DOI-PET検出器クリスタルキューブの大面積化の検討

クリスタルキューブ（X’tal cube）は我々が開発中の放射線検出器であり、検出位置を深さ方向（Depth of interaction (DOI) 方向）を含めた3次元で特定する。DOI検出は、PET装置において高感度・高解像度の両立に大きく貢献する。X’tal cubeは、立方体のシンチレータ結晶を3次元に配列した結晶ブロックの全表面に小型受光素子であるMulti-Pixel Photon Counter（MPPC）をいくつか光学結合させた構造を持ち、放射線を検出した結晶から3次元的に広がるシンチレーション光を全表面のMPPCで受光する。MPPC信号のアンガー計算の結果は各結晶に対応する応答を形成し、応答の識別が可能であればその結晶サイズの等方分解能を得たことになる。前回6×6×6の結晶配列で本研究では、MPPCの個数も配置も自由に選べるという特徴を持つX’tal cubeの構造により1方向に連続したDOI検出器を実現させた。シンチレータを連続させることでPET装置のpacking fractionが高くなり、感度の向上が期待できる。試作器の結晶ブロックは3 × 3 × 3 mm3のLu2xGd2(1-x)SiO5 :Ce（LGSO, x = 0.9, 日立化成）結晶6×6配列を14列連ねて形成し、結晶ブロックの全表面に1 mm厚のライトガイドを通して計90個のMPPCを光学結合した。MPPCの結晶に対する配置を図1に示す。用いたMPPCは受光面サイズ3 × 3 mm2、開口率30.7 %の浜松ホトニクス社製S10931-025Pであり、MPPCの受光面以外の結晶ブロック表面は受光量の損失を防ぐために反射材（Multilayer polymer mirrors, 住友3M, 反射率98 %, 厚さ65 μm）で覆った。図2は137Csからのγ線（662 keV）の一様照射で得られた結晶識別能の結果である。中央でも端でも6×6結晶配列の応答が分離し結晶識別が可能であった。これにより、本検出器が3 mmの等方分解能を保っていることが確認できた。なお本開発は、科学技術振興機構（JST）先端計測分析技術・機器開発事業の委託のもと行われている。2010年秋季第71回応用物理学会学術講演