CN103003717A - 闪烁器阵列的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种闪烁器阵列的制造方法,在第一及第二闪烁器基板上分别形成多个槽之后在与槽正交的方向上进行切断,从而形成具有单元部的第一及第二闪烁器条块,将多组第一及第二闪烁器条块按照单元部朝下的方式隔着隔离体而排列固定在支撑板上,通过研磨除去第一及第二闪烁器条块各自的连结部,形成第一及第二单元分别排成一列的第一及第二单元阵列,向第一及第二单元阵列的槽及间隙中填充反射材料用树脂,使其硬化后将支撑板除去,从而形成一体的树脂硬化集合体,通过将第一及第二单元阵列的相邻的组之间的树脂层切断,将树脂硬化集合体按第一及第二单元阵列的组进行分割,来制造双阵列型的闪烁器阵列。
Description
技术领域
本发明涉及高精度且高效地制造放射线检测器用的双阵列型的闪烁器阵列的方法。
背景技术
作为放射线检查装置之一有计算机断层摄影装置(ComputedTomography(CT)装置)。CT装置具有:放射X射线扇形射束的X射线管;和排列设置了多个放射线检测元件的放射线检测器。X射线管和放射线检测器将测定对象置于中心而对置配置。从X射线管放射的X射线扇形射束透过测定对象,由放射线检测器进行检测。按每次照射而改变照射角度来收集X射线吸收数据,通过计算机解析来算出测定对象的断层面上的各个位置的X射线吸收率,构成与X射线吸收率相应的图像。放射线检测元件由多个闪烁器单元构成。作为放射线检测器,可采用组合了闪烁器及硅光电二极管的检测器、或组合了闪烁器及光电子倍增管的检测器。
利用了X射线能量的检测灵敏度分布不同的两种闪烁器的双能量检测器例如公开于美国专利4,511,799号及WO 2006/114715(日本特表2008-538966号)中。美国专利4,511,799号公开了一个闪烁器的发光由一个二极管接收、另一个闪烁器的发光由另一个二极管接收的双能量检测器,但并未公开具体制造方法。另外,WO 2006/114715中也未具体公开闪烁阵列的制造方法。
日本特开2002-236182号(美国专利6,793,857号)公开了制造将宽度不同的闪烁器单元组合而成的一维或多维检测器阵列的方法。在该方法中,(a)形成由含有对放射线敏感的材料的感测层和基层构成的复合层,(b)为了将感测层分割成相互绝缘的各个要素,从基层的相反侧对复合层的材料进行切削,从而在感测层中形成隔壁。然而,在该方法中,随着单元数量增加而工时增大,装配精度下降。
日本特开2001-174564号中公开了一种X射线检测器阵列,其中,对能量分布不同的X射线进行检测的两种闪烁器元件在X射线的透过方向上配置,与各闪烁器元件对应的光检测元件在与其闪烁器元件垂直的方向上配置,多个闪烁器元件及多个光检测元件形成了列。多个闪烁器元件由光反射性物质一体地模制而成。然而,日本特开2001-174564号中并未具体公开X射线检测器阵列的制造方法。
日本特表2009-524015号中公开了一种制造闪烁阵列的方法,其中,制作闪烁陶瓷的晶片,在陶瓷晶片的上表面形成正交的两个方向的多个狭缝,通过使陶瓷晶片的表面的一部分氧化来形成反射层,从而制造闪烁阵列。形成各个像素的间隙的狭缝也同样被反射层填充。但是,该闪烁阵列由一种闪烁陶瓷形成。因此,日本特表2009-524015号中关于高精度地排列两种闪烁单元的技术既没有公开也没有给出启示。
发明内容
(发明所要解决的课题)
因此,本发明的目的在于,提供一种高精度且高效率地制造利用了X射线能量的检测灵敏度分布不同的两种闪烁器的双阵列型的闪烁器阵列的方法。
(用于解决课题的手段)
制造双阵列型的闪烁器阵列的本发明的第一方法包括:
(1)在第一闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第一闪烁器基板,从而形成第一闪烁器单元部以梳齿状排列的第一闪烁器条块的步骤;
(2)在与所述第一闪烁器基板的组成不同的第二闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第二闪烁器基板,从而形成第二闪烁器单元部以梳齿状排列的第二闪烁器条块的步骤;
(3)将多组所述第一及第二闪烁器条块按照所述第一及第二闪烁器单元部朝下的方式排列固定在支撑板上的步骤;
(4)通过对所述第一及第二闪烁器条块各自的连结部进行研磨除去,使所述第一及第二闪烁器条块的槽在表面露出,从而使多个由第一闪烁器单元排成一列的第一单元阵列和第二闪烁器单元排成一列的第二单元阵列构成的组平行排列的步骤;
(5)向所述第一及第二单元阵列的至少槽及间隙中填充反射材料用树脂,使其硬化后除去所述支撑板,从而形成具有多个由所述第一及第二单元阵列并排排列而成的组的一体的树脂硬化集合体的步骤;和
(6)通过将所述第一及第二单元阵列的相邻的组之间的树脂层切断,从而将所述树脂硬化集合体按所述第一及第二单元阵列的组进行分割的步骤。
制造双阵列型的闪烁器阵列的本发明的第二方法包括:
(1)在第一闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第一闪烁器基板,从而形成第一闪烁器单元部以梳齿状排列的第一闪烁器条块的步骤;
(2)在与所述第一闪烁器基板的组成不同的第二闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第二闪烁器基板,从而形成第二闪烁器单元部以梳齿状排列的第二闪烁器条块的步骤;
(3)将多组所述第一及第二闪烁器条块按照所述第一及第二闪烁器单元部朝上的方式排列固定在支撑板上的步骤;
(4)向所述第一及第二闪烁器条块的至少槽及间隙中填充反射材料用树脂,使其硬化后除去所述支撑板,从而形成具有所述第一及第二闪烁器条块的一体的树脂硬化集合体的步骤;
(5)对所述第一及第二闪烁器条块各自的连结部进行研磨除去,从而制作具有多个由第一单元阵列及第二单元阵列并排排列而成的组的一体的单元阵列集合体的步骤,其中所述第一单元阵列由所述第一闪烁器单元部构成,所述第二单元阵列由所述第二闪烁器单元部构成;和
(6)通过将所述第一及第二单元阵列的相邻的组之间的树脂层切断,从而将所述单元阵列集合体按所述第一及第二单元阵列的组进行分割的步骤。
在第一及第二方法中,优选通过对所述树脂硬化集合体的两面进行研磨,制作所述第一单元阵列及所述第二单元阵列露出的规定厚度的一体的单元阵列集合体,然后由反射材料用树脂覆盖所述单元阵列集合体中的所述第一及第二单元阵列的一个露出面。
在第一及第二方法中,优选在由反射材料用树脂覆盖所述单元阵列集合体中的所述第一及第二单元阵列的一个露出面之后,将所述反射材料用树脂的覆盖层研磨加工至规定厚度。
在第一及第二方法中,优选所述第一及第二闪烁器条块各自在所述槽的两侧具有一对对位槽,在所述第一及第二闪烁器条块的所述对位槽中插入第一隔离体,在各组的所述第一闪烁器条块与第二闪烁器条块之间配置第二隔离体,在所述第一闪烁器条块及第二闪烁器条块的相邻的组之间配置第三隔离体。
在第一及第二方法中,优选对所述第一及第二闪烁器条块进行热处理。
在第二方法中,优选所述第二及第三隔离体具有在相邻的闪烁器条块之间配置的平坦的大面积部、和从所述大面积部超过所述第一及第二闪烁器条块的上表面而突出的垂直部,所述第二隔离体的垂直部具有与所述第三隔离体的垂直部不同的着色部。
在第二方法中,优选所述第二及第三隔离体的垂直部具有不同的高度及/或宽度。
优选第一及第二闪烁器中的一方对高能量的X射线具有高的检测灵敏度,另一方对低能量的X射线具有高的检测灵敏度。
例如,若第一闪烁器由钇-钆-铝-镓石榴石(YGAG)构成,第二闪烁器由硫氧化钆(GOS)构成,则与第一闪烁器相比第二闪烁器所检测的X射线的能量分布高。该情况下,优选第一闪烁器用的YGAG具有例如由被Ce、Pr等稀土类元素活化后的(Y1-xGdx)3+a(GauAl1-u)5-aO12(其中,x为0.10~0.5,u为0.2~0.6,a为-0.05~+0.15)表示的组成。另外,优选第二闪烁器用的GOS具有由被从Pr、Ce及Tb中选出的至少1种元素活化后的Gd2O2S表示的组成。
另外,若第一闪烁器由钇-钆-铝-镓石榴石(YGAG)构成,第二闪烁器由钆-铝-镓石榴石(GGAG)构成,则与第一闪烁器相比第二闪烁器所检测的X射线的能量分布高。该情况下,优选第一闪烁器用的YGAG具有例如由被Ce、Pr等稀土类元素活化后的(Y1-xGdx)3+ a(GauAl1-u)5-aO12(其中,x为0.10~0.5,u为0.2~0.6,a为-0.05~+0.15)表示的组成。另外,优选第二闪烁器用的GGAG具有由被Ce、Pr等稀土类元素活化后的(Gd1-xLux)3+a(GauAl1-u)5-aO12(其中,x为0~0.5,u为0.2~0.6,a为-0.05~+0.15)表示的组成。
(发明效果)
根据本发明的方法,能够高效率且高精度地制造出由根据X射线的能量分布而检测灵敏度不同的两种闪烁器构成的双阵列型闪烁器阵列。特别是,由于将通过在第一及第二闪烁器基板上形成多个槽后在与槽正交的方向上进行切断而形成的第一及第二闪烁器条块排列在支撑板上,因此能够简单且准确地排列第一及第二单元。进而,若使用第一~第三隔离体,则能够准确地对第一及第二单元进行定位。
若使用一体地具有在相邻的闪烁器条块之间配置的平坦的大面积部、和从大面积部超过第一及第二闪烁器条块的上表面而突出的垂直部的第二及第三隔离体,则不仅高度及宽度非常小的第一及第二闪烁器条块的定位变得容易,而且定位的准确性的确认也变得容易。
具有上述特征的本发明的方法适合使用在CT装置用或行李检查用的陶瓷闪烁器阵列的制造中。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的闪烁器阵列的制造方法的流程图。
图2(a)是概略表示第一实施方式的方法中的步骤A2的立体图。
图2(b)是概略表示第一实施方式的方法中的步骤a2的立体图。
图3是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A3获得的YGAG条块的立体图。
图4是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤a3获得的GOS条块的立体图。
图5(a)是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A5,在第一支撑板上隔着粘接件及第一~第三隔离体而配置的YGAG条块及GOS条块的立体图。
图5(b)是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A6,对YGAG条块及GOS条块的背面侧进行研磨而除去条块连结部后的状态的立体图。
图6是概略表示第一实施方式的方法中的步骤A7的立体图。
图7是概略表示第一实施方式的方法的步骤A7中形成的树脂硬化集合体的立体图。
图8是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A8而获得的单元阵列集合体的立体图。
图9是概略表示第一实施方式的方法中的步骤A9的立体图。
图10(a)是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A9覆盖了树脂后的单元阵列集合体的立体图。
图10(b)是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A10对树脂层进行研磨而获得的闪烁器阵列集合体的立体图。
图11是概略表示通过第一实施方式的方法中的步骤A11对闪烁器阵列集合体进行分割而获得的双阵列型的闪烁器阵列的立体图。
图12是表示本发明第三实施方式的闪烁器阵列的制造方法的流程图。
图13是表示本发明第四实施方式的闪烁器阵列的制造方法的流程图。
图14是概略表示通过第四实施方式中的步骤A5-2,在第一支撑板上隔着粘接件及第一~第三隔离体而配置的YGAG条块及GOS条块的立体图。
图15是表示第一支撑板上的YGAG条块及GOS条块、粘接件及第一~第三隔离体的配置的俯视图。
图16(a)是图15的A-A剖视图。
图16(b)是图15的B-B剖视图。
图17是概略表示第四实施方式的步骤A7中形成的树脂硬化集合体的立体图。
图18(a)是表示第四实施方式的方法中使用的第二隔离体的一例的剖视图。
图18(b)是表示第四实施方式的方法中使用的第三隔离体的一例的剖视图。
图19(a)是表示第四实施方式的方法中使用的第二隔离体的另一例的剖视图。
图19(b)是表示第四实施方式的方法中使用的第三隔离体的另一例的剖视图。
具体实施方式
下面,参照附图详细说明本发明的实施方式,但本发明并不限定于这些实施方式。各实施方式的说明在没有特别声明的情况下也可应用于其他实施方式。
[1]第一实施方式
图1是表示本发明第一实施方式的闪烁器阵列的制造方法的流程图。首先,制作具有被Ce元素活化后的钇-钆-铝-镓石榴石(YGAG)的组成的闪烁器烧结体所构成的矩形板状的YGAG基板10a(步骤A1)。然后,如图2(a)所示,利用切削用旋转磨具19,在YGAG基板10a的一个面上形成多个平行的槽3a(步骤A2)。优选槽3a的深度在YGAG基板10a的厚度的60~90%左右。相邻的槽3a之间的部分成为YGAG单元部2a。在图2(a)中,为了图示的简化而用线描绘了各槽3a,但实际上如图11所示各槽3a相对于各单元部2d而言具有充分的宽度。优选各槽3a的宽度在各单元部2a的宽度的1~10%左右。优选槽3a平行于矩形板状的YGAG基板10a的对置的边5a。在YGAG基板10a中,将具有槽3a的面称为表面fa,将相反侧的面称为背面ba。如图2(a)中座标轴所示,YGAG基板10a的厚度为X方向,多个平行的槽3a的方向为Y方向,槽3a的排列方向(与槽3a正交的方向)为Z方向。
在多个槽3a的两侧(YGAG基板10a的对置边5a的内侧),形成与这些槽平行的一对对位槽4a。优选对位槽4a平行于矩形板状的YGAG基板10a的对置的边5a。由于构成闪烁器阵列的YGAG单元组和GOS单元组不能出现位置偏移,所以必须将YGAG基板10a的各对位槽4a与最外侧的槽3a之间的间隔Da准确地设定为规定值。
将形成了多个平行的槽3a及一对平行的对位槽4a的矩形板状的YGAG基板10a,与槽3a成直角地以规定宽度d1进行切削,获得图3所示的带有多个槽的细长的YGAG条块10b(步骤A3)。多个槽3a及一对对位槽4a分别因切断而变短,成为槽3b及对位槽4b。相邻的槽3b之间的YGAG单元部2a分别成为YGAG单元部2b。YGAG条块10b的表面fb及背面bb分别对应于表面fa及背面ba。在表面fb侧,多个YGAG单元部2b以梳齿状排列,YGAG单元部2b通过背面bb侧的连结部而连结成一体。
为了缓和因切断而蓄积的应变,优选根据需要对YGAG条块10b实施热处理(步骤A4)。若能够尽量慢地进行切断则YGAG条块10b中蓄积的应变会减少,所以也可省略热处理工序,但若切削速度降低则槽加工时间会变长。进行热处理时,其条件优选为在1000~1600℃下进行5~200分钟。
另外,制作具有被Pr及Ce元素活化后的硫氧化钆(gadoliniumoxysulfide)的组成的闪烁器烧结体所构成的矩形板状的GOS基板20a(步骤a1)。GOS基板20a具有与YGAG基板10a相同的厚度。然后与步骤A2同样,如图2(b)所示,利用切削用旋转磨具19,在GOS基板20a的一个面上形成多个平行的槽13a(步骤a2)。优选槽13a的深度在GOS基板20a的厚度的60~90%左右。相邻的槽13a之间的部分成为GOS单元部12a。在图2(b)中,为了图示的简化而用线描绘了各槽13a,但实际上如图11所示各槽13a相对于各单元部12d而言具有充分的宽度。优选各槽13a的宽度在各单元部12a的宽度的1~10%左右。优选槽13a平行于矩形板状的GOS基板20a的对置的边15a。在GOS基板20a中,将具有槽13a的面称为表面Fa,将相反侧的面称为背面Ba。如图2(b)中座标轴所示,GOS基板20a的厚度为X方向,多个平行的槽13a的方向为Y方向,槽13a的排列方向(与槽13a正交的方向)为Z方向。
在多个槽13a的两侧(GOS基板20a的对置边15a的内侧),形成与这些槽平行的一对对位槽14a。优选对位槽14a与槽13a同样平行于矩形板状的GOS基板20a的对置的边15a。由于构成闪烁器阵列的YGAG单元组和GOS单元组不能出现位置偏移,因此不仅GOS基板20a的相邻的槽13a的间隔tb及一对对位槽14a的间隔Tb必须分别准确地与YGAG基板10a的相邻的槽3a的间隔ta及一对对位槽4a的间隔Ta相同,而且GOS基板20a中的各对位槽14a与最外侧的槽13a之间的间隔Db也必须准确地和YGAG基板10a中的各对位槽4a与最外侧的槽3a之间的间隔Da相同。
将形成了多个平行的槽13a及一对平行的对位槽14a的矩形板状的GOS基板20a,与槽13a成直角地以规定宽度d2进行切削,获得图4所示的带有多个槽的细长的GOS条块20b(步骤a3)。GOS条块20b的宽度d2比YGAG条块10b的宽度d1大。优选d2/d1为1.1~10。多个槽13a及一对对位槽14a分别因切断而变短,成为槽13b及对位槽14b。相邻的槽13b之间的GOS单元部12a分别成为GOS单元部12b。GOS条块20b的表面Fb及背面Bb分别对应于表面Fa及背面Ba。在表面Fb侧,多个GOS单元部12b以梳齿状排列,GOS单元部12b通过背面Bb侧的连结部而连结成一体。
为了缓和因切断而蓄积的应变,优选对GOS条块20b实施热处理(步骤a4)。若能够尽量慢地进行切断则GOS条块20b中蓄积的应变会变少,因此也可省略热处理工序,但若切削速度降低则槽加工时间会变长。进行热处理时,其条件优选为在600~1300℃下进行5~200分钟。
YGAG条块10b及GOS条块20b只是将YGAG基板10a及GOS基板20a分别以宽度d1及d2进行切断而得到的,因此GOS条块20b的相邻的槽13b的间隔tb及一对对位槽14b的间隔Tb分别准确地与YGAG条块10b的相邻的槽3b的间隔ta及一对对位槽4b的间隔Ta相同。
如图5(a)所示,将YGAG条块10b及GOS条块20b通过粘接件(未图示)交替配置到第一支撑板30的表面fs上并定位(步骤A5)。为此,首先,在第一支撑板30的表面fs上设置粘接件,然后,以与YGAG条块10b及GOS条块20b的对位槽4b及14b相同的间隔平行配置两个第一隔离体(未图示)。第一隔离体可以是例如对位槽4b及14b所承受的剖面四角形状或圆形状的棒状销。在固定YGAG条块10b及GOS条块20b之后要卸除第一隔离体的情况下,第一隔离体的剖面必须是带有余量地由对位槽4b及14b承受的尺寸。由此,即使后续通过压板而相对于粘接件按压YGAG条块10b及GOS条块20b,第一隔离体也不会粘接于粘接件,能够容易地卸除。另外,由于第一隔离体的剖面尺寸比对位槽4b及14b的剖面尺寸稍小,因此在Z方向的定位时使第一隔离体的一面与对位槽4b及14b的一面抵接。
闪烁器阵列由平行排列的YGAG单元组的列和GOS单元组的列构成,因此1个YGAG条块10b和1个GOS条块20b构成一组,需要准确设定各组中的YGAG条块10b和1个GOS条块20b之间的间隔。为此,在各组中的YGAG条块10b与GOS条块20b之间夹设第二隔离体(未图示),从而将二者之间的间隔准确地设为g1。第二隔离体可以是一边的长度为g1的剖面正方形状的棒状销、或直径为g1的剖面圆形的棒状销。在YGAG条块10b及GOS条块20b定位后要卸除第二隔离体的情况下,优选第二隔离体与粘接件的接触面积小。另外,在接触面积大的情况下,优选将第二隔离体配置到对位槽4b、14b附近的部分(后续会切掉的部分)。
由于相邻的组的YGAG条块10b与GOS条块20b之间在后续要进行切断,所以可以是闪烁器阵列的外周部的宽度的约2倍的间隔g3,未必要与间隔g1相同。因此,在相邻的组的YGAG条块10b与GOS条块20b之间配置第三隔离体(未图示)。第三隔离体具有与第二隔离体相同或不同的长度的边或直径。第三隔离体也可以是一边的长度为g3的剖面正方形状的棒状销、或直径为g3的剖面圆形的棒状销。在YGAG条块10b及GOS条块20b定位之后要卸除第三隔离体的情况下,优选第三隔离体与粘接件的接触面积小。另外,在接触面积大的情况下,优选将第三隔离体配置到对位槽4b、14b附近的部分(后续会切掉的部分)。
在隔着第一~第三隔离体将所有YGAG条块10b及GOS条块20b暂且定位后,首先将第一隔离体准确定位后固定到外部的框体(未图示)上。由于在该状态下YGAG条块10b及GOS条块20b在Y方向上也是移动自如的,因此通过将隔着第二及第三隔离体而排列的YGAG条块10b及GOS条块20b从Y方向轻轻推动,从而将Y方向的间隔交替设为g1及g3。然后,将所有YGAG条块10b及GOS条块20b在Z方向上轻轻推动,使各对位槽4b及14b的一面与第一隔离体抵接。通过多次反复进行该过程,来提高YGAG条块10b及GOS条块20b在Y方向及Z方向上的定位精度。
粘接件只要能够对YGAG条块10b及GOS条块20b进行固定,并在后续步骤中也能准确地保持这些条块的位置即可,并不特别限定,例如可使用粘接剂、两面粘接膜、两面粘接带等。其中,从定位精度及操作性的观点出发优选感压粘接剂或感压两面粘接膜。
在第一支撑板30的表面fs上设置了感压粘接剂或感压两面粘接膜的情况下,在隔着第一~第三隔离体而被准确定位的所有YGAG条块10b及GOS条块20b的上表面上载置压板(未图示),对压板在X方向(相对于条块10b、20b而言的直角方向)上均匀地进行按压,则感压粘接剂或感压两面粘接膜表现出粘接力,YGAG条块10b的表面fb及GOS条块20b的表面Fb被粘接固定在第一支撑板30的表面fs上。若将压板卸除,则YGAG条块10b的背面bb及GOS条块20b的背面Bb露出。
由于YGAG条块10b的槽3b的间隔ta及各对位槽4b与最外侧的槽3b之间的间隔Da分别准确地和GOS条块20b的槽13b的间隔tb及各对位槽14b与最外侧的槽13b之间的间隔Db相同,因此通过借助于第一隔离体的在Z方向上的定位,多个YGAG单元部2b与多个GOS单元部12b之间不存在Z方向上的位置偏移。而且,通过夹设第二及第三隔离体,能够准确对准多个YGAG单元部2b及GOS单元部12b在Y方向上的位置。进而,由于YGAG条块10b及GOS条块20b具有相同高度,因此通过均匀的按压,这些条块10b及20b的X方向上的位置也能被准确对准。
作为第一~第三隔离体,可代替棒状销而使用夹具、或者对位用的框或销。作为对位用销,可使用例如直径为0.2~1mm的不锈钢制的销等。在使用对位用的框或销的情况下,由于未使用棒状销,因此YGAG条块10b及GOS条块20b上也可不形成对位用槽。
作为对位用的框,可使用具有供YGAG条块10b及GOS条块20b嵌合的长孔或狭缝的薄板。对位用框的材料例如是不锈钢或硅。若使用对位用框,则能够高精度高效率且成品率优良地制造闪烁器阵列。若使用一体的框,则与组合对位用槽和棒状销的方法相比工时减少,效率更高。
在步骤A5之后,对YGAG条块10b的背面bb及GOS条块20b的背面Bb同时进行平面研磨。在研磨面到达槽13b及3b时,如图5(b)所示,通过YGAG条块10b及GOS条块20b的连结部而连结的单元部2b、12b分离,分别成为YGAG单元2c及GOS单元12c(步骤A6)。YGAG条块10b及GOS条块20b的槽3b及13b分别成为槽3c、13c(步骤A6)。也可在平面研磨后卸除第一~第三隔离体。若第一~第三隔离体为棒状销,则与粘接件的接触面积小,因此能够在除去压板后容易地卸除。此外,在将第一~第三隔离体配置在YGAG条块10b及GOS条块20b中后续会切掉的部分(最外侧的槽3b、13b与端面5b、15b之间的部分)的情况下,由于在研磨加工之前会切掉这些部分,因此无需卸除第一~第三隔离体。
如图5(b)所示,YGAG条块10b的单元2c构成YGAG单元阵列10c,GOS条块20b的单元12c构成GOS单元阵列20c。YGAG单元阵列10c的背面bb成为背面bc,GOS条块20b的背面Bb成为背面Bc。
如图6所示,在第一支撑板30的4个侧面贴附了树脂阻挡用的宽幅的膜31F、31R、31B、31L。各膜31F、31R、31B、31L的宽度与第一支撑板30的侧面的高度相比充分大,因此从第一支撑板30向上方突出的4张膜31F、31R、31B、31L形成了用于对在YGAG单元2c及GOS单元12c发光时作为反射材料发挥功能的树脂32进行阻挡的空间。作为树脂32,使用例如混合了白色的氧化钛微粒的树脂。优选树脂32为热硬化性树脂。向所述空间内填充树脂32并使其硬化(步骤A7)。树脂32不仅进入槽3c、13c内,还进入相邻的YGAG单元2c及GOS单元12c的间隙,因此通过树脂32的硬化而使得多个YGAG单元2c及GOS单元12c被一体化。
可代替膜31F、31R、31B、31L而使用假箱或箱型容器。优选膜或假箱由容易剥离树脂的塑料构成,可使用例如氟树脂、或覆盖了氟树脂的金属片等。在不使用膜、框等而将树脂直接涂敷到YGAG单元2c及GOS单元12c上时,需要使用具有不会流出的程度的粘度的树脂,但若粘度过高则向槽3c、13c的进入性降低。因此,必须选择具有最佳粘度的树脂。
通过除去膜31F、31R、31B、31L及第一支撑板30,获得图7所示的一体的树脂硬化集合体33。为了除去残留粘接材料,对树脂硬化集合体33的下表面(背面bs1的相反侧的面)实施研磨或抛光加工。另外,对树脂硬化集合体33的背面bs1也进行研磨加工至同样的厚度h1,使多个YGAG单元阵列10c及GOS单元阵列20c露出(步骤A8)。如图8所示,通过对树脂硬化集合体33的上下表面进行研磨加工,能够准确地将各单元的厚度设为h1,获得厚度为h1的一体的单元阵列集合体37d。由于YGAG条块10b及GOS条块20b通过粘接件而固定在第一支撑板30上,因此这些条块的高度可能会产生稍许差异。因此,通过对树脂硬化集合体33进行两面研磨至厚度h1,能够完全除去因通过粘接件的固定而产生的高度上的误差。
通过将树脂硬化集合体33研磨加工为厚度h1,多个YGAG单元阵列10c及GOS单元阵列20c分别成为多个YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d,多个YGAG单元2c及GOS单元12c分别成为YGAG单元2d及GOS单元12d。YGAG单元阵列10d的槽3c成为填充有树脂的层(树脂层)3d,GOS单元阵列20d的槽13c成为填充有树脂的层(树脂层)13d。各组内相邻的YGAG单元阵列10d与GOS单元阵列20d之间的间隙成为宽度是g1的树脂层35d,相邻的组的YGAG单元阵列10d与GOS单元阵列20d之间的间隙成为宽度是g3的树脂层39d。而且,还形成了对所有YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d的外周进行包围的树脂层36d。
为了在单元阵列集合体37d的一面形成作为反射材料发挥功能的树脂层,如图9所示,将单元阵列集合体37d载置到与单元阵列集合体37d相同面积的第二支撑板(例如玻璃板)40上,在第二支撑板40的4个侧面上贴附4张树脂阻挡用膜41F、41R、41B、41L,形成树脂填充用的空间。使混合了白色的氧化钛微粒的树脂42流入该空间内(步骤A9)。树脂42具有与树脂32相同的组成。通过树脂42的硬化,在单元阵列集合体37d的一面上形成作为反射材料的树脂层42a。
通过在树脂42硬化后卸除树脂阻挡用膜41F、41R、41B、41L及第二支撑板40,获得图10(a)所示的树脂覆盖单元阵列集合体43。按照YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d不会露出的方式,将树脂覆盖单元阵列集合体43的树脂层42a研磨加工至规定厚度h2(步骤A10)。这样,如图10(b)所示,获得具有规定厚度h1的YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d、及规定厚度h2的树脂层42d的闪烁器阵列集合体44。
为了获得具有一对YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d的双阵列型的闪烁器阵列,将相邻的组的YGAG单元阵列10d与GOS单元阵列20d之间的树脂层39d按照沿着其中心线进行二等分的方式进行切断,将闪烁器阵列集合体44分割成由一对YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d构成的双阵列。将分割后的双阵列的外周研磨加工至规定尺寸,获得图11所示的双阵列型的闪烁器阵列(步骤A11)。此外,在保留树脂层3d、13d而将YGAG单元阵列10d的端部5d及GOS单元阵列20d的端部15d切掉之后,通过进行研磨加工来调整露出的树脂层3d、13d的厚度。
如图11所示,排成一列的多个YGAG单元和排成一列的多个GOS单元隔着由树脂层35d形成的中间层35e而并排排列,对应的各YGAG单元和各GOS单元被定位成准确的配置。单元的间隙、外周及中间层35e均是相同组成的树脂层。仅在相当于图10(b)中的下表面的表面,YGAG单元2d及GOS单元12d露出,构成各单元的发光面。
[2]第二实施方式
本发明第二实施方式的闪烁器阵列的制造方法除一部分步骤之外与第一实施方式的方法相同,因此省略相同步骤的说明。所以,关于省略了说明的步骤可参照第一实施方式的说明。
步骤A1、A2及a1、a2为止与第一实施方式相同。在步骤A3及a3中,设基于旋转磨具19的YGAG条块10b的切断宽度为(d1+切削余量)、GOS条块20b的切断宽度为(d2+切削余量)。于是,对步骤A3及a3中将矩形板状的YGAG基板10a及GOS基板20a切断而获得的YGAG条块10b及GOS条块20b的侧面进行研磨加工,将它们的宽度准确调整为d1及d2。另外,也可对步骤A3及a3中将矩形板状的YGAG基板10a及GOS基板20a切断而获得的YGAG条块10b及GOS条块20b的侧面进行研磨加工,将它们的宽度准确调整为(d1+切削余量)及(d2+切削余量)。该情况下,在将YGAG条块10b及GOS条块20b固定到衬板(sealplate)上之后,将它们的宽度准确调整为d1及d2。
在步骤A5中,使用与第一实施方式相比直径小的第一隔离体(例如销),将各组的YGAG条块10b与GOS条块20b之间的间隔设为比g1小的g2。在感压粘接剂或感压两面粘接膜上隔着第一~第三隔离体排列了所有条块10b、20b之后,在条块10b、20b的上表面上载置压板,并在X方向上均匀地进行按压。然后,利用研磨用的旋转磨具,将一对YGAG条块10b及GOS条块20b的间隙(宽度g2)研磨加工至宽度成为g1。然后,与第一实施方式同样地进行步骤A6之后的工序,获得闪烁器阵列。在第二实施方式的方法中,通过利用了旋转磨具的研磨,能够高精度地形成g1的间隙。
[3]第三实施方式
图12是表示本发明第三实施方式的闪烁器阵列的制造方法的流程图。第三实施方式的方法到步骤A7为止与第一实施方式的方法相同,与第一实施方式的方法的不同之处在于:将步骤A8变更为步骤A8-2,并省略了步骤A9及步骤A10。
通过在步骤A7之后卸除树脂阻挡用膜31F、31R、31B、31L及第一支撑板30,获得图7所示的树脂硬化集合体33。为了除去在树脂硬化集合体的下表面残留的薄的粘接材料而实施研磨加工。另外,还对树脂硬化集合体的背面bs1实施研磨加工,除去背面的树脂32的一部分,使得厚度成为h1+h2(步骤A8-2)。通过该两面研磨,获得背面侧具有厚度为h2的反射材料的树脂覆盖单元阵列集合体。
然后,对树脂覆盖单元阵列集合体进行分割,将外周研磨加工至规定尺寸,获得图11所示的具有一对YGAG单元阵列10d及GOS单元阵列20d的双阵列型的闪烁器阵列(步骤A11-2)。
当然,也可将上述步骤A8-2及步骤A11-2应用到第二实施方式的方法中。第三实施方式通过省略步骤的一部分,与第一实施方式相比能够进一步缩短工时。
[4]第四实施方式
图13是表示本发明第四实施方式的闪烁器阵列的制造方法的流程图。在第四实施方式的方法中,YGAG条块10b的制作及热处理、及GOS条块20b的制作及热处理为止(步骤A4及步骤a4为止)与第一实施方式的方法相同。
如图14及图15所示,在步骤A5-2中,将YGAG条块10b及GOS条块20b按照使槽3b及13b朝上的方式,隔着粘接件而交替配置到第一支撑板30的表面fs上。即,YGAG条块10b的表面fb及GOS条块20b的表面Fb朝上,各自的槽3b及13b向上方开口。使YGAG条块10b及GOS条块20b的对位槽4b及14b在Y方向上对齐之后,分别向二列的对位槽4b及14b中插入第一隔离体51。第一隔离体51是剖面四角形状的棒状销。
如图15所示,在各组的YGAG条块10b及GOS条块20b之间配置第二隔离体52,在相邻的组的YGAG条块10b及GOS条块20b之间配置第三隔离体53。第二及第三隔离体52、53具有与第一实施方式中使用的第二及第三隔离体相同的厚度g1、g3,但由于在树脂硬化之后必须通过研磨来除去YGAG条块10b及GOS条块20b各自的连结部,因此不能配置到存在槽3b及13b的连结部的区域。所以,代替第一实施方式中使用的棒状销,优选使用如图16(a)及图16(b)所示被收容在YGAG条块10b及GOS条块20b各自的最外侧的槽3b、13b与端面5b、15b之间的部分(后续会切掉的部分)50中的尺寸的板。为了提高间隔确定精度,优选板状的第二及第三隔离体52、53具有尽可能宽的面积,优选例如为L字状。
在隔着第一~第三隔离体将所有YGAG条块10b及GOS条块20b暂且定位后,首先将第一隔离体51准确定位后固定到外部的框体(未图示)上。由于在该状态下YGAG条块10b及GOS条块20b在Y方向上也是移动自如的,因此通过将隔着第二及第三隔离体52、53排列的YGAG条块10b及GOS条块20b从Y方向轻轻推动,从而将Y方向的间隔交替设为g1及g3。然后,将所有YGAG条块10b及GOS条块20b在Z方向上轻轻推动,使各对位槽4b及14b的一面与第一隔离体51的一面抵接。通过多次反复进行该过程,来提高YGAG条块10b及GOS条块20b在Y方向及Z方向上的定位精度。
在第一支撑板30的表面fs上设置了感压粘接剂或感压两面粘接膜的情况下,在隔着第一~第三隔离体51~53而被准确定位的所有YGAG条块10b及GOS条块20b的上表面上载置压板(未图示),对压板在X方向(相对于条块10b、20b而言的直角方向)上均匀地进行按压,则感压粘接剂或感压两面粘接膜表现出粘接力,YGAG条块10b的背面bb及GOS条块20b的背面Bb被粘接固定在第一支撑板30的表面fs上。若将压板卸除,则YGAG条块10b的表面fb及GOS条块20b的表面Fb露出。
在卸除了由对位槽4b及14b承受的第一隔离体51之后,进行图6所示的步骤A7,获得图17所示的一体的树脂硬化集合体63。对树脂硬化集合体63的下表面进行研磨直至YGAG条块10b及GOS条块20b的连结部消失为止,并且对树脂硬化集合体63的上表面进行研磨直至YGAG条块10b及GOS条块20b的槽3b、13b露出为止,并且将厚度调整为h1。另外,如图15及图16中单点划线L所示,沿着槽3b、13b内的树脂层3d、13d的端部将树脂硬化集合体63切断,因此第二及第三隔离体52、53能够与YGAG条块10b及GOS条块20b的端部一起被除去。这样,可获得与图8所示的相同的一体的单元阵列集合体。此后的步骤可以与第一实施方式相同。此外,还考虑了将树脂硬化集合体63研磨至h1+h2的厚度,但由于在YGAG条块10b及GOS条块20b的定位中会使用粘接件,X方向的精度未必高,因此优选暂且制作h1的厚度的单元阵列集合体。
图18(a)及图18(b)表示第二及第三隔离体52a、53a的另一例。这些隔离体52a、53a为L字状,一体地具有在相邻的闪烁器条块10b、20b之间配置的平坦的大面积部、和从大面积部超过闪烁器条块10b、20b的上表面而突出的垂直部52b、53b。垂直部52b、53b具有从YGAG条块10b及GOS条块20b的上表面充分突出的长度。其中,图中18表示粘接件。
由于YGAG条块10b及GOS条块20b的高度及宽度非常小,因此将如图16(a)及图16(b)所示那样低的第二及第三隔离体52、53配置到YGAG条块10b与GOS条块20b之间的间隙中比较耗费时间。另外,在第二及第三隔离体52、53的厚度g1、g3接近的情况下,容易将两者弄错,因此YGAG条块10b与GOS条块20b之间的间隙容易出现误差。为了消除误差,需要在将第二及第三隔离体52、53固定之后进行充分的间隙的检查,会耗费时间。而若使用具有充分长的垂直部52b、53b的第二及第三隔离体52a、53a,并且预先对垂直部52b、53b进行颜色区分,则可获得下述优点:(a)用小钳子把持垂直部52b、53b来将第二及第三隔离体52a、53a配置到YGAG条块10b与GOS条块20b之间的间隙中变得容易;(b)通过观察配置后排列的垂直部52b、53b的颜色,就能容易地确认是否将第二及第三隔离体52a、53a准确配置到了YGAG条块10b与GOS条块20b之间的间隙中。
如图19(a)及图19(b)所例示的那样,若不仅改变垂直部52b、53b的颜色,还改变长度及/或宽度,则能够更容易地确认第二及第三隔离体52a、53a是否已被准确配置。其中,图中18表示粘接件。
垂直部52b、53b的着色可以只在它们的上部。第二及第三隔离体52a、53a由不锈钢板等形成,通过热硬化性涂料等对垂直部52b、53b的上部实施着色即可。在此后的步骤A7中用反射材料用热硬化性树脂进行覆盖时,若第二及第三隔离体52a、53a的垂直部52b、53b的着色部位于反射材料用热硬化性树脂的液面的上方,则着色部完全不会对反射材料用热硬化性树脂造成影响。通过如上所述沿着单点划线L将树脂硬化集合体63切断,从而具有着色部的第二及第三隔离体52a、53a也能与YGAG条块10b及GOS条块20b的端部一起被除去。
在第四实施方式的方法中,由于YGAG条块10b及GOS条块20b的平坦的背面bb、Bb(没有槽3b、13b)粘接固定在粘接件上,因此可获得高的粘接强度,定位精度也高。另外,由于在用树脂一体化之后通过研磨来除去YGAG条块10b及GOS条块20b的连结部,因此YGAG单元及GOS单元的排列不会被破坏,能够制作出高精度排列的双阵列型的闪烁器阵列。另外,若延长垂直部52b、53b来在上部设置着色部,则不仅配置时的操作变得容易,而且配置是否准确的确认作业也变得容易。
通过以下的实施例来进一步详细地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。
实施例1
利用第一实施方式的方法,由具有(Y0.8Gd0.2Ce0.003)3.0(Ga0.5Al0.5)5.0O12的组成的YGAG烧结体所构成的YGAG基板、和具有(Gd0.999Pr0.001Ce0.00001)2O2S的组成的GOS烧结体所构成的GOS基板,在下述条件下制作了图11所示的双阵列型的闪烁器阵列。YGAG条块的热处理是在大气中于1300℃下进行的,GOS条块的热处理是在含有氧的氩气氛中于1200℃下进行的。作为第一及第二支撑板而使用了玻璃板。粘接件使用了感压两面粘接膜,作为棒状销及隔离体用销而使用了不锈钢制的圆棒。作为反射材料用树脂,使用了含有白色的氧化钛粉末的热硬化性环氧树脂。作为旋转磨具而使用了金刚石磨具。在通过第一实施方式的方法而获得的闪烁器阵列中,单元阵列具有充分高的尺寸精度。
实施例2
利用第二实施方式的方法,除了作为粘接件而涂敷了感压型粘接剂以外,以与实施例1相同的条件制作了双阵列型的闪烁器阵列。通过第二实施方式的方法获得的闪烁器阵列中的单元的排列具有充分高的尺寸精度。
实施例3
利用第三实施方式的方法,以与实施例1相同的条件制作了双阵列型的闪烁器阵列。通过第三实施方式的方法获得的闪烁器阵列中的单元的排列具有充分高的尺寸精度。
实施例4
利用第四实施方式的方法,以与实施例1相同的条件制作了双阵列型的闪烁器阵列。通过第四实施方式的方法获得的闪烁器阵列中的单元的排列具有充分高的尺寸精度。
Claims (12)
1.一种双阵列型的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,包括:
(1)在第一闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第一闪烁器基板,从而形成第一闪烁器单元部以梳齿状排列的第一闪烁器条块的步骤;
(2)在与所述第一闪烁器基板的组成不同的第二闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第二闪烁器基板,从而形成第二闪烁器单元部以梳齿状排列的第二闪烁器条块的步骤;
(3)将多组所述第一及第二闪烁器条块按照所述第一及第二闪烁器单元部朝下的方式排列固定在支撑板上的步骤;
(4)通过对所述第一及第二闪烁器条块各自的连结部进行研磨除去,使所述第一及第二闪烁器条块的槽在表面露出,从而使多个由第一闪烁器单元排成一列的第一单元阵列和第二闪烁器单元排成一列的第二单元阵列构成的组平行排列的步骤;
(5)向所述第一及第二单元阵列的至少槽及间隙中填充反射材料用树脂,使其硬化后除去所述支撑板,从而形成具有多个由所述第一及第二单元阵列并排排列而成的组的一体的树脂硬化集合体的步骤;和
(6)通过将所述第一及第二单元阵列的相邻的组之间的树脂层切断,从而将所述树脂硬化集合体按所述第一及第二单元阵列的组进行分割的步骤。
2.根据权利要求1所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
通过对所述树脂硬化集合体的两面进行研磨,制作所述第一单元阵列及所述第二单元阵列露出的规定厚度的一体的单元阵列集合体,然后由反射材料用树脂覆盖所述单元阵列集合体中的所述第一及第二单元阵列的一个露出面。
3.根据权利要求2所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
在由反射材料用树脂覆盖所述单元阵列集合体中的所述第一及第二单元阵列的一个露出面之后,将所述反射材料用树脂的覆盖层研磨加工至规定厚度。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
对所述第一及第二闪烁器条块进行热处理。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
所述第一及第二闪烁器条块各自在所述槽的两侧具有一对对位槽,在所述第一及第二闪烁器条块的所述对位槽中插入第一隔离体,在各组的所述第一闪烁器条块与第二闪烁器条块之间配置第二隔离体,在所述第一闪烁器条块及第二闪烁器条块的相邻的组之间配置第三隔离体。
6.一种双阵列型的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,包括:
(1)在第一闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第一闪烁器基板,从而形成第一闪烁器单元部以梳齿状排列的第一闪烁器条块的步骤;
(2)在与所述第一闪烁器基板的组成不同的第二闪烁器基板上形成多个槽之后,在与所述槽正交的方向上切断所述第二闪烁器基板,从而形成第二闪烁器单元部以梳齿状排列的第二闪烁器条块的步骤;
(3)将多组所述第一及第二闪烁器条块按照所述第一及第二闪烁器单元部朝上的方式排列固定在支撑板上的步骤;
(4)向所述第一及第二闪烁器条块的至少槽及间隙中填充反射材料用树脂,使其硬化后除去所述支撑板,从而形成具有所述第一及第二闪烁器条块的一体的树脂硬化集合体的步骤;
(5)对所述第一及第二闪烁器条块各自的连结部进行研磨除去,从而制作具有多个由第一单元阵列及第二单元阵列并排排列而成的组的一体的单元阵列集合体的步骤,其中所述第一单元阵列由所述第一闪烁器单元部构成,所述第二单元阵列由所述第二闪烁器单元部构成;和
(6)通过将所述第一及第二单元阵列的相邻的组之间的树脂层切断,从而将所述单元阵列集合体按所述第一及第二单元阵列的组进行分割的步骤。
7.根据权利要求6所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
通过对所述树脂硬化集合体的两面进行研磨,制作所述第一单元阵列及所述第二单元阵列露出的规定厚度的单元阵列集合体,然后由反射材料用树脂覆盖所述单元阵列集合体中的所述第一及第二单元阵列的一个露出面。
8.根据权利要求7所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
将所述反射材料用树脂的覆盖层研磨加工至规定厚度。
9.根据权利要求6~8的任一项所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
对所述第一及第二闪烁器条块进行热处理。
10.根据权利要求6~9的任一项所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
所述第一及第二闪烁器条块各自在所述槽的两侧具有一对对位槽,在所述第一及第二闪烁器条块的所述对位槽中插入第一隔离体,在各组的所述第一闪烁器条块与第二闪烁器条块之间配置第二隔离体,在所述第一闪烁器条块及第二闪烁器条块的相邻的组之间配置第三隔离体。
11.根据权利要求10所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
所述第二及第三隔离体具有在相邻的闪烁器条块之间配置的平坦的大面积部、和从所述大面积部超过所述第一及第二闪烁器条块的上表面而突出的垂直部,所述第二隔离体的垂直部具有与所述第三隔离体的垂直部不同的着色部。
12.根据权利要求10或11所述的闪烁器阵列的制造方法,其特征在于,
所述第二及第三隔离体的垂直部具有不同的高度及/或宽度。
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