CN107678053A - 放射线检测器的制造方法 - Google Patents

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岸本彩
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Abstract

一种放射线检测器的制造方法，其包括：第一工序，制作多个二维闪烁阵列，所述二维闪烁阵列是将闪烁块配置为M行×N列而成的，第二工序，将多个所述二维闪烁阵列层叠并固定，由此制作三维闪烁阵列，以及第三工序，在所述三维闪烁阵列的上下两面光学结合受光元件。

Description

放射线检测器的制造方法
本申请是申请日为2012年12月19日、申请号为201280064604.1、发明名称为“放射线检测器”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及放射线检测器的制造方法。
背景技术
放射线检测器例如应用于PET(Positron Emission Tomography：正电子发射断层扫描技术)、SPECT(Single photon emission computed tomography：单光子发射计算机断层成像术)、伽玛照相机等的核医学成像装置。这些核医学成像装置是如下的装置，即，利用若对被检测体投入正电子放射线同位素(RI)标志的药剂则释放湮没伽马射线的性质，使用放射线检测器对湮没伽马射线进行检测，从而获得被检测体内的RI(RadioactiveIsotopes：放射性同位素)分布图像的装置。
就用于上述用途的放射线检测器而言，为了实现空间分辨率的进一步提高，期望存在对放射线检测器在深度方向(长度方向)上的发光位置进行检测的技术。
在专利文献1中公开了以下的放射线入射位置三维检测器。该放射线入射位置三维检测器具有多个柱状闪烁体和连接于多个柱状闪烁体的每一个的底面的受光元件。多个柱状闪烁体沿上下方向堆积具有规定的形状的多个闪烁体单元块而成。多个柱状闪烁体配置为彼此的侧面相邻，在相邻的侧面内的一部分设置有反射片，并且为了使彼此的光往来，至少在最上层的闪烁体单元块的侧面的一部分不设置反射片。此外，上述放射线入射位置三维检测器利用光电倍增管来作为受光元件。而且，受光元件仅设置于沿上下方向堆积了多个闪烁体单元块的结构体的一面。
在专利文献2中公开了以下的放射线位置检测器。该放射线位置检测器将闪烁体元件三维排列而构成大致长方体状的块。而且，在上述大致长方体的2面以上例如在整个面上连接受光元件。即，上述技术以使闪烁体元件发出的光三维地扩散为前提。
在专利文献3中公开了以下的放射线检测器。上述放射线检测器具有：闪烁晶体、光检测器以及光减少部。闪烁晶体形成为细长形状，放射线从一端入射。光检测器配置于闪烁晶体的另一端，检测荧光的强度。光减少部位于闪烁晶体的外侧面的局部，减少在内部传播的荧光的强度。该放射线检测器利用光电倍增管来作为光检测器。而且，光检测器仅设置于闪烁晶体的一端。
在专利文献4中公开了以下的放射线三维位置检测装置。该放射线三维位置检测装置具有闪烁单元与受光元件。闪烁单元能够通过如下方式获得，即将多个闪烁体单元块层叠成层状，将折射率与上述闪烁体单元块不同的较薄的透明板插入各闪烁体单元块之间而形成多层闪烁体，将两个多层闪烁体并排配置，在这两个多层闪烁体之间插入一部分不包含反射材料的较薄的透明板，并对这些部件进行结合。受光元件与多层闪烁体的一端部连接。
在专利文献5中公开了将板状或者柱状闪烁体与光检测器结合的放射线位置检测器。该放射线位置检测器将闪烁体层叠成多层，在多层之间以光学方式结合，从而检测向入射闪烁体的放射线入射位置与闪烁体中的发光点的深度位置。
在专利文献6中公开了一种放射线三维位置检测器，该放射线三维位置检测器以多个闪烁体元件的中心位置偏向与光位置检测器的受光面平行的方向的方式在光位置检测器上层叠该多个闪烁体元件，并使来自光位置检测器的输出光的空间分布的重心位置在所层叠的每个闪烁体元件中都不同，由此，基于重心位置运算，确定放射线入射并发出荧光的闪烁体元件。此外，该技术的本质在于层叠荧光衰减时间常数不同的第一闪烁体阵列以及第二闪烁体阵列。
在专利文献7中公开了以下的三维放射线位置检测器。该三维放射线位置检测器具备闪烁单元、受光元件以及运算部。闪烁单元设置在受光元件的光入射面上，沿着与该光入射面垂直的方向按顺序层叠有四个闪烁体阵列。各闪烁体阵列二维地排列有8×8个的闪烁体单元块。而且，某层的闪烁体阵列所包含的闪烁体单元块与其他层的闪烁体阵列所包含的闪烁体单元块的至少一个相同侧面的光学条件彼此不同。
另外，相关的技术被非专利文献1公开。其中，在非专利文献1中记载到在现有技术中的位置分辨性能为1mm左右。
专利文献1：日本特开平11-142523号公报
专利文献2：日本特开2011-149883号公报
专利文献3：日本特开2009-31132号公报
专利文献4：日本特开昭63-47686号公报
专利文献5：日本特公平5-75990号公报
专利文献6：日本特开2003-21682号公报
专利文献7：日本特开2004-279057号公报
非专利文献1：独立行政法人放射线医学综合研究所，“开发面向接近理论界限的PET分辨率的实现的三维放射线检测器”，在线(online)，平成23年12月7日检索，互联网URL:http://www.nirs.go.jp/Information/press/2011/10_05.shtml
发明内容
发明要解决的问题
就现有的技术而言，闪烁体深度方向的位置分辨性能均不充分。另外，不得不说的是，在作为装置进行量产方面，仍旧存在构造复杂且组装较难、获取或读取波形的电路复杂等较多的课题。
本发明的课题在于提供一种以比较简单的结构来实现与以往相比更高的闪烁体深度方向的位置分辨性能的放射线检测器的制造方法。
用于解决问题的手段
根据本发明，提供一种放射线检测器的制造方法，其包括：第一工序，制作多个二维闪烁阵列，所述二维闪烁阵列是将闪烁块配置为M行×N列而成的，第二工序，将多个所述二维闪烁阵列层叠并固定，由此制作三维闪烁阵列，以及第三工序，在所述三维闪烁阵列的上下两面光学结合受光元件。
根据本发明，提供一种放射线检测器，其三维层叠闪烁体，其以成为柱体的方式将多个闪烁块三维排列成矩阵状，在所述多个闪烁块各自之间的边界面中的沿着与所述柱体的高度方向垂直的方向延伸的所述边界面存在夹设层，在沿着与所述柱体的高度方向平行的方向延伸的所述边界面中的至少一部分边界面存在遮光层，其中，所述夹设层具有与所述闪烁块不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射所述闪烁块发出的光的一部分的特性，遮光层对所述闪烁块发出的光的透过进行遮蔽；以及受光元件，其成对地设置在所述三维层叠闪烁体的所述柱体的高度方向两端面，接收所述闪烁块发出的光并转换成电信号。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种以比较简单的构造来实现与以往相比闪烁体深度方向的位置分辨性能更高的放射线检测器的制造方法。
附图说明
上述的目的以及其他的目的、特征以及优点通过以下叙述的优选的实施方式、以及以下的附图变得更加清楚。
图1是示意性地示出了本实施方式的放射线检测器的结构的一个例子的图。
图2是提取三维层叠闪烁体的一部分的图。
图3是提取三维层叠闪烁体的一部分的图。
图4是位置确定部的功能框图的一个例子。
图5是示意性地示出了本实施方式的放射线检测器的一部分的结构的图。
图6是用于说明本实施方式的放射线检测器的效果的图。
图7是示意性地示出了本实施方式的放射线检测器的结构的一个例子的图。
图8是用于说明本实施方式的放射线检测器的效果的图。
图9是用于说明本实施方式的放射线检测器的效果的图。
图10是示意性地示出了本实施方式的放射线检测器的结构的一个例子的图。
图11是用于说明本实施方式的放射线检测器的效果的图。
图12是第一比较例的数据。
图13是第一比较例的数据。
图14是第二比较例的数据。
图15是第二比较例的数据。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在所有的附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记，并适当地省略说明。
图1示意性地示出本实施方式的放射线检测器1的结构。如图所示，放射线检测器1具有：三维层叠闪烁体12、受光元件10以及受光元件11、位置确定部16。在图1中，受光元件10以及受光元件11与三维层叠闪烁体12分离，但实际上，受光元件10以及受光元件11与三维层叠闪烁体12光学结合。此外，本实施方式的放射线检测器1也可以呈不具有位置确定部16的状态。即，也可以构成为位置确定部16设置于其他的装置内，并连接该装置与放射线检测器1。以下，对各结构要素进行说明。
三维层叠闪烁体12以成为柱体的方式将多个闪烁块13三维排列成矩阵状。
首先，对闪烁块13进行说明。闪烁块13的材料只要是吸收放射线并发光的材料即可，没有限定，能够以与现有的闪烁体有关的技术为基准选择所有的材料。
闪烁块13的形状只要呈柱体即可，除了图示的长方体之外，能够形成立方体、底面形状为其他的多边形的多棱柱、圆柱、底面形状为其他的形状的柱体等。
从提高位置分辨率的观点来看，优选大小较小的闪烁块13。例如，高度(图1的z方向)的上限可以为50mm，底面(与图1的x-y平面平行的面)的长径的上限也可以为50mm。
此外，在本实施方式中，层叠多个相同结构(材料、形状、大小等)的闪烁块13，从而能够形成三维层叠闪烁体12。因此，在量产性方面很优越。
接下来，对三维排列进行说明。
首先，在三维层叠闪烁体(柱体)12的高度方向(图1所示的z方向(H方向))上，将多个闪烁块13层叠成一条直线。即，三维层叠闪烁体12能够为沿着x方向以及y方向(参照图1)并排排列多个的特定构件的结构，其中，特定构件是指，将多个闪烁块13沿着z方向(参照图1)排列成一条直线的构件(以下，称为“z方向层叠单元”)。在从z方向(参照图1)观察z方向层叠单元的情况下，多个闪烁块13几乎完全重叠。此外，即使稍微错开也没什么问题，所谓“几乎完全”是包括这种状态的概念。
另外，优选以尽可能缩小x方向之间的间隙以及y方向之间的间隙的方式排列多个闪烁块13。从这种观点来看，闪烁块的形状优选形成三棱柱、四棱柱、六棱柱等多棱柱。另外，优选以使这些柱体的底面以及上表面与x-y平面平行的方式排列柱体。
此外，多个闪烁块13在x方向以及y方向(参照图1)也可以不必排列成一条直线。另外，多个z方向层叠单元也可以在z方向上彼此错开。即，多个z方向层叠单元各自的端部在z方向上的位置可以彼此错开。但是，优选地，如图1所示，以在x方向、y方向以及z方向的任一方向上都成为一条直线，并且多个z方向层叠单元各自的端部在z方向上的位置对齐的方式，规则准确地排列多个闪烁块13。在该情况下，三维层叠闪烁体12的结构简单，在量产性方面优越。
三维排列的多个闪烁块13的个数没有特别的限制，例如，可以将2个以上1000个以下的闪烁块13沿着z方向层叠成一条直线来形成z方向层叠单元，并且沿着x方向以及y方向并排排列4个以上10000000000个以下的z方向层叠单元。
此处，如图1所示，三维层叠闪烁体12在多个闪烁块13各自之间的边界面(以下，称为“闪烁块边界面”)具有夹设层15以及遮光层14。
遮光层14具有遮挡(吸收/反射)闪烁体(闪烁块13)发出的光的透射的功能。此外，遮光层14优选具有对闪烁体发出的光进行反射的功能。只要具有这种功能即可，遮光层14的结构没有特别的限制。例如，遮光层14可以构成为包括光反射膜。遮光层14所使用的光反射膜优越光反射率较高的材料，例如可以是氟树脂膜、硫酸钡等光反射材料含有膜、ESR(Enhanced Specular Reflector：增强型镜面反射)膜等。另外，也可以由含有硫酸钡、氧化钛等光反射材料的粘合剂构成遮光层14。
这种遮光层14位于闪烁块边界面中的、沿着与三维层叠闪烁体12(柱体)的高度方向H平行的方向延伸的边界面14a(参照图2)的至少一部分。例如，遮光层14也可以设置在沿着与高度方向H平行的方向延伸的整个边界面14a(参照图2)上。此外，作为遮光层14位于边界面14a(参照图2)的一部分的例子，能够考虑以下几种情况：遮光层14位于两个闪烁块13之间的边界面14a中的一部分；遮光层14位于第一闪烁块13以及第二闪烁块13之间的整个边界面14a，而遮光层14不位于第三闪烁块13以及第四闪烁块13之间的边界面14a上，另外，还考虑有将这些情况进行组合的状态等。此外，除了位于上述边界面14a的至少一部分之外，遮光层14也可以位于三维层叠闪烁体12的侧面(外周面)的至少一部分，例如可以位于整个侧面，覆盖三维层叠闪烁体12的侧面的至少一部分，例如，可以覆盖整个侧面。
上述的遮光层14抑制如下的情况，即从第一z方向层叠单元所包含的第一闪烁块13发出的光沿x方向以及y方向(参照图1)扩散，进入其他的z方向层叠单元所包含的其他的闪烁块13、或朝外部空间泄漏。其结果为，x方向以及y方向的位置分辨率提高。另外，在遮光层14包含光反射材料的情况下，遮光层14除了上述作用之外，还具有将从第一z方向层叠单元所包含的第一闪烁块13发出的光向z方向(参照图1)引导的功能。其结果为，能够将从闪烁体发出的光有效地传播到位于z方向层叠单元在高度方向H(z方向)的两端部的受光元件10以及受光元件11。从上述的观点来看，遮光层14优选设置于沿与高度方向H平行的方向延伸的整个边界面14a(参照图2)上。但是，即使设置于一部分，程度虽与设置于整个面上的情况不同，也能够实现上述作用效果。
夹设层15具有与闪烁块13不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射闪烁体发出的光的一部分的特性。此外，夹设层15只要具有上述的特性即可，没有特别的限制，在其结构(材质、厚度等)方面存在自由度。例如，夹设层15也可以是空气等气体、水/润滑脂/油脂等液体、或者玻璃、聚乙烯、环氧系粘合剂、硅系粘合剂等固体。另外，夹设层15也可以是上述的组合。
上述夹设层15位于闪烁块边界面中的、沿与三维层叠闪烁体12(柱体)的高度方向H垂直的方向延伸的边界面15a(参照图3)。即，z方向层叠单元是将多个闪烁块13以使夹设层15夹在各闪烁块13之间的方式沿z方向(参照图1)排列成一条直线的单元。
在此，有时从第一z方向层叠单元所包含的第一闪烁块13发出的光会在到达位于z方向层叠单元的两端部的受光元件10以及受光元件11的任一方之前的期间，横穿闪烁块13之间进行移动。在横穿邻接的闪烁块13之间时，光通过夹设层15。与光通过闪烁块13的情况相比，夹设层15使通过自身层的光的光量减少。即，从闪烁块13发出的光在到达受光元件10以及受光元件11的任一方之前的期间，光量会因通过夹设层15而减少。在第一闪烁块13发光后，横穿闪烁块13之间移动的次数(通过夹设层15的次数)越多，则到达受光元件10以及受光元件11的任一方之前的期间内光量的减少的程度越大。而且，从发光的位置到受光元件10以及受光元件11各自的距离越长，则横穿闪烁块13之间移动的次数(通过夹设层15的次数)越具有增多的趋势。因此，在从发光的第一闪烁块13到受光元件10以及受光元件11各自的距离不同的情况下，会明确体现出到达受光元件10的光的光量与到达受光元件11的光的光量的差。其结果为，提高了以下进行说明的位置确定部16确定发光位置的处理的精度。
返回图1，受光元件10以及受光元件11接受闪烁体(闪烁块13)发出的光，并转换成电信号。在三维层叠闪烁体12(柱体)的高度方向H的两端面设置一对受光元件10以及受光元件11。在图1中，受光元件10以及受光元件11与三维层叠闪烁体12分离，但实际上受光元件10以及受光元件11与三维层叠闪烁体12光学结合。作为受光元件10以及受光元件11，例如能够使用硅光电倍增管、使用了电荷耦合元件(CCD)元件等的光电转换器、光电倍增管、雪崩光电二极管、光电二极管等。
位置确定部16从作为一对的两个受光元件10以及受光元件11接收电信号，并基于已接收的电信号，对发出成为该电信号的基础的光的位置进行确定。
首先，对在位置确定部16确定发光的位置时，确定深度方向上的位置(z方向的位置)的原理进行说明。
如上所述，在具备了遮光层14的本实施方式的三维层叠闪烁体12的情况下，将从第一闪烁块13发出的光引导为朝z方向(两个方向)扩散，以到达受光元件10以及受光元件11的任一方。
在此，从第一闪烁块13发出的光的光量因吸收/反射/扩散等的影响，而在到达受光元件10或者受光元件11之前减少。从发光的第一闪烁块13到受光元件10或者受光元件11的距离越长，上述减少的程度越增大。另外，由于存在夹设层15，所以如上所述，从发光的第一闪烁块13到受光元件10或者受光元件11的距离越长，从第一闪烁块13发出的光的光量越具有减少的趋势。因此，就受光元件10以及受光元件11分别接收的受光量(受光元件接收的光的总能量)而言，越靠近发光的第一闪烁块13的位置则比较大，相反越远离则比较小。
位置确定部16基于上述前提，利用以下的计算式(1)，对深度方向的发光位置(发光的闪烁块13在z方向上的位置)进行确定。
(深度位置)|＝(三维层叠闪烁体12的高度)×(入射至受光元件10的光的总能量)/{(入射至受光元件11的光的总能量)+(入射至受光元件10的光的总能量)}---------(1)
此外，能够以现有技术为基准来实现确定与x-y平面平行的方向上的发光位置。
在此，图4表示位置确定部16的功能框图的一个例子。从受光元件10以及受光元件11输出的信号分别在重心运算电路22以及重心运算电路23中转换成具有各受光元件10以及受光元件11在面内方向(x-y平面方向)上的位置信息以及波高信息的信号，此后两个信号分支，信号的一方分别通过延迟电路27以及延迟电路28输入模数转换器(ADC)30。进一步，从重心运算电路22以及重心运算电路23分支的另一方的信号通过鉴相器24以及鉴相器25，接下来在进行与(AND)逻辑(与电路26)后，生成门(Gate)信号(模数转换器门29(ADCGate))，在模数转换器30中取得三个信号的同步，由此来去掉放射线自身的信号以外的成分。通过对来自延迟电路27以及延迟电路28的信号进行重心运算来决定面内方向(x-y平面方向)以及深度方向(z方向)的位置信息，另外，根据由延迟电路27以及延迟电路28的信号的和来决定能量信息。
此外，确定深度方向的发光位置的方法不限于计算式(1)以及上述的电路，也可以采用利用发光位置与受光元件所接收的受光量(受光元件接收的光的总能量)的不同之类的其他的方法。
接下来，对三维层叠闪烁体12的制作方法的一个例子进行说明。
<制作方法1>
首先，准备多个表面进行了光学研磨的、具有规定形状(例：纵3mm×横3mm×高3mm的立方体)的闪烁晶体(闪烁块13)。然后，在玻璃板上隔开规定间隔(例：0.2mm)，以M行×N列(例：4行×4列)配置并固定闪烁块13。此后，当在玻璃板上利用具有规定的高度的围栏包围M行×N列的闪烁块组的周围的状态下，向多个闪烁块13之间的间隙滴下/填充含有反射材料的混合液(例：硫酸钡/水/粘合剂/分散剂的混合溶液)。此后，对其进行加热以使其固化(例：在50℃的烤箱内加热并干燥24小时)，形成遮光层14。此时，当在多个闪烁块13之间的间隙的一部分配置例如透明板后，滴下/填充上述混合液，由此还能够仅在一部分形成遮光层14。然后，通过剥离玻璃板，能够获得遮光层14的厚度为0.2mm且将4个×4个的闪烁块沿x-y平面方向(参照图1)排列的闪烁体阵列。
同样地，在制作规定个数(例：4个)的闪烁体阵列后，以使闪烁块13的上下位置一致的方式，对多个闪烁体阵列进行层叠(图1的z方向)。在层叠时，在阵列之间，利用空气、粘合剂等设置夹设层15，该夹设层15具有与闪烁块13不同的折射率，以及/或者具有吸收或者散射闪烁体发出的光的一部分。在本制作法中，能够在空气中使阵列彼此单纯地层叠，在这种情况下，由于闪烁体元件的表面加工精度的极限，在闪烁体阵列之间自然地填充数μm～数10μm左右的空气层。然后，通过在已层叠的闪烁体阵列的侧面粘贴铁氟龙(注册商标)胶带反射材料固定已层叠的闪烁体阵列，能够获得三维层叠闪烁体12。
然后，在三维层叠闪烁体12的上下两面(z方向两端部的面)光学结合受光元件10以及受光元件11。例如，使用光学润滑脂将受光面积为3×3mm2的4行×4列的受光元件的MPPC(Multi Pixel Photon Counter：多像素光子计数器)阵列粘合于三维层叠闪烁体12。
<制作方法2>
首先，准备多个表面进行了光学研磨的、具有规定形状(例：纵3mm×横3mm×高3mm的立方体)的闪烁晶体(闪烁块13)。此后，例如使用光反射膜，按照闪烁块13的x方向以及y方向(参照图1)的形状制作格栅。接下来，将闪烁块13以成为规定的层数的方式放入并层叠在上述格栅中，制作沿z方向(参照图1)层叠的层叠阵列。此时，可以向闪烁块13与光反射膜(遮光层14)之间填充粘合剂(例：光反射材料含有粘合剂)等而使来进行固定。另外，在多个闪烁块13之间配置具有规定的厚度的空气层或者供闪烁光透过的粘合剂、透光板等材料，来作为夹设层15。
同样地，在制作规定个数的层叠阵列后，通过并排配置这些层叠阵列，能够获得三维层叠闪烁体12。此后，与制作方法1相同。
<制作方法3>
首先，准备多个表面进行了光学研磨的、具有规定形状(例：纵3mm×横3mm×高3mm的立方体)的闪烁晶体(闪烁块13)。此后，一边夹着夹设层15(规定的厚度的空气层或者供闪烁光透过的粘合剂、透光板等)，一边将多个闪烁块13沿z方向(参照图1)层叠，从而获得第二层叠阵列。
同样地，在制作规定个数的第二层叠阵列后，隔开规定间隔(例：0.2mm)，以M行×N列(例：4行×4列)将这些第二层叠阵列配置并固定在玻璃板上。此后，当在玻璃板上利用具有规定的高度的围栏包围M行×N列的第二层叠阵列组的周围的状态下，向多个第二层叠阵列之间的间隙滴下/填充含有反射材料的混合液(例：硫酸钡/水/粘合剂/分散剂的混合溶液)。接下来，对其进行加热以使其固化(例：在50℃的烤箱内加热并干燥24小时)，形成遮光层14。此时，当在多个闪烁块13之间的间隙的一部分配置例如透明板后，滴下/填充上述混合液，由此还能够仅在一部分形成遮光层14。然后，通过剥离玻璃板，能够获得遮光层14的厚度为0.2mm且将4个×4个的闪烁块沿x-y平面方向(参照图1)排列的闪烁体阵列。
<制作方法4>
首先，准备多个表面进行了光学研磨的、具有规定形状(例：纵3mm×横3mm×高3mm的立方体)的闪烁晶体。此后，通过照射激光等来生成夹设层15(具有吸收或者散射闪烁体发出的光的一部分的特性的夹设层，例：相对于12mm的高度，以3mm为间隔共设置三处)，从而获得第二层叠阵列。
同样地，在制作规定个数的第二层叠阵列后，隔开规定间隔(例：0.2mm)，以M行×N列(例：4行×4列)将这些第二层叠阵列配置并固定在玻璃板上。此后，当在玻璃板上利用具有规定的高度的围栏包围M行×N列的第二层叠阵列组的周围的状态下，向多个第二层叠阵列之间的间隙滴下/填充含有反射材料的混合液(例：硫酸钡/水/粘合剂/分散剂的混合溶液)。接下来，对其进行加热以使其固化(例：在50℃的烤箱内加热并干燥24小时)，形成遮光层14。此时，在多个第二层叠阵列之间的间隙的一部分配置例如透明板后，通过滴下/填充上述混合液，还能够仅在一部分形成遮光层14。然后，剥离玻璃板，从而能够获得三维层叠闪烁体12。
《实施例》
<第一实施例>
在第一实施例中，如图5所示，制作了将闪烁块13沿z方向层叠的放射线检测器。图5是第一实施例的放射线检测器的剖面示意图。
闪烁块13是掺杂了铈的Ce：GAGG(Ce：Gd3Al2Ga3O12)(以下，称为“Ce：GAGG”)结晶。形状为纵3mm×横3mm×高3mm的立方体形状。
沿着z方向，一边夹着厚度10μm的空气层(夹设层15)，一边层叠五个上述闪烁块13。接下来，利用厚度为1mm的氟树脂膜(遮光层14)覆盖上述层叠体的侧面外周全部。然后，在上述层叠体的z方向两端部以光学方式结合受光面为3mm×3mm的硅光电倍增管(受光元件10以及受光元件11)，从而制作放射线检测器。
对上述放射线检测器照射来自铯137放射线源的662keV的伽马射线，在使用计算式(1)对从各硅光电倍增管(受光元件10以及受光元件11)输出的电压脉冲信号进行分析后，能够获得图6所示的位置分辨光谱。z方向的位置分辨性能达到能够以FWHM(脉冲的半高宽度)＝0.3mm的分辨率区分厚度为3mm的闪烁块13的位置，能量分辨率为8.3％。
以上，可知通过并排地排列多个第一实施例的放射线检测器而获得的本实施方式的放射线检测器，在深度方向(z方向)的位置分辨性能很优越。
<第二实施例>
在第二实施例中，如图7所示，制作了三维排列(4×4×4)闪烁块13的放射线检测器。图7是第二实施例的放射线检测器的剖面示意图。
闪烁块13是Ce：GAGG结晶。形状为纵3mm×横3mm×高3mm的立方体形状。夹设层15形成厚度10μm的空气层。遮光层14的厚度为0.2mm，并含有硫酸钡。此外，遮光层14设置于闪烁块边界面中的、沿与三维层叠闪烁体12(柱体)的高度方向H(在图7中，为z方向)平行的方向延伸的全部边界面上。另外，利用遮光层14覆盖通过三维排列(4×4×4)闪烁块13而获得的三维层叠闪烁体12的外周侧面全部。而且，受光元件10以及受光元件11形成受光面为3mm×3mm的硅光电倍增管。
向上述放射线检测器照射来自铯137放射线源的662keV的伽马射线。然后，使用图4所示的结构的位置确定部16，确定发光位置。图8表示获得的三维图。根据该图，可知能够明确地获得了三维位置信息。深度方向(z方向)的位置分辨性能达到能够以FWHM＝0.3mm的分辨率区分厚度为3mm的闪烁块的位置的性能。另外，能量分辨率为8.6％＠662keV。
<第三实施例>
在第三实施例中，作为闪烁块13，使用了掺杂了铈的LYSO(Ce：(Lu、Y)2SiO5)(以下，称为“Ce：LYSO”)结晶。其他的结构与第一实施例的放射线检测器相同。
向上述放射线检测器照射来自铯137放射线源的662keV的伽马射线，在使用计算式(1)对从各硅光电倍增管输出的电压脉冲信号进行分析后，能够获得图9所示的位置分辨光谱。z方向的位置分辨性能达到能够以FWHM＝0.4mm的分辨率区分厚度为3mm的闪烁块的位置的性能，能量分辨率为11.3％。
以上，可知通过并排地排列多个第三实施例的放射线检测器而获得的本实施方式的放射线检测器，在深度方向(z方向)的位置分辨性能很优越。
<第四实施例>
图10是第四实施例的放射线检测器的剖面示意图。在第四实施例中，在沿着与三维层叠闪烁体12(柱体)的高度方向H(在图10中，为z方向)平行的方向延伸的边界面的一部分设置遮光层14。其他的结构与第二实施例的放射线检测器相同。此外，在未设置有遮光层14的边界面配置了透光板17。如图10所示，透光板17仅设置于闪烁块13a以及闪烁块13b之间。
向上述放射线检测器照射来自铯137放射线源的662keV的伽马射线。然后，使用图4所示的结构的位置确定部16，确定了发光位置。图11表示获得的二维图。根据该图可知，就从在其间配置了透光板17的闪烁块13a以及闪烁块13b发出的光的发光位置信息(在图11中，参照B)而言，图形发送变形，xy方向的位置分辨特性劣化。但是，可知明确地获得了从其他的闪烁块13发出的光的发光位置信息。即，可知，配置在闪烁块13a以及闪烁块13b之间的透光板17的影响仅限于周边，在其他的区域中明确地获得了发光位置信息。
<第一比较例>
在比较例中，制作了三维排列(4×4×4)有闪烁块的放射线检测器。闪烁块13是Ce：GAGG结晶。将由供闪烁体光透过的硅系粘合剂构成的、厚度为100μm的夹设层设置在全部的闪烁块边界面上。另外，利用遮光层覆盖通过三维排列(4×4×4)闪烁块13而获得的三维层叠闪烁体的侧面全部。而且，受光元件为受光面3mm×3mm的硅光电倍增管。
向上述放射线检测器照射来自铯137放射线源的662keV的伽马射线，使用计算式(1)对从各硅光电倍增管输出的电压脉冲信号进行了分析。图12表示获得的二维图。与通过第四实施例获得的图11的二维图相比，xy方向的位置分辨光谱朝向中心变形，位置区分特性劣化。
图13是在第一比较例中获得的深度方向(z方向)的位置分辨光谱。可知，与通过第三实施例获得的图9的光谱相比，相邻的位置分辨光谱彼此接近，位置分解特性劣化。
<第二比较例>
在第二比较例中，制作了三维排列(4×4×4)有闪烁块的放射线检测器。闪烁块13是Ce：GAGG结晶。闪烁块边界面全部设置有作为夹设层的厚度为10μm的空气层。另外，利用遮光层覆盖通过三维排列(4×4×4)闪烁块13而获得的三维层叠闪烁体的侧面全部。而且，受光元件为受光面3mm×3mm的硅光电倍增管。
向上述放射线检测器照射来自铯137放射线源的662keV的伽马射线，使用计算式(1)对从各硅光电倍增管输出的电压脉冲信号进行了分析。图14表示已获得的二维图。与通过第四实施例获得的图11的二维图相比，位置分辨光谱朝向中心变形，位置区分特性劣化。
图15是在第二比较例中获得的深度方向(z方向)的位置分辨光谱。
针对将作为位置分辨性能的指标的“峰值间的距离/脉冲的半高宽度(FWHM)”以及作为位置分辨性能的信噪(S/N)比的指标的“峰值的最大计数值/峰值的谷间的计数值”，将第一比较例、第二比较例以及第三实施例进行比较，则有如表1的深度方向(z方向)上的位置分辨特性。
[表1]
峰值间的距离/脉冲的半高宽度峰值的最大计数值/峰值的谷间的计数值
第三实施例3.73 7.95
第一比较例1.53 2.85
第二比较例3.65 7.22
就“峰值间的距离/脉冲的半高宽度”的特性而言，其值越高，位置区分性能变得越高，但在第一比较例中，该值为1.53，较小。通常，在该值为2以下的情况下，位置分辨性能较差，无法使用于PET等图像装置。另外，就“峰值的最大计数值/峰值的谷间的计数值”而言，值越高，位置区分性能变得越高，信噪(S/N)比提高，但在第一比较例中为2.85，较小。由于信噪(S/N)比较差，所以在进行位置区分的情况下，所有计数值的1/3左右的计数将无法利用，因此，在用作放射线检测器的情况下，检测器的灵敏度恶化。在第二比较例中，深度方向(z方向)的位置分辨性能与第一比较例相比较高，但在xy方向上的位置分辨光谱朝向中心变形，位置区分特性劣化。在第一比较例、第二比较例中，闪烁块的xy方向的边界面不是遮光层，而是供闪烁光透过的夹设层，因此，由闪烁块发出的闪烁光不仅沿着z方向还沿xy方向三维地扩展。因此，作为结果，能够考虑到位置分辨性能劣化。
以上，通过本发明的放射线检测器，准确地获得放射线从与受光元件光学结合的闪烁体层入射的信息，从而能够获得具有三维位置检测功能的放射线检测器，其中，三维位置检测功能具有高精度的位置分辨率。由于不需要如现有法那样使用荧光寿命不同的不同种类闪烁体元件、组合反射材/透光板的复杂的三维阵列，所以组合有层叠闪烁体的三维阵列变得容易，并且不存在使能量分辨率劣化的担心。
在本发明的三维位置识别型放射线检测器中，采用在三维阵列的上下两面组合受光元件的结构，而不是采用如现有法那样在立方体阵列的六面组合受光元件的结构，因此，能够易于将检测器彼此连结成平板或者环状之类的形状。若导入正电子发射断层装置(PET)，则能够通过简单的电路结构获取放射线的反应位置信息。
另外，如非专利文献1所记载的那样，在现有技术中的位置分辨性能为1mm左右。与此相对，如在上述实施例中表示的那样，根据本发明，使闪烁块的厚度缩小，从而在原理上能够实现0.3mm左右的分辨性能。另外，根据本发明，z方向层叠单元的侧面被遮光层或者具有反射功能的遮光层覆盖，因此光不会朝向x-y方向分散，由于光有效地到达受光元件，所以发光量增大，从而也能够提高能量分辨率。
以上，根据本发明，能够实现以比较简单的构造来实现与以往相比闪烁体深度方向以及平面方向的位置分辨性能更高的放射线检测器。
本申请主张以2011年12月28日提出的日本专利申请特愿2011-89480号为基础的优先权，并在此引用其公开的全部内容。

Claims (5)

1.一种放射线检测器的制造方法，其特征在于，包括：
第一工序，制作多个二维闪烁阵列，所述二维闪烁阵列是将闪烁块配置为M行×N列而成的，
第二工序，将多个所述二维闪烁阵列层叠并固定，由此制作三维闪烁阵列，以及
第三工序，在所述三维闪烁阵列的上下两面光学结合受光元件。
2.如权利要求1所述的放射线检测器的制造方法，其特征在于，
所述三维闪烁阵列的上下两面是在将多个所述二维闪烁阵列层叠的方向上的端面。
3.如权利要求1或者2所述的放射线检测器的制造方法，其特征在于，
在所述第一工序中包括：在将闪烁块以彼此之间隔开间隔的方式配置为M行×N列之后，向多个闪烁块之间填充含有反射材料的混合液，使所述混合液固化的工序。
4.如权利要求1～3中任一项所述的放射线检测器的制造方法，其特征在于，
在所述第二工序中，将反射光的胶带粘贴在所述三维闪烁阵列的侧面，由此将多个所述二维闪烁阵列固定。
5.如权利要求1～4中任一项所述的放射线检测器的制造方法，其特征在于，
在所述第二工序中，在空气中将多个所述二维闪烁阵列层叠。
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