PMT（Photomultiplier Tube：光電子増倍管）

一言でいうと

PMT（Photomultiplier Tube）は、目に見えないほどかすかな光を、電気の信号として100万倍にまで増幅する真空管です。核医学の検出器の心臓部にあたります。

なぜ増幅が必要なのか

ガンマカメラでは、体から出たガンマ線がシンチレータ（NaI(Tl)結晶）に当たり、わずかな光（シンチレーション光）に変わります。

ただしこの光は、そのままでは弱すぎて画像になりません。そこでPMTの出番です。

3つのステップ

① 光電面 — 光を電子に変える

PMTの入口には光電面（フォトカソード）があります。ここに光が当たると、光電効果によって電子が飛び出します。これを光電子と呼びます。

ここで生まれる電子は、まだほんの数個です。

② ダイノード — 電子を雪だるま式に増やす

飛び出した電子は、電圧をかけたダイノードという電極に加速されてぶつかります。1個の電子がぶつかると、3〜5個の電子が跳ね返って出てきます（二次電子放出）。

これを10段ほどくり返すと、最初の1個が最終的に約100万個（10⁶）にまで増えます。

③ 陽極 — 電気信号として取り出す

増えきった電子を陽極で集め、電気信号として出力します。

順番をまとめると、光 → 電子 → 増幅 → 電気信号です。

ガンマカメラでの使われ方

ガンマカメラには、PMTが数十本（37〜90本程度）、六角形にすき間なく並んでいます。

シンチレータのある一点が光ると、その光は広がって複数のPMTに同時に届きます。光った場所に近いPMTほど強く、遠いPMTほど弱く反応します。

そこで各PMTの出力の比率から重心を計算して、「どこが光ったか」を決めます。これをアンガー型位置演算と呼びます。

つまり位置は1本のPMTで決まるのではなく、周りのPMTとのバランスで決まります。

同時に、すべてのPMTの出力を足し合わせた値が、そのガンマ線のエネルギーになります。この値を使って、散乱線を除くエネルギーウィンドウ（波高分析）をかけます。

弱点と、置き換わりつつある流れ

PMTは磁場の影響を強く受けます。電子が真空中を飛ぶ距離を利用しているため、磁場があると軌道が曲がってしまうからです。

そのためMRIと組み合わせるPET/MRIでは、PMTは使えません。代わりに磁場に強い半導体検出器（APD、SiPM）が使われます。近年はPET単体でもSiPMへの置き換えが進んでいます。

また、PMTは真空管なので大きく、高電圧を必要とする点も弱点です。