールド等の信号処理を行う。
【００１６】
検出ガンマ線解析装置２６は、Ａ／Ｄ変換部２６０、ディスクリミネータ２６１、トリガ信号発生ビットパターン取得部２６２、システムバスＰＣトランスレータ２６３、ＭＣＡ（Multi Channel Analyzer：マルチチャネルアナライザ）２６４、高電圧電源２６５、波形整形部２６６、システムバス２６７を有している。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部２６０は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００１８】
ディスクリミネータ２６１は、周波数変調、又は位相変調された信号波から、もとの信号波取りだす。
【００１９】
トリガ信号発生ビットパターン取得部２６２は、ディスクリミネータ２６１によって抽出された信号波に基づいて、検出されたガンマ線のビットパターンを取得する。このトリガ信号発生ビットパターン取得部２６２によって取得されたガンマ線の検出情報は、後述するガンマ線源までの距離計測、方向計測のためにコンピュータ２８に送信される。なお、トリガ発生ビットパターンの取得は、コンピュータ２８が実行する構成であってもよい。
【００２０】
システムバスＰＣトランスレータ２６３は、システムバス２６７からコンピュータ２８に種々の信号を送信する送信器である。
【００２１】
ＭＣＡ（Multi Channel Analyzer：マルチチャネルアナライザ）２６４は、Ａ／Ｄ変換部２６０により変換されたデジタル信号の信号値をヒストグラム処理する。
【００２２】
高電圧電源２６５は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれが有する各検出プレートの電極に印加するための高電圧を発生する。本高電圧電源２６５から電極に電圧を供給された各検出器プレートは、本プレートが半導体である場合には、ガンマ線を入射して電子と正孔（ホール）を発生する。また、本プレートがシンチレータである場合には、ガンマ線を入射して、可視光から紫外線までの領域の光を発生する。
【００２３】
波形整形部２６６は、入力パルスの波形を振幅軸上又は時間軸上に沿って所定の波形に変換する。
【００２４】
システムバス２６７は、検出ガンマ線解析装置２６の内部の各デバイス間で種々の信号を送受信するための回路である。
【００２５】
メモリ２６８は、トリガ信号発生ビットパターン取得部２６２によって取得されたガンマ線のビットパターンを記憶する。
【００２６】
コンピュータ２８は、数的処理、画像処理等の機能を有するワークステーション、又はパーソナルコンピュータ等である。コンピュータ２８は、検出ガンマ線解析装置２６から受信した放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれからのガンマ線検出情報に基づいて、図１に示すような検出ガンマ線のエネルギーカウント分布の計測、後述するガンマ線源存在領域の計算、ガンマ線源の位置検出等を実行する。
【００２７】
なお、検出ガンマ線解析装置２６にさらなる数的処理、画像処理等の機能を持たせ、当該検出ガンマ線解析装置２６が後述するガンマ線源存在領域の計算、ガンマ線源の位置検出等を実行する構成であってもよい。
【００２８】
（放射線検出器）次に、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（以下、「放射線検出器２０ａ等」と称する。）の概略構成について詳しく説明する。
【００２９】
図２（ａ）は、放射線検出器２０ａ等の外観図であり、図２（ｂ）は、放射線検出器２０ａ等の内部構成を説明するための図である。また、巣３（ａ）は放射線検出器２０ａ等の上面図、図３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は背面図、図３（ｄ）は図３（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図をそれぞれ示している。
【００３０】
図２、図３の各図に示すように、放射線検出器２０ａ等は、二枚の検出プレート２００と、各検出プレート２００設けられ、当該各検出プレート２００に放射線が入射した場合に発生する電荷を収集するための第１の電極２０１、第２の電極２０２と、を有している。第１及び第２の電極の一方はアノードに、他方はカソードに割り当てられる。
【００３１】
検出プレート２００は、ＣｄＴｅ、Ｃｄ等の半導体等からなる半導体プレートである。半導体以外にも、シンチレータ（例えば、ＮａＩ、Ｇｅ、ＧｓＯ、ＢＧＯ等）等を使用することが出来る。特に検出プレート２００が半導体検出器で構成されている場合は、第１の電極２０１、第２の電極２０２によって、それぞれのプレートに個別の電位を印加することが可能である。
【００３２】
また、検出プレート２００は、図２、図３に示すように、遮蔽率向上の観点から半導体等による平面としている。この構成により、高い精度にて入射したガンマ線数をカウントし、そのエネルギーを検出（スペクトラム解析）することができる。しかし、検出プレート２００は図２、図３に示す平面形態に限定する趣旨ではなく、例えば特願平２００１−３３９７１１に記載されているようなイメージを取得可能な形態であってもよい。
【００３３】
なお、放射線検出器２０と検出ガンマ線解析装置２６とは、コネクタ２２によって接続されており、電極によって収集された電荷は、各検出プレート２００毎（チャネル毎）に後段の検出ガンマ線解析装置２６に送信される（図３（ｃ）参照））。
【００３４】
また、図２、図３では、検出プレート２００を二枚具備する放射線検出器２０ａ等を例示しているが、検出精度の向上又は検出手法の自由度拡大の観点から、さらに多くの検出プレート２００を有する構成であってもよい。何れの構成であっても、検出プレート２００同士の間隔は、制御可能であることが好ましい。
【００３５】
本放射線検出器２０ａ等は、検出プレート２００毎に電荷収集機構を有しているから、ガンマ線が反応を起こした位置（すなわち、ガンマ線が反応を起こした検出プレート２００）と、そこで検出したエネルギーとを独立に知ることができ、また、放射線源までの距離を知ることができる。
【００３６】
すなわち、本検出器２０は、各検出プレート２００で検出したガンマ線のエネルギースペクトル又はその総和から、入射したガンマ線のエネルギー分布又はラインガンマ線のエネルギー値を知ることができる。また、一般に、放射線源までの距離を測定するために必要なものは、単一のエネルギーをもったガンマ線（ラインガンマ線）である。本検出器２０において放射線源までの距離を測定する場合、入射ガンマ線のエネルギーに等しいエネルギーが、いずれかのプレート２００（一層のみ）で検出されたような事象のみを選択し、プレート２００毎に検出された事象の数を比較する。この比較により、そのラインガンマ線が、検出器からどの位の距離にあるかを知ることができる。
【００３７】
（ガンマ線源距離計測処理）
まず、上記放射線源位置計測システム１０による位置計測処理を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、本放射線源位置計測システム１０によって実行される位置計測処理を説明するための図である。図４（ａ）に示す極座標系において、放射線源が（ｒ，θ，φ）で表される位置にあるとする。このとき、例えば特願平２００２−１２２５２４に記載の手法によれば、入射面から数えてｉ番目の検出器プレートでの放射線のカウント数Ｃｉは、次の式（１）に比例する。
【００３８】
Ａｉ（ｒ，θ）・ｒ２／［ｒ２ｓｉｎ２θ＋｛ｒｓｉｎθ＋（ｉ−１）ｄ｝］
（１）
ここで、Ａｉ（ｒ，θ）は、前段の検出プレートによる放射線吸収の効果を表し、検出器の形状（すなわち、検出プレートの形状）に依存する。また、ｒ２／［ｒ２ｓｉｎ２θ＋｛ｒｓｉｎθ＋（ｉ−１）ｄ｝］は、各検出プレートによって異なる放射線源までの距離の効果を表している。
【００３９】
この式（１）に基いて、例えば検出器２０ａの各検出プレート間のカウント数の比を測定し、χ２フィッティングにより、χ２の値を最小にするＧａ（ｒａ，θａ）＝０を得ることができる。また、他の検出器２０ｂ、２０ｃについても同様に、図４（ｂ）に示すように、放射線検出器２０ｂ、２０ｃのそれぞれによる検出データに基づいて、χ２の値を最小にする曲面の方程式Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０を得ることができる。
【００４０】
この様にして得られた、当該曲面上に放射線源が存在する推定される曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０は、のそれぞれは、座標変換することで、Ｍａ（ｒ，θ，φ）＝０、Ｍｂ（ｒ，θ，φ）＝０、Ｍｃ（ｒ，θ，φ）＝０と書くことができる。本放射線源位置計測システム１０では、この様にして求められた曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を連立して解くことにより、放射線源の位置を一意的に特定する。直観的に説明すると、次のようである。すなわち、放射線源は曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ上に存在することから、例えば放射線源は曲面Ｍａと曲面Ｍｂとが交わる曲線上に存在する。これをＣとすれば、当該曲線Ｃと曲面Ｍｃとの交点が上記連立方程式の解であり、放射線源の座標（ｒ，θ，φ）を意味する。
【００４１】
放射線源が存在すると推定される曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０は、上記の様な解析的手法の他に、以下述べる数値的計算による手法、及び較正実験による手法によっても求めることができる。
【００４２】
数値的計算による手法の場合は、次のようである。すなわち、まず、ある位置に放射線源を配置したとき、各検出プレートのカウント数の比がどのようになるかを、モンテカルロ法等のシミュレーションにより、予め求め、記憶しておく。このとき、検出器２０の形状（すなわち、検出プレート２００の形状）等の情報も、取り入れておくことが望ましい。
【００４３】
次に、上記シミュレーションによるカウント数の比を、所定の領域内（例えば、放射線源が存在すると考えられる領域内）の各位置について求め、記憶しておく。
【００４４】
次に、実際に各検出器２０により、放射線を検出する。各検出結果に基づいて、上記手法にて各検出プレートのカウント数の比を求め、上記シミュレーション結果と比較することにより、候補となる放射線源位置を、それぞれの検出器毎に選択する。
【００４５】
この様にして求められた候補となる放射線源位置は、放射線源が存在すると推定される曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０上に存在するはずである。従って、候補となる放射線源位置に基づいて、検出器毎に曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０を求めることができる。
【００４６】
また、較正実験による手法の場合は、上記シミュレーションの代わりに、実際の測定によって、各検出プレートのカウント数の比と検出器配置位置との関係を予め求めておく。この関係に基づいて、実際の検出結果から上記候補となる放射線源位置を選択し、これより、検出器毎に曲面Ｇａ（ｒａ，θａ）＝０、Ｇｂ（ｒｂ，θｂ）＝０、Ｇｃ（ｒｃ，θｃ）＝０を求めることができる。
【００４７】
以上述べた様に、上記システム１０は、解析的手法、数値計算的手法、較正実験による手法のいずれかにより、少なくとも三つの放射線検出器により放射線源が存在する曲面の方程式を、少なくとも三つ特定し、この少なくとも三つの曲線の方程式を連立し解くことで、放射線源の空間的位置を正確に求めることができる。従って、操作者は、例えば放射線検出器を異なる３つの位置に配置し検出することで、容易に放射線源の位置を特定することができる。
【００４８】
（実施形態）
本発明の実施形態に係る放射線源位置計測システムは、例えば医療分野等に実用的なものである。図５は、本実施形態に係る放射線源位置計測システム５０の概略構成と示した図である。放射線源位置計測システム５０は、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃを小型化し、一つの筐体に格納したプローブ５２を具備している。その他の構成要素は、図１に示したシステム１０と略同一である。
【００４９】
図６は、プローブ５２の構成を説明するための図である。同図に示すように、プローブ５２は、小型化された放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有している。各放射線検出器間の相対的な位置関係は、上記手法によって放射線源を一意的に特定できるものであればよく、特に限定する趣旨ではない。すなわち、曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を互いに独立とするものであれば、どのような位置関係であってもよい。例えば、図７（ａ）に示すように放射線検出器同士を話して設置する構成であっても、図７（ｂ）に示すように放射線検出器同士を隣接させる構成であってもよい。また、図７（ｃ）に示すように、検出プレート２００は、他の放射線検出器を構成する検出プレート２００と必ずしも平行である必要はない。しかしながら、プローブ５２のコンパクト化の観点からは、放射線検出器間の距離は小さく、また、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃは並列に設けられていることが好ましい。
【００５０】
なお、放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃの不適切な位置関係としては、同軸上に配列する形態が挙げられる。この場合には、曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃの方程式を連立しても、放射線源の位置としての解を一意的に決定できないからである。
【００５１】
ところで、上記手法に従えば、放射線源が存在する独立した三つの曲面（すなわち、図４（ｂ）に示すＭａ、Ｍｂ、Ｍｃ）を特定できれば、連立方程式を解くことで放射線源の位置を求めることが出来る。従って、放射線源が存在する独立した曲面を最低３つ特定できる構成を有することが、本システムにとって重要である。換言すれば、独立した三つの曲面を特定できれば、どのような構成であってもよい。
【００５２】
この様な観点から、以下プローブ５２の変形例について説明する。
【００５３】
図８、図９、図１０は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。図８（ａ）に示すプローブ５２は、小型化された検出プレート２００が一枚はめ込まれた第１の検出層５３と、小型化された検出プレート２００が三枚はめ込まれた第２の検出層５４とを有するものである。このような形態のプローブ５２であっても、図８（ｂ）に示すように、前段の検出プレート２００と後段の検出プレート２００とからなる独立したＡ，Ｂ，Ｃの三つの検出器を構成することができる。従って、独立した三つの曲面を特定することができる。
【００５４】
また、図９（ａ）に示すプローブ５２は、図９（ｂ）に示す検出プレート２００の第１の検出層５３と第２の検出層５４との位置を入れ替えたものである。このような形態のプローブ５２であっても、ず８（ｂ）に示すように、前段の検出プレート２００と後段の検出プレート２００とからなる独立したＡ，Ｂ，Ｃの三つの検出器を構成することがでる。従って、独立した三つの曲面を特定することができる。
【００５５】
また、図１０（ａ）に示すプローブ５２は、小型化された検出プレート２００が一枚はめ込まれた第１の検出層５７、５８、５９が、同一方向に沿って配列されているものである。ただし、第１の検出層５７、５８、５９の少なくとも一つの検出プレートは、他の層の検出プレートと中心軸を共有しないか、又は異なる形状若しくは異なる大きさを有している。このような形態のプローブ５２であっても、図１０（ｂ）に示すように、異なる検出プレート２００の組み合わせからなる独立したＡ，Ｂ，Ｃの三つの検出器を構成することができる。従って、独立した三つの曲面を特定することができる。
【００５６】
以上述べた構成によれば、例えば放射線医療分野等において、放射性同位元素で標識された薬剤を吸収した部位等を、高い精度にて特定することができる。特に、上記プローブは、コンパクトな形状であるから、手に持って患部に隣接させたり、狭い領域に挿入して使用する等、所望の位置に容易に配置することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解され、例えば次の（１）、（２）に示すように、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００５８】
（１）本実施形態においては、３つの放射線検出器２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより、異なる３つの位置において放射線源が存在する曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを特定する構成であった。これに対し、例えば１つの放射線検出器２０ａのみを具備する構成とし、この放射線検出器２０ａの検出位置をずらすことで、異なる３つの位置において放射線源が存在する曲面Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃを特定する構成であってもよい。
【００５９】
（２）被爆防止や操作性向上の観点から、放射線検出器２０ａ等の位置を遠隔的に制御するための機構をさらに具備する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、参考例に係る放射線源位置計測システム１０を示した図である。
【図２】図２（ａ）は、放射線検出器２０ａ等の外観図であり、図２（ｂ）は、放射線検出器２０ａ等の内部構成を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）は放射線検出器２０ａ等の上面図、図３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は背面図、図３（ｄ）は図３（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図をそれぞれ示している。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本放射線源位置計測システム１０によって実行される位置計測の概念を説明するための図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る放射線源位置計測システム５０の概略構成と示した図である。
【図６】図６は、プローブ５２の構成を説明するための図である。
【図７】図７は、放射線検出器間の相対的な位置関係を説明するための図である。
【図８】図８は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。
【図９】図９は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、プローブ５２の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…放射線源位置計測システム
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…放射線検出器
２２…コネクタ
２４…信号処理部
２６…検出ガンマ線解析装置
２８…コンピュータ
５０…放射線源位置計測システム
５２…プローブ
５３、５７、５８、５９…第１の検出層
５４…第２の検出層
２００…検出プレート
２０１…第１の電極
２０２…第２の電極
２６０…Ｄ変換部
２６１…ディスクリミネータ
２６２…トリガ信号発生ビットパターン取得部
２６３…ＰＣトランスレータ
２６４…ＭＣＡ
２６５…高電圧電源
２６６…波形整形部
２６７…システムバス
２６８…メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段と、を具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システム。
【請求項２】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段と、を具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートとは異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システム。
【請求項３】
前記各検出プレートは、半導体又はシンチレータからなることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線源位置検出システム。
【請求項４】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブ。
【請求項５】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートと異なる形状又は異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブ。
【請求項６】
前記各検出プレートのそれぞれは、半導体又はシンチレータからなることを特徴とする請求項４又は５記載の放射線源位置検出用プローブ。
【請求項１】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段と、を具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システム。
【請求項２】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線検出手段と、前記第１、第２及び第３の方向のそれぞれに関して検出された各放射線に基づいて、放射線源の存在する第１の領域、第２の領域及び第３の領域を推定する放射線源存在領域推定手段と、前記放射線源存在領域推定手段のそれぞれによって推定された各領域に基づいて、前記放射線源の位置を検出する位置検出手段と、を具備し、前記放射線検出手段は、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートとは異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向から入射する放射線を検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向から入射する放射線を検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向から入射する放射線を検出し、前記各放射線源存在領域推定手段は、前記各電荷収集手段によって収集された検出プレート毎の電荷に基づいて、各検出プレートに入射した放射線の数を検出する入射数検出手段と、第１の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第１の領域を推定し、第２の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第２の領域を推定し、第３の検出ユニットを構成する前記各検出プレートに入射した放射線の数と、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとの間隔距離と、に基づいて、前記放射線源が存在する前記第３の領域を推定すること、を特徴とする放射線源位置検出システム。
【請求項３】
前記各検出プレートは、半導体又はシンチレータからなることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線源位置検出システム。
【請求項４】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートを有する第１の層と、前記第１の層の前段又は後段に所定の間隔で配置され、第２、第３及び第４の検出プレートを備えた第２の層と、前記検出プレートのそれぞれに設けられ、各検出プレートに発生した電荷を収集する電荷収集手段と、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第４の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブ。
【請求項５】
入射する放射線を、それぞれ異なる第１、第２、及び第３の方向に関して検出する放射線源位置検出用プローブであって、第１の検出プレートと、前記第１のプレートと第１の間隔で配置される第２の検出プレートと、前記第１のプレートと第２の間隔で配置され、前記第１の検出プレート又は前記第２の検出プレートと異なる形状又は異なる中心軸を有する第３の検出プレートと、を有し、入射する放射線を、前記第１の検出プレートと前記第２の検出プレートとからなる第１の検出ユニットにより前記第１の方向に関して検出し、前記第１の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第２の検出ユニットにより前記第２の方向に関して検出し、前記第２の検出プレートと前記第３の検出プレートとからなる第３の検出ユニットにより前記第３の方向に関して検出すること、を特徴とする放射線源位置検出用プローブ。
【請求項６】
前記各検出プレートのそれぞれは、半導体又はシンチレータからなることを特徴とする請求項４又は５記載の放射線源位置検出用プローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−６３５８９（Ｐ２００９−６３５８９Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８１４０７（Ｐ２００８−２８１４０７）
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【分割の表示】特願２００２−１４５０９７（Ｐ２００２−１４５０９７）の分割
【原出願日】平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【分割の表示】特願２００２−１４５０９７（Ｐ２００２−１４５０９７）の分割
【原出願日】平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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