JPS6124656B2

JPS6124656B2 -

Info

Publication number: JPS6124656B2
Application number: JP52036942A
Authority: JP
Inventors: Aaru Fuaraki Mohamatsudo; Ei Mataraaza Jooji; Deiiwaimaa Orei
Original assignee: HAASHO CHEM CO ZA
Current assignee: HAASHO CHEM CO ZA
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1986-06-12
Also published as: US4066908A; JPS52119976A; FR2346728A1; FR2346728B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電離放射線検出装置に関する。更に
詳細には本発明は、通常光電増倍管と組み合せて
用いられ、放射線の監視、例えばアイソトープの
臨床測定に使用される型式のシンチレーシヨン検
出器に関する。

本発明は特に、放射性医薬の溶液の劣化速度を
高精度で測定することができ、かつ放射線源から
放出されるエネルギーの分布の分解能が高いウエ
ルタイプのシンチレーシヨン計数管に関する。

放射線検出装置は一般に、Ｘ線やガンマー線を
照射されたときにそのエネルギーを光に変換して
発光するシンチレーシヨン螢光体と称する物質の
特性に依存している。各発光は一回のシンチレー
シヨンに基くものである。

螢光体は通常、発光またはシンチレーシヨンを
電気的パルスに変換し、そしてこのパルスを増幅
する光電増倍管のような装置と光学的に組み合せ
られる。この光電増倍管からの増幅された電流出
力は、通常の形式で情報をデイスプレーする電子
的装置に伝達される。シンチレーシヨン計数管が
広範囲の分野で種々のタイプの電離放射線の検出
のために普通に使用されるようになつて来たが、
シンチレーシヨン螢光体を更に好ましい形で使用
するために、放射能源の劣化速度の測定、および
入射した放射線のエネルギー分布の分解能の点で
の改良が要求されている。

放射能源の計数効率における改良、すなわちＸ
線またはガンマー線の放射を生ずる放射能源の劣
化と比較しての螢光体で検出される単位時間当り
のシンチレーシヨンの数を記録する能力は螢光体
中に盲穴またはウエルを加工し、典型的には直立
したシリンダー内に円形穴を加工し、そしてハウ
ジングの形状が許すかぎりその穴の底の近くに放
射性材料を配置することによつて達成される。理
想的な状態は、球の中心に放射能源を配置した状
態であり、これによつて放射線が同位元素的に放
射され、そして螢光材料と常に相互作用すること
を保証する。固体螢光体への穴の加工は、理想か
ら外れたものであり、すなわちこの穴の加工は、
光電増倍管と結合される所定の面に均一な光を集
めることができるような幾何学的形状の形成を阻
げることになる。

検出装置の集光出力を均等化する従前の試案に
は、結晶の種々の部分の研摩と残部の粗面化、結
晶が中に配置される保護ハウジング上の反射ある
いは吸収コーテイングまたはペイントの使用、お
よび結晶を取り囲む特殊な反射能をもつた酸化マ
グネシウムまたは酸化アルミニウムの粉末のパツ
キングの使用等が含まれる。これらの努力は、す
べて装置における時間を消費する付加的な過程を
含んでおり、かつこの時間を消費する付加的な過
程に要するコストが非常に大きいものであつた。
更に、１つの結晶から他の結晶への再生能力を得
ることは困難であり、そして各結晶組成物内の
種々の位置における光学的特性を均一に調整する
努力は失敗に終つている。

シンチレーシヨン結晶組成物の表面反射能を変
化させる従来方法の１つは米国特許第3102955号
に開示されている。この特許は、首尾よく研摩に
よつて反射系を補償しこれによつてシンチレーシ
ヨン光出力の均一化の改良を行なつた。しかしな
がらこの特許は、結晶中に盲穴を有するウエル型
アツセンブリーには適用することができず、ウエ
ル型アツセンブリーで同様な技術を使用する試み
は、経済上の問題がありかつ辛じて収支相償うほ
どの成功であつた。

本発明の目的は、ウエル型シンチレーシヨンア
ツセンブリーからの光出力の均一性を改良するこ
とにある。

本発明の他の目的は、多重反射によつて光度を
損失しがちなシンチレーシヨンアツセンブリーの
領域からの集光を改良し、かつ光電増倍管に近接
した領域からの集光を減少させることによつて、
ウエル型シンチレーシヨンアツセンブリーの分解
能および集光効率を高めることにある。

本発明の更に他の目的は、結晶螢光体の表面の
注意深い加工および均一に調整された反射能およ
び吸収性を有するこれらの表面上で材料を使用す
ることによつてシンチレーシヨン螢光体からの光
出力を定常的にすることにある。

本発明の更に他の目的は、ウエルタイプアツセ
ンブリーの製作を容易にし、かつ通常の使用の下
でそれらの完全なる状態を保証する方法を提供す
ることにある。

本発明は、光電増倍管と光学的に組み合せられ
る円形の前面と光電増倍管から光学的におよび物
理学的に離れた後面とを有する適当なシリンダー
形状の無機結晶体から構成されるウエル型シンチ
レーシヨンアツセンブリーに特に適用することが
できる。このシンチレーシヨンアツセンブリー
は、前述した後面から前面に向つて結晶中を軸方
向に延びるウエルを含んでいる。このウエルの深
さは、通常二つの表面の間の全間隔の1/2から3/4
の間である。

前記した利点および他の利点は、ウエルの底に
おける高光度の領域において光を吸収するための
光学的フイルター紙の極めて効果的でかつ均一な
層、ウエルを取り囲む高い反射能をもつセルロー
ス材料の円柱状シート、および装置の後表面に設
けられた反射材料の環状デイスクを使用すること
によつて得ることができる。

本発明は、ドーピングされているものあるいは
自己付活型のものにかかわらず、電離放射線を遮
蔽することのできるものであればいかなるシンチ
レーシヨン無機質結晶にも応用できる。例えば
NaI（Tl）、CsI（Na）、LiI（Eu）、CaF₂（Eu）
等が適した結晶である。

このシンチレーシヨン結晶は通常、その結晶を
物理的な力から保護し、外光がその結晶内に侵入
するのを防止し、さらにその結晶が吸湿性のもの
であるときには湿気がその結晶に侵入してその結
晶を破壊するのを防止するための金属性のハウジ
ング内に封入される。その結晶の一方の面は、ガ
ラスもしくは石英製の窓に光学的に結合されてお
り、さらにその窓は光電増倍管に結合されてい
る。結晶のウエルは、薄いアルミニウム壁で囲ま
れている。ここでアルミニウムが選ばれたのはア
ルミニウムがガンマー線に対する高い透過性を有
しているからである。小型の器かあるいはポリエ
チレンのような適当な非反応性材料で包まれた溶
液の形態の放射能源が、分析の目的でウエル内に
入れられる。ウエルの底は、光電増倍管に近接し
ているので高光度領域である。結晶の後面とウエ
ルの壁に隣接した結晶の領域においては、結晶の
前面に向けられた光が終局的に光電陰極に入る前
に多重反射を受けなければならないので、これら
の領域からの光は弱いものである。各反射におい
ては、結晶を取り囲む媒体中に逃げる光が存在
し、光の大部分は結晶内に反射してもどされ、そ
して光の一部分は媒体の中に実質的に失なわれ
る。

第１図において、ウエル型シンチレーシヨンア
ツセンブリーは、前面８、環状の後面１０、外壁
１６および後面１０から前面８に向かつて両者間
の距離の1/2から3/4程度まで延びるウエル１２を
備えたほぼ円筒形のシンチレーシヨン結晶４を有
している。ウエル１２の底１４は円形をなしてお
り、前面８に平行であり、そしてそのウエルの側
壁３６は円柱形である。結晶４は、適当なハウジ
ング６内に収容されており、このハウジングは組
立てが簡単なようにシリンダー部２０と端部キヤ
ツプ２２からなる。この端部キヤツプ２２は、ウ
エル１２内に延びる円筒部２４とシリンダー部２
０の周囲に嵌合するフランジ２６を有している。
この円筒部２４の底部２５は閉鎖されており、ま
たフランジ２６とシリンダー部２０の間はエポキ
シ樹脂２７によつて溶融シールされている。

結晶４の前面８は高度に研摩されており、ガラ
スもしくは石英製の光学窓３０で被われている。
この光学窓３０は、シリンダー部２０のリツプ部
２８にエポキシ樹脂２９によつて溶融密閉されて
保持されている。また光学窓３０は、光学的に明
かるいエポキシ樹脂を使用して結晶４に接合して
もよい。

光電陰極４０が光学窓３０にシリコーンオイ
ル、グリース等の結合剤によつて光学的に結合さ
れており、結晶４内で生ずるシンチレーシヨンを
検出するようになつている。光電陰極４０は、各
シンチレーシヨンを電気信号に変換する。そして
その電気信号は増幅され、オシロスコープ等の読
取装置で表示されるかあるいはマルチチヤンネル
アナライザー等のよく知られている適当な装置に
送られる。

電離放射線のソースをウエル１２内に置くと、
ウエル１２の底面１４に隣接する結晶で生じたシ
ンチレーシヨンはほとんど反射を介さないで直線
的に光電陰極４０に達する。したがつて、この部
分は最も光が集中する部分となる。これに対し
て、後面１０、ウエルの側壁３６および外壁１６
に沿つた部分で発生したシンチレーシヨンは多重
反射を受けて光電陰極４０に達する。したがつて
これらの面によつて区切られた部分は光の集中の
少ない部分となる。

ウエル１２の底面１４付近の光度は、底面１４
を極めて滑らかとなるように研摩して、光学フイ
ルター３２を結晶４に接触して位置させることに
よつて低下させられる。3300Åと5000Åの間の全
シンチレーシヨンスペクトルにわたつての光の10
ないし90％望ましくは50ないし90％を均一に吸収
することができる光学フイルターを使用すること
ができる。このフイルターは、該フイルターと端
キヤツプの円筒部の間で押圧されている発泡体パ
ツド３１によつて結晶に対して支持されている。
ポリエチレン連続発泡体はこの目的を十分に充足
し得る。

結晶アツセンブリーに容易に組み込むことがで
き、均一な吸収能力を有する１つの特別なタイプ
の光学フイルターが、グラフイツクプロダクツ社
（Graphic Products Corp―oration）によつてフ
オーマツト（Forma―tt）とう登録商標で販売さ
れている。この材料は、ドツト、同心円、平行線
および交差ハツチングの均一かまたは度合がつけ
られた模様を含む種々の格子模様のものとするこ
とができ、この模様は酢酸塩マツトフイルム上に
印刷される。このフイルムの一方の面は、低粘着
性の接着剤で被覆され、本発明においては発泡体
パツド３１に対して押圧されている。フイルター
の模様が光の波長に較べると大きいが、シンチレ
ーシヨンが生ずる有効領域と比較すると小さい場
合最良の結果が得られる。

結晶の円柱状外面および内面１６および３６と
後面１０は、150番のやすり紙かまたは同等のも
ので粗面化される。円柱状内面３６は、軸方向に
直線的に研摩され、一方他の２つの表面は3.1mm
から12.7mmの円で規定された軌跡のパターンで研
摩される。

均一な反射能をもつセルロースエステルタイプ
の紙が、結晶と端キヤツプの円筒部２４の間でウ
エルの内部に沿うライニング３８として使用さ
れ、この紙の静電荷はこの紙と結晶面との接触を
保つ働きをする。第２のシートである反射紙３４
は、端キヤツプ２２と結晶の間で押圧されている
発泡体層３３によつて結晶の後面１０に対して所
定位置に保持される。特に望ましく作用すること
が解つている特別なタイプのセルロースエステル
紙は、ミリポアフイルター社（Millipore Filter
Corp）によつて製造されている微小孔を有する
フイルター紙である。この紙の反射能は、通常波
長範囲400ないし700ナノメートルにおいて、パツ
クされたMgOの反射能の約95から98％である。
このフイルター紙は、厚さ４ミルで、例えば22ミ
クロンの均一な微細孔を有するシートを利用し得
る。

結晶の円柱状外面１６は、結晶とシリンダー部
２０の間の環状帯を例えば酸化アルミニウムのよ
うな光を反射することができる適当な粉末２１で
充填することによつて高い反射能力をもつものと
することができる。酸化マグネシウム、硫化バリ
ウムおよび他の粉末状材料がこの目的を達成する
ために使用され得る。円筒状であつて反射能をも
つセルロースエステルタイプの紙を上述の外面１
６に沿わせて使用することもできるが、この反射
能をもつ粉末はハウジング内の結晶を正しい位置
に維持するという付加的な機能をもつている。

本発明に従つて準備された結晶は、深さが約
3.8cmで直径が約1.9cmのウエルを有する直径が4.4
cmで高さが約5.1cmのNaI（TI）の結晶を使用
し、¹²⁹I₅₃を励起することによる表で示された
エネルギー分解能で説明されているように、従来
のものからは予測し得ないほど進歩したものであ
る。

表分解能従来技術本発明サンプルNo.１ 48.6％ 29.6％サンプルNo.２ 51.2％ 29.4％サンプルNo.３ 62.0％ 29.1％サンプルNo.４ 53.3％ 26.7％サンプルNo.５ 56.2％ 28.3％従来の補償方法は、ウエルの底におけるアルミ
ニウムのハウジング、結晶の後面と接触する端キ
ヤツブおよびウエルの円柱状面を高い反射能をも
つ酸化アルミニウム層で被覆すること、およびウ
エルの底におけるハウジングを黒いペイントで塗
布することを含む。本発明の新規な方法は、結晶
を150番のやすり紙で研摩すること、ウエルの底
における結晶と接触させて50％の光吸収性をもつ
55ラインフオーマツト（Formatt―登録商標）No.
7032光学フイルター紙を使用すること、およびウ
エルの側部のためにGSWP304FOミリポア
（Millipore）フイルター紙を、結晶の後面のため
にミリボアフイルター紙の環状デイスクをそれぞ
れ使用することを含んでいる。

ウエルアツセンブリーに適用される光吸収性裏
打ちコーテイングとして光学フイルター紙を使用
する場合は、次のような利点がある。

(1)光電増倍管へ到達する光の制御が更に正確に
なること、(2)予想される結果が更に均一になるこ
と、(3)所定のシンチレーシヨンアツセンブリーを
すみやかにかつ安く製作することができること、
および(4)使用が簡単であることである。ハーシヨ
ウケミカル（Harshaw Chemical）社で製作され
ているAW型またはＦ型のウエルアツセンブリー
に使用する場合は、85本のラインをもつ70％の光
吸収性を有するフオーマツトNo.7055フイルター紙
が、首尾一貫して30％以下の経済的に容認できる
分解能をもたらすことが知られている。

驚くべきことに、光学フイルターを使用するこ
とによつてハイライト出力の領域における光度を
低下させるばかりでなく、付加的に、何故そうな
るのかは解らないが結晶の後面における光度の均
一性を改良することができる。この結果は、光学
フイルターが光反射性をもつセルロース紙と組合
されて使用されたとき特に顕著である。

以上本発明を、特別な反射体と吸収体、および
特別な表面加工工程の条件について説明したが、
当業者であれば、本発明の範囲から離れることな
く代替物を製作しかつ分解能が30％から50％の改
良を行なうことができるであろう。150番のやす
り紙と特別なパターンが結晶表面を研摩または粗
面化するために使用されなかつたとしても、処理
のあらゆる面の有効性を減ずることなく他の技術
を使用し得る。更に、他の製造者によつて製造さ
れる他の光吸収性シート材料をフオーマツトフイ
ルターの代りに用いることができ、そして他のタ
イプでかつ他の品質のセルロースエステルタイプ
の紙を特殊なミリポアフイルター紙の代りに用い
ることができる。

ウル型アツセンブリーおよびウル自体はほぼ円
柱状である。しかしながら、本発明は結晶および
ウエルの寸法および形状に無関係に応用すること
ができる。かくして円柱状または多角形状のウエ
ルを備えた楕円形、矩形および他の多角形状の結
晶が、上述の表面加工、および光吸収体と光反射
体を使用することによつて利用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光電増倍管と組み合せて使用される
ウエルタイプ無機質結晶装置の一部分を断面で示
した側面図である。２：シンチレーシヨンアツセンブリー、４：シ
ンチレーシヨン結晶、６：ハウジング、８：結晶
４の前面、１０：結晶４の後面、１２：ウエル、
１４：ウエル１２の底、１６：結晶４の外壁、２
０：シリンダー部、２１：粉末、２２：端部キヤ
ツプ、２４：円筒部、２６：フランジ、２７：エ
ポキシ樹脂、２８：リツプ部、２９：エポキシ樹
脂、３０：光学窓、３１：発泡体パツド、３３：
発泡体層、３４：反射紙、３６：側壁、３８：ラ
イニング、４０：光電陰極。

Claims

【特許請求の範囲】１光学的に光電子増倍管と接続することができ
る研摩された前面と、環状の後面と、該後面から
前面に向つて軸方向に延びてはいるが前、後面間
の間隔よりは短い被験試料受入用ウエルとを備え
た円筒状のシンチレーシヨン無機質結晶、この結
晶の形状に従い、該結晶を収容するハウジング、
および前記結晶の前面と結合した光学窓を有する
ウエル型シンチレーシヨンアツセンブリーにおい
て、本体と結晶との間でウエルの側部と結晶の後
面に沿つて設けられた高い光反射能をもつ材料の
層、およびウエルの底において結晶と本体の間に
配され、ウエルの底に近接した結晶の領域で発し
た光の10ないし90％を均一に吸収することができ
る高い光吸収率を有するフイルターを含むウエル
型シンチレーシヨンアツセンブリー。２前記無機質結晶がタリウムをドープされた
NaIであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のウエル型シンチレーシヨンアツセンブリ
ー。３前記光反射層がセルロース材料からなること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のウエル
型シンチレーシヨンアツセンブリー。４前記セルロース材料がセルロースエステルか
らなることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載のウエル型シンチレーシヨンアツセンブリー。５前記セルロースエステルが約22ミクロンの寸
法の均一な微細孔と約４ミルの厚さを有するフイ
ルター紙であることを特徴とする特許請求の範囲
第４項記載のウエル型シンチレーシヨンアツセン
ブリー。６前記光学フイルターが、発した光の50％から
90％を均一に吸収することができる光学フイルタ
ー紙のシートからなることを特徴とする特許請求
の範囲第５項記載のウエル型シンチレーシヨンア
ツセンブリー。７ I¹²⁹である放射能源による励起に基づくアツ
センブリーの分解能が30％以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載のウエル型シン
チレーシヨンアツセンブリー。８光学的に光電子増倍管と接続することができ
る前面と、環状の後面と、被験試料受入用ウエル
とを備えた無機質結晶を使用するウエル型シンチ
レーシヨンアツセンブリーにおいて、高い光強度
の結晶領域と接触し、この領域で発する光の約10
％から90％を吸収することのできる光学フイルタ
ー、および低い光強度の結晶領域と接触している
高い反射能をもつセルロースタイプの層を含み、
これによつて結晶の前面に到達する光束を均一化
することを特徴とするウエル型シンチレーシヨン
アツセンブリー。９前記セルロースタイプの層がセルロースエス
テルフイルター紙であることを特徴とする特許請
求の範囲第８項記載のウエル型シンチレーシヨン
アツセンブリー。１０前記光学フイルターが、発した光の約50％
から90％を均一に吸収することができる光学フイ
ルター紙であることを特徴とする特許請求の範囲
第８項記載のウエル型シンチレーシヨンアツセン
ブリー。１１前記光学フイルターがウエルの底において
結晶に接触して使用されることを特徴とする特許
請求の範囲第８項記載のウエル型シンチレーシヨ
ンアツセンブリー。１２前記ウエルの底においてフイルター紙と接
触している結晶の表面が研摩されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１１項記載のウエル型
シンチレーシヨンアツセンブリー。１３前記高い反射能をもつセルロースタイプの
層が、150番のやすり紙での研摩によつて得られ
たものと等しい荒さを有する結晶の表面と接触し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
載のウエル型シンチレーシヨンアツセンブリー。１４光学的に光電子増倍管と接続することがで
きる研摩された前面、環状の後面およびこの後面
から前面に向つて延びる被験試料受入用円柱状ウ
エルを有するほぼ円筒状のシンチレーシヨン無機
質結晶、およびこの結晶の形状に従い、該結晶を
その前面を除いて取り囲んだハウジングを備えた
ウエル型シンチレーシヨンアツセンブリーを製造
する方法において、近接している結晶において生
じたシンチレーシヨンの10％から90％を均一に吸
収することができる光学フイルターを前記結晶に
接触させて前記ウエルの底に配置し、セルロース
タイプの反射材料のシリンダーを前記結晶に接触
させ、前記ウエルの内部を周らせて配置し、セル
ロースタイプの反射材料の環状デイスクを前記結
晶の後面に接触させて配置することを含むウエル
型シンチレーシヨンアツセンブリーを製造する方
法。１５前記結晶は前記光学フイルターがウエルの
底に接触して配置される前に、このウエルの底が
研摩されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１４項記載のウエル型シンチレーシヨンアツセ
ンブリーの製造方法。１６前記ウエルの円柱状壁は、これに接触して
反射材料が配置される前に150番のやすり紙と同
等なやすり紙によつて螺旋を描くようにして粗面
化されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１４項記載のウエル型シンチレーシヨンアツセン
ブリーの製造方法。１７前記結晶の後面が、150番のやすり紙と同
等なやすり紙によつて約3.2から6.4mmの円を描く
ようにして粗面化されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１４項記載のウエル型シンチレー
シヨンアツセンブリーの製造方法。