発明の詳細な説明【技術分野】 【０００１】 本発明は、シンチレータの時間応答を評価する方法に関するものである。 続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】 【０００２】 シンチレータは、高エネルギの放射線（例えば、ガンマ線、Ｘ線、α線など）と相互作用することによりシンチレーション光を発生するものであり、また、シンチレーション光に加えてチェレンコフ光を発生する場合がある。シンチレータは、シンチレーション光（およびチェレンコフ光）を受光する光検出器とともに用いられる。ここで用いられる光検出器は、例えば光電子増倍管（Photomultiplier Tube、ＰＭＴ）およびシリコンフォトマルチプライヤ（Silicon Photomultiplier、ＳｉＰＭ）等である。ＰＭＴおよびＳｉＰＭは、フォトンカウンティング（光子計数）計測が可能であり、アナログ的な計測も可能である。 【０００３】 フォトンカウンティング計測が可能なＳｉＰＭ（デジタルＳｉＰＭ）は、検出されたすべてのシンチレーション光子の情報を取得することができるので、シンチレータにおいて放射線が相互作用した時刻を、理論限界まで高めた時間分解能で検出することができる。デジタルＳｉＰＭは、シンチレータにおいて放射線が相互作用した際に最初に発生する確率が高いとされているチェレンコフ光の光子の情報を得ることができる。また、デジタルＳｉＰＭからの出力信号を加算することにより、シンチレータの特性を評価することができ、また、ＳｉＰＭの単一光子時間分解能（Single Photon Time Resolution、ＳＰＴＲ）を高精度に評価することができる。 【０００４】 一方で、デジタルＳｉＰＭと比べて、アナログ計測が可能なＳｉＰＭ（アナログＳｉＰＭ）は、光子検出効率が高く、製造が容易であり、出力信号の処理が容易であり、また、取り扱いが容易であることから、今なお使用されて続けている。 【０００５】 シンチレータおよび光検出器を含む放射線検出器は、例えば、陽電子放出断層撮影（Positron Emission Tomography、ＰＥＴ）装置および単一光子放出断層撮影（Single Photon Emission Computed Tomography、ＳＰＥＣＴ）装置などの放射線断層撮影装置だけでなく、放射線を検出する様々な装置において用いられ得る。 【０００６】 シンチレータとして様々な材料からなるものが知られており、また、新たな材料からなるシンチレータも開発されている。シンチレータの重要な特性の評価項目の一つとして、放射線との相互作用によるシンチレーション光発生の時間応答が挙げられる。また、シンチレータの時間応答を評価する方法として、時間相関単一光子計数（Time-Correlated Single Photon Counting、ＴＣＳＰＣ）法およびアベレージ法（非特許文献１，２）等が知られている。 【０００７】 ＴＣＳＰＣ法では、ＲＩ線源で発生して互いに反対方向に飛行する一対のガンマ線光子のうち、一方の光子が評価対象のシンチレータに入射したときに該シンチレータで発生したシンチレーション光を光検出器により検出して該光検出器から信号パルスを出力させるとともに、他方の光子を参照用の放射線検出器により検出して該放射線検出器から同期パルスを出力させる。ＲＩ線源で発生した多数の光子対それぞれについて信号パルスと同期パルスとの間の時間差を求め、これらの時間差のヒストグラムに基づいて評価対象のシンチレータの時間応答を評価する。 【０００８】 アベレージ法では、ＲＩ線源で発生したガンマ線光子が評価対象のシンチレータに入射したときに該シンチレータで発生したシンチレーション光を光検出器により検出し、その光検出器から出力される電気信号の波形を取得する。ＲＩ線源で発生した多数の光子それぞれについて取得した信号波形を平均化し、その平均化波形に基づいて評価対象のシンチレータの時間応答を評価する。 【先行技術文献】 【非特許文献】 【０００９】 S. Qian, L. Ma, Y. Zhu, et al.,“LYSO scintillation light test with an ultra-fast MCP-PMT,” J. Phys.: Conf.Ser., 2374, 012115, 2022 I. Gerasymov, S.Witkiewicz-Lukaszek, T. Zorenko, et al., “Effects of co-doping with divalentcations on performance of YAG:Ge,C scintillator,” IEEE Trans. Nucl. Sci, Vol.70,pp.1362-1369, 2023 S. Gundacker et al. “Experimentaltime resolution limits of modern SiPMs and TOF-PET detectors exploring differentscintillators and Cherenkov emission,” Phys. Med. Biol., 65 (2020) 025001 Eric Berg, Emilie Roncali, WillHutchcroft, Jinyi Qi, Simon R Cherry, “Improving Depth,Energy and Timing Estimation in PET Detectors with Deconvolution and Maximum LikelihoodPulse Shape Discrimination,” IEEE Trans. Med. Imag.,vol. 35, pp.2436-2446, 2016 M.V.Nemallapudi et al. “Single photon time resolution of state of the art SiPMs,”JINST 11 P10016 (2016) 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 【００１０】 ＴＣＳＰＣ法は、シンチレータの時間応答を高精度に評価することができるものの、信号パルスと同期パルスとの間の時間差のヒストグラムを求めるのに長時間（例えば１０日以上ないし１ヶ月程度）を要する。アベレージ法は、シンチレータに入射する多数の光子について平均化波形を得るのに比較的短時間（例えば３０分以下）で済むものの、光検出器の時間応答を含んだ情報となるため評価精度が低い。 （【００１１】以降は省略されています） この特許をJ-PlatPatで参照する
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