CN103959096B - 闪烁器阵列、使用了该闪烁器阵列的x射线检测器以及x射线检查装置 - Google Patents

闪烁器阵列、使用了该闪烁器阵列的x射线检测器以及x射线检查装置 Download PDF

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Abstract

实施方式的闪烁器阵列(1)具备多个闪烁器模块(2)和在邻接的闪烁器模块(2)之间存在的反射层部(3)。多个闪烁器模块(2)通过反射层部(3)被一体化。反射层部(3)具有分散在透明树脂内的反射粒子。反射粒子包含从氧化钛粒子以及氧化钽粒子中选择的至少一种，并且具有2μm以下的平均粒径。在反射层部(3)的每5μm×5μm的单位面积中存在的反射粒子的个数是100个以上且250个以下的范围。

Description

闪烁器阵列、使用了该闪烁器阵列的X射线检测器以及X射线检查装置
技术领域
本发明的实施方式涉及闪烁器阵列、使用了该闪烁器阵列的X射线检测器以及X射线检查装置。
背景技术
在医疗诊断、工业用非破坏检查的领域中，使用了X射线断层图像摄影装置(X射线CT装置)那样的X射线检查装置。X射线CT装置具有以被检体的断层面为中央而相向配置了照射扇状的扇形波束X射线的X射线管(X射线源)和将许多X射线检测元件进行了并排配置的X射线检测器的构造。在X射线CT装置中，针对被检体，从X射线管照射扇形波束X射线，用X射线检测器来收集透射了被检体的X射线吸收数据。用计算机来解析由X射线检测器收集了的X射线吸收数据。具体而言，进行断层面的各个位置处的X射线吸收率的计算、以及与X射线吸收率对应的图像的重构。由此，再生被检体的断层像。
作为X射线CT装置的X射线检测器，大多使用具有通过X射线的刺激来放射可见光的固体闪烁器的检测器。在使用了固体闪烁器的X射线检测器中，易于使X射线检测元件小型化而增加通道数，所以能够进一步提高X射线CT装置的分辨率。作为固体闪烁器，已知各种物质，特别是由Gd2O2S：Pr那样的稀土类硫氧化物的烧结体形成的陶瓷闪烁器有效。关于由稀土类硫氧化物的烧结体形成的陶瓷闪烁器，X射线吸收系数大，所以发光效率优良，另外由于残光(余辉)短，所以作为X射线检测器用的闪烁器是优选的。
关于构成陶瓷闪烁器的稀土类硫氧化物荧光体的烧结体(荧光体陶瓷)，为了实现光输出的提高、烧结体的高密度化、机械强度的提高等，提出了各种提案。例如，通过控制陶瓷闪烁器(烧结体)中的磷量来改进光输出。但是，对于陶瓷闪烁器，要求进一步提高光输出。闪烁器的光输出的提高取决于利用X射线检查装置的检查时间的缩短化、即低辐射化。为了提高光输出，作为有效的手段，可以举出闪烁器材料的改进。而且，在陶瓷闪烁器中应用在多个闪烁器模块之间存在反射层的阵列构造的情况下，作为用于提高光输出的有力的手段，还可以举出反射层的改进。
作为以往的闪烁器阵列，已知如下构造：在邻接的闪烁器模块之间存在放射线遮蔽板，并且用包含氧化钛粉末的粘接剂层将闪烁器模块粘接到放射线遮蔽板。在闪烁器模块之间存在的放射线遮蔽板以及包含氧化钛粉末的粘接剂层对提高从闪烁器模块放射了的可见光的反射效率作出贡献。但是，在使用了放射线遮蔽板和包含氧化钛粉末的粘接剂层这两方的情况下，无法避免闪烁器阵列的制造成本增加。而且，在将闪烁器模块粘接到放射线遮蔽板的粘接剂层中，作为氧化钛粉末，使用了平均粒径是1μm以下的微细粉末。微细粉末状的氧化钛在粘接剂层中易于凝集，由此粘接剂层的反射效率降低。根据这样的点，在以往的闪烁器阵列中同时使用了放射线遮蔽板。
专利文献1：日本专利第4266114号公报
专利文献2：日本专利第3104696号公报
发明内容
本发明想要解决的课题在于，提供一种通过提高使氧化钛粉末等在树脂中分散而构成的反射层部的反射效率从而能够提高光输出的闪烁器阵列、使用了该闪烁器阵列的X射线检测器以及X射线检查装置。
实施方式的闪烁器阵列具备多个闪烁器模块、以及为了使多个闪烁器模块一体化而在邻接的闪烁器模块之间存在的反射层部。反射层部具有在透明树脂内分散了的反射粒子。反射粒子包含从氧化钛粒子以及氧化钽粒子选择的至少一种，并且具有2μm以下的平均粒径。在反射层部的每5μm×5μm的单位面积中存在的反射粒子的个数是100个以上且250个以下的范围。
附图说明
图1是示出实施方式的闪烁器阵列的剖面图。
图2是示出实施方式的闪烁器阵列的俯视图。
图3是示出实施方式的X射线检测器的剖面图。
图4是示出实施方式的X射线检测器的变形例的剖面图。
图5是示出实施方式的X射线检查装置的概念图。
图6是示出实施方式的闪烁器阵列的制造工序的一个例子的剖面图。
图7是示出实施方式的闪烁器阵列的其它例子的剖面图。
图8是将图7所示的闪烁器阵列的角部的形状进行放大而示出的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明实施方式的闪烁器阵列、X射线检测器、以及X射线检查装置。图1以及图2是示出实施方式的闪烁器阵列的结构的图。在这些图中，1是闪烁器阵列、2是闪烁器模块、3是反射层部。闪烁器阵列1具有多个闪烁器模块2。在邻接的闪烁器阵列2之间，存在反射层部3。反射层部3直接粘接于邻接的闪烁器阵列2。多个闪烁器模块2通过与它们粘接了的反射层部3而被一体化。即，闪烁器阵列1具备通过反射层部3将多个闪烁器模块2进行了一体化而成的构造。
闪烁器阵列1也可以具有将多个闪烁器模块2排列成一列而成的构造、或者如图2所示将多个闪烁器模块2在纵向以及横向上二维地各排列了规定的个数而成的构造中的任一构造。闪烁器阵列1具有多通道构造。在二维地排列了多个闪烁器模块2的情况下，在纵向以及横向的闪烁器模块2之间分别设置了反射层部3。闪烁器模块2的个数根据X射线检测器的构造、分辨率等而被适当地设定。
反射层部3具备具有2μm以下的平均粒径的反射粒子和透明树脂层。反射粒子分散在透明树脂层中。反射粒子包含从氧化钛粒子以及氧化钽粒子中选择的至少一种。作为反射粒子，可以举出氧化钛粒子、氧化钽粒子、氧化铝粒子、氧化镁粒子等，在实施方式的反射层部3中，作为反射粒子，将从氧化钛粒子以及氧化钽粒子中选择的至少一种粒子作为必须成分来包含。
关于氧化钛粒子以及氧化钽粒子，由于通过X射线激励了的闪烁器模块2所放射的光的反射率高，所以作为反射粒子的必须成分而包含于反射层部3中。氧化钛优选为二氧化钛(TiO2)。氧化钽优选为五氧化二钽(Ta2O5)。通过使用它们，能够进一步提高基于反射层部3的光的反射率。关于二氧化钛(TiO2)以及五氧化二钽(Ta2O5)，由于450～700nm的可见光区域的光的反射率高，所以不依赖于闪烁器模块2的材质，而能够提高闪烁器阵列1的光输出。
反射粒子具有2μm以下的平均粒径。反射粒子的平均粒径优选为1μm以下，更优选为0.4μm以下。如果反射粒子的平均粒径超过2μm，则难以控制反射层部3内的分散状态。特别是，为了控制5μm×5μm的微小的单位面积内的反射粒子的个数，而使用平均粒径是2μm以下的反射粒子。反射粒子的平均粒径的下限值没有特别限定，但如果考虑反射粒子的制造性，则优选为0.01μm以上。
在实施方式的闪烁器阵列1中，在反射层部3的每5μm×5μm的单位面积中存在的反射粒子的个数是100～250个的范围。即，在测定了反射层部3的任意的单位面积(5μm×5μm)中的反射粒子的个数时，闪烁器阵列1具备反射粒子的个数是100～250个的范围的反射层部3。通过控制5μm×5μm的单位面积这样的微小区域中的反射粒子的个数，能够提高从闪烁器模块2放射的可见光由反射层部3反射的反射效率。通过提高反射层部3的反射效率，能够提高来自闪烁器模块2的光强度、甚至闪烁器阵列1的光输出。
如果在反射层部3的每单位面积(5μm×5μm)中存在的反射粒子的个数小于100个，则反射粒子部分性地不足，因此无法均匀地提高闪烁器阵列1的光输出。在反射粒子的个数超过250个的情况下，反射层部3内的反射粒子的个数过多，所以无法均匀地提高闪烁器阵列1的光输出。反射层部3的每单位面积(5μm×5μm)中存在的反射粒子的个数优选为150～200个的范围。对反射层部3的任意的剖面的放大照片(SEM像)进行摄影来测定每单位面积(5μm×5μm)的反射粒子的个数。将放大照片的倍率设为4000倍以上。在放大照片中，对每单位面积(5μm×5μm)的反射粒子的数量进行计数。将反射粒子彼此接触了的凝集体作为1个反射粒子来进行计数。也可以同时使用EPMA的面分析来进行观察。
在包含平均粒径为2μm以下的反射粒子的反射层部3中，每10μm×10μm的单位面积中的反射粒子的凝集体的面积比优选为40％以下(包含零％)。如果凝集体的面积比超过40％，则部分性地反射粒子变多，相反地，透明树脂的比例部分性地减少。如果反射层部3中的透明树脂的比例部分性地减少，则反射层部3相对闪烁器模块2的粘接力降低。基于反射层部3的闪烁器模块2间的粘接力弱化，从而作为闪烁器阵列1的弯曲强度降低。弯曲强度的降低导致闪烁器阵列1的使用性变差。每单位面积(10μm×10μm)的凝集体的面积比优选为10％以下(包含零％)。通过控制凝集体的面积比，能够提高反射层部3的反射效率，并且还能够提高作为闪烁器阵列1的强度。
而且，通过控制反射层部3中的每单位面积(5μm×5μm)的反射粒子的个数和每单位面积(10μm×10μm)的反射粒子的凝集体的比例，从而透明树脂固化了时的反射层部3的收缩比例被均匀化。因此，能够抑制制造工序以及制造后的闪烁器阵列1的翘曲。这关系到减轻闪烁器阵列1的翘曲修复工序的负担。另外，也能够抑制透明树脂固化了时的闪烁器模块2的位置偏移(间距偏移)。构成反射层部3的透明树脂优选为环氧树脂。透明树脂没有特别限定，在如图2所示那样二维地配置了的闪烁器模块2之间填充含有反射粒子的透明树脂的情况下，优选在涂敷了具有流动性的树脂之后使树脂固化。作为具有这样的特性的树脂，可以举出环氧树脂。
反射层部3的宽度(邻接的闪烁器模块2之间的距离/图1的宽度W)优选为10～100μm的范围。关于反射层部3的宽度，只要是在后述的光电变换元件的像素上配置闪烁器模块2的形状，就没有特别限定。但是，在反射层部3的宽度小于10μm的情况下，作为反射层部3的粘接层的功能降低，反射层部3相对闪烁器模块2的粘接强度容易降低。由此，存在作为闪烁器阵列1的强度降低的担忧。如果反射层部3的宽度超过100μm，则闪烁器阵列1大型化为所需以上。反射层部3的宽度优选为20～80μm的范围。在图2所示的闪烁器阵列1中，在纵向和横向上反射层部3的宽度也可以不同。
而且，反射层部3优选为降低在其内部存在的孔隙(void)的比例。具体而言，反射层部3的厚度方向(图1的厚度T方向)的剖面中的孔隙的存在比例优选为1％以下。最优选为在反射层部3中不存在孔隙(存在比例是0％)。但是，在将反射层部3设置为上述那样的窄的宽度的情况下，将反射层部3内的孔隙完全去除的做法在生产上的负荷大。在实施方式的反射层部3中，对微小区域(5μm×5μm的单位面积)中的反射粒子的个数进行了控制，所以即使厚度方向上的孔隙的存在比例是1％程度，也能够用作具有作为粘接层的功能的反射层部3。厚度方向的剖面中的孔隙的存在比例更优选为0.5％以下，进一步优选为0.1％以下。
设为如以下那样测定反射层部3的厚度方向的剖面中的孔隙的存在比例。首先，在厚度方向上切断反射层部3而得到剖面。在任意的部位，实施反射层部3的切断。在反射层部3的任意的剖面中，求出剖面内存在的各个孔隙相对反射层部3的厚度方向的长度，总计这些孔隙的长度。根据孔隙的总计长度(各个孔隙相对反射层部3的厚度方向的总计长度)和反射层部3的厚度，通过以下的式来求出孔隙的存在比例。
孔隙的存在比例[％]＝(孔隙的总计长度/反射层部的厚度)×100
闪烁器模块2优选为由金属氧化物、金属硫化物、金属硫氧化物的单结晶体或者多结晶体形成的固体闪烁器。作为构成固体闪烁器的金属氧化物荧光体，可以举出具有石榴石构造的金属氧化物。石榴石型金属氧化物优选为具有下述式(1)所示的组成的铝石榴石。
(Gd1-α-β-γTbαLuβCeγ)3(Al1-xGax)aOb…(1)
此处，α以及β是满足0<α≤0.5、0<β≤0.5、α+β≤0.85的数(原子比)，γ是满足0.0001≤γ≤0.1的数(原子比)，x是满足0<x<1的数(原子比)，a是满足4.8≤a≤5.2的数(原子比)，b是满足11.6≤b≤12.4的数(原子比)。
构成固体闪烁器的金属硫化物荧光体优选为希土类硫化物，可以举出例如NaGdS2：Bi那样的复合硫化物。作为金属硫氧化物荧光体，可以举出稀土类硫氧化物。稀土类硫氧化物优选为具有下述式(2)所示的组成的硫氧化钆。
Gd2O2S：Pra…(2)
此处，a是针对1摩尔硫氧化钆(Gd2O2S)的镨(Pr)的活性量，优选为0.0001～0.005摩尔的范围。
关于由上述的金属氧化物、金属硫化物、金属硫氧化物的单结晶体或者多结晶体形成的闪烁器模块2，在通过X射线激励了时易于发光，并且光灵敏度也高，所以合适于X射线检测器。而且，上述材料针对使环氧树脂等透明树脂硬化时的热也是稳定的，所以作为通过反射层部3被粘接一体化的闪烁器模块2的构成材料是优选的。闪烁器模块2更优选为具备从具有式(1)所示的组成的铝石榴石的烧结体、以及具有式(2)所示的组成的硫氧化钆的烧结体中所选择的至少一个。
闪烁器模块2的厚度优选为0.5～3mm的范围，更优选为1～2mm的范围。如果闪烁器模块2的厚度小于0.5mm，则透射闪烁器模块2的X射线成分增加，有光输出降低的担忧。即便闪烁器模块2的厚度超过3mm，不仅看不到其以上的光输出的改进，而且还成为制造成本增加的主要原因。闪烁器模块2的纵向以及横向的长度没有特别限定。在闪烁器模块2是条类型(棒状)的情况下，纵向的长度优选为20～50mm的范围、横向的长度优选为1～3mm的范围。如图2所示，在二维地排列闪烁器模块2的情况下，纵向以及横向的长度都优选为0.5～2mm的范围。
闪烁器模块2优选具有算术平均粗糙度Ra(JISB0601-2001)为5μm以下的表面粗糙度。通过使闪烁器模块2的表面成为表面粗糙度(Ra)是5μm以下的平坦面，能够抑制X射线的漫反射。即，能够使向闪烁器模块2入射的X射线的入射量增加。因此，利用闪烁器模块2的X射线的测定精度提高。闪烁器模块2的表面粗糙度(Ra)更优选为1μm以下，进一步优选为0.1μm以下。
反射层部3优选为针对波长为510nm的光具有93％以上的反射率。而且，反射层部3优选为针对波长为670nm的光具有90％以上的反射率。X射线检测器利用X射线对闪烁器模块2进行激励而使其放射可见光，将该可见光通过光电变换元件变换为电信号而进行检测。因此，关于反射层部3，要求针对作为可见光区域的450～700nm的波长的光，其反射率高。针对这些全部可见光区域的光的反射率优选为90％以上。关于上述硫氧化钆荧光体，作为通过X射线进行了激励时的发光谱，在500～520nm的范围以及650～680nm的范围中分别具有大的发光峰值。因此，通过提高反射层部3相对上述波长区域的光的反射率，能够进一步提高闪烁器阵列1的光输出。
接下来，参照附图，说明实施方式的X射线检测器以及X射线检查装置。图3以及图4是示出实施方式的X射线检测器的结构的图。在这些图中，4是光电变换元件、5是X射线检测器、6是表面反射层。闪烁器阵列1具有X射线入射面1a，在与X射线照射面1a相反一侧的面1b中一体地设置了光电变换元件4。作为光电变换元件4，使用例如光电二极管。光电变换元件4配置于与构成闪烁器阵列1的闪烁器模块2对应的位置。也可以如图4所示，在闪烁器阵列1的X射线入射面1a中设置表面反射层6。由此，构成了X射线检测器5。
表面反射层6不限于闪烁器阵列1的X射线入射面1a，也可以设置于光电变换元件4的设置面1b。而且，表面反射层6也可以设置于闪烁器阵列1的X射线入射面1a以及元件设置面1b这两方。通过在闪烁器阵列1中设置表面反射层6，从闪烁器模块2放射的可见光的反射效率进一步提高，进而能够提高闪烁器阵列1的光输出。在表面反射层6中，使用了反射粒子和透明树脂的混合物、漆类涂料等。反射粒子和透明树脂的混合物优选为具有与反射层部3同样的反射粒子的分散状态。表面反射层6的厚度优选为50～250μm的范围。如果表面反射层6的厚度小于50μm，则无法充分得到反射效率的提高效果。如果表面反射层6的厚度超过250μm，则透射的X射线量降低而使检测灵敏度降低。
图5示出作为实施方式的X射线检查装置的一个例子的X射线CT装置10。在图5中，10是X射线CT装置、11是被检体、12是X射线管、13是计算机、14是显示器、15是被检体图像。X射线CT装置10具备实施方式的X射线检测器5。X射线检测器5粘贴到将被检体11的摄像部位进行安置的圆筒的内壁面。在粘贴了X射线检测器5的圆筒的圆弧的大致中心，设置了射出X射线的X射线管12。在X射线检测器5与X射线管12之间，配置被检体11。在X射线检测器5的X射线入射面侧，设置了未图示的准直仪。
X射线检测器5以及X射线管12构成为以被检体11为中心进行利用X射线的摄影并且进行旋转。从不同的角度，立体地收集被检体11的图像信息。通过X射线摄影而得到的信号(通过光电变换元件进行了变换的电信号)由计算机13处理，并作为被检体图像15而显示在显示器14上。被检体图像15是例如被检体11的断层像。如图2所示，使用二维地配置了闪烁器模块2的闪烁器阵列1，从而还能够构成多断层像类型的X射线CT装置1。在该情况下，还能够同时拍摄多个被检体11的断层像，例如立体地描绘摄影结果。
图5所示的X射线CT装置10具备具有实施方式的闪烁器阵列1的X射线检测器5。如上所述，实施方式的闪烁器阵列1基于反射层部3的结构等，从闪烁器模块2放射的可见光的反射效率高，所以具有优良的光输出。通过使用具有这样的闪烁器阵列1的X射线检测器5，能够缩短利用X射线CT装置10的摄影时间。其结果，能够缩短被检体11的辐射时间，能够实现低辐射化。实施方式的X射线检查装置(X射线CT装置10)不限于人体的医疗诊断用的X射线检查，而还能够应用于动物的X射线检查、工业用途的X射线检查等。
例如如以下那样制造实施方式的闪烁器阵列1。以下，叙述高效地制造实施方式的闪烁器阵列1的方法。实施方式的闪烁器阵列1的制造方法不限于此。闪烁器阵列1具备上述结构即可，不限于该制造方法。
首先，准备平均粒径是2μm以下的反射粒子。反射粒子优选具有在0.2～0.3μm的范围内存在峰值的粒度分布。为了防止反射层部3内的反射粒子凝集，优选通过超声波振动机等将反射粒子的凝集体预先粉碎。反射粒子中的杂质成分量优选为1质量％以下。接下来，准备透明树脂。透明树脂只要是闪烁器模块2的光进行透射的树脂，就没有特别限定，优选环氧树脂、聚硅酮树脂等热硬化性树脂。
混合反射粒子和透明树脂。为了在透明树脂内使反射粒子存在规定的个数，优选考虑反射粒子的体积与透明树脂的体积之比来混合反射粒子和透明树脂。优选使用三根辊来混合反射粒子和透明树脂。三根辊如字面那样是使用三根的辊来进行混合的混合机。由于使三根的辊同时活动来进行混合，所以混合方向成为多个方向，在混合工序中不易形成凝集体。使用了三根辊的混合工序优选进行10小时以上。另外，根据需要，混合有机溶剂而使透明树脂的粘性降低来进行混合的做法也是有效的。在将反射粒子与透明树脂进行混合时，优选并非将所有的反射粒子一下子进行混合，而是一点一点地(例如每次三分之一地)进行混合。
按照一定的间隔，配置多个加工为规定形状的闪烁器模块2。将反射粒子和透明树脂的混合物(以下记载为树脂混合物)填充到邻接的闪烁器模块2之间。通过使树脂混合物的粘度成为0.5～2.5Pa·s(500～2500cps)，能够将树脂混合物平滑地填充到闪烁器模块2之间。如果树脂混合物的粘度小于0.5Pa·s(500cps)则粘度变得过低，有在使透明树脂硬化了时无法良好地控制反射粒子的分散状态的担忧。如果树脂混合物的粘度超过2.5Pa·s(2500cps)则粘度变得过高，难以均匀地填充到闪烁器模块2之间。
填充工序优选在真空中进行。由此，能够抑制在反射层部3内形成孔隙。填充时的真空度优选为4kPa(30Torr(托))以下。如果是在4kPa以下的真空环境中，则易于将反射层部3的厚度方向上的孔隙的存在比例控制为0.1％以下。关于闪烁器模块2的表面，优选以使表面粗糙度(Ra)成为5μm以下的方式，平坦地加工。在填充了树脂混合物之后，进行使透明树脂硬化的热处理。优选根据透明树脂的硬化温度，在例如80～160℃的范围的温度下进行热处理。关于由硫氧化钆烧结体、铝石榴石烧结体形成的闪烁器模块2，由于在热处理工序中不变质，所以是优选的。为了防止反射粒子在硬化之前的透明树脂内沉积，优选在填充了混合有反射粒子的透明树脂之后，在3小时以内进行热处理。
参照图6，说明混合了反射粒子的透明树脂(树脂混合物)的其他填充方法。在图6中，7是闪烁器模块素域、8是槽部。闪烁器模块素域7是切成各个闪烁器模块2之前的板状素域。如图6(a)所示，在闪烁器模块素域7中形成成为反射层部3的形成部位的槽部8。以不贯通至闪烁器模块素域7的背面的方式，将闪烁器模块素域7加工至一定的深度，而形成槽部8。在闪烁器模块素域7中设置纵槽以及横槽，以最终得到规定尺寸的闪烁器模块尺寸2的方式，对闪烁器模块素域7实施槽加工。
接下来，如图6(b)所示，在闪烁器模块素域7中设置了的槽部8内，填充树脂混合物。通过使树脂混合物的粘度成为0.5～2.5Pa·s的范围，能够将树脂混合物平滑地填充到槽部8内。而且，通过在真空中向槽部8内填充树脂混合物，能够抑制孔隙的发生。填充时的真空度优选为4kPa以下。如果是在4kPa以下的真空环境中，则易于将反射层部3的厚度方向上的孔隙的存在比例控制为0.1％以下。
使用离心机将混合了反射粒子的透明树脂(树脂混合物)填充到槽部6也是有效的。通过利用由离心机提供的离心力，能够向在闪烁器模块素域7中设置有多个的槽部8内均匀地填充树脂混合物。离心机在向许多闪烁器模块素域7同时填充树脂混合物的情况、或向大型的闪烁器模块素域7填充树脂混合物的情况下是有效的。而且，在真空中进行树脂混合物的填充也是有效的。在使用离心机来填充树脂混合物的情况下，优选将离心机的旋转速度设为500～3000rpm，将旋转时间设为30分钟以上。
在应用离心力将树脂混合物填充到槽部8内的情况下，在透明树脂中包含的孔隙由于离心力而被排出到外部。此时，如果树脂混合物的粘度超过2.5Pa·s，则难以通过离心力将孔隙排出到外部。如果树脂混合物的粘度小于0.5Pa·s，则在使离心力进行了作用时，有树脂混合物流落到闪烁器模块素域7的外侧的担忧。树脂混合物的粘度优选为0.5～2.5Pa·s的范围。而且，为了向在闪烁器模块素域7中设置了的槽部8内均匀地填充树脂混合物，需要某种程度的旋转速度。离心机的旋转速度优选为500rpm以上。如果旋转速度过快，则有树脂混合物流落到闪烁器模块素域7的外侧的担忧。离心机的旋转速度优选为3000rpm以下。
如上所述，通过调整含有反射粒子的透明树脂(树脂混合物)的粘度、填充工序中的真空度、离心机的转数、旋转时间等，能够向在闪烁器模块素域7中设置了的槽部8内均匀地填充树脂混合物。由此，能够良好地控制反射层部3中的每单位面积(5μm×5μm)的反射粒子的个数。而且，能够将反射层部3的厚度方向上的孔隙的存在比例设为1％以下、进一步设为0.1％以下、更进一步设为0％(检测界限以下)。
接下来，使向槽部8内填充了的树脂混合物中的透明树脂(例如热硬化性树脂组成物)硬化。通过使透明树脂硬化，形成具有反射层部3的闪烁器阵列素域7。接下来，如图6(c)所示，对具有反射层部3的闪烁器阵列素域7进行研磨加工，从而将闪烁器阵列素域7单片化为各个闪烁器模块2，同时加工成使反射层部3具有贯通闪烁器阵列1的表背的形状。也可以针对闪烁器阵列素域7的单面以及两面中的某一个进行研磨加工。优选以使闪烁器模块2的表面粗糙度(Ra)成为5μm以下的方式，进行闪烁器阵列素域7的研磨加工。
也可以在对闪烁器阵列素域7的表面进行研磨加工时，在闪烁器模块2的端部中形成R形状部。图7示出具备在端部具有R形状部9的闪烁器模块2的闪烁器阵列1。在闪烁器阵列素域7的研磨加工中，应用使用了例如金刚石磨粒的抛光研磨加工。在进行了抛光研磨加工的情况下，比柔软的反射层部3更硬的闪烁器模块2的端部的一方更易于被研磨。还有通过一边改变金刚石磨粒的号数(磨粒的大小)一边逐渐地进行研磨从而使R形状部不易被形成的方法。但是，该方法花费时间、成本。因此，通过以使R形状部9的形状收敛于规定的尺寸以内的方式实施研磨加工，从而能够降低闪烁器阵列1的制造成本。
图8示出闪烁器模块2的R形状部9的具体的形状例。在图9中，T1是闪烁器模块2的厚度、T2是R形状部9的厚度、W1是闪烁器模块2的宽度、W2是R形状部9的宽度。在闪烁器模块2具有R形状部9的情况下，优选R形状部9具有满足W2/W1≤0.02的形状、而且满足T2/T1≤0.02的形状。如果W2/W1超过0.02、或者T2/t1超过0.02，则有闪烁器模块2与反射层部3之间的反射特性变得不均匀的担忧。而且，在设置图4所示的表面反射层6的情况下，如果反射层部3和表面反射层6中的反射粒子的分散状态不同，则反射特性不同的表面反射层6进入到R形状部9，成为在反射特性中产生偏差的原因。由此，R形状部9优选具有满足W2/W1≤0.02以及T2/T1≤0.02的形状，而且更优选具有满足W2/W1≤0.01以及T2/T1≤0.01的形状。
另外，也可以根据需要，对使透明树脂硬化了之后的闪烁器阵列1进行翘曲修复工序。对于闪烁器阵列1的长边方向以及短边方向，翘曲量优选为0.2mm以下、更优选为0.1mm以下。在所制作的闪烁器阵列1的翘曲量超过0.2mm的情况下，优选进行翘曲修复工序。作为闪烁器阵列1的翘曲修复工序，可以举出将上下表面一边按压一边进行热处理的方法。在透明树脂是热硬化性树脂的情况下，能够通过附加按压力和热这两方来进行翘曲修复。在闪烁器阵列1的X射线入射面以及元件设置面的至少一方中，根据需要来形成表面反射层。
实施例
接下来，叙述实施例及其评价结果。
(实施例1)
作为反射粒子，准备了平均粒径是0.2μm的氧化钛(TiO2)粉末。氧化钛粉末具有在0.22μm处存在峰值的粒度分布。对于氧化钛粉末，在利用超声波振动机将凝集体进行了粉碎之后，与作为透明树脂的环氧树脂进行了混合。使用三根辊混合机来实施了氧化钛粉末和环氧树脂的混合工序。将三根辊混合机的混合时间设为20小时。氧化钛粉末和环氧树脂的混合物(树脂混合物)的粘度设为2Pa·s。
接下来，准备了由纵1mm×横1mm×厚1mm的硫氧化钆(Gd2O2S：Pr)的烧结体形成的闪烁器模块。闪烁器模块是以使表面粗糙度(Ra)成为1μm的方式进行研磨加工而得到的。将邻接的闪烁器模块的间隔统一为80μm，以在长边方向上成为64个、在短边方向上成为24个的方式排列了闪烁器模块。使树脂混合物浸渍到邻接的闪烁器模块之间。在4kPa以下的真空中进行了树脂混合物的浸渍工序。在浸渍了树脂混合物之后，在3小时以内在100℃的温度下进行热处理而使环氧树脂(透明树脂)硬化。
(实施例2～5)
除了使用具有表1所示的平均粒径以及材质的反射粒子以外，应用与实施例1同样的方法来制作闪烁器阵列。
(比较例1)
除了在透明树脂中不混合反射粒子以外，应用与实施例1同样的方法来制作闪烁器阵列。比较例1是具备不包含反射粒子的透明树脂层的例子。
(比较例2)
除了将平均粒径是3μm的TiO2粉末用作反射粒子以外，应用与实施例1同样的方法来制作闪烁器阵列。
(比较例3)
除了变更氧化钛粉末与环氧树脂的混合比、混合条件以外，应用与实施例1同样的方法来制作闪烁器阵列。比较例3是将在反射层部的每单位面积中存在的反射粒子的个数设为本发明的范围外的例子。
针对实施例1～5以及比较例1～3的闪烁器阵列，测定了在反射层部的每单位面积(5μm×5μm)中存在的反射粒子的个数、每单位面积(10μm×10μm)中的反射粒子的凝集体的面积比、以及反射层部的厚度方向的孔隙的存在比例。表1示出这些结果。而且，求出了闪烁器阵列的翘曲量、反射层部的光反射率、闪烁器阵列的光输出。表2示出其结果。关于翘曲量，测定闪烁器阵列的长边方向以及短边方向的翘曲量，示出了翘曲大的一方的值。光输出表示将比较例1的光输出设为100时的相对值。
[表1]
*1：粒度分布的峰值。
*2：每单位面积(5×5μm)的反射粒子的个数。
*3：每单位面积(10×10μm)的反射粒子的凝集体的面积比。
[表2]
从表2可知，实施例1～5的闪烁器阵列的光输出优良。即，即使在使用了相同的闪烁器模块的情况下，通过控制反射层部的反射粒子的分散状态，也能够提高闪烁器阵列的光输出。
(实施例6)
作为反射粒子，准备了平均粒径是0.25μm的氧化钛(TiO2)粉末。氧化钛粉末具有在0.28μm处存在峰值的粒度分布。对于氧化钛粉末，在利用超声波振动机将凝集体进行了粉碎之后，与作为透明树脂的环氧树脂进行了混合。使用三根辊混合机来实施了氧化钛粉末和环氧树脂的混合工序。将三根辊混合机的混合时间设为25小时。将氧化钛粉末和环氧树脂的混合物(树脂混合物)的粘度设为1.8Pa·s。
接下来，准备了由纵1mm×横1mm×厚1mm的铝石榴石((Gd0.49Tb0.20Lu0.30Ce0.01)3(Al0.6Ga0.4)5O12)的烧结体形成的闪烁器模块。闪烁器模块是以使表面粗糙度(Ra)成为1μm的方式进行研磨加工而得到的。将邻接的闪烁器模块的间隔统一为80μm，以在长边方向上成为64个、在短边方向上成为24个的方式排列了闪烁器模块。使树脂混合物浸渍到邻接的闪烁器模块之间。在4kPa以下的真空中进行了树脂混合物的浸渍工序。在浸渍了树脂混合物之后，在3小时以内在100℃的温度下进行热处理而使环氧树脂(透明树脂)硬化。
(实施例7～10)
除了使用具有表3所示的平均粒径的反射粒子以外，应用与实施例6同样的方法来制作闪烁器阵列。
(比较例4)
除了在透明树脂中不混合反射粒子以外，应用与实施例6同样的方法来制作闪烁器阵列。比较例6是具备不包含反射粒子的透明树脂层的例子。
(比较例5)
除了将平均粒径是3μm的TiO2粉末用作反射粒子以外，应用与实施例6同样的方法来制作闪烁器阵列。
针对实施例6～10以及比较例4～5的闪烁器阵列，测定了在反射层部的每单位面积(5μm×5μm)中存在的反射粒子的个数、每单位面积(10μm×10μm)中的反射粒子的凝集体的面积比、以及反射层部的厚度方向的孔隙的存在比例。表3示出这些结果。而且，求出了闪烁器阵列的翘曲量、反射层部的光反射率、闪烁器阵列的光输出。表4示出其结果。与实施例1同样地实施了各测定。
[表3]
*1：粒度分布的峰值。
*2：每单位面积(5×5μm)的反射粒子的个数。
*3：每单位面积(10×10μm)的反射粒子的凝集体的面积比。
[表4]
根据表4可知，实施例6～10的闪烁器阵列的光输出优良。即，即使在使用了相同的闪烁器模块的情况下，通过控制反射层部的反射粒子的分散状态，也能够提高闪烁器阵列的光输出。
(实施例1A～10A)
在实施例1～10的闪烁器阵列的一个面中形成具有与反射层部相同的反射粒子的分散状态的表面反射层来求出光输出。表5示出其结果。光输出是针对实施例1A～5A将比较例1设为100时的相对值、针对实施例6～10将比较例4设为100时的相对值。在实施例1A～5A中将表面反射层的厚度设为100μm，在实施例6A～10A中将表面反射层的厚度设为150μm。
[表5]
从表5可知，通过设置表面反射层，光输出进一步提高。如上所述，实施例的闪烁器阵列的光输出都得到提高。因此，在应用于X射线CT装置等X射线检查装置的情况下，能够提高检查精度，能够进一步缩短测定时间、即实现低辐射化。
(实施例11～15)
作为闪烁器模块素域，准备了纵100mm×横40mm×厚1.2mm的硫氧化钆(Gd2O2S：Pr)的烧结体。对闪烁器模块素域进行线锯加工使得成为表6所示的模块尺寸以及槽部形状。
[表6]
作为反射粒子，准备了平均粒径是0.2μm的氧化钛(TiO2)粉末。氧化钛粉末具有在0.22μm处存在峰值的粒度分布。对于氧化钛粉末，在利用超声波振动机将凝集体进行了粉碎之后，与作为透明树脂的环氧树脂进行了混合。使用三根辊混合机来实施了氧化钛粉末和环氧树脂的混合工序。将三根辊混合机的混合时间设为10～50小时。将氧化钛粉末和环氧树脂的混合物(树脂混合物)的粘度调整为表7所示的值。
将调整了粘度的树脂混合物涂敷到形成了槽部的闪烁器模块素域的表面。接下来，使用离心机，将树脂混合物填充到槽部内。树脂混合物的填充条件如表7所示。在向槽部内填充了树脂混合物之后，实施热处理而使环氧树脂(透明树脂)硬化。之后，使用金刚石磨粒对具有反射层部的闪烁器模块素域进行了研磨加工。研磨加工的条件如表7所示。
[表7]
针对所得到的闪烁器阵列，评价了闪烁器模块的形状。在闪烁器模块的端部中形成了R形状部。对闪烁器模块的表面粗糙度(Ra)以及R形状部的形状进行了测定。表8示出这些结果。而且，在测定了闪烁器阵列的翘曲量时，都小于0.01mm。因此，不需要进行闪烁器阵列的翘曲修复工序。
[表8]
针对实施例11～15的闪烁器阵列，测定了在反射层部的每单位面积(5μm×5μm)中存在的反射粒子的个数、每单位面积(10μm×10μm)中的反射粒子的凝集体的面积比、反射层部的光反射率、闪烁器阵列的光输出。表9示出其结果。与实施例1同样地实施了各测定。
[表9]
*2：每单位面积(5×5μm)的反射粒子的个数。
*3：每单位面积(10×10μm)的反射粒子的凝集体的面积比。
从表9可知，实施例11～15的闪烁器阵列的光输出优良。而且，实施例11～15的闪烁器阵列由于是使用闪烁器模块素域来制造的，所以量产性优良。
(实施例11A～15A)
在实施例11～15的闪烁器阵列的一个面中形成具有与反射层部相同的反射粒子的分散状态的表面反射层来求出光输出。表10示出其结果。光输出是将比较例1设为100时的相对值。在实施例1A～5A中将表面反射层的厚度设为100μm，在实施例6A～10A中将表面反射层的厚度设为150μm。
[表10]
从表10可知，通过设置表面反射层，光输出进一步提高。如上所述，实施例的闪烁器阵列的光输出都得到提高。因此，在应用于X射线CT装置等X射线检查装置的情况下，能够提高检查精度，能够进一步缩短测定时间、即实现低辐射化。
另外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，并非企图限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种方式来实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨中，并且包含于权利要求书记载的发明及其均等的范围中。

Claims (14)

1.一种闪烁器阵列，具备：
多个闪烁器模块；以及
反射层部，存在于邻接的所述闪烁器模块之间以使多个所述闪烁器模块一体化，该反射层部具备透明树脂和分散在所述透明树脂内的反射粒子，该反射粒子包含从氧化钛粒子以及氧化钽粒子中选择的至少一种粒子、并且具有2μm以下的平均粒径，
所述闪烁器阵列的特征在于，
在所述反射层部的每5μm×5μm的单位面积中存在的所述反射粒子的个数是100个以上且250个以下的范围，
所述反射层部的每10μm×10μm的单位面积中的所述反射粒子的凝集体的面积比是40％以下，该40％以下包括0％，
所述闪烁器阵列的长边方向以及短边方向的翘曲量是0.2mm以下。
2.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述反射层部分别直接粘接于邻接的所述闪烁器模块。
3.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述反射层部的厚度方向的剖面中的孔隙的存在比例是1％以下。
4.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述闪烁器模块具有算术平均粗糙度Ra为5μm以下的表面粗糙度。
5.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述闪烁器模块在端部具有R形状部，所述R形状部具有所述R形状部的宽度W2相对所述闪烁器模块的宽度W1的比是0.02以下的形状。
6.根据权利要求5所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述R形状部具有所述R形状部的厚度T2相对所述闪烁器模块的厚度T1的比是0.02以下的形状。
7.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述闪烁器模块具备从硫氧化钆烧结体以及铝石榴石烧结体中选择的至少一种烧结体。
8.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述反射粒子的平均粒径是1μm以下。
9.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述透明树脂具备环氧树脂。
10.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述反射层部针对波长为510nm的光的反射率是93％以上。
11.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
所述反射层部针对波长为670nm的光的反射率是90％以上。
12.根据权利要求1所述的闪烁器阵列，其特征在于，
还具备在所述闪烁器阵列的至少一个面中所设置的表面反射层。
13.一种X射线检测器，其特征在于，
具备权利要求1所述的闪烁器阵列。
14.一种X射线检查装置，其特征在于，
具备权利要求13所述的X射线检测器。
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